DE102018113739A1 - Coaxial optical system of a friction-free scanning system for light detection and distance measurement, LIDAR, measurements - Google Patents
Coaxial optical system of a friction-free scanning system for light detection and distance measurement, LIDAR, measurements Download PDFInfo
- Publication number
- DE102018113739A1 DE102018113739A1 DE102018113739.7A DE102018113739A DE102018113739A1 DE 102018113739 A1 DE102018113739 A1 DE 102018113739A1 DE 102018113739 A DE102018113739 A DE 102018113739A DE 102018113739 A1 DE102018113739 A1 DE 102018113739A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- mirror
- along
- primary light
- detector
- deflection mirror
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 70
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title description 13
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 62
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 52
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 23
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 claims abstract description 13
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 51
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 51
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 51
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 claims description 11
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 7
- 241000219739 Lens Species 0.000 description 68
- 238000000034 method Methods 0.000 description 17
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 8
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 240000004322 Lens culinaris Species 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000001609 comparable effect Effects 0.000 description 1
- 235000009508 confectionery Nutrition 0.000 description 1
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- -1 for example Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
- G01S7/4817—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
- G01S17/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
- G01S7/4811—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver
- G01S7/4812—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver transmitted and received beams following a coaxial path
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
Ein Scansystem (100) beinhaltet einen Ablenkspiegel (150) mit einer reflektierenden Oberfläche (151) und einer elastischen Aufhängung (902) des Ablenkspiegels (150). Ein Aktuator (901) ist eingerichtet, um durch elastische Verformung der elastischen Aufhängung (902) resonante Bewegung eines Masse-Filtersystems, welches durch den Ablenkspiegel (150) und die elastische Aufhängung (902) ausgebildet wird, zu aktuieren. Ein Laser (101) ist eingerichtet, um primäres Licht (111) entlang eines Sendestrahls (121) zu emittieren. Ein Detektor (102) ist eingerichtet, um sekundäres Licht (112) entlang eines Empfangsstrahls (122) zu detektieren, wobei der Sendestrahl (131) und Empfangsstrahl (122) entlang eines Überlappabschnitts (125) des Sendestrahls (121) und des Empfangsstrahls (122) ausgerichtet sind, wobei der Überlappabschnitt (125) die reflektierende Oberfläche (151) des Ablenkspiegels (150) umfasst. Ein koaxiales optisches System kann dadurch implementiert werden. LIDAR-Anwendungen sind möglich.A scanning system (100) includes a deflecting mirror (150) having a reflective surface (151) and an elastic suspension (902) of the deflecting mirror (150). An actuator (901) is arranged to actuate by elastic deformation of the elastic suspension (902) resonant motion of a mass filter system formed by the deflection mirror (150) and the elastic suspension (902). A laser (101) is arranged to emit primary light (111) along a transmission beam (121). A detector (102) is arranged to detect secondary light (112) along a receive beam (122), the transmit beam (131) and receive beam (122) being along an overlap portion (125) of the transmit beam (121) and the receive beam (122 ), wherein the overlap portion (125) comprises the reflective surface (151) of the deflecting mirror (150). A coaxial optical system can thereby be implemented. LIDAR applications are possible.
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Verschiedene Beispiele der Erfindung betreffen im Allgemeinen die Lichtdetektion und die Abstandsmessung, LIDAR. Verschiedene Beispiele der Erfindung betreffen insbesondere ein entsprechendes Scansystem, welches reibungsfreie Bewegung eines Ablenkspiegels verwendet und ein koaxiales optisches System aufweist.Various examples of the invention generally relate to light detection and distance measurement, LIDAR. In particular, various examples of the invention relate to a corresponding scanning system which uses frictionless movement of a deflection mirror and has a coaxial optical system.
HINTERGRUNDBACKGROUND
Lichtdetektion und Abstandsmessung (englisch: „light detection and ranging“, LIDAR; manchmal auch als Laserabstandsmessung oder LADAR bezeichnet) ermöglicht es, 3D-Punktwolken einer Szene bereitzustellen. Objekte können akkurat detektiert werden. Abstandsmessung ist möglich. Gepulstes oder Continuous-Wave-Laserlicht wird entlang eines Sendestrahls gesendet und nach Reflektion an einem Objekt entlang eines Empfangsstrahls detektiert. Dies ermöglicht es, die Entfernung des Objekts zu bestimmen (Z-Position).Light detection and distance measurement (LIDAR, sometimes referred to as laser distance measurement or LADAR) makes it possible to provide 3D point clouds of a scene. Objects can be detected accurately. Distance measurement is possible. Pulsed or continuous wave laser light is transmitted along a transmit beam and detected after reflection on an object along a receive beam. This makes it possible to determine the distance of the object (Z-position).
LIDAR kann in vielbesuchten Gebieten eingesetzt werden. Hier müssen Augensicherheitsbedenken erfüllt werden. Deshalb muss die Laserleistung begrenzt werden, um Beschädigung des menschlichen Auges zu vermeiden. Beispiele beinhalten die Anwendung von LIDAR für Automotive-Anwendungsszenarien.LIDAR can be used in busy areas. Eye safety concerns must be met here. Therefore, the laser power must be limited to avoid damage to the human eye. Examples include the use of LIDAR for automotive application scenarios.
Um die X-Y-Position (laterale Position) des Objekts zu bestimmen, kann das Laserlicht abgelenkt werden. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, um Laserlicht abzulenken. Beispiele beinhalten nicht-mechanisches Strahlablenken unter der Verwendung eines optischen Phasen-kohärenten Arrays (siehe zum Beispiel
Eine zweite Möglichkeit, die verfügbar ist, um Laserlicht abzulenken, beinhaltet mechanisches Ablenken des Strahls. Hier beinhaltet ein Scanner eine Ablenkeiriheit wie beispielsweise einen Spiegel, der dazu verwendet wird, um das Laserlicht abzulenken. Makroskopische Ansätze sind bekannt, in welchen ein Lager - zum Beispiel ein Kugellager - dazu verwendet wird, um den Spiegel zu bewegen, siehe zum Beispiel
Eine weitere Unterklasse von mechanischen Strahlablenkungen setzt reibungsfreies Scannen unter Verwendung von Mikrospiegeln und elastischen Aufhängungen ein, die sich elastisch verformen können, um den Spiegel zu bewegen. Siehe zum Beispiel
ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY
Deshalb besteht ein Bedarf für verbesserte Techniken des reibungsfreien, mechanischen Ablenkens von Laserlicht für LIDAR. Ein Bedarf besteht für Techniken, die zumindest einige der oben genannten Einschränkungen oder Nachteile beheben oder lindern. Therefore, there is a need for improved techniques of frictionless mechanical deflection of laser light for LIDAR. A need exists for techniques that overcome or mitigate at least some of the above limitations or disadvantages.
Diese Aufgabe wird gelöst von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Die Merkmale der abhängigen Patentansprüche definieren Ausführungsformen.This object is achieved by the features of the independent claims. The features of the dependent claims define embodiments.
Ein Scansystem umfasst einen Ablenkspiegel mit einer reflektierenden Oberfläche. Das Scansystem umfasst weiterhin eine elastische Aufhängung des Ablenkspiegels. Das Scansystem umfasst weiterhin einen Aktuator, der eingerichtet ist, um mittels elastischer Verformung der elastischen Aufhängung resonante Bewegung eines Masse-Federsystems, welches durch den Ablenkspiegel und die elastische Aufhängung ausgebildet ist, zu aktuieren. Das Scansystem umfasst weiterhin einen Laser, der eingerichtet ist, um primäres Licht entlang eines Sendestrahls zu emittieren. Das Scansystem umfasst weiterhin einen Detektor, der eingerichtet ist, um sekundäres Licht entlang eines Empfangsstrahls zu detektieren, wobei der Sendestrahl und der Empfangsstrahl entlang eines Überlappabschnitts ausgerichtet sind. Der Überlappabschnitt umfasst die reflektierende Oberfläche des Ablenkspiegels. Eine Größe der reflektierenden Oberfläche des Ablenkspiegels ist im Bereich von 120 mm2 bis 230 mm2 ist, optional im Bereich von 180 mm2 bis 220 mm2. Eine Divergenz von mindestens einer Achse des primären Lichts entlang des Überlappabschnitts ist im Bereich von 0,09° bis 0,15° beim Ablenkspiegel.A scanning system includes a deflecting mirror with a reflective surface. The scanning system further comprises an elastic suspension of the deflection mirror. The scanning system further includes an actuator configured to actuate, by means of elastic deformation of the elastic suspension, resonant motion of a mass-spring system formed by the deflection mirror and the elastic suspension. The scanning system further includes a laser configured to emit primary light along a transmit beam. The scanning system further includes a detector configured to detect secondary light along a receive beam, wherein the transmit beam and the receive beam are aligned along an overlap portion. The overlapping portion includes the reflective surface of the deflecting mirror. A size of the reflecting surface of the deflecting mirror is in the range of 120 mm 2 to 230 mm 2 , optionally in the range of 180 mm 2 to 220 mm 2 . A divergence from at least one axis of the primary light along the overlap portion is in the range of 0.09 ° to 0.15 ° at the deflecting mirror.
