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Die vorliegende Erfindung betrifft ein koaxiales LiDAR-System. Insbesondere betrifft die Erfindung ein koaxiales LiDAR-System mit verringertem Justageaufwand und reduziertem Bauraum.
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Stand der Technik
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Bestehende LIDAR-Systeme sind in der Regel biaxial ausgelegt. Das bedeutet, dass sowohl die Sendereinheit als auch die Empfängereinheit ein eigenes Linsensystem zur optischen Abbildung aufweisen. Bei diesen Systemen ist es notwendig, die Sendereinheit sehr präzise gegenüber der Empfängereinheit auszurichten, damit die von einem externen Objekt reflektierte Strahlung durch die Empfangsoptik auf einen entsprechenden Detektor gebündelt werden kann und nicht an diesem vorbeifällt. Besonders wenn mehrere Kanäle justiert werden müssen, bedeutet dies einen signifikanten Aufwand bei der Justage. Zudem erfordern biaxiale Aufbauten aufgrund ihrer voneinander räumlich getrennten optischen Systeme einen ausreichenden großen Bauraum.
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Neben biaxialen Systemen sind weiterhin koaxiale Systeme bekannt. Hier besteht die Herausforderung darin, den Sendepfad vom Empfangspfad zu trennen, ohne dabei signifikante Einschränkungen in der Systemperformance zu erfahren. Ansätze hierzu verwenden u.a. Strahlteiler, Lochspiegel oder ähnliche Methoden. Solche Systeme erfordern jedoch ebenfalls eine präzise Ausrichtung und Justage der einzelnen Komponenten. Zudem ist durch die erforderliche Trennung zwischen der einfallenden Strahlung und der ausfallenden Strahlung der minimal notwendige Bauraum ebenfalls beschränkt.
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Der von einem LiDAR-System ausgesendete Laserstrahl wird in der Regel durch Optiken geformt. Hierfür wird zumeist die Sendeoptik so positioniert, dass eine möglichst geringe Strahldivergenz (diese definiert die räumliche Auflösung des LiDAR-Systems) des ausgesendeten Strahls erreicht wird. Das ist insbesondere dann der Fall, wenn der Strahl kollimiert wird. Bei einer einfachen Linse bedeutet dies, dass der Abstand der Linse zur Laserquelle der Sendereinheit exakt der Brennweite der Linse entspricht.
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Wird nun bei einem koaxialen System über die gleiche Optik das von einem externen Objekt zurückgestreute Licht (sogenannter Nutzstrahl) eingesammelt, so bildet dieses sich im Wesentlichen wieder direkt auf der Laserfacette ab. Der Strahl kann somit nicht detektiert werden, da der Empfänger nicht in den Strahl gesetzt werden kann, ohne den ausgesandten Strahl abzudecken. Innerhalb eines solchen LiDAR-Systems sind Sendestrahl und Empfangsstrahl dabei im Wesentlichen deckungsgleich (siehe 1).
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird ein koaxiales LiDAR-System nach Anspruch 1 zur Verfügung gestellt. Ein erfindungsgemäßes LiDAR-System kann insbesondere zur Umgebungserfassung in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden.
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Ein erfindungsgemäßes LiDAR-System umfasst eine Sendereinheit, dazu ausgebildet, eine LiDAR-Strahlung zu emittieren; eine Empfängereinheit, dazu ausgebildet, eine einfallende LiDAR-Strahlung zu detektieren; ein optisches System zur Abbildung von LiDAR-Strahlung, wobei die von der Sendereinheit emittierte Strahlung und die auf die Empfängereinheit einfallende Strahlung vom optischen System kollinear transmittiert werden, wobei die emittierende Fläche der Sendereinheit außerhalb des Fokus des abbildenden optischen Systems angeordnet ist. Insbesondere kann der Abstand der emittierenden Fläche der Sendereinheit zum optischen System kleiner oder größer sein als die Brennweite des optischen Systems. Weiterhin kann der Abstand der Detektionsfläche der Empfängereinheit zum optischen System kleiner oder größer sein als die Brennweite des optischen Systems. Vorzugsweise entspricht der Abstand der Detektionsfläche der Empfängereinheit zum optischen System der Brennweite des optischen Systems.
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Das optische System übernimmt somit eine abbildende beziehungsweise strahlformende Funktion sowohl im Sende- als auch im Empfangspfad. Im Gegensatz zu herkömmlichen koaxialen LiDAR-Systemen ist die emittierende Fläche der Sendereinheit jedoch außerhalb des Fokus des abbildenden optischen Systems angeordnet. Dies bedeutet, dass die von der emittierenden Fläche der Sendereinheit emittierte Strahlung nicht durch die abbildende Optik kollimiert wird und somit zumindest leicht defokussiert in die Umgebung abgestrahlt wird. Dadurch wird das an einem externen Objekt zurückgestreute Licht dann nicht mehr auf zum Beispiel einer Laserfacette der Sendereinheit abgebildet. Die Bildebene des Empfangspfades liegt daher außerhalb der emittierenden Fläche der Sendereinheit.
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Mit anderen Worten, die Erfindung beschreibt beispielsweise eine Anordnung, bei der eine Strahlformungsoptik eines koaxialen Systems so positioniert ist, dass der Fokus des empfangenen Signals nicht exakt auf die Emissionsfläche des Lasers fällt. Diese Defokussierung kann dabei vorzugsweise durch die Änderung der Brennweite, durch eine Verschiebung der Linse entlang der Strahlausbreitungsachse oder durch die Anpassung der Linsenparameter zum absichtlichen Erzeugen eines Abbildungsfehlers erfolgen.
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Die Sendereinheit kann vorzugsweise einen Kantenemitter, einen Oberflächenemitter, einen Faserlaser, oder einen Festkörperlaser als Strahlungsquelle umfassen. Der Sendepfad des LiDAR-Systems hat seinen Ursprung an der emittierenden Fläche der jeweiligen Strahlungsquelle. Je nach Strahlungsquelle kann es sich dabei insbesondere um eine Facette, ein Faserende, oder eine allgemeine Laseraustrittsfläche handeln.
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Die Empfängereinheit kann eine Photodiode als Detektor umfassen, vorzugsweise eine Avalache-Photodiode (APD) oder eine Einzelphotonen-Avalanche-Photodiode (SPAD). Der Empfangspfad des LiDAR-Systems endet entsprechend an der Detektionsfläche des jeweiligen Detektors, das heißt an der jeweiligen aktiven Oberfläche des Detektors (Detektoroberfläche).
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Bei dem optischen System kann es sich allgemein um eine Abbildungsbeziehungsweise Strahlformungsoptik handeln. Diese kann vorzugsweise als einzelne Linse oder als Linsensystem (Objektiv) ausgebildet sein. Das optische System hat bei einem kollinearen Aufbau sowohl die von der Sendereinheit erzeugte LiDAR-Strahlung in die Umgebung zu projizieren (Sendepfad) als auch die von Objekten in der Umgebung rückgestreute Strahlung einzusammeln und auf die Empfängereinheit abzubilden (Empfangspfad).
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Der jeweilige Abstand von Sender- und Empfängereinheit zum optischen System wird über die Länge des entsprechenden optischen Pfades beziehungsweise Pfadabschnitts zwischen besagten Komponenten festgelegt. Die Pfade können dabei geradlinig verlaufen oder durch zusätzliche optische Hilfsmittel in ihrer Länge und/oder Richtung verändert sein.
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Vorzugsweise sind die jeweiligen aktiven Flächen der Sendereinheit und der Empfängereinheit in einem relativ geringen Abstand zueinander positioniert, sodass zum einen möglichst wenig Nutzlicht am Detektor vorbei strahlt und zum anderen die Defokussierung (die über die ausgesendete Divergenz mit der Auflösung des LiDAR-Systems zusammenhängt) möglichst wenig reduziert wird. Wird hingegen der Sendepfad zu stark defokussiert, so können die jeweiligen aktiven Flächen der Sendereinheit und der Empfängereinheit zwar weiter entfernt voneinander liegen, allerdings reduziert sich durch die größere Divergenz auch die Auflösung und die optische Effizienz des LiDAR-Systems.
