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WO2013079331A1 - Optische messvorrichtung - Google Patents

Optische messvorrichtung Download PDF

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Publication number
WO2013079331A1
WO2013079331A1 PCT/EP2012/072715 EP2012072715W WO2013079331A1 WO 2013079331 A1 WO2013079331 A1 WO 2013079331A1 EP 2012072715 W EP2012072715 W EP 2012072715W WO 2013079331 A1 WO2013079331 A1 WO 2013079331A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
transmission
window
optical
measuring device
housing
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/EP2012/072715
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Heiner Bayha
Peter Horvath
Jens Nicolai
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.)
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Original Assignee
Valeo Schalter und Sensoren 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 Valeo Schalter und Sensoren GmbH filed Critical Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority to EP12798629.7A priority Critical patent/EP2786168A1/de
Priority to CN201280068385.4A priority patent/CN104081221A/zh
Priority to US14/361,161 priority patent/US9239260B2/en
Publication of WO2013079331A1 publication Critical patent/WO2013079331A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/04—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts
    • G01J1/0407—Optical elements not provided otherwise, e.g. manifolds, windows, holograms, gratings
    • 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
    • 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
    • G01S7/4817—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/105—Scanning systems with one or more pivoting mirrors or galvano-mirrors
    • 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 invention relates to an optical measuring device referred to in the preamble of claim 1 Art.
  • Detection and Ranging for vehicles to detect objects and / or obstacles in a surveillance area known.
  • These optical measuring devices determine the distance to objects and / or obstacles detected in the monitoring area with a light pulse transit time method.
  • the known optical measuring devices comprise a housing in which at least one optical transmitter for emitting at least one transmission beam and at least one optical receiver are arranged.
  • the receiver receives the light reflected at Whether ⁇ projects and / or obstacles rays and determined from the light pulse transit time the distance to the objects and / or obstacles.
  • the housing is closed by a cover plate and forms a transmission window and a receiving window, wherein the at least one transmission beam emerges from the housing through the transmission window, and the beam reflected by objects and / or obstacles enters the enclosure via the reception window.
  • the optical transmitter radiates the transmission beam via a rotating deflection mirror, wherein a Umlenkspie ⁇ gel deflected transmission beam is emitted via the transmission window to the outside. If the deflected transmitted beam of the ex ⁇ cover disk directly reflected, then passes this on the deflection mirror inward reflected transmission beam back, is again deflected by the deflection mirror and into another unwanted spatial direction as spurious via the transmit window radiated.
  • the cover of the optical measuring device can be arranged inclined ⁇ . By tilting the cover can be avoided ⁇ the that direct reflections ent ⁇ standing on the cover and reflected reflected beams are thrown back into the housing interior to ⁇ and sent out via the deflection mirror in an undesirable direction. Due to the inclination of the
  • the light beam at the deflecting mirror is reflected into the interior of the housing and "runs dead", so that no interference or interference signals are radiated.
  • As disadvantageous can be seen in the oblique position of the cover that this dictates the outer shape of the optical measuring device Due to the intended installation location of the optical measuring device in the vehicle, ie possibly even directly integrated in the radiator grille at the front part before the radiator, the space requirement of the optical measuring device should be minimized, in particular the optical measuring device should have an outer surface that is as flat as possible.
  • Patent EP 1 308 747 B1 describes a scanning optoelectronic distance sensor.
  • the described distance sensor comprises at least one laser as optical transmitter of pulsed electromagnetic radiation, at least one detector as optical receiver as well as a protective cover which is at least partially permeable to the electromagnetic radiation used, wherein the
  • Protective cover is movable and remain Stör Schemee the Schutzabde ⁇ ckung during the scanning outside a range of particular interest. Furthermore, the movable protective cover has a tilted opposite to the propagation direction of the electromagnetic radiation
  • the described distance sensor comprises at least one laser as optical transmitter, at least one detector as optical receiver and a deflection unit, which deflects a generated electromagnetic radiation ⁇ he electromagnetic radiation to the scene to be measured with a first mirror, and with a second mirror on the backscattered by laser pulses the at least one detector deflects.
  • the first and second mirrors are arranged on a common rotatable axle, which is driven by a drive unit.
  • the first mirror is arranged on a first holder and the second mirror is arranged axially spaced from the first mirror on a second holding ⁇ tion, wherein the drive unit is arranged between the two holders.
  • the at least one laser and the at least one detector with the associated electronics are arranged vertically.
  • the object of the invention is to develop an optical measuring device referred to in the preamble of claim 1, to the effect that a measuring device is provided with an outer surface as flat as possible and reduced interference signals.
  • This object is achieved by an optical measuring ⁇ device with the features of claim 1.
  • Other embodiments of the invention advantageously embodying features include the dependent claims.
  • the advantage achieved by the invention is that ei ⁇ ne outside of the cover can be arranged substantially perpendicular to the emission and only a transmission window over which the transmission radiation is emitted, having an inclination with a predetermined angle of inclination, so that the reflecting of the transmission window Beams are not reflected directly on the deflection mirror inside the optical measuring device.
  • An optical measuring device least comprises a housing in which at least one optical transmitter for emitting at least one transmitted beam and at least one optical receiver are arranged, wherein a cover closes off the housing and forming a transmit window and a receive window, wherein the at least one transmission ⁇ beam exits through the transmission window from the housing.
  • the inclination angle of the transmission window can be approximately 7 ° to a vertical axis.
  • jets can be effectively reduced.
  • the inclination of the disc of the transmission beam reflected on the transmission disc is reflected inside the optical measuring device past the deflection ⁇ mirror and "play dead run" so that no directly reflected transmission ⁇ beam exits the optical measuring device as spurious or spurious signal.
  • an effect can be obtained wel ⁇ cher an inclination of the entire cover panel would correspond to a tilt angle of 7 °.
  • the advantage of the inventive embodiments is that the existing space can be optimally utilized by the partial inclination.
  • the transmission window can be inclined inwards or outwards.
  • the outer surface of the optical measuring device can be flat be such that when arranged in the front region of a vehicle, the air flow, the flat outer surface constantly from
  • the tilt of the transmission window to the outside can be selected if the space requires it.
  • the inclination of the transmission window can be performed, for example, as a Verdi ⁇ ckung dependent on the inclination angle. This allows easy imple ⁇ wetting the inclined transmission window.
  • the thickening can be arranged for example on the inside and / or on the outside of the cover.
  • the transmission window and / or the receiving window can have an antireflection coating.
  • the electro-magnetic radiation ⁇ can be reduced in a disc passage advantageously intensity losses.
  • the light beam has a Refexions tent ⁇ Cä at each interface refraction of air / disk. 4 ⁇ 6 # means that with a disk penetration the light intensity decreases by approx. 8%. With an anti-reflective coating, these losses can be limited to about 1%.
  • the optical transmitter can be designed as a laser.
  • a laser makes it possible in an advantageous manner an excellent setting of the wavelength and / or pulse ⁇ duration and / or intensity and a good focusing of the outgoing transmit beams.
  • the optical measuring device can be arranged between the optical transmitter and the transmission window, an optical unit, which in particular as a plan field lens or as F-Thetalinse is executed.
  • an optical unit which in particular as a plan field lens or as F-Thetalinse is executed.
  • a beam correction can be carried out in vorteilhaf ⁇ ter manner.
  • the lens is designed for the focus of the exiting deflected transmit beam. As a result, the range of the laser scanner can be advantageously increased.
  • At least one transmitting mirror unit can be arranged on a rotatable axle in the housing, wherein the transmitting mirror unit comprises at least one transmitting deflecting mirror and a drive unit which drives the rotatable axle.
  • the inclined window offers advantages in order to avoid interference jets or interference signals.
  • the assignment of the rotor position to the reflected light radiation is missing when interference jets occur, which means that objects based on a rotor position are defined as being arranged on the left, even though they are located to the right of the optical measuring device. If direct reflections on the inside of the deflection mirror are avoided, additional calculation algorithms can advantageously be saved and the computing time can be reduced.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective view of a
  • Embodiment of an optical measuring device according to the invention Embodiment of an optical measuring device according to the invention.
  • Fig. 2 is a schematic representation of an exemplary embodiment of a deflecting mirror for the inventiveness modern optical measuring device in FIG. 1.
  • Fig. 3 is a schematic rear perspective view of a cover plate from ⁇ optical for the inventive Messvor ⁇ direction in FIG. 1.
  • Fig. 4 is a front perspective view of the cover for the optical measuring device according to the invention from
  • FIG. 5 is a perspective sectional view of the cover along the line IV of FIG .. 3
  • Measuring device 1 a housing 3 and a cover 5, wel ⁇ che closes the housing and a transmission window 10 and a receiving window 7 is formed.
  • a transmission beam 22, 24 is emitted, for example, pulsed laser light.
  • the cover 5 is arranged in wesent ⁇ union perpendicular to the emission and the transmission window 10 has an inclination with a predetermined inclination angle.
  • the receiving window 7 receives a laser light reflected in a monitored area of objects. Over the measured time between the transmission of the transmission beam 22, 24 and the reception of the reflected transmission beam, the distance to objects or obstacles detected in a monitoring area is calculated according to a light pulse transit time method.
  • the housing also has an electrical connection 9, via which the optical measuring device 1 can be connected to other units in the vehicle and supplied with energy.
  • an optical transmitter 20 for emitting at least one transmission beam 22, 24 are arranged, wherein the at least one transmission beam 22, 24 exits through the transmission window 10 from the housing.
  • the optical transmitter 20 is designed for example as a laser.
  • at least one transmitting ⁇ mirror unit 31 is arranged on a rotatable axis.
  • the transmission mirror unit 31 has a first transmission deflection mirror 31.1 and a second transmission deflection mirror 31.2, wherein the transmission deflection mirrors 31.1, 31.2 run parallel to one another.
  • the Sendeumlenkspiegel 31.1, 31.2 are mounted on a mirror carrier 33 which is of a non-visible drive is trie ⁇ ben.
  • a transmission beam 22 emanating from the optical transmitter 20 is deflected by one of the transmission deflecting mirrors 31.1, 31.2, and the deflected transmission beam 24 is emitted to the outside via the transmission window 10. Without the inventive inclination of the transmission window 10 can be a part of the deflected beam 24 reflects ⁇ transmission 26 directly on the transmission window 10 degrees.
  • the reflected beam 26 is then deflected by one of the Sendeumlenk- mirror 31.1, 31.2 and radiated as deflected reflected interference beam 28 via the transmission window in an undesired spatial direction to the outside.
  • This deflection of the reflected beam 26 is avoided, in which the transmission window 10 is designed inclined by a predetermined inclination angle. In this way, the converted steering ⁇ th transmission beam 24 is reflected at the transmit window 10, the reflected beam 26 is not directly reflected on the deflecting mirror 31.1, 31.2 and "dead running". Therefore, no spurious 28 leave the optical measuring device 1 whose Rays reflected on objects and / or obstacles can adversely affect the evaluation result.
  • an optical unit is arranged between the optical transmitter 20 and the transmitting window 10, which focuses the deflected transmitting beam 24 and thus the range of the optical measuring device. tion 1 increased.
  • This optical unit can be designed, for example, as a plane field lens or as F-theta linseine.
  • an outer side 5.1 of the cover disk 5 is substantially perpendicular to the
  • Direction of emission and the transmission window 10 according to the invention has an inclination with a predetermined inclination angle.
  • the inclination amounts to supply angle of the transmission window 10 is preferably about 7 ° 16 to a vertical axis
  • the transmission window 10 is inclined in the illustrated embodiment inwards and has a dependent Nei ⁇ supply angle thickening which on an inner ⁇ page 5.2 of the cover 5 protrudes.
  • the outside 5.1 of the cover 5 in Be ⁇ rich of the transmission window 10 is inclined inwards, so that the Di ⁇ bridge of the cover 5 is tapered to the transmission window 10 back.
  • the outside 5.1 of the cover 5 is arranged flat and perpendicular to the emission direction. Only in the region of the transmission window 10, the cover 5 has an inclination, so that the radiation reflected on the transmitting window 10 beams 26 is not reflected directly on one of the deflecting mirrors 31.1, 31.2 who ⁇ .
  • the transmission festester 5 may be inclined outwardly and / or protrude outward.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine optische Messvorrichtung (1) mit einem Gehäuse (3), in welchem mindestens ein optischer Sender (20) zum Abstrahlen mindestens eines Sendestrahls (22, 24) und mindestens ein optischer Empfänger angeordnet sind, wobei eine Abdeckscheibe (5) das Gehäuse abschließt und ein Sendefenster (10) sowie ein Empfangsfenster (7) ausbildet, wobei der mindestens eine Sendestrahl (22, 24) durch das Sendefenster (10) aus den Gehäuse austritt. Um eine Messvorrichtung (1) mit einer möglichst ebenen Außenfläche (14) zur Verfügung zu stellen und um eine Reduzierung von Störsignalen zu erzielen, welche unter anderem auf Reflexion des Sendestrahls (22, 24) am Sendefenster (10) zurückzu- führen sind, wird die Außenseite (5.1) einer Abdeckscheibe (5) im Wesentlichen senkrecht zur Abstrahlrichtung angeordnet und das Sendefenster (10) mit einer Neigung ausgeführt, welche einen vorgegebenen Neigungswinkel (α) aufweist.

Description

Optische Messvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine optische Messvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.
Aus dem Stand der Technik sind abtastende optische Messvor¬ richtungen, so genannte Laserscanner oder Lidar (Light
Detection and Ranging), für Fahrzeuge zur Erkennung von Objekten und/oder Hindernissen in einem Überwachungsbereich be- kannt . Diese optischen Messvorrichtungen bestimmen die Entfernung zu im Überwachungsbereich erkannten Objekten und/oder Hindernissen mit einem Lichtimpulslaufzeitverfahren.
Die bekannten optischen Messvorrichtungen umfassen ein Gehäu- se, in welchem mindestens ein optischer Sender zum Abstrahlen mindestens eines Sendestrahls und mindestens ein optischer Empfänger angeordnet sind. Der Empfänger empfängt die an Ob¬ jekten und/oder Hindernissen reflektierten Strahlen und ermittelt aus der Lichtimpulslaufzeit den Abstand zu den Objekten und/oder Hindernissen. Das Gehäuse wird von einer Abdeckscheibe abgeschlossen und bildet ein Sendefenster und ein Empfangsfenster aus, wobei der mindestens eine Sendestrahl durch das Sendefenster aus dem Gehäuse austritt, und der von Objekten und/oder Hindernissen reflektierte Strahl über das Empfangs- fenster in das Gehäuse eintritt.
Üblicherweise strahlt der optische Sender den Sendestrahl über einen rotierenden Umlenkspiegel ab, wobei ein vom Umlenkspie¬ gel umgelenkter Sendestrahl über das Sendefenster nach außen abgestrahlt wird. Wird der umgelenkte Sendestrahl an der Ab¬ deckscheibe direkt reflektiert, dann gelangt dieser nach innen reflektierte Sendestrahl auf den Umlenkspiegel zurück, wird erneut vom Umlenkspiegel umgelenkt und in eine andere nicht gewünschte Raumrichtung als Störstrahl über das Sendefenster abgestrahlt. Um dieses Aussenden von Störstrahlen zu verhindern, welche ebenfalls von Objekten und/oder Hindernissen reflektiert werden und so zu Scheinobjekten und/oder Scheinhindernissen in einem abgetasteten Bereich führen können, kann die Abdeckscheibe der optischen Messvorrichtung geneigt ange¬ ordnet werden. Durch das Neigen der Abdeckscheibe kann vermie¬ den werden, dass direkte Reflexionen an der Abdeckscheibe ent¬ stehen und reflektierte Sendestrahlen in das Gehäuseinnere zu¬ rückgeworfen und über den Umlenkspiegel in eine nicht ge- wünschte Richtung ausgesendet werden. Durch die Neigung der
Abdeckscheibe wird der Lichtstrahl am Umlenkspiegel vorbei ins Innere des Gehäuses reflektiert und „läuft sich tot", so dass keine Störstrahlung bzw. Störsignale abgestrahlt werden. Als nachteilig kann an der Schrägstellung der Abdeckscheibe ange- sehen werden, dass dadurch die Außenform der optischen Messvorrichtung vorgegeben und der Sensorbauraum definiert werden. Aufgrund der vorgesehenen Einbaustelle der optischen Messvorrichtung im Fahrzeug, d.h. am vorderen Teil vor dem Kühler gegebenenfalls sogar direkt integriert im Kühlergrill, sollte der Platzbedarf der optischen Messvorrichtung minimiert werden, insbesondere sollte die optische Messvorrichtung eine möglichst ebene Außenfläche aufweisen.
In der Patentschrift EP 1 308 747 Bl wird beispielsweise ein abtastender optoelektronischer Entfernungssensor beschrieben. Der beschriebene Entfernungssensor umfasst mindestens einen Laser als optischen Sender von gepulster elektromagnetischer Strahlung, mindestens einen Detektor als optischen Empfänger sowie eine zumindest teilweise für die verwendete elektromag- netische Strahlung durchlässige Schutzabdeckung, wobei die
Schutzabdeckung beweglich ist und Störbereiche der Schutzabde¬ ckung während der Abtastbewegung außerhalb eines Bereichs von besonderem Interesse verbleiben. Des Weiteren weist die bewegliche Schutzabdeckung gegenüber der Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Strahlung einen geneigten
Durchtrittsbereich auf. In der Patentschrift DE 10 2005 055 572 B4 wird ein abtasten¬ der optischer Entfernungssensor beschrieben. Der beschriebene Entfernungssensor umfasst mindestens einen Laser als optischen Sender, mindestens einen Detektor als optischen Empfänger und eine Umlenkeinheit, welche mit einem ersten Spiegel eine er¬ zeugte elektromagnetische Strahlung auf die zu vermessende Szene umlenkt, und mit einem zweiten Spiegel die von Objekten zurückgestreuten Laserimpulse auf den mindestens einen Detektor umlenkt. Hierbei sind der erste und zweite Spiegel auf ei- ner gemeinsamen drehbaren Achse angeordnet, welche von einer Antriebseinheit angetrieben wird. Der erste Spiegel ist auf einer ersten Halterung angeordnet und der zweite Spiegel ist axial beabstandet zum ersten Spiegel an einer zweiten Halte¬ rung angeordnet, wobei die Antriebseinheit zwischen den beiden Halterungen angeordnet ist. Der mindestens eine Laser und der mindestens eine Detektor mit der zugehörigen Elektronik sind stehend angeordnet.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine optische Messvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art, dahingehend weiterzuentwickeln, dass eine Messvorrichtung mit einer möglichst ebenen Außenfläche und reduzierten Störsignalen zur Verfügung gestellt wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine optische Mess¬ vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere die Ausführungsformen der Erfindung in vorteilhafter Weise ausgestaltende Merkmale enthalten die Unteransprüche. Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht darin, dass ei¬ ne Außenseite der Abdeckscheibe im Wesentlichen senkrecht zur Abstrahlrichtung angeordnet werden kann und nur ein Sendefenster, über welches die Sendestrahlung abgestrahlt wird, eine Neigung mit einem vorgegebenen Neigungswinkel aufweist, so dass die vom Sendefenster reflektierenden Strahlen nicht direkt auf den Umlenkspiegel im Inneren der optischen Messvorrichtung reflektiert werden. Der Grundgedanke der Erfindung basiert darauf, dass nur das Sendefenster eine Neigung mit einem definierten Neigungswinkel aufweist, die Abdeckscheibe aber im Wesentlichen senkrecht zur Abstrahlrichtung angeordnet ist, wodurch ein relativ ebene Außenfläche und ein flacher Aufbau der optischen Messvorrichtung ermöglicht wird. Die offenbarte erfindungsgemäße Lösung ist somit platzsparender als bekannte Lösungen. Eine erfindungsgemäße optische Messvorrichtung umfasst mindes¬ tens ein Gehäuse, in welchem mindestens ein optischer Sender zum Abstrahlen mindestens eines Sendestrahls und mindestens ein optischer Empfänger angeordnet sind, wobei eine Abdeckscheibe das Gehäuse abschließt und ein Sendefenster und ein Empfangsfenster ausbildet, wobei der mindestens eine Sende¬ strahl durch das Sendefenster aus den Gehäuse austritt.
In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen optischen Messvorrichtung kann der Neigungswinkel des Sendefensters un- gefähr 7° zu einer Hochachse betragen. In vorteilhafter Weise können bei diesem Neigungswinkel Störstrahlen effektiv verringert werden. Durch die Schrägstellung der Scheibe wird der an der Sendescheibe reflektierte Sendestrahl vorbei am Umlenk¬ spiegel ins Innere der optischen Messvorrichtung reflektiert und „läuft sich tot", so dass kein direkt reflektierter Sende¬ strahl die optische Messvorrichtung als Störstrahl bzw. Störsignal verlässt. Dadurch kann ein Effekt erzielt werden, wel¬ cher einer Neigung der gesamten Abdeckscheibe um einen Neigungswinkel von 7° entsprechen würde. Der Vorteil der erfin- dungsgemäßen Ausführungsformen besteht darin, dass durch die partielle Neigung der vorhandene Bauraum optimal ausgenutzt werden kann.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen optischen Messvorrichtung kann das Sendefenster nach innen oder außen geneigt sein. Bei einer Neigung nach innen, kann die Außenfläche der optischen Messvorrichtung eben ausgeführt werden, so dass bei Anordnung im vorderen Bereich eines Fahrzeugs die Luftströmung die ebene Außenfläche ständig von
Schmutz frei halten kann und eine Schmutzablagerung in vorteilhafter Weise nahezu vollständig verhindert werden kann. Die Neigung des Sendefensters nach außen kann gewählt werden, wenn der Bauraum dies erfordert.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen optischen Messvorrichtung, kann die Neigung des Sendefensters beispielsweise als eine vom Neigungswinkel abhängige Verdi¬ ckung ausgeführt werden. Dies ermöglicht eine einfache Umset¬ zung des geneigten Sendefensters. Die Verdickung kann beispielsweise an der Innenseite und/oder an der Außenseite der Abdeckscheibe angeordnet werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen optischen Messvorrichtung kann das Sendefenster und/oder das Empfangsfenster eine Antireflexbeschichtung aufweisen. Dadurch können in vorteilhafter Weise Intensitätsverluste der elektro¬ magnetischen Strahlung bei einem Scheibendurchtritt verringert werden. Der Lichtstrahl hat bei jeder Grenzflächenbrechung von Luft/Scheibe einen Refexionsverlust θΠ Cä . 4~6# das bedeutet, dass bei einem Scheibendurchtritt die Lichtintensität um ca. 8% abnimmt. Mit einer Antireflexbeschichtung können diese Verluste auf ca.1% begrenzt werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen optischen Messvorrichtung kann der optische Sender als Laser ausgeführt sein. Ein Laser ermöglicht in vorteilhafter Weise eine hervorragende Einstellung der Wellenlänge und/oder Puls¬ dauer und/oder Intensität sowie eine gute Fokussierung der ausgehenden Sendestrahlen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen optischen Messvorrichtung kann zwischen dem optischen Sender und dem Sendefenster eine optische Einheit angeordnet werden, welche insbesondere als Planfeldlinse oder als F-Thetalinse ausgeführt ist. Durch die optische Einheit kann in vorteilhaf¬ ter Weise eine Strahlenkorrektur durchgeführt werden. Hierbei ist die Linse auf den Focus des austretenden umgelenkten Sendestrahles ausgelegt. Dadurch kann die Reichweite des Laser- Scanners in vorteilhafter Weise erhöht werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen optischen Messvorrichtung kann im Gehäuse mindestens eine Sendespiegeleinheit auf einer drehbaren Achse angeordnet sein, wobei die Sendespiegeleinheit mindestens einen Sendeumlenk- spiegel und eine Antriebseinheit umfasst, welche die drehbare Achse antreibt. Insbesondere bei optischen Messvorrichtungen mit Sendespiegeleinheit mit einer Antriebseinheit bietet das geneigte Fenster zur Vermeidung von Störstrahlen bzw. Störsig- nalen Vorteile. Bei einer beweglichen Sendespiegeleinheit fehlt bei auftretenden Störstrahlen die Zuordnung der Rotorposition zur reflektierten Lichtstrahlung, was zur Folge hat, dass durch die auf einer Rotorposition basierenden Softwareinterpretation beispielsweise Objekte als links angeordnet defi- niert werden, obwohl sie sich rechts von der optischen Messvorrichtung befinden. Werden direkte Reflexionen nach innen auf den Umlenkspiegel vermieden, dann können in vorteilhafter Weise zusätzliche Berechnungsalgorithmen eingespart und die Rechenzeit reduziert werden.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer zeichnerischen Darstellung näher erläutert.
In der Darstellung zeigt: Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung eines
Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen optischen MessVorrichtung .
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbei¬ spiels einer Umlenkspiegelanordnung für die erfindungs- gemäße optische Messvorrichtung aus Fig. 1. Fig. 3 eine schematische perspektivische Rückansicht einer Ab¬ deckscheibe für die erfindungsgemäße optische Messvor¬ richtung aus Fig. 1.
Fig. 4 eine perspektivische Vorderansicht der Abdeckscheibe für die erfindungsgemäße optische Messvorrichtung aus
Fig. 1.
Fig. 5 eine perspektivische Schnittdarstellung der Abdeckscheibe entlang der Linie IV aus Fig. 3.
Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, umfasst eine optische
Messvorrichtung 1 ein Gehäuse 3 und eine Abdeckscheibe 5, wel¬ che das Gehäuse abschließt und ein Sendefenster 10 und ein Empfangsfenster 7 ausbildet. Durch das Sendefenster 10 wird ein Sendestrahl 22, 24 beispielsweise gepulstes Laserlicht ab- gestrahlt. Erfindungsgemäß ist die Abdeckscheibe 5 im Wesent¬ lichen senkrecht zur Abstrahlrichtung angeordnet und das Sendefenster 10 weist eine Neigung mit einem vorgegebenen Neigungswinkel auf. Durch das Empfangsfenster 7 wird ein in einem Überwachungsbereich von Objekten reflektiertes Laserlicht emp- fangen. Über die gemessene Zeit zwischen dem Senden des Sendestrahls 22, 24 und dem Empfangen des reflektierten Sendestrahls wird nach einem Lichtimpulslaufzeitverfahren die Entfernung zu in einem Überwachungsbereich erkannten Objekten bzw. Hindernissen berechnet. Im dargestellten Ausführungsbei- spiel weist die Abdeckscheibe 5 und somit das Sendefenster 10 und das Empfangsfenster 7 an einer Außenseite 5.1 und einer Innenseite 5.2 eine Antireflexbeschichtung auf.
Das Gehäuse weist zudem einen elektrischen Anschluss 9 auf, über den die optische Messvorrichtung 1 mit weiteren Baueinheiten im Fahrzeug verbunden und mit Energie versorgt werden kann . Wie aus Fig. 2 weiter ersichtlich ist, ist innerhalb des Ge¬ häuses 3 ein optischer Sender 20 zum Abstrahlen mindestens eines Sendestrahls 22, 24 angeordnet, wobei der mindestens eine Sendestrahl 22, 24 durch das Sendefenster 10 aus den Gehäuse austritt. Hierbei ist der optische Sender 20 beispielsweise als Laser ausgeführt. Im Gehäuse 3 ist mindestens eine Sende¬ spiegeleinheit 31 auf einer drehbaren Achse angeordnet. Die Sendespiegeleinheit 31 weist einen ersten Sendeumlenkspiegel 31.1 und einen zweiten Sendeumlenkspiegel 31.2 auf, wobei die Sendeumlenkspiegel 31.1, 31.2 parallel zueinander verlaufen. Die Sendeumlenkspiegel 31.1, 31.2 sind an einem Spiegelträger 33 befestigt, der von einem nicht sichtbaren Antrieb angetrie¬ ben wird. Ein vom optischen Sender 20 ausgehender Sendestrahl 22 wird von einem der Sendeumlenkspiegel 31.1, 31.2 umgelenkt, und der umgelenkte Sendestrahl 24 wird über das Sendefenster 10 nach außen abgestrahlt. Ohne die erfindungsgemäße Neigung des Sendefensters 10 kann ein Teil 26 des umgelenkten Sende¬ strahls 24 direkt am Sendefenster 10 reflektiert werden. Der reflektierte Strahl 26 wird dann von einem der Sendeumlenk- Spiegel 31.1, 31.2 umgelenkt und als umgelenkter reflektierter Störstrahl 28 über das Sendefenster in eine unerwünschte Raumrichtung nach außen abgestrahlt.
Diese Umlenkung des reflektierten Strahls 26 wird vermieden, in dem das Sendefenster 10 um einen vorgegebenen Neigungswinkel geneigt ausgeführt ist. Auf diese Weise wird der umgelenk¬ te Sendestrahl 24 so am Sendefenster 10 reflektiert, dass der reflektierte Strahl 26 nicht direkt auf den Umlenkspiegel 31.1, 31.2 reflektiert wird und sich „tot läuft". Daher kann kein Störstrahl 28 die optische Messvorrichtung 1 verlassen, dessen an Objekten und/oder Hindernissen reflektierte Strahlen das Auswerteergebnis negativ beeinflussen können.
In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen dem optischen Sender 20 und dem Sendefenster 10 eine optische Einheit angeordnet, welche den umgelenkten Sendestrahl 24 fo- kussiert und somit die Reichweite der optischen Messvorrich- tung 1 erhöht. Diese optische Einheit kann beispielsweise als Planfeldlinse oder als F-Thetalinse ausgeführt werden.
Wie aus Fig. 1 bis 5 weiter ersichtlich ist, steht eine Außen- seite 5.1 der Abdeckscheibe 5 im Wesentlichen senkrecht zur
Abstrahlrichtung und das Sendefenster 10 weist erfindungsgemäß eine Neigung mit einem vorgegebenen Neigungswinkel auf.
Wie aus Fig. 3 bis 5 weiter ersichtlich ist, beträgt der Nei- gungswinkel des Sendefensters 10 vorzugsweise ungefähr 7° zu einer Hochachse 16. Das Sendefenster 10 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel nach innen geneigt und weist eine vom Nei¬ gungswinkel abhängige Verdickung auf, welche an einer Innen¬ seite 5.2 der Abdeckscheibe 5 absteht.
Des Weiteren ist die Außenseite 5.1 der Abdeckscheibe 5 im Be¬ reich des Sendefensters 10 nach innen geneigt, so dass die Di¬ cke der Abdeckscheibe 5 zum Sendefenster 10 hin verjüngt ist. Die Außenseite 5.1 der Abdeckscheibe 5 ist eben und senkrecht zur Abstrahlrichtung angeordnet. Nur im Bereich des Sendefensters 10 weist die Abdeckscheibe 5 eine Neigung auf, so dass die am Sendefenster 10 reflektierenden Strahlen 26 nicht direkt auf einen der Umlenkspiegel 31.1, 31.2 reflektiert wer¬ den .
In einem nicht dargestellten alternativen Ausführungsbeispiel kann das Sendefester 5 nach außen geneigt sein und/oder nach außen abstehen.

Claims

Patentansprüche
Optische Messvorrichtung mit einem Gehäuse (3) , in wel¬ chem mindestens ein optischer Sender (20) zum Abstrahlen mindestens eines Sendestrahls (22, 24) und mindestens ein optischer Empfänger angeordnet sind, wobei eine Abdeckscheibe (5) das Gehäuse abschließt und ein Sendefenster (10) und ein Empfangsfenster (7) ausbildet, wobei der mindestens eine Sendestrahl (22, 24) durch das Sendefens¬ ter (10) aus den Gehäuse austritt,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Außenseite (5.1) der Abdeckscheibe (5) im We¬ sentlichen senkrecht zur Abstrahlrichtung steht und dass das Sendefenster (10) eine Neigung mit einem vorgegebenen Neigungswinkel ( ) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Neigungswinkel ( ) des Sendefensters (10) unge¬ fähr 7° zur Hochachse (16) beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Sendefenster (10) um den Neigungswinkel ( ) nach innen oder außen geneigt ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
dass das Sendefenster (10) eine vom Neigungswinkel ( ) abhängige Verdickung aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Verdickung an einer Innenseite (5.2) und/oder an der Außenseite (5.1) der Abdeckscheibe (5) ausgebildet ist .
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet,
dass das Sendefenster (10) und/oder das Empfangsfenster (7) eine Antireflexbeschichtung aufweisen.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet,
dass der optische Sender (20) als Laser ausgeführt ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen dem optischen Sender (20) und dem Sendefenster (10) eine optische Einheit angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8
dadurch gekennzeichnet,
dass die optische Einheit als Planfeldlinse oder als F- Thetalinse ausgeführt ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet,
dass im Gehäuse (3) mindestens eine Sendespiegeleinheit (31) auf einer drehbaren Achse angeordnet ist, wobei die Sendespiegeleinheit (31) mindestens einen Sendeumlenk- spiegel (31.1, 31.2) und eine Antriebseinheit umfasst, welche die drehbare Achse antreibt.
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