[發明專利]用于根據情況來掃描立體角的激光雷達設備

在審

• 申請號: 201880058832.5
• 申請日: 2018-06-04
• 公開（公告）號: CN111051920A
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: A·比特納;A·弗雷澤里克森
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89;G01S17/93;G01S17/931;G01S7/481
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 郭毅

本發明公開一種用于借助至少一個射束來掃描立體角的激光雷達設備，該激光雷達設備具有用于產生至少一個射束的可水平旋轉地布置的至少一個射束源，用于對所述所產生的至少一個射束進行成形的至少一個產生光學器件，可水平旋轉的接收光學器件，該接收光學器件用于接收在對象上反射的至少一個射束并將所述反射的至少一個射束引導到探測器上，其中，所產生的至少一個射束能夠可變地成形。

技術領域

本發明涉及一種激光雷達(英語：light detection and ranging，光探測和測距)設備，該激光雷達設備用于借助至少一個射束來掃描立體角，該激光雷達設備具有：用于產生至少一個射束的可水平旋轉地布置的至少一個射束源、用于對所產生的至少一個射束進行成形的至少一個產生光學器件、可水平旋轉的接收光學器件，該接收光學器件用于接收在對象上反射的至少一個射束，并且用于將經反射的至少一個射束偏轉到探測器上。

背景技術

常見的激光雷達設備基于不同的構思。一方面可以使用所謂的微掃描儀，另一方面可以使用宏掃描儀。在宏掃描儀的情況下，發送單元和接收單元可以布置在轉子上，并且可以圍繞旋轉軸線一起旋轉或樞轉。由此例如可以曝光和掃描360°的水平掃描角。

由文獻DE 10 2006 049 935 A1例如已知一種激光雷達設備或宏掃描儀，該宏掃描儀使用聚焦的單個射束來對掃描區域進行掃描并且在信號處理的范疇內對反射射束進行評估和分析處理。

這種激光雷達設備通常具有有限的豎直分辨率和相對較小的豎直掃描角，無法根據情況來改變所述豎直分辨率和豎直掃描角。

發明內容

本發明所基于的任務可以視為實現如下激光雷達設備：該激光雷達設備可以根據情況來匹配立體角的曝光。

借助獨立權利要求的相應的主題來解決該任務。本發明的有利的構型分別是從屬權利要求的主題。

根據本發明的一個方面，提供一種用于借助至少一個射束來掃描立體角的激光雷達設備。該激光雷達設備具有用于產生至少一個射束的可水平旋轉地布置的至少一個射束源。產生光學器件用于對所產生的至少一個射束進行成形。產生光學器件可以包括多個光學元件——例如透鏡、衍射光學元件、全息光學元件等。此外，激光雷達設備具有可水平旋轉的接收光學器件，該接收光學器件接收在對象上反射的至少一個射束并將所述至少一個射束偏轉到探測器上。

射束源可以與產生光學器件或產生光學器件的一部分共同構成發送單元。射束源例如可以是紅外半導體激光器、激光器條(Laserbarren)等。射束源因此可以連續地或脈沖地產生電磁射束。

接收單元包括接收光學器件和探測器。探測器例如可以是列探測器，該列探測器被劃分為探測器像素。該探測器可以是單光子雪崩二極管探測器(英語：Single PhotonAvalanche Diode或SPAD)。由于高靈敏度，SPAD探測器可以使用時間相關的單光子計數(英語：time-correlated single photon counting，縮寫：TCSPC)來實現在低有效光情況下的高分辨率。由此可以在探測器側改善激光雷達設備的豎直分辨率。

發送單元和接收單元可以彼此同步地水平旋轉，從而曝光和探測一水平掃描角。可以不僅時間上并行地而且在時間上串行地運行發送單元和接收單元。例如，發送單元和接收單元可以彼此并聯地可旋轉地布置或者沿著旋轉軸線軸向地互相上下地布置。

發送單元可以產生豎直方向上互相上下地延伸的一個或多個射束，所述一個或多個射束定義并曝光一豎直的掃描角度。接著，可以通過列探測器來實現激光雷達設備的豎直分辨率。