DE102019200154A1

DE102019200154A1 - Sending unit for a LIDAR sensor, LIDAR sensor with a sending unit and method for controlling a sending unit for a LIDAR sensor

Info

Publication number: DE102019200154A1
Application number: DE102019200154.8A
Authority: DE
Inventors: Stefanie Hartmann; Annette Frederiksen
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-01-09
Filing date: 2019-01-09
Publication date: 2020-07-09
Also published as: CN113302513A; WO2020144066A1

Abstract

Sendeeinheit (101) für einen LIDAR-Sensor (100) zum Ausleuchten eines Sichtfeldes (106) mit Primärlicht (104, 104-1, 104-2) aufweisend wenigstens eine Lichtquelle (102) zum Erzeugen und Ausgeben des Primärlichts (104-1); und eine polyederförmige Ablenkeinheit (103) mit polygonaler Querschnitts- oder Grundfläche zur Ablenkung von auf die polyederförmige Ablenkeinheit (103) auftreffendem Primärlicht (104-1) in das Sichtfeld (106). Hierbei ist auf wenigstens einer Fläche der polyederförmigen Ablenkeinheit (103) ein erstes holographisches optisches Element (HOE1, HOE2, HOE3) angeordnet.

Transmitting unit (101) for a LIDAR sensor (100) for illuminating a field of view (106) with primary light (104, 104-1, 104-2) comprising at least one light source (102) for generating and outputting the primary light (104-1) ; and a polyhedral deflection unit (103) with a polygonal cross-sectional or base area for deflecting primary light (104-1) striking the polyhedral deflection unit (103) into the field of view (106). A first holographic optical element (HOE1, HOE2, HOE3) is arranged on at least one surface of the polyhedral deflection unit (103).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sendeeinheit für einen LIDAR-Sensor zum Ausleuchten eines Sichtfeldes mit Primärlicht, einen LIDAR-Sensor mit einer Sendeeinheit zum Ausleuchten eines Sichtfeldes mit Primärlicht und ein Verfahren zur Ansteuerung einer Sendeeinheit für einen LIDAR-Sensor gemäß den Oberbegriffen der unabhängig formulierten Ansprüche.The present invention relates to a transmitter unit for a LIDAR sensor for illuminating a field of view with primary light, a LIDAR sensor with a transmitter unit for illuminating a field of view with primary light and a method for controlling a transmitter unit for a LIDAR sensor according to the preambles of the independently formulated claims .

Stand der TechnikState of the art

Die DE 10 2017 208 052 A1 offenbart eine Senderoptik für ein LIDAR-System zum Ausleuchten eines Sichtfeldes mit Licht. Die Senderoptik weist einen Ablenkspiegel auf, welcher als Polyederspiegel mit polygonaler Querschnitts- oder Grundfläche ausgebildet sein kann.The DE 10 2017 208 052 A1 discloses transmitter optics for a LIDAR system for illuminating a field of view with light. The transmitter optics has a deflection mirror, which can be designed as a polyhedron mirror with a polygonal cross-sectional or base area.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Sendeeinheit für einen LIDAR-Sensor zum Ausleuchten eines Sichtfeldes mit Primärlicht aufweisend wenigstens eine Lichtquelle zum Erzeugen und Ausgeben des Primärlichts; und eine polyederförmige Ablenkeinheit mit polygonaler Querschnitts- oder Grundfläche zur Ablenkung von auf die polyederförmige Ablenkeinheit auftreffendem Primärlicht in das Sichtfeld. Die polyederförmige Ablenkeinheit ist dazu ausgebildet, eine Schwenkbewegung oder eine Rotationsbewegung auszuführen.The present invention is based on a transmission unit for a LIDAR sensor for illuminating a field of view with primary light, comprising at least one light source for generating and outputting the primary light; and a polyhedral deflection unit with a polygonal cross-sectional or base area for deflecting primary light impinging on the polyhedral deflection unit into the field of view. The polyhedron-shaped deflection unit is designed to carry out a pivoting movement or a rotational movement.

Erfindungsgemäß ist auf wenigstens einer Fläche der polyederförmigen Ablenkeinheit ein erstes holographisches optisches Element angeordnet.According to the invention, a first holographic optical element is arranged on at least one surface of the polyhedral deflection unit.

Mittels eines LIDAR-Sensors kann ein Abstand zwischen dem LIDAR-Sensor und einem Objekt im Sichtfeld des LIDAR-Sensors auf der Basis einer Signallaufzeit (Time of Flight, TOF) bestimmt werden. Mittels eines LIDAR-Sensors kann ein Abstand zwischen dem LIDAR-Sensor und einem Objekt im Sichtfeld des LIDAR-Sensors auf der Basis eines frequenzmodulierten Dauerstrich-Signals (Frequency Modulated Continuous Wave, FMCW) bestimmt werden.
Die Lichtquelle der Sendeeinheit für einen LIDAR-Sensor kann als wenigstens eine Lasereinheit ausgebildet sein. Die Lichtquelle kann dazu ausgebildet sein, das Primärlicht als punktförmigen Strahl oder als Strahl in Form einer Linie oder eines Bereichs auszugeben. Das Sichtfeld des LIDAR-Sensors kann mittels des ausgesendeten Primärlichts abgetastet werden. Die Ausdehnung des Sichtfelds kann hierbei durch einen horizontalen und einen vertikalen Abtastwinkel, sowie durch die Reichweite des Primärlichts vorgegeben sein. Bei einem scannenden LIDAR-Sensor wird das Primärlicht in unterschiedliche Abtastwinkel ausgesendet und wieder empfangen. Aus diesen winkelabhängigen Einzelmessungen kann anschließend ein Umgebungsbild abgeleitet werden. Das Aussenden des Primärlichts in unterschiedliche Abtastwinkel, sprich die Ablenkung des Primärlichts in das Sichtfeld, erfolgt mittels der polyederförmigen Ablenkeinheit. Die polyederförmige Ablenkeinheit kann die Schwenkbewegung oder die Rotationsbewegung um eine feste Rotationsachse ausführen. Die Schwenkbewegung oder die Rotationsbewegung kann in kontinuierlicher Weise und/oder nach Art einer Drehschwingung ausführbar sein.
Ein LIDAR-Sensor weist weiterhin eine Empfangseinheit zum Empfangen von Sekundärlicht aus dem Sichtfeld auf. Die Empfangseinheit kann eine Detektoreinheit aufweisen. Die Detektoreinheit kann punktförmig oder als eine Detektorzeile oder als ein Detektorarray ausgebildet sein. Die Detektoreinheit kann dazu ausgebildet sein, das empfangene Sekundärlicht zu detektieren. Der LIDAR-Sensor weist optional wenigstens eine Auswerteeinheit auf. Mittels der Auswerteeinheit kann das detektierte Sekundärlicht ausgewertet werden. Das Ergebnis der Auswertung kann beispielsweise für eine Fahrerassistenzfunktion eines Fahrzeugs verwendet werden. Das Ergebnis der Auswertung kann beispielsweise für eine Steuerung eines autonom fahrenden Fahrzeugs verwendet werden. Der LIDAR-Sensor kann insbesondere für die Verwendung in einem wenigstens teilweise autonom fahrenden Fahrzeug ausgebildet sein. Mit dem LIDAR-Sensor kann teilautonomes oder autonomes Fahren von Fahrzeugen auf Autobahnen und im Stadtverkehr realisiert werden.Using a LIDAR sensor, a distance between the LIDAR sensor and an object in the field of view of the LIDAR sensor can be determined on the basis of a signal runtime (TOF). Using a LIDAR sensor, a distance between the LIDAR sensor and an object in the field of view of the LIDAR sensor can be determined on the basis of a frequency-modulated continuous wave signal (Frequency Modulated Continuous Wave, FMCW).
The light source of the transmission unit for a LIDAR sensor can be designed as at least one laser unit. The light source can be designed to output the primary light as a punctiform beam or as a beam in the form of a line or an area. The field of view of the LIDAR sensor can be scanned using the emitted primary light. The extent of the field of view can be predetermined by a horizontal and a vertical scanning angle, as well as by the range of the primary light. With a scanning LIDAR sensor, the primary light is emitted at different scanning angles and received again. An environmental image can then be derived from these angle-dependent individual measurements. The primary light is emitted at different scanning angles, i.e. the primary light is deflected into the field of view, by means of the polyhedral deflection unit. The polyhedral deflection unit can perform the pivoting movement or the rotational movement about a fixed axis of rotation. The pivoting movement or the rotational movement can be carried out in a continuous manner and / or in the manner of a torsional vibration.
A LIDAR sensor also has a receiving unit for receiving secondary light from the field of view. The receiving unit can have a detector unit. The detector unit can be designed in a punctiform manner or as a detector line or as a detector array. The detector unit can be designed to detect the received secondary light. The LIDAR sensor optionally has at least one evaluation unit. The detected secondary light can be evaluated by means of the evaluation unit. The result of the evaluation can be used, for example, for a driver assistance function of a vehicle. The result of the evaluation can be used, for example, to control an autonomously driving vehicle. The LIDAR sensor can be designed in particular for use in an at least partially autonomously driving vehicle. With the LIDAR sensor, partially autonomous or autonomous driving of vehicles on motorways and in city traffic can be realized.

