CN110850388A - 具有至少一个散射盘元件的激光雷达设备 - Google Patents

Abstract

公开一种用于对扫描区域进行扫描的激光雷达设备，其具有发送单元和接收单元，该发送单元具有用于产生电磁射束的至少一个辐射源以及用于成形和发射所产生的电磁射束的至少一个发送光学器件，该接收单元具有接收光学器件，该接收光学器件用于接收到达的电磁射束并且用于将到达的电磁射束偏转到至少一个探测器上，其中，发送单元和接收单元布置在至少局部能够被射束穿透的壳体中，其中，该发送单元在所发射的电磁射束的射束路径中具有至少一个散射盘元件。还公开一种用于制造激光雷达设备的散射盘元件的方法。

Description

具有至少一个散射盘元件的激光雷达设备

技术领域

本发明涉及一种用于对扫描区域进行扫描的激光雷达设备以及一种用于制造用于激光雷达设备的散射盘元件的方法。

背景技术

常见的激光雷达(光探测和测距)设备由发送单元和接收单元组成。发送单元产生并且发射连续或脉冲的电磁射束。当这些射束到达运动的或静止的对象时，射束由所述对象向接收单元的方向反射。接收单元可以探测所反射的电磁射束并且给反射的射束分配接收时间。这例如可以在“飞行时间(Time of Flight)”分析的范畴内用于求取对象至激光雷达设备的距离。

对于激光雷达设备而言，作用距离、分辨率和扫描区域(或所谓的视场)是表征激光雷达设备的性能的重要参数。激光雷达设备的作用距离尤其主要取决于辐射源的功率。经常使用激光器作为辐射源。使用激光器的产品必须按照IEC 60825-1标准进行分类。在眼睛安全性方面，在红外波长范围内的激光中，只有激光等级1的极限值能够被视为是安全的。这尤其在需要远作用距离的激光雷达设备的应用中是成问题的。可以认为激光雷达设备的最大作用距离与辐射源的功率成比例。

为了满足激光安全标准，必须限制辐射源的发射功率，由此也限制了作用距离。

为了即使在辐射源的发射功率有限的情况下也增大作用距离，可以增大接收单元的接收孔径和探测器。然而由此，激光雷达设备的尺寸增加。此外，随着接收孔径和探测器的增大，激光雷达设备的成本增加。

发明内容

本发明所基于的任务在于：提出一种对眼睛安全的激光雷达设备，这种激光雷达设备具有增大的作用距离和不变的结构体积。

该任务通过本发明的技术方案实现，在说明书中描述了本发明的有利构型。

根据本发明的一方面，提供一种用于对扫描区域进行扫描的激光雷达设备。该激光雷达设备具有发送单元，该发送单元具有用于产生电磁射束的至少一个辐射源，并且该发送单元具有用于成形和发射所产生的电磁射束的至少一个发送光学器件。此外，该激光雷达设备具有接收单元，该接收单元具有接收光学器件，该接收光学器件用于接收到达的电磁射束并且用于将到达的电磁射束偏转到至少一个探测器上，其中，发送单元和接收单元布置在至少局部能够被射束穿透的壳体中。根据本发明，发送单元在所发射的电磁射束的射束路径中具有至少一个散射盘元件。

对眼睛安全的一个重要参数是：表观源(scheinbare Quelle)或所产生的射束在眼睛视网膜上的(所产生的光斑尺寸形式的)延伸。这种延伸越大，则辐射源的可以选择的发射功率越高，这是因为所产生的射束在视网膜上在更大面积上成像。在考虑眼睛安全性时，必须考虑眼睛的调节(Akkommodation)。眼睛的调节可能导致所产生的射束在视网膜上的不同成像。在此，可以认为眼睛的焦距范围在10厘米与无穷远之间。眼睛对准10厘米相当于眼睛在空气中换算的焦距是14.5毫米，当眼睛调节到无限远时，眼睛的焦距是17毫米。

