FR3113952A1

FR3113952A1 - Increased sensing range lidar sensor

Info

Publication number: FR3113952A1
Application number: FR2108823A
Authority: FR
Inventors: Johannes Richter; Joscha Liedtke
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-09-04
Filing date: 2021-08-23
Publication date: 2022-03-11
Anticipated expiration: 2041-08-23
Also published as: DE102020211151A1; CN114137498A; FR3113952B1

Abstract

TITRE : Capteur lidar à plage de saisie augmentée Capteur lidar (1) comportant un boîtier (2) muni d’une fenêtre (3), d’une unité d’émission et de réception (4) de lumière laser installée de manière fixe dans le boîtier (2) ainsi qu’un dispositif de miroir (5) monté rotatif sur le boîtier (2), pour dévier le chemin optique (100) entre l’unité d’émission et réception (4) dans différentes premières directions (100) directement à travers la fenêtre (3). Le boîtier (2) comporte en position fixe une unité de miroirs supplémentaires (6) de façon à pouvoir dévier le chemin optique (100) entre le dispositif de miroir (5) et l’unité de miroirs supplémentaires (6) et à partir de celle-ci dans différentes secondes directions (100) à travers la fenêtre (3). Figure 1TITLE: Lidar sensor with increased input range Lidar sensor (1) comprising a casing (2) fitted with a window (3), a laser light emission and reception unit (4) fixedly installed in the housing (2) together with a mirror device (5) rotatably mounted on the housing (2), for deflecting the optical path (100) between the transmitting and receiving unit (4) in different first directions (100 ) directly through the window (3). The housing (2) comprises in a fixed position a unit of additional mirrors (6) so as to be able to deviate the optical path (100) between the mirror device (5) and the unit of additional mirrors (6) and from the latter in different second directions (100) through the window (3). Figure 1

Description

Increased sensing range lidar sensor

DOMAINE DE L’INVENTIONFIELD OF THE INVENTION

La présente invention se rapporte à un capteur lidar, notamment à un capteur lidar mesurant par rotation.The present invention relates to a lidar sensor, in particular to a lidar sensor measuring by rotation.

ETAT DE LA TECHNIQUESTATE OF THE ART

Selon l’état de la technique, on connaît différents types de capteurs lidar rotatifs. On peut, d’une part, installer l’ensemble d’une unité d’émission et de réception sur un rotor pour émettre le faisceau lumineux dans différentes directions et le recevoir dans différentes directions. Mais de tels systèmes ont l’inconvénient que les passages des lignes d’alimentation en énergie et des lignes de transmission de données sont difficiles à cause de la rotation de l’unité d’émission et de réception. Il est également difficile de refroidir l’unité d’émission et de réception. C’est pourquoi, selon l’état de la technique, les capteurs lidar ont un miroir rotatif, et les unités d’émission et de réception alors installées de manière fixe, ce qui évite les difficultés évoquées ci-dessus. La plage de saisie d’un tel capteur lidar est ainsi prédéfinie par le montage et la réalisation du miroir rotatif.According to the state of the art, different types of rotating lidar sensors are known. One can, on the one hand, install the whole of a transmission and reception unit on a rotor to emit the light beam in different directions and to receive it in different directions. But such systems have the disadvantage that the passages of power supply lines and data transmission lines are difficult due to the rotation of the transmitting and receiving unit. It is also difficult to cool the transmitter and receiver unit. This is why, according to the state of the art, the lidar sensors have a rotating mirror, and the transmitting and receiving units then installed in a fixed manner, which avoids the difficulties mentioned above. The capture range of such a lidar sensor is thus predefined by the mounting and production of the rotating mirror.

BUT DE L’INVENTIONPURPOSE OF THE INVENTION

La présente invention a pour but de développer un capteur lidar ayant une plage de saisie plus grande tout en évitant les plages mortes dans la phase de mesure.The aim of the present invention is to develop a lidar sensor having a larger capture range while avoiding dead ranges in the measurement phase.

EXPOSE ET AVANTAGES DE L’INVENTIONDESCRIPTION AND ADVANTAGES OF THE INVENTION

Ainsi, l’invention a pour objet un capteur lidar comportant un boîtier muni d’une fenêtre, d’une unité d’émission et de réception installée de manière fixe dans le boîtier pour émettre et recevoir la lumière laser ainsi qu’un dispositif de miroir monté rotatif sur le boîtier pour dévier le chemin optique entre l’unité d’émission et de réception dans différentes premières directions directement à travers la fenêtre, le boîtier comportant en position fixe, une unité de miroirs supplémentaires de façon que le chemin optique puisse être dévié dans différentes secondes directions à travers la fenêtre entre le dispositif de miroir et l’unité de miroir supplémentaire et à partir de l’unité de miroir supplémentaire.Thus, the subject of the invention is a lidar sensor comprising a housing provided with a window, a transmission and reception unit installed in a fixed manner in the housing to transmit and receive the laser light as well as a device for mirror rotatably mounted on the housing to deviate the optical path between the transmitting and receiving unit in different first directions directly through the window, the housing comprising in a fixed position, a unit of additional mirrors so that the optical path can be deflected in different second directions through the window between the mirror device and the additional mirror unit and from the additional mirror unit.

