用于具有用于在焦点区域中聚焦的接收元件的车辆的激光雷达传感器制造技术

根据本发明专利技术的用于车辆的激光雷达传感器包括光学发射装置，用于借助单个激光束在预定检测区域内扫描车辆的环境

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于具有用于在焦点区域中聚焦的接收元件的车辆的激光雷达传感器、包括激光雷达传感器的车辆以及用于操作激光雷达传感器的方法


[0001]本专利技术涉及一种用于车辆的激光雷达传感器
。
本专利技术还涉及一种包括这种激光雷达传感器的车辆
。
最后，本专利技术涉及一种用于操作这种激光雷达传感器的方法
。

技术介绍

[0002]配备现代辅助系统的车辆通常包括激光雷达传感器，例如用于检测车辆环境中的物体
。
为此，激光雷达传感器向环境中发射单个的光脉冲或激光束
。
用于汽车应用的激光雷达传感器通常在发射人眼不可见的波长区域中的激光束
。
这通常是波长为
800nm
至
2500nm
的红外辐射
。
如果单个激光束被环境中的物体
(
例如车辆
)
反射回激光雷达传感器，则可以根据单个激光束的行进时间来确定激光雷达传感器和物体之间的距离
。
[0003]通过在不同方向上重复发射光脉冲或激光束，可以扫描或探测环境的某个区域
。
被扫描的环境区域也称为激光雷达传感器的视野或检测区域
。
反射点，即环境中反射激光雷达传感器的光脉冲或激光束的那些点，被组合成所谓的激光雷达点云
。
该激光雷达点云用作环境的表示
。
[0004]为了在不同方向上对光脉冲或激光束进行发射
、
接收并将其导向至探测器，根据现有技术已知与激光雷达传感器相关的各种反射镜系统
。
利用这种反射镜系统，光脉冲或激光束可以被引导到环境中的特定方向
。
使用数千个光脉冲或激光束扫描环境
。
为此，用于接收反射回激光雷达传感器的激光束的反射镜系统必须在发射方向上精确对准
。
[0005]激光雷达传感器也是现有技术已知的，其包括
MEMS
反射镜或微机电反射镜
。
这里，与设计具有一个反射镜的接收装置相比，多个微机电反射镜通常在接收侧并联连接，以增加接收面积
。
这种方法仅在微机电反射镜全部同步移动时才有效
。
对同步运动的要求很高
。
它们由光束发散度和角分辨率定义
。
典型值位于小于
0.025
°
的范围内或通常为角分辨率的
1/4。
例如，微机电反射镜以
9000
°
/s
的角速度移动
。
无论外部影响或温度
、
湿度
、
振动或机械冲击等如何，都必须动态地保持同步运动
。
[0006]出版物
US2018/0128920A1
公开了一种包括处理器的激光雷达系统，该处理器被设置用于控制光源的光传播
、
并通过重复移动至少一个光偏转器
(
即，用于使单个激光束偏转的反射镜
)
来扫描视场，同时至少一个光偏转器处于相同的方向上
。
此外，激光雷达系统被设置用于借助至少一个另外的偏转器来接收被反射的激光束
。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提出一种关于如何更加鲁棒地设计用于车辆的激光雷达传感器的解决方案
。
另外，将提供一种具有这种激光雷达传感器的车辆
。
[0008]根据本专利技术，该目的通过具有根据独立权利要求的特征的用于车辆的激光雷达传感器
、
方法和车辆来实现
。
本专利技术的有利改进在从属权利要求中详细说明
。
[0009]根据本专利技术的用于车辆的激光雷达传感器包括光发射装置，用于借助单个激光束或顺序发射的光脉冲在预定检测区域内扫描车辆的环境
。
用于车辆的激光雷达传感器还包括光学接收装置，该光学接收装置包括用于接收在环境中被反射的单个激光束或光脉冲的接收元件以及用于将被反射的单个激光束转换成电信号的至少一个探测器
。
另外，激光雷达传感器包括用于根据电信号确定检测区域中的环境的表示的评估装置
。
此外，激光雷达传感器的接收元件包括至少一个光学透镜，其中该至少一个光学透镜被设置用于在预定的焦点区域中聚焦从整个检测区域反射回至少一个光学透镜的单个激光束
。
此外，探测器被设置用于将在焦点区域中聚焦的单个激光束转换成电信号
。
[0010]借助激光雷达传感器，可以接收反射回激光雷达传感器的单个激光束，而无需接收元件和
/
或其部分的机械对准
。
激光雷达传感器用于借助激光雷达点云创建检测区域中环境的表示
。
检测区域中环境的这种表示可以用于例如确定所谓的环境模型
。
激光雷达传感器优选可以安装在挡风玻璃后面或车辆的车顶处
。
然而，激光雷达传感器也可以至少部分集成到车辆外蒙皮的区域中
。
激光雷达传感器也可以分散地安装在整个车辆上
。
[0011]激光雷达传感器的光学发射装置的光源可以产生单个激光束，并且例如包括激光二极管
。
借助光学发射装置，可以将激光束发射到预定检测区域内的车辆环境中
。
在此借助许多单个激光束扫描预定的检测区域
。
在扫描预定检测区域时，例如以
0.1
°
的水平步长和
0.5
°
的垂直步长发射激光束
。
如果预定检测区域水平延伸超过
120
°
并且垂直延伸超过
10
°
，则在预定检测区域内可以发射多达
1201x21
＝
25221
个单个激光束
。
换言之，在该示例中，使用多达
25221
个单个激光束来扫描并且顺序地扫描预定检测区域
。
[0012]如果单个激光束在车辆环境中被反射回激光雷达传感器，则可以被光学接收装置接收
。
接收并反射回激光雷达传感器的单个激光束由探测器转换为电信号
。
探测器可以例如被设计为光电二极管或者包括至少一个光电二极管
。
激光雷达传感器和反射点之间的距离可以根据在发射单个激光束和接收反射回激光雷达传感器的单个激光束的之间经过的时间段或行进时间来确定
。
为了能够接收反射回激光雷达传感器的单个激光束，必须保证接收元件能够将反射回激光雷达传感器的单个激光束导向至光学接收装置的探测器
。
[0013]有利的是，光学接收装置的接收元件不包括用于导向反射回激光雷达传感器的单个激光束的任何机械可对准或可移动部件
。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种用于车辆
(1)
的激光雷达传感器
(2)
，包括：
‑
光学发射装置
(3)
，用于借助单个激光束
(10)
在预定的检测区域
(5)
内扫描所述车辆
(1)
的环境
(4)
，
‑
光学接收装置
(6)
，所述光学接收装置包括用于接收在所述环境
(4)
中被反射的单个激光束
(12)
的接收元件和用于将被反射的所述单个激光束
(12)
转换成电信号的探测器
(13)
，和
‑
评估装置
(7)
，用于根据所述电信号确定在所述检测区域
(5)
中的所述环境
(4)
的表示，其特征在于，
‑
所述接收元件包括至少一个光学透镜
(14)
，其中至少一个所述光学透镜
(14)
被设置用于在预定的焦点区域中聚焦从整个所述检测区域
(5)
反射回至少一个所述光学透镜
(14)
的所述单个激光束
(12)
，并且
‑
所述探测器
(13)
被设置用于将在所述焦点区域中聚焦的所述单个激光束
(12)
转换成所述电信号
。2.
根据权利要求1所述的激光雷达传感器
(2)
，其特征在于，所述光学接收装置
(6)
包括具有光纤
(17)
的至少一个光波导
(8)
，其中所述至少一个光波导
(8)
朝向至少一个所述光学透镜
(14)
被布置，使得在所述焦点区域
(18)
中聚焦的所述单个激光束
(12)
耦合输入到所述光纤
(17)
中
。3.
根据权利要求1或2所述的激光雷达传感器
(2)
，其特征在于，所述光学接收装置
(6)
包括多个光学透镜
(14)
和多个光波导
(8)
，其中所述光学透镜
(14)
中的各一个光学透镜被分配给所述光波导
(8)
中的一个光波导
。4.
根据权利要求3所述的激光雷达传感器
(2)
，其特征在于，所述光学接收装置
(6)
的所述探测器
(13)
包括多个光电探测器
(16)
，其中所述光电探测器
(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：宝马汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：