[发明专利]用于激光雷达系统的发送光学系统、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)的发送光学系统(60)，所述发送光学系统用于借助光照亮视场(50)，所述发送光学系统具有：线光源(65‑1)，其用于产生和输出线形的初级光(57)；以及偏转光学系统(62)，其具有：‑在所述偏转光学系统(62)的中间成像平面(69)中的透镜装置(68)，所述透镜装置用于输出所接收的初级光(52)到所述视场(50)中；以及‑一维的能够绕轴线(64‑1)摆动的偏转镜(64)，所述偏转镜用于接收来自所述线光源(65‑1)的初级光(57)并且用于使所述初级光(57)定向到所述透镜装置(68)上，并且所述偏转镜在此将所述线光源(65‑1)如此光学成像到所述透镜装置(68)上，使得所述线光源(65‑1)的图像在所述偏转镜(63)摆动运动的情况下扫过所述透镜装置(68)或其一部分。

技术领域

本发明涉及一种用于激光雷达系统的发送光学系统、用于激光雷达系统的光学装置、像这样的激光雷达系统以及工作设备和尤其车辆，所述发送光学系统用于借助光照亮视场，所述激光雷达系统用于光学检测视场。

背景技术

在使用工作设备、车辆和其他机械和设备时，越来越多地将运行辅助系统或传感器装置用于检测运行环境。除了基于雷达的系统或基于超声波的系统之外也使用基于光的检测系统，例如所谓的激光雷达系统(英语：LiDAR：light detection and ranging)。

在进行采集或扫描的激光雷达系统中，初级光在产生之后通过转动或摆动的光学元件引导通过视场，以便借助初级光以采集或扫描的方式扫过(überstreichen)该视场。一方面，振动或转动的部件在这样的系统中具有相对高的惯性力，所述惯性力必须被克服。此外，在另外的光学部件运动的情况下也必须尽可能准确地到达所使用的以微透镜等形式的光学元件，以便获得高的成像质量。这需要极大的仪器费用和控制技术费用。

发明内容

根据本发明的具有权利要求1特征的激光雷达系统的发送光学系统与此相比具有如下优点：在进行采集的激光雷达系统的情况下以相对简单的结构并且在减小的惯性力的情况下实现视场的特别无损耗和图像保真的检测。这根据本发明借助权利要求1的特征通过以下方式来解决：提出一种用于激光雷达系统的发送光学系统，所述发送光学系统用于借助光照亮视场，所述发送光学系统构造为具有：(i)线光源，其用于产生和输出线形的初级光；以及(ii)偏转光学系统，其具有：在偏转光学系统的中间成像平面中的透镜装置，所述透镜装置用于输出所接收的初级光到视场中；以及一维的绕轴线可摆动的偏转镜，所述偏转镜用于接收来自线光源的初级光并且用于使初级光定向到透镜装置上，并且所述偏转镜在此将线光源如此光学成像到透镜装置上，使得线光源的图像在偏转镜摆动运动的情况下扫过透镜装置或其一部分。

从属权利要求示出本发明的优选的扩展方案。

透镜装置的不同构型形式适合。

根据本发明的发送光学系统的一种优选的实施方式，为了输出所接收的初级光到视场中，透镜装置可以具有：(a)分段的透镜装置、透镜阵列、透镜矩阵、微透镜阵列、棒形透镜阵列，所述棒形透镜阵列具有多个棒形透镜，所述多个棒形透镜具有平行的棒形轴线、尤其具有与所述摆动镜的摆动轴线(平行取向的棒形轴线；(b)衍射光学元件，尤其DOE；和/或(c)全息图。

关于线光源，有利地，具有一个或多个所基于的光源的不同构型形式也适合。

根据本发明的发送光学系统(A)可以具有：激光器、边缘发射激光器(Kantenemitterlaser)、表面激光器、VCSEL(vertical cavity surface emitting laser：垂直空腔表面发射激光器)、VeCSEL(vertical external cavity surface emittinglaser：垂直外部空腔表面发射激光器)和/或具有可照明或照明的间隙的装置。对此替代地，相应的激光器也可以构造为玻璃激光器或固体激光器，其在使用相应的射束形成光学系统的情况下扩张(aufweiten)到一条线上。