[发明专利]用于目标三维探测的激光雷达装置

说明书

技术领域

本发明涉及激光雷达装置，并且尤其是涉及使用激光束来探测待测目标的距离和方向的激光雷达装置。

背景技术

日本专利公开文件JP2789741号公开了一种常规激光雷达装置。由此公开文件公开的装置装配有激光束发生器、探测器和激光束通过其传输的光隔离器。所述激光束发生器产生激光束，而所述光隔离器位于来自所述发生器的激光束的光轴上以将反射光反射朝向探测器，探测器探测来自待测目标的反射光。此外，凹面镜设置于激光束的光轴上，以便所述凹面镜在其沿着激光束的光轴方向的中心轴上旋转。此凹面镜不仅将入射激光束反射进入空间，而且将来自待测目标的反射光反射朝向隔离器，以便可以在360度的范围上进行水平扫描。

然而在依照上面公开文件的技术情况下，由旋转凹面镜执行的360度的水平扫描面临缺点。正如所述，在360度的范围上的水平扫描使得通过扫描整个角度探测范围(激光束的扫描范围)来探测装置的整个周围环境成为可能。然而，存在的问题是该探测范围受限于平面范围。尤其是，特别是由凹面镜反射的激光束被强制扫描给定平面(扫描平面)，导致扫描平面之外的区域无法得到扫描。也就是说，如果目标移离扫描平面，则无法检测该目标。此外，甚至当目标存在于扫描平面时，也无法以三维方式掌握目标的存在。

发明内容

本发明对前述的情况进行了考虑，并且本发明的目的是提供一种激光雷达装置，具有能够对装置外部的周围区域进行三维扫描以检测区域中目标的能力。

为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供了一种激光雷达装置，包括：产生激光束的激光束发生器；对由待观测区域内的目标反射的反射光进行探测的光探测器；偏转执行构件，装配有一个或多个偏转构件，每个都可以在其给定中心轴上旋转，用于使所述偏转构件能够将所述激光束偏转到所述区域并且将反射光偏转朝向所述光探测器；被驱动以旋转所述偏转构件的驱动构件；改变来自所述偏转构件的激光束方向的方向改变构件，在所述中心轴方向进行改变；以及控制所述方向改变构件的操作的控制构件。

优选地，所述方向改变构件由光偏转构件构成，所述光偏转构件适用于将来自激光束发生器的激光束偏转朝向所述偏转构件并且配置为可摆动的(即配置为能够摆动)，而所述控制构件由摆动控制构件构成，所述摆动控制构件控制所述光偏转构件的摆动动作。

作为本发明的另一种模式，提供了一种激光雷达装置，包括：产生激光束的激光束发生器；对由待观测区域中的目标反射的反射光进行探测的光探测器；偏转执行构件，装配有每个都可在其给定中心轴上旋转的偏转构件，用于使所述偏转构件能够将所述激光束偏转到所述区域以及将反射光偏转朝向所述光探测器；旋转和驱动所述偏转构件的驱动构件；其中，所述偏转构件包括在激光束入射位置彼此叠层并且产生用于以不同方向反射所述激光束的多个反射层，其中，在这些反射层中，最底下反射层之外的其他反射层执行激光束的反射和透射；激光束选择构件，从由所述多个反射层反射的激光束中仅选择一个激光束，所选择的一个激光束被发射进入所述区域进行目标探测；以及控制构件，对由所述激光束选择构件执行的选择进行控制，以便所选择的激光束在所述中心轴方向上进行扫描。

优选地，最底下反射层之外的其他反射层形成为半镀银反射镜。

同样优选地，所述激光束选择构件包括一对环形光屏蔽部件，安装成围绕所述偏转构件，沿着中心轴方向距彼此给定的间隔设置以便在两者间产生狭缝，以及将所述一对环形光屏蔽部件一起移置的移置构件，其中所述控制构件包含用于对由所述移置构件执行的移置操作进行控制的构件。

附图说明

在附图中：

图1是示意图，概略示出了依照本发明第一实施例的激光雷达装置的配置；

图2是透视图，显示了第一实施例中使用的移置机构；

图3是示意图，概略示出了依照本发明第二实施例的激光雷达装置的配置；

图4是示意图，概略示出了依照本发明第三实施例的激光雷达装置的配置；

图5是示意图，概略示出了依照本发明第四实施例的激光雷达装置的配置；

图6是示意图，概略示出了依照本发明第五实施例的激光雷达装置的配置；

图7是侧视图，显示了第五实施例中使用的光偏转部件；

图8A显示了如何驱动反射镜；

图8B显示了其上安装有压电致动器的反射镜；

图9是由第五实施例中所使用的控制电路执行的流程图；

图10是示意图，概略示出了依照本发明第六实施例的激光雷达装置的配置；

图11A和11B显示了第六实施例中所使用的光偏转部件；