光束定向器制造技术

本文公开了一种用于基于光检测和测距(LiDAR)的技术促进环境空间轮廓估计的系统和方法。在一种布置中，本公开促进了基于将光在一个维度(诸如沿着垂直方向)上进行引导来进行空间轮廓估计。在另一种布置中，本公开通过进一步将该在一个维度上引导的光在另一个维度(诸如沿着水平方向)中进行引导来基于将光在两个维度中进行引导促进空间轮廓估计。在两个维度中进行引导促进空间轮廓估计。在两个维度中进行引导促进空间轮廓估计。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光束定向器
[0001]相关申请
[0002]本申请涉及并要求2018年6月7日提交的澳大利亚专利申请2018902053的优先权，其全部内容通过引用结合到本文。
[0003]领域
[0004]本公开总体上涉及一种用于将光导向多个方向的系统。更特别地，本公开涉及基于光的波长来促进对光的方向的控制。
[0005]背景
[0006]光束定向具有几个用途，包括但不限于LiDAR(光检测和测距)应用，其中光被发送到用于测绘目的的环境中。在二维或三维测绘中，维度之一与从光束的起点开始的点的范围有关，而其他一个或两个维度与光束被引导穿过的一维或二维空间(例如，在笛卡尔坐标(x，y)或极坐标(r，θ)中)有关。
[0007]例如，国际专利公开WO 2017/054036 A1描述了一种包括光源的系统，该光源在选定的波长信道上提供具有至少一个时变性质的出射光。光束定向器在空间上将出射光导向对应于选定波长信道的多个方向之一。在光接收器处接收反射光，并且处理单元基于检测到的光来执行环境空间轮廓的估计。
[0008]概述
[0009]根据本公开的第一方面，提供了一种用于将光导向多个方向的光学系统，该系统包括：
[0010]衍射组件，该衍射组件用于接收包括多个波长信道中选定的一个或更多个波长信道的光，衍射元件被配置成将所接收的光衍射成多个衍射级，该多个衍射级中的两个衍射级在角度上分离了级间角间距(inter-order angular separation)；
[0011]色散组件，该色散组件被布置成接收衍射光并增大多个衍射级中两个衍射级之间的级间角间距，该多个衍射级中两个衍射级中的至少一个表现出多个波长信道的级内角间距(intra-order angular separation)；以及
[0012]光抑制组件，该光抑制组件被配置成抑制两个衍射级中一个衍射级的光，该两个衍射级中另一个衍射级的光基于多个波长信道中选定的一个或更多个波长信道，以在多个方向中的一个或更多个方向被引导。
[0013]多个衍射级中的两个衍射级可以是m＝0级和m＝-1级。可以抑制m＝0级。
[0014]光抑制组件可以包括角度相关的光谱滤光器，以有利于两个衍射级中另一个衍射级的光。角度相关的光谱滤光器可以是长边通滤光器(long-edge-pass filter)。
[0015]光抑制组件可以包括被定位成吸收被抑制光的光吸收器。
[0016]多个方向可以与第一维度相关联，并且通过衍射组件的机械调整，光可以在与第一维度正交的第二维度上进一步被引导。
[0017]色散组件还可以被布置成提高由第一维度和第二维度形成的视场的矩形度(rectangularity)。
[0018]色散组件还可以被布置成降低多个角度在均匀分布的波长信道上分布的不均匀
性。
[0019]衍射组件可以是透射衍射光栅，并且被布置成接收非垂直入射角的光，以减少对光源和/或光接收器的背反射。非垂直入射角可以包括通过围绕平行于衍射光栅的线的轴角度调整透射衍射光栅而形成的贡献。
[0020]光学系统还可以包括回射器组件，用于将源自光源的光回射向衍射组件。回射器组件和衍射组件可以协作配置以促进光的S形光路。
[0021]衍射组件可以包括一个或多个衍射元件，并且色散组件可以包括与该一个或更多个多重衍射元件一起散布的一个或多个色散元件。
[0022]根据本公开的第二方面，提供了用于将光导向多个方向的方法，该方法包括：
[0023]接收包括多个波长信道中选定的一个或更多个波长信道的光并将其衍射成多个衍射级，该多个衍射级中的两个在角度上分离了级间角间距；
[0024]增大多个衍射级中两个衍射级之间的级间角间距，该多个衍射级中两个衍射级中的至少一个表现出多个波长信道的级内角间距；
[0025]抑制两个衍射级中一个衍射级的光；以及
[0026]基于多个波长信道中选定的一个或更多个波长信道，将两个衍射级中另一个衍射级的光导向多个方向中的一个或更多个方向。
[0027]根据本公开的第三方面，提供了一种用于将光导向多个方向的光学系统，该系统包括：
[0028]光束扩展光学器件，该光束扩展光学器件用于接收包括扩展光束并由此形成基本准直光束的光，该光束扩展光学器件包括反射器组件，该反射器组件沿着第一折叠光路引导扩展光束；
[0029]衍射和色散光学器件，该衍射和色散光学器件包括多个衍射元件和至少一个色散元件的组合，该衍射和色散光学器件被配置成基于波长衍射光，并且沿着第二折叠光路将一部分接收光导向一个方向，所接收光的第一波长的方向不同于所接收光的第二波长的方向。
