用于检测对象的激光雷达设备制造技术

一种用于检测周围环境中的对象的激光雷达设备(100)，其具有至少一个发送器(101)，用于将电磁辐射(102)发送到周围环境中；至少一个旋转偏转单元(112)，用于偏转所发送的电磁辐射(102)；至少一个探测光学系统(105)，用于接收在周围环境中由对象所反射的电磁辐射(104)且将所接收到的电磁辐射(104)对准第一探测器单元(106)；至少一个第二探测器单元(109)；至少一个衍射光学元件(108，108‑1，108‑2)。至少一个衍射光学元件(108，108‑1，108‑2)具有至少一个第一衍射区域(108‑A，108‑E)和至少一个第二衍射区域(108‑B，108‑C，108‑D，108‑F)，分配给至少一个第一衍射区域(108‑A，108‑E)的第一衍射效率与分配给至少一个第二衍射区域(108‑B，108‑C，108‑D，108‑F)的第二衍射效率不同。

Lidar equipment for detecting objects

【技术实现步骤摘要】
用于检测对象的激光雷达设备
本专利技术涉及一种用于检测周围环境中的对象的激光雷达设备和一种用于操控激光雷达设备的方法。
技术介绍
DE102016220468A1公开一种用于检测周围环境中的对象的激光雷达传感器，其中，激光雷达传感器包括至少一个发送单元、至少一个接收单元、至少一个折射元件并且包括旋转单元，所述至少一个发送单元用于发送电磁辐射，所述至少一个接收单元用于接收由对象所反射的电磁辐射，所述至少一个折射元件对于电磁辐射至少是部分可透过的，该旋转单元至少包含所述至少一个折射元件、所述至少一个发送单元和所述至少一个接收单元。所述至少一个折射元件包括至少一个光学透镜并且包括用于分离电磁辐射的分束器。在此，分束器可以通过全息光学元件来构造。在全息光学元件的情况下，通过光栅上的衍射实现对电磁辐射进行分离和对电磁辐射的一部分进行辐射偏转。
技术实现思路
本专利技术从一种用于检测周围环境中的对象的激光雷达设备出发。激光雷达设备具有：至少一个发送器，其用于将电磁辐射发送到周围环境中；至少一个旋转偏转单元，其用于对所发送的电磁辐射进行偏转；至少一个探测光学系统，其用于接收在周围环境中由对象所反射的电磁辐射并且将所接收到的电磁辐射对准第一探测器单元；至少一个第二探测器单元；和至少一个衍射光学元件。根据本专利技术，至少一个衍射光学元件具有至少一个第一衍射区域和至少一个第二衍射区域，其中，分配给至少一个第一衍射区域的至少一个第一衍射效率与分配给至少一个第二衍射区域的至少一个第二衍射效率不同。优选地，使用光栅作为衍射光学元件。衍射光学元件可以是进行成像的衍射光学元件。衍射光学元件可以是全息光学元件。发送器可以构造为激光器、尤其激光二极管。所发送的电磁辐射可以是激光。发送器可以构造为发光二极管(英语：LED，lightemittingdiode)。发送器可以构造为有机发光二极管(英语：OLED，organiclightemittingdiode)。所发送的电磁辐射可以具有预给定的波长。发送器也可以包括至少两个激光器，其中，所述至少两个激光器可以以激光线的形式发送电磁辐射。可以按序列对所述至少两个激光器进行操控。探测光学系统可以构造为接收光路中的镜头(Objektiv)。探测光学系统可以具有一个或多个光学透镜。第一探测器单元可以具有至少一个探测单元。第一探测器单元的探测单元可以构造为光电二极管。第二探测器单元的探测单元可以构造为光电二极管。旋转偏转单元可以具有转子。旋转偏转单元还可以具有静态元件。旋转偏转单元可以具有定子。激光雷达设备的发送器可以布置在转子上。至少一个探测光学系统可以布置在转子上。第一探测器单元可以布置在转子上。至少一个第二探测器单元可以布置在转子上。至少一个衍射光学元件可以布置在静态元件上。本专利技术的优点在于，借助所描述的激光雷达设备可以有效地求取激光雷达设备的至少一个部件的至少一个特性。在此，可以使激光雷达设备的结构空间保持得小。衍射光学元件可以由膜材料构成。衍射光学元件占据少量的结构空间，并且该衍射光学元件在激光雷达设备内的布置是灵活的。这得出衍射光学元件在激光雷达设备内的空间布置具有较大的自由度。这得出至少一个第一衍射区域和至少一个第二衍射区域在激光雷达设备内的空间布置具有较大的自由度。在本专利技术的一种有利的构型方案中设置如下：至少第一衍射区域构造用于将所发送的电磁辐射的预给定的至少一个第一分量偏转和/或集束到第二探测器单元上；并且至少一个第二衍射区域构造用于将所发送的电磁辐射的预给定的至少一个第二分量偏转和/或集束到第二探测器单元上。在此，预给定的至少一个第一分量尤其与至少一个第一衍射效率相关。在此，预给定的至少一个第二分量尤其与至少一个第二衍射效率相关。至少一个第一衍射区域尤其构造用于借助预给定的至少一个第一偏转角将预给定的至少一个第一分量偏转和/或集束到第二探测器单元上。在此，预给定的至少一个第一偏转角尤其与至少一个第一衍射区域的光栅平面(Gitterebenen)的取向相关。在体积全息图中尤其如此构造光栅的光栅平面的间距，使得该间距与所发送的电磁辐射的波长相匹配。至少一个第二衍射区域尤其构造用于借助预给定的至少一个第二偏转角将预给定的至少一个第二分量偏转和/或集束到第二探测器单元上。在此，预给定的至少一个第二偏转角尤其与至少一个第二衍射区域的光栅平面的取向相关。在体积全息图中尤其如此构造光栅的光栅平面的间距，使得该间距与所发送的电磁辐射的波长相匹配。预给定的至少一个第一偏转角与预给定的至少一个第二偏转角可以具有相等的值。预给定的至少一个第一偏转角和预给定的至少一个第二偏转角可以具有不同的值。该构型方案的优点在于，衍射光学元件不受反射定律的限制。在制造至少一个第一衍射区域时可以自由选择至少一个第一衍射区域的光学功能，例如绕着具有预给定的波长的入射光偏转一个角度。在制造至少一个第二衍射区域时可以自由选择至少一个第二衍射区域的光学功能，例如绕着具有预给定波长的入射光偏转一个角度。在至少一个第一衍射区域中可以成本有利且节省空间地存储附加的光学功能，例如射束集束功能。在至少一个第二衍射区域中可以成本有利且节省空间地存储附加的光学功能，例如射束集束功能。在本专利技术的另一有利的构型方案中设置如下：至少一个第二探测器单元构造用于将所发送的电磁辐射的预给定的至少一个第一分量探测为至少一个第一信号；并且将所发送的电磁辐射的预给定的至少一个第二分量探测为至少一个第二信号；并且根据至少一个第一信号和至少一个第二信号的时间变化过程来求取激光雷达设备的至少一个部件的至少一个特性。在此，由第二探测器单元所探测到的信号尤其与旋转偏转单元的角速度相关、第一和第二衍射区域的大小、衍射效率和/或序列相关。至少一个第一信号和至少一个第二信号尤其是经周期性调制的和/或经非周期性调制的。该构型方案的优点在于，能够有效地求取激光雷达设备的至少一个部件的至少一个特性。这提高激光雷达设备的安全性。可以有效地求取激光雷达设备的至少一个部件的与时间相关的至少一个特性。可以有效地求取激光雷达设备的至少一个部件的关于时间可变化的至少一个特性。在本专利技术的另一有利的构型方案中设置如下：至少一个部件是旋转偏转单元；并且待求取的特性是旋转偏转单元的角速度。该构型方案的优点在于能够有效地求取旋转偏转单元的特性。在此，能够在旋转偏转单元的转子上没有附加光源的情况下求取旋转偏转单元的特性。此外，不需要将测得的角速度从旋转偏转单元的定子转换到旋转偏转单元的转子。对于转子能够自身求取角速度。能够有效地求取旋转偏转单元的角速度。由此能够对发送器更好地进行操控。由此能够对所发送的电磁辐射更好地进行操控。可以对发送器进行如此操控，使得该发送器以正确的角度间距来发送电磁辐射。此外，可以快速地且以高的安全性识别出旋转偏转单元的功能性故障。在发生功能性故障的情况下可以快速地关断激光雷达设备。在发生功能性故障的情况下可以快速地关断激光雷达设备的发送器。这是尤其重要的，用以在使用激光雷达设备时保证眼睛安全性。这尤其在汽本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光雷达设备(100)，所述激光雷达设备用于检测周围环境中的对象，所述激光雷达设备具有：/n·至少一个发送器(101)，所述至少一个发送器用于将电磁辐射(102)发送到所述周围环境中；/n·至少一个旋转偏转单元(112)，所述至少一个旋转偏转单元用于对所发送的电磁辐射(102)进行偏转；/n·至少一个探测光学系统(105)，所述至少一个探测光学系统用于接收在所述周围环境中由对象所反射的电磁辐射(104)并且用于将所接收到的电磁辐射(104)对准第一探测器单元(106)；/n·至少一个第二探测器单元(109)；/n·至少一个衍射光学元件(108，108-1，108-2)；/n其特征在于，/n·所述至少一个衍射光学元件(108，108-1，108-2)具有至少一个第一衍射区域(108-A，108-E)和至少一个第二衍射区域(108-B，108-C，108-D，108-F，108-G)，其中，至少一个第一衍射效率与至少一个第二衍射效率不同，所述至少一个第一衍射效率分配给所述至少一个第一衍射区域(108-A，108-E)，所述至少一个第二衍射效率分配给所述至少一个第二衍射区域(108-B，108-C，108-D，108-F，108-G)。/n...