Ainsi, le capteur lidar selon l’invention offre une plage de saisie plus importante, évitant les zones mortes dans la phase de mesure.Thus, the lidar sensor according to the invention offers a larger input range, avoiding dead zones in the measurement phase.

Selon l’invention, une unité de miroirs supplémentaires permet de faire une mesure même lorsque le dispositif de miroir rotatif ne dirige pas la zone de vision dans l’environnement. En d’autres termes, l’unité de miroirs supplémentaires évite des cas ou du moins, réduit les cas dans lesquels la plage de visibilité de l’unité d’émission et de réception est dirigée vers une partie du boîtier du capteur lidar et non vers l’environnement par le dispositif de miroir rotatif. On augmente ainsi la plage de saisie qui permet soit d’augmenter la plage de visibilité spatiale du capteur lidar, soit de détecter plusieurs fois une certaine plage, c’est-à-dire avec un taux de détection plus élevé.According to the invention, a unit of additional mirrors makes it possible to make a measurement even when the rotating mirror device does not direct the viewing area in the environment. In other words, the additional mirror unit avoids cases or at least reduces cases in which the range of visibility of the transmitting and receiving unit is directed towards a part of the lidar sensor housing and not towards the surroundings by the rotating mirror device. This increases the input range which makes it possible either to increase the range of spatial visibility of the lidar sensor, or to detect a certain range several times, that is to say with a higher detection rate.

Le capteur lidar comporte un boîtier muni d’une fenêtre. Une unité d’émission et de réception est installée de manière fixe dans le boîtier de sorte qu’il n’y a pas de mouvement relatif entre le boîtier et l’unité d’émission et de réception. L’unité d’émission et de réception permet d’émettre et de recevoir le faisceau laser.The lidar sensor has a housing with a window. A transmitter and receiver unit is fixedly installed in the housing so that there is no relative movement between the housing and the transmitter and receiver unit. The transmission and reception unit allows to transmit and receive the laser beam.

Le boîtier comporte en outre un dispositif de miroir monté rotatif. Le dispositif de miroir peut ainsi tourner par rapport au boîtier. Cela permet ainsi la rotation par rapport à l’unité d’émission et de réception installée de manière fixe dans le boîtier. Le chemin optique de l’unité d’émission et de réception est orienté vers le dispositif de miroir qui dévie le chemin optique dans différentes premières directions, directement à travers la fenêtre. Cela permet au capteur lidar de faire des mesures dans des premières directions pour saisir ainsi une plage de vision dans l’espace. Les mesures sont notamment des mesures de temps de vol, c’est-à-dire de temps de parcours d’un signal laser émis, réfléchi et reçu de nouveau. Le temps de parcours permet de déterminer la distance d’un objet dans l’environnement du capteur lidar. Le dispositif de miroir rotatif balaye par le chemin optique dévié, une zone prédéfinie par la disposition du dispositif de miroir. Cette zone balayée correspond aux premières directions ci-dessus. Toutes les premières directions partant du dispositif de miroir traversent directement la fenêtre. Le terme "directement" signifie qu’il n’y a pas d’autre déviation entre le dispositif de miroir et la fenêtre.The housing further includes a rotatably mounted mirror device. The mirror device can thus rotate relative to the housing. This allows the rotation in relation to the transmitting and receiving unit fixedly installed in the housing. The optical path from the transmitting and receiving unit is directed towards the mirror device which deflects the optical path in different first directions, directly through the window. This allows the lidar sensor to make measurements in first directions to capture a range of vision in space. The measurements include time-of-flight measurements, i.e. travel time of a laser signal emitted, reflected and received again. The travel time is used to determine the distance of an object in the environment of the lidar sensor. The rotating mirror device scans, via the deflected optical path, an area predefined by the arrangement of the mirror device. This swept area corresponds to the first directions above. All first directions from the mirror device pass directly through the window. The term "straight" means that there is no further deviation between the mirror device and the window.

Lorsque le dispositif de miroir est dans une direction de renvoi dans laquelle le chemin optique n’est pas dévié dans l’une des premières directions, il ne peut traverser la fenêtre et la zone de vision de l’unité d’émission et de réception est ainsi orientée, sur une partie du boîtier. Dans ce cas, il y a une zone morte dans laquelle le capteur lidar ne peut pas mesurer. Pour minimiser cette zone morte, le boîtier comporte, de manière fixe, une unité de miroirs supplémentaires. On évite ainsi un mouvement relatif entre le boîtier et l’unité de miroirs supplémentaires. De façon particulièrement avantageuse, le dispositif de miroir constitue ainsi l’unique élément mobile. L’unité de miroir supplémentaire est installée pour dévier le chemin optique entre le dispositif de miroir et l’unité de miroirs supplémentaires. Après l’unité de miroir supplémentaire, la déviation se fait dans différentes secondes directions pour traverser la fenêtre. A la place du chemin optique dirigé par le dispositif de miroir sur une partie du boîtier, on a ainsi, de façon préférentielle, une déviation sur l’unité de miroirs supplémentaires, ce qui permet de toujours traverser la fenêtre. Le dispositif de miroir peut ainsi effectuer un mouvement de rotation, minimisant la zone morte au cours de ce mouvement de rotation, c’est-à-dire les plages dans lesquelles le chemin optique avec ou sans déviation supplémentaire ne pourrait passer par la fenêtre. Le capteur lidar est ainsi disponible plus longtemps pour les mesures à chaque rotation du dispositif de miroir. Cette augmentation de la durée agrandit la plage de saisie dans l’espace par le capteur lidar et/ou permet de détecter plusieurs fois une partie de la zone de saisie du capteur lidar. Le capteur lidar améliore ainsi la mesure.When the mirror device is in a returning direction in which the optical path is not deflected in one of the first directions, it cannot pass through the window and the viewing area of the transmitting and receiving unit is thus oriented, on a part of the housing. In this case, there is a dead zone in which the lidar sensor cannot measure. To minimize this dead zone, the housing comprises, in a fixed manner, a unit of additional mirrors. This avoids relative movement between the housing and the additional mirror unit. In a particularly advantageous manner, the mirror device thus constitutes the only moving element. The additional mirror unit is installed to divert the optical path between the mirror device and the additional mirror unit. After the additional mirror unit, the deflection is in different second directions to cross the window. Instead of the optical path directed by the mirror device on a part of the housing, there is thus, preferentially, a deviation on the unit of additional mirrors, which makes it possible to always cross the window. The mirror device can thus perform a rotational movement, minimizing the dead zone during this rotational movement, i.e. the ranges in which the optical path with or without additional deviation could not pass through the window. The lidar sensor is thus available longer for measurements with each rotation of the mirror device. This increase in duration enlarges the range of capture in space by the lidar sensor and/or makes it possible to detect a part of the capture zone of the lidar sensor several times. The lidar sensor thus improves the measurement.

De façon préférentielle, pendant une rotation, le dispositif de miroir parcourt une première plage angulaire et une seconde plage angulaire. Au cours de la première plage angulaire, le chemin optique est directement dévié par le dispositif de miroir et traverse la fenêtre alors que dans la seconde plage angulaire, le chemin optique est dévié sur l’unité de miroirs supplémentaires. En d’autres termes, le chemin optique est dévié dans des premières directions pour traverser la fenêtre. Dans la seconde plage angulaire, le chemin optique est dévié dans des secondes directions pour traverser la fenêtre. Une déviation supplémentaire par l’unité de miroirs supplémentaires permet ces secondes directions.Preferably, during a rotation, the mirror device traverses a first angular range and a second angular range. During the first angular range, the optical path is directly deflected by the mirror device and passes through the window while in the second angular range, the optical path is deflected over the additional mirror unit. In other words, the optical path is deflected in first directions to pass through the window. In the second angular range, the optical path is deflected in second directions to pass through the window. Additional deflection by the additional mirror unit allows these second directions.

De façon préférentielle, la première plage angulaire et la seconde plage angulaire correspondent globalement à 270°, de préférence à au moins 300°, ce qui réduit avantageusement au minimum, la plage morte comme cela a été décrit ci-dessus.Preferably, the first angular range and the second angular range correspond globally to 270°, preferably to at least 300°, which advantageously reduces the dead range to a minimum, as described above.

De façon préférentielle, les premières directions et les secondes directions sont au moins en partie identiques. Dans ces conditions, la plage identique entre les premières directions et les secondes directions est détectée plusieurs fois ; à chaque rotation du dispositif de miroir, la même plage entre les premières directions et les secondes directions sera détectée deux fois. Cela améliore la saisie des zones caractéristiques avec le capteur lidar. Par exemple, le capteur lidar utilisé comme capteur d’environnement d’un véhicule autonome au moins guidé de manière automatisée, pourra ainsi détecter plusieurs fois pour chaque rotation du dispositif de miroir, par exemple, une zone située directement en amont du véhicule pour détecter des véhicules en amont.Preferably, the first directions and the second directions are at least partly identical. Under these conditions, the identical range between the first directions and the second directions is detected several times; with each rotation of the mirror device, the same range between the first directions and the second directions will be detected twice. This improves the capture of characteristic areas with the lidar sensor. For example, the lidar sensor used as an environment sensor of an autonomous vehicle at least guided in an automated manner, will thus be able to detect several times for each rotation of the mirror device, for example, an area located directly upstream of the vehicle to detect vehicles ahead.

De façon préférentielle, les premières directions et les secondes directions sont au moins en partie différentes. Ce qui agrandit la plage de visibilité totale du capteur lidar. On peut ainsi balayer une zone plus grande de l’environnement avec le capteur lidar que celle possible avec un capteur lidar selon l’état de la technique. On réduit ainsi le nombre de capteurs lidar pour une même plage globale de saisie, identique ou analogue.Preferably, the first directions and the second directions are at least partly different. This enlarges the total visibility range of the lidar sensor. It is thus possible to scan a larger area of the environment with the lidar sensor than is possible with a lidar sensor according to the state of the art. The number of lidar sensors is thus reduced for the same global input range, identical or analogous.

L’unité de miroirs supplémentaires comporte, selon une réalisation préférentielle, plusieurs miroirs simples. Les miroirs simples sont au moins deux miroirs simples, c’est-à-dire au moins un premier miroir simple et un second miroir simple. Le chemin optique est alors dévié par le dispositif de miroir sur le premier miroir simple de l’unité de miroirs supplémentaires. Le premier miroir simple dévie directement ou par un autre élément de miroir simple vers le second miroir simple. Entre le premier miroir simple et le second miroir simple, on peut intercaler un nombre quelconque d’autres miroirs simples. L’utilisation de plusieurs miroirs simples permet de minimiser encore plus la zone morte pour une rotation du dispositif de miroir et aussi de fixer les secondes directions, de manière simple et souple.The unit of additional mirrors comprises, according to a preferred embodiment, several simple mirrors. Simple mirrors are at least two simple mirrors, i.e. at least a first simple mirror and a second simple mirror. The optical path is then deflected by the mirror device onto the first single mirror of the additional mirror unit. The first simple mirror deviates directly or by another simple mirror element towards the second simple mirror. Between the first simple mirror and the second simple mirror, any number of other simple mirrors can be inserted. The use of several simple mirrors makes it possible to further minimize the dead zone for one rotation of the mirror device and also to fix the second directions, in a simple and flexible way.

Il est prévu, de manière préférentielle, que la fenêtre présente une courbure ou un pli de sorte que la fenêtre s’étend sur une plage angulaire d’au moins 60°, notamment d’au moins 90° de la rotation du dispositif de miroir. La fenêtre s’étend ainsi sur une plage qui offre un champ de saisie plus grand pour les premières directions et/ou les secondes directions.It is preferably provided that the window has a curvature or a fold so that the window extends over an angular range of at least 60°, in particular at least 90° of the rotation of the mirror device . The window thus extends over a range which offers a larger input field for the first directions and/or the second directions.

De façon préférentielle, l’unité de miroir supplémentaire est basculée par rapport à l’axe de rotation du dispositif de miroir. Ainsi, l’unité de miroir supplémentaire n’est pas orientée parallèlement à l’axe de rotation. Cela permet de dévier les secondes directions par rapport aux premières directions, ces dernières étant globalement dans un plan perpendiculaire à l’axe de rotation alors que la déviation des secondes directions est déviée par rapport à ce plan perpendiculaire à l’axe de rotation. La plage de vision spatiale du capteur lidar sera ainsi augmentée. En particulier, l’axe de rotation est orienté verticalement de sorte que la plage de vision verticale du capteur lidar est augmentée par la déviation correspondante de l’unité de miroirs supplémentaires.Preferably, the additional mirror unit is tilted with respect to the axis of rotation of the mirror device. Thus, the additional mirror unit is not oriented parallel to the axis of rotation. This makes it possible to deviate the second directions with respect to the first directions, the latter being globally in a plane perpendicular to the axis of rotation whereas the deviation of the second directions is deviated with respect to this plane perpendicular to the axis of rotation. The spatial vision range of the lidar sensor will thus be increased. In particular, the axis of rotation is oriented vertically so that the vertical viewing range of the lidar sensor is increased by the corresponding deflection of the additional mirror unit.

L’unité de miroirs supplémentaires a une surface de miroir courbe selon un développement préférentiel pour ainsi modifier les propriétés lidar comme, par exemple, la résolution ou l’angle d’ouverture des premières directions et/ou des secondes directions.The additional mirror unit has a curved mirror surface according to a preferential development to thereby modify the lidar properties such as, for example, the resolution or the aperture angle of the first directions and/or the second directions.

Enfin, il est prévu, de manière préférentielle, que l’unité d’émission et de réception comporte une source de lumière laser et un détecteur. La source de lumière laser et le détecteur peuvent être des composants distincts ; en variante, ces éléments constituent une seule unité. La source de lumière laser émet la lumière laser (le faisceau laser) le long du chemin optique sur le dispositif de miroir. Le détecteur reçoit le faisceau laser réfléchi par l’environnement du capteur lidar au moins par l’intermédiaire du dispositif de miroir. Le faisceau laser réfléchi est ainsi dirigé par le dispositif de miroir le long du chemin optique vers le détecteur, ce qui permet à l’unité d’émission et de réception de faire des mesures de distance utilisant notamment le temps de parcours du faisceau laser émis.Finally, provision is made, preferably, for the transmission and reception unit to comprise a laser light source and a detector. The laser light source and the detector may be separate components; alternatively, these elements constitute a single unit. The laser light source emits the laser light (the laser beam) along the optical path on the mirror device. The detector receives the laser beam reflected from the surroundings of the lidar sensor at least through the mirror device. The reflected laser beam is thus directed by the mirror device along the optical path towards the detector, which allows the transmitting and receiving unit to make distance measurements using in particular the travel time of the emitted laser beam .

La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l’aide de différents modes de réalisation d’un capteur lidar représenté dans les dessins annexés dans lesquels :The present invention will be described below in more detail using different embodiments of a lidar sensor shown in the accompanying drawings in which:

premier schéma d’un premier mode de réalisation d’un dispositif lidar selon l’invention, first diagram of a first embodiment of a lidar device according to the invention,

second schéma du premier mode de réalisation du capteur lidar selon l’invention, second diagram of the first embodiment of the lidar sensor according to the invention,

schéma d’un second mode de réalisation d’un capteur lidar selon l’invention, et diagram of a second embodiment of a lidar sensor according to the invention, and

schéma d’un troisième mode de réalisation d’un capteur lidar selon l’invention. diagram of a third embodiment of a lidar sensor according to the invention.

DESCRIPTION D’UN MODE DE REALISATION DE L’INVENTIONDESCRIPTION OF AN EMBODIMENT OF THE INVENTION

La montre schématiquement un capteur lidar 1 correspondant à un premier mode de réalisation de l’invention. Le capteur lidar 1 a un dispositif de miroir rotatif 5. Ce même capteur lidar 1 est également présenté à la ; la et la ne diffèrent que par l’orientation du dispositif de miroir rotatif 5 c’est-à-dire des différents instants pendant la rotation du dispositif de miroir 5.The schematically shows a lidar sensor 1 corresponding to a first embodiment of the invention. The lidar sensor 1 has a rotating mirror device 5. This same lidar sensor 1 is also shown at the ; the and the differ only in the orientation of the rotating mirror device 5 i.e. the different instants during the rotation of the mirror device 5.

Le capteur lidar 1 selon le premier mode de réalisation de l’invention a un boîtier 2. Le boîtier 2 comporte une fenêtre 3 traversée par la lumière laser du capteur lidar 1 dévié vers l’environnement ; la lumière laser de l’environnement arrive sur le capteur lidar 1. Le boîtier 2 a en outre une unité d’émission et de réception 4 fixe ainsi que le dispositif de miroir rotatif 5 monté à rotation. Le dispositif de miroir 5 tourne autour d’un axe de rotation 400 ; dans la zone du capteur lidar 1, l’axe de rotation 400 est de préférence vertical.The lidar sensor 1 according to the first embodiment of the invention has a housing 2. The housing 2 comprises a window 3 through which the laser light from the lidar sensor 1 passes, deflected towards the environment; the laser light from the surroundings hits the lidar sensor 1. The housing 2 additionally has a stationary transmitting and receiving unit 4 as well as the rotating mirror device 5 rotatably mounted. The mirror device 5 rotates around an axis of rotation 400; in the zone of the lidar sensor 1, the axis of rotation 400 is preferably vertical.

L’unité d’émission et de réception 4 a une source de lumière laser ainsi qu’un détecteur. La source de lumière laser émet la lumière laser selon un chemin optique 100 sur le dispositif de miroir 5. Le détecteur saisit la lumière laser réfléchie ; cette lumière laser réfléchie est dirigée par le dispositif de miroir 5 le long du chemin optique 100 sur le détecteur. La réalisation précise et la dispositif précise des sources lumineuses et du détecteur ne sont pas décisives pour l’invention et c’est pourquoi dans la suite de la description, l’unité d’émission et l’unité de réception sont réunies en une unité 4.The transmitting and receiving unit 4 has a laser light source as well as a detector. The laser light source emits the laser light along an optical path 100 onto the mirror device 5. The detector picks up the reflected laser light; this reflected laser light is directed by the mirror device 5 along the optical path 100 on the detector. The precise construction and the precise arrangement of the light sources and of the detector are not decisive for the invention and this is why in the remainder of the description the transmitting unit and the receiving unit are combined into one unit. 4.

Pendant sa rotation autour de l’axe de rotation 400, le dispositif de miroir 5 parcourt différentes plages angulaires ; la montre une première plage angulaire. Cette première plage angulaire permet de dévier le chemin optique 100 par le dispositif de miroir 5 pour le passer ainsi directement à travers la fenêtre 3. En d’autres termes, l’unité d’émission et de réception 4 émet la lumière laser sur le dispositif de miroir et cette lumière laser est dirigée directement vers l’environnement à travers la fenêtre 3. La même remarque s’applique inversement à la lumière laser réfléchie qui traverse la fenêtre 3 pour arriver directement sur le dispositif de miroir 5 et être guidée par celui-ci vers l’unité d’émission et de réception 4. Le chemin optique 5 est ainsi dévié selon la première direction 200 directement à travers la fenêtre 3.During its rotation around the axis of rotation 400, the mirror device 5 traverses different angular ranges; the shows a first angular range. This first angular range makes it possible to deviate the optical path 100 by the mirror device 5 in order to pass it directly through the window 3. In other words, the transmission and reception unit 4 emits the laser light on the mirror device and this laser light is directed directly towards the environment through the window 3. The same remark applies conversely to the reflected laser light which passes through the window 3 to arrive directly on the mirror device 5 and be guided by the latter towards the transmission and reception unit 4. The optical path 5 is thus deflected in the first direction 200 directly through the window 3.

Les premières directions 200 correspondent à une plage générée par la déviation du dispositif de miroir 5 pendant sa rotation dans les différentes orientations du dispositif de miroir 5.The first directions 200 correspond to a range generated by the deflection of the mirror device 5 during its rotation in the different orientations of the mirror device 5.

Pendant la rotation du dispositif de miroir 5, on peut également avoir des plages mortes dans lesquelles il n’est pas possible de dévier le chemin optique 100 à travers la fenêtre 3 de sorte que le chemin optique 100 est dirigé sur une partie du boîtier 2. Pour minimiser de telles zones mortes, il est prévu une unité de miroirs supplémentaires 6. En particulier, la montre ce fonctionnement de l’unité de miroirs supplémentaires 6.During the rotation of the mirror device 5, there can also be dead zones in which it is not possible to deflect the optical path 100 through the window 3 so that the optical path 100 is directed on a part of the housing 2 To minimize such dead zones, an additional mirror unit 6 is provided. shows this operation of the additional mirror unit 6.

La montre une orientation du dispositif de miroir 5 qui, pour des capteurs lidar 1 usuels, se traduirait par une zone morte car le chemin optique 100 serait dévié par le dispositif de miroir 5 directement sur une zone du boîtier 2. L’unité de miroirs supplémentaires 6 permet toutefois de dévier le chemin optique 100 pour le faire passer à travers la fenêtre 3. Pour cela, le dispositif de miroir 5 dirige le chemin optique 100 sur l’unité de miroirs supplémentaires 6 et à partir de là, le faisceau est dévié à travers la fenêtre dans les secondes directions 300. Dans ce premier mode de réalisation, les premières directions 200 et les secondes directions 300 sont avantageusement au moins partiellement différentes pour que la plage de vision du capteur lidar 1 soit globalement augmentée. On évite ainsi une plage morte et d’autre part, on améliore la puissance du capteur lidar.The shows an orientation of the mirror device 5 which, for usual lidar sensors 1, would result in a dead zone because the optical path 100 would be deviated by the mirror device 5 directly onto an area of the housing 2. The additional mirror unit 6, however, makes it possible to deflect the optical path 100 so that it passes through the window 3. For this, the mirror device 5 directs the optical path 100 onto the additional mirror unit 6 and from there the beam is deflected through the window in the second directions 300. In this first embodiment, the first directions 200 and the second directions 300 are advantageously at least partially different so that the range of vision of the lidar sensor 1 is globally increased. A dead band is thus avoided and, on the other hand, the power of the lidar sensor is improved.

Pour avoir une plage de saisie maximale pour le capteur lidar 1 il est en outre prévu de manière préférentielle que la fenêtre 3 présente, par rapport à l’axe de rotation du dispositif de miroir 5, une plage angulaire d’au moins 60°, notamment d’au moins 90°. En d’autres termes, la fenêtre 3 est courbée et s’étend par rapport à l’axe de rotation 100 dans la plage angulaire décrite ci-dessus. En variante, la fenêtre peut également être pliée et sa courbure est avantageuse pour éviter d’influencer optiquement au niveau de la zone de pliage.In order to have a maximum input range for the lidar sensor 1, it is also preferably provided that the window 3 has, relative to the axis of rotation of the mirror device 5, an angular range of at least 60°, in particular at least 90°. In other words, the window 3 is curved and extends relative to the axis of rotation 100 in the angular range described above. Alternatively, the window can also be bent and its curvature is advantageous to avoid optically influencing the bend area.

L’unité de miroirs supplémentaires 6 peut être formée de miroirs plans comme le montrent les figures 1 et 2. Dans les mêmes conditions, il est possible de munir l’unité de miroirs supplémentaires 6 d’une surface de miroir cintrée en ajustant notamment le paramètre du capteur lidar ainsi que la résolution et la plage de saisie.The unit of additional mirrors 6 can be formed of plane mirrors as shown in FIGS. 1 and 2. Under the same conditions, it is possible to provide the unit of additional mirrors 6 with a curved mirror surface by adjusting in particular the lidar sensor parameter as well as resolution and input range.

Les figures 1 et 2 montrent une variante dans laquelle les premières directions 200 et les seconde directions 300 sont globalement dans le même plan, à savoir dans un plan perpendiculaire à l’axe de rotation 400. Pour cet axe de rotation 400, on peut orienter en basculant l’unité de miroir 6 pour que cette unité 6 ne se trouve pas dans un plan parallèle à l’axe de rotation 400. Dans ce cas, les premières directions 200 et les secondes directions 300 ont au moins par zones, une différence d’orientation verticale. Alors que la première direction 200 se situe toujours dans le plan du dessin, c’est-à-dire dans le plan perpendiculaire à l’axe de rotation 4100, les secondes directions 300 sont inclinées par rapport au plan, ce qui augmente la plage de saisie verticale du capteur lidar 1.Figures 1 and 2 show a variant in which the first directions 200 and the second directions 300 are generally in the same plane, namely in a plane perpendicular to the axis of rotation 400. For this axis of rotation 400, one can orient by tilting the mirror unit 6 so that this unit 6 is not in a plane parallel to the axis of rotation 400. In this case, the first directions 200 and the second directions 300 have at least by zones, a difference vertical orientation. While the first direction 200 is always in the plane of the drawing, that is to say in the plane perpendicular to the axis of rotation 4100, the second directions 300 are inclined with respect to the plane, which increases the range vertical capture of lidar sensor 1.

L’unité de miroirs supplémentaires 6 permet de diminuer comme décrit, la plage morte pendant la mesure du capteur lidar. Pendant la rotation du dispositif de miroir 5 on a ainsi une première plage angulaire dans laquelle se développent les premières directions 100 ainsi qu’une seconde plage angulaire dans laquelle se développent les secondes directions 300. La première plage angulaire et la seconde plage angulaire correspondent ainsi ensemble à, de préférence, au moins 270°, notamment au moins 300°. Cela minimise avantageusement la plage morte.The additional mirror unit 6 makes it possible to reduce the dead zone during the measurement of the lidar sensor as described. During the rotation of the mirror device 5 there is thus a first angular range in which the first directions 100 develop as well as a second angular range in which the second directions 300 develop. The first angular range and the second angular range thus correspond together at, preferably, at least 270°, in particular at least 300°. This advantageously minimizes the dead band.

La montre un second mode de réalisation d’un capteur lidar 1 selon l’invention. Ce mode de réalisation diffère du premier mode de réalisation uniquement par l’unité de miroirs supplémentaires 6. L’orientation différente de celle du premier exemple de réalisation dans ce second exemple de réalisation fait que les secondes directions 300 sont au moins par segments, identiques aux premières directions 200. Ainsi, une certaine partie de la plage de saisie du capteur lidar 1, à savoir la plage dans laquelle les premières directions 200 et les secondes directions 300 se chevauchent sera détectée plusieurs fois à chaque rotation du dispositif de miroir 5. On augmente ainsi la précision de la saisie dans cette plage. Pour le reste, le capteur lidar est analogue à celui du premier mode de réalisation.The shows a second embodiment of a lidar sensor 1 according to the invention. This embodiment differs from the first embodiment only by the unit of additional mirrors 6. The orientation different from that of the first embodiment in this second embodiment means that the second directions 300 are at least by segments, identical to the first directions 200. Thus, a certain part of the sensing range of the lidar sensor 1, namely the range in which the first directions 200 and the second directions 300 overlap will be detected several times with each rotation of the mirror device 5. This increases the precision of the entry in this range. For the rest, the lidar sensor is analogous to that of the first embodiment.

La montre schématiquement un troisième exemple de réalisation du capteur lidar 1. La différence par rapport au premier exemple de réalisation et au second exemple de réalisation réside uniquement dans l’unité de miroirs supplémentaires 6 car, à la différence du premier exemple de réalisation et du second exemple de réalisation du capteur lidar 1, dans le troisième exemple de réalisation, l’unité de miroirs supplémentaires 6 se compose d’un premier miroir simple 6a et d’un second miroir simple 6b.The schematically shows a third exemplary embodiment of the lidar sensor 1. The difference with respect to the first exemplary embodiment and the second exemplary embodiment resides only in the unit of additional mirrors 6 since, unlike the first exemplary embodiment and the second exemplary embodiment of the lidar sensor 1, in the third exemplary embodiment, the additional mirror unit 6 consists of a first simple mirror 6a and a second simple mirror 6b.

Dans le troisième exemple de réalisation, il est ainsi prévu que le chemin optique 100 à partir de l’unité d’émission et de réception 4 arrive au dispositif de miroir rotatif 5 et de là le faisceau est dévié vers le premier miroir simple 6a. Le premier miroir simple 6a fait une déviation vers le second miroir simple 6b qui dévie à travers la fenêtre 3 pour réaliser ainsi les secondes directions 300. L’utilisation de plusieurs miroirs simples 6a, 6b comme unités de miroir supplémentaire 6 permet ainsi une disposition souple de l’unité de miroir 6 dans le boîtier 2 minimisant d’une part la plage morte et permettant, d’autre part, une orientation souple des secondes directions 300.In the third exemplary embodiment, it is thus provided that the optical path 100 from the transmitting and receiving unit 4 arrives at the rotary mirror device 5 and from there the beam is deflected towards the first simple mirror 6a. The first single mirror 6a deflects to the second single mirror 6b which deflects through the window 3 to thereby realize the second directions 300. The use of several single mirrors 6a, 6b as additional mirror units 6 thus allows a flexible arrangement of the mirror unit 6 in the housing 2 minimizing on the one hand the dead zone and allowing, on the other hand, a flexible orientation of the second directions 300.

Le dispositif lidar 1 s’utilise ainsi en particulier pour des véhicules autonomes ou du moins circulant en mode automatisé. En minimisant la plage morte, on permet de faire des mesures plus puissantes que cela est le cas actuellement.The lidar device 1 is thus used in particular for autonomous vehicles or at least circulating in automated mode. By minimizing the dead band, it is possible to make more powerful measurements than is currently the case.

NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUXNOMENCLATURE OF THE MAIN ELEMENTS

1 Capteur Lidar1 Lidar sensor

2 Boîtier2 Housing

3 Fenêtre3 Window

4 Unité d’émission et de réception4 Transmitting and receiving unit

5 Dispositif de miroir rotatif5 Rotating mirror device

6 Unité de miroirs supplémentaires6 Unit of additional mirrors

6a Miroir simple6a Single mirror

6b Miroir simple6b Single Mirror

100 Chemin optique100 Optical path

300 Seconde direction300 Second direction

400 Axe de rotation400 axis of rotation

Claims

Lidar sensor (1) comprising a housing (2) provided with a window (3), a transmitting and receiving unit (4) fixedly installed in the housing (2) for transmitting and receiving laser light as well as a mirror device (5) rotatably mounted on the housing (2), for deflecting the optical path (100) between the transmitting and receiving unit (4) in different first directions (100) directly through the window (3),
- the housing (2) comprising in a fixed position, a unit of additional mirrors (6) so that the optical path (100) can be deflected in different second directions (100) through the window (3) between the mirror device (5) and the additional mirror unit (6) and from the additional mirror unit (6).

Lidar sensor (1) according to claim 1,
characterized in that
during a rotation, the mirror device (5) traverses at least a first angular range as well as a second angular range,
the mirror device (5) deviating in the first angular range, the optical path (100) directly through the window (3) and on the additional mirror unit (6) in the second angular range.

Lidar sensor (1) according to claim 1,
characterized in that
the first angular range and the second angular range together cover at least 270°, in particular at least 300°.

Lidar sensor (1) according to one of the preceding claims,
characterized in that
the first directions (200) and the second directions (300) are at least partly identical.

Lidar sensor (1) according to one of the preceding claims,
characterized in that
the first directions (200) and the second directions (300) are at least partly different.

Lidar sensor (1) according to one of the preceding claims,
characterized in that
the additional mirror unit (6) comprises at least two simple mirrors (6A, 6B) so that from the simple mirror device the optical path (100) arrives at a first simple mirror (6A) of the unit of additional mirrors (6) and this first simple mirror (6A) directly or via other simple mirrors on a second simple mirror (6B) of the additional mirror unit (6) and from the second mirror simple (6B), it is directed through the window (3).

Lidar sensor (1) according to one of the preceding claims,
characterized in that
the window (3) covers an angular range of at least 60°, in particular at least 90°, for the rotation of the mirror device (5).

Lidar sensor (1) according to one of the preceding claims,
characterized in that
the additional mirror unit (6) tilts relative to the axis of rotation (400) of the mirror device (5) so that it is not oriented parallel to the axis of rotation (400).

Lidar sensor (1) according to one of the preceding claims,
characterized in that
the additional mirror unit (6) has a curved mirror surface.

Lidar sensor (1) according to one of the preceding claims,
characterized in that
- the transmitting and receiving unit (4) has a laser light source and a detector,
- the laser light source emits the laser light onto the mirror device (5), and
- the detector captures the laser light reflected from the surroundings of the lidar sensor at least via the mirror device (5).