[发明专利]带有通过准直性的遮盖元件覆盖的扫描镜的发射装置

说明书

本发明涉及一种发射装置，发射装置优选地包含至少两个激光二极管(l₁,…,l_n)和可围绕其中心点(MP)偏转的扫描镜(2)，扫描镜布置在带有透明的遮盖元件(4)的壳体(3)内。遮盖元件(4)至少在耦出区域(4.2)内通过带有曲率中心点(K)的单中心的半球壳(HK)的片段形成，半球壳(HK)覆盖扫描镜(2)地布置，使得曲率中心点(K)和扫描镜(2)的中心点(MP)重合，并且遮盖元件(4)在耦入区域(4.1)内通过光学组块(5)形成，光学组块带有：环面形的进入面(5.1)，至少一个环面形的离开面(5.2₁)，和至少两个布置在其间的第一镜面(5.3₁)以用于转向和预准直激光束(S₁,…,S_n)。

技术领域

本发明涉及用于LIDAR(激光雷达)扫描器的发射装置，LIDAR扫描器以被准直的激光辐射扫描至少一个扫描角范围。

背景技术

在其中单独的扫描点近似于成像到无限远的距离测量中，单独的角范围通过扫描二维的扫描场具有三维的延展，或通过扫描一维的扫描线具有二维的延展。

虽然扫描场或扫描线的延展受到扫描镜的最大偏转角的限制，但是其深度基本上一方面由朗伯比尔定律确定(根据朗伯比尔定律辐射的强度随行进路径以指数方式降低)，并且通过所要求的激光等级确定，激光等级限制了辐射源的功率。

大的扫描角范围在如下地点例如是有意义的，即其中应无缝地监测大的空间范围。与此相关的应用领域可以例如是航空、航运、军事技术或公路车辆的自动驾驶。

通过使用可以扫过大的扫描角的旋转镜作为扫描镜，还需要另外的分立构件，例如将镜轴支承在其内的支架。随旋转产生的摩擦导致磨损并且因此导致因磨损引起的打滑。目前，由分立构件制成的组件通常制造更为复杂，并且因此比单块制造的组件更昂贵。由分立构件制成的组件也不太容易小型化，并且通常较重。

完全无磨损地工作的MEMS镜(MEMS＝微机电系统)通过固体铰链与框架连接成单块，其中围绕MEMS镜的中心点相互错开180°布置的两个固体铰链形成从机械角度来看的转动轴。存在市售的MEMS镜，MEMS镜可以围绕仅一个转动轴、围绕两个相互垂直的转动轴或围绕三个或更多的、形成单独的悬挂部的铰链偏转。由于固体铰链连接，MEMS镜相对于框架的偏转角在此分别被限制到未偏转的零位置周围的大约+/-10°。无摩擦的运行、其可实现的高的运行频率以及相对低的价格使得MEMS镜对于动态、紧凑和坚固的设备很有吸引力。

但是，当使用MEMS镜作为用于LIDAR扫描仪的发射装置的扫描镜时，有限的小偏转角是不利的。通过MEMS镜被反射的激光束的最大扫描角范围是最大偏转角的四倍，并且因此最大大约为40°。显而易见的是，使用多个MEMS镜以从单独的MEMS镜的扫描角范围实现组合的更大的扫描角范围，或造成相互间隔开的多个扫描角范围。但是，一方面由此影响设备的紧凑性，而另一方面将必须采取技术措施以使MEMS镜在其运动顺序中同步。作为替代，将多个激光束以不同的入射角对准MEMS镜以使得这些激光束扫描多个相邻的单独扫描角范围，扫描角范围组合为大的扫描角范围，其缺点是布置在MEMS镜前方的遮盖元件，该遮盖元件根据现有技术仅以平板的形式已知，平板对于单独的激光束具有不同的影响。此外，每个激光束都需要一个激光束源，激光束源分别带有沿射出方向相继的准直器，其中激光束源的射出方向必须相互对齐，以使得激光束源以确定的不同的入射角到达MEMS镜上。

无论扫描镜是否是MEMS镜，都有理由将扫描镜包罩在壳体内并且被遮盖元件覆盖，并且因此使其受到保护。就已知而言，遮盖元件总是与未偏转的镜平行或倾斜地布置的透明的平板。

到达遮盖元件上的激光束(其也可能涉及指向到扫描镜上的多个激光束)以及每个在扫描镜上反射之后的激光束因此取决于到平板上的入射角或多或少地经受菲涅耳损耗，这取决于位置或多或少地降低了激光束的强度。另外，在遮盖元件上可能出现不希望的反射。