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Vorteile der Erfindung
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Kern der Erfindung ist die Realisierung eines koaxialen LiDAR-Systems bei dem die sendeseitige Strahlformung und die empfangsseitige Bündelung des empfangenen Lichtes durch ein gemeinsames optisches System (zum Beispiel Objektiv beziehungsweise Linsensystem, Einzellinse) realisiert werden. Diese Optik ist dabei derart gestaltet oder positioniert, dass ein aus der Umgebung rückgestreutes Signal (Nutzlicht, Reflex eines Objektes) nicht exakt auf die Emissionsfläche zum Beispiel eines Lasers der Senderoptik fokussiert wird, sondern stattdessen in die Nähe davon. Diese bewusste Defokussierung ermöglicht eine Detektion des empfangenen Signals ohne dabei den ausgesendeten Strahl zu blockieren. Die Defokussierung kann dabei vorzugsweise durch die Änderung der Brennweite, durch eine Verschiebung der Linse entlang der gemeinsamen Strahlausbreitungsachse oder durch die Anpassung der Linsenparameter zum absichtlichen Erzeugen eines Abbildungsfehlers erfolgen.
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Die bei koaxialen LiDAR-Systemen erforderliche Trennung zwischen der einfallenden Strahlung und der ausfallenden Strahlung wird erfindungsgemäß daher insbesondere dadurch vereinfacht, dass durch die Defokussierung im Sendepfad die Bildebene im Empfangspfad für eine Detektion der einfallenden Strahlung zugänglich bleibt. Durch die Defokussierung sinken zudem die Anforderungen an die Justagegenauigkeit des Senderpfades beim Systemaufbau. Bei einem erfindungsgemäßen koaxialen System lässt sich die Justage von Sender zu Empfänger daher fertigungstechnisch sehr einfach und präzise realisieren. Des Weiteren lässt sich durch diese Anordnung der Bauraum gegenüber herkömmlichen koaxialen Systemen deutlich reduzieren, da keine weiteren Ablenkungen oder Abblendungen im Strahlengang notwendig sind. Der durch die Brennweite des optischen Systems vorgegebene minimale Bauraum wird lediglich durch die Defokussierung der Sendereinheit beeinflusst.
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Vorzugsweise ist die Detektionsfläche der Empfängereinheit im Fokus des optischen Systems angeordnet. Dies entspricht einer fokussierten Detektion in der Empfängereinheit. Alternativ kann die Detektionsfläche der Empfängereinheit auch außerhalb des Fokus des optischen Systems angeordnet sein. In diesem Fall sind sowohl die Sendereinheit als auch die Empfängereinheit hinsichtlich der Brennweite des abbildenden beziehungsweise strahlformenden optischen Systems defokussiert. Zur Korrektur möglicher Abbildungsfehler im Empfangspfad umfasst das LiDAR-System vorzugsweise ein Mittel zur numerischen Korrektur der Defokussierung im detektierten Signal. Über das Mittel zur numerischen Korrektur kann u.a. eine Defokussierung herausgerechnet aus dem empfangenen Signal herausgerechnet werden.
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Bevorzugt ist, dass der Abstand zwischen der emittierenden Fläche der Sendereinheit und dem optischen System größer oder kleiner als der Abstand zwischen der Detektionsfläche der Empfängereinheit und dem optischen System ist. Alternativ kann der Abstand zwischen der emittierenden Fläche der Sendereinheit und dem optischen System gleich dem Abstand zwischen der Detektionsfläche der Empfängereinheit und dem optischen System sein. Hierdurch wird das Verhältnis des Abstands der emittierenden Fläche der Sendereinheit und der Detektionsfläche der Empfängereinheit jeweils zum einem Punkt des optischen Systems festgelegt. Insbesondere kann bei einem geradlinigen Sende- und Empfangspfad die Empfangseinheit (das heißt deren Detektionsfläche) vorzugsweise vor oder hinter der Sendereinheit (das heißt deren emittierender Fläche) angeordnet werden. Durch die Freiheit bei der Anordnung der einzelnen Komponenten kann je nach Bauraumverfügbarkeit jeweils eine optimale Lösung im Hinblick auf Auflösung, Schärfe der Abbildung und Bauraumgröße ausgewählt werden.
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Vorzugsweise ist die Detektionsfläche der Empfängereinheit größer als emittierende Fläche der Sendereinheit. Eine große Detektionsfläche hat insbesondere den Vorteil, dass die Auflösung des LiDAR-Systems erhöht und das Rauschen verringert werden kann. Eine kleine emittierende Fläche der Sendereinheit ist hingegen von Vorteil, um die Größe der Sendereinheit gering zu halten, sodass in der kollinearen Anordnung der Empfangspfad möglichst nicht durch die Sendeeinheit gestört wird.
