JP2024513938A - レーザレーダにおける走査装置の測角装置、測角方法 - Google Patents

レーザレーダにおける走査装置の測角装置、測角方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2024513938A
JP2024513938A JP2023561900A JP2023561900A JP2024513938A JP 2024513938 A JP2024513938 A JP 2024513938A JP 2023561900 A JP2023561900 A JP 2023561900A JP 2023561900 A JP2023561900 A JP 2023561900A JP 2024513938 A JP2024513938 A JP 2024513938A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
scanning mirror
scanning
angle measuring
angle
laser radar
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2023561900A
Other languages
English (en)
Inventor
高永豊
向少卿
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hesai Technology Co Ltd
Original Assignee
Hesai Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hesai Technology Co Ltd filed Critical Hesai Technology Co Ltd
Publication of JP2024513938A publication Critical patent/JP2024513938A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/26—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/497—Means for monitoring or calibrating
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/20—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/20—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
    • G01D5/2006—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the self-induction of one or more coils
    • G01D5/202—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the self-induction of one or more coils by movable a non-ferromagnetic conductive element
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4817—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

走査装置の測角装置、方法及びレーザレーダである。装置は導体（１１）と、測角回路（１２）とを含み、走査装置は走査ミラー（１０）を含み、走査ミラー（１０）は、一側が反射面であり、他側が取付面であり、少なくとも１つの軸線の回りに偏向可能であり、導体（１１）は取付面に固定され、測角回路（１２）は共振系（１２０）及びサンプリング部（１２１）を含み、共振系（１２０）はインダクタンス素子（１２０１）及びキャパシタンス（１２０２）を含み、インダクタンス素子（１２０１）は導体（１１）の静止位置から予め設定された距離離間して固定的に設置され、サンプリング部（１２１）は、共振系（１２０）のパラメータを確定するために共振系（１２０）の電気信号をサンプリングして出力し、それにより走査ミラー（１０）の偏向角度を確定する。走査ミラーの偏向角度を測定する目的を達成する。

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０２１年０４月２３日に提出された出願番号が２０２１１０４４２２０３．６であり、発明の名称が「レーザレーダにおける走査装置の測角装置、測角方法」の中国特許出願の優先権を主張し、その全ての内容は参照によって本出願に組み込まれる。
本出願はレーザ検出の分野に関し、特に、レーザレーダにおける走査装置の測角装置、測角方法及びレーザレーダに関する。
レーザレーダは、スキャナーを用いて異なる角度の走査を実現することができる。レーザレーダの放射端は、角度が時間的に変化するスキャナーにより、放射された検出ビームを異なる角度に偏向させて、異なる角度の走査と検出を実現する。検出ビームが目標物で反射されたエコー信号は、レーザレーダに戻り、受信端の光検出器で受信されて電気信号に変換され、信号処理を経て目標物の距離等の情報を得たり、３次元結像を実現する。一般的なスキャナーは、走査ミラーを含んでもよい。
走査ミラー式レーザレーダは、動作中、走査ミラーの偏向又は振れ角度を測定することにより、目標物に遭遇した時の各検出ビームの空間的角度位置を確定する必要があり、これらの空間的角度位置は、飛行時間に基づいて算出された目標物距離と組み合わせて目標物の３次元空間位置を確定した。
従来の走査ミラーの測角方法は、光てこ測定方法及びピエゾ電気／ピエゾ抵抗測定方法を含む。光てこ測定の原理は、図１に示すように、鏡面Ｍの初期位置の法線方向が水平位置にあるように設定し、望遠鏡Ｔからスケールの目盛りＳ０が見え、鏡面がθ角度回転するとＭ’位置に至り、鏡面法線（鏡面の幾何学的中心を通り、且つ方向が鏡面に垂直な線）がθ角度回転し、望遠鏡からスケールの目盛りＳが見えることになり、光の反射原理ｔａｎ２θ＝（Ｓ－Ｓ＿０）／Ｄから、鏡面が回転した角度θを算出することができる。光てこ測定方法の感度及び信号対雑音比は、光てこの長さＤに比例するため、デバイスの寸法と測角の信号対雑音比に平衡関係が存在し、デバイスの体積を減少した上で信号対雑音比を高めることができず、設備小型化の流れに合わない。
図２は、ピエゾ電気／ピエゾ抵抗原理に基づく測角方法の模式図を示し、ピエゾ電気／ピエゾ抵抗測定方法は、走査ミラーのひずみ構造（図２に示す駆動ビーム）にピエゾ電気素子又はピエゾ抵抗素子を集積し、図２に示すように、駆動ビームが走査ミラーを駆動して偏向させる場合に、駆動ビーム自体に引張り、圧縮又はねじれ等のひずみが生じ、ピエゾ電気素子／ピエゾ抵抗素子に圧力変化が発生し、素子の電圧／抵抗が変化したことになり、電圧／抵抗の変化量を測定することにより角度変化に変換することができるものである。しかし、このような測定方法は、角度変化量しか得られず、走査ミラーの絶対角度を測定できず、熱変形等の要因による走査ミラーの変形や並進運動（法線方向に沿った鏡面の移動）の場合、測角誤差が生じることがある。
本出願は、レーザレーダにおける走査装置の測角装置及び測角方法、並びにレーザレーダを提供する。
第１態様において、本出願は、導体と、測角回路と、を含むレーザレーダにおける走査装置の測角装置であって、前記走査装置が走査ミラーを含み、前記走査ミラーは、少なくとも一側が反射面であり、レーザレーダの出射ビーム又は反射ビームの方向を変えるために少なくとも１つの軸線の回りに偏向可能であり、前記導体が前記走査ミラーに固定され、前記測角回路が共振系及びサンプリング部を含み、前記導体が前記共振系の共振特性に影響を与え、前記サンプリング部が、前記共振系のパラメータを確定するために前記共振系の電気信号をサンプリングして出力し、それにより前記走査ミラーの偏向角度を確定するレーザレーダにおける走査装置の測角装置を提供する。
第２態様において、本出願の実施例は、検出ビームを発するための放射装置と、少なくとも１つの軸線の回りに偏向可能な走査ミラーを含み、前記検出ビームを目標空間に偏向させ、前記検出ビームが目標物で反射されたエコービームを反射する走査装置と、前記エコービームを受信して電気信号に変換する検出装置と、前記走査ミラーの偏向角度を確定するための第１態様に記載の走査装置の測角装置と、を含むレーザレーダを提供する。
第３態様において、本出願の実施例は、第１態様に記載の測角装置を用いてレーザレーダ走査装置の偏向角度を測定し、ここで、前記走査装置が走査ミラーを含み、導体が前記走査ミラーに固定され、前記測角回路が共振系を含む測角方法であって、前記共振系のパラメータを取得するステップと、前記パラメータに基づいて前記走査ミラーの偏向角度を確定するステップと、を含む測角方法を提供する。
本出願の実施例により提供されるレーザレーダにおける走査装置の測角装置、測角方法は、走査装置に導体を設置し、共振系を含む測角回路を設置することにより、上記共振系における共振時のパラメータを測定して、前記パラメータにより走査ミラーの偏向角度を確定することができる。上記走査装置の測角装置は、給電を必要とする部品を走査ミラーに設置する必要がないため、走査ミラーに対する給電や放熱の要件がなく、そのため、上記測角装置は、走査装置の信頼性に影響を与えることがない。また、上記測角装置は、構造が簡単でコンパクトであり、走査装置の偏向角度を測定するためのコストを低減することができる。
その上で、基準測角回路及びエッジ測角回路を設置するか、又は複数のエッジ測角回路を設置することにより、熱変形、並進運動等の要因に起因した走査ミラーの絶対角度の変化による測定バラツキをなくし、走査ミラーの測角精度及び信頼性を顕著に向上させることができる。
本出願の他の特徴、目的及び利点は、以下の図面を参照して非限定的な実施例に対してなされた詳細な記述を読むことによって、より明確になる。
１つの関連技術におけるレーザレーダにおける走査装置の測角原理の模式図である。 他の関連技術におけるレーザレーダにおける走査装置の測角原理の模式図である。 本出願の実施例により提供されるレーザレーダにおける走査装置の測角装置のいくつかの実施例の構成図である。 図３Ａに示す実施例における走査ミラー及びインダクタンス素子の平面図である。 図３Ａに示す測角装置の等価回路模式図である。 いくつかの実施例により提供されるサンプリング部を用いて共振系のパラメータを収集する構成図である。 他のいくつかの実施例により提供されるサンプリング部を用いて共振系のパラメータを収集する構成図である。 図３Ａに示す実施例に係るレーザレーダにおける走査装置の測角装置に応用される、走査ミラーの偏向角度を測定する原理的模式図である。 本出願の実施例により提供されるレーザレーダにおける走査装置の測角装置の他のいくつかの実施例の構成図である。 図８Ａに示す実施例における走査ミラー及びインダクタンス素子の平面図である。 本出願の実施例により提供されるレーザレーダにおける走査装置の測角装置の別のいくつかの実施例の構成図である。 図９Ａに示す実施例における走査ミラー及びインダクタンス素子の平面図である。 本出願の実施例により提供される走査装置の他の走査ミラー及びインダクタンス素子の平面図である。 本出願の実施例により提供される走査装置の別の走査ミラー及びインダクタンス素子の平面図である。 本出願の実施例により提供される測角方法のフローチャートである。
以下において、図面及び実施例を参照しながら本出願をさらに詳細に説明する。本明細書に説明される具体的な実施例は、関連する発明を解釈するためのものに過ぎず、当該発明を限定するものではないことが理解可能である。また、説明の便宜上、図面には当該発明に関連する部分のみを示していることを更に説明する必要がある。
相互に違反しない限り、本出願における実施例及び実施例における特徴を互に組み合わせてもよいのを説明する必要がある。以下、図面を参照して実施例に基づいて本出願を詳細に説明する。
本出願により提供されるレーザレーダにおける走査装置の測角装置のいくつか実例の構成図を示す図３Ａと、図３Ａにおける走査ミラー及びインダクタンス素子の平面図を示す図３Ｂとを参照されたい。
上記走査装置は、走査ミラー１０を含んでもよい。走査ミラー１０は、少なくとも一側が反射面である。走査ミラー１０は、１つ又は複数の軸線を含んでもよい。走査ミラー１０は、レーザレーダの出射ビーム又は反射ビームの方向を変えるために、少なくとも１つの軸線の回りに偏向することができる。
図３Ａに走査ミラーの側面図を示す。
上記走査装置の測角装置は、導体１１と、測角回路１２とを含む。導体１１は、走査ミラー１０に固定される。選択的に、上記導体１１は、走査ミラー１０の反射面とは反対側の面に固定される。上記導体１１は、導電率の高い金属材料（例えば、アルミニウム、銅、又はそれらの合金等）からなるなど、良好な導電性を有してもよい。
測角回路１２は、共振系１２０及びサンプリング部１２１を含む。上記共振系は、走査ミラーの回転時に共振状態で動作する。導体１１は、共振系の共振特性に影響を与える。上記サンプリング部１２１は、共振系１２０のパラメータを確定するために上記共振系１２０の電気信号をサンプリングして出力し、それにより走査ミラー１０の偏向角度を確定する。上記パラメータは、等価インダクタンス、共振周波数、共振周期等を含んでもよい。
走査ミラー１０の偏向角度を測定する場合に、前記レーザレーダにおける走査装置の測角装置は、前記パラメータを用いて走査ミラーエッジの偏向距離を確定し、次いで前記偏向距離を用いて偏向角度を確定する。
いくつかの応用シナリオにおいて、前記パラメータは、前記共振系の共振周波数又は共振周期であり、前記測角装置は、前記共振周波数又は共振周期を用いて前記走査ミラーの偏向角度を確定する。
他のいくつかの応用シナリオにおいて、前記パラメータは、前記共振系の等価インダクタンスであり、前記測角装置は、前記等価インダクタンスを用いて走査ミラーの偏向角度を確定する。
本実施例は、走査装置に導体を設置し、共振系を含む測角回路を設置することにより、上記共振系における共振時のパラメータを測定して、前記パラメータによりインダクタンス素子と上記導体の等価インダクタンスを確定し、それから等価インダクタンスに基づいて走査ミラーの偏向角度を確定することができる。上記走査装置の測角装置は、給電を必要とする部品を走査ミラーに設置する必要がないため、走査ミラーに対する給電や放熱の要件がなく、そのため、上記測角装置は、走査装置の信頼性に影響を与えることがない。また、上記測角装置は、構造が簡単でコンパクトであり、走査装置の偏向角度を測定するためのコストを低減することができる。