Ein Scansystem umfasst einen Ablenkspiegel mit einer reflektierenden Oberfläche und eine elastische Aufhängung des Ablenkspiegels. Das Scansystem umfasst weiterhin einen Aktuator, der eingerichtet ist, um mittels elastischer Verformung der elastischen Aufhängung resonante Bewegung eines Masse-Federsystems. Das Masse-Federsystem ist ausgebildet durch den Ablenkspiegel und die elastische Aufhängung. Das Scansystem umfasst weiterhin einen Laser, der eingerichtet ist, um primäres Licht entlang eines Sendestrahls zu emittieren. Das Scansystem umfasst weiterhin einen Detektor, der eingerichtet ist, um sekundäres Licht entlang eines Empfangsstrahls zu detektieren, wobei der Sendestrahl und der Empfangsstrahl entlang eines Überlappabschnitts ausgerichtet sind, wobei der Überlappabschnitt die reflektierende Oberfläche des Ablenkspiegels umfasst. Das primäre Licht hat eine schnelle Achse und eine langsame Achse, wobei die schnelle Achse eine größere Divergenz als die langsame Achse hat. Eine Feldbreite der langsamen Achse des primären Lichts entlang der langsamen Achse ist nicht kleiner als 90% einer entsprechenden Breite des Ablenkspiegels senkrecht zu einer optischen Achse des Sendestrahls ist.A scanning system comprises a deflecting mirror with a reflecting surface and an elastic suspension of the deflecting mirror. The scanning system further includes an actuator configured to provide resonant motion of a mass-spring system by means of elastic deformation of the elastic suspension. The mass-spring system is formed by the deflection mirror and the elastic suspension. The scanning system further includes a laser configured to emit primary light along a transmit beam. The scanning system further includes a detector configured to detect secondary light along a receive beam, wherein the transmit beam and the receive beam are aligned along an overlap portion, the overlap portion comprising the reflective surface of the deflecting mirror. The primary light has a fast axis and a slow axis, with the fast axis having a greater divergence than the slow axis. A field width of the slow axis of the primary light along the slow axis is not less than 90% of a corresponding width of the deflection mirror perpendicular to an optical axis of the transmission beam.
Ein Scansystem umfasst einen Ablenkspiegel mit einer reflektierenden Oberfläche und eine elastische Aufhängung des Ablenkspiegels. Das Scansystem umfasst weiterhin einen Aktuator, der eingerichtet ist, um mittels elastischer Verformung der elastischen Aufhängung resonante Bewegung eines Masse-Federsystems, welches durch den Ablenkspiegel und die elastische Aufhängung ausgebildet ist, zu aktuieren. Das Scansystem umfasst weiterhin einen Laser, der eingerichtet ist, um primäres Licht entlang eines Sendestrahls zu emittieren. Das Scansystem umfasst weiterhin einen Detektor, der eingerichtet ist, um sekundäres Licht entlang eines Empfangsstrahls zu detektieren: Der Sendestrahl und der Empfangsstrahl sind entlang eines Überlappabschnitts ausgerichtet, wobei der Überlappabschnitt die reflektierende Oberfläche des Ablenkspiegels umfasst. Das Scansystem umfasst weiterhin eine Kollimatorlinse die eingerichtet ist, um mindestens eine Achse des primären Lichts zu kollimieren. Die Kollimatorlinse ist in dem Überlappabschnitt angeordnet.A scanning system comprises a deflecting mirror with a reflecting surface and an elastic suspension of the deflecting mirror. The scanning system further includes an actuator configured to actuate, by means of elastic deformation of the elastic suspension, resonant motion of a mass-spring system formed by the deflection mirror and the elastic suspension. The scanning system further includes a laser configured to emit primary light along a transmit beam. The scanning system further includes a detector configured to detect secondary light along a receive beam: the transmit beam and the receive beam are aligned along an overlap portion, the overlap portion comprising the reflective surface of the deflecting mirror. The scanning system further includes a collimator lens configured to collimate at least one axis of the primary light. The collimator lens is disposed in the overlap portion.
Ein Scansystem umfasst einen Ablenkspiegel mit einer reflektierenden Oberfläche. Das Scansystem umfasst weiterhin eine elastische Aufhängung des Ablenkspiegels. Das Scansystem umfasst weiterhin einen Aktuator, der eingerichtet ist, um mittels elastischer Verformung der elastischen Aufhängung resonante Bewegung eines Masse-Federsystems, welches durch den Ablenkspiegel und die elastische Aufhängung ausgebildet ist, zu aktuieren. Das Scansystem umfasst weiterhin einen Laser, der eingerichtet ist, um primäres Licht entlang eines Sendestrahls zu emittieren. Das Scansystem umfasst weiterhin eine Detektorlinse und einen Detektor, der in einer Fokusebene der Detektorlinse angeordnet ist, und der eingerichtet ist, um sekundäres Licht entlang eines Empfangsstrahls zu detektieren, wobei der Sendestrahl und der Empfangsstrahl entlang eines Überlappabschnitts ausgerichtet sind, wobei der Überlappabschnitt die reflektierende Oberfläche des Ablenkspiegels umfasst: Das Scansystem umfasst weiterhin einen Strahlteiler, der einen Kopplungsspiegel mit einer Reflektivität von mindestens 86% umfasst, und der eingerichtet ist, um den Sendestrahl und den Empfangsstrahl an einem Ende des Überlappabschnitts aufzuspalten, wobei der Kopplungsspiegel zwischen der Detektorlinse und dem Detektor angeordnet ist.A scanning system includes a deflecting mirror with a reflective surface. The scanning system further comprises an elastic suspension of the deflection mirror. The scanning system further includes an actuator configured to actuate, by means of elastic deformation of the elastic suspension, resonant motion of a mass-spring system formed by the deflection mirror and the elastic suspension. The scanning system further includes a laser configured to emit primary light along a transmit beam. The scanning system further comprises a detector lens and a detector disposed in a focal plane of the detector lens and configured to detect secondary light along a receive beam, wherein the transmit beam and the receive beam are aligned along an overlap portion, the overlap portion being the reflective one Surface of the deflection mirror comprises: The scanning system further comprises a beam splitter comprising a coupling mirror with a reflectivity of at least 86%, and which is arranged to split the transmission beam and the receiving beam at one end of the overlapping portion, wherein the coupling mirror between the detector lens and the Detector is arranged.
Die verschiedenen Beispielen können miteinander kombiniert werden, um weitere Beispiele auszubilden. Zum Beispiel wäre es möglich, den Strahlteiler zwischen der Detektorlinse und dem Detektor anzuordnen, selbst wenn die Kollimation der langsamen Achse und der schnellen Achse zwischen dem Laser und dem Strahlteiler durchgeführt wird. Ferner kann die relative Dimensionierung der Transmittivität und der Divergenz, wie obenstehend beschrieben, auch für Szenarien eingesetzt werden, wo zum Beispiel der Strahlteiler zwischen der Detektorlinse und dem Detektor und/oder wo die Kollimatorlinse in dem Überlappabschnitt des Sendestrahls und des Empfangsstrahls angeordnet sind.The various examples can be combined to form further examples. For example, it would be possible to arrange the beam splitter between the detector lens and the detector even if the slow axis and fast axis collimation is performed between the laser and the beam splitter. Further, the relative dimensioning of the transmissivity and divergence as described above may also be used for scenarios where, for example, the beam splitter is located between the detector lens and the detector and / or where the collimator lens is located in the overlap portion of the transmit beam and the receive beam.
Figurenlistelist of figures
-
1 illustriert schematisch ein Scansystem, welches ein koaxiales optisches System und einen reibungsfreien Ablenkspiegel gemäß verschiedenen Beispielen beinhaltet.1 schematically illustrates a scanning system that includes a coaxial optical system and a frictionless deflection mirror according to various examples. -
2 illustriert schematisch eine beispielhafte Implementierung des koaxialen optischen Systems gemäß verschiedenen Beispielen.2 schematically illustrates an example implementation of the coaxial optical system according to various examples. -
3 illustriert schematisch eine Feldbreite des primären Lichts, das entlang eines Sendestrahlengangs des koaxialen optischen Systems gemäß verschiedenen Beispielen gesendet wird.3 schematically illustrates a field width of the primary light transmitted along a transmission beam path of the coaxial optical system according to various examples. -
4 illustriert schematisch eine Feldbreite des primären Lichts, welches entlang eines Sendestrahls des koaxialen optischen Systems gesendet wird, in Bezug auf eine Größe des Ablenkspiegels gemäß verschiedenen Beispielen.4 schematically illustrates a field width of the primary light transmitted along a transmission beam of the coaxial optical system with respect to a size of the deflection mirror according to various examples. -
5 illustriert schematisch eine Feldbreite des primären Lichts, welches entlang eines Sendestrahls des koaxialen optischen Systems gesendet wird, in Bezug auf eine Größe eines Ablenkspiegels gemäß verschiedenen Beispielen.5 schematically illustrates a field width of the primary light transmitted along a transmission beam of the coaxial optical system with respect to a size of a deflection mirror according to various examples. -
6 illustriert schematisch eine Abhängigkeit einer Transmittivität des Sendestrahls in Bezug auf den Empfangsstrahl des koaxialen optischen Systems von einer Divergenz einer langsamen Achse des primären Lichts gemäß verschiedenen Beispielen.6 schematically illustrates a dependence of a transmission of the transmit beam with respect to the receive beam of the coaxial optical system of a divergence of a slow axis of the primary light according to various examples. -
7 illustriert schematisch eine beispielhafte Implementierung des koaxialen optischen Systems gemäß verschiedenen Beispielen.7 schematically illustrates an example implementation of the coaxial optical system according to various examples. -
8 illustriert schematisch einen Multifokus-Linsenkörper gemäß verschiedenen Beispielen.8th schematically illustrates a multi-focus lens body according to various examples.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS
Im Folgenden werden die Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen im Detail beschrieben. Es ist zu verstehen, dass die folgende Beschreibung der Ausführungsformen nicht im engeren Sinne zu verstehen ist. Der Umfang der Erfindung soll nicht durch die im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen oder durch die Zeichnungen eingeschränkt werden, die nur zur Veranschaulichung dienen.Hereinafter, the embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood that the following description of the embodiments is not to be construed in a narrow sense. The scope of the invention should not be limited by the embodiments described below or by the drawings, which are given by way of illustration only.
Die Zeichnungen sind als schematische Darstellungen zu betrachten und Elemente, die in den Zeichnungen dargestellt sind, sind nicht unbedingt maßstabsgetreu dargestellt. Vielmehr werden die verschiedenen Elemente so dargestellt, dass ihre Funktion und ihr allgemeiner Zweck für einen Fachmann ersichtlich werden. Jede Verbindung oder Kopplung zwischen funktionellen Blöcken, Vorrichtungen, Komponenten oder anderen physikalischen oder funktionellen Einheiten, die in den Zeichnungen oder hierin beschrieben sind, kann auch durch eine indirekte Verbindung oder Kopplung implementiert werden. Eine Kopplung zwischen den Komponenten kann auch über eine drahtlose Verbindung hergestellt werden. Funktionelle Blöcke können in Hardware, Firmware, Software oder einer Kombination davon implementiert werden.The drawings are to be regarded as schematic representations and elements shown in the drawings are not necessarily drawn to scale. Rather, the various elements are presented in such a way that their function and their general purpose will become apparent to a person skilled in the art. Any connection or coupling between functional blocks, devices, components or other physical or functional units described in the drawings or herein may also be implemented by indirect connection or coupling. A coupling between the components can also be made via a wireless connection. Functional blocks may be implemented in hardware, firmware, software or a combination thereof.
Nachfolgend werden Techniken der Verwendung eines Ablenkspiegels, um Licht abzulenken, beschrieben. Der Ablenkspiegel hat eine reflektierende Oberfläche. Zum Beispiel kann eine Reflektivität der reflektierenden Oberfläche des Ablenkspiegel größer als 86% sein, optional größer als 90%. Ein Lichtstrahl des Lichts kann durch Reflektion an der reflektierenden Oberfläche abgelenkt werden. Zum Beispiel kann die reflektierende Oberfläche mit Gold oder Silber oder einer anderen reflektierenden Metallbeschichtung oder anderer Beschichtung beschichtet sein. Der Ablenkspiegel kann ausgelenkt werden durch reversible Verformung von mindestens einer Feder einer elastischen Aufhängung des Ablenkspiegels. Angepasste Auslenkung des Ablenkspiegel ermöglicht das Ablenken des Lichts. Die mindestens eine Feder kann reversibel verformt werden, das heißt strukturellen Schaden am Material - zum Beispiel Silizium, wie beispielsweise kristallines Silizium. Als allgemeine Regel kann in den verschiedenen hierin beschriebenen Beispielen ein oder mehrere Federn verwendet werden, um die elastische Aufhängung zu implementieren.Hereinafter, techniques of using a deflection mirror to deflect light will be described. The deflection mirror has a reflective surface. For example, a reflectivity of the reflective surface of the deflecting mirror may be greater than 86%, optionally greater than 90%. A light beam of the light can be deflected by reflection at the reflecting surface. For example, the reflective surface may be coated with gold or silver or other reflective metal coating or other coating. The deflection mirror can be deflected by reversible deformation of at least one spring of an elastic suspension of the deflection mirror. Adapted deflection of the deflection mirror allows the deflection of the light. The at least one spring can be reversibly deformed, that is structural damage to the material - for example, silicon, such as crystalline silicon. As a general rule, in the various examples described herein, one or more springs may be used to implement the elastic suspension.
Dies bedeutet in anderen Worten, dass Techniken beschrieben werden, die einen Festkörper-reibungsfreien Scanner zum Ablenken von Licht verwenden.In other words, techniques are described that use a solid-state, frictionless scanner to deflect light.
Zum Beispiel können die hierin beschriebenen Techniken das 1D- oder 2D-Ablenken von Licht ermöglichen. Insbesondere kann das Licht gescannt werden. Scannen von Licht kann dem wiederholten Umlenken von Licht unter Verwendung von unterschiedlichen Sendewinkeln entsprechen. Eine Scanrate oder Wiederholrate des Scannens kann durch Ablenkzyklen definiert sein. Dafür kann der Ablenkspiegel entsprechend ausgelenkt werden. Größere Scanbereiche entsprechen größeren Änderungen in den Sendewinkeln während des Scannens; größere Änderungen der Sendewinkel können durch größere Auslenkung des Ablenkspiegels erreicht werden. Dadurch kann ein Gesichtsfeld des Scannens erhöht werden. Es ist möglich, die Sendewinkel durch Auslenken des Ablenkwinkels in Übereinstimmung mit ein oder mehreren Bewegungsfreiheitsgraden eines Masse-Federsystems zu implementieren, welches durch die elastische Aufhängung und den Ablenkspiegel ausgebildet wird. Zum Beispiel kann der Ablenkspiegel rotiert, verkippt, verschoben etc. werden. Beispiele für die Bewegungsfreiheitsgrade, die dazu verwendet werden können, um Licht abzulenken, beinhalten Verbiegung und Torsion von mindestens einer Feder des Masse-Federsystems.For example, the techniques described herein may facilitate 1D or 2D deflection of light. In particular, the light can be scanned. Scanning light may correspond to repeatedly redirecting light using different transmission angles. A scan rate or repetition rate of the scan may be defined by scan cycles. For the deflecting mirror can be deflected accordingly. Larger scan areas correspond to larger changes in the transmission angles during scanning; larger changes in the transmission angle can be achieved by greater deflection of the deflection mirror. This can increase the field of vision of the scan. It is possible to implement the transmission angles by deflecting the deflection angle in accordance with one or more degrees of freedom of movement of a mass-spring system formed by the elastic suspension and the deflection mirror. For example, the deflection mirror can be rotated, tilted, shifted, etc. Examples of the degrees of freedom of movement that can be used to deflect light include bending and torsion of at least one spring of the mass-spring system.
Gemäß verschiedenen Beispielen ist resonante Bewegung des Masse-Federsystems möglich. Insbesondere kann der entsprechende Bewegungsfreiheitsgrad eine entsprechende Resonanzcharakteristik aufweisen - die manchmal auch als Frequenzantwort bezeichnet wird, das heißt Auslenkung als Funktion der Frequenz. Die Resonanzcharakteristik kann ein Maximum von bestimmter Breite im Frequenzraum aufweisen. Es ist möglich, eine Antriebskraft auszuwählen, so dass diese eine Frequenz innerhalb dieses Resonanzmaximums aufweist. Dazu kann ein Aktuator entsprechend gesteuert werden. Mittels resonanter Bewegung können große Änderungen in den Sendewinkeln erreicht werden. Große Scanbereiche können implementiert werden.According to various examples, resonant motion of the mass-spring system is possible. In particular, the corresponding degree of freedom of movement may have a corresponding resonance characteristic - sometimes referred to as frequency response, that is, displacement as a function of frequency. The resonance characteristic may have a maximum of certain width in the frequency space. It is possible to select a driving force to have a frequency within this resonance maximum. For this purpose, an actuator can be controlled accordingly. By means of resonant motion, large changes in the transmission angles can be achieved. Large scan areas can be implemented.
Beispielhafte Aktuatoren, die gesteuert werden können, um die elastische Scaneinheit resonant anzutreiben, beinhalten piezoelektrische Kammantriebe, magnetische Antriebe, piezoelektrische Aktuatoren, etc.Exemplary actuators that may be controlled to resonantly drive the elastic scan unit include piezoelectric comb drives, magnetic drives, piezoelectric actuators, etc.
Als allgemeine Regel können die hierin beschriebenen Techniken Anwendung in unterschiedlichen Anwendungsszenarien finden. Beispielhafte Anwendungsszenarien beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf: LIDAR mit lateraler Auflösung, Spektrometer, Projektoren, Endoskope, etc. Nachfolgend wird aus Gründen der Knappheit Referenz primär auf LIDAR-Anwendungsszenarien gemacht; entsprechende Techniken können auch für andere Anwendungsszenarien eingesetzt werden. As a general rule, the techniques described herein may find application in different application scenarios. Exemplary application scenarios include but are not limited to: LIDAR with lateral resolution, spectrometers, projectors, endoscopes, etc. In the following, for reasons of scarcity, reference is primarily made to LIDAR application scenarios; Appropriate techniques can also be used for other application scenarios.
Der Ablenkspiegel und die elastische Aufhängung können Teil einer Scaneinheit sein. Ein Scansystem (oder einfach Scanner) kann die Scaneinheit, eine Lichtquelle, die eingerichtet ist, um zu scannendes Licht zu emittieren, und/oder einen Detektor, der eingerichtet ist, um sekundäres Licht zu empfangen, umfassen. Das Scansystem kann auch ein oder mehrere Aktuatoren beinhalten, um die elastische Aufhängung zu aktivieren, um derart den Ablenkspiegel auszulenken.The deflecting mirror and the elastic suspension may be part of a scanning unit. A scanning system (or simply a scanner) may include the scanning unit, a light source configured to emit light to be scanned, and / or a detector configured to receive secondary light. The scanning system may also include one or more actuators to activate the resilient suspension so as to deflect the deflecting mirror.
Gemäß verschiedenen Beispielen wäre es möglich, Laserlicht abzulenken. Zum Beispiel kann kohärentes oder inkohärentes Laserlicht benutzt werden. Polarisiertes oder nichtpolarisiertes Laserlicht kann verwendet werden. Gepulster Laser oder Continuous-Wave-Laserlicht kann verwendet werden. Zum Beispiel können kurze Laserpulse mit einer Breite im Bereich von Pikosekunden oder Nanosekunden verwendet werden. Zum Beispiel kann eine Pulsdauer im Bereich von 0,5 bis 3 Nanosekunden verwendet werden. Das Laserlicht kann eine Wellenlänge im Bereich von 700 bis 1800 Nanometer haben, insbesondere von 1550 Nanometer oder 950 Nanometer. Ein Laserlichtstrahl kann durch verschiedene Ortsraummoden ausgebildet werden (multimodales Laserlicht).According to various examples, it would be possible to deflect laser light. For example, coherent or incoherent laser light can be used. Polarized or non-polarized laser light can be used. Pulsed laser or continuous wave laser light can be used. For example, short laser pulses having a width in the range of picoseconds or nanoseconds can be used. For example, a pulse duration in the range of 0.5 to 3 nanoseconds may be used. The laser light may have a wavelength in the range of 700 to 1800 nanometers, in particular 1550 nanometers or 950 nanometers. A laser light beam can be formed by different spatial modes (multimodal laser light).