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Vorzugsweise kann die Detektionsfläche der Empfängereinheit einen Durchlassbereich zur Transmission von LiDAR-Strahlung umfassen. Hierbei kann es sich insbesondere um eine Öffnung in der Detektionsfläche beziehungsweise in der Empfängereinheit handeln. Der Durchlassbereich kann dazu genutzt werden, eine von der Sendereinheit kommende LiDAR-Strahlung durch die Detektionsfläche hindurch in Richtung des optischen Systems zu transmittieren.
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Die Empfängereinheit kann einen oder mehrere Detektoren an unterschiedlichen räumlichen Positionen umfassen. Die Detektionsfläche ergibt sich dabei als Summe der einzelnen Detektorflächen (effektive Detektorfläche). Die Detektionsfläche kann beispielsweise eine einzelne zusammenhängende Fläche ausbilden oder sie setzt sich zumindest teilweise aus mehreren nicht zusammenhängenden Einzelflächen zusammen. Vorzugsweise sind mehrere Einzeldetektoren seitlich um eine Sendereinheit herum positioniert. Ebenfalls möglich ist auch eine kreisringförmige Detektorgeometrie, welche die Sendereinheit umschließt. Der Vorteil einer möglichen Zerlegung der Detektionsfläche in Einzelflächen liegt in der freien Gestaltbarkeit ihrer Anordnung. Insbesondere kann dadurch erreicht werden, dass eine Detektion möglichst großflächig den vorhandenen Bauraum ausnutzt.
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Vorzugsweise umfasst der optische Weg von der Sendereinheit zum optischen System (Sendepfad) eine Umlenkvorrichtung und/oder eine Zwischenoptik. Ebenfalls bevorzugt ist, dass der optische Weg vom optischen System zur Empfängereinheit (Empfangspfad) eine Umlenkvorrichtung und/oder eine Zwischenoptik umfasst. Bei einer Umlenkvorrichtung kann es sich insbesondere um einen Spiegel zur Umlenkung des jeweiligen Pfades handeln. Beispielsweise kann durch einen Spiegel der Empfangspfad auf einen Detektor, der an einer anderen Stelle platziert ist, ablenkt werden. Der Empfangspfad könnte beispielsweise durch einen sehr kleinen Spiegel, welcher vor oder nach dem Fokus der abbildenden Optik angeordnet ist, seitlich abgelenkt werden. Eine Zwischenoptik kann eine einzelne Linse oder ein Linsensystem (Objektiv) umfassen. Durch eine Zwischenoptik kann insbesondere ein weitere Abbildung, eine Korrektur optischer Fehler oder eine Verlängerung / Verkürzung des optischen Weges im jeweiligen Pfad erreicht werden. Insbesondere kann der Empfangspfad mit einer Linse (oder einer gebogenen Spiegelfläche) ein weiteres Mal fokussiert werden. Mittels einer Umlenkvorrichtung kann das LiDAR-System optimal an einen zur Verfügung stehenden Bauraum angepasst werden. Eine Zwischenoptik erlaubt insbesondere eine Verbesserung der optischen Eigenschaften oder eine einfache räumliche Verlagerung einer Komponente gegenüber einer ansonsten optisch bevorzugten Position.
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Vorzugsweise wird in der Senderoptik ein Kantenemitter zur Erzeugung der LiDAR-Strahlung eingesetzt. Kantenemitter emittieren Strahlung, welche in einer schnellen und langsamen Achse unterschiedliche Eigenschaften hinsichtlich Geometrie, Divergenz und bei der Strahlqualität aufweist. Da für LiDAR-Anwendungen runde Strahlen bevorzugt sind, kann eine leichte Defokussierung gleichzeitig zur Angleichung der beiden Achsen genutzt werden.
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Besonders vorteilhaft sind Ausführungsformen bei welchen sich die Sendereinheit (insbesondere ein Laser) und die Empfangseinheit (insbesondere ein oder mehrere Detektor(en)) auf einer gemeinsamen Leiterplatte befinden. Das erfindungsgemäße System kann bevorzugt über einen Scanmechanismus (Spiegel, rotieren sämtlicher Komponenten) verfügen, um einen größeren Umgebungsbereich abtasten beziehungsweise erfassen zu können.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.
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Figurenliste
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines LiDAR-Systems gemäß dem Stand der Technik,
- 2 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen LiDAR-Systems,
- 3 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen LiDAR-Systems,
- 4 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen LiDAR-Systems,
- 5 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen LiDAR-Systems,
- 6 eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen LiDAR-Systems, und
- 7 eine schematische Darstellung einer sechsten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen LiDAR-Systems.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In der 1 ist eine schematische Darstellung eines LiDAR-Systems gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Das gezeigte LiDAR-System umfasst eine Sendereinheit 10, dazu ausgebildet, eine LiDAR-Strahlung zu emittieren; eine Empfängereinheit 20, dazu ausgebildet, eine einfallende LiDAR-Strahlung zu detektieren; und ein optisches System 30 zur Abbildung von LiDAR-Strahlung, wobei die von der Sendereinheit 10 (das heißt von der emittierenden Fläche 12) emittierte Strahlung (emittierter Strahl 14) und die auf die Empfängereinheit 20 (das heißt auf die Detektionsfläche 24) einfallende Strahlung (empfangener Strahl 24) vom optischen System 30 kollinear transmittiert werden; wobei die emittierende Fläche 12 der Sendereinheit 10 und die Detektionsfläche 24 der Empfängereinheit 20 beide innerhalb beziehungsweise in unmittelbarer Umgebung des Fokus 32 des abbildenden optischen Systems 30 angeordnet sind.
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Der emittierte Strahl 14 wird dabei mit der beim jeweiligen Strahldurchmesser kleinstmöglichen Divergenz emittiert. Der Fokus 32 des empfangenen Strahls 24 befindet sich exakt bei der emittierenden Fläche 12 der Sendereinheit 10 (zum Beispiel auf der Austrittsfacette einer kantenemittierenden Laserdiode). Die Empfangseinheit 20 (zum Beispiel einen Detektor umfassend) könnte in diesem Fall nicht in den empfangenen Strahl 24 eingebracht werden ohne den emittierten Strahl 14 zumindest teilweise zu blockieren.
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In der 2 ist eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen LiDAR-Systems dargestellt. Das gezeigte LiDAR-System umfasst eine Sendereinheit 10, dazu ausgebildet, eine LiDAR-Strahlung zu emittieren; eine Empfängereinheit 20, dazu ausgebildet, eine einfallende LiDAR-Strahlung zu detektieren; und ein optisches System 30 zur Abbildung von LiDAR-Strahlung, wobei die von der Sendereinheit 10 (das heißt von der emittierenden Fläche 12) emittierte Strahlung (emittierter Strahl 14) und die auf die Empfängereinheit 20 (das heißt auf die Detektionsfläche 24) einfallende Strahlung (empfangener Strahl 24) vom optischen System 30 kollinear transmittiert werden; wobei die emittierende Fläche 12 der Sendereinheit 10 außerhalb des Fokus 32 des abbildenden optischen Systems 30 angeordnet ist.
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Insbesondere ist bei dieser Ausführungsform der Abstand der emittierenden Fläche 12 der Sendereinheit 10 zum optischen System 30 kleiner als die Brennweite des optischen Systems. Die Detektionsfläche 22 der Empfängereinheit 20 ist im Fokus 32 des optischen Systems 30 angeordnet. Der Abstand zwischen der emittierenden Fläche 12 der Sendereinheit 10 und dem optischen System 30 ist kleiner als der Abstand zwischen der Detektionsfläche 22 der Empfängereinheit 20 und dem optischen System 30.
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Die Sendereinheit 10 und die Empfängereinheit 20 sind in dieser und den folgenden Figuren nicht explizit mit eingezeichnet, deren relative Anordnung in Bezug zur jeweiligen aktiven Fläche kann jedoch der 1 entsprechend entnommen werden. Ein Bezug auf die Sendereinheit 10 oder die Empfängereinheit 20 ist daher mit einem Bezug auf die emittierende Fläche 12 beziehungsweise die Detektionsfläche 24 gleichzusetzen.
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Der emittierte Strahl 14 wird mit einer relativ großen Divergenz emittiert. Der Fokus 32 des empfangenen Strahls 24 befindet sich hinter der emittierenden Fläche 12 der Sendereinheit 10.
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In der 3 ist eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen LiDAR-Systems dargestellt. Die gezeigte Anordnung entspricht weitgehend der in 2. Die Detektionsfläche 22 der Empfängereinheit 20 ist hierbei jedoch außerhalb des Fokus 32 des optischen Systems 30 angeordnet, wobei der Abstand der emittierenden Fläche 12 der Sendereinheit 10 zum optischen System 30 kleiner ist als die Brennweite des optischen Systems 30. Der Abstand der Detektionsfläche 22 der Empfängereinheit 20 ist ebenfalls kleiner als die Brennweite des optischen Systems 30. Weiterhin ist der Abstand zwischen der emittierenden Fläche 12 der Sendereinheit 10 und dem optischen System 30 größer als der Abstand zwischen der Detektionsfläche 22 der Empfängereinheit 20 und dem optischen System 30.
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Der emittierte Strahl 14 wird mit einer relativ großen Divergenz emittiert. Der Fokus 32 des empfangenen Strahls 24 befindet sich hinter der emittierenden Fläche 12 der Sendereinheit 10. Die Detektionsfläche 22 der Empfängereinheit 20 ist deutlich größer als die emittierende Fläche 12 der Sendereinheit 10. Die Detektionsfläche 22 der Empfängereinheit 20 umfasst weiterhin einen Durchlassbereich zur Transmission von LiDAR-Strahlung. Bei der Detektionsfläche 22 kann es sich insbesondere um mehrere seitlich um eine Sendereinheit 10 herum positionierte Einzeldetektoren, wobei sich die Detektionsfläche 22 der Empfängereinheit 20 dabei aus einer Anordnung einer Vielzahl von Einzeldetektoren ergibt, oder um eine kreisringförmige Detektorgeometrie, welche die Sendereinheit 10 umschließt, handeln.
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In der 4 ist eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen LiDAR-Systems dargestellt. Insbesondere ist bei dieser Ausführungsform der Abstand der emittierenden Fläche 12 der Sendereinheit 10 zum optischen System 30 kleiner als die Brennweite des optischen Systems. Der Abstand der Detektionsfläche 22 der Empfängereinheit 20 ist größer als die Brennweite des optischen Systems 30. Der Abstand zwischen der emittierenden Fläche 12 der Sendereinheit 10 und dem optischen System 30 ist kleiner als der Abstand zwischen der Detektionsfläche 22 der Empfängereinheit 20 und dem optischen System 30.
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In der 5 ist eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen LiDAR-Systems dargestellt. Insbesondere ist bei dieser Ausführungsform der Abstand der emittierenden Fläche 12 der Sendereinheit 10 zum optischen System 30 größer als die Brennweite des optischen Systems. Der Abstand der Detektionsfläche 22 der Empfängereinheit 20 zum optischen System 30 ist kleiner als die Brennweite des optischen Systems 30. Der Abstand zwischen der emittierenden Fläche 12 der Sendereinheit 10 und dem optischen System 30 ist größer als der Abstand zwischen der Detektionsfläche 22 der Empfängereinheit 20 und dem optischen System 30.
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In der 6 ist eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen LiDAR-Systems dargestellt. Insbesondere ist bei dieser Ausführungsform der Abstand der emittierenden Fläche 12 der Sendereinheit 10 zum optischen System 30 größer als die Brennweite des optischen Systems 30. Der Abstand der Detektionsfläche 22 der Empfängereinheit 20 ist ebenfalls größer als die Brennweite des optischen Systems 30. Der Abstand zwischen der emittierenden Fläche 12 der Sendereinheit 10 und dem optischen System 30 ist kleiner als der Abstand zwischen der Detektionsfläche 22 der Empfängereinheit 20 und dem optischen System 30.
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In der 7 ist eine schematische Darstellung einer sechsten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen LiDAR-Systems dargestellt. Es wird beispielhaft gezeigt, wie der optische Weg vom optischen System 30 zur Empfängereinheit 20 durch eine Umlenkvorrichtung 40 und eine Zwischenoptik 42 geändert werden kann. Insbesondere ist bei dieser Ausführungsform im Fokus 32 eine Umlenkvorrichtung 40 (zum Beispiel ein Spiegel) zur Umlenkung des empfangenen Strahls 24 angeordnet. Weiterhin ist die Verwendung einer Zwischenoptik 42 zur Nachfokussierung gezeigt. Der Abstand der emittierenden Fläche 12 der Sendereinheit 10 zum optischen System 30 sowie der Abstand der Detektionsflächen 22 der Empfängereinheiten 20 sind hierbei größer als die Brennweite des optischen Systems 30. Der Abstand zwischen der emittierenden Fläche 12 der Sendereinheit 10 und dem optischen System 30 ist kleiner als der Abstand zwischen den Detektionsflächen 22 der Empfängereinheiten 20 und dem optischen System 30.