用于扫描空间角度的方法和设备技术

公开了一种用于借助至少两个电磁射束扫描空间角度的方法，其中，产生至少一个电磁射束，接着通过能旋转的反射镜将其沿着水平角度和/或沿着竖直角度转向，将空间角度借助所述至少一个电磁射束扫描和当在一对象上反射之后将至少一个被反射的电磁射束通过可与反射镜同步地沿着水平角度旋转的接收光具接收。此外公开了一种用于执行该方法的激光雷达设备。

Methods and devices for scanning spatial angles

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于扫描空间角度的方法和设备
一种用于借助至少一个电磁射束扫描空间角度的方法，以及一种激光雷达设备。
技术介绍
已知转动的3D扫描器，其按激光雷达(LightDetectionAndRanging)原理运行。在此通常将激光射束蜿蜒形转向，使得可扫描空间角度。除了沿着竖直延伸的转动轴线转向，还存在激光射束沿着水平转动轴线或者说枢转轴线的附加的转向。激光射束通常被线形转向，使得将整个空间角度以限定的分辨率扫描。关键的尤其是激光射束的扫描路径之间的间距。因而必须达到这种设备的分辨率和扫描频率之间的折中。为了弥补激光射束的扫描路径之间的空缺并且提高3D扫描器的分辨能力，例如已知交错-方法，该方法可类似于跳行方法通过分别在整个空间角度上的多个扫描过程或者说附加扫描将扫描路径之间的可能的间距减小。但在此扫描频率以附加扫描的数量减小。
技术实现思路
本专利技术的任务可视为，提供一种用于在扫描频率至少保持不变的同时以提高的分辨率扫描一区域或者说空间角度的激光雷达设备和方法。该任务借助独立权利要求的主题解决。本专利技术的有利的构型是从属权利要求的主题。按照本专利技术的一个方面，提供一种用于借助至少一个电磁射束扫描空间角度的方法。在第一步骤中产生至少一个电磁射束和接着通过能旋转的或者说能枢转的反射镜将其转向一水平角度和/或一竖直角度。所述至少一个电磁射束通过复制单元、例如分束器分成具有不同的空间角度的至少两个子射束，其中，空间角度的扫描借助所述至少两个电磁射束发生。所述至少两个电磁射束可被空间中的对象反射或散射。通过可与反射镜同步地沿着水平角度旋转的接收光具接收至少一个被反射的电磁射束。反射镜的整个枢转区域并从而电磁射束在空间中覆盖的整个角度区域可成像到相对应的探测器元件上。由此可将扫描器或者说激光雷达设备的测量率——该测量率是每一圈或者说每角度区域的测量点的数量——至少翻倍。帧速率或者说扫描频率在此可保持不变或提高。所述至少一个电磁射束优选通过激光器或其他光源例如强聚焦的LED产生。激光器可固定地或者说不能旋转地定位并且沿竖直延伸的转动轴线的方向射到反射镜或微反射镜上。这可将激光器的热附接简化。水平角度和竖直角度在此展开一空间角度，该空间角度可以是圆锥形的或棱锥形的。所述至少两个射束在此可水平并排布置，使得由每个扫描路径形成可并排布置的至少两个扫描路径。由此可在扫描频率保持不变的情况下扫描较大的水平角度或在水平角度保持不变的情况下使得能提高扫描频率。在水平角度保持不变且扫描频率保持不变的情况下可实现水平分辨率的提高。每个扫描路径包括相对彼此具有时间上的间隔的多个测量点或者说射束脉冲。通过该时间上的间隔，可在分析处理所接收的反射的测量点时将产生的每个测量点单义地配属给产生的测量点。所述至少两个射束替代地可竖直并排地布置，使得类似于水平布置，可增大竖直角度、扫描频率或竖直分辨率。这些特性的组合是可能的。替代地或附加地可使用对可能的最大枢转区域要求较小的相应的转向反射镜。由此形成在设计反射镜或者说μ反射镜方面的更大设计自由度。此外可防止或至少减少散辉，因为基于接收光具，对应的射束被成像到分开的探测器元件上。因为产生的所述至少一个电磁射束分成具有不同空间角度的至少两个子射束，所以接收的至少两个射束到探测器元件上的相遇点还在空间上相互远离。因而一个探测器元件的过渡照亮不会导致或仅有限地导致相邻探测器元件的过渡照亮。按照所述方法的一实施例，所述至少两个电磁射束通过在角度上错开的至少两个射束源产生。在此，两个或更多个相邻的射束源、例如激光器可并排布置并且分别向反射镜发出一个射束。所述至少两个射束源在此可在角度上错开，使得在通过反射镜进行的转向过程之后这些射束同样具有相对彼此的角度错开量。替代地，所述至少两个射束源也可相互平行地定向并从而产生平行射束。角度错开量在此可通过反射镜拱起实现。此外可通过反射镜拱起将所述至少两个射束的角度错开量增大或减小。按照所述方法的另一实施例，通过至少一个射束源产生至少一个电磁射束，其中，将所述至少一个电磁射束通过后接于能旋转的所述反射镜的分束器分成至少两个电磁射束。分束器可例如通过多个对于电磁射束可部分透过的反射镜实现。根据反射镜的定向或者说角度位态而定，分出的各射束可具有相对彼此个体化的角度。这些射束可例如相互平行地定向或相对彼此具有变化的角度错开量。替代地，产生的射束也可通过棱柱、分束器立方体或衍射光学元件均匀地或不均匀地分成或者说分解成至少两个射束。分束器优选布置在所述至少一个电磁射束的光学路径中。在所述方法的另一实施例中，将产生的所述至少两个电磁射束相互间隔开地产生。