【技术特征摘要】
20180801 DE 102018212823.51.一种激光雷达设备(100)，所述激光雷达设备用于检测周围环境中的对象，所述激光雷达设备具有：
·至少一个发送器(101)，所述至少一个发送器用于将电磁辐射(102)发送到所述周围环境中；
·至少一个旋转偏转单元(112)，所述至少一个旋转偏转单元用于对所发送的电磁辐射(102)进行偏转；
·至少一个探测光学系统(105)，所述至少一个探测光学系统用于接收在所述周围环境中由对象所反射的电磁辐射(104)并且用于将所接收到的电磁辐射(104)对准第一探测器单元(106)；
·至少一个第二探测器单元(109)；
·至少一个衍射光学元件(108，108-1，108-2)；
其特征在于，
·所述至少一个衍射光学元件(108，108-1，108-2)具有至少一个第一衍射区域(108-A，108-E)和至少一个第二衍射区域(108-B，108-C，108-D，108-F，108-G)，其中，至少一个第一衍射效率与至少一个第二衍射效率不同，所述至少一个第一衍射效率分配给所述至少一个第一衍射区域(108-A，108-E)，所述至少一个第二衍射效率分配给所述至少一个第二衍射区域(108-B，108-C，108-D，108-F，108-G)。


2.根据权利要求1所述的激光雷达设备(100)，其特征在于，所述至少一个第一衍射区域(108-A，108-E)构造用于将所发送的电磁辐射(102)的预给定的至少一个第一分量(114-A，114-E)偏转和/或集束到所述第二探测器单元(109)上；并且所述至少一个第二衍射区域(108-B，108-C，108-D，108-F，108-G)构造用于将所发送的电磁辐射(102)的预给定的至少一个第二分量(114-B，114-C，114-D，114-F，114-G)偏转和/或集束到所述第二探测器单元(109)上。


3.根据权利要求2所述的激光雷达设备(100)，其特征在于，所述至少一个第二探测器单元(109)构造用于：将所发送的电磁辐射(102)的所述预给定的至少一个第一分量(114-A，114-E)探测为至少一个第一信号(403-A，403-E)；并且将所发送的电磁辐射(102)的所述预给定的至少一个第二分量(114-B，114-C，114-D，114-F，114-G)探测为至少一个第二信号(403-B，403-C，403-D，403-F，403-G)；并且根据所述至少一个第一信号(403-A，403-E)和所述至少一个第二信号(403-B，403-C，403-D，403-F，403-G)的时间变化过程来求取所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·弗雷德里克森，S·哈特曼，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE