用于捕获物体的光学测量设备的发射装置、光信号重定向装置、测量设备以及操作发射装置的方法与流程

1.本发明涉及一种用于光学测量设备的发射装置，该光学测量设备用于捕获监控区域中的物体，该发射装置：
2.‑
具有至少一个用于发送光信号的发射器光源，
3.‑
具有至少一个光信号重定向装置，用于将光信号重定向到测量设备的至少一个监控区域，其中该至少一个光信号重定向装置具有至少一个重定向区域，该至少一个重定向区域可以根据光信号的入射而作用于该光信号，从而改变该光信号的方向，
4.‑
并且具有至少一个驱动装置，凭此可以设置光信号在至少一个重定向区域上的入射。
5.本发明还涉及一种用于光学测量设备的发射装置的光信号重定向装置，该光学测量设备用于捕获监控区域中的物体，其中该光信号重定向装置具有至少一个重定向区域，该至少一个重定向区域能够根据来自发射装置的光信号的入射而作用于该光信号，从而改变该光信号的方向。
6.本发明此外还涉及一种用于捕获监控区域中的物体的光学测量设备，
7.‑
具有至少一个发射装置，用于将光信号发射到监控区域，
8.‑
具有至少一个接收装置，凭此可以接收已经在监控区域内可能存在的物体上反射的光信号，
9.‑
并且具有至少一个控制和评估装置，凭此可以控制该至少一个发射装置和该至少一个接收装置，并且凭此可以评估接收的光信号，
10.其中至少一个发射装置具有：
11.‑
至少一个用于发送光信号的发射器光源，
12.‑
至少一个光信号重定向装置，用于将光信号重定向到至少一个监控区域中，其中至少一个光信号重定向装置具有至少一个重定向区域，该至少一个重定向区域可以根据光信号的入射而作用于该光信号，从而改变该光信号的方向，
13.‑
以及至少一个驱动装置，凭此可以设置光信号在至少一个重定向区域上的入射。
14.本发明还涉及一种用于操作光学测量设备的发射装置的方法，该光学测量设备用于捕获监控区域中的物体，其中使用至少一个发射器光源将光信号传输到至少一个光信号重定向装置的至少一个重定向区域上，光信号的方向根据光信号的入射、随着至少一个重定向区域而改变，并且光信号被引导到监控区域中，其中使用至少一个驱动装置来设置光信号在至少一个重定向区域上的入射。


背景技术：

15.wo2012/045603a1公开了一种用于光学测量设备的重定向反射镜装置。光学测量设备包括具有底板的外壳。发送窗口和接收窗口已经设置在外壳中，通过发送窗口发射例如脉冲激光，通过接收窗口接收已经被监控区域中的物体反射的激光。发送单元、接收单元
和重定向反射镜装置布置在外壳中。重定向反射镜装置包括具有两个发送重定向反射镜的发送镜单元和具有两个接收重定向镜的接收反射镜单元，所述两个发送重定向反射镜以径向距离布置在公共水平面内的承载板上，所述两个接收重定向反射镜以径向距离安装在承载体的一侧。发送反射镜单元和接收反射镜单元在共同的可旋转枢轴上以轴向距离彼此间隔布置。用于驱动可旋转枢轴的驱动单元大致布置在两个发送重定向反射镜之间的空间中。固定的光发射器产生脉冲激光束，该脉冲激光束通过旋转的发送反射镜单元而重定向，并通过该发送窗口发射到待监控区域。
16.本发明基于创建引言部分中提及类型的发射装置、光信号重定向装置、光学测量设备及方法的目的，其中可以简化光信号到监控区域的重定向。具体而言，目的是简化部件、组装和/或调节方面的费用和/或提高可靠性，特别是提高使用寿命。可选地或额外地，目的是实现视场的扩展和/或分辨率的提高。


技术实现要素：

17.根据本发明，在发射装置的情况下，该目的通过至少一个重定向区域具有至少一个衍射结构的事实来实现。
18.根据本发明，至少一个衍射结构用于衍射光信号，从而改变和/或设置其方向。衍射结构易于实现和管理。与已知的重定向反射镜相比，可以减少调整费用。可以相应地降低光信号质量方面的要求。此外，衍射结构可以被单独调整，以在光信号上实现期望的方向改变效果。
19.众所周知，衍射结构是可以对光束、特别是激光束进行整形的结构。这是以光栅衍射的形式实现的。在这种情况下，衍射结构可以单独设计。它们可以以这样的方式实现，即：入射光束的方向由衍射结构根据入射角和/或衍射结构上的入射点而相应地改变。衍射结构可用于透射和/或反射。
20.有利地，至少一个重定向区域可以是至少一个衍射结构。这样，至少一个重定向区域具有至少一个衍射结构。
21.本发明可用于实现用于光学测量设备的发射装置，具有持久且免维护的光信号重定向装置。光信号重定向装置还可以以简单和紧凑的方式设计。因此，无需复杂的光学设计就可以实现高灵活性。此外，还可以使用根据本发明的测量设备以高分辨率捕获大视野。例如，因此可以降低关于发射侧或接收侧的大透镜的需求。
22.使用至少一个驱动装置，改变光信号在至少一个重定向区域上的入射。入射的特征在于光信号入射到至少一个重定向区域上的入射点和入射角。为了改变入射，可以改变入射角或入射点，或者二者都改变。
23.通过相对于入射光信号的光束方向而旋转或枢转至少一个重定向区域，可以有利地改变入射角。在这种情况下，该至少一个重定向区域或该发射器光源或其二者都可以旋转或枢转。
24.入射点可以有利地通过至少一个重定向区域相对于入射光信号的光束方向的位移、特别是线性位移而改变。在这种情况下，位移可以有利地横向于、特别是垂直于入射光信号的光束方向而进行。在这种情况下，该至少一个重定向区域或该发射器光源或其二者都可以移位。
25.光信号在至少一个重定向区域上的入射可以是直接的或间接的。特别地，借助于连接在上游的至少一个光学有效元件，来自发射器光源的光信号可以被间接引导到至少一个重定向区域上。额外地或替代地，光信号可以借助于至少一个重定向区域被引导到至少一个后部重定向区域上，借助的该至少一个重定向区域在光束方向上看是前部重定向区域。
26.有利地，至少一个发射光信号可以以光脉冲的形式实现。可以确定、特别是测量光脉冲的开始和结束。以这种方式，尤其可以确定光传播时间。
27.有利地，至少一个光信号还可以包含进一步的信息。例如，光信号尤其可以被编码。这样，可以更容易地识别信息和/或可以更容易地携带相应的信息。
28.有利地，光学测量设备可以根据飞行时间方法操作，特别是光脉冲飞行时间方法。根据光脉冲飞行时间方法操作的光学测量设备可以被设计并称为飞行时间系统(tof)、光检测和测距系统(lidar)、激光检测和测距系统(ladar)等。这里，测量从使用发射装置发射光信号到使用测量设备的相应接收装置接收相应的反射光信号的飞行时间，并由此确定测量设备和被检测物体之间的距离。
29.有利地，光学测量设备可以被设计为扫描系统。在这种情况下，可以用光信号对监控区域进行采样，即扫描。为此，可以说，相应光信号的光束方向可以扫过监控区域。在这种情况下，使用至少一个光信号重定向装置。
30.有利地，光学测量设备可以被设计为基于激光的距离测量系统。基于激光的距离测量系统可以具有至少一个激光器，特别是二极管激光器，作为发射器光源。该至少一个激光器可以用于发射特别是作为光信号的脉冲激光信号。该激光器可用于发射人眼可见或不可见的频率范围内的光信号。因此，至少一个接收装置可以具有针对发射光的频率设计的检测器，特别是(雪崩)光电二极管、二极管阵列、电荷耦合器件阵列等。基于激光的距离测量系统可以有利地是激光扫描仪。激光扫描仪可以用于扫描监控区域，特别是使用脉冲激光信号。
31.本发明可以有利地用于车辆，特别是机动车辆。本发明可以有利地用于陆基车辆、飞机和/或船只，陆基车辆特别是客车、卡车、公共汽车、摩托车等。本发明也可以用于能够自主或至少部分自主操作的车辆。本发明也可以用在固定的测量设备中。
32.测量设备可用于捕获站立或移动的物体，特别是车辆、人、动物、障碍物、道路不平整(特别是坑洼或岩石)、道路边界、自由空间(特别是自由停车位)等。
33.有利地，光学测量设备可以是车辆的驾驶员辅助系统和/或底盘控制系统的一部分，或者连接到其上。使用该光学测量设备确定的信息可以用于控制车辆的功能部件。功能部件可用于控制特别是驾驶功能，特别是车辆的转向、制动系统和/或马达和/或信号发送装置。例如，如果使用光学测量设备检测到物体，则相应的功能组件可用于操纵车辆转向和/或改变其速度，特别是使其停止，和/或输出至少一个信号。
34.在一个有利的实施例中，至少一个衍射结构可以被设计为衍射光学元件。衍射光学元件(doe)可以单独制造并适应相应的要求。衍射光学元件可用于实现光信号的作为目标的并且可单独指定的变化，特别是衍射。
35.在一个进一步有利的实施例中，至少一个重定向区域可以对光信号具有透射效果，和/或，至少一个重定向区域可以对光信号具有反射效果。
36.有利地，光信号重定向装置可以具有对光信号具有透射效果的重定向区域或者对光信号具有反射效果的重定向区域。
37.可选地，光信号重定向装置可以既具有至少一个透光重定向区域、又具有至少一个反射重定向区域。
38.透射光信号的重定向区域的优点在于，光源可以布置在与监控区域相对的一侧。因此，不存在被发射器光源遮挡的区域。
39.反射重定向区域的优点在于，它们可以对后部空间进行辐照，该至少一个发射器光源可以位于该后部空间中。以这种方式，特别地，如果重定向区域旨在作为用于捕获光重定向装置的位置或设置的位置捕获装置的一部分，则可以使用反射重定向区域。在这种情况下，可以有利地使用至少一个重定向区域的至少一个衍射结构、用相应的位置信息来编码光信号。
40.在另一个有利的实施例中，至少一个重定向区域可以在至少一个透射该透射光的衬底中、衬底处和/或衬底上实现。衬底可用于增加机械稳定性。此外，衬底可以用作机械保持器。例如，衬底尤其可以安装在相应的枢轴上，衬底可以围绕该枢轴旋转或枢转。因此，光信号在至少一个重定向区域上的入射可以被改变，特别是被设置。
