[发明专利]具有改善像差特性的光学装置和具有装置的激光雷达设备

说明书

公开一种光学装置，其尤其用于激光雷达设备，其具有带有多个μ透镜的透镜阵列和用于对来自扫描区域的射束进行偏转或将射束偏转到扫描区域中的物镜，其中，所述物镜布置在扫描区域和透镜阵列之间的射束路径中，其中，所述装置具有在辐射方向上布置在所述透镜阵列的前面或后面的至少一个楔阵列，所述至少一个楔阵列具有多个楔元件，其中，所述楔元件的数量等于所述μ透镜的数量。此外，公开了一种激光雷达设备。

技术领域

本发明涉及一种光学装置，该光学装置尤其用于激光雷达设备，该光学装置具有透镜阵列和物镜，所述透镜阵列具有多个μ透镜，所述物镜用于对来自扫描区域的射束进行偏转或将射束偏转到扫描区域中，其中，该物镜布置在扫描区域和透镜阵列之间的射束路径中。此外，本发明涉及一种激光雷达设备。

背景技术

已知实施为激光扫描仪系统的激光雷达设备。这种类型的系统通常在发送侧使用微光学元件来产生射束扩展。这发生在没有视野的或扫描区域的角度损失的情况下。该射束扩展一方面用于提高对于发送和或接收物镜的局部污染的系统稳健性，另一方面该射束扩展用于提高人眼安全性和发送更多光功率的可能性。

然而，这种激光雷达设备的问题在于以下事实：在发送侧扫描远离光轴的μ透镜元件时，根据扩展的发送射束直径的设计和所照射到的μ透镜元件至光轴的间距，将发送信号的不同大小的区域直接偏转到发送-接收透镜的孔口中。因此，这些“切除的(abgeschnitten)”部分不再进入到扫描区域中，由此根据扫描角度，在相邻的光斑之间的测量区域的目标距离中可能产生不同大小的间隙或阴影。

发明内容

本发明所基于的任务可以看作，提出一种激光雷达设备和一种光学装置，其可以在没有光斑阴影的情况下使用物镜的完整视场角对扫描区域进行扫描并使像差最小化。

该任务通过根据本发明的技术方案来解决。本发明的有利构型是优选的实施方式。

根据本发明的一方面，提供一种特别是用于激光雷达设备的光学装置。该光学装置具有透镜阵列和物镜，该透镜阵列具有多个μ透镜，该物镜用于对来自扫描区域的射束进行偏转或将射束偏转到扫描区域中。物镜优选布置在扫描区域和透镜阵列之间的射束路径中。此外，该装置具有至少一个楔阵列，所述至少一个楔阵列在辐射方向上布置在透镜阵列的前面或后面并且具有多个楔元件。楔元件的数量优选等于μ透镜的数量。

根据本发明的另一方面，提供一种激光雷达设备，该激光雷达设备用于产生射束并且用于借助射束对扫描区域进行扫描。激光雷达设备具有发送单元和接收单元，该发送单元用于产生射束并用于对射束沿扫描区域进行偏转，该接收单元具有用于接收反射射束的至少一个探测器。发送单元和/或接收单元具有根据本发明的光学装置。

物镜可以由一个或多个透镜构成。此外，物镜可以具有集成的或布置在物镜上的孔口，以限制最大出射面积。

通过透镜阵列和楔阵列的组合使用可以如此影响射束，使得在物镜的边缘区域中不再出现所谓的光斑区段或光斑阴影。一个优点是，在没有这种光学装置的情况下被发射到物镜的孔口中的发送信号的和接收信号的部分都可以被转向并穿过物镜。

该光学功能例如可以通过在所使用的透镜阵列的背侧上或背侧前布置为楔结构的楔阵列来实现。替代地或附加地，光学功能可以通过光栅或衍射光学元件或全息光学元件来实现。