JP2020531841A - Ｌｉｄａｒシステム用の光学装置、ｌｉｄａｒシステム、及び作業装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、（ｉ）部分的に同軸のビーム経路（３１、６１）を有して構成されている受信光学系（３０）及び送信光学系（６０）と、（ｉｉ）特に基礎となるＬＩＤＡＲシステム（１）の視野（５０）の領域内で構成されている線方向（６５−２）の線光源（６５−１）と、（ｉｉｉ）共通同軸領域から、受信光学系（３０）及び送信光学系（６０）のビーム経路（３１、６１）の分離した二軸領域へ、受信光学系（３０）のビーム経路（３１）の検出器側領域を二軸分岐するための、移行領域における偏向ユニット（８０）と、を備えたＬＩＤＡＲシステム（１）用の光学装置（１０）に関する。偏向ユニット（８０）は、縦延伸方向（８４’）により大きい延伸（８４）を、また横延伸方向（８５’）により小さい延伸（８５）を有する長孔（８３）を備えた穿孔ミラー（８１）を有し、長孔（８３）の縦延伸方向（８４’）は、線光源（６５−１）の線方向（６５−２）に対し垂直に向けられている。

Description

本発明は、ＬＩＤＡＲシステム用の光学装置、ＬＩＤＡＲシステム自体、及び作業装置、特に車両に関する。

作業装置、車両、その他の機械及び設備を使用する際、操作環境を検出するための操作支援システム、又はセンサ装置が一層使用されている。レーダーベースのシステム、又は超音波に基づくシステムに加えて、光ベースの検出システム、例えばいわゆるＬＩＤＡＲシステム（英語：ＬｉＤＡＲ：ｌｉｇｈｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｒａｎｇｉｎｇ（光検出と測距））も一層使用されている。

既知のＬＩＤＡＲシステム及びその光学装置では、ビーム出射側又はビーム入射側の送信光学系及び受信光学系が同軸ビーム経路である場合、従来、ＬＩＤＡＲシステムの設置スペースを増やす線照明の際に、受信開口を削減し、及び／又はビーム出射の際にビーム径を減少させるビームスプリッタが使用されているという欠点がある。

一方で、請求項１の特徴を備えたＬＩＤＡＲシステム用の本発明にかかる光学装置は、線照明の際の設置スペースを増やすことなく、かつ受信開口を減少させることなく、ＬＩＤＡＲシステムのビーム出射で、大きいビーム径で線照明ビームを送出できるという利点を有する。これは、請求項１の特徴を備えた本発明によれば、ＬＩＤＡＲシステム用の光学装置であって、（ｉ）部分的に同軸のビーム経路を有する受信光学系及び送信光学系と、（ｉｉ）線方向を有する線光源であって、線方向が、特に基礎となるＬＩＤＡＲシステムの視野内で構成されている線光源と、（ｉｉｉ）移行領域内のビームスプリッタユニットとしての、共通同軸領域から、特に送信光学系のビーム出射側又は受信光学系のビーム入射側では、受信光学系及び送信光学系のビーム経路の分離した二軸領域へ、特に検出器側又はソース側で、受信光学系のビーム経路の検出器側領域を二軸分岐するための偏向ユニットと、を備えて構成されている、光学装置を生成することによって達成される。

ここで、本発明によれば、偏向ユニットは、特に線光源からの一次光を実行するために、縦延伸方向の延伸がより大きく、横延伸方向の延伸がより小さい長孔を有し穿孔ミラーを有する。また、本発明によれば、長孔の縦延伸方向は、基礎となる線光源の線方向に対し垂直に向けられている。

本発明に関連して、偏向ユニットは、それぞれ同義に偏向ユニット、ビームスプリッタユニット、又はビームスプリッタとも呼ばれ得る。
本発明に関連して、いわゆるレーザ線は、好ましくは、光源ユニットから少し距離を置いて、偏向ユニットによって所望の品質で、すなわち光源ユニットによって設定され、偏向ユニットによってさらに実施された線方向で、領域を通過した後に初めて構成される。

従属請求項は、本発明の好ましい改善形態を示す。
ＬＩＤＡＲシステム用の本発明にかかる光学装置の好ましい一構成形態では、それぞれの偏向ユニットの縦方向の延伸及び横方向の延伸は、互いに、並びに／又は送信光学系及び受信光学系の開口及びその他の幾何学的特性に適切に関連づけられる。

