[发明专利]用于激光雷达系统的光学装置、激光雷达系统和工作设备

说明书

本发明涉及一种用于激光雷达系统(1)的光学装置(10)，所述激光雷达系统用于光学地检测尤其工作设备或车辆的视野(50)，所述光学装置：具有探测器装置(20)和接收器光学系统(30)；其中，所述接收器光学系统(30)构造用于使所述视野(50)光学成像到所述探测器装置(20)上以及为此具有光纤光学系统(36)，所述光纤光学系统具有一个或多个光纤光学元件(37)，以便与所述探测器装置(20)光学地连接。

技术领域

本发明涉及一种用于激光雷达系统的光学装置、一种激光雷达系统以及一种工作设备。本发明尤其涉及一种用于激光雷达系统的光学装置，所述激光雷达系统用于光学地检测尤其工作设备、车辆等的视野。此外，本发明涉及一种像这样的用于光学地检测尤其工作设备、车辆等的视野的激光雷达系统。此外，通过本发明提供一种具有所述激光雷达系统的车辆。

背景技术

在工作设备、车辆以及其他的机器和设施的应用中，越来越多地使用运行辅助系统或用于检测运行环境的传感器装置。除了基于雷达的系统或基于超声波的系统以外，也越来越多地使用基于光的检测系统，例如所谓的激光雷达系统(英语：LiDAR：lightdetection and ranging，光探测和测距)。

在已知的激光雷达系统的情况下，存在以下缺点：激光雷达系统的在扫描视野时所需的大的接收孔径或输入孔径以常规的方式仅仅可以以相应的用于构造具有接收器光学系统的光学装置的结构大小实现。此外，在接收器光学系统、尤其镜头至探测器装置之间的分配的常规实现导致常规的激光雷达系统的另外的、结构上的限制。两个边界条件降低已知的激光雷达系统的应用的灵活性。

发明内容

相比之下，具有独立权利要求1的特征的根据本发明的光学装置具有以下优点：尽管在接收器侧的大的孔径，在缩小的结构高度或结构宽度的情况下得出光学装置的灵活的可布置性。根据本发明，这借助根据独立权利要求1所述的特征通过以下方式来实现：提供一种用于激光雷达系统的光学装置，所述激光雷达系统用于光学地检测尤其工作设备、车辆等的视野，所述光学装置具有探测器装置和接收器光学系统，其中，该接收器光学系统(i)构造用于使所述视野光学成像到所述探测器装置上并且(ii)为此具有光纤光学系统或光导体光学系统，所述光纤光学系统或光导体光学系统具有一个或多个光纤元件或光导体元件，以便与探测器装置光学地连接。通过设置用于将接收器光学系统与探测器装置光学地连接的光纤光学系统或光导体光学系统，一方面基于光纤光学系统的部件的机械灵活性并且另一方面基于长度匹配的可能性得出对相应的应用情况的结构条件的与常规的激光雷达系统相比更高的可匹配性。

从属权利要求示出本发明的优选的扩展方案。

接收器光学系统尤其可以设置用于，在中间平面上产生视野的图像或该视野的一部分的图像。光纤光学系统的输入端或初始端可以处于中间平面，该中间平面构造用于将光传导至探测器装置。

在一种优选的实施方式中，光学装置具有镜头。在此，光纤光学系统构造为连接在镜头之后的次级光学系统。实际的光学成像首先通过镜头实现，相反，与探测器装置的光学耦合通过具有作为其组成部分的光纤光学系统的次级光学系统来进行。

对此替代地，只要需要，基本上可以在光纤光学系统或光导体光学系统的光输入侧的区域内实现镜头的功能。

根据本发明的光学装置的另一优选的构型方式，可以实现特别紧凑的结构型式，其方式是，光纤光学系统构造为锥体状光学系统，所述锥体状光学系统具有光学横截面较大的光输入侧和光学横截面较小的光输出侧。在此，尤其相应的光纤光学元件可以从光输入侧向光输出侧缩细。通过使用锥体状光学系统，可以使在光输入侧入射的总光功率以灵活的方式和方法在大的输入孔径的情况下成像到缩小的面上，以便由此可以进一步降低探测器装置的结构高度。