JP6814307B2 - 光伝送素子、受光ユニット、光アクチュエータユニット、lidarシステム、作業装置および車両 - Google Patents
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Description
一連の光素子を有する層の構成形態に対して、適用に応じてそれぞれ、有利に選択可能な種々の可能性が提供される。
光伝送素子の形状および特に光素子の層の形状は、幾何学的に、それぞれの適用の要求に適合されてもよい。
光素子それ自身および特にそれぞれの部分素子は、種々の幾何学的形状を有してもよく、種々の方法で相互に組み合わされてもよい。
本発明による光伝送素子の他の追加または代替実施形態において、光素子は二重円錐および/または二重角錐のタイプに形成されていてもよい。
材料に関してもまた、種々の実施形態が提供される。
多くの材料は本質的に高い反射能力を有するが、個々の光素子の光特性は、対応材料構成によりさらに改善可能である。材料として、例えば、PC、PMMA、Zeonexまたは伝送性プラスチック材料が一般に提供される。
すなわち、層内の光素子は、特に垂直な格子のタイプに配置されているかまたは配置されることが考えられる。
しかしながら、光素子が二次元に配置されているとき、特に簡単な構造が得られる。単床または単層としての配置は、上記のとおりである。
この場合、受光ユニットの入光領域は、基礎となる光伝送素子の第1側面から形成されていてもまたは形成されてもよい。
さらに、本発明の対象は、本発明による光伝送素子を有する、1つないしは複数の光アクチュエータユニットおよび特に電磁放射線用エミッタでもある。
作業装置は特に車両であってもよい。
図1は、本発明による光伝送素子100の第1実施形態の略側面図である。
第1部分素子11および第2部分素子12はそれぞれの底面11b、12bから出発して先細りしかつ先が尖っている。その先細り部分の方向に第1部分素子11は長さ11−2を有する。その先細り部分の方向に第2部分素子12は長さ12−2を有する。先細り部分は、それぞれの底面11b、12bの幅11−1、12−1または直径の、先細り部分の方向の長さ11−2、12−2に対する比により表わされてもよい。その代わりに、それぞれの底面11b、12bとは反対側の尖端における、詳細には、第1または上部側面101および/または第2または下部側面102に対する垂線103に関する開口角11−3ないしは12−3が与えられてもよい。
図2による実施形態において、図1からの光伝送素子100の配置は、光学的に光学ユニット50に前置接続されて装着されている。光学ユニット50は、層110の下部側面102に続くフィルタ層51からなっている。これに、センサ層52が接続されてもよい。このような配置において、第1半空間1から入射した光は光伝送素子100を通過して伝送され、この場合、以下に詳細に説明されるように、局部垂線103に対するそれぞれの光線の入射角が低減されるように適合される。入射角の適合により、光学的に後置接続されたフィルタ層51および/またはセンサ層52の受入領域がより良好に利用可能である。逆考察において、フィルタ層51の伝送ウインドウないしはセンサ層52の検出ウインドウのより少ないまたは全く消滅した変位が得られる。
光アクチュエータユニットを形成するために、センサ層52がエミッタ層54により置き換えられてもよく、この場合、エミッタ層54は、光伝送素子100を通過した後にその放射角度範囲が拡大された光を送出する。
図3に示されている本発明による光伝送素子100の実施形態は、同様に、受光ユニット61として、すなわちセンサ層52の使用において、または光アクチュエータユニット62として、すなわち光学ユニット50の構成におけるエミッタ層54の使用において形成されていてもよい光学装置60に関連した適用を表わす。
エミッタ層54を有する光学ユニット50の操作において、すなわち光学装置60の、光アクチュエータユニット62としての、例えばエミッタとしての構成の場合、内部放射から発生した光線81が模倣され、はじめに光素子10の第2部分素子12に衝当し、次に、直接隣接する2つの光素子10の間で多重反射をした後、外部伝送光線81´として第1半空間1内に逆に到達する。
本発明のこのおよび他の特徴および特性が、以下の記載によりさらに説明される。
例えば、ブラックシリコン検出器における、または反射防止コーティングにおける、表面の光吸収を向上させるための蛾の眼の構造はそれ自身既知であり、かつ特により大きな角度における伝送ウインドウの拡大および移動により、より大きな受取角に対しては比較的コスト的に不利な光波長フィルタとして、および小さい受取角に対してはコスト的に有利な光波長フィルタとして使用される。
本発明の利点として、
大きな入射角においても、構造により低減された入射角を介して、できるだけ小さい、伝送ウインドウの好ましくない拡大および移動により、コスト的に有利な光波長フィルタの使用が得られ、
機能原理が適用される好ましい場合の確率に関して、きわめて稀な、好ましくない場合による、構造への好ましくない入射角および入射位置においても、きわめて僅かな動力損失が得られ、
より大きなマクロ構造としての、または微小化ミクロ構造としての実現可能性が得られ、この場合、さらなる微小化は、得られた配置の尺度により、約3倍以上の波長の回折効果によってのみ制限され、および
画像形成角度比の保持により、センサ上における部分画像の合成の可能性が得られる。
光フィルタ51およびセンサ52は、画像形成法に対して、下部素子半部分12の端部に直接装着され、これにより、大きな角度範囲から入射した光線は、転向されないでフィルタ51に衝当した光線から、重なり合うことなく分離される。
以下に記載の最適化パラメータは、最大角度範囲を介して、外部光源への逆反射が発生せず、検出器側への内部への転向が行われるように設計されることが好ましい。
直接隣接する構造素子10の水平方向間隔13、14
垂直方向長さ11−2、12−2、および上部素子半部分11の下部素子半部分12に対する長さ比
上部素子半部分11の傾斜角11−3
下部素子半部分12の傾斜角12−3
下部素子半部分12の構成が最適化可能である。
2 第2側、下部側、第2半空間
10 光素子、構造素子、個別素子
11 第1部分素子、上部部分素子、上部素子半部分
11a 被覆
11b 底面
11−1 幅、直径
11−2 長さ
11−3 開口角、傾斜角
12 第2部分素子、下部部分素子、下部素子半部分
12a 被覆、被覆面
12b 底面
12−1 幅、直径
12−2 長さ
12−3 開口角、傾斜角
13、14 間隔
20 一連、配置
30 支持体、埋込、支持体材料、埋込材料、平面
40 支持体
50 光学ユニット
51 フィルタ層、光フィルタ
52 センサ層、センサ
54 エミッタ層
60 光学装置
61 受光ユニット
62 光アクチュエータユニット
70 外部入射光
71、72、73 外部入射光線
71´、72´、73´ 伝送光線
81、82 内部放射後の入射光線
81´、82´ 外部伝送光線、外部放射光線
91、92、93 外部光源
100 光伝送素子
101 第1側面、上部側面
102 第2側面、下部側面
103 垂線
110 層、光学的効果層
Claims (9)
- 伝送のための、および伝送される光の角度適合のための光学ユニット(50)用光伝送素子(100)において、
光伝送素子は、層(110)のタイプに配置されて、一連(20)の複数の光素子(10)を有し、
前記光伝送素子において、前記層(110)は、相互に反対側に向けられた第1側面(101)および第2側面(102)を形成し、
それぞれの光素子(10)は、それぞれ幾何学的にほぼ同一底面(11b、12b)から先細りに伸長する一対の部分素子(11、12)を有し、部分素子は、それらの底面(11b、12b)により相互に向かい合わされ、およびそれらの先細り部分に沿って異なる長さを有して伸長し、
前記光素子(10)は、より長い長さを有する部分素子(11、12)は前記第1側面(101)に、およびより短い長さを有する部分素子(12、11)は前記第2側面(102)に向けられているように配向されており、
前記光素子(10)および前記部分素子(11、12)は、その面が、反射層またはコーティングを介して反射するように形成された被覆(11a、12a)を有する
光学ユニット(50)用光伝送素子(100)。 - 前記一連(20)の光素子(10)を有する層(110)は、前記光素子(10)の単層のタイプに形成され、
前記層(110)は、面またはレベル内に、平面に形成されている、
請求項1に記載の光伝送素子(100)。 - 前記光素子(10)および前記部分素子(11、12)は、それ自身、幾何学的におよび/または材料的に相互に一致して形成され、
前記光素子(10)は、二重円錐および/または二重角錐のタイプに形成され、
前記部分素子(11、12)はそれぞれ、垂直の円錐または円錐台として、および/または、垂直の角錐または角錐台として形成され、
前記光素子(10)は一体にまたは材料一体に形成されている、
請求項1または2に記載の光伝送素子(100)。 - 前記光素子(10)および前記部分素子(11、12)は、少なくとも局部的にまたは全体的に相互に同一に、局部的にまたは全体的に前記第1側面(101)および/または前記第2側面(102)に垂直に、それらの本体軸に対して相互に平行に向けられて配向されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の光伝送素子(100)。
- 前記層(110)内の前記光素子(10)は、垂直な格子のタイプに配置され、
前記層(110)内の前記光素子(10)は、垂直な格子並びにそれに対して二重の格子のタイプに、稠密充填のタイプに配置され、
前記光素子(10)は二次元に配置されている、
請求項1〜4のいずれか一項に記載の光伝送素子(100)。 - 入光領域が、前記光伝送素子(100)の前記第1側面(101)から形成され、
出光領域が、前記光伝送素子(100)の前記第2側面(102)から形成された、
請求項1〜5のいずれか一項に記載の光伝送素子(100)を有する、受光ユニット(61)。 - 入光領域が、前記光伝送素子(100)の前記第2側面(102)から形成され、
出光領域が、前記光伝送素子(100)の前記第1側面(101)から形成された、請求項1ないし5のいずれかに記載の光伝送素子(100)を有する、
光アクチュエータユニット(62)。 - 送光ユニットおよび/または受光ユニットが、請求項7に記載の光アクチュエータユニットのタイプの、または請求項6に記載の受光ユニットのタイプの前記光伝送素子(100)を有する、視界内に光を送り出すための送光ユニットおよび視界から光を受け取るための受光ユニットを含むLIDARシステム。
- 請求項8に記載のLIDARシステムを有して形成された、1つないしは複数の作業装置および/または車両。
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