用于光检测和测距（LIDAR）测量的同轴结构制造技术

一种用于使用初级光和在物体(110)上反射的次级光对物体(110)进行测距的LIDAR系统(100)，包括：激光器(200)，布置成沿发射光束(210)向LIDAR系统的扫描元件(800)发射初级光，其中与扫描元件相邻的至少一部分发射光束定义中心线(300)；检测器(400)，布置成沿接收光束(500)检测次级光，其中接收光束包括与中心线对齐的第一部分(510)和相对于中心线(300)具有倾角(530)的第二部分(520)，其中接收光束的第二部分(520)位于接收光束的第一部分(510)和检测器(400)之间；以及分段透镜(600)，位于接收光束的第一部分(510)和接收光束的第二部分(520)之间的中心线(300)上，分段透镜(600)包括与发射光束关联的发射透镜段(610)和与接收光束关联的接收透镜段(620)，其中，接收透镜段(620)设计为将接收光束聚焦到检测器上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于光检测和测距（LIDAR）测量的同轴结构
各种示例通常涉及光检测和测距LIDAR。具体地，各种示例涉及LIDAR的离轴式(off-axis)同轴结构。
技术介绍
光检测和测距(LIDAR，有时也称作激光测距或LADAR)允许向场景提供3D点云。可以准确检测物体。可以进行测距。脉冲或连续波长激光沿发射光束发射，在物体上反射后，沿接收光束被检测到。如此可以确定到物体的距离(z坐标)。用于检测物体的初级光来自光源，在物体上反射的次级光被导向至检测器。所谓的同轴结构使用同轴对齐的用于初级光的发射光束和用于次级光的接收光束。通常，这意味着同一扫描元件布置在发射光束和接收光束中。虽然同轴结构具有诸如设备紧凑的优点，但是光学系统的复杂性却增加了。这种增加的复杂性还会导致诸如激光系统、检测器和光学器件等部件的更大复杂性，从而增加了单元成本并导致了设备体积的增加。由US2010180722A1已知一种具有透镜组件和电光组件的扫描LIDAR系统。透镜组件可以移动至多个第一位置，电光组件可以移动至多个第二位置。根据扫描LIDAR系统获得的数据，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于利用初级光和在物体(110)上反射的次级光对所述物体(110)进行测距的LIDAR系统(100)，所述LIDAR系统(100)包括：/n激光器(200)，布置为沿发射光束(210)向所述LIDAR系统的扫描元件(800)发射所述初级光，其中，与所述扫描元件相邻的至少一部分所述发射光束定义中心线(300)；/n检测器(400)，布置为沿接收光束(500)检测所述次级光，其中，所述接收光束包括与所述中心线对齐的第一部分(510)和相对于所述中心线(300)具有倾角(530)的第二部分(520)，所述接收光束的第二部分(520)位于所述接收光束的第一部分(510)和所述检测器(400)之...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180906 DE 102018121754.41.一种用于利用初级光和在物体(110)上反射的次级光对所述物体(110)进行测距的LIDAR系统(100)，所述LIDAR系统(100)包括：
激光器(200)，布置为沿发射光束(210)向所述LIDAR系统的扫描元件(800)发射所述初级光，其中，与所述扫描元件相邻的至少一部分所述发射光束定义中心线(300)；
检测器(400)，布置为沿接收光束(500)检测所述次级光，其中，所述接收光束包括与所述中心线对齐的第一部分(510)和相对于所述中心线(300)具有倾角(530)的第二部分(520)，所述接收光束的第二部分(520)位于所述接收光束的第一部分(510)和所述检测器(400)之间；以及
分段透镜(600)，位于所述接收光束的第一部分(510)和所述接收光束的第二部分(520)之间的所述中心线(300)上，所述分段透镜(600)包括与所述发射光束相关联的发射段(610)和与所述接收光束相关联的接收段(620)；
其中，所述接收段布置成将所述接收光束聚焦至所述检测器上。


2.根据权利要求1所述的LIDAR系统(100)，还包括：
透镜致动器(1000)，配置为移动所述分段透镜(600)。


3.根据权利要求2所述的LIDAR系统(100)，其中，所述检测器(400)沿垂直于所述中心线(300)的第二轴线(y)相对于所述激光器(200)具有距离(d)布置，以定义所述接收光束的第二部分(520)的倾角(530)，其中：
所述透镜致动器(1000)配置为使所述分段透镜(600)沿第三轴线(1010、x)移动，其中，所述第三轴线基本垂直于所述中心线(300)和所述第二轴线(y)。


4.根据权利要求2或3所述的LIDAR系统(100)，还包括：
所述扫描元件(800)的另一致动器(800-3)，配置为作用于所述扫描元件(800)的一个或多个转向镜(800-1)上，以偏转所述一个或多个转向镜(800-1)；
其中，所述移动的工作频率不大于所述偏转的工作频率的50％。


5.根据权利要求4所述的LIDAR系统(100)，其中，所述透镜致动器的第一平移自由度具有与所述另一致动器的第二平移自由度正交的分量。


6.根据权利要求4或5所述的LIDAR系统(100)，
其中，所述透镜致动器配置为非谐振地移动所述分段透镜，
其中，所述另一致动器(800-3)配置为谐振地偏转所述一个或多个转向镜。


7.根据权利要求4至6中任一项所述的LIDAR系统(100)，
其中，支架以及所述一个或多个转向镜的质量不大于所述分段透镜的质量的20％。


8.根据前述权利要求中的任一项所述的LIDAR系统，其中，在所述扫描元件(800)与所述物体(110)之间的至少第二部分所述发射光束定义所述LIDAR系统(100)与所述物体(110)之间的发射和接收方向(350A、350B、350C)，所述接收光束(500)与所述发射和接收方向(350A，350B，350C)相关联。


9.根据前述权利要求中的任一项所述的LIDAR系统，其中，通过所述第三轴线(x)和所述中心轴线(300、z)定义投影平面(xy)，并且其中：
所述发射段的有效焦距投影到所述投影平面(xy)的第一投影长度(PLaserLens)与所述接收段的焦距投影到所述投影平面(xy)的第二投影长度(PDetectorLens)基本相同。


10.根据前述权利要求中的任一项所述的LIDAR系统，其中，所述发射段(610)和所述接收段(620)在至少一个投影平面(xy)中有效地光学共轭。


11.根据前述权利要求中的任一项所述的LIDAR系统，其中，
所述接收段(6...

【专利技术属性】
技术研发人员：麦可·史查德，M·劳舍尔，
申请(专利权)人：视野有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE