[发明专利]用于光学传感装置的发射设备的光学元件、发射设备、光学传感装置、机动车辆和方法

说明书

本发明涉及一种用于光学传感装置(3)的发射设备(8)的光学元件(13)，其中，该光学元件(13)包括具有反射第一自由形式表面(F1)的第一侧(13a)，以及与第一侧(13a)相对、具有折射第二自由形式表面(F2)的第二侧(13b)。此外，光学元件(13)被设计为将入射在光学元件(13)上的第二侧(13b)上的束(10)至少大部分通过第二自由形式表面(F2)传播至第一自由形式表面(F1)，将通过第二自由形式表面(F2)传播至第一自由形式表面(F1)的束(10)在第一自由形式表面(F1)上反射，且辐射由第一自由形式表面(F1)跨过第二自由形式表面(F2)反射的束(10)。第一自由形式表面(F1)被构造为，增大入射在第一自由形式表面(F1)上的束(10)的发散，第二自由形式表面(F2)被构造为，在从第一自由形式表面(F1)反射的束(10)被辐射时，减小在反射期间增大的发散。

技术领域

本发明涉及一种用于机动车辆的光学采集装置的发射单元的光学元件，光学采集装置的发射单元，用于机动车辆的光学采集装置，机动车辆和用于制造光学元件的方法。

背景技术

在当前情况下，关注光学元件，特别是那些还用于光学采集装置的发射单元的光学元件，特别是激光扫描仪。在该情况下，从现有技术已知各种光学元件，例如透镜、镜子和/或反射器、棱镜等。这样的光学元件典型地还是光学采集装置的一部分，诸如激光扫描仪。关于这样的光学采集装置，已知通过光学采集装置监视机动车辆的周围区域。在机动车辆的周围区域中可检测对象，关于所获得的对象的信息项(例如，对象关于机动车辆的相对位置)可通过采集装置被提供给机动车辆的驾驶员辅助系统。驾驶员辅助系统可例如基于这些信息项启动措施来避免机动车辆与对象碰撞，例如，在碰撞之前使机动车辆自动地减速。

在根据现有技术的激光扫描仪中，典型地，光束或光束组通过激光扫描仪的发射单元发射到周围区域中，且周围区域通过改变扫描角直至一扫描方向而被扫描。一旦光束入射在周围区域中的对象上，光束的至少一部分在对象处反射回到激光扫描仪。激光扫描仪的接收单元接收光束的被反射部分，并基于光束的行进时间或光束的发射和光束的被反射部分的接收之间的时间段来确定对象距机动车辆的距离。另外，如果扫描角在光束发射时已知的话，对象关于机动车辆的方向或取向可被确定。对象关于机动车辆的相对位置则可由该取向和距离被确定。

为了改变扫描角，光束或束组典型地通过发射单元的偏转单元被偏转。偏转单元在这种情况下通常设计为可旋转和/或可枢转的镜子，其使光束沿不同的扫描方向反射，而扫描方向经由可枢转镜子的枢转角和/或取向被设定。在该情况下，周围区域——在其内光束是可偏转的——形成发射单元的视场。为了在该情况下沿水平方向获得尽可能大的视场，特别是在可枢转的镜子的有限尺寸的情况下，这样的镜子典型地关于激光束的主入射束方向以预确定固定角倾斜，这导致视场的不期望的扭曲。但是，例如，如果要垂直延伸(即，平行于车辆垂直轴线)的线要被提供用于扫描，所述扭曲由此具有的结果是，这样的扫描线关于垂直作为扫描角的函数倾斜。特别地，扫描角越大，该倾斜越大。在多个扫描时间步骤上观察，由此没有导致沿垂直方向平行延伸的多个扫描线，而是具有扇形结构的扫描线图像，由此该扭曲效果也称为笑容(smiley)效应或香蕉效应。但是，光学补偿措施(例如，特殊成形的矫正镜)将具有的显著缺点是，由于其对于补偿所需的曲率，它们不可避免地导致束组的强发散，这伴随有非常低的Q因子。这定义为频率比和半宽值或FWHM(半峰全宽(full width at half maximum))。由此导致束组的质量的劣化，这继而对测量准确度具有负面影响。另外，还伴随此的问题特别是在汽车领域中的应用，可用于传感器的安装空间非常有限，从而复杂的光学系统出于空间原因是不可实施的。

发明内容

本发明的目的因此是提出一种用于光学采集装置的发射单元的光学元件、发射单元、光学采集装置、机动车辆和用于制造光学元件的方法，通过其可相对于上述问题提供至少一些改进。

该目的通过具有根据各独立权利要求的特征的光学元件、发射单元、光学采集装置、机动车辆和方法实现。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。