41.有利地，衬底可以由玻璃、塑料等制成，可以在衬底上通过涂覆或移除、特别是蚀刻等方式实现相应的衍射光学元件。
42.有利地，至少一个衬底可以以薄层的形式实现。
43.在另一个有利的实施例中，至少一个重定向区域可以布置在衬底的入光侧，和/或，至少一个重定向区域可以布置在衬底的出光侧。在这种情况下，可以在入光侧和出光侧中的任一上提供至少一个重定向区域。或者，在每种情况下，至少一个重定向区域可以设置在入光侧上并且设置在出光侧上。
44.通过使用入光侧上的重定向区域，光信号的相应衍射可以在它们进入衬底之前发生。这样，光可以在衬底中被引导到位于衬底出光侧上的不同重定向区域上。
45.通过使用出光侧上的重定向区域，光信号可以被直接引导到监控区域。
46.在另一有利实施例中，至少一个光信号重定向装置可以具有至少两个重定向区域，这两个重定向区域相对于光信号的光路相继布置。以这种方式，根据光信号在第一重定向区域(其在光信号的光路中为前重定向区域)上的入射，可以使用该前重定向区域将光信号引导到后部的第二重定向区域上。以这种方式，前重定向区域可以像切换轨一样工作，因为它可以用于根据光信号的入射而将光信号分配给不同的后重定向区域。
47.有利地，至少两个重定向区域可以相继倾斜地布置，或者一个紧接着另一个地布置，或者相继部分重叠地布置。
48.有利地，至少一个前重定向区域可以布置在衬底的一侧上，该侧是相对于光信号的光束方向的前侧，即：入光侧。至少一个后重定向区域可以布置在衬底的后侧，即：出光侧。
49.有利地，可以提供前重定向区域和至少两个后重定向区域。以这种方式，根据在前重定向区域上的入射，光信号可以被分配给至少两个后重定向区域中的一个区域。关于光信号的整形，后重定向区域可以具有不同的特性。
50.有利地，后重定向区域可以用于实现光信号的不同衍射角。以这种方式，光信号重
定向装置的视场总体上可以被改变，特别是被扩大。使用光信号重定向装置对光信号的光束方向的重定向在此是由光信号在前重定向区域上的相应入射角和通过相应分配的后重定向区域获得的相应单独衍射角构成的。总的来说，在重定向区域枢转或旋转的情况下，特别是在布置有该重定向区域的衬底枢转或旋转的情况下，光信号的光束方向可以在监控区域内扫过。
51.有利地，大量衍射结构可以布置在出光侧上。以这种方式，可以沿着重定向区域的范围实现相应数量的不同的各个衍射角。
52.在另一有利的实施例中，至少一个重定向区域的方向改变特性可以在其范围内在至少一个范围方向上变化，和/或，至少一个光信号重定向装置可以具有至少两个具有不同方向改变特性的重定向区域。方向改变特性在其范围内变化的一个重定向区域可以用于根据入射、特别连续地实现光信号的方向改变的变化。
53.可选地或额外地，至少一个光信号重定向装置可以具有至少两个具有不同方向改变特性的重定向区域。以这种方式，至少两个重定向区域可以根据光信号的入射而分别作用于光信号上，以便改变光信号的方向。
54.有利地，至少两个重定向区域可以相继无间隙地布置。
55.在另一有利的实施例中，至少一个光信号重定向装置的至少一个发射器光源和/或至少一个重定向区域可以使用至少一个驱动装置而移动。以这种方式，至少一个驱动装置可以用于设置、特别是改变光信号在至少一个重定向区域上的入射。
56.有利地，至少一个驱动装置可以实现旋转驱动、线性驱动或不同类型的驱动。以这种方式，可以执行光信号相对于至少一个重定向区域的相应旋转和/或位移运动。
57.有利地，至少一个驱动装置可以具有至少一个马达，特别是旋转马达、线性马达、线性直流马达、动圈马达、动圈驱动器等，或者不同类型的马达或致动器。可以通过电动机简单地实现电驱动。此外，动圈马达可以具有简单的设计。它们很容易控制。它们也很耐磨。此外，动圈马达没有电刷，因此延长了使用寿命，减少了维护工作。可以使用动圈马达而无需反转极性。这样，可以提高功能可靠性。
58.动圈马达具有两个独立的部分。磁性外壳和线圈。通过施加电压，马达向一个方向移动。通过反转电压，马达向相反方向移动。产生的力与流过线圈的电流成正比。在动圈马达的规定行程范围内，这个力几乎是恒定的。
59.有利地，动圈马达的线圈可以充当转子，磁体可以充当定子。这样，可以减少移动质量。转子需要电压源。
60.可选地，动圈马达的磁体可以实现为转子，线圈可以实现为定子。这样，转子不需要电压源。通过使用稀土磁体，可以减少相应更大的待移动质量。
61.有利地，至少一个驱动装置可以直接连接到至少一个重定向区域，特别是至少一个其上实现有至少一个重定向区域的衬底。这样，至少一个重定向区域可以更快地加速和减速。因此，与使用马达驱动旋转的传统旋转反射镜相比，根据本发明的光信号重定向装置可以以更高的速度和更长的寿命操作。
