(57)【要約】  本発明は、レーザパルスの形態のレーザ光（４）を送信するための方法であって、パルスパラメータ（１００）に基づいてレーザパルスを計画するステップと、既定の先行する時間間隔内に送信されたレーザパルスが、計画されたパルスと一緒に、既定のエネルギー基準を満たすかどうかをチェックするステップと、エネルギー基準が満たされている場合、計画されたレーザパルスを送信ユニット（２）によって送信し、かつエネルギー基準が満たされていない場合、計画されたレーザパルスを送信しないかまたはレーザパルスの出力を低減するステップとを含む、方法に関する。
2021512496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザパルスの形態のレーザ光（４）を送信するための方法であって、
パルスパラメータ（１００）に基づいてレーザパルスを計画するステップと、
既定の先行する時間間隔内に送信されたレーザパルスが、計画された前記パルスと一緒に、既定のエネルギー基準を満たすかどうかをチェックするステップと、
前記エネルギー基準が満たされている場合、計画された前記レーザパルスを送信ユニット（２）によって送信し、かつ前記エネルギー基準が満たされていない場合、計画された前記レーザパルスを送信しないかまたは前記レーザパルスの出力を低減するステップとを含む、方法。
【請求項２】
前記エネルギー基準が、人間の目に後々まで残る損傷を生じさせない前記レーザ光の最大エネルギーであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
すべてのレーザパルスが、とりわけ既定の最小間隔をあけた離散レーザパルスであることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記エネルギー基準が、前記計画されたレーザパルスの許容されるパルス持続時間および／もしくはパルスエネルギーの最大値ならびに／または２つのレーザパルス間の間隔の最小値を含むことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
既定のパルスパターンが繰り返し送信されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記エネルギー基準が、前記パルスパターン全体の放出エネルギーの最大値を含むことを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記レーザ光が、立体角を変化させながらスキャンするように送信され、前記立体角が、離散ピクセル（５）から成るラスタ内に離散化され、各ピクセル（５）に対し、前記ピクセル（５）に当たる各レーザパルスの光出力が積分され、かつ前記エネルギー基準を満たしていることが各ピクセル（５）に対してチェックされることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記レーザ光（４）が既定の目の開口面（６）の上を通過していく時間範囲が決定され、前記時間範囲中に、複数のレーザパルスのパルス群が送信可能であり、かつ前記エネルギー基準が、前記パルス群のレーザパルス数および／または２つのパルス群の間隔に関する最大値を有することを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記パルスパラメータ（１００）が、パルス時点および／またはパルスエネルギーおよび／またはパルス長および／またはパルス出力および／またはパルス出射角を含むことを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
コンピュータプログラム製品が計算装置上で動作する場合、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法を実施するための、機械可読のメモリ媒体上で保存されたプログラムコードを有するコンピュータプログラム製品。
【請求項１１】
レーザ光（４）を送信するためのレーザシステム（１）であって、
パルスパラメータに基づいてレーザパルスを送信するための送信ユニット（２）と、
前記送信ユニット（２）を制御するための制御機器（３）とを含み、
前記制御機器（３）が、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法を実施するよう適応されている、レーザシステム（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーザ光の送信方法に関する。この方法により、とりわけレーザ光を送信する際のアイセーフティの達成が保証される。さらに、本発明はコンピュータプログラム製品およびレーザ光を送信するためのレーザシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現況技術から、とりわけレーザのような活性光源を用いる光活性のセンサおよびアクチュエータが知られている。そのようなセンサおよびアクチュエータは、最大限の模倣された光出力が、不都合な空間的および時間的な状況でも、人間の視力に損傷を与え得るように設計されなければならない。
【０００３】
これに関してはアイセーフティについての国際規格が存在し、これらの国際規格に基づき、光放出のパラメータに依存して、すべての考え得る動作シナリオでアイセーフティの遵守を保証するための光出力制限値が導き出され得る。あらゆる時点でのこのようなシステムの最も不都合な空間的および時間的な状況を想定することにより、通常動作での光放出のパラメータは損傷限界未満で動作される。とりわけ実際の動作挙動の観察は行われず、したがってレーザ光の送信は、固定的に設定された制限値を含む制御に従っている。
【０００４】
ＤＥ１０２００７０１８３６６から、レーザ装置の動作システムが知られている。この場合は、規定の作動サイクルおよび規定の出力レベルを有し、とりわけアイセーフティ制限の要件を満たすレーザパルス列信号を供給する制御が存在する。
【発明の概要】
【０００５】
本発明は、動作パラメータの積極的な調節により、それぞれその時々の危険なシチュエーションに対し、アイセーフティが保証されることを可能にする。したがって正規の動作では、現況技術で可能であるよりもより高い出力が放出され得る。これは、例えばレーザプロジェクタのような光アクチュエータにとっても、例えばＬｉＤＡＲシステムのような光活性センサにとっても有利である。具体的には、積極的な調節により、なんらかの最悪のシナリオが積極的に食い止められ、これにより、許容出力が上昇するかまたは初期出力のアダプティブ適合が実施されるかのいずれかである。後者は、動作挙動が最悪のシナリオに向かっている場合に、とりわけ放出出力を低下させる。
【０００６】
レーザパルスの形態のレーザ光を送信するための本発明による方法は、以下のステップを含む。すなわち、
最初に、パルスパラメータに基づいてレーザパルスの計画が行われる。パルスパラメータはレーザパルスの特性であり、この特性に基づいて、レーザパルスを送信するために送信ユニットが制御されなければならない。続いて、既定の先行する時間間隔内に送信されたレーザパルスが、計画されたパルスと一緒に、既定のエネルギー基準を満たすかどうかのチェックが行われる。このエネルギー基準により、とりわけアイセーフティが保証されている。これは、既定のエネルギー基準が、アイセーフティに必要なエネルギー制限値を含むことを意味する。したがって本発明によれば、各パルスに対し、アイセーフティのためのエネルギー基準を遵守しているかどうかがチェックされる。その際、実際に送信されたその前のパルスが活用され、これにより、それまでに送信されたレーザ光の形態のエネルギーについての非常に正確なイメージが確定され得る。最後に、エネルギー基準が満たされている場合、計画されたレーザパルスの送信が送信ユニットによって行われる。これに対し、エネルギー基準が満たされていない場合、計画されたレーザパルスは送信されない。エネルギー基準が満たされていない場合、その代わりにレーザパルスの出力低減が行われる。これは、エネルギー基準が満たされていない場合にパルスパラメータが変更され得ることを意味し、計画されたレーザパルスの代わりに、より低い出力のレーザパルスが送信される。これは、計画されたレーザパルスの送信によりエネルギー基準に反することになり、それが、アイセーフティがもう保証され得ないことを意味するかどうかが、各レーザパルスに対してチェックされることを意味する。したがって、レーザ放出システム、とりわけ送信ユニットの絶え間ない監視が行われる。これとは違い一般に使われているシステムが、アイセーフティに関し、放出制限のためのパラメータを、したがってすべての動作状態でのレーザ放出システムのためのパラメータも規定するために、最悪のシナリオを想定して１回の計算を行うのに対し、本発明の枠内では、実際に放出される放射が、とりわけ送信ユニットのシステム状態と一緒に記録され、それを基に、どのようなパラメータがレーザ放出システムをアイセーフティな状態で保つかの計算を行う。これらの計算が、測定されたパラメータに基づいてリアルタイムで実施されることが有利である。これは、本発明による方法が、リアルタイムで各々の計画されたレーザパルスに対して実施されることを意味する。これにより調節が行われる。
