CN108008371A - 用于检测对象的激光雷达传感器 - Google Patents

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Abstract

提出一种用于在扫描空间内检测对象的激光雷达传感器和一种用于控制激光雷达传感器的方法。所述激光雷达传感器具有至少一个发送单元。所述发送单元具有用于发送电磁射束的至少一个源和用于使由所述源发送的电磁射束沿着偏转方向偏转到所述扫描空间中的至少一个偏转单元。在此，所述发送单元还具有用于对由所述偏转单元偏转的电磁射束进行滤波的至少一个发送滤波元件，所述电磁射束沿着发送滤波器输入方向射到所述至少一个发送滤波元件上。所述发送滤波元件的透射特性与所述发送滤波器输入方向相关。

Description

用于检测对象的激光雷达传感器
技术领域
本发明涉及一种用于检测对象的激光雷达传感器和一种用于控制用于检测对象的激光雷达传感器的方法，所述激光雷达传感器用于在扫描空间内检测对象，其中，所述激光雷达传感器具有至少一个发送单元，其中，所述发送单元具有用于发送电磁射束的至少一个源和用于使由所述源发送的电磁射束沿着偏转方向偏转到所述扫描空间中的至少一个偏转单元。
背景技术
由现有技术已知以下传感器装置：所述传感器装置使得可能的是，检测在周围环境——例如车辆——中的扫描空间内的对象。例如激光雷达传感器(LIDAR，光探测与测距)属于此。由源发送电磁射束。接着，在周围环境中的对象上反射或散射的电磁射束由接收单元接收。然而，不仅被反射的有用信号，而且来自于背景射束中的噪声被接收和测量。为了阻塞背景射束(例如太阳射束)，使用光学带通滤波器(干涉滤波器)。所述光学带通滤波器允许信号噪声比的改善。滤波器的带通越窄，越少的背景射束由接收单元的探测器接收并且信号质量越好。由US5241315已知一种用于对大气的云散射和气溶胶散射进行特征测量的固体激光雷达系统。在该系统中，接收装置的通过日光引起的光子噪声借助接收装置的窄的视域和具有窄的带宽的、温度控制的带通滤波器来控制。
发明内容
本发明从一种用于激光雷达传感器出发，所述激光雷达传感器用于在扫描空间内检测对象，所述激光雷达传感器具有至少一个发送单元。所述发送单元具有用于发送电磁射束的至少一个源。所述发送单元还具有用于使由所述源发送的电磁射束沿着偏转方向偏转到所述扫描空间中的至少一个偏转单元。
根据本发明，所述发送单元还具有用于对由所述偏转单元偏转的电磁射束进行滤波的至少一个发送滤波元件。所述电磁射束沿着发送滤波器输入方向射到所述发送滤波元件上。所述发送滤波元件的透射特性与所述发送滤波器输入方向相关
用于发送电磁射束的源可以构造为激光器。所述激光器可以例如是半导体激光器，也可以是二极管激光器。二极管激光器的电磁射束可以借助激光二极管来产生。激光器可以例如构造为单个发射器、激光器条或者激光器堆叠。半导体激光器可以具有在亚纳米范围直至数十纳米中的谱宽。电磁射束可以作为点状射束被发送。电磁射束可以作为线状射束被发送。可以考虑射束的几何形状的其他构型。
发送单元可以具有光学轴线。偏转方向可以与发送滤波元件的表面的垂线基本上相同。电磁射束可以在这种情况下沿着发送滤波元件的表面的垂线偏转到扫描空间中。偏转单元也可以使电磁射束沿着以下偏转方向偏转：该偏转方向与发送滤波元件的表面的垂线不同。电磁射束可以在这种情况下从发送滤波元件的表面的垂线偏转一角度。
发送滤波器输入方向可以与发送滤波元件的表面的垂线基本上相同。电磁射束可以在这种情况下沿着发送滤波元件的表面的垂线射到发送滤波元件上。发送滤波器输入方向也可以与发送滤波元件的表面的垂线不同。电磁射束可以在这种情况下从发送滤波元件的表面的垂线偏转一角度地射到发送滤波元件上。
本发明意义上的发送滤波元件可以理解为光学滤波器。光学滤波器可以根据不同的标准来对入射的电磁射束进行滤波。一个标准可以是例如波长。光学滤波器例如可以构造为干涉滤波器。
发送滤波元件可以与发送单元的光学轴线成90°地布置，也即垂直于该光学轴线。发送滤波元件可以与发送单元的光学轴线成不同于90°的角地布置。在后一种情况中，发送滤波元件可以如此倾斜地布置，使得可以避免干扰性地背反射(Rückreflexe)到源中。发送单元也可以在源与偏转单元之间具有光学隔离装置，以便避免干扰性地背反射到源中。
