[发明专利]用于光检测和测距（LIDAR）测量的同轴结构

说明书

一种用于使用初级光和在物体(110)上反射的次级光对物体(110)进行测距的LIDAR系统(100)，包括：激光器(200)，布置成沿发射光束(210)向LIDAR系统的扫描元件(800)发射初级光，其中与扫描元件相邻的至少一部分发射光束定义中心线(300)；检测器(400)，布置成沿接收光束(500)检测次级光，其中接收光束包括与中心线对齐的第一部分(510)和相对于中心线(300)具有倾角(530)的第二部分(520)，其中接收光束的第二部分(520)位于接收光束的第一部分(510)和检测器(400)之间；以及分段透镜(600)，位于接收光束的第一部分(510)和接收光束的第二部分(520)之间的中心线(300)上，分段透镜(600)包括与发射光束关联的发射透镜段(610)和与接收光束关联的接收透镜段(620)，其中，接收透镜段(620)设计为将接收光束聚焦到检测器上。

技术领域

各种示例通常涉及光检测和测距LIDAR。具体地，各种示例涉及 LIDAR的离轴式(off-axis)同轴结构。

背景技术

光检测和测距(LIDAR，有时也称作激光测距或LADAR)允许向场景提供3D点云。可以准确检测物体。可以进行测距。脉冲或连续波长激光沿发射光束发射，在物体上反射后，沿接收光束被检测到。如此可以确定到物体的距离(z坐标)。

用于检测物体的初级光来自光源，在物体上反射的次级光被导向至检测器。所谓的同轴结构使用同轴对齐的用于初级光的发射光束和用于次级光的接收光束。通常，这意味着同一扫描元件布置在发射光束和接收光束中。虽然同轴结构具有诸如设备紧凑的优点，但是光学系统的复杂性却增加了。这种增加的复杂性还会导致诸如激光系统、检测器和光学器件等部件的更大复杂性，从而增加了单元成本并导致了设备体积的增加。

由US2010180722A1已知一种具有透镜组件和电光组件的扫描LIDAR 系统。透镜组件可以移动至多个第一位置，电光组件可以移动至多个第二位置。根据扫描LIDAR系统获得的数据，可以基于确定的飞行时间来确定一个或多个物体的三维图像。

发明内容

需要用于LIDAR系统的改进的同轴结构。需要克服或减轻至少一些上述限制和缺点的技术。

独立权利要求的特征满足了这种需要。从属权利要求的特征限定了示例。

一种用于使用初级光和在物体上反射的次级光对物体进行测距的 LIDAR系统，包括：激光器，布置成沿发射光束向LIDAR系统的扫描元件发射初级光，其中，与扫描元件相邻的至少一部分发射光束定义中心线。所述LIDAR系统还包括检测器，所述检测器布置成沿接收光束检测次级光。所述接收光束包括与中心线对齐的第一部分和相对于中心线具有倾角的第二部分。所述接收光束的第二部分位于接收光束的第一部分和检测器之间。所述LIDAR系统还包括分段透镜，所述分段透镜位于接收光束的第一部分和接收光束的第二部分之间的中心线上。所述分段透镜包括与发射光束相关联的发射透镜段和与所述接收光束相关联的接收透镜段。所述接收透镜段布置成将接收光束聚焦至检测器上。

与扫描元件相邻的一部分发射光束可以是扫描元件和激光器之间的一部分发射光束。

一种用于使用初级光和在物体上反射的次级光对物体进行测距的 LIDAR系统，包括：激光器，布置成沿发射光束向LIDAR系统的扫描元件发射初级光，其中，与扫描元件相邻的至少一部分发射光束定义中心线。所述LIDAR系统还包括检测器，所述检测器布置成沿接收光束检测次级光。所述发射光束包括与中心线对齐的第一部分和相对于中心线具有倾角的第二部分。所述发射光束的第二部分位于所述发射光束的第一部分和所述激光器之间。所述LIDAR系统还包括分段透镜，所述分段透镜位于所述发射光束的第一部分和所述发射光束的第二部分之间的中心线上。所述分段透镜包括与发射光束相关联的发射透镜段和与接收光束相关联的接收透镜段。所述接收透镜段布置成将接收光束聚焦至检测器。