TWI742448B - 雷射偵測裝置 - Google Patents

雷射偵測裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI742448B
TWI742448B TW108137121A TW108137121A TWI742448B TW I742448 B TWI742448 B TW I742448B TW 108137121 A TW108137121 A TW 108137121A TW 108137121 A TW108137121 A TW 108137121A TW I742448 B TWI742448 B TW I742448B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
module
light
target object
diffraction
scanning
Prior art date
Application number
TW108137121A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202109032A (zh
Inventor
潘明陽
黃季雯
林家竹
Original Assignee
大陸商業成科技（成都）有限公司
大陸商業成光電（深圳）有限公司
英特盛科技股份有限公司
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 大陸商業成科技（成都）有限公司, 大陸商業成光電（深圳）有限公司, 英特盛科技股份有限公司 filed Critical 大陸商業成科技（成都）有限公司
Publication of TW202109032A publication Critical patent/TW202109032A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI742448B publication Critical patent/TWI742448B/zh

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • 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
    • 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
    • G01S7/4814—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4817—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0808—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more diffracting elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/101—Scanning systems with both horizontal and vertical deflecting means, e.g. raster or XY scanners
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/106—Scanning systems having diffraction gratings as scanning elements, e.g. holographic scanners
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G02B5/1814—Diffraction gratings structurally combined with one or more further optical elements, e.g. lenses, mirrors, prisms or other diffraction gratings
    • G02B5/1819—Plural gratings positioned on the same surface, e.g. array of gratings
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G02B2005/1804—Transmission gratings

Abstract

本發明提供一種雷射偵測裝置，用於偵測目標物體的圖像，目標物體上定義有至少二掃描點組，每個掃描點組包括至少二掃描點，雷射偵測裝置包括：光源模組，用於發射光源光；繞射模組，設置於光源光出射路徑上，用於對入射的光源光進行繞射，以產生多束偵測光束，多束偵測光束分時掃描目標物體的至少二掃描點組；光束接收模組，用於接收目標物體對多束偵測光束進行反射而形成的多束反射光；及中央控制模組，用於控制光源模組開啟與關斷，並根據多束反射光進行數據處理以獲取目標物體的圖像。本發明提供的雷射偵測裝置掃描效率高且掃描範圍廣。

Description

雷射偵測裝置
本發明涉及物體三維圖像偵測儀器領域，尤其涉及一種雷射偵測裝置。
基於雷射探測的深度感測技術目前被廣泛的應用於地形描繪、三維物件掃瞄、無人駕駛等領域，其優勢相較於其他深度感測技術，量測距離範圍較大，且可適應更低輝度的測量環境。雷射探測系統可分為閃光式雷射探測系統與掃描式雷射探測系統兩類。
閃光式雷射探測系統主要包含一照明模組及一飛行時間(Time-of-Flight,ToF)陣列偵測器。照明模組用於發出一擴束的脈衝光線照射於待探測物體上，該待探測物體反射脈衝光線以成像於陣列偵測器上，陣列偵測器上定義有複數畫素，利用各畫素偵測到光線的時間偵測該待探測物體各點與雷射探測系統之間的距離，進而獲取空間深度影像。上述雷射探測系統的優勢在於掃瞄速度快，但空間解析度較差、光源功耗較大且造價昂貴。掃描式雷射探測系統可視為一個點掃描的雷射測距儀。掃描式雷射探測系統主要包括一照明模組、空間掃描裝置及單一飛行時間偵測器。該照明模組多使用雷射光源，該雷射光源可發出脈衝光線照射於待檢測物體上，並利用所述單一飛行時間偵測器接收待檢測物體的反射光，利用反射光的接收時間偵測該待探測物體各點與雷射探測系統之間的距離。該空間掃描裝置用於搭載該雷射光源，使得該雷射光源出射的脈衝光線能以不同角度發射至空間中，進而取得空間深度影像，其優勢在於空間解析度較高，且能隨使用者需求進行角度調整，而缺點在於掃描速度、範圍與耐用性皆受限於本身結構，難以滿足需求。
本發明提供一種雷射偵測裝置，用於偵測目標物體的圖像，所述目標物體上定義有至少二掃描點組，每個掃描點組包括至少二掃描點，所述雷射偵測裝置包括：光源模組，用於發射光源光；繞射模組，設置於所述光源光出射路徑上，用於對入射的所述光源光進行繞射，以產生多束偵測光束，所述多束偵測光束分時掃描所述目標物體的所述至少二掃描點組；光束接收模組，用於接收所述目標物體對所述多束偵測光束進行反射而形成的多束反射光；及中央控制模組，用於控制所述光源模組開啟與關斷，並根據所述多束反射光進行數據處理以獲取所述目標物體的圖像。
本發明實施例提供的雷射偵測裝置，包括光源模組、繞射模組、光束接收模組及中央控制模組，其中，光源模組發出光源光藉由繞射模組將其繞射為多束偵測光束，多束偵測光束同時對目標物體進行掃描，目標物體反射所述多束偵測光束產生多束反射光，光束接收模組接收目標物體反射的多束反射光，控制模組則可根據所述目標物體反射的所述多束反射光進行數據處理從而獲取目標物體的圖像。由於多束偵測光束同時對目標物體進行掃描，有利於提高雷射偵測裝置的掃描效率。並且，目標物體上定義有複數掃描點組，多束偵測光束可分時掃描所述複數掃描點組，也即多束偵測光束掃描範圍可變，從而有利於增大雷射偵測裝置的掃描範圍。
10、30:雷射偵測裝置
11、31:光源模組
12:繞射模組
121:繞射單元
1211:基板
1222:繞射圖案
1222a:十字圖案
1222b、1222c、1222d、1222e:橢圓
122、123、124、125:繞射區域
I1、I2、I3、I4:長軸
I5、I6、I7、I8:短軸
I9:長邊
I10:短邊
w:寬度
13:光束接收模組
131:畫素區域
14:中央控制模組
15:掃描控制模組
L1:光源光
L2:偵測光束
L3:反射光
20:目標物體
a1、a2、a3……a9，b1、b2、b3……b9，c1、c2、c3……c9，d1、d2、d3……d9:掃描點
311、312、313、314:發光單元
圖1為本發明實施例一提供的雷射偵測裝置的結構示意圖。
圖2為圖1中繞射模組的平面結構示意圖。
圖3為圖2中一個繞射單元的平面結構示意圖。
圖4為圖2中繞射模組發射的偵測光束的空間角分佈示意圖。
圖5為圖1中光束接收模組的平面結構示意圖。
圖6為圖1中目標物體的平面結構示意圖。
圖7為本發明實施例二提供的雷射偵測裝置的結構示意圖。
實施例一
請參閱圖1，本實施例提供的雷射偵測裝置10，用於偵測環境中目標物體20的圖像，具體的，用於偵測目標物體20的三維圖像。
請繼續參閱圖1，雷射偵測裝置10包括光源模組11、繞射模組12、光束接收模組13及連接光源模組11與光束接收模組13的中央控制模組14。
請繼續參閱圖1，光源模組11用於發射光源光L1，光源模組11包括至少一台雷射器，用於發射雷射光束作為光源光L1。光源模組11包括多台雷射器時，各台雷射器的雷射光束輸出方向設置為相同。光源模組11包括的雷射器數量主要影響出射的光源光L1照射於繞射模組12上時的光斑大小，進而影響繞射模組12產生的多束偵測光束L2照射目標物體20時於目標物體20上形成的光斑大小。因此光源模組11包括的雷射器數量可根據繞射模組12的面積、目標物體20的尺寸等因素進行設置。
請繼續參閱圖1，繞射模組12設置於光源光L1的出射路徑上，繞射模組12用於對入射其的光源光L1進行繞射以產生多束偵測光束L2並出射多束偵測光束L2。多束偵測光束L2用於對目標物體20進行掃描，換句話說，多束偵測光束L2用於照射目標物體20。多束偵測光束L2掃描目標物體20時皆被目標物體20所反射從而形成與多束偵測光束一一對應的多束反射光L3。
請參閱圖2，繞射模組12整體為一薄片狀結構，其包括至少二緊密排列的繞射單元121。本實施例中，繞射模組12包括複數陣列式排布的繞射單元121。
請參閱圖3，每一個繞射單元121包括一基板1211以及形成於基板1211上的繞射圖案1222。本實施例中，基板1211為透明絕緣基板，例如為玻璃基板。基板1211設置為邊長為2.8微米的正方形且厚度為2微米的結構。繞射圖案1222各處厚度相同，本實施例中，繞射圖案1222厚度設置為2微米。繞射圖案1222包括一個“十”字圖案1222a及圍繞“十”字圖案1222a依序設置的橢圓圖案1222b、橢圓圖案1222c、橢圓圖案1222d及橢圓圖案1222e。其中，橢圓圖案1222b與橢圓圖案1222d形狀大小相等，橢圓圖案1222c與橢圓圖案1222e形狀大小相等。橢圓圖案1222b具有長軸I1及短軸I5，橢圓圖案1222c具有長軸I2及短軸I6，橢圓圖案1222d具有長軸I3及短軸I7，橢圓圖案1222e具有 長軸I4及短軸I8。長軸I1及長軸I3尺寸相等，為0.7微米，長軸I2及長軸I4尺寸相等，為0.5微米，短軸I5及短軸I7尺寸相等，為0.4微米，短軸I6及短軸I8尺寸相等，為0.3微米。“十”字圖案1222a具有長邊I9及短邊I10，長邊I9為1微米，短邊I10為0.7微米，且長邊I9與短邊I10的寬度w皆為0.175微米。
請同時參閱圖1及圖3，繞射圖案1222用於控制繞射單元121產生的偵測光束L2的發射形態。偵測光束L2的發射形態包括偵測光束L2的發射角度、光束於一平行於繞射模組12的投影面上的投影形狀、光束光強分佈等等。因此，可以理解的，繞射單元121中繞射圖案1222的具體結構根據所需求的偵測光束的發射形態所確定。本發明不對繞射單元121中繞射圖案1222的具體形狀作限定，如圖3中所示的繞射圖案1222的結構僅作為示例。
繞射模組12可產生至少九個繞射等級。本實施例中，繞射模組12可產生九個繞射等級，也即，繞射模組12可以對接收到的光源光L1進行繞射產生九束偵測光束L2。
請參閱圖4，圖4示出的為光源光L1垂直入射繞射模組12時，繞射模組12所產生的多束偵測光束L2的空間角分佈。
請同時參閱圖1及圖5，光束接收模組13用於接收目標物體20反射的多束反射光L3。光束接收模組13包括複數陣列式排布的畫素區域131，各個畫素區域131面積相等，每個畫素區域131用於對應接收一束目標物體20所反射的反射光L3。因此可以理解的，光束接收模組13上的畫素區域131的數量大於等於反射光L3的數量。本實施例中，光束接收模組13上的畫素區域131的數量等於反射光L3的數量。
請參閱圖6，目標物體20上定義有至少二掃描點組，每個掃描點組包括至少二掃描點。本實施例中，目標物體20上定義有四個掃描點組，每一掃描點組中包括九個掃描點。請同時參閱圖1及圖6，掃描點即為偵測光束L2照射於目標物體20上時的照射位置。具體的，第一個掃描點組包括掃描點a1、掃描點a2、掃描點a3......及掃描點a9，第二個掃描點組包括掃描點b1、掃描點b2、掃描點b3......及掃描點b9，第三個掃描點組包括掃描點c1、掃描點c2、掃描點c3......及掃描點c9，第四個掃描點組包括掃描點d1、掃描點d2、掃描點d3......及掃描點d9。
請再參閱圖1，本實施例提供的雷射偵測裝置10，用於分時對所述四個掃描點組進行掃描，以分時獲取各個掃描點組中的所有掃描點距離光束接收模組13的距離，以獲取目標物體20的完整三維圖像。其中，分時掃描各個掃描點組藉由改變光源光L1入射繞射模組12的入射角實現，也即，光源光L1以不同入射角入射繞射模組12時，繞射模組12出射的多束偵測光束L2掃描目標物體20上的不同掃描點組。
請繼續參閱圖1，具體的，本實施例提供的雷射偵測裝置10，還包括位於光源模組11與繞射模組12之間的掃描控制模組15。掃描控制模組15設置於光源光L1的出射路徑上，接收光源光L1，用於控制光源光L1入射至繞射模組12時的入射角。本實施例中，掃描控制模組15為一反射片，用於將接收到的光源光L1反射至繞射模組12。藉由改變反射片(也即掃描控制模組15)的與繞射模組12之間的傾角，改變光源光L1入射至繞射模組12時的入射角，從而改變繞射模組12出射的多束偵測光束L2掃描目標物體20上的掃描點組。
中央控制模組14與光源模組11、光束接收模組13及掃描控制模組15皆電連接，用於控制光源模組11的開啟與關斷，記錄光束接收模組13接收的每一束反射光L3的時間並進行數據處理以獲取目標物體20的三維圖像，以及控制掃描控制模組15的擺放角度的調整。於一實施例中，中央控制模組14為一芯片或芯片組；於另一實施例中，中央控制模組14為一計算機。
以下對上述雷射偵測裝置10的工作過程進行描述：
請同時參閱圖1及圖6，於第一時段，中央控制模組14控制光源模組11開啟，光源模組11發射光源光L1，此時掃描控制模組15處於第一擺放角度，其接收光源光L1並將光源光L1以第一入射角反射至繞射模組12，繞射模組12對光源光L1進行繞射以產生多束偵測光束L2並出射。本實施例中，繞射模組12對光源光L1進行繞射以產生九束偵測光束L2並出射。九束偵測光束L2分別各自掃描掃描點a1、掃描點a2、掃描點a3......及掃描點a9中的一個掃描點，且九束偵測光束L2皆被目標物體20反射產生九束與偵測光束L2一一對應的反射光L3。光束接收模組13接收被目標物體20反射的九束反射光L3，其中，光束接收模組13中每一個畫素區域131接收一束反射光L3。中央控制模組14與光束接收模組13電連接，用於記錄光束接收模組13上各個畫素區域131接收到的被目標物體20反射的九束反射光L3的時間。由於中央控制模組14記錄有所有反 射光L3的發射時間，則可知上述所有偵測光束L2的發射時間及反射光L3的接收時間的時間差，而偵測光束L2與反射光L3的傳播速度相等，且為已知的，則每束偵測光束L2的發射時間及反射光L3的接收時間的時間差與傳播速度的乘積的二分之一即分別為掃描點a1、掃描點a2、掃描點a3......及掃描點a9與光束接收模組13的距離，也即分別為掃描點a1、掃描點a2、掃描點a3......及掃描點a9中每個掃描點與雷射偵測裝置10的距離。
請繼續同時參閱圖1及圖6，於第二時段，中央控制單元14控制光源模組11開啟，光源模組11發射光源光L1，此時掃描控制模組15處於第二擺放角度，其接收光源光L1並將光源光L1以第二入射角反射至繞射模組12，繞射模組12對光源光L1進行繞射以產生多束偵測光束L2並出射。本實施例中，繞射模組12對光源光L1進行繞射以產生九束偵測光束L2並出射。九束偵測光束L2分別各自掃描掃描點b1、掃描點b2、掃描點b3......及掃描點b9中的一個掃描點，且九束偵測光束L2皆被目標物體20反射。光束接收模組13接收被目標物體20反射的九束反射光L3，其中，光束接收模組13中每一個畫素區域131接收一束反射光L3。中央控制模組14與光束接收模組13電連接，用於記錄光束接收模組13上各個畫素區域131接收到的被目標物體20反射的九束反射光L3的時間。由於中央控制模組14記錄有所有偵測光束L2的發射時間，則可知上述所有偵測光束L2的發射時間及接收反射光L3的時間的時間差，而偵測光束L2與反射光L3的傳播速度相等，且為已知的，則每束偵測光束L2的發射時間及反射光L3的接收時間的時間差與傳播速度的乘積的二分之一即分別為掃描點b1、掃描點b2、掃描點b3......及掃描點b9與光束接收模組13的距離，也即分別為掃描點b1、掃描點b2、掃描點b3......及掃描點b9中每個掃描點與雷射偵測裝置10的距離。
於第三時段，繞射模組12發射九束偵測光束L2掃描目標物體20的掃描點c1、掃描點c2、掃描點c3......及掃描點c9，於第四時段，繞射模組12發射九束偵測光束L2掃描目標物體20的掃描點d1、掃描點d2、掃描點d3......及掃描點d9，具體掃描過程與上述掃描掃描點a1、掃描點a2、掃描點a3......及掃描點a9及掃描點b1、掃描點b2、掃描點b3......及掃描點b9的過程類似，不再贅述。雷射偵測裝置10分時掃描上述四個掃描點組後，中央控制模組14已記錄目標物體20上所有掃描點與雷射偵測裝置10之間的距離，根據上述距離，即可 得到目標物體20的完整三維圖像。於上述四個時段中，中央控制模組14始終控制光源模組11保持開啟狀態，僅藉由改變掃描控制模組15與繞射模組12之間的傾角以改變所有偵測光束L2所照射的目標物體20上的掃描點組。
應當理解，實際操作中，通常目標物體20上會定義較多數量的掃描點，進而提高掃描精準度。具體的，增加掃描點數量可藉由改變繞射模組12中的繞射圖案1222的結構、材質、排列規律等實現。
本實施例提供的雷射偵測裝置10，包括光源模組11、繞射模組12、光束接收模組13、中央控制模組14及掃描控制模組15，其中光源模組11發出光源光L1，藉由繞射模組12將其繞射為多束偵測光束L2，可同時由所述多束偵測光束對目標物體20進行掃描，可以有效提高掃描效率。並且，目標物體20定義有至少二掃描點組，掃描控制模組15用於控制光源光L1入射至繞射模組12的入射角，入射至繞射模組12的光源光L1入射角不同時，繞射模組12產生的偵測光束L2出射後掃描的目標物體20上的掃描點組不同，則中央控制模組14可藉由改變掃描控制模組15與繞射模組12之間的傾角以改變光源光L1入射至繞射模組12的入射角，從而改變繞射模組12產生的偵測光束L2出射後掃描的目標物體20上的掃描點組。因此中央控制模組14及掃描控制模組15使得偵測光束L2的掃描範圍增大。
實施例二
請參閱圖7，本實施例提供的雷射偵測裝置30，與實施例一中的雷射偵測裝置10的區別主要在於光源模組11的結構不同且本實施例提供的雷射偵測裝置30不包括掃描控制模組15。以下僅對區別部分進行詳細描述。
請繼續參閱圖7，雷射偵測裝置30包括光源模組31、繞射模組12、光束接收模組13及連接光源模組11與光束接收模組13的中央控制模組14。其中，繞射模組12、光束接收模組13及中央控制模組14的結構與實施例一中類似。
光源模組31包括至少二發光單元，本實施例中，光源模組31包括四個發光單元，分別為發光單元311、發光單元312、發光單元313及發光單元314。本實施例中，所述四個發光單元並排設置，於另一實施例中，所述四個發光單元可陣列式排列。
中央控制模組14獨立控制所述四個發光單元開啟或關閉。具體的，中央控制模組14分時開啟發光單元311、發光單元312、發光單元313及發光單元314。繞射模組12上定義有至少二與發光單元一一對應的繞射區域，本實施例中，繞射模組12上定義有與所述四個發光單元一一對應的四個繞射區域，分別為繞射區域122、繞射區域123、繞射區域124及繞射區域125。其中，每一個繞射區域包括至少一個繞射單元121，各個繞射區域包括的繞射單元121數量相等。
本實施例中，目標物體20如實施例一中所述，具有四個掃描區域，所述四個發光單元與所述四個掃描區域一一對應，且與所述四個繞射區域一一對應。
以下將對雷射偵測裝置30的工作過程進行描述：
請同時參閱圖6及圖7，於第一時段，中央控制模組14控制光源模組31中的發光單元311開啟，並控制其他發光單元關閉。發光單元311發射光源光L1至繞射模組12中的繞射區域122，繞射區域122對光源光L1進行繞射以產生九束偵測光束L2並出射。九束偵測光束L2分別各自掃描目標物體20的掃描點a1、掃描點a2、掃描點a3......及掃描點a9中的一個掃描點，且九束偵測光束L2皆被目標物體20反射形成與九束偵測光束L2一一對應的九束反射光L3。光束接收模組13接收被目標物體20反射的九束反射光L3，其中，光束接收模組13中每一個畫素區域131接收一束反射光L3。中央控制模組14與光束接收模組13電連接，用於記錄光束接收模組13上各個畫素區域131接收到的被目標物體20反射的所有反射光L3的時間。由於中央控制模組14記錄有所有偵測光束L2的發射時間，則可知上述所有偵測光束L2的發射時間及反射光L3的接收時間的時間差，而偵測光束L2與反射光L3的傳播速度相同，且該傳播速度是已知的，則每束偵測光束L2的發射時間及反射光L3的接收時間的時間差與傳播速度的乘積的二分之一即分別為掃描點a1、掃描點a2、掃描點a3......及掃描點a9與光束接收模組13之間的距離，也即分別為掃描點a1、掃描點a2、掃描點a3......及掃描點a9與雷射偵測裝置10的距離，藉由所有掃描點與雷射偵測裝置10的距離。
於第二時段，中央控制模組14控制光源模組31中的發光單元312開啟，並控制其他發光單元關閉。發光單元312發射光源光L1至繞射模組12中的繞射區域123，繞射區域123對光源光L1進行繞射以產生九束偵測光束L2並 出射。九束偵測光束L2分別各自掃描目標物體20的掃描點b1、掃描點b2、掃描點b3......及掃描點b9中的一個掃描點，且九束偵測光束L2皆被目標物體20反射。光束接收模組13接收被目標物體20反射的九束反射光L3，其中，光束接收模組13中每一個畫素區域131接收一束反射光L3。中央控制模組14與光束接收模組13電連接，用於記錄光束接收模組13上各個畫素區域131接收到的被目標物體20反射的所有反射光L3的時間。由於中央控制模組14記錄有所有偵測光束L2的發射時間，則可知上述所有偵測光束L2的發射時間及反射光L3的接收時間的時間差，而偵測光束L2與反射光L3的傳播速度相同，且該傳播速度是已知的，則每束偵測光束L2的發射時間及反射光L3的接收時間的時間差與傳播速度的乘積的二分之一即分別為掃描點b1、掃描點b2、掃描點b3......及掃描點b9與光束接收模組13之間的距離，也即分別為掃描點b1、掃描點b2、掃描點b3......及掃描點b9與雷射偵測裝置10的距離。
於第三時段，中央控制模組14控制光源模組31中的發光單元313開啟，並控制其他發光單元關閉。雷射偵測裝置30掃描目標物體20的掃描點c1、掃描點c2、掃描點c3......及掃描點c9，於第四時段，中央控制模組14控制光源模組31中的發光單元314開啟，並控制其他發光單元關閉。雷射偵測裝置30掃描目標物體20的掃描點d1、掃描點d2、掃描點d3......及掃描點d9，具體掃描過程與上述掃描掃描點a1、掃描點a2、掃描點a3......及掃描點a9及掃描點b1、掃描點b2、掃描點b3......及掃描點b9類似，不再贅述。雷射偵測裝置10分時掃描上述四個掃描點組後，中央控制模組14已記錄目標物體20上所有掃描點與雷射偵測裝置10之間的距離，根據上述距離，即可得到目標物體20的完整三維圖像。
於上述四個時段中，中央控制模組14分時開啟發光單元311、發光單元312、發光單元313及發光單元314，以改變偵測光束L2所照射的目標物體20上的掃描點組。
應當理解，本實施例提供的雷射偵測裝置30，可實現實施例一中所述的所有有益效果；並且於此基礎上，相較於實施例一中的雷射偵測裝置10，由於本實施例中，雷射偵測裝置30無需掃描控制模組15，直接控制光源模組31中各個發光單元的開啟與關閉即可改變所有偵測光束L2的掃描點組，有利於 節省整個裝置中的元器件數量，簡化雷射偵測裝置30內部光路結構，進而有利於提高雷射偵測裝置30內部光路的穩定性並節省雷射偵測裝置30整體成本。
本技術領域之普通技術人員應當認識到，以上之實施方式僅是用來說明本發明，而並非用作為對本發明之限定，只要於本發明之實質精神範圍之內，對以上實施例所作之適當改變及變化均落於本發明要求保護之範圍之內。
10:雷射偵測裝置
11:光源模組
12:繞射模組
13:光束接收模組
131:畫素區域
14:中央控制模組
15:掃描控制模組
L1:光源光
L2:偵測光束
L3:反射光
20:目標物體

Claims (5)

  1. 一種雷射偵測裝置，用於偵測目標物體的圖像，其改良在於，所述目標物體上定義有至少二掃描點組，每個掃描點組包括至少二掃描點，所述雷射偵測裝置包括：光源模組，用於發射光源光；繞射模組，設置於所述光源光出射路徑上，用於對入射的所述光源光進行繞射，以產生多束偵測光束，所述多束偵測光束分時掃描所述目標物體的所述至少二掃描點組；光束接收模組，用於接收所述目標物體對所述多束偵測光束進行反射而形成的多束反射光；中央控制模組，用於控制所述光源模組開啟與關斷，並根據所述多束反射光進行數據處理以獲取所述目標物體的圖像；及反射片，位於所述光源模組與所述繞射模組之間且電連接所述中央控制模組，所述中央控制模組藉由控制所述反射片與所述繞射模組之間的傾角控制所述光源光入射至所述繞射模組時的入射角，所述多束偵測光束掃描的所述目標物體的所述掃描點組根據所述入射角的改變而改變。
  2. 如請求項1所述的雷射偵測裝置，其中，於同一時段，所述多束偵測光束分別掃描所述目標物體上同一掃描點組中不同的掃描點；所述多束偵測光束中的每一束偵測光束於不同時段掃描所述目標物體上不同掃描點組中的一掃描點。
  3. 如請求項1所述的雷射偵測裝置，其中，所述繞射模組包括至少二繞射單元；每一所述繞射單元包括基板及設置於所述基板上的繞射圖案，所述繞射圖案用於控制所述繞射模組產生的所述多束偵測光束的發射形態。
  4. 如請求項1所述的雷射偵測裝置，其中，所述光束接收模組定義有複數畫素區域，每個所述畫素區域對應接收一束所述反射光。
  5. 如請求項1所述的雷射偵測裝置，其中：所述中央控制模組用於根據接收所述多束反射光及發射所述多束偵測光束的時間差計算所述目標物體上各個所述掃描點與所述光束接收模組的距離，並 根據所述目標物體上各個所述掃描點與所述光束接收模組的距離，獲取所述目標物體的圖像。
TW108137121A 2019-06-24 2019-10-15 雷射偵測裝置 TWI742448B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910548710.0 2019-06-24
CN201910548710.0A CN110261872A (zh) 2019-06-24 2019-06-24 激光侦测装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202109032A TW202109032A (zh) 2021-03-01
TWI742448B true TWI742448B (zh) 2021-10-11

Family

ID=67920757

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW108137121A TWI742448B (zh) 2019-06-24 2019-10-15 雷射偵測裝置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20200400827A1 (zh)
CN (1) CN110261872A (zh)
TW (1) TWI742448B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111007523A (zh) * 2019-12-09 2020-04-14 Oppo广东移动通信有限公司 飞行时间发射器、飞行时间深度模组和电子装置
WO2021196192A1 (zh) * 2020-04-03 2021-10-07 深圳市速腾聚创科技有限公司 激光收发系统、激光雷达及自动驾驶设备
TWI788907B (zh) * 2021-07-07 2023-01-01 隆達電子股份有限公司 檢測裝置
TWI814452B (zh) * 2021-07-07 2023-09-01 隆達電子股份有限公司 檢測裝置
WO2023088948A1 (en) * 2021-11-22 2023-05-25 Nil Technology Aps Illumination modules including optical elements to produce light steering functions or different illumination patterns

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201708796A (zh) * 2015-08-19 2017-03-01 業成光電（深圳）有限公司 光感測結構及其製造方法
US20180095165A1 (en) * 2016-09-30 2018-04-05 Magic Leap, Inc. Projector with spatial light modulation
CN109343034A (zh) * 2018-09-19 2019-02-15 中国电子科技集团公司第三十八研究所 一种基于mems振镜的激光雷达发射系统

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1174611A (zh) * 1994-09-05 1998-02-25 米高技术有限公司 衍射表面及其制造方法
CN110603461B (zh) * 2017-05-11 2021-10-22 华为技术有限公司 飞行时间设备

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201708796A (zh) * 2015-08-19 2017-03-01 業成光電（深圳）有限公司 光感測結構及其製造方法
US20180095165A1 (en) * 2016-09-30 2018-04-05 Magic Leap, Inc. Projector with spatial light modulation
CN109343034A (zh) * 2018-09-19 2019-02-15 中国电子科技集团公司第三十八研究所 一种基于mems振镜的激光雷达发射系统

Also Published As

Publication number Publication date
TW202109032A (zh) 2021-03-01
CN110261872A (zh) 2019-09-20
US20200400827A1 (en) 2020-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI742448B (zh) 雷射偵測裝置
JP6995413B2 (ja) 小角度発散を伴うｖｃｓｅｌアレイｌｉｄａｒ送信機
US20210011136A1 (en) Lidar system and method
US10305247B2 (en) Radiation source with a small-angle scanning array
JP7019894B2 (ja) 物体を感知する方法及びセンサシステム
JP7242849B2 (ja) 再帰反射体のマッピングのための方法およびシステム
CN110824490B (zh) 一种动态距离测量系统及方法
CN108375762B (zh) 激光雷达及其工作方法
CN110389355B (zh) 一种多线激光雷达
CN210142187U (zh) 一种距离探测装置
CN109752704A (zh) 一种棱镜及多线激光雷达系统
WO2021056669A1 (zh) 一种集成分束扫描装置及其制造方法
CN110658509A (zh) 基于一维衍射光学元件doe的激光雷达系统
US11237256B2 (en) Methods and systems for dithering active sensor pulse emissions
CN110716189A (zh) 一种发射器及距离测量系统
WO2021212915A1 (zh) 一种激光测距装置及方法
TWI747289B (zh) 成像裝置及成像方法
US20230393245A1 (en) Integrated long-range narrow-fov and short-range wide-fov solid-state flash lidar system
CN111308442B (zh) 激光雷达
US20210302543A1 (en) Scanning lidar systems with flood illumination for near-field detection
US20230408694A1 (en) Segmented flash lidar using stationary reflectors
US20230031326A1 (en) Illumination device for an optical sensor, optical sensor and method for controlling an illumination device
US7180669B2 (en) Method and system for generating substantially uniform speckle patterns
JP2022140361A (ja) 光走査システム
JP2024017519A (ja) 測定装置、受光器、及び投光器