本发明的意义上的发送滤波元件的透射特性可以理解为：发送滤波元件对于电磁射束而言以何种方式可穿透。滤波元件可以通过不同的特征参量来详细说明。因此，滤波元件可以具有所定义的带通、也即带通范围或通带范围(Passbereich)。所述带通是滤波元件的以下波长范围：在所述波长范围内，滤波元件允许包含到电磁射束中的波长通过。阻止范围在两侧连接在通带范围上。滤波元件也可以具有多个通带范围。此外，滤波元件可以具有每一个通带范围的中心波长。中心波长可以随着增加的温度而移位至较长的波长。此外，滤波元件可以具有通带范围的半值宽度。所述半值宽度是以下谱宽：在所述谱宽的情况下，信号下降到最大值的50％上。刚刚提到的波长和/或波长范围也可以替代地作为频率和/或频率范围来说明。相应的频率可以通过以下方式来求取，即光束c除以通过相应的波长。
本发明的优点在于，可以使电磁射束借助偏转单元沿着预给定的方向偏转并且以预给定的波长由发送单元发送。每一个预给定的方向可分配有一个波长。所发送的电磁射束的波长可以被调整。所发送的电磁射束的波长可以被调节。这样的激光雷达传感器可以被简单地并且成本有利地实现。源的中心波长的例如在通常使用的激光二极管中可以是10nm以内的由制造决定的波动可以通过波长的可调节性来均衡。此外，明显减小了多个传感器的相互炫目的可能性，因为不仅仅当前方向而且同时波长可以顺序地被改变，电磁射束由发送单元沿着当前方向发送到扫描空间中。
在本发明的一个有利的构型中设置，所述偏转方向相应于所述发送滤波器输入方向。该构型的优点在于，电磁射束基本上恰恰在预给定的发送滤波器输入方向下射到发送滤波元件上。可以如此调节偏转方向，使得所发送的电磁射束的波长的调整可以以预给定的方式实现。电磁射束可以分别以预给定的波长沿着预给定的方向由发送单元发送。
在本发明的一个有利的构型中设置，所述发送滤波元件的透射特性如此与所述发送滤波器输入方向相关，使得所述发送滤波元件的发送滤波器通带范围根据所述发送滤波器输入方向发生变化。该构型的优点在于，由发送单元发送的电磁射束的波长可以被调整(durchgestimmt)。
在本发明的一个优选的构型中设置，所述偏转单元能够如此定向，使得由所述源发送的电磁射束沿着所述发送滤波器输入方向射到所述发送滤波元件上。经滤波的电磁射束在发送波长范围的情况下沿着发送滤波器输出方向发送到所述扫描空间中。在此，所述发送波长范围与所述发送滤波器通带范围相关。发送滤波器输出方向可以与发送滤波元件的表面的垂线基本上相同。经滤波的电磁射束可以在这种情况下沿着发送滤波元件的表面的垂线发送到扫描空间中。发送滤波器输出方向也可以与发送滤波元件的表面的垂线不同。经滤波的电磁射束可以在这种情况下从发送滤波元件的表面的垂线偏转一角度地发送。该构型的优点在于，可以使电磁射束分别以预给定的波长沿着发送滤波器输出方向由发送单元发送。即使激光雷达传感器在发送单元中具有其他光学元件，可调整性可以以预给定的方式来实现。另外的光学元件例如可以是射束转向元件。射束转向元件可以是例如光学镜。
在本发明的一个有利的构型中设置，所述激光雷达传感器还包括用于接收在所述扫描空间中反向散射的和/或反射的电磁射束的至少一个接收单元。所述接收单元在此具有用于对所接收的电磁射束进行滤波的至少一个接收滤波元件。所接收的电磁射束沿着接收滤波器输入方向射到所述接收滤波元件上。所述接收滤波元件的透射特性与所述接收滤波器输入方向相关。该构型的优点在于，可以根据沿着不同的接收滤波输入方向接收的电磁射束确定对象在周围环境中的位置和距离。干扰性的背景射束可以被阻塞。信号噪声比可以被改善。
本发明意义上的接收滤波元件可以理解为光学滤波器。
接收单元可以具有光学轴线。接收滤波器输入方向可以与接收滤波元件的表面的垂线基本上相同。电磁射束可以在这种情况下沿着接收滤波元件的表面的垂线射到接收滤波元件上。接收滤波器输入方向也可以与接收滤波元件的表面的垂线不同。电磁射束可以在这种情况下相对于接收滤波元件的表面的垂线偏转一角度地射到接收滤波元件上。
本发明的意义上的接收滤波元件的透射特性可以理解为：接收滤波元件对于电磁射束而言以何种方式可穿透。滤波元件可以如已经描述的那样，通过不同的特征参量来详细说明。
在本发明的一个优选的构型中设置，所述接收滤波元件的透射特性如此与所述接收滤波器输入方向相关，使得所述接收滤波元件的接收滤波器通带范围根据所述发送滤波器输入方向发生变化。
在本发明的另一个优选的构型中设置，所述发送滤波元件的至少一个发送滤波器通带范围和所述接收滤波元件的至少一个接收滤波器通带范围覆盖一个共同的波长范围。发送滤波元件和接收滤波元件可以具有相似的或相同的特征参量。例如，所述发送滤波元件的中心波长和所述接收滤波元件的中心波长可以基本上相同。发送滤波元件的波长范围和接收滤波元件的波长范围可以重叠。例如，发送滤波元件的半值宽度与接收滤波元件的半值宽度可以基本上相同。
该构型的优点在于，电磁射束的发送可以以预给定的波长、沿着预给定的方向——例如发送滤波器输出方向以预给定的方式进行。以预给定的方式可以意味着，基本上电磁射束在一个波长范围内并且沿着一个方向——例如发送滤波器输出方向发送，所述电磁射束在扫描空间中的对象上反射和/或散射之后也可以通过接收滤波元件的接收滤波器通带范围。基本上电磁射束可以在一个波长范围内并且沿着一个方向发送，所述电磁射束可以由接收单元接收。基本上可以使用所发送的整个电磁射束用于测量。
可能的是，激光雷达传感器的发送单元的光学轴线基本上平行于接收单元的光学轴线。可能的是，激光雷达传感器的发送单元的光学轴线基本上相应于接收单元的光学轴线。沿着发送单元的光学轴线发送到扫描空间中的电磁射束可以在对象上反射和/或散射之后沿着接收单元的光学轴线射到接收滤波元件上。从发送单元的光学轴线的定向偏转一角度地发送的电磁射束可以在对象上反射和/或散射之后从接收单元的光学轴线的定向偏转一角度地射到接收滤波元件上。这两个角度的量值可以基本上相同。这尤其适用于以下对象：所述对象在扫描空间中位于与激光雷达传感器距离较大的距离处。
激光雷达传感器可以共轴地构造。例如对于这种情况可能的是，单个的滤波元件不仅可以接管发送滤波元件的功能而且可以接管接收滤波元件的功能。单个滤波元件对于由所述源发送的电磁射束的预给定的波长范围而言可穿透。单个滤波元件对从扫描空间反向散射的和/或反射的电磁射束进行滤波。
在本发明的一个有利的构型中设置，所述偏转单元是能够在至少一个维度上围绕所述发送单元的光学轴线的定向可变地可定向到扫描空间中的偏转镜。所述偏转镜优选构造为微镜。能够可变地定向的偏转镜能够例如可变地可摆动。所述偏转镜也能够振荡地可摆动。微镜是具有在毫米范围中的直径的微机械镜。该构型的优点在于，通过微镜的小的结构尺寸也可以减小激光雷达传感器的结构尺寸。宏观上运动的元件的缺省也可以是有利的。
在本发明的一个有利的构型中设置，由所述源发送的电磁射束的波长可调节。所述源在其波长方面可调整。每一个发送滤波器输入方向能够分配有由所述源发送的电磁射束的可调节的波长。该构型的优点在于，还可以更显著地改善信号噪声比。可调整的源可以是可调整的激光器。可能的是，激光器的可调整特性不理想。如果可调整特性具有边模式或模式跳跃，则所述边模式或模式跳跃可以借助发送滤波元件来滤出。还可以是，可调整的激光器在谱方面过宽。借助发送滤波元件可以滤出电磁射束的所不期望的波长。
在本发明的一个优选的构型中设置，由所述源发送的电磁射束的波长能够根据现有的偏转方向来调节。该构型的优点在于，由发送单元基本上可以发送以下电磁射束：所述电磁射束可以由接收单元接收。
在本发明的一个有利的构型中设置，所述发送滤波元件和/或所述接收滤波元件由多个层构造。在此，所述多个层之一具有用于对所述发送滤波元件的和/或所述接收滤波元件的透射特性进行热稳定化的透光电极。该构型的优点在于，还可以更显著地减小发送滤波元件的和/或所述接收滤波元件的半值宽度。为了对中心波长随增加的温度移位到更大的波长进行补偿，大多略微较宽地选择滤波元件的半值宽度。由于发送滤波元件的和/或接收滤波元件的热稳定化，热运行区域减小。由此可以可能的是，发送滤波元件和/或接收滤波元件不再获得例如125K(例如从-40℃至+85℃)的温度差异。相反可能的是，发送滤波元件和/或接收滤波元件例如仅仅还获得例如55K的温度波动。可以如此对发送滤波元件和/或接收滤波元件进行调温，使得它们的温度例如绝不低于30℃。通过施加电流到透光电极上可以对发送滤波元件和/或接收滤波元件进行调温。透光电极例如可以具有铟锡氧化物(ITO，indium tinoxide)。
在根据本发明的用于控制激光雷达传感器的方法——所述激光雷达传感器用于在扫描空间内检测对象——中，所述激光雷达传感器具有至少一个发送单元。所述方法包括以下步骤：借助源发送电磁射束。此外，所述方法包括以下步骤：借助偏转单元使由所述源发送的电磁射束沿着偏转方向偏转。此外，所述方法包括以下步骤：借助发送滤波元件对由所述偏转单元偏转的电磁射束进行滤波，所述电磁射束沿着发送滤波器输入方向射到所述发送滤波元件上。在此，所述发送滤波元件的透射特性与所述发送滤波器输入方向相关。此外，所述方法包括以下步骤：使经滤波的电磁射束沿着发送滤波器输出方向发送到所述扫描空间中。
在所述方法的一个有利的构型中设置，所述发送滤波元件的透射特性如此与所述发送滤波器输入方向相关，使得所述发送滤波器的发送滤波器通带范围根据所述发送滤波器输入方向发生变化。此外设置，使所述偏转单元如此定向，使得由所述源发送的电磁射束沿着所述发送滤波器输入方向射到所述发送滤波元件上。使经滤波的电磁射束在发送波长范围的情况下沿着发送滤波器输出方向发送到所述扫描空间中。所述发送波长范围与所述发送滤波器通带范围相关。
在所述方法的另一个有利的构型中设置，根据现有的偏转方向调节由所述源发送的电磁射束的波长。
在所述方法的另一个有利的构型中设置，所述发送滤波元件和/或可选地附加地存在的接收滤波元件由多个层构造。所述多个层之一具有透光电极。如此对所述透光电极进行调温，使得所述发送滤波元件的和/或所述接收滤波元件的透射特性保持稳定。
总之，通过根据本发明的激光雷达传感器，相比于目前为止的系统得出优点。基本上电磁射束可以在一个波长范围内并且沿着一个方向发送，所述电磁射束在扫描空间中的对象上反射和/或散射之后也可以通过接收滤波元件的接收滤波器通带范围。由此可能的是，不是必须将滤波接收元件的通过不同的入射角实现的透射特性的包络曲线选择为带通滤波器的半值宽度。接收滤波元件的半值宽度可以被显著减小。因此，该半值宽度可以例如明显低于30-40nm。接收滤波元件的接收滤波器通带范围相比于目前为止的系统可以是窄带的。可能的是，更好地阻塞干扰性的背景射束。在由发送单元发送的电磁射束的保持不变的功率的情况下，可以由此改善激光雷达传感器的信号噪声比。可以改善探测器的动态性范围。可以避免损耗功率和热形成。在保持不变的眼睛安全性的情况下，可以改善信号质量。此外，电磁射束可以由发送单元以一功率发送，该电磁射束可以由接收单元基本上完全接收。可以如此匹配功率，使得可以保证基于法律上的规定而要求的眼睛安全性。
附图说明
下面根据附图详细阐述本发明的一个实施例。在此示出：
图1示出根据本发明的一个实施变型方案的激光雷达传感器的发送单元的结构和光程；
图2示出激光雷达传感器中的发送滤波元件的和/或接收滤波元件的滤波特性；
图3示出根据本发明的一个实施变型方案的激光雷达传感器的接收单元的结构和光程；
图4A示出由源发送的电磁射束在借助发送滤波元件滤波之前的波长分布；
图4B示出电磁射束在借助发送滤波元件滤波之后的波长分布；
图5示出射到接收滤波元件上的电磁射束的波长分布；
图6示出用于控制激光雷达传感器的方法。
具体实施方式
图1示出根据本发明的一个实施变型方案的激光雷达传感器的发送单元301的结构和光程。发送单元301具有源103或314、偏转单元104和发送滤波元件303。线106标记发送单元301的光学轴线到扫描空间中的定向。扫描空间例如二维地示出。扫描空间展开角范围105。扫描空间也可以是三维的并且通过空间角范围展开。
由源103或314可以发送电磁射束。源可以构造为激光器103或314。所发送的电磁射束射到偏转单元104上并且由该偏转单元沿着不同的方向偏转到扫描空间中。电磁射束在不同的角度下偏转到扫描空间中。该偏转可以例如沿着偏转方向107、108或110实现。电磁射束可以沿着偏转方向107、发送滤波元件303的表面的垂线偏转。电磁射束可以沿着与发送滤波元件的表面的垂线不同的偏转方向108偏转。电磁射束可以在这种情况下从发送滤波元件303的表面的垂线偏转一角度109。电磁射束可以沿着与发送滤波元件的表面的垂线不同的偏转方向110偏转。电磁射束可以在这种情况下从发送滤波元件303的表面的垂线偏转一角度111。角度109和111可以是从它们的量值方面基本上相同的。
由偏转单元104偏转的电磁射束可以在发送滤波器输入方向304下射到发送滤波元件303上，所述发送滤波器输入方向与发送滤波元件303的表面的垂线基本上相同。发送滤波器输入方向304可以相应于偏转方向107。如果发送滤波元件303对于电磁射束可穿透(对此参考图2中的描述)，则电磁射束沿着发送滤波器输出方向309发送到扫描空间中，所述发送滤波器输出方向与发送滤波元件303的表面的垂线基本上相同。
由偏转单元104偏转的电磁射束可以沿发送滤波器输入方向305射到发送滤波元件303上，所述发送滤波器输入方向与发送滤波元件303的表面的垂线不同。发送滤波器输入方向305可以相应于偏转方向108。电磁射束在这种情况下在从发送滤波元件303的表面的垂线偏转一角度307下射到发送滤波元件303上。如果发送滤波元件303对于电磁射束可穿透(对此参考对图2的描述)，则使经滤波的电磁射束沿着发送滤波器输出方向310发送，所述发送滤波器输出方向与发送滤波元件303的表面的垂线不同。经滤波的电磁射束从发送滤波元件303的表面的垂线偏转一角度312地发送到扫描空间中。
由偏转单元104偏转的电磁射束可以沿着发送滤波器输入方向306射到发送滤波元件303上，所述发送滤波器输入方向与发送滤波元件303的表面的垂线不同。发送滤波器输入方向306可以相应于偏转方向110。电磁射束在这种情况下从发送滤波元件303的表面的垂线偏转一角度308地射到发送滤波元件303上。如果发送滤波元件303对于电磁射束可穿透(对此参考对图2的描述)，则使经滤波的电磁射束沿着发送滤波器输出方向311发送，所述发送滤波器输出方向与发送滤波元件303的表面的垂线不同。经滤波的电磁射束从发送滤波元件303的表面的垂线偏转一角度311地发送到扫描空间中。
在一种实施方式中，所述源可以构造为连续波激光器(Dauerstrichlaser)。在另一种实施中，所述源可以构造为脉冲式激光器。在一种替代的实施方式中，所述源可以构造为可调整的激光器314。
在一种实施方式中，发送滤波元件303可以是由层构造的。所述层之一可以具有透光电极。
图2示例性地示出滤波元件的透射特性。在此，图2不仅可以示出激光雷达传感器中的发送滤波元件303的透射特性，而且可以示出接收滤波元件113的透射特性。发送滤波元件303和/或接收滤波元件113可以构造为带通滤波器。在示出的图形中，在所发送的或者经反向散射的和/或经反射的电磁射束的波长λ上绘出发送滤波元件303的和/或接收滤波元件113的透射度T。透射度T说明由发送滤波元件303和/或接收滤波元件113允许通过的射束强度与到达的射束强度的比例。
曲线201例如对于以下电磁射束示出发送滤波元件303的透射特性：所述电磁射束沿着发送滤波器输入方向304、沿着发送滤波元件303的表面的垂线射到发送滤波元件303上。发送滤波元件303对于这种情况具有中心波长λ1和谱宽203。基本上，仅仅在波长范围203中的电磁射束可以通过发送滤波元件303。经滤波的电磁射束可以沿着发送滤波器输出方向309发送到扫描空间中。
借助偏转单元104可以预给定方向，在此例如发送滤波器输入方向304或者发送滤波器输出方向309。该方向可以分配有电磁射束的波长，在此例如在波长范围203中的波长。
曲线202例如对于以下电磁射束示出发送滤波元件303的透射特性：所述电磁射束沿着发送滤波器输入方向305、相对于发送滤波元件303的表面的垂线偏转角度307地，或者沿着发送滤波器输入方向306、相对于发送滤波元件303的表面的垂线偏转角度308地射到发送滤波元件303上。角度307和308的量值在示例中基本上相同。发送滤波元件303对于这种情况具有中心波长λ2和谱宽204。角度307和308的量值越大，发送滤波元件303的透射特性越可能朝更小的波长移位。角度307和308的量值越大，例如发送滤波元件303的中心波长越可能朝更小的波长移位。基本上，仅仅在波长范围204中的电磁射束可以通过发送滤波元件303。经滤波的电磁射束可以沿着发送滤波器输出方向310或者沿着发送滤波器输出方向311发送到扫描空间中。
借助偏转单元104可以预给定方向，在此例如发送滤波器输入方向305或者发送滤波器输出方向310或者发送滤波器输入方向306或者发送滤波器输出方向311。这些方向可以分别分配有电磁射束的一个波长，在此例如在波长范围204中的波长。
由发送滤波元件303滤波的电磁射束发送到扫描空间中。如在图1中所示的那样，例如对象112可以位于扫描空间中。所发送的电磁射束在该对象上散射和/或反射。经散射的和/或经反射的电磁射束可以接着射到激光雷达传感器的接收单元302上。
图3示出激光雷达传感器的接收单元302的一个示例。该接收单元可以具有接收滤波元件113和探测器元件115。线116标记接收单元302的光学轴线。
电磁射束可以例如在接收滤波器输入方向117下、沿着接收滤波元件113的表面的垂线射到接收滤波元件113上。线118标记第二接收滤波器输入方向。来自接收滤波器输入方向118的电磁射束相对于接收滤波元件113的表面的垂线偏转一角度119地射到接收滤波元件113上。线120标记第三接收滤波器输入方向。来自接收滤波器输入方向120的电磁射束相对于接收滤波元件113的表面的垂线偏转一角度121地射到接收滤波元件113上。角度119和121可以从它们的量值方面基本上相同。如果接收滤波元件113对于到达的电磁射束可穿透，则经相应滤波的电磁射束可以射到探测器115上。
在一种实施方式中，接收滤波元件113可以由层构造。所述层之一可以具有透光电极。
如所提到的那样，图2例如也示出接收滤波元件113的透射特性。曲线201例如对于以下电磁射束例如示出接收滤波元件113的透射特性：所述电磁射束沿着接收滤波器输入方向117、沿着接收滤波元件113的表面的垂线射到接收滤波元件113上。接收滤波元件113对于这种情况具有中心波长λ1和谱宽203。基本上，仅仅在波长范围203中的电磁射束可以通过接收滤波元件113。经滤波的电磁射束可以射到探测器115上。
曲线202对于以下电磁射束示出接收滤波元件113的透射特性：所述电磁射束沿着接收滤波器输入方向118、相对于接收滤波元件113的表面的垂线偏转一角度119地，或者沿着接收滤波器输入方向120、相对于接收滤波元件113的表面的垂线偏转角度121地射到接收滤波元件113上。角度119和121的量值在示例中基本上相同。接收滤波元件113对于这种情况具有中心波长λ2和谱宽204。角度119和121的量值越大，接收滤波元件113的透射特性越可能朝更小的波长移位。角度119和121的量值越大，例如接收滤波元件113的中心波长越可能朝更小的波长移位。基本上，仅仅在波长范围204中的电磁射束可以通过发送滤波元件303。经滤波的电磁射束可以射到探测器115上。
发送滤波元件303的透射特性和接收滤波元件113的透射特性可以基本上相同。因此，所述发送滤波元件303的至少一个发送滤波器通带范围和所述接收滤波元件113的至少一个接收滤波器通带范围可以覆盖一个共同的波长范围。由发送单元301例如沿着发送滤波器输出方向310或311发送具有波长λ2的电磁射束到扫描空间中。在扫描空间中的对象112上反射和/或散射之后，电磁射束在接收滤波器输入方向118或120下到达接收滤波元件。电磁射束还可以具有波长λ2并且因此基本上无信号损耗地通过接收滤波元件113的接收滤波器通带范围。相应的适用于具有波长λ1的电磁射束，该电磁射束沿着发送滤波器输出方向309发送到扫描空间中。
图4A示例性地示出直接由源103或314发送的电磁射束的波长分布。电磁射束在此还未由发送滤波元件303滤波。在该图形中，在波长λ上绘出强度I。曲线401例如示出发送单元301的所发送的电磁射束的波长分布，所述发送单元具有宽带的激光器作为源103。
如果激光雷达传感器的发送单元301具有可调整的激光器314，则可以由该激光器发送不同波长的电磁射束。曲线402-a例如示出第一波长的所发送的电磁射束的波长分布。该电磁射束在此具有谱宽403-a。曲线402-b例如示出第二波长的所发送的电磁射束的波长分布。该电磁射束在此具有谱宽403-b。
图4B示例性地示出由发送单元301根据本发明发送的电磁射束的波长分布。如在图2中描述的那样，可以借助偏转单元104和发送滤波元件303预给定以下方向：电磁射束在该方向下发送并且该方向分配有电磁射束的一个波长。
例如，由源103或304发送的电磁射束可以沿着发送滤波器输入方向304射到发送滤波元件303上。通过发送滤波元件303的透射特性，在这种情况下基本上可以将波长分布404-a的电磁射束从具有波长分布401的电磁射束中滤出并且发送到扫描空间中。
例如，由源103或304发送的电磁射束也可以沿着发送滤波器输入方向305或者沿着发送滤波器输入方向306射到发送滤波元件303上。通过发送滤波元件303的透射特性，在这种情况下基本上可以将波长分布404-b的电磁射束从来自这两个发送滤波器输入方向305和306的、具有波长分布401的电磁射束中滤出并且发送到扫描空间中。
如果激光雷达传感器具有可调整的激光器314作为源，则可以将电磁射束的谱宽403-a或403-b降低到谱宽405-a或405-b上。位于角度相关的透射特性之外的功率部分被滤出。在可调整的激光器314的情况下，相比于宽带的激光器，由源314发送的激光器功率中的更小的份额被滤出。在这种情况下，系统效率可以更好。
图5示出射到接收单元302的接收滤波元件113上的电磁射束的波长分布。曲线501示例性地示出沿着接收滤波器输入方向117入射的电磁射束的波长分布。曲线502示出以下电磁射束的波长分布：所述电磁射束沿着接收滤波器输入方向118或120射到接收滤波元件113上。在示例中，角度119和121的量值基本上相同，到达的电磁射束分别从接收滤波元件的表面的垂线偏转所述角度。
在图4B中示出的波长分布404-a或404-b可以在扫描空间中的对象112上反射和/或散射之后基本上保持不变。那么，所发送的电磁射束的波长分布404-a基本上相应于射到接收滤波元件113上的电磁射束的波长分布501。那么，所发送的电磁射束的波长分布404-b基本上相应于射到接收滤波元件113上的电磁射束的波长分布502。如已经提及的那样，例如所述发送滤波元件303的至少一个发送滤波器通带范围和所述接收滤波元件113的至少一个接收滤波器通带范围可以覆盖一个共同的波长范围。由发送单元301以预给定的波长并且沿着预给定的方向发送的电磁射束可以基本上无信号损耗地通过接收滤波元件113的接收滤波器通带范围。接收滤波元件113可以是窄带的。来自背景射束的噪声基本上可以被滤出。可以改善信号噪声比。
图6示例性地示出用于控制激光雷达传感器的方法，所述激光雷达传感器用于在扫描空间105内检测对象112。所述方法以步骤601开始。在步骤603中，可以如此控制激光雷达传感器，使得源103或104发送电磁射束。在步骤604中，可以如此控制激光雷达传感器，使得偏转单元104使由所述源103或314发送的电磁射束沿着偏转方向(例如107、108或110)偏转。在步骤606中，可以如此控制激光雷达传感器，使得借助发送滤波元件303对由所述偏转单元104偏转的电磁射束进行滤波。在步骤607中，可以如此控制激光雷达传感器，使得经滤波的电磁射束沿着发送滤波器输入方向(例如309、310或311)发送到扫描空间105中。所述方法在步骤608中结束。
可选地，可以在开始601和步骤603之间实施步骤602。在步骤602中，可以根据现有的偏转方向调节由可调整的源314发送的电磁射束的波长。
可选地，可以在步骤604和606之间实施步骤605。在步骤605中，可以如此控制激光雷达传感器，使得可以将由层构造的发送滤波元件303的电极和/或由层构造的接收滤波元件113的电极调温到预给定的温度上。

Claims (15)

1.一种激光雷达传感器，其用于在扫描空间(105)内检测对象(112)，所述激光雷达传感器具有至少一个发送单元(301)，其中，
所述发送单元(301)具有用于发送电磁射束的至少一个源(103，314)和用于使由所述源(103，314)发送的电磁射束沿着偏转方向(107，108，110)偏转到所述扫描空间(105)中的至少一个偏转单元(104)，其特征在于，
所述发送单元(301)还具有用于对由所述偏转单元(104)偏转的电磁射束进行滤波的至少一个发送滤波元件(303)，所述电磁射束沿着发送滤波器输入方向(304，305，306)射到所述至少一个发送滤波元件上，其中，所述发送滤波元件(303)的透射特性与所述发送滤波器输入方向(304，305，306)相关。
2.根据权利要求1所述的激光雷达传感器，其特征在于，所述偏转方向(107，108，110)相应于所述发送滤波器输入方向(304，305，306)。
3.根据权利要求1或2所述的激光雷达传感器，其特征在于，所述发送滤波元件(303)的透射特性如此与所述发送滤波器输入方向(304，305，306)相关，使得所述发送滤波器(303)的发送滤波器通带范围根据所述发送滤波器输入方向(304，305，306)发生变化。
4.根据权利要求3所述的激光雷达传感器，其特征在于，所述偏转单元(104)能够如此定向，使得由所述源(113，314)发送的电磁射束沿着所述发送滤波器输入方向(304，305，306)射到所述发送滤波元件(303)上，其中，经滤波的电磁射束在发送波长范围的情况下沿着发送滤波器输出方向(309，310，311)射到所述扫描空间(105)中，其中，所述发送波长范围与所述发送滤波器通带范围相关。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的激光雷达传感器，其特征在于，所述激光雷达传感器还包括用于接收在所述扫描空间(105)中反向散射的和/或反射的电磁射束的至少一个接收单元(302)，其中，
所述接收单元(302)具有用于对所接收的电磁射束进行滤波的至少一个接收滤波元件(113)，其中，
所接收的电磁射束沿着接收滤波器输入方向(117，118，120)射到所述接收滤波元件(113)上，其中，
所述接收滤波元件(113)的透射特性与所述接收滤波器输入方向(117，118，120)相关。
6.根据权利要求5所述的激光雷达传感器，其特征在于，所述接收滤波元件(113)的透射特性如此与所述接收滤波器输入方向(117，118，120)相关，使得所述接收滤波元件(113)的接收滤波器通带范围根据所述接收滤波器输入方向(117，118，120)发生变化。
7.根据权利要求3和6所述的激光雷达传感器，其特征在于，所述发送滤波元件(303)的至少一个发送滤波器通带范围和所述接收滤波元件(113)的至少一个接收滤波器通带范围覆盖一个共同的波长范围。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的激光雷达传感器，其特征在于，所述偏转单元(104)是能够在至少一个维度上围绕所述发送单元(106)的光学轴线的定向可变地定向到所述扫描空间(105)中的偏转镜，优选是微镜。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的激光雷达传感器，其特征在于，由所述源(314)发送的电磁射束的波长可调节，并且每一个发送滤波器输入方向(304，305，306)能够分配有由所述源发送的电磁射束的可调节的波长。
10.根据权利要求9所述的激光雷达传感器，其特征在于，由所述源(314)发送的电磁射束的波长能够根据现有的偏转方向(107，108，110)来调节。
11.根据权利要求1和/或5中任一项所述的激光雷达传感器，其特征在于，所述发送滤波元件(303)和/或所述接收滤波元件(113)由多个层构造，其中，所述多个层之一具有用于对所述发送滤波元件(303)的和/或所述接收滤波元件(113)的透射特性进行热稳定化的透光电极。
12.一种用于控制激光雷达传感器的方法，所述激光雷达传感器用于在扫描空间(105)内检测对象(112)，其中，所述激光雷达传感器具有至少一个发送单元(301)，所述方法具有以下步骤：
借助源(103，314)发送电磁射束；
借助偏转单元(104)使由所述源(103，314)发送的电磁射束沿着偏转方向(107，108，110)偏转；
借助发送滤波元件(303)对由所述偏转单元(104)偏转的电磁射束进行滤波，所述电磁射束沿着发送滤波器输入方向(304，305，306)射到所述发送滤波元件上，其中，所述发送滤波元件(303)的透射特性与所述发送滤波器输入方向(304，305，306)相关；以及
使经滤波的电磁射束沿着发送滤波器输出方向(309，310，311)发送到所述扫描空间(105)中。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述发送滤波元件(303)的透射特性如此与所述发送滤波器输入方向(304，305，306)相关，使得所述发送滤波器(303)的发送滤波器通带范围根据所述发送滤波器输入方向(304，305，306)发生变化，以及使所述偏转单元(104)如此定向，使得由所述源(113，314)发送的电磁射束沿着所述发送滤波器输入方向(304，305，306)射到所述发送滤波元件(303)上，其中，使经滤波的电磁射束在发送波长范围的情况下沿着发送滤波器输出方向(309，310，311)射到所述扫描空间(105)中，其中，所述发送波长范围与所述发送滤波器通带范围相关。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，根据现有的偏转方向(107，108，110)调节由所述源(314)发送的电磁射束的波长。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其特征在于，所述发送滤波元件(303)和/或可选地附加地存在的接收滤波元件(113)由多个层构造，其中，所述多个层之一具有透光电极，其中，如此对所述透光电极进行调温，使得所述发送滤波元件(303)的和/或所述接收滤波元件(113)的透射特性保持稳定。
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