ここで、特に、偏向ユニットの縦方向の延伸と横方向の延伸との比は、少なくとも値２：１、好ましくは少なくとも値３：１、さらに好ましくは少なくとも値４：１を有する。
ＬＩＤＡＲシステム用の本発明にかかる光学装置の別の追加又は代替の一構成形態では、送信光学系のビーム経路の開口の直径、又は受信光学系のビーム経路の開口に対する偏向ユニットの縦方向の延伸は、約１：１４から約１：７の範囲の値を有する。

偏向ユニットの構成、及び長孔の対応する形状の選択では、それぞれの用途及び受信光学系と送信光学系との形状に適合する様々な幾何学的構成が考えられる。
つまり、ＬＩＤＡＲシステム用の本発明にかかる光学装置の好ましい一改善形態によると、偏向ユニットの長孔は、偏向ユニットの平面視において、長方形状、両凸楕円形状、両凹形状又は二重半月形状を有する。

ＬＩＤＡＲシステム用の本発明にかかる光学装置の別の有利な一構成形態では、送信光学系及び受信光学系は、送信光学系のビーム出射側及び／又は受信光学系のビーム入射側で、少なくとも部分的に又は一区間において、互いに同軸であるビーム経路を備えて構成されている。

ここで、特に有利なのは、偏向ユニットが、少なくとも部分的に又は一区間において、送信光学系の光源ユニット側及び受信光学系の検出装置側に二軸ビーム経路を形成する場合である。

本発明にかかる光学装置の特にコンパクトな構造を達成するために、別の有利な一構成形態によれば、受信光学系は複数回折り重なったビーム経路を有し、このビーム経路は、特に２つ又は３つの副鏡を、偏向ユニットの一部である、もしくは偏向ユニットを形成する入射側の第１の副鏡を、凹面鏡としての１つもしくは複数の副鏡を、及び／又は、特に平面形態の反射帯域フィルタの様式での副鏡の１つを備える。

また、本発明は、特に作業装置及び／又は車両用の視野を光学的に検出するためのＬＩＤＡＲシステムに関する。ＬＩＤＡＲシステムは、本発明にかかる光学装置で構成されている。

さらに、本発明は、本発明にかかるＬＩＤＡＲシステムを用いて、視野を光学的に検出するために構成された作業装置、特に車両に関する。
添付の図面を参照して、本発明の実施形態を詳述する。

本発明にかかるＬＩＤＡＲシステムの実施形態に関連する本発明にかかる光学装置の実施形態を概略的に示すブロック図である。 長孔を有する穿孔ミラーを備えた偏向ユニットを備えた、本発明により構成されたＬＩＤＡＲシステム用の本発明にかかる光学装置の一実施形態の概略部分断面側面図である。 長孔を有する穿孔ミラーを備えた偏向ユニットを備えた、本発明により構成されたＬＩＤＡＲシステム用の本発明にかかる光学装置の一実施形態の概略部分断面側面図である。 長孔を有する穿孔ミラーを備えた偏向ユニットを備えた、本発明により構成されたＬＩＤＡＲシステム用の本発明にかかる光学装置の一実施形態の概略部分断面側面図である。 ＬＩＤＡＲシステム用の本発明にかかる光学装置の実施形態で使用できる偏向ユニットの概略平面図である。 ＬＩＤＡＲシステム用の本発明にかかる光学装置の実施形態で使用できる偏向ユニットの概略平面図である。 ＬＩＤＡＲシステム用の本発明にかかる光学装置の実施形態で使用できる偏向ユニットの概略平面図である。 折り重なった受信光学系を備えた本発明によって構成されたＬＩＤＡＲシステムの概略部分断面側面図である。 折り重なった受信光学系を備えた本発明によって構成されたＬＩＤＡＲシステムの概略部分断面側面図である。 折り重なった受信光学系を備えた本発明によって構成されたＬＩＤＡＲシステムの概略部分断面側面図である。

以下に、図１から図１０を参照して、本発明の実施例及び技術的背景を詳述する。同じ及び同等の、並びに同じ又は同等に作用する要素及びコンポーネントには、同じ参照記号が付される。付された要素及びコンポーネントの詳細な説明は、その出現する全ての場合に再現されるわけではない。

示される特徴及びさらなる特性は、本発明の本質を離れることなく、任意の形態で互いに分離することができ、また任意に互いに組み合わせることができる。
図１は、本発明にかかる光学装置１０の一実施形態を使用した、本発明にかかるＬＩＤＡＲシステム１の実施形態を概略ブロック図の形態で示す。

図１にかかるＬＩＤＡＲシステム１は送信光学系６０を有し、送信光学系６０は、光源ユニット６５から、例えば線方向６５−２の線光源６５−１としてレーザが供給され、一次光５７を生成し、場合によってビーム整形光学系６６を通過させた後、これをシーン５３及びそこにある物体５２を検出及び／又は検査するための視野５０に送出する。

さらに、図１にかかるＬＩＤＡＲシステム１は、光、特に視野５０内の物体５２から反射された光を、一次光学系としての対物レンズ３４を介して二次光５８として受信し、二次光学系としての検出光学系３５を介して、検出又はセンサ要素２２を備える検出装置２０へ伝達する受信光学系３０を有する。

光源ユニット６５及び検出装置２０の制御は、制御及び評価ユニット４０により制御線４２又は４１を介して行われる。
共通の視野側の偏向光学系６２は、受信光学系３０の一次光学系３４の一部として理解することができ、図１に単に概略的に示された、対応する偏向ユニット８０を備えた光学装置１０の本発明にかかる構成を有する。

任意選択的に、及び有利には、一次光５７を適切に出射し、二次光５８を集束して受信するために、視野側に開口光学系７０が設けられる。
検出装置２０は、１つ又は複数のセンサ素子２２を用いて構成することができ、これらは、線検出器の様式で、線光源６５−１の線方向６５−２に合わせて配置することもできる。

光学装置１０は、特に作業装置、又は車両用などの視野５０を光学的に検出するためのＬＩＤＡＲシステム１用に構成されており、視野５０に送信光信号を送出するための送信光学系６０と、検出装置２０と、視野５０を検出装置２０上に光学的に結像するための受信光学系３０とを備えて構成されている。

受信光学系３０及び送信光学系６０は、略同軸の光軸を備えて視野側に構成されており、共通の、偏向光学系６２を有する。
受信光学系３０は、検出器側に二次光学系３５を有し、二次光学系３５は、視野５０からの入射光を、偏向光学系６２を介して固有に検出装置２０に向けるために構成されており、そのための手段を含む。

光学装置１０では、送信光学系６０が一般的に構成されており、一次光５７を視野５０に送出するための手段を有する。
また、光学装置１０では受信光学系３０が構成されており、視野５０を検出装置２０上に光学的に結像するための手段を有する。

図２から図４は、長穴８３を有する穿孔ミラー８１を備えた偏向ユニット８０を備えた、本発明によって構成されたＬＩＤＡＲシステム１用の本発明にかかる光学装置１０の一実施形態の概略部分断面側面図を示す。

対応するビーム経路６１を備えた送信光学系６０は、例えば、図２に示されている配置構成では例えば描画面内に向けられている線方向６５−２の線レーザの形態の線光源６５−１を備えた光源ユニット６５を含む。送信光学系６０のビーム経路６１では、第１のコリメート光学系６６−１及び第２のコリメート光学系６６−２を備えたビーム整形光学系６６が続く。

線光源６５−１によって動作中に生成及び送出される一次光５７は、図２に示す光学装置１０において、ミラー本体８２及び長孔８３を有する穿孔ミラー８１を備えた偏向ユニット８０に向けられ、その結果、一次光５７は長孔８３を通る。一次光５７のビームは、長孔８３を通過し、すなわちビームは透過するが、ビーム特性は変わらない。一次光５７は、長孔８３の平面に適宜焦点を合わせられることが好ましい。これは、図面において単に概略的に示されている。

一次光５７が偏向ユニット８０を通過した後、一次光５７は、受信光学系３０及び送信光学系６０用のこの場合同軸のビーム経路３１及び６１に沿って伝播を続け、最終的に、ここでは単に概略的に図示された視野５０の方向に光学装置１０を出る。

ビーム経路３１を備えた受信光学系３０は、偏向ユニット８０の穿孔ミラー８１のミラー本体８２の比較的大きな面にわたって、視野５０からの二次光５８を受け取る。
偏向ユニット８０は、検出装置２０に割り当てられ、視野５０とは反対側の受信光学系３０のビーム経路３１の領域が、送信光学系６０のビーム経路６１及び視野５０に対向する受信光学系３０のビーム経路３１の領域に対して垂直に方向づけられるような傾斜を有する。

検出光学系とも呼ばれ得る二次光学系３５により、二次光５８は検出装置２０に投影され、検出のために供給される。
図５から図７は、本発明にかかる光学装置１０の実施形態においてＬＩＤＡＲシステム１に使用できる偏向ユニット８０の概略平面図を示す。

図５から図７の実施形態では、偏向ユニット８０はそれぞれ、ミラー本体８２及び長孔８３を備えた穿孔ミラー８１を有する。各長孔８３は、縦延伸方向８４’に縦方向の延伸８４を有し、横延伸方向８５’に横方向の延伸８５を有する。横方向の延伸８５は、縦方向の延伸８４よりも小さいため、ミラー本体８２の孔８３は、長孔、ギャップ又はスリットとして見える。それぞれの縦延伸方向８４’は、基礎となる線光源６５−１の線方向６５−２に垂直に構成されている。図５から図７の場合、横延伸方向８５’は、縦延伸方向８４’に垂直、また線方向６５−２に平行に構成されている。

図５にかかる偏向ユニット８０の実施形態の長孔８３は、長方形の形状を有する。長方形の長辺は、その際、縦延伸方向８４’に平行に向けられている。長方形の短辺は、横延伸方向８５’に平行に向けられている。

図６にかかる偏向ユニット８０の実施形態の長孔８３は、縦延伸方向８４’に平行な大きな半軸の向きを有する楕円形状を有する。楕円の小さな半軸は、横延伸方向８５’に平行に向けられている。

図７にかかる偏向ユニット８０の実施形態の長孔８３は、平面視で二重凹形状又は二重半月形状を有する。これは、長孔８３の端部の横方向の延伸８５が、長孔８３の中央領域の横方向延伸方向８５’’よりも大きいことを意味する。

図８から図１０は、折り重なった受信光学系３０を備えた本発明によって構成されたＬＩＤＡＲシステム１の概略部分断面側面図を示す。
受信光学系３０のそれぞれのビーム経路３１は、図８〜１０の実施形態では折り重なった形状で、すなわち図８にかかる実施形態では少なくとも２つの副鏡９１、９２、並びに図９及び図１０にかかる実施形態では好ましくは３つの副鏡９１、９２、９３を使用して存在する。

光入射側及び光出射側に関するそれぞれの第１の副鏡９１は、本発明の意味では同時に偏向ユニット８０を形成し、長孔８３を有する穿孔ミラー８１として構成されている。ここで、長孔８３は、シーン５３及びそこに含まれる物体５２を照明するために視野５０へ送出するために、一次光５７の通過及びビーム整形用に構成されている。

一次光５７は、それぞれ、光源ユニット６５の一部として線方向６５−２を有する線光源６５−１により生成され、第１のコリメート光学系６６−１及び第２のコリメート光学系６６−２を有するビーム整形光学系６６を介して、並びに偏向光学系６２のミラー６３を介して、第１の副鏡９１としての偏向ユニット８０の穿孔ミラー８１の長孔６３の方向に向けられている。

本発明にかかるＬＩＤＡＲシステム１の光学装置１０全体は、対応する機構により回転軸１００を中心に回転可能であり、その際、回転時に有効な直径１０１を有する。
図８にかかる光学装置１０のビーム経路３１を備えた受信光学系３０は、第１の副鏡９１に加えて第２の副鏡９２を有し、第２の副鏡９２は第１の副鏡９１から二次光５８を受け取り、これを、フィルタ２３を通過させるために検出装置２０に向ける。この実施形態では、第１及び第２の副鏡９１及び９２は、凹状の凹面鏡として構成されている。

図９にかかる光学装置１０におけるビーム経路３１を備えた受信光学系３０は、第１の副鏡９１に加えて、凹状の凹面鏡形状の第２及び第３の副鏡９２又は９３を有する。第２の副鏡９２は、第１の副鏡９１から二次光５８を受信し、これを第３の副鏡９３に送り、第３の副鏡９３は、フィルタ２３を通過して二次光５８を検出装置２０で結像する。

図１０にかかる光学装置１０におけるビーム経路３１を備えた受信光学系３０は、図９の配置構成に類似した構造を有するが、第２の凹状の副鏡９２は平面帯域フィルタ３６に置き換えられている。

好ましくは、図８〜図１０による本発明にかかるＬＩＤＡＲシステムの実施形態では、ミラー又はマイクロミラー６３の焦点、したがって一次光５７のビームの焦点は、ビームスプリッタユニットとして機能する偏向ユニット８０の副鏡９１としての穿孔ミラー８１のそれぞれの孔８３の平面にある。これは、図８から図１０に概略的に示されている。

本発明のこれら及び他の特徴及び特性は、以下の記述によってさらに説明される。
ＬＩＤＡＲシステム１では、空間解像は、例えば線などのより大きな領域を同時又は連続で照明し、結像光学系と検出器アレイ又は検出線を用いて受信側を区別することで実現できる。

この際、特にスペースを節約し、かつ低コストで、出射側と入射側とが互いに同軸の実施を構築でき、これらの実施では出射側送信路６１と入射側受信路３１とが部分的に一致する。

本発明によって同様に提示されるような同軸の構成は、一方ではビームスプリッタ８０を設けることに基づき、他方では、図２から図７に関連して概略的に示されるように、穿孔ミラー８１を有する形態に基づく。

穿孔ミラー８１の場合、送信ビームを一次光５７として通過させ、ミラー本体８２の残りのミラー表面を介して二次光５８の意味で周囲から反射された信号を受信するために、ミラー本体８２に開口８３が使用される。これも図２から図７に概略的に示されている。

このために、例えば、コリメートされたレーザビームが一次光５７として放射される。目の安全性の理由から有利であり、さらに、所定のビーム品質でより小さなビーム発散を可能にするため、通例大きなビーム径を送信することが好ましい。さらに、大きな測定距離で十分に高い信号強度を得るために、ターゲット又は物体５２で反射された光５８の検出に可能な限り多くの面積を利用できることが望ましい。

より大きなビームを送出すると受信開口が小さくなるため、これら２つの要件のこの組み合わせは、ＬＩＤＡＲシステム用の従来の装置では矛盾する。
ここで本発明によって、その際受信開口を大きく減少させることなく、同時にシステムの出射面において大きいビーム径を確保して、線照明ビーム（フラッシュ線又は線フラッシュ）を、同軸ＬＩＤＡＲシステム１において、ビームスプリッタ８０としてミラー８１の開口部８３を介して送出可能な方法について説明する。

したがって、本発明の本質的な特徴は以下のとおりである。
− 同軸ＬＩＤＡＲシステム１の構成、
− 線の結像、すなわち、一次光５７としてビームを、伝播方向に垂直な第１の方向にコリメートし、伝播方向に垂直な、特に第１の方向にも垂直な第２の方向に発散的に整形することによる結像、
− 穿孔ミラー８１の形状のビームスプリッタ８０としての受信ミラーの開口部８３を通って案内される、一次光５７としてのレーザビームの案内、
− 穿孔ミラー８１のミラー孔８３としてのギャップへのもしくはギャップ近傍での、特にミラー本体８２の開口部８３の短辺上もしくは短辺内への発散軸の集束、
− ミラー本体８２の開口部８３の長辺に対応する非発散軸のコリメーション、
− ミラー本体８２の開口部８３の短辺と比較して少なくとも２倍の、ミラー本体８２の開口部８３の長辺の構成、及び／又は、
− 偏向ユニット８０のミラー本体８２のミラー孔８３によって形成されるギャップの方向と比較した、遠視野での線の回転の達成。

利点は、特に以下のとおりである。
− 寸法の小さい同軸レーザシステムを使用でき、機器開口部の大部分を信号の検出に使用できる。

− 一次光５７として送出されたビームは、ビーム出射の位置に既に大きなビーム径を有しており、これは目の安全性に重要である。
− ここで、コリメートされたビームのビーム径も同様に大きいため、発散の少ないビームを送出できる。

基本的な構造を図２に示す。
光源ユニット６５の光源６５−１としてのレーザによって、一次光５７として送出されたビームは、適切な光学系、特に、例えば２つのシリンダレンズ６６−１、６６−２、又は対称レンズを備えたビーム整形光学系６６によって整形される。ここで、レーザ６５−１は、後に線の狭い側を表す軸において、図４に関連して示されるように、発散が少ないように整形される。

ここで、一次光５７のビームのコリメーションが特に有利である。その際、一次光５７のビームの発散は、ビーム径、すなわちビームウエストとも呼ばれる最小ビーム径、及びビーム５７のビーム品質に依存する。

ビーム径が大きいほど、発散は小さくなる。
通例、非常に小さな発散が求められ、したがって、この空間方向の大きなビーム径が有利である。もう一方の空間方向では、ＬＩＤＡＲシステムから一定の距離を置いた後、線状に線形の光分布又は照明が得られるように、ビームの発散は比較的大きい必要がある。

本発明によれば、この発散は、図３に関連して示されるように、ミラー８１の開口部８３の近傍にある中間焦点を介して生成される。
既に述べたように、ミラー８１は、少なくとも２倍の幅及び長さを有する開口部８３をミラー本体８２に有しており、この軸でビーム５７がコリメートされており、ここでは発散軸の焦点が高くなっている。

ここで、送出されたビームは、ミラーの影響を受けることなく、ビームスプリッタ８０としての穿孔ミラー８１のミラー本体８２の開口部８３を一次光５７として通過する。受信ビームのみが二次光５８としてミラー本体８２のミラー表面を介して結像光学系（対物レンズ）及び検出装置２０に偏向される。

本発明にかかるＬＩＤＡＲシステム１の好ましい一変形形態では、ビームスプリッタ８０としての偏向ミラーとシステム１からの出射面との間に、ビームを著しく変化させるさらなる光学系はない。

具体的な計算例
円形の受信開口の直径は２５ｍｍである。これにより、合計面積は４９１ｍｍ^２となる。線照明の場合、送出のためのギャップは１５ｍｍ×１ｍｍ、つまり１５ｍｍ^２のみであるべきである。これによって、利用可能な機器開口部の一部分のみが、つまり約３％が受信面として使用されず、約９７％がこれに利用可能である。

ＬＩＤＡＲシステム１の出射面には、ビームの出射面があり、これは、第１の近似では、目の安全性に重要であり、コリメートされた軸の直径と発散軸の直径とから構成される。コリメートされた軸の直径は、開口部８３の開口径よりも少し小さい。発散軸のビーム径は、わずかには開口部８３の寸法によって、主としてはビーム発散と、ミラー開口部のシステム１からのビーム出射部への距離とによって決まる。

例えば、ビーム発散が１５°で、ミラー開口部８３からビーム出射部までの距離が５０ｍｍの場合、少なくとも１３ｍｍのビーム径が既に得られている。
ここでは標準の瞳孔（ビームがこの領域に同時に入射できる）は７ｍｍと想定されているため、この値は、目の安全性評価で既に大きな利点をもたらす。

システム全体又はビーム偏向光学系は、周辺画像を生成するために最終的に回転する。
以下の代替実施形態が考えられ得、任意で互いに組み合わせることもできる。
− 偏向要素８０としての穿孔ミラー８１の本体８２の開口部８３、すなわちミラー孔は、図５から図７に関連して概略的に示されるように、例えば長方形状、楕円形状などの各形状、又は自由形状をとることができる。その際特に有利なのは、エッジ領域の焦点に対してより大きな距離を補償するために、外側に向かってより高くなる形状である。

− 偏向ユニット８０としてのミラーは、様々な箇所に複数の開口部８３を有することができる。
− ビームがＬＩＤＡＲシステムから出射する前に、一次光５７のビームを複数回偏向及び／又は折り返すことができる。これは、図８から図１０に関連して示されている。

− 開口部は光学系に位置することができる。
− 複数の個々のレーザエミッタは、例えばレーザバー（レーザバー）の形態で、光源ユニット６５の光源６５−１として使用してもよい。

− この場合、個々のレーザ５及び６０−１のビームは、開口部８３の位置で重なり、これも焦点合わせに対応する。
− 設けられたミラーは、受信側でのビーム整形に使用できる曲率を有することができる。

本発明の一代替的観点では、本発明の基礎となる課題は、目に安全な送信出射を増加させるために、送信ビーム５７を可能な限り拡大できる回転同軸ＬｉＤＡＲセンサ用の省スペース構造を提供することにある。

上述の配置構成と比較した違いは、受信経路に焦点が合わせられる点である。
この代替的観点にかかる本発明の本質的な特徴は以下に列挙されており、互いに任意の組み合わせで生じることができる。

− 同軸ＬＩＤＡＲシステム１を設けること、
− 線の結像、つまり一方向にコリメートされ、一方向に発散する送信ビーム５７の結像、
− 偏向ユニット８０としての受信ミラー８１の開口部８３を通って送信ビーム５７としてのレーザビームを案内すること、
− ギャップ上又はギャップ近傍で、すなわち偏向ユニット８０としての穿孔ミラー８１のミラー本体８２における開口部８３の短辺に発散軸の焦点を合わせること、
− 穿孔ミラー８１のミラー本体８２の開口部８３の長辺で非発散軸をコリメートすること、
− 長辺又は縦方向の延伸８４を、短辺又は横方向の延伸８５よりも少なくとも２倍大きく構成すること、
− 穿孔ミラー８１のミラー本体８２のギャップ又は開口部８３の方向８４’に対する遠視野において、線光源６５‐１の線を方向変換すること、
− 受信部開口を表し、開口部８３を含むミラー８１を曲げること、及び／又は
− 複数の湾曲ミラーを互いに重ねて使用してスペースをさらに節約するために、受信ビーム経路３１を折り重ねること。

本発明の以下の利点が生じる。
− 受信開口を表し、開口部８３を含むミラー８１は湾曲している。これにより、１つのレンズが節約される。

− 受信ビーム経路３１のビームを複数回折り重ねるため、及び送信ビーム５７と受信ビーム５８とを同じ体積で重ね合わせることにより、スペースが節約される。
− ミラー光学系を使用することにより、重量が軽減される。これにより、歩行者の保護が改善され、ＬＩＤＡＲシステム１のスキャナのモータの要件が低減される。

− 自由形状のミラーを射出成形部品として製造でき、部分的に複数のミラーを１つの部品に組み合わせられるため、費用対効果の高い製造が可能である。
− また、１つの部品に複数のミラーを組み合わせることにより、調整ステップの数を削減できる。

− ミラーとロータハウジングを組み合わせることにより、レンズホルダを節約できる。
− 特に図２から図７に関連して前述した実施形態と比較して、回転中心点からスリットをずらすことにより、最大のビーム拡大が生じる。

この代替的観点にかかる本発明の基本構造を図８に示す。送信光学系６０及び光源６５−１としてのレーザは、送信路６１内の偏向ユニット８０としての偏向ミラーまでは、図２から図７からの上述の実施形態と同一である。

受信路３１の第１のミラーは、少なくとも１つのスリット形状の開口部を含み、湾曲していることを特徴とする。ここで、受信路３１は、複数の湾曲ミラーを使用することによりコンパクトな容積内に折り畳まれ、最終的に検出装置２０上に焦点合わせ又は結像される。光学帯域フィルタは、フィルタ面積がより小さいという利点を有する検出装置２０の直前に配置されるか、又は第１の受信ミラーの前に配置され、これはすなわち受信光学系３０の焦点数が少ない場合に入射角が小さいという利点を有する。

図８は、本発明の一実施形態の概略図であり、送信ビーム経路６１は実線で、受信ビーム経路３１は破線で示されている。見易くするために、受信ビーム５８には水平ビームのみが示されている。

送信光学系の用語：遅軸コリメータ（ＳＡＣ：Ｓｌｏｗ Ａｘｉｓ Ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）、速軸コリメータ（ＦＡＣ：Ｆａｓｔ Ａｘｉｓ Ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）
受信路３１で３つの湾曲ミラーが使用されるさらなる一実施形態が、図９に示されている。

この実施形態の１つの利点は、受信ビーム経路３１の収差を補償するための構成自由度の数が増加することである。
したがって、図９は、本発明の第２の実施形態の概略図であり、送信ビーム経路６１は実線で、受信ビーム経路３１は破線で示されている。

図８にかかる配置構成との本質的な違いは、受信ビーム５８が湾曲した３つの受信ミラー上で折り重ねられ、それにより設置スペースを増加させることなく収差を補償するための自由度の数が増加することである。

あるいは、図１０に概略的に示されているように、ミラーの１つを反射帯域フィルタで置き換えてもよい。
図１０は、本発明のさらなる一実施形態の概略図であり、送信ビーム経路６１が実線で、受信ビーム経路が破線で示されている。図９の図面との違いは、受信ミラー９２の１つが反射帯域通過フィルタ３６に置き換えられていることである。

Claims (8)

1. 部分的に同軸のビーム経路（３１、６１）を有して構成されている受信光学系（３０）及び送信光学系（６０）と、
   特にＬＩＤＡＲシステム（１）の視野（５０）内で構成されている線方向（６５−２）の線光源（６５−１）と、
   共通同軸領域から、前記受信光学系（３０）及び前記送信光学系（６０）の前記ビーム経路（３１、６１）の分離した二軸領域へ、前記受信光学系（３０）の前記ビーム経路（３１）の検出器側領域を二軸分岐するための、移行領域における偏向ユニット（８０）と
   を備えるＬＩＤＡＲシステム（１）用の光学装置（１０）であって、
   前記偏向ユニット（８０）は、縦延伸方向（８４’）により大きい延伸（８４）を、また横延伸方向（８５’）により小さい延伸（８５）を有する長孔（８３）を備えた穿孔ミラー（８１）を有し、
   前記長孔（８３）の前記縦延伸方向（８４’）は、前記線光源（６５−１）の前記線方向（６５−２）に対し垂直に向けられている、光学装置。
2. 前記偏向ユニット（８０）の縦方向の延伸（８４，８８）と横方向の延伸（８５、８９）との比は、少なくとも２：１、好ましくは少なくとも３：１、さらに好ましくは少なくとも４：１である、請求項１に記載の光学装置（１０）。
3. 前記送信光学系（６０）の前記ビーム経路（６１）の開口の直径、又は前記偏向ユニット（８０）の前記縦方向の延伸（８４，８８）は、前記受信光学系（３０）の前記ビーム経路（３１）の開口に対して、約１：１４から約１：７の範囲の値を有する、請求項１又は２に記載の光学装置（１０）。
4. 前記偏向ユニット（８０）の前記長孔（８３）は、前記偏向ユニット（８０）の平面視において、長方形状、両凸楕円形状、両凹形状又は二重半月形状を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の光学装置（１０）。
5. 前記送信光学系（６０）及び前記受信光学系（３０）は、前記送信光学系（６０）のビーム出射側で、及び／又は前記受信光学系（３０）のビーム入射側で、少なくとも部分的に又は一区間において、互いに同軸であるビーム経路（３１，６１）を備えて構成されており、
   前記偏向ユニット（８０）は、前記送信光学系（６０）の光源ユニット（６５）側で、及び前記受信光学系（３０）の検出装置（２０）側で、少なくとも部分的に又は一区間において、二軸ビーム経路（３１、６１）を形成する、請求項１から４のいずれか一項に記載の光学装置（１０）。
6. 前記受信光学系（３０）は複数回折り重なったビーム経路（３１）を有し、前記ビーム経路（３１）は特に２つ又は３つの副鏡（９１、９２、９３）を備え、
   特に入射側の第１の副鏡（９１）は、前記偏向ユニット（８０）の一部であり、もしくは前記偏向ユニット（８０）を形成し、前記副鏡（９１、９２、９３）の１つもしくは複数は凹面鏡として構成されており、及び／又は前記副鏡（９２）の１つは、特に平面形態で、反射帯域フィルタ（３６）として構成されている、請求項１から５のいずれか一項に記載の光学装置（１０）。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の光学装置（１０）を備えた、特に作業装置及び／又は車両用の視野（５０）を光学的に検出するためのＬＩＤＡＲシステム（１）。
8. 視野（５０）を光学的に検出するための、請求項７に記載のＬＩＤＡＲシステム（１）を備えた作業装置、特に車両。

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