SENDEEINRICHTUNG MIT STRAHLVERSCHIEBER FÜR EINE DETEKTIONSVORRICHTUNG ZUR ERFASSUNG VON OBJEKTEN, ENTSPRECHENDE DETEKTIONSVORRICHTUNG UND FAHRZEUG, SOWIE VERFAHREN ZUM BETREIBEN EINER SENDEEINRICHTUNG

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Sendeeinrichtung einer Detektionsvorrichtung zur Erfassung von Objekten mittels elektromagnetischer Abtastsignale, mit wenigstens einer Signal quelle zur Erzeugung von elektromagnetischen Abtastsignalen und mit wenigstens ei nem Strahlverschieber zum Verschieben von Signalpfaden von elektromagnetischen Abtastsignalen.

Ferner betrifft die Erfindung eine Detektionsvorrichtung zur Erfassung von Objekten mit tels elektromagnetischer Abtastsignale, mit wenigstens einer Sendeeinrichtung, welche wenigstens eine Signalquelle zur Er zeugung von elektromagnetischen Abtastsignalen und wenigstens einen Strahlver schieber zum Verschieben von Signalpfaden von elektromagnetischen Abtastsignalen aufweist, und mit wenigstens einer Empfangseinrichtung zum empfangen von elektromagneti schen Echosignalen, welche von elektromagnetischen Abtastsignalen herrühren, die an Objekten reflektiert werden.

Außerdem betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit wenigstens einer Detektionsvorrich tung zur Erfassung von Objekten mittels elektromagnetischer Abtastsignale, mit wenigstens einer Sendeeinrichtung, welche wenigstens eine Signalquelle zur Er zeugung von elektromagnetischen Abtastsignalen und wenigstens einen Strahlver schieber zum Verschieben von Signalpfaden von elektromagnetischen Abtastsignalen aufweist, und mit wenigstens einer Empfangseinrichtung zum empfangen von elektromagneti schen Echosignalen, welche von elektromagnetischen Abtastsignalen herrühren, die an Objekten reflektiert werden.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Sendeeinrichtung einer Detektionsvorrichtung zur Erfassung von Objekten mittels elektromagnetischer Abtastsignale, bei dem mit wenigstens einer Signalquelle elektromagnetische Abtast- Signale erzeugt werden und mit wenigstens einem Strahlverschieber ein Signalpfad we nigstens eines elektromagnetischen Abtastsignals verschoben wird.

Stand der Technik

Aus der US 2020/0333461 A1 ist ein Sender für Light Detection and Ranging (LiDAR) bekannt. Der Sender umfasst eine Laserquelle, die so konfiguriert ist, dass sie einen nativen Laserstrahl bereitstellt, einen Lichtkollimator, der so konfiguriert ist, dass er den nativen Laserstrahl kollimiert, um einen Eingangslaserstrahl zu bilden, der entlang einer lateralen Richtung sendet, und einen Strahlverschieber, der so konfiguriert ist, dass er den Eingangslaserstrahl entlang einer vertikalen Richtung senkrecht zu der lateralen Richtung um eine Verschiebung verschiebt, um einen Ausgangslaserstrahl zu bilden, wobei der Ausgangslaserstrahl und der Eingangslaserstrahl parallel zueinander sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sendeeinrichtung, eine Detektionsvor richtung, ein Fahrzeug und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu gestalten, bei denen eine Sendefrequenz, mit der elektromagnetische Abtastsignale gesendet wer den, erhöht werden kann.

Offenbarung der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei der Sendeeinrichtung dadurch gelöst, dass die Sendeeinrichtung wenigstens zwei Signalquellen aufweist, welche zum Erzeugen von elektromagnetischen Abtastsignalen individuell angesteuert werden können, wenigstens ein Strahlverschieber zwischen wenigstens zwei Verschiebezuständen um stellbar ist, wobei die Verschiebezustände unterschiedlichen Signalquellen zugeordnet sind, die Signalpfade von wenigstens zwei Signalquellen am Ausgang des wenigstens einen Strahlverschiebers in den Verschiebezuständen, welche den Signalquellen jeweils zu geordnet sind, auf einem gemeinsamen Haupt-Signalpfad der Sendeeinrichtung liegen.

Erfindungsgemäß sind wenigstens zwei Signalquellen vorgesehen, welche individuell angesteuert werden können. Auf diese Weise können die Signalquellen nacheinander, insbesondere im Wechsel, zum Erzeugen von elektromagnetischen Abtastsignalen ak tiviert werden. Den Signalquellen sind jeweilige Verschiebezustände des wenigstens einen Strahlverschiebers zugeordnet. Durch entsprechende Einstellung des Verschie- bezustands des wenigstens einen Strahlverschiebers wird der Signalpfad der aktiven Signalquelle auf den gemeinsamen Haupt-Signalpfad verschoben. Auf diese Weise werden die Abtastsignale der wenigstens zwei Signalquellen auf den gemeinsamen Haupt-Signalpfad ausgesendet werden. Die Abtastsignale nehmen so hinter dem we nigstens einen Strahlverschieber den gleichen Weg direkt oder indirekt, insbesondere über andere Bauteile, wie beispielsweise optische Systeme, Abtastsignal- Umlenkeinrichtungen, oder dergleichen, in einen Überwachungsbereich der Detektions vorrichtung. Der Überwachungsbereich wird mit der Detektionsvorrichtung auf Objekte hin überwacht.

Bei einer einzelnen Signalquelle ist die Sendefrequenz, in der Abtastsignale nacheinan der erzeugt werden können, aus physikalischen Gründen limitiert. Limitierende Faktoren können insbesondere Begrenzungen bei der Bereitstellung von notwendigen elektri schen Leistungen oder Stromstärken durch entsprechende Versorgungsbauteilen sein. Die Erfindung ermöglicht es, mehrere Signalquellen in zeitlicher Folge zur Erzeugung von jeweiligen Abtastsignalen zu aktivieren und jeweils durch entsprechende Einstel lung des wenigstens einen Strahlverschiebers die Abtastsignale auf den gemeinsamen Haupt-Signalpfad zu lenken. So kann die Sendefrequenz, in der Abtastsignale mit der Sendeeinrichtung gesendet werden, insgesamt gegenüber der Sendefrequenz, die mit den einzelnen Signalquellen möglich ist, vergrößert werden.

Erfindungsgemäße Detektionsvorrichtungen können in Einsatzbereichen, bei denen eine entsprechend hohe Messfrequenz, insbesondere eine hohe Abtastfrequenz, bei der Erfassung von Objekten erforderlich ist, eingesetzt werden. Insbesondere bei Fahr zeugen sind bei Fahrmanöver mit hohen Geschwindigkeiten hohe Messefrequenzen erforderlich, um Objekte zuverlässig zu erfassen. Dies ist mit erfindungsgemäßen De tektionsvorrichtungen möglich.

Mit einem Strahlverschieber können Signalpfade von elektromagnetischen Abtastsigna len verschoben werden. Derartige Strahlverschieber können im Englischsprachigen als „Beam Shifter“ bezeichnet werden. Signalpfade im Sinne der Erfindung sind die Wege, auf welchen sich die Abtastsignale ausbreiten. Ein Signalpfad wird durch die Ausbrei tungsrichtung der Abtastsignale und die räumliche Lage charakterisiert. Bei einer Ver schiebung eines Signalpfades bleibt die Ausbreitungsrichtung der Abtastsignale erhal- ten. Lediglich die Lage des Signalpfades wird bei der Verschiebung verändert. Der ur sprüngliche Signalpfad und der verschobene Signalpfad verlaufen im Ergebnis versetzt parallel zueinander.

Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Signalquelle eine optische Signalquelle sein. Mit optischen Signalquellen können optische Abtastsignale erzeugt werden. Bei den optischen Abtastsignalen kann es sich um Lichtsignale, insbesondere Lasersignale, handeln. Die Signalquellen können Laser, Laserdioden, aufweisen oder daraus beste hen.

Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Signalquelle wenigstens ein optisches System, insbesondere eine optische Linse oder dergleichen, aufweisen mit dem die erzeugten Abtastsignale beeinflusst, insbesondere fokussiert und/oder aufgeweitet werden kön nen.

Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Signalquelle zur Erzeugung von optischen Ab tastsignalen in Form von Signalpulsen ausgestaltet sein. Pulsförmige Abtastsignale können mit einer Empfangseinrichtung der Detektionsvorrichtung entsprechenden puls förmigen Echosignalen zugeordnet werden.

Vorteilhafterweise kann die Detektionsvorrichtung nach einem Signal-Laufzeitverfahren, insbesondere einem Signalpuls-Laufzeitverfahren, arbeiten. Nach Signalpuls- Laufzeitverfahren arbeitende Detektionsvorrichtungen können als Time-of-Flight- (TOF), Light-Detection-and-Ranging-Systeme (LiDAR), Laser-Detection-and-Ranging-Systeme (LaDAR) oder dergleichen ausgestaltet und bezeichnet werden.

Vorteilhafterweise kann die Detektionsvorrichtung als scannendes System ausgestaltet sein. Dabei kann mit elektromagnetischen Abtastsignalen, insbesondere Lichtsignalen, ein Überwachungsbereich abgetastet, also abgescannt, werden. Dazu kann die Aus breitungsrichtung der Abtastsignale über den Überwachungsbereich geschwenkt wer den. Hierbei kann wenigstens eine Abtastsignal-Umlenkeinrichtung zum Einsatz kom men.

Vorteilhafterweise kann die Detektionsvorrichtung als laserbasiertes Entfernungsmess- System ausgestaltet sein. Laserbasierte Entfernungsmesssysteme können Laser, ins besondere Diodenlaser, als Signalquellen aufweisen. Mit Lasern können insbesondere gepulste Lasersignale als Abtastsignale gesendet werden. Mit Lasern können Abtast signale in für das menschliche Auge sichtbaren oder nicht sichtbaren Wellenlängenbe reichen emittiert werden. Entsprechend kann eine Empfangseinrichtung der Detektions vorrichtung einen für die Wellenlänge der ausgesendeten Abtastsignale ausgelegten Detektor, insbesondere einen Punktsensor, Zeilensensor oder Flächensensor, im Be sonderen eine (Lawinen)fotodiode, eine Photodiodenzeile, einen CCD-Sensor, einen Active-Pixel-Sensor, insbesondere einen CMOS-Sensor oder dergleichen, aufweisen. Das laserbasierte Entfernungsmesssystem kann vorteilhafterweise ein Laserscanner sein. Mit Laserscannern können Überwachungsbereiche mit insbesondere gepulsten Laser-Abtastsignalen abgetastet werden.

Vorteilhafterweise kann die Erfindung bei Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, verwendet werden. Vorteilhafterweise kann die Erfindung bei Landfahrzeugen, insbe sondere Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Bussen, Motorrädern oder dergleichen, Luftfahrzeugen, insbesondere Drohnen, und/oder Wasserfahrzeugen verwendet wer den. Die Erfindung kann auch bei Fahrzeugen eingesetzt werden, die autonom oder wenigstens teilautonom betrieben werden können. Die Erfindung ist jedoch nicht be schränkt auf Fahrzeuge. Sie kann auch im stationären Betrieb, in der Robotik und/oder bei Maschinen, insbesondere Bau- oder Transportmaschinen, wie Kränen, Baggern oder dergleichen, eingesetzt werden.

Die Detektionsvorrichtung kann vorteilhafterweise mit wenigstens einer elektronischen Steuervorrichtung eines Fahrzeugs oder einer Maschine, insbesondere einem Fahrer assistenzsystem und/oder einer Fahrwerksregelung und/oder einer Fahrer- Informationseinrichtung und/oder einem Parkassistenzsystem und/oder einer Gestener kennung oder dergleichen, verbunden oder Teil einer solchen sein. Auf diese Weise kann wenigstens ein Teil der Funktionen des Fahrzeugs oder der Maschine autonom oder teilautonom ausgeführt werden.

Die Detektionsvorrichtung kann zur Erfassung von stehenden oder bewegten Objekten, insbesondere Fahrzeugen, Personen, Tieren, Pflanzen, Hindernissen, Fahr bahnunebenheiten, insbesondere Schlaglöchern oder Steinen, Fahrbahnbegrenzungen, Verkehrszeichen, Freiräumen, insbesondere Parklücken, Niederschlag oder derglei chen, und/oder von Bewegungen und/oder Gesten eingesetzt werden.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein Strahlverschieber wenigstens ein Strahlverschieberelement aufweisen, welches mit wenigstens einem steuerbaren Aktor zur Einstellung von Verschiebezu ständen bewegbar ist, und/oder wenigstens ein Strahlverschieberelement wenigstens eine Strahlverschiebers kann zur Einstellung von Verschiebezuständen um wenigstens eine Strahlverschieberachse kippbar sein und/oder wenigstens ein Strahlverschieberelement wenigstens eines Strahlverschiebers kann zur Einstellung von Verschiebezuständen um zwei insbesondere zueinander orthogonale Strahlverschieberachsen kippbar sein.

Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Strahlverschieber wenigstens ein Strahlver schieberelement aufweisen. Durch Ändern einer Position und/oder Orientierung des wenigstens einen Strahlverschieberelements können die Signalpfade der Abtastsignale entsprechend verschoben werden.

Das wenigstens eine Strahlverschieberelement kann mit einem steuerbaren Aktor be wegt werden. Auf diese Weise kann der wenigstens eine Strahlverschieber auf die ent sprechende Verschiebezustände eingestellt werden.

Wenigstens ein Strahlverschieberelement kann zur Einstellung von Verschiebezustän den um wenigstens eine Strahlverschieberachse kippbar sein. Kippbewegungen kön nen einfach und präzise realisiert werden. Durch Kippen um eine Strahlverschieberach se können die Signalpfade der Abtastsignale entsprechend in einer Dimension ver schoben werden. Durch Kippen um zwei Strahlverschieberachsen können die Signal pfade der Abtastsignale entsprechend in zwei Dimensionen verschoben werden. Durch die Verwendung von zueinander orthogonalen Strahlverschieberachsen kann eine effi ziente Verschiebung der Signalpfade der Abtastsignale in zwei Dimensionen realisiert werden. Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Strahlverschieberelement als Fenster realisiert sein. Fenster können stabil in entsprechenden Rahmen bewegbar angeordnet werden.

Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Strahlverschieberelement aus wenigstens ei nem Material sein, welches für die Abtastsignale durchlässig ist, und wenigstens zwei parallele Oberflächen aufweisen, die quer zu dem zu verschiebenden Signalpfad der elektromagnetischen Abtastsignale verlaufen. Auf diese Weise können durch entspre chendes Schwenken oder Kippen des wenigstens einen Strahlverschieberelements die Signalpfade von Abtastsignalen parallel verschoben werden.

Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Aktor wenigstens eines Strahlverschiebers we nigstens einen elektrischen und/oder elektromechanischen Antrieb, insbesondere einen Motor, einen Piezo-Antrieb, einen Bimetall-Aktor oder dergleichen aufweisen oder dar aus bestehen. Elektrische Antriebe und elektromechanische Antriebe können mit elektrischen Steuersignalen, insbesondere mittels einer elektrischen Steuereinrichtung oder einer elektrischen Steuer- und Auswerteeinrichtung, gesteuert werden.

Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Strahlverschieber in Abstimmung mit Steuerun gen von anderen Einrichtungen der Detektionsvorrichtung, insbesondere wenigstens einer Signalquelle, wenigstens einer Empfangseinrichtung und/oder wenigstens einer Abtastsignal-Umlenkeinrichtung, gesteuert werden. Auf diese Weise können Messun gen mit der Detektionsvorrichtung präziser durchgeführt werden.

Vorteilhafterweise können wenigstens ein Strahlverschieber und wenigstens eine ande re Einrichtung der Detektionsvorrichtung mit denselben Steuersignalen, insbesondere Triggersignalen, und/oder mittels derselben Steuereinrichtung gesteuert werden. Auf diese Weise kann die Steuerung präziser und/oder einfacher realisiert werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein Strahlverschie ber wenigstens ein für die elektromagnetischen Abtastsignale wenigstens teilweise durchlässiges Strahlverschieberelement aufweisen und/oder wenigstens ein Strahlver schieber kann wenigstens ein für die elektromagnetischen Abtastsignale wenigstens teilweise reflektierendes Strahlverschieberelement aufweisen. Auf diese Weise kann das wenigstens eine Strahlverschieberelement flexibler in den Signalpfaden der Signal quellen angeordnet werden.

Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Strahlverschieberelement entweder reflektie rend oder durchlässig sein. Alternativ kann wenigstens ein Strahlverschieberelement sowohl teilweise reflektierend als auch teilweise durchlässig sein. Auf diese Weise kann die Sendeeinrichtung flexibler ausgestaltet werden.

Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Strahlverschieberelement aus Glas, Kunststoff oder dergleichen, oder einem andersartigen reflektierenden und/oder durchlässigen Material bestehen. Derartige Materialien können einfach bearbeitet, insbesondere ge formt, werden. Ferner sind derartige Materialien verhältnismäßig günstig und/oder ro bust.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Sendeeinrichtung wenigs tens eine Steuereinrichtung aufweisen, mit welcher der wenigstens eine Strahlverschie ber und/oder die wenigstens zwei Signalquellen steuerbar sind. Auf diese Weise kann der wenigstens eine Strahlverschieber und/oder die wenigstens zwei Signalquellen ge zielt angesteuert werden.

Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Steuereinrichtung eine elektrische Steuer einrichtung sein. Auf diese Weise kann die Steuerung auf elektrischem Wege erfolgen. Die wenigstens eine Steuereinrichtung kann auf softwaremäßigem und/oder hardware mäßigem Wege realisiert sein.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens eine Steuereinrich tung der Sendeeinrichtung Mittel aufweisen, mit denen der wenigstens eine Strahlver schieber und die wenigstens zwei Signalquellen aufeinander abgestimmt gesteuert werden können. Auf diese Weise kann der Verschiebezustand des wenigstens einen Strahlverschiebers gezielt auf die jeweils aktive Signalquelle eingestellt werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können die Signalpfade der wenigs tens zwei Signalquellen in Ausbreitungsrichtung der Abtastsignale vor dem wenigstens einen Strahlverschieber zueinander parallel verlaufen. Auf diese Weise können die Sig nalpfade mit dem wenigstens ein Strahlverschieber jeweils mittels Parallelverschiebun gen auf den Haupt-Signalpfad verschoben werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann in dem Haupt-Signalpfad we nigstens ein optisches System angeordnet sein. Mit dem wenigstens einen optischen System können die Abtastsignale in Ausbreitungsrichtung hinter dem wenigstens ein Strahlverschieber entsprechend beeinflusst, insbesondere aufgeweitet und/oder fokus siert, werden.

Vorteilhafterweise können die Abtastsignale mit dem wenigstens einen optischen Sys tem können die Abtastsignale auf einen definierten Bereich eines Umlenkelements, ins besondere eines Spiegels oder dergleichen, einer Abtastsignal-Umlenkeinrichtung ab gebildet, insbesondere fokussiert, werden.

Vorteilhafterweise kann wenigstens ein optisches System wenigstens eine optische Lin se aufweisen. Optische Linsen können einfach realisiert und eingestellt werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können wenigstens zwei Signalquel len bezüglich der erzeugten elektromagnetischen Abtastsignale gleich sein und/oder wenigstens zwei Signalquellen können bezüglich der erzeugten elektromagnetischen Abtastsignale unterschiedlich sein. Auf diese Weise können die Abtastsignale an den Einsatzbereich der Sendeeinrichtung angepasst werden.

Vorteilhafterweise können mit wenigstens zwei Signalquellen gleiche Abtastsignale er zeugt werden. Auf diese Weise kann der Überwachungsbereich unabhängig von der aktiven Signalquelle immer mit den gleichen Abtastsignalen abgetastet werden.

Alternativ oder zusätzlich können vorteilhafterweise mit wenigstens zwei Signalquellen unterschiedliche Abtastsignale, insbesondere Abtastsignale mit unterschiedlichen Wel lenlängen, erzeugt werden. Auf diese Weise kann ein Leistungsumfang der Detektions vorrichtung zu Erfassung von Objekten verbessert werden. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können die Ausgangsseiten von wenigstens zwei Signalquellen im gleichen Abstand zu wenigs tens einem Strahlverschieber angeordnet sein und/oder die Ausgangsseiten von wenigstens zwei Signalquellen können in unterschiedlichen

Abständen zu wenigstens einem Strahlverschieber angeordnet sein und/oder die Ausgangsseiten von wenigstens zwei Signalquellen können entlang einer Linie an geordnet sein, die quer, insbesondere senkrecht, zu den Signalpfaden und/oder dem Haupt-Signalpfad verläuft, und/oder die Ausgangsseiten von wenigstens drei Signalquellen können entlang einer Ebene an geordnet sein, die quer, insbesondere senkrecht, zu den Signalpfaden und/oder dem Haupt-Signalpfad verläuft.

Vorteilhafterweise können die Ausgangsseiten von wenigstens zwei Signalquellen im gleichen Abstand zu wenigstens einem Strahlverschieber angeordnet sein. Auf diese Weise können gleiche Signallaufzeiten erreicht werden.

Alternativ oder zusätzlich können vorteilhafterweise die Ausgangsseiten von wenigstens zwei Signalquellen in unterschiedlichen Abständen zu wenigstens einem Strahlver schieber angeordnet sein. Auf diese Weise können die Signalquellen platzsparend ver setzt zueinander angeordnet werden.

Alternativ oder zusätzlich können vorteilhafterweise die Ausgangsseiten von wenigstens zwei Signalquellen entlang einer Linie angeordnet sein, die quer, insbesondere senk recht, zu den Signalpfaden und/oder dem Haupt-Signalpfad verläuft. Auf diese Weise können die Signalpfade durch Kippen eines Strahlverschieberelements des Strahlver schiebers um nur einer Achse jeweils auf den Haupt-Signalpfad verschoben werden.

