具有用于发射子射束的弯曲的透镜阵列的激光雷达设备制造技术

本发明专利技术涉及一种用于对扫描区域(A)进行扫描的激光雷达设备(1)，该激光雷达设备具有发送单元(2)，该发送单元具有用于产生电磁辐射的至少一个射束源(6)，并且该激光雷达设备具有接收单元(4)，该接收单元具有用于接收从扫描区域中散射回的和/或反射的射束的至少一个探测器(16)，其中，该发送单元和/或该接收单元是不可运动的、可旋转或可摆动的，其中，该发送单元具有弯曲的透镜阵列(10)，该弯曲的透镜阵列用于将由射束源产生的射束分成子射束并且用于将所述子射束发射到扫描区域(A)中。本发明专利技术还涉及一种用于运行具有至少一个弯曲的透镜阵列(10，12)的激光雷达设备(1)的方法。12)的激光雷达设备(1)的方法。12)的激光雷达设备(1)的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有用于发射子射束的弯曲的透镜阵列的激光雷达设备


[0001]本专利技术涉及一种用于对扫描区域进行扫描的激光雷达设备，该激光雷达设备具有发送单元，该发送单元具有用于产生电磁辐射的至少一个射束源，并且该激光雷达设备具有接收单元，该接收单元具有用于接收从扫描区域中散射回的和/或反射的射束的至少一个探测器。本专利技术还涉及一种用于运行具有至少一个弯曲的透镜阵列的激光雷达设备的方法。

技术介绍

[0002]能够自动化运行的车辆和行驶功能在公共道路交通中变得越来越重要。为了在技术上实现这种类型的车辆和行驶功能，需要传感器，例如摄像机传感器、雷达传感器和激光雷达传感器。
[0003]在此，激光雷达传感器产生电磁射束、例如激光射束，并且利用所述射束对扫描区域进行扫描。基于飞行时间分析能够求取激光雷达传感器与扫描区域中的对象之间的距离。自动化驾驶功能需要具有每秒钟大于1百万个点的扫描率的激光雷达传感器。然而，为了对距离为300米的对象进行扫描，需要至少两微秒的测量持续时间。在使用所谓的FMCW或者说频率调制连续波激光雷达传感器的情况下，需要高达十微秒的测量持续时间。因此，该测量持续时间需要激光雷达传感器的最大可能的扫描率。
[0004]具有多个射束源的脉冲式激光雷达传感器是已知的。然而，对于FMCW激光雷达传感器，这种处理方式伴随着显著的成本花费，因为频率调制的激光源是大的成本因素。

技术实现思路

[0005]本专利技术所基于的任务能够视为，提出一种激光雷达设备，该激光雷达设备能够在所使用的射束源的情况下辐射多个经准直的射束。
[0006]该任务借助独立权利要求的相应的主题来解决。本专利技术的有利构型是相应从属权利要求的主题。
[0007]根据本专利技术的一个方面，提供一种用于对扫描区域进行扫描的激光雷达设备。该激光雷达设备具有发送单元，该发送单元具有用于产生电磁辐射的至少一个射束源，并且该激光雷达设备具有接收单元，该接收单元具有用于接收从扫描区域中散射回的和/或反射的射束的至少一个探测器。
[0008]优选地，发送单元和/或接收单元实施为不可运动的、可旋转或可摆动的。根据本专利技术，发送单元具有弯曲的透镜阵列，该弯曲的透镜阵列用于将由射束源产生的射束分成子射束并且用于将所述子射束发射到扫描区域中。
[0009]至少一个射束源优选能够是激光器、LED和类似物。至少一个射束源尤其能够是频率调制的射束源，其具有低的发散度，使得所产生的射束是准直的。
[0010]通过使用弯曲的透镜阵列，能够将经准直的射束分成多个子射束，所述子射束同样本身是准直的并且因此能够实现最大的扫描作用范围。因此，能够提供多个单独的且发
散得弱的子射束，用以对空间扫描区域进行扫描。通过将经准直的射束划分成多个子射束的可能性，能够将激光雷达设备中的所使用的射束源的数量最小化，并且能够提高扫描率或者说用于对扫描区域进行扫描的可用的子射束的数量。根据弯曲的透镜阵列的曲率半径以不同的辐射角度将子射束发射到扫描区域中。
[0011]视弯曲的透镜阵列的构型而定，所产生的射束能够以准直的形式入射到弯曲的透镜阵列上或者提前(im Vorfeld)通过上游布置的光学元件聚束到或者发散到弯曲的透镜阵列上。
[0012]弯曲的透镜阵列具有弯曲的载体表面，该载体表面具有至少两个透镜。弯曲的透镜阵列能够例如借助三维打印的铸模或者通过朗缪尔
‑
布罗基特(Langmuir
‑
Blodgett)沉积来制造。
[0013]激光雷达设备的接收单元通常能够构造得比发送单元更价廉，使得能够使用多个探测器。在此，接收单元同样能够具有弯曲的透镜阵列，该弯曲的透镜阵列能够接收从扫描区域中散射回的和/或反射的射束并且将它们转向到一个或者多个探测器上。
[0014]视激光雷达设备的构型而定，发送单元和接收单元能够使用共同的弯曲的透镜阵列或者能够分别具有发送侧的和接收侧的弯曲的透镜阵列。
[0015]另外，弯曲的透镜阵列的使用在激光雷达设备的模块性方面是有利的。尤其是，通过所使用的弯曲的透镜阵列能够设定定义的运行参数，所述运行参数例如是分辨率、用于扫描的子射束的数量、在无发送单元的附加运动的情况下的初始扫描角度，并且还能够事后通过更换弯曲的透镜阵列来改变。因此，降低构件多样性并且降低激光雷达设备的制造成本。
[0016]激光雷达设备不受限于频率调制连续波激光雷达设备的使用。尤其是，根据本专利技术的具有弯曲的透镜阵列的激光雷达设备能够与任意的射束源和功能原理一起使用。
[0017]另外，弯曲的透镜阵列能够实现测量的并行化，其中，所产生的子射束是经准直的并且因此适合用于FMCW激光雷达测量。另外，能够为更高的扫描率产生更多的子射束。通过使用射束源能够将产生的损耗热量和激光雷达设备的制造成本最小化。
[0018]除此之外，激光雷达设备能够用作扫描式激光雷达设备或者所谓的不具有可运动的部件的Flash激光雷达。
[0019]根据一个实施例，弯曲的透镜阵列具有至少两个透镜，所述透镜构型为微透镜或者宏透镜。因此，不同构型的透镜能够用于该弯曲的透镜阵列。尤其是，通过选择透镜尺寸能够设定每个透镜阵列的透镜的最大可能的数量并且因此也能够设定激光雷达设备的最高分辨率。
[0020]根据另一实施方式，弯曲的透镜阵列的透镜集成到球形的载体结构中或者布置在球形的载体结构上。通过该措施，基于不同的制造方法，透镜能够布置在载体结构上或者集成到载体结构中。例如，在铸造方法的情况下，球形的载体结构能够与透镜构成整体地或者说一件式地实施。
[0021]替代地，透镜能够事后例如通过粘贴布置在已提供的球形的载体结构上。
[0022]根据另一个实施例，弯曲的透镜阵列的透镜具有相应于球形的载体结构的半径的焦距。由此能够如此设定球形的载体结构的或者说载体面的曲率半径，使得球形的载体结构的中心点与透镜的焦点一致。为此，球形的载体结构能够构型为具有定义的半径的半圆。
[0023]替代地，载体结构能够构型为半圆弧。另外，也能够使用成形为非球面的载体结构。
[0024]通过相应于载体结构的半径设定透镜的焦距，能够将传导到弯曲的透镜阵列上的射束划分成多个子射束并且能够同时通过透镜将其准直。相应的子射束在此在错位的辐射角度方面彼此不同。
[0025]根据另一种实施方式，弯曲的透镜阵列的透镜具有100μm至10cm的直径。因此，具有不同尺寸的透镜能够布置在该球形的载体结构上。尤其是，由此产生在构型弯曲的透镜阵列时的灵活性。与透镜的所使用的直径类似，能够相应地匹配球形的载体结构的尺寸。通过该措施，弯曲的透镜阵列能够在激光雷达设备的紧凑的尺寸和/或光敏性方面被优化。同时，在此能够遵守用于所发射的射束或子射束的必需的极限值，用以确保眼睛安全性。
[0026]根据另一个实施例，发送单元具有至少两个射束源，所述射束源设置用于将产生的射束以彼此平行的方式或者通过分束器投影到弯曲的透镜阵列上。尤其是，不同的射本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于对扫描区域(A)进行扫描的激光雷达设备(1)，所述激光雷达设备具有发送单元(2)并且具有接收单元(4)，所述发送单元具有用于产生电磁辐射(7)的至少一个射束源(6)，所述接收单元具有用于接收从所述扫描区域(A)中散射回的和/或反射的射束(13)的至少一个探测器(16)，其中，所述发送单元(2)和/或所述接收单元(4)是不可运动的、可旋转的或可摆动的，其特征在于，所述发送单元(2)具有弯曲的透镜阵列(10)，所述弯曲的透镜阵列用于将由所述射束源(6)产生的射束(7)分成子射束(11)并且用于将所述子射束(11)发射到所述扫描区域(A)中。2.根据权利要求1所述的激光雷达设备，其中，所述弯曲的透镜阵列(10)具有至少两个透镜(18)，所述至少两个透镜构型为微透镜或者宏透镜。3.根据权利要求2所述的激光雷达设备，其中，所述弯曲的透镜阵列(10)的透镜(18)集成到球形的载体结构(20)中或者布置在所述球形的载体结构(20)上。4.根据权利要求3所述的激光雷达设备，其中，所述弯曲的透镜阵列(10)的透镜(18)具有相应于所述球形的载体结构(20)的半径(R)的焦距。5.根据权利要求2至4中任一项所述的激光雷达设备，其中，所述弯曲的透镜阵列(10)的透镜(18)具有10...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：罗伯特，
类型：发明
国别省市：