DE102017111868A1

DE102017111868A1 - Optische Sendeeinheit sowie Verfahren zum Betrieb einer optischen Sendeeinheit

Info

Publication number: DE102017111868A1
Application number: DE102017111868.3A
Authority: DE
Inventors: Thomas Schuler; Peter Horvath
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2017-05-31
Filing date: 2017-05-31
Publication date: 2018-12-06

Abstract

Die Erfindung betrifft eine optische Sendeeinheit (26) für eine optische Detektionsvorrichtung (12), bestehend aus zumindest einem optischen Sender (30) zur Erzeugung von Lichtstrahlen (37) und einer Sendeoptik (31), um die vom optischen Sender (30) ausgesendeten Lichtstrahlen (37) wahlweise in eine erste (41) oder zweite Raumrichtung (41) auszulenken. Die Sendeeinheit (26) umfasst weiterhin eine Positionsbestimmungseinrichtung (33) mit wenigstens einem optischen Empfangselement (51), das derart angeordnet ist, dass ein in erster Raumrichtung (41) ausgesendeter Lichtstrahl (38) beim Aussenden auf das Empfangselement (51) fällt.

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Sendeeinheit für eine optische Detektionsvorrichtung, bestehend aus zumindest einem optischen Sender zur Erzeugung von Lichtstrahlen und einer Sendeoptik, um die vom optischen Sender ausgesendeten Lichtstrahlen wahlweise in eine erste und eine zweite Raumrichtung Raumrichtungen auszulenken.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer optischen Sendeeinheit bestehend aus zumindest einem optischen Sender zur Erzeugung von Lichtstrahlen und einer Sendeoptik, um die vom optischen Sender ausgesendeten Lichtstrahlen wahlweise in eine erste und eine zweite Raumrichtung Raumrichtungen auszusenden.
Bekannte optische Sendeeinheiten, mit denen Lichtstrahlen in unterschiedliche Raumrichtungen ausgelenkt werden, weisen eine mechanische Ablenkeinheit auf, um die Lichtstrahlen in die entsprechenden Raumrichtungen auszulenken. Als Ablenkeinheit kommen hier beispielsweise rotierende Spiegeleinheiten oder Mikro-Elektro-Mechanische-Systeme, sogenannte MEMS-Spiegel, zum Einsatz. Mit solchen optischen Sendeeinheiten ist es möglich, das Umfeld der Detektionseinrichtung abzutasten. Für den Betrieb einer solchen optischen Sendeeinheit ist es vorteilhaft, die Raumrichtung zu kennen, in die ein Lichtstrahl in einem bestimmten Zeitpunkt ausgelenkt wird, damit eine konstante und zuverlässige Abtastung gewährleistet werden kann.
In der DE 10 2010 047 984 A1 wird eine Umlenkspiegelanordnung für eine optische Messvorrichtung offenbart. Hierbei handelt es sich um eine rotierende Umlenkspiegelanordnung. Zur Bestimmung der aktuellen Spiegelposition, ist zwischen den Sendespiegeln und den Empfangsspiegeln eine Kodierscheibe angeordnet. Mit einer Ausleseeinrichtung kann mit Hilfe der Kodierscheibe die aktuelle Position der Umlenkspiegelanordnung und damit die Raumrichtung, in der Lichtstrahlen ausgelenkt werden, bestimmt werden.
In der DE 10 2014 118 055 A1 wird eine Sendeeinrichtung offenbart, mit der Sendelichtstrahlen in einen Umgebungsbereich ausgesendet werden. Für die Auslenkung der Sendelichtstrahlen in die jeweiligen Raumrichtungen wird ein MEMS-Spiegel eingesetzt. Um die Raumrichtung zu bestimmen, in der zu einem gegeben Zeitpunkt Sendelichtstrahlen ausgesendet werden, wird die aktuelle Auslenkung des MEMS-Spiegels mit einer Messvorrichtung bestimmt. Über die aktuelle Auslenkung des MEMS-Spiegels kann auf die Raumrichtung geschlossen werden, in der die Sendelichtstrahlen ausgesendet werden.
Wird als Ablenkeinheit ein optischer Schalter eingesetzt, der insbesondere als ein Lichtwellenleiter ausgebildet sein kann, so ist es nicht ohne weiteres möglich von der aktuellen Ausrichtung der Ablenkeinheit auf die aktuelle Auslenkung der Lichtstrahlen zu schließen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde bei einer optischen Sendeeinheit für eine Detektionsvorrichtung und einem Verfahren zum Betreiben einer optischen Sendeeinheit für eine Detektionsvorrichtung die Zuverlässigkeit und die Genauigkeit zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Sendeeinheit eine Positionsbestimmungseinrichtung umfasst, die derart angeordnet ist, dass ein in erster Raumrichtung ausgesendeter Lichtstrahl beim Aussenden auf das Empfangselement fällt.
Erfindungsgemäß besteht die optische Sendeeinheit aus zumindest einem optischen Sender und einer Sendeoptik. Mit dem optischen Sender werden Lichtstrahlen erzeugt. Die Sendeoptik ist im optischen Pfad der Lichtstrahlen angeordnet. Mit Hilfe der Sendeoptik werden die ausgesendeten Lichtstrahlen wahlweise in eine erste oder zweite Raumrichtung ausgelenkt. Eine solche Sendeoptik kann beispielsweise eine rotierende Spiegeleinheit, einen MEMS-Spiegel oder einen optischer Schalter umfassen, um die Lichtstrahlen in die erste oder die zweite Raumrichtung auszulenken.
Rotierende Spiegeleinheiten und MEMS-Spiegel sind sogenannte mechanische Auslenkeinheiten. Das heißt, dass diese bewegliche Komponenten aufweisen. Bei einer rotierenden Spiegeleinheit wird für gewöhnlich ein die Spiegelflächen tragender Körper von einem Motor angetrieben, so dass der Körper um eine Achse rotiert. MEMS-Spiegel andererseits können mit einer Wechselspannung angeregt werden, so dass diese um eine Achse schwingen. Sowohl bei rotierenden Spiegeleinheiten als auch bei MEMS-Spiegeln werden die Lichtstrahlen durch Reflektion an der Spiegeloberfläche in Abhängigkeit von der momentanen Ausrichtung des Spiegels in die entsprechende Raumrichtung ausgelenkt.
Im Gegensatz dazu handelt es sich bei einem optischen Schalter üblicherweise um eine nicht-bewegliche Ablenkeinheit. Das heißt, dass ein optischer Schalter keine beweglichen Komponenten aufweist. Ein optischer Schalter umfasst hierbei zumindest einen optischen Wellenleiter, in den die Lichtstrahlen eingekoppelt werden. Um die Lichtstrahlen mit dem optischen Schalter in die entsprechende Raumrichtung auszulenken, wird der Brechungsindex des optischen Wellenleiters verändert bzw. lokal variiert. Folglich unterscheidet sich ein optischer Schalter nicht nur dadurch von den vorherigen Auslenkeinheiten, dass der optische Schalter keine beweglichen Komponenten aufweist, sondern auch dadurch, dass der optische Schalter die Lichtstrahlen nicht durch Reflektion, sondern durch Brechung des Lichtstrahls auslenkt.
Ein gängiger optischer Wellenleiter kann beispielsweise ein Flüssigkristall-Wellenleiter sein. Der Brechungsindex eines Flüssigkristall-Wellenleiters kann durch das Anlegen einer Spannung bzw. durch ein elektrisches Feld beeinflusst und je nach Bedarf konfiguriert werden. Hierbei kann der Brechungsindex des Flüssigkristall-Wellenleiters sowohl in einer Dimension als auch in zwei Dimensionen einen Brechungsindexgradienten aufweisen. Dies bedeutet, dass eingekoppelte Lichtstrahlen in zwei Dimensionen ausgelenkt werden können. Diese Dimensionen können das horizontale und / oder das vertikale Blickfeld der optischen Sendeeinheit darstellen.
Als Sendeoptik können alternativ auch akustooptische Modulatoren oder sogenannte „Phased-array optics“ in Betracht kommen.
Ein Nachteil eines optischen Schalters ist, dass während des Betriebs der optischen Sendeeinheit keine direkte Überprüfung auf Basis der angelegten Spannung bzw. des elektrischen Feldes oder anhand einer mechanischen Auslenkung der Sendeoptik erfolgen kann, ob der ausgesendete Lichtstrahl auch tatsächlich in die entsprechende Raumrichtung ausgesendet wird. Bei einer rotierenden Spiegeleinheit und bei einem MEMS-Spiegel kann die aktuelle Position der Spiegeleinheit bzw. des MEMS-Spiegels bestimmt werden und mithilfe dieser Positionsinformationen auf die Raumrichtung geschlossen werden, in die die Lichtstrahlen zu einem gegebenen Zeitpunkt ausgelenkt werden.
Erfindungsgemäß umfasst die Sendeeinheit daher eine Positionsbestimmungseinrichtung mit wenigstens einem optischen Empfangselement. Ein optisches Empfangselement kann hierbei ein photosensitiver Detektor sein, der bei einfallenden Lichtstrahlen ein elektrisches Signal erzeugt. Das wenigstens eine optische Empfangselement ist derart angeordnet, dass Lichtstrahlen, die von der Sendeoptik in die erste Raumrichtung ausgelenkt werden, auf das wenigstens eine Empfangselement fallen. Dies hat den Vorteil, dass das Empfangselement ein elektrisches Signal erzeugt, sobald ein Lichtstrahl in die erste Raumrichtung ausgesendet wird. Mit dem Signal kann dann die Sendeeinheit und / oder die Detektionsvorrichtung eine Rückmeldung darüber erhalten, in welche Raumrichtung zu einem gegebenen Zeitpunkt Lichtstrahlen ausgesendet werden.
In einer Ausführungsform kann das Empfangselement so angeordnet sein, dass ein in die erste Raumrichtung ausgesendeter Lichtstrahl direkt auf das optische Empfangselement fällt. Mit anderen Worten kann das Empfangselement im optischen Pfad der in die erste Raumrichtung ausgelenkten Lichtstrahlen hinter der Sendeoptik angeordnet sein. Das Empfangselement kann hierbei so im optischen Pfad der in die erste Raumrichtung ausgelenkten Lichtstrahlen angeordnet sein, dass nur ein Teil der in die erste Raumrichtung ausgelenkten Lichtstrahlen auf das Empfangselement fallen und somit nur ein Teil der in die erste Raumrichtung ausgelenkten Lichtstrahlen nicht von der optischen Sendeeinheit in die Umgebung ausgesendet wird. Insbesondere kann das Empfangselement am Ausgang der Sendeeinheit angeordnet sein. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Positionsbestimmungseinrichtung nur eine Mindestanzahl an benötigten Komponenten aufweist. Hierbei kann die Positionsbestimmungseinrichtung beispielsweise nur aus dem optischen Empfangselement bestehen.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Positionsbestimmungseinrichtung wenigstens eine Umlenkoptik umfassen. Die Umlenkoptik kann im optischen Pfad der Lichtstrahlen hinter der Sendeoptik angeordnet sein, die in die erste Raumrichtung ausgelenkt werden, insbesondere am Ausgang der optischen Sendeeinheit. Mit dieser Umlenkoptik können Lichtstrahlen, die in die erste Raumrichtung ausgesendet werden auf das optische Empfangselement umgelenkt werden. Dies hat den Vorteil, dass mit der Umlenkoptik ein wesentlich geringerer Anteil der in die erste Raumrichtung ausgesendeten Lichtstrahlen für die Positionsbestimmung der Lichtstrahlen benötigt, während ein größerer Anteil der in die erste Raumrichtung ausgesendeten Lichtstrahlen ohne Interaktion mit der Positionsbestimmungseinrichtung aus der optischen Sendeeinheit in die Umgebung ausgesendet werden kann. Eine Umlenkoptik kann wesentlich kleiner realisiert werden als ein optisches Empfangselement. Daher wird nur ein kleinerer Anteil der Lichtstrahlen beim Aussenden aus der Sendeeinheit „blockiert“.
