[发明专利]光检测和测距扫描系统和方法

说明书

本公开涉及光检测和测距扫描系统和方法。公开了用于扫描感兴趣区域的扫描系统和方法。扫描系统可包括偏转光信号的第一扫描器。由第一扫描器偏转的光信号被输出作为初始偏转光信号。第二扫描器接收初始偏转光信号并偏转初始偏转光信号。由第二扫描器偏转的初始偏转的信号被输出作为后续偏转光信号。

技术领域

本公开的实施例总体上涉及利用光信号扫描感兴趣区域的系统和方法，并且更具体地涉及光检测和测距(Light Detection and Ranging，光雷达)(LIDAR)扫描系统和方法。

背景技术

LIDAR表示可用于检测如地球表面上的各个区域的目标表面特征的感测方法。典型的LIDAR系统包括激光器、扫描器和检测器。激光器发射用于测量相对于特定目标的各个区域的距离的光脉冲。扫描器使光脉冲在目标的表面上移动。光脉冲反射离开目标并被检测器接收。在检测器处接收的反射光脉冲用于产生关于目标的表面形状和面积的三维信息。

典型的LIDAR系统包括使发射的光脉冲在包括目标的感兴趣区域上移动的单个扫描器。确定每个反射光脉冲的渡越时间以及光脉冲扫描的角度。渡越时间(time offlight)和扫描角度的组合用于产生感兴趣区域的三维图像。

一般来说，扫描器包括单个光束转向元件和光学元件。LIDAR系统在发射后续激光脉冲之前在检测器处接收反射的激光脉冲。此外，扫描器通常包括用于扫描并反射光脉冲的大反射镜。然而，借助具有大反射镜的扫描器常难以实现快速的扫描速率。相反，如果使用较小的反射镜，在扫描速率增大时，在检测器处收集较少的返回光，因为较小的反射镜可能过小以致不能以特定角度接收从目标反射的某些光脉冲。

发明内容

存在对更有效的LIDAR扫描系统和方法的需要。存在对准确地产生在感兴趣区域内的物体的图像的较快速的LIDAR扫描系统和方法的需要。

考虑到这些需要，本公开的某些实施例提供被配置为扫描感兴趣区域的扫描系统。扫描系统可包括被配置为使光信号偏转的第一扫描器。由第一扫描器偏转的光信号被输出作为初始偏转光信号(initially-deflected light signal)。第二扫描器被配置为接收初始偏转光信号并使该初始偏转光信号偏转。由第二扫描器偏转的初始偏转的信号被输出作为后续偏转光信号(subsequently-deflected light signal)。

第一扫描器和第二扫描器配合以使后续偏转光信号在组合扫描路径上移动。第一扫描器可被配置为以第一速率偏转光信号，并且第二扫描器可被配置为以不同于第一速率的第二速率偏转初始偏转光信号。第一扫描速率可比第二扫描速率快。第一扫描器可被配置为以第一扫描角度偏转光信号，并且第二扫描器可被配置为以不同于第一扫描角度的第二扫描角度偏转初始偏转光信号。第二扫描角度可大于第一扫描角度。

第一扫描器可为一维扫描器。第二扫描器可为二维扫描器。第一扫描器可为声光扫描器、电光扫描器、压电扫描器或高速机械扫描器。第二扫描器可包括被配置为相对于两个不同的轴线致动的反射镜。

扫描系统还可包括被配置为发射光信号到第一扫描器中的光源。检测器可被配置为接收来自在感兴趣区域内的物体的反射光信号。至少一个透镜可被配置为将反射光信号聚焦到检测器中。偏转反射镜可被设置在第一扫描器与第二扫描器之间。偏转反射镜可包括使初始偏转光信号通过的孔。

本公开的某些实施例提供被配置为扫描感兴趣区域的扫描方法。扫描方法可包括：在第一扫描器处接收光信号；借助第一扫描器初始偏转该光信号；输出被第一扫描器偏转的光信号作为初始偏转光信号；在第二扫描器处接收初始偏转光信号；借助第二扫描器偏转该初始偏转光信号；并且输出被第二扫描器偏转的初始偏转光信号作为后续偏转光信号。方法可包括使后续偏转光信号在组合扫描路径上移动。