Alternativ oder zusätzlich können vorteilhafterweise die Ausgangsseiten von wenigstens drei Signalquellen entlang einer Fläche angeordnet sein, die quer zu den Signalpfaden und/oder dem Haupt-Signalpfad verläuft. So können die Signalquellen insgesamt platz sparend flächig angeordnet werden. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können bei einer Anordnung von we nigstens drei Signalquellen die Signalpfade von benachbarten Signalquellen jeweils im gleichen Abstand verlaufen. Auf diese Weise können die einzelnen Signalpfade durch gleichmäßiges ändern der Verschiebezustände des wenigstens einen Strahlverschie bers auf den Haupt-Signalpfad verschoben werden. So kann die Einstellung der Ver schiebezustände insgesamt einfacher gestaltet werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können die Signalpfade von wenigstens zwei Signalquellen in einer Ebene verlaufen, die sich senkrecht zu einer Strahlverschieberachse erstreckt, um die wenigstens ein Strahlver schieberelement wenigstens eines Strahlverschiebers kippbar ist, und/oder die Signalpfade von wenigstens zwei Signalquellen können in einer Ebene verlaufen, die sich parallel zu einer Strahlverschieberachse erstreckt, um die wenigstens ein Strahlverschieberelement wenigstens eines Strahlverschiebers kippbar ist. Auf diese Weise können die Signalpfade der entsprechenden Signalquellen durch Kippen des wenigstens einen Strahlverschieberelements um eine Strahlverschieberachse und/oder um zwei Strahlverschieberachsen, die insbesondere orthogonal zueinander verlaufen, jeweils auf den Haupt-Signalpfad verschoben werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Sendeeinrichtung wenigs tens eine Abtastsignal-Umlenkeinrichtung aufweisen, welche in dem Haupt-Signalpfad des wenigstens einen Strahlverschiebers angeordnet ist. Mit einer Abtastsignal- Umlenkeinrichtung können die Abtastsignale in den Überwachungsbereich gelenkt wer den. Mithilfe des wenigstens einen Strahlverschiebers kann erreicht werden, dass die Abtastsignale von allen Signalquellen auf denselben Bereich der wenigstens einen Sig nalumlenkeinrichtung treffen.

Vorteilhafterweise kann die Sendeeinrichtung wenigstens eine einstellbare Abtastsignal- Umlenkeinrichtung aufweisen. Auf diese Weise kann die Ausbreitungsrichtung der Ab tastsignale in den Überwachungsbereich verändert werden. Vorteilhafterweise kann die Sendeeinrichtung wenigstens eine Abtastsignal- Umlenkeinrichtung mit wenigstens einem kippbaren, schwenkbaren und/oder drehbaren Abtastsignal-Umlenkelement aufweisen. Auf diese Weise kann die Ausbreitungsrich tung der Abtastsignale in dem Überwachungsbereich geschwenkt werden. So kann der Überwachungsbereich mit den Abtastsignalen abgetastet werden.

Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Abtastsignal-Umlenkelement wenigstens einer Abtastsignal-Umlenkeinrichtung der Sendeeinrichtung einen Umlenkspiegel oder der gleichen aufweisen oder daraus bestehen. Umlenkspiegel können einfach und robust realisiert werden.

Vorteilhafterweise kann die Sendeeinrichtung wenigstens eine Abtastsignal- Umlenkeinrichtung mit wenigstens einem Aktor aufweisen. Mit einem Aktor kann eine Umlenkwirkung der Abtastsignal-Umlenkeinrichtung auf Abtastsignale verändert wer den. Vorteilhafterweise kann mit wenigstens einem Aktor ein Abtastsignal- Umlenkelement bewegt, insbesondere gekippt, geschwenkt oder gekippt, werden.

Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Aktor elektrisch gesteuert werden. Auf diese Weise kann die Abtastsignal-Umlenkeinrichtung mittels elektrischer Steuermittel, insbe sondere mit wenigstens einer Steuereinrichtung oder Steuer- und Auswerteeinrichtung, gesteuert werden.

Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Aktor wenigstens einen elektrischen Antrieb, insbesondere einen Schrittmotor, ein Galvanometer oder dergleichen, aufweisen. Der artige Aktoren können einfach realisiert und gesteuert werden.

Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Abtastsignal-Umlenkeinrichtung wenigstens einen Schwenkspiegel, einen mikroelektromechanischen Schwenkspiegel (MEMS), o- der dergleichen aufweisen oder daraus bestehen. Derartige Abtastsignal- Umlenkeinrichtungen können einfach und/oder platzsparend realisiert werden. Ferner können derartige Abtastsignal-Umlenkeinrichtungen robust realisiert werden. Auf diese Weise kann die Detektionsvorrichtung auch unter rauen Bedingungen, beispielsweise in oder an einem Fahrzeug oder dergleichen, zuverlässig betrieben werden. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können mehrere Strahlverschieber kaskadenartig hintereinander angeordnet sein. Auf diese Weise kann die Anzahl der Signalquellen, deren Signalpfade auf einen Haupt-Signalpfad verschoben werden kön nen, vergrößert werden.

Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei der Detektionsvorrichtung dadurch ge löst, dass die Sendeeinrichtung wenigstens zwei Signalquellen aufweist, welche zum Erzeugen von elektromagnetischen Abtastsignalen individuell angesteuert werden können, wenigstens ein Strahlverschieber zwischen wenigstens zwei Verschiebezuständen um stellbar ist, wobei die Verschiebezustände unterschiedlichen Signalquellen zugeordnet sind, die Signalpfade von wenigstens zwei Signalquellen am Ausgang des wenigstens einen Strahlverschiebers in den Verschiebezuständen, welche den Signalquellen jeweils zu geordnet sind, auf einem gemeinsamen Haupt-Signalpfad der Sendeeinrichtung liegen.

Erfindungsgemäß weist die Detektionsvorrichtung eine erfindungsgemäße Sendeein richtung auf, mit der Abtastsignale gezielt in einen Überwachungsbereich gesendet werden können. Mit der Empfangseinrichtung können reflektierte elektromagnetische Abtastsignale als elektromagnetische Echosignale empfangen werden. Die elektromag netischen Echosignale können mit entsprechenden Empfängern der Empfangseinrich tung in elektrische Empfangssignale umgewandelt werden. Auf Basis der empfangenen Echosignale, respektive den elektrischen Empfangssignalen, können Informationen aus dem Überwachungsbereich, insbesondere über Objekte, gewonnen werden. Derartige Informationen können insbesondere Entfernungen, Richtungen und/oder Geschwindig keiten von erfassten Objekten relativ zur Detektionsvorrichtung sein.

Vorteilhafterweise kann die Detektionsvorrichtung wenigstens eine Steuereinrichtung, insbesondere eine elektronische Steuereinrichtung, aufweisen. Mit der wenigstens ei nen Steuereinrichtung können die Komponenten der Detektionsvorrichtung insbesonde re auf elektronischem Wege gesteuert werden. So können die wenigstens eine Sende einrichtung, die wenigstens eine Empfangseinrichtung und gegebenenfalls wenigstens eine Abtastsignal-Umlenkeinrichtung und/oder einer Echosignal-Umlenkeinrichtung ge zielter, insbesondere synchron, angesteuert werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Detektionsvorrichtung wenigstens eine Auswerteein richtung aufweisen. Auf diese Weise können elektrische Empfangssignale, die mit der wenigstens einen Empfangseinrichtung aus elektromagnetischen Echosignalen ermittelt werden, ausgewertet werden.

Die Auswerteeinrichtung kann Mittel aufweisen, mit denen aus den elektrischen Emp fangssignalen Positionsgrößen, insbesondere Entfernungsgrößen, Richtungsgröße und/oder Geschwindigkeitsgrößen, ermittelt werden, welche die Positionen von erfas sen Objekten, insbesondere die Entfernung, die Richtung und/oder die Geschwindigkeit relativ zur Detektionsvorrichtung, charakterisieren können.

Vorteilhafterweise können Steuerfunktionen der Detektionsvorrichtung und Auswerte funktionen zur Auswertung von Empfangssignalen zentral, insbesondere mittels einer Steuer- und Auswerteeinrichtung, oder wenigstens teilweise dezentral mittels entspre chenden Steuermitteln und Auswertemitteln, insbesondere auf softwaretechnischem und/oder hardwaretechnischem Wege, realisiert werden.

Außerdem wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei dem Fahrzeug dadurch gelöst, dass die Sendeeinrichtung wenigstens zwei Signalquellen aufweist, welche zum Erzeugen von elektromagnetischen Abtastsignalen individuell angesteuert werden können, wenigstens ein Strahlverschieber zwischen wenigstens zwei Verschiebezuständen um stellbar ist, wobei die Verschiebezustände unterschiedlichen Signalquellen zugeordnet sind, die Signalpfade von wenigstens zwei Signalquellen am Ausgang des wenigstens einen Strahlverschiebers in den Verschiebezuständen, welche den Signalquellen jeweils zu geordnet sind, auf einem gemeinsamen Haupt-Signalpfad der Sendeeinrichtung liegen.

Erfindungsgemäß weist das Fahrzeug wenigstens eine Detektionsvorrichtung auf, mit der wenigstens ein Überwachungsbereich in der Umgebung des Fahrzeugs oder inner halb des Fahrzeugs insbesondere auf Objekte hin überwacht werden kann. Die Erfin dung ermöglicht bei Fahrmanöver mit hohen Geschwindigkeiten hohe Messefrequen zen. So können auch bei hohen Fahrgeschwindigkeiten Objekte zuverlässig erfasst werden. Vorteilhafterweise kann das Fahrzeug wenigstens ein Fahrassistenzsystem aufweisen. Mit dem Fahrerassistenzsystem kann das Fahrzeug autonom oder wenigstens teilweise autonom betrieben werden.

Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Detektionsvorrichtung mit wenigstens einem Fahrerassistenzsystem des Fahrzeugs funktional verbunden sein. Auf diese Weise können Informationen über den Überwachungsbereich, insbesondere Entfernungsgrö ßen, Richtungsgrößen und/oder Geschwindigkeitsgrößen, welche mit der wenigstens einen Detektionsvorrichtung ermittelt werden können, an das wenigstens eine Fahrer assistenzsystem übermittelt werden. Mit dem wenigstens einen Fahrerassistenzsystem kann das Fahrzeug unter Berücksichtigung der Information über den Überwachungsbe reich autonom oder wenigstens teilweise autonom betrieben werden.

Des Weiteren wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei dem Verfahren dadurch gelöst, dass wenigstens zwei Signalquellen zum Erzeugen von elektromagnetischen Abtastsignalen individuell angesteuert werden, wobei wenigstens ein Strahlverschieber auf einen von wenigstens zwei Verschiebezu ständen eingestellt wird, welcher der jeweils wenigstens einen aktiven Signalquelle zu geordnet ist, der Signalpfad der jeweils wenigstens einen aktiven Signalquelle am Ausgang des we nigstens einen Strahlverschiebers in dem jeweiligen Verschiebezustand, welcher der wenigstens einen aktiven Signalquelle jeweils zugeordnet ist, auf einen gemeinsamen Flaupt-Signalpfad für die wenigstens zwei Signalquellen verschoben wird.

Erfindungsgemäß werden mehrere Signalquellen nacheinander zur Aussendung von Abtastsignalen aktiviert, wobei der wenigstens eine Strahlverschieber abhängig von der jeweils aktiven Signalquelle so eingestellt wird, dass der Signalpfad der aktiven Signal quelle auf den Flaupt-Signalpfad verschoben wird. Auf diese Weise breiten sich alle Ab tastsignale unabhängig von der jeweils aktiven Signalquelle hinter dem wenigstens ei nen Strahlverschieber entlang des Flaupt-Signalpfades aus. Alle Abtastsignale können so auf den gleichen Bereich des Überwachungsbereichs oder einer weiteren Abtastsig- nal-Umlenkeinrichtung gesendet werden. So kann insgesamt die Messfrequenz, in der die Detektionsvorrichtung betrieben werden kann, erhöht werden.

Vorteilhafterweise kann die Steuerung wenigstens eines Strahlverschiebers an die Steuerung wenigstens einer Signalquelle angepasst werden. Auf diese Weise kann der Verschiebezustand des wenigstens einen Strahlverschiebers mit dem Wechsel der je weils aktiven Signalquelle umgestellt werden.

Vorteilhafterweise kann die Aktivierung der Signalquellen und die Umstellung der Ver schiebezustände des wenigstens einen Strahlverschiebers gemeinsam getriggert wer den. Auf diese Weise kann der Aufwand für Steuersignale, insbesondere Triggersigna le, verringert werden.

Im Übrigen gelten die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Sendeeinrich tung, der erfindungsgemäßen Detektionsvorrichtung, dem erfindungsgemäßen Fahr zeug und dem erfindungsgemäßen Verfahren und deren jeweiligen vorteilhaften Ausge staltungen aufgezeigten Merkmale und Vorteile untereinander entsprechend und umge kehrt. Die einzelnen Merkmale und Vorteile können selbstverständlich untereinander kombiniert werden, wobei sich weitere vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nach folgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeich nung näher erläutert werden. Der Fachmann wird die in der Zeichnung, der Beschrei bung und den Ansprüchen in Kombination offenbarten Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen schematisch

Figur 1 ein Fahrzeug in der Vorderansicht, mit einem Fahrerassistenzsystem und einem LiDAR-System zur Erfassung von Objekten in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug;

Figur 2 eine Funktionsdarstellung des Fahrzeugs mit dem Fahrerassistenzsystem und dem LiDAR-System aus der Figur 1 ; Figur 3 eine Sendeeinrichtung und eine Abtastsignal-Umlenkeinrichtung des Li- DAR-Systems aus den Figuren 1 und 2;

Figur 4 eine Detailansicht der Sendeeinrichtung des LiDAR-Systems aus der Fi gur 3;

Figur 5 eine Vorderansicht eines Strahlverschiebers der Sendeeinrichtung aus den Figuren 3 und 4;

Figur 6 eine Vorderansicht auf zwei Signalquellen der Sendeeinrichtung aus den Figuren 3 und 4 in zwei beispielhaften Schaltzuständen;

Figur 7 eine Vorderansicht auf vier Signalquellen einer Sendeeinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, welche bei dem LiDAR-System aus den Figuren 1 und 2 verwendet werden kann, in vier beispielhaften Schaltzuständen.

In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Ausführungsform(en) der Erfindung

In der Figur 1 ist ein Fahrzeug 10 beispielhaft in Form eines Personenkraftwagens in der Vorderansicht gezeigt.

Das Fahrzeug 10 verfügt über eine Detektionsvorrichtung beispielhaft in Form eines LiDAR-Systems 12. Das LiDAR-System 12 ist als Laserscanner ausgestaltet. In Figur 2 ist eine Funktionsdarstellung des Fahrzeugs 10 mit dem LiDAR-System 12 gezeigt.

Das LiDAR-System 12 ist beispielhaft in der vorderen Stoßstange des Fahrzeugs 10 angeordnet. Mit dem LiDAR-System 12 kann ein Überwachungsbereich 14 in Fahrtrich tung 16 vor dem Fahrzeug 10 auf Objekte 18 hin überwacht werden. Das LiDAR- System 12 kann auch an anderer Stelle am Fahrzeug 10 angeordnet und anders aus gerichtet sein. Das LiDAR-System 12 kann auch in dem Fahrzeug 10 zur Überwachung eines Innenraums angeordnet sein. Mit dem LiDAR-System 12 können Objektinformati onen, beispielsweise Entfernungen, Richtungen und Geschwindigkeiten von Objekten 18 relativ zum Fahrzeug 10, respektive zum LiDAR-System 12, ermittelt werden.

Bei den Objekten 18 kann es sich um stehende oder bewegte Objekte, beispielsweise um andere Fahrzeuge, Personen, Tiere, Pflanzen, Flindernisse, Fahrbahnunebenheiten, beispielsweise Schlaglöcher oder Steine, Fahrbahnbegrenzungen, Verkehrszeichen, Freiräume, Beispielweise Parklücken, Niederschlag oder dergleichen handeln. Mit dem LiDAR-System 12 können auch Gesten von Personen erfasst werden.

Das LiDAR-System 12 ist mit einem Fahrerassistenzsystem 20 verbunden. Mit dem Fahrerassistenzsystem 20 kann das Fahrzeug 10 autonom oder teilautonom betrieben werden.

Das LiDAR-System 12 umfasst beispielhaft eine Sendeeinrichtung 22, eine Abtastsig- nal-Umlenkeinrichtung 24, eine Empfangseinrichtung 26 und eine Steuer- und Auswer teeinrichtung 28.

Die Funktionen der Steuer- und Auswerteeinrichtung 28 können zentral oder dezentral realisiert sein. Teile der Funktionen der Steuer- und Auswerteeinrichtung 28 können auch in die Sendeeinrichtung 22 und/oder die Empfangseinrichtung 26 integriert sein. Die Funktionen der Steuer- und Auswerteeinrichtung 28 sind auf softwaremäßigem und hardwaremäßigem Wege realisiert.

Mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 28 werden zur Durchführung von Messungen mit dem LiDAR-System 12 elektrische Sendesignale erzeugt. Die Sendeeinrichtung 22 wird mit den elektrischen Sendesignalen angesteuert, sodass diese entsprechende elektromagnetische Abtastsignale 30 in Form von Lasersignalen sendet.

Die Abtastsignale 30 werden mit der Sendeeinrichtung 22 zu der Abtastsignal- Umlenkeinrichtung 24 gesendet. Mit der Abtastsignal-Umlenkeinrichtung 24 werden die Abtastsignale 30 in den Überwachungsbereich 14 gelenkt, wobei die Ausbreitungsrich tung der Abtastsignale 30 zwischen Messungen schrittweise oder kontinuierlich verän dert wird. So wird der Überwachungsbereich 14 mit den Abtastsignalen 30 sukzessive abgetastet.

Die an einem Objekt 18 in Richtung der Empfangseinrichtung 26 reflektierten elektro magnetischen Abtastsignale 30 werden als elektromagnetische Echosignale 32 mit der Empfangseinrichtung 26 empfangen. Die Empfangseinrichtung 26 kann optional eine Echosignal-Umlenkeinrichtung aufwei sen, mit der die elektromagnetischen Echosignale 32 zu einem Empfänger der Emp fangseinrichtung 26 gelenkt werden. Der Empfänger kann beispielsweise wenigstens einen Punktsensor, wenigstens Zeilensensor und/oder wenigstens einen Flächen sensor, im Besonderen eine (Lawinen)fotodiode, eine Photodiodenzeile, einen CCD- Sensor, einen Active-Pixel-Sensor, beispielsweise einen CMOS-Sensor oder derglei chen, aufweisen oder daraus bestehen.

Mit dem Empfänger werden die elektromagnetischen Echosignale 32 in entsprechende elektrische Empfangssignale umgewandelt. Die elektrischen Empfangssignale werden mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 28 verarbeitet. Beispielsweise werden mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 28 aus den elektrischen Empfangssignalen Objekt größen, beispielsweise Entfernungsgrößen, Richtungsgrößen und Geschwindigkeits größen, ermittelt, welche Entfernungen, Richtungen und Geschwindigkeiten von erfass ten Objekt 18 relativ zum LiDAR-System 12 oder relativ zum Fahrzeug 10 charakterisie ren.

Die ermittelten Objektgrößen werden mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 28 zu dem Fahrerassistenzsystem 20 übermittelt. Mit dem Fahrerassistenzsystem 20 wird unter anderem auf Basis der Objektgrößen das Fahrzeug 10 autonom oder teilweise autonom betrieben.

In der Figur 3 sind die Sendeeinrichtung 22 und die Abtastsignal-Umlenkeinrichtung 24 gezeigt. Figur 4 zeigt eine Detailansicht der Sendeeinrichtung 22.

Der besseren Orientierung wegen sind in den Figuren 3 bis 7 die entsprechenden Ko ordinatenachsen eines kartesischen x-y-z-Koordinatensystems dargestellt. Bei den in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen erstreckt sich die x-Achse parallel zu ei nem Flaupt-Signalpfad 34 für die Abtastsignale 30 am Ausgang der Sendeeinrichtung 22.

Signalpfade, nämlich der Flaupt-Signalpfad 34 und weiter unten erläuterte Signalpfade 42 der Signalquellen, sind die Wege der Abtastsignale 30 bei ihrer Ausbreitung. Ein Signalpfad wird durch die Ausbreitungsrichtung der Abtastsignale 30 und die räumliche Lage insbesondere in der y-z-Ebene charakterisiert. Bei einer Verschiebung eines Sig nalpfades bleibt die Ausbreitungsrichtung der Abtastsignale 30 erhalten. Lediglich die Lage des Signalpfades beispielsweise in der y-z-Ebene wird bei der Verschiebung ver ändert. Bei einem Schwenken oder Kippen eines Signalpfades wird die Ausbreitungs richtung der Abtastsignale 30 verändert.

Bei einem ersten Ausführungsbeispiel umfasst die Sendeeinrichtung 22 zwei Signal quellen 36a und 36b, einen Strahlverschieber 38, eine elektrische Steuereinheit 39 und eine optische Linse 40.

Die Signalquellen 36a und 36b sind jeweils als Laserdioden ausgestaltet. Die Laserdio den weisen integrierte optische Linsen auf, mit denen die jeweils erzeugten Abtastsig nale 30 auf einen jeweiligen Signalpfad 42a und 42b fokussiert werden können.

Der Strahlverschieber 38 ist in den Signalpfaden 42a und 42b der Signalquellen 36a und 36b für die Abtastsignale 30 angeordnet. Der Strahlverschieber 38 kann auch als „Beam Shifter“ bezeichnet werden.

Die optische Linse 40 ist in dem Haupt-Signalpfad 34 für die Abtastsignale 30 hinter dem Strahlverschieber 38 angeordnet. Mit der optischen Linse 40 werden die Abtast signale 30 auf die Abtastsignal-Umlenkeinrichtung 24 fokussiert.

In der Figur 5 ist der Strahlverschieber 38 in der Vorderansicht mit Betrachtungsrichtung auf seine den Signalquellen 36a und 36b abgewandte Seite gezeigt. Der Strahlver schieber 38 umfasst ein bezüglich seiner Verschiebewirkung auf die Signalpfade 42a und 42b veränderbares Strahlverschieberelement in Form eines Fensters 44. Das Fenster 44 besteht aus einem für die Abtastsignale 30 durchlässigen Material, bei spielsweise Glas oder Kunststoff. Das Fenster 44 ist transmittierend in den Signalpfa den 42a und 42b angeordnet. Das Fenster 44 verfügt über zwei zueinander parallele ebene Flächen 460berflächen 46. Die Signalpfade 42a und 42b verlaufen je nach Ein stellung des Fensters 44 senkrecht oder quer zu den Oberflächen 46.

Das Fenster 44 ist beispielhaft um eine erste Strahlverschieberachse 48 und eine zwei te Strahlverschieberachse 50 kippbar in einem Rahmen 52 angeordnet. Die erste Strahlverschieberachse 48 und die zweite Strahlverschieberachse 50 verlaufen senk recht zueinander. Beispielhaft erstreckt sich die erste Strahlverschieberachse 48 paral lel zur z-Achse. Die zweite Strahlverschieberachse 50 erstreckt sich parallel zur y- Achse. In einer beispielhaften Neutralstellung des Fensters 44, welche in den Figuren 3 und 4 mit einer durchgängigen Linie gezeigt ist, erstrecken sich die Flächen 460berflächen 46 jeweils senkrecht zu den Signalpfaden 42a und 42b der auftreffenden Abtastsignale 30.

Ferner weist der Strahlverschieber 38 einen Aktor, beispielsweise in Form eines elektri schen Antriebs 54, auf. Mit dem Antrieb 54 kann das Fenster 44 in dem Rahmen 52 um die jeweilige Strahlverschieberachse 48 und/oder 50 gekippt werden.

Die Signalquellen 36a und 36b sind so nebeneinander angeordnet, dass ihre jeweiligen Signalpfade 42a und 42b in einem Abstand As parallel zueinander in einer in der Figur 6 gezeigten Ebene 56 verlaufen. Figur 6 zeigt die Signalquellen 36a und 36b in der Vorderansicht parallel zu ihren Signalpfaden 42a und 42b entgegen der x-Achse be trachtet. Die Ebene 56 erstreckt sich senkrecht zur zweiten Strahlverschieberachse 50 des Strahlverschiebers 38. Die Ausgangsseiten der Signalquellen 36a und 36b sind in einer Ebene 57 im selben Abstand 58 zu dem Fenster 44 des Strahlverschiebers 38 in dessen Neutralstellung angeordnet. Die Ebene 57 erstreckt sich parallel zur y-z-Ebene und senkrecht zu den Signalpfaden 42a und 42b. Der Flaupt-Signalpfad 34 des Strahl verschiebers 38 verläuft bei dem Ausführungsbeispiel in axialer Verlängerung des Sig nalpfads 42a der Signalquelle 36a.

Die Signalquellen 36a und 36b und der Antrieb 54 des Strahlverschiebers 38 sind steu erbar mit der Steuereinheit 39 verbunden. Die Steuereinheit 39 ihrerseits ist mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 28 verbunden.

Die Abtastsignal-Umlenkeinrichtung 24 umfasst ein Umlenkelement in Form eines Um lenkspiegels 60. Der Umlenkspiegel 60 ist reflektierend im Flaupt-Signalpfad 34 der Sendeeinrichtung 22, also des Strahlverschiebers 38, angeordnet. Der Umlenkspiegel 60 ist um eine Spiegel-Schwenkachse 62 schwenkbar. Die Spiegel-Schwenkachse 62 verläuft beispielhaft parallel zur zweiten Strahlverschieberachse 50 und parallel zur y- Achse. Der Umlenkspiegel 60 ist mit einem Aktor 64 beispielsweise in Form eines Schrittmotors antreibbar verbunden. Der Aktor 64 ist mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 28 sig naltechnisch verbunden. Mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 28 kann die Schwenkstellung des Umlenkspiegels 60 ermittelt oder vorgegeben werden.

In der Figur 3 ist der Umlenkspiegel 60 beispielhaft in zwei Schwenkpositionen gestri chelt und mit durchgängiger Linie gezeigt. Durch Ändern der Schwenkposition des Um lenkspiegels 60 wird die Ausbreitungsrichtung der der Sendeeinrichtung 22 kommenden und auf den Umlenkspiegel 60 treffenden Abtastsignale 30, also die Richtung des Flaupt-Signalpfad 34, in einer Schwenkebene, welche beispielhaft parallel zur x-z- Ebene verläuft, geschwenkt. So wird der Überwachungsbereich 14 mit den Abtastsigna len 30 abgetastet.

Ein Verfahren zum Betreiben des LiDAR-Systems 12 wird im Folgenden beschrieben.

Zur Durchführung von Messungen wird mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 28 die Steuereinheit 39 angesteuert. Mit der Steuereinheit 39 wird der Antrieb 54 des Strahl verschiebers 38 so angesteuert, dass das Fenster 44 auf einen Verschiebezustand ein gestellt wird, in dem der Signalpfad der anschließend mit der Steuereinheit 39 aktivier ten Signalquelle auf den Flaupt-Signalpfad 34 verschoben wird. Die Signalquellen 36a und 36b werden bei einer oder nacheinander folgenden Messungen im Wechsel akti viert und entsprechend das Fenster 44 zwischen seiner Neutralstellung und seiner Kippstellung umgestellt.

Beispielhaft werden zunächst das Fenster 44 in seine Neutralstellung, welche einen ersten Verschiebezustand I charakterisiert, gestellt. Die Signalquelle 36a wird zur Aus sendung eines Abtastsignals 30 aktiviert. Die Aktivierungszustände der Signalquellen 36a und 36b in dieser Messphase sind in der Figur 6 links gezeigt. In der Neutralstel lung des Fensters 44 trifft der Signalpfad 42a der Signalquelle 36a senkrecht auf die Oberflächen 46. Der Signalpfad 42a des Abtastsignals 30 wird in der Neutralstellung des Fensters 44 nicht verändert. Das Abtastsignal 30 durchquert das Fenster 44 auf geradem Wege. Hinter dem Fenster 44 geht der Signalpfad 42a der Signalquelle 36a in den Flaupt-Signalpfad 34 über. Das Abtastsignal 30 wird mit der optischen Linse 40 auf den Umlenkspiegel 60 der Abtastsignal-Umlenkeinrichtung 24 fokussiert. Abhängig von der Schwenkstellung des Umlenkspiegels 60 wird das Abtastsignal 30 entsprechend in den Überwachungsbereich 14 gelenkt.

Anschließend wird das Fenster 44 beispielhaft um einen Kippwinkel Q um die zweite Strahlverschieberachse 50 in seine Kippstellung, welche einen zweiten Verschiebezu stand II charakterisiert, gekippt, welche in den Figuren 3 und 4 gestrichelt angedeutet ist. Die Signalquelle 36b wird zur Aussendung eines Abtastsignals 30 aktiviert. Die Akti vierungszustände der Signalquellen 36a und 36b in dieser Messphase sind in der Figur 6 rechts gezeigt. Der Verschiebezustand des Strahlverschiebers 38 in der Kippstellung bewirkt, dass der Signalpfad 42b der Signalquelle 36b um den Abstand As parallel auf den Flaupt-Signalpfad 34 verschoben wird. Der Signalpfad 42b der Signalquelle 36b ist in den Figuren 3 und 4 jeweils gestrichelt gezeigt. Durch die Verschiebung des Signal pfades 42b wird erreicht, dass auch beim Aktivieren der zweiten Signalquelle 36b das entsprechende Abtastsignal 30 auf dem Flaupt-Signalpfad 34 durch die optische Linse 40 auf den Umlenkspiegel 60 der Abtastsignal-Umlenkeinrichtung 34 gelangt.