本发明的构思在于，在发送侧引入散射盘元件，该散射盘元件将辐射源的发射功率散射到期望的立体角或扫描区域中，并且因此提高眼睛安全性。尤其通过如下方式来提高眼睛安全性：通过引入散射盘元件来增大被成像在眼睛视网膜上的辐射源的平面延伸并且减小单位面积的功率。在此，所使用的散射盘元件如此构型，使得所发射的射束的道路侧发散角与传统构造的系统相同，即散射盘仅在小的角范围内进行散射。因此，当调节到相应于散射盘元件的平面的第一平面上时，则该视网膜图像也是相同的。然而，在将射束虚拟延伸到设备中时则覆盖了更大的角范围，由此在调节到第二平面上时产生更大的视网膜图像(参见图2和3)，并且不会再对视网膜上的束腰进行成像。

激光雷达设备可以优选具有高作用距离。辐射源可以包括一个或多个激光器或LED，并且辐射源例如在红外或紫外的波长范围中产生用于对扫描区域进行扫描的电磁射束。通过布置在发送单元的射束路径路中的至少一个散射盘元件，可以在保持激光雷达设备的结构尺寸和所发射的射束的发散的情况下增大发射功率。至少一个散射盘元件尤其可以构型成薄膜、涂层以及能够安装到发送光学器件上的元件等。

在激光雷达设备的壳体的射束出口处，优选存在定义的射束出射表面。该射束出射表面可以保持不变。由此，散射盘元件适合用作现有激光雷达设备的改造方案

通过使用至少一个散射盘元件，发散角或所发射的射束的角度并不是通过光学器件对高斯射束进行成形而产生的，而是通过在散射盘元件上以定义的角范围进行散射而产生的。

通过使用多个散射盘元件或具有局部匹配的光学特性的散射盘元件，可以在旋转式或扫描式的激光雷达设备的不同扫描区域中实现不同的竖直角范围。例如，竖直角范围可以是0°、15°和24°。由此，激光雷达设备的侧部可以以不同于激光雷达设备的前部区域或后部区域的竖直角度进行扫描。

通过使用至少一个散射盘元件，可以提高激光雷达设备的眼睛安全性或使其在辐射源的功率增大时保持不变。由于至少一个散射盘元件可以紧凑地实施并且布置在发送单元中，所以这不会增大激光雷达设备的结构体积。

根据一个实施例，散射盘元件具有平面的(ebene)或非平面的形状。由此，可以将散射盘元件施加在平面的或弯曲的表面上。尤其可以将已存在的表面用作散射盘元件的安装表面，所述已经存在的表面例如是发送单元发送光学器件的最后一个透镜的外表面。在这种情况下，(例如旋转式激光雷达设备中的)散射盘元件与发送单元一起旋转并且总是会位于所发射的射束的射束路径中。在双轴系统中，发送路径与接收路径彼此分离，从而不会由如此布置的散射盘元件引起接收路径中的干扰。

根据另一实施方式，散射盘元件具有相对于发送光学器件倾斜的定位角(Anstellwinkel)或者基本上垂直于发送光学器件定向。因此，散射盘元件的布置可以特别灵活地构型。可以使用倾斜或弯曲的散射盘元件。散射盘元件的表面尤其可以是平面的或非平面的。由此，可以执行散射盘元件与任意所发射的射束的简单匹配，由此可以实现更简单且更价格低廉的发送光学器件。

根据另一实施方式，发送单元和接收单元在竖直方向上彼此上下布置，并且壳体的能够被射束穿透的区段至少局部地构造成散射盘元件。替代地，散射盘元件可以布置在壳体的能够被射束穿透的区段的旁边或者布置在壳体的能够被射束穿透的区段上，并且散射盘元件可以至少局部地覆盖能够被射束穿透的区段。在此，散射盘元件可以覆盖壳体的能够被射束穿透的区段的一个区域。优选仅覆盖位于所发射的射束的射束路径中的区域。由此，至少一个散射盘元件可以构型成静止的，并且例如在旋转方向上在能够被射束穿透的区域上方安装在壳体上，该区域对于到达扫描区域的或在扫描区域内反射的射束而言是能够被穿透的。因此，可以避免对激光雷达设备的接收功能的干扰。