Als allgemeine Regel kann eine Lichtquelle unter Verwendung einer Laserdiode implementiert werden. Zum Beispiel kann eine großflächige Laserdiode verwendet werden. Die Laserdiode kann im Ortsraum multimodal sein, indem multimodales Laserlicht bereitgestellt wird. Zum Beispiel kann eine Kanten-emittierende großflächige Laserdiode verwendet werden.As a general rule, a light source can be implemented using a laser diode. For example, a large-area laser diode can be used. The laser diode can be multimodal in space by providing multimode laser light. For example, an edge emitting large area laser diode may be used.
Als allgemeine Regel kann eine emittierende Fläche (manchmal auch als aktive Fläche bezeichnet) der Laserdiode nicht als Kreis oder Quadrat geformt sein, sondern vielmehr asymmetrisch. Die aktive Fläche kann eine kurze Seite haben, die eine sogenannte schnelle Achse (
Als allgemeine Regel ist das Strahlprofil des Laserlichts in der
Gleichungen eins und zwei resultieren darin, dass die Divergenz des Laserlichts auch asymmetrisch ist.Equations one and two result in that the divergence of the laser light is also asymmetric.
Als allgemeine Regel können Laserdioden verwendet werden, die die folgenden Eigenschaften haben:
Detektiertes Licht kann an einem Objekt der Umgebung gestreut werden und kann deshalb nicht kohärent sein.Detected light can be scattered on an object of the environment and therefore can not be coherent.
Gemäß verschiedenen Beispielen ist es möglich, dass das Laserlicht, welches gescannt wird, Augensicherheitsregularien erfüllt. Solche Augensicherheitsregularien können eine mittlere Laserleistung, eine maximale Laserleistung, zum Beispiel in Abhängigkeit von einer Pulslänge, etc. spezifizieren. Ein Beispiel für Augensicherheitsregularien, die verwendet werden können, ist beschrieben in BS EN 60825-1:2014, Safety of laser products. Equipment classification and requirements, veröffentlicht am 31. August 2014.According to various examples, it is possible that the laser light being scanned satisfies eye safety regulations. Such eye safety regulations may specify an average laser power, a maximum laser power, for example, as a function of a pulse length, etc. An example of eye safety regulations that can be used is described in BS EN 60825-1: 2014, Safety of laser products. Equipment classification and requirements, published on August 31, 2014.
Verschiedene Techniken basieren auf der Erkenntnis, dass es für solche elastischen Scaneinheiten, die in einem Augensicherheitsregime des Laserlichts eingesetzt werden, schwierig sein kann, Reichweiten oberhalb von 100 m zu erreichen, zum Beispiel für eine Objektreflektivität von 50%. Verschiedene Techniken helfen dabei, die Reichweite auf oberhalb von 100 m zu erhöhen, zum Beispiel um Reichweiten von 100 m bis 200 m zu erreichen.Various techniques are based on the finding that for such elastic scanning units used in an eye safety regime of the laser light, it may be difficult to achieve ranges in excess of 100 m, for example, for an object reflectivity of 50%. Various techniques help to increase the range above 100 m, for example to reach ranges of 100 m to 200 m.
Um die Reichweite zu erhöhen, kann Ortsraumfilterung eingesetzt werden. Ortsraumfilterung betrifft ein Szenario, in dem primäres Laserlicht entlang eines Sendestrahls und über einen Ablenkspiegel hin zu dem Objekt gesendet wird; und sekundäres Laserlicht, das durch das Objekt reflektiert wird, entlang eines Empfangsstrahls und über denselben Ablenkspiegel gesammelt wird. In anderen Worten überlappt der Sendestrahl zumindest teilweise mit dem Empfangsstrahl. Insbesondere können der Sendestrahl und der Empfangsstrahl sich in einem Überlappabschnitt überlappen, der die reflektierende Oberfläche des Ablenkspiegels beinhaltet.To increase the range, spatial filtering can be used. Space filtering refers to a scenario in which primary laser light is transmitted along a transmit beam and via a deflection mirror toward the object; and secondary laser light reflected by the object is collected along a receiving beam and through the same deflecting mirror. In other words, the transmit beam overlaps at least partially with the receive beam. In particular, the transmit beam and the receive beam may overlap in an overlap section that includes the reflective surface of the scan mirror.
Manchmal wird eine solche Technik der Ortsraumfilterung als ein koaxiales optisches System bezeichnet, weil die OA des Sendestrahls und die OA des Empfangsstrahls aneinander ausgerichtet sind. Als allgemeine Regel kann es einen Versatz zwischen dem Sendestrahl und dem Empfangsstrahl für ein koaxiales optisches System geben, so lange als es einen Überlapp zwischen den Strahlprofilen des Sendestrahls und des Empfangsstrahls gibt. In einem koaxialen optischen System können der Sendestrahl und der Empfangsstrahl zumindest eine gemeinsame Apertur teilen, die zum Beispiel durch den Ablenkspiegel definiert ist.Sometimes such a technique of spatial filtering is referred to as a coaxial optical system because the OA of the transmit beam and the OA of the receive beam are aligned. As a general rule, there may be an offset between the transmit beam and the receive beam for a coaxial optical system, as long as there is an overlap between the beam profiles of the transmit beam and the receive beam. In a coaxial optical system, the transmit beam and the receive beam may share at least one common aperture defined by, for example, the deflection mirror.
Koaxiale optische Systeme ermöglichen es im Allgemeinen den Raumwinkel, aus dem Licht gesammelt und auf den Detektor fokussiert wird, zu begrenzen. Dadurch kann Hintergrundrauschen reduziert werden, indem die Anzahl von Hintergrundphotonen, zum Beispiel aufgrund von Sonnenstrahlen, reduziert wird. Dies ermöglicht es, das Signal-zu-Rausch-Verhältnis zu vergrößern; dadurch wird die Reichweite vergrößert.Coaxial optical systems generally allow to limit the solid angle from which light is collected and focused on the detector. Thereby, background noise can be reduced by reducing the number of background photons, for example due to solar rays. This makes it possible to increase the signal-to-noise ratio; this increases the range.
Als allgemeine Regel kann, wird, wenn das koaxiale optische System implementiert wird, ein Strahlteiler verwendet, um den Sendestrahl und den Empfangsstrahl an einem Ende des Überlappabschnitts aufzuspalten. Es gibt verschiedene verfügbare Möglichkeiten, um den Strahlteiler zu implementieren. In einem Beispiel können zwei Prismas verwendet werden, die zusammengeklebt sind und eine Entfernung aufweisen, die Totalreflektion an diesem Übergang des Brechungsindex ermöglichen. Eine weitere Möglichkeit beruht auf einem teilreflektiven Spiegel, zum Beispiel unter Verwendung einer Silberbeschichtung, die eine Reflektivität von weniger als beispielsweise 80% entlang einer Breite des Strahlprofils aufweist. Eine dritte Möglichkeit verwendet einen vollreflektiven Spiegel (Kopplungsspiegel) mit einer Reflektivität von beispielsweise mehr als 90%, optional mehr als 86%, weiter optional mehr als 90%. Die lateralen Abmessungen dieses Kopplungsspiegels - senkrecht zur OA - sind kleiner als die Breite des Empfangsstrahls; daher kann ein Teil des sekundären Lichts am Kopplungsspiegel vorbeilaufen, ohne durch diesen abgelenkt zu werden, und kann deshalb den Detektor erreichen.As a general rule, when the coaxial optical system is implemented, a beam splitter is used to split the transmit beam and the receive beam at one end of the overlap section. There are several ways available to implement the beam splitter. In one example, two prisms may be used that are glued together and have a distance that allows for total reflection at this refractive index transition. Another approach relies on a partially reflective mirror, for example, using a silver coating that has a reflectivity of less than, for example, 80% along a beam profile width. A third possibility uses a fully reflective mirror (coupling mirror) with a reflectivity of, for example, more than 90%, optionally more than 86%, further optionally more than 90%. The lateral dimensions of this coupling mirror - perpendicular to the OA - are smaller than the width of the receiving beam; therefore, a part of the secondary light can pass the coupling mirror without being deflected by it, and therefore can reach the detector.
Der Strahlteiler, der Ablenkspiegel, etc. definieren ein koaxiales optisches System. Das optische System ist im Allgemeinen mit einer Transmittivität assoziiert. Die Transmittivität kann definiert sein als
In Gleichung (3) werden Verluste in der Umgebung nicht berücksichtigt, das heißt es wird (künstlich) angenommen, dass alles Licht, welches das Scansystem entlang des Sendestrahls verlässt, auch wieder in das Scansystem eintritt entlang des Empfangsstrahls.In equation (3), losses in the environment are not taken into account, that is, it is assumed (artificially) that all the light leaving the scanning system along the transmission beam also re-enters the scanning system along the reception beam.
Die Transmittivität des Sendestrahls in Bezug auf den Empfangsstrahl kann unter den Wert 1 aufgrund von verschiedenen Faktoren reduziert werden:
- Ein erster Faktor ist der Ablenkspiegel: zum Beispiel können Ablenkspiegel in dem optischen System verwendet werden, die eine Größe aufweisen, die kleiner als die Feldbreite des primären Lichts ist; dann geht primäres Licht verloren und die Transmittivität wird reduziert (Tmirror).
- A first factor is the deflection mirror: for example, deflection mirrors may be used in the optical system having a size smaller than the field width of the primary light; then primary light is lost and the transmissivity is reduced (T mirror ).
Ein zweiter Faktor sind optische Verluste aufgrund der Verwendung von nicht-perfekten optischen Elementen, zum Beispiel von Linsen, unterhalb von 100% Reflektivität der Spiegeloberflächen, etc. (Tlosses). Typischerweise Tlosses = 0,7 to 0,9. Zum Beispiel kann - wenn Gold verwendet wird, um die reflektierende Oberfläche des Kopplungsspiegels und/oder eine reflektierende Oberfläche des Ablenkspiegel zu verwenden - Tmaterial = 0,86 - 0,96 des entsprechenden optischen Elements.A second factor is optical losses due to the use of imperfect optical elements, for example lenses, below 100% reflectivity of the mirror surfaces, etc. (T losses ). Typically T losses = 0.7 to 0.9. For example, if gold is used to use the reflective surface of the coupling mirror and / or a reflective surface of the deflection mirror, T material = 0.86-0.96 of the corresponding optical element.
