(57)【要約】  本発明は、視野（５０）を光によってくまなく照らすための、ＬｉＤＡＲシステム（１）用の送光器光学系（６０）であって、ライン形状の１次光（５７）を発生して出力するための、１つの線状光源（６５−１）を有しており、さらに、１つの偏向光学系（６２）を有しており、前記偏向光学系（６２）が、受光した１次光（５２）を視野（５０）中に出力するための、前記偏向光学系（６２）の１つの中間像面（６９）内の１つのレンズ配列（６８）、ならびに、１本の軸（６４−１)まわりに１次元揺動可能な１つの偏向ミラー（６４）を有しており、前記偏向ミラー（６４）が、前記線状光源（６５−１）からの１次光（５７）を受けて、前記１次光（５７）を前記レンズ配列（６８）の方に向けて、その際には、前記線状光源（６５−１）を前記レンズ配列（６８）の表面に結像することによって、前記偏向ミラー（６３）が何らかの揺動運動を行う際には、前記線状光源（６５−１）の像が、前記レンズ配列（６８）またはその一部をなでつけるようになっている、送光器光学系（６０）に関する。
2020519891.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
視野（５０）を光によってくまなく照らすための、ＬｉＤＡＲシステム（１）用の送光器光学系（６０）であって、
−  ライン形状の１次光（５７）を発生して出力するための、１つの線状光源（６５−１）を有しており、さらに、
−  １つの偏向光学系（６２）を有しており、
前記偏向光学系（６２）が、
−  前記偏向光学系（６２）の１つの中間像面（６９）内に、受光した１次光（５２）を視野（５０）中に出力するための、１つのレンズ配列（６８）と、
−  １本の軸（６４−１)まわりに１次元揺動可能である、１つの偏向ミラー（６４）と、
を有しており、
前記偏向ミラー（６４）が、前記線状光源（６５−１）からの１次光（５７）を受けて、前記１次光（５７）を前記レンズ配列（６８）の方に向けて、その際に前記線状光源（６５−１）を前記レンズ配列（６８）の表面に光学的に結像することによって、前記偏向ミラー（６３）が何らかの揺動運動を行う際には、前記線状光源（６５−１）の像が、前記レンズ配列（６８）またはその一部をなでつけるようになっている、
送光器光学系（６０）。
【請求項２】
前記レンズ配列（６８）が、
−  １つのセグメント化されたレンズ配列、１つのレンズアレイ、１つのレンズマトリックス、１つのマイクロレンズアレイ、それぞれのロッド軸が平行な、特にそれぞれのロッド軸が前記揺動ミラー（６３）の１本の揺動軸（６４−１）に対して平行に配向された、複数のロッドレンズを有する１つのロッドレンズアレイ、
−  １つの回折光学素子、特に１つのＤＯＥ、および／または、
−  １つのホログラム、
を有している、請求項１に記載の送光器光学系（６０）。
【請求項３】
前記線状光源（６５−１）が、
−  １つのレーザー、１つの端面発光レーザー、１つの面発光レーザー、１つのＶＣＳＥＬ、１つのＶｅＣＳＥＬ、１つのガスレーザー、１つの固体レーザー、および／または、
−  １つの照射可能な、または照射される１つの間隙を有する、１つの配列、
を有している、請求項１または２に記載の送光器光学系（６０）。
【請求項４】
前記偏向ミラー（６３）が、
−  特に１本の固定式ローテーション軸（６４−１）まわりに、連続方式で、および／または一種の回転振動のように、何らかの揺動運動および／または何らかのローテーション運動を実施するように、
−  １つのプリズムミラー、または、多角形の断面もしくは底面を有する１つの多面体ミラーを備えて、
−  １つの平面、凸面および／または凹面の鏡面を備えて、
−  １つのマイクロミラーを備えて、
−  シリコンベースで、
−  静的におよび／または共振方式で動作されるように、または動作可能であるように、
構成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の送光器光学系（６０）。
【請求項５】
１つの中間像光学系（７０）を有しており、前記中間像光学系が、
−  前記線状光源（６５−１）を前記レンズ配列（６８）の表面に結像するように、
−  前記偏向ミラー（６３）と前記線状光源（６５−１）との間の光学系として、
−  前記線状光源（６５−１）と前記偏向ミラー（６３）との間の光学系として、
−  前記レンズ配列（６８）の表面に１つのライン照射を特に一種のレーザーラインのように生成するための、ビーム整形光学系として、および／または、
−  中間像面（６９）内に１つの平坦な像面を生成するための、テレセントリック光学系および／またはＦシータ光学系として、
構成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の送光器光学系（６０）。
【請求項６】
特に仕事をする装置および／または車両のために、視野（５０）の光学的検出を行うための、ＬｉＤＡＲシステム（１）用の光学配列（１０）であって、
−  請求項１〜５のいずれか一項に従って構成された、視野（５０）を１次光（５７）によってくまなく照らすための１つの送光器光学系（６０）を有しており、さらに、
−  前記視野（５０）から来る２次光（５８）を受光するための、１つの受光器光学系（３０）を有している、
光学配列（１０）。
【請求項７】
前記送光器光学系（６０）および前記受光器光学系（３０）が、
−  少なくとも部分的に、またはところどころ、互いに対して共軸なビームパス（３１，６１）を有するように、かつ、
−  １つのビームスプリッタ（８０）を備えて、またはビームスプリッタ（８０）なしで、前記線状光源（６５−１）の至近に、および／または、前記線状光源（６５−１）に隣接して、前記受光器光学系（３０）の１つの検出器配列（２０）を備えて、
構成されている、請求項６に記載の光学配列（１０）。
【請求項８】
前記送光器光学系（６０）および前記受光器光学系（３０）が、互いに向き合った２軸のビームパスを有するように構成されている、請求項６に記載の光学配列（１０）。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか一項に記載の１つの光学配列（１０）が備えられた、特に仕事をする装置および／または車両のために視野（５０）の光学的検出を行うための、ＬｉＤＡＲシステム（１）。
【請求項１０】
請求項９に記載の視野（５０）の光学的検出を行うための１つのＬｉＤＡＲシステム（１）が備えられた、仕事をする装置、特に車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、視野を光によってくまなく照らすための、ＬｉＤＡＲシステム用の送光器光学系、視野の光学的検出を行うための、ＬｉＤＡＲシステム用の光学配列、そのようなものとしてのＬｉＤＡＲシステム、ならびに仕事をする装置、特に車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
仕事をする装置の、車両その他の機器設備の導入にあたっては、その運転をアシストするシステムや運転環境を検出するためのセンサ配列が、以前にもまして導入されるようになっている。レーダーをベースとしたシステムや超音波に基づくシステム以外にも、光をベースとした検出システム、例えばいわゆるＬｉＤＡＲシステム（英語：ＬｉＤＡＲ：ｌｉｇｈｔ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｒａｎｇｉｎｇ（光による検出と測距））も、導入されるに至っている。
【０００３】
スイープまたはスキャンを行うＬｉＤＡＲシステムでは、１次光が、回転する、または揺動式の光学素子により発生された後、視野にわたって導かれることによって、視野が１次光によって、スイープまたはスキャンされるように、なでつけるようになっている。そのようなシステムにおいては、一方では、振動またはローテーションする各コンポーネントが比較的高い慣性力を有しており、これを克服することが要求される。さらに、高い結像品質を確保するためには、マイクロレンズまたはその類の形態をとる導入された光学素子に、それ以外の光学コンポーネントが動いていても、光が可能な限り正確に当たるようにする必要がある。それには、器具装置に関しても、また製造技術上も、かなりの工数とコストをかけることが要求される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
これに対して、本発明に従った請求項１の各特徴を具備したＬｉＤＡＲシステム用の送光器光学系は、スイープを行うＬｉＤＡＲシステムにおいて、比較的シンプルな構造により、各部の慣性力を低減した上で、特にロスもなく極めて結像に忠実な視野の検出が達成される、という長所を有している。これは、本発明によれば請求項１の各特徴により、視野を光によってくまなく照らすための、ＬｉＤＡＲシステム用の送光器光学系であって、（ｉ）ライン状の１次光を発生して出力するための、１つの線状光源を備え、さらに、（ｉｉ）１つの偏向光学系を備えて構成されており、この偏向光学系が、偏向光学系の１つの中間像面内に、受光した１次光を視野中に出力するための、１つのレンズ配列を、それとならび、１本の軸まわりに１次元揺動可能である、１つの偏向ミラーを有しており、この偏向ミラーが、線状光源からの１次光を受けて、この１次光をレンズ配列の方に向け、その際に線状光源をレンズ配列の表面に光学的に結像することによって、偏向ミラーが何らかの揺動運動を行う際には、線状光源の像が、レンズ配列またはその一部をなでつけるようになっている、送光器光学系が提示されることによって、達成される。
【０００５】
それぞれの引用形式請求項には、本発明の好ましい展開構成形態が示される。
レンズ配列については、各種各様の構成形態が考慮に値する。
例えば本発明に従った送光器光学系の好ましい実施形態の一例に従って、レンズ配列は、受光した１次光を視野中に出力するために、（ａ）１つのセグメント化されたレンズ配列、１つのレンズアレイ、１つのレンズマトリックス、１つのマイクロレンズアレイ、それぞれのロッド軸が平行な、特にそれぞれのロッド軸が揺動ミラーの１本の揺動軸に対して平行に配向された、複数のロッドレンズを有する、１つのロッドレンズアレイ、（ｂ）１つの回折光学素子、特に１つのＤＯＥ、および／または（ｃ）１つのホログラムを有しているとよい。
【０００６】
また線状光源に関しても、有利なことにも、基礎として用いられる光源を１つ備えたものや複数備えたものなど、各種各様の構成形態が考慮に値する。
本発明に従った送光器光学系は、（Ａ）１つのレーザー、１つの端面発光レーザー、１つの面発光レーザー、１つのＶＣＳＥＬ（ｖｅｒｔｉｃａｌ  ｃａｖｉｔｙ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｌａｓｅｒ：垂直共振器型面発光レーザー）、１つのＶｅＣＳＬＥ（ｖｅｒｔｉｃａｌ  ｅｘｔｅｒｎａｌ  ｃａｖｉｔｙ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｌａｓｅｒ：外部共振器型面発光レーザー）、および／または、（Ｂ）照射可能な、または照射される１つの間隙を有する１つの配列を有しているとよい。あるいはその代わりに、それぞれのレーザーは、何らかの適切なビーム整形光学系を使用して１本のラインへと拡幅されるようになっている、ガスレーザーまたは固体レーザーとして構成されたものであってもよい。
【０００７】
一般には偏向ユニットとも呼ばれることがある偏向ミラーに関しても、各種各様の実施形態が考えられる。
偏向ミラーは、送光器光学系の好ましい実施形態に従って、
−  特に１本の固定式ローテーション軸まわりに、連続方式で、および／または一種の回転振動のように、何らかの揺動運動および／または何らかのローテーション運動を実施するように、
−  少なくとも１つのプリズムミラー、または、多角形の断面もしくは底面を有する１つの多面体ミラーを備えて、
−  少なくとも１つの平面、凸面および／または凹面の鏡面を備えて、
−  少なくとも１つのマイクロミラーを備えて、
−  シリコンベースで、
−  静的におよび／または共振方式で動作されるように、または動作可能であるように、
構成されているとよい。
【０００８】
本発明に従ったＬｉＤＡＲシステム用の送光器光学系においては、それとは別の有利な展開構成形態に、１つの中間像光学系が備えられている。この中間像光学系は、
−  線状光源をレンズ配列の表面に結像するように、
−  偏向ミラーと線状光源との間の光学系として、
−  線状光源と偏向ミラーとの間の光学系として、
−  レンズ配列の表面に１つのライン照射を特に一種のレーザーラインのように生成するための、ビーム整形光学系として、および／または、
−  中間像面内に１つの平坦な像面を生成するための、テレセントリック光学系および／またはＦシータ光学系として、
構成されているとよい。
【０００９】
さらに本発明は、全体としてのＬｉＤＡＲシステムのための光学配列、具体的には、特に仕事をする装置および／または車両のために、視野の光学的検出を行うための、視野を１次光によってくまなく照らすための、本発明に従って構成された１つの送光器光学系を有しており、さらに視野から来る２次光を受光するための、１つの受光器光学系を有している、光学配列にも関する。
【００１０】
本発明に従ったＬｉＤＡＲシステム用の光学配列の有利な展開構成例においては、送光器光学系および受光器光学系が、例えば少なくとも部分的に、またはところどころ、互いに対して共軸なビームパスを有するように、特にＬｉＤＡＲシステムのビーム出口側およびビーム入口側の領域内に構成されている。
【００１１】
このような状況のもとでは、それぞれのビームパスを、一種の共軸形態から、ＬｉＤＡＲシステムのビーム出口側およびビーム入口側において、送光器光学系の線状光源の１つのパスへと移行させるとともに、受光器光学系の１つの検出器配列に至る１つのパスへと移行させるように、１つのビームスプリッタが構成されているとよい。
【００１２】
あるいはその代わりに、本発明に従ったＬｉＤＡＲシステム用の光学配列を、送光器光学系のビーム出口側のビームパスと受光器光学系のビーム入口側のビームパスとが、部分的にまたはところどころ共軸に構成されているにもかかわらず、ビームスプリッタなしで構成することも考えられるが、その場合は、受光器光学系に備えられる１つの検出器配列が、線状光源の至近に、および／または線状光源に隣接して、配置されることになる。
【００１３】
本発明に従ったＬｉＤＡＲシステム用の光学配列の代替構成形態の一例においては、送光器光学系および受光器光学系が、特に送光器光学系のビーム出口側においても、また受光器光学系のビーム入口側においても、実質的に、または大半にわたり、互いから切り離された、および／または、互いに向き合った２軸のビームパスを有するように構成されている。
【００１４】
本発明のさらにもう１つの態様によれば、ほかにもＬｉＤＡＲシステムが、視野の光学的検出を行うように、特に仕事をする装置を対象として、および／または車両を対象として、構成されているとともに、本発明に従った１つの光学配列を有しているＬｉＤＡＲシステムとして、もたらされるようになっている。
【００１５】
最後に、視野の光学的検出を行うための本発明に従ったＬｉＤＡＲシステムを具備して構成されている、仕事をする装置、および特に車両もまた、本発明の対象となっている。
添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に従ったＬｉＤＡＲシステムの実施形態の構成を、図式的なブロック線図により示したものである。
【図２】本発明に従った送光器光学系の第１実施形態を、図式的な上面図により示したものである。
【図３】本発明に従った送光器光学系の実施形態を使用した、本発明に従ったＬｉＤＡＲシステムの実施形態を、図式的な上面図により示したものである。
【図４】本発明に従った送光器光学系の実施形態を使用した、本発明に従ったＬｉＤＡＲシステムの実施形態を、図式的な上面図により示したものである。
【図５】２つの送光パスを有する本発明に従った送光器光学系の実施形態を、図式的な上面図により示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下では図１から５を参照しながら、本発明の実施例および背景技術を詳細に説明する。同一もしくは等価である要素およびコンポーネント、ならびに同一もしくは等価の効果を示す要素およびコンポーネントには、同じ符号が付されている。符号が付された要素およびコンポーネントについては、登場する都度、詳細な説明を反復して行わないものとする。
【００１８】
図示されるそれぞれの特徴およびそれ以外の特性は、本発明の核心を逸脱することなく、任意の形式で互いから孤立させたり、任意に互いに組み合わせたりすることが可能である。
【００１９】
図１には、図式的なブロック線図の形式で、本発明に従った光学配列１０の実施形態の一例を使用した、本発明に従ったＬｉＤＡＲシステム１の実施形態の一例が示される。
図１に従ってＬｉＤＡＲシステム１には、本発明に従った送光器光学系６０の実施形態の一例が備えられており、送光器光学系６０には、例えば何らかのレーザーの形態をとる１つの線状光源６５−１が、１つの光源ユニット６５から供給されて、１次光５７は、−場合によっては１つのビーム整形光学系６６を通り抜けてから−視野５０内に位置する物体５２を調査するために、視野５０中に放射されるようになっている。
【００２０】
