JP2020521966A - 立体角を走査するための方法および装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の一態様によれば、少なくとも1つの電磁ビームを用いて立体角を走査するための方法が提供される。第1のステップで、少なくとも1つの電磁ビームが生成され、その後、回転可能または旋回可能なミラーによって水平角および/または鉛直角にわたって偏向される。少なくとも1つの電磁ビームは、例えばビームスプリッタなどの増倍ユニットによって、異なる立体角を有する少なくとも2つの部分ビームに分解され、少なくとも2つの電磁ビームによって立体角の走査が行われる。これら少なくとも2つの電磁ビームは、空間内の物体によって反射または散乱することができる。水平角に沿ってミラーと同期して回転可能な受光光学系によって、少なくとも1つの反射された電磁ビームが受け取られる。ミラーの旋回範囲全体、したがって空間内で電磁ビームがカバーする角度範囲全体を、対応する検出器要素に投影することができる。
図1aおよび図1bは、LIDAR装置1の第1の実施形態を示す。LIDAR装置1は、例示的実施形態によるレーザ2であるビーム源2を備える。レーザ2は、装置1内に静止型で配置され、電磁ビーム4を生成する。生成されたビーム4は、レーザ2から鉛直にミラー6まで進み、装置1の鉛直回転軸Vを定義する。ミラー6は、鉛直回転軸Vがミラー6の中心を通って延びるように装置1内に配置されている。ミラー6は、生成されたビーム4を反射し、規定の方向にビーム4を偏向させる。ミラー6は、回転軸Vに沿って回転可能に支持されており、例えば、任意に規定された領域内で自由に回転または旋回することができる。回転中、ミラー6は、回転方向での途切れない動きを行う。旋回プロセス中、ミラーは、特定の角度または水平角もしくは鉛直角に達すると、旋回または回転方向を変える。回転または旋回中、ミラー6は、生成されたビーム4を、ミラー6の向き調整に対応して連続的に偏向させる。ミラー6は、さらなる水平回転軸Hを有する。水平回転軸Hに沿って、ミラー6は、規定の鉛直角で旋回運動を行う。例示的実施形態によれば、電磁ビーム4のビーム経路においてミラー6の下流にビームスプリッタ8が接続される。ビームスプリッタ8は、複数の一部透過型ミラー10からなっていてよく、ミラー10は、好ましくは、生成されたビーム4を一部透過し、一部反射する。代替として、ビームスプリッタ8は、ビームスプリッタプリズムでもよい。ビームスプリッタ8は、鉛直回転軸の周りで回転可能であり、ミラー6に接続されており、したがって、生成されたビーム4は、ビームスプリッタ8に最適に向けられる。一部反射されたビーム12は、さらなる一部透明性ミラー10に向けられ、そこで再び一部透過され、一部反射される。したがって、いくつかのビーム4、12を生成することができる。ここで、ビーム4、12は、装置1の鉛直向き調整に沿って互いに離間されている。分割されたビーム12は、より大きな鉛直角を走査することができるように、元のビーム4とは異なる放射角を有する。鉛直角と水平角とは立体角にわたり、立体角は円錐状または角錐状でよい。生成されたビーム4、12は、パルス式に操作され、ミラー6の動きに対応して、立体角全体に沿って蛇行状に偏向される。したがって、LIDAR装置1は、ビーム4を用いて立体角を走査することができる。生成されるビーム4、12の数の増加により、装置1は、ビーム4、12の数および向き調整に適合された複数の検出器要素14を有する。ミラー6を機械的により単純に設計することができるように、ミラー6はまた、鉛直回転軸Vに沿って回転方向に回転し、特定の角度範囲で遮蔽することができ、それにより、ビーム4、12は、規定の水平角でのみ装置1から出ることができる。物体17で反射されたビーム16を受け取るために、装置1は、同様にミラー6と同期して回転可能または旋回可能な受光デバイス18または受光光学系18を有し、受光デバイス18または受光光学系18は、反射ビーム16を集束させ、規定の検出器要素14に偏向させる。したがって、規定の検出器要素14に特定のビーム4、12、16を割り当てることができ、したがって、完全なまたは少なくとも部分的な旋回角を検出器に投影することができる。図1bでは、ミラー6は、水平回転軸Hに沿った、図1aとは異なる旋回角を有する。例示的実施形態によれば、ビームスプリッタ8は、鉛直向き調整に関して静止型で設計される。ビームスプリッタ8は、ミラー6と同期して回転可能であるが、例示的実施形態によれば、一部透明性ミラー10は再調整されない。しかし、これは、技術的には実現することもできる。
Claims (12)
- 少なくとも1つの電磁ビーム(4、12)を用いて立体角を走査するための方法であって、
少なくとも1つの電磁ビーム(4)を生成するステップと、
前記少なくとも1つの電磁ビーム(4)を、回転可能または旋回可能なミラー(6)によって、水平角に沿っておよび/または鉛直角に沿って偏向するステップと、
前記少なくとも1つの電磁ビーム(4、12)を用いて立体角を走査するステップと、
前記水平角に沿って前記ミラー(6)と同期して回転可能な受光光学系(18)によって、少なくとも1つの反射された電磁ビーム(16)を受け取るステップと、
を含む方法において、
最小で少なくとも2つの電磁ビーム(4、12)によって走査が行われる
ことを特徴とする方法。 - 前記少なくとも2つの電磁ビーム(4)が、少なくとも2つの角度オフセットされたビーム源(2)によって生成される、請求項1に記載の方法。
- 少なくとも1つの電磁ビーム(4)が、少なくとも1つのビーム源(2)によって生成され、前記少なくとも1つの電磁ビーム(4)が、前記回転可能なミラー(6)の下流に接続されたビームスプリッタ(8)によって、少なくとも2つの電磁ビーム(12)に分割される、請求項1に記載の方法。
- 前記少なくとも2つの生成された電磁ビーム(4)が、互いに離間されて生成される、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記少なくとも2つの生成された電磁ビーム(4)が、互いに角度オフセットされて生成される、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
- 少なくとも2つの平行な電磁ビーム(4、12)が、少なくとも1つのビーム群(20、22、24)に組み合わされる、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
- 少なくとも1つのビーム群(20、22、24)の前記少なくとも2つの電磁ビーム(4、12)が、互いに平行に向き調整されて生成される、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記受光光学系(18)によって受け取られた前記少なくとも2つの反射された電磁ビーム(16)が、少なくとも2つの検出器要素(14)に向けられる、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
- 少なくとも1つの検出器要素(14)が、間隔または角度オフセットに基づいて、少なくとも1つの生成された電磁ビーム(4、12)またはビーム群(20、22、24)に割り当てられる、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1から9のいずれか一項に記載の方法による少なくとも1つの電磁ビーム(4、12)を用いて立体角を走査するためのLIDAR装置(1)であって、
少なくとも1つの電磁ビーム(4)を生成するための少なくとも1つのビーム源(2)と、
水平角に沿って、および/または鉛直角に沿って、前記生成された少なくとも1つの電磁ビーム(4)を偏向するための旋回可能なミラー(6)と、
物体(17)で反射された少なくとも1つの電磁ビーム(16)を受け取るための、前記ミラー(6)と同期して回転可能な受光光学系(18)と
を備えるLIDAR装置(1)において、
角度オフセットおよび/または横方向オフセットされた少なくとも2つの部分ビーム(12)に分割された少なくとも1つの電磁ビーム(4)によって前記走査が行われる
ことを特徴とするLIDAR装置(1)。 - 前記ミラー(6)、前記受光光学系(18)、および前記検出器要素(14)が、鉛直に延びる回転軸(V)に沿って、互いに従属または独立して回転可能である、請求項10に記載のLIDAR装置。
- 前記ミラー(6)が、前記鉛直回転軸(V)に直交して旋回可能である、請求項10または11に記載のLIDAR装置。
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