Ein dritter Faktor ist die Verwendung eines Strahlteilers, was in einer reduzierten Transmittivität resultieren kann (Tsplitter).A third factor is the use of a beam splitter, which can result in reduced transmissivity (T splitter ).
Die Gesamttransmittivität T des koaxialen optischen Systems - das heißt des Sendestrahls
Eine geringere Transmittivität T limitiert die Reichweite. Verschiedene Techniken basieren auf der Erkenntnis, dass in Gleichung (4) insbesondere die Strahlteilertransmittivität Tsplitter die Gesamttransmittivität T signifikant begrenzen kann und damit die Reichweite. Zum Beispiel kann in Referenzimplementierungen, in denen ein prismatischer Strahlteiler verwendet wird, Tsplitter so klein wie beispielsweise 0,25 sein.A lower transmissivity T limits the range. Various techniques are based on the finding that in equation (4) in particular the beam splitter transmission T splitter can significantly limit the total transmissivity T and thus the range. For example, in reference implementations where a prismatic beam splitter is used, T splitter may be as small as, for example, 0.25.
Um diesen Nachteil zu lindern, wird in verschiedenen Beispielen ein Strahlteiler, der einen Kopplungsspiegel beinhaltet, verwendet. Die Größe des Kopplungsspiegels ist angepasst, so dass eine große Strahlteilertransmittivität bereitgestellt wird und damit eine große Gesamttransmittivität. Dies ermöglicht es, die Reichweite von LIDAR-Messungen zu erhöhen.To alleviate this disadvantage, a beam splitter incorporating a coupling mirror is used in various examples. The size of the coupling mirror is adjusted so as to provide a large beam splitter transmissivity and hence a large overall transmissivity. This makes it possible to increase the range of LIDAR measurements.
In größerem Detail kann in einem solchen Szenario die Transmittivität Tsplitter des Strahlteilers abhängen von der geometrischen Konfiguration des koaxialen optischen Systems, das durch den Kopplungsspiegel und den Ablenkspiegel und optional durch Linsen etc. ausgebildet wird. Insbesondere kann eine laterale Größe des Kopplungsspiegels - senkrecht zu der OA des Sendestrahls und des Empfangsstrahls - die Transmittivität des Strahlteilers bestimmen.In more detail, in such a scenario, the transmissivity T splitter of the beam splitter may depend on the geometric configuration of the coaxial optical system formed by the coupling mirror and deflecting mirror and optionally by lenses, etc. In particular, a lateral size of the coupling mirror-perpendicular to the OA of the transmission beam and of the reception beam-can determine the transmissivity of the beam splitter.
Gemäß verschiedenen Beispielen, die hierin beschrieben werden, ist das koaxiale optische System eingerichtet, um eine Transmittivität von nicht weniger als 0,40, zum Beispiel im Bereich von 0,50 bis 0,85 bereitzustellen. Zum Beispiel kann die Transmittivität ohne Verluste (das heißt Tlosses:=1) im Bereich von 0,70 bis 0,85 liegen. Insbesondere können die lateralen Abmessungen des Kopplungsspiegels und/oder des Ablenkspiegels entsprechend eingestellt werden. Es wurde festgestellt, dass eine solche Transmittivität für eine optimierte Abwägungssituation zwischen (i) Reichweite der LIDAR-Messungen aufgrund von großer Transmittivität und (ii) lateraler Auflösung der LIDAR-Messungen aufgrund von geringer Divergenz bereitstellt.According to various examples described herein, the coaxial optical system is configured to provide a transmissivity of not less than 0.40, for example in the range of 0.50 to 0.85. For example, the transmissivity without losses (ie, T losses : = 1) can range from 0.70 to 0.85. In particular, the lateral dimensions of the coupling mirror and / or the deflection mirror can be adjusted accordingly. It has been found that such a transmissivity provides for an optimized balance between (i) range of LIDAR measurements due to high transmittivity and (ii) lateral resolution of LIDAR measurements due to low divergence.
Gemäß verschiedenen hierin beschriebenen Beispielen kann der Strahlteiler zwischen einer Detektorlinse, die eingerichtet ist, um sekundäres Licht auf den Detektor zu fokussieren, und dem Detektor angeordnet sein. Dadurch ist es möglich, eine geringe äußere Abmessung des optischen Systems bereitzustellen.According to various examples described herein, the beam splitter may be disposed between a detector lens configured to focus secondary light on the detector and the detector. This makes it possible to provide a small outer dimension of the optical system.
Die Laserdiode
Zum Beispiel kann eine großflächige Laserdiode, wie obenstehend beschrieben, eingesetzt werden.For example, a large-area laser diode as described above can be used.
Als allgemeine Regel kann eine reflektierende Oberfläche des Ablenkspiegel
Als allgemeine Regel kann gemäß verschiedener hierin beschriebener Beispiele ein Ablenkspiegel
Als allgemeine Regel kann die Größe der der reflektierenden Oberfläche des Ablenkspiegels im Bereich von 120 mm2 bis 230 mm2 liegen, optional im Bereich von 180 mm2 bis 220 mm2. Zum Beispiel kann ein elliptischer Querschnitt der reflektierenden Oberfläche radiale Längen entlang der kleinen Halbachse und der großen Halbachse von 12 mm und 16,97 mm = 203 mm2 aufweisen. Dies stellt eine kreisförmige Form einer Projektion der reflektierenden Oberfläche in einer Ebene senkrecht zu der OA des Sendestrahls
Das primäre Laserlicht kann an einem Objekt (nicht in
Die OA des Sendestrahls
Als allgemeine Regel kann der Detektor
Die Steuereinheit
Beispielhafte Implementierungen der elastischen Aufhängung
Die Steuereinheit
Im Beispiel der
Details in Bezug auf das optische System des Scansystems
In
Ein fester Spiegel
Der Kopplungsspiegel
Als allgemeine Regel kann die Größe der reflektierenden Oberfläche
Die Feldbreite
Als allgemeine Regel definiert die geometrische Größe des Kopplungsspiegels
Die Detektorlinse
Die Transmittivität T des Sendestrahls
Nachfolgend wird angenommen, dass die Transmittivität durch die geometrische Konfiguration des koaxialen optischen Systems gesetzt wird. Deshalb wird die Transmittivität eingestellt durch die geometrische Konfiguration des Kopplungsspiegels
Als nächstes werden Details in Bezug auf das Design des koaxialen optischen Systems beschrieben, um die Transmittivität T im Zusammenhang mit
Die Feldbreite
Als allgemeine Regel ist es, wie in
Weiterhin limitiert, wie in
Als generelle Regel kann es nicht einfach möglich sein, einen Verlust von primärem Licht
Als allgemeine Regel wäre es möglich, dass die Laserdiode
In
In
Wie in
Deshalb ist die Transmittivität des primären Lichts
Sekundäres Licht
Schließlich ist die Gesamttransmittivität gegeben durch:
Wie schon betont ist Gleichung (7) unter der Annahme, dass die Größe der reflektierenden Fläche
Das Szenario der
In
Weiterhin folgt von einem Vergleich der
Wie anhand der oben stehenden Diskussion der
Als Referenz illustriert
Davon verschieden, wenn ein kommerzielles optisches System gemäß verschiedenen Beispielen verwendet wird, resultieren größere Größen der reflektierenden Oberfläche
Als allgemeine Regeln:
- (A) Die laterale Auflösung des LIDAR-Bilds kann besser für kleinere Divergenzen sein. Dies liegt daran, dass der Spot des primären Laserlichts eine kleinere Zielfläche des Objekts für kleinere Divergenzen beleuchtet. Deshalb nimmt die Mittelung im Ortsraum für zunehmende Divergenzen zu. Deshalb ist es allgemein erstrebenswert, dass koaxiale optische System auszubilden, so dass dieses links im Plot der
6 liegt. - (B) Eine kleinere Transmittivität resultiert in einem kleineren
Signal am Detektor 102 . Ein kleineres Signal limitiert die Reichweite, weil immer weniger Photonen des sekundären Laserlichts112 den Detektor 102 erreichen. Damit wird eine bessere Reichweite der LIDAR-Messungen für größere Transmittivitäten erzielt. Deshalb ist es allgemein erstrebenswert, dass koaxiale optische System auszubilden, so dass dieses oben im Plot der6 liegt.
- (A) The lateral resolution of the LIDAR image may be better for smaller divergences. This is because the spot of the primary laser light illuminates a smaller target area of the object for smaller divergences. Therefore, the averaging in the space increases for increasing divergences. Therefore, it is generally desirable to form coaxial optical systems so that this is left in the plot of the
6 lies. - (B) A smaller transmissivity results in a smaller signal at the
detector 102 , A smaller signal limits the range, because fewer and fewer photons of thesecondary laser light 112 thedetector 102 to reach. This achieves a better range of LIDAR measurements for larger transmissions. Therefore, it is generally desirable to form coaxial optical system so that this is the top of the plot6 lies.