[0030]反射器组件可以包括相对于彼此处于固定取向的两个反射器。
[0031]第一折叠光路可以包括大约180度的折叠，例如在160度和200度之间。第二折叠光路可以包括大约180度的折叠或大约270度的折叠，例如在160度和290度之间。在一种组合中，第一折叠光路和第二折叠光路可以形成基本上S形的路径。
[0032]多个衍射元件和至少一个色散元件的组合可以由两个衍射元件和两个色散元件组成。
[0033]为了实现附加的光引导控制，至少一个衍射元件(例如两个衍射元件中的一个)可以在取向上进行机械调整。
[0034]根据本公开的第四方面，提供了一种包括第一方面和/或第三方面的光学系统的空间剖析系统(spatial profiling system)。
[0035]根据通过示例的方式并参考附图给出的以下描述，本专利技术的其他方面以及前面段落中描述的方面的其他实施例变得明显。
[0036]附图简述
[0037]图1示出了空间剖析系统的布置。
[0038]图2示出了在图1的空间剖析系统中使用的光源的示例。
[0039]图3A示出了图1中空间剖析系统的更详细的示例。
[0040]图3B示出了图3A中光束扩展光学器件的示例。
[0041]图4A示出了用衍射成多个衍射级的多个波长信道的垂直入射光照射的衍射元件。
[0042]图4B示出了用衍射成角度分离的衍射级的单个波长信道的非垂直入射光照射的另一个衍射元件。
[0043]图4C示出了波长控制元件的示例。
[0044]图4D示出了波长控制元件接收并引导处于不同波长信道的光的第一示例。
[0045]图4E示出了波长控制元件接收并引导处于不同波长信道的光的第二示例。
[0046]图4F示出了波长控制元件接收并引导处于不同波长信道的光的第三示例。
[0047]图4G示出了(例如图3B的)光束扩展光学器件和(例如图4F的)波长控制元件的组合。
[0048]图4H示出了角度相关滤光器的透射率的示例。
[0049]图4I示出了波长控制元件接收并引导处于不同波长信道的光的示例，用于减少“弯曲”效应的模拟演示。
[0050]图5示出了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于将光导向多个方向的光学系统，所述系统包括：衍射组件，所述衍射组件用于接收包括多个波长信道中选定的一个或更多个波长信道的光，所述衍射元件被配置成将所接收的光衍射成多个衍射级，所述多个衍射级中的两个衍射级在角度上分离了级间角间距；色散组件，所述色散组件被布置成接收衍射光并增大所述多个衍射级中的所述两个衍射级之间的级间角间距，所述多个衍射级中的所述两个衍射级中的至少一个表现出所述多个波长信道的级内角间距；以及光抑制组件，所述光抑制组件被配置成抑制所述两个衍射级中一个衍射级的光，所述两个衍射级中另一个衍射级的光基于所述多个波长信道中选定的一个或更多个波长信道，以在多个方向中的一个或更多个方向被引导。2.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述多个衍射级中的所述两个衍射级是m＝0级和m＝-1级。3.根据权利要求2所述的光学系统，其中，所述m＝0级被抑制。4.根据前述权利要求中任一项所述的光学系统，其中，所述光抑制组件包括角度相关的光谱滤光器，以有利于所述两个衍射级中另一个衍射级的光。5.根据权利要求4所述的光学系统，其中，所述角度相关的光谱滤光器是长边通滤光器。6.根据前述权利要求中任一项所述的光学系统，其中，所述光抑制组件包括被定位成吸收被抑制光的光吸收器。7.根据前述权利要求中任一项所述的光学系统，其中，所述多个方向与第一维度相关联，通过所述衍射组件的机械调整，光在与所述第一维度正交的第二维度上被进一步引导。8.根据权利要求7所述的光学系统，其中，所述色散组件还被布置成提高由所述第一维度和所述第二维度形成的视场的矩形度。9.根据权利要求7所述的光学系统，其中，所述色散组件包括至少一个色散元件，所述色散元件位于机械调整的衍射元件之后，并且相对于所述衍射元件以选定的取向定向，以优化由所述第一维度和所述第二维度形成的视场的矩形度。10.根据前述权利要求中任一项所述的光学系统，其中，所述色散组件还被布置成降低多个角度在均匀分布的波长信道上的分布的不均匀性。11.根据前述权利要求中任一项所述的光学系统，其中，所述衍射组件是透射衍射光栅，并且被布置成接收非垂直入射角的光，以减少对光源和/或光接收器的背反射。12.根据权利要求10所述的光学系统，其中，所述非垂直入射角包括通过围绕平行于所述透射衍射光栅的线的轴角度调整所述透射衍射光栅而形成的贡献。13.根据前述权利要求中任一项所述的光学系统，还包括回射器组件，所述回射器组件用于将源自光源的光回射向所述衍射组件。14.根据权利要求13所述的光学系统，其中，所述回射器组件和所述衍射组件被协作地配置以促进光的S形光路。15.根据前述权利要求中任一项所述的光学系统，其中，所述衍射组件包括一个或多个衍射元件，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李然，丽贝卡，
申请(专利权)人：博莱佳私人有限公司，
类型：发明
国别省市：