CN111427056A - 用于激光雷达传感器的组件和激光雷达传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于激光雷达传感器(10)的组件(1)，该组件包括：定子(2)；转子(3)；探测器装置(50)，所述探测器装置包括至少一个第一探测器(42)；第一光导体(4)，所述光导体包括输入端(18)和输出端(19)以及光导纤维(17)，其中，所述第一光导体(4)布置在所述转子(3)内并且能够与所述转子(3)一起旋转，所述第一光导体(4)设置用于将源自环境的第一光束(7a)通过所述输入端(18)接收到所述光导纤维(17)中，并且将光束通过所述光导纤维(17)从所述输出端(19)中引导到所述第一探测器(42)的方向上。

Description

用于激光雷达传感器的组件和激光雷达传感器

技术领域

本发明涉及一种用于激光雷达传感器的组件和一种激光雷达传感器。

背景技术

已知的激光雷达系统的现有技术在本质上因照明方法而异。在此，一方面已知一种扫描系统，该扫描系统时间上看仅照亮周围环境的一小部分，还已知一种闪光系统，该闪光系统在一个时刻内完全地照亮环境。

在扫描激光雷达系统中，借助点激光射束或激光线在时间上按顺序地照亮视场(英语：Field of View(FoV))。在闪光系统中，借助激光闪光(英语：Flash)照亮整个视场，并且在二维探测器阵列中接收经反射的光。在此，通常使用低频(例如10Hz至100Hz)。仅当使用具有大的像素数的二维探测器阵列作为接收单元时，所述闪光系统才能实现足够的图像分辨率。

探测器阵列的尺寸相应于接收透镜尺寸的大约60％至80％，以便由此实现足够的角度探测。为了借助激光雷达系统可以实现高的探测范围并同时保持眼部安全性的极限值，需要大于25mm的接收透镜孔径。位于25毫米光学器件后面的探测器面相应地是20×20mm²的尺寸。这种大的光电探测器在制造过程中成本昂贵，并且目前只有少量可供使用。为了实现足够的距离分辨率(即距离分辨率小于0.5m)，探测器必须具有的所需带宽在个位数的纳秒范围内。

进行扫描的激光雷达系统(所谓的宏扫描仪)大多使用旋转元件(也称为转子)，该旋转元件例如将竖直的激光线发送到周围环境中。然后使用一维探测器阵列(例如线探测器)来接收激光线。与二维探测器相比，线探测器更成本有利。然而，在线闪光扫描仪的情况下，还需要可以实现足够的分辨率的开销高的接收器。通过探测器上的像素数量可以实现竖直方向上的分辨率。通过高分辨率的接收光学器件，将视场中的进行反射的对象成像到各个像素上。

为了借助宏扫描仪来实现0.15°到0.5°范围内的竖直图像分辨率，使用各个半导体激光器或半导体激光器阵列。半导体激光器竖直地布置成一排，并且所使用的半导体激光器的数量得出像素点的数量。目前，单个激光器的激光脉冲可以产生具有2ns到50ns的脉冲长度的最大80W至120W的脉冲功率。为了在竖直方向上以0.15°的分辨率对15°的视场进行寻址，产生100个发送射束，每个发送射束具有0.15°的场角(Feldwinkel)。换句话说，这意味着需要使用总共100个激光器，这些激光器按顺序地发送激光。

已知的微扫描仪通常具有MEMS镜(即微镜)。MEMS镜在偏转中被限制在大约25°的机械倾斜角中。由此得出发送射束的最大光学偏转约为+/-50°。MEMS镜的速度取决于其结构尺寸。在镜面积约为3至6mm²的情况下，在共振运行中可能会出现例如小于30kHz的最大频率。

由于MEMS镜的镜面积相对较小，具有MEMS镜的二维微扫描仪只能偏转小的激光束直径。相比于在大的激光束直径的情况下，在小的激光束直径的情况下对于激光功率的眼部安全极限值低得多。在小的激光束直径的情况下，为了实现大于100m的作用范围，发送更高的发送功率是更难的。因此，激光束的高功率密度限制了该系统用于高作用范围。微扫描仪的另一缺点是大型且成本高的探测器。探测器的尺寸与用于闪光激光雷达系统的探测器尺寸相同。

微扫描仪和宏扫描仪的组合使发送功率提高到至少两倍。同样的，可以实现使用一维探测器。

发明内容

根据第一方面，本发明涉及一种用于激光雷达传感器的组件。“激光雷达传感器”理解为本领域技术人员已知的这种传感器和/或如上所述的激光雷达传感器，该激光雷达传感器具有激光源、发送单元和探测器装置。在本文中，“组件”理解为各个激光雷达部件的技术上相关的整体——例如激光雷达传感器中的定子和/或转子和/或激光和/或光导体和/或探测器装置。根据本发明的组件包括定子，该定子可以包括激光源。此外，根据本发明的组件包括转子和探测器装置，该探测器装置包括至少一个第一探测器。此外，在探测器装置内也可以存在多个探测器。此外，根据本发明的组件包括第一光导体，该第一光导体具有输入端、输出端以及至少两个光导纤维，该输入端尤其设置用于接收由对象反射和/或反向散射(zurückstreuen)的辐射，该输出端尤其设置用于将第一光束引导到第一探测器上。在本文中，“光导纤维”理解为例如玻璃纤维和/或塑料纤维，只要这些光导纤维基本上具有如下能力：耦合输入第一光束(例如激光束)，相应地将该第一光束的传播进行继续传导并且将该第一光束再次耦合输出。第一光导体在转子内并且与转子可一起旋转地布置。因此，第一光导体可以通过任何紧固装置而与转子连接，只要使第一光导体可以与转子旋转即可。根据本发明的光导纤维例如可以具有包覆面

或也称为“包层面

”，其厚度可以在0.5μm和4μm之间变化。然而，当在下面谈及“光导纤维”时，原则上是指光导纤维的纤维芯。根据光的射束模型，可以将术语“光束”理解为对于如下电磁波的整体的简化描述：所述电磁波与所考虑的系统相关并且例如被聚束在激光器中。所接收的第一光束例如可以借助耦合输入光学器件(例如借助透镜)在第一光导体的输入端处耦合输入到光导纤维中。在光束已经通过第一光导体的光导纤维之后，第一光束可以在输出端处射出并被引导到第一探测器上。为了将第一光束(其尤其是激光束)相应于光束的传播方向引导到探测器上，在光导体的输出端处可以布置有例如以透镜形式的聚焦光学器件。此外，在光导体输出端(在该光导体输出端上光束从光导纤维射出或耦合输出)的后面可以连接有准直光学器件，在该准直光学器件的后面连接有滤光器，在该滤光器的后面又连接有聚焦光学器件。探测器例如可以关于第一光束的传播方向连接在聚焦光学器件的后面。根据本发明的光导体尤其具有如下优点：通过将光束耦合输入到光导纤维中并且接下来将该光束耦合输出到探测器或各个较小的探测器(尤其光电探测器)中能够将光束重新分类。此外，当光导纤维在输出端处被聚束时，尤其可以减小接收侧的滤光器的面积，因为滤光器不必直接地定位在大的接收光学器件(例如透镜)的前面或后面。此外，有利的是，通过根据本发明的组件可以以小的空间需求和低的准确度要求来探测在转子内所接收的第一光束(例如激光束)。此外，借助布置在第一激光雷达传感器的组件中的第一光导体，可以对用于大的角度范围内(例如6°至60°)的竖直视场的所选的激光源和探测器的数量进行定标。借助根据本发明的组件，这可以实现具有不同大小的可见范围(Sichtweit)或不同大小的图像分辨率的不同传感器的构造。此外，由于所使用的光导体基本上由光导纤维构成，因此根据本发明的组件是小地构造且紧凑的单元，其中，相应的制造变得开销较低。此外，由于接收侧的光导体装置而不需要具有许多像素的探测器，因为可以借助镜位置(例如在宏扫描仪和/或微扫描仪中)通过激光发射(Laserschuss)的时间上的同步来实现竖直视场中的图像分辨率。在根据本发明的光导体的情况下，尤其可以从预给定的数量的光导纤维(尤其五个光导纤维)起进行纤维端部的输入端侧的分离(Aufspaltung)，其中，纤维端部尤其可以布置成一条线。相反地，在输出端侧上可以存在纤维的聚束，其中，纤维例如六边形地环绕居中的纤维端部并布置为二维的最密的圆柱体填充物(Zylinderpackung)。通过光导纤维端部在输出端的这种布置，由于与此关联的激光束被紧凑到(Kompaktierung)圆形横截面上，也可以实现减小在激光雷达系统(尤其具有线照明的激光雷达系统)内的探测器表面积。借助这种输出端侧的光导纤维端部布置，尤其可以将激光在输出端侧以相对大的发射角发散地发射，并且可以借助透镜光学器件对激光进行准直。由此，尤其可以在准直透镜和聚焦光学器件之间集成有带通滤光器，该带通滤光器具有很窄的带宽。由于所接收的光束仅能够以小的角度偏移被引导通过滤光器，因此能够实现减小滤光器带宽。通过较窄的滤光器改善干扰光抑制并增大传感器的作用范围。此外，该滤光器的面积相对于直接安装在接收光学器件(例如透镜)后面的滤光器是较小的。这节省了用于传感器制造的其他成本。

优选的实施方式示出本发明的优选的扩展方案。

根据一种有利的扩展方案，根据本发明的组件包括第二光导体，该第二光导体相应地具有第一光导体的上述特征和优点。第二光导体设置用于将从周围环境接收的第二光束引导到与第一探测器在空间上分开的第二探测器上。此外，第二光导体布置在转子内并且如同第一光导体一样与转子一起可旋转地布置。如同第一光导体一样，第二光导体也可以具有光导纤维的输入端侧的分离，并且也具有纤维端部在输出端侧的聚束。除了第二光导体之外，还可以设有第三光导体、第四光导体和/或第五光导体等，所述光导体可以相应地具有根据本发明的第一光导体的特性、特征以及优点。第一光导体尤其可以线状地延伸。此外，第二光导体可以与第一光导体的该线状延伸平行地布置。根据本发明的探测器装置的相应的第一和第二探测器可以分别布置在第一和第二光导体的输出端上。

根据按照本发明的组件的另一有利的构型，第一和第二光导体可以具有共同的输入端和在空间上彼此分开的输出端。共同的输入端尤其可以具有矩形形状，在该矩形形状内进行光导纤维的散开

第一光导体的输入端的该矩形形状可以与第二光导体的输入端的矩形形状连接，以便相应地扩大输入端侧的探测表面积。输出端尤其彼此分开。输出端尤其可以包括聚束的光导纤维，其中，输出端包括电缆，该电缆尤其具有圆柱形横截面，在该圆柱形横截面中光导纤维布置成最密的填充物。以这种方式，由于散开而可以实现大的输入端侧的探测表面积，而所接收到的光束可以被引导到探测装置的不同探测器上，以便实现上述优点。

根据按照本发明的组件的一种有利的构型，第一和/或第二光导体的光导纤维的数量为5至1000。该数量也可以优选地为30至800、特别优选地为50至500。在此，在单个纤维发生故障的情况下在线中没有空隙，因为光导纤维混合了竖直方向上的所有经反射和接收的光束的光束，并由此导致例如25°至80°的发射角度。通过本发明的所匹配的接收光学器件可以实现12°至25°的接收角。大量的光纤(例如50至500个光纤)例如在单个光纤发生故障的情况下实现足够的冗余度。光纤尤其为了从周围环境接收的光束与激光雷达传感器的组件的探测器之间的连接而被弯曲。角度例如为80°至120°、尤其90°。例如，光导纤维在光导体内被聚束，以便得出尽可能密的填充物。这意味着，光导纤维例如是圆柱形的和/或被压缩成四边形。由这种形状产生的横截面尤其也设置用于输出端。在可以进行关于输入端的扩张(Aufweitung)用以接收光导纤维之前，该横截面尤其可以在第一和/或第二光导体的70％上延伸。附加地或替代地，第一和/或第二光导体的光导纤维的直径为10至150μm。在直径较小的情况下，耦合输入效率可能太低，其中，大于预给定范围的直径可能导致结构方式的紧凑性的损失。考虑用于根据本发明的组件的其他直径例如是10μm至80μm、优选地30μm至70μm和/或100μm至150μm、特别优选地120μm至140μm。尤其将所接收的光束可以通过根据本发明的光导体以上述方式任意地并且也以压缩的方式至探测器。由此，探测器装置的探测器可以与激光驱动器间隔开地布置，该激光驱动器可以设置在根据本发明的组件中。由于与已知的激光雷达传感器的情况相比探测器可以布置在距激光驱动器更大的间距处，由此以更低的构造开销减少了探测器电子器件的电串扰。

根据本发明的另一有利的构型，激光源可以布置在定子上和/或转子上。以这种方式，借助根据本发明的组件可以可变地用于不同的激光雷达系统，根据本发明的组件由于第一光导体而能够实现任何的探测器装置。

根据按照本发明的组件的一种有利的扩展方案，转子可以包括具有微镜和/或多棱镜的发送单元。此外，可以将光源放置在转子的外部、尤其在定子上，而光源可以通过偏转镜将光束引导到微镜和/或多棱镜上，该偏转镜尤其布置在定子上。因此，可以以简单的方式通过对偏转镜的简单使用来产生关于视场的竖直分辨率。通过微镜和宏观发送光学器件的组合可以扩大发送射束直径。通过扩大发送射束直径，可以在激光雷达传感器的输出端处发送更多的激光功率，而不会超出眼部安全极限值。

根据按照本发明的组件的一种有利的扩展方案，第一光导体的输入端具有矩形形状，该矩形形状具有2mm至25mm的棱边长度，该输入端尤其示出光导纤维的垂直于光发射方向或垂直于第一光导体的端面的横截面，该第一光导体例如具有光导纤维的接收光的端部的线形布置，光束的波前(Wellenfront)照射到该端面上。棱边长度特别优选地为5mm至10mm。光导纤维的散开例如可以在输出端处进行。光导纤维尤其在第一和/或第二光导体的整个长度上延伸。光导纤维在输入端处尤其可以通过彼此接触作为“链(Kette)”而布置成一线。换句话说，尤其是指光导纤维的圆形端部的布置。在此，每个光导纤维在输出端处可以与其相邻者存在直接接触。

替代地，光导纤维以隔离的两组的形式布置成线，所述光导纤维因此与其两组相邻者不存在接触。例如，光导纤维在输入端处可以与由例如玻璃制成的纤维载体进行连接。在此使用的光导纤维例如是玻璃纤维，该玻璃纤维尤其具有在400℃至500℃之间的软化点T_g。在此，如上所述，纤维载体例如具有更高的T_g(例如500℃，因此载体不发生变形)。在载体材料和光导材料之间可能发生形状配合连接(Formschluss)。因此，在这种情况下例如不需要使用粘合剂来进行装配。此外，前述特征可以附加地或替代地适用于第二光导体和其他的光导体。

根据一种有利的扩展方案，第一光导体配置成使第一光束偏转至少一次。这在如下情况下是有利的：例如探测器尤其垂直于第一光导体的接收方向地布置。通常，第一光导体可以具有80°至120°的曲率，以将光引导到探测器上，因此以将光引导到所需的方向。为此，第一光导体优选地包括90°的曲率。如果第一光导体具有曲率，则在该第一光导体中传导的光导纤维同样也具有曲率。可以使用这样的曲率，以将耦合输入到第一和/或第二光导体中的光引导到相应的位置(例如探测器装置的探测器)。这意味着，例如在第一光导体的情况下，将光束从激光雷达传感器的周围环境引导到探测器。优选地，第一和/或第二光导体可以具有超过一个、尤其两个曲率，其中，由此可以将光束偏转两次。由此也可以节省在制造传感器时的结构空间。

根据在先前的方案中提到的本发明的有利的构型，第一探测器可以布置在转子的外部。通过可以将探测器装置的第一探测器放置在转子外部，可以显著简化激光雷达传感器和探测器的光源的冷却和调温(Temperierung)。此外，还可以在根据本发明的组件内借助光导体实现激光雷达传感器的发送光学器件。在这种情况下，可以将光束在输入端中通过耦合输入光学器件耦合输入到光导体中，该输入端具有圆形横截面，并且可以借助透镜光学器件将光束通过输出端发送到周围环境中或相对于光场传感器(Lichtfeldsensor)进行发送，在该输出端中光导纤维被散开。以这种类型和方式，可以通过根据本发明的光导体的构造将激光器和/或探测器装置的探测器放置在转子外部——例如在定子上。由此，不需要将用于接收器和/或发送器的电流和数据开销高地传输到传感器的可运动部分。这降低了激光雷达传感器的成本和复杂性。此外，可以改善相应的组件的调温。已知的宏扫描仪的旋转部分的调温通常是中心问题。激光雷达传感器的旋转部分主要仅能通过设备中循环的空气进行冷却。散热由此受到严格限制。通过有限的散热限制了性能，因为性能很大程度上取决于激光发射的数量和激光功率。通过对定子的改善的散热，通过简单的调温可以实现效率提高。附加地或替代地，可以设置光导体的在空间上彼此分开的输入端，所述光导体的光导纤维在共同的输出端中被聚束。这样的装置可以称为第一装置。尤其与该第一装置结构相同的互补装置

可以连接在第一装置的输出端的后面，其中，互补装置的光导纤维具有共同输入端，所述共同输入端相应于第一装置的输出端的结构。此外，互补装置的输出端在结构上相应于第一装置的输入端。以这种方式，借助根据本发明的光导纤维可以将从第一装置转入互补装置中的光束引导到定子侧的探测器装置中，该探测器装置具有超过一个探测器。

根据一种有利的构型，可以在第一探测器与第一光导体的输出端之间布置有滤光器。该滤光器尤其用于优化如下上升沿的斜度，所述上升沿定义光的开始时间与接收时间之间的时间。滤光器例如可以包括平衡探测器。借助该平衡探测器尤其可以改善探测单元的探测器的动态性能。

根据第二方面，本发明涉及一种激光雷达传感器，该激光雷达传感器包括根据第一发明方面的组件。这种激光雷达传感器例如可以是闪光运行的激光雷达传感器和/或进行微扫描的激光雷达传感器和/或进行宏扫描的激光雷达传感器。

附图说明

以下参考附图详细地描述本发明的实施例。附图示出：

图1示出根据本发明的第一光导体的实施例；

图2示出具有共同输入端的三个根据本发明的光导体的一种实施例；

图3示出根据本发明的光导体的输出端的一种实施例；

图4示出根据本发明的激光雷达传感器的第一实施例；

图5示出根据本发明的激光雷达传感器的第二实施例；

图6示出连接在根据本发明的光导体的后面的光学器件；

图7示出根据本发明的激光雷达传感器的第三实施例；

图8示出根据本发明的激光雷达传感器的第四实施例；

图9示出根据本发明的激光雷达传感器的方框图的一种实施例；

图10示出根据本发明的光导体的第一装置的一种实施例；

图11示出互补的光导体的互补装置的一种实施例；

图12示出根据本发明的激光雷达传感器的接收路径的一种实施例。

具体实施方式

图1示出根据本发明的第一光导体4的第一实施例。在此示出输出端19，其中，光导纤维17作为最密的填充物布置在输出端19内。输出端的横截面尤其是恒定的，直到光导纤维17扩张。在第一光导体4的实施例的例如可以构型为光纤行(Faserzeile)的输入端18处，将在输出端19处被聚束的光导纤维17散开并布置成一条线(光纤行)，以接收第一光束7a。在此，相邻的光导纤维17分别彼此接触并形成链。换句话说，光导纤维17在输入端18处散开，而光导纤维17在直至包括输出端19在内的段中被聚束。

图2示出根据本发明的三个光导体4a至4c的实施例。第一至第三光导体4、15、58的输入端18a至18c彼此连接，其中，由于共同彼此连接的输入端18a至18c，光导纤维17形成共同的未中断的线。在输入端18a至18c的后面，相应的光导体4、15、58的光纤17的聚集在一起的光纤束彼此平行地延伸，并且通到在空间上分开的输出端19a至19c中。

图3示出根据本发明的输入端18的一种实施例。在此，光导纤维17布置在两个纤维载体23之间。

图4示出第一激光雷达传感器10的一种实施例。该第一激光雷达传感器10包括根据本发明的组件1。根据本发明的组件1包括定子2和转子3。此外，根据本发明的组件1包括具有激光源5的发送路径，该发送路径发出的光束7首先通过偏转镜21而被偏转到微镜41上，微镜41可以绕激光雷达传感器10的旋转轴6运动。光束从微镜41到达聚焦光学器件9，此后通过聚焦光学器件9将光束7发送到在此未示出的对象上。光束可以由该对象反射并在发送路径的接收光学器件13上被接收，该发送路径在根据本发明的组件内的黑线上方示出。在接收光学器件13之后，光束照射到根据本发明的第一光导体4的输入端18上。从那里，将经反射的光束7经由光导体4投射到准直光学器件43上，光束7从该准直光学器件43到达滤光器12并且穿过聚焦光学器件9。在穿过聚焦光学器件9之后，光束到达第一探测器42，其中，第一探测器42布置在定子3的外部。在此，通过第一光导体4的曲率(其中曲率是90°)将光束在离开了第一光导体4之后引导到准直光学器件上。

图5示出具有根据本发明的组件1的第二激光雷达传感器20的一种实施例。第二激光雷达传感器20与第一激光雷达传感器10的不同之处在于，第二激光雷达传感器具有旋转多棱镜44而不是微镜41，其中，旋转多棱镜44设置用于相对于视场在竖直方向上发送光束7。

图6示出连接在第一光导体4的后面的光学器件的放大图，该光学器件布置在第一光导体4和探测器42之间。在输出端19处离开第一光导体4的光束7穿过准直透镜43，并以准直形式被引导通过滤光器12，此后光束7穿过聚焦光学器件9，由此将光束7引导到第一探测器42。第一探测器42尤其布置在聚焦光学器件的焦距处。

图7示出第三激光雷达传感器30的一种实施例。第三激光雷达传感器30具有根据本发明的组件1，该组件与图6的组件1的不同之处在于，在转子中布置有三个激光源5a至5c，所述三个激光源设置用于将三个光束7a至7c发送到视场中。通过第一至第三光导体4、15、58在探测器侧接收经反射的对应的光束7a至7c。第一至第三光导体彼此平行地布置并且具有共同的输入端。此外，通过图6中描述的光学装置将经反射的光束7a至7c引导到第一至第三探测器。

图8示出本发明的第四激光雷达传感器40的一种实施例。第四激光雷达传感器40与图8的第三激光雷达传感器30的不同之处在于，根据本发明的组件1具有用于对视场进行竖直扫描的多棱镜44。

图9借助方框图示出上述具有根据本发明的组件1的激光雷达传感器10、20、30、40的运行的一种实施例。借助控制单元52，可以关于具有第一至第三探测器42a至42c的探测器装置50通过镜位置53和探测器选择51来同时地确定开始-触发(Start-Trigger)。可以通过偏移57来激活激光驱动器，该激光驱动器对激光源5进行操纵并且经由分束器58供应(beschicken)监测二极管54并且将光束7偏转到多棱镜44上，以便将光束控制到视场中。借助监测二极管54记录(aufnehmen)所发送的射束7的参考射束，并考虑该参考射束用于时间终止引导测量(Time-Off Leitmessung)55。此外，在时间终止引导测量55中考虑探测器装置50的探测信号。

图10示出根据本发明的光导体4、15、58的第一装置4d的一种实施例。在此，第一至第三光导体4、15、58具有在空间上彼此分开的输入端18a、18b、18c，而光导体4、15、58具有共同的输出端19。光导纤维17在相应的第一至第三光导体的输出端19处布置为同心环29a至29c。

图11示出互补的光导纤维39a、39b、39c的互补装置4e的一种实施例，所述互补的光导纤维在光导的方面对图10的第一装置4d进行补充。在此，互补装置4e可以作为第一装置4d的补充而布置在根据本发明的激光雷达传感器的接收路径中。

图12示出根据本发明的激光雷达传感器10、20、30、40的接收路径69的一种实施例。在此，第一至第三光束7a、7b、7c可以在转子3内被接收并且在定子2内被探测到，该定子通过分离线68而与转子3分开。通过第一装置4d来接收光束7a、7b、7c，并且通过准直光学器件43、滤光器12和聚焦光学器件将所述光束耦合输入到图11中描述的互补装置4e中。第一至第三光束7a至7c经由互补装置4e最终到达第一至第三探测器42a至42c。

示例

接下来例如计算用于示例测量的帧速率。这借助如下公式进行：

f＝1/(Nh·Nv·Δt)

在此

f：帧速率(Hz)；

Nh：水平视场中的发射次数；

Nv：竖直视场中的发射次数；

Δt：在180m/c时的最大测量持续时间(英语：Time of Light，光的时间)的单义性范围，其中

c：光速，其中，Δt＝1.2μs。

根据在360°时在水平和竖直方向上要求0.15°的分辨率和24°的视场以及180m的作用范围，得出Nh＝2400。

Nv＝160→频率f＝2.17Hz

该帧速率不足，因此必须减小分辨率的作用范围。一种替代方案是，借助五个激光平行地角度偏移地进行发射，由此借助相应的分辨率来实现约10Hz的更高的帧速率。

对于10Hz的帧频率，微镜在竖直方向上的频率

tv＝tu/Nh

在此，tv是镜的竖直运动的时间，tu是转子旋转的时间，Nh是在水平视场中的发射次数。

在10Hz的帧速率的情况下→分辨率0.15°

tv＝0.1s/2400→tv＝41.6μs→镜的周期持续时间(去和回)＝2×tv＝82.2μs

→微镜的频率＝1/周期持续时间＝12kHz

对于10Hz的帧频率，多棱镜在竖直方向上的频率

tv＝tu/Nh

要求：帧频率10Hz→分辨率0.15°，其中12和100个多边形元素

tv＝0.1/2400＝41.6μs→相应于多棱体的运动时间tP＝41.6μs

→具有12个棱面的多棱镜：f＝1/(NP·tP)＝2kHz＝2000转/秒＝120000转/分

→具有100个棱面的多棱镜：f＝1/(NP·tP)＝1kHz＝240转/秒＝1440转/分

在此，tP是多边形元素的时间，NP是多边形元素的数量。

为了在180m的作用范围的情况下以10Hz的帧速率来实现0.15°分辨率，需要5个激光器。多棱镜应该具有12至100个棱面。在12个棱面的情况下所需的转速为120000转/分，而在100个棱面的情况下所需的转速为14400转/分。

Claims (12)

1.一种用于激光雷达传感器(10，20，30，40)的组件(1)，所述组件包括：

·定子(2)；

·转子(3)；

·探测器装置(50)，所述探测器装置包括至少一个第一探测器(42a)；

·第一光导体(4)，所述第一光导体包括输入端(18)、输出端(19)和光导纤维(17)；

其中，所述第一光导体(4)布置在所述转子(3)内并且能够与所述转子(3)一起旋转，所述第一光导体(4)设置用于在所述光导纤维(17)上通过所述输入端(18)接收来自于周围环境的第一光束(7a)并且用于将所述第一光束经由所述光导纤维(17)从所述输出端(19)引导到所述第一探测器(42a)的方向上。

2.根据权利要求1所述的组件(1)，所述组件包括第二光导体(15)，其中，所述第二光导体(15)设置用于将从所述周围环境接收的第二光束(7b)引导到第二探测器(42b)上，所述第二探测器(42b)与所述第一探测器(42a)在空间上分开，所述第二光导体(15)布置在所述转子(3)内并且能够与所述转子(3)一起旋转。

3.根据权利要求2所述的组件(1)，其中，所述第一和第二光导体(4，15)具有共同的输入端(18)并且具有在空间上彼此分开的输出端(19a，19b，19c)。

4.根据以上权利要求中任一项所述的组件(1)，其中，所述第一和/或第二光导体(4，15)的光导纤维(17)的数量分别为5至1000，和/或所述第一和/或第二光导体(4，15)的光导纤维(17)的直径为10μm至150μm。

5.根据以上权利要求中任一项所述的组件(1)，其中，激光源(5)布置在所述定子(2)上和/或布置在所述转子(3)中。

6.根据以上权利要求中任一项所述的组件(1)，其中，所述转子(3)包括发送单元，所述发送单元具有微镜(41)和/或多棱镜(44)。

7.根据以上权利要求中任一项所述的组件(1)，其中，所述第一光导体(4)的输入端具有矩形形状，所述矩形形状具有2mm至25mm的棱边长度。

8.根据以上权利要求中任一项所述的组件(1)，其中，所述第一光导体(4)配置成使所述第一光束(7a)偏转至少一次。

9.根据以上权利要求中任一项所述的组件(1)，其中，所述第一探测器(42a)布置在所述转子(3)的外部。

10.根据以上权利要求中任一项所述的组件(1)，所述组件还包括光导体(4，15，58)的第一装置(4d)并且还包括互补装置(4e)，其中，所述光导体(4，15，58)具有在空间上分开的输入端(18a至19c)和共同的输出端(19)，而所述互补装置(4e)的光导体(4，15，58)具有在空间上分开的输出端(19a，19b，19c)和共同的输入端(18)，其中，所述互补装置(4e)设置用于将从所述第一装置(4d)射出的光束(7a-7c)引导到在空间上分开的多个探测器(42a-42c)上。

11.根据以上权利要求中任一项所述的组件(1)，其中，滤光器布置在所述第一探测器(42a)与所述第一光导体(4)的输出端(19)之间。

12.一种激光雷达传感器(10，20，30，40)，所述激光雷达传感器包括根据权利要求1至11中任一项所述的组件(1)。

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