CN109844564B - 用于光学检测设备的发射器装置、光学检测设备、机动车辆及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆(1)的光学检测设备(3)的发射器装置(8)，其配置为通过光束(10)扫描机动车辆(1)的周围区域(4)，并且其包括用于发射光束(10)的光源(13)和引导单元(15)，引导单元(15)配置为引导由光源(13)以不同的扫描角(α)发射到引导单元(15)上的光束(10)。用于发射光束(10)的光源(13)包括至少两个可单独驱动的发射器元件(13a、13b)，其配置为以对应于扫描角(α)的预定设定点值(‑α3、‑α2、‑α1、α0、+α1、+α2、+α3)的入射角(γ1、γ2)将光束(10)发射到引导单元(15)上，以产生发射器装置(8)的预定设定点视场(16)。本发明还涉及一种光学检测设备(3)、一种具有至少一个光学检测设备(3)的机动车辆(1)以及一种产生用于机动车辆(1)的光学检测设备(3)的发射器装置(8)的设定点视场(16)的方法。

Description

用于光学检测设备的发射器装置、光学检测设备、机动车辆及 方法

技术领域

本发明涉及一种用于机动车辆的光学检测设备的发射器装置，其配置为通过光束扫描机动车辆的周围区域，并且其包括用于发射光束的光源和引导单元，引导单元配置为将由光源发射到引导单元上的光束以不同的扫描角引导到周围区域中。本发明还涉及一种用于机动车辆的光学检测设备、一种具有至少一个这种光学检测设备的机动车辆以及一种方法。

背景技术

在当前情况下，兴趣在于用于机动车辆的光学检测设备，特别是在激光扫描器上。在这种情况下，已知借助于光学检测设备监测机动车辆的周围区域。借助于检测设备，可以检测机动车辆的周围区域中的物体，并且可以将关于检测到的物体的信息(例如物体相对于机动车辆的相对位置)提供给机动车辆的驾驶员辅助系统。基于该信息，驾驶员辅助系统可以例如启动措施以避免机动车辆与物体碰撞，例如在碰撞之前自动制动机动车辆。

在根据现有技术的激光扫描器中，光束例如激光束通常通过激光扫描器的发射器装置的光源(例如激光二极管)发射到周围区域中，并且周围区域通过改变扫描角或光束被引导所沿着的扫描方向来扫描。一旦光束照射到周围区域中的物体，光束的至少一部分就在物体处被反射回激光扫描器。激光扫描器的接收器装置接收光束的反射部分，并借助于光束的飞行时间或光束发射与光束的反射部分的接收之间的时间段，确定物体距车辆的距离。通过在发射光束期间扫描角的知识，还可以确定物体相对于机动车辆的定向或方向。然后可以根据定向和距离确定物体相对于机动车辆的相对位置。

为了改变扫描角，光束通常由发射器装置的引导单元引导。在这种情况下，引导单元通常配置为可旋转或可倾斜镜子，其在不同的扫描方向上反射光束，扫描方向通过可倾斜镜子的倾斜角度或定向来调节。然后，周围区域中的角度范围形成发射器装置的视场，在该角度范围内光束被引导到周围区域中。该视场理想地应具有特别大的孔径角和特定的设定点形状。因此，为了增加孔径角，通常在照射镜子的光束和由镜子反射的光束即扫描方向之间存在角度。其效果可能是视场的实际形状偏离视场的设定点形状，即发射器装置的视场失真。尽管通过不使用视场的特定区域可以在软件方面补偿微小的失真，但是根据现有技术的光学检测设备具有低效率和高损耗，因为这些区域仍继续被光束照射。

发明内容

本发明的目的是提供一种解决方案，用于如何特别有效且低损耗地配置用于机动车辆的光学检测设备。

根据本发明，该目的通过根据相应独立权利要求的发射器装置、光学检测设备、机动车辆和方法来实现。本发明的有利实施例是从属权利要求、说明书和附图的主题。

根据用于机动车辆的光学检测设备的根据本发明的发射器装置的一个实施例，该发射器装置配置为借助于光束扫描机动车辆的周围区域。发射器装置可包括用于发射光束的光源和引导单元，引导单元配置为将由光源发射到引导单元上的光束以不同的扫描角引导到周围区域中。特别地，用于发射光束的光源包括至少两个可单独驱动的发射器元件，其配置为以对应于扫描角的预定设定点值的入射角将光束发射到引导单元上，以产生发射器装置的预定设定点视场。

优选地，根据本发明的用于机动车辆的光学检测设备的发射器装置配置为借助于光束扫描机动车辆的周围区域。发射器装置包括用于发射光束的光源和引导单元，引导单元配置为将由光源发射到引导单元上的光束以不同的扫描角引导到周围区域中。用于发射光束的光源还包括至少两个可单独驱动的发射器元件，其配置为以对应于扫描角的预定设定点值的入射角将光束发射到引导单元上，以产生发射器装置的预定设定点视场。

借助于光学检测设备，其特别地配置为Lidar系统(Lidar-“光检测和测距”)或激光扫描器，可以监测机动车辆的周围区域，例如通过检测物体或周围区域中的机动车辆的障碍物。为此，光学检测设备包括发射器装置，该发射器装置包括用于产生光束的光源，特别是激光束。引导单元引导光束，以便以不同的扫描角提供扫描运动。这意味着，为了扫描周围区域，发射器装置在不同的扫描方向上连续地或顺序地发射光束。换句话说，这意味着光束发射到周围区域的扫描角逐步变化。在第一测量期间或在第一测量时刻，光束在第一扫描方向上被引导，在随后的第二测量期间或在随后的第二测量时刻，光束在第二扫描方向上被引导等等。通过以不同的扫描角引导光束，照亮机动车辆的周围区域中的角度范围，其形成发射器装置的视场，特别是光学检测设备的视场。在这种情况下，扫描角可以被指定为扫描方向从预定方向(例如机动车辆的纵向方向)水平和/或垂直偏离的角度。借助于引导单元，光束尤其可被水平和垂直地引导，使得周围区域以网格方式扫描或扫掠，即以行或列。引导单元可以例如包括可倾斜镜子，特别是微镜致动器，其具有平面的平坦反射表面。

现在为了生成具有预定设定点形状的预定设定点视场，对于各个扫描角设定点值，即设定点扫描角是预定的。优选地，通过垂直于发射器装置的主扫描方向的扫描角的设定点值产生的设定点视场的平面成矩形。设定点视场从发射器装置沿主扫描方向延伸并具有金字塔形状。这意味着平行于金字塔底面的所有平面都是矩形配置的。为了提供扫描角的设定点值，光源包括至少两个可单独驱动的发射器元件。发射器元件可以例如配置为LED或激光二极管。在这种情况下，发射器元件可以分别产生光束或激光束，光束根据产生光束的发射器元件在不同的方向上发射，并因此以不同的入射角照射引导单元。光束在引导单元上的第一方向被分配第一入射角，第二方向被分配第二入射角等。引导单元引导光束的扫描方向可受到入射角的影响。

本发明基于这样的发现：例如在具有包括平坦反射表面的可倾斜镜子的引导单元的情况下，发射器装置的视场可被可倾斜镜子失真，特别是通过到可倾斜镜子上的常规固定的入射方向与扫描方向之间的角度，由于由平面表面提供的扫描角的实际值不对应于设定点值。因此，视场的实际形状偏离设定点形状。这种失真的实际形状可以例如由垂直于主扫描方向的视场的扇形平面形成。通过引导单元上的入射角适于为扫描角产生的设定点值，可以由两个可单独驱动的发射器元件防止或补偿这种失真。换句话说，选择入射角，使得在引导光束之后，光束以相应的扫描角的设定点值发射。

通过具有可单独驱动的发射器元件的光源，因此可以确保可充分利用照射的角度范围，并且可以安全可靠地检测该区域中的物体。借助于发射器装置，因此可以制造用于机动车辆的特别有效且低损耗的光学检测设备。

优选地，发射器装置包括控制单元，其配置为驱动至少第一发射器元件以从第一值范围发射扫描角的设定点值的光束，并且驱动至少第二发射器元件以从第二值范围发射扫描角的设定点值的光束。在这种情况下，每个值范围包括扫描角的至少一个设定点值。通过至少一个当前有效的发射器元件，因此可以影响光束在引导单元上的入射角，并且设定点值和由可倾斜镜子引起的引导角的实际值之间的偏差因此可以在发射光束期间已经至少减少了。

优选地，在这种情况下，光源包括可单独驱动的发射器元件的矩阵布置。因此，光源包括发射器元件阵列，例如激光二极管，其例如在载体上以行或列布置。在这种情况下，每个发射器元件尤其可以通过发射器元件所在的行和发射器元件所在的列来寻址，并且可驱动以便利用当前要求的入射角产生光束。

特别地，为扫描角的每个设定点值分配特定数量的发射器元件，这些发射器元件在矩阵布置中具有特定位置。这意味着驱动多个发射器元件以产生具有所需入射角的光束。为了产生与用于发射的扫描角的当前设定点值相对应的入射角而被驱动的各个发射器元件在这种情况下特别相邻地布置，使得入射角的每个设定点值被分配矩阵布置的与其对应的有效区域。在这种情况下，有效区域尤其具有不相等的发射极元件布置。例如可以预先确定用于发射器元件的驱动策略并存储用于控制单元，驱动策略包括发射器元件的与扫描角的相应设定点值相关的数量和位置。通过具有分别或单独的可驱动发射器元件的矩阵布置，可以高精度地产生具有与扫描角的当前设定点值相对应的入射角的光束。

在本发明的一个改进方案中，引导单元包括可倾斜镜子，其配置为以对应于相应入射角的扫描角的设定点值引导由相应发射器元件发射的光束。可倾斜镜子尤其配置为微镜致动器或MEMS镜子(MEMS-微机电系统)，其包括平坦的平面反射表面。因此，可倾斜镜子布置在光路或发射路径中，使得由光源以特定入射角发射的光束在可倾斜镜子处被反射到周围区域中，并且在这种情况下以对应于入射角的扫描角的设定点值反射到周围区域中。

在这种情况下，特别地，由发射器元件提供的光束的入射角是根据可倾斜镜子的倾斜角度预先确定的。为了产生扫描运动，通过逐步改变倾斜角度，可倾斜镜子沿不同方向连续定向。根据可倾斜镜子的当前倾斜角度或当前位置，该可倾斜镜子通常沿着扫描角的特定实际值反射光束。在这种情况下，特别是超过扫描角的设定点值的特定尺寸，由可倾斜镜子提供的实际值可能偏离设定点值。在不对该偏差进行补偿的情况下，获得发射器装置的实际视场，其相对于设定点视场失真。然而，这种失真可以有利地通过分别或单独可驱动的发射器元件通过借助于光束在可倾斜镜子上的入射角来调节的扫描角的设定点值来补偿。

特别地，可倾斜镜子具有特征传递函数，通过该特征传递函数，根据可倾斜镜子的倾斜角度来描述由可倾斜镜子产生的实际视场相对于设定点视场的失真，其中用于提供光束的相应入射角的发射器元件布置成使得特征传递函数的逆由入射角提供。在这种情况下，借助于垂直于发射器装置的主扫描方向的实际视场和设定点视场的平面的形状的偏差来确定失真。

为了确定驱动策略，即为了确定每次测量哪个发射器元件或哪些发射器元件被驱动以发射光束，最初确定可倾斜镜子的传递函数。为此，例如，可以记录或确定由仅具有一个发射器元件的发射器装置产生的未补偿的实际视场。特别地，在这种情况下，确定垂直于发射器装置的主扫描方向的实际视场的平面的形状。由可倾斜镜子产生的实际视场的平面通常是扇形的，而相反地，设定点视场的平面是矩形的。设定点视场的形状和实际视场的形状之间的这种关系可以借助于传递函数来描述，该传递函数尤其取决于可倾斜镜子的倾斜角度。作为传递函数，特别是确定将视场的设定点形状转换成视场的实际形状的函数。换句话说，应用传递函数的视场的设定点形状给出了视场的实际形状。利用传递函数的知识，可以以这样的方式确定驱动策略，使得传递函数被相应的入射角反转，并且因此补偿了失真。因此，应用逆传递函数的视场的实际形状给出了视场的设定点形状。通过确定传递函数和逆传递函数，光源的驱动策略因此可以有利地理想地适于可倾斜镜子，因此可以产生设定点视场。

在本发明的一个有利实施例中，引导单元还包括具有反射自由形状面的自由形状镜子，用于反射由可倾斜镜子反射的光束，自由形状镜子配置为补偿由可倾斜镜子产生的扫描角的实际值与扫描角的设定值的偏差。这意味着，除了可倾斜镜子之外，引导单元包括自由形状镜子，其特别是静态地布置在引导单元中。根据该实施例，引导单元因此包括可倾斜镜子和自由形状镜子，光束由光源以相应的入射角首先被发射到可倾斜镜子上。该可倾斜镜子根据可倾斜镜子的当前倾斜角度或当前位置特别是扫描角的实际值反射光束，尽管适应的入射角，实际值也可能偏离设定点值。这意味着例如通过提供不同的入射角不能完全补偿偏差。

然而，该偏差可以有利地通过自由形状镜子完全补偿。在这种情况下，自由形状镜子以固定的方式或静态地安装在发射器装置中，即不可旋转地或不可倾斜地，并且特别地包括具有不同倾斜角度的至少两个表面元件。自由形状镜子的一个表面尤其至少在区域中是弯曲的。自由形状镜子可以修改光束的方向，以获得偏离相关的设定点值的扫描角的实际值。然后，自由形状镜子将光束反射到周围区域中。因此，自由形状镜子可以有利地同样有助于不使发射器装置的视场失真。当由可倾斜镜子失真的视场仅通过光源的驱动策略不能不失真时，提供自由形状镜子是特别有利的。

作为替代或补充，为了提供扫描角的设定点值，发射器装置可另外包括具有自由形状面的透镜元件，用于将由引导单元引导的光束透射到周围区域中，透镜元件配置为补偿由引导单元产生的实际值与扫描角的设定点值的偏差。这意味着发射器装置另外包括具有自由形状面的透镜元件，即自由形状透镜，其布置在引导单元和周围区域之间的光路中。这意味着在发射到周围区域之前，由引导单元反射的光束穿过透镜元件，该透镜元件对于由引导单元反射的光束是光学透明的。在这种情况下，透镜元件包括自由形状面，其表面元件具有不同的倾斜角度，并且通过其可以调节光束的定向即扫描角。如果实际值不对应于扫描角的设定点值，则自由形状透镜(其表面特别是至少在区域中弯曲)可以在透射期间改变扫描角的值。例如，这可能在实际值和设定点值之间的偏差不能通过光源的驱动策略和/或自由形状镜子完全补偿时发生。借助于自由形状透镜，发射器装置的视场因此同样可以有利地不失真。

特别地，预先确定自由形状镜子和/或透镜元件的自由形状面的表面元件的倾斜角度，其对应于扫描角的设定点值，扫描角的每个设定点值被分配表面元件，用于以扫描角的相应设定点值引导光束。在自由形状镜子的情况下，选择表面元件的倾斜角度，使得入射光束以对应于当前测量的相应设定点扫描角反射。这意味着为了产生扫描角的特定设定点值，即为了沿预定的设定点扫描方向引导光束，光束在该表面元件处被反射，光束可以在相应的设定点扫描方向上通过该倾斜角度被引导。在透镜元件或自由形状透镜的情况下，扫描角的每个设定点值被分配自由形状面的表面元件，用于以扫描角的相应设定点值透射光束。换句话说，为了提供特定的设定点扫描角，由光源发射的光束透过相关的表面元件。因此，通过自由形状面，同样可以确保可以充分利用照射的角度范围，并且可以安全可靠地检测该区域中的物体。

本发明还涉及一种用于机动车辆的光学检测设备，特别是激光扫描器，用于监测机动车辆的周围区域，具有根据本发明的发射器装置或者根据本发明的发射器装置的一个实施例以及接收器装置。接收器装置配置为接收在周围区域中的物体处反射的光束的部分，并且借助于光束的发射和光束的反射部分的接收之间的时间段来确定物体与机动车辆的距离。

根据本发明的机动车辆包括至少一个光学检测设备。机动车辆尤其构造为汽车。由检测设备检测到的物体的距离可以例如提供给机动车辆的驾驶员辅助系统的控制装置，该控制装置例如允许至少半自动驾驶机动车辆。例如，当检测装置检测到物体距机动车辆的距离低于预定距离阈值时，机动车辆可以由控制装置自动制动。

本发明还涉及一种用于为机动车辆的光学检测设备的发射器装置产生设定点视场的方法。根据该方法的一个实施例，为发射器装置提供用于发射光束的光源和引导单元，通过光源发射到引导单元上的光束能够通过引导单元以不同的扫描角被引导。特别地，为光源提供至少两个用于发射光束的可单独驱动的发射器元件，发射器元件以对应于扫描角的预定设定点值的入射角将光束发射到引导单元上，以便产生发射器装置的预定设定点视场。

在该方法中，优选地为发射器装置提供用于发射光束的光源和引导单元，由光源发射到引导单元上的光束借助于引导单元沿不同的扫描角被引导。此外，为光源提供至少两个用于发射光束的可单独驱动的发射器元件，发射器元件以对应于扫描角的预定设定点值的入射角将光束发射到引导单元上，以便产生发射器装置的预定设定点视场。

特别地，发射器装置制造有引导单元，引导单元包括可倾斜镜子和自由形状镜子。为了确定驱动策略，该驱动策略指定每次测量被驱动的发射器元件以便产生设定点视场，确定可倾斜镜子的传递函数，其描述发射器装置的实际视场的形状与设定点视场的形状的偏差。在这种情况下，能够产生具有与当前设定点值相关的入射角的光束的发射器元件被驱动成使得由它们提供传递函数的逆。

以上参照根据本发明的发射器装置提出的优选实施例及其优点相应地适用于根据本发明的光学检测设备、根据本发明的机动车辆以及根据本发明的方法。

本发明的其他特征可以在权利要求、附图以及附图的描述中找到。在说明书中上面提到的特征和特征组合以及在附图的描述中提到的和/或仅在附图中示出的特征和特征组合不仅可以在分别指示的组合中使用，而且可以在其他组合中或单独地使用而不脱离本发明的范围。因此，未在附图中明确示出并解释但是衍生并且可以通过与所解释的实施例分开的特征组合来产生的本发明的实施例因此也被认为包括和公开。因此不具有最初配制的独立权利要求的所有特征的实施例和特征组合也被认为是公开的。此外，特别是通过上述实施例的实施例和特征组合被认为是公开的，这些实施例和特征组合超出或不同于权利要求的后面参考中解释的特征组合。

附图说明

图1示出了根据本发明的机动车辆的一个实施例的示意图；

图2示出了根据现有技术的光学检测设备的发射器装置的示意图；

图3示出了根据图2的发射器装置的实际视场的示意图；

图4示出了根据图3的实际视场与设定点视场之间的关系的示意图；

图5示出了根据本发明的用于光学检测设备的发射器装置的一个实施例的示意图；

图6示出了根据本发明的光学检测设备的一个实施例的示意图；

图7示出了发射器装置的光源的一个实施例的示意图；以及

图8示出了在发射光束期间根据图7的光源的示意图。

在附图中，相同和功能等同的元件具有相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的机动车辆1。在当前情况下，机动车辆1配置为汽车。机动车辆1包括驾驶员辅助系统2，其配置为在机动车辆1的驾驶期间辅助机动车辆1的驾驶员。驾驶员辅助系统2包括至少一个光学检测设备3，其配置为了监测机动车辆1的周围区域4。特别地，借助于检测设备3，可以记录机动车辆1的周围区域4中的物体O的距离和定向，并且例如提供给驾驶员辅助系统2的控制装置5。如果物体O的距离低于预定阈值，则控制装置5可以例如自动制动机动车辆1以避免碰撞。在当前情况下，驾驶员辅助系统2包括两个检测设备3，第一检测设备3布置在机动车辆1的前部区域6中并且用于监测机动车辆1前方的周围区域4，第二检测设备3布置在机动车辆1的后部区域7中并且用于监测机动车辆1后面的周围区域4。还可以设置另外的检测设备3，例如在机动车辆1的侧部区域中。

光学检测设备3在当前情况下配置为激光扫描器并且包括发射器装置8以及接收器装置9。发射器装置将光束10发射到周围区域4中，并且接收器装置9接收光束10的在物体O处反射的部分11。接收器装置9可以借助于光束10的发射和光束10的反射部分11的接收之间的飞行时间来记录物体O的距离。在这种情况下，光束10在各种扫描角α下连续地或逐步地发射。以这种方式，借助于光束10以网格方式扫描周围区域4。根据图1，扫描角α的水平分量在由车辆的纵向方向L和车辆的横向方向Q跨越的水平平面中示出。扫描角α的水平分量和在由车辆的纵向方向L和车辆的垂直方向跨越的平面中的扫描角α的垂直分量(这里未示出)对于发射器装置8是已知的，因此物体O相对于机动车辆1的定向或方向也是已知的。借助于沿不同扫描方向定向的光束10照射的周围区域4中的角度范围12形成发射器装置8的视场。

图2示出了根据现有技术的发射器装置8'。发射器装置8'包括光源13'，其配置为发射光束10。此外，发射器装置8'包括准直器14，其准直光束10。准直的光束10被发射到包括可倾斜镜子18的引导单元15'上，在这种情况下，可倾斜镜子18配置为微镜致动器或MEMS镜子。可倾斜镜子18用于以不同的扫描角α将光束10引导到周围区域4中。为了产生具有特别大的孔径角(例如150°)的视场，在光束10的入射方向(其在这种情况下沿z方向定向)与扫描方向(其在这种情况下沿y方向定向)之间存在角度差β：角β在这种情况下例如是90°。

根据现有技术的发射器装置8'产生实际视场16'，如图3所示。实际视场16'具有实际形状P'，并且在当前情况下配置成扇形。在图3中，在这种情况下示出了用于扫描角α的各个设定点值-α3、-α2、-α1、α0、+α1、+α2、+α3的照明条17。每个照明条17表征扫描角α的实际值-α3'、-α2'、-α1'、α0'、+α1'、+α2'、+α3'，其对应于在相应测量时刻由目标面(目标)上的光束10照射的柱，为每个测量时刻分配扫描角α的设定点值-α3到+α3，光束10旨在在该测量时刻以该扫描角α发射。理想地，即当由引导单元15'提供的实际值-α3'至+α3'实际上对应于设定点值-α3至+α3时，照明条17垂直定向，使得形成具有矩形设定点形状P(参见图4)的设定点视场16。然而，可以看出，特别是以扫描角-α3和+α3形成视场16'的边缘的外部照明条17不是垂直定向的，使得扇形实际视场16'相对于设定点视场16失真。因此，随着扫描角α的增加，视场16'的失真也增加。

图4示出了设定点视场16的设定点形状P与实际视场16'的实际形状P'之间的关系。在这种情况下，根据公式P*TF＝P'，实际视场16'的实际形状P'借助于传递函数TF与设定点视场16的设定点形状P耦合。在这种情况下，传递函数TF描述了实际视场16'相对于设定点视场16的失真，或者扫描角α的实际值-α3'至+α3'与扫描角α的设定点值-α3至+α3的偏差，这是由可倾斜镜子18引起的。

为了现在将实际视场16'转换为设定点视场16，确定逆传递函数RTF，使得公式P*(TF*RTF)＝P或P'*RTF＝P适用。为了提供逆传递函数RTF，为光学检测设备3提供如图5所示的发射器装置8。在这种情况下，发射器装置8具有光源13，其包括至少两个发射器元件13a、13b。发射器元件13a、13b例如是激光二极管或LED，并且可以例如通过控制单元S单独驱动，以发射光束10。由发射器元件13a、13b发射的光束10在这种情况下具有不同的方向，使得它们以不同的入射角γ1、γ2照射引导单元15。在这种情况下，为每个入射角γ1、γ2分配扫描角α的设定点值-α3至+α3中的一个，使得引导单元可以以扫描角α的相关设定点值-α3至+α3反射以相应的入射角γ1、γ2入射的光束10，因此可以补偿由引导单元15产生的扫描角α的实际值-α3'至+α3'和扫描角α的设定点值-α3至+α3之间的偏差。

此外，在这种情况下，发射器装置8包括自由形状镜子19，除了可倾斜镜子18之外其也布置在引导单元15中，以及透镜元件20。由光源13产生的光束10最初发射到可倾斜镜子18上，其将光束10反射到自由形状镜子19上。自由形状镜子19配置成将光束10反射到透镜元件20上，透镜元件20包括自由形状面21。自由形状镜子19和透镜元件20配置成将光束10定向到机动车辆1的周围区域4中，使得设定点视场16与实际视场16'之间的偏差可被完全补偿，前提是如果该偏差不能由各个发射器元件13a、13b发射的光束10的入射角γ1、γ2补偿的话。为此，自由形状透镜20的自由面21的表面元件21a、21b具有不同的倾斜角度22a、22b或不同的倾斜方向。自由形状镜子19的反射自由形状面23的表面元件23a、23b也具有不同的倾斜角度24a、24b。在这种情况下，可以为每个倾斜角度22a、22b、24a、24b分配扫描角α的设定点值-α3至+α3，使得透镜元件20的相应表面元件21a、21b以扫描角α的指定设定点值-α3至+α3透射光束10和/或自由形状镜子19的相应表面元件24a、24b以扫描角α的指定设定点值-α3至+α3反射光束10。因此，表面元件24a、24b可以改变入射在相应表面元件21a、21b上的光束10的方向。自由形状面21、23具有逆传递函数RTF。换句话说，逆传递函数RTF借助于自由形状面21、23的表面元件21a、21b、23a、23b的倾斜角度22a、22b、24a、24b产生。根据可倾斜镜子18的倾斜角度且因此根据分别提供的扫描角α的设定点值-α3至+α3，确定表面元件21a、21b、23a、23b的倾斜角度22a、22b、24a、24b。

根据图5，光束10因此最初由发射器元件13a、13b中的至少一个以对应于扫描角α的当前设定点值-α3至+α3的入射角γ1、γ2发射到可倾斜镜子18上，其将光束10反射到自由形状镜子19上。在由可倾斜镜子18提供的实际值-α3'至+α3'与扫描角α的设定点值-α3至+α3之间存在偏差的情况下，这可以至少减小在分配给扫描角α的相应设定点值-α3至+α3的表面元件23a、23b处被反射的光束10的偏差。在这种情况下，光束10被反射到透镜元件20上，这可以在透射期间改变光束10的定向，前提是如前所述，如果在由自由形状镜子19提供的实际值-α3'至+α3'和扫描角α的设定点值-α3至+α3之间存在偏差的话。为此，光束10由自由形状透镜20的表面元件21a、21b透射，其对应于扫描角α的当前设定点值-α3至+α3。

图6示出了配置为激光扫描器的光学检测设备3的实施例。光学检测设备3包括壳体25，壳体25包围发射器装置8和接收器装置9。在这种情况下，由具有自由形状面21的透镜元件20形成壳体25的前侧26，其在机动车辆1上的光学检测设备3的安装状态下面向周围区域4。因此，光束10在这种情况下由布置在壳体25内部的发射器装置8通过自由形状透镜20透射到周围区域4中，并且光束10的在周围区域4中反射的部分11从周围区域4透射到布置在壳体25内部的接收器装置9。在这种情况下，壳体25在侧面区域27中还包括电连接元件28以及用于将光学检测设备3紧固在机动车辆1上的紧固元件29。

图7示出了光源13的实施例，其中发射器元件13a、13b以矩阵布置30布置。矩阵布置30(其中发射器元件13a、13b布置成列32和行33)布置在光源13的载体31上。在图8中，可以看到每行33和每列32通过连接元件34(例如接合线)连接到接触元件35(例如焊盘)上，使得每个发射器元件13a、13b可以通过发射器元件13a、13b所在的相应行33和相应列32分别地或单独地寻址。然后，寻址的发射器元件13a、13b发射光束10。在这种情况下，可以在多个发射器元件13a、13b上进行驱动以发射光束10。在图8中，示出了区域36的发射器元件13a、13b发射光束10，即是有效的，而相反，区域37的发射器元件13a、13b是无效的。例如，每当扫描角α的特定设定点值-α3至+α3或扫描角α的设定点值-α3至+α3旨在从特定值范围生成时，区域36可以是有效的。关于何时驱动或激活哪个发射器元件13a、13b以发射光束10的驱动策略可以例如根据传递函数TF预先确定并且存储用于控制单元S。

Claims (13)

1.一种用于机动车辆（1）的光学检测设备（3）的发射器装置（8），其配置为通过光束（10）扫描机动车辆（1）的周围区域（4），并且其包括用于发射光束（10）的光源（13）和引导单元（15），引导单元（15）配置为引导由光源（13）以不同的扫描角（α）发射到引导单元（15）上的光束（10），

其中，

用于发射光束（10）的光源（13）包括至少两个可单独驱动的发射器元件（13a、13b），其配置为以对应于扫描角（α）的预定设定点值（-α3、-α2、-α1、α0、+α1、+α2、+α3）的入射角（γ1、γ2）将光束（10）发射到引导单元（15）上，以产生发射器装置（8）的预定设定点视场（16），其中所述引导单元（15）包括可倾斜镜子（18），其配置为以对应于相应入射角（γ1、γ2）的扫描角（α）的设定点值（-α3、-α2、-α1、α0、+α1、+α2、+α3）引导由相应的发射器元件（13a、13b）发射的光束（10），

其特征在于，

根据可倾斜镜子（18）的倾斜角度预先确定由发射器元件（13a、13b）提供的光束（10）的入射角（γ1、γ2），并且

所述可倾斜镜子（18）具有特征传递函数（TF），通过该特征传递函数（TF），根据可倾斜镜子（18）的倾斜角度来描述由可倾斜镜子（18）产生的实际视场（16'）相对于设定点视场（16）的失真，并且用于提供光束（10）的相应入射角（γ1、γ2）的发射器元件（13a、13b）布置成使得特征传递函数的逆（RTF）由入射角（γ1、γ2）提供。

2.根据权利要求1所述的发射器装置（8），

其特征在于，

通过垂直于发射器装置（8）的主扫描方向的扫描角（α）的设定点值（-α3、-α2、-α1、α0、+α1、+α2、+α3）产生的设定点视场（16）的平面成矩形C。

3.根据权利要求1或2所述的发射器装置（8），

其特征在于

所述发射器装置（8）包括控制单元（S），其配置为驱动至少第一发射器元件（13a、13b）以从第一值范围发射扫描角（α）的设定点值（-α3、-α2、-α1、α0、+α1、+α2、+α3）的光束（10），并且驱动至少第二发射器元件（13a、13b）以从第二值范围发射扫描角（α）的设定点值（-α3、-α2、-α1、α0、+α1、+α2、+α3）的光束（10）。

4.根据权利要求1或2所述的发射器装置（8），

其特征在于，

所述光源（13）包括可单独驱动的发射器元件（13a、13b）的矩阵布置（30）。

5.根据权利要求4所述的发射器装置（8），

其特征在于，

扫描角（α）的每个设定点值（-α3、-α2、-α1、α0、+α1、+α2、+α3）被分配特定数量的发射器元件（13a、13b），它们在矩阵布置（30）中具有特定位置。

6.根据权利要求1所述的发射器装置（8），

其特征在于，

借助于垂直于发射器装置（8）的主扫描方向的实际视场（16'）和设定点视场（16）的平面的形状（P'、P）的偏差来确定失真。

7.根据权利要求1或2所述的发射器装置（8），

其特征在于，

所述引导单元（15）还包括自由形状镜子（19），其具有反射自由形状面（23），用于反射由可倾斜镜子（18）反射的光束（10），所述自由形状镜子（19）配置为补偿由可倾斜镜子（18）产生的扫描角（α）的实际值（-α3'、-α2'、-α1'、α0'、+α1'、+α2'、+α3'）与扫描角（α）的设定点值（-α3、-α2、-α1、α0、+α1、+α2、+α3）的偏差。

8.根据权利要求1或2所述的发射器装置（8），

其特征在于，

所述发射器装置（8）还包括具有自由形状面（21）的透镜元件（20），用于将由引导单元（15）引导的光束（10）透射到周围区域（4）中，所述透镜元件（20）配置为补偿由引导单元（15）产生的实际值（-α3'、-α2'、-α1'、α0'、+α1'、+α2'、+α3'）与扫描角（α）的设定点值（-α3、-α2、-α1、α0、+α1、+α2、+α3）的偏差。

9.根据权利要求7所述的发射器装置（8），

其特征在于，

预先确定对应于扫描角（α）的设定点值（-α3、-α2、-α1、α0、+α1、+α2、+α3）的自由形状面（21、23）的表面元件（21a、21b、23a、23b）的倾斜角度（22a、22b、24a、24b），扫描角（α）的每个设定点值（-α3、-α2、-α1、α0、+α1、+α2、+α3）被分配表面元件（21a、21b、23a、23b），用于以扫描角（α）的相应设定点值（-α3、-α2、-α1、α0、+α1、+α2、+α3）引导光束（10）。

10.一种用于机动车辆（1）的光学检测设备（3），用于监测机动车辆（1）的周围区域（4），具有根据前述权利要求中任一项所述的发射器装置（8）和接收器装置（9），所述接收器装置（9）配置为接收在周围区域（4）中的物体（O）处反射的光束（10）的部分（11），并且借助于光束（10）的发射和光束（10）的反射部分（11）的接收之间的时间段来确定物体（O）与机动车辆（1）的距离。

11.根据权利要求10所述的光学检测设备（3），其中，所述光学检测设备（3）配置为激光扫描器。

12.一种具有至少一个根据权利要求10或11所述的光学检测设备（3）的机动车辆（1）。

13.一种用于为机动车辆（1）的光学检测设备（3）的发射器装置（8）产生设定点视场（16）的方法，用于发射光束（10）的光源（13）和引导单元（15）被提供用于发射器装置（8），由光源（13）发射到引导单元（15）上的光束（10）通过引导单元（15）以不同的扫描角（α）被引导，

其中，

用于发射光束（10）的至少两个可单独驱动的发射器元件（13a、13b）被提供用于光源（13），发射器元件（13a、13b）以对应于扫描角（α）的预定设定点值（-α3、-α2、-α1、α0、+α1、+α2、+α3）的入射角（γ1、γ2）将光束（10）发射到引导单元（15）上，以产生发射器装置（8）的预定设定点视场（16），其中所述引导单元（15）包括可倾斜镜子（18），其配置为以对应于相应入射角（γ1、γ2）的扫描角（α）的设定点值（-α3、-α2、-α1、α0、+α1、+α2、+α3）引导由相应的发射器元件（13a、13b）发射的光束（10），

其特征在于，

根据可倾斜镜子（18）的倾斜角度预先确定由发射器元件（13a、13b）提供的光束（10）的入射角（γ1、γ2），并且

所述可倾斜镜子（18）具有特征传递函数（TF），通过该特征传递函数（TF），根据可倾斜镜子（18）的倾斜角度来描述由可倾斜镜子（18）产生的实际视场（16'）相对于设定点视场（16）的失真，并且用于提供光束（10）的相应入射角（γ1、γ2）的发射器元件（13a、13b）布置成使得特征传递函数的逆（RTF）由入射角（γ1、γ2）提供。

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