[发明专利]目标探测器

说明书

技术领域

本发明涉及一种目标探测器。

背景技术

激光雷达作为车载装置，可探测移动运载工具前是否存在目标，也可探测与目标之间的距离。

激光雷达能够探测在一定预期距离之内是否存在目标，并且探测与目标之间的距离。为了能够探测目标或探测与目标之间的距离，激光雷达采用光源(激光二极管)发出的激光束照射目标，同时通过旋转镜扫描此激光束，并且激光雷达通过光电探测器探测目标反射或散射的光。其中光电探测器可以使用例如雪崩光电二极管。

在探测距离内，存在最小可探测角度范围(下文称为“角分辨率”)。在探测距离内，主扫描方向是指被扫描激光束的方向，次扫描方向是指扫描激光束所在的平面的垂直方向，主扫描方向的角分辨率与次扫描方向的角分辨率不同。

尽管角分辨率取决于很多种因素，例如光电二极管的性能或者目标的反射特性，但是一般来说，角分辨率是指通过单次脉冲扫描能够探测到的目标范围。其中，“通过单次脉冲扫描能够探测到的目标范围”是指，在探测距离内，光源图像与光电探测器图像重叠部分的区域。

例如，某个特定区域在光源图像的区域内，即此特定区域在能够被光源照射到的范围内，但如果此特定区域不在光电探测器的可探测区域内，那么此特定区域的反射光将不会进入到光电探测器。因此，此特定区域的反射光没有被检测到。相反的，如果比特定区域在光电探测器的可探测区域内，但此特定区域不在光源图像的区域内，那么此特定区域没有被光源照射到。因此，在这种情况下，没有产生反射光或者散射光。

发明内容

专利文件1(日本未审查专利公开号H11-304469)公开了一种目标探测器的示例。在专利文件1中，作为光源的半导体激光器发出的光束通过作为光学系统的扩束镜而转换成平行光。也就是说，半导体激光器到扩束镜主点的距离被设置成等于转换透镜(transmitter lens)的焦距，因此目标点的共轭像位于无穷远处。

通过转换透镜转换成平行光的光束随后被旋转镜扫描。在这种使用平行光的探测器中，在与旋转镜分离恒定距离的范围内，可以进行必要且充分的探测。但是在与旋转镜分离超过恒定距离的范围内，可能会遗漏某些探测区域，或者某些探测区域会相互重叠。

此外，在专利文件1的示例中，没有考虑半导体激光器的发光区尺寸。在此，在预定方向上发光区域的宽度被称为“发光区尺寸”。当发光区尺寸大到某一程度，即使采用如上所说的装置，通过扩束镜的光束也可能不是平行的。另一个问题是当不考虑发光区尺寸时，光量的损失会增大。

本发明的一个实施方式正是为了解决上述问题。目前需要一种能够减少光量损失的目标探测器。

根据本发明的一个方面，提供了一种目标探测器，包括光源；光学系统，被配置用于将从光源发出的光束转换成预定状态；偏转器，被配置用于对穿过上述光学系统的光束进行偏转和扫描，并被配置用于将光束照射到目标上；以及光电探测器，用于探测照射目标的光束从目标上反射或散射的光。上述光源的发光区的第一尺寸与发光区的第二尺寸不同，其中第一尺寸是指在第一方向上发光区的第一宽度，并且第二尺寸是指在第二方向上发光区的第二宽度。同所述第一尺寸和第二尺寸中较小者对应的第一方向和第二方向中的一个方向与角分辨率高的方向一致，其中，所述角分辨率高的方向是指此方向上角分辨率较高，角分辨率是最小可探测角度范围。

根据已公开的技术，能够提供减少光量损失的目标探测器。

通过以下详细说明并参阅附图，本发明的其他目的、特征和优点将会更加显著。

附图说明

图1A和图1B为基于一个实施方式的目标探测器的发射光学系统示例简图；

图2A和图2B为基于该实施方式的目标探测器的接收光学系统示例简图；

图3A和图3B所示为主扫描方向的角分辨率；

图4A和图4B所示为次扫描方向的角分辨率；

图5所示为发光区尺寸；

图6所示为考虑光源的发光区域时的光源照射区域；

图7A和图7B所示为基于角分辨率和发光区域的照射范围；

图8A和图8B为照射范围随着光源的发光点到耦合透镜之间的距离波动而变化的示例图(版本1)；

图9A和图9B为光源图像随着耦合透镜位置而变化的示例图；

图10A和图10B为具体说明了一个基于改进示例的目标探测器的投影光学系统原理图；

图11A和11B为具体说明了另一个基于改进示例的目标探测器的投影光学系统原理图；以及