DE112022001295T5 - Lichtdetektionsvorrichtung sowie fahrmittel, lidar und detektionsverfahren - Google Patents

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Abstract

Offenbart sind eine Lichtdetektionsvorrichtung sowie ein Fahrmittel, ein Lidar und ein Detektionsverfahren. Die Lichtdetektionsvorrichtung umfasst: ein Fenster; ein Lichtemissionsende, das konfiguriert ist, um ein Sendesignal auszugeben; ein Lichtdetektionsende, das konfiguriert ist, um ein Echosignal eines Sendesignals zu detektieren; und eine optische Signalumleitungsbaugruppe, die konfiguriert ist, um das Sendesignal durch eine Bewegung umzulenken, so dass das Sendesignal aus dem Fenster der Lichtdetektionsvorrichtung austritt, eine Abtastung des Sichtfeldes in einer zweiten Richtung realisiert wird und das Echosignal umgeleitet wird, womit das Echosignal an das Lichtdetektionsende übertragen wird; wobei ein optischer Weg des Sendesignals und ein optischer Weg des Echosignals zumindest eine Überlappung zwischen dem Fenster und der optischen Signalumleitungsbaugruppe bilden. Durch Anordnen des Empfangsendes und des Sendeendes links und rechts relativ zueinander anstatt übereinander kann die Höhe der Vorrichtung beibehalten oder sogar verringert werden, ohne die Detektionsleistung zu beeinträchtigen, und die Nahbereichsblindzone kann verringert werden. Das Lidar umfasst: eine Drehspiegeleinheit, die einen mehrflächigen Drehspiegelabschnitt umfasst, der sich um eine Drehachse drehen kann und eine Vielzahl von Reflexionsflächen zum Ändern des Winkels des darauf einfallenden Strahls aufweist; eine Sendeeinheit, die konfiguriert ist, um einen Detektionsstrahl zu senden; eine Empfangseinheit, die konfiguriert ist, um ein Echo zu empfangen, das durch Reflexion des Detektionsstrahls an dem Ziel erzeugt wird; wobei der Detektionsstrahl durch eine Reflexionsfläche des mehrflächigen Drehspiegelabschnitts reflektiert und danach ausgestrahlt wird; wobei das Echo die Empfangseinheit erreicht, nachdem es von der Reflexionsfläche reflektiert wurde; und wobei der Abtastfeldbereich, der jeder Reflexionsfläche des mehrflächigen Drehspiegelabschnitts entspricht, gleich ist.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf das technische Gebiet der optischen Entfernungsmessung, insbesondere auf eine Lichtdetektionsvorrichtung und ein Fahrmittel.
  • STAND DER TECHNIK
  • Lidar ist eine Vorrichtung, die eine externe Detektion realisiert, indem ein Laser emittiert wird und ein Echosignal empfängt, das der Laser an der Oberfläche des Ziels ankommt und zurückgibt. Das Lidar, das in selbstfahrenden Fahrzeugen verwendet wird, muss viele Parameteranforderungen erfüllen, einschließlich einer großen Punktwolkendichte, eines breiten Sichtfeldes, keiner blinden Zone, einer hohen Aktualisierungsfrequenz, einer geringen Größe, eines niedrigen Energieverbrauchs und eines niedrigen Preises.
  • Im Allgemeinen wird das Lidar so eingestellt, dass das Sendemodul und das Empfangsmodul nach oben und unten gestapelt werden. Unter diesen enthält das Sendemodul einen Laser und das Empfangsmodul enthält einen Detektor.
  • Eine solche Lösung bringt jedoch viele Probleme mit sich. Erstens ist das Volumen dieses Lidars relativ groß und es ist schwierig, im üblichen Installationsraum des Fahrzeugs, wie in dem Scheinwerfer und in der oberen Schicht des Fahrzeugs, versteckt zu werden. In dem Fall, in dem das Empfangsmodul und das Sendemodul auf und ab gestapelt sind, ist es schwierig, die Gesamthöhe des Lidarprodukts zu reduzieren, da die Gesamthöhe des Produkts größer sein muss als die Gesamthöhe der zwei Module nach dem Stapeln. Das erzwungene Reduzieren der Radarhöhe führt zu einer Beeinträchtigung von Parametern wie dem Sichtfeldwinkel oder dem Kabelbaum des Radars; Dementsprechend wird das Echosignalsemaphor, das der Detektor empfangen kann, reduziert, und der Signal-Rausch-Verhältnisparameter wird geopfert, das heißt, die Entfernungs- und Reflexionsdaten des Radars, das das Ziel detektiert, werden ungenau sein und die Radarleistung wird verschlechtert. In solchen Fällen ist es unmöglich, ein Lidar mit hoher Kabelstrahlmenge zu erreichen, wie z. B. ein Lidar über 32 Linien (z. B. 32 Linien, 64 Linien, 128 Linien usw.).
  • Zweitens hat dieses Lidar das Problem der Nahbereichsblindzone. Da das Sendemodul und das Empfangsmodul auf und ab angeordnet sind, fällt der größte Teil des Echosignals, das durch den Laseraustrittslaser reflektiert wird, außerhalb des Sichtfeldes des Detektors, wenn das Ziel in einem nahen Bereich von dem Lidar detektiert wird, so dass der Detektor des Lidars das Echosignal nicht empfangen kann oder das empfangene Echosignal extrem schwach ist, wodurch eine Nahbereichsblindzone erzeugt wird.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Angesichts der Unzulänglichkeiten des oben beschriebenen Standes der Technik stellt die vorliegende Anmeldung eine Lichtdetektionsvorrichtung und ein Fahrmittel bereit, um das Problem des Standes der Technik zu lösen.
  • Um die oben genannten Ziele und andere damit zusammenhängende Ziele zu erreichen, stellt der erste Aspekt der vorliegenden Anmeldung eine Lichtdetektionsvorrichtung bereit. Sie umfasst: ein Fenster; ein Lichtemissionsende, das eine Lichtemissionsanordnung umfasst und konfiguriert ist, um ein Sendesignal auszugeben; wobei die Lichtemitteranordnung N Spalten von Lichtemitter, die voneinander versetzt ist, umfasst, wobei sich jede Spalte von Lichtemittern in einer ersten Richtung erstreckt, wobei N> 1; ein Lichtdetektionsende, das eine Lichtdetektoranordnung umfasst und konfiguriert ist, um ein Echosignal zu detektieren, das durch Reflexion eines Sendesignals nach dessen Stoßen auf ein Hindernis erzeugt wird; wobei die Lichtdetektoranordnung M Spalten von Lichtdetektoren, die voneinander versetzt sind, umfasst, wobei sich jede Spalte von Lichtdetektoren in der ersten Richtung erstreckt, wobei M> 1; wobei die Lichtemitteranordnung und die Lichtdetektoranordnung eine Vielzahl von Detektionskanälen bilden, um eine Abtastung des Sichtfeldes in der ersten Richtung zu bilden, wobei jeder Detektionskanal mindestens einen Lichtemitter und mindestens einen Lichtdetektor umfasst, wobei jeder Detektionskanal einem Sichtfeld in der ersten Richtung entspricht; und eine optische Signalumleitungsbaugruppe, die konfiguriert ist, um das Sendesignal durch Bewegung umzulenken, so dass das Sendesignal aus dem Fenster der Lichtdetektionsvorrichtung austritt, eine Abtastung des Sichtfeldes in der zweiten Richtung realisiert wird und das Echosignal umgeleitet wird, womit das Echosignal an das Lichtdetektionsende übertragen wird; wobei ein optischer Weg des Sendesignals und ein optischer Weg des Echosignals zumindest eine Überlappung zwischen dem Fenster und der optischen Signalumleitungsbaugruppe bilden.
  • In einigen Ausführungsbeispielen des ersten Aspekts ist vorgesehen, dass der Lichtemitter in der Lichtemitteranordnung ein oberflächenemittierender Laseremitter mit vertikaler Kavität ist; wobei eine Mikrolinsenanordnung zum Kollimieren von Sendesignalen vorgesehen ist.
  • In einigen Ausführungsbeispielen des ersten Aspekts ist vorgesehen, dass jeder der Lichtemitter eine Vielzahl von Lichtemissionseinheiten enthält, wobei eine Mikrolinseneinheit in der Mikrolinsenanordnung der Lichtemissionseinheit eineindeutig entspricht und in Form daran angepasst ist. Die Vielzahl von Lichtemissionseinheiten ist in Polygonen angeordnet, wobei jede der Mikrolinseneinheiten eine entsprechende Polygonform aufweist und miteinander zusammengefügt ist.
  • In einigen Ausführungsbeispielen des ersten Aspekts ist vorgesehen, dass die Mikrolinsenanordnung getrennt von dem Lichtemitter angeordnet ist oder auf der lichtemittierenden Oberfläche des Lichtemitters gedruckt ist.
  • In einigen Ausführungsbeispielen des ersten Aspekts ist vorgesehen, dass der Lichtemitter eine rückleuchtende Halbleiterstruktur ist, die auf einer Oberfläche eines Substrats der Halbleiterstruktur gedruckt ist.
  • In einigen Ausführungsbeispielen des ersten Aspekts ist vorgesehen, dass während eines Signalübertragungsprozesses von Senden eines Sendesignals bis Erfassen eines entsprechendes Echosignals zwischen einer Vielzahl von Lichtemittern, die in der Lichtemitteranordnung aktiviert sind, und einer Vielzahl von Lichtempfängern, die in der Lichtempfängeranordnung aktiviert sind, jeweils eine Vielzahl von optischen Signalübertragungsdetektionskanälen in einem Arbeitszustand gebildet ist; wobei die Lichtemitteranordnung eine Vielzahl von Lichtemittergruppen und/oder die Lichtempfängeranordnung eine Vielzahl von Lichtempfängergruppen umfasst; wobei die einzelnen aktivierten Lichtemitter jeweils zu verschiedenen Lichtemittergruppen gehören und/oder die einzelnen aktivierten Lichtempfänger jeweils zu verschiedenen Lichtempfängergruppen gehören.
  • In einigen Ausführungsbeispielen des ersten Aspekts ist vorgesehen, dass die einzelnen Lichtemitter in jeder Lichtdetektorgruppe und/oder die einzelnen Lichtdetektoren in jeder Lichtdetektorgruppe in mehreren Signalübertragungsvorgängen abwechselnd aktiviert werden.
  • In einigen Ausführungsbeispielen des ersten Aspekts ist vorgesehen, dass die Lichtdetektionsvorrichtung eine Nahmessaktion während des nächsten Signalübertragungsprozesses durchführt, nachdem sie eine Fernmessaktion während einer voreingestellten Anzahl von Signalübertragungsprozessen durchgeführt hat.
  • In einigen Ausführungsbeispielen des ersten Aspekts ist vorgesehen, dass eine erste Anzahl von Lichtemittern in einem mittleren Bereich in der ersten Richtung in einer Fernmessaktion aktiviert wird und eine zweite Anzahl von Lichtemittern in einer Nahmessaktion aktiviert wird; wobei die erste Anzahl größer als die zweite Anzahl ist.
  • In einigen Ausführungsbeispielen des ersten Aspekts ist vorgesehen, dass es eine Vielzahl von Detektionsabständen gibt, die der Fernmessaktion entsprechen; wobei je näher die Position des aktivierten Lichtemitters in der Lichtemitteranordnung an der Mitte ist, desto weiter die Entfernung ist, die der erwarteten Detektion entspricht.
  • In einigen Ausführungsbeispielen des ersten Aspekts ist vorgesehen, dass die Signaleigenschaften zwischen den optischen Signalen, die in den verschiedenen Detektionskanälen übertragen werden, die während desselben Signalübertragungsprozesses arbeiten, unterschiedlich sind.
  • In einigen Ausführungsbeispielen des ersten Aspekts ist vorgesehen, dass das Sendesignal ein oder mehrere Impulssignale umfasst; wobei die Dimensionen der Signalmerkmale Folgendes umfassen: eine der Kenngrößen Wellenlänge, Impulsbreite, Anzahl von Impulsen, Impulsspitze und Zeitintervall zwischen Impulsen oder eine Kombination mehrerer davon.
  • In einigen Ausführungsbeispielen des ersten Aspekts ist vorgesehen, dass die Lichtemitteranordnung und die Lichtdetektoranordnung in Übereinstimmung miteinander so konfiguriert sind, dass eine Strahlmenge von mehr als 32 Linien erreicht wird.
  • In einigen Ausführungsbeispielen des ersten Aspekts ist vorgesehen, dass die optische Signalumleitungsbaugruppe Folgendes umfasst: ein rotierendes Element, das gesteuert und gedreht wird und mindestens eine Reflexionsfläche umfasst, die angepasst ist, um ein Echosignal zu empfangen und/oder ein Sendesignal auszugeben; ein erstes Umleitungselement, das in dem optischen Weg des Sendesignals und dem optischen Weg des empfangenen Signals angeordnet und konfiguriert ist, um entweder ein Sendesignal oder ein Echosignal an das rotierende Element auszugeben und einen Durchgangsabschnitt für das andere der Signale Echosignal und Sendesignal zu bilden.
  • In einigen Ausführungsbeispielen des ersten Aspekts ist vorgesehen, dass die Durchgangseinheit Folgendes umfasst: einen oder mehrere Spalten, die seitwärts und/oder in der Mitte des ersten Umleitungselements ausgebildet sind.
  • In einigen Ausführungsbeispielen des ersten Aspekts ist vorgesehen, dass das erste Umleitungselement Folgendes umfasst: einen ersten Bereich zum Ausgeben des Sendesignals an das rotierende Element und einen zweiten Bereich zum Übertragen des Echosignals außerhalb des ersten Bereichs.
  • In einigen Ausführungsbeispielen des ersten Aspekts ist vorgesehen, dass die Lichtdetektionsvorrichtung Folgendes umfasst: ein Lichtblockierelement, das auf einem Ausbreitungsweg angeordnet ist, über den ein Sendesignal des ersten Umleitungselements übertragen wird.
  • In einigen Ausführungsbeispielen des ersten Aspekts ist vorgesehen, dass mindestens ein Teil der Endfläche eines dem rotierenden Element abgewandten Endes des ersten Umleitungselements als eine erste Reflexionsfläche konfiguriert ist; wobei ein erster voreingestellter Winkel zwischen der ersten Reflexionsfläche und einer Achse eines ersten optischen Wegabschnitts, der zu dem ersten Umleitungselement in dem optischen Weg des Sendesignals führt, vorgesehen ist, so dass das optische Signal, das entlang des ersten optischen Wegabschnitts übertragen wird, von dem optischen Weg des empfangenen Signals abweicht; und/oder dass mindestens ein Teil der Endfläche eines dem rotierenden Element abgewandten Endes des ersten Umleitungselements als eine zweite Reflexionsfläche konfiguriert ist; wobei ein zweiter voreingestellter Winkel zwischen der zweiten Reflexionsfläche und einer Achse eines zweiten optischen Wegabschnitts ausgehend von dem ersten Umleitungselement in dem optischen Weg des empfangenden Signals vorgesehen ist, so dass das optische Signal, das entlang des zweiten optischen Wegabschnitts übertragen wird, von dem optischen Weg des Sendesignals abweicht.
  • In einigen Ausführungsbeispielen des ersten Aspekts ist vorgesehen, dass das erste Umleitungselement an der Endfläche eines nahe an dem rotierenden Element liegenden Endes so konfiguriert ist, dass es parallel zu der axialen Richtung eines optischen Wegabschnitts eines optischen Weges des empfangenen Signals zwischen dem rotierenden Element und dem ersten Umleitungselement angeordnet ist.
  • In einigen Ausführungsbeispielen des ersten Aspekts ist vorgesehen, dass das rotierende Element mehr als zwei Reflexionsflächen umfasst.
  • In einigen Ausführungsbeispielen des ersten Aspekts ist vorgesehen, dass das erste Umleitungselement in einem ersten Mantel eingekapselt ist, der sich entlang eines optischen Weges des Sendesignals in Richtung des Lichtemissionsendes erstreckt.
  • In einigen Ausführungsbeispielen des ersten Aspekts ist vorgesehen, dass die Größe des ersten Umleitungselements proportional zum Divergenzwinkel des austretenden Strahls und umgekehrt proportional zum Querschnitt des Echostrahls ist.
  • In einigen Ausführungsbeispielen des ersten Aspekts ist vorgesehen, dass die Lichtdetektionsvorrichtung Folgendes umfasst: eine Transceiverlinse, die zwischen dem rotierenden Element und dem ersten Umleitungselement angeordnet ist, um ein aus dem rotierenden Element stammendes Echosignal nach dessen Bündelung an den Durchgangsabschnitt des ersten Umleitungselements zu übertragen und ein aus dem ersten Umleitungselement stammendes Sendesignal durchzulassen.
  • In einigen Ausführungsbeispielen des ersten Aspekts ist vorgesehen, dass das Lichtemissionsende einem Ende eines zweiten Mantels entspricht; wobei der zweite Mantel sich entlang eines optischen Weges des Sendesignals zu dem ersten Umleitungselement erstreckt und einen optischen Ausgangsanschluss am anderen Ende bildet; und/oder dass das Lichtdetektionsende einem Ende eines dritten Mantels entspricht; wobei der dritte Mantel sich entlang des optischen Weges des empfangenen Signals zu dem ersten Umleitungselement erstreckt und einen optischen Eingang am anderen Ende bildet.
  • In einigen Ausführungsbeispielen des ersten Aspekts ist vorgesehen, dass die Lichtdetektionsvorrichtung Folgendes umfasst: eine zweite Linse, die in dem optischen Weg des empfangenen Signals angeordnet ist und sich zwischen dem Lichtdetektionsende und dem ersten Umleitungselement befindet.
  • In einigen Ausführungsbeispielen des ersten Aspekts ist vorgesehen, dass die zweite Linse in einem voreingestellten Versatzwinkel zu der Längsrichtung der Lichtdetektionsvorrichtung angeordnet ist, um das Licht, das in einem Kantenfeldwinkel einfällt, derart abzulenken, dass es von der Lichtdetektoranordnung abweicht.
  • In einigen Ausführungsbeispielen des ersten Aspekts ist vorgesehen, dass die Lichtdetektionsvorrichtung Folgendes umfasst: ein Steuermodul zum Kompensieren eines Echosignals, das von einem optischen Übertragungsdetektionskanal empfangen wird, der einem entsprechenden, von dem rotierenden Element weit entfernten Sichtfeldwinkel entspricht.
  • In einigen Ausführungsbeispielen des ersten Aspekts ist vorgesehen, dass die Lichtdetektionsvorrichtung ein Vorwärtslidar ist, wobei M = N > 32.
  • Um die oben genannten Ziele und andere damit zusammenhängende Ziele zu erreichen, umfasst ein Fahrmittel nach dem zweiten Aspekt der Anmeldung: die Lichtdetektionsvorrichtung nach einer der Ausgestaltungen des ersten Aspekts.
  • In einigen Ausführungsbeispielen des zweiten Aspekts ist vorgesehen, dass das Fahrmittel ein Fahrzeug ist, wobei es sich bei der Lichtdetektionsvorrichtung um ein Vorwärtslidar handelt, das in dem vorderen Bereich des Fahrzeugs angebracht ist.
  • Zusammenfassend stellt die vorliegende Anmeldung eine Lichtdetektionsvorrichtung und ein Fahrmittel bereit. Die Lichtdetektionsvorrichtung umfasst: ein Fenster; ein Lichtemissionsende, das konfiguriert ist, um ein Sendesignal auszugeben; ein Lichtdetektionsende, das konfiguriert ist, um ein Echosignal eines Sendesignals zu detektieren; und eine optische Signalumleitungsbaugruppe, die konfiguriert ist, um das Sendesignal durch eine Bewegung umzulenken, so dass das Sendesignal aus dem Fenster der Lichtdetektionsvorrichtung austritt, eine Abtastung des Sichtfeldes in einer zweiten Richtung realisiert wird und das Echosignal umgeleitet wird, womit das Echosignal an das Lichtdetektionsende übertragen wird; wobei ein optischer Weg des Sendesignals und ein optischer Weg des Echosignals zumindest eine Überlappung zwischen dem Fenster und der optischen Signalumleitungsbaugruppe bilden. In den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Anmeldung wird die Überlappung der optischen Wege des Sendesignals und des Echosignals realisiert, ohne durch die Übereinanderanordnung des Sende- und des Empfangsmoduls eingeschränkt zu sein, womit die Höhe der Vorrichtung effektiv reduziert werden kann, ohne die Detektionsleistung zu beeinträchtigen, und die Überlappung des optischen Empfangs- und Sendeweges kann die Nahbereichsblindzone eliminieren.
  • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Darin zeigen
    • 1 ein schematisches Strukturdiagramm eines Drehspiegel-Lidars in einem Beispiel,
    • 2A ein schematisches Diagramm des optischen Weges während der Lidardetektion in einem Beispiel,
    • 2B ein schematisches Diagramm des Prinzips einer Nahbereichsblindzone in einem Beispiel,
    • 3A eine schematische perspektivische Draufsicht der Lichtdetektionsvorrichtung in einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung,
    • 3B ein schematisches Diagramm der Anordnungsweise der Lichtemitteranordnung in einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung,
    • 3C ein schematisches Diagramm der linken lokalen Struktur von 3B,
    • 4A eine schematische perspektivische Draufsicht der Lichtdetektionsvorrichtung in einer spezifischen Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung,
    • 4B eine schematische perspektivische Draufsicht einer Lichtdetektionsvorrichtung, bei der die Form des rotierenden Elements geändert wird, in einer anderen spezifischen Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung,
    • 4C eine schematische Seitenansicht der Lichtdetektionsvorrichtung in 4A,
    • 5 ein schematisches Diagramm der perspektivischen Struktur der Lichtdetektionsvorrichtung in dem ersten Variantenbeispiel der vorliegenden Anmeldung in einer Draufsicht,
    • 6 ein schematisches Diagramm der perspektivischen Struktur der Lichtdetektionsvorrichtung in dem zweiten Variantenbeispiel der vorliegenden Anmeldung in eine Draufsicht,
    • 7 ein planares Diagramm des ersten Umleitungselements in dem dritten Variantenbeispiel der vorliegenden Anmeldung,
    • 8 ein Teilstrukturdiagramm, das ein erstes Umleitungselement und ein rotierendes Element in einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung enthält,
    • 9 ein schematisches Strukturdiagramm des ersten Umleitungselements in dem vierten Variantenbeispiel der vorliegenden Anmeldung,
    • 10 ein schematisches Diagramm der Lichtdetektionsvorrichtung in einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung in einer Draufsicht,
    • 11A und 11B ein schematisches Diagramm der perspektivischen Struktur der Lichtdetektionsvorrichtung in den anderen zwei spezifischen Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung in einer Draufsicht,
    • 12A ein Strukturdiagramm der Aufteilung einer Lichtemittergruppe gemäß einem Beispiel von 3B.
    • 12B ein Wellenformdiagramm unter Verwendung der Impulsbreite als Signalmerkmal des entsprechenden Detektionskanals in einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung,
    • 12C ein Wellenformdiagramm, das ein Impulszeitintervall als ein Signalmerkmal des entsprechenden Detektionskanals in einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung verwendet,
    • 13A ein schematisches Strukturdiagramm einer Mikrolinsenanordnung in einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung,
    • 13B ein schematisches Strukturdiagramm einer Mikrolinsenanordnung in einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung,
    • 14A eine schematische perspektivische Draufsicht, die die Fensterstruktur der Lichtdetektionsvorrichtung in einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung darstellt,
    • 14B ein schematisches Diagramm der dreidimensionalen Struktur der Fensterstruktur der Lichtdetektionsvorrichtung in 14A,
    • 15 ein schematisches Diagramm eines zusammengefügten Rahmens, der durch Rahmenzusammenfügung im Stand der Technik gescannt wird;
    • 16 ein schematisches Diagramm eines zweidimensionalen Scans ohne Rahmenzusammenfügung;
    • 17 ein schematisches Diagramm eines Lidars gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 18 ein Blockdiagramm eines Lidars gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 19 ein schematisches Diagramm einer Drehspiegeleinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 20 ein Explosionsdiagramm einer Drehspiegeleinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 21 ein schematisches Diagramm einer Drehspiegeleinheit gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 22A ein schematisches Diagramm eines Detektionsstrahls eines doppelseitigen Drehspiegelabschnitts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu Beginn einer Abtastposition;
    • 22B ein schematisches Diagramm des Echos des doppelseitigen Spiegelabschnitts von 22A zu Beginn der Abtastposition;
    • 23A ein schematisches Diagramm eines Detektionsstrahls eines doppelseitigen Drehspiegelabschnitts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung am Ende der Abtastposition;
    • 23B ein schematisches Diagramm des Echos des doppelseitigen Spiegelabschnitts von 23A am Ende der Abtastposition;
    • 24A und 24B ein schematisches Diagramm zum Einstellen einer Mikrolinse auf einem Laser gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 25Aein schematisches Diagramm zum Einstellen einer Mikrolinsenstruktur an einem Laser-Lichtemissionspunkt gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 25B eine bevorzugte Größenbeziehung einer Ausführungsform von 25A;
    • 26 ein schematisches Diagramm zum Einstellen einer Mikrolinsenstruktur an einem Laser-Lichtemissionspunkt gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 27 ein schematisches Diagramm einer Bewegungsverzerrung, die erzeugt wird, wenn ein zweidimensionales Abtasten eines einzelnen Kabelbündels verwendet wird; und
    • 28 ein schematisches Diagramm einer Bewegungsverzerrung, die erzeugt wird, wenn ein eindimensionales Abtasten eines Mehrkabelbündels verwendet wird.
  • KONKRETE AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung werden nachstehend anhand spezifischer Beispiele veranschaulicht, und der Fachmann kann die anderen Vorteile und Wirkungen der Anmeldung leicht durch den in dieser Beschreibung offenbarten Inhalt verstehen. Die Anmeldung kann durch andere konkrete Ausführungsformen ausgeführt oder angewendet werden und für einzelne Einzelheiten in dieser Beschreibung sind auch basierend auf verschiedenen Gesichtspunkten und Anwendungen verschiedene Modifikationen und Änderungen ohne Abweichung von dem Geist der Anmeldung möglich. Es ist darauf hinzuweisen, dass sich die Merkmale in den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Anmeldung miteinander kombinieren lassen, soweit kein Widerspruch vorliegt.
  • Die Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung werden nachstehend unter Verwendung der Zeichnungen als Referenz detailliert beschrieben, so dass der Fachmann auf dem technischen Gebiet, zu dem die Anmeldung gehört, sie leicht implementieren kann. Die vorliegende Anmeldung kann in vielen verschiedenen Formen verkörpert werden und ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.
  • Um die vorliegende Anmeldung klar zu erklären, wird ein Gerät weggelassen, das nicht mit der Beschreibung zusammenhängt, und das gleiche Referenzsymbol wird den gleichen oder ähnlichen Komponenten in der gesamten Beschreibung zugewiesen.
  • Wenn in der gesamten Beschreibung gesagt wird, dass ein Gerät mit einem anderen Gerät „verbunden“ ist, umfasst dies nicht nur den Fall der „direkten Verbindung“, sondern auch den Fall der „indirekten Verbindung", in dem andere Komponenten dazwischen angeordnet sind. Wenn gesagt wird, dass ein Gerät eine bestimmte Komponente „enthält“, werden andere Komponenten nicht ausgeschlossen, solange es keine besonders entgegengesetzte Aufzeichnung gibt, sondern es kann auch andere Komponenten enthalten.
  • Wenn ein Gerät „über einem anderen Gerät“ ist, kann dies direkt über einem anderen Gerät sein, aber es kann auch von anderen Geräten dazwischen begleitet werden. Wenn im Gegensatz dazu gesagt wird, dass ein Gerät „direkt“ über einem anderen Gerät „liegt“, ist kein weiteres Gerät dazwischen vorhanden.
  • Obwohl die Begriffe „erste“ und „zweite“ hierin verwendet werden, um verschiedene Elemente zu beschreiben, sollten diese Elemente nicht durch diese Begriffe eingeschränkt werden. Solche Begriffe dienen lediglich zur Unterscheidung eines ersten Elements von einem anderen Element. Beispielsweise gilt dies bei einer ersten und einer zweiten Schnittstelle. Beispielsweise sollten „ein“, „eine“, „diese“ und andere Begriffe, die hierbei verwendet werden und auf die Singularform hindeuten, auch die Pluralform umfassen, soweit im Kontext nicht ausdrücklich anders angegeben. Es sollte weiter verstanden werden, dass die Begriffe „umfassen“ das Vorhandensein der beschriebenen Merkmale, Schritte, Operationen, Komponenten, Komponenten, Elemente, Arten und/oder Gruppen angeben, ohne jedoch das Vorhandensein, Auftreten oder Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, Schritte, Operationen, Komponenten, Komponenten, Elemente, Arten und/oder Gruppen auszuschließen. Die hier verwendeten Begriffe „oder“ und „und/oder“ werden so ausgelegt, dass sie Sex beinhalten oder eine oder eine Kombination bedeuten. Daher bedeutet „A, B oder C“ oder" A, B und/oder C" eines der folgenden: A; B; C; A und B; A und C; B und C; A, B und C; Eine Ausnahme von dieser Definition tritt nur auf, wenn sich Kombinationen von Elementen, Funktionen, Schritten oder Operationen in gewisser Weise gegenseitig ausschließen.
  • Die hier verwendete Terminologie wird nur verwendet, um auf bestimmte Ausführungsformen zu verweisen, und soll die Anwendung nicht einschränken. Die hier verwendete Singularform enthält auch die Pluralform, solange die Aussage nicht explizit die entgegengesetzte Bedeutung angibt. Die Bedeutung von „umfassen“, die in der Beschreibung verwendet wird, besteht darin, bestimmte Merkmale, Regionen, Ganzzahlen, Schritte, Jobs, Elemente und/oder Komponenten zu spezifizieren und das Vorhandensein oder Hinzufügen anderer Merkmale, Regionen, Ganzzahlen, Schritte, Jobs, Elemente und/oder Komponenten nicht auszuschließen.
  • Begriffe, die relative Räume wie „unten“ und „oben“ darstellen, können verwendet werden, um die Beziehung zwischen einer Vorrichtung, die in der Zeichnung in Bezug auf eine andere Vorrichtung gezeigt ist, einfacher zu erklären. Dieser Begriff bezieht sich nicht nur auf die Bedeutung, auf die in den Zeichnungen Bezug genommen wird, sondern auch auf andere Bedeutungen oder Operationen der verwendeten Vorrichtung. Wenn beispielsweise die Vorrichtung in der beigefügten Zeichnung umgedreht wird, wird eine Vorrichtung, die als „unter“ anderen Vorrichtungen beschrieben wurde, als "auf' anderen Vorrichtungen beschrieben. Daher umfassen die beispielhaften Begriffe des sogenannten „unteren“ alle oben und unten. Die Vorrichtung kann um 90 oder einen anderen Winkel gedreht werden, und der Begriff, der den relativen Raum darstellt, wird entsprechend interpretiert.
  • Obwohl nicht anders definiert, einschließlich der hier verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffe, haben alle Begriffe die gleiche Bedeutung wie der Fachmann auf dem technischen Gebiet, zu dem die Anmeldung gehört, im Allgemeinen versteht. Begriffe, die in allgemein verwendeten Wörterbüchern definiert sind, werden zusätzlich so ausgelegt, dass sie eine Bedeutung haben, die mit dem Inhalt der einschlägigen Fachliteratur und der aktuellen Aufforderung übereinstimmt, und dürfen nicht als ideale oder sehr formelhafte Bedeutung überinterpretiert werden, solange sie nicht definiert sind.
  • Erster Aspekt
  • Im Allgemeinen nimmt das Lidar die Form an, dass das Sendemodul und das Empfangsmodul oben und unten gestapelt werden.
  • Nehmen Sie das Drehspiegel-Scanning-Lidar als Beispiel. Es wird auf 1 hingewiesen, die ein schematisches Strukturdiagramm eines beispielhaften Transitspiegel-Lidars zu zeigt.
  • Das Drehspiegel-Scanning-Lidar 10 umfasst einen einzelnen Laser 11, eine Sendelinse 12, einen Drehspiegel 13, eine Empfangslinse 14 und einen einzelnen Lichtdetektor 15. Unter diesen sind der Laser 11 und der Lichtdetektor 15 nach oben und unten gestapelt. Der Laser 11 ist oben angeordnet, um einen austretenden Laser als ein emittiertes Signal zu emittieren, und die Mittelachse der lichtemittierenden Oberfläche des Lasers 11 ist A1; Der Lichtdetektor 15 befindet sich unter dem Laser 11 zum Empfangen von Licht eines Echosignals des Sendesignals, und die Mittelachse der Empfangsfläche des Lichtdetektors 15 ist B 1. Die Sendelinse 12 ist konfiguriert, um eine Kollimation oder dergleichen an dem durchgehenden Sendesignal durchzuführen, und die Empfangslinse 14 ist konfiguriert, um eine Verarbeitung zum Aggregieren des durchgehenden Echosignals zu dem Lichtdetektor 15 durchzuführen.
  • Der Drehspiegel 13 kann gesteuert gedreht werden, und die Abbildung zeigt, dass er gegen den Uhrzeigersinn des X-Pfeils gedreht werden kann. In diesem Beispiel ist die Größe des Drehspiegels 13 groß ausgelegt, und das Sendesignal und das Echosignal können jeweils in verschiedenen Bereichen auf einer oder mehreren Ebenen übertragen werden, und das Sendesignal, das von dem Übertragungslaser 11 emittiert wird, wird über die Übertragungslinse 12 an den Drehspiegel 13 übertragen. In Übereinstimmung dreht sich der Drehspiegel 13 zu einer vorbestimmten Position, um zu bewirken, dass eine seiner Flächen das Sendesignal empfängt und reflektiert und dann entlang des Pfeils C in die äußere Umgebung emittiert, und die optische Achse des austretenden Lichtweges ist A2. Dementsprechend trifft das Echosignal entlang des Pfeils D über die Empfangslinse 14 in dem optischen Weg mit der optischen Achse B2 auf den Lichtdetektor 15, in dem die optischen Achsen B2 und B1 verbunden sind, und das punktförmige Schattierung in dem Bild zeigt schematisch den Fleck des Strahlfallpunkts an.
  • Da die Höhe des gesamten Radars mindestens der Gesamthöhe des Lasers 11 und des Lichtdetektors 15 entspricht, hat die Struktur des oberen und unteren Stapels des Lasers 11 und des Lichtdetektors 15 das Problem, dass die Höhe schwer zu reduzieren ist, und in diesem Beispiel ist es auch notwendig, die Größe des Drehspiegels 13 mit dieser Struktur zu vergleichen, um den Fallpunkt des Sendesignals und des Echosignals abzudecken, wodurch die Größe des gesamten Drehspiegel-Scanning-Lidars erhöht wird. Wenn die Größe des Lidars mit rotierendem Spiegel verringert werden soll, verringert dies zwangsläufig das effektive Kaliber des Radarsendens und -sendens, verringert den Sichtfeldwinkel des Radars und führt zu einer signifikanten Verschlechterung der Radarleistung. Darüber hinaus kann das in 1 gezeigte Schema die Anforderungen an Radarprodukte mit hoher Kabelbaummenge (z. B. 32 Linien oder mehr, wie 32 Linien, 64 Linien, 128 Linien) für den Mainstream-Bedarf im Bereich des automatischen Fahrens in der Zukunft nicht erfüllen.
  • Darüber hinaus verursacht die Struktur des oberen und unteren Stapels auch das Problem der Nahbereichserfassung von blinden Flecken.
  • Wie in 2A gezeigt, wird ein schematisches Diagramm des optischen Weges während des Lidardetektionsprozesses in einem Beispiel gezeigt.
  • Unter Verwendung des Lidars des Sendemoduls 21 und des Empfangsmoduls 22, um das Fernziel E1 zu detektieren, ist das Sichtfeld des Empfangsmoduls 22 so konfiguriert, dass es dem Echosignal des Sendesignals entspricht, das über eine große Entfernung reflektiert wird (z. B. 200 Meter vom Lidar entfernt, wie in 2A gezeigt). Daher wird das von dem Sendemodul 21 gesendete Sendesignal innerhalb eines Bereichs (z. B. mehrere Meter, ein Dutzend Meter oder Dutzende Meter) in der Nähe des Lidars über die Sendelinse 23 übertragen und kann außerhalb des Sichtfeldwinkels (FOV) des Empfangsmoduls 22 fallen, was dazu führt, dass das Empfangsmodul 22 das auf dem Ziel reflektierte Echosignal nicht empfangen kann oder das empfangene Echosignal extrem schwach ist, wodurch eine Nahbereichsblindzone gebildet wird. In 2A ist der Nahbereichsblindbereich schematisch durch den Bereich F zwischen zwei gestrichelten Linien dargestellt.
  • Insbesondere kann weiter auf 2B Bezug genommen werden, wobei angenommen wird, dass ein Ziel E2 in dem Bereich A vorhanden ist, und wenn das Sendesignal auf das Ziel E2 trifft, wird es reflektiert, um ein Echosignal zu bilden, und der Abbildungspunkt G des Echosignals, der durch die Empfangslinse 24 gebildet wird, fällt nicht auf die Brennebene der Empfangslinse 24, sondern hinter der Brennebene. Da sich das Nahbereichsziel über der optischen Achse der Empfangslinse 24 befindet, muss außerdem der Bildpunkt, der durch die Empfangslinse 24 gebildet wird, unterhalb der optischen Achse der Empfangslinse 24 liegen. Aus den beiden Faktoren ist ersichtlich, dass die Position des Abbildungspunkts G des Nahbereichsziels E2 vollständig von dem Empfangsmodul 22 abgewichen ist, was dazu führt, dass das Empfangsmodul 22 des Lidars das reflektierte Signal des Ziels nicht vollständig empfängt.
  • Der Grund für die oben erwähnte Nahbereichsblindzone besteht darin, dass es einen Winkel zwischen dem optischen Weg des Sendesignals des Sendesignals und der optischen Achse des optischen Weges des empfangenen Signals des Echosignals gibt, wie in 2A gezeigt, und eine solche optische Wegstruktur kann auch als „paraaxial“ bezeichnet werden.
  • Zusätzlich zu dem Obigen beeinflusst eine solche paraxiale optische Wegstruktur auch die Leistung der Lidar-Signaldetektion, wie zum Beispiel Unterschiede zwischen den Detektionskanälen. Zuerst wird ein „Detektionskanal“ definiert. Wenn das Lidar mit mehreren Lasern oder Mehrkabelstrahl-Lidar ausgestattet ist, kann sich jeder Zeilen/Spaltenlichtemitter in einer bestimmten Richtung erstrecken, und in ähnlicher Weise kann sich jeder Zeilen/Spaltenlichtemitter in einer bestimmten Richtung erstrecken, wodurch zusammen ein Abtasten des Sichtfeldes gebildet wird, das der Erweiterungsrichtung entspricht (z. B. der Spaltenrichtung entspricht dem vertikalen Sichtfeld, der Zeilenrichtung entspricht dem horizontalen Sichtfeld usw.). Unter ihnen wird die Messdimension des Sichtfeldes (Field Of View, FOV) oft als Sichtfeldwinkel bezeichnet, wie zum Beispiel 100° für das horizontale FOV und 120° für das vertikale FOV Jeder Detektionskanal kann mindestens einen Laser und mindestens einen Detektor enthalten, wobei jeder Detektionskanal einem Sichtfeld in einer bestimmten Richtung entspricht (z. B. einem vertikalen Sichtfeld oder einem horizontalen Sichtfeld). Mit anderen Worten, ein Detektionskanal kann aus einer Vielzahl von Lasern und einem Detektor bestehen, der aus einem Laser und einer Vielzahl von Detektoren oder aus einem Laser und einem Detektor bestehen kann. Mit anderen Worten, ein oder mehrere Laser plus ein oder mehrere entsprechende Lichtdetektoren bilden einen Detektionskanal, wobei sich die Korrespondenz auf die Korrespondenz zwischen dem Laser des Sendesignals und dem Lichtdetektor bezieht, der das Echosignal des Sendesignals empfängt, d.h. dem Laser und dem Lichtdetektor, der dem gleichen Detektionsfeld entspricht, wie ein Laser und ein Detektor, um einen Detektionskanal des Lidars zu bilden, der auch auf dem Radarfeld als „Mehrzeile“ bezeichnet wird.
  • Aufgrund der paraxialen optischen Wegstruktur in 2A ist die Positionsorientierung jedes Detektionskanals relativ zu demselben Hindernis unterschiedlich, was wiederum dazu führt, dass die optischen Antwortkurven jedes Kanals (z. B. die Beschreibung der Beziehung zwischen Lichtintensität und Zielentfernung) unterschiedlich sind und der Unterschied groß ist, und schließlich ist es schwierig, die Entfernung und das Reflexionsvermögen des Hindernisses gemäß dem Echosignal zu messen.
  • Im Hinblick auf verschiedene Probleme in den obigen Beispielen wird eine Lichtdetektionsvorrichtung in der Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung bereitgestellt, um den paraxialen optischen Weg innovativ aufzugeben und zumindest teilweise überlappende Empfangs- und Lichtemissionswege zu verwenden, um die obigen Probleme zu lösen.
  • Wie in 3A gezeigt, wird eine schematische perspektivische Draufsicht einer abgetasteten Lichtdetektionsvorrichtung mit einem hohen Kabelstrahl (Kabelstrahl kann ≥ 32) in einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung gezeigt.
  • Das interne perspektivische Ergebnis der Lichtdetektionsvorrichtung in der lateralen Ebene ist in 3A in einem Übersichtswinkel gezeigt. Der Übersichtlichkeit halber ist in der Darstellung das Gehäuse der Lichtdetektionseinrichtung nicht dargestellt. Die Querebene kann eine Ebene senkrecht zur Höhenrichtung der Lichtdetektionseinrichtung sein, die beispielsweise eine horizontale Ebene oder eine andere Ebene sein kann.
  • Die Lichtdetektionsvorrichtung 30 enthält ein Fenster 31, das das Fenster 31 passiert, wenn das Sendesignal gesendet wird und das Echosignal empfangen wird. Wobei das Echosignal durch Reflexion gebildet wird, nachdem das Sendesignal auf ein Hindernis trifft. Beispielhaft kann ein flaches Fensterglas an dem Fenster 31 angebracht werden. In anderen Ausführungsformen kann das Fenster 31 auch eine gekrümmte Struktur sein. Die Lichtdetektionsvorrichtung 30 umfasst ein Lichtemissionsende 32 und ein Lichtdetektionsende 33. Das Lichtemissionsende 32 ist konfiguriert, um ein Sendesignal auszugeben; Und das Lichtdetektionsende 33 ist konfiguriert, um ein Echosignal des Sendesignals zu detektieren. Beispielhaft kann innerhalb des Gehäuses ein Raum zum Einstellen des Lichtemissionsendes 32 und des Lichtdetektionsendes 33 gebildet werden.
  • Das Lichtemissionsende 32 kann eine Lichtemissionsanordnung enthalten. Wie in 3B gezeigt, wird ein schematisches Diagramm der Layoutstruktur der Lichtemitteranordnung in einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung gezeigt.
  • Die Lichtemitteranordnung kann N-Spalten-Lichtemitter umfassen, die voneinander versetzt sind, wobei sich jede Spalte von Lichtemittern in der ersten Richtung erstreckt, um eine Abtastung des Sichtfeldes in der ersten Richtung zu bilden, N> 1. Beispielhaft kann das Sichtfeld in der ersten Richtung ein vertikales Sichtfeld sein. Optional können sich die Sichtfelder benachbarter Lichtemitter in einer Spalte nicht überlappen. Insbesondere entspricht jeder Lichtemitter in einer Lichtemitterspalte einem vertikalen Sichtfeld, so dass die Kombination des vertikalen Sichtfeldes jedes Lichtemitters in einer Spalte ein vertikales Sichtfeld der Lichtemitterspalte sein sollte (das Sichtfeld der Lichtemitterzeile kann auf die gleiche Weise erhalten werden), und die Kombination des vertikalen Sichtfeldes jeder Lichtemitterspalte entspricht dem vertikalen Sichtfeld der Lichtdetektionsvorrichtung.
  • Um die gestaffelte Struktur zwischen den Lichtemitterspalten klar zu veranschaulichen, siehe und zusammen. 3C zeigt ein schematisches Diagramm der linken lokalen Struktur von 3B. Die Lichtübertragungsanordnung 321 ist auf der Leiterplatte 322 (PCB) angeordnet. Die Lichtemitterspalte auf der linken Seite und die benachbarte Lichtemitterspalte auf der rechten Seite sind nicht in der Spaltenrichtung ausgerichtet, um die Staffelung zu bilden. Ferner ist der erste Lichtemitter b 1 in der Lichtemitterspalte auf der rechten Seite etwas niedriger als a1 und höher als der zweite Lichtemitter a2 auf der linken Seite. Unter diesen ist der absolute Wert des vertikalen Sichtfeldwinkels, der a1 entspricht, > der absolute Wert des vertikalen Sichtfeldwinkels, der dem Lichtemitter b1 entspricht > der absolute Wert des vertikalen Sichtfeldwinkels, der a2 entspricht. Die sogenannte gestaffelte bezieht sich auf die zwei Spalten von Lichtemittern, die in der ersten Richtung voneinander versetzt sind, und kann auch als zumindest teilweise Überlappung des Sichtfeldwinkels jedes Lasers in der ersten Richtung (z. B. der vertikalen Richtung) verstanden werden.
  • Wie in 3C zu sehen ist, füllt b1 von der Seite die Lücke zwischen a1 und a2 in der Spaltenrichtung, wodurch die Verteilung der Lichtemitter in der Spaltenrichtung dichter wird, wodurch die vertikale Auflösung der Lichtdetektionsvorrichtung erhöht wird. Eine Festkörperabtastung (1D solid-state) einer Dimension in der Spaltenrichtung (entsprechend dem vertikalen Sichtfeld) kann beispielsweise durch die Anordnung der linearen Anordnung des Lichtemitters in 3B realisiert werden. In ähnlicher Weise können in anderen Ausführungsformen benachbarte Lichtemitterzeilen auch in Zeilenrichtung gestaffelt angeordnet sein, und die Beschreibung wird hier nicht erweitert.
  • Auf der einen Seite reduziert die Anordnung von Lichtemittern, die durch lineare Anordnungen angeordnet sind, die in den 3B und 3C gezeigt sind, die Anzahl von Lichtemittern und reduziert die Kosten im Vergleich zu beispielsweise quadratischen Anordnungen. Auf der anderen Seite hat die Struktur, die zwischen benachbarten Lichtemitterspalten in der linearen Anordnung gestaffelt ist, eine kleinere Größe und eine höhere Auflösung als die Laser mit mehreren Spalten.
  • In einigen Ausführungsformen kann jeder Lichtemitter ein Laser sein, z. B. ein oberflächenemittierender Laser mit vertikaler Kavität (Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL) oder ein Kantenemissionslaser (Edge Emitting Laser, EEL) und dergleichen. Dementsprechend kann das Lichtdetektionsende 33 eine Anordnung von Lichtdetektoren umfassen, wobei jeder Lichtdetektor (auch als Detektor oder Lichtdetektor bezeichnet) beispielsweise eine Lawinen-Photodiode (APD) oder eine Silizium-Photomultiplier-Röhre (SiPM) sein kann.
  • Die Lichtdetektionsvorrichtung 30 enthält auch eine optische Signalumleitungsbaugruppe 34. Die Umleitung bezieht sich auf die Übertragungsrichtung des ausgegebenen optischen Signals, das durch optische Reflexion, Brechung, Übertragung und dergleichen verarbeitet werden kann, um die Richtung des eingegebenen optischen Signals zu ändern/zu verzerren und die Übertragungsrichtung des ausgegebenen optischen Signals neu zu bestimmen. Wie in 3 gezeigt, ist die optische Signalumleitungsbaugruppe 34 konfiguriert, um das Sendesignal durch Bewegung zu verzerren, so dass das Sendesignal aus dem Fenster 31 der Lichtdetektionsvorrichtung 30 emittiert wird, eine Abtastung des Sichtfeldes in der zweiten Richtung realisiert wird und das Echosignal umgeleitet wird, so dass das Echosignal an das Lichtdetektionsende 32 übertragen wird. Die optische Signalumleitungsbaugruppe 34 hat unterschiedliche Bewegungsformen. Wenn die optische Signalumleitungsbaugruppe ein Drehspiegel ist, kann die Bewegung hier eine Drehung sein, insbesondere eine Drehung um 300° oder 360° im Uhrzeigersinn oder eine Hin- und Herbewegung, wie eine Hin- und Herbewegung zwischen -50° und +50°. Oder wenn die optische Signalumleitungsbaugruppe ein Spiegel ist, kann diese Bewegung ein Schwingen sein.
  • Wobei der optische Weg des Sendesignals und der optische Weg des empfangenen Signals mindestens eine Überlappung zwischen dem Fenster 31 und der optischen Signalumleitungsbaugruppe 34 umfassen. Die Überlappung kann sich auf die Koaxialität des optischen Weges beziehen, d.h. die zwei optischen Abschnitte haben eine übereinstimmende optische Achse, wie in J gezeigt. Es ist verständlich, dass sowohl das Sendesignal als auch das Echosignal den überlappenden optischen Abschnitt innerhalb der Lichtdetektionsvorrichtung 30 passieren, und eine solche koaxiale optische Wegstruktur kann verschiedene Probleme vermeiden, die durch die paraxiale optische Wegstruktur in dem obigen Beispiel verursacht werden. Ferner bilden unter der Reflexion der Reflexionsoberfläche 341 der optische Weg des Sendesignals und der optische Weg des empfangenen Signals auch eine Überlappung in dem optischen Abschnitt, in dem die optische Achse K ist.
  • Die optische Signalumleitungsbaugruppe 3 kann ferner die Trennung zwischen dem optischen Weg des Sendesignals und dem optischen Weg des empfangenen Signals zwischen anderen optischen Abschnitten realisieren. Zum Beispiel ist eine Reflexionsoberfläche 37 in dem optischen Weg vorgesehen, in dem sich die optische Achse K befindet, um das Sendesignal des Lichtemissionsendes 32 in den überlappenden optischen Abschnitt einzuführen.
  • Hier ist es unter Verwendung des optischen Weges, der das überlappende Sendesignal bildet, und des optischen Weges des empfangenen Signals nicht notwendig, die Struktur zu verwenden, in der die Empfangs- und Sendemodule in dem obigen Beispiel auf und ab gestapelt sind, wodurch die Höhe der Lichtdetektionsvorrichtung 30 effektiv reduziert wird. Gemäß der schematischen Struktur in 3A sind das Fenster 31, das Lichtemissionsende 32, das Lichtdetektionsende 33 und die optische Signalumleitungsbaugruppe 34 relativ links und rechts auf der seitlichen Ebene in einer seitlichen Ebene angeordnet, die aus dem Blickwinkel der Lichtdetektionsvorrichtung 30 dargestellt ist; Mindestens eine vertikale Seite des Fensters 31, des Lichtemissionsendes 32, des Lichtdetektionsendes 33 und der optischen Signalumleitungsbaugruppe 34 ist jeweils eine optische Oberfläche, und die vertikalen Seiten sind entsprechend angeordnet, um einen optischen Weg des seitlich verlängerten Sendesignals und einen optischen Weg des empfangenen Signals zu bilden, wodurch die Gesamthöhe des Radars nicht erhöht wird.
  • In einem spezifischen Beispiel kann die optische Signalumleitungsbaugruppe 34 umfassen: Eine oder mehrere optische Oberflächen zum Implementieren einer oder mehrerer Kombinationen von Lichtumleitungseffekten wie Reflexion, Brechung, Konvergenz, Diffusion und dergleichen. Die eine oder die mehreren optischen Oberflächen können sich auf dem Trägerelement befinden. Weiterhin kann das Trägerelement rotierend (z. B. ein rotierender Spiegel in einem rotierenden Scanning-Lidar) oder stationär (z. B. ein Spiegel, ein Refraktor, eine Linse, eine Linsengruppe usw.) sein.
  • In einem spezifischen Beispiel kann eine erste Linse 35 an der Vorderseite des Lichtemissionsendes 32 angeordnet sein, um das Sendesignal des Lichtemissionsendes 32 zu kollimieren und zu übertragen. Die erste Linse 35 kann beispielsweise eine flache konvexe Linse sein, deren konvexe Oberfläche dem Lichtemissionsende 32 zugewandt ist. Eine zweite Linse 36 kann an der Vorderseite des Lichtdetektionsendes 33 angeordnet sein, um das durchgehende Echosignal zu dem Lichtdetektionsende 33 zu aggregieren. Die zweite Linse 36 kann beispielsweise eine flache konvexe Linse sein, deren Ebene dem Lichtdetektionsende 33 zugewandt ist. Es ist anzumerken, dass das Lichtemissionsende 32, die erste Linse 35 (oder die Linsengruppe) und der Spiegel 37 in ein Sendemodul eingekapselt werden können, und das Lichtdetektionsende 33 und die zweite Linse 36 können in ein Empfangsmodul eingekapselt werden, wodurch der Montagekomfort verbessert wird.
  • Wie in 4A gezeigt, wird ein schematisches Diagramm der Übersichtsperspektivstruktur der Lichtdetektionsvorrichtung in der spezifischen Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung gezeigt. In dem Beispiel von 4A wird die spezifische Struktur der optischen Signalumleitungsbaugruppe 34 in einer Ausführungsform gezeigt.
  • In dem Beispiel von 4A wird zusätzlich zu dem in 3A gezeigten Fenster 31, dem Lichtemissionsende 32, dem Lichtdetektionsende 33, der ersten Linse 35 und der zweiten Linse 36 auch gezeigt, dass die optische Signalumleitungsbaugruppe 34 insbesondere umfassen kann: Das rotierende Element 41 und das erste Umleitungselement 42.
  • Das rotierende Element 41, das gesteuert und gedreht wird, wird in dem Beispiel von 4A als eine eindimensionale Rotation in der Querebene gezeigt (schematisch in der Abbildung gegen den Uhrzeigersinn, auf den sich der Pfeil bezieht), so dass ein Abtasten des horizontalen Sichtfeldes (relativ zu der vertikalen Sichtfeldrichtung) realisiert werden kann. Es ist verständlich, dass, obwohl das obige Beispiel gezeigt wird, dass eine vertikale Sichtfeldabtastung durch einen Lichtemitter realisiert wird, der durch eine Spaltenrichtung eingestellt ist, und eine horizontale Sichtfeldabtastung durch eine eindimensionale Rotation der seitlichen Seite des rotierenden Elements realisiert wird, dies jedoch nicht begrenzt ist. In anderen spezifischen Beispielen kann auch der Platzierungswinkel der Lichtdetektionsvorrichtung geändert werden, beispielsweise um 90 Grad im Vergleich zu 4A, um eine vertikale Sichtfeldabtastung zu erreichen, beispielsweise durch eine eindimensionale Drehung des rotierenden Elements, während eine horizontale Sichtfeldabtastung von einem Lichtemitter durchgeführt wird, der von einer „Spalte“ zu einer „Zeile“ wechselt.
  • Beispielhaft kann das rotierende Element 41 außerhalb der Welle des Motors angeordnet sein, um sich zu drehen, wenn der Motor seine Welle antreibt, um sich zu drehen. Das rotierende Element 41 enthält mindestens eine Reflexionsfläche, die von einem optischen Weg des Sendesignals und einem optischen Weg des empfangenen Signals verwendet wird. Wenn es nur eine Reflexionsoberfläche gibt, können der optische Weg des Sendesignals und der optische Weg des empfangenen Signals die Reflexionsoberfläche teilen; Wenn es eine Vielzahl von Reflexionsoberflächen gibt, können der optische Weg des Sendesignals und der optische Weg des empfangenen Signals nicht die gleiche Reflexionsoberfläche des rotierenden Elements 41 teilen. In dem Beispiel von 41 ist das rotierende Element 4A beispielhaft als rechteckiger Körper dargestellt, dessen gegenüberliegende zwei vertikale Seiten 411, 412 reflektierende Flächen sein können. Wenn sich das rotierende Element 41 zu einer voreingestellten Position dreht, bewirkt eine Reflexionsoberfläche 411, dass das Sendesignal verzerrt und auf das Fenster 31 einfällt, und dann wird das Sendesignal durch das Fenster 31 an eine Umgebung außerhalb der Lichtdetektionsvorrichtung zur Detektion gesendet; Wenn das Sendesignal auf ein Hindernis trifft, um ein Echosignal zu bilden, erreicht das Echosignal die Reflexionsoberfläche 411 durch das Fenster 31 und wird durch die Reflexionsoberfläche 411 verzerrt, um den Detektor 33 zu erreichen.
  • Das erste Umleitungselement 42 befindet sich in einem optischen Weg des Sendesignals und einem optischen Weg des empfangenen Signals und ist konfiguriert, um ein Sendesignal an das rotierende Element 41 auszugeben und einen Durchgangsabschnitt zum Durchlaufen des Echosignals zu bilden. In dem Beispiel von 4A kann das erste Umleitungselement 42 für einen Spiegel implementiert werden, der eine Reflexionsoberfläche 421 aufweisen kann. In dem optischen Weg des Sendesignals ist die Reflexionsoberfläche 421 konfiguriert, um das von dem Lichtemissionsende 32 emittierte Sendesignal auf das rotierende Element 41 zu reflektieren, und wenn sich das rotierende Element 41 beispielsweise an einer Position in 4A befindet, kann die Reflexionsoberfläche 411 oder 412 das Sendesignal empfangen und in das Fenster ablenken und dann nach außen emittieren.
  • In dem Beispiel von 4A zeigt der Durchgangsabschnitt einen Hohlraum 43, der an zwei Seiten des ersten Umleitungselements 42 angeordnet ist, wobei der Hohlraum 43 zwischen dem ersten Umleitungselement 42 und der Innenwand des Gehäuses der Lichtdetektionsvorrichtung oder zwischen anderen Abschnitten (z. B. einer Halterung usw.) ausgebildet sein kann, die innerhalb des Gehäuses angeordnet sind. In der Struktur des Beispiels von 4A wird in dem optischen Weg des empfangenen Signals das Echosignal durch eine Reflexionsoberfläche 411 des rotierenden Elements 41 reflektiert und an das erste Umleitungselement 42 übertragen, das von dem Hohlraum 43 auf der Seite des ersten Umleitungselements 42 durchläuft und von dem Lichtdetektionsende 33 empfangen wird.
  • Siehe 4A, 4B und 4C zusammen, und 4C zeigt ein schematisches Diagramm der Seitensichtstruktur der Lichtdetektionsvorrichtung in 4A oder 4B. Insbesondere ist 4C ein strukturelles Diagramm, das aus 4Ain der Abwärtsperspektive von Fenster 31 dargestellt wird. In 4A kann die Struktur, die zwischen dem Lichtemissionsende 32, dem Lichtdetektionsende 33, dem rotierenden Element 41 und dem ersten Umleitungselement 42 angeordnet ist, klarer gesehen werden. Um leichter zu verstehen, werden das Fenster 31, die erste Linse 35 und die zweite Linse 36 in 4C weggelassen, und ein Teil des Gehäuses der oberen und unteren Grenzen wird beispielhaft als Referenz hinzugefügt. Unter diesen wird beispielhaft gezeigt, dass das Lichtemissionsende 32 eine Lichtemissionsanordnung 321 enthält und das Lichtemissionsende 33 eine Lichtdetektoranordnung 331 zum Konstruieren eines Detektionskanals zum Senden und Empfangen jedes optischen Signals enthält.
  • Das rotierende Element 41 kann kontinuierlich gedreht werden, um die Übertragung des Sendesignals zu verschiedenen Zeiten, den Empfang des Echosignals oder die Hin- und Herbewegung durchzuführen, um die Übertragung des Sendesignals zu verschiedenen Zeiten und den Empfang des Echosignals durchzuführen. Es ist verständlich, dass die Geschwindigkeit des rotierenden Elements 41, die Anzahl der reflektierten Oberflächen und die Lichtemissionsschaltgeschwindigkeit benachbarter Laser die Bildrate der Radarpunktwolkendetektion beeinflussen, und jeder Faktor muss zusammenarbeiten, um eine voreingestellte Bildratendetektion zu erreichen. Wenn die Erfassungsrahmenrate festgelegt ist, kann die erforderliche Geschwindigkeit umso kleiner sein, je größer die Anzahl der reflektierten Flächen ist. Es ist ersichtlich, dass die Geschwindigkeit des rotierenden Elements 41 und die Anzahl der reflektierenden Flächen gemäß den tatsächlichen Detektionsanforderungen eingestellt werden können. Die Anzahl der reflektierenden Flächen hängt auch mit der Struktur des rotierenden Elements 41 zusammen und kann mindestens zwei sein, wie 2, 3, 4 oder mehr. In einem konkreten Beispiel kann das rotierende Element 41 ein Prisma sein. Der Querschnitt des rotierenden Elements 41 kann achsensymmetrisch oder zentrumssymmetrisch sein, um eine gleichmäßige Zeit der optischen Signalübertragung und - empfang zu erreichen. Zum Beispiel können für ein Prisma mit einem Querschnitt des rotierenden Elements 4A in 41 die gegenüberliegenden zwei Oberflächen Reflexionsflächen sein. Alternativ ist das rotierende Element 41 ein quadratisches Prisma mit einem Querschnitt, und alle vier Seiten können Reflexionsflächen sein. Alternativ ist in 4B das gezeigte rotierende Element 41B ein Prisma, dessen Querschnitt ein gleichseitiges Dreieck ist, dessen drei Seiten Reflexionsflächen sein können. Während des Drehprozesses können die drei Reflexionsflächen abwechselnd für die Übertragung von optischen Signalen verwendet werden, und es gibt keine Seiten, die nicht für die optische Signalübertragung verwendet werden. Es ist anzumerken, dass das rotierende Element 41 in anderen Beispielen auch als ein Prisma (z. B. ein Pentaprisma, ein Hexaprisma usw.) mit einem polygonaleren Querschnitt implementiert werden kann, das nicht auf die obigen Beispiele beschränkt ist.
  • Es ist verständlich, dass die Größe, Struktur und Form des ersten Umleitungselements die Detektionsleistung des Echosignals durch das Lichtdetektionsende beeinflussen können. Zu diesem Zweck stellt die vorliegende Anmeldung eine Vielzahl von Variantenbeispielen basierend auf der Struktur in 4B bereit, um die Leistung der Lichtdetektionsvorrichtung weiter zu verbessern.
  • Wie in 5 gezeigt, wird ein schematisches Diagramm der perspektivischen Struktur der Lichtdetektionsvorrichtung in dem ersten Variantenbeispiel der vorliegenden Anmeldung in einer Draufsicht gezeigt.
  • In dem Beispiel von 5 besteht der Hauptunterschied zu der vorherigen Ausführungsform darin, dass die Positionen zwischen dem Lichtemissionsende 52 und dem Lichtdetektionsende 53 ausgetauscht werden und das erste Umleitelement in zwei Unterumleitelemente 54 und 55 in Intervallen geändert wird. Es gibt eine Lücke zwischen den zwei Unterumleitungselementen 54 und 55 als Durchgangsabschnitt zum Übertragen eines Signals und zum Reflektieren außerhalb des Fensters 51 durch das rotierende Element 57. Entsprechend optional kann die erste Linse 56 der Größe des Hohlraums entsprechen. Die zwei Unterumleitungselemente 54 und 55 sind Reflexionsflächen relativ zu der Oberfläche auf der Seite des rotierenden Elements 57 zum Reflektieren des einfallenden Fensters 51 und des Echosignals, das von dem rotierenden Element 57 gesendet wird, und zum Übertragen über die zweite Linse 58 an das Lichtdetektionsende 53. Optional können die zwei Unterumleitungselemente 54 und 55 parallel sein. Ferner können die zwei Unterumleitungselemente 54 und 55 in derselben Ebene angeordnet sein und entlang der zwei Seiten der geraden Linienrichtung ausgerichtet sein, wie in 5 gezeigt. Optional können die beiden Unterumleitungselemente 54 und 55 Kantenabschnitte eines Spiegels mit kleinen Löchern sein.