根据激光雷达设备的另一实施方式，散射盘元件是体积全息图。由此，散射盘元件可以构型成衍射光学元件。与传统光学器件相反，在实现为体积全息图的这种全息光学元件中，射束偏转不是通过折射预给定的，而是通过至少一个体光栅上的衍射来预给定的。全息光学元件既可以透射又可以反射制造，并且通过自由选择入射角和出射角或衍射角能够实现新的结构形式。全息衍射光栅可以优选以薄膜曝光。

通过体积衍射，散射盘元件可以附加地具有特征波长选择性和特征角度选择性或滤波功能。取决于记录条件(波长、角度)，由此可以在散射盘元件的结构上只衍射并且因此传输来自限定方向和具有限定波长的光。由此，施加在薄膜上的全息材料的特征尤其在于其透明性。在该结构上只衍射来自于确定方向和波长的光。对于所有其他方向而言，全息图保持透明。

此外，可以通过体积全息图实现高衍射效率和高成本效率。由于散射功能的低热影响，如此构型的散射盘元件在大温度范围内可以特别稳健和可靠。

根据另一实施方式，构型成体积全息图的散射盘元件具有至少两个光学功能。散射盘元件的表面或体积可以具有至少两个叠加的光学功能。由此，散射盘元件可以同时满足多个光学功能，这些光学功能例如取决于所发射的射束。在此，除了偏转和散射之外，例如还可以实现滤波功能或聚焦。因此，可以通过散射盘元件的构型来修正像差。

根据另一实施例，至少一个光学功能是入射角选择性或波长选择性。例如，对于不同的波长(例如905纳米，920纳米，940纳米)来说，构型成体积全息图的散射盘元件可以实现不同的散射功能。因此，可以通过操控产生不同波长的射束的辐射源来匹配激光雷达设备的视场。在这种根据本发明的具有间隙照明(Spaltenbeleuchtung)的激光雷达设备中，可以根据接通哪个辐射源来改变间隙的竖直延伸。替代地，间隙在竖直方向上的取向也能够自适应地调节。因此，可以实现扫描区域的灵活且视情况而定(例如上山行驶和下山行驶的情况下)的扫描，。

根据另一实施方式，所发射的并且透射穿过散射盘元件的电磁射束能够通过散射盘元件的至少一个光学功能选择性地散射。因此，可以不同程度地散射显著不同的射束。例如，不同的射束可以在散射盘元件上具有不同的波长、不同的偏振方向或不同的入射角。

根据另一实施方式，所发射的并且透射穿过散射盘元件的电磁射束能够通过散射盘元件的至少一个光学功能沿着竖直扫描角和/或沿着水平扫描角选择性地散射。优选地，可以根据照射到散射盘元件上的射束的光学特性来控制竖直的和/或水平的散射角。因此，可以技术上简单地对扫描区域进行主动控制或匹配。为此，可以仅使用多个辐射源，或者可以将操纵器用于通过辐射源产生的射束。

在使用多个辐射源时，例如可以将(通过使用二向色滤光片或镜)所产生的射束耦合到发送光学器件中，并且所述射束因此照射到全息散射盘元件的相同区域上。由于散射盘元件针对不同波长具有不同的所存储的功能，由此可以选择性地或有针对性地改变出射的射束。通过顺序地操控多个辐射源，例如可以以不同的竖直扫描角工作。辐射源的这种控制也可用于水平扫描角或发散角。

