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WO2020225399A1 - Lidar-system und gehäuse für ein lidar-system - Google Patents

Lidar-system und gehäuse für ein lidar-system Download PDF

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Publication number
WO2020225399A1
WO2020225399A1 PCT/EP2020/062800 EP2020062800W WO2020225399A1 WO 2020225399 A1 WO2020225399 A1 WO 2020225399A1 EP 2020062800 W EP2020062800 W EP 2020062800W WO 2020225399 A1 WO2020225399 A1 WO 2020225399A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
carrier
side wall
lidar
lidar system
base plate
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/EP2020/062800
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Hakspiel
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.)
ZF Friedrichshafen AG
Ibeo Automotive Systems GmbH
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
Ibeo Automotive Systems 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 ZF Friedrichshafen AG, Ibeo Automotive Systems GmbH filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Publication of WO2020225399A1 publication Critical patent/WO2020225399A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4811—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver
    • G01S7/4813—Housing arrangements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/93—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S17/931—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/028—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with means for compensating for changes in temperature or for controlling the temperature; thermal stabilisation

Definitions

  • the present invention relates to a lidar system with a housing and a housing for a lidar system.
  • a lidar system can in particular be designed for use in a motor vehicle.
  • Lidar systems (Lidar: Light Detection and Ranging; German: optical distance and speed measurement) use optical signals or light waves (e.g. lasers) to enable distance or speed measurements, for example.
  • An optical transmitter e.g. with a lidar chip or semiconductor chip and associated optics
  • An optical receiver of the lidar system detects the light scattered back from an object to be detected. The distance to the point of reflection or scattering is calculated from the light transit time of the signals.
  • Lidar systems or sensors can be used in different areas of application.
  • lidar sensors are used in motor vehicles as environmental sensors in order to record environmental information for driver assistance systems.
  • Lidar systems can be used for active and passive safety functions in autonomous or partially autonomous vehicles.
  • a lidar system or lidar sensor can be used, for example, in a passenger car to implement an adaptive speed control.
  • lidar systems include speed measurements in stationary speed sensors, mobile distance meters or atmospheric lidar sensors, e.g. Wind lidar systems that can be used in aircraft or wind parks to determine wind speeds.
  • lidar systems high-precision positioning of components, such as an optical unit with optical lenses, is required to enable an accurate measurement result.
  • the optics of the transmission and reception channels must be designed parallel to one another so that emitted light that is reflected on objects can be received again.
  • temperatures from a wide temperature range sometimes occur during operation. This can lead to temperature expansion of individual components of the lidar system and have the effect that the positions of the components can deviate considerably compared to a precise positioning, which is achieved, for example, at room temperature.
  • the positions of optical lenses in an optical unit change relative to one another, the focal point of the optics can shift and is then no longer on a receiver chip of the lidar system, for example.
  • a functionality of the lidar system or a temperature range within which the lidar system can be operated can be restricted by temperature-related expansion of components.
  • One object of the invention is therefore to provide concepts by means of which the influence of thermal expansion of components of a lidar system on a functionality of the lidar system can be reduced.
  • a lidar system which comprises a base housing and a carrier.
  • the base housing comprises a base plate and a side wall.
  • the side wall delimits a receiving area of the housing Basisge in which part of the carrier is received.
  • a lidar chip to be provided on the base plate (for example a chip carrier plate) below the receiving area.
  • the lidar chip can be designed as a transmitter chip or as a receiver chip, for example.
  • the side wall can be formed around the lidar chip so that the receiving area lies above the lidar chip.
  • the receiving area is down through the Base plate or the lidar chip bounded and limited upwards by an upper side or a height of the side wall.
  • a base of the receiving area is, for example, circular, the lidar chip, for example, being arranged centered on the base.
  • the receiving area is designed to be at least partially cylindrical, for example. In particular, it can be provided that an upper side of the receiving area formed or delimited by the side wall (eg the receiving area in the base housing without the carrier) is designed to be open.
  • a plurality of optical lenses is arranged in the carrier of the lidar system.
  • An optical unit (e.g. optics of the reception or transmission channel) of the lidar system, which is formed by the plurality of optical lenses, can thus be arranged in the carrier.
  • the carrier has a first area with a first diameter and a second area with a second diameter.
  • the second diameter is e.g. larger than the first diameter.
  • the carrier is at least partially cylindrical.
  • the first diameter can be smaller than a diameter of the receiving area, whereas the second diameter can be larger than a diameter of the receiving area.
  • the second area of the carrier is designed in such a way that it can be attached to the top or to an upper area of the side wall.
  • the larger second diameter of the second area can result in a step in the outer shape of the carrier, a horizontal surface of the second area that connects a side surface of the first area with a side surface of the second area being referred to as the end face of the second area can.
  • the carrier is fastened with the end face of the second area to the top, for example an end face, of the side wall.
  • one axis of the carrier in particular one axis of the plurality of optical lenses, for example the optics, is centered and arranged perpendicularly with respect to the lidar chip.
  • a small distance can be provided between a surface of the carrier facing the lidar chip and the lidar chip, for example.
  • positioning the optical lenses and the lidar chip can cause a predetermined beam path of the optical unit, the carrier with the optics being advantageously positioned opposite the lidar chip such that the lidar chip is in a focal point of the optics .
  • At least three components of the lidar system are made from materials that have the same or at least similar thermal expansion coefficient.
  • the three components can be formed from the same material.
  • the temperature of the lidar system changes, e.g. a temperature-dependent expansion of the side wall upwards (e.g. pointing vertically away from the base plate), whereby the top side of the side wall to which the carrier is attached, and thus the fastening area of the carrier, is removed from the lidar chip.
  • a temperature-dependent expansion of the side wall upwards (e.g. pointing vertically away from the base plate), whereby the top side of the side wall to which the carrier is attached, and thus the fastening area of the carrier, is removed from the lidar chip.
  • an expansion also occurs on the carrier whose direction in relation to the first area of the carrier is opposite to the extension of the side wall (e.g. pointing from the top of the side wall perpendicular to the base plate ).
  • This opposite expansion can e.g. reduce a change in position of optical lenses in the first area with respect to the lidar chip. Due to the opposite directions of expansion and the resulting compensated change in position of the lenses to the lidar chip, e.
  • the proposed structure can thus advantageously compensate for thermal expansion effects in the lidar system. For example, an Flow of positional changes occurring due to thermal expansion (or thermal shrinkage) on a functionality of the lidar system can be reduced or avoided.
  • the position of the focal point changes within an intended temperature range (eg operating range of the lidar system) only within a permissible tolerance range (eg within a range less than eg a height of the lidar chip).
  • a permissible tolerance range eg within a range less than eg a height of the lidar chip.
  • it can be achieved, for example, that the axis of the optics in the carrier remains centered with respect to the lidar chip (for example, at least within a tolerance range).
  • a coefficient of thermal expansion of a material gives way to a first component of the lidar system, e.g. the side wall, from a coefficient of thermal expansion of a material of a second component, e.g. of the carrier, by less than 10% (or less than 5%, less than 3% or less than 1%) from the coefficient of thermal expansion of the material of the second component.
  • a choice of materials used can be increased and e.g. nevertheless a sufficiently high compensation of thermal expansion effects can be made possible.
  • the base plate, the side wall and the carrier are used for the same material for the base plate, the side wall and the carrier.
  • a material must, for example, meet various requirements.
  • the material must be suitable for all components at the same time, with the individual components having to meet different requirements, for example with regard to strength, thermal conductivity and / or weight.
  • a suitable material can be aluminum.
  • the base plate, the side wall and the carrier accordingly have aluminum.
  • the components can be formed from aluminum or an aluminum alloy.
  • the carrier can be attached to the side wall, for example, by means of gluing.
  • the end face of the second region of the carrier is, for example, glued to the upper side of the side wall.
  • the adhesive can, for example, have a low elasticity, for example in order to be able to compensate for temperature-related expansions of the side wall and / or of the carrier and / or to be able to avoid the occurrence of mechanical stresses.
  • the diameter of the second area of the carrier can correspond to the diameter of the receiving area and the second area can be partially (for example less than 10% of the second area) attached to an inner wall of the side wall in an upper area of the receiving area, for example by clamping, gluing, Screws or rivets.
  • a middle area with the same diameter as the receiving area can be provided between the first area and the second area, wherein the middle area can be clamped in the upper area of the receiving area, for example.
  • a diameter of the central area can be greater than a diameter of the receiving area and the central area can be attached to the top of the side wall.
  • the diameter of the second region can be equal to or smaller than the diameter of the first region.
  • the carrier and the base housing can be connected to one another in a flexible manner, it being possible to maintain a compensation for the thermal expansion of the components.
  • the first area of the carrier forms more than half of one
  • first region of the carrier has a first longitudinal extension (for example along an axis of the optics in the carrier) and the second region has a second longitudinal extension, the first longitudinal extension at least that 1, 2-fold (or 1, 3-fold, 1, 5-fold, 1, 7-fold, or 2-fold) the second longitudinal extension.
  • the fastening position of the carrier on the upper side of the side wall can have an influence on the compensation of thermal expansion effects.
  • the optical lenses can have a different coefficient of thermal expansion than the material of the carrier.
  • positioning the entire carrier within the receiving area e.g. attachment point at an upper end of the carrier
  • thermal expansion of the lenses e.g. compensation can be improved if at least a part of the carrier of the optics is arranged outside the receiving area and e.g. an attachment position on the carrier is remote from the upper end of the carrier.
  • a suitable ratio of the length extension of the first and the second area e.g.
  • a suitable fastening position on the carrier in order to achieve the smallest possible change in the focal point over a wide temperature range can e.g. be determined by means of finite element simulation depending on the geometries and / or material properties of the components used in the lidar system.
  • the lidar system can be designed for an operating temperature range between -40 ° C (or -20 ° C, or -10 ° C) and + 125 ° C (or + 110 ° C, or + 95 ° C). Such a temperature range can be necessary, for example, when the Lidar system is used in a motor vehicle.
  • a position deviation of an axis of the plurality of optical lenses (e.g. the optics) on the lidar chip from a center point of the lidar Chips is within a tolerance range, for example less than 3% (or 5%, or 10%) of a longitudinal stretching of the lidar chip. Since a lateral expansion of all components can occur at least essentially uniformly, a lateral change in position of the lidar chip, for example, can essentially result in a lateral position. ons change correspond to the optics. As a result, a relative displacement of the axis of the optics to an axis of the lidar chip or a deviation of the centered arrangement in the event of temperature changes can be avoided.
  • the side wall can also delimit a second receiving area in which a first area of a second carrier with optical lenses is arranged.
  • the optics of the carrier form receiving optics and the optics of the second carrier form transmitting optics.
  • the transmitting optics and receiving optics can be arranged in parallel.
  • an inclination of the axes of the receiving optics and transmitting optics to one another can be reduced or avoided.
  • an axis of the optical lenses of the wearer, e.g. the receiving optics, opposite an axis of the optical lenses of the second support, e.g. of the transmitting optics inclined by less than 2 ° (or by less than 1 ° or less than 0.5 °). Due to the uniform expansion of all components, at least an excessive relative inclination (e.g. outside of a tolerance range) between the two axes can be avoided.
  • the lidar chip can be arranged on a front side of the base plate and cooling fins can be formed on a rear side of the base plate.
  • the cooling fins and the base plate can be designed as a unit.
  • a cooling plate with cooling fins can be arranged, for example over the entire surface, on the rear side of the base plate.
  • the cooling fins can increase the heat dissipation of the lidar system, in particular from the transmitter unit (e.g. transmitter electronics) of the lidar system.
  • a design of the base plate and / or the cooling fins using aluminum can advantageously further increase the cooling effect.
  • the lidar system is designed for use in a motor vehicle.
  • the lidar system can have a swivel device for swiveling the base housing so that, for example, a detection range of the lidar system is set or can be changed.
  • the pivot device is formed, for example, from a material which has the same coefficient of thermal expansion as a material of the base housing. In this way, for example, mechanical stresses between the swivel device and the base housing in the event of temperature changes due to thermal expansion can be avoided.
  • the swivel device is also made of aluminum. Cooling fins can be formed on a surface of the pivoting device facing the rear of the base plate. For example, the cooling fins of the Schwenkvorrich device are formed between the cooling fins on the back of the base plate. A distance can be maintained between the cooling fins so that the base housing can be pivoted without friction.
  • the cooling ribs of the pivoting device and / or the formation of the pivoting device by aluminum can, for example, improve cooling of the lidar system, in particular the transmitter unit of the lidar system.
  • lidar system or LI DAR measurement system pertaining to the basic structure, in particular the transmitting and receiving unit, are, for example, according to the statements relating to the prior art (WO
  • the LIDAR measuring system preferably comprises a LIDAR transmitting unit and a LIDAR receiving unit.
  • the LIDAR receiving unit (for example the lidar chip designed as a receiving chip) and / or the LIDAR transmitting unit (for example the lidar chip designed as a transmitting chip) are advantageously designed in a focal plane array configuration.
  • the elements of the respective unit are essentially arranged in one plane, advantageously on a chip.
  • the respective unit is preferably arranged on the LIDAR measuring system in a focal point of a corresponding optic, transmitting optic, or receiving optic.
  • the sensor elements or the emitter elements are arranged at the focal point of the receiving optics.
  • Such an optical system can be formed, for example, by an optical lens system (for example comprising the optical lenses in a carrier).
  • the LI DAR receiving unit has several sensor elements, which are preferably designed as SPAD, single photon avalanche diodes.
  • the LIDAR transmission unit has several emitter elements for the transmission of laser light, advantageously laser pulses.
  • the emitter elements are advantageously designed as VCSELs, vertical cavity surface emitting lasers.
  • the transmission unit has emitter elements which are distributed over an area of the transmission chip.
  • the receiving unit has sensor elements which are distributed over an area of the receiving chip.
  • Sending optics are assigned to the sending chip and receiving optics are assigned to the receiving chip.
  • the optics depict light arriving from a spatial area onto the respective chip.
  • the spatial area corresponds to the field of vision of the measuring system that is examined or sensed for objects.
  • the spatial area of the transmitting unit and the receiving unit are essentially identical.
  • the transmission optics images an emitter element onto a solid angle that represents a sub-area of the spatial area.
  • the emitter element sends out laser light accordingly in this solid angle.
  • the emitter elements together cover the entire area of the room.
  • the receiving optics images a sensor element onto a solid angle that represents a sub-area of the spatial area.
  • the number of all sensor elements covers the entire room area.
  • Emitter elements and sensor elements that consider the same solid angle map onto one another and are accordingly assigned to one another.
  • a laser light from an emitter element normally always images onto the associated sensor element. If necessary, several sensor elements are arranged within the solid angle of an emitter element.
  • the measuring system carries out a measuring process.
  • a measuring process comprises one or more measuring cycles, depending on the design of the measuring system and its electronics.
  • the time correlated single photon counting method, TCSPC is preferably used.
  • individual incoming photons are detected, in particular by SPAD, and the time at which the sensor element was triggered, including detection time, is stored in a memory element.
  • the time of detection is related to a reference time at which the laser light is emitted.
  • the time of flight of the laser light can be determined from the difference, from which the distance to the object can be determined.
  • a sensor element can be triggered on the one hand by the laser light and on the other hand by the ambient radiation.
  • a laser light always arrives at a certain distance from the object at the same time, whereas the ambient radiation always provides the same probability of triggering a sensor element.
  • the triggers of the sensor element add up at the detection time that corresponds to the transit time of the laser light with respect to the distance of the object, whereas the triggers from the ambient radiation are evenly distributed over the measuring period of a Distribute measuring cycle.
  • a measurement corresponds to the emission and subsequent detection of the laser light.
  • the data of the individual measuring cycles of a measuring process stored in the storage element enable an evaluation of the detection times determined several times in order to infer the distance of the object.
  • a sensor element is advantageously connected to a time-to-digital converter, TDC, which stores the time at which the sensor unit was triggered in the memory element.
  • TDC time-to-digital converter
  • Such a storage element can be designed, for example, as a short-term memory or as a long-term memory.
  • the TDC fills a storage element with the times at which the sensor elements detected an incoming photon. This can be done graphically using a histogram based on the data of the storage element. In a histogram, the duration of a measurement cycle is divided into short time segments, so-called bins. If a sensor element is triggered, the TDC increases the value of a bin by one. The bin is filled which corresponds to the transit time of the laser pulse, i.e.
  • the invention also relates to a housing for a lidar system described.
  • the housing comprises a base housing with a base plate and a side wall which is connected to the base plate.
  • the side wall delimits a receiving area above the base plate.
  • the housing comprises at least one carrier with receiving means for a plurality of optical lenses.
  • a first area of the carrier is designed to be arranged in the receiving area and a second area of the carrier has, for example, a larger diameter than the receiving area.
  • the second area of the carrier is designed for attachment to an upper area, for example an upper side of the side wall. It can be provided that an axial extension of the first region is greater than an axial extension of the second region.
  • the base plate, the side wall and the support of the hous ses are formed from materials with the same coefficient of thermal expansion.
  • the base plate, the side wall and the carrier are made from the same material, for example aluminum.
  • the described housing can advantageously be used to set up a lidar system with compensation for thermal expansion effects on transmission and / or reception paths for light signals.
  • a lidar chip can be arranged on the base plate and optical lenses of an optical system of the lidar system can be arranged in the carrier. Due to the geometric shape of the carrier, the first area of the carrier can be arranged in the receiving area of the base housing and the carrier can be attached, for example glued, to the second area on the upper side of the side wall.
  • a change in temperature of the components can result in opposite expansion of the components.
  • a focal point of an optics formed by the optical lenses of the lidar system can be kept at a constant temperature within a wide temperature range (for example from -40 ° C. to + 125 ° C.) Position or be held within a predetermined tolerance range.
  • a lidar system can advantageously be provided that can be operated within a wide temperature range.
  • FIG. 1 shows an example of a lidar system with a base body and a carrier
  • FIG. 2 shows a cross section of the lidar system shown in FIG. 1;
  • FIG 3 shows a schematic cross section of a lidar system with optical lenses in a carrier of the lidar system.
  • Fig. 1 shows an example of a lidar system 10 having a base housing 12 and having a carrier 18 (e.g. a first carrier).
  • the base housing 12 comprises a base plate 14 and a side wall 16.
  • the lidar system 10 also has a second carrier 19.
  • Optical lenses 20, 21 are arranged in each of the two carriers 18, 19 and form a respective optical system.
  • transmission optics are embodied in carrier 18 and reception optics of lidar system 10 are embodied in carrier 19.
  • the carrier 18 comprises a first area 18a, which is received within the side wall 16 (cf. FIG. 2) and a second area 18b, which is arranged above the side wall 16.
  • the second region 18b is cylindrical and an end face facing the side wall 16 of the cylinder of the second area rests on an upper side 16a of the side wall.
  • An adhesive 22, for example an adhesive strip or adhesive ring, is arranged between the end face of the second region and the top side 16 a of the side wall 16 as a fastening means between the side wall 16 and the carrier 18.
  • a second adhesive 23 is provided for fastening the second carrier 19.
  • the side wall 16 can be connected to the base plate 14 by means of a fastening means 24 (e.g. screw). Alternatively, the side wall can be glued to the base plate 14, for example, or the base housing can be formed in one piece.
  • the lidar system 10 is mounted on a pivoting device 26 with a bracket 26a and a shaft 26b.
  • the base housing 12 can be pivoted relative to the holder 26a via the shaft 26b. In this way, for example, a detection range of the lidar system 10 can be set.
  • the mechanical shaft 26b can be connected to the base housing 12 or formed in one piece therewith.
  • cooling ribs 28 are formed on the side facing the base housing 12.
  • a cooling plate 30 with cooling fins 31 is arranged on a rear side of the base plate 14.
  • the cooling fins 28 of the bracket 26a and the cooling fins 31 of the base housing can be formed alternately next to each other, e.g. direct contact between the cooling fins is avoided in order to ensure pivoting of the pivoting device.
  • the base plate 14, the side wall 16, the carrier 18, 19 and the pivoting device 26 have aluminum.
  • these components can have the same coefficient of thermal expansion.
  • the attachment of the carrier 18 to the top 16a of the side wall 16 in conjunction with the same thermal expansion coefficient enables, for example, a compensation of thermal expansion effects in the lidar system 10. This makes it possible to operate the lidar system 10, for example, in a wide temperature range, without predetermined tolerance parameters being exceeded.
  • the formation of the components (in particular base plate 14, cooling plate 30 and holder 26a) made of aluminum can also improve heat dissipation from electronics (e.g. from lidar chips 32, 33, see FIG. 2) of lidar system 10, which are located on the base plate 14 is arranged, allow.
  • the contact connection 32a for example a plug connection, can be formed from aluminum or, alternatively, from another electrically conductive material.
  • FIG. 2 shows a cross section of the lidar system 10 shown in FIG. 1.
  • the side wall 16 delimits a receiving area 17 above a lidar chip 32, for example a transmitter chip.
  • the first area 18a of the carrier 18 is arranged within the receiving area 17 and above the lidar chip 32.
  • a diameter of the first region 18a is smaller than a diameter of the receiving region 17, so that the first region 18a has no contact with an inner wall of the side wall 16.
  • the side wall 16 and the first region 18a can expand in opposite directions due to heat.
  • the inner wall of the side wall 16 has a conical design, it being possible for a diameter of the receiving area 17 to increase in the direction of the base plate 14.
  • the first area 18a can expand downwards, so that a distance between a lower end of the first area 18a and the lidar chip 32 remains essentially constant may or only changes insignificantly.
  • the opposite expansion of the side wall 16 and the first area 18a in connection with an expansion of the second area 18b can lead to a relative shift in position between optical lenses 20 within the carrier 18.
  • a temperature change can also cause the optical lenses 20 to expand (for example with a different temperature coefficient than the carrier 18).
  • the position of attachment of the carrier and the side wall e.g. adhesive point, e.g. position of the adhesive strip 22
  • the position of attachment of the carrier and the side wall can be selected in such a way that the changes in position and expansion of the optical lenses 20 of the optics are compensated, so that, for example, a focal point of the optics always opens over a wide temperature range even with temperature changes the lidar chip 32 or in a tolerance range around the lidar chip 32.
  • an axis 34 of the carrier 18, for example an optical system of the carrier 18, is shown, which is centered with respect to the lidar chip 32 and arranged vertically. Furthermore, an axis 35 of the second carrier 19 is shown, which is centered with respect to a second lidar chip 33 and is arranged vertically.
  • the base plate 14 is expanded in the horizontal direction (e.g. along a major surface of the base plate 14), e.g. change a distance between the lidar chip 32 and the second lidar chip 33. Due to the materials used with the same coefficient of thermal expansion and / or a symmetrical structure, however, when the base plate 14 expands, the side wall 16 and the carrier 18, 19 can also expand horizontally, so that at least one relative position is between the axis 34 of the carrier 18 and the lidar chip 32 is not or only slightly changed within a tolerance range. For example, with a horizontal, heat-induced expansion of the lidar system 10, a distance between the optical axes between the axes 34, 35 can also change, whereas an alignment of the two axes can remain essentially parallel. As a result, functionality of the lidar system 10 can be maintained even with high temperature changes.
  • FIG. 3 shows a schematic cross section of the lidar system 10 with optical lenses in the carrier 18 of the lidar system 10.
  • the optics in the carrier 18 have a plurality of lenses 20a, 20b, 20c.
  • the optics in the carrier 19 have a plurality of optical lenses 21 a, 21 b, 21 c which, for example, can correspond to the optical lenses 20a, 20b, 20c.
  • An inner region of the carrier 18 can be designed step-shaped, wherein the individual steps can serve as receiving means for the optical lenses.
  • the lens 20a rests, for example, on a first step in the second region 18b.
  • the lens 20a can be on an inner side ten wall of the carrier 18 and / or a horizontal surface of the first stage are attached.
  • a change in position of the optical lenses 20a, 20b, 20c can result.
  • the first lens 20a can be pressed upwards with respect to the attachment point of the wearer.
  • lenses in the first area 18a can be pressed down when there is a simultaneous thermal expansion of the first area 18a, so that, for example, changes in the optical path of the optical system can be compensated for.
  • FIG. 3 it can be seen that a higher number of optical lenses can be arranged in the first region 18a than in the second region 18b.
  • a higher number of optical lenses can be arranged in the first region 18a than in the second region 18b.
  • four lenses are arranged in the first area 18a and two lenses are arranged in the second area 18b.
  • FIG. 3 shows the front focal length FFL of the receiving optics in the second carrier 19, which is formed using lenses 21a, 21b, 21c.
  • a lidar system structure for example a lidar system or a housing for a lidar system, is proposed to compensate for coefficients of thermal expansion.
  • This enables high-precision placement or positioning of components over a wide temperature range.
  • the thermal expansion of components which in other systems under the influence of temperature (eg temperature increase or temperature decrease) can lead to displacements of a highly precise alignment or positioning of the components provided at a predetermined temperature, is taken into account according to the invention.
  • the proposed system structure which, for example, uses the same materials throughout, can advantageously compensate for thermal expansion effects. Refers to lidar system

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lidar-System (10) umfassend ein Basisgehäuse und einen Träger (18). Das Basisgehäuse umfasst eine Grundplatte (14) und eine Seitenwandung (16). Auf der Grundplatte (14) ist ein Lidar-Chip (32, 33) angeordnet und die Seitenwandung (16) begrenzt einen Aufnahmebereich (17) oberhalb des Lidar-Chips. Im Träger (18) sind optische Linsenangeordnet. Ein erster Bereich (18a) des Trägers (18) ist im Aufnahmebereich (17) angeordnet und hat einen geringeren Durchmesser, als ein zweiter Bereich (18b), sodass der erste Bereich (18a) keinen Kontakt mit einer Innenwand der Seitenwandung (16) hat. Dadurch kann eine gegenläufige wärmebedingte Ausdehnung der Seitenwandung (16) und des ersten Bereichs 18a auftreten. Eine Stirnseite des zweiten Bereichs (18b) ist an einer Oberseite (16a) der Seitenwandung (16) befestigt. Die Grundplatte (14), die Seitenwandung (16) und der Träger (18) sind aus Materialien mit einem gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten ausgebildet. Die Position der Befestigung (22) des Trägers und der Seitenwandung, kann derart gewählt sein, dass die Positionsänderungen und Ausdehnungen der optischen Linsen (20) der Optik kompensiert werden, sodass z.B. ein Brennpunkt der Optik auch bei Temperaturänderungen über einen weiten Temperaturbereich stets auf dem Lidar-Chip oder in einem Toleranzbereich um den Lidar-Chip liegt.

Description

Lidar-System und Gehäuse für ein Lidar-System
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lidar-System mit einem Gehäuse sowie ein Gehäuse für ein Lidar-System. Ein solches Lidar-System kann insbesondere für ei nen Einsatz in einem Kraftfahrzeug ausgebildet sein.
Lidar-Systeme (Lidar: Light Detection and Ranging; dtsch. optische Abstands- und Geschwindigkeitsmessung) verwenden optische Signale oder Lichtwellen (z.B. La ser), um beispielsweise Abstands- oder Geschwindigkeitsmessungen zu ermögli chen. Ein optischer Sender (z.B. mit einem Lidar-Chip oder Halbleiterchip und zuge ordneter Optik) des Lidar-Systems sendet beispielsweise Laserimpulse aus und ein optischer Empfänger des Lidar-Systems detektiert das von einem zu detektierenden Objekt zurückgestreute Licht. Aus der Lichtlaufzeit der Signale wird die Entfernung zum Ort der Reflexion oder Streuung berechnet.
Lidar-Systeme oder -Sensoren können in unterschiedlichen Anwendungsbereichen eingesetzt werden. Beispielsweise werden Lidar-Sensoren in Kraftfahrzeugen als Umgebungssensoren verwendet, um Umgebungsinformationen für Fahrerassistenz systeme zu erfassen. Lidar-Systeme können für aktive und passive Sicherheitsfunk tionen in autonom oder teil-autonom fahrenden Fahrzeugen verwendet werden. Ein Lidar-System oder Lidar-Sensor kann beispielsweise in einem Personenkraftwagen zur Realisierung einer adaptiven Geschwindigkeitsregelung verwendet werden.
Alternative Einsatzbereiche von Lidar-Systemen sind etwa Geschwindigkeitsmes sungen in stationären Geschwindigkeitssensoren, mobile Abstandsmesser oder at mosphärische Lidar-Sensoren, z.B. Wind-Lidar-Systeme, die in Luftfahrzeugen oder Windparks zum Ermitteln von Windgeschwindigkeiten genutzt werden können.
In Lidar-Systemen ist eine hochpräzise Positionierung von Bauelementen, beispiels weise einer optischen Einheit mit optischen Linsen, erforderlich, um ein genaues Messergebnis zu ermöglichen. Beispielsweise müssen die Optiken des Sende- und Empfangskanals parallel zueinander ausgebildet sein, sodass ausgesendete Licht strahlen, die an Objekten reflektiert werden, wieder empfangen werden können. Sowohl beim Einsatz von Lidar in Fahrzeugen als auch in anderen genannten An wendungsbereichen treten während eines Betriebs teilweise Temperaturen aus ei nem weiten T emperaturbereich auf. Dies kann zu T emperaturausdehnung einzelner Komponenten des Lidar-Systems führen und bewirken, dass die Positionen der Komponenten im Vergleich zu einer präzisen Positionierung, die z.B. bei Raumtem peratur erreicht ist, stark abweichen können. Wenn sich die Positionen optischer Lin sen einer optischen Einheit zueinander ändern, kann sich etwa der Brennpunkt der Optik verschieben und liegt dann beispielsweise nicht mehr auf einem Empfänger chip des Lidar-Systems. Beispielsweise kann durch temperaturbedingte Ausdehnung von Komponenten eine Funktionalität des Lidar-Systems oder ein Temperaturbe reich, innerhalb dessen das Lidar-System betrieben werden kann, eingeschränkt sein.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, Konzepte bereitzustellen, durch die ein Ein fluss einer Wärmeausdehnung von Komponenten eines Lidar-Systems auf eine Funktionalität des Lidar-Systems verringert werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst gemäß den Gegenständen der unabhängigen Patentan sprüche. Weitere Aspekte und Weiterbildungen der Erfindung, die zusätzliche Vortei le bewirken können, sind in den abhängigen Ansprüchen, der folgenden Beschrei bung sowie in Verbindung mit den gezeigten Figuren beschrieben.
Dazu wird erfindungsgemäß ein Lidar-System bereitgestellt, das ein Basisgehäuse und einen Träger umfasst. Das Basisgehäuse umfasst eine Grundplatte und eine Seitenwandung. Die Seitenwandung begrenzt einen Aufnahmebereich des Basisge häuses, in dem ein Teil des Trägers aufgenommen ist.
Es ist vorgesehen, auf der Grundplatte (z.B. einer Chip-Trägerplatte) unterhalb des Aufnahmebereichs einen Lidar-Chip bereitzustellen. Der Lidar-Chip kann z.B. als Sende-Chip oder als Empfänger-Chip ausgebildet sein. Die Seitenwandung kann um den Lidar-Chip herum ausgebildet sein, sodass der Aufnahmebereich oberhalb des Lidar-Chips liegt. Beispielsweise ist der Aufnahmebereich nach unten hin durch die Grundplatte oder den Lidar-Chip begrenzt und nach oben durch eine Oberseite oder ein Höhe der Seitenwandung begrenzt. Eine Grundfläche des Aufnahmebereichs ist beispielsweise kreisförmig, wobei der Lidar-Chip z.B. zentriert zur Grundfläche ange ordnet ist. Der Aufnahmebereich ist z.B. zumindest teilweise zylinderförmig ausgebil det sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, eine Oberseite des durch die Seiten wandung gebildeten oder begrenzten Aufnahmebereichs (z.B. des Aufnahmebe reichs im Basisgehäuse ohne den Träger) offen auszubilden.
Im Träger des Lidar-Systems ist eine Mehrzahl an optischen Linsen angeordnet. Im Träger kann somit eine optische Einheit (z.B. Optik des Empfangs- oder Sendeka nals) des Lidar-System angeordnet werden, die durch die Mehrzahl an optischen Linsen gebildet wird.
Der Träger weist einen ersten Bereich mit einem ersten Durchmesser und einen zweiten Bereich mit einem zweiten Durchmesser auf. Der zweite Durchmesser ist z.B. größer als der erste Durchmesser. Beispielsweise ist der Träger zumindest teil weise zylinderförmig ausgebildet. Der erste Durchmesser kann geringer sein, als ein Durchmesser des Aufnahmebereichs wohingegen der zweite Durchmesser größer sein kann, als ein Durchmesser des Aufnahmebereichs. Durch die obere Öffnung des Aufnahmebereichs kann der erste Bereich des Trägers, z.B. mit zumindest ei nem Teil der Optik, zur Anordnung im Aufnahmebereich in diesen eingesteckt wer den.
Der zweite Bereich des Trägers ist derart ausgebildet, dass er an der Oberseite oder an einem oberen Bereich der Seitenwandung befestigt werden kann. Beispielsweise kann sich durch den größeren zweiten Durchmesser des zweiten Bereichs eine Stufe in der Außenform des Trägers ergeben, wobei eine horizontale Oberfläche des zwei ten Bereichs, die eine Seitenfläche des ersten Bereichs mit einer Seitenfläche des zweiten Bereichs verbindet, als Stirnseite des zweiten Bereichs bezeichnet werden kann. Beispielsweise ist vorgesehen, dass der Träger mit der Stirnseite des zweiten Bereichs an der Oberseite, z.B. einer Stirnseite, der Seitenwandung befestigt ist. Durch den beschriebenen Aufbau kann erreicht werden, dass z.B. eine Achse des Trägers, insbesondere eine Achse der Mehrzahl an optischen Linsen, z.B. der Optik, zentriert und senkrecht bezüglich des Lidar-Chips angeordnet ist. Dabei kann zwi schen einer zum Lidar-Chip weisenden Oberfläche des Trägers und dem Lidar-Chip beispielsweise ein geringer Abstand vorgesehen sein. Beispielsweise kann eine Po sitionierung der optischen Linsen und des Lidar-Chips einen vorbestimmten Strah lengang der optischen Einheit bewirken, wobei der Träger mit der Optik gegenüber dem Lidar-Chip vorteilhafterweise derart positioniert sein kann, dass der Lidar-Chip in einem Brennpunkt der Optik liegt.
Bei dem vorgeschlagenen Lidar-System ist vorgesehen, dass zumindest drei Kom ponenten des Lidar-Systems umfassend die Grundplatte, die Seitenwandung und den Träger aus Materialien ausgebildet sind, die einen gleichen oder zumindest ähn lichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Insbesondere können die drei Komponenten aus einem gleichen Material gebildet sein.
Bei einer Temperaturveränderung des Lidar-Systems kann sich z.B. eine tempera turbedingte Ausdehnung der Seitenwandung nach oben (z.B. senkrecht von der Grundplatte wegweisend) ergeben, wodurch die Oberseite der Seitenwandung, an der der Träger angebracht ist, und somit der Befestigungsbereich des Trägers von dem Lidar-Chip entfernt wird. Da jedoch der Wärmeausdehnungskoeffizient des Trä germaterials gleich dem Wärmeausdehnungskoeffizienten der Seitenwandung ist, tritt auch am Träger eine Ausdehnung auf, deren Richtung bezüglich des ersten Be reichs des T rägers entgegen der Ausdehnung der Seitenwandung gerichtet ist (z.B. von der Oberseite der Seitenwandung senkrecht zur Grundplatte hinweisend). Diese gegenläufige Ausdehnung kann z.B. eine Positionsänderung von optischen Linsen im ersten Bereich gegenüber dem Lidar-Chip verringern. Durch die gegenläufigen Ausdehnungsrichtungen und die dadurch kompensierte Positionsänderung der Lin sen zum Lidar-Chip kann z.B. auch bei T emperaturschwankungen ein Brennpunkt der Optik stets im Bereich des Lidar-Chips o gehalten werden.
Der vorgeschlagene Aufbau kann somit vorteilhafterweise eine Kompensierung von Wärmeausdehnungseffekten im Lidar-System bewirken. Beispielsweise kann ein Ein- fluss von durch Wärmeausdehnung (oder Wärmeschrumpfung) auftretenden Positi onsänderungen auf eine Funktionalität des Lidar-Systems verringert oder vermieden werden. Beispielsweise verändert sich die Position des Brennpunktes innerhalb eines vorgesehenen T emperaturbereichs (z.B. Betriebsbereich des Lidar-Systems) nur in nerhalb eines zulässigen Toleranzbereichs (z.B. innerhalb eines Bereichs von weni ger als z.B. einer Höhe des Lidar-Chips). Ferner kann aufgrund einer gleichen seitli chen temperaturbedingten Ausdehnung der Komponenten z.B. erreicht werden, dass die Achse der Optik im Träger bezüglich des Lidar-Chips (z.B. zumindest innerhalb eines Toleranzbereichs) zentriert positioniert bleibt.
Beispielsweise weicht ein Wärmeausdehnungskoeffizient eines Materials einer ers ten Komponente des Lidar-Systems, z.B. der Seitenwandung, von einem Wär meausdehnungskoeffizienten eines Materials einer zweiten Komponente, z.B. des Trägers, um weniger als 10 % (oder weniger als 5 %, weniger als 3 % oder weniger als 1 %) von dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Materials der zweiten Kom ponente ab. Dadurch kann eine Auswahlmöglichkeit an verwendeten Materialien er höht und z.B. dennoch eine genügend hohe Kompensierung von Wärmeausdeh nungseffekten ermöglicht werden.
Es ist möglich, für die Grundplatte, die Seitenwandung und den Träger ein gleiches Material zu verwenden. Ein solches Material muss z.B. verschiedenen Anforderun gen genügen. Beispielsweise muss das Material für alle Bauteile gleichzeitig geeig net sein, wobei die einzelnen Komponenten unterschiedlichen Anforderungen genü gen müssen, z.B. bezüglich Festigkeit, Wärmeleitfähigkeit und/oder Gewicht. Ein ge eignetes Material kann Aluminium sein. Beispielsweise weisen dementsprechend die Grundplatte, die Seitenwandung und der T räger Aluminium auf. Die Komponenten können aus Aluminium oder einer Aluminium-Legierung gebildet sein. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, die Grundplatte für den Lidar-Chip (z.B. Chipträger-Platte) aus Aluminium zu bilden, da dadurch z.B. über einen etwa im Automobilbereich nöti gen T emperaturbereich temperaturbedingte Änderungen stets innerhalb eines Tole ranzbereichs bleiben können. Beispielsweise können neben dem Temperaturaus dehnungskoeffizienten ein geringes Gewicht und/oder eine gute Wärmeleitfähigkeit von Aluminium vorteilhaft sein. Die Befestigung des Trägers an der Seitenwandung kann z.B. mittels Kleben erfol gen. Die Stirnseite des zweiten Bereichs des Trägers ist beispielsweise an der Ober seite der Seitenwandung angeklebt. Der Klebstoff kann z.B. eine geringe Elastizität aufweisen, etwa um temperaturbedingte Ausdehnungen der Seitenwandung und/oder des Trägers ausgleichen zu können und/oder um ein Auftreten von mecha nischen Spannungen vermeiden zu können. Alternativ kann es möglich sein, den Träger an der Seitenwandung anzuschrauben oder mit der Seitenwandung zu ver nieten.
Es können alternative Konzepte verwendet werden, um den Träger an der Seiten wandung zu befestigen. Beispielsweise kann der Durchmesser des zweiten Bereichs des Trägers dem Durchmesser des Aufnahmebereichs entsprechen und der zweite Bereich teilweise (beispielsweise weniger als 10 % des zweiten Bereichs) in einem oberen Bereich des Aufnahmebereichs an einer Innenwand der Seitenwandung be festigt werden, beispielsweise durch Einklemmen, Kleben, Schrauben oder Nieten. Beispielsweise kann zwischen erstem Bereich und zweitem Bereich ein Mittelbereich mit einem Durchmesser des Aufnahmebereichs bereitgestellt sein, wobei der Mittel bereich im oberen Bereich des Aufnahmebereichs zum Beispiel eingeklemmt werden kann. Alternativ kann ein Durchmesser des Mittelbereichs größer als ein Durchmes ser des Aufnahmebereichs sein und der Mittelbereich kann auf der Oberseite der Seitenwandung befestigt werden. Im Fall, dass ein Mittelbereich bereitgestellt wird, kann beispielsweise der Durchmesser des zweiten Bereichs gleich oder kleiner sein als der Durchmesser des ersten Bereichs. Auf diese Weise können Träger und Ba sisgehäuse in flexibler Art miteinander verbunden werden, wobei eine Kompensie- rung der Wärmeausdehnung der Komponenten beibehalten werden kann.
Beispielsweise bildet der erste Bereich des Trägers mehr als die Hälfte einer
Längserstreckung oder axialen Erstreckung des Trägers aus. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der erste Bereich des Trägers eine erste Längserstreckung (beispielsweise entlang einer Achse der Optik im Träger) und der zweite Bereich eine zweite Längserstreckung aufweist, wobei die erste Längserstreckung zumindest das 1 ,2-fache (oder 1 ,3-fache, 1 ,5-fache, 1 ,7-fache, oder 2-fache) der zweiten Längser streckung beträgt.
Zum Beispiel kann die Befestigungsposition des Trägers an der Oberseite der Sei tenwandung einen Einfluss auf die Kompensierung von Wärmeausdehnungseffekten haben. Zum Beispiel können die optischen Linsen einen anderen Wärmeausdeh nungskoeffizienten aufweisen, als das Material des Trägers. Beispielsweise könnte ohne eine Wärmeausdehnung der Linsen eine Positionierung des gesamten Trägers innerhalb des Aufnahmebereichs (z.B. Befestigungspunkt an einem oberen Ende des Trägers) eine Kompensierung verbessern. Aufgrund von Wärmeausdehnungen der Linsen kann jedoch z.B. eine Kompensierung verbessert werden, wenn zumindest ein Teil des Trägers der Optik außerhalb des Aufnahmebereichs angeordnet ist und z.B. eine Befestigungsposition am Träger von dem oberen Ende des Trägers entfernt ist. Ein geeignetes Verhältnis der Längenerstreckung des ersten und des zweiten Bereichs (z.B. eine geeignete Befestigungsposition am Träger), um etwa eine mög lichst geringe Veränderung des Brennpunkts über einen weiten T emperaturbereich zu erreichen, kann z.B. mittels Finite-Elemente-Simulation in Abhängigkeit jeweils verwendeter Geometrien und/oder Materialeigenschaften der im Lidar-System ver wendeten Komponenten ermittelt werden.
Beispielsweise kann das Lidar-System für einen Betriebstemperaturbereich zwischen -40°C (oder -20°C, oder -10°C) und +125°C (oder +110°C, oder +95°C) ausgelegt sein. Ein solcher Temperaturbereich kann beispielsweise bei einem Einsatz des Li- dar-Systems in einem Kraftfahrzeug erforderlich sein.
Durch den Systemaufbau und die gleichen Temperaturausdehnungskoeffizienten kann erreicht werden, dass innerhalb des T emperaturbereichs von -40°C bis +125°C eine Positionsabweichung einer Achse der Mehrzahl an optischen Linsen (z.B. der Optik) auf dem Lidar-Chip von einem Mittelpunkt des Lidar-Chips innerhalb eines Toleranzbereichs liegt, z.B. weniger als 3 % (oder 5 %, oder 10 %) einer Längser streckung des Lidar-Chips beträgt. Da eine seitliche Ausdehnung aller Komponenten zumindest im Wesentlichen gleichmäßig auftrete n kann, kann beispielsweise eine seitliche Positionsänderung des Lidar-Chips im Wesentlichen einer seitlichen Positi- onsänderung der Optik entsprechen. Dadurch kann eine relative Verschiebung der Achse der Optik zu einer Achse des Lidar-Chips bzw. eine Abweichung der zentrier ten Anordnung bei T emperaturänderungen vermieden werden.
Es kann insbesondere vorgesehen sein, im Basisgehäuse sowohl Sende- als auch Empfangskanal bereitzustellen. Entsprechend kann die Seitenwandung ferner einen zweiten Aufnahmebereich begrenzen, in dem ein erster Bereich eines zweiten Trä gers mit optischen Linsen angeordnet ist. Beispielsweise bildet die Optik des Trägers eine Empfangsoptik und die Optik des zweiten Trägers eine Sendeoptik. Die Sende optik und Empfangsoptik können parallel angeordnet sein.
Durch die verwendeten Materialien mit gleichem Temperaturausdehnungskoeffizien ten kann eine Neigung der Achsen der Empfangsoptik und Sendeoptik zueinander reduziert oder vermieden werden. Beispielsweise ist innerhalb eines Temperaturbe reichs von -40°C bis +125°C eine Achse der optischen Linsen des Trägers, z.B. der Empfangsoptik, gegenüber einer Achse der optischen Linsen des zweiten Trägers, z.B. der Sendeoptik, um weniger als 2° (oder um weniger als 1 ° oder weniger als 0,5°) geneigt. Durch die gleichmäßige Ausdehnung aller Komponenten kann zumin dest eine zu starke relative Neigung (z.B. außerhalb eines Toleranzbereichs) zwi schen den beiden Achsen vermieden werden.
Beispielsweise kann der Lidar-Chip an einer Vorderseite der Grundplatte angeordnet sein und an einer Rückseite der Grundplatte können Kühlrippen ausgebildet sein. Die Kühlrippen und die Grundplatte können als Einheit ausgebildet sein. Alternativ kann eine Kühlplatte mit Kühlrippen beispielsweise ganzflächig an der Rückseite der Grundplatte angeordnet sein. Die Kühlrippen können eine Wärmeabfuhr des Lidar- Systems, insbesondere von der Sendeeinheit (z.B. einer Sende-Elektronik) des Li- dar-Systems, erhöhen. Eine Ausbildung der Grundplatte und/oder der Kühlrippen durch Aluminium kann die Kühlwirkung vorteilhafterweise weiter erhöhen.
Beispielsweise ist das Lidar-System zur Verwendung in einem Kraftwagen ausgebil det. Das Lidar-System kann eine Schwenkvorrichtung zum Schwenken des Basisge häuses aufweisen, sodass etwa ein Erfassungsbereich des Lidar-Systems eingestellt oder verändert werden kann. Die Schwenkvorrichtung ist z.B. aus einem Material gebildet, das einen gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie ein Material des Basisgehäuses aufweist. Dadurch können beispielsweise mechanische Spannungen zwischen Schwenkvorrichtung und Basisgehäuse bei T emperaturänderungen auf grund von Wärmeausdehnung vermieden werden.
Beispielsweise ist auch die Schwenkvorrichtung aus Aluminium gebildet. An einer zur Rückseite der Grundplatte weisenden Oberfläche der Schwenkvorrichtung können Kühlrippen ausgebildet sein. Beispielsweise sind die Kühlrippen der Schwenkvorrich tung zwischen den Kühlrippen auf der Rückseite der Grundplatte ausgebildet. Dabei kann ein Abstand zwischen den Kühlrippen eingehalten werden, sodass ein rei bungsloses Schwenken des Basisgehäuses ermöglicht ist. Durch die Kühlrippen der Schwenkvorrichtung und/oder das Ausbilden der Schwenkvorrichtung durch Alumini um kann beispielsweise eine Kühlung des Lidar-System, insbesondere der Sende einheit des Lidar-Systems verbessert werden.
Weitere Merkmale des beschriebenen Lidar-Systems oder LI DAR-Messsystems be treffend den grundsätzlichen Aufbau, insbesondere Sende- und Empfangseinheit, sind beispielsweise gemäß den Ausführungen zum Stand der Technik (WO
2017/081294 A1 ) ausgebildet. Das LIDAR Messsystem umfasst vorzugsweise eine LI DAR Sendeeinheit sowie eine LIDAR Empfangseinheit.
Die LIDAR Empfangseinheit (z.B. der als Empfangs-Chip ausgebildete Lidar-Chip) und / oder die LIDAR Sendeeinheit (z.B. der als Sende-Chip ausgebildete Lidar- Chip) sind günstiger Weise in einer Focal Plane-Array Konfiguration ausgebildet. Die Elemente der jeweiligen Einheit sind im Wesentlichen in einer Ebene, günstiger Wei se auf einem Chip, angeordnet. Die jeweilige Einheit ist an dem LIDAR Messsystem vorzugsweise in einem Brennpunkt einer entsprechenden Optik, Sendeoptik, oder Empfangsoptik, angeordnet. Insbesondere sind die Sensorelemente bzw. die Emit terelemente im Brennpunkt der Empfangsoptik angeordnet. Eine solche Optik kann beispielsweise durch ein optisches Linsensystem (beispielsweise umfassend die op tischen Linsen in einem Träger) ausgebildet sein. Die LI DAR Empfangseinheit weist mehrere Sensorelemente auf, welche vorzugswei se als SPAD, Single Photon Avalanche Diode, ausgebildet sind. Die LIDAR Sende einheit weist mehrere Emitterelemente zur Aussendung von Laserlicht, günstiger weise Laserpulsen, auf. Die Emitterelemente sind günstiger Weise als VCSEL, Verti- cal Cavity surface emitting laser, ausgebildet.
Die Sendeeinheit weist Emitterelemente auf, die über eine Fläche des Sendechips verteilt sind. Die Empfangseinheit weist Sensorelemente auf, die über eine Fläche des Empfangschips verteilt sind. Dem Sendechip ist eine Sendeoptik zugewiesen und dem Empfangschip ist eine Empfangsoptik zugewiesen. Die Optik bildet ein aus einem Raumbereich eintreffendes Licht auf den jeweiligen Chip ab. Der Raumbereich entspricht dem Sichtbereich des Messsystems, der auf Objekte untersucht oder sen- siert wird.
Der Raumbereich der Sendeeinheit und der Empfangseinheit sind im Wesentlichen identisch. Die Sendeoptik bildet ein Emitterelement auf einen Raumwinkel ab, der einen Teilbereich des Raumbereichs darstellt. Das Emitterelement sendet dement sprechend Laserlicht in diesen Raumwinkel aus. Die Emitterelemente decken ge meinsam den gesamten Raumbereich ab.
Die Empfangsoptik bildet ein Sensorelement auf einen Raumwinkel ab, der einen Teilbereich des Raumbereichs darstellt. Die Anzahl aller Sensorelemente deckt den gesamten Raumbereich ab. Emitterelemente und Sensorelemente, die denselben Raumwinkel betrachten bilden auf einander ab und sind dementsprechend einander zugewiesen. Ein Laserlicht eines Emitterelements bildet im Normalfall immer auf das zugehörige Sensorelement ab. Gegebenenfalls sind mehrere Sensorelemente inner halb des Raumwinkels eines Emitterelements angeordnet.
Zur Ermittlung von Objekten innerhalb des Raumbereichs führt das Messsystem ei nen Messvorgang durch. Ein solcher Messvorgang umfasst einen oder mehrere Messzyklen, je nach konstruktivem Aufbau des Messsystems und dessen Elektronik. Vorzugsweise wird das Time Correlated Single Photon Counting Verfahren, TCSPC, verwendet. Hierbei werden einzelne eintreffende Photonen detektiert, insbesondere durch SPAD, und der Zeitpunkt der Auslösung des Sensorelements, auch Detekti onszeitpunkt, in einem Speicherelement abgelegt. Der Detektionszeitpunkt steht im Verhältnis zu einem Referenzzeitpunkt, zu dem das Laserlicht ausgesendet wird. Aus der Differenz lässt sich die Laufzeit des Laserlichts ermitteln, woraus der Abstand des Objekts bestimmt werden kann.
Ein Sensorelement kann einerseits von dem Laserlicht und andererseits von der Umgebungsstrahlung ausgelöst werden. Ein Laserlicht trifft bei einem bestimmten Abstand des Objekts immer zur gleichen Zeit ein, wohingegen die Umgebungsstrah lung jederzeit dieselbe Wahrscheinlichkeit bereitstellt ein Sensorelement auszulösen. Bei der mehrfachen Durchführung einer Messung, insbesondere mehrerer Messzyk len, summieren sich die Auslösungen des Sensorelements bei dem Detektionszeit punkt, der der der Laufzeit des Laserlichts bezüglich der Entfernung des Objekts ent spricht, wohingegen sich die Auslösungen durch die Umgebungsstrahlung gleichmä ßig über die Messdauer eines Messzyklus verteilen. Eine Messung entspricht dem Aussenden und anschließendem Detektieren des Laserlichts. Die in dem Spei cherelement abgelegten Daten der einzelnen Messzyklen eines Messvorgangs er möglichen eine Auswertung der mehrfach ermittelten Detektionszeitpunkte, um auf den Abstand des Objekts zu schließen.
Ein Sensorelement ist günstigerweise mit einem Time to Digital Converter, TDC, ver bunden, der den Zeitpunkt des Auslösens der Sensoreinheit in dem Speicherelement ablegt. Ein solches Speicherelement kann beispielsweise als Kurzzeitspeicher oder als Langzeitspeicher ausgebildet sein. Der TDC füllt für einen Messvorgang ein Spei cherelement mit den Zeitpunkten, zu denen die Sensorelemente ein eintreffendes Photon detektierten. Dies lässt sich grafisch durch ein Histogramm, welches auf den Daten des Speicherelements basiert. Bei einem Histogramm ist die Dauer eines Messzyklus in kurze Zeitabschnitte unterteilt, sogenannte Bins. Wird ein Sensorele ment ausgelöst, so erhöht der TDC den Wert eines Bin um eins. Es wird der Bin auf- gefüllt, welcher der Laufzeit des Laserpulses entspricht, also die Differenz zwischen Detektionszeitpunkt und Referenzzeitpunkt. Die Erfindung betrifft ferner ein Gehäuse für ein beschriebenes Lidar-System. Das Gehäuse umfasst ein Basisgehäuse mit einer Grundplatte und einer Seitenwandung, die mit der Grundplatte verbunden ist. Die Seitenwandung begrenzt einen Aufnah mebereich oberhalb der Grundplatte. Ferner umfasst das Gehäuse zumindest einen Träger mit Aufnahmemitteln für eine Mehrzahl an optischen Linsen. Ein erster Be reich des Trägers ist zur Anordnung im Aufnahmebereich ausgebildet und ein zweiter Bereich des Trägers weist beispielsweise einen größeren Durchmesser als der Auf nahmebereich auf. Der zweite Bereich des Trägers ist zur Befestigung an einem obe ren Bereich, z.B. einer Oberseite der Seitenwandung ausgebildet. Es kann vorgese hen sein, dass eine axiale Erstreckung des ersten Bereichs größer ist als eine axiale Erstreckung des zweiten Bereichs.
Beispielsweise sind die Grundplatte, die Seitenwandung und der Träger des Gehäu ses aus Materialien mit einem gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten gebildet. Beispielsweise sind die Grundplatte, die Seitenwandung und der Träger aus einem gleichen Material, beispielsweise Aluminium, ausgebildet.
Das beschriebene Gehäuse kann vorteilhafter Weise zum Aufbau eines Lidar- Systems mit Kompensierung von Wärmeausdehnungseffekten auf Sende- und/oder Empfangswege von Lichtsignalen verwendet werden. Beispielsweise kann auf der Grundplatte ein Lidar-Chip und im Träger optische Linsen einer Optik des Lidar- Systems angeordnet werden. Durch die geometrische Form des Trägers kann der erste Bereich des Trägers im Aufnahmebereich des Basisgehäuses angeordnet wer den und der Träger kann mit dem zweiten Bereich an der Oberseite der Seitenwan dung befestigt, beispielsweise verklebt werden.
Aufgrund der vorteilhaften Anordnung des Trägers gegenüber dem Basisgehäuse und/oder der gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der beschriebenen Kompo nenten des Gehäuses kann sich bei einer T emperaturveränderung eine gegenläufige Ausdehnung der Komponenten ergeben. Dadurch kann beispielsweise ein Brenn punkt einer durch die optischen Linsen gebildeten Optik des Lidar-Systems innerhalb eines weiten T emperaturbereichs (z.B. von -40°C bis +125°C) auf einer konstanten Position oder innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs gehalten werden. Durch Verwendung des vorgeschlagenen Gehäuses kann in vorteilhafter Weise ein Lidar-System bereitgestellt werden, dass innerhalb eines weiten Temperaturbereichs betrieben werden kann.
Weiterbildungen des Gehäuses für das Lidar-System betreffen Merkmale von Wei terbildungen wie sie bereits in Verbindung mit dem Lidar-System beschrieben sind. Daher wird auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet und die entsprechenden Merkmale gelten auch in Verbindung mit dem Gehäuse für das Lidar-System als of fenbart. Weitere Aspekte der Erfindung sind auch in Verbindung mit den folgenden Beispielen offenbart.
Einige Beispiele von Vorrichtungen werden nachfolgend bezugnehmend auf die bei liegenden Figuren lediglich beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Beispiel eines Lidar-Systems mit einem Basiskörper und einem Träger;
Fig. 2 einen Querschnitt des in Fig. 1 dargestellten Lidar-Systems; und
Fig. 3 einen schematischen Querschnitt eines Lidar-Systems mit optischen Linsen in einem Träger des Lidar-Systems.
Fig. 1 zeigt ein Beispiel eines Lidar-Systems 10 mit einem Basisgehäuse 12 und mit einem Träger 18 (z.B. einem erstem Träger). Das Basisgehäuse 12 umfasst eine Grundplatte 14 und eine Seitenwandung 16. Das Lidar-System 10 weist ferner einen zweiten Träger 19 auf. In beiden Trägern 18, 19 sind jeweils optische Linsen 20, 21 angeordnet, die eine jeweilige Optik bilden. Beispielsweise ist im Träger 18 eine Sendeoptik und im Träger 19 eine Empfangsoptik des Lidar-Systems 10 ausgebildet.
Der T räger 18 umfasst einen ersten Bereich 18a, der innerhalb der Seitenwandung 16 aufgenommen ist (vgl. Fig. 2) und einen zweiten Bereich 18b, der oberhalb der Seitenwandung 16 angeordnet ist. Im Beispiel der Fig. 1 ist der zweite Bereich 18b zylinderförmig ausgebildet und eine der Seitenwandung 16 zugewandte Stirnseite des Zylinders des zweiten Bereichs liegt auf einer Oberseite 16a der Seitenwandung auf. Als Befestigungsmittel zwischen Seitenwandung 16 und Träger 18 ist ein Kle bemittel 22, beispielsweise ein Klebestreifen oder Klebering, zwischen der Stirnseite des zweiten Bereichs und der Oberseite 16a der Seitenwandung 16 angeordnet. Ein zweites Klebemittel 23 ist zur Befestigung des zweiten Trägers 19 bereitgestellt.
Die Seitenwandung 16 gemäß dem Beispiel aus Fig. 1 kann mittels eines Befesti gungsmittels 24 (z.B. Schraube) mit der Grundplatte 14 verbunden sein. Alternativ kann die Seitenwandung beispielsweise mit der Grundplatte 14 verklebt sein oder das Basisgehäuse kann einteilig ausgebildet sein. Das Lidar-System 10 ist an einer Schwenkvorrichtung 26 mit einer Halterung 26a und einer Welle 26b montiert. Das Basisgehäuse 12 kann über die Welle 26b gegenüber der Halterung 26a geschwenkt werden. Dadurch kann beispielsweise ein Erfassungsbereich des Lidar-Systems 10 eingestellt werden. Die mechanische Welle 26b kann mit dem Basisgehäuse 12 ver bunden sein oder mit diesem einteilig ausgebildet sein.
An der Halterung 26a sind auf der zum Basisgehäuse 12 weisenden Seite Kühlrip pen 28 ausgebildet. Auf einer Rückseite der Grundplatte 14 ist eine Kühlplatte 30 mit Kühlrippen 31 angeordnet. Die Kühlrippen 28 der Halterung 26a und die Kühlrippen 31 des Basisgehäuses können nebeneinander abwechselnd ausgebildet sein, wobei z.B. ein direkter Kontakt zwischen den Kühlrippen vermieden ist, um ein Schwenken der Schwenkvorrichtung zu gewährleisten.
Beispielsweise weisen sowohl Grundplatte 14, Seitenwandung 16, Träger 18, 19, als auch Schwenkvorrichtung 26 Aluminium auf. Dadurch können diese Komponenten gleiche Wärmeausdehnungskoeffizienten haben. Die Befestigung des Trägers 18 an der Oberseite 16a der Seitenwandung 16 in Verbindung mit den gleichen Wär meausdehnungskoeffizienten ermöglicht z.B. eine Kompensierung von Wärmeaus dehnungseffekten im Lidar-System 10. Dadurch ist es möglich, das Lidar-System 10 z.B. in einem weiten Temperaturbereich zu betreiben, ohne dass vorbestimmte Tole ranzparameter überschritten werden. Die Ausbildung der Komponenten (insbesondere Grundplatte 14, Kühlplatte 30 und Halterung 26a) aus Aluminium kann zusätzlich eine verbesserte Wärmeabfuhr von einer Elektronik (z.B. von Lidar-Chips 32, 33, vgl. Fig. 2) des Lidar Systems 10, die auf der Grundplatte 14 angeordnet ist, ermöglichen.
In Fig. 1 ist ferner ein Kontaktanschluss 32a und eine Kontaktverbindung 32b, bei spielsweise eine flexible Verbindung wie ein Flachbandkabel, zur Kontaktierung der Elektronik des Lidar-Systems 10 gezeigt. Der Kontaktanschluss 32a, beispielsweise eine Steckverbindung, kann aus Aluminium oder alternativ aus einem anderen elektrisch leitenden Material ausgebildet sein.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt des in Fig. 1 dargestellten Lidar-Systems 10. Insbe sondere ist zu erkennen, dass die Seitenwandung 16 einen Aufnahmebereich 17 oberhalb eines Lidar-Chips 32, beispielsweise eines Sende-Chips, begrenzt. Inner halb des Aufnahmebereichs 17 und oberhalb des Lidar-Chips 32 ist der erste Bereich 18a des T rägers 18 angeordnet. Ein Durchmesser des ersten Bereichs 18a ist gerin ger als ein Durchmesser des Aufnahmebereichs 17, sodass der erste Bereich 18a keinen Kontakt mit einer Innenwand der Seitenwandung 16 hat. Dadurch kann eine gegenläufige wärmebedingte Ausdehnung der Seitenwandung 16 und des ersten Bereichs 18a auftreten. Beispielsweise ist die Innenwand der Seitenwandung 16 ko nisch ausgebildet, wobei ein Durchmesser des Aufnahmebereichs 17 in Richtung der Grundplatte 14 zunehmen kann. Wenn sich die Seitenwandung 16 beispielsweise nach oben (in Richtung einer Flächennormalen der Grundplatte) ausdehnt, kann sich der erste Bereich 18a nach unten ausdehnen, sodass ein Abstand zwischen einem unteren Ende des ersten Bereichs 18a und dem Lidar-Chip 32 im Wesentlichen kon stant bleiben kann oder sich nur unwesentlich ändert.
Beispielsweise kann die gegenläufige Ausdehnung von Seitenwandung 16 und ers tem Bereich 18a in Verbindung mit einer Ausdehnung des zweiten Bereichs 18b zu einer relativen Positionsverschiebung zwischen optischen Linsen 20 innerhalb des Trägers 18 führen. Gleichzeitig kann eine Temperaturveränderung auch eine Aus dehnung der optischen Linsen 20 (beispielsweise mit einem anderen Temperaturko effizienten als der Träger 18) bewirken. Die Position der Befestigung des Trägers und der Seitenwandung (z.B. Klebepunkt, z.B. Position des Klebestreifens 22), kann der art gewählt sein, dass die Positionsänderungen und Ausdehnungen der optischen Linsen 20 der Optik kompensiert werden, sodass z.B. ein Brennpunkt der Optik auch bei T emperaturänderungen über einen weiten T emperaturbereich stets auf dem Li- dar-Chip 32 oder in einem Toleranzbereich um den Lidar-Chip 32 liegt.
In Fig. 2 ist eine Achse 34 des T rägers 18, beispielsweise einer Optik des T rä- gers 18, dargestellt, die gegenüber dem Lidar-Chip 32 zentriert und senkrecht ange ordnet ist. Ferner ist eine Achse 35 des zweiten Trägers 19 dargestellt, die gegen über einem zweiten Lidar-Chip 33 zentriert und senkrecht angeordnet ist.
Bei einer Ausdehnung der Grundplatte 14 in horizontaler Richtung (z.B. entlang einer Hauptfläche der Grundplatte 14) kann sich z.B. ein Abstand zwischen dem Lidar- Chip 32 und dem zweiten Lidar-Chip 33 verändern. Aufgrund der verwendeten Mate rialien mit gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten und/oder eines symmetrischen Aufbaus kann jedoch bei einer Ausdehnung der Grundplatte 14 auch eine horizontale Ausdehnung der Seitenwandung 16 und der Träger 18, 19 auftreten, sodass sich zumindest eine relative Position zwischen der Achse 34 des Trägers 18 und dem Lidar-Chip 32 nicht oder nur geringfügig innerhalb eines T oleranzbereiches verän dert. Beispielsweise kann sich bei einer horizontalen, wärmebedingten Ausdehnung des Lidar-Systems 10 ferner ein Abstand zwischen den optischen Achsen zwischen den Achsen 34, 35 verändern, wohingegen eine Ausrichtung der beiden Achsen im Wesentlichen parallel bleiben kann. Dadurch kann eine Funktionalität des Lidar- Systems 10 auch bei hohen T emperaturänderungen erhalten bleiben.
Fig. 3 zeigt einen schematischen Ouerschnitt des Lidar-Systems 10 mit optischen Linsen in dem Träger 18 des Lidar-Systems 10. Die Optik im Träger 18 weist eine Mehrzahl an Linsen 20a, 20b, 20c auf. Entsprechend weist die Optik im Träger 19 eine Mehrzahl an optischen Linsen 21 a, 21 b, 21 c auf, die beispielsweise den opti schen Linsen 20a, 20b, 20c entsprechen können. Ein Innenbereich des Trägers 18 kann stufenförmig ausgebildet sein, wobei die einzelnen Stufen als Aufnahmemittel für die optischen Linsen dienen können. Die Linse 20a liegt beispielsweise auf einer ersten Stufe im zweiten Bereich 18b auf. Die Linse 20a kann an einer inneren Sei- tenwand des Trägers 18 und/oder einer horizontalen Oberfläche der ersten Stufe befestigt werden. Bei einer Wärmeausdehnung des Trägers 18 kann sich eine Positi onsveränderung der optischen Linsen 20a, 20b, 20c ergeben. Beispielsweise kann bei einer Wärmeausdehnung des zweiten Bereichs 18b die erste Linse 20a bezüglich des Befestigungspunktes des Trägers nach oben gedrückt werden. Dagegen können jedoch Linsen im ersten Bereich 18a bei einer gleichzeitig auftretenden Wärmeaus dehnung des ersten Bereichs 18a nach unten gedrückt werden, sodass z.B. insge samt Veränderungen im Strahlengang der Optik kompensiert werden können.
In Fig. 3 ist zu erkennen, dass im ersten Bereich 18a eine höhere Zahl an optischen Linsen angeordnet sein kann, als im zweiten Bereich 18b. Zum Beispiel sind im ers ten Bereich 18a vier Linsen und im zweiten Bereich 18b zwei Linsen angeordnet.
Es sind T reiberschaltungen 32c des Lidar-Chips 32, beispielsweise des Sendechips des Lidar-Systems 10 dargestellt. Die T reiberschaltungen 32c können mittels des Kontaktanschlusses 32a und der Kontaktverbindung 32b angesteuert werden. Ferner zeigt Fig. 3 die Frontbrennweite (Front Focal Length) FFL der Empfangsoptik im zweiten T räger 19, die unter Verwendung der Linsen 21a, 21 b, 21 c gebildet ist.
Erfindungsgemäß wird ein Lidar-Systemaufbau, z.B. ein Lidar-System oder ein Ge häuse für ein Lidar-System, zur Kompensation von Wärmeausdehnungskoeffizienten vorgeschlagen. Dadurch kann eine hochpräzise Platzierung oder Positionierung von Bauteilen über einen weiten Temperaturbereich hinweg ermöglicht werden. Die Wärmeausdehnung von Komponenten, die bei anderen Systemen unter Tempera tureinfluss (z.B. T emperaturerhöhung oder Temperaturverringerung) zu Verschie bungen einer bei einer vorbestimmten Temperatur bereitgestellten hochgenauen Ausrichtung oder Positionierung der Komponenten führen kann, wird erfindungsge mäß berücksichtigt. Durch den vorgeschlagenen Systemaufbau, der z.B. durchgän gig gleiche Materialien nutzt, können Wärmeausdehnungseffekte vorteilhafterweise kompensiert werden. Bezuqszeichen Lidar-System
Basisgehäuse
Grundplatte
Seitenwandung
a Oberseite der Seitenwandung
Aufnahmebereich
, 19 Träger
a erster Bereich des T rägers
b zweiter Bereich des T rägers
, 21 optische Linsen
, 23 Klebemittel
Befestigungsmittel
Schwenkvorrichtung
a Welle der Schwenkvorrichtungb Halterung der Schwenkvorrichtung
Kühlrippen der Schwenkvorrichtung Kühlplatte
Kühlrippen der Kühlplatte
, 33 Lidar-Chip
a Kontaktanschluss
b Kontaktverbindung
c Treiberschaltung
, 35 Achse des T rägers

Claims

Patentansprüche
1. Ein Lidar-System (10), umfassend:
ein Basisgehäuse (12) mit einer Grundplatte (14) und einer Seitenwandung (16), wo bei auf der Grundplatte (14) ein Lidar-Chip (32, 33) angeordnet ist und die Seiten wandung (16) einen Aufnahmebereich (17) oberhalb des Lidar-Chips (32, 33) be grenzt; und
einen Träger (18), in dem eine Mehrzahl an optischen Linsen (20) angeordnet ist, wobei ein erster Bereich (18a) des Trägers (18) einen geringeren Durchmesser auf weist als ein zweiter Bereich (18b) des Trägers (18), wobei der erste Bereich (18a) des Trägers (18) im Aufnahmebereich (17) angeordnet ist und der zweite Bereich (18b) an einer Oberseite (16a) der Seitenwandung (16) befestigt ist,
wobei die Grundplatte (14), die Seitenwandung (16) und der Träger (18) aus Materia lien ausgebildet sind, die einen gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufwei sen.
2. Lidar-System (10) gemäß Anspruch 1 ,
wobei die Grundplatte (14), die Seitenwandung (16) und der Träger (18) aus einem gleichen Material ausgebildet sind.
3. Lidar-System (10) gemäß Anspruch 1 oder 2,
wobei die Grundplatte (14), die Seitenwandung (16) und der T räger (18) Aluminium aufweisen.
4. Lidar-System (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3,
wobei eine Stirnseite des zweiten Bereichs (18b) des Trägers (18) an der Oberseite (16a) der Seitenwandung (16) mittels eines Klebemittels (22, 23) befestigt ist.
5. Lidar-System (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der erste Bereich (18a) des Trägers (18) mehr als die Hälfte einer Längser streckung des Trägers (18) ausbildet.
6. Lidar-System (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei innerhalb eines T emperaturbereichs von -40°C bis +125°C eine Positionsab weichung einer Achse (34) der Mehrzahl an optischen Linsen (20) auf dem Lidar- Chip (32, 33) von einem Mittelpunkt des Lidar-Chips (32, 33) weniger als 3 % einer Längserstreckung des Lidar-Chips (32, 33) beträgt.
7. Lidar-System (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Seitenwandung (16) ferner einen zweiten Aufnahmebereich begrenzt, in dem ein erster Bereich eines zweiten Trägers (19) mit optischen Linsen (21 ) ange ordnet ist,
wobei innerhalb eines T emperaturbereichs von -40°C bis +125°C eine Achse (34) der optischen Linsen (20) des T rägers (18) gegenüber einer Achse (35) der opti schen Linsen (21 ) des zweiten Trägers (19) im Wesentlichen parallel ausgerichtet ist.
8. Lidar-System (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Lidar-Chip (32, 33) an einer Vorderseite der Grundplatte (14) angeordnet ist, wobei an einer Rückseite der Grundplatte (14) Kühlrippen (31 ) ausgebildet sind.
9. Lidar-System (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Lidar-System (10) zur Verwendung in einem Kraftwagen ausgebildet ist und eine Schwenkvorrichtung (26) zum Schwenken des Basisgehäuses (12) auf weist, wobei die Schwenkvorrichtung (26) aus einem Material gebildet ist, das einen gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie ein Material des Basisgehäuses (12) aufweist.
10. Gehäuse für ein Lidar-System (10), umfassend:
ein Basisgehäuse (12) mit einer Grundplatte (14) und einer Seitenwandung (16), die mit der Grundplatte (14) verbunden ist, wobei die Seitenwandung (16) einen Auf nahmebereich (17) oberhalb der Grundplatte (14) begrenzt; und
einen Träger (18) mit Aufnahmemitteln für eine Mehrzahl an optischen Linsen (20), wobei ein erster Bereich (18a) des Trägers (18) zur Anordnung im Aufnahmebereich (17) ausgebildet ist, wobei ein zweiter Bereich (18b) des T rägers (18) einen größeren Durchmesser als der Aufnahmebereich (17) aufweist und zur Befestigung an einer Oberseite (16a) der Seitenwandung (16) ausgebildet ist,
wobei eine axiale Erstreckung des ersten Bereichs (18a) größer ist als eine axiale Erstreckung des zweiten Bereichs(18b).
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