CN107636489A - 具有紧固装置的用于机动车辆的光电传感器的透镜设备、光电传感器、机动车辆和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于机动车辆的光电传感器(1)的透镜设备(6)，包括接收透镜(8)、所述接收透镜(8)的后侧(10)部分地安置在其上的支撑装置(9)以及固定装置(12)，所述接收透镜(8)借助于所述固定装置(12)利用沿着第一方向(z)作用的弹簧力被保持在所述支撑装置(9)上，其中所述固定装置(12)包括保持框架(15)和至少一个弹簧元件(16)，所述保持框架(15)至少部分地包围所述接收透镜(8)，所述至少一个弹簧元件(16)沿着不同于所述第一方向(z)的至少一个第二方向(x,y)相对于所述保持框架支撑所述接收透镜(8)。

Description

具有紧固装置的用于机动车辆的光电传感器的透镜设备、光 电传感器、机动车辆和方法

技术领域

本发明涉及用于机动车辆的光电传感器的透镜设备，包括接收透镜、所述接收透镜的后侧部分地安置在其上的支撑装置以及紧固装置，所述接收透镜借助于紧固装置利用在第一方向上作用的弹簧力被保持在所述支撑装置上。另外，本发明涉及包括这种透镜设备的光电传感器。本发明此外涉及包括该光电传感器的机动车辆。另外，本发明涉及组装透镜设备的方法。

背景技术

在本情况中，关注点特别地涉及用于光电传感器的透镜设备。举例来说，这种光电传感器能够具体化为LIDAR传感器(LIDAR-光探测及测距)或激光扫描器。举例来说，这种光电传感器附连到机动车辆以在驾驶期间或当机动车辆运行时记录(register)机动车辆的外界。这里，光电传感器是扫描光测量设备，借助于该扫描光测量设备，能够记录机动车辆的周围区域中的物体或者障碍物。举例来说，光电传感器可用于根据光脉冲飞行时间方法测量机动车辆和物体之间的距离。通常，光电传感器包括传输单元，能够借助于传输单元发出光传输信号，所述传输单元例如具有激光二极管。另外，光电传感器包括相应的接收单元，能够借助于所述相应的接收单元将物体反射的传输信号接收作为接收信号，该接收单元例如具有至少一个光电二极管。接收透镜在传播方向上布置在接收单元的上游。

现有技术已经公开了透镜设备，其中借助于适当的紧固装置将接收透镜保持在支撑装置上。为此，例如借助于以铝制成的保持框架，能够将接收透镜保持在支撑装置上。为此，在组装后，保持框架能够例如被粘合到支撑装置。这里的问题在于，接收透镜的横向区域或者侧向面对于杂散光开放。为防止杂散光在横向区域中耦合到接收透镜中，所述横向区域能够在组装之后被适当掩蔽。这种紧固装置的另一缺陷应认为是在这样的方面，即保持框架不能补偿任何容差或因温度变化引起的尺寸变化。

在该情形中，DE 10 2012 006 869 A1描述了一种用于机动车辆的光电传感器装置，特别是激光扫描器或者LIDAR器械。所述光电传感器装置包括用于保持接收透镜的保持装置和用于减低接收信号强度的止挡。这里，所述止挡被保持在保持装置上。所述止挡还可以实现为弹簧元件，借助于弹簧元件，接收透镜利用弹簧力被支撑在框架上。

发明内容

本发明目的在于突出一种方案，借助于该解决方案，可以以更成本有效方式提供一种用于前述类型的光电传感器的透镜设备。

根据本发明，这一目的通过包括根据独立专利权利要求的特征的透镜设备、光电传感器、机动车辆和方法来实现。本发明的有利实施例是从属专利权利要求、说明书和附图的主题。

用于机动车辆的光电传感器的根据本发明的透镜设备包括接收透镜。另外，透镜设备包括接收透镜的后侧部分地安置在其上的支撑装置。另外，透镜设备包括紧固装置，借助于该紧固装置，利用在第一方向上作用的弹簧力将接收透镜保持在支撑装置上。紧固装置具有至少部分地包围接收透镜的保持框架。另外，紧固装置具有至少一个弹簧元件，该至少一个弹簧元件在不同于第一方向的至少一个第二方向上相对于保持框架支撑所述接收透镜。

该透镜设备用于机动车辆的光电传感器中。特别地，透镜设备可用在LIDAR传感器或者激光扫描器中。所述透镜设备包括接收透镜，该接收透镜在光电传感器的接收信号的传播方向上布置在接收单元的上游。举例来说，接收透镜能够由玻璃或塑料制成。接收透镜可具有面向接收单元的大致平坦的后侧，以及具有适当曲率的前侧。另外，透镜设备具有支撑装置，特别地，支撑装置可具有呈框架形式的具体装置。这里，经由其后侧，接收透镜被支撑于所述支撑装置。

另外，透镜设备包括紧固装置，借助于该紧固装置，沿着第一方向以弹性方式将接收透镜保持在支撑装置上。紧固装置包括至少部分地包围接收透镜的保持框架。特别地，保持框架能够完全地包围接收透镜。由此，接收透镜能够布置在保持框架内。另外，紧固装置包括至少一个弹簧元件，借助于该至少一个弹簧元件，将接收透镜相对于保持框架支撑。这里，接收透镜借助于弹簧力沿着第一方向被保持在支撑装置上。举例来说，第一方向可以垂直于接收透镜的后侧延伸。经由所述至少一个弹簧元件，沿着至少一个第二方向相对于保持框架支撑所述接收透镜。所述接收透镜还可以沿着第三方向被相对于保持框架支撑。第二方向和/或第三方向可以例如大致垂直于第一方向延伸。

经由所述弹簧元件，接收透镜相对于保持框架被弹性地保持。因此，在保持框架内对中所述接收透镜能够经由所述弹簧元件实现。另外，通过弹簧元件的弹性构造或者弹簧元件的弹性可变形性，能够实现补偿因温度作用引起的透镜设备的尺寸变化或者透镜设备的部件的尺寸变化。另外，借助于所述弹簧元件，能够对接收透镜施加限定的保持力。另外，可以补偿制造公差、机动车辆运行期间的振动，或者其它影响。

优选地，所述至少一个弹簧元件提供了在第一方向上作用以将接收透镜保持在支撑装置上的弹簧力。由此，借助于所述至少一个弹簧元件，所述接收透镜相对于所述支撑装置、例如支撑装置的接触面沿着第一方向被弹性安装。因此，所述弹簧元件首先用于弹性地紧固所述接收透镜，其次用于将接收透镜在保持框架中对中。因此，可以确保透镜设备在光电传感器中的可靠运行。另外，这种弹簧元件能够以成本有效方式提供。

此外，有利的是，保持框架在圆周方向上在预定横向区域中包围接收透镜，并屏蔽所述预定横向区域以免受光辐射影响。所述接收透镜可具有一预定横向区域，在该区域中，用紧固装置保持所述接收透镜。所述接收透镜可具有在所述预定横向区域中的大致长方体的具体设置。这里，保持框架实现为使得它包围、特别地完全包围接收透镜的预定横向区域。因此，在预定横向区域中可以防止光辐射或者杂散光从外部进入到接收透镜中。举例来说，杂散光能够是红外波长范围和/或可见光波长范围中的光。因此，可以防止杂散光到达光电传感器的接收单元。因此，可以确保光电传感器的可靠运行。

此外，有利的是，支撑装置具有保持元件，并且紧固装置具有对应于保持元件的紧固元件，其中通过保持元件与紧固元件在第一方向上的相互作用，将接收透镜保持在支撑装置上。举例来说，支撑装置的保持元件能够是适当的隆凸或者保持凸缘。紧固装置的紧固元件可具有相应的切口。因此，紧固装置的紧固元件能够钩接(可以说)到保持元件上。作为替代，保持元件也可以形成为具有相应的切口，并且紧固元件具有对应于所述凹进的隆凸。当透镜装置紧固到支撑装置时，所述支撑装置能够在第一方向上偏转，并且所述至少一个弹簧元件可以在过程中被压缩。接着，保持元件能够连接到相应的紧固元件。

优选地，弹簧元件或者保持框架包括紧固元件。如果保持元件具有相应的隆凸，则相应的紧固元件能够例如实现为能够钩接在保持元件上的突出部类型。现在，该紧固元件或者该突出部能够实现在弹簧元件上、实现在保持框架上，或实现在两者上。以这种方法，能够确保支撑装置和紧固装置之间的简单且成本效益的连接。

在一实施例中，紧固装置具有弹簧丝，其中所述弹簧丝的至少第一区域形成所述至少一个弹簧元件。举例来说，弹簧丝能够从适当的金属或者金属丝制成。弹簧丝可具有弹性地可变形的具体化。举例来说，弹簧丝可具有在第一区域或者部分中的适当曲率，使得弹簧丝的第一区域与余留的弹簧丝相比较实现为突出部的形式。因此，弹簧元件能够以简单且成本效益方式来提供。

在另一实施例中，保持框架具有至少一个凹进，在该凹进中，弹簧丝的至少第二区域布置为使得后者在第一方向上被保持在保持框架上。举例来说，保持框架能够从片材形成。特别地，保持框架能够实现为冲压和弯曲部件。例如在保持框架的角部中可设置凹进或切口。因此，弹簧丝能够经由所述切口以互锁方式闩锁到保持框架中的角部内，而无附加的连接元件。

在另一实施例中，保持框架具有包括所述至少一个弹簧元件的整体式具体装置。保持框架和所述至少一个弹簧元件能够从通过冲压和弯曲过程产生的适当片材一起成形。所述至少一个弹簧元件能因此沿着第一方向且沿着第二方向弹性支撑所述透镜设备。因此，能够以简单且成本有效方式产生所述紧固装置。

用于机动车辆的根据本发明的光电传感器包括有根据本发明的透镜设备。特别地，光电传感器能够实现为LIDAR传感器或者激光扫描器。所述光电传感器可具有用于发出光传输信号的传输单元，和用于接收物体反射的传输信号以作为接收信号的接收单元。

根据本发明的机动车辆包括有至少一个根据本发明的光电传感器。举例来说，所述光电传感器能够是机动车辆的驾驶员辅助系统的部分。通过使用光电传感器，可以记录相对于机动车辆周围区域中的物体或者障碍物的距离。特别地，机动车辆能够实现为乘客机动车辆。

根据本发明的方法用于组装用于机动车辆的光电传感器的透镜设备。这里，接收透镜布置在支撑装置上以使得接收透镜的后侧部分地安置在支撑装置上。另外，紧固装置布置在接收透镜上以使得以在第一方向上作用的弹簧力将接收透镜保持在支撑装置上。所述紧固装置具有至少部分地包围接收透镜的保持框架，和至少一个弹簧元件，借助于所述至少一个弹簧元件，所述接收透镜在不同于第一方向的至少一个第二方向上被相对于保持框架支撑。

关于根据本发明的透镜设备提出的优选实施例及其优点因此适用于根据本发明的光电传感器、根据本发明的机动车辆和根据本发明的方法。

本发明的其它特征根据权利要求、附图及附图说明显现出来。以上在说明书中提及的特征和特征组合以及以下在附图的描述中和/或仅在图中示出的特征和特征组合不仅可用在分别指定的组合中，而且还可以以其它组合或它们自身使用，而不偏离巨星的范围。因此，在附图中没有明确示出和解释的、但通过单独的特征组合也可以根据所解释的实施例显现出来和产生的实施例也应被识为由本发明包含和公开。因而不具有如原始措辞的独立权利要求的所有特征的实施例和特征组合也应被视为被公开。

附图说明

现在，将基于优选示例性实施例并参考附图更详细地解释本发明。

在图中：

图1示出了用于机动车辆的光电传感器的示意图，所述光电传感器具有透镜设备；

图2示出了根据第一实施例的透镜设备的透视图；

图3示出了根据图2的透镜设备的支撑装置的透视图；

图4示出了根据图2的透镜设备的紧固装置的透视图，其中紧固装置包括有保持框架和弹簧丝；

图5示出了与根据图2的透镜设备的紧固装置的紧固元件相互作用的、支撑装置的保持元件；

图6示出了根据第二实施例的透镜设备的透视图；

图7示出了根据图6的透镜设备的保持元件和紧固元件；

图8示出了根据第三实施例的透镜设备的透视图；和

图9示出了根据图8的透镜设备的紧固元件。

具体实施方式

在图中，相同的或者功能等效的元件提供有相同的附图标记。

图1示出了用于机动车辆的光电传感器1的示意图。举例来说，光电传感器1能够是LIDAR传感器或者激光扫描器。光电传感器1能够布置在机动车辆上。光电传感器1包括传输单元2，借助于传输单元2，能够发出激光辐射形式的光传输信号3。另外，能够提供偏转装置或者反射镜(这里未示出)，借助于所述偏转装置或者反射镜，能够偏转传输信号3或者激光辐射。传输装置2发出的传输信号碰到可以例如位于机动车辆的周围区域中的物体4或者障碍物。传输信号3在物体4上被反射，并作为接收信号5到达透镜设备6，接着到达接收装置7。举例来说，接收装置7是光电二极管。

透镜设备6包括接收透镜8。举例来说，接收透镜8能够用玻璃或塑料制成。接收透镜8被支撑于支撑装置9。举例来说，支撑装置9可具有框架形状的实体。这里，通过其后侧10，接收透镜8至少部分地安置在支撑装置9上。接收透镜8进一步包括横向区域11，紧固装置12布置在该横向区域11上。如稍后更详细地说明的，借助于紧固装置12将接收透镜8弹性地保持在支撑装置9上。

图2示出了根据第一实施例的透镜设备6的透视图。这里，止挡14布置在接收透镜8的上侧13上。举例来说，止挡14能够由适当的涂料或者涂料层形成。另外，具有大致框架形状的实体的支撑装置9可在图2中看到。另外，示出了紧固装置12，所述紧固装置包括有保持框架15和弹簧元件16，在本示例性实施方中，弹簧元件16呈弹簧丝17的形式。借助于紧固装置12，将接收透镜8在第一方向上保持于支撑装置9。

图3示出了透镜设备6的支撑装置9的透视图。这里，可以看到支撑装置9具有大致框架形状的实体。支撑装置9能够固定于机动车辆，并且为此，可具有机动车辆紧固装置。支撑装置9具有接触面18，接收透镜8能够以其后侧部分地布置在接触面18上。另外，支撑装置9具有呈隆凸或者保持凸缘形式的保持元件19，紧固装置12或者紧固装置12的紧固元件20能够布置在保持元件19上。

图4示出了根据图2的透镜设备6的紧固装置12的透视图。这里，特别地，能够认出保持框架15，后者从例如金属片材制成。保持框架15具有在其上部区域中的相应的突出部元件21，借助于突出部元件21，能够沿着第一方向z保持布置在保持框架15中的接收透镜8。弹簧丝17变形或者弯曲以使得弹簧丝17的第一区域23相应地形成弹簧元件15。在第一区域23中，弹簧丝具有在第一方向z上的预定曲率。本示例性实施方中弹簧丝17形成三个弹簧元件15。接收透镜8能够沿着第一方向z布置在弹簧丝17和支撑装置9之间。另外，保持框架15在角部区域中具有适当的凹进22，弹簧丝17能够以互锁方式闩锁到所述凹进内。为此，弹簧丝17弯曲以使得弹簧丝17的第二部分24能够进入到保持框架15的相应的22中。另外，弹簧丝17弯曲以使得它形成相应的紧固元件20，该紧固元件20能够钩接到支撑装置9的相应的保持元件19内。

借助于弹簧元件15，能够在第一方向z上相对于支撑装置9以弹性方式保持接收透镜8。弹簧丝17或者弹簧元件16另外将接收透镜8在保持框架15中对中。因此，借助于弹簧元件16，在第二方向x和/或第三方向y上相对于保持框架15支撑接收透镜8。第二方向x和第三方向y大致垂直于第一方向z延伸。因此，在透镜设备6的各个部件中，能够补偿制造容差或者因温度引起的膨胀。另外，可以阻尼可能例如在机动车辆运动时出现的振动或者震抖。

图5示出了根据图2的透镜设备6的细节图，其中示出了保持元件19和紧固元件20之间的相互作用。这里，可以看到保持元件19或者保持凸缘如何保持紧固元件20或者弹簧丝17的突出部。在透镜设备6的组装期间，部分地包围接收透镜8的紧固设备12能够在第一方向z上移动，使得所述至少一个弹簧元件16弹性变形。因此，紧固元件20能够钩接在保持元件19上。

图6示出了第二实施例中的透镜设备6。这里，保持框架15和弹簧元件16具有整体式具体装置。另外，紧固元件20与保持框架15具有整体式具体装置。紧固设备12能够借助于冲压和弯曲过程而从金属片材生产成。相应的弹簧元件16实现为突出部，所述突出部首先在第一方向z上以弹性方式将接收透镜8保持在紧固装置9上，其次沿着第二和/或第三方向x、y将接收透镜8在保持框架15中对中。图7示出了根据图6的透镜设备的细节图，其中描绘了紧固元件20和支撑装置9的保持元件19之间的相互作用。

图8示出了根据第三实施例的透镜设备6。这里，保持框架15具有与紧固元件20的整体式具体装置。另外，透镜设备6可具有至少部分地布置在保持框架15内的弹簧丝17或者不同弹簧元件16。在本示例中，紧固元件20实现为所谓的浮雕销子，其能够闩锁到支撑装置9中的相应切口(这里未示出)内。图9示出了根据图8的透镜设备的紧固装置12的细节图。

Claims (12)

1.用于机动车辆的光电传感器(1)的透镜设备(6)，包括接收透镜(8)、所述接收透镜(8)的后侧(10)部分地安置在其上的支撑装置(9)以及紧固装置(12)，所述接收透镜(8)借助于所述紧固装置(12)利用沿着第一方向(z)作用的弹簧力被保持在所述支撑装置(9)上，

其特征在于，

所述紧固装置(12)具有保持框架(15)和至少一个弹簧元件(16)，所述保持框架(15)至少部分地包围所述接收透镜(8)，所述至少一个弹簧元件(16)沿着不同于所述第一方向(z)的至少一个第二方向(x,y)相对于所述保持框架支撑所述接收透镜(8)。

2.根据权利要求1所述的透镜设备(6)，

其特征在于，

所述至少一个弹簧元件(15)提供沿着所述第一方向(z)作用以将所述接收透镜(8)保持在所述支撑装置(9)上的所述弹簧力。

3.根据权利要求1或2所述的透镜设备(6)，

其特征在于，

所述保持框架(15)在预定横向区域(11)中在圆周方向上包围所述接收透镜(8)，并且屏蔽所述预定横向区域(11)免受光辐射的影响。

4.根据先前权利要求中任一项所述的透镜设备(6)，

其特征在于，

所述支撑装置(9)具有保持元件(19)，所述紧固装置(12)具有对应于所述保持元件(19)的紧固元件(20)，其中所述接收透镜(8)通过所述保持元件(19)与所述紧固元件(20)在所述第一方向(z)上的相互作用而被保持在所述支撑装置(9)上。

5.根据权利要求4所述的透镜设备(6)，

其特征在于，

所述弹簧元件(16)和/或所述保持框架(15)包括所述紧固元件(20)。

6.根据先前权利要求中任一项所述的透镜设备(6)，

其特征在于，

所述紧固装置(12)具有弹簧丝(17)，其中所述弹簧丝(17)的至少第一区域(23)形成所述至少一个弹簧元件(16)。

7.根据权利要求7所述的透镜设备(6)，

其特征在于，

所述保持框架(15)具有至少一个凹进(22)，其中所述弹簧丝(17)的至少第二区域(24)布置为使得后者被沿着所述第一方向(z)保持在所述保持框架(15)上。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的透镜设备(6)，

其特征在于，

所述保持框架(15)具有包括所述至少一个弹簧元件(16)的整体式具体设置。

9.用于机动车辆的光电传感器(1)，包括根据先前权利要求中任一项所述的透镜设备(6)。

10.根据权利要求9所述的光电传感器(1)，

其特征在于，

所述光电传感器(1)实现为LIDAR传感器或者激光扫描器。

11.包括根据权利要求9或10所述的光电传感器(1)的机动车辆。

12.组装用于机动车辆的光电传感器(1)的透镜设备(6)的方法，其中接收透镜(8)布置在支撑装置(9)上以使得所述接收透镜(8)的后侧(10)部分地安置在支撑装置(9)上，并且紧固装置(12)布置在所述接收透镜(8)上以使得所述接收透镜(8)利用沿着第一方向(z)作用的弹簧力被保持在所述支撑装置(9)上，

其特征在于，

所述紧固装置(12)具有保持框架(15)和至少一个弹簧元件(16)，所述保持框架(15)至少部分地包围所述接收透镜(8)，所述至少一个弹簧元件(16)沿着不同于所述第一方向(z)的至少一个第二方向(x,y)相对于所述保持框架支撑所述接收透镜(8)。