光学单元、测试系统和用于制造光学单元的方法与流程

本发明涉及一种用于传输用于激光雷达传感器的测试系统的合成产生的光学信号的光学单元。本发明还涉及一种用于激光雷达传感器的测试系统。此外，本发明还涉及一种用于制造用于传输用于激光雷达传感器的测试系统的合成产生的光学信号的光学单元的方法。

背景技术：

1、激光雷达光测量系统除了其他应用外还用于光学的间距和速度测量。激光雷达光测量系统发出光并且测量光在对象上反射后再次回到激光雷达光测量系统的传播时间。由公知的光速得出对象与激光雷达光测量系统的距离。

2、激光雷达光测量系统的应用范围的示例是用于光学测距的移动仪器和用于汽车应用领域即驾驶员辅助系统和自动驾驶的激光雷达光测量系统以及用于航空航天应用的激光雷达光测量系统。

3、de102007057372a1公开了一种用于带有触发单元的激光雷达传感器的测试系统，作为对接收有待测试的激光雷达传感器的信号的响应，通过触发单元这样来操控信号发生器，使得通过该信号发生器的信号生成单元发出预定的合成产生的或记录的光学信号。

4、de102017110790a1公开了一种用于带有激光雷达光接收传感器的激光雷达光测量系统的仿真装置，其中，在激光雷达光接收传感器的平面中存在光发射器，其中，除了所述光发射器外在激光雷达光接收传感器的平面中布置有另一个光发射器，并且其中，计算机监控激光雷达光接收传感器的自由接通/激活和用于通过光发射器和/或所述另外的光发射器输出光信号的时段并且记录光发射器或所述另外的光发射器的光信号的信号输入。

5、在使用信号发生器的情况下测试激光雷达传感器时的问题在于，信号发生器的或激光雷达ota系统的所有的光源或像素必须在一个点中叠加。这个点在理想情况下对应有待测试的激光雷达传感器的孔径光阑(aperturblende)。

6、存在的问题是，在经济节约的角度下将有针对性的光束导引传输到信号发生器上。

技术实现思路

1、本发明的任务因此是，提供一种用于传输用于激光雷达传感器的测试系统的合成产生的光学信号的光学单元，该光学单元使得能在优化的成本效益比的范畴内实现有针对性的光束导引。

2、该任务按照本发明通过一种带有权利要求1的特征的用于传输用于激光雷达传感器的测试系统的合成产生的光学信号的光学单元解决。

3、此外，该任务按照本发明还通过一种带有权利要求4的特征的用于传输用于激光雷达传感器的测试系统的合成产生的光学信号的备选的光学单元解决。

4、该任务按照本发明还通过一种带有权利要求10的特征的用于激光雷达传感器的测试系统解决。

5、此外，该任务按照本发明还通过一种带有权利要求15的特征的用于制造用于传输用于激光雷达传感器的测试系统的合成产生的光学信号的光学单元的方法解决。

6、本发明涉及一种用于传输用于激光雷达传感器的测试系统的合成产生的光学信号的光学单元。

7、所述光学单元包括用于容纳至少一个光波导体的承载装置，其中，承载装置具有与承载装置的端侧正交构造的至少一个开口，所述至少一个光波导体嵌入到所述开口中。

8、此外，光学单元包括与承载装置的端侧连接的至少一个微透镜，其中，承载装置的和所述至少一个微透镜的面向彼此的端侧分别平面地构造，其中，嵌入到承载装置的所述至少一个开口中的所述至少一个光波导体配设有所述至少一个微透镜或者说与所述至少一个微透镜相配设。

9、通过所述至少一个光波导体传输的合成产生的光学信号、特别是激光脉冲或者发光二极管信号通过所配设的微透镜指向激光雷达传感器。所述至少一个光波导体在承载装置中与配设于光波导体的微透镜的光轴线错开布置。

10、本发明还涉及一种用于传输用于激光雷达传感器的测试系统的合成产生的光学信号的备选的光学单元。

11、该光学单元包括用于容纳至少一个光波导体的承载装置，其中，承载装置具有与承载装置的端侧正交构造的至少一个开口，所述至少一个光波导体嵌入到所述开口中。

12、此外，该光学单元包括与承载装置的端侧连接的至少一个微透镜，其中，承载装置的和所述至少一个微透镜的面向彼此的端侧分别平面地构造，其中，嵌入到承载装置的所述至少一个开口中的所述至少一个光波导体配设有所述至少一个微透镜或者说与所述至少一个微透镜相配设。

13、所述至少一个光波导体在此布置在配设给光波导体的所述至少一个微透镜的光轴线上。

14、所述至少一个微透镜还构造用于，使通过所述至少一个光波导体传输的合成产生的光学信号、特别是激光脉冲或发光二极管信号对准于与所述至少一个微透镜相邻布置的另外的透镜。此外，合成产生的光学信号通过该另外的透镜指向激光雷达传感器。

15、此外，本发明还涉及一种用于激光雷达传感器的测试系统。测试系统包括特别是相对激光雷达传感器静止地或能移动地布置的、多个按本发明的光学单元以及一个激光雷达传感器，通过光学单元传输的合成产生的光学信号指向该激光雷达传感器，其中，所述多个光学单元布置在激光雷达传感器的检测范围中。

16、此外，本发明还涉及一种用于制造用于传输用于激光雷达传感器的测试系统的合成产生的光学信号的光学单元的方法。

17、所述方法包括提供用于容纳至少一个光波导体的承载装置以及将与承载单元的端侧正交构造的至少一个开口引入到承载装置中。

18、此外，所述方法包括将所述至少一个光波导体嵌入到所述至少一个开口中并且将所述至少一个光波导体通过套筒固定在所述至少一个开口中以及平面地研磨所述至少一个光波导体的面朝透镜的端侧。

19、此外，所述方法还包括对所述至少一个光波导体的纤维末端抛光并且将承载装置与所述至少一个微透镜接合和粘接。

20、本发明的构思在于，通过设置与承载装置的端侧连接的所述至少一个微透镜以及使所述至少一个光波导体在承载装置中相对配设给光波导体的微透镜的光轴线的错开布置，使得能实现激光雷达ota(over the air，即空中)测试系统的光学前端的微型化。

21、按本发明的光学单元还使得能提高像素密度和角分辨率，而不需要提高与激光雷达测试传感器的间距。

22、因此，还可以改进可扩展的单片前端模块的可实现性以使ota测试系统灵活地适应客户要求。ota测试系统在此可以实现为静止的或能机械地移动的前端模块或光学单元。

23、由于包括多个光学单元的ota测试系统的模块化的结构，可以从节约经济角度出发以有利的方式实现微透镜阵列的使用。

24、本发明的另外的实施方式是进一步的从属权利要求和接下来参照附图的说明书的主题。

25、按照本发明的一种优选的扩展设计方案规定，嵌入到承载装置的所述至少一个开口中的所述至少一个光波导体相对所述至少一个微透镜的光轴线平行地布置、尤其是正交错开地布置。

26、光波导体的错开布置有利地使得光学信号能通过光学单元的所述至少一个微透镜转向，因而光学信号能精确地对准激光雷达传感器。

27、按照本发明的另一种优选的扩展设计方案规定，这样来构造所述至少一个微透镜的尺寸，使得合成产生的光学信号在所述至少一个微透镜内的信号路径的长度对应该微透镜的焦距。因此光学信号在从微透镜出来之后被相应地朝着期望的方向偏转。

28、按照本发明的另一种优选的扩展设计方案规定，所述另外的透镜沿着微透镜的光轴线与所述至少一个微透镜间隔预定的间距地布置，其中，所述另外的透镜在合成产生的光学信号的出口侧处凸状地构造。这有利地使得光学信号朝激光雷达传感器的方向转向。

29、按照本发明的另一种优选的扩展设计方案规定，所述至少一个微透镜一体式地构造而成、特别是由塑料或玻璃一体式地构造而成，并且其中，所述至少一个微透镜在合成产生的光学信号的出口侧处凸状地构造。这有利地使光学信号能朝激光雷达传感器的方向转向。

30、按照本发明的另一种优选的扩展设计方案规定，所述至少一个光波导体通过套筒、特别是套圈固定在构造在承载装置中的所述至少一个开口中，其中，套筒与相应的光波导体和/或相应的开口压紧或粘接。

31、光波导体由此可以精确地定位在开口中。因此，在粘接剂硬化之后也不会发生光波导体在开口中的位置变化。

32、按照本发明的另一种优选的扩展设计方案规定，所述至少一个光波导体的——特别是平面地构造的——轴向末端区段—特别是贴靠在所述至少一个微透镜的端侧上地—布置在所述至少一个微透镜的面朝承载装置的端侧处。这使得光学信号能在不出现散射光损失的情况下有效地从光波导体传输给微透镜。

33、按照本发明的另一种优选的扩展设计方案规定，光学单元基本上构造成条带形，并且光学单元配备有沿纵向和沿横向取向的多排微透镜。因此通过设置所述多个光波导体能有利地达到光学单元的更高的像素分辨率。

34、按照本发明的另一种优选的扩展设计方案规定，所述多个光学单元彼此相邻地、基本上半圆形地围绕激光雷达传感器布置。因此可以通过测试系统模仿具有激光雷达传感器的一致的检测范围的真实的交通状况。

35、按照本发明的另一种优选的扩展设计方案规定，光学单元构造用于，将通过光波导体馈入的合成产生的光学信号相对光波导体的取向转向了、特别是折射了直至20°。这有利地对应激光雷达传感器的20°的张角。

36、按照本发明的另一种优选的扩展设计方案规定，为光学单元配备微透镜能根据相应的光学单元相对激光雷达传感器的位置发生改变。因此可以实现对不同的交通状况而言优选的透镜布置。

37、按照本发明的另一种优选的扩展设计方案规定，布置在光学单元的围绕激光雷达传感器的基本上半圆形的布置结构的中间区段中的光学单元具有比定位在半圆形的布置结构的边缘区域中的光学单元更多数量的微透镜。这使得例如用于高速公路行驶的分辨率比用于城区中的交通状况的分辨率更精细。

38、一种用来确定用于至少部分自主驾驶机动车的装置的虚拟测试的计算耗费的方法的在本文中所说明的特征，同样能应用于用来确定至少部分自主驾驶机动车的装置的虚拟测试的计算耗费的按本发明的测试单元，反之亦然。