根据另一构型，发送单元具有至少一个延迟板

该延迟板用于对所产生的或所发射的电磁射束的偏振进行匹配。在此，散射盘元件的至少一个光学功能优选取决于所透射的电磁射束的偏振。

替代于或附加于使用具有不同波长的不同辐射源，还可以使用一个辐射源。全息功能的分离不通过或不仅仅通过波长来实现，而是还可以通过射束的偏振来实现。为此，可以使用偏振相关的全息图。通过借助两个参考波的记录，对象的偏振信息保持不变，其中，所述参考波分别具有交叉偏振并且具有如下对象波：该对象波仅具有两个偏振方向中的一个。因此，在后面的重构时，全息图也仅针对一个偏振方向光学有效，而另一偏振方向不受全息图的影响。全息图或全息散射盘元件能够与透镜和/或针对确定偏振方向的偏转器类似。在此，到达的射束受到散射盘元件上的衍射的影响。这种偏振相关的散射盘元件可以由光致各向异性材料组成。由于其特殊结构，散射盘元件可以具有偏振相关的衍射。这种变形方案的优点在于只需要一个辐射源。在一种替代构型中，可以使用两个或更多的辐射源来产生不同偏振的射束，从而可以省去偏振元件或延迟板。还可以省去对多个辐射源的主动控制。为了操控多个散射功能，可以将所产生的射束的偏振进行旋转。例如，可以借助可切换的延迟板来实现所产生的射束的偏振的调整。

根据另一实施方式，发送单元具有至少两个辐射源，这些辐射源能够通过二向色滤光片或通过至少一个镜直接耦合到发送光学器件中。由此，这些辐射源可以任意地布置在激光雷达设备中。可以将所产生的射束灵活地耦合并且匹配于几何条件和边界条件地耦合输入到发送光学器件中。

根据本发明的另一方面，提供一种用于制造根据本发明的激光雷达设备的散射盘元件的方法。在第一步骤中，提供一种光敏全息材料。为了在光敏全息材料中或光敏全息材料上形成散射盘元件，通过在光敏全息材料上或光敏全息材料中对至少一个干涉图案的至少一个曝光和存储来产生至少一个光栅。

在此，可以将全息散射盘元件存储或曝光到光敏全息材料中。全息材料可以例如是光聚合物、卤化银等。通过在光敏材料中存储干涉图案，产生至少一个光栅。所述储存可以视材料而定地进行，例如通过湿法化学工艺或通过紫外线曝光执行所述存储。

根据本方法的一个实施方式，通过漫射器照射光敏全息材料。因此，可以提供用于可重复制造具有恒定光学功能的散射盘元件的模板。由此，能够成本高效地制造散射盘元件。

根据本方法的另一实施方式，为了产生光栅，完全地、局部地或逐像素地曝光该光敏全息材料。在此，可以模拟地或打印地记录散射盘元件或散射盘全息图。在模拟记录中，大面积地曝光全息图。在此，通过在记录中所使用的漫射器预给定所产生的散射盘元件的发散角。尤其通过在全息图记录中定位参考波和对象波来定义发散角。

通过全息图记录中两个波的自由定位，可以产生任意的衍射角或发散角。与传统散射盘不同，因此可以实现更高的设计自由度。尤其还可以实现所谓的轴外几何形状。附加地，可以在透射和反射中产生体积全息图并且将其用于根据本发明的激光雷达设备。

此外，还可以逐像素地打印全息散射盘元件。与已经描述的模拟记录相比，这具有以下优点：通过相移元件上的(例如空间光调制器上的)相位模式预给定散射盘角或发散角，并且可以在全息材料中逐像素地曝光该散射盘角或发散角。在此，逐段地曝光相应的像素。由此，不仅可以为真实对象预给定相位模式。可以操纵参考波和对象波并且可以空间上分开地使所述参考波和对象波匹配于相应的应用程序。在此，也可以为应用情况匹配像素尺寸。正方形像素例如可以具有直至100微米的边长。在逐像素印刷的全息图中，可以将不同的光学功能空间分辨地存储到全息材料中。在此，可以将如此产生的散射盘元件划分成具有更高分辨率的区域和具有更低分辨率的区域。

根据本发明的散射盘元件既可以用于所谓的扫描式的基于微镜的激光雷达设备，也可以用于旋转式激光雷达设备。在此，参考波或发散角的角度可以优选匹配于微镜的扫描角。

附图说明

下面参照高度简化的示意图进一步阐述本发明的优选实施例。在此示出：

图1示出传统的射束成形与通过根据本发明的散射盘元件的射束成形之间的比较；

图2示出具有两个调节平面的射束路径的侧视图；

图3示出在图2中的平面A-A和B-B中的视网膜上的照射区域的比较；

图4示出根据本发明的第一实施方式的激光雷达设备的俯视图；

图5示出根据本发明的第二实施方式的激光雷达设备的俯视图；

图6示出根据本发明的第三实施方式的激光雷达设备的俯视图；

图7示出根据本发明的第四实施方式的激光雷达设备的俯视图；

图8示出根据本发明的第五实施方式的激光雷达设备的俯视图；

图9示出根据本发明的第五实施方式的激光雷达设备的侧视图；

图10示出根据本发明的一种实施方式的用于制造散射盘元件的方法的图示；

图11示出根据本发明的另一实施方式的用于制造散射盘元件的方法的图示；

图12示出散射盘元件的波长选择性和角度选择性的示意性曲线图。

在附图中，相同的结构元件分别具有相同的附图标记。

具体实施方式

在图1中示出传统的射束成形与通过根据本发明的散射盘元件1的射束成形之间的比较。沿竖直方向示出所发射的射束2的走向。图1a示出传统的射束成形，其与图1b中通过根据本发明的散射盘元件1的射束成形进行对比。

这两个系统具有相同的射束出射面4以及相同的发散角或竖直扫描角d_x。在射束出射面4之前的相位波前或所发射的射束2方面，在图1b中示出的具有根据本发明的散射盘元件1的射束成形更灵活，因为可以灵活地对散射盘元件1进行匹配。这尤其可以通过如下事实表明：与图1a不同，在散射盘元件1之前的射束方向S上能够使用平行射束。散射盘元件1之前的相位波前不局限于平行射束。例如在发射到扫描区域中之前，相位波前可以倾斜地、发散地、汇聚地照射到散射盘元件1上。

图2以叠加的图示示出图1中所示的射束成形。由此，示出相同的射束出射面4和相同的竖直扫描角d_x。尤其定义两个平面A-A和B-B，以便说明在图1a和图1b中所示的射束成形之间的差异。平面A-A和B-B示出两个示例性的调节平面，这些调节平面能够被成像在眼中。为此，图3示出眼睛视网膜上的示例性成像。

当人眼位于由所发射的射束2照射的射束锥中并且看向传感器中，并且当人眼调节到射束出射面4或平面B-B上时，在视网膜上产生的光斑具有相同大小。这种比较在图3a和图3b中示出。

在调节到平面A-A上的情况下，可以看出明显的差异，这在图3c和3d中表现出来。传统的系统(图3c)导致产生非常小的视网膜光斑尺寸，因为被成像的是束腰6。在具有散射盘元件1的系统中，射束示出为虚拟地延伸至平面A-A。如果表观源在此成像，则会产生明显更大的视网膜光斑尺寸(图3d)。通过更大地构型的射束锥，可以在遵循眼睛安全标准的情况下使用更高的传输功率。

为简单起见，在图3中，在视网膜图像的图示中假设在不同的延伸方向上存在相同特性，对于不同的水平扫描角d_y和竖直扫描角d_x而言，照明可以是不同的。

通过水平扫描角d_y和竖直扫描角d_x展开一扫描范围。在图3中所示的视网膜图像中，圆形的尺寸涉及视网膜上的照射区域。以矩形定义的截面相应于通过水平扫描角d_y和竖直扫描角d_x展开的截面。在假设存在上述模型的情况下，可以由纵向延伸计算如下角度：从眼睛的晶状体观察，视网膜表面通过该角度展开，由此，然后得到表观源的角范围α_x和α_y。

在眼睛安全性方面评价激光系统时，必须按照IEC 60825-1标准来求取表观源的角范围α_x和α_y。这由视网膜光斑尺寸得出。更大的视网膜光斑尺寸导致更大的角范围，这又导致更大的修正因子C₆。修正因子C₆由平均角范围除以1.5mrad计算出，其中，平均角范围相应于(α_x+α_y)/(2)。修正因子C₆又线性地纳入极限值。因此，在相同的激光等级的情况下，较大的C₆因子允许更大的功率。通过使用散射盘元件1可以实现更大的C₆。

在图4中示出根据本发明的第一实施方式的激光雷达设备8的俯视图。激光雷达设备8构型成旋转式激光雷达设备8。激光雷达设备8尤其双轴地实施，由此，发送单元10和接收单元12彼此去耦合或使用不同的射束路径。激光雷达设备8定位在能够旋转的板14上，由此，发送单元10和接收单元12以定义的旋转速度一起旋转。板14围绕旋转轴线R旋转，由此，能够实现360°的水平扫描角d_y。替代地，为了将所发射的射束2偏转到扫描区域A中，激光雷达设备8可以配备有所谓的扫描镜或转动镜。

激光雷达设备8的发送单元10具有辐射源16。根据一种实施例，辐射源16是用于产生射束3的激光器16。所产生的射束3耦合输入到发送光学器件18中。发送光学器件18如此构型，使得实现所发射的射束2的期望发散。然而，在此设定的发散不必与系统的期望发散相匹配，而是必须结合全息散射盘元件的光学功能来实现系统的期望发散。在此，优选可以如此选择所发射的射束2的发散，使得散射盘元件1的延伸被完全照射到。

在此，发送光学器件18例如包括光学系统，该光学系统由三个透镜构成。在通过发送光学器件18对所产生的射束3进行成形之后，通过散射盘元件1使所发射的射束2照射到扫描区域A中。

在扫描区域中，所反射的射束可以由接收光学器件20接收并且偏转到探测器22上。接收光学器件20例如可以由成像物镜组成，该成像物镜借助接收孔径收集从环境反向散射的光。探测器22例如可以是APD(雪崩光电二极管)探测器或SPAD(单光子雪崩二极管)探测器。此外，探测器22还可以构型成探测器阵列。

布置在旋转板14上的发送单元10和接收单元12布置在激光雷达设备8的壳体24中，以避免受到环境影响。壳体24相对于旋转板14静止地布置。

根据该实施例，散射盘元件1实现为平板，其布置在壳体24与发送光学器件18之间的所发射的射束2的射束路径中。

在图5中示出根据本发明的第二实施方式的激光雷达设备8的俯视图。与在图4中所示的示例不同，散射盘元件1构型成圆的或弯曲的。散射盘元件1尤其可以具有如下轮廓：该轮廓相应于发送光学器件18的最后一个透镜的轮廓。例如，散射盘元件1可以布置在发送光学器件18上，或者散射盘元件可以实施成发送光学器件18的涂层。

图6示出根据本发明的第三实施方式的激光雷达设备8的俯视图。与已经描述的示例不同，散射盘元件1在此安装在静止的或固定的壳体24上。壳体24尤其具有能够被射束穿透的区域26，该区域用作所发射的射束2的以及从扫描区域A反射的射束的窗口。在此，发送单元10和接收单元12在竖直方向上或在旋转轴线R的方向上彼此上下布置，由此，能够被射束穿透的区段26的一部分未覆盖有散射盘元件1。在此，散射盘元件1布置在壳体24的内侧上并且与壳体24固定地布置。优选地，散射盘元件1可以构型成薄膜并且以空间固定的方式定位在壳体24的能够被射束穿透的区域26的内侧上。优选地，布置有散射盘元件1的区域可以平行于不带有散射盘元件1的对反射能够被射束穿透的区域26延伸。由此，接收单元12可以保持不变。

图7示出根据本发明的第四实施方式的激光雷达设备8的俯视图。与在图6中所示的实施例不同，散射盘元件1被划分成多个区段1.1、1.2、1.3或多个散射盘元件1.1、1.2、1.3。相应的散射盘元件1.1、1.2、1.3尤其可以具有不同的光学功能。例如，与激光雷达设备8的前部区段1.1和后部区段1.2相比，激光雷达设备8的侧部区段1.3可以具有更小的竖直扫描范围α_x。

图8示出根据本发明的第五实施方式的激光雷达设备8的俯视图。与已经描述的示例不同，激光雷达设备8具有多个辐射源16.1、16.2。通过辐射源16.1、16.2产生的射束具有不同的波长。

通过散射盘元件1的特征角度选择性和特征波长选择性，可以在此避免各个光学功能的串扰。在此，选择性受全息材料的参数(厚度d和折射率调制)的影响。

通过两个示例性的辐射源16.1、16.2，可以产生具有两个不同波长的所发射的射束2。因此，由于散射盘元件1的波长选择性，可以在散射盘元件1上不同程度地散射相应辐射源16.1、16.2的射束。由此，可以实现波长相关的竖直和水平的发散角或扫描范围α_x、α_y。

可以通过使用二向色滤光片或镜28将两个辐射源16.1、16.2耦合到发送光学器件18中。优选地，耦合到发送光学器件18中的两个辐射源16.1、16.2的射束可以照射到全息散射盘元件1的相同区域上。

通过顺序地操控辐射源16.1、16.2，可以对竖直扫描角d_x和/或水平扫描角d_y进行匹配。

在图9中，以侧视图示出图8中的根据本发明的第五实施方式的激光雷达设备8。尤其针对具有不同波长的射束示出竖直扫描角d_x。针对示例性的波长905nm、920nm、940nm示出相应的扫描角或视场角。

因此，可以通过操控辐射源16.1、16.2来匹配激光雷达设备8的扫描角d_x、d_y。例如，在具有间隙照明的激光雷达设备中，可以根据接通哪个辐射源16.1、16.2来匹配间隙的竖直延伸α_x(左侧)。替代地或附加地，间隙在水平方向上的定向也能够(例如在上山行驶和下山行驶的情况下)自适应地调节(右侧)。

在图10中示出用于说明根据本发明的一种实施方式的用于制造散射盘元件1的方法的图示。

提供光敏全息材料30。该光敏全息材料30例如可以构型成板或薄膜。

将漫射器32作为掩膜定位在光敏全息材料30旁边。随后，从漫射器32的方向给光敏全息材料30施加对象波34，并且从相反方向给光敏全息材料30施加参考波36。由此，为了在光敏全息材料30中或在光敏全息材料上形成散射盘元件1，可以通过在光敏全息材料30中或在光敏全息材料上对至少一个干涉图案的至少一个曝光和存储来产生至少一个光栅。

图11示出用于说明根据本发明的另一实施方式的用于制造散射盘元件的方法的图示。与图10不同，逐像素地曝光光敏全息材料30。给相应的像素38.1至38.n依次设置光学功能。

在图12中，示出构型成体积全息图的散射盘元件1的波长选择性和角度选择性的示意性曲线图。相应波长例如可以处于红外的、可见光的或紫外的范围中。波长优选相隔如此远，使得各个光学功能能够被清楚地分开。示例性地将三个光栅写入到全息材料30中。此外，在图12中根据材料参数示出体积全息图的波长选择性和角度选择性，在此已经对这些参数(从标准到第一和最后)进行过优化，由此可以改善波长选择性和角度选择性。在借助(具有不同波长的)三个激光器16从相同的重构角度对结构进行重构时，在散射盘元件1上可以以相同的散射函数(Streufunktion)来衍射所发射的射束2。在此，如此选择波长，使得探测器22仍然可以探测到它们。在眼睛安全性方面可能是有利的是；波长范围间隔得足够远(例如905nm与1550nm)。所得到的散射角与所发射的射束2的波长相关。

Claims (14)

1.一种用于对扫描区域进行扫描(A)的激光雷达设备(8)，所述激光雷达设备具有发送单元(10)和接收单元(12)，其中，所述发送单元具有用于产生电磁射束(3)的至少一个辐射源(16)，并且所述发送单元具有用于成形和发射所产生的电磁射束(2)的至少一个发送光学器件(18)，所述接收单元具有接收光学器件(20)，所述接收光学器件用于接收到达的电磁射束并且用于将到达的电磁射束偏转到至少一个探测器(22)上，其中，所述发送单元(10)和所述接收单元(12)布置在至少局部能够被射束穿透的壳体(24，26)中，其特征在于，所述发送单元(10)在所发射的电磁射束(2)的射束路径中具有至少一个散射盘元件(1)。

2.根据权利要求1所述的激光雷达设备，其中，所述散射盘元件(1)具有平面的或非平面的形状。

3.根据权利要求1或2的激光雷达设备，其中，所述散射盘元件(1)具有相对于所述发送光学器件(18)倾斜的定位角，或者所述散射盘元件基本上垂直于所述发送光学器件(18)定向。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的激光雷达设备，其中，所述发送单元(10)和所述接收单元(12)在竖直方向上彼此上下布置，并且所述壳体(24)的能够被射束穿透的区段(26)至少局部地构型成散射盘元件(1)，或者，所述散射盘元件(1)布置在所述壳体(24)的能够被射束穿透的区段(26)旁边或布置在所述壳体的能够被射束穿透的区段上，并且所述散射盘元件至少局部地覆盖所述能够被射束穿透的区段(26)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的激光雷达设备，其中，所述散射盘元件(1)是体积全息图。

6.根据权利要求5所述的激光雷达设备，其中，构型成体积全息图的散射盘元件(1)具有至少两个光学功能。

7.根据权利要求6所述的激光雷达设备，其中，至少一个光学功能是入射角选择性或波长选择性。

8.根据权利要求6或7所述的激光雷达设备，其中，所发射的并且透射穿过所述散射盘元件(1)的电磁射束(2)能够通过所述散射盘元件(1)的至少一个光学功能选择性地散射。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的激光雷达设备，其中，所发射的并且透射穿过所述散射盘元件(1)的电磁射束(2)能够通过所述散射盘元件(1)的至少一个光学功能沿着竖直的扫描角(d_x)和/或沿着水平扫描角(d_y)选择性地散射。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的激光雷达设备，其中，所述发送单元(10)具有至少一个延迟板，所述延迟板用于对所产生的或所发射的电磁射束(3)的偏振进行匹配，并且所述散射盘元件(1)的至少一个光学功能取决于所透射的电磁射束(3)的偏振。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的激光雷达设备，其中，所述发送单元(10)具有至少两个辐射源(16.1，16.2)，所述辐射源能够通过二向色滤光片或通过至少一个镜(28)直接耦合到所述发送光学器件(18)中。

12.一种用于制造散射盘元件(1)的方法，所述散射盘元件用于根据以上权利要求中任一项所述的激光雷达设备(8)，其中，

提供光敏全息材料(30)，

为了在所述光敏全息材料(30)中或所述光敏全息材料上形成散射盘元件(1)，通过在所述光敏全息材料(30)中或所述光敏全息材料上对至少一个干涉图案的至少一个曝光(34，36)和存储来产生至少一个光栅。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，通过漫射器(32)照射所述光敏全息材料(30)。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其中，为了产生光栅，完全地、局部地或逐像素地曝光所述光敏全息材料(30)。

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