阅读说明：本技术 用于机动车辆的光学检测装置的具有特定预组装模块的发送装置、光学检测装置及机动车辆 (Sending device, optical detection apparatus and the motor vehicles with specific pre-assembled module of optical detection apparatus for motor vehicles ) 是由 H-H-D.阮 P.霍瓦特 于 2018-03-19 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于机动车辆(1)的光学检测装置(5)的发送装置(6),包括至少一个光源单元(32)和影响由至少一个光源单元(32)发射的光的图案的光学装置(17),其中通过发送装置(6),光可被发射到机动车辆(1)的周围环境(4)中,并且发送装置(6)具有壳体(15),光源单元(32)和光学装置(17)设置在该壳体(15)中,从而提供了用于安装在发送装置(6)的电路板(36)上的预组装模块(16)。(The present invention relates to a kind of sending devices (6) of optical detection apparatus (5) for motor vehicles (1), Optical devices (17) including at least one light source unit (32) and the pattern for influencing the light emitted by least one light source unit (32), wherein pass through sending device (6), light can be launched into the ambient enviroment (4) of motor vehicles (1), and sending device (6) has shell (15), light source unit (32) and Optical devices (17) are arranged in the shell (15), to provide the pre-assembled module (16) on the circuit board (36) for being mounted on sending device (6).)

用于机动车辆的光学检测装置的具有特定预组装模块的发送 装置、光学检测装置及机动车辆

技术领域

本发明涉及一种具有至少一个光源单元的用于机动车辆的光学感测装置的发送装置。发送装置还包括光学装置，其影响由至少一个光源单元发射的光的光束形状。通过发送装置，光可被发送到机动车辆的周围环境中。此外，本发明还涉及一种具有发送装置的光学感测装置以及一种具有光学感测装置的机动车辆。

背景技术

现有技术的发送装置相对较大，特别是因为用于光学装置的壳体相对较大。此外，发送装置通常包括导热铜板，发送装置的部件则布置在该铜板上。此外，发送装置的各个部件通常连接在一起，特别是被拧在一起，从而由于众多紧固件而使得发送装置本身非常大。因此，用于光学感测装置的大型发送装置的组装带来高昂的时间成本。此外，由于尺寸、重量以及由于大量的独立部件，现有技术的发送装置不适于自动组装。

WO2012/059864A1公开了一种由基板形成的光学元件，该基板设计成至少在光辐射的波长范围内是透明的。光学元件包括第一界面，该第一界面包括圆形区域并且是形成在基板中的透镜布置的一部分。基板还包括多个光学镜元件，其布置在基板的第二界面上。光学镜元件布置成使得它们反射光辐射。

此处所示的发送装置包括较少数量的部件，但这不适于自动组装。

发明内容

本发明的目的是创建一种具有更少部件的发送装置、光学感测装置及机动车辆。发送装置还旨在能够在制造过程中更快地安装。

该目的通过根据独立权利要求的发送装置、光学感测装置及机动车辆来解决。

本发明的一方面涉及一种用于机动车辆的光学感测装置的发送装置。发送装置包括至少一个光源单元。此外，发送装置包括光学装置，其影响由至少一个光源单元发射的光的光束形状。光可以通过发送装置发送到机动车辆的周围环境。

发送装置包括壳体，光源单元和光学装置布置在该壳体中。结果，形成用于安装在发送装置的印刷电路板上的预组装模块。这产生了紧凑的发送装置并且具有减少的部件量。

通过将光源单元和光学装置布置在壳体中，可以创建紧凑的部件组件，其因此然后可以容易且自动地进一步安装。此外，特别是因此可以省去螺钉或其他紧固装置，从而既减轻了重量又节省了安装空间。由于光源单元和光学装置布置在壳体中，因此创建了可以预安装的模块，使得该预组装模块可以非常容易地并且特别是在发送装置的制造过程中以节省时间的方式设置在发送装置的电路板上。此外，壳体被设计成使得与现有技术相比，由于节省了安装空间，因此可以将其直接设置在电路板上，从而可以省去至电路板触点的连接线。

根据有利的实施例，特别是关于用于进一步处理预组装模块的制造技术，预组装模块可被实施为表面安装模块，其也可被称为SMT模块。因此，可以通过相关的表面安装技术(Surface Mount Technology，SMT)将发送装置直接焊接到印刷电路板上。以这种技术，特别是在自动化过程中，可以将表面安装模块布置在印刷电路板上。因此，将预组装模块实施为表面安装模块可以节省自动化过程中的时间。此外，由于较小的部件尺寸、印刷电路板上的窄导电迹线间隔及印刷电路板上的较薄导电迹线，可以实现显著减小电路或发送装置的尺寸。由于省去了连接线并使用了较小部件，因此减小了发送装置的重量。此外，由于防止了污染源(连接线的切割和弯曲)，因此可以通过自动生产实现更高的制造质量。从表面安装得知，可以对所有关键的光学可验证因素进行自动光学检查，这也确保了质量的提高。

根据有利实施例，壳体可以包括板状的壳体基体和特别是块状的壳体附件，其中壳体可以通过壳体基体附接到印刷电路板，光学装置和光源单元设置在特别是块状的壳体附件中。通过该实施例，因此可以特别地为印刷电路板形成壳体，因为特别是块状的壳体附件包含光学装置和光源单元。因此，仅需根据印刷电路板调整壳体基体。因此，光学装置和光源单元可被提供用于各种不同的电路板，其中仅壳体基体的尺寸需要根据印刷电路板进行调整。

优选地，光学装置包括外部谐振器。通过使用外部谐振器，可以以简单的方式增加发送装置的光强度。

还有利的是，光学装置包括透镜布置。通过透镜布置，可以将光源单元的光聚集，从而可以增加发送单元或所发射的光的功率。

在有利的实施例中，壳体附件可以以阶梯的方式形成在内侧，并且至少包括第一和第二台阶。因此，平台形成在不同的水平上，可以在其上布置其他部件。特别地，台阶在壳体附件上的一件式设计减少了单独部件的数量，因此也节省了组装工作。特别地，这还允许在壳体附件中永久地精确布置其他部件。因此，提供了一种简单的选择，以能够以简单的方式将相应的部件布置在壳体附件中。特别地，这些部件可以是透镜布置和/或外部谐振器。特别地，这防止了旨在将部件紧固在壳体附件中的紧固件能够突出特别是进入光源单元的光路中。另外，可以节省更多部件，并且可以减少发送装置的重量。结果，可以以特别简单的方式实施发送装置的可靠操作。

还已经证明有利的是，光学装置的外部谐振器设置在较低的第一台阶上，特别是平台上，并且光学装置的透镜布置设置在较高的台阶上，特别是平台上。通过该实施例，光源单元的发射光可以适于期望的光束形状。

根据有利实施例，壳体基体可以呈角形并且设计成在其跨越板状的平面中沿两个空间方向突出超过壳体附件的尺寸。特别地，因此，可以提供简单的几何形状，这允许容易地安装在印刷电路板上，特别是在自动组装的情况下。

还已经证明有利的是，在壳体基体上形成至少两个电连接点，至少两个电连接点一个是发送装置的正极，至少两个电连接点一个是发送装置的负极和/或电连接点形成在壳体基体的第一边缘上。因此，可以在壳体基体上设置用于发送装置操作的合适的电连接点，从而可以非常容易地将发送装置焊接到相应的印刷电路板上。由于焊接，当将发送装置安装在印刷电路板上时特别是小的定位误差可以因液态钎料的表面张力而自动校正。此外，因此可以以简单的方式实现发送装置的电耦合，并且因此发送装置可以特别有效地用于以表面安装技术组装。

有利地，在壳体基体上可以形成至少四个电连接点，其中两个电连接点每个是以发送装置的正极的形式，并且两个电连接点每个是以发送装置的负极的形式，和/或其中两个正极中的第一个和两个负极中的第一个形成在壳体基体的第一边缘上，并且两个正极中的第二个和两个负极中的第二个形成在壳体基体的与第一边缘相对的第二边缘上。因此，特别地，可以提供冗余的连接点，使得即使在发送装置上的高机械应力的情况下，特别是在振动的情况下，在其中安装了发送装置的机动车辆正在行进的同时，发送装置的功能得到改善。此外，特别地，各个正极和各个负极彼此直接相对并且具有冗余形式。这意味着在第一边缘上形成第一正极，并且在相对的第二边缘上直接相对地形成第二正极。负极同样如此。因此，特别地，可以提供用于自动表面安装的发送装置，其中该发送装置可以设置在两个不同的安装位置。这可以增加组装期间的可靠性。这具有的背景在于，两个极在两侧以相同的方式布置。这改善了发送装置的功能。

根据另一有利实施例，光源单元可以包括多个光元件，并且可以通过发送装置的控制装置分别控制多个光元件中的各个光元件和/或发送装置的多个光源单元中的各个光源单元。特别地，可以为多个光源单元中的各个光源单元分配至少两个相应的电连接点，其中两个电连接点中的第一个形成为正极，而两个电连接点中的第二个形成为光源单元的负极。特别地，然后可以为每个光源单元提供四个电连接点，其中每个光源电耦合至光源单元的正极和光源单元的负极。特别地，可以认识到，因为可以不同地控制由于重叠而可能被不同照射的不同区域，因此所发射的光基本上均匀地发射。这使得可以甚至更精确和可靠地操作发送装置。

进一步证明有利的是，壳体以其壳体基体和壳体附件一体地构成，特别是由塑料制成。通过这种形式的实施例，壳体可以非常快速且精确地生产，例如通过注射成型过程。特别地，这也减少了部件的数量，并使预组装模块的进一步组装特别简单且自动化。

根据有利的实施例，光源单元可以包括多个光元件，其尤其被实施为VCSEL(竖直腔表面发射激光)激光二极管。因为尤其是VCSEL激光二极管可以在低电压下操作，所以控制电子器件尤其是发送装置的整个控制装置可以保持特别小的尺寸，因为各个部件比采用常规的边缘发射器二极管时更小，从而可以显著减小发送装置的安装空间。与常规的边缘发射器二极管相比，VCSEL激光二极管的低功率可以通过以下事实得到补偿：使用了多个VCSEL激光二极管，而不只是一个激光二极管。特别地，VCSEL激光二极管的使用防止出现测量伪像或边缘伪像。结果，发送装置可以甚至更加精确和可靠。

本发明的另一方面涉及一种具有根据本发明的发送装置的光学感测装置。光学感测装置可以是激光雷达传感器或激光扫描仪。另外，本发明的另一方面涉及一种具有根据本发明的光学感测装置的机动车辆。特别地，机动车辆可被实施为乘用车。根据本发明的发送装置的有利实施例应被视为根据本发明的光学感测装置以及根据本发明的机动车辆的有利实施例。

本发明的其他特征由权利要求、附图及附图说明得出。在说明书中上面提到的特征和特征的组合以及单独在附图的说明中提到的特征和/或特征的组合不仅可以用于各个组合，而且还可以在不脱离本发明范围的情况下用于其他组合或独立使用。因此，还应认为包括和公开了在附图中未明确示出和说明的而且源于所描述的实施例的独立特征组合并且能够产生的本发明的版本。结果，并不包括最初制定的独立权利要求的所有特征的特征的实施例和组合也被认为是公开的。另外，应认为公开了超出或偏离在权利要求书中提出的特征的组合的特征的实施例和组合，特别是由于以上阐述的实施例。

下面使用示意图描述示例性实施例。

附图说明

在图中：

图1示出了根据本发明的机动车辆的实施例的示意性平面图，具有根据本发明的光学感测装置的实施例；

图2示出了根据现有技术的发送装置；

图3示出了根据本发明的发送装置的实施例的示意性透视图；

图4示出了根据本发明的发送装置的实施例的示意性透视图；

图5示出了根据本发明的发送装置的实施例的示意性透视图；以及

图6示出了根据本发明的发送装置的实施例的示意性平面图。

在附图中，相同或功能相同的元件具有相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出了根据本发明实施例的机动车辆1。机动车辆1在本示例性实施例中设计为乘用车。机动车辆1包括驾驶员辅助系统2。利用驾驶员辅助系统2，例如可以检测位于机动车辆1的环境4中的物体3。特别是，可以通过驾驶员辅助系统2确定机动车辆1与物体3之间的距离。

驾驶员辅助系统2包括至少一个光学检测装置5。光学检测装置5可以实施为激光雷达传感器或激光扫描仪。光学感测装置5包括发送装置6，利用该发送装置可以发射光线8。发送装置6尤其包括多个光元件35(图5)，它们尤其形成为VCSEL(竖直腔表面发射激光)激光二极管。光学检测装置5在当前情况下设置在机动车辆1的前部区域上。光学检测装置5也可以设置在机动车辆1的其他区域中，例如在后部区域或侧面区域中。因此，本示例不被认为是最终的，而仅用作说明。

利用发送装置6，可以在预定的检测范围E或预定的角度范围内发射光线8。例如，可以在预定的水平角度范围内发射光线8。此外，光学检测装置5包括未示出的偏转装置，利用该偏转装置可以将光线8偏转到环境4中并且因此扫描检测范围E。

此外，光学检测装置5包括接收装置7，其例如可以实施为光电二极管。利用接收装置7，可以将被物体3反射的光线8作为接收信号来接收。此外，光学感测装置5可以包括控制装置6a，其例如可以由微控制器或数字信号处理器形成。驾驶员辅助系统2还包括控制装置10，其例如可以由机动车辆1的电子控制单元(ECU)形成。控制装置10连接至光学检测装置5以进行数据传输。数据传输例如可以通过机动车辆1的数据总线来进行。

图2示出了根据现有技术的发送装置6。发送装置6包括铜板11，其上设置有边缘发射器二极管。铜板11特别用于冷却边缘发射器二极管，这在边缘发射器二极管的连续操作期间尤其是必要的。可以在铜板11上方安装用于外部谐振器的支架12。可以在支架12上方再附接用于透镜布置的支架13。可以通过螺钉14将各个部件拧到彼此上。特别地，然后可以将支架12拧到铜板11上，且可以将支架13拧到支架12上。这种布置非常重，例如由于铜板11的原因，只能很费力地组装。由于尺寸的原因，现有技术的发送装置6没有直接附接到发送装置6的印刷电路板36(图3)上。此外，该组装是特定的并且仅可以作为单独组装，因此非常耗时。

图3以示意性透视图示出了根据本发明实施例的发送装置6。图3示出了一件式壳体15，其中布置有光源单元32(图4)和特别是光学装置17。壳体15可用作预组装模块16，特别是作为SMT模块或作为表面安装模块。结果，然后可以在SMT过程中简单且自动地对预组装模块16进行处理，特别是用于光学检测装置5的生产。特别地，因此可以在表面安装过程中根据表面安装技术将发送装置6设置在发送装置6的印刷电路板36上。特别地，表面安装过程可以自动进行，从而与单独组装相比可以节省时间。

图3特别示出了壳体15的壳体附件18，其特别是呈块状形式。此外，图3示出了壳体15的壳体基体19，其特别是呈板状形式。光学装置17和在此未示出的光元件35(图5)可以布置在该块状壳体附件18内。光学装置17又特别包括透镜布置20和未示出的外部谐振器31(图4)。特别地，可以通过光学装置17来影响由光元件35和/或光源单元32发射的光的光束形状。然后，所发射的光又可被发送到机动车辆1的周围环境4中。

壳体基体19特别呈角形并且构造成在其横跨板状的平面中沿两个空间方向突出超过壳体附件18的尺寸。壳体基体19包括多个电连接点21至28和21'至28'。电连接点21至28和21'至28'特别形成在壳体基体19的相对于矩形形状的第一较长边缘29处以及壳体基体19的第二相对边缘30处。特别地，此处所示的连接点21和21'形成发送装置6的正极，连接点22和22'形成发送装置6的负极。连接点23和23'形成正极，连接点24和24'形成负极。连接点25和25'形成正极，连接点26和26'形成负极。连接点27和27'形成正极，连接点28和28'形成负极。极结构特别地冗余地构造在两个边缘29和30处。在此示出的极结构仅是示例性的并且不被认为是最终的。极结构可以在连接点21至28和21'至28'的数量和布置上变化。连接点21至28和21'至28'或极的数量可以特别取决于发送装置6内的光源单元32的数量或各个光源单元32内的光元件35的数量。

特别地，可以将相应的连接点21至28和21'至28'焊接到印刷电路板36上的相应连接点，由此可以以简化的方式进行组装的自动过程。

图3还作为示例示出了发送装置6的印刷电路板36，通过SMT制造技术将预组装模块16安装在该印刷电路板36上。

图4示出了根据本发明的发送装置6的实施例的另一透视图。在图4中未示出光学装置17的透镜布置20。在图4中示出了光学装置17的外部谐振器31。光源单元32的光可以通过外部谐振器31在该透镜布置内反射。这允许由发送装置6耦合出的光的光强度增加。光源单元32设置在外部谐振器31下方。特别地，光源单元32设置在壳体基体19上。

图4还示出了中空的壳体附件18特别是呈阶梯形式，特别是具有至少两个台阶33、34，它们特别形成为平台且位于壳体附件18的内侧18'。特别地，外部谐振器31设置在较低第一台阶34上，特别地，透镜布置20设置在第二台阶33上，该第二台阶特别地高于第一台阶34。

图5示出了根据本发明的发送装置6的实施例的另一示意性透视图。光学装置17未在图5中示出。另一方面，完整示出台阶33和34。此外，在图5中可以看出，光源单元32包括多个光元件35。光元件35特别是以VCSEL激光二极管的形式。

特别地，从图5显而易见的是，壳体15特别是一件式地形成。特别地，壳体15可以由塑料形成。这使得能够特别简单且精确地制造壳体15。例如，壳体15可以通过注射成型过程来制造。其他制造过程也是可能的。

图6示出了根据本发明的发送装置6的实施例的示意性俯视图。图6中所示的发送装置6的实施例包括四个光源单元32。光源单元32又包括多个光元件35，其特别是以VCSEL激光二极管的形式。特别地，然后可以规定，可以通过光学检测装置5的控制装置6a单独地控制光源单元32或光元件35。结果，可以产生均匀的光辐射。例如，可以通过连接点21和21'提供用于第一光源单元32的正极，并且可以通过连接点22和22'提供用于第一光源单元32的负极。继而，可以通过连接点23和23'提供用于第二光源单元32的正极，并且可以通过连接点24和24'提供用于第二光源单元32的相应负极。可以通过连接点25和25'提供用于第三光源单元32的正极，并且可以通过连接点26和26'提供用于第三光源单元32的相应负极。可以通过连接点27和27'提供用于第四光源单元32的正极，进而可以通过连接点28和28'提供用于第四光源单元32的相应负极。光源单元32的数量仅是示例性的，绝不是最终的。连接点21至28和21'至28'的数量则也可以根据光源单元32的数量而变化。

从图6中可以看出，特别是冗余连接点21和21'在边缘29和30上直接相对地形成。连接点22至28和22'至28'也是如此。结果，可以容易地实现各个光源单元32的连接点21至28和21'至28'，特别地，结果是可以提供连接点21至28和21'至28'以用于表面安装过程的预组装。