CN117120870A - 用于具有用于在焦点区域中聚焦的接收元件的车辆的激光雷达传感器、包括激光雷达传感器的车辆以及用于操作激光雷达传感器的方法 - Google Patents

Abstract

根据本发明的用于车辆的激光雷达传感器包括光学发射装置，用于借助单个激光束在预定检测区域内扫描车辆的环境。激光雷达传感器还包括光学接收装置，其包括用于接收在环境中被反射的单个激光束的接收元件、以及用于将被反射的单个激光束转换成电信号的探测器。另外，激光雷达传感器包括用于根据电信号确定检测区域中的环境的表示的评估装置。此外，激光雷达传感器的接收元件包括至少一个光学透镜，其中至少一个光学透镜被设置用于在预定的焦点区域中聚焦从整个检测区域反射回至少一个光学透镜的单个激光束。此外，探测器被设置用于将在焦点区域中聚焦的单个激光束转换成电信号。

Description

用于具有用于在焦点区域中聚焦的接收元件的车辆的激光雷 达传感器、包括激光雷达传感器的车辆以及用于操作激光雷 达传感器的方法

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的激光雷达传感器。本发明还涉及一种包括这种激光雷达传感器的车辆。最后，本发明涉及一种用于操作这种激光雷达传感器的方法。

背景技术

配备现代辅助系统的车辆通常包括激光雷达传感器，例如用于检测车辆环境中的物体。为此，激光雷达传感器向环境中发射单个的光脉冲或激光束。用于汽车应用的激光雷达传感器通常在发射人眼不可见的波长区域中的激光束。这通常是波长为800nm至2500nm的红外辐射。如果单个激光束被环境中的物体(例如车辆)反射回激光雷达传感器，则可以根据单个激光束的行进时间来确定激光雷达传感器和物体之间的距离。

通过在不同方向上重复发射光脉冲或激光束，可以扫描或探测环境的某个区域。被扫描的环境区域也称为激光雷达传感器的视野或检测区域。反射点，即环境中反射激光雷达传感器的光脉冲或激光束的那些点，被组合成所谓的激光雷达点云。该激光雷达点云用作环境的表示。

为了在不同方向上对光脉冲或激光束进行发射、接收并将其导向至探测器，根据现有技术已知与激光雷达传感器相关的各种反射镜系统。利用这种反射镜系统，光脉冲或激光束可以被引导到环境中的特定方向。使用数千个光脉冲或激光束扫描环境。为此，用于接收反射回激光雷达传感器的激光束的反射镜系统必须在发射方向上精确对准。

激光雷达传感器也是现有技术已知的，其包括MEMS反射镜或微机电反射镜。这里，与设计具有一个反射镜的接收装置相比，多个微机电反射镜通常在接收侧并联连接，以增加接收面积。这种方法仅在微机电反射镜全部同步移动时才有效。对同步运动的要求很高。它们由光束发散度和角分辨率定义。典型值位于小于0.025°的范围内或通常为角分辨率的1/4。例如，微机电反射镜以9000°/s的角速度移动。无论外部影响或温度、湿度、振动或机械冲击等如何，都必须动态地保持同步运动。

出版物US2018/0128920A1公开了一种包括处理器的激光雷达系统，该处理器被设置用于控制光源的光传播、并通过重复移动至少一个光偏转器(即，用于使单个激光束偏转的反射镜)来扫描视场，同时至少一个光偏转器处于相同的方向上。此外，激光雷达系统被设置用于借助至少一个另外的偏转器来接收被反射的激光束。

发明内容

本发明的目的是提出一种关于如何更加鲁棒地设计用于车辆的激光雷达传感器的解决方案。另外，将提供一种具有这种激光雷达传感器的车辆。

根据本发明，该目的通过具有根据独立权利要求的特征的用于车辆的激光雷达传感器、方法和车辆来实现。本发明的有利改进在从属权利要求中详细说明。

根据本发明的用于车辆的激光雷达传感器包括光发射装置，用于借助单个激光束或顺序发射的光脉冲在预定检测区域内扫描车辆的环境。用于车辆的激光雷达传感器还包括光学接收装置，该光学接收装置包括用于接收在环境中被反射的单个激光束或光脉冲的接收元件以及用于将被反射的单个激光束转换成电信号的至少一个探测器。另外，激光雷达传感器包括用于根据电信号确定检测区域中的环境的表示的评估装置。此外，激光雷达传感器的接收元件包括至少一个光学透镜，其中该至少一个光学透镜被设置用于在预定的焦点区域中聚焦从整个检测区域反射回至少一个光学透镜的单个激光束。此外，探测器被设置用于将在焦点区域中聚焦的单个激光束转换成电信号。

借助激光雷达传感器，可以接收反射回激光雷达传感器的单个激光束，而无需接收元件和/或其部分的机械对准。激光雷达传感器用于借助激光雷达点云创建检测区域中环境的表示。检测区域中环境的这种表示可以用于例如确定所谓的环境模型。激光雷达传感器优选可以安装在挡风玻璃后面或车辆的车顶处。然而，激光雷达传感器也可以至少部分集成到车辆外蒙皮的区域中。激光雷达传感器也可以分散地安装在整个车辆上。

激光雷达传感器的光学发射装置的光源可以产生单个激光束，并且例如包括激光二极管。借助光学发射装置，可以将激光束发射到预定检测区域内的车辆环境中。在此借助许多单个激光束扫描预定的检测区域。在扫描预定检测区域时，例如以0.1°的水平步长和0.5°的垂直步长发射激光束。如果预定检测区域水平延伸超过120°并且垂直延伸超过10°，则在预定检测区域内可以发射多达1201x21＝25221个单个激光束。换言之，在该示例中，使用多达25221个单个激光束来扫描并且顺序地扫描预定检测区域。

如果单个激光束在车辆环境中被反射回激光雷达传感器，则可以被光学接收装置接收。接收并反射回激光雷达传感器的单个激光束由探测器转换为电信号。探测器可以例如被设计为光电二极管或者包括至少一个光电二极管。激光雷达传感器和反射点之间的距离可以根据在发射单个激光束和接收反射回激光雷达传感器的单个激光束的之间经过的时间段或行进时间来确定。为了能够接收反射回激光雷达传感器的单个激光束，必须保证接收元件能够将反射回激光雷达传感器的单个激光束导向至光学接收装置的探测器。

有利的是，光学接收装置的接收元件不包括用于导向反射回激光雷达传感器的单个激光束的任何机械可对准或可移动部件。机械可对准或可移动部件对环境影响(例如振动和/或温度影响)做出敏感反应。振动会对反射回激光雷达传感器的单个激光束的接收质量产生不利影响。环境温度和/或环境湿度也会影响部件的运动。

与此不同，根据本发明提出，接收元件包括至少一个光学透镜，该光学透镜被设置用于将反射回激光雷达传感器的单个激光束在激光雷达传感器的整个检测区域内在预定焦点区域中聚焦。光学透镜的焦点或聚焦点是平行于光轴入射的光线相交的点。然而，如果光线不平行于光轴入射，就像具有相应检测区域的激光雷达传感器的情况一样，光线并不总是在同一点相交，而是在焦点周围的区域中相交。焦点周围的这个区域在本文中被称为焦点区域。光学接收装置的探测器优选地以这样的方式设置，使得在焦点区域中聚焦并反射回激光雷达传感器的单个激光束可以被转换成电信号。因此可以省去接收元件的机械对准。换句话说，根据本发明，使用不具有移动部件的接收元件。总体而言，可以提供对环境影响具有鲁棒性的激光雷达传感器。

优选地，光学接收装置包括具有光纤的至少一个光波导，该至少一个光波导朝向至少一个光学透镜布置成使得在焦点区域中聚焦的单个激光束可以耦合输入到光纤中。特别地，光纤可以是所谓的多模光纤。除此之外，光波导通常根据可以传播的振动模式的数目来区分，而振动模式的数目受到光纤的芯直径限制。光纤被设计用于使得反射回激光雷达传感器的单个激光束(其被至少一个光学透镜在焦点区域中聚焦)可以耦合输入到光波导的光纤中并且可以由光波导导向到探测器。

至少一个光学透镜和至少一个光波导可以相对于彼此布置，使得焦点区域被分配给光波导的光纤。在此至少一个光学透镜和至少一个光波导可以布置成彼此间隔一定距离。例如，至少一个光学透镜与至少一个光波导之间的距离可对应于至少一个光学透镜的焦距。理想情况下，光纤的横截面积对应于焦点区域的面积。光纤的横截面积也可以大于聚焦区域的面积。至少一个光学透镜和至少一个光波导还可彼此连接。

因此根据本发明提出，反射回激光雷达传感器的单个激光束被接收元件在焦点区域中聚焦，并借助光波导通过在激光雷达传感器内部的全反射导向至探测器。由于光波导具有低损耗并且由于光波导具有柔韧性，因此几乎可以将探测器放置在任何地方。由此使得激光雷达传感器的安装空间可以进行可变设计。

因此，接收装置的接收元件和探测器可以相对于彼此几乎任意地布置。因此例如，接收元件可以以视觉上吸引人的方式集成到车辆中，而不必在紧邻接收元件的区域中为探测器提供相应的安装空间。

在另一实施例中，激光雷达传感器的光学接收装置包括多个光学透镜和多个光波导，其中各一个光学透镜被分配给一个光波导。光接收装置的接收元件的有效面积可以通过多个光学透镜来增大。光学接收装置的接收元件的有效面积越大，接收到的、反射回激光雷达传感器并导向至探测器的单个激光束的强度就可以越高。换句话说：光学接收装置的接收元件的有效面积越大，可以接收到的光子就越多，并且探测器就能更好地检测反射回激光雷达传感器的单个激光束。可以选择接收元件的单个光学透镜的面积，使得光学透镜的材料厚度不超过预定限制值。

通过使用多个光学透镜，可以增大光接收装置的接收元件的面积。每个光学透镜可以被分配一个光波导，该光波导被布置成使得反射回激光雷达传感器的单个激光束(其至少部分地在相应的焦点区域中聚焦)可以耦合输入到相应光波导的光纤中。因此，最大可能数目的光子可以被光学接收装置的接收元件接收，并且被导向至探测器。由此确保了即使使用小面积的接收元件，也能够可靠地识别来自车辆环境中的物体的反射。由接收元件的每个单个光学透镜聚焦的电磁辐射(其来自于反射回激光雷达传感器的单个激光束)可用于总体上全面检测车辆环境中的反射。

另外，可以使用多个光学透镜和多个光波导，使得其中一个光学透镜仅覆盖预定检测区域的一部分。总体而言，大多数光学镜头可以覆盖整个预定的检测区域。因此可以确保的是，虽然单个光学透镜无法将反射回激光雷达传感器的单个激光束在相应的焦点区域中聚焦，但接收元件能够覆盖较大的预定检测区域，从而使得被聚焦的激光束可以耦合输入到相应光波导的光纤中。

多个光学透镜可以彼此相邻地布置成几列和/或几行。具有这种布置的激光雷达传感器可以例如包括两个到数百个光学透镜。光学透镜可以由玻璃或塑料制成。特别地，光学透镜可以被设计为微透镜或者借助微技术工艺来生产。

在有利实施例中，光学接收装置的探测器包括多个光电探测器，其中各一个光电探测器被分配给光波导之一。如果使用接收元件的多个光学透镜使得单个透镜仅覆盖预定检测区域的部分区域，则这种配置是特别有利的。例如，预定检测区域可以是120°并且接收元件可以包括两个光学透镜，光学透镜各自覆盖60°的区域。在这种情况下，可以将光电探测器分配给各一个光学透镜或光波导。在此意义上也可以想到的是，光学透镜对准使得它们的光轴成对地彼此不平行。

光电探测器和光波导可以相对于彼此布置，使得在光波导中导向的激光束到达光电探测器。相应的光波导和光电探测器可以彼此间隔一定距离布置和/或彼此连接。

在另一有利实施例中，光波导中的至少两个被拼接，并且被拼接的光波导被分配给接收装置的探测器的光电探测器。换句话说，光波导中的至少两个光波导彼此连接，并且它们的公共端被分配给接收装置的探测器的光电探测器。这样的实施例也称为光纤耦合的光电探测器。如果使用多个光学透镜来增加接收元件的有效总面积，则这样的实施例是有意义的。反射回激光雷达传感器的单个激光束的、由每个光学透镜接收的光子可以被求和，使得强度增加并且可以更可靠地检测环境中的元素或物体。导向至光电探测器的光子越多，就越可靠地将反射回激光雷达传感器的单个激光束转换为电信号，并且就越可靠地检测环境中的元素或物体。

总体而言，可以使用多个光学透镜来增加接收功率和/或覆盖预定检测区域的单个子区域。例如，接收元件可以包括四个光学透镜，并且探测器可以包括例如两个光电探测器。分配给四个光学透镜的光波导中的各两个光波导被拼接。换句话说，总共四个光波导中的各两个彼此连接，并且它们的公共端被分配给探测器的光电探测器之一。现在可以以覆盖预定检测区域的两个不同部分区域的方式布置四个光学透镜。光学透镜中的各两个光学透镜覆盖相同的部分区域，使得用于该部分区域的接收元件的有效总面积由四个光学透镜中的两个给出。在该示例中，总共将使用四个光学透镜来增加接收元件的有效总面积并覆盖预定检测区域的单个子区域。

此外有利的是，激光雷达传感器的接收元件的至少一个光学透镜被设计为数值孔径大于0.25的光学凸透镜。数值孔径表征光学透镜聚焦光线的能力。在空气中，数值孔径始终是0到1之间的值。数值孔径越大，不平行于光学透镜光轴到达的光线就越能在焦点处聚焦。换句话说，这意味着大的数值孔径保证了尽可能小的焦点区域。0.25的数值孔径允许大约30°或大约±15°的预定检测区域。对此可替代地，0.25的数值孔径允许覆盖大约30°的预定检测区域的部分区域。如果反射回激光雷达传感器的单个激光束以大约±15°的角范围入射到接收元件上，则它们在至少一个光学透镜的焦点处聚焦。

激光雷达传感器的另一实施例提出，接收元件的多个光学透镜至少局部地布置成球形或圆柱形。因此，多个光学透镜的光轴的各一个方向矢量和球体或柱体的法线矢量可以共线。换句话说，光学透镜可以彼此相邻地布置在球形或圆柱形表面上。光学透镜可以布置在对激光束透明的基体或载体元件上。该基体可以是球形或圆柱形。特别地，由此相应的焦点区域也被布置为球形或圆柱形。另外，如果多个光学透镜用于预定检测区域的特定部分，则可以仅将单个焦点区域布置为球形或圆柱形。

与平面布置相比，这具有可以实现更大的预定检测区域的优点。如果激光雷达传感器的预定检测区域覆盖大的水平角范围，则接收元件的大多数光学透镜的圆柱形布置是特别有利的。如果预定检测区域除了大的水平角范围之外还具有大的垂直角范围，则激光雷达传感器的接收元件的大多数光学透镜的球形布置特别有用。

在另一实施例中，光传输装置借助微机电反射镜或电子束转向来控制单个激光束的方向。微机电反射镜，也称为MEMS反射镜，用于水平和垂直引导光源产生的激光束。因此，可以将单个激光束发射到整个预定检测区域中。还可以使用电子光束转向来控制单个激光束。借助相控场(也称为光学相控阵)，可以电子方式控制单个激光束的方向。在接收装置内，没有关于反射回激光雷达传感器的单个激光束的方向的信息。因此，为了确定检测区域中的环境的表示，除了电信号之外，评估装置还需要关于当前发出的单个激光束的发射方向的信息。

根据本发明的车辆包括根据本发明的激光雷达传感器。该车辆尤其可以被设计为轿车。激光雷达传感器可以布置在例如车辆的车顶处或车辆的挡风玻璃后面。对此可替代地，激光雷达传感器还可以以视觉上吸引人的方式至少部分地集成到车辆的外蒙皮中。车辆还可以包括多个激光雷达传感器。车辆优选地包括驾驶员辅助系统，其使用由激光雷达传感器确定的车辆周围环境的表示来控制车辆的纵向和/或横向引导。

根据本发明的用于操作车辆的激光雷达传感器的方法用于使用光传输装置使用单个激光束来扫描预定检测区域内的车辆的环境。该方法包括借助光学接收装置接收在环境中被反射的单个激光束、并且包括将被反射的单个激光束转换成电信号。该方法还包括借助评估装置根据电信号来确定检测区域中的环境的表示。此外提出，借助接收元件，将从整个检测区域反射回至少一个光学透镜的单个激光束在预定焦点处聚焦。还提出，借助探测器将在焦点区域中聚焦的单个激光束转换成电信号。

参考根据本发明的激光雷达传感器呈现的优选实施例及其优点相应地适用于根据本发明的车辆以及根据本发明的用于操作激光雷达传感器的方法。

附图说明

本发明的进一步特征由权利要求、附图及其对附图的描述得出。在不脱离本发明的范围的情况下，上文在说明书中提到的特征和特征的组合、以及下面在附图的描述中提到的和/或单个在附图中示出的特征和特征组合，不仅可以以在每种情况下指定的组合的形式使用，而且可以以其他组合的形式或单独使用。

现在将使用优选实施例并参考附图更详细地解释本发明。在此：

图1示出了具有激光雷达传感器的车辆的示意图，

图2示出了根据现有技术的激光雷达传感器的示意图，包括光学发射装置和光学接收装置，并且

图3是光学接收装置的示意图，包括多个光学透镜作为接收元件并且部分地设计有拼接的光波导。

在附图中，相同或功能相同的元件被赋予相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出了具有激光雷达传感器2的车辆1的示意图。车辆1被设计为轿车并且以俯视图示出。激光雷达传感器2包括光学发射装置3，其用于借助单个激光束在预定检测区域5内扫描车辆1的环境4。激光雷达传感器2包括光学接收装置6，其用于接收从环境4中的物体反射回激光雷达传感器2的单个激光束10并且使用探测器将它们转换成电信号。此外，激光雷达传感器2包括用于根据电信号确定检测区域5中的环境4的表示的评估装置7。电信号借助光波导8从光学接收装置6传输到评估装置7。

图2示出了根据现有技术的激光雷达传感器2的示意图。激光雷达传感器2包括光学接收装置6，其接收元件在本示例中包括三个微机电反射镜9。光学发射装置3还具有微机电反射镜9'，用于控制发出的单个激光束10的方向。光学接收装置6的微机电镜9与光学发射装置3的微机电镜9'相同地对准或同步。如果单个激光束10被车辆的环境4中的物体反射回激光雷达传感器2，则反射回激光雷达传感器的激光束12的平坦波前11射到光学接收装置6的微机电反射镜9。从该处，反射回激光雷达传感器2的激光束12被导向到接收装置6的探测器。

根据单个激光束10的行进时间和反射回激光雷达传感器的激光束12的行进时间，可以确定距环境4中已经反射单个激光束10的物体的距离。根据微机电镜9的当前对准，还可以确定环境4中的物体反射激光束10的角度。由此可以确定检测区域5中的环境4的表示。

这种使用微机电反射镜9、9'的激光雷达传感器2的现有技术的缺点在于，微机电反射镜9、9'对车辆的环境4中的振动敏感。另外，单个微机电反射镜9、9'必须同步移动。此外，每个微机电反射镜9、9'都需要位置监控。

图3示出了根据本发明实施例的激光雷达传感器2的光学接收装置6的示意图。激光雷达传感器2的光学接收装置6包括探测器13。在本实施例中，探测器13具有两个光电探测器16。光学接收装置6还包括四个光学透镜14。光学透镜中的三个光学透镜14接收从预定检测区域5的部分区域19反射回激光雷达传感器2的光束12。四个光学透镜4之一接收从部分区域20反射回激光雷达传感器2的光束。部分区域19和部分区域20覆盖整个预定检测区域5。

所接受的、反射回激光雷达传感器2的光束由光学透镜14在其相应的焦点区域18中聚焦。光学透镜的焦点或焦点是平行于光轴入射的光线相交的点。然而，如果光线不平行于光轴入射，就像具有相应预定检测区域的激光雷达传感器的情况一样，光线并不总是在同一点相交，而是在焦点周围的区域中相交。焦点周围的这个区域在本文中被称为焦点区域。焦点区域18和相应的光学透镜14之间的距离对应于相应的光学透镜14的焦距。在本示例中，光学透镜14和相关联的光波导8被布置成彼此间隔开。光学透镜14和相关联的光波导8或其光纤17之间的距离大致对应于光学透镜14的焦距。光纤17的横截面积理想地对应于焦点区域18的面积。光纤17的横截面积也可以大于焦点区域18的面积。

给光学透镜14分别分配有一个光波导8。每个光波导8包括光纤17，其将接收到的、反射回激光雷达传感器2的单个激光束12导向至探测器13。在该示例中，三个光波导8被拼接。被拼接的光波导15被分配给探测器13的光电探测器16。光学接收装置6的接收元件的有效接收面积可以通过多个光学透镜14来增大，这些光学透镜的相关光波导8被拼接。另外，还使用光学透镜14来覆盖预定检测区域5的部分区域20。该光学透镜14经由光波导8直接与光电探测器16耦合。因此可以想到，例如，其相关联的光波导8被拼接的光学透镜14覆盖预定检测区域5的部分区域19，并且预定检测区域的缺失的部分区域被另一个光学透镜14覆盖。

光学接收装置6可以被设计为使得每个单个的光学透镜14利用各一个光波导8直接与光电探测器16耦合。光学接收装置6也可以只有拼接的光波导15。此外，光学接收装置6可以具有光波导8和拼接的光波导15的任意组合。在图3的示例中，光学透镜14平面方式布置。还可以提出，光学透镜14布置成圆柱形或球形。

Claims (10)

1.一种用于车辆(1)的激光雷达传感器(2)，包括：

-光学发射装置(3)，用于借助单个激光束(10)在预定的检测区域(5)内扫描所述车辆(1)的环境(4)，

-光学接收装置(6)，所述光学接收装置包括用于接收在所述环境(4)中被反射的单个激光束(12)的接收元件和用于将被反射的所述单个激光束(12)转换成电信号的探测器(13)，和

-评估装置(7)，用于根据所述电信号确定在所述检测区域(5)中的所述环境(4)的表示，其特征在于，

-所述接收元件包括至少一个光学透镜(14)，其中至少一个所述光学透镜(14)被设置用于在预定的焦点区域中聚焦从整个所述检测区域(5)反射回至少一个所述光学透镜(14)的所述单个激光束(12)，并且

-所述探测器(13)被设置用于将在所述焦点区域中聚焦的所述单个激光束(12)转换成所述电信号。

2.根据权利要求1所述的激光雷达传感器(2)，其特征在于，所述光学接收装置(6)包括具有光纤(17)的至少一个光波导(8)，其中所述至少一个光波导(8)朝向至少一个所述光学透镜(14)被布置，使得在所述焦点区域(18)中聚焦的所述单个激光束(12)耦合输入到所述光纤(17)中。

3.根据权利要求1或2所述的激光雷达传感器(2)，其特征在于，所述光学接收装置(6)包括多个光学透镜(14)和多个光波导(8)，其中所述光学透镜(14)中的各一个光学透镜被分配给所述光波导(8)中的一个光波导。

4.根据权利要求3所述的激光雷达传感器(2)，其特征在于，所述光学接收装置(6)的所述探测器(13)包括多个光电探测器(16)，其中所述光电探测器(16)中的各一个光电探测器被分配给所述光波导(8)中的一个光波导。

5.根据权利要求3或4所述的激光雷达传感器(2)，其特征在于，所述光波导(8)中的至少两个光波导被拼接，并且被拼接的所述光波导(8)被分配给所述探测器(13)的一个光电探测器(16)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的激光雷达传感器(2)，其特征在于，至少一个所述光学透镜(14)被设计为数值孔径大于0.25的光学凸透镜。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的激光雷达传感器(2)，其特征在于，多个所述光学透镜(14)至少局部地被布置成球形或圆柱形。

8.根据前述权利要求中任一项所述的激光雷达传感器(2)，其特征在于，所述光学发射装置(3)借助微机电反射镜(9')或电子射束转向来控制所述单个激光束(10)的方向。

9.一种车辆(1)，特别是轿车，包括至少一个根据前述权利要求中任一项所述的激光雷达传感器(2)。

10.一种用于操作车辆(1)的激光雷达传感器(2)的方法，包括以下步骤：

-借助光学发射装置(3)借助单个激光束(10)来扫描预定检测区域(5)内的所述车辆(1)的环境(4)，

-借助光学的接收装置(6)，接收在所述环境(4)中被反射的单个激光束(12)，并将被反射的所述单个激光束(12)转换成电信号，以及

-借助评估装置(7)根据所述电信号来确定检测区域(5)中的所述环境(4)的表征，其特征在于，

-借助所述接收元件的至少一个光学透镜(14)，将从整个所述检测区域(5)反射回的所述单个激光束(12)在预定的焦点区域(18)中聚焦，并且

-借助探测器(13)，将在所述焦点区域(18)中聚焦的所述单个激光束(12)转换成所述电信号。