62.有利地，至少一个重定向区域，特别是在其上实现有至少一个重定向区域的衬底，可以被驱动旋转或振荡。有利地，可以限定至少一个驱动装置的旋转角度。以这种方式，可以设置光信号到期望的视场的重定向。
63.有利地，相同的驱动装置可以用于光学测量设备的发射装置和接收装置。以这种方式，可以减少驱动装置方面的支出。
64.有利地，发射装置的光信号重定向装置可以机械地耦合到接收装置的相应光信号重定向装置。这样，可以一起驱动两个光信号重定向装置。
65.有利地，接收装置的光信号重定向装置可以具有衍射结构形式的至少一个重定向区域。
66.有利地，发射装置的至少一个重定向区域和接收装置的至少一个重定向区域可以在公共衬底上实现。这样，可以一起产生重定向区域。此外，借助于衬底和相应的驱动装置，可以简单地移动重定向区域。
67.有利地，借助于线性驱动器，至少一个发射器光源可以平行于至少一个重定向区域而移位。这样，光信号在至少一个重定向区域上的入射点可以改变。
68.在进一步有利的实施例中，至少一个重定向区域可以被布置成可旋转和/或可枢转和/或可移位，和/或，至少一个发射器光源可以被布置成可移位和/或可旋转和/或可枢转。这样，通过相对于发射器光源而相应地移动至少一个重定向区域，可以改变光信号在至少一个重定向区域上的入射。
69.有利地，至少一个重定向区域，特别是其上布置有至少一个重定向区域的衬底，和/或，至少一个发射器光源，可以具有至少一个用于旋转和/或枢转的枢轴。这样，可以在空间维度上改变入射角。可选地或额外地，至少一个重定向区域，特别是其上布置有至少一个重定向区域的衬底，和/或，至少一个发射器光源，可以具有至少两个用于旋转或枢转的枢轴。这样，相应的旋转或枢转可以在两个维度上实现。因此，可以二维扫描监控区域。有利地，用于旋转或枢转的至少两个枢轴可以彼此垂直延伸。这样，可以实现高效的二维扫描。
70.在另一有利的实施例中，至少一个发射器光源可以具有至少一个激光器。光脉冲可以使用激光以有目标的方式发送。因此，借助于飞行时间方法，可以确定被捕获的物体与测量设备的距离。至少一个发射器光源可以由至少一个激光器构成。可替换地，至少一个激光器可以是至少一个发射器光源的一部分。
71.有利地，至少一个发射器光源可以具有至少一个表面发射器(vcsel)、边缘发射器、光纤激光器、二极管激光器或不同类型的激光器，特别是半导体激光器。这种发射器光源可以以简单和紧凑的方式实现。
72.有利地，发射装置可以具有一个以上的发射器光源。这样，多个重定向区域可以同时或以时间偏移被相应的光信号辐照。因此，多个光信号可以被同时发送到监控区域的不同部分。因此，可以提高监控区域扫描期间的帧速率。总体而言，可以更快地扫描监控区域。此外，通过多个发射器光源与多个重定向区域的组合，可以增大测量设备的视野。
73.有利地，至少一个发射器光源可以布置在线性位移装置的支架上。以这种方式，可以使用位移装置来移动发射器光源，并且因此可以相应地移动光信号在至少一个重定向区域上的入射点。
74.在另一有利的实施例中，发射装置可以具有至少一个光学系统，该光学系统布置在至少一个发射器光源和至少一个重定向区域之间。光学系统可以用于相应地整形、特别是聚焦和/或扩展光信号。
75.有利地，该至少一个光学系统可以被设计成使得其用于在一个空间方向上扩展、
特别是散开光信号。以这种方式，可以在该空间方向上照亮至少一个重定向区域的相应更大的部分。因此，测量设备的视野可以在这个方向上得到扩展。此外，扩展的光信号可以辐照至少一个另外的重定向区域，从这个空间方向上看，该另外的重定向区域可以布置在用于扫描光信号的光束方向的至少一个重定向区域附近。该另外的重定向区域可以是位置捕获设备的位置区域，利用该位置捕获设备可以确定至少一个重定向区域的位置，特别是枢转位置。以这种方式，可以仅使用一个发射器光源来扫描监控区域并且还确定至少一个重定向区域的位置，特别是枢转位置。
76.可选地或额外地，至少一个光学系统可以被设计成使得其可以用于将光信号聚焦在一个空间方向上。这样，可以提高测量设备在该空间方向上的分辨率。
77.有利地，光信号得以扩展的空间方向可以平行于枢轴，至少一个重定向区域可以围绕该枢轴枢转或旋转。这样，借助于光信号重定向装置，可以在垂直于枢轴的空间方向上扫描监控区域。
78.有利地，至少一个光学系统可以具有至少一个光学透镜。可以使用光学透镜来整形光信号。
79.此外，根据本发明，在光信号重定向装置的情况下，借助于至少一个重定向区域具有至少一个衍射结构的事实来实现该目的。
80.根据本发明，使用至少一个衍射结构衍射光信号。因此，光信号的光束方向可以容易且准确地改变。
81.此外，根据本发明，在光学测量设备的情况下，借助于至少一个发射装置的至少一个重定向区域具有至少一个衍射结构的事实来实现该目的。
82.有利地，至少一个发射装置可以被设计为是根据本发明的发射装置。
83.有利地，至少一个接收器可以具有至少一个光信号重定向装置。接收器侧的至少一个光信号重定向装置可以根据与发射器侧的至少一个光信号重定向装置、特别是根据本发明的发射装置相同的原理来配置和/或操作。
84.有利地，接收器侧的至少一个光信号重定向装置可以具有至少一个具有至少一个衍射结构的重定向区域。
85.有利地，所述至少一个光信号重定向装置，特别是所述至少一个重定向区域，可以在接收器侧机械联接到发射器侧的至少一个光信号重定向装置。以这种方式，可以一起设置、特别是控制相应的重定向区域。
86.可替换地，接收器侧的至少一个光信号重定向装置可以与发射器侧的至少一个光信号重定向装置分开操作。接收器侧的至少一个光信号重定向装置也可以根据与发射器侧的至少一个光信号重定向装置不同的原理来操作。
87.根据本发明，在该方法的情况下，该目的还通过借助于至少一个衍射结构来设置光信号的方向的事实来实现。
88.根据本发明，使用至少一个衍射结构来设置光信号的光束方向。
89.在该方法的有利改进中，至少一个重定向区域和至少一个发射器光源可以相对于彼此移动，以便改变光信号在至少一个重定向区域上的入射。以这种方式，根据至少一个衍射结构的规定特性，可以实现光信号的光束方向的相应方向改变。
90.此外，结合根据本发明的发射装置、根据本发明的光信号重定向装置、根据本发明
的测量设备和根据本发明的方法及其各自的有利配置所指出的特征和优点以相互对应的方式应用于此，反之亦然。各个特征和优点当然可以彼此结合，其中可以出现超出各个效果之和的进一步的有利效果。
附图说明
91.本发明的其他优点、特征和细节将从以下描述中显而易见，其中将参考附图更详细地解释本发明的示例性实施例。本领域的技术人员也将方便地考虑已经在附图、说明书和权利要求中各自结合公开的特征，并将它们组合以形成进一步有意义的组合。在附图中，示意性地:
92.图1示出了具有连接到驾驶员辅助系统的光学测量设备的车辆的正视图；
93.图2示出了根据第一示例性实施例的具有驾驶员辅助系统的光学测量设备，其可以用在图1的车辆中；
94.图3示出了从枢轴方向观察的图2的测量设备的发射装置的光重定向装置，光信号重定向装置可以通过该枢轴旋转；
95.图4和图5示出了根据第二示例性实施例的具有两个发射器光源的光学测量设备的发射装置，其中光重定向装置被示出为处于两个不同的枢转位置；
96.图6示出了根据第三示例性实施例的光学测量设备的发射装置，其中发射器光源可线性移位；并且
97.图7至图9示出了根据第四示例性实施例的光学测量设备的光信号重定向装置，其处于三个不同的枢转位置。
98.在附图中，相同的部件具有相同的附图标记。
具体实施方式
99.图1在正视图中示出了车辆10，例如客车。车辆10具有光学测量设备12，例如激光扫描仪。光学测量设备12被布置在例如车辆10的前保险杠中。车辆10还具有驾驶员辅助系统14，利用该驾驶员辅助系统，车辆10可以自主或部分自主地操作。光学测量设备12在功能上连接到驾驶员辅助系统14，相应地，可用测量设备12获取的信息可以被传输到驾驶员辅助系统14。测量设备12可以用于监控监控区域16，在所示的示例性实施例中，监控区域16位于机动车辆10前方的行驶方向上，用于物体18。
100.测量设备12根据飞行时间方法操作。为此，例如激光脉冲形式的光信号20被发射到监控区域16中。测量设备12接收已经在可能存在的物体18处反射的光信号22。由光信号20的发射和反射光信号22的接收之间的飞行时间来确定物体18与测量设备12的距离。在测量期间，光信号20的光束方向扫过监控区域16。以这种方式扫描监控区域16。从在物体18处反射的光信号20的光束方向确定物体18相对于测量设备12的方向。
101.测量设备12包括发射装置24、接收装置26和电子控制和评估装置28。
102.在图2中作为例子示出的发射装置24包括发射器光源30、发射器透镜32形式的光学系统以及发射器光信号重定向装置34。
103.接收装置26包括光接收器36、接收器透镜38和接收器光信号重定向装置40。
104.发射器光源30具有例如一个激光器。可以使用发射器光源30以光信号20的形式产
生脉冲激光信号。
105.使用发射器透镜32，光信号20可以在横向于其光束方向的方向上扩展。这在图2中以虚线梯形表示。在所示的示例性实施例中，使用发射器透镜32，在枢轴46的方向上、例如在垂直方向上扩展该光信号。
106.发射器光信号重定向装置34位于发射器透镜32下游的发射器光源30的光束路径中。借助于发射器光信号重定向装置34，光信号20的光束方向可以在一个平面内被扫掠。例如，扫掠平面垂直于使用发射器透镜32扩展光信号20的方向延伸，也就是说，例如，水平延伸。这样，可以使用相继的光信号20在水平方向上扫描监控区域16。
107.通过使用接收器光信号重定向装置14，将反射光信号22重定向到监控区域16之外的接收器透镜38上。使用接收器透镜38，将反射光信号22成像到接收器36上。
108.接收器36被设计为例如电荷耦合器件(ccd)芯片、阵列、光电二极管或不同类型的检测器，用于接收激光脉冲形式的反射光信号22。通过使用接收器36，将接收到的光信号22转换成电子信号。电子信号被传输到控制和评估装置28。
109.发射装置24和接收装置26由控制和评估装置28控制。此外，使用控制和评估装置28评估从接收的光信号22获得的电子信号。使用控制和评估装置28来确定飞行时间，并基于此确定已反射了光信号22的物体18的距离。此外，使用控制和评估装置28确定物体18的方向。
110.举例来说，发射器光信号重定向装置34包括衍射结构形式的发射器重定向区域42a。衍射光学结构例如被实现为所谓的衍射光学元件。发射器重定向区域42a例如被实现在矩形的平坦衬底44上。衬底44例如是玻璃板或塑料板，也是薄膜的形式，其可透射光信号20。发射器重定向区域42a布置在衬底44的背离发射器透镜32的一侧。发射器重定向区域42a以条状形式、横向于枢轴46、在衬底44的几乎整个宽度上延伸。
111.衬底44安装在枢轴46上。枢轴46本身由马达50驱动，相应地，衬底44、并且因此重定向区域42a围绕枢轴46前后枢转。衬底44的枢转方向、并且因此重定向区域42a的枢转方向在图2中通过双向箭头48表示。
112.马达50例如是动圈马达。马达50以可控的方式连接到控制和评估装置28。然而，除了动圈马达外，也可以使用不同类型的驱动装置作为马达50。
113.如图3所示，发射器重定向区域42a位于发射装置24的光信号20的光路中。光信号20根据其在重定向区域42a上的入射而被衍射。入射由入射角52和入射点53限定。入射角52是光信号20的入射光束方向54和发射器重定向区域42a的进入表面之间的角度。
114.发射器重定向区域42a的衍射结构例如被实施为使得出光侧上的衍射角56相对于重定向区域42a的出光面是恒定的，而与入射角52无关。入射光束方向54和重定向的光信号20的出射光束方向57之间的转向角58由入射角52和恒定的衍射角56构成。为了改变转向角58，发射器重定向区域42a围绕枢轴46枢转，这仅导致入射角52的改变。因此，通过枢转发射器重定向区域42a而使监控区域16中的光信号20的出射光束方向57枢转。借助于可枢转的发射器重定向区域42a，可以扫描限定监控区域16的视场64。视场64的视场边界49在图3中用虚线表示。
115.如图2所示，接收器光信号重定向装置40包括接收器重定向区域42b。接收器重定向区域42b是衍射结构，例如衍射光学元件。
116.在所示的示例性实施例中，接收器重定向区域42b被实施在其上还实施有发射器重定向区域42a的同一衬底44上。接收器重定向区域42b布置在衬底44的面向接收器透镜38的一侧。接收器重定向区域42b在衬底44的几乎整个宽度上横向于枢轴46延伸。接收器重定向区域42b在枢轴46方向上的范围大于发射器重定向区域42a的相应范围。
117.在所示的示例性实施例中，发射器光信号重定向装置34和接收器光信号重定向装置40借助于公共衬底44机械联接。这样，发射器重定向区域42a和接收器重定向区域42b可以与枢轴46一起枢转。为此目的，仅需要单个马达50。
118.在可选的示例性实施例(未示出)中，发射器重定向区域42a和接收器重定向区域42b可以彼此分开实施，例如在分离的衬底上实施。分离的衬底可以例如在公共枢轴上彼此机械连接，并且被共同驱动。发射器重定向区域42a和接收器重定向区域42b也可以彼此机械分离。在这种情况下，发射装置包括至少一个发射器重定向区域42a和专用驱动装置。接收装置同样包括至少一个接收器重定向区域42b和专用驱动装置。
119.接收器重定向区域42b被配置成使得其被用于在该接收器重定向区域42b或衬底44的每个枢转位置中将来自监控区域16的反射光信号22引导到接收器透镜38上。使用接收器透镜38将重定向的反射光信号22聚焦在接收器36上。
120.测量设备12还具有位置捕获装置60。位置捕获装置60可用于确定衬底44的枢转位置，从而确定发射器光信号重定向装置34和接收器光信号重定向装置40的枢转位置。
121.位置捕获装置60包括衍射结构形式的位置区域62，例如衍射光学元件，以及光学位置检测器66。
122.位置区域62布置在衬底44面向发射器光源30的一侧。从枢轴46的方向上看，位置区域62例如位于发射器重定向区域42a和接收器重定向区域42b之间。举例来说，位置区域62以条状形式、垂直于枢轴46、在衬底44的几乎整个宽度上延伸。位置区域62被布置得足够靠近发射器重定向区域42，以使得已经使用发射器透镜32而扩展的光信号20的一部分入射到位置区域62上，如图2所示。
