具有微型機電系統(tǒng)的光學(xué)對象感測裝置和具有這種感測裝置的機動車輛的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于機動車輛的光學(xué)或光電對象感測裝置，其具有用于將發(fā)射光束發(fā)射的發(fā)射器單元并且具有用于將接收光束(即由對象反射的發(fā)射光束)接收的接收器單元，并且具有用于作為接收光束的功能來檢測機動車輛附近的車輛外部對象的電子評估裝置。發(fā)射器單元包括用于產(chǎn)生發(fā)射光束的發(fā)射器(特別地是激光二極管)，可控制的微鏡(所謂的“MEMS”)，借助于其發(fā)射光束可以至少在第一搖動(panning)方向上搖動，以及在發(fā)射束路徑中被布置在微鏡后方的發(fā)射透鏡，并且由微鏡偏離的發(fā)射光束通過其被發(fā)射。本發(fā)明還涉及一種機動車輛，即特別地是具有這種對象感測裝置的汽車。
【背景技術(shù)】
[0002]在當前情況下，特別有興趣的是在其中使用了微鏡、即所謂的MEMS的激光掃描器，借助于所述微鏡發(fā)射光線可以在被發(fā)射通過發(fā)射透鏡之前偏移?，F(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)將這種微鏡用于搖動發(fā)射束，目的是總體上實現(xiàn)相對寬的感測范圍并且能夠掃描相應(yīng)寬的附近范圍。借助這種對象感測裝置，可以掃描機動車輛的附近，并且可以檢測可能構(gòu)成機動車輛障礙的附近的對象。
[0003]已知的是，例如從文檔EP 2124069B1中，一種用于掃描機動車輛的附近的激光雷達系統(tǒng)。也是在該文檔中，使用了 MEMS鏡，其被布置為使得可以在兩個不同搖動方向上搖動，并且因此可以繞兩個軸線搖動。該激光雷達系統(tǒng)還具有專用形狀的“全方向”發(fā)射透鏡，其使得在共用平面內(nèi)、在不同空間方向上將發(fā)射束發(fā)射成為可能。在這種情況下，附近的感測因而被限制為三維空間的水平部分，使得在豎直方向上掃描是不可能的。該系統(tǒng)還具有的劣勢是，在全方向透鏡的情況下，發(fā)射束的功率是在不同方向之間劃分的(split)并且因此需要能夠檢測非常低功率的接收束的非常靈敏的接收器。
[0004]MEMS鏡還可以被用于現(xiàn)有技術(shù)中的非常不同的目的，也就是借助于投影儀產(chǎn)生圖像。這種圖像投影儀例如從文檔US 2012/0069415A1和JP 2007317109A中已知。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種解決方法，其可以相比較于現(xiàn)有技術(shù)改進在簡介中提到種類的光學(xué)對象感測裝置。
[0006]根據(jù)本發(fā)明，該目的由具有根據(jù)相應(yīng)獨立專利權(quán)利要求的一種對象感測系統(tǒng)、以及一種機動車輛實現(xiàn)。從屬權(quán)利要求、說明書、以及附圖涉及本發(fā)明的有利實施例。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的用于機動車輛的光學(xué)對象感測裝置包括用于將發(fā)射光束發(fā)射的發(fā)射器單元、用于將接收光束接收的接收器單元、以及用于作為接收光束的函數(shù)來檢測機動車輛附近的車輛外部對象的電子評估裝置。發(fā)射器單元具有用于產(chǎn)生發(fā)射光束的發(fā)射器，例如激光二極管。發(fā)射器單元還具有可控制的微鏡(MEMS)，發(fā)射光束借助于其可以至少在第一搖動方向上搖動并且可以因此至少在第一搖動方向上掃描附近。這意味著微鏡被布置為使得其可以至少沿第一搖動方向-例如在水平方向上搖動。發(fā)射器單元還包括發(fā)射透鏡，其在發(fā)射束路徑、或發(fā)射路徑中被布置在微鏡后方，并且由微鏡偏離的發(fā)射光束因此通過其發(fā)射。至少沿著第一搖動方向，發(fā)射透鏡被配置為凹凸透鏡，其具有一方面的朝向微鏡的凹彎曲表面，以及另一方面特別地朝向附近的凸彎曲表面。
[0008]本發(fā)明的一個方面因此提出發(fā)射透鏡的使用，其至少在第一搖動方向上被配置為彎月(meniscus)透鏡。這種彎月透鏡具有一方面的凹表面并且因此是凹陷部，以及另一方面的凸表面并且因此是彎曲表面。這種發(fā)射透鏡的使用特別地結(jié)合微鏡尤其顯得有優(yōu)勢。雖然不可能使用這種彎月透鏡來進行全方向感測、或360°感測，如在根據(jù)文檔EP2124069B1的主題中實現(xiàn)的，但是借助于這種彎月透鏡可能實現(xiàn)的是在第一搖動方向上的相對寬的感測范圍或感測角度二者，并且也可能的是在垂直于其的第二方向上的附近的掃描。因此，附近的掃描不僅在沿著空間的水平部分是可能的，垂直于其也是可能的，即例如在豎直方向上。這種彎月透鏡的一個巨大優(yōu)勢還在于與全方向感測相比較，其可以發(fā)射具有高輻射強度的發(fā)射光束，使得總體上可以使用較不靈敏的接收器，或接收光束仍具有可以不以巨大花費檢測到的輻射強度。
[0009]特別地，發(fā)射透鏡關(guān)于微鏡以發(fā)射透鏡的縱向光學(xué)軸線延伸通過微鏡的方式布置。
[0010]至少沿著第一搖動方向，凹彎曲表面，即朝向微鏡的發(fā)射透鏡的表面的曲率半徑小于凸表面的曲率半徑。發(fā)射透鏡有關(guān)于微鏡的外表面因此比朝向微鏡的發(fā)射透鏡的內(nèi)表面彎曲得少。該實施例克服了可用的MEMS鏡通常可以搖動小于180°角度范圍的問題。具體地，已知的MEMS鏡通?？梢栽?00°或更小的角度范圍內(nèi)搖動。因為可用的MEMS鏡的偏移(excurs1n)因此被限制，所以本實施例提出發(fā)射透鏡因此被配置使得其允許例如是180°的感測角或孔徑角。借助發(fā)射透鏡的對應(yīng)形狀，即使微鏡的偏移是相應(yīng)地有限的，也可以實現(xiàn)在第一搖動方向上的感測裝置的較大的孔徑角。這通過兩個表面的不同曲率半徑而變得可能。
[0011]因而可能的是，提供其中在第一搖動方向上的發(fā)射單元的感測角、或孔徑角處于160°到180°的數(shù)值范圍中，并且例如是180°。因此可能的是，借助單個對象感測裝置來掃描機動車輛的特別大的感測范圍。因此可能的是，借助單個感測裝置來檢測不僅位于例如盲點區(qū)域中的對象、還檢測在駕駛方向上位于機動車輛前方的對象。對象感測裝置可以因此用于機動車輛中的不同駕駛員輔助系統(tǒng)。
[0012]優(yōu)選地，第一搖動方向是水平方向。當對象感測裝置被安裝時，微鏡可以因此在水平方向上、即繞豎直軸線搖動。第一搖動方向因此是方位角方向。
[0013]當微鏡被安裝使得其可以在總體上的兩個不同方向上搖動時，具體是，除了第一搖動方向之外，還在垂直于其延伸的第二搖動方向上搖動時，本發(fā)明的優(yōu)勢被完全開發(fā)。發(fā)射光束可以因此還在第二搖動方向上搖動。第二搖動方向因此優(yōu)選地是豎直方向、或俯仰角方向，使得發(fā)射光束可以在水平和豎直方向二者上搖動，并且附近可以因此被水平地和豎直地掃描。特別地，在第二(豎直)搖動方向上的發(fā)射透鏡的相應(yīng)表面的曲率半徑可以是相同的。然而，作為替代，曲率半徑也可以是不同的-類似于沿著第一搖動方向-并且在這種情況下，例如，凹表面的曲率半徑小于凸外表面的曲率半徑。發(fā)射透鏡因此優(yōu)選地在第二搖動方向上也是彎月透鏡。
[0014]優(yōu)選地，發(fā)射器單元在第二搖動方向上的感測角小于在第一搖動方向上的感測角。特別地，因此，對象感測裝置的方位角感測角大于俯仰角感測角。在該方式中，借助對象感測裝置可以特別快速地檢查機動車輛的相關(guān)附近區(qū)域中的可能存在的障礙，并且系統(tǒng)的反應(yīng)時間特別短。
[0015]在一個實施例中，在第二搖動方向上的發(fā)射器單元的感測角處于例如5°到30°的數(shù)值范圍中。該感測角可以例如是5°、或10°、或15°、或20°、或25°、或30°。
[0016]機動車輛的附近可以成列或成行地借助于光學(xué)對象感測裝置來感測。在成列地掃描附近的情況下，發(fā)射光束在豎直方向上、交替地在豎直感測角的一個邊緣和另一個邊緣之間搖動，而在水平方向上發(fā)生較慢的微鏡運動。在這種情況下，掃描過程正交于水平感測角而發(fā)生。在成行地掃描附近的情況下，相反地，發(fā)射光束在水平方向上、在水平孔徑角的第一和第二邊緣之間來回搖動，而微鏡在豎直方向上移動得慢得多。在這種情況下，掃描過程因而平行于水平孔徑角發(fā)生。因而，雖然在水平方向上執(zhí)行微鏡的多個搖動階段，但是在相同的時間段過程中，微鏡僅一次經(jīng)過豎直方向上的全角范圍的豎直感測角。
[0017]根據(jù)一個實施例，發(fā)射透鏡形成發(fā)射器單元的殼體的一部分(例如，罩或蓋)。借