  • Wie in 6 gezeigt, wird ein schematisches Diagramm der perspektivischen Struktur der Lichtdetektionsvorrichtung in dem zweiten Variantenbeispiel der vorliegenden Anmeldung in einer Draufsicht gezeigt.
  • In dem Beispiel von 6 besteht der Hauptunterschied zu der Ausführungsform von 4B darin, dass die Transceiverlinse 64 zwischen dem Lichtemissionsende 62 und dem Lichtdetektionsende 63 geteilt wird, wobei die Transceiverlinse 64 in einem überlappenden optischen Abschnitt zwischen dem rotierenden Element 65 und dem ersten Umleitungselement 66 in dem optischen Weg des Sendesignals und dem optischen Weg des empfangenen Signals angeordnet ist. Optional kann die Transceiverlinse 64 beispielsweise eine flache konvexe Linse sein, deren konvexe Oberfläche in Richtung des rotierenden Elements 65 angeordnet ist.
  • Wenn das Echosignal aus dem Fenster 61 emittiert wird und das Echosignal von dem rotierenden Element 65 auf die Transceiverlinse 64 einfällt, aggregiert die Transceiverlinse 64 das Echosignal und sendet es dann über den Hohlraum an das Lichtdetektionsende 63, um die Effizienz der Echosignaldetektion zu verbessern; Wenn das Sendesignal, das von dem Lichtemissionsende 62 emittiert wird, von dem ersten Umleitungselement 66 entlang des optischen Weges des Sendesignals zu der Transceiverlinse 64 reflektiert wird, wird es durch das rotierende Element 65 reflektiert und außerhalb des Fensters 61 übertragen, da es in die Transceiverlinse 64 umgekehrt eintrifft. Mit dieser Architektur kann der Transceiver dieselbe Transceiverlinse 64 (oder Linsengruppe) teilen, wodurch die Anzahl der Linsen (oder Linsengruppen) reduziert wird.
  • In einigen Ausführungsformen kann die Leiterplatte, die die Lichtemitteranordnung am Lichtdetektionsende trägt, flexibel sein, die zu einer gekrümmten Oberfläche gebogen werden kann, und die gebildete Kerbe entspricht der ersten Umleitungselementeinstellung, so dass die optische Ausgangsachse jedes Lichtemitters in der Lichtemitteranordnung auf das erste Umleitungselement gerichtet ist.
  • Da der optische Weg des Sendesignals und der optische Weg des empfangenen Signals auch einen überlappenden Abschnitt zwischen dem rotierenden Element und dem ersten Umleitungselement bilden können, werden das Echosignal und das Sendesignal jeweils von verschiedenen Richtungen der zwei optischen Wege durch das erste Umleitungselement geleitet. Daher kann das erste Umleitungselement entweder eine Reflexionsfläche bilden, um eines der Echosignale und des Sendesignals zu reflektieren, oder einen Durchgangsabschnitt bilden, um das Echosignal und das andere der Sendesignale zu passieren.
  • In jeder optischen Wegarchitektur muss die Größe des ersten Umleitungselements mehrere Faktoren abwägen und geeignete Einstellungen vornehmen. Zum Beispiel kann für die optische Wegarchitektur, die in 4B gezeigt ist, wenn die Größe des ersten Umleitungselements 42 zu groß ist, der Empfang von zu vielen Echosignalen behindert werden, wodurch das Signal-Rausch-Verhältnis verringert wird. Wenn es zu klein ist, beeinflusst es die Reflexion des gesendeten Signals, da der austretende Strahl selbst einen bestimmten Divergenzwinkel aufweist. Daher ist es notwendig, die Beziehung zwischen dem Divergenzwinkel des Sendesignals und der Durchlassmenge des Echosignals in dem Durchlassabschnitt (der das Signal-Rausch-Verhältnis des Echosignals beeinflusst) zu berücksichtigen, die Beziehung abzuwägen, um ein voreingestelltes optimiertes Ziel zu erreichen, so viele Sendesignale wie möglich in den Drehspiegel abzulenken und dann von dem Drehspiegel auf das externe Hindernis abzulenken und das vom Hindernis reflektierte Echosignal so wenig wie möglich zu blockieren, so dass so viele Echosignale wie möglich vom Lichtdetektionsende empfangen werden können, wodurch Entfernungs- und Reflexionsinformationen berechnet werden können und zur weiteren Erzeugung von Punktwolkendiagrammen verwendet werden können. Somit ist die Größe des ersten Umleitungselements 42 proportional zu dem Divergenzwinkel des austretenden Strahls an dem ersten Umleitungselement 42. Wenn beispielsweise für die in 5 gezeigte optische Wegarchitektur die Abmessungen der ersten Umleitungselemente (54 und 55) zu klein sind, können sie nicht ausreichen, um eine Verzerrung des Echosignals durchzuführen, wodurch das Signal-Rausch-Verhältnis verringert wird. Wenn es zu groß ist, beeinflusst es den Ausstoß des gesendeten Signals, da der austretende Strahl selbst auch einen bestimmten Divergenzwinkel aufweist. Daher ist es in verschiedenen optischen Wegarchitekturen notwendig, die Beziehung zwischen der Austrittsmenge des Sendesignals und dem Durchsatz des Echosignals (der das Signal-Rausch-Verhältnis des Echosignals beeinflusst) zu berücksichtigen, ein voreingestelltes optimiertes Verhältnis abzuwägen und umfassend das Ziel zu erreichen, eine relativ kleine Gesamtmaschinengröße zu erreichen und weiter zu messen und ein kleineres Signal-Rausch-Verhältnis zu erreichen. Zusätzlich hat die strukturelle Einstellung des ersten Umleitungselements auch einen Einfluss auf das Streulicht, und die mögliche Verformung des ersten Umleitungselements wird nachstehend veranschaulicht.
  • In der obigen Ausführungsform wird ein optisches Signal durch einen Hohlraum geleitet, der auf der Seite oder in der Mitte des ersten Umleitungselements ausgebildet ist. Was jedoch optische Signale passieren kann, ist nicht auf Hohlräume beschränkt, sondern kann auch ein lichtdurchlässiges Material wie Glas sein. Basierend auf dieser Idee kann die vorliegende Anmeldung in einigen Ausführungsformen auch ein erstes Umleitungselement bereitstellen, das aus verschiedenen Teilen der Lichtdurchlässigkeit und Reflexion besteht.
  • Wie in 7 gezeigt, wird ein planares Diagramm des ersten Umleitungselements in dem dritten Variantenbeispiel der vorliegenden Anmeldung gezeigt.
  • Eine Seite des ersten Umleitungselements 70, die in 7 gezeigt ist, entspricht der Reflexionsfläche 421 in 4. In diesem Beispiel umfasst das erste Umleitungselement 70 einen ersten Bereich 71 zum Ausgeben des Sendesignals an das rotierende Element und einen zweiten Bereich 72 zum Übertragen des Echosignals außerhalb des ersten Bereichs 71. Beispielhaft kann der erste Bereich 71 mit einem reflektierenden Material beschichtet werden, und der zweite Bereich 72 kann ein lichtdurchlässiges Material (z. B. Glas usw.) sein; In diesem Beispiel kann der zweite Bereich 72 den ersten Bereich 71 umgeben und miteinander fixiert sein, um ein erstes Umleitungselement 70 zu bilden. Durch das erste Umleitungselement 70 ist es vorteilhafter für die effiziente Übertragung des Echosignals und des Sendesignals und verbessert die Detektionsleistung der Lichtdetektionsvorrichtung.
  • Zusätzlich beeinflusst die Struktur der Endfläche des ersten Umleitelements auch die Detektionsleistung der Lichtdetektionsvorrichtung. Wie in 8 gezeigt, wird ein Teilstrukturdiagramm des ersten Umleitungselements und des rotierenden Elements in einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung gezeigt. In diesem Beispiel ist der Querschnitt des ersten Umleitungselements 82 rechteckig, und der konvexe Winkel nahe einem Ende 821 des rotierenden Elements 81 behindert die Übertragung des Echosignals W an das Lichtdetektionsend; ferner kann das erste Umleitungselement 82 in 8 eine reflektierende Wirkung von dem anderen Ende 822 des rotierenden Elements 81 auf der Endfläche haben, die durch das Sendesignal beleuchtet werden kann, wobei das Sendesignal Y1 durch das erste Umleitungselement 82 normal entlang des ersten optischen Weges reflektiert wird, während das Sendesignal Y2 durch das andere Ende 822 des ersten Umleitungselements 82 in den zweiten optischen Weg reflektiert wird (wie durch den gestrichelten Pfeil nach rechts in Fig. gezeigt), und sobald es in den zweiten optischen Weg reflektiert wird, wird es entlang des zweiten optischen Weges zu dem Lichtdetektionsende emittiert, um eine Interferenz zu bilden. Wobei sich die Nähe oder Entfernung auf die Nähe oder Entfernung eines festen Punktes relativ zu dem rotierenden Element 81 bezieht, wobei der feste Punkt beispielsweise eine Wellenachsenposition des rotierenden Elements 81 ist.
  • Wie in 9 gezeigt, wird ein schematisches Strukturdiagramm des ersten Umleitungselements in dem vierten Variantenbeispiel der vorliegenden Anmeldung gezeigt.
  • Das erste Umleitungselement 90 in dem Beispiel von 9 wird basierend auf dem Beispiel von 8 verbessert.
  • In der Ausführungsform von 9 wird optional das erste Umleitungselement 90 in 8 an einem Eckabschnitt nahe einem Ende des rotierenden Elements (d.h. dem oberen Ende in 8) entfernt, um die Endfläche 91 des Endes so zu konfigurieren, dass sie parallel zu einem optischen Abschnitt des optischen Weges ist, der das Signal zwischen dem rotierenden Element und dem ersten Umleitungselement empfängt.
  • In der Ausführungsform von 9 ist optional mindestens ein Teil der Endfläche des ersten Umleitungselements 90 von einem Ende des rotierenden Elements (d.h. dem unteren Ende von 9) als eine erste Reflexionsfläche 92 konfiguriert, wobei die erste Reflexionsfläche 92 und die Achse des ersten optischen Abschnitts, der zu dem ersten Umleitungselement 90 in dem optischen Weg des Sendesignals führt, in einem ersten voreingestellten Winkel angeordnet sind, wie z. B. einem Winkel, der rechtwinklig oder stumpfwinklig sein kann, so dass das einfallende optische Signal nach der Reflexion nicht in den optischen Weg des empfangenen Signals eintreten kann, d.h. von dem optischen Weg des empfangenen Signals abweicht, ohne eine Interferenz mit dem Lichtdetektionsende zu bilden.
  • Zusätzlich ist es für das erste Umleitungselement mit einem transparenten Abschnitt auch möglich, dass ein Sendesignal es überträgt, um es weiter zu reflektieren, um eine Interferenz zu bilden.
  • Wie in 10 gezeigt, wird ein schematisches Diagramm der Vorwärtsstruktur der Lichtdetektionsvorrichtung in einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung gezeigt, die ein Beispiel ist, das auf der Kombination der Ausführungsformen von 4B und 9 basiert. Um die Übertragung des Sendesignals zu reduzieren und eine Interferenz zu verursachen, umfasst die Lichtdetektionsvorrichtung in diesem Beispiel auch ein Lichtblockierelement 101, das auf einem Ausbreitungsweg angeordnet ist, der das Sendesignal des ersten Umleitungselements 90 überträgt. In einigen Beispielen kann das Lichtblockierelement 101 auch in das erste Umleitungselement 90 integriert sein, beispielsweise in ein absorbierendes Material, das auf der Oberfläche des ersten Umleitungselements 90 beschichtet ist.
  • Wie in 11A gezeigt, wird ein schematisches Diagramm der perspektivischen Struktur der Lichtdetektionsvorrichtung in einer anderen spezifischen Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung in einer Draufsicht gezeigt.
  • In diesem Beispiel werden die Bodenplatte 1100 des Gehäuses der Lichtdetektionsvorrichtung 110 und ein Fenster 1101, ein Lichtemissionsende 1102, ein Lichtdetektionsende 1103, ein rotierendes Element 1104, ein erstes Umleitungselement 1105, ein zweites Umleitungselement 1106, ein drittes Umleitungselement 1107, ein erster Satz 1108, ein zweiter Satz 1109, ein dritter Satz 1110, eine erste Linse 1111, eine zweite Linse 1112 und dergleichen auf der Bodenplatte 1100 gezeigt. Die schwarze gestrichelte Linie zeigt den Verlauf des austretenden Strahls: Es wird von dem Sender (Anordnung) 1102 emittiert und dann durch die Verzerrung des Spiegels 1106 und dann durch die Verzerrung des ersten Umleitungselements 1105 auf den Drehspiegel 1104 einfällt und nach der Verzerrung nach außen emittiert.
  • Der graue Boden-Dicklinienpfeil zeigt den Einfallsweg des Echos, das von dem Hindernis vor dem Sichtfeld des Produkts reflektiert wird, zuerst auf den Drehspiegel 1104 einfällt, durch die Umfangsseite des ersten Umleitungselements 1105, durch die Linse (Gruppe) 1112 und die Ablenkung des Spiegels 1107 und schließlich auf den Detektor (Anordnung) 1103 einfällt.
  • Da an der Kante des Fensters (z. B. der linken Kante des Fensters 1101 in 4A und 11A oder dem äußersten linken Blickwinkel des Detektionssichtfeldes, das als Lichtdetektionsvorrichtung bezeichnet wird) ein stärkerer Lichteinfall auftreten kann (insbesondere wenn ein Hindernis mit hohem Reflexionsvermögen angetroffen wird), wird auch eine starke Lichtinterferenz am Lichtdetektionsende erzeugt, wenn es in den optischen Weg des empfangenen Signals eintritt. Daher kann in einigen Beispielen, wie in 11B gezeigt, die vertikale Richtung der zweiten Linse 1112B nicht eine vertikale Richtung (d.h. eine Höhenrichtung) entlang der seitlichen Ebene sein, sondern kann eine bestimmte Deklination (nach unten geneigt) im Vergleich zu der vertikalen Richtung aufweisen, wie z. B. einen Wert in 3° - 6° oder 6° - 9°, so dass das Streulicht, das durch den Kantenfeldwinkel einfällt, durch die geneigte Linse 1112B und den Spiegel 1107B abgelenkt werden kann, um von der Seitenwand des Lichtdetektors auf dem Lichtdetektionsende 1103 abzuweichen, wie durch den Schattenpfeil auf dem Bild gezeigt.
  • Optional kann mindestens ein zweites Umleitungselement 1106, wie ein Spiegel, in dem optischen Weg des Sendesignals angeordnet sein, um einen optischen Weg des gefalteten Sendesignals zu bilden. Dementsprechend kann die Position des Lichtemissionsendes 1102 eingestellt werden, beispielsweise in den 11A und 11B an der linken Seitenwand, und das Sendesignal wird durch das zweite Umleitungselement 1106 zu dem ersten Umleitungselement 1105 reflektiert. Optional kann mindestens ein drittes Umleitungselement 1107, wie ein Spiegel, auch in dem optischen Weg des empfangenen Signals angeordnet sein, um einen optischen Weg des gekrümmten empfangenen Signals zu bilden, so dass sich auch die Position des Lichtdetektionsendes 1103 ändern kann, beispielsweise in der Nähe der hinteren Wand der Lichtdetektionsvorrichtung in dem Graphen. Die Position des Lichtemissionsendes 1102 und des Lichtdetektionsendes 1103 ist variabel und kann an der Anforderungsposition eingestellt werden, um den räumlichen Layoutanforderungen innerhalb der Lichtdetektionsvorrichtung zu entsprechen, und das Lichtemissionsende 1102 und die Position des Lichtdetektionsendes 1103 können weit entfernt eingestellt werden, um die Möglichkeit des Übersprechens zu verringern.
  • In 11A ist der optische Weg des Sendesignals durch den gestrichelten Pfeil gezeigt, und der optische Weg des empfangenen Signals ist durch den Schattenpfeil gezeigt.
  • Beispielhaft kann das erste Umleitungselement 1105 in dem ersten Satz von Körpern 1108 eingekapselt werden, wobei sich der erste Satz von Körpern 1108 entlang des optischen Weges des Sendesignals in Richtung nahe dem Lichtemissionsende 1102 erstreckt, und der erste Satz von Körpern 1108 entspricht der zweiten Linse 1112, die mit einem Lichtdurchlässigkeitsabschnitt (Öffnung oder einem Fenster zum Einstellen des Lichtdurchlässigkeitselements usw.) versehen sein kann. Innerhalb der Abdeckung des ersten Satzes von Körpern 1108 können das Sendesignal und das Echosignal effektiv isoliert werden, wodurch das Übersprechen zwischen dem Sendesignal und dem Echosignal verringert wird. Optional kann der erste Satz von Körpern 1108 eine Hülse sein, die hart sein kann.
  • Um zu reduzieren, dass der optische Abschnitt zwischen dem Lichtemissionsende 1102 und dem ersten Umleitungselement 1105 durch das Echosignal gestört wird, kann auch ein zweiter Satz von Körpern 1109 auf dem optischen Abschnitt angeordnet sein, wobei das Lichtemissionsende 1102 dem zweiten Satz von Körpern 1109 entspricht. Der zweite Satz von Körpern 1109 erstreckt sich entlang des optischen Weges des Sendesignals zu dem ersten Umleitungselement 1105 und bildet einen optischen Ausgangsanschluss am anderen Ende. Optional kann die erste Linse 1111 am Lichtausgang des zweiten Satzes 1109 angeordnet sein. Optional kann der zweite Satz 1109 durch eine Hülse implementiert werden, die hart sein kann.
  • Ferner kann in dem Fall, in dem der erste Satz von Körpern 1108 vorhanden ist, ein Ende des optischen Ausgangsanschlusses des zweiten Satzes von Körpern 1109 mit einem Ende der Verlängerung des ersten Satzes von Körpern 1108 verbunden werden, um das Übersprechen zu minimieren. Es sollte angemerkt werden, dass die Verbindung nahtlos oder lückenlos sein kann.
  • In ähnlicher Weise kann der optionale optische Weg, der dem empfangenen Signal entspricht, auch mit dem dritten Satz 1110 konfiguriert werden. Das Lichtdetektionsende 1103 kann einem Ende des dritten Satzes 1110 entsprechen; Der dritte Satz 1110 erstreckt sich entlang des optischen Weges des empfangenen Signals zu dem ersten Umleitungselement 1105 und bildet einen optischen Eingang am anderen Ende zum Empfangen des Echosignals. Optional kann der dritte Satz 1110 eine Hülse sein, die hart sein kann.
  • Beispielhaft können der erste Satz von Körpern 1108, der zweite Satz von Körpern 1109 und der dritte Satz von Körpern 1110 an dem Gehäuse der Lichtdetektionsvorrichtung durch Schraubenverriegelung, Kleben oder Kleben oder an der Halterung befestigt werden, die an dem Gehäuse angebracht ist.
  • Es ist anzumerken, dass, obwohl der erste Satz von Körpern 1108, der zweite Satz von Körpern 1109 und der dritte Satz von Körpern 1110 in der Ausführungsform gezeigt sind, eine oder mehrere der Kombinationen in dem tatsächlichen Beispiel ausgewählt werden können, anstatt auf die obige Ausführungsform beschränkt zu sein.
  • Zusätzlich kann optional ein Barriereabschnitt 1113 zwischen dem optischen Weg des Sendesignals und dem optischen Weg des empfangenen Signals angeordnet sein, um gegenseitiges Übersprechen zu reduzieren. Der Barriereabschnitt 1113 ist beispielsweise als ein Zickzackabschnitt oder dergleichen dargestellt, und die Oberfläche des Zickzackabschnitts kann beispielsweise eine spitze konvexe Oberfläche oder eine gekrümmte Oberfläche oder eine Ebene aufweisen, und die Struktur ist nicht begrenzt. Der Zickzackabschnitt kann den direkten Übertragungsweg des Lichtemissionsendes und des Lichtdetektionsendes behindern, wodurch das Übersprechen verringert wird. In einigen optionalen Beispielen kann die Oberfläche des zweiten Satzes 1110 auch mit einem konkaven Abschnitt versehen sein, der komplementär zu dem gewundenen Abschnitt kombiniert ist, wodurch die Behinderung des fallenden optischen Signals weiter erhöht wird.
  • Wie in der vorherigen Ausführungsform wird eine Vielzahl von Detektionskanälen zwischen der Lichtemitteranordnung und der Lichtdetektoranordnung gebildet, und bei der Übertragung und dem Empfang eines optischen Signals werden eine Vielzahl von Lichtemittern in der Lichtemitteranordnung aktiviert, um Licht zu emittieren, und eine Vielzahl von Lichtdetektoren in der Lichtdetektoranordnung wird zur Detektion aktiviert, die eine Vielzahl von Detektionskanälen bilden. Dabei kann sich ein Übersprechen zwischen den zusammenarbeitenden Erfassungskanälen bilden.
  • Um das Übersprechen zwischen den Detektionskanälen zu reduzieren, kann in einigen Ausführungsformen jede Lichtemitterzeile oder -spalte in eine Vielzahl von Lichtemittergruppen (Banken) unterteilt werden, wobei jede Lichtemittergruppe einem Detektionskanal entsprechen kann. Während des primären Signalübertragungsprozesses, wenn die Lichtemitteranordnung arbeitet, wird die Lichtemission durchgeführt, seit der Lichtemitter aus jeder Lichtemittergruppe ausgewählt ist. Dies kann den Isolationsraum zwischen den Lichtemittern verschiedener Detektionskanäle erhöhen, in denen der gleiche Signalübertragungsprozess aktiviert wird, d.h. den Raum, der von den nicht aktivierten Lichtemittern zwischen den zwei aktivierten Lichtemittern belegt wird, wodurch Übersprechen reduziert wird. In ähnlicher Weise kann für eine Lichtdetektoranordnung auch eine Lichtdetektorgruppe unterteilt werden, und die Lichtdetektoren werden getrennt aus jeder Lichtdetektorgruppe ausgewählt, die verschiedenen Detektionskanälen während eines Signalübertragungsprozesses entspricht, und es kann auch ein Isolationsraum zwischen den Lichtdetektoren verschiedener Detektionskanäle gebildet werden, in denen der gleiche Signalübertragungsprozess aktiviert wird, wodurch Übersprechen reduziert wird.
  • Optional können das obige Anordnung-Paket des Lichtemitters und die Auswahl des Lichtemitters während eines Signalübertragungsprozesses aktiviert werden, und das Anordnung-Paket des Lichtdetektors und die Auswahl des Lichtemitters während eines Signalübertragungsprozesses können ausgewählt oder zusammen implementiert werden. Wenn es zusammen implementiert wird, kann das Übersprechen zwischen mehreren Erfassungskanälen (insbesondere benachbarten Erfassungskanälen), die während eines Signalübertragungsprozesses zusammenarbeiten, effektiver reduziert werden.
  • Um die Darstellung zu vereinfachen, wird im Folgenden nur die Aufteilung der Lichtemittergruppe der Lichtemitteranordnung veranschaulicht. Wie in 12A gezeigt, wird ein Strukturdiagramm der Aufteilung der Lichtemittergruppe gemäß der Beispielstruktur von 3B gezeigt. In diesem Beispiel sind alle acht Lichtemitter, die kontinuierlich in Spaltenrichtung angeordnet sind, eine Einheit, und zwei Einheiten in einer Spalte, d.h. 16 Lichtemitter, sind eine Gruppe von Lichtemittern, die insgesamt 8 Lichtemittergruppen bilden, nämlich Bank0 - Bank7. Bei der Übertragung und dem Empfang eines optischen Signals kann ein Lichtemitter in jeder Bank zur Aktivierung ausgewählt werden, und ein Signalübertragungsprozess hat 8 Lichtemitter, um Licht zu emittieren, und das Bild wird durch einen Schrägstrich dargestellt.
  • Es ist ersichtlich, dass je mehr Lichtemitter in jeder Lichtemittergruppe enthalten sind, desto größer ist der Isolationsraum zwischen den aktivierten Lichtemittern, indem die Lichtemitter gruppiert werden und die Lichtemitter getrennt ausgewählt werden, um Licht zu emittieren.
  • Es sollte angemerkt werden, dass die Art und Weise, in der die Lichtemittergruppe in 12A unterteilt ist, nur ein Beispiel ist und nicht eindeutig ist. Zum Beispiel kann eine Einheit von 8 Lichtemittern, die kontinuierlich in der Spaltenrichtung des Graphen angeordnet sind, auch eine Bank sein, oder eine Bank in mehr als 3 Einheiten in einer Spalte oder eine Bank in diskreten Anordnungen wie verschiedenen Zeilen, einer unbestimmten Anzahl von Lichtemittern an verschiedenen Stellen, die nicht darauf beschränkt sind.
  • Beispielhaft können auch benachbarte Lichtemitterzeilen oder Lichtemittergruppen von Lichtemitterspalten in Erstreckungsrichtung gestaffelt angeordnet sein. Wenn beispielsweise eine Bank in einer Einheit in der Abbildung ist, ist ersichtlich, dass benachbarte Spalten Banken in Spaltenrichtung gestaffelt angeordnet sind. Dieses Beispiel ähnelt der gestaffelten Anordnung zwischen Lichtemittern in den vorherigen benachbarten Lichtemitterspalten oder - zeilen, um die Auflösung zu erhöhen.
  • In einigen Beispielen ist der Signalübertragungsprozess, in dem jeder Lichtemitter in jeder Lichtemittergruppe und/oder jeder Lichtdetektor in jeder Lichtdetektorgruppe aktiviert wird, unterschiedlich. Zum Beispiel wird während eines Signalübertragungsprozesses a1 in Bank0 aktiviert, b 1 in Bank1 wird aktiviert, und jede andere Bank wählt einen Lichtemitter aus, um ihn zu aktivieren; Während des nächsten Signalübertragungsprozesses wird a2 in Bank0 aktiviert, b3 in Bank1 wird aktiviert usw. Andere Banken wählen jeweils einen anderen Lichtemitter aus, um ihn zu aktivieren. Und so weiter, bis der Lichtemitter in jeder Bank aktiviert ist, wird er erneut aktiviert.
  • In ähnlicher Weise kann jeder Lichtdetektor in jeder Lichtdetektorgruppe auch abwechselnd während verschiedener Signalübertragungsprozesse aktiviert werden. Zum Beispiel bilden die Lichtdetektoren i2 und a1 in der Lichtdetektorgruppe Bank9 einen Detektionskanal, und i1 und a2 bilden einen Detektionskanal; J1 und b1 in Bank10 bilden einen Detektionskanal und j2 und b2 bilden einen Detektionskanal. Wenn a1 und b1 während eines Signalübertragungsprozesses aktiviert werden, werden auch i2 und j1 aktiviert und so weiter.
  • zeigt 8 BANKs mit 16 Lichtemittern pro BANK, insgesamt 12A Lichtemittern. Wenn ein Lichtemitter und ein Lichtdetektor einen Detektionskanal bilden, gibt es insgesamt 128 Detektionskanäle, d.h. „128 Linien“. Acht der 128 Erfassungskanäle arbeiten in jedem Signalübertragungsprozess zusammen, und alle Erfassungskanäle werden durch 16 Signalübertragungsprozesse durchlaufen. Jeder Lichtemitter kann beispielsweise einen VCSEL-Laser verwenden, um eine extrem hohe vertikale Auflösung von ca. 0,2° zu erreichen.
  • In konkreten Anwendungsszenarien kann die Lichtdetektionseinrichtung als Lidar für den Einsatz an einem Fahrfahrzeug, beispielsweise einem Fahrzeug, realisiert sein. Im Allgemeinen wird im Bereich des Lidars für jede Rahmendetektion ein Detektionsergebnis (z. B. ein Punktwolkenbild) erhalten, das das gesamte horizontale und vertikale Sichtfeld abdeckt.
  • In beispielsweise Straßenfahrszenarien können Hindernisse Personen oder Fahrzeuge auf der Straße sein, und diese sind für unbemannte Personen wichtig. In jedem Detektionskanal des Lidars bedeckt das Sichtfeld des mittleren Detektionskanals mehr Personen oder Fahrzeuge auf der Straßenoberfläche; Je näher der Detektionskanal an der Kante ist, desto weiter entfernt ist er von den Hindernissen der oben genannten Fahrbahn. Es ist verständlich, dass der Lichtemitter in dem Zwischenbereich der Lichtemitteranordnung zu dem mittleren Detektionskanal gehört und der Lichtemitter in dem Kantenbereich der Lichtemitteranordnung zu dem Detektionskanal der Kante gehört.
  • Um die Wirkung der Nahbereichshinderniserkennung zu verbessern, kann das Lidar zusätzlich zu der Fernmessung (z. B. 150 m) zusätzlich Licht emittieren, um das Licht, die Fernmessung und die Nahmessung zu messen (z. B. 3 m), um die Detektionsergebnisse bei einer Detektion (z. B. einer Detektion unter einem horizontalen Sichtfeldwinkel) zu erhalten. In einem spezifischen Beispiel können die Nahmessaktion und die Fernmessaktion jeweils durch verschiedene Flugzeitfenster realisiert werden, wobei sich das Flugzeitfenster auf einen Flugzeitbereich bezieht, der wie t = 2 × d/c berechnet wird, wobei t die Flugzeit ist, in der das übertragene Signal von dem Lichtsender zu dem empfangenen Echosignal gesendet wird, d die Hindernisdistanz, c die Lichtgeschwindigkeit und 2 mal d die Entfernung zwischen dem übertragenen Signal und dem Echosignal anzeigt. Wenn beispielsweise ein Objekt in einer Entfernung von 150 Metern detektiert wird, ist es begrenzt, nur Echosignale zu empfangen, die in einem möglichen voreingestellten Flugzeitbereich in einer Entfernung von 150 Metern erhalten werden, und Echosignale, die diesen voreingestellten Flugzeitbereich überschreiten, sind ausgeschlossen.
  • In möglichen Beispielen kann die Entfernung, die der Fernmessungsaktion entspricht, 100 m - 150 m oder 150 m - 200 m oder 200 m - 250 m sein; Die Entfernung, die der Nahmessaktion entspricht, kann 3 Meter - 5 Meter, 5 Meter - 10 Meter und so weiter betragen.
  • In möglichen Beispielen kann ein teilweise wiederholter oder vollständig wiederholter Detektionskanal zwischen der Nahmessaktion und der Fernmessaktion verwendet werden, wie z. B. ein Lichtemitter in dem mittleren Bereich in der ersten Richtung der Lichtemitteranordnung zur Messung einer Entfernung von 250 Metern und einer Nahmessentfernung von 3 Metern. In dem Fall, in dem die Fernmessung hauptsächlich durch die Nahmessung ergänzt wird, kann die Bewegungsfrequenz in jeder Detektion und die Ressourcen des Detektionskanals in Richtung der Fernmessaktion geneigt werden, wie zum Beispiel eine Nahmessaktion nach allen vier Fernmessungen, und so weiter.
  • In möglichen Beispielen ist die Anzahl der verwendeten Lichtemitter klein, wenn die Nahbereichsmessung durchgeführt wird, und die entsprechende Anzahl von Detektionskanälen ist ebenfalls entsprechend reduziert. Zum Beispiel können nur Kanäle in der Nähe des zentralen Bereichs von 8 Banken für Nahbereichsmessungen ausgewählt werden, und Teile wie < 128, wie 40 Lichtemitter, können ausgewählt werden, und wenn jeder Lichtemitter einem Detektionskanal entspricht, werden 40 Detektionskanäle gebildet, und 40 Detektionskanäle werden nacheinander abgefragt, um die Nahmessung durchzuführen. Optional unterscheiden sich die Nahmessungsaktion und die Fernmessungsaktion auch in der Abfragemethode des Kanals. Zum Beispiel wählt eine Vielzahl von BANKs (verglichen mit BANK2, 3, 4, 5 in 12A) während eines Signalübertragungsprozesses für jede Fernmessungsaktion jeweils einen Lichtemitter eines Kanals aus, um zusammen zu arbeiten; Während eines Signalübertragungsprozesses für jede Näherungsaktion wird nur ein Kanal in einer der mehreren BANKs im Zwischenbereich ausgewählt, um zu arbeiten.
  • In möglichen Beispielen gibt es eine Vielzahl von Erfassungsdistanzen, die der Fernmessaktion entsprechen, wie 150 Meter und 250 Meter. Je näher die Position des aktivierten Lichtemitters in dem Lichtemitteranordnung an der Mitte liegt, desto weiter ist die entsprechende erwartete Detektionsentfernung, d.h. desto größer ist das erwartete Detektionszeitfenster. Zum Beispiel wird in 3B ein Entfernungsfenster von 250 Metern (Fenster = 2 × d/c) durch einen mittleren Lichtemitter in dem mittleren Bereich in vertikaler Richtung bereitgestellt, und es wird erwartet, dass bis zu 250 m detektiert werden können; Der Lichtemitter am gegenüberliegenden Rand bietet ein Entfernungsfenster von 150 Metern, von dem erwartet wird, dass er bis zu 150 Meter detektiert werden kann.
  • Die obige Art und Weise, wie der Lichtemitter aktiviert wird, ist nur ein Beispiel und beschränkt seine Implementierungsmöglichkeit nicht. Zum Beispiel kann in anderen Beispielen eine Vielzahl von Lichtemissionseinheiten (z. B. in derselben Zeile) konfiguriert werden, die einem vertikalen Sichtfeld entsprechen, aber die Mehrzahl von Lichtemissionseinheiten leuchtet nicht zusammen (z. B. Abfrage-Lichtemission), was ihre jeweilige Lebensdauer und Zuverlässigkeit erhöhen kann.
  • In einigen Ausführungsformen kann durch Konfigurieren des Treibermodus der Lichtemitteranordnung und der entsprechenden Treiberschaltung eine separate Steuerung jedes der Lichtemitter erreicht werden; Somit kann ausgewählt werden, um jeden Lichtemitter abzufragen und zu emittieren, oder es kann zusammen emittiert werden, oder es kann in einer anderen Kombination emittiert werden. Zum Beispiel können die einzelnen Lichtemitter in einer Lichtemitteranordnung in beliebiger Reihenfolge, Intervallen, Signalmerkmalen (z. B. Wellenlänge, Impulsbreite, Anzahl der Impulse, Impulsspitze und eine oder mehrere Kombinationen von Zeitintervallen zwischen den Impulsen) abgefragt werden, wodurch eine flexible elektronische Abtastung (e-scanning) erreicht wird.
  • In einigen Beispielen sind die Signaleigenschaften zwischen den optischen Signalen, die in jedem Detektionskanal übertragen werden, der während desselben Signalübertragungsprozesses arbeitet, unterschiedlich, um das Übersprechen zwischen den Detektionskanälen zu reduzieren. Unter diesen enthält das optische Signal, das in jedem Detektionskanal übertragen wird, ein Sendesignal und ein entsprechendes Echosignal. Ein Steuermodul kann auch in der Lichtdetektionsvorrichtung enthalten sein, die verwendet werden kann, um zu bestimmen, zu welchem Detektionskanal das Signal gemäß den Signaleigenschaften gehört.
  • Insbesondere wandelt der Lichtdetektor am Lichtdetektionsende das empfangene optische Signal in ein elektrisches Signal um und kann es nach einer bestimmten Signalverarbeitung (z. B. Filterung, Analog-Digital-Umwandlung usw.) an das Steuermodul übertragen; Das Steuermodul kann bestimmen, ob die Signaleigenschaften des Echosignals mit den Signaleigenschaften des Sendesignals des Lichtemitters des Detektionskanals übereinstimmen, und das Echosignal wird zum Zeitpunkt der Anpassung für den Detektionskanal verwendet, zu dem es gehört, um das Detektionsergebnis zu berechnen, wie zum Beispiel das Berechnen der Entfernung des Ziels und dergleichen. In einem spezifischen Beispiel kann das Steuermodul beispielsweise durch eine Mikrosteuereinheit (MCU), ein programmierbares Gate-Anordnung (FPGA) oder ein On-Chip-System (SoC) implementiert werden.
  • In einigen Beispielen wird jeder Lichtemitter durch ein Treibersignal der Treiberschaltung aktiviert, das durch eine Treiberschaltung des Lichtemitters erzeugt werden kann. Optional kann das Treibersignal ein oder mehrere gepulste elektrische Signale (z. B. periodische gepulste Signale) enthalten, und das Sendesignal des Lichtemitters enthält entsprechend ein oder mehrere gepulste optische Signale. In einem entsprechenden Beispiel kann die Dimension des Signalmerkmals umfassen: Eine oder mehrere Kombinationen von Wellenlänge, Impulsbreite, Impulszahl, Impulsspitze und Zeitintervall zwischen Impulsen.
  • Das Prinzip der Signaleigenschaften verschiedener Dimensionen wird anhand von Beispielen erläutert.
  • In dem Beispiel, in dem die Wellenlänge als Signalmerkmal verwendet wird, ist die Wellenlänge des emittierten Signals jeder Lichtemittergruppe nicht genau die gleiche, und ferner ist die Lichtwellenlänge des emittierten Signals des Lichtemitters, der während des gleichen Signalübertragungsprozesses arbeitet, unterschiedlich. Zum Beispiel haben BANK0, BANK1, BANK2, BANK3 jeweils einen Lichtemitter, der Signale in der gleichen Runde sendet, BANK0 auf mehrere Lichtemitter, die optische Signale mit einer Wellenlänge von λ0 emittieren, und die entsprechenden BANK 1 - BANK3 sind jeweils auf Lichtemitter eingestellt, die optische Signale mit einer Wellenlänge von λ1 bis λ3 emittieren, wobei λ0≠λ1≠λ2≠λ3. Somit wird in jeder Runde ein Lichtemitter ausgewählt, um ein optisches Signal von jedem der vier BANKs zu senden, und die Signalwellenlängen, die von den vier Lichtemittern emittiert werden, die das Signal zusammen in jeder Runde senden, sind unterschiedlich.
  • Ferner ist in der Lichtdetektoranordnung eine Lichtdetektorgruppe entsprechend der Lichtemittergruppe vorgesehen, und eine Filtereinheit kann stromaufwärts von jedem Lichtdetektor-Lichtweg in jeder Lichtdetektorgruppe angeordnet sein, wobei jede Filtereinheit so konfiguriert sein kann, dass sie nur Echosignale der Wellenlänge passieren kann, die dem Detektionskanal entspricht, wodurch Echosignale anderer Detektionskanäle und Umgebungslichtinterferenz herausgefiltert werden.
  • Als ein anderes Beispiel ist die Anordnung von Lichtemittern in n Lichtemittergruppen unterteilt. Die Lichtwellenlängen der von jeder Lichtemittergruppe emittierten Signale sind unterschiedlich und betragen λ1 - λn. Somit ist es in der Lichtemitteranordnung angepasst, bis zu n Sendesignale zusammen zu übertragen. Wenn eine beliebige Anzahl von Lichtemittergruppen in n Lichtemittergruppen einen Lichtemitter zur Aktivierung auswählt, können mehrere gemeinsam emittierte Lichtemitter Signalstrahlen unterschiedlicher Wellenlängen emittieren. Wenn n Lichtemittergruppen ausgewählt werden, um zusammen zu aktivieren, wählt jede Lichtemittergruppe bei der Übertragung und dem Empfang eines optischen Signals jeweils einen Lichtemitter aus, um ein Signal zur Detektion zu senden, und der Strahl des Sendesignals wird durch die Sendelinse emittiert und durch das Ziel reflektiert, um ein Echosignal zu bilden. Die Wellenlänge jedes Echosignals ist die gleiche wie die des entsprechenden einfallenden Sendesignals, und es ist auch λ1 - An. Die n Echosignale kehren über das Fenster in die Lichtdetektionsvorrichtung zurück und werden über die Empfangslinse an die Lichtdetektoranordnung gesendet. In der Lichtdetektoranordnung können n Lichtdetektorgruppen entsprechend n Lichtdetektorgruppen bereitgestellt werden, und eine Filtereinheit kann an der Vorderseite jeder Lichtdetektorgruppe angeordnet sein, wobei jede der Filtereinheiten so konfiguriert sein kann, dass sie nur durch Echosignale der Wellenlänge passieren kann, die dem Detektionskanal entsprechen, und ein Lichtdetektor in einer der Lichtdetektorgruppen bei der Übertragung eines optischen Signals aktiviert wird, so dass n Echosignale getrennt von n Lichtdetektoren detektiert werden können, ohne Echosignale anderer Wellenlängen zu detektieren, wodurch die Interferenz verringert wird.
  • In einem Beispiel, in dem die Impulsbreite als Signalmerkmal verwendet wird, kann jedes Sendesignal mehrere Impulse enthalten, und das Verhältnis dieser Impulsbreiten kann so konfiguriert werden, dass es unterschiedlich ist, wie 2: 3: 1:... Als Signalmerkmal dieses Sendesignals (das codiert werden kann, um eine Signalmerkmalscodierung zu erhalten). Während desselben Signalübertragungsprozesses sind die Impulsbreitenverhältnisse der Sendesignale verschiedener Erfassungskanäle, die zusammenarbeiten, unterschiedlich. Zum Beispiel kann dies durch unterschiedliche Impulsbreitenverhältnisse verschiedener BANKs erreicht werden, wie in 5B gezeigt, wobei mehrere kontinuierliche Impulse, die in den Sendesignalen jedes Lichtemitters in BANK0 enthalten sind, ein Impulsbreitenverhältnis von 1:2:1:... Und mehrere Impulse, die in den Sendesignalen jedes Lichtemitters in BANK1 enthalten sind, ein Impulsbreitenverhältnis von 1:2:3:... verwenden; Die Pulsbreitenverhältnisse anderer BANKs sind ebenfalls unterschiedlich. Dann sind in dem gleichen Signalübertragungsprozess die Impulsbreitenverhältnisse der Sendesignale der Lichtemitter, die aus verschiedenen BANKs ausgewählt sind, unterschiedlich, so dass auch die Impulsbreitenverhältnisse der jeweils erzeugten Echosignale unterschiedlich sind. Durch Bestimmen, ob das Impulsbreitenverhältnis des Echosignals das gleiche ist wie das Impulsbreitenverhältnis des Sendesignals des Detektionskanals, kann bestimmt werden, ob das Echosignal zu dem Echo des Detektionskanals gehört. Wenn sich das Impulsbreitenverhältnis des Echosignals von dem Impulsbreitenverhältnis des Sendesignals des Erfassungskanals unterscheidet, wird es als Interferenzsignal herausgefiltert. Daher werden unterschiedliche Impulsbreiten als Signaleigenschaften verwendet, um die Echosignalzuordnung verschiedener Erfassungskanäle zu unterscheiden.
  • In dem Beispiel, in dem das Interpuls-Zeitintervall als Signalmerkmal verwendet wird, sind die Interpuls-Zeitintervallverhältnisse der Sendesignale verschiedener Detektionskanäle, die zusammen arbeiten, während des gleichen Signalübertragungsprozesses unterschiedlich. Als ein Beispiel kann es durch unterschiedliche Zeitintervallverhältnisse zwischen Impulsen verschiedener BANK-übertragener Signale erreicht werden. Zum Beispiel, wie in 5C gezeigt, beträgt das Impulszeitintervallverhältnis einer Vielzahl von kontinuierlichen Impulsen, die in dem Sendesignal des Lichtemitters in BANK0 enthalten sind, 2:3:1:... Das Impulszeitintervallverhältnis einer Vielzahl von kontinuierlichen Impulsen, die in dem Sendesignal des Lichtemitters in BANK1 enthalten sind, beträgt 2: 2: 3.... Daher sind auch die Impulszeitintervallverhältnisse der jeweils erzeugten Echosignale unterschiedlich. Durch Bestimmen, ob das Zeitintervallverhältnis zwischen den Impulsen des Echosignals mit dem Zeitintervallverhältnis zwischen den Impulsen des von dem Detektionskanal Sendesignals übereinstimmt, wird die Echosignalzugehörigkeit verschiedener Detektionskanäle unterschieden.
  • In dem Beispiel, in dem die Anzahl von Impulsen als Signalmerkmal verwendet wird, ist die Anzahl von Impulsen, die in den Sendesignalen verschiedener Detektionskanäle enthalten sind, die während desselben Signalübertragungsprozesses zusammenarbeiten, unterschiedlich. Als ein Beispiel enthält die Anzahl der Impulse, die in den Sendesignalen der Lichtemitter verschiedener BANKs enthalten sind, unterschiedliche, so dass auch die Anzahl der Impulse der jeweils erzeugten Echosignale unterschiedlich ist, indem beurteilt wird, ob die Anzahl der Impulse der Echosignale mit der Anzahl der Impulse der Sendesignale des Detektionskanals übereinstimmt, um die Echosignalzuordnung der verschiedenen Detektionskanäle zu unterscheiden.
  • In einem Beispiel, in dem eine Impulsspitze (entsprechend einer Lichtintensitätsspitze oder einer Spitze, die in ein elektrisches Signal umgewandelt wird) als Signalmerkmal verwendet wird, enthalten die Sendesignale verschiedener Detektionskanäle, die während desselben Signalübertragungsprozesses zusammenarbeiten, unterschiedliche Spitzenintensitätsverhältnisse einer Vielzahl von Impulsen. Als ein Beispiel wird dies durch unterschiedliche Impulsspitzenintensitätsverhältnisse einer Vielzahl von Impulsen erreicht, die in den Sendesignalen von Lichtemittern verschiedener BANKs enthalten sind. Zum Beispiel ist das Impulsspitzenverhältnis einer Vielzahl von Impulsen, die in dem Sendesignal des Lichtemitters in BANK0 enthalten sind, X: Y: Z:... Die Impulsspitzen eines oder mehrerer Impulse, die in dem Sendesignal des Lichtemitters in BANK1 enthalten sind, sind W: X: Y... Daher sind auch die Impulsspitzenverhältnisse der jeweils erzeugten Echosignale unterschiedlich. Durch Bestimmen, ob das Impulsspitzenintensitätsverhältnis des Echosignals mit dem Impulsspitzenintensitätsverhältnis des von dem Detektionskanal Sendesignals übereinstimmt, wird die Echosignalzugehörigkeit verschiedener Detektionskanäle unterschieden.
  • Zusätzlich können die obigen Signaleigenschaften auch kombiniert werden, um Signaleigenschaften von optischen Signalen verschiedener Detektionskanäle zu erzeugen.
  • Es sollte angemerkt werden, dass das obige Verhältnis, wie das Impulsbreitenverhältnis, das Zeitintervallverhältnis zwischen den Impulsen, das Impulsspitzenintensitätsverhältnis und das ganzzahlige Verhältnis, nur eine schematische Darstellung sind. In praktischen Anwendungen kann das obige Verhältnis ein beliebiger Wert sein.
  • Es ist verständlich, dass eine oder mehrere Ausführungsformen der verschiedenen Ausführungsformen des Detektionskanals, zu dem sie gehören, durch Signaleigenschaften unterschieden werden können, wobei die Lichtdetektionsvorrichtung ein Lidar sein kann, das einen beliebigen Laser oder eine beliebige Kombination von Lasern abfragen, frei auswählen kann (der durch Adressieren des Lasers erreicht werden kann), um eine Detektionsabtastung mit hohem Freiheitsgrad zu erreichen, wodurch mindestens mehrere Ziele erreicht werden.
  • Auf der einen Seite kann die freie Auswahl von Detektionszielen und -bereichen erreicht werden. Insbesondere, wenn die Lichtdetektionsvorrichtung ein Lidar ist, kann sie beispielsweise an einem Fahrfahrzeug (z. B. einem intelligenten Fahrfahrzeug usw.) angebracht und dann detektiert werden. Wenn ein bestimmtes Ziel oder ein Bereich von Interesse basierend auf den Punktwolkendaten eines Scans identifiziert wird, kann beim nächsten Mal, wenn ein erneuter Scan erforderlich ist, nur dieses bestimmte Ziel oder den Bereich von Interesse durch freie Adressierung geöffnet/gescannt werden, der auf Implementierungen wie verschlüsselte Scans eines bestimmten Ziels oder eines Bereichs von Interesse angewendet werden kann.
  • Auf der anderen Seite kann das Übersprechen des Erfassungskanals reduziert werden. Da der Bereich der spezifischen Lichtemission oder Abtastung frei ausgewählt werden kann, kann der Laser mit dem größtmöglichen physikalischen Abstand auch während des gleichen Signalübertragungsprozesses in der 12A-Ausführungsform zum Zeitpunkt der Detektion ausgewählt werden, wodurch das Übersprechen des Detektionskanals stark reduziert wird und ein besseres Signal-Rausch-Verhältnis und Detektionseffekt als das aktuelle Lidar-Produkt erreicht werden kann.
  • Auf der anderen Seite kann die Anzahl der Detektionen, die zum Sammeln von Punktwolkendaten erforderlich sind, reduziert werden, so dass der Gesamtleistungsverbrauch der Lichtdetektionsvorrichtung reduziert wird. Aufgrund des technischen Trends, dass der Online-Strahl zunimmt, je größer der Kabelbaum ist, desto mehr Energie wird verbraucht, was zu zusätzlichen Wärmeableitungs- und Zuverlässigkeitsproblemen führt.
  • In einigen Ausführungsformen kann der Lichtemitter einen Vertikalhohlraum-Oberflächenemissionslaser (VCSEL) verwenden und hat den Vorteil einer räumlichen symmetrischen Verteilung des Divergenzwinkels. Um das Problem zu lösen, dass VCSEL einen großen Streuwinkel aufweist, wird im Allgemeinen eine einzelne Linse mit großem Durchmesser verwendet, um den gesamten VCSEL zu kollimieren, was die äquivalente lichtemittierende Oberfläche vergrößern und die Leistungsdichte verringern kann. Vor diesem Hintergrund kann eine separate oder direkt geprägte Mikrolinsenanordnung (MLA) auf die lichtemittierende Oberfläche des VCSEL hinzugefügt werden.
  • Der Vertikalhohlraum-Oberflächenlaseremitter (VCSEL) umfasst eine Vielzahl von Lichtemissionseinheiten (z. B. Lichtemissionspunkte), wobei jede der Mikrolinseneinheiten in der Mikrolinsenanordnung eins nach dem anderen der Lichtemissionseinheit entspricht und in Form angepasst ist. Um eine Lücke zwischen den Mikrolinsenelementen zu vermeiden und eine Lichtleckage zu erhalten, die nicht kollimiert werden kann, beeinflusst dies die Leistungsdichte des Laseremitters mit vertikaler Hohlraumoberfläche, so dass in einem optionalen Beispiel die Mehrzahl von Lichtemissionseinheiten in Polygonen angeordnet ist, wobei jede der Mikrolinseneinheiten eine entsprechende Polygonform ist und miteinander verbunden ist. Das Polygon kann eine Form von mehr als drei Seiten sein, wie ein Dreieck, ein Parallelogramm, ein Rechteck, ein Quadrat, ein regelmäßiges Fünfeck oder ein anderes Fünfeck, ein regelmäßiges Sechseck oder ein anderes Sechseck oder eine andere mehrseitige Form.
  • Wie in 13A gezeigt, wird ein schematisches Strukturdiagramm der Mikrolinsenanordnung in einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung gezeigt. In diesem Beispiel ist jede Lichtemissionseinheit 131A rechteckig angeordnet, und die entsprechenden Mikrolinseneinheiten 132A sind quadratisch, und jede Mikrolinseneinheit 132A ist zu einer im Wesentlichen lückenlosen Mikrolinsenanordnung verbunden.
  • Wie in 13B gezeigt, wird ein schematisches Strukturdiagramm der Mikrolinsenanordnung in einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung gezeigt. In diesem Beispiel ist jede Lichtemissionseinheit 131B in einem regulären Sechseck angeordnet, und jede der entsprechenden Mikrolinseneinheiten 132B ist ein entsprechendes reguläres Sechseck, und jede Mikrolinseneinheit 132B ist in einer im Wesentlichen lückenlosen Mikrolinsenanordnung angeordnet, die in einer dargestellten Wabenform dargestellt ist. In einem optionalen Beispiel ist die Größe der Mikrolinseneinheit des regulären Sechsecks so eingestellt, dass die Durchmesserlänge des inneren Kreises gleich dem Mittenabstand der benachbarten Lichtemissionseinheit ist, um eine dichte Verteilung zu erreichen.
  • Zusätzlich kann in einem optionalen Beispiel der Oberflächentyp der Mikrolinse gemäß den Kollimationsanforderungen als eine flache konvexe Form (d.h. eine Seite ist konvex und die andere Seite ist flach) ausgelegt werden, und die konvexe Seite kann eine sphärische oder asphärische Oberfläche sein. In einem optionalen Beispiel kann ein Antireflexionsfilm mit einer VCSEL-Wellenlänge auch auf der flachen und/oder konvexen Seite des MLA plattiert werden, um die Durchlässigkeit zu erhöhen.
  • In einigen Beispielen kann die Mikrolinsenanordnung durch einen Halbleiterprozess auf eine lichtemittierende Oberfläche des Lichtemitters gedruckt werden. Wenn der Lichtemitter ein VSCEL des Back-Side-Illuminationstyps (BSI) ist, wird die Prozessschwierigkeit des Druckens der Mikrolinsenanordnung verringert. Insbesondere ist die Lichtausgangsrichtung jeder Lichtemissionseinheit in VSCEL von dem aktiven Bereich in Richtung des Substrats, d.h. von der Seite des Substrats, und die Mikrolinsenanordnung kann direkt auf der Oberfläche des Substrats verarbeitet werden, um jede Mikrolinse zu bilden, und die Prozessschwierigkeit ist stark reduziert im Vergleich zu der separaten Mikrolinsenanordnung, die genau jeder Lichtemissionseinheit entspricht.
  • In einigen Beispielen kann die Form des Fensters auch so eingestellt werden, dass sie das Sammeln von Echosignalen erleichtert. Wie in 14A und 14B gezeigt, wird eine schematische perspektivische Draufsicht der Fensterstruktur der Lichtdetektionsvorrichtung in einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung gezeigt. Das Fenster 140 ist als eine gekrümmte Form angeordnet und kann insbesondere einen ersten Teil 141 und einen zweiten Teil 142 der Oberfläche umfassen, der erste Teil 141 ist ein Bereich, in dem das Sendesignal und das Echosignal passieren, der zweite Teil 142 ist ein Bereich, in dem das Sendesignal und das Echosignal nicht passieren, und der zweite Teil 142 kann eine beliebige Form sein. Auf diese Weise wird einerseits das FOV der Lichtdetektionsvorrichtung erhöht, und andererseits hat es auch eine gewisse Konvergenz des Fingerkerns auf das empfangene Echosignal, und die Qualität des Echosignals wird ebenfalls verbessert, um die Detektionsleistung zu verbessern. In 14 ist das Rotationselement 143 lediglich zur Bezugnahme auf die aktuelle Aufstelllage der Lichtdetektionseinrichtung eingezeichnet.
  • Eine Lichtdetektionsvorrichtung in Ausführungsformen wie 2A, 3A, 4A, 4B, 5 und dergleichen, deren rotierendes Element auf der gegenüberliegenden linken Seite der inneren seitlichen Seite angeordnet ist, d.h. nahe der linken Seite des Fensters. Das Echosignal, das aus dem rechten Blickwinkel des Fensters einfällt, kann während der Übertragung an das Lichtdetektionsende größer sein als das Echosignal, das aus dem linken Blickwinkel einfällt, so dass das Echosignal, das dem Detektionskanal entspricht, entsprechend dem rechten Blickwinkel kompensiert werden kann. Insbesondere kann die Kompensationsberechnung durch ein Steuermodul (z. B. FPGA, SoC usw.) in der Lichtdetektionsvorrichtung durchgeführt werden.
  • Ein Fahrgerät kann auch in einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung bereitgestellt werden, die eine Lichtdetektionsvorrichtung in der obigen Ausführungsform enthält. In einem spezifischen Beispiel kann das Fahrzeug als ein Fahrzeug implementiert werden, wie z. B. ein elektrisches oder benzinbetriebenes Fahrzeug, das nicht automatisch fahren, halbautomatisch fahren (assistiert) und ein fahrerloses Fahrzeug sein kann. Die Lichtdetektionsvorrichtung kann als ein mechanisches Lidar implementiert werden, insbesondere ein Vorwärtslidar, das heißt, wie in der obigen Ausführungsform (z. B. 2A, 3A, 4A, 4B, 5) gezeigt, ist auf dem Fahrzeug angeordnet, und das Fenster ist nach vorne gerichtet, um einen Detektionsvorgang durchzuführen.
  • In einem optionalen Beispiel kann die Lichtdetektionsvorrichtung an der Vorderseite des Fahrzeugs angeordnet sein, d.h. beispielsweise an der Frontposition. Die Lichtdetektionsvorrichtung kann ein verstecktes Installationsverfahren verwenden, wie zum Beispiel das Einbetten in das Fahrzeuggehäuse in der Lampe, neben der Lampe, dem Fahrzeugstandard oder der Stoßstange. Da die Lichtdetektionsvorrichtung keine Struktur annehmen muss, in der die Empfangs- und Sendemodule auf und ab gestapelt sind, kann sie in der Höhenrichtung stark reduziert werden, wodurch sie flexibler an den Installationsraum des Fahrzeugs angepasst wird und das Problem der Nahbereichsblindzone durch Überlappung des optischen Sende- und Empfangsweges stark eliminiert werden kann. Zusätzlich kann die Detektionsleistung auch mit optionalen Beispielen in den obigen verschiedenen Ausführungsformen weiter verbessert werden.
  • Zweiter Aspekt
  • Das rotierende Spiegel-Fahrzeuglidar ist typischerweise am vorderen Ende oder an der Seite des Fahrzeugs angeordnet, wie zum Beispiel das mehrflächige Spiegellidar. Zum Beispiel gibt es eine Winkeldifferenz auf den beiden Seiten der beiden Spiegel, und ein Rahmen wird unter Verwendung der Punkte synthetisiert, die von den beiden Seiten gefegt werden, um die vertikale Auflösung zu erhöhen, und ein Rahmendiagramm, das durch den Rahmen gescannt wird, wie in 15 gezeigt. Wenn die Bildrate 10 Hz beträgt, erreicht die erfasste Zeitspanne an einem Punkt auf einem Objekt im Sichtfeld 50 ms. Die Zeitspanne des dreiseitigen Spiegelrahmens erreicht 66,6 ms, die Zeitspanne des vierseitigen Spiegelrahmens erreicht 75 ms und so weiter.
  • Zum Beispiel wird für einige Abtastverfahren ohne Rahmen die zweidimensionale Abtastung eines einzelnen Kabelstrahls, wie in 16 gezeigt, als ein Beispiel genommen, und bei der zweidimensionalen Abtastung des Kabelstrahls wird üblicherweise eine feste Lichtquelle in Kombination mit einer Abtastvorrichtung implementiert. Zum Beispiel verwenden zwei oder mehr Prismen die relative Rotation des Prismas, um die Strahlaustrittsposition einzustellen, um eine Abtastung zu erreichen. Wenn in dem zweidimensionalen Abtastverfahren mit einem Kabelbaum die Bildrate 10 Hz beträgt, kann die erfasste Zeitspanne eines Punktes auf einem Objekt in dem Sichtfeld nahe bei 100 ms liegen. Daher dauert es lange, bis es einen Bereich als Ganzes abdeckt, was zu einer gewissen Bewegungsunschärfe des gesamten gescannten Objekts führen kann. 17 und 18 zeigen ein schematisches Diagramm eines Lidars 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in den 17 und 18 gezeigt, umfasst das Lidar 100 eine Drehspiegeleinheit 200, eine Sendeeinheit 300 und eine Empfangseinheit 400. Die Drehspiegeleinheit 200 umfasst einen mehrflächigen Drehspiegelabschnitt 210 (siehe 19), der eine Drehachse OO' (siehe 19) aufweist, die um die Drehachse OO' gedreht werden kann und eine Vielzahl von Reflexionsflächen 211 aufweist (siehe 17). In 17 ist der mehrflächige Drehspiegelabschnitt 210 beispielhaft mit zwei Reflexionsflächen 211 gezeigt, und die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt und kann auch eine andere Anzahl von Reflexionsflächen aufweisen, wie z. B. 3, 4, 5 oder mehr.
  • Die Mehrzahl von Reflexionsflächen 211 ist konfiguriert, um den Winkel des darauf einfallenden Strahls zu ändern, wobei die Mehrzahl von Reflexionsflächen 211 des Mehrflächigen Drehspiegelabschnitts 210 vorzugsweise rotationssymmetrisch relativ zu der Rotationsachse ist. In der vorliegenden Erfindung bedeutet „eine Vielzahl von Reflexionsflächen 211 des Mehrflächigen Drehspiegelabschnitts 210 rotationssymmetrisch relativ zu der Rotationsachse“, dass, nachdem der Mehrflächigen Drehspiegelabschnitt 210 einen bestimmten Winkel um seine Rotationsachse OO' gedreht hat, eine Vielzahl von Reflexionsflächen 211 des Mehrflächigen Drehspiegelabschnitts 210 immer noch mit einer Vielzahl von Reflexionsflächen 211 vor dem Drehen des Winkels übereinstimmen kann. Am Beispiel des mehrflächigen Drehspiegelabschnitts 21, der zwei Reflexionsflächen 211 (z. B. 180 Grad entgegengesetzt) enthält, fallen die zwei Reflexionsflächen 211 einmal pro Drehung des mehrflächigen Drehspiegelabschnitts 210 um 180 Grad zusammen; unter Verwendung des mehrflächigen Drehspiegelabschnitts 21 als ein Quadrat und umfasst vier Reflexionsflächen 211 als ein Beispiel, wobei der mehrflächige Drehspiegelabschnitt 210 90 Grad pro Drehung beträgt und die vier Reflexionsflächen 211 einmal zusammenfallen; Am Beispiel des mehrflächigen Drehspiegelabschnitts 21 als Rechteck und umfasst vier Reflexionsflächen 211, wobei der mehrflächige Drehspiegelabschnitt 210 um 180 Grad gedreht wird und die vier Reflexionsflächen 211 einmal zusammenfallen.
  • Die Sendeeinheit 300 ist konfiguriert, um einen Detektionsstrahl L1 zu übertragen; Die Empfangseinheit 400 ist konfiguriert, um das Echo L1'zu empfangen, nachdem der Detektionsstrahl L1 von dem Ziel OB reflektiert und in ein elektrisches Signal umgewandelt wurde, und die nachfolgende Verarbeitungseinheit kann Informationen wie die Entfernung und/oder das Reflexionsvermögen des Ziels basierend auf dem elektrischen Signal berechnen. Wobei der Detektionsstrahl L1 durch eine Reflexionsoberfläche 211 des Mehrflächigen Drehspiegelabschnitts 210 reflektiert wird und das Echo L1'durch die Reflexionsoberfläche 211 reflektiert wird, um die Empfangseinheit 400 zu erreichen; Ferner ist der Abtastfeldbereich, der jeder Reflexionsoberfläche 211 des Mehrflächigen Drehspiegelabschnitts 210 entspricht, der gleiche, das heißt, während des Drehprozesses des Mehrflächigen Drehspiegelabschnitts 210 ist für jede Reflexionsoberfläche 211 der Winkelbereich, in dem der Detektionsstrahl L1 von der Reflexionsoberfläche außerhalb des Lidars reflektiert wird und das Echo L1'von der Reflexionsoberfläche reflektiert und auf die Empfangseinheit 400 einfällt; Außerhalb des Bereichs sendet die Sendeeinheit 300 keinen Detektionsstrahl L1, und die Empfangseinheit 400 stoppt auch den Empfang von Echos; Alternativ berechnet die Verarbeitungseinheit außerhalb dieses Bereichs keine Informationen wie die Entfernung und/oder das Reflexionsvermögen des Ziels basierend auf dem elektrischen Signal.
  • 18 zeigt ein Blockdiagramm eines Lidars gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Wie in 18 gezeigt, umfasst das Lidar 100 auch eine Verarbeitungseinheit 500, die mit der Empfangseinheit 400 gekoppelt ist und konfiguriert ist, um ein elektrisches Signal zu erfassen, das von der Empfangseinheit 400 basierend auf einem von einer der Reflexionsflächen 211 der Drehspiegeleinheit 200 reflektierten Echo erzeugt wird, um eine Rahmenpunktwolke zu erzeugen. Daher wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Echo, das durch jede Reflexionsoberfläche des Drehspiegels erhalten wird, getrennt zu einer Rahmenpunktwolke gebildet, und es ist nicht notwendig, den Rahmen durch das Echo einer Vielzahl von Reflexionsoberflächen zu bilden. Insbesondere emittiert die Sendeeinheit 300 während des Betriebs des Lidars 100 einen Detektionsstrahl L1 über die Reflexion der Drehspiegeleinheit 200 in die Umgebung, wobei der emittierte Detektionsstrahl L1 auf das Ziel OB projiziert wird, wodurch eine Streuung verursacht wird und ein Teil des Detektionsstrahls zurückreflektiert und konvergiert wird, um ein Echo L1'zu bilden. Die Empfangseinheit 400 empfängt das Echo L1 ', das von der Drehspiegeleinheit 200 reflektiert wird, und wandelt es in ein elektrisches Signal um. Die Verarbeitungseinheit 500 analysiert und berechnet das elektrische Signal, um einen Abstand zwischen dem Ziel OB und dem Lidar 100 zu erhalten.
  • Wenn das Lidar der vorliegenden Erfindung arbeitet, wird außerdem nicht jede Reflexionsfläche verwendet, um eine Rahmenpunktwolke zu erzeugen, zum Beispiel kann nur ein Teil der Reflexionsfläche verwendet werden, um eine Punktwolke zu erzeugen.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind, wie in 17 gezeigt, die sendende optische Achse des Lidars 100 und der empfangende optische Achsenabschnitt koaxial. Optional teilen sich die sendende optische Achse und der optische Achsenabschnitt in der empfangenden optischen Achse, der über die Drehspiegeleinheit 200 emittiert oder einfällt, die gleiche optische Achse, das heißt, der optische Weg, nachdem der Detektionsstrahl L1 von einer der Reflexionsflächen 211 reflektiert wurde, ist der gleiche oder parallele Weg wie der optische Weg, der zu dem Echo L1' auf der Reflexionsfläche 211 zurückkehrt. Oder gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die sendende optische Achse und die empfangende optische Achse nicht koaxial, das heißt, der von der Sendeeinheit 300 emittierte Detektionsstrahl L1 erreicht die Reflexionsfläche 211 des Mehrflächigen Drehspiegelabschnitts 210 und das Echo L1', nachdem er von der Reflexionsfläche reflektiert wurde, um die Unabhängigkeit der optischen Empfangsachse der Empfangseinheit 400 zu erreichen. Zum Beispiel können verschiedene Bereiche auf der Reflexionsoberfläche 211 verwendet werden, um den Detektionsstrahl L1 bzw. Das empfangene Echo L1' zu senden. Vorzugsweise sind der Sendespiegel und der Empfangsspiegel angeordnet, die sich beide zu der Drehspiegeleinheit 200 erstrecken, um den Detektionsstrahl L1 bzw. Das empfangene Echo L1' zu übertragen, und die Achsen des Sendespiegels und des Empfangsspiegels sind unabhängig voneinander.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Lidar 100, wie in 17 gezeigt, auch eine strahlteilende Komponente 600, die durch die strahlteilende Komponente 600 zu der Drehspiegeleinheit 200 reflektiert wird, und das entsprechende Echo L1'wird durch die strahlteilende Komponente 600 übertragen und von der Empfangseinheit 400 empfangen; oder der Detektionsstrahl L1 wird über die strahlteilende Komponente 600 zu der Drehspiegeleinheit 200 übertragen, und das entsprechende Echo L1' wird von der strahlteilenden Komponente 600 reflektiert und von der Empfangseinheit 400 empfangen.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die strahlteilende Komponente 600 ein halbdurchlässiger Halbspiegel, wie ein Spiegel mit einer Öffnung in der Mitte, und ein Strahl, der auf einen anderen Teil als die Öffnung einfällt, wird reflektiert, und ein Strahl, der auf die Öffnung einfällt, wird übertragen. Alternativ umfasst die strahlteilende Komponente 600 eine polarisierte strahlteilende Struktur, die bewirkt, dass sich der einfallende Strahl um eine halbe Wellenlänge unterscheidet und die Strahlen verschiedener Wellenlängen getrennt übertragen/reflektiert werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die rotationssymmetrische Struktur der gesamten relativ zur zentralen Achse des mehrflächigen Drehspiegels 210 durch Einstellen des relativen Winkels jedes Spiegels 211 des mehrflächigen Drehspiegels 210 realisiert. 19 zeigt ein schematisches Diagramm einer Drehspiegeleinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 20 zeigt ein Explosionsdiagramm einer Drehspiegeleinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 19 und 20 gezeigt, umfasst die Drehspiegeleinheit 200 auch einen Motor 220 und einen Drehrahmen 230 zum Aufnehmen der Mehrzahl von Reflexionsflächen 211, wobei der Motor 220 in einem Polygonraum enthalten ist, der von der Reflexionsfläche 211 umgeben ist und konfiguriert ist, um den Mehrflächigen Drehspiegelabschnitt 210 um seine Drehachse O1 anzutreiben, wobei der Drehrahmen 230 mit dem Rotor des Motors 220 verbunden ist und von dem Rotor des Motors 220 angetrieben wird. Optional ist der Motor 220 ein integrierter Motor, und der mehrflächige Drehspiegelabschnitt 210 der Drehspiegeleinheit 200 ist über ein elastisches Element 231 mit dem Motor 220 verbunden, wobei das elastische Element 231 beispielsweise eine scheibenförmige Feder ist, wobei der Spiegelwinkel der Mehrzahl von Reflexionsflächen 211 in einer vertikalen Richtung so angeordnet ist, dass er durch die scheibenförmige Feder eingestellt werden kann.
  • 21 zeigt ein schematisches Diagramm einer Drehspiegeleinheit gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Wie in 21 gezeigt, umfasst die Drehspiegeleinheit 200 einen Motor 220, einen mehrflächigen Drehspiegelabschnitt 210 und einen Drehrahmen 230. Der Motor 220 ist ein geteilter Motor, der den Drehrahmen 230 mit dem Motor 220 durch den Befestigungsbolzen 232 verbindet und den Spiegelwinkel der Reflexionsfläche 211 auf der linken Seite des Bildes durch den exzentrischen Bolzen 233 in einer vertikalen Richtung einstellt. In einer Ausführungsform von 21 enthält der mehrflächige Drehspiegelabschnitt 210 zwei Reflexionsflächen 211, die um 180 Grad entgegengesetzt sind, um eine Rotationssymmetrie zu erreichen.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Sendeeinheit 300, wie in 17 gezeigt, ein Sendemodul 310 und eine Sendelinsengruppe 320, wobei das Sendemodul 310 konfiguriert ist, um einen Detektionsstrahl L1 zu emittieren, der durch die Sendelinsengruppe 320 und die Strahlteilende Komponente 600 zu einer Reflexionsoberfläche 211 der Drehspiegeleinheit 200 emittiert wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Sendeeinheit 300, wie in 17 gezeigt, auch mindestens einen ersten umlenkenden Reflexionsspiegel 330. Der mindestens eine erste umlenkende Reflexionsspiegel 330 ist konfiguriert, um die Richtung des von dem Sendemodul 310 emittierten Detektionsstrahls L1 zu ändern, so dass der Detektionsstrahl L1 nach mindestens einer Reflexion auf die Reflexionsoberfläche 211 einfallen und in die Umgebung emittieren kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Sendelinsengruppe 320 eine oder mehrere Linsen, die zwischen dem Sendemodul 310 und dem ersten umlenkenden Reflexionsspiegel 330 angeordnet sind, und kann zusätzlich oder optional auch eine oder mehrere Sendelinsen umfassen, die zwischen dem ersten umlenkenden Reflexionsspiegel 330 und der Strahlteilende Komponente 600 angeordnet sind.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Empfangseinheit 400, wie in 17 gezeigt, eine Empfangslinsengruppe 420 und ein Empfangsmodul 410; Das Echo LE wird durch eine der Reflexionsoberflächen 211 der Drehspiegeleinheit 200 reflektiert und trifft über die Strahlteilende Komponente 600 und die Empfangslinsengruppe 420 auf das Empfangsmodul 410.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Empfangseinheit 400, wie in 17 gezeigt, auch mindestens einen zweiten Drehspiegel 430. Der mindestens eine zweite Drehspiegel 430 ist konfiguriert, um die Übertragungsrichtung des Echos L1' nach der Reflexion durch die Reflexionsoberfläche 211 zu ändern, so dass das Echo L1' nach mindestens einer Reflexion von dem Empfangsmodul 410 empfangen werden kann. Durch Vorsehen des ersten umlenkenden Reflexionsspiegels 330 und des zweiten Drehspiegels 430 ist es hilfreich, die Struktur der Sendeeinheit und der Empfangseinheit kompakter und platzsparender zu gestalten.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Empfangslinsengruppe 420 eine oder mehrere Empfangslinsen, die zwischen der Strahlteilende Komponente 600 und dem zweiten Drehspiegel 430 angeordnet sind, und kann zusätzlich oder austauschbar eine oder mehrere Empfangslinsen zwischen dem zweiten Drehspiegel 430 und dem Empfangsmodul 410 umfassen.
  • Die 22A und 22B und die 23A und 23B zeigen jeweils ein schematisches Diagramm des optischen Weges eines doppelseitigen Drehspiegelabschnitts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu Beginn der Abtast- und Endabtastposition, wobei die 22A und 22B jeweils ein schematisches Diagramm des Detektionsstrahls und des Echos zeigen, wenn sich der Mehrflächigen Drehspiegelabschnitt in der Startabtastposition befindet, und die 23Aund 23B jeweils ein schematisches Diagramm des Detektionsstrahls und des Echos zeigen, wenn sich der Mehrflächigen Drehspiegelabschnitt in der Endabtastposition befindet.
  • Wie in 22A, 22B und 23A, 23B gezeigt, umfasst der mehrflächige Drehspiegelabschnitt 210 zwei Reflexionsflächen 211 (d.h. eine lange Seite des mehrflächigen Reflexionsabschnitts 210 des Rechtecks in der Figur), und der mehrflächige Drehspiegelabschnitt 210 kann sich um die Drehachse 00'in der durch den Pfeil R gezeigten Richtung drehen. Der mehrflächige Drehspiegelabschnitt 210 dreht sich von der in den 22A und 22B gezeigten Startabtastposition im Uhrzeigersinn um die Drehachse 0O'zu der Endabtastposition, die in den 23A und 23B gezeigt ist. Wobei der Strahlabtastwinkel doppelt so groß ist wie der Drehwinkel des Mehrflächigen Drehspiegelabschnitts 210, das heißt, von der Startabtastposition, die in den 22A und 22B gezeigt ist, zu der Endabtastposition, die in den 23A und 23B gezeigt ist, wird der Mehrflächigen Drehspiegelabschnitt 210 horizontal um 60 ° gedreht, und dementsprechend dreht sich der austretende Detektionsstrahl L1 um einen horizontalen Sichtfeldbereich von 120°.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der Mehrflächigen Drehspiegelabschnitt 210 drei oder vier Reflexionsflächen 211. Der Fachmann kann verstehen, dass die Anzahl der Reflexionsflächen 211 nach Bedarf auch mehr eingestellt werden kann. Und im Fall der gleichen Bildrate, je größer die Anzahl der eingestellten Reflexionsflächen 211 ist, desto langsamer muss sich die Drehspiegeleinheit 200 drehen, so dass sie den Vorteil einer größeren Flugzeit haben kann. Zum Beispiel muss der mehrflächige Drehspiegelabschnitt 210 mit zwei Reflexionsflächen 211 in dem Fall, in dem das Lidar 100 10 Rahmenpunktwolken in 1 s ausgibt, um 5 Runden gedreht werden; Der mehrflächige Drehspiegelabschnitt 210 mit vier Reflexionsflächen 211 muss nur 2,5 Runden gedreht werden. Offensichtlich kann unter den gleichen Bedingungen die Rotationsgeschwindigkeit des mehrflächigen Drehspiegelabschnitts 210 mit vier Reflexionsflächen 211 langsamer ausgewählt werden, wodurch mehr Messzeit auf jeder Reflexionsfläche 211 zugewiesen wird, wodurch mehr Flugzeitvorteile erzielt werden, wodurch eine bessere Fernmessleistung erreicht wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Sendemodul 310 eine Vielzahl von Lasern 311, die in einer linearen Anordnung oder einer Flächenanordnung angeordnet sind, wobei die Empfangseinheit 400 eine Vielzahl von Lichtdetektoren umfasst, die der gleichen Anzahl von Lasern 311 entsprechen, wobei jeder Lichtdetektor einem der Laser 311 entspricht und konfiguriert ist, um ein Echo L1' zu empfangen, das von dem entsprechenden Laser 311 auf dem Ziel OB reflektiert wird. Optional kann die Mehrzahl von Lasern 311 auf verschiedene Arten angeordnet sein, wie z. B. eine einspaltige, zweispaltige, gezackte gestaffelte Anordnung und dergleichen, wobei der Lichtdetektor gemäß der Anordnung des Lasers 311 angeordnet ist. Unter diesen kann die Anzahl der Kabelbäume je nach der tatsächlich erforderlichen Abtastgenauigkeit variieren. Zum Beispiel wird ein Mehrkabelbaum-Transceivermodus mit 32, 64 und 128 Zeilen verwendet, um eine höhere Messgenauigkeit zu erzielen.
  • 24A und 24B zeigen ein schematisches Diagramm zum Einstellen einer Mikrolinse auf einem Laser gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Wie in 24A und 24B gezeigt, enthält die Mehrzahl von Lasern 311 mindestens einen Laser 311, der mit einer Mikrolinse 312 versehen ist. Durch Einstellen der Mikrolinse 312 auf dem mindestens einen Laser 311 kann der Kollimationseffekt des Detektionsstrahls L1 verbessert werden, eine Beschränkung des horizontalen Winkels kann realisiert werden, und die Lichtenergieausnutzungsrate kann verbessert werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der Laser 311, der mit einer Mikrolinse versehen ist, eine Vielzahl von Lichtemissionspunkten 313, und jeder Lichtemissionspunkt 313 weist jeweils eine entsprechende Mikrolinsenstruktur 314 auf. Optional ist der Laser 311 ein Vertikalhohlraum-Oberflächenemissionslaser (VCSEL). Verglichen mit dem Kantenemissionslaser (EEL), der derzeit in Lidar weit verbreitet ist, hat der Vertikalhohlraum-Oberflächenemissionslaser (VCSEL) den Vorteil einer räumlichen symmetrischen Verteilung des Divergenzwinkels. VCSEL wird in Lidar verwendet. Die Anforderungen von Lidar an hohe Spitzenleistung haben dazu geführt, dass immer mehr VCSEL eine dreischichtige und fünfschichtige Quantentopfstruktur verwenden, um die Sendeleistung zu erhöhen. Aufgrund des großen VCSEL-Divergenzwinkels kann die Sendeleistungsdichte jedoch immer noch nicht signifikant verbessert werden. Die meisten existierenden VCSEL-Kollimationsschemata verwenden eine einzelne Linse mit großem Durchmesser, um den gesamten VCSEL zu kollimieren, was zu einer größeren äquivalenten Lichtemissionsfläche und einer verringerten Leistungsdichte führt. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine getrennte oder direkt geprägte Mikrolinsenanordnung (MLA) auf die Lichtemissionsfläche des VCSEL aufgebracht, die sich von einem Schema zum Kollimieren des gesamten VCSEL durch eine Linse unterscheidet, wobei jede Linseneinheit in der Mikrolinsenstruktur 314 in der vorliegenden Ausführungsform den Laserstrahl kollimiert, der von jedem Lichtemissionspunkt 313 emittiert wird, und die Form der Mikrolinse gemäß der Anordnung des Lichtemissionspunkts 313 entwirft. 25A zeigt ein schematisches Diagramm zum Einstellen einer Mikrolinsenstruktur an einem Laser-Lichtemissionspunkt gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 25B zeigt eine bevorzugte Größenbeziehung einer Ausführungsform von 25A; Wie in 25A gezeigt, enthält der Laser 311 eine Vielzahl von Lichtemissionspunkten 313, die hexagonal verteilt sind, und dementsprechend ist jede der Mikrolinsenstrukturen 314 auch als eine hexagonale Struktur angeordnet. Verglichen mit der üblicherweise verwendeten kreisförmigen Linse ist es schwierig, eine kreisförmige Linseneinheit zu erreichen, und ein Teil des Detektionsstrahls wird durch den Spalt hindurchgehen. Dieser Teil des Lichts kann keine Kollimation erreichen und verliert einen Teil der Leistungsdichte. Wie in den 25A und 25B gezeigt, entspricht die hexagonale Mikrolinsenstruktur 314 der Anordnung des Lichtemissionspunkts 313, und die Länge des inneren kreisförmigen Durchmessers d2 der hexagonalen Mikrolinsenstruktur 314 ist der Mittenabstand d1 des benachbarten Lichtemissionspunkts 313 (d.h. der Mittenabstand der Lichtemissionseinheit von VCSEL), d.h. d1 = d2, wodurch eine dichte Verteilung erreicht wird und die Lichtenergieausnutzungsrate von VCSEL verbessert wird. Optional kann der Linsenoberflächentyp gemäß den Kollimationsanforderungen als flach konvex ausgelegt werden, und die konvexe Seite ist sphärisch oder asphärisch. Optional kann ein Antireflexionsfilm der VCSEL-Wellenlänge auf der Ebene und der konvexen Oberfläche des MLA oder auf jeder Seite plattiert werden, um die Durchlässigkeit zu erhöhen.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Mikrolinsenstruktur 314 entsprechend einem Layoutmodus jedes der Lichtemissionspunkte 313 angeordnet. 26 zeigt ein schematisches Diagramm zum Einstellen einer Mikrolinsenstruktur an einem Laser-Lichtemissionspunkt gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Wie in 26 gezeigt, enthält der Laser 311 eine Vielzahl von Lichtemissionspunkten 313, die vierseitig verteilt sind, und dementsprechend ist jede der Mikrolinsenstrukturen 314 auch als vierseitige Struktur angeordnet. In ähnlicher Weise wird die Mikrolinsenstruktur des entsprechenden Fünfecks für den Lichtemissionspunkt der fünfeckigen Verteilung eingestellt, und so weiter, und es wird hier nicht wiederholt.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Winkelspanne des Sichtfeldes in horizontaler Richtung der Sendeeinheit 300 als Ganzes kleiner oder gleich 10 Grad. Optional wird die Sichtfeldwinkelspanne des Transceiverkanals in horizontaler Richtung gesteuert, indem die Transceiverleitung in horizontaler Richtung so schmal wie möglich und die Brennweite so lang wie möglich ausgelegt wird, um zu vermeiden, dass der horizontale Winkel zu groß ist, um den Drehwinkel der Cross-Code-Platte zu beeinflussen, wodurch der nächste Scan beeinflusst wird.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Detektieren eines Lidars, das das Lidar 100 zum Detektieren verwendet. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Sendemodul 310 eine Vielzahl von Lasern 311, die in einer linearen Anordnung oder einer Flächenanordnung angeordnet sind, wobei die Mehrzahl von Lasern 311 in mehrere Sätze unterteilt ist, wobei jede Gruppe von Lasern einmal oder mehrmals in jedem Erfassungswinkel angeregt wird und eine Punktwolkenkombination in einer linearen Anordnung oder einer Flächenanordnung durch mehrere Detektionen innerhalb eines horizontalen Winkelbereichs erhalten wird und eine Rahmenpunktwolke innerhalb des Sichtfeldbereichs gemäß der Punktwolkenkombination erzeugt wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Laser, der in mehrere Sätze von Linienanordnung-Anordnungen unterteilt ist, zum Zeitpunkt der Detektion verwendet, und jede Gruppe von Detektoren wird sequentiell in jedem Detektionswinkel angeregt, wodurch eine Linienanordnung-Punktwolke erhalten wird und eine Rahmenpunktwolke gemäß der Linienanordnung-Punktwolkenkombination jedes Detektionswinkels erzeugt wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden ein oder mehrere Sätze von Lasern mehrmals unter Verwendung verschiedener Energien in einem Teildetektionswinkel während der Detektion angeregt, wodurch Nah- und Fernpunktwolkeninformationen erhalten werden und eine Rahmenpunktwolke basierend auf der Punktwolkeninformation erzeugt wird.
  • Die Vorteile von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend beispielhaft beschrieben. Am Beispiel eines Hindernisses mit einer Größe von 2 m * 2 m * 2 m von 50 m von dem Lidar 100 beträgt die Bewegungsgeschwindigkeit des Hindernisses 100 km/h relativ zu dem Lidar 100.
  • 27 zeigt ein schematisches Diagramm einer Bewegungsverzerrung, die erzeugt wird, wenn ein zweidimensionales Abtasten eines einzelnen Kabelbündels verwendet wird; Wie in 28 gezeigt, kann, wenn eine zweidimensionale Abtastung eines einzelnen Kabelbündels verwendet wird, eine Bildrate von 10 Hz verwendet werden, um 100 ms zu akkumulieren, um ein Rahmenbild als ein Beispiel zu erhalten, und die Zeitdifferenz zwischen dem Punkt, der zuerst auf das Hindernis trifft, und dem Punkt, der spätestens auf das Hindernis trifft, kann bis zu 100 ms betragen. In Kombination mit der Bewegungsdistanz des Hindernisses von 100 km/h beträgt die Bewegungsdistanz des Hindernisses innerhalb von 100 ms 2,8 Meter, was bedeutet, dass in diesem Abtastmodus die Hindernisverzerrung 2,8 Meter erreicht.
  • 28 zeigt ein schematisches Diagramm einer Bewegungsverzerrung, die erzeugt wird, wenn ein eindimensionales Abtasten eines Mehrkabelbündels verwendet wird. Wie in 28 gezeigt, nimmt im gleichen Fall die 2m-Breite des Hindernisses einen horizontalen Sichtfeldwinkel von etwa 2,3° in einer Entfernung von 50 m ein, bei einem horizontalen Scan-Sichtfeldwinkel von 120° und bei einer Bildrate von 10 Hz beträgt die Zeit zum Scannen des Winkels 33 ms * (2,3/120) = 0,63 ms, wobei der Bewegungsabstand des Hindernisses 0,0175 m beträgt.
  • Durch den obigen Vergleich ist es offensichtlich, dass das eindimensionale Mehrkabelstrahl-Scanning-Verfahren die Bewegungsverzerrung des Lidars während der Messung besser reduzieren kann.
  • Zusammenfassend erzeugt die vorliegende Erfindung eine vollständige Punktwolke, indem die Punktwolkeninformation, die auf jedem Spiegel des Drehspiegel-Lidars erhalten wird, unter Verwendung eines eindimensionalen Abtastspiegel-Lidars ohne Rahmen erzeugt wird, wodurch das Abtasten des gesamten Sichtfeldbereichs vervollständigt wird, was den Bewegungsunschärfeeffekt des Lidars während der Messung signifikant unterdrückt, die Formverzerrung des Objekts, das durch das sich bewegende Objekt während der Messung erzeugt wird, signifikant reduziert und die Messgenauigkeit des Lidars verbessert.
  • Die vorstehenden Ausführungsbeispiele dienen lediglich zur Erklärung des Prinzips und der Auswirkung der vorliegenden Anmeldung, ohne die Anmeldung einzuschränken. Diejenigen, die mit Technik vertraut sind, können ohne Abweichung von dem Geist und dem Umfang der Anmeldung Modifikationen oder Abänderungen an den vorstehenden Ausführungsbeispielen vornehmen. Daher sollen jegliche gleichwertigen Modifikationen oder Abänderungen, die von denjenigen mit Allgemeinkenntnissen auf diesem Gebiet ohne Abweichung von dem Geist und den technischen Ideen, die durch die vorliegende offenbart wurden, vorgenommen werden, immer noch von den Ansprüchen der Anmeldung umfasst sein.

Claims (50)

  1. Lichtdetektionsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie Folgendes umfasst: ein Fenster; ein Lichtemissionsende, das eine Lichtemissionsanordnung umfasst und konfiguriert ist, um ein Sendesignal auszugeben; wobei die Lichtemitteranordnung N Spalten von Lichtemittern, die voneinander versetzt sind, umfasst, wobei sich jede Spalte von Lichtemittern in einer ersten Richtung erstreckt, wobei N> 1; ein Lichtdetektionsende, das eine Lichtdetektoranordnung umfasst und konfiguriert ist, um ein Echosignal zu detektieren, das durch Reflexion eines Sendesignals nach dessen Stoßen auf ein Hindernis erzeugt wird; wobei die Lichtdetektoranordnung M Spalten von Lichtdetektoren, die voneinander versetzt sind, umfasst, wobei sich jede Spalte von Lichtdetektoren in der ersten Richtung erstreckt, wobei M> 1; wobei die Lichtemitteranordnung und die Lichtdetektoranordnung eine Vielzahl von Detektionskanälen bilden, um eine Abtastung des Sichtfeldes in der ersten Richtung zu bilden, wobei jeder Detektionskanal mindestens einen Lichtemitter und mindestens einen Lichtdetektor umfasst, wobei jeder Detektionskanal einem Sichtfeld in der ersten Richtung entspricht; und eine optische Signalumleitungsbaugruppe, die konfiguriert ist, um das Sendesignal durch eine Bewegung umzulenken, so dass das Sendesignal aus dem Fenster der Lichtdetektionsvorrichtung austritt, eine Abtastung des Sichtfeldes in der zweiten Richtung realisiert wird und das Echosignal umgeleitet wird, womit das Echosignal an das Lichtdetektionsende übertragen wird; wobei ein optischer Weg des Sendesignals und ein optischer Weg des Echosignals zumindest eine Überlappung zwischen dem Fenster und der optischen Signalumleitungsbaugruppe bilden.
  2. Lichtdetektionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtemitter in der Lichtemitteranordnung ein oberflächenemittierender Laseremitter mit vertikaler Kavität ist; wobei eine Mikrolinsenanordnung zum Kollimieren von Sendesignalen vorgesehen ist.
  3. Lichtdetektionsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Lichtemitter eine Vielzahl von Lichtemissionseinheiten enthält, wobei eine Mikrolinseneinheit in der Mikrolinsenanordnung der Lichtemissionseinheit eineindeutig entspricht und in Form daran angepasst ist.
  4. Lichtdetektionsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrolinsenanordnung getrennt von dem Lichtemitter angeordnet ist oder auf der lichtemittierenden Oberfläche des Lichtemitters gedruckt ist.
  5. Lichtdetektionsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtemitter eine rückleuchtende Halbleiterstruktur ist, die auf einer Oberfläche eines Substrats der Halbleiterstruktur gedruckt ist.
  6. Lichtdetektionsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Signalübertragungsprozesses von Senden eines Sendesignals bis Erfassen eines entsprechendes Echosignals zwischen einer Vielzahl von Lichtemittern, die in der Lichtemitteranordnung aktiviert sind, und einer Vielzahl von Lichtempfängern, die in der Lichtempfängeranordnung aktiviert sind, jeweils eine Vielzahl von optischen Signalübertragungsdetektionskanälen in einem Arbeitszustand gebildet ist; wobei die Lichtemitteranordnung eine Vielzahl von Lichtemittergruppen und/oder die Lichtempfängeranordnung eine Vielzahl von Lichtempfängergruppen umfasst; wobei die einzelnen aktivierten Lichtemitter jeweils zu verschiedenen Lichtemittergruppen gehören und/oder die einzelnen aktivierten Lichtempfänger jeweils zu verschiedenen Lichtempfängergruppen gehören.
  7. Lichtdetektionseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Lichtemitter in jeder Lichtemittergruppe und/oder die einzelnen Lichtdetektoren in jeder Lichtdetektorgruppe in mehreren Signalübertragungsvorgängen abwechselnd aktiviert werden.
  8. Lichtdetektionsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtdetektionsvorrichtung eine Nahmessaktion während des nächsten Signalübertragungsprozesses durchführt, nachdem sie eine Fernmessaktion während einer voreingestellten Anzahl von Signalübertragungsprozessen durchgeführt hat.
  9. Lichtdetektionsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Anzahl von Lichtemittern in einem mittleren Bereich in der ersten Richtung in einer Fernmessaktion aktiviert wird und eine zweite Anzahl von Lichtemittern in einer Nahmessaktion aktiviert wird; wobei die erste Anzahl größer als die zweite Anzahl ist.
  10. Lichtdetektionsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Vielzahl von Detektionsabständen gibt, die der Fernmessaktion entsprechen; wobei je näher die Position des aktivierten Lichtemitters in der Lichtemitteranordnung an der Mitte ist, desto weiter die Entfernung ist, die der erwarteten Detektion entspricht.
  11. Lichtdetektionsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Signaleigenschaften zwischen den optischen Signalen, die in den verschiedenen Detektionskanälen übertragen werden, die während desselben Signalübertragungsprozesses arbeiten, unterschiedlich sind.
  12. Lichtdetektionsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Sendesignal ein oder mehrere Impulssignale enthält; wobei die Dimensionen der Signaleigenschaften Folgendes umfassen: eine der Kenngrößen Wellenlänge, Impulsbreite, Anzahl von Impulsen, Impulsspitze und Zeitintervall zwischen Impulsen oder eine Kombination mehrerer davon.
  13. Lichtdetektionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtemitteranordnung und die Lichtdetektoranordnung in Übereinstimmung miteinander so konfiguriert sind, dass eine Strahlmenge von mehr als 32 Linien erreicht wird.
  14. Lichtdetektionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Signalumleitungsbaugruppe Folgendes umfasst: ein rotierendes Element, das gesteuert und gedreht wird und mindestens eine Reflexionsfläche umfasst, die angepasst ist, um ein Echosignal zu empfangen und/oder ein Sendesignal auszugeben; ein erstes Umleitungselement, das in dem optischen Weg des Sendesignals und dem optischen Weg des empfangenen Signals angeordnet und konfiguriert ist, um entweder ein Sendesignal oder ein Echosignal an das rotierende Element auszugeben und einen Durchgangsabschnitt für das andere der Signale Echosignal und Sendesignal zu bilden.
  15. Lichtdetektionsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangseinheit Folgendes umfasst: einen oder mehrere Spalten, die seitwärts und/oder in der Mitte des ersten Umleitungselements ausgebildet sind.
  16. Lichtdetektionsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Umleitungselement Folgendes umfasst: einen ersten Bereich zum Ausgeben des Sendesignals an das rotierende Element und einen zweiten Bereich zum Übertragen des Echosignals außerhalb des ersten Bereichs.
  17. Lichtdetektionsvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass sie Folgendes umfasst: ein Lichtblockierelement, das auf einem Ausbreitungsweg angeordnet ist, über den ein Sendesignal des ersten Umleitungselements übertragen wird.
  18. Lichtdetektionsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Endfläche eines dem rotierenden Element abgewandten Endes des ersten Umleitungselements als eine erste Reflexionsfläche konfiguriert ist; wobei ein erster voreingestellter Winkel zwischen der ersten Reflexionsfläche und einer Achse eines ersten optischen Wegabschnitts, der zu dem ersten Umleitungselement in dem optischen Weg des Sendesignals führt, vorgesehen ist, so dass das optische Signal, das entlang des ersten optischen Wegabschnitts übertragen wird, von dem optischen Weg des empfangenen Signals abweicht; und/oder dass mindestens ein Teil der Endfläche eines dem rotierenden Element abgewandten Endes des ersten Umleitungselements als eine zweite Reflexionsfläche konfiguriert ist; wobei ein zweiter voreingestellter Winkel zwischen der zweiten Reflexionsfläche und einer Achse eines zweiten optischen Wegabschnitts ausgehend von dem ersten Umleitungselement in dem optischen Weg des empfangenden Signals vorgesehen ist, so dass das optische Signal, das entlang des zweiten optischen Wegabschnitts übertragen wird, von dem optischen Weg des Sendesignals abweicht.
  19. Lichtdetektionsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Umleitungselement an der Endfläche eines nahe an dem rotierenden Element liegenden Endes so konfiguriert ist, dass es parallel zu der axialen Richtung eines optischen Wegabschnitts eines optischen Weges des empfangenen Signals zwischen dem rotierenden Element und dem ersten Umleitungselement angeordnet ist.
  20. Lichtdetektionsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das rotierende Element mehr als zwei Reflexionsflächen umfasst.
  21. Lichtdetektionsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Umleitungselement in einem ersten Mantel eingekapselt ist, der sich entlang eines optischen Weges des Sendesignals in Richtung des Lichtemissionsendes erstreckt.
  22. Lichtdetektionsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des ersten Umleitungselements proportional zum Divergenzwinkel des austretenden Strahls und umgekehrt proportional zum Querschnitt des Echostrahls ist.
  23. Lichtdetektionsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie Folgendes umfasst: eine Transceiverlinse, die zwischen dem rotierenden Element und dem ersten Umleitungselement angeordnet ist, um ein aus dem rotierenden Element stammendes Echosignal nach dessen Bündelung an den Durchgangsabschnitt des ersten Umleitungselements zu übertragen und ein aus dem ersten Umleitungselement stammendes Sendesignal durchzulassen.
  24. Lichtdetektionsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtemissionsende einem Ende eines zweiten Mantels entspricht; wobei der zweite Mantel sich entlang eines optischen Weges des Sendesignals zu dem ersten Umleitungselement erstreckt und einen optischen Ausgangsanschluss am anderen Ende bildet; und/oder dass das Lichtdetektionsende einem Ende eines dritten Mantels entspricht; wobei der dritte Mantel sich entlang des optischen Weges des empfangenen Signals zu dem ersten Umleitungselement erstreckt und einen optischen Eingang am anderen Ende bildet.
  25. Lichtdetektionsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie Folgendes umfasst: eine zweite Linse, die in dem optischen Weg des empfangenen Signals angeordnet ist und sich zwischen dem Lichtdetektionsende und dem ersten Umleitungselement befindet.
  26. Lichtdetektionsvorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Linse in einem voreingestellten Versatzwinkel zu der Längsrichtung der Lichtdetektionsvorrichtung angeordnet ist, um das Licht, das in einem Kantenfeldwinkel einfällt, derart abzulenken, dass es von der Lichtdetektoranordnung abweicht.
  27. Lichtdetektionsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtdetektionsvorrichtung Folgendes umfasst: ein Steuermodul zum Kompensieren eines Echosignals, das von einem optischen Übertragungsdetektionskanal empfangen wird, der einem entsprechenden, von dem rotierenden Element weit entfernten Sichtfeldwinkel entspricht.
  28. Lichtdetektionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtdetektionsvorrichtung ein Vorwärtslidar ist, wobei M = N > 32.
  29. Fahrmittel, dadurch gekennzeichnet, dass es Folgendes umfasst: eine Lichtdetektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 28.
  30. Fahrmittel nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrmittel ein Fahrzeug ist, wobei es sich bei der Lichtdetektionsvorrichtung um ein Vorwärtslidar handelt, das in dem vorderen Bereich des Fahrzeugs angebracht ist.
  31. Lidar, umfassend: eine Drehspiegeleinheit, die einen mehrflächigen Drehspiegelabschnitt umfasst, der sich um eine Drehachse drehen kann und eine Vielzahl von Reflexionsflächen zum Ändern des Winkels des darauf einfallenden Strahls aufweist; eine Sendeeinheit, die konfiguriert ist, um einen Detektionsstrahl zu senden; eine Empfangseinheit, die konfiguriert ist, um ein Echo zu empfangen, das durch Reflexion des Detektionsstrahls an dem Ziel erzeugt wird; wobei der Detektionsstrahl durch eine Reflexionsfläche des mehrflächigen Drehspiegelabschnitts reflektiert und danach ausgestrahlt wird; wobei das Echo die Empfangseinheit erreicht, nachdem es von der Reflexionsfläche reflektiert wurde; und wobei der Abtastfeldbereich jeder Reflexionsfläche des mehrflächigen Drehspiegelabschnitts gleich ist.
  32. Lidar nach Anspruch 31, umfassend ferner eine Verarbeitungseinheit, die mit der Empfangseinheit gekoppelt ist und konfiguriert ist, um einen Rahmen von Punktwolke zu erzeugen, indem ein elektrisches Signal erfasst wird, das von der Empfangseinheit basierend auf einem von einer der Reflexionsflächen reflektierten Echo erzeugt wird, wobei eine Vielzahl von Reflexionsflächen des mehrflächigen Drehspiegelabschnitts relativ zu der rotierenden Achse rotationssymmetrisch ist.
  33. Lidar nach Anspruch 31 oder 32, wobei seine optische Sendeachse und seine optische Empfangsachse teilweise koaxial sind.
  34. Lidar nach Anspruch 33, umfassend ferner eine strahlteilende Komponente, durch die der Detektionsstrahl zu der Drehspiegeleinheit reflektiert wird, wobei das entsprechende Echo durch die strahlteilende Komponente übertragen und von der Empfangseinheit empfangen wird; oder dass der Detektionsstrahl über die strahlteilende Komponente zu der Drehspiegeleinheit übertragen wird und das entsprechende Echo von der strahlteilenden Komponente reflektiert und von der Empfangseinheit empfangen wird.
  35. Lidar nach Anspruch 31 oder 32, wobei die optische Sendeachse des von der Sendeeinheit emittierten Detektionsstrahls bei dessen Ausstrahlen nach dessen Reflexion an der Reflexionsfläche des mehrflächigen Drehspiegelabschnitts und die optische Empfangsachse des Echos bei dessen Erreichen der Empfangseinheit nach dessen Reflexion an der Reflexionsfläche unabhängig voneinander sind.
  36. Lidar nach Anspruch 31 oder 32, wobei die Drehspiegeleinheit ferner einen Motor und einen Drehspiegelhalter zum Aufnehmen der Vielzahl von Reflexionsflächen umfasst, wobei der Motor in einem Polygonraum enthalten ist, der von den Reflexionsflächen umgeben ist, um den mehrflächigen Drehspiegelabschnitt anzutreiben, um sich um seine Drehachse zu drehen, wobei der Winkel mindestens einer der Vielzahl von Reflexionsflächen einstellbar ist, um eine Rotationssymmetrie der Vielzahl von Reflexionsflächen der Drehspiegeleinheit relativ zur zentralen Achse zu erreichen.
  37. Lidar nach Anspruch 31 oder 32, wobei die Spiegelwinkel der Mehrzahl von Reflexionsflächen des mehrflächigen Drehspiegelabschnitts in einer vertikalen Richtung einstellbar sind.
  38. Lidar nach Anspruch 31 oder 32, wobei die Sendeeinheit ein Sendemodul und eine Sendelinsengruppe umfasst; wobei das Sendemodul konfiguriert ist, um einen Detektionsstrahl zu emittieren, der durch die Sendelinsengruppe und die strahlteilende Komponente auf eine Reflexionsoberfläche der Drehspiegeleinheit emittiert wird.
  39. Lidar nach Anspruch 38, wobei die Sendeeinheit ferner mindestens einen ersten umlenkenden Reflexionsspiegel umfasst, wobei die Sendelinsengruppe eine Vielzahl von Sendelinsen umfasst, die zwischen dem Sendemodul und dem ersten umlenkenden Reflexionsspiegel sowie zwischen dem ersten umlenkenden Reflexionsspiegel und der strahlteilenden Komponente angeordnet sind.
  40. Lidar nach Anspruch 38, wobei die Empfangseinheit eine Empfangslinsengruppe und ein Empfangsmodul umfasst; wobei das Echo nach dessen Reflexion an einer der Reflexionsflächen der Drehspiegeleinheit durch die strahlteilende Komponente und die Empfangslinsengruppe in das Empfangsmodul einfällt.
  41. Lidar nach Anspruch 40, wobei die Empfangseinheit ferner mindestens einen zweiten umlenkenden Reflexionsspiegel umfasst, wobei die Empfangslinsengruppe eine Vielzahl von Empfangslinsen umfasst, die zwischen der strahlteilenden Komponente und dem zweiten umlenkenden Reflexionsspiegel sowie zwischen dem zweiten umlenkenden Reflexionsspiegel und dem Empfangsmodul angeordnet sind.
  42. Lidar nach Anspruch 31 oder 32, wobei der mehrflächige Drehspiegelabschnitt zwei, drei oder vier Reflexionsflächen umfasst.
  43. Lidar nach Anspruch 40, wobei das Sendemodul eine Vielzahl von Lasern umfasst, die in einer linearen Anordnung oder einer Flächenanordnung angeordnet sind, wobei die Empfangseinheit eine Vielzahl von Lichtdetektoren umfasst, die hinsichtlich der Anzahl und der Anordnungsweise den Lasern entsprechen, wobei jeder Lichtdetektor einem der Laser entspricht und konfiguriert ist, um ein Echo zu empfangen, das durch Reflexion eines von einem entsprechenden Laser emittierten Detektionsstrahls auf dem Ziel erzeugt wird.
  44. Lidar nach Anspruch 43, wobei die Vielzahl von Lasern mindestens einen Laser enthält, der mit einer Mikrolinse versehen ist.
  45. Lidar nach Anspruch 43, wobei ein Laser mit einer Mikrolinse eine Vielzahl von Lichtemissionspunkten umfasst und jeder Lichtemissionspunkt jeweils eine entsprechende Mikrolinsenstruktur aufweist.
  46. Lidar nach Anspruch 45, wobei die Vielzahl von Mikrolinsenstrukturen entsprechend dem Anordnungsmodus der Vielzahl von Lichtemissionspunkten angeordnet ist.
  47. Lidar nach Anspruch 31 oder 32, wobei die gesamte Sichtfeldwinkelspanne der Sendeeinheit in horizontaler Richtung nicht mehr als 10 Grad beträgt
  48. Detektionsverfahren eines Lidars, das eine Detektion unter Verwendung eines Lidars nach einem der Ansprüche 31-47 durchführt.
  49. Detektionsverfahren nach Anspruch 48, wobei das Sendemodul eine Vielzahl von Lasern umfasst, die in einer linearen Anordnung oder einer Flächenanordnung angeordnet sind, wobei die Mehrzahl von Lasern in mehrere Gruppen unterteilt ist, wobei einzelne Gruppe von Lasern einmal oder mehrmals in jedem Erfassungswinkel angeregt wird, um eine Punktwolkenkombination zu erhalten, die in einer linearen Anordnung oder einer Flächenanordnung angeordnet ist, und einen Rahmen von Punktwolke gemäß der Punktwolkenkombination zu erzeugen.
  50. Detektionsverfahren nach Anspruch 49, wobei eine oder mehrere Gruppen von Lasern mehrmals unter Verwendung verschiedener Energiemengen in einigen der Detektionswinkel angeregt werden, wodurch Punktwolkeninformationen aus naher und entfernter Entfernung erhalten werden und ein Rahmen von Punktwolke basierend auf der Punktwolkeninformation erzeugt wird.
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