Aus
Das Regime
Das Regime
Das Übergangsregime
Das Übergangsregime
Deshalb können als allgemeine Regel die Kollimation des primären Lichts
Als weitere allgemeine Regel kann die
Über solche allgemeinen Regeln für die relative Dimensionierung der verschiedenen Teile des optischen Systems des Scansystems
Eine typische Implementierung des Ablenkspiegels
Wie erkannt werden wird, wurden obenstehend in Bezug auf
Das koaxiale optische System des Scansystems
Das Szenario der
Im Beispiel der
Eine solche Anordnung des Strahlteilers
Im Szenario der
Das primäre Licht
In Erwägung eines Szenarios, in welchem die Feldbreite
Um hoch divergentes primäres Licht
Generell wäre es möglich, die Kollimatorlinse
Weiterhin kann, durch Bereitstellen der Linse
Ein vergleichbarer Effekt kann auch erzielt werden, wenn die Linse
Weiterhin wurden als allgemeine Regel obenstehend Szenarien beschrieben, in denen die Linse
Zusammenfassend wurden obenstehend Techniken beschrieben, die die Implementierung einer augensicherheitskonformen LIDAR-Sensoreinheit ermöglichen, die ein Scansystem beinhaltet, welches ein koaxiales optisches System implementiert. Ein resonant getriebener Ablenkspiegel wird eingesetzt.In summary, techniques have been described above that enable the implementation of an eye safety compliant LIDAR sensor unit that incorporates a scanning system that implements a coaxial optical system. A resonantly driven deflection mirror is used.
Zusammenfassend wurden die folgenden Beispiele obenstehend beschrieben:
Beispiel 1. Scansystem (100 ), welches umfasst:- - einen Ablenkspiegel (
150 ) mit einer reflektierenden Oberfläche (151 ), - - eine elastische Aufhängung (
902 ) des Ablenkspiegels (150 ), - - einen Aktuator (
901 ), der eingerichtet ist, um mittels elastischer Verformung der elastischen Aufhängung (902 ) resonante Bewegung eines Masse-Federsystems, welches durch den Ablenkspiegel (150 ) und die elastische Aufhängung (902 ) ausgebildet ist, zu aktuieren, - - einen Laser (
101 ), der eingerichtet ist, um primäres Licht (111 ) entlang eines Sendestrahls (121 ) zu emittieren, und - - einen Detektor (
102 ), der eingerichtet ist, um sekundäres Licht (112 ) entlang eines Empfangsstrahls (122 ) zu detektieren, wobei der Sendestrahl (121 ) und der Empfangsstrahl (122 ) entlang eines Überlappabschnitts (125 ) ausgerichtet sind, wobei der Überlappabschnitt (125 ) die reflektierende Oberfläche (151 ) des Ablenkspiegels (150 ) umfasst,
158 ,159 ) der reflektierenden Oberfläche (151 ) des Ablenkspiegels (150 ) im Bereich von 120 mm2 bis 230 mm2 ist, optional im Bereich von 180 mm2 bis 220 mm2 ist, und wobei eine Divergenz (610 ) von mindestens einer Achse des primären Lichts (111 ) entlang des Überlappabschnitts (125 ) im Bereich von 0,09° bis 0,15° beim Ablenkspiegel (150 ) ist.- - einen Ablenkspiegel (
Beispiel 2. Das Scansystem (100 ) nachBeispiel 1, welches weiterhin umfasst:- wobei eine Transmittivität (
601 -604 ) des primären Lichts (111 ) beim Sendestrahl (121 ) stromaufwärts des Überlappabschnitts (125 ) in Bezug auf das sekundäre Licht (112 ) beim entsprechenden Strahl (122 ) stromabwärts des Überlappabschnitts (125 ) nicht geringer als 0,40 ist.
- wobei eine Transmittivität (
- Beispiel 3. Scansystem (
100 ), welches umfasst- - einen Ablenkspiegel (
150 ) mit einer reflektierenden Oberfläche (151 ), - - eine elastische Aufhängung (
902 ) des Ablenkspiegels (150 ), - - einen Aktuator (
901 ), der eingerichtet ist, um mittels elastischer Verformung der elastischen Aufhängung (902 ) resonante Bewegung eines Masse-Federsystems, welches durch den Ablenkspiegel (150 ) und die elastische Aufhängung (902 ) ausgebildet ist, zu aktuieren, - - einen Laser (
101 ), der eingerichtet ist, um primäres Licht (111 ) entlang eines Sendestrahls (121 ) zu emittieren, und - - einen Detektor (
102 ), der eingerichtet ist, um sekundäres Licht (112 ) entlang eines Empfangsstrahls (122 ) zu detektieren, wobei der Sendestrahl (121 ) und der Empfangsstrahl (122 ) entlang eines Überlappabschnitts (125 ) ausgerichtet sind, wobei der Überlappabschnitt (125 ) die reflektierende Oberfläche (151 ) des Ablenkspiegels (150 ) umfasst,
111 ) eine schnelle Achse (716 ) und eine langsame Achse (715 ) hat, wobei die schnelle Achse (716 ) eine größere Divergenz (610 ) als die langsame Achse (715 ) hat, wobei eine Feldbreite (321-2 ) der langsamen Achse des primären Lichts (111 ) entlang der langsamen Achse (715 )nicht kleiner als 90% einer entsprechenden Breite (151a ,158 ) des Ablenkspiegels (150 ) senkrecht zu einer optischen Achse (199 ) des Sendestrahls (121 ) ist. - - einen Ablenkspiegel (
- Beispiel 4. Scansystem (
100 ) nach Beispiel 3, wobei die Feldbreite (321-2 ) der langsamen Achse des primären Lichts (111 ) nicht größer als 120% der entsprechenden Breite (151a ,158 ) des Ablenkspiegel (150 ) senkrecht zur optischen Achse (199 ) des Sendestrahls (121 ) ist. - Beispiel 5. Scansystem (
100 ) nach Beispiel 3 oder 4, wobei eine Feldbreite (321-1 ) der schnellen Achse des primären Lichts (111 ) entlang der schnellen Achse (716 ) nicht größer als 50% einer entsprechenden Breite (151a ,159 ) des Ablenkspiegels (150 ) senkrecht zu einer optischen Achse (199 ) des Sendestrahls (121 ) ist. - Beispiel 6. Scansystem (
100 ), welches umfasst:- - einen Ablenkspiegel (
150 ) mit einer reflektierenden Oberfläche (151 ), - - eine elastische Aufhängung (
902 ) des Ablenkspiegels (150 ), - - einen Aktuator (
901 ), der eingerichtet ist, um mittels elastischer Verformung der elastischen Aufhängung (902 ) resonante Bewegung eines Masse-Federsystems, welches durch den Ablenkspiegel (150 ) und die elastische Aufhängung (902 ) ausgebildet ist, zu aktuieren,
- - einen Laser (
101 ), der eingerichtet ist, um primäres Licht (111 ) entlang eines Sendestrahls (121 ) zu emittieren, - - einen Detektor (
102 ), der eingerichtet ist, um sekundäres Licht (112 ) entlang eines Empfangsstrahls (122 ) zu detektieren, wobei der Sendestrahl (121 ) und der Empfangsstrahl (122 ) entlang eines Überlappabschnitts (125 ) ausgerichtet sind, wobei der Überlappabschnitt (125 ) die reflektierende Oberfläche (151 ) des Ablenkspiegels (150 ) umfasst, und - - eine Kollimatorlinse (
201 ) die eingerichtet ist, um mindestens eine Achse (715 ,716 ) des primären Lichts (111 ) zu kollimieren,
201 ) in dem Überlappabschnitt (125 ) angeordnet ist. - - einen Ablenkspiegel (
- Beispiel 7. Scansystem (
100 ) nach Beispiel 6, welches weiterhin umfasst:- - einen Strahlteiler (
130 ), der einen Kopplungsspiegel (131 ) mit einer Reflektivität von mindestens 86% umfasst, und der eingerichtet ist, um den Sendestrahl (121 ) und den Empfangsstrahl (122 ) an einem Ende des Überlappabschnitts (125 ) aufzuspalten, und - - eine Linse (
702 ), die im Sendestrahl (121 ) zwischen dem Laser (101 ) und dem Strahlteiler (130 ) angeordnet ist,
702 ) eingerichtet ist, um eine Feldbreite (321-2 ) des primären Lichts (111 ) entlang mindestens einer Achse (715 ,716 ) des primären Lichts (111 ) hin zum Strahlteiler (130 ) zu verengen oder aufzuweiten. - - einen Strahlteiler (
- Beispiel 8. Scansystem (
100 ) nach Beispiel 6 oder 7, welches weiterhin umfasst:- - eine Detektorlinse (
252 ), die eingerichtet ist, um das sekundäre Licht (112 ) auf den Detektor (102 ) zu fokussieren,
252 ) in einen Multifokussegmentierten (801 ,802 ) Linsenkörper (800 ) integriert sind. - - eine Detektorlinse (
- Beispiel 9. Scansystem (
100 ) nach Beispielen 7 und 8, wobei der Kopplungsspiegel (131 ) zwischen der Detektorlinse (252 ) und den Detektor (102 ) angeordnet ist. - Beispiel 10. Scansystem (
100 ), welches umfasst:- - einen Ablenkspiegel (
150 ) mit einer reflektierenden Oberfläche (151 ), - - eine elastische Aufhängung (
902 ) des Ablenkspiegels (150 ), - - einen Aktuator (
901 ), der eingerichtet ist, um mittels elastischer Verformung der elastischen Aufhängung (902 ) resonante Bewegung eines Masse-Federsystems, welches durch den Ablenkspiegel (150 ) und die elastische Aufhängung (902 ) ausgebildet ist, zu aktuieren, - - einen Laser (
101 ), der eingerichtet ist, um primäres Licht (111 ) entlang eines Sendestrahls (121 ) zu emittieren, - - eine Detektorlinse (
252 ), - - einen Detektor (
102 ), der in einer Fokusebene der Detektorlinse (252 ) angeordnet ist, und der eingerichtet ist, um sekundäres Licht (112 ) entlang eines Empfangsstrahls (122 ) zu detektieren, wobei der Sendestrahl (121 ) und der Empfangsstrahl (122 ) entlang eines Überlappabschnitts (125 ) ausgerichtet sind, wobei der Überlappabschnitt (125 ) die reflektierende Oberfläche (151 ) des Ablenkspiegels (150 ) umfasst, und - - einen Strahlteiler (
130 ) der einen Kopplungsspiegel (131 ) mit einer Reflektivität von mindestens 86% umfasst, und der eingerichtet ist, um den Sendestrahl (121 ) und den Empfangsstrahl (122 ) an einem Ende des Überlappabschnitts (125 ) aufzuspalten,
131 ) zwischen der Detektorlinse (252 ) und dem Detektor (102 ) angeordnet ist. - - einen Ablenkspiegel (
- Beispiel 11. Scansystem (
100 ) nach einem der voranstehenden Beispiele, wobei der Laser (101 ) durch eine großflächige Laserdiode mit einer asymmetrischen aktiven Fläche, die eine schnelle Achse (716 ) des primären Lichts (111 ) und eine langsame Achse (715 ) des primären Lichts. (111 ) definiert, implementiert ist. - Beispiel 12. Scansystem (
100 ) nach Beispiel 12, wobei die großflächige Laserdiode bei einer Sendeleistung innerhalb von 20% des thermischen Abbruchpunkts betrieben wird, wenn das primäre Licht (111 ) emittiert wird. Beispiel 13. Scansystem (100 ) gemäß einem der voranstehenden Beispiele, wobei der Sendestrahl (121 ) und Empfangsstrahl (122 ) ein Pre-Scanner-koaxiales optisches System mit koaxialen optischen Achsen (199 ) des Sendestrahls (121 ) und des Empfangsstrahls (122 ) implementieren.- Beispiel 14. Scansystem (
100 ) gemäß einem der voranstehenden Beispiele, wobei der Aktuator (901 ) eingerichtet ist, um die resonante Bewegung bei Frequenzen im Bereich von 60 Hz bis 500 Hz zu aktuieren. - Beispiel 15. Scansystem (
100 ) gemäß einem der voranstehenden Beispiele, wobei eine Detektorapertur des Empfangsstrahls und eine Sendeapertur des Sendestrahls beide durch den Ablenkspiegel (150 ) implementiert werden. - Beispiel 16. Scansystem (
100 ) gemäß einem der voranstehenden Beispiele, wobei der Laser (101 ) und der Detektor (102 ) in einem gemeinsamen Gehäuse integriert sind.