Vorteilhafterweise kann die Umlenkoptik einen Lichtwellenleiter umfassen. Hierbei werden die in die erste Raumrichtung ausgesendeten Lichtstrahlen in den Eingang eines Lichtwellenleiters eingekoppelt. Der Eingang des Lichtwellenleiters kann im optischen Pfad der Lichtstrahlen hinter der Sendeoptik angeordnet sein, die in die erste Raumrichtung ausgelenkt werden, insbesondere am Ausgang der optischen Sendeeinheit. Am Ausgang des Lichtwellenleiters ist das optische Empfangselement angeordnet. Mit dem Lichtwellenleiter können folglich in die erste Raumrichtung ausgesendete Lichtstrahlen zu dem optischen Empfangselement transportiert werden. Der Vorteil eines solchen Lichtwellenleiters ist, dass der benötigte Querschnitt des Lichtwellenleiters sehr gering ist. Dadurch wird nur eine sehr kleine Austrittsfläche der Lichtstrahlen blockiert. Als Lichtwellenleiter kann beispielsweise ein Glasfaserkabel in Betracht kommen. Am Eingang des Lichtwellenleiters kann zusätzlich noch eine Einkoppeloptik, z. B. eine Einkoppellinse, angeordnet sein.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Umlenkoptik einen Umlenkspiegel umfassen. Der Umlenkspiegel kann im optischen Pfad der Lichtstrahlen hinter der Sendeoptik angeordnet sein, die in die erste Raumrichtung ausgelenkt werden, insbesondere am Ausgang der optischen Sendeeinheit. Mit einem solchen Umlenkspiegel können in die erste Raumrichtung ausgesendete Lichtstrahlen auf das optische Empfangselement umgelenkt, das heißt reflektiert werden. Zusätzlich kann ein Umlenkspiegel insbesondere den Vorteil bieten, dass der Umlenkspiegel semitransparent sein kann. Semitransparent bedeutet, dass ein bestimmter Anteil des Lichtes, z. B. 80%, transmittiert und der übrige Anteil des Lichtes, z. B. 20% reflektiert wird. Damit kann ein semitransparenter Umlenkspiegel z. B. am Ausgang der optischen Sendeeinheit angeordnet werden, ohne dass bestimmte Bereiche des Ausgangs von der Umlenkoptik blockiert werden. Stattdessen wird nur ein bestimmter Anteil der Lichtstrahlen an dem Umlenkspiegel reflektiert und für die Positionsbestimmung der Lichtstrahlen verwendet.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Positionsbestimmungseinrichtung mindestens ein zweites Empfangselement. Das zweite Empfangselement ist hierbei so angeordnet, dass Lichtstrahlen, die in die zweite Raumrichtung ausgesendet werden, beim Aussenden auf das zweite Empfangselement fallen. Dies kann ebenfalls mit Hilfe einer Umlenkoptik wie oben beschrieben realisiert werden. Bei dem Empfangselement kann es sich ebenfalls um einen photosensitiven Detektor handeln. Der Vorteil eines zweiten Empfangselementes ist, dass besser überprüft werden kann, ob ein Lichtstrahl tatsächlich in die vorgegebene Raumrichtung ausgesendet wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Sendeoptik dazu ausgebildet sein, die vom optischen Sender ausgesendeten Lichtstrahlen in eine Vielzahl von Raumrichtungen auszulenken. Die erste Raumrichtung kann hierbei in einem Winkel φ₁ gegenüber einer optischen Achse der Sendeeinheit verlaufen, während die zweite Raumrichtung in einem Winkel φ₂ gegenüber der optischen Achse der Sendeeinheit verlaufen kann. Die weiteren Raumrichtungen können dabei jeweils in einem Winkel φ_n gegenüber der optischen Achse der Sendeeinheit verlaufen, wobei φ_n in einem Bereich zwischen φ₁ und φ₂ liegen kann. Mit anderen Worten kann bei dieser Ausführungsform die Sendeeinheit dazu ausgelegt sein, einen Teilbereich eines Umfelds der Detektionsvorrichtung abzutasten. Das heißt, dass die erste Raumrichtung bzw. der Winkel φ₁ eine erste Grenze und die zweite Raumrichtung bzw. der Winkel φ₂ kann eine zweite Grenze eines Blickfeldes der Sendeeinheit definieren kann. Die erste und die zweite Grenze können je nach Anwendung das horizontale und / oder das vertikale Blickfeld der Sendeeinheit begrenzen. Die Anzahl an Raumrichtungen, in die die Lichtstrahlen innerhalb des Blickfeldes ausgelenkt werden können, kann die Winkelauflösung der Sendeeinheit festlegen. Je höher die Anzahl an Raumrichtungen, in die die Lichtstrahlen ausgelenkt werden können, desto höher ist die Abtastauflösung der Sendeeinheit. Mit der Positionsbestimmungseinrichtung kann die Raumrichtung, in die die Lichtstrahlen zu einem gegebenen Zeitpunkt ausgelenkt werden, bestimmt werden. Hierzu kann aus den von den optischen Empfangselementen erzeugten Signalen eine zeitliche Änderung der Raumrichtung interpoliert werden. Anhand der Interpolation kann dann berechnet werden, in welche Raumrichtung die Lichtstrahlen zu einem bestimmten Zeitpunkt ausgesendet werden.
Der Vorteil des Auslenkens in eine Vielzahl an Raumrichtungen ist, dass die Umgebung der Detektionsvorrichtung winkelaufgelöst abgetastet werden kann. Durch die winkelaufgelöste Abtastung kann beispielsweise der Empfänger der Detektionsvorrichtung vereinfacht werden, da davon ausgegangen werden kann, dass empfangene Lichtstrahlen aus der Raumrichtung auf den Empfänger fallen, in die die Sendeeinheit auch die Lichtstrahlen ausgesendet hat. Folglich kann ein Empfänger genutzt werden, der das Umfeld nicht winkelaufgelöst wiedergeben kann. Somit kann ein wesentlich günstigerer Empfänger verwendet werden. Selbstverständlich ist es auch möglich einen winkelauflösenden Empfänger zu verwenden, um beispielsweise zu verifizieren, ob ein empfangener Lichtstrahl auch tatsächlich aus der Raumrichtung auf den Empfänger fällt, in die die Sendeeinheit den Lichtstrahl ausgesendet hat.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Positionsbestimmungseinrichtung mindestens ein drittes Empfangselement umfassen. Das dritte Empfangselement kann so angeordnet sein, dass Lichtstrahlen, die in eine vorgegebene dritte Raumrichtung mit einem Winkel φ₃ ausgesendet werden, auf das dritte Empfangselement fallen. Die dritte Raumrichtung bzw. der Winkel φ₃ liegt hierbei in einem Bereich zwischen der ersten Raumrichtung bzw. dem Winkel φ₁ und der zweiten Raumrichtung bzw. dem Winkel φ₁. Ein drittes Empfangselement in einem Bereich zwischen der ersten Raumrichtung bzw. dem Winkel φ₁ und der zweiten Raumrichtung bzw. dem Winkel φ₁ anzuordnen bietet den Vorteil, dass nicht nur die beiden Grenzwinkel des Sichtfeldes überprüft werden. Damit können genauere Informationen bezüglich der Abtastung der Umgebung gewonnen werden.
Die Aufgabe wird des Weiteren erfindungsgemäß bei dem Verfahren dadurch gelöst, das ein Lichtstrahl in die erste Raumrichtung ausgesendet wird und dabei auf ein optisches Empfangselement einer Positionsbestimmungseinrichtung fällt. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass die Sendeeinheit eine Information erhält, dass ein in die erste Raumrichtung ausgesendeter Lichtstrahl auch tatsächlich in die erste Raumrichtung ausgesendet wurde. Damit kann der Betrieb der Sendeeinheit verbessert werden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens kann ein in die erste Raumrichtung ausgesendeter Lichtstrahl direkt auf das optische Empfangselement gesendet werden. Dies bietet den Vorteil, dass die benötigten Komponenten der Positionsbestimmungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens auf ein Minimum reduziert werden kann und damit die Kosten niedrig gehalten werden können.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann ein in die erste Raumrichtung ausgesendeter Lichtstrahl mittels wenigstens einer Umlenkoptik auf das optische Empfangselement umgelenkt werden. Umlenkoptiken bieten den Vorteil, dass diese kleiner realisiert werden können, als ein optisches Empfangselement. Durch den Einsatz von wenigstens einer Umlenkoptik wird nicht der gesamte optische Pfad der ersten Raumrichtung blockiert, so dass zumindest ein Teil der in die erste Raumrichtung ausgesendeten Lichtstrahlen die Sendeeinheit verlassen kann. Als Umlenkoptik kann beispielsweise ein Lichtwellenleiter oder ein semitransparenter Spiegel in Betracht kommen.
Vorzugsweise kann bei der Durchführung des Verfahrens ein in die zweite Raumrichtung ausgesendeter Lichtstrahl auf ein zweites Empfangselement der Positionsbestimmungseinrichtung gesendet werden. Dies bietet den Vorteil, dass zu jedem Zeitpunkt bestimmt werden kann, in welche der beiden Raumrichtungen der Lichtstrahl tatsächlich ausgesendet wird. Damit kann der ordnungsgemäße Betrieb der Sendeeinheit besser überprüft werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens können Lichtstrahlen in eine Vielzahl von Raumrichtungen ausgesendet werden. Die erste Raumrichtung kann hierbei in einem Winkel φ₁ und die zweite Raumrichtung in einem Winkel φ₂ gegenüber einer optischen Achse der Sendeeinheit verlaufen. Die weiteren Raumrichtungen können dann jeweils in einem Winkel φ_n gegenüber der optischen Achse der Sendeeinheit verlaufen, wobei φ_n in einem Bereich zwischen φ₁ und φ₂ liegt. Mit anderen Worten kann mit dem Verfahren ein Teilbereich der Umgebung der Detektionsvorrichtung mit der optischen Sendeeinheit abgetastet. Die erste Raumrichtung bzw. der Winkel φ₁ und die zweite Raumrichtung bzw. der Winkel φ₂ können hierbei den Teilbereich der Umgebung begrenzen, der mit der Sendeeinheit abgetastet werden kann. Folglich können die erste und die zweite Raumrichtung bzw. der Winkel φ₁ und der Winkel φ₂ das Sichtfeld der Sendeeinheit definieren. Dies kann für das horizontale Sichtfeld und / oder für das vertikale Sichtfeld gelten. Die Anzahl an Raumrichtungen kann die Abtastauflösung der Sendeeinheit definieren.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens können Lichtstrahlen, die in eine vorgegebene dritte Raumrichtung mit einem Winkel φ₃ ausgesendet werden. Der Winkel φ₃ kann in einem Winkelbereich zwischen φ₁ und φ₂ angeordnet sein. Der Lichtstrahl kann dabei auf ein drittes Empfangselement der Positionsbestimmungseinrichtung gesendet werden. Der Vorteil des Aussendens auf ein drittes Empfangselement ist, dass der Betrieb der optischen Sendeeinheit verbessert gewährleistet werden kann.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens können die Lichtstrahlen sequentiell in die Vielzahl von Raumrichtungen ausgesendet werden. Die Positionsbestimmungseinrichtung kann hierbei ein Signal erzeugen, um die Sequenz der Lichtstrahlen zu steuern. Beim sequentiellen Aussenden der Lichtstrahlen in eine Vielzahl an Raumrichtungen können Lichtstrahlen nacheinander in unterschiedliche Raumrichtungen ausgesendet werden. Ein wichtiger Parameter einer optischen Sendeeinheit, die das Umfeld abtastet, ist hierbei die Abtastrate des gesamten Blickfeldes. Durch unterschiedliche Einflüsse, z. B. der Temperatur oder Alterungsvorgänge innerhalb der Sendeoptik kann die Abtastrate beeinflusst werden. Mittels der zeitlichen Abfolge der Signale, die von den zumindest zwei Empfangselementen der Positionsbestimmungseinrichtung erzeugt werden, kann die Abtastrate interpoliert werden. Ändert sich die zeitliche Abfolge der von den Empfangselementen erzeugten Signale, so kann darauf geschlossen werden, dass die Abtastrate sich geändert hat. Die Positionsbestimmungseinrichtung kann dann ein Signal erzeugen, mit dem die Sendeeinheit die Sendeoptik so beeinflussen kann, dass die Abtastrate korrigiert wird. Beispielsweise kann die angelegte Spannung bzw. das elektrische Feld am optischen Wellenleiter gesteuert werden, um die Einflüsse zu kompensieren.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen schematisch:

1 ein Kraftfahrzeug in der Vorderansicht, welches ein Fahrerassistenzsystem mit einem Laserscanner aufweist;
2 ein Funktionsschaubild des Kraftfahrzeugs mit dem Fahrerassistenzsystem aus der 1;
3 eine perspektivische Darstellung einer Sendeeinheit des Laserscanners des Kraftfahrzeugs aus den 1 und 2 mit einer Sendeoptik und einer Positionsbestimmungseinrichtung mit einem optischen Empfangselement;
4 eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei der die Positionsbestimmungseinrichtung zusätzlich zum optischen Empfangselement eine Umlenkoptik aufweist;
5 eine dritte Ausführungsform der Erfindung, bei der mittels der Sendeoptik Lichtstrahlen in eine Vielzahl an Raumrichtungen auslenkt und die Positionsbestimmungseinrichtung zwei optische Empfangselement aufweist;
6 eine vierte Ausführungsform der Erfindung, bei der die Positionsbestimmungseinrichtung ein drittes Empfangselement aufweist;
7 eine fünfte Ausführungsform der Erfindung, bei der die Positionsbestimmungseinrichtung Lichtwellenleiter aufweist;
8 ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform, bei dem die Positionsbestimmungseinrichtung ein Signal erzeugt, wenn ein in die erste Raumrichtung ausgelenkter Lichtstrahl auf das erste optische Empfangselement fällt;
9 ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Ausgabeeinheit, bei dem die Positionsbestimmungseinrichtung ein Signal zur Steuerung der Sendeoptik erzeugt.

In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In der 1 ist die Frontansicht eines Kraftfahrzeugs 10 dargestellt. Das Kraftfahrzeug 10 weist eine optische Detektionsvorrichtung in Form eines Laserscanner 12 auf. Mit dem Laserscanner 12 kann ein Umgebungsbereich 14 des Kraftfahrzeugs 10 abgetastet werden. Das heißt, dass der Laserscanner 12 dazu ausgebildet ist, Objekte in der Umgebung des Kraftfahrzeugs 10 zu detektieren und die Positionen und die Abstände zu den Objekten 18 zu erfassen. Objekte 18 können beispielsweise andere Fahrzeuge, Fußgänger oder sonstige Hindernisse sein. Der Laserscanner 12 kann, wie in 1 dargestellt, zentral in der vorderen Stoßstange des Kraftfahrzeugs 10 verbaut sein. Bei dieser Verbauungsposition wird ein Umgebungsbereich 14 vor dem Kraftfahrzeug 10 überwacht. Der Umgebungsbereich 14, der mit einem Laserscanner 12 erfasst werden kann, wird auch als Sichtfeld bezeichnet. Je nach Anwendungszweck kann das benötigte Sichtfeld sowohl in der Ausrichtung als auch in der Ausdehnung variieren. Neben der Verbauung zentral in der Stoßstang sind daher weitere Verbauungspositionen möglich, um unterschiedliche Ausrichtungen des Sichtfeldes und damit andere Umgebungsbereiche des Kraftfahrzeugs 10 zu erfassen. Beispielsweise kann der Laserscanner 12 auch im Kühlergrill, an der hinteren Stoßstange oder seitlich am Kraftfahrzeug befestigt werden.
In der 2 ist ein Funktionsschaubild einiger Bauteile des Kraftfahrzeugs 10 dargestellt. Das Funktionsschaubild soll hierbei lediglich das Funktionsprinzip eines Fahrerassistenzsystems mit einem Laserscanner 12 in einem Fahrzeug darstellen und die nicht der räumliche Orientierung.
Der Laserscanner 12 umfasst eine Sendeeinheit 26 und eine Empfangseinheit 27 sowie eine elektronische Steuer- und Auswerteeinrichtung 30. Die Sendeeinheit besteht 26 besteht aus einer Lichtquelle 30, beispielsweise zumindest einer Laserdiode, insbesondere einem Kantenemitter oder einer Vertical Cavity Surface Emitting Laser (VCSEL) - Diode, einer Sendeoptik 31 und einer Positionsbestimmungseinrichtung 33. Die Sendeoptik 31 und die Positionsbestimmungsoptik 33 sind in der 2 und in den weiteren Figuren zur Vereinfachung als eine Abtasteinheit 32 zusammengefasst.
Die Empfangseinheit 27 umfasst eine Empfangsoptik 36 und einen optischen Empfänger 34. Als Empfangsoptik 36 kann beispielsweise eine Linse, ein (Mikro-) Linsenarray oder ein Filter zum Einsatz kommen. Als optische Empfänger 34 können Photodetektoren wie eine Photodiode oder eine Lawinenphotodiode (Avalanche Photodiode - kurz APD) eingesetzt werden, sowohl einzeln als auch in Form eines eindimensionalen oder zweidimensionalen CCD-Arrays.
Mit der Lichtquelle 30 werden Lichtstrahlen 37 erzeugt, die mittels der Sendeoptik 31 ausgelenkt werden. Die ausgelenkten Lichtstrahlen 38 werden dann in die Umgebung 14 ausgesendet. Die ausgesendeten Lichtstrahlen 38 werden an einem Objekt 18 reflektiert. Die reflektierten Lichtstrahlen 39 werden vom optischen Empfänger 34 empfangen, so dass ein elektrisches Signal erzeugt wird. Das elektrische Signal wird an die elektronische Steuer- und Auswerteeinrichtung 30 übertragen, die die Position und den Abstand zu dem Objekt 18 bestimmt.
Zur Abstandsbestimmung wird das sogenannte Lichtlaufzeitprinzip angewandt. Dies bedeutet, dass die Zeitdifferenz zwischen Aussenden der Lichtstrahlen 38 und dem Empfangen der reflektierten Lichtstrahlen 39 bestimmt und auf Basis der Laufzeit die vom Lichtstrahl zurückgelegte Entfernung berechnet wird. Die Position des Objektes, das heißt der Winkel des Objektes zu einer Referenzachse, z. B. der Fahrzeuglängsachse, wird mittels der Raumrichtung 41, 42, 43, 44, 45, 46 bestimmt, in der der Laserscanner 12 zu einem gegebenen Zeitpunkt die Lichtstrahlen 38 aussendet und ein zugehöriges Echosignal 39 empfängt. Die Abtastfrequenz des Laserscanner 12 ist hierbei so gewählt, dass die Reflektion eines ausgesendeten Lichtstrahls 38 an einem Objekt 18, dass sich in einer maximal erfassbaren Distanz des Laserscanners 12 zum Kraftfahrzeug 10 befindet, empfangen werden kann, bevor der nächste Lichtstrahl 38 ausgesendet wird. Auf diese Weise kann auf einfache Weise der Winkel der Objektes 18 zur Referenzachse bestimmt werden, ohne dass ein winkelauflösender optischer Empfänger 34 benötigt wird. Zusätzlich oder alternativ kann selbstverständlich auch ein winkelauflösender optischer Empfänger 34 eingesetzt werden.
Das Kraftfahrzeug 10 weist außerdem ein Fahrerassistenzsystem 20 auf. Mit dem Fahrerassistenzsystem 20 kann ein Fahrer des Kraftfahrzeugs 10 unterstützt werden oder das Kraftfahrzeug 10 zumindest teilweise autonom fahren. Mit dem Fahrerassistenzsystem 20 können Fahrfunktionen des Kraftfahrzeugs 10, beispielsweise eine Motorsteuerung, eine Bremsfunktion oder eine Lenkfunktion beeinflusst oder Hinweise oder Warnsignale ausgegeben werden. Hierzu ist das Fahrerassistenzsystem 20 mit Funktionseinrichtungen 22 regelnd und/oder steuernd verbunden. In der 2 sind beispielhaft zwei Funktionseinrichtungen 22 dargestellt. Bei den Funktionseinrichtungen 22 kann es sich beispielsweise um ein Motorsteuerungssystem, ein Bremssystem, ein Lenksystem, eine Fahrwerksteuerung oder ein Signalausgabesystem handeln. Die elektronische Steuer- und Auswerteeinrichtung 28 des Laserscanners 12 stellt hierbei Informationen zu Objekten 18 an eine elektronische Steuereinrichtung 24 des Fahrerassistenzsystems 20 bereit. Diese Objektinformationen können als eine der Eingabeparameter für die Funktionseinrichtungen 22 dienen.
In den 3 bis 7 ist der besseren Orientierung wegen ein gedachtes orthogonales x-y-z-Koordinatensystem gezeigt. Die x-y-Ebene verläuft bei der normalen Betriebsorientierung des Kraftfahrzeugs 10 und des Laserscanner 12 räumlich horizontal. Die z-Achse verläuft räumlich vertikal. Die Darstellungen in den 3 bis 7 stellen rein schematische Skizzen dar.
In der 3 ist eine erste Ausführungsform der Abtasteinheit 32 der optischen Sendeeinheit 26 dargestellt. Die Abtasteinheit weist eine Sendeoptik 31 und eine Positionsbestimmungseinrichtung 33 auf. Die von der Lichtquelle 30 erzeugten Lichtstrahlen 37 werden mittels der Sendeoptik 31 in die entsprechende Raumrichtung 41, 42 ausgelenkt. Bei der Sendeoptik 31 handelt es sich um einen optischer Flüssigkristall-Wellenleiter 31. Die Lichtstrahlen 37 werden in den Flüssigkristall-Wellenleiter eingekoppelt und durch veränderbare räumliche Konfigurationen des Brechungsindex des Flüssigkristall-Wellenleiters in die jeweilige Raumrichtung 41, 42 ausgelenkt. Beim Einkoppeln der Lichtstrahlen 37 in den Flüssigkristall-Wellenleiter 31 kann ggf. eine Einkoppeloptik, z.B. eine oder mehrere Linsen, verwendet werden, die hier nicht abgebildet ist. Die Konfigurationen des Brechungsindex des Flüssigkristall-Wellenleiters 31 kann mittels elektrischer Spannung bzw. elektrischer Felder erzeugt durch hier nicht abgebildete Elektroden eingestellt werden.
Die Positionsbestimmungseinrichtung 33 besteht aus einem optischen Empfangselement 51 sowie einer Auswerteeinheit 50. Das optische Empfangselement 51 ist ein photosensitives Element, das bei einfallenden Lichtstrahlen 38 einen Photostrom erzeugt. Der Photostrom kann als Signal genutzt werden, dass zu einem gegebenen Zeitpunkt Lichtstrahlen 38 auf das optische Empfangselement 51 einfallen. Die Auswerteeinheit 50 ist dazu ausgelegt, das vom optischen Empfangselement 51 erzeugt Signal zu verarbeiten und eine entsprechende Information bereitzustellen. Dies bedeutet, dass die Auswerteeinheit 50 eine Information bereitstellen kann, wenn Lichtstrahlen 38 auf das optische Empfangselement 51 fallen. Alternativ kann dies Auswerteeinheit 50 der Positionsbestimmungseinheit 33 auch in der Steuer- und Auswerteeinrichtung 30 des Laserscanners 12 integriert sein.
Die Sendeoptik in der 3 ist dazu ausgelegt die von der Lichtquelle 30 erzeugten Lichtstrahlen 37 in einer erste oder eine zweite Raumrichtung 41, 42 auszulenken. Die erste Raumrichtung 41 verläuft hierbei in einem Winkel φ₁ und die zweite Raumrichtung in einem Winkel φ₂ gegenüber einer optischen Achse 17 der optischen Sendeeinheit 26 des Laserscanners 12. Die optische Achse 17 kann beispielsweise bei einem zentral in der Stoßstange des Kraftfahrzeugs 20 verbauten Laserscanner 12 die Fahrzeuglängsachse sein. Das optische Empfangselement 51 der Positionsbestimmungseinrichtung 33 ist nun so angeordnet, dass ein in die erste Raumrichtung 41 ausgelenkter Lichtstrahl 38 auf das optische Empfangselement 51 der Positionsbestimmungseinrichtung 33 fällt. Das optische Empfangselement 51 kann in einer beliebigen Position innerhalb des optischen Pfades in der ersten Raumrichtung 41 angeordnet sein. Das optische Empfangselement 51 erzeugt dann ein Signal, dass an die Auswerteeinheit 50 der Abtasteinheit 32 weitergeleitet wird. Die Größe des optischen Empfangselementes 51 und die Positionierung im optischen Pfad der ersten Raumrichtung 41 sollte so gewählt werden, dass nur ein Teil der ausgesendeten Lichtstrahlen 38 auf das optische Empfangselement fallen, so dass der restliche Teil der Lichtstrahlen 38 in den Umgebungsbereich 14 des Laserscanners ausgesendet werden kann. Ebenso muss darauf geachtet werden, dass Lichtstrahlen 38, die in eine angrenzende Raumrichtung 42, 43, 44, 45, 46 ausgesendet werden, nicht auf das optische Empfangselement 51 fallen.
Üblicherweise werden die von der Lichtquelle 30 erzeugten Lichtstrahlen 37 abwechselnd in die erste und die zweite Raumrichtung 41, 42 ausgelenkt. Durch die Anordnung des optischen Empfangselementes 51 im optischen Pfad der ausgelenkten Lichtstrahlen 38 in der ersten Raumrichtung 41 kann die Positionsbestimmungseinrichtung 33 eine Information an die elektronische Steuer- und Auswerteeinrichtung 28 des Laserscanners 12 bereitstellen, zu welchen Zeitpunkten die ausgesendeten Lichtstrahlen 38 in die erste Raumrichtung 41 ausgesendet wurden. Für den Fall, dass diese Zeitpunkte nicht mit der definierten Abtastfrequenz übereinstimmen, kann die elektronische Steuer- und Auswerteeinrichtung 28 des Laserscanners 12 ein entsprechendes Steuersignal an die Sendeoptik übertragen, damit die definierte Abtastfrequenz eingehalten wird.
Alternativ oder zusätzlich können Abweichung beim Aussenden der Lichtstrahlen auch auf der Empfangsseite der optischen Detektionsvorrichtung berücksichtigt bzw. kompensiert werden. Wenn die Abweichung vom Soll-Zustand beim Aussenden bekannt ist, so kann die Abweichung beim Zuordnen der gemessenen Empfangswerte zu entsprechenden Auslenkwinkeln berücksichtigt werden.
In der 4 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die sich von der vorherigen Ausführungsform dadurch unterscheidet, dass die Positionsbestimmungseinrichtung 33 in dieser Ausführungsform eine Umlenkoptik in Form eines Umlenkspiegels 60 umfasst.
Der Umlenkspiegel 60 ist so angeordnet das Lichtstrahlen 38, die in die erste Raumrichtung 41 ausgesendet werden, auf den Umlenkspiegel 60 fallen. Der Umlenkspiegel 60 lenkt zumindest einen Teil der in die ersten Raumrichtung 41 ausgesendeten Lichtstrahlen 38 auf ein optisches Empfangselement 51 der Positionsbestimmungseinrichtung 33. Die Auswerteeinheit 50 der Positionsbestimmungseinrichtung 33 ist in 4 nicht dargestellt.
Als Umlenkspiegel 60 kommen insbesondere semitransparente Umlenkspiegel in Betracht. Der Vorteil von semitransparenten Umlenkspiegeln ist, dass diese von der Dimensionierung größer als ein optisches Empfangselement 51 sein kann, aber dennoch das Aussenden von Lichtstrahlen 38 in die erste Raumrichtung 41 nur in Abhängigkeit der Transparenz des semitransparenten Umlenkspiegels reduziert wird. Es kann beispielsweise ein semitransparenter Umlenkspiegel gewählt werden, der 80% der Lichtstrahlen 38 transmittiert und 20% der Lichtstrahlen 38 auf die optische Empfangsoptik 51 umlenkt.
In 5 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Die Sendeoptik 31 ist hier dazu ausgelegt, die von der Lichtquelle 30 ausgesendeten Lichtstrahlen 37 in eine Vielzahl von Raumrichtungen 41, 42, 44, 45, 46 auszulenken. Die Raumrichtungen 42, 44, 45 verlaufen hierbei in einem Bereich 40, der zwischen der ersten Raumrichtung 41 bzw. der Winkel φ₁ und der zweiten Raumrichtung 42 bzw. dem Winkel φ₂ liegt. Das heißt, dass das Sichtfeld 70 des Laserscanners 12 mit einer Vielzahl von Raumrichtungen 41, 42, 44, 45, 46 abgetastet wird. Das Sichtfeld 70 weist eine horizontale Breite 71 auf, die vom Winkel φ₁ bis zum Winkel φ₂ gegenüber der optischen Achse 17 des Laserscanners 12 verläuft. Das Sichtfeld 70 weist zudem eine vertikale Höhe 72 auf, die in dieser Ausführungsform von der Divergenz der Lichtstrahlen 38 anhängt. Alternativ könnten die Lichtstrahlen 38 mit einer zusätzlichen Optik in der Vertikalen aufgeweitet werden oder die Sendeoptik könnte die Lichtstrahlen 38 zusätzlich zum Auslenken in der horizontalen Ebene in der Vertikalen auslenken.
Die Positionsbestimmungseinrichtung 33 weist ein zweites optisches Empfangselement 52 auf, das so angeordnet ist, dass ein Lichtstrahl 38, der in die zweite Raumrichtung 42 ausgelenkt wird, auf das zweite optische Empfangselement 52 fällt. Das zweite optische Empfangselement 52 ist ein gleiches Bauteil wie das erste optische Empfangselement. Ebenso könnte eine zweite Umlenkoptik eingesetzt werden, um Lichtstrahlen 38, die in die zweite Raumrichtung 42 ausgelenkt werden, mittels der zweiten Umlenkoptik auf das zweite optische Empfangselement 52 umzulenken.
Werden die Lichtstrahlen 38 in eine Vielzahl von Raumrichtungen 41, 42, 44, 45, 46 ausgelenkt, so ist es wichtig genau zu wissen, in welche der Raumrichtungen 41, 42, 44, 45, 46 die Lichtstrahlen 38 in einem gegebenen Zeitpunkt ausgelenkt werden. Die aktuelle Raumrichtung 41, 42, 44, 45, 46 wird hierbei anhand der Abtastfrequenz bestimmt bzw. vorhergesagt. Damit die Vorhersage auch der realen Raumrichtung 41, 42, 44, 45, 46 entspricht, muss die reale Abtastfrequenz bekannt sein. Der Vorteil eines zweiten optischen Empfangselementes 52 ist, dass die reale Abtastfrequenz des Laserscanners 12 wesentlich genauer bestimmt werden kann, als mit nur einem optischen Empfangselement 51, 52. Weicht die reale Abtastfrequenz von der vorgegebenen Abtastfrequenz ab, so kann die Auswerteeinheit 50 der Positionsbestimmungseinheit 33 diese Information an die elektronische Steuer- und Auswerteeinheit 28 des Laserscanners 12 weiterleiten, damit die Steuerung der Sendeoptik 31 entsprechend angepasst wird. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn beispielsweise durch Temperatureinflüsse die Sendeoptik 31 so beeinflusst wird, dass die Auslenkung der Lichtstrahlen 38 beeinträchtigt wird. Im Falle des Flüssigkristall-Wellenleiters kann beispielsweise die angelegte elektrische Spannung bzw. das elektrische Feld angepasst werden, um die Temperatureinflüsse zu kompensieren.
Bei der Anordnung und der Größe der optischen Empfangselemente 51, 52 und / oder der Umlenkoptiken 60, ist darauf zu achten, dass keine Lichtstrahlen 38 auf das optische Empfangselement 51, 52 bzw. der Umlenkoptiken 60 fallen, die in eine zur ersten oder zur zweiten Raumrichtung 41, 42 benachbarten Raumrichtung 43, 46 ausgesendet werden. Je höher die Vielzahl an Raumrichtungen 41, 42, 44, 45, 46 ist, desto geringer ist der Winkelabstand zwischen den einzelnen Raumrichtungen 41, 42, 44, 45, 46. Folglich muss insbesondere die Größe der optischen Empfangselemente 51, 52 bzw. der Umlenkoptiken 60 entsprechend gewählt werden.
In 6 wird eine weitere Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der in 5 gezeigten Ausführungsform nur dadurch, dass die Positionsbestimmungseinrichtung 33 ein drittes optisches Empfangselement 53 umfasst, dass so angeordnet ist, dass ein Lichtstrahl 38, der in eine dritte Raumrichtung 43 ausgelenkt wird, auf das Empfangselement fällt. Die dritte Raumrichtung 43 verläuft hierbei in einem Winkel φ₃ gegenüber der optischen Achse 17 des Laserscanners 12.
Die Positionsbestimmungseinrichtung 33 kann auch in dieser Ausführungsform eine Umlenkoptik umfassen, um die in die dritte Raumrichtung 43 ausgelenkten Lichtstrahlen 38 auf das optische Empfangselement 53 umzulenken.
Der Vorteil eines dritten optischen Empfangselementes 53 ist, dass die reale Abtastfrequenz mit drei Stützpunkten berechnet werden kann. Zusätzlich kann bestimmt werden, ob die Auslenkung der Lichtstrahlen 38 in die Vielzahl an Raumrichtungen 41, 42, 43, 44, 45, 46 gleichmäßig verläuft, oder ob bestimmte Winkelbereiche des Sichtfeldes 70 mit einer höheren bzw. niedrigeren Abtastfrequenz abgetastet werden.