Zwischen dem Abstand As, dem Kippwinkel Q, einer Dicke t des Fensters 44 und einem Brechungsindex n des Fensters 44 besteht folgender Zusammenhang:

Die Dicke Tee des Fensters 44 entspricht dem Abstand zwischen den Oberflächen 46.

Zum Umstellen zwischen den zwei in der Ebene 56 senkrecht zur zweiten Strahlver schieberachse 50 angeordneten Signalquellen 36a und 36b ist lediglich ein Kippen des Fensters 44 des Strahlverschiebers 38 in einer Dimension um die zweite Strahlver schieberachse 50 erforderlich.

Beim Betrieb des LiDAR-Systems 12 können die Sendeeinrichtung 22, respektive die Signalquellen 36a und 36b und der Strahlverschieber 38, synchron mit der Abtastsignal- Umlenkeinrichtung 24 angesteuert werden. Die Abtastsignal-Umlenkeinrichtung 24 kann auch unabhängig von der Sendeeinrichtung 22 angesteuert werden.

Bei einer einzelnen Signalquelle ist die Sendefrequenz, in der Abtastsignale 30 nachei nander erzeugt werden können, aus physikalischen Gründen limitiert. Limitierende Fak toren können insbesondere Begrenzungen bei der Bereitstellung von notwendigen elektrischen Leistungen oder Stromstärken durch entsprechende Versorgungsbauteilen sein. Das gezeigte Ausführungsbeispiel ermöglicht es, zwei Signalquellen 36a und 36b im Wechsel zur Erzeugung von jeweiligen Abtastsignalen 30 zu aktivieren und jeweils durch entsprechende Einstellung des Strahlverschiebers 38 die Abtastsignale 30 auf den gemeinsamen Haupt-Signalpfad 34 zu lenken. So wird die Sendefrequenz für Ab tastsignale 30 der Sendeeinrichtung 22 insgesamt gegenüber der Sendefrequenz für Abtastsignale 30 der einzelnen Signalquellen vergrößert.

Durch das wechselweise ansteuern der Signalquellen 36a und 36b wird insgesamt die Messfrequenz des LiDAR-Systems 12 gegenüber einem Betrieb mit nur einer Signal quelle erhöht. So werden auch bei Fahrmanövern des Fahrzeugs 10 mit hohen Ge schwindigkeiten Objekte 18 zuverlässig erfasst.

In der Figur 7 ist ein zweites Ausführungsbeispiel mit einer Anordnung von vier Signal quellen 36a, 36b, 36c und 36d für die Sendeeinrichtung 22 in vier Schaltzuständen ge zeigt. Figur 7 zeigt die Signalquellen 36a, 36b, 36c und 36d in der Vorderansicht paral lel zu ihren Signalpfaden entgegen der x-Achse betrachtet.

Die Signalquellen 36a und 36b sind wie bei dem in der Figur 6 gezeigten ersten Ausfüh rungsbeispiel angeordnet. Die Signalquellen 36c und 36d sind neben den Signalquellen 36a und 36b so angeordnet, dass deren Signalpfade, die in der Figur 4 von den Signal pfaden 42a und 42b verdeckt und daher nicht bezeichnet sind, parallel zueinander und parallel zu den Signalpfaden 42a und 42b in einer Ebene 56‘ verlaufen.

Die Ebene 56‘ verläuft beispielhaft im Abstand As parallel zur Ebene 56. Die Signalpfa de von benachbarten Signalquellen verlaufen jeweils im gleichen Abstand As zueinan der. Der Signalpfad 42a der Signalquelle 36a verläuft in einer Ebene 66 mit dem Sig nalpfad der Signalquelle 36d. Die Ebene 66 verläuft senkrecht zu den Ebenen 56 und 56‘ und senkrecht zur ersten Strahlverschieberachse 48. Der Signalpfad 42b der Sig nalquelle 36b verläuft in einer Ebene 66‘ mit dem Signalpfad der Signalquelle 36c. Die Ebene 66‘ verläuft senkrecht zu den Ebenen 56 und 56‘, senkrecht zur ersten Strahl verschieberachse 48 und parallel zur Ebene 66.

Die Abstände der Ausgangsseiten der Signalquellen 36c und 36d zu dem Fenster 44 der Strahlverschiebers 38 in dessen Neutralstellung entsprechen den Abständen 58 der Ausgangsseiten der Signalquellen 36a und 36b zu dem Fenster 44. Die Ausgänge der Signalquellen 36a, 36b, 36c und 36d sind in der Ebene 57 angeordnet.

Bei dem in der Figur 7 gezeigten Ausführungsbeispiel werden die Signalquellen 36a, 36b, 36c und 36d nacheinander aktiviert. Vor der jeweiligen Aktivierung wird das Fens ter 44 des Strahlverschiebers 38 in entsprechende Position gekippt, sodass der Signal pfad 42a, 42b, 42c oder 42d der jeweils aktivierten Signalquelle 36a, 36b, 36c oder 36d hinter dem Strahlverschieber 38 auf dem Flaupt-Signalpfad 34 liegt.

Vor Aktivierung der Signalquelle 36a wird das Fenster 44in seine Neutralstellung ge bracht. Anschließend wird mit der Signalquelle 36a, wie in der Figur 7 links gezeigt, ein Abtastsignal 30 erzeugt.

Danach wird das Fenster 44 um die zweite Strahlverschieberachse 50 um den Kippwin kel Q gekippt. Anschließend wird, wie in der Figur 7 in der zweiten Darstellung von links, die Signalquelle 36b zur Aussendung eines Abtastsignals 30 aktiviert.

Dann wird das Fenster 44 um die erste Strahlverschieberachse 48 um einen zweiten, in den Figuren nicht gezeigten, zweiten Kippwinkel geschwenkt. Anschließend wird, wie in der Figur 7 in der dritten Darstellung von links gezeigt, die Signalquelle 36c zur Aus sendung eines Abtastsignals 30 aktiviert.

Daraufhin wird das Fenster 44 um die zweite Strahlverschieberachse 50 um den ersten Kippwinkel Q zurück geschwenkt. Anschließend wird, wie in der Figur 7 rechts gezeigt, die Signalquelle 36d zur Aussendung eines Abtastsignals 30 aktiviert. Am Ende des Zyklus wird das Fenster 44 um die zweite Strahlverschieberachse 50 um den zweiten Kippwinkel in seine Neutralstellung zurückgeschwenkt. Danach kann ein weiterer Zyklus beginnend mit dem Aktivieren der Signalquelle 36a zur Aussendung eines Abtastsignals 30 durchgeführt werden.

Durch die Verwendung von vier Signalquellen 36a, 36b, 36c und 36d wird die Messfre quenz des LiDAR-Systems 12 gegenüber der Verwendung von zwei Signalquellen 36a und 36b weiter erhöht. Dadurch wird die Leistungsfähigkeit des LiDAR-Systems 12 wei ter verbessert.