選択的に、図３Ａに示すように、共振系１２０は、インダクタンス素子１２０１及びキャパシタンス１２０２を含む。インダクタンス素子１２０１は、導体１１の静止位置から予め設定された距離ｄ０離間して固定的に設置される。
一般に、上記インダクタンス素子１２０１と上記導体１１との間の予め設定された距離は、走査ミラー１０の最大振幅よりも大きくてもよい。しかし、上記予め設定された距離が大きすぎると測定感度が低下するため、上記予め設定された距離を走査ミラー１０の最大振幅よりも若干大きい大きさに設定してもよい。走査ミラー１０は、動作中に軸線回りに偏向し、走査ミラー１０の最大振幅とは、走査ミラー１０の初期位置の法線方向（すなわち、コイルが位置する平面の法線方向）において、走査ミラー１０の偏向幅が最大となった時に、走査ミラー１０のエッジがその初期位置からずれた距離を指す。
上記パラメータは、共振系１２０の等価インダクタンスであってもよく、等価インダクタンスは、導体１１とインダクタンス素子１２０１との間の相互インダクタンスを表し、インダクタンス素子１２０１と上記導体１１との間の距離に関連する。
上記インダクタンス素子１２０１の幾何学的中心の走査ミラー１０での投影は、上記走査ミラー１０の幾何学的中心からずれている。いくつかの応用シナリオにおいて、上記測角回路１２は、エッジ測角回路であってもよい。上記エッジ測角回路１２のインダクタンス素子１２０１の上記走査ミラー１０での投影は、走査ミラー１０のエッジにある。
ここで、上記インダクタンス素子１２０１は、コイルを含んでもよいが、それに限定されない。上記コイルは、上記導体１１に向かってもよく、コイルが位置する平面は、静止した状態の導体１１が位置する平面と平行である。
図４は図３Ａに示す測角装置の等価回路模式図を示す。
図４に示すように、上記導体は、インダクタンス抵抗モデルと等価であってもよい。上記測角回路１２は、励起源（すなわち図における励起回路）ｉsをさらに含む。励起源ｉsは、上記共振系を共振状態で動作させる。
インダクタンス素子１２０１が上記導体に向かうため、上記インダクタンス素子１２０１と上記導体１１との間は、相互インダクタンス（Ｌm）が生じる。上記相互インダクタンスＬmは、インダクタンス素子と導体との間の距離によって変調され、すなわち、上記相互インダクタンス（Ｌm）は、インダクタンス素子１２０１と導体１１との間の距離の変化に伴って変化する。
上記インダクタンス素子１２０１は、キャパシタンス１２０２と並列又は直列に接続されて共振回路を構成することができる。図４に示すのは並列接続されるインダクタンス素子とキャパシタンスとからなる共振回路であり、励起源ｉsは、上記共振回路を共振点で動作させる。共振回路が共振点で動作している場合に、共振周波数は、次の式（１）のとおりである。
（１）
上記
は上記等価インダクタンスで、上記Ｃはキャパシタンスの容量値である。
また、走査ミラー１０が軸線回りに偏向する場合に、走査ミラー１０の取付面に取り付けられた導体１１が走査ミラーに追従して偏向し、導体１１とインダクタンス素子１２０１との距離が変化する。上記導体１１とインダクタンス素子１２０１との距離が変化するため、導体１１とインダクタンス素子１２０１との間の相互インダクタンスＬmが変化し、さらに共振回路の等価インダクタンス
の変化を引き起こす。励起源ｉsの励起信号を調整することにより、共振系を常に共振状態で動作させ、式（１）に従って、共振系の周波数を測定し、共振系の等価インダクタンス
を得て、さらに共振時の等価インダクタンスに基づいて導体とインダクタンス素子との間の距離を確定することができる。さらに、導体１１とインダクタンス素子１２０１との間の距離に基づいて走査ミラー１０の偏向角度を確定する。
サンプリング部１２１により共振系１２０の電気信号をサンプリングしてサンプリング信号を出力することができる。サンプリング部１２１から出力されたサンプリング信号に基づいて共振系１２０の共振周波数又は共振周期を確定し、さらに共振周波数又は共振周期に基づいて等価インダクタンスを確定し、次いで等価インダクタンスに基づいて導体１１とインダクタンス素子１２０１との実際の距離を確定して、その実際の距離及び初期距離に基づいて走査ミラー１０の偏向角度を確定することができる。
選択可能な実現形態として、上記サンプリング部１２１は、アナログデジタル変換器を含む。アナログデジタル変換器の入力端は、共振系の電気信号に対するサンプリングを達成するために、上記共振系に接続される。図５に示すように、並列に接続されたインダクタンス素子とキャパシタンスの両端は、それぞれアナログデジタル変換器の入力端に接続される。アナログデジタル変換器を用いて上記共振系の発振正弦波を収集し、正弦波アナログ信号に基づいて１発振に対応する時間、すなわち発振周期を取得する。発振周期に基づいて共振周波数を確定する。
選択可能な実現形態として、サンプリング部１２１は、比較器及び時間デジタル変換器（ＴＤＣ）を含み、前記比較器の２つの信号入力端は、前記共振系に接続してもよく、前記比較器の出力端は、前記共振系の電気信号に対するサンプリングを達成するために、前記時間デジタル変換器の入力端に接続される。図６に示すように、並列に接続されたインダクタンス素子とキャパシタンスの両端は、それぞれ比較器の２つの入力端に接続される。比較器の出力端は、時間デジタル変換器に接続される。比較器及び時間デジタル変換器（ＴＤＣ）は、正弦波を方形波に変換し、方形波周期に基づいて共振系の共振周期又は共振周波数を確定することができる。時間デジタル変換器（ＴＤＣ）は、時間分解能が高く、温度ドリフトも小さく、測定結果の精度が高い。
さらに、上記走査装置の測角装置は処理部（図示せず）をさらに含み、処理部は、上記サンプリング部の出力に基づいて共振系の共振周波数（共振周期と確定される場合に、周波数と周期との間の関係に基づいて共振系の共振周波数を確定できる）を確定するためのものである。
共振周波数を確定した後、上記式（１）に従って共振周波数に対応する等価インダクタンス
を計算することができる。上記の分析によると、上記等価インダクタンス
は、インダクタンス素子と上記導体との間の距離に関連する。インダクタンス素子と導体との間の距離をｄで表し、ＬＣ共振系の等価インダクタンスは、
＝ｆ（ｄ）（
はｄの関数）である。
一実施形態として、ｄが小さい場合、
Ｌ０＋ｋｘｄとなり、式中、Ｌ０は、ｄ＝０の場合の等価インダクタンスで、ｋはｄの影響係数である。
一実施形態として、ｄと
との関係は、キャリブレーション法によって確定することができる。異なるｄ値に対応する
を測定して、ｄと
との距離－インダクタンス対応関係、例えば、ｄ～
曲線又は対応テーブルを得て、該対応関係をレーザレーダに記憶する。実際の応用において、共振系をリアルタイムに測定した共振周波数に基づいて等価インダクタンス
を確定して、対応関係を検索すると、上記インダクタンス素子と導体との間の距離ｄの値を得ることができる。
