[发明专利]光学系统、尤其激光雷达系统、和车辆

说明书

描述一种光学系统(1)，尤其激光雷达系统，其包括至少一个光学发送器和至少一个光学探测器，以及数据处理单元。光学发送器设置用于将扫描光束发送到周围环境中，以便使扫描光束扫描周围环境对象。光学探测器设置用于接收由周围环境所反射的光束。提供一种光学系统，其设置用于探测和区分至少两个波长范围内的反射光束和/或探测和区分具有至少两个偏振方向的反射光束。光学系统借助数据处理单元设置用于，由反射光束相对于所发送的扫描光束中的差异确定所扫描的周围环境对象的位置以及所扫描的周围环境对象的表面特性。此外描述一种车辆，车辆包括光学系统，其如此安装在车辆中，使得扫描光在光学系统的运行期间扫描车辆的周围环境。

技术领域

本发明涉及一种光学系统以及一种数据处理单元，所述光学系统尤其是激光雷达系统，所述光学系统包括至少一个光学发送器和至少一个光学探测器，其中，光学发送器设置用于向周围环境发送扫描光束，以便使扫描光束扫描周围环境对象，其中，光学探测器设置用于接收从周围环境反射的光束。此外，本发明涉及一种包括这种光学系统的车辆。

背景技术

为了确保安全的高度自动化的驾驶，必须可靠地识别周围环境。为此，根据现有技术例如使用摄像机和红外激光雷达(英：light detection and ranging，缩写LiDAR)的组合。附加地，必须尽可能准确地已知待行驶通过的道路的摩擦系数，以便能够实现与周围环境条件匹配的自动化行驶。摩擦系数尤其受到道路上出现的“中间介质”(＝在沥青和轮胎之间的介质)的影响，例如水、雪、冰、树叶或油。可以通过各种传感器(例如摄像机、声音、超声波，或在红外范围内光学地)对这些介质进行检测。

在本专利申请的范畴中应广泛地理解“光”和“光学”，尤其是不限于可见光，而是尤其还涉及红外光或其他(尤其邻近的)波长范围。

近红外(约800nm-3000nm)的光学传感器分析处理多个波长(范围)的主动发送的光的漫反射和/或定向反射。这些波长(范围)的不同之处在于：在这些波长范围中，在所有聚集态(液态、冰覆盖、雪覆盖或混合状态)中都存在水的不同强度突出的吸收线。由此可以区分干燥的道路与非干燥的道路，将各个中间介质分类为“道路状态”，甚至确定中间介质的层厚度。为此尤其通过比较、阈值或机器学习方法对强度和强度关系进行分析处理。由此得出地确定道路状态在下文中被称为“算法”。例如由DE2712199、DE 4133359和DE19506550已知这种传感器。

替代地或附加地，如在DE 4300896中所描述的那样，可以充分利用光的偏振度来确定道路状态。通过使用偏振滤光器或已预偏振的光源(例如激光器)可以影响偏振方向。

公开文献DE 10 2016 216 928A1公开一种用于确定行车道表面特性的设备，该设备具有照明装置，该照明装置包括超连续激光源和微镜装置，其中，超连续激光源被设计用于产生具有在红外光谱范围内的波长的第一光束。微镜装置设计用于偏转所产生的第一光束，以便扫描至少一个预定义的空间角度范围。探测器装置设计用于在预定义的空间角度范围内，在行车道表面上探测通过照射的第一光束而产生的红外光谱范围内的响应光束。

这意味着，对于现有技术中的高度自动化的驾驶需要两个传感器系统，所述两个传感器系统单独地以可见光或在红外光下工作，并且独立地进行分析处理，用以一方面检测周围环境对象，而另一方面确定行车道表面特性。

发明内容

根据本发明提供一种光学系统，该光学系统设置用于：

a)探测和区分至少两个波长范围内的反射光束，和/或

b)探测和区分具有至少两个偏振方向的反射光束，

使得光学系统借助数据处理单元设置用于，由所反射的光束相对于所发送的扫描光束的差异来确定所扫描的周围环境对象的位置以及所扫描的周围环境对象的表面特性。

本发明的优点