(57)【要約】  本発明は、車両ライダシステム（１０１）に関し、少なくとも１００ｋＷ／（ｍｍ２ｓｒ）の輝度を有し、少なくとも９００ｎｍの波長とレーザパルス毎に少なくとも５０Ｗの最大出力とを有するレーザパルスを放射するように構成されている固体レーザ（１０３）と、検出すべき対象（１１１）の方向にレーザパルスを偏向するための変位可能に配置された少なくとも１つのミラー（１０５）と、前記対象によって反射されたレーザパルスを検出する受光器（１１３）とを備えている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両ライダシステム（１０１）であって、
少なくとも１００ｋＷ／（ｍｍ２ｓｒ）の輝度を有し、少なくとも９００ｎｍの波長とレーザパルス毎に少なくとも５０Ｗの最大出力とを有するレーザパルスを放射するように構成された固体レーザ（１０３）と、
検出すべき対象（１１１）の方向にレーザパルスを偏向させる、変位可能に配置された少なくとも１つのミラー（１０５）と、
前記対象（１１１）によって反射されたレーザパルスを検出する受光器（１１３）と、を備えていることを特徴とする車両ライダシステム（１０１）。
【請求項２】
前記固体レーザ（１０３）は、垂直共振器面発光レーザ（１０３）として構成されている、請求項１記載の車両ライダシステム（１０１）。
【請求項３】
前記ミラー（１０５）は、２つの異なる方向に変位可能である、請求項１または２記載の車両ライダシステム（１０１）。
【請求項４】
２つのミラーが設けられ、当該２つのミラーは、それぞれ異なる方向に変位可能である、請求項１から３いずれか１項記載の車両ライダシステム（１０１）。
【請求項５】
前記ミラー（１０５）は、磁気的および／または圧電的に変位可能である、請求項１から４いずれか１項記載の車両ライダシステム（１０１）。
【請求項６】
前記ミラー（１０５）の直径は、１ｍｍ以上であり、特に３ｍｍ以上である、請求項１から５いずれか１項記載の車両ライダシステム（１０１）。
【請求項７】
前記ミラー（１０５）は、２０度、特に３０度の少なくとも１つの角度に亘って変位可能である、請求項１から６いずれか１項記載の車両ライダシステム（１０１）。
【請求項８】
前記ミラー（１０５）は、少なくとも８０％、特に少なくとも９０％の反射率を有している、請求項１から７いずれか１項記載の車両ライダシステム（１０１）。
【請求項９】
前記ミラー（１０５）は、微小電気機械ミラー（１０５）として構成されている、請求項１から８いずれか１項記載の車両ライダシステム（１０１）。
【請求項１０】
請求項１から９いずれか１項記載の車両ライダシステム（１０１）を、車両周辺の対象（１１１）を検出するために用いることを特徴とする車両ライダシステム（１０１）の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両ライダシステム並びに車両ライダシステムの使用に関している。
【背景技術】
【０００２】
従来技術
独国特許出願公開第１０２００７００４６０９号明細書（ＤＥ１０２００７００４６０９Ａ１）からは、車両用ライダシステムに使用されるレーザおよび光学系が公知である。このシステムは、半導体レーザアレイと適切なレンズ系若しくは他の光学系を含んでいる。このシステムは、機械的に回転若しくはシフトされる反射光学系を用いるライダレーザシステムの置き換えを意図して運転されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２００７００４６０９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発明の開示
本発明が基礎とする課題は、車両ライダシステムを提供することにある。
【０００５】
さらに本発明が基礎とする課題は、車両ライダシステムの使用を示すことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題は、独立請求項の各態様を用いて解決される。本発明の好ましい実施形態は、それぞれの従属請求項の態様である。
【０００７】
一態様によれば、
少なくとも１００ｋＷ／（ｍｍ２ｓｒ）の輝度を有し、少なくとも９００ｎｍの波長、好ましくは少なくとも１０００ｎｍの波長とレーザパルス毎に少なくとも５０Ｗの最大出力とを有するレーザパルスを放射するように構成された固体レーザと、
検出すべき対象の方向にレーザパルスを偏向させる、変位可能に配置された少なくとも１つのミラーと、
前記対象によって反射されたレーザパルスを検出する受光器と、を備えている車両ライダシステムが提供される。
【０００８】
さらなる態様によれば、車両ライダシステムは、車両周辺の対象を探知するために使用される。特に車両ライダシステムを用いてレーザパルスの伝播時間測定が実施され、それにより好適には、検出すべき対象までの距離測定が実施可能となる。
【０００９】
別の態様によれば、車両ライダシステムを備えた車両が提供される。
【００１０】
車両ライダシステムのために上記の特性を有する固体レーザを使用することにより、特にＤＩＮ６０８２５による目の安全指針内で例えば２００ｍまでの広い到達範囲と、例えば０．３°未満、好ましくは０．１５°未満の高い分解能とが可能になる技術的利点が達成される。さらに９００ｎｍよりも大きい波長、特に１０００ｎｍよりも大きい波長の場合、肉眼に対する負担は、通常はレーザビームによってそれほど大きくはならず、そのため好適にはより高いパルス出力およびエネルギの場合でも目に安全なクラス１のレーザが達成可能であり、このことも、システムの到達範囲を増大させる。さらに９００ｎｍよりも大きい波長、好ましくは１０００ｎｍよりも大きい波長の場合、太陽光線の強度をほぼ係数２程度下回り、そのため車両ライダシステムの信号対雑音比が向上する。このことは、ライダシステム用の公知のレーザシステム、例えば８５０ｎｍ乃至９５０ｎｍの波長で放射される端面発光レーザとの比較の結果である。
【００１１】
変位可能に配置されたミラーを設けることにより、特に、照射面またはレーザパルスを用いて照射可能な領域が、１つ以上の対象において、ミラーの変位能力および／またはミラーのサイズに依存し、例えば固体レーザの所定のビームサイズにはもはや依存することなく検出可能になるという技術的利点が達成される。それに応じて固体レーザをより小さく仕様設計することが可能になる。特にレーザビームのビーム直径をより小さく仕様設計することが可能となる。さらに固体レーザを、車両内の任意の位置に取り付けることが可能になる。というのも検出すべき対象の方向に放射されるレーザパルスの偏向が、ミラーを用いて行われるからである。すなわち、車両内での固体レーザの取り付け場所は、車両周辺の所望の照射領域に依存しない。
【００１２】
一実施形態によれば、固体レーザは少なくとも１ＭＷ／（ｍｍ２ｓｒ）の輝度を有していることが提案される。好ましくは固体レーザの輝度は、１００ｋＷ／（ｍｍ２ｓｒ）乃至１ＭＷ／（ｍｍ２ｓｒ）の間である。通常は、より高い輝度は、好適には車両ライダシステムのより広い検出到達範囲を意味する。すなわち好適には、固体レーザから２００ｍまでのおよびそれ以上の距離の対象も検出若しくは探知可能である。輝度は、特にビーム品質と称することも可能である。輝度は、光学およびレーザ技術において通常は電磁ビーム、ここではレーザビームのビーム束を表している。
【００１３】
一実施形態によれば、レーザパルス毎の最大出力は、５０Ｗおよび１００Ｗの間であることが提案される。ここでも、より大きな最大出力は、より広い到達範囲を意味する。レーザパルス毎の最大出力は、より低い出力のレーザパルスも放射可能であることを意味する。レーザパルス毎の最大限可能な出力は、それに応じて５０Ｗ、１００Ｗ、または、５０Ｗ乃至１００Ｗの間の値である。
【００１４】
さらなる実施形態によれば、レーザパルスは、１００ｎｓ以下、好ましくは５０ｎｓ以下、特に好ましくは１０ｎｓ以下、例えば１ｎｓ以下の持続時間を有し、特に２ｎｓ乃至２０ｎｓの間、好ましくは２ｎｓ乃至４ｎｓの間、例えば２．２ｎｓの持続時間を有することが提案される。通常は、より短いパルス持続時間が、距離測定に関する精度や分解能の向上を達成させる。
【００１５】
一実施形態によれば、固体レーザが電気的および／または光学的にポンピング可能若しくは励起可能であることが提案される。すなわち、固体レーザは、電気的および／または光学的にポンピング若しくは励起されるかあるいはされ得る。
【００１６】
別の実施形態では、固体レーザが垂直共振器面発光レーザとして構成されることが提案される。そのような垂直共振器面発光レーザは、英語では一般に「vertical cavity surface emitting laser」と称される。相応に略せば、ＶＣＳＥＬである。そのような面発光レーザを設けることにより、好適には、公知の端面発光レーザに比べて、前述したビーム品質または輝度を特に簡単に達成することが可能になる。このことは特に５０ｍを上回る車両ライダシステムの到達範囲の場合でも、特に２００ｍまでは、前述した例えば２００ｍの場合の１×１ｍ２の解像度が達成される。さらにそのような面発光レーザは、公知の端面発光レーザに比べて、より堅牢であることも利点である。例えばＶＣＳＥＬは、出力結合面の過電流、ひいては過度に高いパルス出力によって破壊され得るものではない。むしろＶＣＳＥＬは、場合によっては熱的ロールオーバーを示す。そのような熱的ロールオーバーは、破壊には結びつかず、好適には可逆的である。さらにＶＣＳＥＬは、ウェーハレベルのスケールで製造可能および検査可能であり、そのため製造コストは実現可能であり、特に高出力ＬＥＤに類似して実現可能である。熱的ロールオーバーの場合には、レーザ材料は高温となり、それによって効率は低下し、このことはさらなる高温を招く。効率の所定の低下のために、レーザは消滅する。ＬＥＤや面発光レーザは、出力エネルギを上向きに放射する。製造の際には、ウェーハ全体がまだ個別化されていないときでもビーム特性を検査することが可能である。それとは対照的に、端面発光レーザは、側面でエネルギを放射し、そのために、検査は不可能である。それ故、レーザを検査するためには、まずウェーハを個別化（分断）しなければならない。従って面発光レーザは、自身がまだウェーハ上に配置されているときに、つまり個別化の前に検査可能である。というのも面発光レーザは上向きに放射するからである。
【００１７】
さらに、好適にはそのような面発光レーザを用いて１ｎｓ未満のパルス立ち上がり時間の短いパルスを形成若しくは生成することが特に簡単となる。このことは特に公知の端面発光レーザとの比較において、より高いデューティサイクルで行われる。このデューティサイクル（duty cycle）とは、「動作中、つまりオン」と、「非動作中、つまりオフ」との間の比と理解されたい。一実施形態では、固体レーザのデューティサイクルは、１％乃至２％の間である。ライダ使用のための公知の端面発光レーザは、今日では一部でしか１％以下若しくは未満を達成していない（例えば０．１％までのデューティサイクルを有するオスラム社の  ＳＰＬ  ＰＬ９０＿３）。
【００１８】
さらにそのような面発光レーザを用いて本発明による輝度若しくはビーム品質は、９００ｎｍよりも大きい出力波長（すなわちレーザパルスの波長）、特に１０００ｎｍよりも大きい出力波長、好ましくは１０５０ｎｍ乃至１１００ｎｍの出力波長の場合に達成可能である。
【００１９】
固体レーザは、本発明の趣旨においては特にレーザ活性材料を含み、これは、結晶格子若しくは他の母材に組み込まれている。そのような固体レーザの例として、ネオジウムまたはイッテルビウムがドープされたイットリウムアルミニウムガーネット（Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｙｂ：ＹＡＧ）が挙げられる。さらに別の実施形態によれば、固体レーザは、半導体レーザであってもよい。例えばこの半導体レーザは、アルミニウムガリウム砒素レーザであってもよい。このレーザは、１１００ｎｍまでの波長を有するレーザビームを放射する。例えば半導体レーザは、インジウムまたはリン酸塩がドープされたレーザ活性材料を含み得る。そのような半導体レーザは、１０００ｎｍを上回る波長領域のレーザビームを放射する。
【００２０】
さらなる実施形態では、ミラーが２つの異なる方向に変位可能であることが提案される。それにより、特にその範囲内で対象を検出することができる照射面若しくは照射可能な領域が当該２つの方向によって拡張可能になる技術的利点が達成される。特にこの２つの方向は、互いに垂直に配向させられている。好ましくは２つの異なる方向に変位可能な専ら１つのミラーが設けられる。
【００２１】
別の実施形態によれば、それぞれ異なる方向に変位可能である、２つのミラーを設けることが提案される。つまり、これらのミラーの各々は、それぞれの異なった方向に変位させることが可能である。ここでもまた、その範囲内で対象を検出することが可能な照射面若しくは照射可能な領域が拡張される。ここでは２つのミラーが設けられ、それらは互いに依存することなくそれぞれの異なった方向に変位可能であるので、対象の特に迅速な探知若しくは検出が可能である。ここでもこれらの２つの方向は、好ましくは相互に垂直に配向させられている。好ましくは専ら２つのミラーが設けられている。好ましくは、２つのミラーはそれぞれ専ら１つの方向に変位可能であり、この場合当該２つの方向は異なっており、特に相互に垂直に配向させられている。
【００２２】
一実施形態によれば、複数のミラーが設けられており、それらは特に同じか若しくは例えば異なって形成されている。複数のミラーに関する実施形態は、１つのミラーに関する実施形態から類似的に明らかにされ、その逆も成り立つ。１つのミラーに関連する説明、特徴および記述は、複数のミラーに対しても類似的に当て嵌まり、その逆も成り立つ。すなわちミラーに対して単数形が使用される場合には、常に複数形も読み取られるべきであり、さらにその逆も成り立つ。
【００２３】
一実施形態では、ミラーは、磁気的および／または圧電的に変位可能であることが提案される。そのような磁気的および／または圧電的変位能力によって、変位の際の特に良好な精度と迅速性が与えられる。
【００２４】
一実施形態では、ミラーの直径は、１ｍｍ以上、特に３ｍｍ以上、例えば３．５ｍｍに等しいか、例えば１ｍｍ乃至８ｍｍの間か、特に３ｍｍ乃至５ｍｍの間であることが提案される。ミラーが大きいほど、レーザに対する要求（例えば輝度）は少なくなる。ミラーが大きいほど、より多くの光がミラーを介して伝送され得る（一定の輝度値の場合）。
【００２５】
別の実施形態では、ミラーは、少なくとも２０度、特に３０度の角度に亘って変位可能であることが提案される。特にミラーは中間位置に関して、少なくとも±１０度、好ましくは±１５度に亘って変位可能であることが提案される。ミラーの変位能力は、通常はレーザビームを用いて照射可能な領域に対応している。すなわち、変位能力が高いほど、照射可能な領域も広くなる。
【００２６】
別の実施形態では、ミラーは、少なくとも８０％、特に少なくとも９０％、好ましくは少なくとも９５％、特に少なくとも９９％の反射率を有することが提案される。ミラーの反射率が高いほど、通常は、車両ライダシステムの効率も高くなる。レーザビームにおける損失は、それによって好適に最小化可能である。反射率は、特にレーザ波長に関係し、つまりレーザパルスの波長に関係する。すなわち、上述の反射率は、好ましくは少なくともレーザ波長において達成されている。
【００２７】
そのような反射率は、例えば一実施形態によれば、ミラーにコーティングを設けること、つまり所定のコーティング、特に光学的コーティングを設けることによって達成し得る。そのようなコーティングは、例えば金属コーティングであってもよい。特にそのようなコーティングを形成するために、金属がミラー基板上に蒸着されてもよい。ミラーは、特に金属でコーティングされ、つまり金属層、特に蒸着された金属層を有する。金属は、例えば、金、銀、アルミニウムであってもよい。例えば、上述した金属の組み合わせが、ミラー基板上に蒸着されてもよい。すなわちこのコーティングは、金、銀、アルミニウムおよび／またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。選択的に若しくは付加的に、前記コーティングは、１つ以上の誘電体層を含み得る。そのような誘電体層は、好ましくは高屈折率と低屈折率の材料を含む。それにより好適には、さらに高い反射率を達成することが可能になる。このコーティングの層厚さは、例えば最大で１μｍであり得る。誘電体層のために、例えば次のような層材料が使用されてもよい。すなわち、フッ化マグネシウム、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、プラセオジム−酸化チタン、酸化チタン、硫化亜鉛またはこれらの組み合わせが使用されてもよい。特に前記コーティングは、複数の層を含むことができ、それらは特に同一に形成されているか、あるいは好ましくは異なって形成されている。特に前記コーティングは、ダイクロイックミラーとして構成されてもよい。そのようなミラーは、波長選択型ミラーであり、特定の波長領域だけを透過させる。そのような波長領域は、一実施形態によれば、９００ｎｍ乃至１２００ｎｍであってもよい。特に前記コーティングの層厚さは、５０ｎｍ未満であってもよい。特に、１００ｎｍ、特に数１００ｎｍ、例えば２００ｎｍまでのコーティングの層厚さが設けられていてもよい。
【００２８】
別の実施形態では、ミラーを、微小電気機械ミラーとして構成することが提案される。すなわちこの微小電気機械ミラーは、微小電気機械素子として構成されている。
【００２９】
別の実施形態によれば、検出された対象までの距離を、探知したレーザパルスに基づいて決定するように構成された評価装置を形成することが提案される。このことは、特にレーザパルスの伝播時間測定を用いて行われる。
【００３０】
一実施形態によれば、車両ライダシステムは、車両周辺の対象を探知若しくは検出するために使用される。特に、レーザパルスの伝播時間測定が実施される。すなわち、固体レーザは、複数のレーザパルスを放射する。これらのレーザパルスが対象に当たる限り、それらのレーザパルスは、当該対象によって反射される。この少なくとも一部は受光器の方向に向かう。この受光器は検出器と称されてもよい。その後それらのレーザパルスの伝播時間測定に基づき、それ自体公知の方法で、対象と車両ライダシステムとの間の距離が決定され得る。
【００３１】
さらなる実施形態では、受光器は、反射されたレーザパルスを探知し、偏向されたレーザパルスを用いて照射可能な領域の画像を撮影するＣＭＯＳ互換イメージセンサを含むことが提案される。つまりこの実施形態は、特に（検出器とも称され得る）受光器を、対象によって反射されたレーザパルスの検出のために設けるという考察を含み、この場合の受光器は、反射されたレーザパルスを探知することも、偏向されたレーザパルスを用いて照射可能な領域の画像を撮影することも可能であるＣＭＯＳ互換イメージセンサを含む。それにより、本発明によるＣＭＯＳ互換イメージセンサは、二重の機能、すなわち反射されたレーザパルスの探知と画像撮影の機能を有している。これにより、（特に距離測定のための）ライダ機能だけでなく撮像機能も提供するために、単一のセンサが必要となるだけである。それとは対照的に公知の従来技術では、上述した２つの機能を達成若しくは提供できるようにするためには２つのセンサが必要である。従って本発明による車両ライダシステムは、公知システムと比較して、より小さく、よりコンパクトであり、そのためより小さな取り付けスペースに取り付け可能である。
【００３２】
一実施形態によれば、ＣＭＯＳ互換イメージセンサは、ＣＭＯＳイメージセンサである。
【００３３】
ＣＭＯＳイメージセンサの場合、変更および／または修正なしでＣＭＯＳプロセスを使用することが可能である。ＣＭＯＳ互換イメージセンサの場合、ＣＭＯＳ基本プロセスが使用でき、プロセス（修正、新たなプロセスステップ．．．）における変更は可能である。すなわち、ＣＭＯＳイメージセンサは、ＣＭＯＳプロセスにおいて製造されている。ＣＭＯＳ互換イメージセンサは、少なくとも部分的にＣＭＯＳプロセスで製造されたものであり、つまりＣＭＯＳ製造プロセスに基づいており、この場合、ＣＭＯＳ製造プロセスに対し、変更および／または更新は、ＣＭＯＳ互換イメージセンサの製造において実施されたものである。
【００３４】
一実施形態によれば、ＣＭＯＳ互換イメージセンサは複数の画素を含み、この場合、ＣＭＯＳ互換イメージセンサの画素の信号を読み出し、この読み出した信号に基づき、検出された対象までの距離を求めるように構成された電子評価部を設けることが提案される。それにより、特に各画素毎にレーザパルスの対応する伝播時間測定が実施され得る技術的利点が達成される。すなわち、各画素信号自体が、検出された対象までの距離を求めるために使用可能になる。特に、複数の画素からなるグループを読み出すことが提案され、この場合、これらの画素のグループの読み出された信号が、検出された対象までの距離を求めるために使用される。それにより好適には、いわゆる「Time of Flight（TOF）」測定（Laufzeitmessung）が実施される。
【００３５】
別の実施形態では、照射可能な領域をＣＭＯＳ互換イメージセンサ上に結像する光学素子を設けることが提案される。これにより、特に、照射可能な領域を、ＣＭＯＳ互換イメージセンサ上に最適に結像させ得るという技術的利点が達成される。それによりこのＣＭＯＳ互換イメージセンサは、照射可能な領域全体を探知することができ、当該照射可能な領域内に対象が存在する限り、それも検出することができる。この光学素子は、例えばレンズ若しくはミラーであり、例えば放物面鏡である。好ましくは複数の光学素子が設けられ、それらは特に同一かまたは異なって形成されている。
【００３６】
別の実施形態によれば、光学素子は、±２０ｎｍ以下、好ましくは±１０ｎｍ以下のレーザ波長に対応する波長領域に対して、少なくとも９５％の透過率、好ましくは９９％を上回る透過率を有することが提案される。この場合、前記波長領域外の波長に対する透過率は、５０％未満であり、好ましくは２０％未満である。これにより特に信号対雑音比を向上させることができるという技術的利点が達成される。
【００３７】
別の実施形態では、ＣＭＯＳ互換イメージセンサは、少なくとも９００ｎｍの波長、好ましくは少なくとも１０００ｎｍの波長を有する電磁ビームを検出できるように構成されることが提案される。それにより特にＣＭＯＳ互換イメージセンサが、少なくとも９００ｎｍの波長を有するレーザパルスも探知可能になるという技術的利点が達成される。この９００ｎｍを上回る波長領域では、通常は、当該電磁ビームに対する眼の損傷の受けやすさは低くなり、そのため車両ライダシステムへの使用において、一般的に車両周辺の交通参加者にとって危険がないという結果がでている。
【００３８】
別の実施形態では、ＣＭＯＳ互換イメージセンサが、センサ材料としてドープされたおよび／または表面改質されたケイ素を含むことが提案される。それにより特に、そのようなケイ素が１０００ｎｍを上回る波長に対してドープされていない若しくは表面改質されていないケイ素よりも感度が高まるという技術的利点が達成される。そのようなケイ素は、例えばブラックシリコン（black silicon）またはピンクシリコン（pink silicon）として公知である。ドーパントとして、例えば硫黄が用いられてもよい。
【００３９】
表面改質では、空気からケイ素への屈折率の急激な変化により反射率が大幅に減少し、そのため、より多くの入射光子がイメージセンサに入り込み、それに応じて検出され得る。この表面改質は、例えば短いレーザパルスを用いた構造化によって実施される。このレーザパルスは、１０ｎｓ以下、例えば１ｎｓ以下のパルス持続時間を有している。例えば表面改質は、コーティングを用いて実施されてもよい。すなわちこの場合はケイ素がコーティングされる。
【００４０】
ケイ素のドーピングにより、特に、光子に対する吸収確率がそれによって高められ、その結果、検出器の感度が、より長い波長の場合でも高まるという技術的効果が奏される。
【００４１】
以下では、本発明を好ましい実施形態に基づいて詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】車両ライダシステムを示した図。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
図１は、車両ライダシステム１０１を示している。
【００４４】
このシステム１０１は、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）として構成された固体レーザ１０３を含んでいる。符号１０３は、固体レーザを象徴的に表すべく回路図の上方で矢印によって一度示されている。さらにこの符号１０３は、垂直共振器面発光レーザの詳細な構造を示す枠にも示されている。ＶＣＳＥＬ１０３は、相応の励起のもとでレーザパルスを放射可能である。
【００４５】
さらにシステム１０１は、微小電気機械素子として構成されたミラー１０５を含んでいる。そのようなミラーは、ＭＥＭＳミラーとも称され得る。このミラー１０５は、変位可能に配置されている。ミラー１０５は、固体レーザ１０３のレーザパルスを、検出すべき対象の方向に偏向する。そのような対象は、ここでは例示的に符号１１１で表されている。ミラー１０５の変位能力に基づいて、偏向されたレーザパルスを用いて照射可能な領域を形成することが可能である。英語では、そのような照射可能な領域を「視野」「field of view」とも称する。対象、ここでは一例として対象１１１が、照射可能な領域内に存在する場合には、それが車両ライダシステムによって探知され得る。
【００４６】
固体レーザ１０３は、そこからレーザパルスが出力結合される、共振器１０７を有する面発光レーザ（縦型エミッタ）１０９を含んでいる。出力されたレーザパルスは、符号１０８の付された矢印によって象徴的にのみ示されている。
【００４７】
ミラー１０５が、その中間位置にある場合には、当該ミラー１０５によって反射されたレーザビームは、符号１１０の付された実線の矢印によって表されている。ミラー１０５が、その最大限可能な変位位置にある場合には、反射されたレーザビームは、符号１１０ａおよび符号１１０ｂの付された２つの破線の矢印によって表されている。レーザビーム（すなわちレーザパルス）は、ミラー１０５を用いて対象１１１の方へ偏向され、ここでは符号１１２の付された実線の矢印によって表されている。そこから、つまり対象１１１からレーザビーム、つまりレーザパルスは、システム１０１の受光器若しくは検出器１１３の方向に反射される。この反射されたレーザビームは、符号１１４の付された破線の矢印を用いて象徴的に表されている。レーザビーム１１４の伝播方向に関して、検出器若しくは受光器１１３の前方にはフィルタ１１５が設けられており、そのためこのフィルタに対応する波長を有する電磁ビームだけが受光器１１３に向けて透過する。ここでは、フィルタ１１５は、±２０ｎｍ以下、好ましくは±１０ｎｍ以下の波長領域に対して、レーザ波長を透過させ、さらなる波長（すなわち前述の±領域を含むレーザ波長ではない波長）に対しては、５０％未満、好ましくは２０％未満しか透過させない。
【００４８】
受光器１１３も、固体レーザ１０３に類似して回路記号を用いて象徴的に示されている。受光器１１３は、例えばインジウムガリウム砒素センサを含んでいてもよく、あるいはＰＩＮダイオード若しくはアバランシェフォトダイオードを含んでいてもよい。「ＰＩＮ」とは、「positive intrinsic negative diode」の略である。
【００４９】
それにより好適には、レーザパルスの伝播時間測定が可能となり、そのため対象１１１とシステム１０１との間の距離１１７が求められるかまたは決定され得る。
【００５０】
垂直共振器面発光レーザ１０３は、少なくとも１００ｋＷ／（ｍｍ２ｓｒ）の輝度を有し、少なくとも９００ｎｍの波長、好ましくは１０００ｎｍ乃至１１００ｎｍの波長を有しているレーザパルスを放射する。さらにレーザパルス毎の最大出力は、少なくとも５０Ｗ、好ましくは５０Ｗ乃至１００Ｗの間、特に１００Ｗである。そのような高いビーム品質若しくは輝度は、例えば以下のように実現若しくは達成されてもよい。
【００５１】
例えば共振器長（キャビティ）を拡大することが提案される。それにより僅かな横モードの発振が生じ、このことは、ビーム品質や輝度に対するプラスの影響を有する。キャビティの延長に対して付加的又は代替的に、好ましくはダブルキャビティが設けられる。そのようなダブルキャビティの場合、共振器に対して１つだけの出力結合ミラーが使用されるのではなく、２つが使用される。好ましくはダブルキャビティの内部ミラーは、ダブルキャビティの外部出力結合ミラーよりも低いレーザ波長の反射率を有する。またそのようなダブルキャビティの場合、当該ダブルキャビティの相応の構成によって、高い横モードの発振が阻害され、このことは好適にはビーム品質や輝度を高める。このダブルキャビティは、英語では通常「coupled cavity」とも称されている。
【図１】
2017525940.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成29年1月26日(2017.1.26)
【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】
車両ライダシステム（１０１）であって、
少なくとも１００ｋＷ／（ｍｍ２ｓｒ）の輝度を有し、少なくとも９００ｎｍの波長とレーザパルス毎に少なくとも５０Ｗの最大出力とを有するレーザパルスを放射するように構成された固体レーザ（１０３）と、
検出すべき対象（１１１）の方向にレーザパルスを偏向させる、変位可能に配置された少なくとも１つのミラー（１０５）と、
前記対象（１１１）によって反射されたレーザパルスを検出する受光器（１１３）と、を備えていることを特徴とする車両ライダシステム（１０１）。
【請求項２】
前記固体レーザ（１０３）は、垂直共振器面発光レーザ（１０３）として構成されている、請求項１記載の車両ライダシステム（１０１）。
【請求項３】
前記ミラー（１０５）は、２つの異なる方向に変位可能である、請求項１または２記載の車両ライダシステム（１０１）。
【請求項４】
前記少なくとも１つのミラー（１０５）として２つのミラーが設けられ、当該２つのミラーは、それぞれ異なる方向に変位可能である、請求項１から３いずれか１項記載の車両ライダシステム（１０１）。
【請求項５】
前記ミラー（１０５）は、磁気的および／または圧電的に変位可能である、請求項１から４いずれか１項記載の車両ライダシステム（１０１）。
【請求項６】
前記ミラー（１０５）の直径は、１ｍｍ以上である、請求項１から５いずれか１項記載の車両ライダシステム（１０１）。
【請求項７】
前記ミラー（１０５）の直径は、３ｍｍ以上である、請求項１から５いずれか１項記載の車両ライダシステム（１０１）。
【請求項８】
前記ミラー（１０５）は、少なくとも２０度の角度に亘って変位可能である、請求項１から７いずれか１項記載の車両ライダシステム（１０１）。
【請求項９】
前記ミラー（１０５）は、３０度の角度に亘って変位可能である、請求項１から７いずれか１項記載の車両ライダシステム（１０１）。
【請求項１０】
前記ミラー（１０５）は、少なくとも８０％の反射率を有している、請求項１から９いずれか１項記載の車両ライダシステム（１０１）。
【請求項１１】
前記ミラー（１０５）は、少なくとも９０％の反射率を有している、請求項１から９いずれか１項記載の車両ライダシステム（１０１）。
【請求項１２】
前記ミラー（１０５）は、微小電気機械ミラー（１０５）として構成されている、請求項１から１１いずれか１項記載の車両ライダシステム（１０１）。
【請求項１３】
車両周辺の対象（１１１）を検出するために当該車両に備えられている、請求項１から１２いずれか１項記載の車両ライダシステム（１０１）。
【国際調査報告】
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