また、ｄと共振系の共振周波数（又は共振周期）との関係をキャリブレーション法によって確定することもできる。異なるｄ値に対応する共振周波数（又は共振周期）を測定して、ｄと共振周波数（又は共振周期）との対応関係、例えば、関係曲線又は対応テーブル等を得て、該対応関係をレーザレーダに記憶し、実際の応用において、共振系をリアルタイムに測定した共振周波数（又は共振周期）に基づいて、周波数－距離対応関係を検索すると、上記インダクタンス素子１２０１と導体１１との間の距離ｄの値を得ることができる。図３Ａに示す実施例に係る測角装置に応用される走査ミラーの偏向角度を測定する原理的模式図を示す図７を参照されたい。導体１１と走査ミラー１０が固定的に接続されているため、原理的模式図において、導体１１の偏向角度は、走査ミラー１０の偏向角度と等価である。図７に示すように、導体１１の初期状態（図７の実線に示す静止状態）とインダクタンス素子１２０１との間の初期距離は、ｄ０とする。導体１１が走査ミラーに追従して角度θ偏向した後に位置１１’（図７の破線に示す）に至り、導体１１’とインダクタンス素子１２０１との間の距離はｄ１になる。走査ミラー１０のエッジの、コイルが位置する平面の法線方向における偏向距離ｘを算出することができる。走査ミラー１０の偏向角度θと、導体１１とインダクタンス素子１２０１との間の距離の変化量ｘは、正接三角関数関係を満たす。上記導体１１とインダクタンス素子１２０１との間の距離の変化量ｘは、走査ミラー１０のエッジの偏向距離と見なすことができる。上記変化量ｘ＝ｄ０－ｄ１である。導体の中心から導体のエッジまでの距離をｈとすると、走査ミラーの偏向角度θとｈ、ｘとの間は次の正接三角関数関係を満たし、
（２）、
そのため、
（３）。
インダクタンス素子の幾何学的中心の走査ミラーでの投影と、走査ミラーの中心との間の距離ｄ０、及び上記ｘを確定し、次いで式（３）に従って走査ミラーの偏向角度θを確定することができる。
一実施形態として、θと上記パラメータ（共振周波数又は上記等価インダクタンス）との対応関係、例えば、θと等価インダクタンスとの角度－インダクタンス対応関係等、又は、θと共振周波数との角度－周波数対応関係をキャリブレーション法によって確定して、レーザレーダに記憶することができる。実際の応用において、共振系の上記パラメータに基づいて対応関係を検索するだけで走査ミラーのリアルタイム偏向角度を取得することができる。
いくつかの応用シナリオにおいて、上記対応関係はキャリブレーション曲線である。これらの応用シナリオにおいて、測角回路は、予め設定された前記パラメータと偏向角度のキャリブレーション曲線を用いて偏向角度を確定することができる。即ち、実際の応用において、共振系の上記パラメータに基づき、キャリブレーション曲線に基づいて走査ミラーのリアルタイム偏向角度を確定するだけでよい。
説明すべきこととして、本発明の測角装置は、図３Ａ及び図７に示す、導体１１が走査ミラー１０の反射面とは反対側の面に固定される態様に限定されず、導体１１は、走査ミラー１０の他の位置に固定されてもよい。一実施形態として、導体１１は、走査ミラー１０の側面エッジに固定されてもよい。
共振系は、インダクタンス素子が、走査ミラー１０の法線方向に導体１１から所定の距離離間する固定方式に限定されるものでもなく、走査ミラー１０の偏向により導体１１を駆動して偏向させるか又は移動させ、共振系の等価インダクタンスを変化させ、共振系パラメータを走査ミラーの偏向角度を特徴付けるのに使用可能にするようにできればよい。一実施形態として、インダクタンス素子１２０１は、導体１１の静止位置と同一平面に位置してもよい。導体１１は、走査ミラーの反射面とは反対側の面に固定され、インダクタンス素子１２０１は、導体１１が位置する平面において導体１１から所定の距離離間し、すなわち、インダクタンス素子１２０１は、走査ミラー１０の周囲に設置される。他の実現形態として、導体１１は、走査ミラー１０の側面エッジに固定され、インダクタンス素子１２０１は、導体１１から所定の距離離間して走査ミラー１０の周囲に設置される。
本実施例において、走査装置に上記導体１１を設置し、共振系を含む測角回路を設置することにより、上記共振系における共振時のパラメータを測定して、パラメータによりインダクタンス素子と上記導体の等価インダクタンスを確定し、それから等価インダクタンスに基づいて走査ミラーの偏向角度を確定することができる。上記走査装置の測角装置は、給電を必要とする部品を走査ミラーに設置する必要がないため、走査ミラーに対する給電や放熱の要件がなく、そのため、上記測角装置は、走査装置の信頼性に影響を与えることがない。また、上記測角装置は、構造が簡単でコンパクトであり、走査装置の偏向角度を測定するためのコストを低減することができる。
本出願により提供される他のいくつかの実施例に係る走査装置の測角装置の構成図を示す図８Ａと、図８Ａにおける走査ミラーとインダクタンス素子との相対位置の平面図である図８Ｂとを参照されたい。
これらの実施例において、走査装置の測角装置は複数の測角回路を含む。
図８Ａに示すように、測角回路は、基準測角回路１２’及び少なくとも１つのエッジ測角回路１２を含む。図８Ｂに示すように、基準測角回路１２’の基準インダクタンス素子の中心の走査ミラーでの投影は、走査ミラーの幾何学的中心と実質的に重なり合う。各基準測角回路１２’及びエッジ測角回路１２は、いずれも１つのインダクタンス素子を有し、例えば、基準測角回路１２’は基準インダクタンス素子を含み、エッジ測角回路１２は第１インダクタンス素子を含んでもよい。
エッジ測角回路１２の第１インダクタンス素子の幾何学的中心の走査ミラー１０での投影は、走査ミラーの幾何学的中心からずれている。
走査ミラー１０は、少なくとも１つの軸線を有し、前記エッジ測角回路１２の第１インダクタンス素子の幾何学的中心の前記走査ミラー１０での投影は、前記軸線に位置している。図８Ｂに示すように、第１インダクタンス素子の幾何学的中心の走査ミラー１０での投影は、軸線Ｒ１－Ｒ１’に位置する。
基準測角回路１２’により測定された基準インダクタンス素子と導体１１との間の距離ｄ０は、インダクタンス素子と導体１１との間の静止時の基準距離と見なすことができる。エッジ測角回路１２を用いてエッジ測角回路１２における第１インダクタンス素子と導体１１との間の、走査ミラー１０が偏向した後の第１距離ｄ２を測定することができる。前記基準距離ｄ０及び前記第１距離ｄ２から前記走査ミラー１０の偏向角度を確定することができる。本実施例では、パラメータが等価インダクタンスであることを例として説明する。
エッジ測角回路１２の数が１であることを例とし、図７に示すように、走査ミラーの回転中心に対応する位置に基準測角回路１２が設置される。基準測角回路における基準インダクタンス素子は、キャパシタンス及び励起回路と並列に接続されて図４に示す測定回路を形成しており、共振系のパラメータ、等価インダクタンスＬe0に基づいて基準距離ｄ０を測定するために用いられる。走査ミラー１０の偏向幅が最大となる位置（振動エッジ）にエッジ測角回路１２が設置される。エッジ測角回路１２は、第１インダクタンス素子を含み、同様にキャパシタンス及び励起電源と接続されてＬＣ共振系を形成し、等価インダクタンスＬe1に基づいて角度変化後のｄ２を測定する。さらに、両者の差ｘ＝ｄ２－ｄ０から走査ミラーの角度変化を確定する。
また、Ｌe1－Ｌe0とｘとの対応関係をキャリブレーションし、Ｌe1及びＬe0を測定して差を求め、差を求めた結果Ｌe1－Ｌe0から対応関係を検索してｘ値を得ることもできる。
熱ひずみ等の要因により走査ミラーの基準距離ｄ０が変化するため、熱変形後の走査ミラー１０の同じ角度の偏向に対応する導体１１と第１インダクタンス素子との間の距離ｄ２が変化する。図８Ａ及び図８Ｂに示す実例では、走査ミラー１０の熱膨脹と冷収縮によりｄ０及びｄ２が同期して変化する。そのため、基準インダクタンス素子が測定した距離ｄ０、及び第１インダクタンス素子が検出した偏向後の距離ｄ２から、ｘ＝ｄ２－ｄ０の差に基づいて熱変形に起因するｄ０及びｄ２の変化による測角偏差をなくし、走査ミラーの偏向角度をより正確に取得することができる。
基準測角回路及びエッジ測角回路が設置されるので、走査ミラーの偏向距離を異なる位置で測定することができ、基準測角回路及びエッジ測角回路により測定された走査ミラーの偏向距離を組み合わせて走査ミラーの偏向角度を算出することにより、測角の正確性を高め、熱変形、並進運動等の要因による測定のバラツキをなくすことができる。
本出願により提供されるほかのいくつかの実施例の走査装置の測角装置の構成図を示す図９Ａと、図９Ａに示す走査装置における走査ミラーとインダクタンス素子との間の相対的な位置関係の平面図を示す図９Ｂとを参照されたい。
これらの実施例において、走査装置の測角装置は複数の測角回路を含む。本実施例では、パラメータが等価インダクタンスであることを例として説明する。
測角回路は複数のエッジ測角回路を含み、前記エッジ測角回路のインダクタンス素子の幾何学的中心の前記走査ミラーでの投影は、前記走査ミラーの幾何学的中心からずれている。
走査ミラーは、少なくとも１つの軸線を有し、少なくとも２つのエッジ測角回路のインダクタンス素子の幾何学的中心の前記走査ミラーでの投影は、１つの前記軸線の両端に位置し、且つ前記走査ミラーの幾何学的中心に対して対称である。図９Ｂに示すように、２つのエッジ測角回路は、それぞれインダクタンス素子１２０１－１及びインダクタンス素子１２０１－２に対応し、インダクタンス素子１２０１－１及びインダクタンス素子１２０１－２の各々の幾何学的中心の走査ミラー１０での投影は、軸線Ｒ２－Ｒ２’に位置する。
インダクタンス素子は、前記第１軸線を中心とした偏向角度に対して、２組とすることができ、それぞれ第１軸線と垂直な第２軸に対応し、第２軸は、例えば、図９Ｂに示す軸Ｒ２－Ｒ２’である。２つのインダクタンス素子１２０１－１、１２０１－２の各々の幾何学的中心の走査ミラーでの投影は、それぞれ第２軸の両端に位置し、それぞれ鏡面上の運動位相が逆な位置の変位を測定する。図９Ａに示すように、エッジ測角回路１２－１及びエッジ測角回路１２－２は、それぞれ走査ミラーの同一軸上の走査ミラーの偏向角度が最大の両端に位置し、且つ走査ミラーの幾何学的中心に対して対称である。
エッジ測角回路１２－１は、第１インダクタンス素子を含んでもよく、エッジ測角回路１２－２は、第２インダクタンス素子を含んでもよい。エッジ測角回路１２－１の等価インダクタンスは、Ｌｅ２であり、エッジ測角回路１２－２の等価インダクタンスは、Ｌｅ３である。エッジ測角回路１２－１における第１インダクタンス素子と導体１１との間の距離は、ｄ３である。エッジ測角回路１２－２における第２インダクタンス素子と導体１１との間の距離は、ｄ４である。
一実施形態として、
とｄ４－ｄ３との対応関係をキャリブレーションして、図３に示す実施例の方法により、エッジ測角回路１２－１のインダクタンス素子と導体１１との間の等価インダクタンス
、及びエッジ測角回路１２－２のインダクタンス素子と導体１１との間の等価インダクタンス
を測定してから、両者の差
を求め、次いで対応関係に基づいて対応するｘ＝ｄ１－ｄ２を確定することができる。
異なる組のエッジ測角回路を用いることで、走査ミラーの偏向距離を異なる位置で測定し、基準測角回路及びエッジ測角回路により測定された走査ミラーの偏向距離を組み合わせて、走査ミラーの偏向角度を算出することができ、それにより、測角の正確性を高め、熱変形、並進運動等の要因による測定のバラツキをなくすことができる。
エッジ測角回路が２組より多い場合に、複数組のエッジ測角回路をそれぞれ上記第２軸に対応させるように設置することができ、複数組のエッジ測角回路のインダクタンス素子の幾何学的中心の走査ミラーでの投影は、それぞれ第２軸に位置し、複数組のエッジ測角回路により複数の偏向距離を測定し、それぞれ複数の偏向角度をキャリブレーションし、複数の偏向角度とインダクタンス素子の位置を組み合わせて最終的な走査ミラーの偏向角度を確定することができる。例えば、そのうち２組のエッジ測角回路のインダクタンス素子の幾何学的中心の走査ミラーでの投影は、第２軸上の走査ミラーの幾何学的中心に対した同一側に位置し、該２組のエッジ測角回路により測定された偏向角度の平均値を求めることができ、そのうち２組のエッジ測角回路のインダクタンス素子の幾何学的中心の走査ミラーでの投影は、第２軸上の走査ミラーの幾何学的中心に対した両端に位置する場合、該２組のエッジ測角回路により測定された偏向角度の差を求めて、最終的な走査ミラーの偏向角度の計算に用いることができる。
本出願により提供される別のいくつかの実施例に係る走査装置の測角装置における、インダクタンス素子と走査ミラーとの相対的な位置関係の模式図を示す図１０を参照されたい。
測角装置は、複数の測角回路を含んでもよい。測角回路のインダクタンス素子に対応する幾何学的中心の走査ミラー１０での投影は、走査ミラー１０の幾何学的中心からずれている。すなわち、上記複数の測角回路は、複数のエッジ測角回路を含む。少なくとも２つの測角回路の各々に対応するインダクタンス素子の走査ミラー１０での投影は、それぞれ走査ミラー１０の異なる軸線に位置している。
図１０に示すように、１つのエッジ測角回路の第１インダクタンス素子１２０１－３の幾何学的中心の走査ミラーでの投影は、走査ミラーの軸線Ｒ２－Ｒ２’に位置している。１つのエッジ測角回路の第１インダクタンス素子１２０１－４の幾何学的中心の走査ミラーでの投影は、走査ミラーの軸線Ｒ３－Ｒ３’に位置している。軸線Ｒ２－Ｒ２’及び軸線Ｒ３－Ｒ３’は、それぞれ第１軸線と垂直である。
図３Ａに示す実施例により提供される走査装置の測角装置による測角手段によって、第１インダクタンス素子１２０１－３が位置するエッジ測角回路を用いて走査ミラーの軸線Ｒ２－Ｒ２’が第１軸線を中心とした偏向角度を測定し、第１インダクタンス素子１２０１－４が位置するエッジ測角回路を用いて走査ミラーの軸線Ｒ３－Ｒ３’が第１軸線を中心とした偏向角度を測定することができる。
図１０では、エッジ測角回路を２つの軸線に設置することによって、走査ミラーの２つの軸方向での偏向角度測定を実現する。
本出願により提供される別のいくつかの実施例に係る走査装置の測角装置における、インダクタンス素子と走査ミラーとの相対的な位置関係の模式図を示す図１１を参照されたい。
これらの実施例では、走査装置の測角装置は、複数の測角回路を含む。
２次元走査ミラーは、軸線Ｒ４－Ｒ４’及び軸線Ｒ５－Ｒ５’という互いに垂直な２つの偏向軸を有する。軸線Ｒ４－Ｒ４’及び軸線Ｒ５－Ｒ５’は、それぞれ第１軸線と垂直である。少なくとも２つのエッジ測角回路のインダクタンス素子の幾何学的中心の前記走査ミラーでの投影は、１つの前記軸線の両端に位置し、且つ前記走査ミラーの幾何学的中心に対して対称である。
図１１に示すように、２つの軸線上の走査ミラーのエッジ位置にエッジ測角回路を順に設置してもよい。
第１インダクタンス素子１２０１－５及び１２０１－６がそれぞれ位置しているエッジ測角回路を用いて走査ミラー軸線Ｒ４－Ｒ４’が第１軸線を中心とした偏向角度を測定する。第１インダクタンス素子１２０７及び１２０８がそれぞれ位置しているエッジ測角回路を用いて走査ミラーの軸線Ｒ５－Ｒ５’の、第１軸線に沿った偏向角度を測定する。測定に際しては、図９Ａ、図９Ｂに示す実例で説明した偏向角度測定手段を参照することができる。走査ミラーの２つの軸方向上の正確度が高い偏向角度測定結果を得ることができる。