由此，产生的这些电磁射束具有相对彼此的限定的间距，该间距与要扫描的对象或目标无关。这可将扫描的区域的分析处理简化。按照所述方法的另一实施例，将产生的所述至少两个电磁射束与彼此在角度上错开地产生。由此，产生的这些射束具有相对彼此的角度错开量，使得这些射束随着与至少一个射束产生器的增大的距离而与彼此远离。由此可扫描更大的角度区域。在所述方法的优选实施例中，将各至少两个平行的电磁射束组合成各一射束组。由此，一个射束组的所有射束具有相对于共同的光学轴线的相同的角度。其他的或者说另外的射束组具有不同的角度。由此可将产生的至少两个并接着从所扫描的对象点反射的射束通过接收光具这样转向，使得各一射束组的射束射到一探测器元件上。这有利地影响在近场区域中的眼睛安全性。在近场区域中，所需的光能量被分到在射束组中包含的射束的数量上。因为不再使用唯一的射束而是使用至少两个射束用于扫描空间角度，所以每个射束可实施得较弱，使得可改善眼睛安全性，因为可能与眼睛接触的射束不那么强地集中或者说强度不那么高地存在。在远场中，射束组的单射束彼此叠加，使得射束中的光能量集束地射到对象点。与基于单个电磁发送射束的系统相比，在此可在眼睛安全性方面实现提高的测量区域。按照所述方法的另一实施例，将至少一个射束组的至少两个电磁射束以相互平行地定向的方式产生。由此，一个射束组的多个射束可具有相对于共同的光学轴线的相同的角度。其他或者说另外的射束组可具有不同的角度。通过一个射束组的所有射束的相同的角度可将射束组在技术上简单地实现。按照所述方法的另一实施例，将通过接收光具接收的至少一个被反射的电磁射束传导到至少一个探测器组上。在此可给产生的每个射束组配属一个探测器组。接收光具在此可将被反射的射束根据与接收光具的光学轴线的角度或偏差而定转向或者说传导到确定的探测器组上。在所述方法的另一实施例中，将至少一个探测器元件基于间距或角度错开量配属给产生的至少一个电磁射束或射束组。探测器元件可相对于产生的射束组的射出角度或定向布置，使得限定的射束组的被反射的射束可尽可能射到为此所设的探测器元件上。根据本专利技术的另一方面，提供一种用于按照本专利技术的一个方面的方法借助至少一个电磁射束扫描空间角度的激光雷达设备。激光雷达设备具有至少一个射束源用于产生至少一个电磁射束。产生的所述至少一个电磁射束可通过反射镜沿着水平角度和/或沿着竖直角度转向。所述设备具有可与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于借助至少一个电磁射束(4，12)扫描空间角度的方法，具有以下步骤；/n-产生至少一个电磁射束(4)，/n-通过能旋转的或能枢转的反射镜(6)将所述至少一个电磁射束(4)沿着水平角度和/或沿着竖直角度转向，/n-借助所述至少一个电磁射束(4，12)扫描所述空间角度，/n-将至少一个被反射的电磁射束(16)通过接收光具(18)接收，该接收光具能与所述反射镜(6)同步地沿着所述水平角度旋转，/n其特征在于，/n扫描通过至少两个电磁射束(4，12)发生。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170526 DE 102017208900.81.一种用于借助至少一个电磁射束(4，12)扫描空间角度的方法，具有以下步骤；
-产生至少一个电磁射束(4)，
-通过能旋转的或能枢转的反射镜(6)将所述至少一个电磁射束(4)沿着水平角度和/或沿着竖直角度转向，
-借助所述至少一个电磁射束(4，12)扫描所述空间角度，
-将至少一个被反射的电磁射束(16)通过接收光具(18)接收，该接收光具能与所述反射镜(6)同步地沿着所述水平角度旋转，
其特征在于，
扫描通过至少两个电磁射束(4，12)发生。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少两个电磁射束(4)通过在角度上错开的至少两个射束源(2)产生。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，通过至少一个射束源(2)产生至少一个电磁射束(4)并且所述至少一个电磁射束(4)通过后接于能旋转的所述反射镜(6)的分束器(8)分成至少两个电磁射束(12)。


4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其中，产生的所述至少两个电磁射束(4)相互隔开间距地被产生。


5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其中，产生的所述至少两个电磁射束(4)与彼此在角度上错开地被产生。


6.根据权利要求1至5之一所述的方法，其中，平行的至少两个电磁射束(4，12)被组合成至少一个射束组(20，22，24)。


7...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·博加特舍尔，A·霍莱切克，R·施尼策尔，M·拜尔，R·哈斯，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE