[发明专利]光束定向器

说明书

本文公开了一种用于基于光检测和测距(LiDAR)的技术促进环境空间轮廓估计的系统和方法。在一种布置中，本公开促进了基于将光在一个维度(诸如沿着垂直方向)上进行引导来进行空间轮廓估计。在另一种布置中，本公开通过进一步将该在一个维度上引导的光在另一个维度(诸如沿着水平方向)中进行引导来基于将光在两个维度中进行引导促进空间轮廓估计。

相关申请

本申请涉及并要求2018年6月7日提交的澳大利亚专利申请2018902053的优先权，其全部内容通过引用结合到本文。

领域

本公开总体上涉及一种用于将光导向多个方向的系统。更特别地，本公开涉及基于光的波长来促进对光的方向的控制。

背景

光束定向具有几个用途，包括但不限于LiDAR(光检测和测距)应用，其中光被发送到用于测绘目的的环境中。在二维或三维测绘中，维度之一与从光束的起点开始的点的范围有关，而其他一个或两个维度与光束被引导穿过的一维或二维空间(例如，在笛卡尔坐标(x，y)或极坐标(r，θ)中)有关。

例如，国际专利公开WO 2017/054036 A1描述了一种包括光源的系统，该光源在选定的波长信道上提供具有至少一个时变性质的出射光。光束定向器在空间上将出射光导向对应于选定波长信道的多个方向之一。在光接收器处接收反射光，并且处理单元基于检测到的光来执行环境空间轮廓的估计。

概述

根据本公开的第一方面，提供了一种用于将光导向多个方向的光学系统，该系统包括：

衍射组件，该衍射组件用于接收包括多个波长信道中选定的一个或更多个波长信道的光，衍射元件被配置成将所接收的光衍射成多个衍射级，该多个衍射级中的两个衍射级在角度上分离了级间角间距(inter-order angular separation)；

色散组件，该色散组件被布置成接收衍射光并增大多个衍射级中两个衍射级之间的级间角间距，该多个衍射级中两个衍射级中的至少一个表现出多个波长信道的级内角间距(intra-order angular separation)；以及

光抑制组件，该光抑制组件被配置成抑制两个衍射级中一个衍射级的光，该两个衍射级中另一个衍射级的光基于多个波长信道中选定的一个或更多个波长信道，以在多个方向中的一个或更多个方向被引导。

多个衍射级中的两个衍射级可以是m＝0级和m＝-1级。可以抑制m＝0级。

光抑制组件可以包括角度相关的光谱滤光器，以有利于两个衍射级中另一个衍射级的光。角度相关的光谱滤光器可以是长边通滤光器(long-edge-pass filter)。

光抑制组件可以包括被定位成吸收被抑制光的光吸收器。

多个方向可以与第一维度相关联，并且通过衍射组件的机械调整，光可以在与第一维度正交的第二维度上进一步被引导。

色散组件还可以被布置成提高由第一维度和第二维度形成的视场的矩形度(rectangularity)。

色散组件还可以被布置成降低多个角度在均匀分布的波长信道上分布的不均匀性。

衍射组件可以是透射衍射光栅，并且被布置成接收非垂直入射角的光，以减少对光源和/或光接收器的背反射。非垂直入射角可以包括通过围绕平行于衍射光栅的线的轴角度调整透射衍射光栅而形成的贡献。

光学系统还可以包括回射器组件，用于将源自光源的光回射向衍射组件。回射器组件和衍射组件可以协作配置以促进光的S形光路。

衍射组件可以包括一个或多个衍射元件，并且色散组件可以包括与该一个或更多个多重衍射元件一起散布的一个或多个色散元件。