図１に従ったＬｉＤＡＲシステム１には、さらにその上に１つの受光器光学系３０が備えられているが、これは、視野５０内の物体５２により反射された２次光５８を、１次光学系である１つの対物レンズ３４を介して受光して、さらに−場合によっては１つの２次光学系３５を介して−、検出を行うための１つの検出器配列２０に伝送するようになっている。
【００２１】
線状光源６５−１を有する光源ユニット６５ならびに検出器配列２０の制御は、１つの制御評価ユニット４０を利用して、それぞれの制御ライン４２ならびに４１を介して行われる。
【００２２】
本発明の核心的な態様は、偏向光学系６２の領域内に集約されており、１本のローテーション軸または揺動軸６４−１まわりに一定の揺動運動６４またはローテーション運動６４を行うことによって揺動可能またはローテーション可能である１つの回転ミラー６３が備えられる点にはっきりと現れているが、それによりレンズ配列６８を、その表面に結像される光源ユニット６５の線状光源６５−１の１つの像によって、スイープしながらくまなく照らすことができるようにしている。複数の単レンズを有しているこのレンズ配列６８は、物体５２を内包している視野５０中に１次光５７を向けるように構成されている。
【００２３】
ほかにも１つの投影光学系９０が偏向光学系６２の部材として構成されていると好ましいが、これは、１次光５７を様々な角度で視野５０中に放射するとともに、場合によっては、一種の対物レンズのように、視野５０の様々な角度で来る２次光５８を相応に受けるようにも設えられている。
【００２４】
図２には、ＬｉＤＡＲシステム１用の１つの光学配列１０の部材としての、本発明に従った送光器光学系６０の実施形態の一例が、図式的な上面図により示されるが、この図は本発明の核心的な態様を集中的に示したものとなっている。
【００２５】
本発明の革新的な態様は、ここでは、光源ユニット６５の構成部品として１つの線状光源６５−１が使用される点、および、１つの中間像面６９を定義している１つのレンズ配列６８が備えられる点にあり、この中間像面６９の表面に、第３の措置として備えられる、１本の回転軸６４−１まわりに一定の回転運動６４を行うことによってローテーション可能である１つの回転ミラー６３により、線状光源６５−１の１つの像が、中間像面６９、ひいてはレンズ配列６９をなでつけるようにして、結像される。
【００２６】
レンズ配列６８自体は、１次光５７を視野５０中に向けるために利用されるものであり、それにより視野５０を一種の周囲環境のように監視できるようにしている。
図２に従った実施形態の中では、回転ミラー６３が、正六角形の１つの底面と、複数の方形または矩形の鏡面とを有する一種のプリズムミラーのように構成されている。レンズ配列６８は、互いに対して平行に配向された、回転ミラー６３の回転軸６４−１に対して平行に配向された対称軸を有している、複数のロッドレンズから成っている。個々のレンズセグメントは、ここでは例示的に両凹面形に構成されている。
【００２７】
図３および４には、本発明に従った送光器光学系６０の実施形態が使用される、本発明に従ったＬｉＤＡＲシステム１の実施形態が図式的な上面図により示される。
図３に従った実施形態においては、受光器光学系３０のビームパス３１と本発明に従った送光器光学系６０のビームパス６１とが、互いに対して部分的に共軸に構成されており、ビームスプリッタ８０の領域内で初めてその作用により分離されている。
【００２８】
図３に従った送光器光学系６０は、その核心においては、図２に従った実施形態と合致するものである。しかしながらここでは、さらにそれに追加して、光源ユニット６５の線状光源６４−１とビームスプリッタ８０、もしくは、線状光源６５−１とビームスプリッタ８０と回転ミラー６３との間に、もしくは、回転ミラー６３とレンズ配列６８の中間像面６９との間に、部分光学系７１，７２および７３−最後の７３はオプション−を有している、１つの中間像光学系７０が構成されている。
【００２９】
それに追加して、視野５０中への１次光５７の投影および視野５０から出て来る２次光５８の逆投影のために利用される、さらにもう１つの対物レンズ光学系９０が、回転ミラー６３とレンズ配列６８との間に備えられている。
【００３０】
送光器光学系６０のビームパス６１と受光器光学系３０のビームパス３１とが分割された後には、受光器側に、複数のセンサ素子２２を有する１つの検出器配列２０が位置している。この検出器配列２０とビームスプリッタ８０との間には、２次光５８を適切な方法で検出器配列２０および各センサ素子２２の表面に結像するために、受光器光学系３０の１つの２次光学系３５が構成されている。
【００３１】
図４に従った実施形態もまた、核心においては、受信器光学系３０用ならびに送光器光学系６０用に共軸式に取り廻されるビームパス３１および６１を備えて構成されているが、しかしながらここではビームスプリッタ８０が使用されないようになっている。それよりもむしろここでは検出器配列２０が光波配列６５の線状光源６５−１の至近に構成されている。
【００３２】
図５には、２つの送光パス６１を有している本発明に従った送光器光学系６０の実施形態の一例が図式的な上面図により示される。
このケースにおいては、図５のように、光源ユニット６５の構成部品として一対の線状光源６５−１が構成されている。しかしながら両者のビームパス６１内では、１つだけしか備えられない回転ミラー６３が、共通のミラーとして使用されるようになっており、それにより別々の線状光源６５−１のそれぞれの像が、同様に別々に備えられているそれぞれのレンズ配列６８の中間像６９の表面に投げかけられるようになっており、続いてそこから、同様に別々に備えられている投影光学系９０を介して、そこでは１つの組み合わされている複合視野５０が照射されるようになっている。
【００３３】
本発明のこれらの特徴および特性については、それ以外の特徴や特性も含めて、以下の説明を手がかりにしてさらに詳しく解説するものとする。
本発明により提案される改善策は、複数のマイクロミラーを有している、または全体が回転される、ラインスキャナを前提としたものである。
【００３４】
仕様としては、２軸式とすることが考えられる、すなわち送光パスと受光パスは光学的に別々に構成されている。ほかにも、共軸式に構成された仕様とすることができる、すなわち送光パスと受光パスは、１つの共通の光学系により定義されることになる。
【００３５】
マイクロスキャナの場合は、（ａ）機械式ミラーユニットまたは全体が比較的大型で高い慣性力を有しており、またそれにより、それぞれの軸の摩耗リスクが増大する点、（ｂ）センサが全体のサイズに影響を与える点、および仕様によっては（ｃ）回転プラットホームへのエネルギおよび情報の伝達に問題がある点が、弱点となっている。
【００３６】
それに代わる、誘導結合、無線を利用した結合、または光学結合などの、可能性のある解決策については、それにより追加コストが発生するのが通例であり、結果として性能低下を来すことになる。
【００３７】
中間面６９と複数の２次元ミラーとを備えたスポット照射コンセプトの場合は、そこに導入されるそれぞれのマイクロレンズに光を正確に当てることが不可欠である点、共振振動する複数の２次元ミラーが導入される場合は、これが困難である（リサージュ図形）点が、弱点となっている。
【００３８】
本発明の別の態様によると、中間面コンセプトを、１つの１次元ミラーおよび１つのライン照明と組み合わせることが提案される。このミラーは、共振方式で、または静的に動作される、１つのマイクロミラーすなわちμミラーであるか、または、定常角速度で動作される、ミニチュア化された１つのローテーションミラー、例えば１つのポリゴンミラーであるとよい。
【００３９】
長所としては、何よりも特に次の点を生じることになる。
−  シリコンベースのμミラーである場合も、またミニチュアポリゴンミラーである場合も、運動質量が比較的僅かである点、
−  一般のマクロスキャナよりもサイズが比較的小型である上に、動作もより動的であり、それによりフレームレートを増大可能である点、
−  ローテーションユニットと送光／受光ユニットとが分離され、その結果、レーザーおよび検出器の動作制御時の複雑さが低減する点、
−  リサージュ図形が生じ得ないので、光線のトラジェクトリを容易にコントロール可能である点
−  高速ミラーリングでビームスプリッタ損失を随伴しない共軸系を構築可能である点。
【００４０】
図３には、可能性のある構成例が描かれている。
例えば１つの端面発光体体の形態をとるラインレーザー６４−１は、例えば高速軸コリメーション機能を備えた１つの光学系７１、１つのビームスプリッタ８０、および、集光光学系である１つの光学系７２を介して、１つのプリズムミラーまたはポリゴンミラー６３の鏡面を介して、１つのマイクロレンズアレイ６８の表面に結像される。
【００４１】
別の実施形態においては、光学系７２が、プリズムミラーまたはポリゴンミラー６３と順序を入れ替えて配置されており、このため図３に破線でオプションであることが示唆されている光学系７３を導入することによって、最初にレーザービーム５７の屈折または偏向が行われた後、続いて中間面６９内でマイクロレンズアレイ６８の表面への結像が行われるようになっている。
【００４２】
その場合はこの光学系７３が、ある１つの定常のＦシータレンズレシオを有している、および／またはテレセントリック性を備えた集光光学系として、実施されているとよい。
本発明のさらにもう１つの選択肢においては、光学系７２および７３を一緒に構成できるようになっている。
【００４３】
マイクロレンズアレイ６８は、レーザービームを一方向に拡幅もしくは拡大するようになっている、複数のロッドレンズから成るとよい。その場合は個々のロッドレンズが、球面または非球面素子から作られたものであるとよい。個々の素子は、凹面形の仕様であっても凸面形の仕様であってもよい。マイクロレンズアレイ６８には、両面とも同じ湾曲形状が備えられようにするとよい。しかしながらマイクロレンズアレイのバリエーションとして、片面だけを平面形とした仕様のものもある。
【００４４】
あるいはその代わりに、１つのＤＯＥすなわち回折光学素子により、または１つのホログラムにより、マイクロレンズアレイ６８のレンズ特性が、例えばレーザー光の広がりもしくは偏向が生み出されるようにしてもよい。
【００４５】
広がったビーム５７は、投影光学系９０を介して、周辺、具体的には視野５０中に投影される。物体５２に当たって散乱して跳ね返ってくる光は、投影光学系９０、マイクロレンズアレイ６８、ミラー６３、および光学系７２を介してビームスプリッタ８０の表面へと誘導される。
【００４６】
この光の一部は、光学系３５を介して、１つのライン検出器２０、例えばアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）セルの表面に結像される。
このシステムの水平解像度は、それぞれのマイクロレンズ６８間の間隔と投影光学系９０のイメージングファクターとにより与えられる。
【００４７】
垂直解像度は、ライン検出器２０の表面のピクセル数により与えられる。
全ての光学系７０，７１，７２，７３，３５には、高い光透過率を得るために、何らかのコーティングが施されている。
【００４８】
図３には、共軸システム用の、プリズモミラーまたはポリゴンミラー６３とビームスプリッタ８０とを備えた実施形態の一例が示される。
それ以外の可能性のある変形例は、図４および５に描かれている。
【００４９】
各ミラーの動きが比較的緩慢であり、かつマイクロレンズ当たりのショット数が多い場合は、着弾点がレンズを挟んで前後にずれてしまい、その結果角解像度に低下を来すことになる。
【００５０】
各ミラーの動きが比較的高速である場合は、常にマイクロレンズの中心に光が当たるように、ショットパターンを整えることができる。
図4には、ビーム経路６１，３１を有しており、ビームスプリッタ８０が備えられない、例えば各ミラー６３の動きが極めて高速である場合に導入可能であるような検出器２０を送光軸６１の外部に有している、本発明に従った送光器光学系６０が示される。
【００５１】
２次光５８として戻ってくる光は、それまでの間にさらに動いてしまっているミラー６３を介して、複数の検出器素子２２を有する検出器配列２０に向けて誘導される。
図５には、２系統で利用可能であるようにミラー６３を使用している、さらにもう１つの実施形態が示される。それにより、言うなれば視野（ＦＯＶ：Ｆｉｅｌｄ  ｏｆ  Ｖｉｅｗ)が拡張された変形例が成立する。受光パス３１もしくはリターンパスは、そこには書き込まれてはいないものの、これらは、別々の光学パスをたどるものであっても、すなわち２軸式の配置方式であっても、よい。
【００５２】
仕様や組み合わせ方式については、次のリストに従って、様々な可能性を本発明の枠内で実現可能であり、またその際には、本発明の核心思想を逸脱することなく、下記のコンポーネントおよび／または特性を任意に互いに組み合わせることができる。
【００５３】
［システムにおける選択肢］
−  共軸式
−  古典的なハーフミラー型ビームスプリッタを具備、または消光比を増大するための偏光型ビームスプリッタを具備、
−  穴あきミラー型ビームスプリッタを具備、および／または
−  レーザーに直接隣接して検出器を具備、および場合によってはビームスプリッタを省略
−  別々の受光パスを備えた２軸式
【００５４】
［レーザーにおける選択肢］
−  端面発光レーザー（英語：ｅｄｇｅ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｌａｓｅｒ）
ａ  広域レーザー（英語：ｂｒｏａｄ  ａｒｅａ  ｌａｓｅｒ）
ｂ  レーザーバー（英語：ｌａｓｅｒ  ｂａｒ）
ｉ  シングルバーレーザーとして、または、
ｉｉ  互いに直列にろう接された複数の、例えば２ピースの、マルチバーレーザーとして、それにより２つのマイクロレンズの同期着弾が可能
−  面レーザー（英語：ｓｕｒｆａｃｅ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｌａｓｅｒ  ａｒｒａｙ）
ａ  垂直発光器（英語：ｖｅｒｔｉｃａｌ  ｃａｖｉｔｙ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｌａｓｅｒ（ＶＣＳＥＬ））
ｉ  ライン仕様
ｉｉ  ラインアレイとして（例えば発光体５０個）
ｉｉｉ  低次元２次元アレイとして（例えば発光体５０個×２）、それにより２つのマイクロレンズの同期着弾が可能、および／または、
ｉｖ  ビーム形状が１本のラインへと拡幅されている、または拡幅される、ガスレーザー、または固体レーザー。
ｂ  外部共振器型垂直発光器（英語：ｖｅｒｔｉｃａｌ  ｅｘｔｅｒｎａｌ  ｃａｖｉｔｙ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｌａｓｅｒ（ＶｅＣＳＬＥ））
ｉ  ライン仕様、
ｉｉ  ラインアレイとして、および／または
ｉｉｉ  低次元２次元アレイとして（例えば発光体５０個×２）、それにより２つのマイクロレンズの同期着弾が可能。
【００５５】
［ミラーにおける選択肢］
−  ポリゴンミラー
−  様々な面数、および／または
−  湾曲したポリゴン面を含む（結像特性、例えばビームを中心として上下方向に形成するため）。
−  例えばシリコンベースのマイクロミラー
−  共振方式で動作される、または
−  静的に動作される。
【００５６】
［検出器における選択肢］
−  アバランシェフォトダイオード（英語：ａｖａｌａｎｇｅ  ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ（ＡＰＤ））
ｉ  ラインアレイとして（例えば単一ダイオード５０個）、および／または
ｉｉ  低次元２次元アレイとして（例えばダイオード５０個×２）
−  シングルフォトンカウンティングアバランシェフォトダイオード（英語：ｓｉｎｇｌｅ  ｐｈｏｔｏｎ  ｃｏｕｎｔｉｎｇ  ａｖａｌａｎｇｅ  ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ（ＳＡＰＤ））
ｉ  ラインアレイとして（例えば単一ダイオード５０個）、
ｉｉ  低次元２次元アレイとして（例えばダイオード５０個×２）、および／または
ｉｉｉ  １次元または多次元のシリコン光電子増倍管（英語：ｓｉｌｉｃｉｕｍ  ｐｈｏｔｏ  ｍｕｌｉｔｉｐｌｙｅｒ）として。
【００５７】
［光学系における選択肢］
−  光学系２：
ｉ  レーザーラインを生成するための、ビーム整形光学系として
ｉｉ  垂直入射光により、機械的な偏向角と輪郭補償（Ｂｉｌｄｈｅｂｕｎｇ、英語：ｉｍａｇｅ  ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ）間の比率を定常として、中間面内に平坦な像面を生成するための、テレセントリックＦシータ光学系として
ｉｉｉ  上記両バリエーションの組み合わせ
−  送光／受光光学系
ｉ  小視野（ＦｏＶ：Ｆｉｅｌｄ  ｏｆ  Ｖｉｅｗ）用のシンプルな光学系として（例えば単レンズ１〜３個）
ｉｉ  大視野用の複雑な光学系として（例えば単レンズ３個以上、すなわち３〜８個）
−  マイクロレンズアレイ
ａ  レーザービームを一方向に拡幅もしくは拡大する、複数のロッドレンズ
ｉ  複数の球面または非球面素子、
ｉｉ  複数の凹面または凸面素子、および／または
ｉｉｉ  マイクロレンズアレイの両面とも湾曲（両凹または両凸）、または片側が平面仕様（平凹または平凸）
ｂ  ＤＯＥ（回折光学素子）として実施
ｃ  ホログラムとして実施
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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