いくつかの選択可能な実現形態において、図８Ａ及び図８Ｂ、図９Ａ及び図９Ｂ、図１０、及び図１１の各実施例に係るレーザレーダにおける走査装置の測角装置において、各測角回路は、それぞれ共振系及び励起源を含む。各測角回路の励起源をそれぞれ制御することにより、各測角回路の共振系を各々の特定の共振周波数で動作させることができる。少なくとも２つの測角回路の共振系の共振周波数が異なる。いくつかの応用シナリオにおいて、複数の測角回路がそれぞれ対応する共振系の共振周波数は、異なってもよい。
これらの選択可能な実現形態において、少なくとも２つの測角回路の共振系の共振周波数を異ならせることにより、各共振系間の相互干渉を低減し、各測角回路による測定結果の正確性を高めることができる。
他のいくつかの実施形態において、各測角回路は、それぞれ共振系及び励起源を含み、各測角回路の励起源をそれぞれ制御することにより、共振系を特定の共振周波数で動作させることができる。少なくとも２つの測角回路の共振系の動作タイミングは異なる。
具体的には、測角回路毎に各々の動作タイミングを設定することができる。ここで、少なくとも２つの測角回路の共振系の動作タイミングは異なってもよい。各動作タイミング内で、該動作タイミングに対応する測角回路を動作状態にし、励起回路による駆動によって、該動作タイミングに対応する共振系を共振状態にする。該タイミングが終了した後、該測角回路の励起電流を遮断する。これにより、各測角回路の共振系間の干渉を回避して、偏向角度の測定の正確度を確保することができる。
これらの選択可能な実現形態において、偏向角度の測定効率を高めるために、異なる測角回路に対して異なる共振周波数を設定し、同一の動作タイミング内で、干渉の少ない複数の共振系を同時に共振状態にすることができる。すなわち、同一の動作タイミング内で、相互干渉の小さい少なくとも２つの共振系の各々に対応する測角回路を同時に動作状態にし、励起回路によりこれらの測角回路の共振系を共振状態にして走査ミラーの偏向角度を測定する。
本出願は、検出ビームを発するための放射装置と、少なくとも１つの軸線の回りに偏向可能な走査ミラーを含み、前記検出ビームを目標空間に偏向させ、前記検出ビームが目標物で反射されたエコービームを反射する走査装置と、前記エコービームを受信して電気信号に変換する検出装置と、前記走査ミラーの偏向角度を確定するための図３Ａ－図３Ｂ、図８Ａ－図８Ｂ、図９Ａ－図９Ｂ、図１０、図１１のうちの１つに示すような走査装置の測角装置と、を含むレーザレーダをさらに提供する。
本開示により提供される測角方法の１つの模式的なフロー図を示す図１２を参照し、該測角方法は図３Ａ－図３Ｂ、図８Ａ－図８Ｂ、図９Ａ－図９Ｂ、図１０、図１１のうちの１つに示す走査装置の測角装置に応用される。
図１２に示すように、上記測角方法は、ステップ１０１とステップ１０２を含む。
ステップ１０１では、前記共振系のパラメータを取得する。
走査装置が動作状態にある場合に、走査装置の測角回路により出力される共振系のパラメータを取得することができ、ここで、測角回路は共振系を含む。
ステップ１０２では、前記パラメータに基づいて前記走査ミラーの偏向角度を確定する。
本実施例において、走査装置は、走査ミラーを含んでもよい。走査ミラーの少なくとも一側が反射面である。上記走査装置の測角装置は、導体と、測角回路とを含んでもよい。測角回路は、共振系を含む。上記導体は、走査ミラーの取付面に取り付けられ、導体は、共振系の共振特性に影響を与える。
走査装置が動作状態にある場合に、走査ミラーは偏向する。走査ミラーに取り付けられる導体も走査ミラーに追従して偏向する。共振系のパラメータは、走査ミラー及び導体の偏向に伴って変化する。
共振系のパラメータに基づいて走査ミラーの偏向角度を確定することができる。
具体的には、共振系は、インダクタンス素子及びキャパシタンスを含んでもよい。上記インダクタンス素子は、上記導体の静止位置から予め設定された距離離間して固定的に設置される。
インダクタンス素子と導体は相互インダクタンスが生じ、上記インダクタンス素子及び相互インダクタンスにより等価インダクタンスを確定する。相互インダクタンスは、インダクタンス素子と導体との間の距離に関連する。このように、等価インダクタンスは、インダクタンス素子と導体との間の距離によって変調される。
上記走査装置の測角方法は、上記ステップ１０１の前に、励起源を用いて前記共振系を共振状態で動作させるステップをさらに含む。
上記共振系は、励起信号の作用下で共振状態で動作することができる。共振系が共振している時に、共振周波数とキャパシタンス、等価インダクタンスは、上記式（１）の関係を満たす。そのため、測定された共振周波数から上記等価インダクタンスを確定することができる。
いくつかの選択可能な実現形態において、上記ステップ１０２は、
予め確定された距離－パラメータの対応関係に基づいて、前記インダクタンス素子と前記導体との間の現在の距離を確定するステップであって、前記距離－パラメータの対応関係が、インダクタンス素子と導体との間の距離と、共振系のパラメータとの対応関係を示すステップと、前記距離に基づいて走査ミラーの偏向角度を確定するステップと、を含む。
事前にキャリブレーションの方式によって、走査ミラーの偏向角度と共振系のパラメータとの間のキャリブレーション曲線を確定することができる。測角回路が共振系のパラメータを出力した後に、上記キャリブレーション曲線に基づいて走査ミラーの偏向角度を確定することができる。
本実施例において、前記測角回路は、サンプリング部をさらに含み、上記ステップ１０１は、前記サンプリング部が、前記パラメータを確定するために、前記共振系により出力された電気信号をサンプリングして出力するステップをさらに含む。上記パラメータは、共振系の等価インダクタンス、共振周波数又は共振周期を含む。共振周期から共振周波数を確定することができる。
また、上記測角回路は、処理部をさらに含む。処理部は、サンプリング部の出力を受信して、電気信号の変化周期を共振系の共振周期として確定する。
いくつかの選択可能な実現形態において、測角回路は、基準測角回路と少なくとも１つのエッジ測角回路とを含み、基準測角回路及びエッジ測角回路はそれぞれ１つのインダクタンス素子を有し、前記基準測角回路の基準インダクタンス素子の幾何学的中心の前記走査ミラーでの投影は、前記走査ミラーの幾何学的中心と実質的に重なり合い、前記エッジ測角回路の第１インダクタンス素子の幾何学的中心の前記走査ミラーでの投影は、前記走査ミラーの幾何学的中心からずれており、また、上記ステップ１０２は、次のサブステップ１０２１とサブステップ１０２２を含む。
サブステップ１０２１では、前記基準測角回路が出力した基準等価インダクタンスに基づいて、前記基準インダクタンス素子と前記走査ミラーの幾何学的中心との間の基準距離を確定する。
サブステップ１０２２では、前記エッジ測角回路が出力した測定等価インダクタンスに基づいて、前記第１インダクタンス素子と前記走査ミラーの幾何学的中心との間の第１距離を確定する。
さらに、上記ステップ１０２は、前記基準距離及び前記第１距離に基づいて前記走査ミラーの偏向角度を確定するステップを含む。
いくつかの応用シナリオにおいて、上記測角回路は、少なくとも１つのエッジ測角回路の第１インダクタンス素子の幾何学的中心の前記走査ミラーでの投影が、前記走査ミラーの軸線に位置し、前記基準距離及び第１距離に基づいて前記走査ミラーの前記軸線での偏向角度を確定することを含む。
いくつかの選択可能な実現形態において、前記測角回路は、複数のエッジ測角回路を含み、前記エッジ測角回路の第１インダクタンス素子の幾何学的中心の前記走査ミラーでの投影は、前記走査ミラーの幾何学的中心からずれており、また、前記ステップ１０２は、
複数のエッジ測角回路を用いて各々のインダクタンス素子と導体との間の第１距離をそれぞれ測定し、複数の第１距離から前記走査ミラーの偏向角度を確定するステップをさらに含む。
いくつかの選択可能な実現形態において、少なくとも２つのエッジ測角回路のインダクタンス素子の幾何学的中心の前記走査ミラーでの投影は、前記走査ミラーの幾何学的中心に対して対称であり、また、
複数のエッジ測角回路を用いて各々のインダクタンス素子と導体との間の第１距離をそれぞれ測定し、複数の第１距離から前記走査ミラーの偏向角度を確定する前記ステップは、
前記少なくとも２つのエッジ測角回路のインダクタンス素子と導体との各々の第１距離に基づいて、前記走査ミラーの偏向角度を確定するステップを含む。
以上は本出願の好ましい実施例及び適用する技術原理の説明に過ぎない。本出願に係る発明範囲は、上記技術特徴の特定の組み合わせによる技術手段に限定されず、上記発明構想を逸脱することなく上記技術特徴又はそれと同等な特徴を任意に組み合わせて形成した他の技術手段をも含むべきであることが当業者に自明である。例えば、上記特徴と本出願の開示（それに限定されない）による類似的な機能を有する技術特徴を互いに取り替えて形成した技術手段をも含む。

Claims (17)

  1. 導体と、測角回路と、を含むレーザレーダにおける走査装置の測角装置であって、
    前記走査装置が走査ミラーを含み、前記走査ミラーは、少なくとも一側が反射面であり、レーザレーダの出射ビーム又は反射ビームの方向を変えるために少なくとも１つの軸線の回りに偏向可能であり、
    前記導体が前記走査ミラーに固定され、
    前記測角回路が共振系及びサンプリング部を含み、
    前記導体が前記共振系の共振特性に影響を与え、
    前記サンプリング部が、前記共振系のパラメータを確定するために前記共振系の電気信号をサンプリングして出力し、それにより前記走査ミラーの偏向角度を確定する、レーザレーダにおける走査装置の測角装置。
  2. 前記パラメータが前記共振系の共振周波数又は共振周期であり、前記測角装置は、前記共振周波数又は共振周期を用いて前記走査ミラーの偏向角度を確定する、請求項１に記載のレーザレーダにおける走査装置の測角装置。
  3. 前記パラメータが前記共振系の等価インダクタンスであり、前記測角装置は、前記等価インダクタンスを用いて走査ミラーの偏向角度を確定する、請求項１に記載のレーザレーダにおける走査装置の測角装置。
  4. 前記共振系がインダクタンス素子及びキャパシタンスを含み、前記インダクタンス素子は、前記導体の静止位置から予め設定された距離離間して固定的に設置される、請求項２又は３に記載のレーザレーダにおける走査装置の測角装置。
  5. 前記インダクタンス素子の幾何学的中心の前記走査ミラーでの投影は、前記走査ミラーの幾何学的中心からずれている、請求項４に記載のレーザレーダにおける走査装置の測角装置。
  6. 前記レーザレーダにおける走査装置の測角装置は、前記パラメータを用いて走査ミラーエッジの偏向距離を確定し、次いで前記偏向距離を用いて偏向角度を確定する、請求項２又は３に記載のレーザレーダにおける走査装置の測角装置。
  7. 走査装置の測角装置は複数の測角回路を含む、請求項１に記載のレーザレーダにおける走査装置の測角装置。
  8. 前記複数の測角回路は基準測角回路及び少なくとも１つのエッジ測角回路を含み、基準測角回路及びエッジ測角回路はそれぞれ１つのインダクタンス素子を有し、
    前記基準測角回路のインダクタンス素子の幾何学的中心の前記走査ミラーでの投影は、前記走査ミラーの幾何学的中心と実質的に重なり合い、
    前記エッジ測角回路のインダクタンス素子の幾何学的中心の前記走査ミラーでの投影は、前記走査ミラーの幾何学的中心からずれている、請求項７に記載のレーザレーダにおける走査装置の測角装置。
  9. 前記走査ミラーは少なくとも１つの軸線を有し、前記エッジ測角回路のインダクタンス素子の幾何学的中心の前記走査ミラーでの投影は、前記軸線に位置している、請求項８に記載のレーザレーダにおける走査装置の測角装置。
  10. 前記測角回路は複数のエッジ測角回路を含み、前記エッジ測角回路のインダクタンス素子の幾何学的中心の前記走査ミラーでの投影は、前記走査ミラーの幾何学的中心からずれている、請求項７に記載のレーザレーダにおける走査装置の測角装置。
  11. 前記走査ミラーは少なくとも１つの軸線を有し、少なくとも２つのエッジ測角回路のインダクタンス素子の幾何学的中心の前記走査ミラーでの投影は、１つの前記軸線の両端に位置し、且つ前記走査ミラーの幾何学的中心に対して対称である、請求項１０に記載のレーザレーダにおける走査装置の測角装置。
  12. 前記測角回路は、予め設定された前記パラメータと前記偏向角度のキャリブレーション曲線を用いて偏向角度を確定する、請求項１に記載のレーザレーダにおける走査装置の測角装置。
  13. 前記走査装置の測角装置は、前記サンプリング部の出力に基づいて前記共振系のパラメータを確定するための処理部をさらに含む、請求項１に記載のレーザレーダにおける走査装置の測角装置。
  14. 前記処理部は、前記電気信号の変化周期を前記共振系の共振周期として確定する、請求項１３に記載のレーザレーダにおける走査装置の測角装置。
  15. 少なくとも２つの測角回路の共振系の共振周波数及び／又は動作タイミングが異なることを特徴とする、請求項７－１１のいずれか１項に記載のレーザレーダにおける走査装置の測角装置。
  16. 検出ビームを発するための放射装置と、
    少なくとも１つの軸線の回りに偏向可能な走査ミラーを含み、前記検出ビームを目標空間に偏向させ、前記検出ビームが目標物で反射されたエコービームを反射する走査装置と、
    前記エコービームを受信して電気信号に変換する検出装置と、
    前記走査ミラーの偏向角度を確定するための請求項１－１５のいずれか１項に記載のレーザレーダにおける走査装置の測角装置と、を含む、レーザレーダ。
  17. 請求項１－１５のいずれか１項に記載の測角装置を用いて前記レーザレーダにおける走査装置の偏向角度を測定し、前記走査装置が走査ミラーを含み、導体が前記走査ミラーに固定され、前記測角回路が共振系を含む測角方法であって、
    前記共振系のパラメータを取得するステップと、
    前記パラメータに基づいて前記走査ミラーの偏向角度を確定するステップと、を含む、測角方法。
JP2023561900A 2021-04-23 2021-12-31 レーザレーダにおける走査装置の測角装置、測角方法 Pending JP2024513938A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110442203.6 2021-04-23
CN202110442203.6A CN115236640A (zh) 2021-04-23 2021-04-23 激光雷达的扫描装置的角度测量装置、角度测量方法