【０００７】
従属請求項の内容は本発明の好ましい変形形態である。
エネルギー基準は、人間の目に後々まで残る損傷を生じさせないレーザ光の最大エネルギーであることが好ましい。とりわけ、現況技術からアイセーフティ規格が知られている。これらのアイセーフティ規格は、どのくらいの光出力なら人間の目に当ててもよく、後々まで残る損傷を生じさせないかを提示している。この最大光出力は、特定の送信ユニットに適合させたエネルギー基準を生成させ得る。特に有利なのは、このエネルギー基準が３つの異なる規則を含むことである。すなわち第１の規則は、単一のレーザパルスのパルスパラメータの監視によって保証され得る単一パルス基準である。観察すべきパルスパラメータは、とりわけパルス持続時間およびパルスエネルギーである。第２の規則は、以下にパルスパターンとも記載されるレーザパルスシーケンスを制限する平均値基準である。この場合、任意の長さの時間窓がパルスパターン上に置かれ、かつその中で放出されるエネルギーが積分される。発生するエネルギーは、時間窓の長さから導き出され得る制限を上回ってはならない。この工程は、パルスパターン中の、最大で１×１０−７ｓ〜３０，０００ｓの間の各期間および各開始点に対して適用されなければならない。第３の規則は低減基準であり、この場合、ある特定の長さの幾つの理論上のパルスが、第２の規則からの観察すべき最大時間窓内にぴったり収まるかが分析される。これらの準パルス（Ｑｕａｓｉｐｕｌｓ）の長さおよび準パルスの数から補正率が算出され、この補正率が、第２の規則のエネルギー制限に掛け合わされる。
【０００８】
さらなる好ましい一実施形態では、すべてのレーザパルスが離散レーザパルスである。これは、エネルギー基準の確定およびチェックを簡略化する。とりわけ、３つの異なる規則を遵守すべきであることを予め説明した。これらの規則の遵守は、例えば総当たり法に基づいて計算でき、総当たり法では、各々の単一のパルスが保存され、かつ高いリソースコストで、エネルギー制限の遵守をチェックするために必要な時間窓が計算される。これに加えてスキャニングシステムでは、追加的にレーザパルスの出射角が考慮されなければならず、こうして放出の時間全体にわたってだけでなく角度範囲全体にわたっても反復される。これを簡略化するため、離散レーザパルスだけが存在し、これによりとりわけ時間的に不断の放射波（連続波、ｃｗ）または変調されるビームは送信されない。２つの離散レーザパルスの間に既定の最小間隔が存在することが特に有利である。これはとりわけエネルギー基準のチェックを簡略化し、なぜならとりわけレーザパルスの既定の最小間隔に基づく、既定の時間窓内のレーザパルスの最大数が、上限値を有するからである。さらに、放出される光出力は、レーザパルスの単一エネルギーの積分により、簡単かつ低コストで確定され得る。これにより、エネルギー基準の遵守または不遵守の、リソースにやさしくて速いチェックが可能にされる。
【０００９】
好ましい一実施形態では、エネルギー基準が、計画されたレーザパルスの許容されるパルス持続時間および／またはパルスエネルギーの最大値を有する。その代わりにまたはそれに加えて、エネルギー基準が２つのレーザパルス間の間隔の最小値を有する。これは、エネルギー基準が、予め第１の規則として説明したような単一パルス基準を含むことを意味する。とりわけ、単一の計画されたレーザパルスが送信時に既にこのエネルギー基準にさえも反しているかどうかがチェックされる。これについては、先行して送信されたレーザパルスの観察は必要ない。
【００１０】
さらに、既定のパルスパターンが繰り返し送信されることが有利である。これは、送信されるレーザパルスにおいて、絶えず表れるフレームが存在することを意味する。とりわけ、繰り返されるパルスパターンは、レーザプロジェクタの画像またはＬｉＤＡＲセンサにおけるフレームであり得る。これにより、送信されるレーザ光の周期性が達成される。これもまたエネルギー基準のチェックを簡略化させ、なぜならとりわけ前述のような第２の規則が、繰り返されるパルスパターンの光出力のチェックに限定され得るからである。これにより、エネルギー基準が満たされているかどうかが、リソースにやさしくかつ速くチェックされ得る。
【００１１】
エネルギー基準が、パルスパターン全体の放出エネルギーの最大値を含むことが特に有利である。したがって、とりわけ各パルスパターンに対し、光出力の最大値が遵守されているかどうかがチェックされる。最大値に達すると、とりわけパルスパターンのさらなるパルスは送信されない。これは、パルスパターンの計画されたレーザパルスが送信されないことを意味する。その代わりに、最大値への近接を認識でき、かつパルスパターンのさらなる計画されたレーザパルスの送信が、放出エネルギーを低減してのみ許容され得る。これは、パルスパターンのすべてのレーザパルスを送信し、それでもなおパルスパターンの放出エネルギーの最大値を満たすために、単一の計画されたレーザパルスのエネルギーが低減されることを意味する。
【００１２】
レーザ光が、立体角を変化させながらスキャンするように送信されることが好ましい。立体角は、離散ピクセルから成るラスタ内に離散化される。エネルギー基準を満たしていることを各ピクセルに対してチェックするため、各ピクセルに対し、ピクセルに当たる各レーザパルスの光出力が積分される。とりわけ、計画されたレーザパルスに対してもこのような計算が実施される。ピクセルによる離散化に基づき、人間の目の最大直径も離散化され得る。したがって、レーザ光が人間の目に入射し得る面が、幾つかのピクセルによって離散化され得る。それを基に、スキャニングシステムの場合に単一のレーザパルスが当たる最大ピクセル数が確定され得る。それを基に、アイセーフティを保証するためにどのくらいの光エネルギーが単一のピクセルに当たってよいかが、ここでも簡単かつ低コストで導き出され得る。したがってエネルギー基準は、離散化に基づいて簡単かつ低コストで確定可能である。とりわけ、ピクセルのサイズは目の面積よりまたは送信されるレーザ光の断面積より明らかに小さい。平均の離散化誤差は、ピクセル密度と共に低下し、これに対して計算コストおよびリソースコストも上昇する。したがって、１つのレーザパルスの発する光出力が、各々の当たったピクセルに分配される。それにより、各ピクセルに対し、そのピクセルが単一のレーザパルスまたは１つのパルスパターンの場合にどのくらいの光エネルギーに曝されるかが、簡単かつ低コストで確定され得る。
【００１３】
特に有利なのは、レーザ光が既定の目の開口面の上を通過していく時間範囲が決定されることである。目の開口面とは、レーザ光が人間の目の中に達し得る面である。目の開口面は、目の瞳孔の直径によって定義される。この時間範囲中に、複数のレーザパルスのパルス群が送信可能である。エネルギー基準が、パルス群のレーザパルス数および／または２つの相次ぐパルス群の間の間隔に関する最大値を含むことが有利である。
【００１４】
パルスパラメータは、パルス時点および／またはパルスエネルギーおよび／またはパルス長および／またはパルス出力および／またはパルス出射角を含むことが有利である。これらのパラメータに基づいて、計画されたレーザパルスが計画され、かつこれらのパラメータに基づいて、計画されたレーザパルスが計画され、かつこれらのパラメータに基づいて、計画されたレーザパルスがエネルギー基準を満たしているかどうかがチェックされる。これに加えて、送信ユニットのシステムパラメータが読み取られ得ることが特に有利である。このようなシステムパラメータは、とりわけ向き、固有運動、とりわけ振動および横加速度、間隔センサのデータ、または光学系およびビーム成形についてのその時々の情報を含む。これらのシステムパラメータは、システム状態がそれらを変えたかどうか、ならびにアイセーフティの計算を適合させなければならないかどうか、およびどのように適合させなければならないかについて説明する。
【００１５】
本発明は、さらにコンピュータプログラム製品に関する。このコンピュータプログラム製品が計算装置上で動作する場合、このコンピュータプログラム製品は、前述の方法を実施するための、機械可読のメモリ媒体上で保存されたプログラムコードを含む。計算装置は、レーザ放出システムの制御機器であることが有利である。計算装置は、例えばレーザプロジェクタまたはＬｉＤＡＲセンサの制御装置であり得る。
【００１６】
最後に本発明は、レーザ光を送信するためのレーザシステムに関する。このレーザシステムは、パルスパラメータに基づいてレーザパルスを送信するための送信ユニットを含む。これらのパルスパラメータは、とりわけ前述のパルスパラメータに相応する。さらに、レーザシステムは、送信ユニットを制御するための制御機器を含む。制御機器は、前述のような方法を実施するよう形成されている。制御機器はとりわけ、上で定義したような計算装置である。
【００１７】
以下に、本発明の例示的実施形態を添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の１つの例示的実施形態に基づくレーザシステムの概略図である。
【図２】図１からのレーザシステムによって送信されたレーザ光の立体角の離散化の概略図である。
【図３】エネルギー基準の導出の第１の概略図である。
【図４】エネルギー基準の導出の第２の概略図である。
【図５】エネルギー基準の導出の第３の概略図である。
【図６】エネルギー基準の導出の第４の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、レーザ光４を送信するためのレーザシステム１を概略的に示している。レーザシステム１は、パルスパラメータに基づいてレーザパルスを送信するための送信ユニット２を含んでいる。送信ユニット２により、離散レーザパルスだけが、既定の最小間隔で送信される。
【００２０】
レーザシステム１は制御機器３をさらに有する。制御機器３は、送信ユニット２の制御に用いられる。これに関し制御機器３は、本発明の１つの例示的実施形態に基づく方法により、送信されるレーザ光４がアイセーフティであることを保証し、つまり送信されるレーザ光４が人間の目を後々まで残るようには損傷し得ないことを保証する。同時に、レーザ光４の初期出力は最大限に高められている。
【００２１】
制御機器３は、送信ユニット２によって送信すべきレーザパルスを計画し、かつ送信ユニット２がレーザパルスをレーザ光４として送信するために送信ユニット２を相応のパルスパラメータ１００で制御する。その際、制御機器３は加えて、計画されたレーザパルスが、既定のエネルギー基準に反しているかどうかをチェックする。反している場合、計画されたレーザパルスの初期出力を低減するためにパルスパラメータ１００が修正されるか、または計画されたレーザパルスの送信が完全に断念されるかのいずれかである。
【００２２】
エネルギー基準の遵守または不遵守をチェックできるように、とりわけ、測定パラメータ２００が送信ユニット２から読み取られる。これらの測定パラメータ２００は、とりわけ既に送信されたレーザパルスのパルスパラメータ１００を含み、これに加えてシステムパラメータを含む。パルスパラメータは、パルス時点および／またはパルスエネルギーおよび／またはパルス長および／またはパルス出力および／または出射角度である。システムパラメータは、とりわけ向きならびに／または固有運動ならびに／または間隔センサのデータならびに／または光学系およびビーム成形についてのその時々の情報のようなパラメータである。固有運動に関しては、とりわけ振動および／または横加速度が決定される。これらのシステムパラメータは、システム状態が変わったかどうかの逆推理を可能にする。そのうえシステムパラメータに基づいて、アイセーフティの計算が適合されなければならないかどうか、およびどのように適合されなければならないかが確定され得る。
【００２３】
アイセーフティを保証するため、基本的に、任意の時点で送信されるレーザパルスがどのくらいの最大エネルギーを有してよいかというエネルギー基準が規定されなければならない。アイセーフティのチェックが３つの異なる規則に基づいて行われることが有利である。すなわち、
第１の規則は、単一パルス基準である。単一パルス基準では、単一の計画されたレーザパルスが高すぎるエネルギーを有し、既に単一のレーザパルス自体がアイセーフティに反することになるかどうかがチェックされる。したがって第１の規則は、とりわけ、計画されたレーザパルスのパルスパラメータの監視によって保証され得る。とりわけ、パルス持続時間およびパルスエネルギーがチェックされる。
【００２４】
第２の規則は、パルスパターンのパルスシーケンスを制限する平均値基準である。この場合、１つのレーザパルスシーケンスがパルスパターンと見なされる。これに関し、任意の長さの時間窓がパルスパターン上に置かれ、かつその中で放出されるエネルギーが積分される。発生するエネルギーは、時間窓の長さから導き出される制限を上回ってはならない。この工程は、任意の期間および任意の開始点に対して適用されなければならない。
【００２５】
第３の規則は、ある特定の長さの幾つの理論上のインパルスが、前の第２の規則からの観察すべき最大時間窓内にぴったり収まるかが分析される低減基準である。これらの準パルスの長さおよび準パルスの数から補正率が算出でき、この補正率が、第２の規則からのエネルギー制限に掛け合わされる。
【００２６】
これらの規則の遵守は、総当たり法によってチェックでき、総当たり法では、各々の単一のパルスが保存され、かつ比較的高いリソースコストで単一の時間窓が計算され、この時間窓に基づいてエネルギー制限がチェックされ得る。ただしこれは実用的ではない。したがって、送信ユニット２はレーザ光４を以下の前提条件下でのみ送信する。すなわち、
離散レーザパルスだけが送信され、したがって連続波または変調されるビームは存在しない。２つのこれらの離散レーザパルスの間には、既定の最小パルス間隔が存在する。レーザ光４の送信は、とりわけパルスパターンの繰り返しで行われ、これは、レーザ光４が周期性を有することを意味する。したがってとりわけ、レーザ光は繰り返されるパルスパターンの連続から構成される。パルスパターンは、例えばレーザプロジェクタの画像またはＬｉＤＡＲセンサのフレームであり得る。
【００２７】
これらの簡略化に基づいて、エネルギー基準が、とりわけ３つの前述の規則を考慮して、簡単かつ低コストでチェックされ得る。このために、レーザ光４の周期性から導き出される第１の時間的な監視範囲が設けられる。各パルスパターンに基づき、アイセーフティのために許容される最大放出エネルギーが確定され得る。そうしてとりわけ、パルスパターン内で放出される全エネルギーを確定するために、各パルスパターンに対し、各々の積分器を開始することができる。このエネルギーが制限値を上回ってはならず、この制限値は既知のアイセーフティ規格から導き出され得る。この制限値が、計画されたレーザパルスによって上回られる場合、レーザパルスの初期出力が低減されるか、またはレーザパルスの送信が完全に断念されるかのいずれかである。制限値に近接したときに、たとえその時々に計画されたレーザパルスにより、パルスパターンのエネルギーの最大値が上回られないとしても、制御機器３が、計画されたレーザパルスの初期出力を低減することも有利である。
【００２８】
第２の時間的な監視範囲は、スキャニングシステムにおいて、投影空間内にある人間の目の上をレーザ光４が通過することを基に導き出される。このためにとりわけ送信ユニット２は、レーザ光を可変の角度で送信するよう適応されている。これは、目の上を通過するときに目の中にさし込み得るパルス群を生じさせる。したがって、送信されるレーザ光４の角度が変化する運動速度に基づいて、目の中にさし込み得るレーザパルスの最大数が確定され得る。第２の監視範囲は、とりわけ目の上を通過する最大持続時間を指針とする。これにより上記のパルス群が最大限有してよいエネルギー制限が確定され得る。第２の監視範囲の監視は、第１の監視範囲に倣って積分器によって行われ、この積分器はパルス群のレーザパルスのエネルギーを積分する。第２の時間的な監視範囲のエネルギー制限が、既知のアイセーフティ規格から導き出され得ることが有利である。
【００２９】
第３の時間的な監視範囲は、単一の計画されたレーザパルスおよびそのレーザパルスとその前に送信されたレーザパルスとの間隔を指針とする。つまりここでは、各々の単一のレーザパルスに対し、計画されたパルスエネルギーがアイセーフティを保証するかどうか、またはアイセーフティが上記のパルスエネルギーによりもう保証されていないかどうかがチェックされなければならない。同じことが、先行する送信されたレーザパルスに対する間隔に適用され、この場合にも、既知のアイセーフティ規格から、単一のレーザパルスによって遵守されなければならない制限値が導き出され得る。
【００３０】
図２では、本発明の例示的実施形態に基づく離散化が概略的に示されている。これは、目の直径内への光入射に対して常にアイセーフティ計算が実施されなければならないので必要である。したがって、角度空間内に配置されるあらゆる有り得る目の直径に対し、これらのパラメータをモジュール式に計算するシステムが開発されなければならない。したがって、離散ピクセル５から成るラスタが設けられ、これに関しピクセル５は、目の開口面６の１つの断片のサイズを有する。目の開口面６は、保護すべき目の瞳孔の最大直径によって決定される。レーザ光４の光出力は、３つの前述の時間的な監視範囲に基づき、そのレーザ光４が当たる相応のピクセル５内で配分に応じて累積される。アイセーフティの意味において、時間的に累積される光出力の上述の計算が、目の直径のサイズのあらゆる有り得る空間的積分窓に対して行われ得る。このようなシステムの平均の離散化誤差は、ラスタのピクセル密度と共に低下し、それと共にこれに対して計算コストおよびリソースコストも上昇する。
【００３１】
図３〜図６は、９０５ナノメートルの波長をもつレーザ光４のためのエネルギー基準の導出の具体例を概略的に示している。この波長の場合、既知のアイセーフティ規格に基づくエネルギーリミットは、観察される時間窓の持続時間にわたって最初は平方根関数で増大し、したがって最初は強く上昇し、しかし終わりに向かって次第にあまり上昇しなくなる。これに加え、ある程度の時間からは、前述の第３の規則からの補正率がはっきり表れ、したがってこの曲線は簡単に計算できる形状ではない。エネルギーリミット１００の推移は図３で概略的に示している。
【００３２】
最初に、パルスパターンが周期性を有することに関係する第１の簡略化範囲が確定される。この繰り返される時間域は、ある程度の持続時間および変わらない放出エネルギーを有し、かつアイセーフティに反することなく任意の頻度で繰り返され得るべきである。したがって、最高の既知のリミットが直線的に１つのパルスパターンの長さに分断される。この最高の既知のリミットは、最大限可能な時間窓にわたる制限の定義である。直線的な分断により、フレームごとに、目が占める角度範囲ごとに放出してよいエネルギー制限２００が決められる。角度範囲は、レーザ光４が送信ユニット２によって送信される送信角の角度範囲に相応する。
【００３３】
簡略化の第２の範囲は、レーザシステム１の目標が、短時間に多くのレーザパルスを立て続けに次々と１つの相似な角度範囲内に放出することであるという想定に関係する。このために、既定の最小パルス間隔をあけて相次いで放出され得るレーザパルスの最大数を規定するパルス群が定義される。最大限放出可能なパルス数３００は図５に示している。
【００３４】
第３の範囲は、図４に示したような第１の範囲と図５に示したような第２の範囲とを一緒にすることから生じる。こうすることで、アイセーフティ規格の最小範囲がパルス群によってカバーされ、かつパルスパターンごとの絶対的なエネルギー制限が決められる。それを基に、１つのパルスパターン内でエネルギーリミット１００を上回らないために、各パルス群の後、少なくともどのくらい長く待機しなければならないかが導き出され得る。
【００３５】
これについて図６は、パルスパターンのエネルギー制限２００に達するまでの、放出されるパルス群４００を概略的に示している。
したがって前述の簡略化は、パルス群がある特定の時間的な間隔をあけて送信され得ること、その一方で同時にパルスパターンごとのエネルギー制限が監視されることを可能にする。したがって、この簡略化のパラメータは以下のような内容である。すなわち、
−  最大限許容される単一パルスエネルギー
−  最小限許容される時間的な単一パルス間隔
−  １つのパルス群内での単一パルスの最大限の許容される数
−  ２つのパルス群の間の最小限許容される時間的な間隔
−  フレームごとの最大限許容されるエネルギー制限（フレームごとの最大限許容されるパルス数）
設定されたパルス長およびパルス出力から、計画されたレーザパルスおよび送信されたレーザパルスのパルスエネルギーが導出され得る。それを基に、パルスパターンごとの最大限許容されるエネルギー制限が前述のように計算され得る。レーザシステム１がスキャニングシステムである場合、このシステムが目の直径内に中断なくパルスを放出する時間から、最小限許容される単一パルス間隔が得られ得る。こうして、この時間内に放出されてもよい最大エネルギーが計算でき、それを基に、レーザパルス数が、およびそれを基に、最小限許容される単一パルス間隔もまた結果として生じる。このレーザパルス数は同時に、１つのパルス群内での単一パルスの最大許容数に相当する。
【００３６】
２つのパルス群の間の最小限許容される時間的な間隔は、エネルギーリミット１００と、パルスパターンごとの最大エネルギーリミット２００との交点から計算される。エネルギーリミット２００を超えてエネルギーを高めるすべてのレーザパルスは、既にこのメカニズムによって阻止される。したがって、エネルギーリミット２００に達する時点まで、１つの監視が保証される。エネルギーリミット２００に達する時点、最大限許容されるエネルギー制限、およびパルス群パラメータから、２つのパルス群の間の最小限許容される時間的な間隔が確定され得る。
【００３７】
特に有利なのは、すべての使用されるパラメータに安全間隔が加えられ得ることである。これにより、不具合の発生時に、既知のアイセーフティ規格の制限にすぐには達しないようになる。つまり、レーザシステム１のアイセーフティを高めるバッファが存在する。
【００３８】
以下に、本発明による方法を制御機器３上で実装するための可能なアルゴリズムを疑似コードによって示す。
【図１】
2021512496.tif 000003
【図２】
2021512496.tif 000004
【図３】
2021512496.tif 000005
【図４】
2021512496.tif 000006
【図５】
2021512496.tif 000007
【図６】
2021512496.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】令和2年11月24日(2020.11.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザパルスの形態のレーザ光（４）を送信するための方法であって、
パルスパラメータ（１００）に基づいてレーザパルスを計画するステップと、
既定の先行する時間間隔内に送信されたレーザパルスが、計画された前記パルスと一緒に、既定のエネルギー基準を満たすかどうかをチェックするステップと、
前記エネルギー基準が満たされている場合、計画された前記レーザパルスを送信ユニット（２）によって送信し、かつ前記エネルギー基準が満たされていない場合、計画された前記レーザパルスを送信しないかまたは前記レーザパルスの出力を低減するステップとを含む、方法。
【請求項２】
前記エネルギー基準が、人間の目に後々まで残る損傷を生じさせない前記レーザ光の最大エネルギーであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
すべてのレーザパルスが、とりわけ既定の最小間隔をあけた離散レーザパルスであることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記エネルギー基準が、前記計画されたレーザパルスの許容されるパルス持続時間および／もしくはパルスエネルギーの最大値ならびに／または２つのレーザパルス間の間隔の最小値を含むことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
既定のパルスパターンが繰り返し送信されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記エネルギー基準が、前記パルスパターン全体の放出エネルギーの最大値を含むことを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記レーザ光が、立体角を変化させながらスキャンするように送信され、前記立体角が、離散ピクセル（５）から成るラスタ内に離散化され、各ピクセル（５）に対し、前記ピクセル（５）に当たる各レーザパルスの光出力が積分され、かつ前記エネルギー基準を満たしていることが各ピクセル（５）に対してチェックされることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記レーザ光（４）が既定の目の開口面（６）の上を通過していく時間範囲が決定され、前記時間範囲中に、複数のレーザパルスのパルス群が送信可能であり、かつ前記エネルギー基準が、前記パルス群のレーザパルス数および／または２つのパルス群の間隔に関する最大値を有することを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記パルスパラメータ（１００）が、パルス時点および／またはパルスエネルギーおよび／またはパルス長および／またはパルス出力および／またはパルス出射角を含むことを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の方法をコンピュータ装置に実行させるためのコンピュータプログラム。
【請求項１１】
請求項１から９のいずれか一項に記載の方法をコンピュータ装置に実行させるためのコンピュータプログラムを記録した記録媒体。
【請求項１２】
レーザ光（４）を送信するためのレーザシステム（１）であって、
パルスパラメータに基づいてレーザパルスを送信するための送信ユニット（２）と、
前記送信ユニット（２）を制御するための制御機器（３）とを含み、
前記制御機器（３）が、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法を実施するよう適応されている、レーザシステム（１）。
【国際調査報告】
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