- Example 1. Scanning system (
100 ), which comprises:- - a deflecting mirror (
150 ) with a reflective surface (151 ) - - an elastic suspension (
902 ) of the deflection mirror (150 ) - an actuator (
901 ) which is adapted to be deformed by means of elastic deformation of the elastic suspension (902 ) resonant motion of a mass-spring system, which by the deflection mirror (150 ) and the elastic suspension (902 ) is designed to actuate - a laser (
101 ), which is set up to receive primary light (111 ) along a transmission beam (121 ) to emit, and - a detector (
102 ), which is adapted to secondary light (112 ) along a receive beam (122 ) to detect where the transmit beam (121 ) and the receiving beam (122 ) along an overlap section (125 ), wherein the overlapping section (125 ) the reflective surface (151 ) of the deflection mirror (150 ),
158 .159 ) of the reflective surface (151 ) of the deflection mirror (150 ) is in the range of 120 mm 2 to 230 mm 2 , optionally in the range of 180 mm 2 to 220 mm 2 , and wherein a divergence (610 ) of at least one axis of the primary light (111 ) along the overlap section (125 ) in the range of 0.09 ° to 0.15 ° at the deflection mirror (150 ). - - a deflecting mirror (
- Example 2. The scan system (
100 ) according to Example 1, which further comprises:- where a transmissivity (
601 -604 ) of the primary light (111 ) at the transmission beam (121 ) upstream of the overlap section (125 ) with respect to the secondary light (112 ) at the corresponding beam (122 ) downstream of the overlap section (125 ) is not less than 0.40.
- where a transmissivity (
- Example 3. Scanning system (
100 ), which includes- a deflecting mirror (
150 ) with a reflective surface (151 ) - - an elastic suspension (
902 ) of the deflection mirror (150 ) - an actuator (
901 ) which is adapted to be deformed by means of elastic deformation of the elastic suspension (902 ) resonant motion of a mass-spring system, which by the deflection mirror (150 ) and the elastic suspension (902 ) is designed to actuate - a laser (
101 ), which is set up to receive primary light (111 ) along a transmission beam (121 ) to emit, and - a detector (
102 ), which is adapted to secondary light (112 ) along a receive beam (122 ), the transmit beam (121 ) and the receiving beam (122 ) along an overlap section (125 ), wherein the overlapping section (125 ) the reflective surface (151 ) of the deflection mirror (150 ),
111 ) a fast axis (716 ) and a slow axis (715 ), where the fast axis (716 ) a greater divergence (610 ) as the slow axis (715 ), where one field width (321-2 ) of the slow axis of the primary light (111 ) along the slow axis (715 ) not less than 90% of a corresponding width (151a .158 ) of the deflection mirror (150 ) perpendicular to an optical axis (199 ) of the transmission beam (121 ). - a deflecting mirror (
- Example 4. Scanning system (
100 ) according to Example 3, wherein the field width (321-2 ) of the slow axis of the primary light (111 ) not greater than 120% of the corresponding width (151a .158 ) of the deflecting mirror (150 ) perpendicular to the optical axis (199 ) of the transmission beam (121 ). - Example 5. Scanning system (
100 ) according to example 3 or 4, wherein one field width (321-1 ) of the fast axis of the primary light (111 ) along the fast axis (716 ) not greater than 50% of a corresponding width (151a .159 ) of the deflection mirror (150 ) perpendicular to an optical axis (199 ) of the transmission beam (121 ). - Example 6. Scanning system (
100 ), which comprises:- a deflecting mirror (
150 ) with a reflective surface (151 ) - - an elastic suspension (
902 ) of the deflection mirror (150 ) - an actuator (
901 ) which is adapted to be deformed by means of elastic deformation of the elastic suspension (902 ) resonant motion of a mass-spring system, which by the deflection mirror (150 ) and the elastic suspension (902 ) is designed to actuate
- a laser (
101 ), which is set up to receive primary light (111 ) along a transmission beam (121 ) to emit, - a detector (
102 ), which is adapted to secondary light (112 ) along a receive beam (122 ), the transmit beam (121 ) and the receiving beam (122 ) along an overlap section (125 ), wherein the overlapping section (125 ) the reflective surface (151 ) of the deflection mirror (150 ), and - a collimator lens (
201 ) which is adapted to at least one axis (715 .716 ) of the primary light (111 ) to collimate,
201 ) in the overlapping section (125 ) is arranged. - a deflecting mirror (
- Example 7. Scanning System (
100 ) according to Example 6, which further comprises:- a beam splitter (
130 ), which has a coupling mirror (131 ) with a reflectivity of at least 86%, and which is arranged to control the transmission beam (121 ) and the receiving beam (122 ) at one end of the overlap section (125 ), and - - a lens (
702 ), which are in the transmission beam (121 ) between the laser (101 ) and the beam splitter (130 ) is arranged
702 ) is set to a field width (321-2 ) of the primary light (111 ) along at least one axis (715 .716 ) of the primary light (111 ) to the beam splitter (130 ) to narrow or widen. - a beam splitter (
- Example 8. Scanning System (
100 ) according to Example 6 or 7, which further comprises:- a detector lens (
252 ) which is adapted to the secondary light (112 ) on the detector (102 ) to focus
252 ) into a multi-focus segmented (801 .802 ) Lens body (800 ) are integrated. - a detector lens (
- Example 9. Scanning System (
100 ) according to Examples 7 and 8, wherein the coupling mirror (131 ) between the detector lens (252 ) and the detector (102 ) is arranged. - Example 10. Scanning System (
100 ), which comprises:- a deflecting mirror (
150 ) with a reflective surface (151 ) - - an elastic suspension (
902 ) of the deflection mirror (150 ) - an actuator (
901 ) which is adapted to be deformed by means of elastic deformation of the elastic suspension (902 ) resonant motion of a mass-spring system, which by the deflection mirror (150 ) and the elastic suspension (902 ) is designed to actuate - a laser (
101 ), which is set up to receive primary light (111 ) along a transmission beam (121 ) to emit, - a detector lens (
252 ) - a detector (
102 ), which in a focal plane of the detector lens (252 ) is arranged and which is adapted to secondary light (112 ) along a receive beam (122 ), the transmit beam (121 ) and the receiving beam (122 ) along an overlap section (125 ), wherein the overlapping section (125 ) the reflective surface (151 ) of the deflection mirror (150 ), and - a beam splitter (
130 ) of a coupling mirror (131 ) with a reflectivity of at least 86%, and which is arranged to control the transmission beam (121 ) and the receiving beam (122 ) at one end of the overlap section (125 ),
131 ) between the detector lens (252 ) and the detector (102 ) is arranged. - a deflecting mirror (
- Example 11. Scanning System (
100 ) according to one of the preceding examples, wherein the laser (101 ) by a large-area laser diode with an asymmetric active surface, which has a fast axis (716 ) of the primary light (111 ) and a slow axis (715 ) of the primary light. (111 ) is implemented. - Example 12. Scanning System (
100 ) according to Example 12, wherein the large-area laser diode is operated at a transmission power within 20% of the thermal termination point when the primary light (111 ) is emitted. - Example 13. Scanning System (
100 ) according to one of the preceding examples, wherein the transmission beam (121 ) and receiving beam (122 ) a pre-scanner coaxial optical system with coaxial optical axes (199 ) of the transmission beam (121 ) and the receiving beam (122 ) to implement. - Example 14. Scanning System (
100 ) according to one of the preceding examples, wherein the actuator (901 ) is arranged to actuate the resonant motion at frequencies in the range of 60 Hz to 500 Hz. - Example 15. Scanning System (
100 ) according to one of the preceding examples, wherein a detector aperture of the receive beam and a transmit aperture of the transmit beam both through the deflection mirror (150 ). - Example 16. Scanning System (
100 ) according to one of the preceding examples, wherein the laser (101 ) and the detector (102 ) are integrated in a common housing.
Obwohl bestimmte Ausführungsformen ausdrücklich obenstehend beschrieben wurden, werden andere Ausführungsformen einem Fachmann durch das Lesen und Verstehen der Beschreibung klar werden. Alle solche Implementierungen werden als unter den Gegenstand der vorliegenden Erfindung fallend angenommen, welcher lediglich durch die beigefügten Patentansprüche limitiert ist.Although particular embodiments have been expressly described above, other embodiments will become apparent to those skilled in the art upon a reading and understanding of the specification. All such implementations are deemed to fall within the scope of the present invention, which is limited only by the appended claims.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 20160161600 A1 [0004]US 20160161600 A1 [0004]
- US 20170343653 A1 [0004]US 20170343653 A1 [0004]
- US 20110216304 A1 [0005]US 20110216304 A1 [0005]
- EP 2541273 B1 [0005]EP 2541273 B1 [0005]
- US 20100296146 A1 [0006]US 20100296146 A1 [0006]
- US 20150062677 A1 [0006]US 20150062677 A1 [0006]
- US 20180143322 A1 [0058]US 20180143322 A1 [0058]
- DE 102016014001 A1 [0058]DE 102016014001 A1 [0058]
- DE 102009058762 A1 [0058]DE 102009058762 A1 [0058]
- US 20100290142 A1 [0058]US 20100290142 A1 [0058]
Claims (10)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018113739.7A DE102018113739A1 (en) | 2018-06-08 | 2018-06-08 | Coaxial optical system of a friction-free scanning system for light detection and distance measurement, LIDAR, measurements |
PCT/EP2019/064714 WO2019234123A1 (en) | 2018-06-08 | 2019-06-05 | Coaxial optical system of a frictionless scan system for light detection and ranging, lidar, measurements |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018113739.7A DE102018113739A1 (en) | 2018-06-08 | 2018-06-08 | Coaxial optical system of a friction-free scanning system for light detection and distance measurement, LIDAR, measurements |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102018113739A1 true DE102018113739A1 (en) | 2019-12-12 |
Family
ID=66998343
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102018113739.7A Withdrawn DE102018113739A1 (en) | 2018-06-08 | 2018-06-08 | Coaxial optical system of a friction-free scanning system for light detection and distance measurement, LIDAR, measurements |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102018113739A1 (en) |
WO (1) | WO2019234123A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019124547A1 (en) * | 2019-09-12 | 2021-03-18 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Detector device and method for remote analysis of substances as well as mobile sensor system |
Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100290142A1 (en) | 2007-10-05 | 2010-11-18 | Koninklijke Philips Electronics N.V | Mems scanning micromirror with reduced dynamic deformation |
US20100296146A1 (en) | 2007-10-05 | 2010-11-25 | Innoluce B.V. | Mems scanning micromirror |
DE102008064652A1 (en) * | 2008-04-18 | 2011-03-31 | Ingenieurbüro Spies GbR (vertretungsberechtigte Gesellschafter: Hans Spies, Martin Spies, 86558 Hohenwart) | Optical sensor for space scanning |
DE102009058762A1 (en) | 2009-12-14 | 2011-06-16 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | A deflection apparatus for a projection apparatus, a projection apparatus for projecting an image and a method for controlling a deflection apparatus for a projection apparatus |
US20110216304A1 (en) | 2006-07-13 | 2011-09-08 | Velodyne Acoustics, Inc. | High definition lidar system |
EP2541273B1 (en) | 2011-06-28 | 2013-05-22 | Sick Ag | Detection and measuring of distance between objects |
EP2746808A1 (en) * | 2012-12-18 | 2014-06-25 | Sick Ag | Opto-electronic sensor for detecting objects |
US20150062677A1 (en) | 2013-08-28 | 2015-03-05 | Robert Bosch Gmbh | Micromechanical component and method for producing a micromechanical component |
US9195060B2 (en) * | 2012-12-03 | 2015-11-24 | Hokuyo Automatic Co., Ltd. | Deflector, optical scanner, and scanning distance measuring equipment |
US20160161600A1 (en) | 2013-08-19 | 2016-06-09 | Quanergy Systems, Inc. | Optical phased array lidar system and method of using same |
US20170343653A1 (en) | 2016-05-27 | 2017-11-30 | Analog Devices, Inc. | Hybrid flash lidar system |
DE102016014001A1 (en) | 2016-11-23 | 2018-05-24 | Blickfeld GmbH | MEMS scan module for a light scanner |
US20180143322A1 (en) | 2016-09-20 | 2018-05-24 | Innoviz Technologies Ltd. | Parallel capturing of lidar farmes at differing rates |
DE102017216826A1 (en) * | 2017-09-22 | 2019-03-28 | Robert Bosch Gmbh | Laser scanner, for example, for a LIDAR system of a driver assistance system |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8373690B2 (en) * | 2008-10-17 | 2013-02-12 | Panasonic Corporation | Scanning image display apparatus |
JP2014059222A (en) * | 2012-09-18 | 2014-04-03 | Denso Corp | Optical radar device |
US10107914B2 (en) * | 2015-02-20 | 2018-10-23 | Apple Inc. | Actuated optical element for light beam scanning device |
JP2017129650A (en) * | 2016-01-19 | 2017-07-27 | 株式会社ディスコ | Scanning mirror |
-
2018
- 2018-06-08 DE DE102018113739.7A patent/DE102018113739A1/en not_active Withdrawn
-
2019
- 2019-06-05 WO PCT/EP2019/064714 patent/WO2019234123A1/en active Application Filing
Patent Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110216304A1 (en) | 2006-07-13 | 2011-09-08 | Velodyne Acoustics, Inc. | High definition lidar system |
US20100296146A1 (en) | 2007-10-05 | 2010-11-25 | Innoluce B.V. | Mems scanning micromirror |
US20100290142A1 (en) | 2007-10-05 | 2010-11-18 | Koninklijke Philips Electronics N.V | Mems scanning micromirror with reduced dynamic deformation |
DE102008064652A1 (en) * | 2008-04-18 | 2011-03-31 | Ingenieurbüro Spies GbR (vertretungsberechtigte Gesellschafter: Hans Spies, Martin Spies, 86558 Hohenwart) | Optical sensor for space scanning |
DE102009058762A1 (en) | 2009-12-14 | 2011-06-16 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | A deflection apparatus for a projection apparatus, a projection apparatus for projecting an image and a method for controlling a deflection apparatus for a projection apparatus |
EP2541273B1 (en) | 2011-06-28 | 2013-05-22 | Sick Ag | Detection and measuring of distance between objects |
US9195060B2 (en) * | 2012-12-03 | 2015-11-24 | Hokuyo Automatic Co., Ltd. | Deflector, optical scanner, and scanning distance measuring equipment |
EP2746808A1 (en) * | 2012-12-18 | 2014-06-25 | Sick Ag | Opto-electronic sensor for detecting objects |
US20160161600A1 (en) | 2013-08-19 | 2016-06-09 | Quanergy Systems, Inc. | Optical phased array lidar system and method of using same |
US20150062677A1 (en) | 2013-08-28 | 2015-03-05 | Robert Bosch Gmbh | Micromechanical component and method for producing a micromechanical component |
US20170343653A1 (en) | 2016-05-27 | 2017-11-30 | Analog Devices, Inc. | Hybrid flash lidar system |
US20180143322A1 (en) | 2016-09-20 | 2018-05-24 | Innoviz Technologies Ltd. | Parallel capturing of lidar farmes at differing rates |
DE102016014001A1 (en) | 2016-11-23 | 2018-05-24 | Blickfeld GmbH | MEMS scan module for a light scanner |
DE102017216826A1 (en) * | 2017-09-22 | 2019-03-28 | Robert Bosch Gmbh | Laser scanner, for example, for a LIDAR system of a driver assistance system |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019124547A1 (en) * | 2019-09-12 | 2021-03-18 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Detector device and method for remote analysis of substances as well as mobile sensor system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2019234123A1 (en) | 2019-12-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3350615B1 (en) | Lidar sensor | |
EP3673290A1 (en) | Transmitting device for a lidar scanner having a scanning mirror covered by a cover element | |
EP0829120B1 (en) | Tuneable, adjustment-stable laser light source with a spectral filtered output | |
WO2003002939A1 (en) | Device for optical measurement of distance over a large measuring range | |
DE102005027929B4 (en) | Optical scanner | |
DE112019000517T5 (en) | LIDAR DEVICE, DRIVER ASSISTANCE SYSTEM AND VEHICLE | |
DE102019123702A1 (en) | Coaxial design for light detection and distance detection (LIDAR) measurements | |
WO2016188727A1 (en) | Scanning device and scanning method | |
DE102019103965A1 (en) | TARGETING DEVICE | |
WO2018219706A1 (en) | Lidar sensor | |
EP3168642A1 (en) | Optoelectronic sensor and method for detecting an object | |
DE4403549B4 (en) | Laser scanning device and optical scanning system | |
EP3605139B1 (en) | Optoelectronic sensor and method for detecting an object | |
DE102016010236A1 (en) | LIDAR SYSTEM WITH MOBILE FIBER | |
DE102017118776A1 (en) | Scan unit and method for scanning light | |
DE102018113739A1 (en) | Coaxial optical system of a friction-free scanning system for light detection and distance measurement, LIDAR, measurements | |
EP1695109A1 (en) | Device for measuring the distance to far-off objects and close objects | |
DE102016010448B4 (en) | Fiber-based laser scanner | |
DE102018204708A1 (en) | Macroscopic lidar device | |
WO2018029136A1 (en) | Lidar system having a movable optical fibre | |
DE112021005793T5 (en) | LIGHT DETECTION DEVICE | |
DE102018219481A1 (en) | Assembly for a LiDAR sensor and LiDAR sensor | |
DE102016216372B3 (en) | Laser rangefinder with a receiving optics | |
DE102017202018A1 (en) | Scanner system with a beam source, a mirror and a prismatic element | |
DE102016118481A1 (en) | Scanning unit of an optical transmitting and receiving device of an optical detection device of a vehicle |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified | ||
R012 | Request for examination validly filed | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |