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WO2019206817A1 - Lidar-system sowie gekrümmtes schutzglas - Google Patents

Lidar-system sowie gekrümmtes schutzglas Download PDF

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Publication number
WO2019206817A1
WO2019206817A1 PCT/EP2019/060140 EP2019060140W WO2019206817A1 WO 2019206817 A1 WO2019206817 A1 WO 2019206817A1 EP 2019060140 W EP2019060140 W EP 2019060140W WO 2019206817 A1 WO2019206817 A1 WO 2019206817A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
protective glass
compensation element
lidar system
curved
compensation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2019/060140
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefanie HARTMANN
Annette Frederiksen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of WO2019206817A1 publication Critical patent/WO2019206817A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4811—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver
    • G01S7/4813—Housing arrangements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/93—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S17/931—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a LIDAR system and a curved protective glass, preferably for a LIDAR system.
  • LIDAR Light Detection And Ranging.
  • LIDAR uses a technique that is very similar to a RADAR.
  • LIDAR is a kind of scanner and allows a remote examination of objects.
  • LIDAR is increasingly in
  • Used motor vehicles for example, to investigate traffic in the area.
  • a LIDAR system includes at least one
  • a transmitting unit comprising a light source such as a laser source, and a receiving unit, namely a detector.
  • the light source emits light beams, for example laser beams, in the direction of an object, for example a car, and the detector receives the light beam reflected by the object.
  • the position of the object can also be determined in order to avoid a collision.
  • the LIDAR system can thus, if it is installed for example in a motor vehicle, effectively increase the driving safety of the motor vehicle.
  • LI DAR systems often have a scanning and rotating LIDAR sensor.
  • the angle of the beam relative to the normal of the interface in front of and behind the protective glass remains the same despite twice the transition of the light (air-glass-air). Therefore, with a non-curved protective glass behind the protective glass, the beam continues in exactly the same running direction as it entered the protective glass. In a curved protective glass, however, changes the direction of the beam. In particular, when the transmitting unit and the receiving unit of the LIDAR sensor are arranged side by side, an amplified beam change occurs at a curved interface, such as the curved protective glass, since the beam passage through the protective glass is then not centered, but laterally offset.
  • a waveguide-based LIDAR is known, wherein the waveguides have holographic gratings for radiation deflection.
  • Receiver waveguide corresponding grating elements for targeted alignment to certain angle ranges include.
  • CA 2 316 946 A1 discloses active and passive curved surface holographic components.
  • a curved surface element for example on a light bulb, an ornament or a light pipe, on its inner or outer surface at least in part with a diffraction grating, for example a holographic
  • Diffraction grating is designed to redirect light such that a viewer is a rainbow effect is generated. In other applications, however, this rainbow effect may be an undesirable side effect.
  • the diffraction grating may be in the form of a holographic optical element, also called a diffractive holographic optical pattern (HOP), which is attached to the curved surface or embossed in the curved surface.
  • HOP diffractive holographic optical pattern
  • a LIDAR system having a curved protective glass is provided, wherein the LIDAR system
  • Compensating element which is adapted to compensate for a refraction of light caused by the protective glass.
  • the beam deflection is not predetermined by refraction, but by diffraction at the compensation element.
  • a light beam emanating from the LIDAR sensor thus retains its original running direction
  • Compensation element diffracted from an entrance angle in an exit angle so that the caused by the curved protective glass refraction of the laser beam is compensated exactly.
  • the compensation element can be inexpensive and thus allow a low-cost LIDAR system. Negative influences due to the curved protective glass are compensated.
  • a compensation element is provided in transmission. In some embodiments, a compensation element is provided in reflection.
  • the compensation element consists of a holographic material and an optically transparent support on which the holographic material is applied.
  • the carrier serves to support the holographic material.
  • a preferred carrier is one
  • the holographic material has a thickness of less than 5 mm. Particularly preferred is a thickness of less than 1 mm, more preferably less than 500 pm, more preferably less than 100 pm. It is preferred that the holographic material has a thickness of more than 1 pm.
  • the protective glass has the compensation element.
  • the compensation element is then mounted on the protective glass or integrated into the protective glass composite. So can be dispensed with a separate holder for the compensation element. Furthermore, a good stability for the compensation element can be achieved.
  • the compensation element is mounted on an inner side of the protective glass.
  • the support carrying the holographic material is applied to the protective glass.
  • the holographic material is between the protective glass and the support carrying the holographic material.
  • the holographic material is then located on the protective glass facing side of the carrier and is protected in use by the carrier, for example the plastic film.
  • the plastic film and the protective glass can protect the holographic element.
  • the compensation element is attached to an outside of the protective glass. Then the protective glass between the compensation element and the LIDAR sensor is arranged.
  • the compensation element is easily accessible from the outside and can be easily replaced in some embodiments, if necessary.
  • a compensation element-protective glass composite is provided, in the middle of which the compensation element is located.
  • the compensation element then consists only of the holographic element and no longer has an additional carrier, such as a plastic carrier.
  • the compensation element is then surrounded by the protective glass.
  • the compensation element in the protective glass be poured.
  • the compensation element is one of the
  • the compensation plate is preferably arranged between the protective glass and the LIDAR sensor. Then, for example, an existing LIDAR system around the
  • Receiving unit is arranged, particularly preferably on a rotatably mounted carrier disk, which also carries the transmitting unit and the receiving unit.
  • a rotatably mounted carrier disk which also carries the transmitting unit and the receiving unit.
  • Compensation element to compensate for the distortions caused by the protective glass curvature as an additional plane compensation element in the beam path between LIDAR optics and protective glass.
  • the optical function of the compensation element for example a holographic element, is locally adapted to the curvature of the protective glass so that it can be compensated.
  • the compensation element is a holographic optical element.
  • the holographic optical element consists of the
  • the holographic optical element is designed so that it is the refraction caused by the curved
  • the holographic optical element is a volume hologram. This allows a high diffraction efficiency by volume diffraction. In contrast to
  • the holographic optical elements can be produced both in transmission and in reflection and by the free choice of incident and failure or diffraction angle they allow new designs.
  • the Holographic diffraction gratings are preferably exposed in a thin film, in particular in a thin layer which is applied to a thin substrate film or a glass block or a plastic block as a carrier. Due to the volume diffraction, the holographic optical elements can additionally be assigned a characteristic wavelength and angle selectivity or filter function. Depending on the recording condition (wavelength, angle), only light from defined directions and with defined wavelengths is diffracted at the structure. As a result, the holographic material applied to a film is particularly characterized by its
  • Such film material can be inexpensive. Light is diffracted only from certain directions and wavelengths on the structure. For all other directions, the hologram remains transparent.
  • the compensation element has a characteristic wavelength selectivity and / or characteristic
  • Compensation element so preferably the holographic material or the holographic optical element, reduced.
  • Assigning characteristic holographic optics to the holographic optical element can prevent the incident light and / or light of the wrong wavelength from being deflected from the wrong direction on the structure. An improved signal-to-noise ratio can be achieved in this way.
  • Compensation element is assigned a filter function.
  • the compensation element provides a filtering function of ambient light when viewing the receive path of the LIDAR system.
  • characteristic angular and wavelength selectivity diffracts only light from a particular direction and at a particular wavelength on the structure. The rest of the light experiences on the reverse path, so from
  • the strength of the filter function can be determined by the material parameters of the holographic material (thickness and refractive index modulation) and is system-dependent a compromise between
  • the holographic optical element has a pixel structure that depends on a calculated desired
  • Diffraction grating is adapted to a curvature of the protective glass.
  • the unexposed holographic material is applied to the curved glass substrate, for example the protective glass or the separate compensation plate.
  • Two coherent light waves (first wave and second wave) are brought into interference.
  • An angle ai corresponds to the angle of the light beam of the LIDAR system at the defined position.
  • laser light with a wavelength corresponding to the later target system is used for this purpose.
  • the compensation element pixel by pixel, preferably a holographic grating, in embodiments
  • Volume hologram to print pixel by pixel. This will be the desired
  • Diffraction grating is calculated and can thus be adjusted pixel by pixel to the curvature. This offers the possibility of holograms in the
  • An advantage of the invention is that it increases with the curvature of the
  • Protective glass works better, as thus a stronger separation of the first wave and the second wave is possible during recording.
  • Some embodiments provide exactly one compensation element. This is particularly advantageous because so all optical functions, such as angular and wavelength selectivity and filter function, in a single
  • Compensation element can be combined.
  • the compensation element surrounds as a film 360 ° of the inside of the protective glass.
  • different compensation elements are provided correspondingly for different optical functions.
  • a holographic optical element may be provided in transmission to compensate for the angular misalignment, while another holographic optical element may be used for one
  • a curved protective glass is also provided for a LIDAR system, wherein the protective glass has a compensation element which is adapted to compensate for a refraction of light caused by the protective glass.
  • the beam deflection is not determined solely by refraction of the protective glass, but additionally by diffraction on the compensation element to compensate for the offset caused by the refraction of light on the curved protective glass.
  • the compensation element can be inexpensive and thus allow a low-cost LIDAR system. Negative influences due to the curved protective glass are compensated. Preferred embodiments of the protective glass with respect to the compensation element can be designed as described above with regard to the LIDAR system with the stated advantages.
  • Figure 1 shows a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an enlarged detail of the first embodiment of the present invention, schematically illustrating the invention.
  • Figure 3 shows a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a LIDAR system 1 according to a first exemplary embodiment of the present invention.
  • the LIDAR system 1 has a curved protective glass 2.
  • the LIDAR system 1 further has a transmitting unit 3, more precisely a laser source.
  • a transmitting lens 4 is arranged with a plurality of optical components, in the present embodiment, three lenses 5a-c.
  • the transmitting unit 3 is arranged to transmit a laser beam through the transmitting lens 4.
  • the transmission objective 4 conditions the signal transmitted by the transmission unit 3
  • Laser beam such that it is suitable for LIDAR measurements with the LIDAR system 1.
  • the LIDAR system 1 further has a receiving unit 6, more precisely a laser detector. Between receiving unit 6 and protective glass 2, a receiving objective 7 is arranged with a plurality of further optical components, in this case four further lenses 8a-d.
  • the receiving lens 7 conditions the laser beam emitted by the transmitting unit 3, transmitted through the protective glass 2 and reflected by an object (not shown) arranged outside the protective glass 2 such that it can be detected by the receiving unit 6.
  • the transmitting unit 3, the transmitting lens 4, the receiving lens 7 and the receiving unit 6 are fixed on a common, rotatably mounted carrier disk 9.
  • Receiving unit 6 together form a LIDAR sensor of the LIDAR system.
  • the carrier disk 9 is mounted rotatably and drivable on a central axis of rotation 10.
  • the receiving unit 6 and the transmitting unit 3 are arranged side by side on the support disk 9, that is laterally offset from one another.
  • Transmitting unit 3 and the receiving unit 6 are also arranged rotatably about the central axis of rotation 10, so are rotatably arranged together with the support plate 9 about the central axis of rotation 10.
  • the central axis of rotation 10 of the carrier disk 9 is located in the center of the protective glass 2 and provides a
  • the protective glass 2 is decoupled from the rotation of the support disk 9, thus does not rotate in the driven operating state of the LIDAR system 1 with the support disk 9, the transmitting unit 3, the transmission lens 4, the receiving lens 7 and the
  • the protective glass 2 of the LIDAR system 1 is thus arranged stationary and protects the LIDAR sensor of the LIDAR system 1, which is mounted rotatably relative thereto, from environmental influences.
  • the transmitting unit 3 and the receiving unit 6 are located on the support disk 9 on different sides of the axis of rotation 10. This means that the
  • the protective glass 2 Refraction caused by the protective glass 2 to compensate.
  • the imaging quality of LIDAR system 1 is increased.
  • the compensation element 11 is mounted on an inner side of the protective glass 2. The inside is an inward, facing the LIDAR sensor-facing interface of the protective glass 2. That's the reason
  • the compensation element 1 1 in the first embodiment of Figure 1 is a holographic optical element (HOE), more precisely a
  • the compensation element 1 1 is mounted on a circumference of 360 ° on the protective glass 2, in the horizontal scanning plane of the transmitting unit 3 and the receiving unit 6. This is so provided because the transmitting unit 3 and the receiving unit 6 are rotatably mounted 360 ° and therefore during the rotation of the support disk 9 about the central axis of rotation 10 of the protective glass 2 successively and repeatedly the full circle of the cylindrical, curved protective glass 2 is irradiated by the laser beam in the scanning plane.
  • the compensation element 11 is a characteristic
  • the compensation element 11 is further associated with a characteristic angle selectivity.
  • Compensation element 11 associated with a filter function.
  • the compensation element 11 has a pixel structure which is adapted to a curvature of the protective glass 2 as a function of a calculated desired diffraction grating.
  • Figure 2 illustrates an enlarged detail of the first
  • Embodiment of the present invention schematically.
  • the case of an emerging from the protective glass 2 laser beam is sketched.
  • the beam path of the laser beam 2 is the dashed arrow line indicated.
  • a laser beam entering the protective glass 2 the same applies analogously, in the reverse manner.
  • FIG. 2 A circular segment of a cross section through the cylindrical, curved protective glass 2 is shown in Figure 2, viewed from above.
  • Compensation element 11 generates a precompensation of the curvature of the protective glass 2. This is an example of diffraction on the holographic grating in transmission. As a result, the laser beam emerges from the protective glass 2 substantially in the same direction as it has entered the compensation element 11 coming from the transmitting unit.
  • Snell's law of refraction is used.
  • An angle a 2 is determined by the compensation element such that the entrance angle cu into the compensation element 11 and the exit angle a 3 out of the compensation element 1 1 out are substantially exactly the same size. The incident beam is thus bent at the angle cd on the holographic grating of the compensation element 1 1 in the angle a 2 .
  • a 2 can be set up such that the subsequent distortion due to the curvature of the cover glass, the protective glass 2, can be compensated.
  • the running direction of the laser beam behind the protective glass 2 is then considered substantially exactly equal to the running direction of the laser beam in front of the compensation element 1 1, coming from the transmitting unit 3 coming.
  • the compensation element 11 compensates according to the invention for the refraction of light caused by the protective glass 2. More precisely, the light diffraction compensates on
  • FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. Many features of the second embodiment are identical to features of the first embodiment. However, the compensation element 11 is designed as a separate from the protective glass 2 compensation plate.
  • Compensation element 11 is more precisely a plane, rectangular
  • Compensation element 11 arranged downstream of the transmitting lens with respect to the beam path of the laser beam and fixed separately from the protective glass 2 on the support disk 9.
  • the compensation element 1 1 is arranged upstream of the receiving lens 7 with respect to the beam path of the laser beam and is fixed separately from the protective glass 2 on the carrier disk 9.
  • Compensation element 11 is rotatably mounted to the carrier plate 9, so it rotates with the carrier plate 9 in the operating state.
  • Compensation element 11 can in principle anywhere in the beam path of the
  • the compensation plate is curved, preferably with the same radius of curvature as that
  • the invention thus describes a compensation of the beam change at a curved interface for LIDAR sensors.
  • the core of the invention is the compensation of the influence of a curved protective glass 2 in LIDAR sensors with a compensation element 11, in particular holographic optical elements.
  • a lidar system 1 which has a curved protective glass 2, wherein the lidar system 1 is a
  • Compensation element 11 which is adapted to compensate for a refraction of light caused by the protective glass 2.
  • a curved protective glass 2 in this case for a LIDAR system 1, is accordingly proposed, wherein the protective glass 2 has a compensation element 11 which is set up to compensate for a refraction of light caused by the protective glass 2.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
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Abstract

Es wird ein LIDAR-System (1) offenbart, welches ein gekrümmtes Schutzglas (2) aufweist, wobei das LIDAR-System (1) ein Kompensationselement (11) aufweist, das dafür eingerichtet ist, eine Lichtbrechung, die durch das Schutzglas (2) verursacht wird, zu kompensieren. Ferner wird ein gekrümmtes Schutzglas (2), vorzugsweise für ein LIDAR-System (1), vorgeschlagen, wobei das Schutzglas (2) ein Kompensationselement (11) aufweist, das dafür eingerichtet ist, eine Lichtbrechung, die durch das Schutzglas (2) verursacht wird, zu kompensieren.

Description

Beschreibung
Titel
LIDAR-Svstem sowie gekrümmtes Schutzqlas
Die vorliegende Erfindung betrifft ein LIDAR-System sowie ein gekrümmtes Schutzglas, vorzugsweise für ein LIDAR-System.
Stand der Technik
Die Abkürzung LIDAR steht für Light Detection And Ranging. LIDAR nutzt eine Technik, die einem RADAR sehr ähnlich ist. LIDAR ist eine Art Scanner und erlaubt eine Fernuntersuchung von Objekten. LIDAR wird zunehmend in
Kraftfahrzeugen verwendet, um beispielsweise Verkehr in der Umgebung zu untersuchen. Beispielsweise kann mittels LIDAR der Abstand zu oder die
Geschwindigkeit von Objekten wie zum Beispiel Autos in der Umgebung bestimmt werden. Häufig umfasst ein LIDAR-System mindestens eine
Sendeeinheit, die eine Lichtquelle, wie beispielsweise eine Laserquelle, aufweist, und eine Empfangseinheit, nämlich einen Detektor. Die Lichtquelle sendet Lichtstrahlen, also beispielsweise Laserstrahlen, in Richtung eines Objekts, zum Beispiel eines Autos, aus und der Detektor empfängt den von dem Objekt reflektierten Lichtstrahl. So kann zum Beispiel auch die Position des Objekts ermittelt werden, um einen Zusammenstoß zu vermeiden. Das LIDAR-System kann also, wenn es zum Beispiel in ein Kraftfahrzeug eingebaut ist, effektiv die Fahrsicherheit des Kraftfahrzeugs erhöhen.
LI DAR-Systeme weisen häufig einen scannenden und rotierenden LIDAR-Sensor auf. Zum Schutz vor Schmutz und Wasser und zur Verkapselung werden LIDAR- Sensoren in vielen Fällen mit einem für die jeweilige Wellenlänge transparenten Austrittsfenster, auch Schutzglas oder Coverglas genannt, versehen. Durch eine Brechzahldifferenz am Schutzglas ( ni=ni_uft =1 und /72=/7G/as=1.5) kommt es bei einigen LIDAR-Systemen am gekrümmten Schutzglas zu einer ungewünschten Strahlumlenkung. Diese wird durch das bekannte Snelliussche Brechungsgesetz für den Übergang von Licht zwischen zwei Medien erklärt: n-rsinc -i=n2-sina2
Bei einem planen Medium oder mittigem beziehungsweise senkrechtem
Strahldurchtritt bei einem nicht gekrümmten Schutzglas bleibt der Winkel des Strahls relativ zur Normalen der Grenzfläche vor und hinter dem Schutzglas trotz zweimaligem Übergang des Lichts (Luft - Glas - Luft) gleich. Der Strahl läuft deshalb bei einem nicht gekrümmten Schutzglas hinter dem Schutzglas in genau die gleiche Laufrichtung weiter, wie er in das Schutzglas eingetreten ist. Bei einem gekrümmten Schutzglas ändert sich jedoch die Laufrichtung des Strahls. Insbesondere, wenn die Sendeeinheit und die Empfangseinheit des LIDAR- Sensors nebeneinander angeordnet sind, tritt eine verstärkte Strahländerung an einer gekrümmten Grenzfläche, wie dem gekrümmten Schutzglas, auf, da der Strahldurchtritt durch das Schutzglas dann nicht mittig ist, sondern seitlich versetzt.
Aus der WO 2016/116733 A1 ist ein wellenleiterbasiertes LIDAR bekannt, wobei die Wellenleiter holographische Gitter zur Strahlungsumlenkung aufweisen. Insbesondere können sowohl der Transmitter-Wellenleiter als auch der
Empfänger-Wellenleiter entsprechende Gitterelemente zur gezielten Ausrichtung auf bestimmte Winkelbereiche umfassen.
Die CA 2 316 946 A1 offenbart aktive und passive holographische Komponenten für gekrümmte Oberflächen. Insbesondere wird vorgeschlagen, ein gekrümmtes Flächenelement, beispielsweise an einer Glühbirne, einer Verzierung oder einem Lichtrohr, an seiner Innen- oder Außenfläche zumindest zu einem Teil mit einem Beugungsgitter zu bedecken, beispielsweise einem holographischen
Beugungsgitter oder einem mechanischen Beugungsgitter, wobei das
Beugungsgitter dazu ausgebildet ist, Licht derart umzulenken, dass bei einem Betrachter ein Regenbogeneffekt erzeugt wird. Bei anderen Anwendungen kann dieser Regenbogeneffekt jedoch vielmehr ein unerwünschter Nebeneffekt sein. Das Beugungsgitter kann in Form eines holographischen optischen Elements, auch diffraktives holographisches optisches Muster (HOP) genannt, vorliegen, welches an der gekrümmten Oberfläche befestigt ist oder in die gekrümmte Oberfläche eingeprägt ist.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein LIDAR-System, das ein gekrümmtes Schutzglas aufweist, zur Verfügung gestellt, wobei das LIDAR-System ein
Kompensationselement aufweist, das dafür eingerichtet ist, eine Lichtbrechung, die durch das Schutzglas verursacht wird, zu kompensieren.
Bei dem erfindungsgemäßen LIDAR-System wird im Gegensatz zu
konventionellen Optiken die Strahlumlenkung nicht durch Brechung vorgegeben, sondern durch Beugung am Kompensationselement. Ein vom LIDAR-Sensor ausgehender Lichtstrahl behält also seine ursprüngliche Laufrichtung im
Wesentlichen bei, nachdem er das Kompensationselement und das gekrümmte Schutzglas durchlaufen hat. Beispielsweise wird der Laserstrahl vom
Kompensationselement aus einem Eintrittswinkel in einen Austrittswinkel gebeugt, sodass die durch das gekrümmte Schutzglas verursachte Brechung des Laserstrahls genau kompensiert wird.
Das erfindungsgemäße LIDAR-System hat den Vorteil, dass eine hohe
Beugungseffizienz erreichbar ist. Weiterhin kann die Abbildungsqualität des LIDAR-Sensors erhöht sein. Das Kompensationselement kann preiswert sein und somit ein preisgünstiges LIDAR-System erlauben. Negative Einflüsse durch das gekrümmte Schutzglas werden kompensiert.
In einigen Ausführungsformen ist ein Kompensationselement in Transmission bereitgestellt. In manchen Ausführungsformen ist ein Kompensationselement in Reflektion bereitgestellt. Vorzugsweise besteht das Kompensationselement aus einem holographischen Material und einem optisch transparenten Träger, auf dem das holographische Material aufgebracht ist. Der Träger dient dazu, das holographische Material zu stützen. Ein bevorzugter Träger ist eine
Kunststofffolie, ein Glasblock oder ein Kunststoffblock. Besonders bevorzugt ist, dass das holographische Material eine Dicke von weniger als 5 mm aufweist. Besonders bevorzugt ist eine Dicke von weniger als 1 mm, nochmals bevorzugt weniger als 500 pm, nochmals bevorzugt weniger als 100 pm. Bevorzugt ist, dass das holographische Material eine Dicke von mehr als 1 pm aufweist.
Besonders bevorzugt ist eine Dicke von mehr als 3 pm, nochmals bevorzugt mehr als 5 pm, nochmals bevorzugt mehr als 50 pm.
In einer besonderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Schutzglas das Kompensationselement aufweist. Das Kompensationselement ist dann auf dem Schutzglas angebracht oder in den Schutzglasverbund integriert. So kann auf eine separate Halterung für das Kompensationselement verzichtet werden. Ferner ist eine gute Stabilität für das Kompensationselement erreichbar.
Bevorzugt ist, dass das Kompensationselement auf einer Innenseite des Schutzglases angebracht ist. Manche Ausführungsformen sehen vor, dass eine erste Grenzfläche am Schutzglas mit dem Kompensationselement in
Transmission zur Kompensation des Winkelversatzes versehen ist. Das
Kompensationselement ist dann zwischen dem LIDAR-Sensor und dem
Schutzglas angeordnet. So ist das Kompensationselement vor äußeren
Umwelteinflüssen und Manipulation geschützt. Vorzugsweise ist der Träger, der das holographische Material trägt, auf dem Schutzglas aufgetragen. In besonders bevorzugten Ausführungsformen befindet sich das holographische Material zwischen dem Schutzglas und dem Träger, der das holographische Material trägt. Das holographische Material befindet sich dann an der dem Schutzglas zugewandten Seite des Trägers und ist bei Anwendung durch den Träger, zum Beispiel die Kunststofffolie, geschützt. So können beispielsweise die Kunststofffolie und das Schutzglas das holographische Element schützen. In manchen Ausführungsformen ist das Kompensationselement jedoch an einer Außenseite des Schutzglases angebracht. Dann ist das Schutzglas zwischen dem Kompensationselement und dem LIDAR-Sensor angeordnet. So ist das Kompensationselement von außen leicht zugänglich und kann in manchen Ausführungsformen bei Bedarf leicht ausgetauscht werden. In einigen
Ausführungsformen ist jedoch ein Kompensationselement-Schutzglas-Verbund bereitgestellt, in dessen Mitte sich das Kompensationselement befindet. In manchen Ausführungsformen besteht das Kompensationselement dann nur aus dem holographischen Element und weist keinen zusätzlichen Träger, wie einen Kunststoffträger, mehr auf. Das Kompensationselement ist dann vom Schutzglas umgeben. Beispielsweise kann das Kompensationselement im Schutzglas eingegossen sein. So ist das Kompensationselement gut gegen Umwelteinflüsse geschützt und kann gemeinsam mit dem Schutzglas als eine gemeinsame Baugruppe bereitgestellt werden.
Alternativ dazu ist allerdings das Kompensationselement als eine vom
Schutzglas separate Kompensationsplatte ausgeführt. Die Kompensationsplatte ist vorzugsweise zwischen dem Schutzglas und dem LIDAR-Sensor angeordnet. Dann kann beispielsweise ein bestehendes LIDAR-System um das
Kompensationselement ergänzt werden und das vorhandene Schutzglas unverändert weiterverwendet werden. Bevorzugt ist, dass die
Kompensationsplatte drehfest in Bezug auf die Sendeeinheit und die
Empfangseinheit angeordnet ist, besonders vorzugsweise auf einer drehbar gelagerten Trägerscheibe, die zudem die Sendeeinheit und die Empfangseinheit trägt. Als weitere Ausführungsform ist es also ebenso denkbar, das
Kompensationselement zur Kompensation der Verzeichnungen durch die Schutzglaskrümmung als zusätzliches planes Kompensationselement in den Strahlengang zwischen LIDAR-Optik und Schutzglas zu bringen. Die optische Funktion des Kompensationselements, beispielsweise eines holographischen Elements, wird dabei örtlich so an die Krümmung des Schutzglases angepasst, dass diese kompensiert werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Kompensationselement ein holographisches optisches Element ist.
Vorzugsweise besteht das holographische optische Element aus dem
holographischen Material und dem optisch transparenten Träger, auf dem das holographische Material aufgebracht ist. Das holographische optische Element ist dabei so ausgelegt, dass es die Brechung, die durch das gekrümmte
Schutzglas verursacht wird, genau kompensiert. Vorzugsweise ist das holographische optische Element ein Volumenhologramm. Dies erlaubt eine hohe Beugungseffizienz durch Volumenbeugung. Im Gegensatz zu
konventionellen Optiken wird bei holographisch optischen Elementen, welche als Volumenhologramme realisiert werden, die Strahlumlenkung nicht durch
Brechung vorgegeben, sondern durch Beugung am Volumengitter. Die holographisch optischen Elemente lassen sich sowohl in Transmission als auch in Reflexion fertigen und durch die freie Wahl von Einfalls- und Ausfalls- beziehungsweise Beugungswinkel ermöglichen sie neue Bauformen. Das holographische Beugungsgitter wird dabei vorzugsweise in eine dünne Folie belichtet, insbesondere in eine dünne Schicht, die auf eine dünne Substratfolie oder einen Glasblock oder einen Kunststoffblock als Träger aufgetragen wird. Durch die Volumenbeugung kann den holographisch optischen Elementen zusätzlich noch eine charakteristische Wellenlängen- und Winkelselektivität oder auch Filterfunktion zugeordnet werden. Abhängig von der Aufnahmebedingung (Wellenlänge, Winkel) wird nur Licht aus definierten Richtungen und mit definierten Wellenlängen an der Struktur gebeugt. Dadurch zeichnet sich das auf eine Folie aufgetragene holographische Material besonders durch seine
Transparenz aus. Derartiges Folienmaterial kann preiswert sein. Licht wird nur aus bestimmten Richtungen und Wellenlängen an der Struktur gebeugt. Für alle anderen Richtungen bleibt das Hologramm transparent.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung ist dem Kompensationselement eine charakteristische Wellenlängenselektivität und/oder charakteristische
Winkelselektivität zugeordnet. Aufgrund der Krümmung des Schutzglases ergibt sich manchmal ein Winkelversatz von einfallender zu ausfallender Welle des Laserstrahls. Der Winkelversatz wird durch die optische Funktion des
Kompensationselements, also vorzugsweise des holographischen Materials beziehungsweise des holographischen optischen Elements, vermindert. Ist dem holographischen optischen Element eine charakteristische Winkelselektivität zugeordnet, kann verhindert werden, dass aus einer falschen Richtung einfallendes Licht und/oder Licht einer falschen Wellenlänge an der Struktur gebeugt wird. Ein verbessertes Signal-zu-Rausch-Verhältnis ist auf diese Weise erreichbar.
Manche Ausführungsformen der Erfindung sehen vor, dass dem
Kompensationselement eine Filterfunktion zugeordnet ist. In Ausführungsformen bietet das Kompensationselement eine Filterfunktion von Umgebungslicht, wenn man den Empfangspfad des LIDAR-Systems betrachtet. Durch seine
charakteristische Winkel- und Wellenlängenselektivität wird nur Licht aus einer bestimmten Richtung und mit einer bestimmten Wellenlänge an der Struktur gebeugt. Das restliche Licht erfährt auf dem Rückwärtspfad, also vom
gescannten Objekt zurück in das LIDAR-System und hin zur Empfangseinheit, auch wieder einen Winkelversatz und kann somit schon teilweise gefiltert werden. Die Stärke der Filterfunktion kann dabei durch die Materialparameter des holographischen Materials (Dicke und Brechungsindexmodulation) eingestellt werden und ist systemabhängig ein Kompromiss zwischen
Filterfunktion und Toleranzen (zum Beispiel Schwankungen bei Laserquellen Chargen und Temperatur). Ein verbessertes Signal-zu-Rausch-Verhältnis ist ebenfalls auf diese Weise erreichbar.
Bevorzugt ist, dass das holographische optische Element eine Pixelstruktur aufweist, die in Abhängigkeit von einem berechneten erwünschten
Beugungsgitter an eine Krümmung des Schutzglases angepasst ist.
Die Krümmung des Coverglases, also des Schutzglases, wird dabei schon vorzugsweise bei der Hologrammaufnahme berücksichtigt. Vorzugsweise wird dazu das unbelichtete holographische Material auf den gekrümmten Glasträger, zum Beispiel das Schutzglas oder die separate Kompensationsplatte, aufgebracht. Dabei werden zwei kohärente Lichtwellen (erste Welle und zweite Welle) zur Interferenz gebracht. Ein Winkel a i entspricht dem Winkel des Lichtstrahls des LIDAR-Systems an der definierten Position. Der Winkel der zweiten Welle ß wird so gewählt, dass sich im Medium der Winkel a2 ergibt und sich somit beim Austritt aus der gekrümmten Struktur wieder cu = a3 ergibt. Im Idealfall wird dazu Laserlicht mit einer Wellenlänge entsprechend des späteren Zielsystems verwendet. Da für die Hologrammaufnahme Laser mit sehr hoher Kohärenzlänge erforderlich sind, ist es durchaus möglich, dass diese Laser nicht zur Verfügung stehen. In diesem Fall kann man durch sogenannten Winkel- und Wellenlängenvorhalt, das Gitter auch bei einer Wellenlänge abweichend von der Zielwellenlänge mit den angepassten Winkeln aufnehmen. Der Vorhalt berechnet sich aus der Bragg-Bedingung.
Des Weiteren ist es möglich, das Kompensationselement pixelweise zu drucken, vorzugsweise ein holographisches Gitter, in Ausführungsformen ein
Volumenhologramm, pixelweise zu drucken. Dazu wird das gewünschte
Beugungsgitter berechnet und kann somit pixelweise an die Krümmung angepasst werden. Dies bietet die Möglichkeit, die Hologramme im
ungekrümmten Zustand zu belichten und dann später auf den gekrümmten Glasträger aufzubringen, vorzugsweise aufzulaminieren. Ein Vorteil der Erfindung ist, dass sie mit zunehmender Krümmung des
Schutzglases besser funktioniert, da somit eine stärkere Trennung der ersten Welle und der zweiten Welle bei der Aufnahme möglich ist.
Manche Ausführungsformen sehen genau ein Kompensationselement vor. Dies ist besonders vorteilhaft, weil so alle optischen Funktionen, wie Winkel- und Wellenlängenselektivität und Filterfunktion, in einem einzigen
Kompensationselement vereinigt werden können. Vorzugsweise umgibt das Kompensationselement als Folie 360° der Innenseite des Schutzglases. In anderen Ausführungsformen sind jedoch für verschiedene optische Funktionen entsprechend verschiedene Kompensationselemente vorgesehen. Zum Beispiel kann, vorzugsweise an einer ersten Grenzfläche, ein holographisches optisches Element in Transmission zur Kompensation des Winkelversatzes vorgesehen sein, während ein weiteres holographisches optisches Element für eine
Filterfunktion und/oder eine charakteristische Wellenlängenselektivität vorgesehen ist.
Erfindungsgemäß wird ebenfalls ein gekrümmtes Schutzglas für ein LIDAR- System zur Verfügung gestellt, wobei das Schutzglas ein Kompensationselement aufweist, das dafür eingerichtet ist, eine Lichtbrechung, die durch das Schutzglas verursacht wird, zu kompensieren.
Bei dem erfindungsgemäßen Schutzglas wird im Gegensatz zu konventionellen Optiken die Strahlumlenkung nicht allein durch Lichtbrechung am Schutzglas vorgegeben, sondern zusätzlich durch Beugung an dem Kompensationselement zur Kompensation des Versatzes, der durch die Lichtbrechung am gekrümmten Schutzglas verursacht wird.
Das erfindungsgemäße Schutzglas hat den Vorteil, dass eine hohe
Beugungseffizienz erreichbar ist. Weiterhin kann die Abbildungsqualität des LIDAR-Sensors erhöht sein. Das Kompensationselement kann preiswert sein und somit ein preisgünstiges LIDAR-System erlauben. Negative Einflüsse durch das gekrümmte Schutzglas werden kompensiert. Bevorzugte Ausführungsformen des Schutzglases können in Bezug auf das Kompensationselement so ausgeführt sein, wie weiter oben hinsichtlich des LIDAR-Systems mit den genannten Vorteilen beschrieben.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Figur 2 einen vergrößerten Ausschnitt des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, der schematisch die Erfindung veranschaulicht; und
Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung
In der Figur 1 ist ein LIDAR-System 1 gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das LIDAR-System 1 weist ein gekrümmtes Schutzglas 2 auf. Das LIDAR-System 1 weist ferner eine Sendeeinheit 3, genauer eine Laserquelle, auf. Zwischen Sendeeinheit 3 und Schutzglas 2 ist ein Sendeobjektiv 4 mit mehreren optischen Komponenten angeordnet, im vorliegenden Ausführungsbeispiel drei Linsen 5a-c. Die Sendeeinheit 3 ist dafür angeordnet, einen Laserstrahl durch das Sendeobjektiv 4 zu senden. Das Sendeobjektiv 4 konditioniert den von der Sendeeinheit 3 abgesendeten
Laserstrahl derart, dass er für LIDAR-Messungen mit dem LIDAR-System 1 geeignet ist.
Das LIDAR-System 1 gemäß Figur 1 weist weiter eine Empfangseinheit 6, genauer einen Laserdetektor, auf. Zwischen Empfangseinheit 6 und Schutzglas 2 ist ein Empfangsobjektiv 7 mit mehreren weiteren optischen Komponenten angeordnet, in diesem Fall vier weiteren Linsen 8a-d. Das Empfangsobjektiv 7 konditioniert den von der Sendeeinheit 3 abgesendeten, durch das Schutzglas 2 hindurch gesendete und von einem außerhalb des Schutzglases 2 angeordneten Gegenstand (nicht dargestellt) reflektierten Laserstrahl derart, dass er von der Empfangseinheit 6 detektierbar ist. Die Sendeeinheit 3, das Sendeobjektiv 4, das Empfangsobjektiv 7 und die Empfangseinheit 6 sind auf einer gemeinsamen, drehbar gelagerten Trägerscheibe 9 fixiert. Die Sendeeinheit 3 und die
Empfangseinheit 6 bilden gemeinsam einen LIDAR-Sensor des LIDAR-Systems 1 .
Die Trägerscheibe 9 ist auf einer zentralen Drehachse 10 drehbar und antreibbar gelagert. Die Empfangseinheit 6 und die Sendeeinheit 3 sind nebeneinander auf der Trägerscheibe 9 angeordnet, also seitlich zueinander versetzt. Die
Sendeeinheit 3 und die Empfangseinheit 6 sind ebenfalls um die zentrale Drehachse 10 drehbar angeordnet, sind also zusammen mit der Trägerscheibe 9 um die zentrale Drehachse 10 drehbar angeordnet. Die zentrale Drehachse 10 der Trägerscheibe 9 liegt im Zentrum des Schutzglases 2 und stellt eine
Rotationssymmetrieachse des Schutzglases 2 dar. Das Schutzglas 2 ist von der Drehung der Trägerscheibe 9 entkoppelt, dreht sich somit im angetriebenen Betriebszustand des LIDAR-Systems 1 nicht mit der Trägerscheibe 9, der Sendeeinheit 3, dem Sendeobjektiv 4, dem Empfangsobjektiv 7 und der
Empfangseinheit 6 mit. Das Schutzglas 2 des LIDAR-Systems 1 ist also stationär angeordnet und schützt den relativ dazu drehbar gelagerten LIDAR-Sensor des LIDAR-Systems 1 vor Umwelteinflüssen.
Die Sendeeinheit 3 und die Empfangseinheit 6 liegen auf der Trägerscheibe 9 auf unterschiedlichen Seiten der Drehachse 10. Das bedeutet, dass der
Strahldurchtritt des austretenden und des einfallenden Laserstrahls, durch das Schutzglas 2 hindurch, nicht mittig ist, sondern seitlich versetzt. Der Laserstrahl ist also ausgehend von der Sendeeinheit 3 nicht senkrecht auf die innere Grenzfläche des Schutzglases 2 gerichtet. Deshalb wird der Laserstrahl beim Austritt aus dem LIDAR-System 1 durch das Schutzglas 2 hindurch und beim Eintritt in das LIDAR-System 1 durch das Schutzglas 2 hindurch von dem gekrümmten Schutzglas 2 gebrochen. Dies würde sich negativ auf die
Messqualität des LIDAR-Systems 1 auswirken, weil das Schutzglas 2 durch die Brechung des Laserstrahls am Schutzglas 2 eine Laufrichtung des Laserstrahls verändert. Erfindungsgemäß ist jedoch vorgesehen, dass das LIDAR-System 1 ein
Kompensationselement 11 aufweist, das dafür eingerichtet ist, eine
Lichtbrechung, die durch das Schutzglas 2 verursacht wird, zu kompensieren. So wird beispielsweise die Abbildungsqualität des LIDAR-Systems 1 erhöht. In diesem Ausführungsbeispiel weist das Schutzglas 2 das Kompensationselement 1 1 auf. Genauer gesagt ist das Kompensationselement 11 auf einer Innenseite des Schutzglases 2 angebracht. Die Innenseite ist eine nach innen, zum LIDAR- Sensor hin weisende Grenzfläche des Schutzglases 2. So liegt das
Kompensationselement 11 zwischen dem Schutzglas 2 und der Sendeeinheit 3 sowie dem Schutzglas 2 und der Empfangseinheit 6.
Das Kompensationselement 1 1 im ersten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ist ein holographisches optisches Element (HOE), genauer gesagt ein
Volumenhologramm. Das Kompensationselement 1 1 ist auf einem Umkreis von 360° auf dem Schutzglas 2 angebracht, und zwar in der horizontalen Scanebene der Sendeeinheit 3 und der Empfangseinheit 6. Dies ist so vorgesehen, weil die Sendeeinheit 3 und die Empfangseinheit 6 um 360° drehbar gelagert sind und deshalb während der Drehung der Trägerscheibe 9 um die zentrale Drehachse 10 des Schutzglases 2 sukzessiv und wiederholt der Vollkreis des zylindrischen, gekrümmten Schutzglases 2 von dem Laserstrahl in der Scanebene durchstrahlt wird.
Dem Kompensationselement 11 ist eine charakteristische
Wellenlängenselektivität zugeordnet. Dem Kompensationselement 11 ist weiter eine charakteristische Winkelselektivität zugeordnet. Weiter ist dem
Kompensationselement 11 eine Filterfunktion zugeordnet. Schließlich weist das Kompensationselement 11 eine Pixelstruktur auf, die in Abhängigkeit von einem berechneten erwünschten Beugungsgitter an eine Krümmung des Schutzglases 2 angepasst ist.
Figur 2 veranschaulicht einen vergrößerten Ausschnitt des ersten
Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung schematisch. Dabei ist beispielhaft der Fall eines aus dem Schutzglas 2 austretenden Laserstrahls skizziert. Der Strahlengang des Laserstrahls 2 ist mit der gestrichelten Pfeillinie angedeutet. Für den nicht gezeigten Fall eines in das Schutzglas 2 eintretenden Laserstrahls gilt analog dasselbe, in umgekehrter Weise.
Ein Kreissegment eines Querschnitts durch das zylindrische, gekrümmte Schutzglas 2 ist in Figur 2 gezeigt, von oben betrachtet. Das
Kompensationselement 11 erzeugt eine Vorkompensation der Krümmung des Schutzglases 2. Dies ist ein Beispiel für Beugung am holographischen Gitter in Transmission. Dadurch tritt der Laserstrahl im Wesentlichen in derselben Richtung aus dem Schutzglas 2 aus, wie er in das Kompensationselement 11 , von der Sendeeinheit kommend, eingetreten ist. Hierbei wird das Snelliussche Brechungsgesetz genutzt. Ein Winkel a2 wird durch das Kompensationselement derart festgelegt, dass der Eintrittswinkel cu in das Kompensationselement 11 hinein und der Austrittswinkel a3 aus dem Kompensationselement 1 1 heraus im Wesentlichen genau gleich groß sind. Der einfallende Strahl wird also im Winkel cd am holographischen Gitter des Kompensationselements 1 1 in den Winkel a2 gebeugt.
Durch die Orientierung des holographischen Gitters kann a2 so eingerichtet werden, dass die anschließend erfolgende Verzerrung durch die Krümmung des Coverglases, des Schutzglases 2, kompensiert werden kann. Die Laufrichtung des Laserstrahls hinter dem Schutzglas 2 ist dann also im Wesentlichen genau gleich zu der Laufrichtung des Laserstrahls vor dem Kompensationselement 1 1 , von der Sendeeinheit 3 kommend betrachtet. Das Kompensationselement 11 kompensiert erfindungsgemäß die Lichtbrechung, die durch das Schutzglas 2 verursacht wird. Genauer gesagt kompensiert die Lichtbeugung am
Volumengitter des Kompensationselements 1 1 , also am Volumenhologramm, die Lichtbrechung am Schutzglas 2. Mit anderen Worten ist das Volumenhologramm so ausgelegt, dass es den Laserstrahl aus cu in den Winkel a2 im Medium, als im Schutzglas 2, beugt, sodass für den Laserstrahl beim Austritt aus der Fläche des Schutzglases 2 wieder a-i= a3 gilt, wie bei einem nicht gekrümmten Medium oder bei mittigem Strahldurchtritt durch das gekrümmte Medium, senkrecht zur Grenzfläche. Dabei wird die Krümmung des Coverglases, des Schutzglases 2, durch das holographische optische Element, das Kompensationselement 1 1 , kompensiert. Figur 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Viele Merkmale des zweiten Ausführungsbeispiels sind mit Merkmalen aus dem ersten Ausführungsbeispiel identisch. Allerdings ist das Kompensationselement 11 als eine vom Schutzglas 2 separate Kompensationsplatte ausgeführt. Das
Kompensationselement 11 ist genauer gesagt eine plane, quaderförmige
Kompensationsplatte. Im zweiten Ausführungsbeispiel ist das
Kompensationselement 11 dem Sendeobjektiv bezogen auf den Strahlengang des Laserstrahls nachgelagert angeordnet und separat vom Schutzglas 2 auf der Trägerscheibe 9 fixiert. Das Kompensationselement 1 1 ist dem Empfangsobjektiv 7 bezogen auf den Strahlengang des Laserstrahls vorgelagert angeordnet und separat vom Schutzglas 2 auf der Trägerscheibe 9 fixiert. Das
Kompensationselement 11 ist drehfest zur Trägerscheibe 9 angeordnet, dreht sich also mit der Trägerscheibe 9 im Betriebszustand mit. Das
Kompensationselement 11 kann prinzipiell überall im Strahlengang des
Laserstrahls und innerhalb des Schutzglases 2 angeordnet sein, separat von dem Schutzglas 2, solange sichergestellt ist, dass das Kompensationselement 1 1 bei Drehung der Trägerscheibe 9 fortwährend im Strahlengang des
Laserstrahls verbleibt, um eine kontinuierliche Brechungskompensation des Schutzglases 2 zu gewährleisten.
Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 ist ein gemeinsames
Kompensationselement 1 1 sowohl für die Sendeeinheit 3 als auch für die Empfangseinheit 6 vorhanden. In nicht gezeigten Ausführungsformen ist jedoch je ein separates Kompensationselement 1 1 für die Sendeeinheit 3 und die Empfangseinheit 6 vorgesehen, beispielsweise zwei Kompensationsplatten, eine für die Sendeeinheit 3 und eine für die Empfangseinheit 6. Manche nicht gezeigte Ausführungsformen sehen zusätzlich zu einer oder mehreren
Kompensationsplatten auf der Trägerscheibe 9 ein weiteres
Kompensationselement 1 1 am Schutzglas 2, wie anhand von Figur 1 gezeigt, vor. In manchen Ausführungsformen ist die Kompensationsplatte gekrümmt ausgebildet, vorzugsweise mit dem gleichen Krümmungsradius wie das
Schutzglas 2.
Mit anderen Worten beschreibt die Erfindung also eine Kompensation der Strahländerung an einer gekrümmten Grenzfläche für LIDAR-Sensoren. Kern der Erfindung ist die Kompensation des Einflusses eines gekrümmten Schutzglases 2 bei LIDAR-Sensoren mit einem Kompensationselement 11 , insbesondere holographisch optischen Elementen.
Wie anhand der Figuren 1 - 3 veranschaulicht, wird ein LIDAR-System 1 offenbart, welches ein gekrümmtes Schutzglas 2 aufweist, wobei das LIDAR-System 1 ein
Kompensationselement 11 aufweist, das dafür eingerichtet ist, eine Lichtbrechung, die durch das Schutzglas 2 verursacht wird, zu kompensieren.
Ferner wird entsprechend ein gekrümmtes Schutzglas 2, in diesem Fall für ein LIDAR- System 1 , vorgeschlagen, wobei das Schutzglas 2 ein Kompensationselement 11 aufweist, das dafür eingerichtet ist, eine Lichtbrechung, die durch das Schutzglas 2 verursacht wird, zu kompensieren.

Claims

Ansprüche
1. LIDAR-System (1 ), das ein gekrümmtes Schutzglas (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das LIDAR-System (1 ) ein Kompensationselement (1 1 ) aufweist, das dafür eingerichtet ist, eine Lichtbrechung, die durch das Schutzglas (2) verursacht wird, zu kompensieren.
2. LIDAR-System (1 ) nach Anspruch 1 , wobei das Schutzglas (2) das
Kompensationselement (11 ) aufweist.
3. LIDAR-System (1 ) nach Anspruch 2, wobei das Kompensationselement (11 ) auf einer Innenseite des Schutzglases (2) angebracht ist.
4. LIDAR-System (1 ) nach Anspruch 1 , wobei das Kompensationselement (1 1 ) als eine vom Schutzglas (2) separate Kompensationsplatte ausgeführt ist.
5. LIDAR-System (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Kompensationselement (11 ) ein holographisches optisches Element ist.
6. LIDAR-System (1 ) nach Anspruch 5, wobei das holographische optische Element ein Volumenhologramm ist.
7. LIDAR-System (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei dem Kompensationselement (11 ) eine charakteristische Wellenlängenselektivität und/oder charakteristische Winkelselektivität zugeordnet ist.
8. LIDAR-System (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei dem Kompensationselement (11 ) eine Filterfunktion zugeordnet ist.
9. LIDAR-System (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Kompensationselement (11 ) eine Pixelstruktur aufweist, die in Abhängigkeit von einem berechneten erwünschten Beugungsgitter an eine Krümmung des Schutzglases (2) angepasst ist.
10. Gekrümmtes Schutzglas (2), vorzugsweise für ein LIDAR-System (1 ),
dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzglas (2) ein
Kompensationselement (11 ) aufweist, das dafür eingerichtet ist, eine Lichtbrechung, die durch das Schutzglas (2) verursacht wird, zu
kompensieren.
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