[發(fā)明專利]光檢測和測距掃描系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611102734.6
• 申請日: 2016-12-05
• 公開（公告）號: CN107024686B
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發(fā)明（設計）人: 道格拉斯·R·瓊沃思
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: G01S7/481
• 分類號: G01S7/481;G01S17/894;G01S17/08
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 梁麗超;陳鵬

本公開涉及光檢測和測距掃描系統(tǒng)和方法。公開了用于掃描感興趣區(qū)域的掃描系統(tǒng)和方法。掃描系統(tǒng)可包括偏轉光信號的第一掃描器。由第一掃描器偏轉的光信號被輸出作為初始偏轉光信號。第二掃描器接收初始偏轉光信號并偏轉初始偏轉光信號。由第二掃描器偏轉的初始偏轉的信號被輸出作為后續(xù)偏轉光信號。

技術領域

本公開的實施例總體上涉及利用光信號掃描感興趣區(qū)域的系統(tǒng)和方法，并且更具體地涉及光檢測和測距(Light Detection and Ranging，光雷達)(LIDAR)掃描系統(tǒng)和方法。

背景技術

LIDAR表示可用于檢測如地球表面上的各個區(qū)域的目標表面特征的感測方法。典型的LIDAR系統(tǒng)包括激光器、掃描器和檢測器。激光器發(fā)射用于測量相對于特定目標的各個區(qū)域的距離的光脈沖。掃描器使光脈沖在目標的表面上移動。光脈沖反射離開目標并被檢測器接收。在檢測器處接收的反射光脈沖用于產生關于目標的表面形狀和面積的三維信息。

典型的LIDAR系統(tǒng)包括使發(fā)射的光脈沖在包括目標的感興趣區(qū)域上移動的單個掃描器。確定每個反射光脈沖的渡越時間以及光脈沖掃描的角度。渡越時間(time offlight)和掃描角度的組合用于產生感興趣區(qū)域的三維圖像。

一般來說，掃描器包括單個光束轉向元件和光學元件。LIDAR系統(tǒng)在發(fā)射后續(xù)激光脈沖之前在檢測器處接收反射的激光脈沖。此外，掃描器通常包括用于掃描并反射光脈沖的大反射鏡。然而，借助具有大反射鏡的掃描器常難以實現(xiàn)快速的掃描速率。相反，如果使用較小的反射鏡，在掃描速率增大時，在檢測器處收集較少的返回光，因為較小的反射鏡可能過小以致不能以特定角度接收從目標反射的某些光脈沖。

發(fā)明內容

存在對更有效的LIDAR掃描系統(tǒng)和方法的需要。存在對準確地產生在感興趣區(qū)域內的物體的圖像的較快速的LIDAR掃描系統(tǒng)和方法的需要。

考慮到這些需要，本公開的某些實施例提供被配置為掃描感興趣區(qū)域的掃描系統(tǒng)。掃描系統(tǒng)可包括被配置為使光信號偏轉的第一掃描器。由第一掃描器偏轉的光信號被輸出作為初始偏轉光信號(initially-deflected light signal)。第二掃描器被配置為接收初始偏轉光信號并使該初始偏轉光信號偏轉。由第二掃描器偏轉的初始偏轉的信號被輸出作為后續(xù)偏轉光信號(subsequently-deflected light signal)。

第一掃描器和第二掃描器配合以使后續(xù)偏轉光信號在組合掃描路徑上移動。第一掃描器可被配置為以第一速率偏轉光信號，并且第二掃描器可被配置為以不同于第一速率的第二速率偏轉初始偏轉光信號。第一掃描速率可比第二掃描速率快。第一掃描器可被配置為以第一掃描角度偏轉光信號，并且第二掃描器可被配置為以不同于第一掃描角度的第二掃描角度偏轉初始偏轉光信號。第二掃描角度可大于第一掃描角度。

第一掃描器可為一維掃描器。第二掃描器可為二維掃描器。第一掃描器可為聲光掃描器、電光掃描器、壓電掃描器或高速機械掃描器。第二掃描器可包括被配置為相對于兩個不同的軸線致動的反射鏡。

掃描系統(tǒng)還可包括被配置為發(fā)射光信號到第一掃描器中的光源。檢測器可被配置為接收來自在感興趣區(qū)域內的物體的反射光信號。至少一個透鏡可被配置為將反射光信號聚焦到檢測器中。偏轉反射鏡可被設置在第一掃描器與第二掃描器之間。偏轉反射鏡可包括使初始偏轉光信號通過的孔。

本公開的某些實施例提供被配置為掃描感興趣區(qū)域的掃描方法。掃描方法可包括：在第一掃描器處接收光信號；借助第一掃描器初始偏轉該光信號；輸出被第一掃描器偏轉的光信號作為初始偏轉光信號；在第二掃描器處接收初始偏轉光信號；借助第二掃描器偏轉該初始偏轉光信號；并且輸出被第二掃描器偏轉的初始偏轉光信號作為后續(xù)偏轉光信號。方法可包括使后續(xù)偏轉光信號在組合掃描路徑上移動。