Das erste holographische optische Element kann als Volumenhologramm ausgebildet sein. Das erste holographische optische Element weist eine optische Funktion auf. Das erste holographische optische Element kann zur Beugung des Primärlichts am Volumengitter ausgebildet sein. Das erste holographische optische Element kann hierfür ein Beugungsgitter aufweisen. Das Beugungsgitter kann in eine Folie vorgegebener Dicke belichtet werden. Das erste holographische optische Element kann transmittierend oder reflektierend ausgebildet sein.
Das erste holographische optische Element kann aufgrund des Beugungsgitters wellenlängenselektiv und/oder winkelselektiv und/oder als Filter und/oder strahlformend ausgebildet sein. Abhängig von der Belichtungsbedingung (Wellenlänge, Winkel) wird nur Primärlicht aus definierten Richtungen und mit definierten Wellenlängen an dem Beugungsgitter gebeugt. Primärlicht wird nur aus bestimmten Richtungen und nur für bestimmte Wellenlängen an der Struktur gebeugt. Für alle anderen Richtungen kann das erste holographische optische Element transparent sein. Die Selektivitäten können über Materialparameter (z. B. eine Dicke des holographischen Materials und Brechungsindexmodulation) eingestellt werden. Das erste holographische optische Element kann als Computer-Generiertes-Hologramm (CGH) hergestellt werden. Durch pixelweises Belichten des ersten holographischen optischen Elements können komplexe optische Funktionen realisiert werden. Dabei wird die optische Zielfunktion pro Pixel als Phasenmuster berechnet und auf einem Phasenschiebeelement (z.B. SLM, Spatial Light Modulator) dargestellt. Über das am SLM dargestellt Phasenmuster kann somit die optische Funktion der Einzelpixel angepasst werden.The first holographic optical element can be designed as a volume hologram. The first holographic optical element has an optical function. The first holographic optical element can be designed to diffract the primary light on the volume grating. For this purpose, the first holographic optical element can have a diffraction grating. The diffraction grating can be exposed in a film of a predetermined thickness. The first holographic optical element can be designed to be transmissive or reflective.
The first holographic optical element can be designed to be wavelength-selective and / or angle-selective and / or as a filter and / or beam-shaping due to the diffraction grating. Depending on the exposure condition (wavelength, angle), only primary light from defined directions and with defined wavelengths is diffracted at the diffraction grating. Primary light is diffracted from the structure only from certain directions and only for certain wavelengths. The first holographic optical element can be transparent for all other directions. The selectivities can be set via material parameters (e.g. a thickness of the holographic material and refractive index modulation). The first holographic optical element can be produced as a computer generated hologram (CGH). Complex optical functions can be realized by pixel-wise exposure of the first holographic optical element. The optical target function per pixel is calculated as a phase pattern and displayed on a phase shift element (eg SLM, Spatial Light Modulator). The optical function of the individual pixels can thus be adapted via the phase pattern displayed on the SLM.

Zur Realisierung verschiedener Abtastwinkel können verschiedene Kombinationen aus Polygonwinkel und optischer Funktion des ersten holographischen optischen Elements genutzt werden. Das erste holographische optische Element kann genau eine vorgegebene optische Funktion über die gesamte Fläche der polyederförmigen Ablenkeinheit aufweisen.Various combinations of polygon angle and optical function of the first holographic optical element can be used to implement different scanning angles. The first holographic optical element can have exactly one predetermined optical function over the entire surface of the polyhedral deflection unit.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass mittels der Sendeeinheit eine situationsabhängige Aussendung des Primärlichts entlang unterschiedlicher Abtastwinkel ermöglicht wird. Die Sendeeinheit ermöglicht eine sehr große Variabilität bezüglich des Abtastwinkels. Es können verschiedene Bauformen realisiert werden. Auch durch die Verwendbarkeit unterschiedlicher Polygone mit unterschiedlichen Polygonwinkeln können verschiedene Bauformen realisiert werden. Die Sendeeinheit kann durch die Verwendung wenigstens einer holographischen optischen Folie kostengünstig gestaltet werden. Die holographische optische Folie kann auf beliebige Flächen aufgetragen werden. Das pixelweise Belichten des ersten holographischen optischen Elements führt zu einer großen Designfreiheit der beschriebenen Sendeeinheit. Eine optische Funktion des ersten holographischen optischen Elements kann auf einfache und kostengünstige Art und Weise an die Geometrie und an die Wellenlänge eines LIDAR-Sensors angepasst werden.The advantage of the invention is that the transmission unit enables a situation-dependent transmission of the primary light along different scanning angles. The transmitter unit enables a very large variability in terms of the scanning angle. Different designs can be realized. Different designs can also be realized by using different polygons with different polygon angles. The transmission unit can be designed inexpensively by using at least one holographic optical film. The holographic optical film can be applied to any surface. The pixel-wise exposure of the first holographic optical element leads to great design freedom for the described transmission unit. An optical function of the first holographic optical element can be adapted to the geometry and the wavelength of a LIDAR sensor in a simple and inexpensive manner.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste holographische optische Element einen ersten Bereich mit wenigstens einer ersten optischen Funktion und wenigstens einen zweiten Bereich mit wenigstens einer zweiten optischen Funktion aufweist. Mit anderen Worten, das erste holographische optische Element kann derart ausgebildet sein, dass auf das erste holographische optische Element auftreffendes Primärlicht vom ersten Bereich anders gebeugt wird als vom zweiten Bereich. Hierbei wird ausgenutzt, dass der Auftreffpunkt des Primärstrahls auf der Fläche der polyederförmigen Ablenkeinheit wandert, wenn sich die Ablenkeinheit bewegt. Es können verschiedene optische Funktionen örtlich separiert auf dem ersten holographischen optischen Element ausgebildet sein. Der erste Bereich kann als ein einzelner Pixel oder als ein Bereich aus mehreren Pixeln des ersten holographischen optischen Elements ausgebildet sein. Der zweite Bereich kann als ein einzelner Pixel oder als ein Bereich aus mehreren Pixeln des ersten holographischen optischen Elements ausgebildet sein. Durch pixelweises Belichten des ersten holographischen optischen Elements können die wenigstens zwei Bereiche hergestellt werden. Durch eine entsprechende Belichtung wird ein erstes Beugungsgitter mit definierten Beugungswinkeln für den ersten Bereich und ein zweites Beugungsgitter mit definierten Beugungswinkeln für den zweiten Bereich ausgebildet. Eine wenigstens zweite Fläche der polyederförmigen Ablenkeinheit kann in dieser Ausgestaltung beispielsweise als Spiegel ausgebildet sein.In an advantageous embodiment of the invention it is provided that the first holographic optical element has a first area with at least one first optical function and at least one second area with at least one second optical function. In other words, the first holographic optical element can be designed such that primary light impinging on the first holographic optical element is diffracted differently from the first region than from the second region. This takes advantage of the fact that the point of incidence of the primary beam moves on the surface of the polyhedral deflection unit when the deflection unit moves. Different optical functions can be formed on the first holographic optical element in a spatially separated manner. The first area can be formed as a single pixel or as an area from a plurality of pixels of the first holographic optical element. The second area can be formed as a single pixel or as an area of several pixels of the first holographic optical element. The at least two regions can be produced by pixel-wise exposure of the first holographic optical element. Appropriate exposure forms a first diffraction grating with defined diffraction angles for the first region and a second diffraction grating with defined diffraction angles for the second region. In this embodiment, an at least second surface of the polyhedral deflection unit can be designed, for example, as a mirror.

Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass mittels der verschiedenen Bereiche unterschiedliche Abtastwinkel realisiert werden können. Mittels einer Ansteuerung der Ablenkeinheit kann bewirkt werden, dass das Primärlicht auf den ersten Bereich oder auf dem wenigstens zweiten Bereich des ersten holographischen optischen Elements auftrifft. Wird die Sendeeinheit beispielsweise bei einem LIDAR-Sensor für ein Fahrzeug genutzt, kann die Ansteuerung beispielsweise abhängig von einer jeweiligen Fahrsituation erfolgen. Hierbei wird ausgenutzt, dass der Auftreffpunkt des Primärstrahls auf der Fläche der polyederförmigen Ablenkeinheit wandert, wenn sich die Ablenkeinheit bewegt. In einer anderen Fahrsituation, in der eine Ablenkfunktion eines Spiegels benötigt wird, kann wiederum die polyederförmige Ablenkeinheit derart angesteuert werden, dass das ausgegebene Primärlicht auf eine wenigstens zweite Fläche der polyederförmigen Ablenkeinheit, die als Spiegel ausgebildet ist, auftrifft. Somit kann der Informationsgehalt bei einer Messung mittels eines LIDAR-Sensors erhöht werden.The advantage of this configuration is that different scanning angles can be achieved by means of the different areas. By actuating the deflection unit, it can be caused that the primary light strikes the first region or the at least second region of the first holographic optical element. If the transmitter unit is used, for example, in a LIDAR sensor for a vehicle, the control can take place, for example, depending on a particular driving situation. This takes advantage of the fact that the point of incidence of the primary beam moves on the surface of the polyhedral deflection unit when the deflection unit moves. In another driving situation in which a deflection function of a mirror is required, the polyhedron-shaped deflection unit can in turn be controlled in such a way that the output primary light strikes an at least second surface of the polyhedron-shaped deflection unit, which is designed as a mirror. This means that the information content can be increased during a measurement using a LIDAR sensor.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass auf wenigstens einer zweiten Fläche der polyederförmigen Ablenkeinheit ein wenigstens zweites holographisches optisches Element angeordnet ist. Sämtliche für das erste holographische optische Element beschriebene Eigenschaften gelten auch für das wenigstens zweite holographische optische Element. Insbesondere weist das wenigstens zweite holographische optische Element eine optische Funktion auf, die sich von der optischen Funktion des ersten holographischen optischen Elements unterscheidet. Ein wenigstens zweites holographisches optisches Element kann alternativ dieselbe optische Funktion aufweisen wie das erste holographische optische Element.In a further advantageous embodiment of the invention it is provided that an at least second holographic optical element is arranged on at least one second surface of the polyhedral deflection unit. All of the properties described for the first holographic optical element also apply to the at least second holographic optical element. In particular, the at least second holographic optical element has an optical function that differs from the optical function of the first holographic optical element. An at least second holographic optical element can alternatively have the same optical function as the first holographic optical element.

Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass mittels der Sendeeinheit auf einfache und kostengünstige Weise mehrere Ablenkfunktionen auf wenigstens zwei Flächen der polyederförmigen Ablenkeinheit realisiert werden können. Mittels einer Ansteuerung der Ablenkeinheit kann bewirkt werden, dass das Primärlicht das erste holographische optische Element oder auf das zweite holographische optische Element auftrifft. Die Ansteuerung kann auch hier abhängig von einer jeweiligen Fahrsituation erfolgen.The advantage of this embodiment is that the deflection unit can be used to implement a plurality of deflection functions on at least two surfaces of the polyhedral deflection unit in a simple and inexpensive manner. By activating the deflection unit, that the primary light strikes the first holographic optical element or the second holographic optical element. The control can also take place depending on a particular driving situation.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das zweite holographische optische Element einen ersten Bereich mit wenigstens einer dritten optischen Funktion und wenigstens einen zweiten Bereich mit wenigstens einer vierten optischen Funktion aufweist. Mit anderen Worten, das zweite holographische optische Element kann derart ausgebildet sein, dass auf das zweite holographische optische Element auftreffendes Primärlicht in dem ersten Bereich anders gebeugt wird als in dem zweiten Bereich. Hierbei wird ausgenutzt, dass der Auftreffpunkt des Primärstrahls auf der Fläche der polyederförmigen Ablenkeinheit wandert, wenn sich die Ablenkeinheit bewegt.In a further advantageous embodiment of the invention it is provided that the second holographic optical element has a first area with at least one third optical function and at least one second area with at least one fourth optical function. In other words, the second holographic optical element can be designed such that primary light incident on the second holographic optical element is diffracted differently in the first region than in the second region. This takes advantage of the fact that the point of incidence of the primary beam moves on the surface of the polyhedral deflection unit when the deflection unit moves.

Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass die Sendeeinheit noch mehr Freiheitsgrade aufweist. Es können mehrere unterschiedliche Abtastwinkel realisiert werden durch die optische Funktion des ersten holographischen optischen Elements, bzw. die optischen Funktionen wenigstens zweier Bereiche des ersten holographischen optischen Elements, durch die wenigstens dritte und vierte optische Funktion des zweiten holographischen optischen Elements und durch die Ansteuerung der polyederförmigen Ablenkeinheit.The advantage of this configuration is that the transmitter unit has even more degrees of freedom. Several different scanning angles can be realized by the optical function of the first holographic optical element, or the optical functions of at least two areas of the first holographic optical element, by the at least third and fourth optical functions of the second holographic optical element and by the control of the polyhedral Deflection unit.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste holographische optische Element und/oder das wenigstens zweite holographische optische Element schaltbar ausgebildet ist/sind. Das erste holographische optische Element und/oder das wenigstens zweite holographische optische Element können hierbei auf einem Phasenschiebeelement (z.B. SLM) angeordnet sein.In a further advantageous embodiment of the invention it is provided that the first holographic optical element and / or the at least second holographic optical element is / are switchable. The first holographic optical element and / or the at least second holographic optical element can be arranged on a phase shift element (e.g. SLM).

Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass der Abtastwinkel und somit z.B. das Sichtfeld eines LIDAR-Sensors noch besser an eine Fahrsituation angepasst werden kann. Beispielsweise ist ein Umschalten zwischen verschiedenen Ausdehnungen des Sichtfelds mit geringen Schaltzeiten möglich.The advantage of this configuration is that the scanning angle and thus e.g. the field of view of a LIDAR sensor can be adapted even better to a driving situation. For example, switching between different expansions of the field of view is possible with short switching times.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste und/oder die zweite und/oder die dritte und/oder die vierte optische Funktion eine Winkelselektivität, eine Strahlformungsfunktion und/oder eine Wellenlängenselektivität ist. Hierbei ist die Winkelselektivität durch einen Einfalls- und Ausfalls- bzw. Beugungswinkel vorgegeben. Durch eine Strahlformungsfunktion kann ein holographisches optisches Element zum Beispiel in der Art einer optischen Linse wirken. Eine Wellenlängenselektivität kann die Beugung von Primärlicht einer vorgegebenen Wellenlänge bewirken.In a further advantageous embodiment of the invention it is provided that the first and / or the second and / or the third and / or the fourth optical function is an angle selectivity, a beam shaping function and / or a wavelength selectivity. Here, the angle selectivity is predetermined by an angle of incidence and angle of reflection or diffraction. A holographic optical element can act in the manner of an optical lens, for example, through a beam shaping function. Wavelength selectivity can cause the diffraction of primary light of a given wavelength.

Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass die Sendeeinheit noch mehr Freiheitsgrade aufweist. Beispielsweise kann gleichzeitig zur Ablenkfunktion eine Störlichtunterdrückung bewirkt werden.The advantage of this configuration is that the transmitter unit has even more degrees of freedom. For example, suppression of stray light can be effected at the same time as the deflection function.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste holographische optische Element und/oder das wenigstens zweite holographische optische Element als Multiplex-Hologramm ausgebildet ist/sind. Ein Multiplex-Hologramm weist mehrere optische Gitter in einer holographischen Schicht auf. Mit anderen Worten, das erste holographische optische Element und/oder das wenigstens zweite holographische optische Element weist/weisen mehrere Gitter auf. Eine Gesamteffizienz eines Multiplex-Hologramms ergibt sich aus einer Überlagerung dieser mehreren Gitter.In a further advantageous embodiment of the invention it is provided that the first holographic optical element and / or the at least second holographic optical element is / are designed as a multiplex hologram. A multiplex hologram has several optical gratings in a holographic layer. In other words, the first holographic optical element and / or the at least second holographic optical element has a plurality of gratings. An overall efficiency of a multiplex hologram results from a superposition of these multiple grids.

Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass der Abtastwinkel der Sendeeinheit und somit z.B. das Sichtfeld eines LIDAR-Sensors auf einfache Weise vergrößert werden kann.The advantage of this embodiment is that the scanning angle of the transmitter unit and thus e.g. the field of view of a LIDAR sensor can be easily enlarged.

Die Erfindung geht weiterhin aus von einem LIDAR-Sensor mit einer oben beschriebenen Sendeeinheit zum Ausleuchten eines Sichtfeldes mit Primärlicht; und mit einer Empfangseinheit zum Empfangen von Sekundärlicht aus dem Sichtfeld.The invention is also based on a LIDAR sensor with a transmission unit described above for illuminating a field of view with primary light; and with a receiving unit for receiving secondary light from the field of view.

Die Erfindung geht weiterhin aus von einem Verfahren zur Ansteuerung einer Sendeeinheit für einen LIDAR-Sensor aufweisend die Schritte der Ansteuerung einer Lichtquelle zum Erzeugen und Ausgeben von Primärlicht mittels einer ersten Ansteuerungseinheit; und der Ansteuerung einer Schwenkbewegung oder einer Rotationsbewegung einer polyederförmigen Ablenkeinheit mit polygonaler Querschnitts- oder Grundfläche zur Ablenkung von auf die polyederförmige Ablenkeinheit auftreffendem Primärlicht in das Sichtfeld mittels einer zweiten Ansteuerungseinheit.The invention is also based on a method for controlling a transmission unit for a LIDAR sensor, comprising the steps of controlling a light source for generating and outputting primary light by means of a first control unit; and the control of a pivoting movement or a rotary movement of a polyhedral deflection unit with a polygonal cross-sectional or base area for deflecting primary light impinging on the polyhedral deflection unit into the field of view by means of a second control unit.

Erfindungsgemäß ist auf wenigstens einer Fläche der polyederförmigen Ablenkeinheit ein erstes holographisches optisches Element angeordnet. Optional ist auf wenigstens einer zweiten Fläche der polyederförmigen Ablenkeinheit ein wenigstens zweites holographisches optisches Element angeordnet.According to the invention, a first holographic optical element is arranged on at least one surface of the polyhedral deflection unit. An at least second holographic optical element is optionally arranged on at least one second surface of the polyhedral deflection unit.

Aufgrund der Komponenten des LIDAR-Sensors und des konkreten Aufbaus des LIDAR-Sensors kann eine notwendige Winkelselektivität und/oder eine notwendige Wellenlängenselektivität und/oder eine notwendige Strahlformungsfunktion des oder der holographischen optischen Elements/-e vorgegeben sein.Due to the components of the LIDAR sensor and the specific structure of the LIDAR sensor, a necessary angle selectivity and / or a necessary wavelength selectivity and / or a necessary beam shaping function of the holographic optical element (s) can be specified.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das erste holographische optische Element und/oder das wenigstens zweite holographische optische Element schaltbar ausgebildet ist/sind, und dass das Verfahren weiterhin den Schritt/die Schritte aufweist der Ansteuerung des schaltbaren ersten holographischen optischen Elements mittels einer dritten Ansteuerungseinheit; und optional zusätzlich oder alternativ der Ansteuerung des schaltbaren wenigstens zweiten holographischen optischen Elements mittels der dritten Ansteuerungseinheit. In an advantageous embodiment of the method it is provided that the first holographic optical element and / or the at least second holographic optical element is / are designed to be switchable, and that the method further comprises the step / steps of actuating the switchable first holographic optical element by means of a third control unit; and optionally additionally or alternatively the activation of the switchable at least second holographic optical element by means of the third activation unit.

Die Ansteuerung der Lichtquelle und/oder die Ansteuerung der polyederförmigen Ablenkeinheit und/oder die Ansteuerung des schaltbaren ersten und optional zusätzlich des zweiten holographischen optischen Elements ist alternativ auch mittels einer gemeinsamen Ansteuerungseinheit möglich.The control of the light source and / or the control of the polyhedral deflection unit and / or the control of the switchable first and optionally additionally of the second holographic optical element is alternatively also possible by means of a common control unit.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Verfahren den weiteren Schritt des Empfangens wenigstens einer externen Information aufweist und dass die Ansteuerung der Schwenkbewegung oder der Rotationsbewegung der polyederförmigen Ablenkeinheit und/oder die Ansteuerung des schaltbaren ersten holographischen optischen Elements und optional zusätzlich oder alternativ die Ansteuerung des schaltbaren wenigstens zweiten holographischen optischen Elements in Abhängigkeit der externen Information geschieht/geschehen. Die externe Information kann beispielsweise eine Information über eine Fahrsituation eines Fahrzeugs sein. So kann zum Beispiel bei hohen Geschwindigkeiten des Fahrzeugs eine Ansteuerung derart sein, dass ein horizontaler und eine vertikaler Abtastwinkel kleiner sind, hingegen die Reichweite des Primärlichts größer ist. Bei niedrigen Geschwindigkeiten des Fahrzeugs kann eine Ansteuerung z. B. derart sein, dass ein horizontaler und eine vertikaler Abtastwinkel größer sind, hingegen die Reichweite des Primärlichts kleiner.In a further advantageous embodiment of the method it is provided that the method has the further step of receiving at least one piece of external information and that the control of the pivoting movement or the rotational movement of the polyhedral deflection unit and / or the control of the switchable first holographic optical element and optionally additionally or alternatively, the switchable at least second holographic optical element is / are controlled as a function of the external information. The external information can be, for example, information about a driving situation of a vehicle. For example, at high speeds of the vehicle, control can be such that a horizontal and a vertical scanning angle are smaller, whereas the range of the primary light is greater. At low speeds of the vehicle, a control z. B. be such that a horizontal and a vertical scanning angle are larger, but the range of the primary light is smaller.

FigurenlisteFigure list

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche oder gleichwirkende Elemente. Es zeigen:

1 LIDAR-Sensor mit einer Sendeeinheit zum Ausleuchten eines Sichtfeldes mit Primärlicht;
2A-C Beugung von Primärlicht an einem ersten holographischen optischen Element einer polyederförmigen Ablenkeinheit;
3A-C Beugung von Primärlicht an einem zweiten holographischen optischen Element der polyederförmigen Ablenkeinheit aus 2A-C;
4 eine Gesamteffizienzkurve eines Multiplex-Hologramms;
5A-B Beugung von Primärlicht an zwei Bereichen eines ersten holographischen optischen Elements einer polyederförmigen Ablenkeinheit;
6 Verfahren zur Ansteuerung einer Sendeeinheit für einen LIDAR-Sensor.

Exemplary embodiments of the present invention are explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. The same reference symbols in the figures denote the same or equivalent elements. Show it:

1 LIDAR sensor with a transmitter unit for illuminating a field of view with primary light;
2A-C Diffraction of primary light on a first holographic optical element of a polyhedral deflection unit;
3A-C Diffraction of primary light from a second holographic optical element of the polyhedral deflection unit 2A-C ;
4th an overall efficiency curve of a multiplex hologram;
5A-B Diffraction of primary light at two areas of a first holographic optical element of a polyhedral deflection unit;
6 Method for controlling a transmitter unit for a LIDAR sensor.

1 zeigt in Form eines schematischen Blockdiagramms eine Ausführungsform eines LIDAR-Sensors 100. Der LIDAR-Sensor 100 ist ausgebildet zur optischen Erfassung eines Sichtfeldes 106, insbesondere für eine Arbeitsvorrichtung, ein Fahrzeug oder dergleichen.
Der LIDAR-Sensor 100 gemäß 1 weist eine erfindungsgemäße Sendeeinheit 101 zum Ausleuchten des Sichtfeldes 106 mit Primärlicht 104 auf. Die Sendeeinheit weist eine Lichtquelle 102 auf. Die Sendeeinheit 101 erzeugt Primärlicht 104 und sendet dieses nach Durchlaufen einer Sendeoptik 105 in ein Sichtfeld 106 zur Erfassung und/oder Untersuchung einer Szene 108 und eines dort befindlichen Objekts 107 aus. Die Sendeeinheit 101 weist eine polyederförmige Ablenkeinheit 103 mit polygonaler Querschnitts- oder Grundfläche zur Ablenkung von auf die polyederförmige Ablenkeinheit 103 auftreffendem Primärlicht 104 in das Sichtfeld 106 auf. Die polyederförmige Ablenkeinheit 103 kann wie in 1 gezeigt Teil der Sendeoptik 105 sein. Die polyederförmige Ablenkeinheit 103 ist dazu ausgebildet, eine Schwenkbewegung oder eine Rotationsbewegung (angedeutet durch den Pfeil 111) auszuführen. Die Schwenkbewegung oder die Rotationsbewegung kann um die Achse 111-1 ausgeführt werden. Auf wenigstens einer Fläche der polyederförmige Ablenkeinheit 103 ist ein erstes holographisches optisches Element angeordnet.
Des Weiteren weist der LIDAR-Sensor 100 gemäß 1 eine Empfangseinheit 110 auf, welche Licht und insbesondere vom Objekt 107 im Sichtfeld 106 reflektiertes Licht als Sekundärlicht 109 über eine Detektoroptik 112 an eine Detektoreinheit 113 mit wenigstens einem Detektor- oder Sensorelement 114 überträgt. Die Steuerung der Lichtquelleneinheit 102 sowie der Detektoreinheit 113 kann wie schematisch gezeigt über Steuerleitungen 117 bzw. 116 mittels einer Ansteuerungseinheit 115 erfolgen. Die Ansteuerungseinheit 115 kann weiterhin auch als Auswerteeinheit ausgebildet sein. Die Ansteuerungseinheit 115 kann beispielsweise eine erste Ansteuerungseinheit 115-1, eine zweite Ansteuerungseinheit 115-2 und/oder eine dritte Ansteuerungseinheit 115-3 aufweisen. Die Ansteuerungseinheit 115 kann optional dazu ausgebildet sein, eine externe Information 118 von einem externen Steuergerät 119 zu empfangen. Das externe Steuergerät 119 kann beispielsweise Teil eines Fahrerassistenzsystems eines zumindest teilweise autonom fahrenden Fahrzeugs sein. 1 shows in the form of a schematic block diagram an embodiment of a LIDAR sensor 100 . The LIDAR sensor 100 is designed for optical detection of a field of vision 106 , in particular for a working device, a vehicle or the like.
The LIDAR sensor 100 according to 1 has a transmitter unit according to the invention 101 to illuminate the field of vision 106 with primary light 104 on. The transmitter unit has a light source 102 on. The sending unit 101 generates primary light 104 and sends this after it has passed through a transmission optics 105 in a field of view 106 to capture and / or examine a scene 108 and an object located there 107 out. The sending unit 101 has a polyhedral deflection unit 103 with polygonal cross-sectional or base area for deflecting onto the polyhedral deflection unit 103 incident primary light 104 in the field of view 106 on. The polyhedral deflection unit 103 can like in 1 shown part of the transmission optics 105 be. The polyhedral deflection unit 103 is designed to perform a swivel movement or a rotational movement (indicated by the arrow 111 ) to perform. The swiveling movement or the rotating movement can about the axis 111-1 be carried out. On at least one surface of the polyhedral deflection unit 103 a first holographic optical element is arranged.
Furthermore, the LIDAR sensor 100 according to 1 a receiving unit 110 on what light and especially from the object 107 in the field of vision 106 reflected light as secondary light 109 via detector optics 112 to a detector unit 113 with at least one detector or sensor element 114 transmits. The control of the light source unit 102 and the detector unit 113 can as shown schematically via control lines 117 or. 116 by means of a control unit 115 respectively. The control unit 115 can also be designed as an evaluation unit. The control unit 115 can, for example, a first control unit 115-1 , a second control unit 115-2 and / or a third control unit 115-3 exhibit. The control unit 115 can optionally be designed to provide external information 118 from an external control unit 119 to recieve. The external control device 119 can for example be part of a driver assistance system of an at least partially autonomously driving vehicle.

Die Sendeeinheit 101 und die Empfangseinheit 110 können wie in 1 gezeigt biaxial angeordnet sein. Alternativ können die Sendeeinheit 101 und die Empfangseinheit 110 koaxial angeordnet sein. Im Fall der koaxialen Anordnung können Elemente der Sendeoptik 105 auch als Elemente der Detektoroptik 112 ausgebildet sein, und umgekehrt. Im Fall der koaxialen Anordnung kann die polyederförmige Ablenkeinheit 103 auch als Element der Detektoroptik 112 ausgebildet sein. The sending unit 101 and the receiving unit 110 can like in 1 shown to be arranged biaxially. Alternatively, the transmitter unit 101 and the receiving unit 110 be arranged coaxially. In the case of coaxial arrangement, elements of the transmission optics can be used 105 also as elements of detector optics 112 be trained, and vice versa. In the case of the coaxial arrangement, the polyhedral deflection unit can 103 also as an element of detector optics 112 be trained.

In den 2A-C und 3A-C ist die polyederförmige Ablenkeinheit 103 einer in 1 beschriebenen Sendeeinheit dargestellt, bei der auf einer ersten Fläche ein erstes holographisches optisches Element HOE1, auf einer zweiten Fläche ein zweites holographisches optisches Element HOE2 und auf einer dritten Fläche ein drittes holographisches optisches Element HOE3 angeordnet ist. HOE1 weist über die gesamte erste Fläche eine optische Funktion auf. HOE2 weist über die gesamte zweite Fläche eine optische Funktion auf. HOE3 weist über die gesamte dritte Fläche eine optische Funktion auf.In the 2A-C and 3A-C is the polyhedral deflection unit 103 one in 1 Described transmission unit shown in which a first holographic optical element on a first surface HOE1 , a second holographic optical element on a second surface HOE2 and a third holographic optical element HOE3 is arranged on a third surface. HOE1 has an optical function over the entire first surface. HOE2 has an optical function over the entire second surface. HOE3 has an optical function over the entire third area.

In 2A trifft Primärlicht 104-1 unter einem Winkel 202-1-1 zum Lot 201 der ersten Fläche auf das erste holographische optische Element HOE1. HOE1 weist eine erste optische Funktion auf, mittels derer das Primärlicht 104-1 gebeugt und unter einem Winkel 202-1-2 zum Lot 201 der ersten Fläche als Primärlicht 104-2 in das Sichtfeld der Sendeeinheit abgelenkt wird. Die polyederförmige Ablenkeinheit 103 kann eine Schwenkbewegung oder eine Rotationsbewegung um die Achse 111-1 ausführen. In den 2B und 2C ist die polyederförmige Ablenkeinheit 103 entsprechend jeweils in einer anderen Ausrichtung um die Achse 111-1 dargestellt, wobei Primärlicht 104-1 weiterhin auf das HOE1 auftrifft. In 2B trifft Primärlicht 104-1 auf den gleichen Auftreffpunkt 201 von HOE1 wie in 2A, aufgrund der vorherigen Bewegung der polyederförmige Ablenkeinheit 103 in diesem Fall jedoch unter einem Winkel 202-1-3 zum Lot 201 der ersten Fläche. Das Primärlicht 104-1 wird gebeugt und in diesem Fall unter einem Winkel 202-1-4 zum Lot 201 der ersten Fläche als Primärlicht 104-2 in das Sichtfeld der Sendeeinheit abgelenkt. In 2C trifft das Primärlicht 104-1 ebenfalls auf den gleichen Auftreffpunkt 201 von HOE1 aus 2A jedoch unter einem Winkel 202-1-5 zum Lot 201 der ersten Fläche. Das Primärlicht 104-1 wird gebeugt und in diesem Fall unter einem Winkel 202-1-6 zum Lot 201 der ersten Fläche als Primärlicht 104-2 in das Sichtfeld der Sendeeinheit abgelenkt.In 2A meets primary light 104-1 at an angle 202-1-1 to the lot 201 the first surface on the first holographic optical element HOE1 . HOE1 has a first optical function, by means of which the primary light 104-1 bent and at an angle 202-1-2 to the lot 201 the first surface as primary light 104-2 is deflected into the field of view of the transmitter unit. The polyhedral deflection unit 103 can be a swivel movement or a rotational movement around the axis 111-1 To run. In the 2 B and 2C is the polyhedral deflection unit 103 accordingly in a different orientation around the axis 111-1 shown, with primary light 104-1 continue on that HOE1 hits. In 2 B meets primary light 104-1 to the same point of impact 201 from HOE1 as in 2A , due to the previous movement of the polyhedral deflection unit 103 in this case, however, at an angle 202-1-3 to the lot 201 the first area. The primary light 104-1 is bent and in this case at an angle 202-1-4 to the lot 201 the first surface as primary light 104-2 distracted into the field of view of the transmitter unit. In 2C hits the primary light 104-1 also at the same point of impact 201 from HOE1 out 2A however at an angle 202-1-5 to the lot 201 the first area. The primary light 104-1 is bent and in this case at an angle 202-1-6 to the lot 201 the first surface as primary light 104-2 distracted into the field of view of the transmitter unit.

In den 3A-3C ist die polyederförmige Ablenkeinheit 103 derart positioniert, dass das Primärlicht 104-1 unter verschiedenen Winkeln zum Lot 301 der zweiten Fläche auf den Auftreffpunkt 304 des zweiten holographischen optischen Elements HOE2 auftrifft. In 3A trifft das Primärlicht 104-1 unter dem Winkel 202-2-1 zum Lot 301 auf den Auftreffpunkt 304 von HOE2 und wird unter dem Winkel 202-2-2 zum Lot 301 gebeugt und als Primärlicht 104-2 in das Sichtfeld der Sendeeinheit abgelenkt. In den 3B und 3C ist die polyederförmige Ablenkeinheit 103 wiederrum in einer anderen Ausrichtung um die Achse 111-1 dargestellt, wobei Primärlicht 104-1 weiterhin auf das HOE2 auftrifft. In 3B trifft Primärlicht 104-1 auf den gleichen Auftreffpunkt 304 von HOE2 wie in 3A, jedoch unter einem Winkel 202-2-3 zum Lot 301 der zweiten Fläche. Das Primärlicht 104-1 wird gebeugt und in diesem Fall unter einem Winkel 202-2-4 zum Lot 301 der zweiten Fläche als Primärlicht 104-2 in das Sichtfeld der Sendeeinheit abgelenkt. In 3C trifft das Primärlicht 104-1 ebenfalls auf den gleichen Auftreffpunkt 304 von HOE2 aus 3A jedoch unter einem Winkel 202-2-5 zum Lot 301 der zweiten Fläche. Das Primärlicht 104-1 wird gebeugt und in diesem Fall unter einem Winkel 202-2-6 zum Lot 301 der zweiten Fläche als Primärlicht 104-2 in das Sichtfeld der Sendeeinheit abgelenkt.
Die optische Funktion des HOE2 der polyederförmigen Ablenkeinheit 103 ist hierbei verschieden zur optischen Funktion des HOE1. Wie in den 2A-C und 3A-C dargestellt, wird hierdurch das Primärlicht 104-1 von HOE2 unter anderen Winkeln gebeugt wird als von HOE1. HOE3 kann wiederrum eine andere optische Funktion als HOE1 und HOE2 aufweisen. Hierdurch können andere Regionen des Sichtfelds z.B. mit höherer Genauigkeit abgetastet werden. Je nach Ausrichtung der polyederförmigen Ablenkeinheit 103 ist somit eine hohe Auflösung in definierten Regionen des Sichtfelds möglich. Bei Verwendung einer derartigen Ablenkeinheit in einem LIDAR-Sensor kann eine hohe Auflösung unabhängig von einer Scanwinkelauflösung realisiert werden.In the 3A-3C is the polyhedral deflection unit 103 positioned so that the primary light 104-1 at different angles to the plumb line 301 the second surface at the point of impact 304 of the second holographic optical element HOE2 hits. In 3A hits the primary light 104-1 at the angle 202-2-1 to the lot 301 to the point of impact 304 from HOE2 and is under the angle 202-2-2 to the lot 301 diffracted and as primary light 104-2 distracted into the field of view of the transmitter unit. In the 3B and 3C is the polyhedral deflection unit 103 again in a different orientation around the axis 111-1 shown, with primary light 104-1 continue on that HOE2 hits. In 3B meets primary light 104-1 to the same point of impact 304 from HOE2 as in 3A , but at an angle 202-2-3 to the lot 301 the second surface. The primary light 104-1 is bent and in this case at an angle 202-2-4 to the lot 301 the second surface as primary light 104-2 distracted into the field of view of the transmitter unit. In 3C hits the primary light 104-1 also at the same point of impact 304 from HOE2 out 3A however at an angle 202-2-5 to the lot 301 the second surface. The primary light 104-1 is bent and in this case at an angle 202-2-6 to the lot 301 the second surface as primary light 104-2 distracted into the field of view of the transmitter unit.
The optical function of the HOE2 the polyhedral deflection unit 103 is different from the optical function of the HOE1 . As in the 2A-C and 3A-C represented, the primary light is thereby 104-1 from HOE2 is bent at different angles than from HOE1 . HOE3 can in turn have a different optical function than HOE1 and HOE2 exhibit. This allows other regions of the field of view to be scanned, for example, with greater accuracy. Depending on the orientation of the polyhedral deflection unit 103 high resolution is therefore possible in defined regions of the field of vision. When using such a deflection unit in a LIDAR sensor, a high resolution can be achieved independently of a scan angle resolution.

4 zeigt eine Gesamteffizienzkurve eines Multiplex-Hologramms. Es ist die Effizienz 401 aufgetragen über den Einfallswinkel 402. Das zugehörige Multiplex-Hologramm weist ein erstes optisches Gitter mit einer 30° zu 60° Umlenkfunktion auf. Die Kurve 403 stellt die zugehörige Effizienzkurve dar. Das Multiplex-Hollogramm weist außerdem ein zweites optisches Gitter mit einer 50° zu 40° Umlenkfunktion auf. Die Kurve 404 stellt die zugehörige Effizienzkurve dar. Die Gesamteffizienzkurve stellt im gezeigten Beispiel eine Überlagerung der beiden Kurven 403 und 404 in einer holographischen Schicht dar. Das hier beispielhaft besprochene Multiplex-Hologramm kann mit hoher Effizienz Primärlicht, welches unter 30° auf das Multiplex-Hologramm auftritt, unter einem Winkel von 60°; und mit hoher Effizienz Primärlicht, welches unter 50° auf das Multiplex-Hologramm auftritt, unter einem Winkel von 40° beugen. Der Abtastwinkel des Multiplex-Hologramms ist somit größer als der Abtastwinkel des ersten optischen Gitters oder der Abgaswinkel des zweiten optischen Gitters allein. 4th shows an overall efficiency curve of a multiplex hologram. It's efficiency 401 plotted over the angle of incidence 402 . The associated multiplex hologram has a first optical grating with a 30 ° to 60 ° deflection function. The curve 403 represents the associated efficiency curve. The multiplex hollogram also has a second optical grating with a 50 ° to 40 ° deflection function. The curve 404 represents the associated efficiency curve. In the example shown, the overall efficiency curve represents a superposition of the two curves 403 and 404 in a holographic layer. The multiplex hologram discussed here as an example can, with high efficiency, primary light, which occurs at 30 ° on the multiplex hologram, at an angle of 60 °; and, with high efficiency, diffract primary light that occurs at 50 ° onto the multiplex hologram at an angle of 40 °. The scanning angle of the multiplex hologram is thus larger than the scanning angle of the first optical Grid or the exhaust angle of the second optical grating alone.

5A und 5B zeigt eine weitere polyederförmige Ablenkeinheit 103, wie sie in einer in der 1 beschriebenen Sendeeinheit verwendet werden kann. Ähnlich wie in den 2A-C und 3A-C ist auf der in der 5A und 5B dargestellten Ablenkeinheit 103 auf einer ersten Fläche ein erstes holographisches optisches Element HOE1, auf einer zweiten Fläche ein zweites holographisches optisches Element HOE2 und auf einer dritten Fläche ein drittes holographisches optisches Element HOE3 angeordnet. Dieses Mal ist jedoch die optische Funktion wenigstens eines der holographisch optischen Elemente über die Fläche verschieden. Beispielhaft ist dies für das HOE1 gezeigt. Das HOE1 weist einen ersten Bereich 302a mit einer ersten optischen Funktion und einen zweiten Bereich 302b mit einer zweiten optischen Funktion auf. In 5A trifft Primärlicht 104-1a unter einem Winkel 202-1-1a zum Lot 301a der ersten Fläche auf den ersten Bereich 302a des HOE1. Der erste Bereich 302a kann hierbei auch als Auftreffpunkt 302a bezeichnet werden. Das Primärlicht 104-1a wird gebeugt und unter einem Winkel 202-1-2a zum Lot 301a der ersten Fläche als Primärlicht 104-2a in das Sichtfeld der Sendeeinheit abgelenkt.
Wird nun die polyederförmige Ablenkeinheit 103 um die Achse 111-1 bewegt, so trifft anschließend Primärlicht 104-1b auf den zweiten Bereich 302b des HOE1. Dies ist in 5B dargestellt. Der zweite Bereich 302b kann hierbei auch als Auftreffpunkt 302b bezeichnet werden. Der Auftreffpunkt 302b befindet sich hierbei in einem Abstand Δd zum Auftreffpunkt 302a. Das Primärlicht 104-1b trifft unter einem Winkel 202-1-1b zum Lot 301b der ersten Fläche auf den zweiten Bereich 302b des HOE1. Das Primärlicht 104-1b wird gebeugt und unter einem Winkel 202-1-2b zum Lot 301b der ersten Fläche als Primärlicht 104-2b in das Sichtfeld der Sendeeinheit abgelenkt.
Aufgrund der wenigstens zwei Bereiche des HOE1 wird somit Primärlicht 104-1 unterschiedlich gebeugt, je nachdem auf welchen der wenigstens zwei Bereiche es trifft. 5A and 5B shows a further polyhedral deflection unit 103 as in one in the 1 described transmitter unit can be used. Similar to the 2A-C and 3A-C is on the in the 5A and 5B shown deflection unit 103 a first holographic optical element on a first surface HOE1 , a second holographic optical element on a second surface HOE2 and a third holographic optical element HOE3 is arranged on a third surface. This time, however, the optical function of at least one of the holographically optical elements is different across the area. This is an example of that HOE1 shown. The HOE1 has a first area 302a with a first optical function and a second area 302b with a second optical function. In 5A meets primary light 104-1a at an angle 202-1-1a to the lot 301a the first area on the first area 302a of HOE1 . The first area 302a can also be used as a meeting point 302a can be designated. The primary light 104-1a is bent and at an angle 202-1-2a to the lot 301a the first surface as primary light 104-2a distracted into the field of view of the transmitter unit.
Now the polyhedral deflection unit 103 around the axis 111-1 moved, primary light hits afterwards 104-1b to the second area 302b of HOE1 . This is in 5B shown. The second area 302b can also be used as a meeting point 302b can be designated. The point of impact 302b is located at a distance Δd from the point of impact 302a . The primary light 104-1b hits at an angle 202-1-1b to the lot 301b the first area to the second area 302b of HOE1 . The primary light 104-1b is bent and at an angle 202-1-2b to the lot 301b the first surface as primary light 104-2b distracted into the field of view of the transmitter unit.
Because of the at least two areas of HOE1 thus becomes primary light 104-1 bent differently, depending on which of the at least two areas it hits.

6 zeigt ein Verfahren zur Ansteuerung einer Sendeeinheit für einen LIDAR-Sensor. Das Verfahren startet im Schritt 601. Im Schritt 603 wird eine Lichtquelle zum Erzeugen und Ausgeben von Primärlicht mittels einer ersten Ansteuerungseinheit angesteuert. Im Schritt 604 wird eine Schwenkbewegung oder eine Rotationsbewegung einer polyederförmigen Ablenkeinheit mit polygonaler Querschnitts- oder Grundfläche zur Ablenkung von auf die polyederförmige Ablenkeinheit auftreffendem Primärlicht in das Sichtfeld mittels einer zweiten Ansteuerungseinheit angesteuert. Hierbei ist auf wenigstens einer Fläche der polyederförmigen Ablenkeinheit ein erstes holographisches optisches Element angeordnet. Optional ist auf wenigstens einer zweiten Fläche der polyederförmigen Ablenkeinheit ein wenigstens zweites holographisches optisches Element angeordnet. Das Verfahren endet im Schritt 607. 6 shows a method for controlling a transmitter unit for a LIDAR sensor. The process starts in step 601 . In step 603 a light source for generating and outputting primary light is controlled by means of a first control unit. In step 604 a pivotal movement or a rotational movement of a polyhedral deflection unit with a polygonal cross-sectional or base area for deflecting primary light impinging on the polyhedral deflection unit into the field of view is controlled by means of a second control unit. Here, a first holographic optical element is arranged on at least one surface of the polyhedral deflection unit. An at least second holographic optical element is optionally arranged on at least one second surface of the polyhedral deflection unit. The process ends in step 607 .

Optional kann/können das erste holographische optische Element und/oder das optional vorhandene wenigstens zweite holographische optische Element schaltbar ausgebildet sein. In diesem Fall kann das Verfahren den weiteren Schritt 605 der Ansteuerung des schaltbaren ersten holographischen optischen Elements mittels einer dritten Ansteuerungseinheit; und optional zusätzlich oder alternativ den Schritt 606 der Ansteuerung des schaltbaren wenigstens zweiten holographischen optischen Elements mittels der dritten Ansteuerungseinheit aufweisen.Optionally, the first holographic optical element and / or the optionally present at least second holographic optical element can be designed to be switchable. In this case, the method can take the next step 605 the control of the switchable first holographic optical element by means of a third control unit; and optionally additionally or alternatively the step 606 the control of the switchable at least second holographic optical element by means of the third control unit.

Das Verfahren kann optional den weiteren Schritt 602 des Einlesens wenigstens einer externen Information aufweisen. Hierbei geschieht/geschehen die Ansteuerung der Schwenkbewegung oder der Rotationsbewegung der polyederförmigen Ablenkeinheit und/oder die Ansteuerung des schaltbaren ersten holographischen optischen Elements und optional zusätzlich oder alternativ die Ansteuerung des schaltbaren wenigstens zweiten holographischen optischen Elements in Abhängigkeit der externen Information.The method can optionally take the next step 602 of reading in at least one piece of external information. Here, the pivoting movement or the rotational movement of the polyhedral deflection unit is / are controlled and / or the switchable first holographic optical element is controlled and, optionally or additionally, the switchable at least second holographic optical element is controlled as a function of the external information.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102017208052 A1 [0002]

Claims

Sending unit (101) for a LIDAR sensor (100) for illuminating a field of view (106) with primary light (104, 104-1, 104-2) - comprising at least one light source (102) for generating and outputting the primary light (104, 104 -1); and - a polyhedral deflection unit (103) with a polygonal cross-sectional or base area for deflecting primary light (104-1) impinging on the polyhedral deflection unit (103) into the field of view (106); - wherein the polyhedral deflection unit (103) is designed to carry out a pivoting movement or a rotational movement; characterized in that - a first holographic optical element (HOE1) is arranged on at least one surface of the polyhedral deflection unit (103).

Transmission unit (101) after Claim 1 , wherein the first holographic optical element (HOE1) has a first region (302a) with at least one first optical function and at least one second region (302b) with at least one second optical function.

Transmission unit (101) after Claim 1 or 2nd , an at least second holographic optical element (HOE2, HOE3) being arranged on at least one second surface of the polyhedral deflection unit.

Transmission unit (101) after Claim 3 , wherein the second holographic optical element (HOE2, HOE3) has a first region (302a) with at least a third optical function and at least a second region (302b) with at least a fourth optical function.

Sending unit (101) according to one of the Claims 1 to 4th , wherein the first holographic optical element (HOE1) and / or the at least second holographic optical element (HOE2, HOE3) is / are switchable.

Sending unit (101) according to one of the Claims 1 to 5 wherein the first and / or the second and / or the third and / or the fourth optical function is an angle selectivity, a beam shaping function and / or a wavelength selectivity.

Sending unit (101) according to one of the Claims 1 to 6 , wherein the first holographic optical element (HOE1) and / or the at least second holographic optical element (HOE2, HOE3) is / are designed as a multiplex hologram.

LIDAR sensor (100) with a transmitter unit (101) for illuminating a field of view (106) with primary light (104, 104-1, 104-2), which according to one of the Claims 1 to 7 is trained; and with a receiving unit (110) for receiving secondary light (109) from the field of view (106).

Method for controlling a transmission unit for a LIDAR sensor, comprising the steps: - controlling (603) a light source for generating and outputting primary light by means of a first control unit; and - controlling (604) a pivoting movement or a rotational movement of a polyhedral deflection unit with a polygonal cross-sectional or base area for deflecting primary light impinging on the polyhedral deflection unit into the field of view by means of a second control unit; characterized in that - a first holographic optical element is arranged on at least one surface of the polyhedral deflection unit; - And wherein optionally at least a second holographic optical element is arranged on at least a second surface of the polyhedral deflection unit.

Procedure according to Claim 9 , wherein the first holographic optical element and / or the at least second holographic optical element is / are designed to be switchable, further comprising the step / the steps: - control (605) of the switchable first holographic optical element by means of a third control unit; and optionally additionally or alternatively - control (606) of the switchable at least second holographic optical element by means of the third control unit.

Procedure according to Claim 9 and / or 10, comprising the further step - reading (602) at least one piece of external information; and wherein the control of the pivoting movement or the rotational movement of the polyhedral deflection unit and / or the control of the switchable first holographic optical element and optionally additionally or alternatively the control of the switchable at least second holographic optical element takes place / take place depending on the external information.