[发明专利]激光雷达用双轴谐振光束转向镜系统及方法

说明书

一种激光雷达用双轴谐振光束转向镜系统及方法，该系统具有多个激光雷达单元，多个激光雷达单元共享同一双轴谐振(或倾斜)光束转向镜。双轴谐振(或倾斜)光束转向镜具有2级的旋转自由度，第一转子通过所连接的第一扭力弹簧轴相对于第二转子旋转，第二转子也作为第一转子的固定件，第二转子通过所连接的第二扭力弹簧轴相对于定子旋转。交流电驱动电线圈以产生电磁感应力，电磁感应力促使转子在扭力弹簧轴上同轴谐振。每一激光雷达单元共享同一光束转向镜，并且覆盖所述激光雷达用双轴谐振光束转向镜系统的部分视场。所述激光雷达用双轴谐振(或倾斜)光束转向镜系统能够将每个单独的激光雷达单元的点测量数据扫描成3D(距离，垂直角，水平角)数据云。

相关申请交叉检索

本申请依据于2017年8月22日提交的申请号为62/548,693的美国临时专利申请，2017年10月25日提交的申请号为62/577,092的美国临时专利申请以及2018年1月24日提交的申请号为62/621,584的美国临时专利申请为优先权利而提出的。其全部内容以引用的方式并入本申请。

技术领域

本发明涉及一种光成像、探测和测距(以下简称为“激光雷达”或“LIDAR”)系统，该系统包含利用光束转向镜的多个激光雷达单元，可以应用于包括自动驾驶技术以及半自动驾驶技术在内的多个领域。

背景技术

自动驾驶工具利用多种计算机系统使乘客实现位置转移。一些自动驾驶工具可能需要一个操作员，如飞行员、驾驶员或乘客的初始指令或连续指令。其他系统，如自动飞行系统，只有在系统被设定之后才能使用，该系统允许飞行员从手动模式(对飞机的运动进行高程度控制)切换到自动模式(飞机基本自主飞行)，或介于手动模式和自动模式之间的模式。这些系统经常使用各种各样传感器和探测器，如LIDAR系统，以实现自动驾驶。

发明内容

本发明涉及一种激光雷达用双轴谐振光束转向镜系统(以下简称为“激光雷达系统”或“LIDAR系统”)，该系统包括：至少6个共享同一光束转向镜组件(以下简称为“BSM组件”)的激光雷达单元(以下简称为“LIDAR单元”)；一个挠曲BSM组件，该组件通过光束转向镜反射来自至少6个LIDAR单元所传导的光束，所述光束转向镜在第一轴上的长度为10mm-30mm，在第二轴上的长度为10mm-30mm；所述光束转向镜借助电磁感应力在第一轴和第二轴上进行谐振，以获得一个在第一轴和第二轴上的正负20度的光学视场，从而确定远距离物体的形状。

本发明还涉及一种利用LIDAR系统进行LIDAR扫描以确定远距离物体形状的方法：(将光束转向镜镜面设置)在多个位置的第一位置中，至少6个LIDAR单元共享发射至挠曲光束转向镜上的光线，每一所述LIDAR单元相对于BSM组件以不同的入射角放置，且每一LIDAR单元的视场覆盖所述LIDAR系统视场的一部分；将镜面从多个位置中的第一位置移动到第二位置；所述多个位置可以为大约在沿第一轴正负20度到第二轴正负20度范围内的任何位置；所述镜面在第一轴上的长度约为10-30mm，在第二轴上的长度约为10-30mm。