[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上(诸如沿着垂直方向)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2018年6月21日提交的澳大利亚专利申请2018902217，其全部内容通过引用结合到本文。

本申请涉及2018年9月6日提交的国际专利申请PCT/AU2018/050961，其全部内容通过引用结合到本文。

本公开的领域

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，本公开的实施例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，而其它一个或两个维度与光束被操纵跨越的一维或二维空间(例如，在笛卡尔坐标(x，y)或极坐标(r，θ)中)有关。

说明书中对任何现有技术的引用不是且也不应该被认为是承认或是以任何形式暗示该现有技术在任何司法管辖区内构成了公知常识的一部分或者该现有技术可以被合理地预期会被本领域的技术人员理解、认为是与其他现有技术相关的和/或是与其他现有技术相组合的。

本公开的概述

光束定向器的实施例包括第一衍射组件，该第一衍射组件被布置成基于光束的相应的一个或更多个选定波长信道，在第一维度上将光束导向多个方向中的一个或更多个方向。光束定向器包括第二衍射组件，该第二衍射组件包括多个衍射元件。多个衍射元件中的每一个：被取向成其衍射轴与至少一个其他衍射元件的衍射轴成角度地偏移；并且可围绕垂直于衍射轴的旋转轴旋转，以促进在基本上正交于第一维度的第二维度上引导光束。

在一些实施例中，多个衍射元件可围绕公共旋转轴共同旋转。

在一些实施例中，多个衍射元件被取向成其衍射轴最大角度地偏移。多个衍射元件可以包括两个衍射元件，它们的衍射轴彼此成90度角偏移。多个衍射元件可以包括三个衍射元件，它们的衍射轴彼此成60度角偏移。

在一些实施例中，多个衍射元件被布置成在该多个衍射元件旋转时，沿着第二维度顺序地将光束衍射超过衍射阈值。多个衍射元件可以包括周期性，该周期性被优化用于在该多个衍射元件旋转时，使沿第二维度超过衍射阈值的光束方向的占空比(duty cycle)最大化。衍射阈值可以对应于无衍射条件，或者衍射阈值可以对应于一组最小度量，包括以下中的一项或两项：(a)所需的最小角跨度(angular span)和(b)所需的最小输出光功率或光栅透射。

在一些实施例中，周期性被进一步设计成提高对应于沿第一维度的角跨度极限的边缘波长信道处的衍射效率。

在一些实施例中，第一衍射组件包括一个或更多个附加衍射元件，该一个或更多个附加衍射元件不可绕其(它们的)光轴旋转来促进在第一维度上引导光束。

在一些实施例中，在跨第一维度和第二维度的视场上，第二衍射组件具有至少80％的占空比。在一些实施例中，占空比是至少90％。在一些实施例中，占空比是至少95％。

空间剖析系统的实施例包括上文概述和/或本文描述的光束定向器。