7 stellt eine weitere Ausführungsform der Erfindung dar. Der Unterschied zur Ausführungsform in der der 6 ist, dass die Positionsbestimmungseinrichtung 33 Umlenkoptiken in Form von Lichtwellenleiter 64 aufweist, in die Lichtstrahlen 38, die in die erste, zweite und dritte Raumrichtung 41, 42, 43 ausgelenkt werden, zumindest teilweise eingekoppelt werden. Die Lichtwellenleiter transportieren die eingekoppelten Lichtstrahlen zur Auswerteeinheit 50 der Positionsbestimmungseinrichtung 33. Die Auswerteeinheit 50 weißt hierbei auch die optischen Detektoren auf, um die entsprechenden Signale zu erzeugen, wenn Lichtstrahlen 38 in die erste, die zweite oder die dritte Raumrichtung 41, 42, 43 ausgelenkt werden.
Die Lichtwellenleiter können hierbei Einkoppelelemente 61,62,63 aufweisen, um das Einkoppeln der Lichtstrahlen 38 in die Lichtwellenleiter 64 zu verbessern.
Der Vorteil von Lichtwellenleitern 64 ist, dass diese einen sehr kleinen Querschnitt aufweisen. Damit wird nur ein sehr kleiner Teil der ausgesendeten Lichtstrahlen 38 blockiert und die erste, die zweite und die dritter Raumrichtung 41, 42, 43 können zuverlässig abgetastet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010047984 A1 [0004]
DE 102014118055 A1 [0005]

Claims

Optische Sendeeinheit (26) für eine optische Detektionsvorrichtung (12), bestehend aus zumindest einem optischen Sender (30) zur Erzeugung von Lichtstrahlen (37) und einer Sendeoptik (31), um die vom optischen Sender (30) ausgesendeten Lichtstrahlen (37) wahlweise in eine erste (41) oder zweite Raumrichtung (41) auszulenken, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinheit (26) eine Positionsbestimmungseinrichtung (33) mit wenigstens einem optischen Empfangselement (51) umfasst, das derart angeordnet ist, dass ein in erster Raumrichtung (41) ausgesendeter Lichtstrahl (38) beim Aussenden auf das Empfangselement (51) fällt.
Optische Sendeeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Empfangselement (51) so angeordnet ist, dass ein in die erste Raumrichtung (41) ausgesendeter Lichtstrahl (38) direkt auf das optische Empfangselement (51) fällt.
Optische Sendeeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsbestimmungseinrichtung (33) wenigstens eine Umlenkoptik (60) umfasst, um einen in die erste Raumrichtung (41) ausgesendeten Lichtstrahl (38) auf das optische Empfangselement (51) umzulenken.
Optische Sendeeinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkoptik einen Lichtwellenleiter (64) umfasst.
Optische Sendeeinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkoptik einen Umlenkspiegel (60) umfasst.
Optische Sendeeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsbestimmungseinrichtung (33) mindestens ein zweites Empfangselement (51, 52) umfasst, das so angeordnet ist, dass Lichtstrahlen (38), die in die zweite Raumrichtung (42) ausgesendet werden, beim Aussenden auf das zweite Empfangselement (52) fallen.
Optische Sendeeinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeoptik (31) dazu ausgebildet ist, die vom optischen Sender (30) ausgesendeten Lichtstrahlen (37) in eine Vielzahl von Raumrichtungen (41, 42, 43, 44, 45, 56) auszulenken, wobei die erste Raumrichtung (41) in einem Winkel φ₁ und die zweite Raumrichtung (42) in einem Winkel φ₂ gegenüber einer optischen Achse (17) der Sendeeinheit (26) verläuft und die weiteren Raumrichtungen (43, 44, 45, 46) jeweils in einem Winkel φ_n gegenüber der optischen Achse (17) der Sendeeinheit (26) verlaufen, wobei φ_n in einem Bereich zwischen φ₁ und φ₂ liegt.
Optische Sendeeinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsbestimmungseinrichtung (33) mindestens ein drittes Empfangselement (51, 52, 53) umfasst, wobei das dritte Empfangselement (53) so angeordnet ist, dass Lichtstrahlen (38), die in eine vorgegebene dritte Raumrichtung (43) mit einem Winkel φ₃ ausgesendet werden, auf das dritte Empfangselement (53) fallen, und wobei φ₃ im Bereich zwischen φ₁ und φ₂ liegt.
Verfahren zum Betrieb einer optischen Sendeeinheit (26) für eine optische Detektionsvorrichtung (12) bestehend aus zumindest einem optischen Sender (30) zur Erzeugung von Lichtstrahlen (37) und einer Sendeoptik (31), um die vom optischen Sender (30) ausgesendeten Lichtstrahlen (37) wahlweise in eine erste (41) oder zweite Raumrichtung (42) Raumrichtungen auszulenken, dadurch gekennzeichnet, dass dass ein Lichtstrahl (38) in die erste Raumrichtung (41) ausgesendet wird und dabei auf ein optisches Empfangselement (51) einer Positionsbestimmungseinrichtung (33) fällt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein in die erste Raumrichtung (41) ausgesendeter Lichtstrahl (38) direkt auf das optische Empfangselement (51) gesendet wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lichtstrahl (38) in die erste Raumrichtung (41) ausgesendet wird und mittels wenigstens einer Umlenkoptik der Positionsbestimmungseinrichtung (33) auf das optische Empfangselement (51) umgelenkt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lichtstrahl (38) in die zweite Raumrichtung (42) ausgesendet wird und auf ein zweites Empfangselement (52) der Positionsbestimmungseinrichtung (33) gesendet wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Lichtstrahlen (38) in eine Vielzahl von Raumrichtungen (41, 42, 43, 44, 45, 46) ausgesendet werden, wobei die erste Raumrichtung (41) in einem Winkel φ₁ und die zweite Raumrichtung (42) in einem Winkel φ₂ gegenüber einer optischen Achse (17) der Sendeeinheit (26) verläuft und die weiteren Raumrichtungen (43, 44, 45, 46) jeweils in einem Winkel φ_n gegenüber der optischen Achse (17) der Sendeeinheit (26) verlaufen, wobei φ_n in einem Bereich zwischen φ₁ und φ₂ liegt.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lichtstrahl (38) in eine vorgegebene dritte Raumrichtung (43) mit einem Winkel φ₃ ausgesendet wird, der im Winkelbereich zwischen φ₁ und φ₂ liegt, und auf ein drittes Empfangselement (53) der Positionsbestimmungseinrichtung (33) gesendet wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtstrahlen (38) sequentiell in die Vielzahl von Raumrichtungen (41, 42, 43, 44, 45, 46) ausgesendet werden, wobei die Positionsbestimmungseinheit (33) ein Signal erzeugt, um die Sequenz der Lichtstrahlen (38) beim Aussenden zu steuern.