[发明专利]在考虑眼睛安全性的情况下具有增加的发送功率的激光雷达设备和用于对扫描区域进行扫描的方法

说明书

公开一种激光雷达设备(1)，所述激光雷达设备用于借助至少一个射束(3)对扫描区域进行扫描，所述激光雷达设备具有用于产生所述至少一个射束(3)的至少一个射束源(2)、具有接收单元(8)，所述接收单元用于接收至少一个在对象(6)上反射的射束(5)并且用于将所述至少一个反射射束(5)偏转到探测器(10)上，其特征在于，所述至少一个射束源(2)以与对称轴(A)间隔开的方式产生所述至少一个射束(3)，并且所述至少一个射束(3)与所述对称轴(A)间隔开地延伸。此外，还公开一种用于对扫描区域进行扫描的方法。

技术领域

本发明涉及一种用于借助至少一个射束对扫描区域进行扫描的激光雷达设备以及一种用于借助至少一个射束对扫描区域进行扫描的方法。

背景技术

普通的激光雷达(英语：Light detection and ranging，光探测和测距)设备由发送装置和接收装置组成。发送装置连续地或脉冲式地产生和发射电磁射束。如果这些射束射到运动的或静止的对象上，则射束由该对象朝接收装置方向反射。接收装置可以探测到所反射的电磁射束并且给反射射束分配接收时间。这例如可以在“飞行时间(Time ofFlight)”分析的范畴内用于求取对象到激光雷达设备的距离。通常使用激光作为射束源，射束源必须相应于IEC 60825-1标准地分级。在眼睛安全性方面，在红外激光情况下，仅仅激光等级1的发送功率极限值被视作安全的。这恰恰在需要高的作用距离的激光雷达设备的应用中成问题。可以将激光雷达设备的最大作用距离视为与发送功率成比例。

发明内容

本发明所基于的任务可以认为是，提出一种方法和一种激光雷达设备，所述方法和所述激光雷达设备在考虑眼睛安全性的情况下能够实现更高的发送功率。

所述任务借助独立权利要求的相应主题来解决。本发明的有利构型是相应的从属权利要求的主题。

根据本发明的一个方面，提供一种激光雷达设备，所述激光雷达设备用于借助至少一个射束对扫描区域进行扫描。激光雷达设备具有用于产生至少一个射束的至少一个射束源。接收单元用于接收至少一个在对象上反射的射束，并且用于将所述至少一个反射射束偏转到探测器上。根据本发明，所述至少一个射束源以与激光雷达设备的对称轴间隔开的方式产生至少一个射束，其中，所述至少一个射束与所述对称轴间隔开地延伸。

关于眼睛安全性的重要参数是视在源或所产生的射束以在眼睛视网膜上的所产生的光斑大小形式的延展。该延展越大，则射束源的发送功率可以越高地选择，因为可以将所产生的射束在视网膜上成像在更大的面积上。在考虑眼睛安全性时，必须将眼睛的调节性(Akkommodation)考虑在内。眼睛的调节性可以导致所产生的射束在视网膜上的不同成像。在此，可以假定眼睛的聚焦范围在10cm和无穷远之间。眼睛聚焦到10cm相应于眼睛的在空气中换算的14.5mm的焦距，在眼睛调节在无穷远的情况下，眼睛的焦距为17mm。所产生的至少一个射束具有如下射束路径：所述射束路径与激光雷达设备的对称轴不相交并且与所述对称轴间隔开地产生。因此，所述至少一个射束源“离轴(off-axis)”地布置。由此可以防止激光雷达设备如准点源(Quasi-Punktquelle)那样表现。根据激光雷达设备的实施方案，对称轴可以任意地布置。

对称轴尤其可以平行于所述至少一个射束的传播方向或正交于所述至少一个射束的传播方向地布置。对称轴例如可以是旋转轴或者延伸通过激光雷达设备的重心。替代地，对称轴可以正交于光轴地延伸或与光轴重合。与“离轴”布置相反，在激光雷达设备的“轴上”布置——在该布置中射束源例如布置在转子的中心——的情况下，所产生的射束在任何时刻都延伸通过光轴或对称轴。由此，存在眼睛和激光雷达设备的如下间距：在所述间距的情况下，所产生的射束尤其可以通过多个射束的相交而成像到视网膜的同一位置上。与至少一个射束源的根据本发明的离轴布置的情况下相比，这导致对视网膜的显著更大的危害。通过避免相交点，可以增加所述至少一个射束源的发送功率，而不会冒危害眼睛安全性的风险。此外，可以由更高的发送功率产生改善的信号/噪声比和激光雷达设备的更高的作用距离。