123.位置区域62的衍射结构被配置成使得入射到位置区域62上的光信号20根据该光信号20在位置区域62上的入射角52而被编码。这里的编码表征了各自的入射角52。在所示的示例性实施例中，光信号20被编码并反射为位置光信号68，并被传输到位置检测器66。
124.举例来说，位置检测器66被布置在发射器光源30附近的相同高度处。位置检测器66可以被设计为例如单独的检测器、线扫描检测器或区域扫描检测器。为此，例如，可以使用电荷耦合器件(ccd)芯片、光电二极管等。
125.使用位置检测器66将编码的光信号68转换成电子位置信号，并将电子位置信号传输到控制和评估装置28。控制和评估装置28用于根据电子位置信号确定位置区域62的枢转偏转，从而确定衬底44、发射器重定向区域42a和接收器重定向区域42b的枢转偏转。因此，有可能借助于捕获装置60来确定发射器光信号重定向装置34和接收器光信号重定向装置40的枢转位置。
126.在示例性实施例(未示出)中，位置区域62可以被设计用于光信号的透射而不是反射。在这种情况下，位置检测器66位于位置区域62的与发射器光源30相对的一侧。
127.在测量设备12的操作期间，脉冲光信号20由发射器光源30通过发射器透镜32传输到发射器重定向区域42a和位置区域62上。
128.根据衬底44的枢转位置，即：根据入射角52，使用发射器重定向区域42a将光信号20传输到监控区域16中。使用接收器重定向区域42将在物体18处反射的光信号22引导到接收器透镜38上。使用接收器透镜38将反射光信号22聚焦到接收器36上。使用接收器36将反射光信号22转换成电子信号，并将电子信号传输到控制和评估装置28。使用控制和评估装置28，确定光信号20和相应的反射光信号22的飞行时间，并基于此确定被捕获的物体18与测量设备12的距离。
129.此外，入射到位置区域62上的光信号20的一部分使用后者进行编码，并作为位置光信号68传输到位置检测器66。发射器光信号重定向装置34和接收器光信号重定向装置40的枢转位置由位置光信号68确定。基于枢转位置，确定捕获的物体18相对于测量设备12的方向。
130.在测量期间，枢轴46通过马达50旋转，并且因此，衬底44前后枢转。这样，相继发射的脉冲光信号20经历不同的转向而进入监控区域16。这样，用脉冲光信号20扫描监控区域16。
131.图4和5示出了根据第二示例性实施例的发射装置24，其中发射器光信号重定向装置34被示出为处于两个不同的枢转位置。与图2和图3的第一示例性实施例的元件相似的元件具有相同的附图标记。与第一示例性实施例相反，第二示例性实施例中的发射装置24具有两个发射光源30，具体为图4和5中位于左侧的发射器光源30l和位于右侧的发射器光源30r。
132.此外，第二示例性实施例的发射器光信号重定向装置34具有两个发射器重定向区域42a，具体而言，在图4中左侧的发射器重定向区域42a
‑
l和右侧的发射器重定向区域42a
‑
r。对应于这两个发射器光源30，两个发射器重定向区域42a
‑
l和42a
‑
r彼此相邻布置。每个发射器光源30因此辐照该发射器重定向区域42a
‑
l和42a
‑
r中的一个。
133.两个发射器重定向区域42a
‑
l和42a
‑
r对于光信号20、或者对于左侧发射器光源30l的光信号20l和右侧发射器光源30r的光信号20r具有不同的转向特性。使用右侧发射器重定向区域42a
‑
r，入射光信号20r相对于发射器重定向区域42a
‑
r的表面上的垂线而转向右侧。入射在左侧发射器重定向区域42a
‑
l上的光信号20l相对于发射器重定向区域42a
‑
l的表面上的垂线而转向左侧。以这种方式，与仅一个发射器重定向区域42a相比，测量设备12的视场64以及监控区域16得以扩展。
134.通过围绕枢轴46枢转该衬底44、并因此围绕枢轴46枢转发射器重定向区域42a
‑
l和42a
‑
r，两个发射器光源30l和30r的光信号20l和20r的光束方向在每种情况下都扫过监控区域40。图4示出了处于向右的最大枢转位置的发射器光信号重定向装置34。图5示出了处于向左的最大枢转位置的发射器光信号重定向装置34。
135.举例来说，发射器光源30l和30r同时工作。以这种方式，同时扫描监控区域16的两个部分。可替换地，发射器光源30l和30r可以交替工作。
136.图6示出了根据第三示例性实施例的发射器光信号重定向装置34。与图2和图3的第一示例性实施例的元件相似的元件具有相同的附图标记。与第一示例性实施例相反，第三示例性实施例中的衬底44不可枢转。取而代之的是，发射器光源30借助于线性马达(未示出)在平行于衬底44的表面并因此平行于发射器重定向区域42a
‑
var的位移方向70上线性位移。
137.发射器重定向区域42a