PCT/CN2021/143790 WO2022222546A1 (zh) 2021-04-23 2021-12-31 激光雷达的扫描装置的角度测量装置、角度测量方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2024513938A true JP2024513938A (ja) 2024-03-27

Family

ID=83666583

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023561900A Pending JP2024513938A (ja) 2021-04-23 2021-12-31 レーザレーダにおける走査装置の測角装置、測角方法

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20240061093A1 (ja)
EP (1) EP4318024A1 (ja)
JP (1) JP2024513938A (ja)
KR (1) KR20230155518A (ja)
CN (1) CN115236640A (ja)
DE (1) DE112021007161T5 (ja)
MX (1) MX2023012570A (ja)
WO (1) WO2022222546A1 (ja)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020144547A1 (en) * 1998-08-14 2002-10-10 Pchelnikov Yuriy N. Electromagnetic method of the angular displacement monitoring
DE102004033083A1 (de) * 2004-07-08 2006-01-26 Robert Bosch Gmbh Wirbelstromsensor zur kontinuierlichen Weg- oder Winkelmessung
US7583090B2 (en) * 2006-08-30 2009-09-01 David S. Nyce Electromagnetic apparatus for measuring angular position
DE102011085737A1 (de) * 2011-11-03 2013-05-08 Continental Teves Ag & Co. Ohg Winkelsensor auf Wirbelstrombasis
DE102018102094A1 (de) * 2018-01-31 2019-08-01 Thyssenkrupp Ag Induktiver Winkelsensor für eine Kraftfahrzeuglenkung
DE102018107416A1 (de) * 2018-03-28 2019-10-02 HELLA GmbH & Co. KGaA Vorrichtung zur Bestimmung eines Drehwinkels und/oder eines Drehmoments
CN111308443B (zh) * 2020-04-14 2023-03-17 深圳市镭神智能系统有限公司 一种激光雷达

Also Published As

Publication number Publication date
MX2023012570A (es) 2023-11-08
WO2022222546A1 (zh) 2022-10-27
CN115236640A (zh) 2022-10-25
DE112021007161T5 (de) 2024-02-29
KR20230155518A (ko) 2023-11-10
EP4318024A1 (en) 2024-02-07
US20240061093A1 (en) 2024-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5357772B2 (ja) 光ファイバー温度センサー
US5172002A (en) Optical position sensor for scanning probe microscopes
US20210131795A1 (en) Three-dimensional reconstruction system and three-dimensional reconstruction method
US20110235049A1 (en) Wavefront Sensing Method and Apparatus
CN107314743A (zh) 定位感测装置及方法
EP3370047A1 (en) Spectrum measuring device, spectroscopic device, and spectroscopic system
US20220120864A1 (en) Method for measuring deflection angle of galvanometer scanner, and laser radar using method
JPS63198812A (ja) 可動要素
JP2024513938A (ja) レーザレーダにおける走査装置の測角装置、測角方法
CN112710256B (zh) 扫描光栅微镜的机电性能测试系统及方法
CN110702037A (zh) 基于激光自混合干涉的角度测量方法及所用测量装置
JPH06160016A (ja) 変位検出装置
US8704536B2 (en) Lateral displacement and rotational displacement sensor
US8497996B2 (en) Arrangement and method for measuring relative movement
CN108318736B (zh) 压电陶瓷响应频率的非接触式测量装置及测量方法
CN109632011B (zh) 一种位移与角度同步测量系统
CN113945150B (zh) 一种自动聚焦的光学干涉测量装置及聚焦方法、存储介质
CN117387819B (zh) 微推力测量装置
JP2003121131A (ja) 走査型間隙量検出による真直度測定方法
US20230221547A1 (en) Optical scanning device and control method thereof
TW200842320A (en) One optoelectronic 6 degree of freedom measurement system based multi-reflection principle
CN1614354A (zh) 使用垂直入射束偏移法用于超光滑表面的光学轮廓测定仪
CN115825517A (zh) 反射面天线的相对定位方法、相对定位系统和反射面天线
Filter et al. High resolution displacement detection with speckles: accuracy limits in linear displacement speckle metrology
Filter et al. High resolution displacement detection by speckle pattern analysis: accuracy limits in linear displacement speckle metrology

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20231006