用于LIDAR的大视场测量设备制造技术

本申请公开了用于LIDAR的大视场测量设备。装置包括检测器、被配置为发射光的光源、多个盘、以及聚焦装置。每个盘包括一组棱镜，并且每个盘是可独立旋转的，被布置为接收直接地或间接地来自光源的所发射的光，并且被布置为接收来自物体的背向散射的光。聚焦装置被布置为将来自多个盘的背向散射的光聚焦朝向检测器。

Large field of view measuring equipment for lidar

【技术实现步骤摘要】
用于LIDAR的大视场测量设备
技术实现思路
在某些实施例中，装置包括检测器、被配置为发射光的光源、多个盘、以及聚焦装置。每个盘包括一组棱镜，并且每个盘是可独立旋转的，被布置为接收直接地或间接地来自光源的所发射的光，并且被布置为接收来自物体的背向散射的光。聚焦装置被布置为将来自多个盘的背向散射的光聚焦朝向检测器。在某些实施例中，公开了用于生成扫描光图案的方法。方法包括：使第一盘以第一速度在第一方向上旋转，使第二盘以第一速度在第二方向上旋转，使第三盘以第二速度在第一方向上旋转。第一盘包括处于第一棱镜角度的棱镜，第二盘包括处于第一棱镜角度的棱镜，并且第三盘包括具有第二棱镜角度的棱镜。方法包括将来自光源的光引导通过第一盘、第二盘和第三盘以生成扫描光图案。在某些实施例中，公开了用于生成扫描光图案的系统。系统包括：第一盘，被配置为以第一速度在第一方向上旋转并且包括具有第一棱镜角度的棱镜；第二盘，被配置为以第一速度在第二方向上旋转并且包括具有第一棱镜角度的棱镜；以及第三盘，被配置为以第二速度在第一方向上旋转并且包括具有第二棱镜角度的棱镜。系统进一步包括：光源，被配置为发射光，使得所发射的光穿过第一盘、第二盘和第三盘。虽然公开了多种实施例，但从示出并描述本专利技术的说明性实施例的以下的具体实施方式中，本专利技术的又一些其他实施例对本领域技术人员将变得显而易见。相应地，附图和具体实施方式本质上应被视为说明性的，而非限制性的。附图说明图1示出根据本公开的某些实施例的测量设备的示意性的剖视图。图2示出根据本公开的某些实施例的在图1的测量设备中使用的盘的透视图。图3A和图3B示出根据本公开的某些实施例的在图1的测量设备中使用的盘的部分的特写剖视图。图4示出根据本公开的某些实施例的可以在图1的测量设备中使用的盘的俯视图。图5示出根据本公开的某些实施例的图1的测量设备和由测量设备生成的示例光图案的示意性透视图。图6示出根据本公开的某些实施例的在图1的测量设备中使用的曲面镜的透视图。图7示出根据本公开的某些实施例的另一测量设备的示意性的剖视图。图8示出根据本公开的某些实施例的另一测量设备的示意性的剖视图。图9示出根据本公开的某些实施例的另一测量设备的示意性的剖视图。图10示出根据本公开的某些实施例的另一测量设备的示意性的剖视图。虽然本公开可以接受多种不同修改和替代形式，但通过示例在附图中已经示出具体实施例并且在下文对其进行详细描述。然而，意图不在于将本公开限制为所描述的特定实施例，相反地旨在涵盖落入所附权利要求的范围内的所有修改、等效方案和替代方案。具体实施方式本公开的某些实施例涉及测量设备和技术，具体地涉及用于光检测和测距的测量设备和技术，其通常被称为LIDAR、LADAR(激光雷达)，等等。当前的LIDAR设备典型地使用使许多窄光束转向的一系列旋转镜。这些设备利用低数值孔径，使得仅少量的所反射的光被设备内的检测器接收。作为结果，这些设备需要非常敏感的检测器。因此，本公开的某些实施例涉及用于诸如LIDAR系统的测量系统的设备和技术，其中具有较宽范围的灵敏度的传感器可以被使用同时仍然实现准确的测量。此外，如将在下文更详细描述的，所公开的测量设备包括光学元件和布置，其可以用于使用仅仅一个光源在大视场的情况下生成光的扫描图案(例如，光沿着其被扫描的路径)并且用于使用仅仅一个检测器来检测背向散射的光。图1示出包括具有基部构件104和盖体106的外壳102的测量设备100(例如，LIDAR/LADAR设备)的示意图。基部构件104和盖体106可以被耦合在一起以围绕内部空腔108，测量设备100的各种组件被放置在内部空腔108中。外壳102的组件的各种表面可以被光吸收或抗反射涂层涂覆。在某些实施例中，基部构件104和盖体106被耦合在一起以创建空气和/或水密密封。例如，各种衬垫或其他类型的密封部件可以用于帮助创建外壳102的组件之间的此类密封。基部构件104可以包括诸如塑料和/或金属(例如，铝)的材料。盖体106可以包括诸如玻璃或蓝宝石的透明材料。出于简单起见，图1中的外壳102被示出为仅具有基部构件104和盖体106，但是外壳102可以包括可以被组装在一起以围绕内部空腔108并且保护测量设备100的组件的任意数量的组件。此外，基部构件104可以被加工、模制或以其他方式成形以支撑测量设备100的组件。测量设备100包括光源110、多个盘(例如，第一盘112A、第二盘112B和第三盘112C)、聚焦装置114和检测器116。在某些实施例中，测量设备100还包括一个或多个反射镜118。本文中描述的测量设备100和其他测量设备的特征不一定是按比例绘制的。附图旨在示出测量设备的特征如何可以被布置为创建从测量设备100发射并且散射回到测量设备100的光的扫描图案。光源110可以是被配置为发射相干光的激光器(例如，激光二极管，诸如VCSEL、等等)或发光二极管。在某些实施例中，光源110发射红外光谱(例如，905nm或1515nm频率)内的光(例如，相干光)，而在其他实施例中，光源110发射可见光谱(例如，如485nm频率)内的光。在某些实施例中，光源110被配置为以脉冲发射光。由光源110发射的光被引导朝向多个盘。所发射的光和其方向在图1中由箭头120表示。在某些实施例中，所发射的光120首先被引导朝向反射镜118，其将光反射朝向多个盘。反射镜118可以是前表面镜，其是有角度的并且相对于光源110被放置以将所发射的光120反射朝向多个盘。在图1中，所发射的光120的方向被修改约90度，但是也可以使用其他角度，取决于光源110相对于多个盘的取向。在其他实施例中，在光源110与多个盘之间不存在诸如反射镜118的中间光学元件。盘中的每一个(第一盘112A、第二盘112B和第三盘112C)被配置为独立于其他盘绕共同轴线122旋转。每个盘可以被专用电机驱动以旋转。图1示出包括第一电机124A、第二电机124B和第三电机124C的测量设备100。第一电机124A经由第一轴126A被耦合至第一盘112A；第二电机124B经由第二轴126B被耦合至第二盘112B；并且第三电机124C经由第三轴126C被耦合至第三盘112C。每个轴可以在相应盘的中央部分处被耦合至盘。例如，每个盘可以包括中央孔径，在其中放置相应轴。在某些实施例中，轴的直径是不同的。例如，第一轴126A可以具有最大的直径，而第三轴126C可以具有最小的直径。第三轴126C的尺寸可以被设计使得其延伸通过第一轴126A的内部通道并且还通过第二轴126B的内部通道。类似地，第二轴126B的尺寸可以被设计使得其可以延伸通过第一轴126A的内部通道。因此，在一些实施例中，轴126A-C是同轴的轴。在此类布置中，盘可以相互独立地被旋转。在其他实施例中，电机可以被放置在每个盘的中央孔径内。在其他实施例中，电机可以被放置在盘之间，由中央轴支撑。在某些实施例中，第一盘112A和第三盘112C在相同方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装置，包括：/n检测器；/n光源，被配置为发射光；/n多个盘，每个盘具有一组棱镜，每个盘是可独立旋转的，被布置为接收直接地或间接地来自所述光源的所发射的光，并且被布置为接收来自物体的背向散射的光；以及/n聚焦装置，被布置为将来自所述多个盘的所述背向散射的光聚焦朝向所述检测器。/n

【技术特征摘要】
20181130 US 16/206,7761.一种装置，包括：
检测器；
光源，被配置为发射光；
多个盘，每个盘具有一组棱镜，每个盘是可独立旋转的，被布置为接收直接地或间接地来自所述光源的所发射的光，并且被布置为接收来自物体的背向散射的光；以及
聚焦装置，被布置为将来自所述多个盘的所述背向散射的光聚焦朝向所述检测器。


2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包括：
外壳，包括基部构件和透明盖体，所述外壳至少部分地包围内部空腔，
其中所述检测器、所述光源、所述多个盘和所述聚焦装置被放置在所述内部空腔内。


3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多个盘包括第一盘、第二盘和第三盘，其中所述第一盘和所述第二盘被配置为在相同方向上旋转，而所述第三盘被配置为在与所述第一盘和所述第二盘相反的方向上旋转。


4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一盘和所述第三盘以基本相同的速度旋转。


5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多个盘包括第一盘和第二盘，其中所述第一盘和所述第二盘被配置为在相反方向上旋转，所述装置进一步包括：
第一电机，被布置为使所述第一盘旋转；以及
第二电机，被布置为使所述第二盘旋转。


6.如权利要求1所述的装...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·阿塞林，M·G·布拉伯，Z·詹德瑞克，D·莫尔，K·戈麦斯，
申请(专利权)人：希捷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US