‑
var是衍射结构，例如衍射光学元件，其方向改变特性相对于线性马达的位移方向70上的光信号20而变化。例如，在图6中，衍射光信号20的光束方向和发射器重定向区域42a
‑
var的表面之间的衍射角56从右向左连续增加。在图6中右侧的发射器光源30的位置中，在发射器重定向区域42a
‑
vars上的右侧入射点53r处入射的光信号20向右偏转。在图6中左侧的发射器光源30的位置(用虚线表示)中，在左侧入射点53l处入射的光信号20向左偏转。
138.可选地，也可以将具有不同衍射角56的多个单独的发射器重定向区域42a彼此相邻地布置，而不是布置具有变化的衍射角56的单个发射器重定向区域42a。
139.图7至图9示出了处于不同枢转位置的、根据第四示例性实施例的发射器光信号重定向装置34。与图2和图3的第一示例性实施例的元件相似的元件具有相同的附图标记。与第一示例性实施例相反，第四示例性实施例中的发射器光信号重定向装置34在背离发射器透镜32的一侧具有三个发射器重定向区域42a，具体为在图7至图9中左侧的发射器重定向区域42a
‑
l、中间的发射器重定向区域42a
‑
m以及右侧的发射器重定向区域42a
‑
r。
140.发射器重定向区域42a相对于光信号20具有不同的方向改变特性。举例来说，如图9所示，在图7至图9中位于右侧的发射器重定向区域42a
‑
r仅相对于发射器重定向区域42a
‑
r的表面以固定的衍射角α稍微偏转光信号20。如图8所示，在图7至图9中位于中间的发射器重定向区域42a
‑
m相对于发射器重定向区域42a
‑
m的表面以固定的衍射角β将光信号20向右偏转。如图7所示，在图7至图9中位于左侧的发射器重定向区域42a
‑
l相对于发射器重定向区域43a的表面以固定的衍射角γ将光信号20向左偏转。
141.此外，另一发射器重定向区域42a，具体为发射器重定向区域42a
‑
v，即：从光信号20的光束方向上看，前发射器重定向区域布置在衬底44面向发射器光源30的一侧。前发射器重定向区域42c是衍射结构，特别是衍射光学元件。前发射器重定向区域42a
‑
v位于衬底44中心处的枢轴46的上游。这样，指向枢轴46的光信号20入射到前发射器重定向区域42a
‑
v上。
142.前发射器重定向区域42a
‑
v被设计成使得其根据在入射光束方向54上入射的光信号20的入射角52，即：根据发射器光信号重定向装置34的枢转位置，将光信号20引导到三个后发射器重定向区域42a
‑
l、42a
‑
m和42a
‑
r中的一个区域上。
143.图7示出了处于其最大右枢转位置的发射器光信号重定向装置34。在该枢转位置，使用前发射器重定向区域42a
‑
v将入射光信号20向左引导到左侧发射器重定向区域42a
‑
l上。使用具有衍射角γ的左侧发射器重定向区域42a
‑
l将光信号20重定向到左侧。总体而言，光信号20的出射光束方向57因此在监控区域16的中心区域内扫过。
144.通过向左枢转衬底44，出射光束方向57进一步向左扫掠，直到已经通过使用前发射器重定向区域42a
‑
v衍射的入射光信号20离开左侧发射器重定向区域42a
‑
l，并且取而代之地入射到中间发射器重定向区域42a
‑
m上。
145.通过使用中间发射器重定向区域42a
‑
m，光信号20在图8所示的中间枢转位置被引导到监控区域16的右侧。
146.通过向左枢转衬底44，出射光束方向57进一步向左扫掠，直到已经通过使用前发射器重定向区域42a
‑
v衍射的入射光信号20离开中间发射器重定向区域42a
‑
m，并且取而代之地入射到右侧发射器重定向区域42a
‑
r上。
147.通过使用右侧发射器重定向区域42a
‑
r，光信号20被引导到监控区域16的左侧区域。随着发射器光信号重定向装置34继续向左枢转，光信号20扫描监控区域16的左侧区域，直到发射器光信号重定向装置34到达图9所示的其左侧枢转位置。在左侧枢转位置，光信号20被引导到监控区域16的左侧。
148.随后，发射器光信号重定向装置34的枢转方向被反转，这意味着，相继地，中间发射器重定向区域42a
‑
m和左侧发射器重定向区域42a
‑
l被用于：首先用光信号20扫描监控区域16的右侧区域，然后扫描监控区域16的中间区域。
149.借助于三个发射器重定向区域42a、特别是42a
‑
l、42a
‑
m和42a
‑
r的不同衍射角α、β、γ，结合发射器光信号重定向装置34围绕枢轴的枢转角度，与第一示例性实施例中仅有一个发射器重定向区域42a的情况相比，相应更大的视场64被扫掠。
150.在进一步的示例性实施例(未示出)中，如图2至9所示，不同的发射器光信号重定向装置34的特征也可以便利地用于不同的接收器光信号重定向装置40。特别地，接收器重定向区域可以类似于所描述的发射器重定向区域来实现。