[發(fā)明專(zhuān)利]測(cè)量目標(biāo)方位和距離的激光雷達(dá)設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810081225.9
• 申請(qǐng)日: 2008-02-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101435870A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 岡田匡憲;鴻巢光司;田中秀幸
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 電裝波動(dòng)株式會(huì)社
• 主分類(lèi)號(hào): G01S7/481
• 分類(lèi)號(hào): G01S7/481;G01S17/02
• 代理公司: 永新專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 王 英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及能夠用激光束測(cè)量目標(biāo)的方位以及從該設(shè)備到目標(biāo) 的距離的一種激光雷達(dá)設(shè)備。

背景技術(shù)

作為能夠測(cè)量從設(shè)備到目標(biāo)的距離和目標(biāo)方位的激光雷達(dá)設(shè)備， 已經(jīng)有象Hoashi等的第2789741號(hào)日本專(zhuān)利中公開(kāi)的已知設(shè)備。

Hoashi等的激光雷達(dá)設(shè)備包括：激光束產(chǎn)生裝置，用于將作為輸 出光的激光束或激光脈沖發(fā)射到測(cè)量范圍，所述輸出光具有光軸；光 檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)輸出光從測(cè)量范圍中的目標(biāo)反射回來(lái)以后到達(dá)， 作為輸入光的反射回來(lái)的激光束或反射回來(lái)的激光脈沖；光隔離器， 它容許輸出光透過(guò)而禁止輸入光透射；以及電控制單元(ECU)。上 述激光束產(chǎn)生裝置是例如激光二極管，它產(chǎn)生包括激光束或激光脈沖 的激光發(fā)射。光檢測(cè)裝置是例如光電二極管，它將入射激光束或入射 激光脈沖轉(zhuǎn)換為作為入射激光束或入射激光脈沖函數(shù)的電流。光隔離 器反射輸入光，而經(jīng)過(guò)光隔離器的輸入光將被引導(dǎo)到光檢測(cè)裝置。為 了實(shí)現(xiàn)這些功能，光隔離器最好位于輸出光的光軸上。電控制單元 (ECU)基于輸出和輸入激光束的相位差，或者基于激光脈沖的發(fā)射 和接收之間經(jīng)歷的時(shí)間并利用光速，計(jì)算從設(shè)備到目標(biāo)的距離，如果 存在目標(biāo)的話。此外，Hoashi等的激光雷達(dá)設(shè)備包括凹面反射鏡，它 將輸出光向測(cè)量范圍偏轉(zhuǎn)，并且將目標(biāo)反射回來(lái)的輸入光向光檢測(cè)裝 置偏轉(zhuǎn)。此外，還將凹面反射鏡設(shè)置為繞軸旋轉(zhuǎn)多達(dá)360度，從而在 水平方向上的角掃描范圍能夠達(dá)到360度。應(yīng)當(dāng)注意，在Hoashi等 的光學(xué)激光設(shè)備中，投影光學(xué)系統(tǒng)包括激光束產(chǎn)生裝置、光隔離器和 凹面反射鏡，光檢測(cè)系統(tǒng)包括所述凹面反射鏡和光隔離器。投影光學(xué) 系統(tǒng)和光檢測(cè)裝置部分地同軸。更詳細(xì)地說(shuō)，光隔離器和目標(biāo)之間的 輸出光和輸入光的軸相同。

如上所述，在Hoashi等的激光雷達(dá)設(shè)備或相似類(lèi)型的激光雷達(dá) 設(shè)備中，輸出光和輸入光的軸相同并且光隔離器設(shè)置在輸出光和輸入 光的公共軸上。雖然由目標(biāo)反射回來(lái)的輸入光被光隔離器反射，但是 由激光束產(chǎn)生裝置發(fā)射的輸出光會(huì)透過(guò)光隔離器。通常，在激光束分 別透過(guò)光隔離器和由光隔離器反射時(shí)，會(huì)引起激光束或激光脈沖衰 減。因此，在激光束或激光脈沖透過(guò)光隔離器和由光隔離器反射時(shí)， 產(chǎn)生很大的光束分裂效率損耗。這個(gè)問(wèn)題要求激光雷達(dá)設(shè)備的一些元 件具有特殊配置，例如，具有更大反射鏡板以擴(kuò)大有效光接收面積的 更大的反射鏡，由此來(lái)提高光束分裂效率。這樣做與設(shè)備的小型化趨 勢(shì)相沖突。

此外，如同Hoashi等的激光雷達(dá)設(shè)備或相似類(lèi)型的激光雷達(dá)設(shè) 備的情況(其中，輸出光利用凹面反射鏡向測(cè)量范圍偏轉(zhuǎn))一樣，由 于凹面反射鏡的凹面形狀，輸出光被凹面反射鏡偏轉(zhuǎn)后，不能防止輸 出光的擴(kuò)散。尤其是如果在輸出光到達(dá)凹面反射鏡之前，從激光束產(chǎn) 生裝置發(fā)射的輸出光的軸稍微偏離正確位置或從正確方向傾斜，那么 由于凹面反射鏡的偏轉(zhuǎn)，情況會(huì)更糟。輸出光歸因于凹面反射鏡的偏 轉(zhuǎn)而發(fā)生的擴(kuò)散會(huì)縮小目標(biāo)到設(shè)備的距離的可測(cè)量范圍。因此， Hoashi等的激光雷達(dá)設(shè)備或相似類(lèi)型的激光雷達(dá)設(shè)備不能確保目標(biāo) 距離的準(zhǔn)確測(cè)量，尤其是對(duì)于遠(yuǎn)離設(shè)備的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供激光雷達(dá)設(shè)備，它具有改善的光束分裂效率 和改善的到目標(biāo)的方位以及從設(shè)備到目標(biāo)的距離的檢測(cè)準(zhǔn)確度，而沒(méi) 有犧牲激光雷達(dá)設(shè)備尺寸小的優(yōu)點(diǎn)，這一點(diǎn)歸因于投影光學(xué)系統(tǒng)和光 檢測(cè)系統(tǒng)的同軸結(jié)構(gòu)。