具有用于优化的接收水平减少的适应性接收单元的光电子传感器装置，特别是激光扫描器 |
|||||||
| 申请号 | CN201380024704.6 | 申请日 | 2013-03-22 | 公开(公告)号 | CN104272133B | 公开(公告)日 | 2017-12-12 |
| 申请人 | 法雷奥开关和传感器有限责任公司; | 发明人 | H.贝哈; P.霍瓦思; J.尼古莱; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及用于 机动车辆 的光 电子 传感器 装置(1)，用于检测位于机动车辆的周围环境中的物体，具有用于发射光学发射 信号 (5)的发射单元(2)，具有用于接收接收信号(8)的接收单元(7)，所述接收信号是从物体反射的发射信号(5)，其中，接收单元(7)具有至少两个布置为沿分布方向(12)分布的接收元件(9、10、11)和沿接收信号(8)的传播方向(14)在接收元件(9、10、11)上游的接收光学单元(13)，特别是接收透镜，所述 光电子 传感器装置具有用于保持接收光单元(13)的保持装置(22)和具有用于减少接收信号(8)的强度的膜片(21、21')，所述膜片(21、21')被保持在保持装置(22)上。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种光电子传感器装置(1)，具有用于发射光学发射信号(5)的发射单元(2)，具有用于接收接收信号(8)的接收单元(7)，所述接收信号(8)是由物体反射的发射信号(5)，其中，接收单元(7)具有至少两个布置为沿分布方向(12)分布的接收元件(9、10、11)和沿接收信号(8)的传播方向(14)在接收元件(9、10、11)之前的接收光学器件(13)，所述发射信号(5)沿与接收元件的分布方向重合的摆动方向摆动，所述光电子传感器装置具有用于固定接收光学器件(13)的固定装置(22)，以及具有用于减少接收信号(8)的强度的膜片(21、21')，所述膜片(21、21')固定至所述固定装置(22)， |
||||||
| 说明书全文 | 具有用于优化的接收水平减少的适应性接收单元的光电子传感器装置，特别是激光扫描器 技术领域[0001] 本发明涉及一种用于机动车辆的光电子传感器装置，特别是激光扫描器或激光雷达装置，所述传感器装置设计为检测位于机动车辆的周围环境中的物体。传感器装置包括用于发出光学发射信号或发射光束的发射单元，以及用于接收接收信号的接收单元，所述接收信号是被物体反射的发射信号。接收单元具有至少两个接收元件(例如光二极管)，接收元件设置为沿分布方向分布。接收单元还包括接收光学器件，特别是接收透镜，其沿接收信号的传播方向定位在接收元件的前方，并例如用于将接收信号定焦于接收元件上。传感器装置还包括用于固定接收光学器件的固定装置，以及用于减少接收信号的强度的膜片。本发明还涉及具有这样的光电子传感器装置的机动车辆。 背景技术[0002] 这里感兴趣的特别是激光扫描器。这样的传感器装置在现有技术中已知，并例如附连至机动车辆，以便在机动车辆行进或操作期间检测机动车辆的周围环境。这些是用于检测围绕机动车辆的区域中的物体或障碍物的扫描光学测量装置，其根据光脉冲传播时间方法来测量机动车辆和物体之间的距离。这样的激光扫描器可例如从文献DE 101 43 060 A1推断为已知的。发射单元，包括例如激光二极管，发射光束，所述光束被位于机动车辆周围环境中的物体反射，并以接收信号或接收光束的形式到达激光扫描器的接收单元。接收单元通常包括多个相同的光二极管作为接收元件，特别是称为雪崩光二极管的那些，所述光二极管被布置为沿直线分布。为了获得被检测物体的正确分辨率，一般来说，需要至少三个或四个这样的光二极管，它们沿机动车辆的垂直方向分布，也就是说，一个在另一个上方。以该方式，可以能够与3D录制相比较的方式获得一定深度，其允许物体(譬如另一车辆)与灰背景区分开。 [0003] 通常使用适当的偏转装置，使由发射器输出的光束沿垂直方向摆动，且如果合适还沿水平方向摆动，所述偏转装置例如是镜元件，由此可以说机动车辆的周围环境被扫描。发射单元在此位于例如特定光二极管上方，所述特定光二极管布置为与发射单元一起沿垂直方向分布。这由此导致以下情况：尽管光二极管在物理方面具有相同设计，但这些光二极管“看到”具有按时间顺序的偏移的物体，且因此在每个光二极管处的接收信号的强度也是不同的。在光二极管处的该光强度分布继而直接取决于其相对于发射单元的布置，所述发射单元如已所述的，位于光二极管上方。那么为了避免光二极管的过度调制或为了减少接收灵敏度且因此还防止激光扫描器的“失明”持续一定时间，在现有技术中，不可透光的、几乎全黑的条被涂覆到接收透镜上或对应的粘性条被粘结到透镜上。但是，这具有以下缺陷： 涂层或对应的粘性条的这种施加成本相对较高，且还费时，特别是在由塑料制成的透镜的情况下。 发明内容[0004] 本发明的目标是，关于，与现有技术相比，如何能够使在开始时提及的通用类型的传感器装置中膜片的设置的花费减少而提出一种方案。 [0006] 根据本发明的用于机动车辆的光电子传感器装置设计为检测定位在机动车辆的周围环境中的物体，特别是测量物体和机动车辆之间的距离。传感器装置包括发射单元，发射单元设计为发出光学发射信号或发射光束。传感器装置还包括接收单元，接收单元设计为接收接收信号，所述接收信号是由物体反射的发射信号。接收单元具有至少两个布置为沿分布方向分布的接收元件，诸如接收光学器件，特别是接收透镜，其沿接收信号的传播方向布置在接收元件前面，且因此定位在接收路径中或接收信号的传播路径中。传感器装置还具有固定装置和膜片，固定装置设计为固定接收光学器件，膜片设计为减少接收信号的强度。根据本发明，膜片设置为固定至固定装置。 [0007] 替代将对应的涂层或粘接条作为膜片置于接收光学器件上，因此提出了，出于限定的光强度减少的目的，膜片直接固定至固定装置或由该固定装置支撑，由此在接收光学器件从固定装置移除后，膜片可保持在固定装置上。这具有以下优势：能够因此使膜片以最小成本获得；膜片可例如甚至与用于接收光学器件的固定装置实现为单件，或可作为单独的元件附连至固定装置或连接至固定装置，特别是借助闩锁连接等。实际上不再需要在额外的安装步骤中分开地提供额外的粘性条或涂层给接收光学器件，由此该安装步骤，与在时间以及成本方面的相关缺陷一起，被消除。因此还可以使用由塑料制成的接收透镜，其中涂层或粘性条的施加仅在相当大的花费的情况下可行。根据本发明的传感器装置的另一优势是，接收光学器件的具体几何构造，特别是具体透镜的几何构造，可还与各种不同固定装置结合。此外，还可以针对不同安装地点根据期望的灵敏度情形，将不同传感器装置装配有不同固定装置或不同膜片。因而，与实现为涂层或粘性条形式的膜片的情况下相比，获得了传感器装置构造方面大得多的灵活性。 [0008] 光电子传感器装置优选地是激光扫描器或激光雷达装置(光检测和测距)。 [0009] 膜片优选地是定位固定的元件，其是固定的，且因此在操作期间固定不动，且布置在接收路径中，也就是说，在接收信号的传播路径中。 [0010] 膜片可基本上定位在接收光学器件之前。替代地，但还可以的是设置为，膜片沿接收信号的传播方向布置在接收光学器件之后。 [0011] 发射信号特别地是发射光束，其可优选地摆动，精确地说，特别地，可沿摆动方向摆动，所述摆动方向与接收元件的分布方向重合，特别地与垂直方向重合。为此目的，例如移动偏转元件，例如镜元件，可被提供，诸如在文献DE 101 43 060 A1中所描述的。 [0012] 接收元件优选地是光二极管，特别是雪崩光二极管。 [0013] 优选地，设置至少三个这样的接收元件。例如可以设置，传感器装置具有两个或三个或四个或五个接收元件。在一个实施例中，接收单元包括四个光二极管。 [0014] 该至少三个接收元件优选地布置为沿直线分布或位于共同的垂直直线上，其沿接收元件的分布方向延伸。接收元件优选地还布置为等距地分布。 [0015] 在传感器装置的安装状态下，发射单元优选地位于接收单元上方。在一个实施例中，还可以设置为，发射单元，也就是说发射单元的至少一个二极管，位于与接收元件共同的直线上，具体地，位于垂线上。 [0016] 发射单元优选地包括发射二极管，更精确地，特别地，为激光二极管，其设计为发射光学发射信号。 [0017] 膜片优选地由铝合金制成。替换地，还可以设置为，膜片由塑料制成。因而，固定装置也可由铝合金或塑料形成。优选的是膜片由与固定装置相同的材料形成。特定材料在此允许固定装置和膜片在传感器装置的壳体中的低花费附连。特别优选的是，固定装置的材料对应于固定装置所附连至的壳体部分的材料。该壳体部分可例如是用于固定装置的固定板。借助相同材料，可以防止，由于在温度变化的情况下不同的膨胀系数，接收光学器件的设定或被调整位置在传感器装置的操作期间偏移。 [0018] 在一个实施例中，膜片设置为内在刚性的元件。因此可以允许膜片在固定装置上的特别稳定的布置，此外，所述布置还确保存在特别精确的且被限定的接收信号强度减少。此外，因此还确保膜片可还具有额外的功能，譬如接收光学器件的固定。 [0019] 在一个实施例中，可以设置为，膜片与固定装置实现为单件。因此可以说，膜片是固定装置的部件且可甚至支持接收光学器件的固定。此外，因此确保了整个布置的特别高的稳定性，且防止了膜片相对于固定装置且因此还相对于接收光学器件的位置可由于在机动车辆操作期间作用于传感器装置的力而略微改变的情形。因此，膜片相对于接收光学器件的恒定位置被持续确保，且因此膜片的持续恒定作用也被确保。 [0020] 替代地，膜片可还为连接至固定装置的独立元件。 [0021] 膜片可还优选地具有用于接收光学器件的固定功能，由此接收光学器件被膜片至少以支撑方式固定。膜片因此执行两个不同功能，一方面，减少光强度的功能，另一方面，还有固定接收光学器件的功能。由于膜片的这种双功能性，可在成本上得到节约且在安装空间方面具有价值。 [0022] 特别优选的是，膜片具有细长设计，由此使得细长元件形状可获得，其沿接收元件的分布方向延伸。则可以获得用于各接收元件的不同接收信号强度。该实施例基于在每一个接收元件处的入射接收信号的强度不同这一事实，特别是依据各接收元件和发射单元之间的距离。 [0023] 膜片优选地为平坦元件，其主要位于一平面中，该平面相对于接收信号的传播方向垂直地取向，且因此平行于接收光学器件的平面。 [0024] 还优选的是，如果膜片沿接收元件的分布方向收窄。特别地，在此设置为，膜片设计为沿相对于发射单元最近定位的接收元件的方向收窄。该实施例建立在以下事实上：在距发射单元最远定位的接收元件处的入射接收信号的强度大于距发射单元最近定位的接收元件的光强度。最远定位的接收元件因此还经受最大光强度。根据该实施例，这可通过以下补偿：膜片设计为沿发射单元的方向收窄，由此可实现每个接收元件大致经受相同的光强度。因此防止了单独的接收元件的过度调制。 [0025] 膜片优选地以梯形的方式实现，所述梯形的腰可以是直的或弯曲的。如果各腰的弯曲构造被选择，证明有利的是这些腰在相互的方向上实现为凹的。膜片的收窄形状可因此在没有大量花费的情况下实现。 [0026] 膜片优选地沿相对于接收元件的分布方向垂直的方向关于接收光学器件居中地布置。这意味着，膜片可关于接收光学器件的对称轴线或中央轴线以镜对称的方式布置。接收信号的强度可因此被有效地减少。 [0027] 在一个实施例中，设置为，膜片由关于光学接收信号不透明的材料形成。但是，为了获得被限定的光学强度减少，可以设置为膜片的材料具有被限定的部分透明度。 [0028] 关于固定装置的构造，在一个实施例中，设置有固定装置具有用于保持接收光学器件的框架，且膜片，特别是细长元件，跨过或桥接框架的两个相对侧部。除了可靠的光强度减少，因此还可以允许接收光学器件在框架上的特别稳定的布置，因为在此膜片可还至少用于支撑接收光学器件。那么可提供两个不同实施例： [0029] 膜片可与框架的侧部位于共同的平面中，且可使接收光学器件与膜片邻接。在该实施例中，膜片优选地与框架实现为单件，且因此形成框架本身的部件以及用作用于接收光学器件的(特别是平面的)后侧部的支撑表面。在该实施例中，接收光学器件可连接至框架，经由例如粘接连接和/或闩锁连接和/或卡扣连接。 [0030] 但是，还可替换地设置为，膜片实现为弹簧元件，其将接收光学器件压靠框架。该实施例具有以下优势：膜片因此实行额外的固定功能，且因此还用于将接收光学器件附连至框架。弹簧元件可在此附连至框架，经由例如卡扣连接和/或闩锁连接。但是，还可以设置，弹簧元件还与框架实现为单件。弹簧元件因此优选地位于接收光学器件的远离接收元件朝向的一个侧部上。接收光学器件的该侧部优选地是以鼓起状或弯曲方式实现的侧部。 [0031] 接收光学器件优选地是接收透镜，其优选地设计为将接收信号定焦到单独的接收元件上。接收光学器件可具有正方形横截面。接收光学器件优选地具有平面的且面朝接收元件的第一侧部和具有弯曲设计并远离接收元件朝向的第二侧部。 [0032] 根据本发明的机动车辆包括根据本发明的光电子传感器装置。关于根据本发明的传感器装置示出的优选实施例，及所述实施例的优势，相应地应用到根据本发明的机动车辆。 [0033] 本发明的进一步优势可以在权利要求、附图和附图的说明中发现。说明书中的上述所有特征和特征组合以及以下在附图的描述中提及的和/或仅在附图中示出的特征和特征组合可以不仅用在分别披露的组合中，也可以用在其他组合中或单独使用。 [0034] 现在将基于单独的优选示例性实施例以及参考附图更详细地解释本发明。要强调的是，以下描述的示例性实施例筋构成本发明的优选实施例，且本发明因此不限于以下示例性实施例。 [0035] 在附图中： [0036] 图1是根据本发明的实施例的光电子传感器装置的示意图； [0037] 图2是接收光学器件和固定装置的后侧部的示意图，其中，指示了发射单元的位置； [0038] 图3和4是根据图2的接收光学器件与固定装置的示意透视图；和 [0039] 图5至7是根据本发明的另一实施例的膜片、接收光学器件以及固定装置的示意图。 具体实施方式[0040] 在图1中仅示意性地示出的传感器装置1例如是激光扫描器或激光雷达装置。传感器装置1可用在机动车辆中，并用于检测围绕机动车辆的区域中的物体，特别地，还用于测量一方面机动车辆和另一方面位于其周围环境中的物体之间的距离。传感器装置1可例如安装在保险杠上或风挡后方或侧边缘上。 [0041] 传感器装置1包括发射单元2，所述发射单元2具有发射二极管3，该发射二极管3在示例性实施例中是激光二极管。具体地，发射光学器件4，例如透镜，形成发射单元2的一部分。发射单元2发出光学发射信号5，也就是说，为激光束形式的发射光束。 [0042] 发射信号5和激光束则通过适当的偏转装置沿垂直方向6摆动，且例如也被偏转，如例如已在文献DE 101 43 060 A1中所描述的。 [0043] 在传感器装置1的安装状态下，发射单元2(当沿车辆的垂直方向看时)位于接收单元7上方，所述接收单元7用于接收接收信号8。该接收信号8基本上是由物体反射的发射信号5。发射信号5因此在机动车辆的周围环境中的物体处被反射，且随后以接收信号8的形式返回到传感器装置1。一方面，接收单元7包括多个接收元件，具体地在示例性实施例中为三个接收元件9、10、11。在示例性实施例中，接收元件9、10、11是光二极管，特别是称为雪崩二极管的光二极管。接收元件9、10、11布置为沿分布方向12分布，所述分布方向12与垂直方向6重合。接收元件9、10、11在此位于共同的垂直直线上，在此具体地位于共同垂线上。 [0044] 另一方面，接收单元7还包括接收光学器件13，所述接收光学器件13在此实现为接收透镜。沿接收信号8的传播方向14，接收光学器件13位于接收元件9、10、11之前，由此这些接收光学器件13定位在接收元件9、10、11之前。接收光学器件13具有平面的后侧部15和弯曲的前侧部16，该后侧部15面向接收元件9、10、11，该前侧部16远离接收元件9、10、11朝向并与传播方向14相反地指向。接收光学器件13因此位于接收路径17中，接收路径17是接收信号8的传播路径。 [0045] 如已所述，发射信号5至少沿垂直方向6摆动(可还沿水平方向摆动)，由此接收元件9、10、11在不同时刻接收接收信号8。更精确地，定位为距发射单元2最远的接收元件11接收接收光束18，同时中间的接收元件10在另一时刻接收接收光束19，以及定位为最靠近发射单元2的接收元件9在又一时刻接收另一接收光束20。已经示出的是，被接收单元11接收且距发射单元2最远的接收光束18具有最大的强度。此外，接收信号8的强度还取决于被检测物体和传感器装置1之间的距离。那么为了避免单个接收元件9、10、11的过度调制或眩耀(dazzling)，提出使用膜片21(参见其他图)，借助膜片，减少了被接收的接收光束18、19、20的强度，具体地在每种情况下针对接收元件9、10、11减少到不同程度。 [0046] 根据本发明的第一实施例，图2示出固定装置22，固定装置22设计为将接收光学器件13固定在接收路径14中。接收光学器件13因此借助固定装置22被保持在设定点位置中，其中，接收光学器件13的平面后部侧15，也就是说面朝接收元件9、10、11的侧部，在图2中示出。为了取向目的，发射单元2的位置也在图2中示意性地示出，还示出了接收信号8的传播方向14(垂直于图的平面)和分布方向12以及垂直方向6。 [0047] 在根据图2的示例性实施例中，固定装置22由框架23形成，框架23构成安装件，接收光学器件13与它们的平面后侧部15一起保持在安装件中。接收光学器件13可附连在框架23中，例如借助粘接连接和/或闩锁连接。由框架23限定的平面在此相对于传播方向14垂直。接收光学器件13因此位于框架23内，且因此在它们的外周边上由框架23的总共四个侧部24、25、26、27直接包围或围绕。还从图2清楚可见的是，框架23是正方形框架，且因此适于接收光学器件13的正方形形状。 [0048] 在根据图2的示例性实施例中，上述膜片21与框架23形成为单件，且在框架23的相对定位的两个侧部24、26之间延伸，由此膜片21桥接或跨过框架23的两个相对侧部24、26(也就是说下侧部和上侧部)。膜片21的平面在此相对于传播方向14垂直，且因此与框架23的平面重合。膜片21因此与框架23的侧部24至27位于共同平面中，且因此形成用于接收光学器件13的后侧部15的支撑件。膜片21也是细长元件，其沿分布方向6延伸，且还沿传播方向14以与接收元件9、10、11重叠的布置方式布置。膜片21还设计为沿发射单元2的方向收窄，由此膜片21的宽度沿相对于传播方向14垂直的方向以及相对于分布方向6持续减小或连续。尽管在图2中以梯形方式形成的膜片21具有弯曲腰28、29，但这些腰28、29可基本上还为线性设计。这主要取决于要获得的各接收光路径18、19、20的强度的减少如何。 [0049] 膜片21还沿接收光学器件13的对称轴线30居中地延伸，膜片21继而沿垂直方向6或沿分布方向12延伸。 [0050] 包括膜片21的整个框架23可例如由塑料或铝合金形成。因而，膜片21以及框架23是内在刚性的元件。 [0051] 图3和4每个示出根据图2的接收光学器件13和框架23的透视图，其中，还示出了发射单元2的位置。如从图2至4清楚可见的，调整元件31、32也与固定装置22相关联，所述调整元件构成用于框架23或接收光学器件13的调整的引导件。在校准阶段中，接收光学器件13可实际上沿传播方向14和沿调整元件31、32移动到相对于接收元件9、10、11的最优位置中。 [0052] 如图2至4所示，膜片21可布置在接收光学器件12的后侧部上，由此接收光学器件13通过它们的后侧部15承载在膜片21上。但是，还可以设置为，另外或替换地，，膜片21'布置在接收光学器件13的前侧部16上。这样的实施例在图5至7中示出。该实施例主要地且特别地在其功能方面对应于根据图2至4的实施例，由此仅两者之间的差别在下面更详细地解释。 [0053] 在图5中所示的透视图中，接收元件9、10、11位于接收光学器件13后方，也就是说在图平面的后方。膜片21'在此实现为弹簧元件，通过其，接收光学器件13通过弹簧力夹持到框架23。换句话说，膜片21'将接收光学器件13压靠安装件或压靠框架23，由此接收光学器件13借助弹簧力固定或附连到框架23。膜片21'可在此使用例如闩锁连接附连至框架23。在该情况下，膜片21'可首先被其自由端部33保持在框架23的下侧部27中的凹部中，并随后沿接收光学器件13的方向摆动，直到形成在相对端部上的闩锁元件35闩锁到框架23的上侧部24中的对应的闩锁开口中。 [0054] 但是，还可替代地设置为，膜片21'还与框架23实现为单件，或替代地使用粘接连接连接至框架23。 [0055] 在沿传播方向看的投影中，膜片21'具有与根据图2至4的膜片21基本相同的形状。膜片21'的功能也与膜片21相同。区别是，膜片21'实现为鼓起状或与传播方向相反地弯曲，且因此还适于接收光学器件13的前侧部16的弯曲形状。 [0056] 膜片21'也主要实现为梯形形式或以其腰28'、29'可以为线性或弯曲的梯形的方式实现。与膜片21类似，膜片21'还沿发射单元2的方向具有收窄设计。接收元件11的接收光束18的强度因此被减少至大于其他接收单元9、10的接收光束19、20的强度的程度。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