(57)【要約】  本発明は、光源と、光伝送モジュールと、走査モジュールと、測定モジュールとを含み、前記光源、光伝送モジュール、及び走査モジュールは、第１の光路に沿ってこの順に設けられ、走査モジュール、光伝送モジュール及び測定モジュールは、第２の光路に沿ってこの順に設けられているレーザレーダシステム及びその制御方法、走査角度の取得方法、並びに車両を提供する。第１の光路において、光源は、レーザビームを放射することに適し、光伝送モジュールは、光源から放射されるレーザビームを走査モジュールに伝送することに適し、走査モジュールは、光伝送モジュールによって伝送されるレーザビームを三次元空間へ反射することで三次元空間を走査することに適し、第２の光路において、走査モジュールは、レーザビームのエコー信号を光伝送モジュールへ反射することに適し、光伝送モジュールは、走査モジュールで反射されるレーザビームのエコー信号を測定モジュールへ反射することに適し、測定モジュールは、光伝送モジュールで反射されるレーザビームのエコー信号を受信して処理することにより、三次元空間における障害物の情報を取得することに適し、レーザビームのエコー信号は、三次元空間の障害物が走査モジュールで反射されるレーザビームを反射することで形成される。本発明の実施例に係るレーザレーダシステムは、体積が小さく、放熱性能が良好であり、シグナルノイズ比が高く、光学アパーチャー及び画角が大きくなるため、総合的な性能が向上した。
2021505914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、光伝送モジュールと、走査モジュールと、測定モジュールとを含み、前記光源、前記光伝送モジュール、及び前記走査モジュールは、第１の光路に沿ってこの順に設けられ、前記走査モジュール、前記光伝送モジュール、及び前記測定モジュールは、第２の光路に沿ってこの順に設けられているレーザレーダシステムであって、
前記第１の光路において、前記光源はレーザビームを放射することに適し、前記光伝送モジュールは前記光源から放射されるレーザビームを前記走査モジュールに伝送することに適し、前記走査モジュールは、前記光伝送モジュールによって伝送されるレーザビームを三次元空間へ反射することに適し、三次元空間へ反射されるレーザビームの方向を変更することで前記三次元空間を走査することに適し、
前記第２の光路において、前記走査モジュールはレーザビームのエコー信号を前記光伝送モジュールへ反射することに適し、前記光伝送モジュールは前記走査モジュールで反射されるレーザビームのエコー信号を前記測定モジュールへ反射することに適し、前記測定モジュールは、前記光伝送モジュールで反射されるレーザビームのエコー信号を受信して処理することにより、前記三次元空間における障害物の情報を取得することに適し、前記レーザビームのエコー信号は、三次元空間の障害物が前記走査モジュールで反射されるレーザビームを反射することで形成されることを特徴とするレーザレーダシステム。
【請求項２】
前記第１の光路の一部と前記第２の光路の一部とは平行又は同軸であることを特徴とする請求項１に記載のレーザレーダシステム。
【請求項３】
前記光伝送モジュールは、
光チャネルが設けられた支持体と、
前記支持体に設けられ、前記光チャネルに沿って順に設けられ、既定の光路に従ってビームを伝送することに適している少なくとも１つの伝送サブモジュールと、を含むことを特徴とする請求項１に記載のレーザレーダシステム。
【請求項４】
前記支持体は、第１の端、第２の端及び第３の端と、前記第１の端と前記第２の端とを連通させる第１の光チャネル及び前記第２の端と前記第３の端とを連通させる第２の光チャネルとを有し、
前記光伝送モジュールは、前記第１の端、前記第２の端及び前記第３の端にそれぞれ設けられた第１の伝送サブモジュール、第２の伝送サブモジュール及び第３の伝送サブモジュールを含むことを特徴とする請求項３に記載のレーザレーダシステム。
【請求項５】
前記第１の伝送サブモジュールは前記第１の光チャネルに垂直に設けられ、前記第２の伝送サブモジュールは前記第１の光チャネルと前記第２の光チャネルのそれぞれに対して４５度の角度で設けられ、前記第３の伝送サブモジュールは、前記第２の光チャネルに対して４５度の角度で設けられ、前記第１の光チャネルと前記第２の光チャネルとは垂直であることを特徴とする請求項４に記載のレーザレーダシステム。
【請求項６】
前記第１の伝送サブモジュールは前記光源から放射されるレーザビームを平行レーザビームに調整することに適しているコリメートモジュールであり、
前記第２の伝送サブモジュールは前記コリメートモジュールによって調整された平行レーザビームを反射することに適している反射モジュールであり、
前記第３の伝送サブモジュールは前記反射モジュールで反射される平行レーザビームの透過、及び前記平行レーザビームのエコー信号の反射に適している分光モジュールであることを特徴とする請求項４又は５に記載のレーザレーダシステム。
【請求項７】
前記支持体の一方側に設けられた光ファイバをさらに含み、前記光ファイバの一端は前記光源に接続されることに適し、前記光ファイバの他端は、前記光ファイバの他端から出射されるレーザビームを前記支持体の１つの伝送サブモジュールに入射するように、前記光ファイバ内のレーザビームの伝播方向を変更することに適していることを特徴とする請求項３に記載のレーザレーダシステム。
【請求項８】
前記光ファイバの他端の端面は前記光ファイバの光軸に対して４５度の角度をなし、前記端面には高反射媒体コートが設けられており、前記光ファイバ内のレーザビームは前記端面での反射を介して前記支持体の１つの伝送サブモジュールに入射されることを特徴とする請求項７に記載のレーザレーダシステム。
【請求項９】
前記光ファイバの他端の端面は前記光ファイバの光軸に対して所定の角度をなし、前記光ファイバ内のビームは前記端面での屈折を介して前記支持体の１つの伝送サブモジュールに入射されることを特徴とする請求項７に記載のレーザレーダシステム。
【請求項１０】
前記光チャネルは貫通孔を含み、前記貫通孔の内部には空気が存在するか或いは光透過媒体が充填されることを特徴とする請求項３に記載のレーザレーダシステム。
【請求項１１】
前記光源、光伝送モジュール、走査モジュール及び測定モジュールを収容するためのハウジングをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のレーザレーダシステム。
【請求項１２】
前記光源は前記ハウジングの天井部の空間内に設けられていることを特徴とする請求項１１に記載のレーザレーダシステム。
【請求項１３】
前記光源は前記ハウジングの天井部の内面に接触していることを特徴とする請求項１２に記載のレーザレーダシステム。
【請求項１４】
前記光源の周囲には放熱部材が設けられていることを特徴とする請求項１又は１２に記載のレーザレーダシステム。
【請求項１５】
光ファイバをさらに含み、前記光源は、前記光伝送モジュールの上方に設けられ、前記光ファイバによって前記光伝送モジュールに結合され、前記光源と前記光伝送モジュールとの間に位置する光ファイバは鉛直方向に沿って延びていることを特徴とする請求項１に記載のレーザレーダシステム。
【請求項１６】
前記光源は前記光源から放射されるレーザビームの光強度分布を調整することに適している光強度調整素子をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のレーザレーダシステム。
【請求項１７】
前記光強度調整素子は前記光源から放射されるレーザビームのピーク強度を低くすることに適するレンズ素子を含むことを特徴とする請求項１６に記載のレーザレーダシステム。
【請求項１８】
前記ハウジングの側壁に嵌め込むように設けられ、前記走査モジュールで反射されるレーザビーム、及び三次元空間からの前記レーザビームのエコー信号を透過させることに適しているフロントウィンドウをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載のレーザレーダシステム。
【請求項１９】
前記フロントウィンドウは前記走査モジュールが所定の走査角で反射するレーザビームに対して傾斜角度で設けられ、前記走査角は前記走査モジュールの初期位置に対する偏向角であることを特徴とする請求項１８に記載のレーザレーダシステム。
【請求項２０】
前記フロントウィンドウは前記ハウジングの台座に対して傾斜角度で設けられていることを特徴とする請求項１８に記載のレーザレーダシステム。
【請求項２１】
前記走査モジュールは、静電式ガルバノミラー、電磁式ガルバノミラー、圧電式ガルバノミラー又は電熱式ガルバノミラーを含むことを特徴とする請求項１に記載のレーザレーダシステム。
【請求項２２】
前記走査モジュールは一次元ガルバノミラー又は二次元ガルバノミラーを含むことを特徴とする請求項１に記載のレーザレーダシステム。
【請求項２３】
前記走査モジュールは、
前記光伝送モジュールによって伝送されるレーザビームを三次元空間へ反射することに適し、回転又は揺動により三次元空間へ反射されるレーザビームの方向を変更することに適している可動部と、
前記可動部が回転又は揺動するように駆動する駆動部と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のレーザレーダシステム。
【請求項２４】
前記駆動部は、磁場を発生させることに適している磁性体ユニットと、駆動コイルとを含み、前記磁場は前記駆動コイルの位置する平面内の磁場成分を有し、前記駆動コイルは、前記可動部に結合され、駆動電流を入力する際に、前記磁場の力により回転又は揺動しかつ前記可動部が回転又は揺動するように駆動することに適していることを特徴とする請求項２３に記載のレーザレーダシステム。
【請求項２５】
前記走査モジュールは、走査基板と、前記駆動部とを含み、
前記走査基板は、第１のねじり軸、支持部、及び前記可動部を含み、前記可動部は、前記第１のねじり軸によって前記支持部に結合され、前記第１のねじり軸まわりに回転又は揺動することに適していることを特徴とする請求項２４に記載のレーザレーダシステム。
【請求項２６】
前記磁性体ユニットは前記走査基板の厚さ方向に沿う少なくとも一方側に設けられた磁性体を含み、前記磁性体と前記可動部との間には既定の距離があることを特徴とする請求項２５に記載のレーザレーダシステム。
【請求項２７】
前記磁性体ユニットは前記走査基板の厚さ方向に沿う両側に対向して設けられた磁性体を含み、対向する磁性体の磁極方向は逆であり、前記走査基板の同じ側に位置する磁性体は前記第１のねじり軸の両側に別体で設けられ、前記第１のねじり軸の両側に位置する磁性体の磁極方向は逆であることを特徴とする請求項２６に記載のレーザレーダシステム。
【請求項２８】
前記可動部は、内枠と、第２のねじり軸と、外枠とを含み、前記外枠は、前記第１のねじり軸によって前記支持部に結合され、前記第１のねじり軸まわりに回転又は揺動することに適し、前記内枠は、前記第２のねじり軸によって前記外枠に結合され、前記第２のねじり軸まわりに回転又は揺動することに適し、前記内枠はレーザビームを反射することに適している前記滑らかな表面を有し、前記駆動コイルは前記外枠又は内枠に設けられていることを特徴とする請求項２５に記載のレーザレーダシステム。
【請求項２９】
前記第１のねじり軸と前記第２のねじり軸とは互いに垂直であり、前記磁性体ユニットは前記走査基板の厚さ方向に沿う少なくとも一方側に設けられた磁性体を含み、前記走査基板の同じ側に位置する磁性体は前記第１のねじり軸及び前記第２のねじり軸に対して対角方向に設けられ、前記対角方向に沿って設けられた磁性体の磁極方向は逆であることを特徴とする請求項２８に記載のレーザレーダシステム。
【請求項３０】
前記磁性体ユニットは前記走査基板の厚さ方向に沿う両側に対向して設けられた磁性体を含み、前記対向する磁性体の磁極方向は逆であることを特徴とする請求項２９に記載のレーザレーダシステム。
【請求項３１】
前記磁性体は前記可動部の周方向を取り囲むように設けられ、前記可動部が前記走査基板の表面に平行になる場合、前記磁性体の前記可動部を取り囲む一方側は前記駆動コイルに平行になることを特徴とする請求項２６又は２９に記載のレーザレーダシステム。
【請求項３２】
前記駆動コイルは、前記可動部の表面に設けられ、前記可動部の周方向に沿って設けられ、前記駆動コイルは円環状又は楕円環状をなしており、前記磁性体の前記可動部を取り囲む一方側は前記駆動コイルの対向する弧セグメントに平行する弧面であることを特徴とする請求項３１に記載のレーザレーダシステム。
【請求項３３】
前記駆動コイルは、前記可動部の表面に設けられ、前記可動部の周方向に沿って設けられ、前記駆動コイルは多角形をなしており、前記磁性体の前記駆動コイルを取り囲む一方側は前記駆動コイルの一つの辺に平行する平面であることを特徴とする請求項３１に記載のレーザレーダシステム。
【請求項３４】
前記磁性体の前記可動部を取り囲む一方側は前記走査基板の厚さ方向に沿う断面が弧形をなしており、前記弧形の中心は前記磁性体の内部へ窪んでいることを特徴とする請求項３１に記載のレーザレーダシステム。
【請求項３５】
前記磁性体ユニットは前記走査基板の少なくとも一方側に設けられた磁気伝導シートをさらに含み、前記走査基板の前記少なくとも一方側に位置する磁性体は前記磁気伝導シートと前記走査基板との間に設けられていることを特徴とする請求項２６又は２７に記載のレーザレーダシステム。
【請求項３６】
前記走査基板の同じ側に位置する磁性体は前記可動部の中心に対して対称に設けられる２つの磁性体を含み、前記駆動コイルは、前記可動部に設けられ、前記可動部の周方向に沿って設けられ、各磁性体は前記可動部の周方向に沿う長さが前記駆動コイルの周長の１／４以上で前記駆動コイルの周長の１／２未満であることを特徴とする請求項２６又は２７に記載のレーザレーダシステム。
【請求項３７】
前記走査基板の材料は鋼又はベリリウム銅であることを特徴とする請求項２５に記載のレーザレーダシステム。
【請求項３８】
前記内枠に設けられ、前記内枠の走査角度を測定することに適している測角コイルをさらに含むことを特徴とする請求項２８に記載のレーザレーダシステム。
【請求項３９】
前記測定モジュールは、
前記光伝送モジュールで反射されるレーザビームのエコー信号のうち波長が既定の波長範囲外にある光信号をろ過することに適しているろ過サブモジュールと、
前記ろ過サブモジュールによってろ過されたレーザビームのエコー信号を収束させることに適している収束モジュールと、
前記収束モジュールによって収束したレーザビームのエコー信号を受信して処理することにより、前記障害物の情報を取得することに適している測定サブモジュールと、を含むことを特徴とする請求項１に記載のレーザレーダシステム。
【請求項４０】
前記測定サブモジュールは、光電センサと、前記光電センサに結合されている光学コンセントレータとを含み、前記光学コンセントレータは前記光電センサによって収集される入射光の角度範囲を拡大することに適していることを特徴とする請求項３９に記載のレーザレーダシステム。
【請求項４１】
車両本体と、前記車両本体に取り付けられ、前記車両の周囲の三次元空間における障害物の情報の測定に適している請求項１〜４０のいずれか１項に記載のレーザレーダシステムと、を含むことを特徴とする車両。
【請求項４２】
レーザビームを放射するように前記放射モジュールを制御することと、
既定の周波数で三次元空間を走査するように前記走査モジュールを制御することと、
前記走査モジュールで反射されるレーザビームのエコー信号を受信して処理するように前記測定モジュールを制御することで、三次元空間における障害物の情報を取得することと、を含むことを特徴とする請求項１〜４０のいずれか１項に記載のレーザレーダシステムの制御方法。
【請求項４３】
請求項３８に記載のレーザレーダシステムの走査角度を取得するための走査角度の取得方法において、
前記レーザレーダシステムの測角コイルの角度信号を抽出することと、
前記角度信号に基づいて、前記レーザレーダシステムの走査角度を計算することと、を含むことを特徴とする走査角度の取得方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願］
本出願は、２０１７年１２月８日に中国専利局に提出され、出願番号が２０１７１１３０３１５１．４であり、発明の名称が「共振型走査ミラー、走査方法、角度の測定方法及び加工方法」である中国特許出願の優先権を主張し、その全文の内容が援用により本出願に組み込まれる。
【０００２】
本出願は、２０１８年６月２９日に中国専利局に提出され、出願番号が２０１８１０７０４７０８．３であり、発明の名称が「光伝送モジュール、レーザ放射モジュール、レーザレーダシステム及び車両」である中国特許出願の優先権を主張し、その全文の内容が援用により本出願に組み込まれる。
【０００３】
本出願は、２０１８年６月２９日に中国専利局に提出され、出願番号が２０１８２１０２８７８３．４であり、発明の名称が「走査ミラー」である中国特許出願の優先権を主張し、その全文の内容が援用により本出願に組み込まれる。
【０００４】
本出願は、２０１８年６月２９日に中国専利局に提出され、出願番号が２０１８２１０２８７８４．９であり、発明の名称が「レーザレーダシステム」である中国特許出願の優先権を主張し、その全文の内容が援用により本出願に組み込まれる。
【０００５】
本発明は、レーザ測定の技術分野に属し、特に、レーザレーダシステム及びその制御方法、走査角度の取得方法、車両に関するものである。
【背景技術】
【０００６】
レーザレーダは、レーザビームを放射して対象物の位置、速度等の特徴量を測定するレーダシステムであり、レーザ技術と光電測定技術とを組み合わせた先端的な測定方法である。レーザレーダは、その高解像度、優れた隠蔽性、強いアンチアクティブジャミング能力、低高度での良好な測定性能、小体積及び低重量という利点により、自動運転、交通通信、ドローン、インテリジェントロボット、エネルギーセキュリティの検出、資源探査などの分野に幅広く応用され、国民経済、社会発展及び科学研究に極めて重要なオリジナルデータを提供し、良好な応用の見込みを示している。
【０００７】
無人運転分野において、レーザレーダは、小体積、高信頼性、高結像フレームレート、高解像度、遠距離測距等の性能を満たす必要がある。レーザレーダに含まれる多くの部品、例えば光源、探知機、集積回路板、リード線等は、小体積に対する市場の要求を満たすとともに、他の技術指標の実現にも影響しないように、いずれも合理的な構造の設計が行われる必要がある。長距離のレーザレーダシステムに対して、受光時の光学アパーチャーのサイズが大きいこと、即ち大きいサイズの鏡面が要求されるだけでなく、大きい光学走査角も要求される。
【０００８】
しかし、従来のレーザレーダシステムでは、小体積と複数の性能パラメータとの間にバランスを取ることが難しく、例えば、従来のレーザレーダは、光源の放熱性能が悪く、シグナルノイズ比が低く、大角度の走査を実現できず、鏡面サイズが小さく、鏡面の平坦性を確保し難い等の一連の問題がある。特定の光路設計を満たすことを前提として、空間利用率を高め、その構造をよりコンパクトにするために、レーザレーダの内部空間を合理的に配置すること、および、全体として前記レーザレーダシステムの総合的な性能を向上させ、その応用場面を増やすために、従来技術を基礎として各部材の性能をさらに改善することは、依然として現在レーザレーダの発展中に早急に改善すべき課題になっている。
【発明の概要】
【０００９】
本発明が解決しようとする技術課題は、レーザレーダの小型化を実現するとともに、光源の放熱性能を向上させ、収集したデータのシグナルノイズ比を高くし、受光時の光学アパーチャー及び走査画角を大きくすることなどにある。
【００１０】
上記技術課題を解決するために、本発明の実施例は、光源と、光伝送モジュールと、走査モジュールと、測定モジュールとを含み、前記光源、前記光伝送モジュール、及び前記走査モジュールは、第１の光路に沿ってこの順に設けられ、前記走査モジュール、前記光伝送モジュール、及び前記測定モジュールは、第２の光路に沿ってこの順に設けられているレーザレーダシステムであって、前記第１の光路において、前記光源は、レーザビームを放射することに適し、前記光伝送モジュールは、前記光源から放射されるレーザビームを前記走査モジュールに伝送することに適し、前記走査モジュールは、前記光伝送モジュールによって伝送されるレーザビームを三次元空間へ反射することに適し、三次元空間へ反射されるレーザビームの方向を変更することで前記三次元空間を走査することに適し、前記第２の光路において、前記走査モジュールは、レーザビームのエコー信号を前記光伝送モジュールへ反射することに適し、前記光伝送モジュールは、前記走査モジュールで反射されるレーザビームのエコー信号を前記測定モジュールへ反射することに適し、前記測定モジュールは、前記光伝送モジュールで反射されるレーザビームのエコー信号を受信して処理することにより、前記三次元空間における障害物の情報を取得することに適し、前記レーザビームのエコー信号は、三次元空間の障害物が前記走査モジュールで反射されるレーザビームを反射することで形成されるレーザレーダシステムを提供する。
【００１１】
本発明において、前記第１の光路の一部と前記第２の光路の一部とは平行又は同軸である。
【００１２】
本発明において、前記光伝送モジュールは、光チャネルが設けられた支持体と、前記支持体に設けられ、前記光チャネルに沿って順に設けられ、既定の光路に従ってビームを伝送することに適している少なくとも１つの伝送サブモジュールと、を含む。
【００１３】
本発明において、前記支持体は、第１の端、第２の端及び第３の端と、前記第１の端と前記第２の端とを連通させる第１の光チャネル及び前記第２の端と前記第３の端とを連通させる第２の光チャネルとを有し、前記光伝送モジュールは、前記第１の端、前記第２の端及び前記第３の端にそれぞれ設けられた第１の伝送サブモジュール、第２の伝送サブモジュール及び第３の伝送サブモジュールを含む。
【００１４】
本発明において、前記第１の伝送サブモジュールは前記第１の光チャネルに垂直に設けられ、前記第２の伝送サブモジュールは前記第１の光チャネルと前記第２の光チャネルのそれぞれに対して４５度の角度で設けられ、前記第３の伝送サブモジュールは前記第２の光チャネルに対して４５度の角度で設けられ、前記第１の光チャネルと前記第２の光チャネルとは垂直である。
【００１５】
本発明において、前記第１の伝送サブモジュールは前記光源から放射されるレーザビームを平行レーザビームに調整することに適しているコリメートモジュールであり、前記第２の伝送サブモジュールは前記コリメートモジュールによって調整された平行レーザビームを反射することに適している反射モジュールであり、前記第３の伝送サブモジュールは前記反射モジュールで反射される平行レーザビームの透過、及び前記平行レーザビームのエコー信号の反射に適している分光モジュールである。
【００１６】
本発明において、前記レーザレーダシステムは前記支持体の一方側に設けられた光ファイバをさらに含み、前記光ファイバの一端は前記光源に接続されることに適し、前記光ファイバの他端は、前記光ファイバの他端から出射されるレーザビームを前記支持体の１つの伝送サブモジュールに入射するように、前記光ファイバ内のレーザビームの伝播方向を変更することに適している。
【００１７】
本発明において、前記光ファイバの他端の端面は前記光ファイバの光軸に対して４５度の角度をなし、前記端面には高反射媒体コートが設けられており、前記光ファイバ内のレーザビームは前記端面での反射を介して前記支持体の１つの伝送サブモジュールに入射される。
【００１８】
本発明において、前記光ファイバの他端の端面は前記光ファイバの光軸に対して所定の角度をなし、前記光ファイバ内のビームは前記端面での屈折を介して前記支持体の１つの伝送サブモジュールに入射される。
【００１９】
本発明において、前記光チャネルは貫通孔を含み、前記貫通孔の内部には空気が存在するか或いは光透過媒体が充填される。
【００２０】
本発明において、前記レーザレーダシステムは、前記光源、光伝送モジュール、走査モジュール及び測定モジュールを収容するためのハウジングをさらに含む。
【００２１】
本発明において、前記光源は前記ハウジングの天井部の空間内に設けられている。
【００２２】
本発明において、前記光源は前記ハウジングの天井部の内面に接触している。
【００２３】
本発明において、前記光源の周囲には放熱部材が設けられている。
【００２４】
本発明において、前記レーザレーダシステムは光ファイバをさらに含み、前記光源は、前記光伝送モジュールの上方に設けられ、前記光ファイバによって前記光伝送モジュールに結合され、前記光源と前記光伝送モジュールとの間に位置する光ファイバは鉛直方向に沿って延びている。
【００２５】
本発明において、前記光源は、前記光源から放射されるレーザビームの光強度分布を調整することに適している光強度調整素子をさらに含む。
【００２６】
本発明において、前記光強度調整素子は、前記光源から放射されるレーザビームのピーク強度を低くすることに適しているレンズ素子を含む。
【００２７】
本発明において、前記レーザレーダシステムは、前記ハウジングの側壁に嵌め込むように設けられ、前記走査モジュールで反射されるレーザビーム、及び三次元空間からの前記レーザビームのエコー信号を透過させることに適しているフロントウィンドウをさらに含む。
【００２８】
本発明において、前記フロントウィンドウは前記走査モジュールが所定の走査角で反射するレーザビームに対して傾斜角度で設けられ、前記走査角は前記走査モジュールの初期位置に対する偏向角である。
【００２９】
本発明において、前記フロントウィンドウは前記ハウジングの台座に対して傾斜角度で設けられている。
【００３０】
本発明において、前記走査モジュールは、静電式ガルバノミラー、電磁式ガルバノミラー、圧電式ガルバノミラー又は電熱式ガルバノミラーを含む。
【００３１】
本発明において、前記走査モジュールは一次元ガルバノミラー又は二次元ガルバノミラーを含む。
【００３２】
本発明において、前記走査モジュールは、前記光伝送モジュールによって伝送されるレーザビームを三次元空間へ反射することに適し、回転又は揺動により三次元空間へ反射されるレーザビームの方向を変更することに適している可動部と、前記可動部が回転又は揺動するように駆動する駆動部と、を含む。
【００３３】
本発明において、前記駆動部は、磁場を発生させることに適している磁性体ユニットと、駆動コイルとを含み、前記磁場は前記駆動コイルの位置する平面内の磁場成分を有し、前記駆動コイルは、前記可動部に結合され、駆動電流を入力する際に、前記磁場の力により回転又は揺動しかつ前記可動部が回転又は揺動するように駆動することに適している。
【００３４】
本発明において、前記走査モジュールは、走査基板と、前記駆動部とを含み、前記走査基板は、第１のねじり軸、支持部、及び前記可動部を含み、前記可動部は、前記第１のねじり軸によって前記支持部に結合され、前記第１のねじり軸まわりに回転又は揺動することに適している。
【００３５】
本発明において、前記磁性体ユニットは前記走査基板の厚さ方向に沿う少なくとも一方側に設けられた磁性体を含み、前記磁性体と前記可動部との間には既定の距離がある。
【００３６】
本発明において、前記磁性体ユニットは前記走査基板の厚さ方向に沿う両側に対向して設けられた磁性体を含み、対向する磁性体の磁極方向は逆であり、前記走査基板の同じ側に位置する磁性体は前記第１のねじり軸の両側に別体で設けられ、前記第１のねじり軸の両側に位置する磁性体の磁極方向は逆である。
【００３７】
本発明において、前記可動部は、内枠と、第２のねじり軸と、外枠とを含み、前記外枠は前記第１のねじり軸によって前記支持部に結合され、前記第１のねじり軸まわりに回転又は揺動することに適し、前記内枠は、前記第２のねじり軸によって前記外枠に結合され、前記第２のねじり軸まわりに回転又は揺動することに適し、前記内枠はレーザビームを反射することに適している前記滑らかな表面を有し、前記駆動コイルは前記外枠又は内枠に設けられている。
【００３８】
本発明において、前記第１のねじり軸と前記第２のねじり軸とは互いに垂直であり、前記磁性体ユニットは前記走査基板の厚さ方向に沿う少なくとも一方側に設けられた磁性体を含み、前記走査基板の同じ側に位置する磁性体は前記第１のねじり軸及び前記第２のねじり軸に対して対角方向に設けられ、前記対角方向に沿って設けられた磁性体の磁極方向は逆である。
【００３９】
本発明において、前記磁性体ユニットは前記走査基板の厚さ方向に沿う両側に対向して設けられた磁性体を含み、前記対向する磁性体の磁極方向は逆である。
【００４０】
本発明において、前記磁性体は前記可動部の周方向を取り囲むように設けられ、前記可動部が前記走査基板の表面に平行になる場合、前記磁性体の前記可動部を取り囲む一方側は前記駆動コイルに平行になる。
【００４１】
本発明において、前記駆動コイルは、前記可動部の表面に設けられ、前記可動部の周方向に沿って設けられ、前記駆動コイルは、円環状、又は楕円環状をなしており、前記磁性体の前記可動部を取り囲む一方側は前記駆動コイルの対向する弧セグメントに平行する弧面である。
【００４２】
本発明において、前記駆動コイルは、前記可動部の表面に設けられ、前記可動部の周方向に沿って設けられ、前記駆動コイルは多角形をなしており、前記磁性体の前記駆動コイルを取り囲む一方側は前記駆動コイルの一つの辺に平行する平面である。
【００４３】
本発明において、前記磁性体の前記可動部を取り囲む一方側は前記走査基板の厚さ方向に沿う断面が弧形をなしており、前記弧形の中心は前記磁性体の内部へ窪んでいる。
【００４４】
本発明において、前記磁性体ユニットは前記走査基板の少なくとも一方側に設けられた磁気伝導シートをさらに含み、前記走査基板の前記少なくとも一方側に位置する磁性体は前記磁気伝導シートと前記走査基板との間に設けられている。
【００４５】
本発明において、前記走査基板の同じ側に位置する磁性体は前記可動部に対して中心対称に設けられた２つの磁性体を含み、前記駆動コイルは、前記可動部に設けられ、前記可動部の周方向に沿って設けられ、各磁性体は前記可動部の周方向に沿う長さが前記駆動コイルの周長の１／４以上で前記駆動コイルの周長の１／２未満である。
【００４６】
本発明において、前記走査基板の材料は鋼又はベリリウム銅である。
【００４７】
本発明において、前記レーザレーダシステムは、前記内枠に設けられ、前記内枠の走査角度を測定することに適している測角コイルをさらに含む。
【００４８】
本発明において、前記測定モジュールは、前記光伝送モジュールで反射されるレーザビームのエコー信号のうち波長が既定の波長範囲外にある光信号をろ過することに適しているろ過サブモジュールと、前記ろ過サブモジュールによってろ過されたレーザビームのエコー信号を収束させることに適している収束モジュールと、前記収束モジュールによって収束したレーザビームのエコー信号を受信して処理することにより、前記障害物の情報を取得することに適している測定サブモジュールと、を含む。
【００４９】
本発明において、前記測定サブモジュールは、光電センサと、前記光電センサに結合されている光学コンセントレータとを含み、前記光学コンセントレータは前記光電センサによって収集される入射光の角度範囲を拡大することに適している。本発明の実施例において、車両本体と、前記車両本体に取り付けられ、前記車両の周囲の三次元空間における障害物の情報の測定に適している前記レーザレーダシステムと、を含む車両をさらに提供する。
【００５０】
本発明の実施例において、レーザビームを放射するように前記放射モジュールを制御することと、既定の周波数で三次元空間を走査するように前記走査モジュールを制御することと、前記走査モジュールで反射されるレーザビームのエコー信号を受信して処理するように前記測定モジュールを制御することで、三次元空間における障害物の情報を取得することと、を含むレーザレーダシステムの制御方法をさらに提供する。
【００５１】
本発明の実施例において、前記レーザレーダシステムの走査角度を取得するための走査角度の取得方法をさらに提供し、前記走査角度の取得方法は、前記レーザレーダシステムの測角コイルの角度信号を抽出することと、前記角度信号に基づいて、前記レーザレーダシステムの走査角度を計算することと、を含む。
【００５２】
従来技術と比較してみると、本発明の実施例に係る技術方案により下記発明の効果を獲得することができる。
【００５３】
本発明の実施例に係るレーザレーダシステムは、前記光源、光伝送モジュール、及び走査モジュールを第１の光路にこの順に設けることにより、レーザビームによる三次元空間の走査を実現し、前記走査モジュール、光伝送モジュール、及び測定モジュールを第２の光路にこの順に設けることにより、レーザビームのエコー信号の受信を実現し、前記レーザビームのエコー信号は、三次元空間の障害物が前記走査モジュールで反射されるレーザビームを反射することで形成されるので、三次元空間における障害物の情報を取得することができる。
【００５４】
前記第１の光路の一部と前記第２の光路の一部とは平行又は同軸であり、即ち前記レーザレーダシステムは同軸システムであることにより、非同軸レーザレーダシステムの放射光路と受光光路のレベリングの問題を効果的に回避し、放射光路と受光光路とが常に同軸又は平行であることを確保することができる。
【００５５】
前記光伝送モジュールは、支持体と、前記支持体に設けられた複数の伝送サブモジュールとを含み、前記複数の伝送サブモジュールは、前記光チャネルに沿って順に設けられ、既定の光路に従ってビームを伝送することに適しているので、伝送サブモジュールごとに単独で支持枠を設ける必要がなく、前記複数の伝送サブモジュールの集積度を向上させた。また、前記光チャネルは前記支持体の内部に設けられ、前記既定の光路は支持体以外のスペースを占める必要がないので、前記光伝送モジュールの構造及び光路はいずれも、コンパクト化設計を満たし、前記光伝送モジュールの実際に占めた体積を小さくし、前記レーザレーダシステムの内部空間の利用率を高め、レーザレーダの小型化に対する市場の要求を満たした。
【００５６】
前記光伝送モジュールは、前記支持体の第１の端、第２の端及び第３の端にそれぞれ設けられ、前記第１の光チャネル及び第２の光チャネルに対してそれぞれ所定の角度で設けられたコリメートモジュール、反射モジュール及び分光モジュールを含むことにより、省スペースの前提でレーザビームに対するコリメート、反射及び分光を順に実現する。
【００５７】
前記レーザレーダシステムは前記支持体の一方側に設けられた光ファイバをさらに含み、前記光ファイバの他端の端面が、前記光ファイバの光軸に対して４５度の角度をなすように設けられることにより、レーザビームを偏向させる機能を実現でき、或いは、前記光ファイバの他端の端面が、前記光ファイバの光軸に対して所定の角度をなすように設けられることにより、前記光ファイバ内のビームを前記端面で屈折させることでレーザビームを偏向させる機能を実現する。本発明の実施例では、前記光ファイバの端面の特異な設計により、光ファイバはビームを伝送するとともに反射モジュールによるビームの偏向作用を発揮するので、反射モジュールを追加して設ける必要がなく、前記支持体における伝送サブモジュールの数を減らし、光ファイバを効率的に利用する。
【００５８】
前記光源は前記レーザレーダのハウジングの天井部の空間内に設けられることにより、光源の放熱に有利である一方、光ファイバの配置に有利である。
【００５９】
前記光源は前記ハウジングの天井部の内面に接触していることにより、前記光源の熱量が前記ハウジングによって放出されることができる。
【００６０】
前記光源の周囲には、放熱パッド、熱伝導ゲル、ヒートパイプ、冷却水又は冷却ガス等の放熱部材が設けられていることにより、放熱効果を向上させた。
【００６１】
前記光源と前記ハウジングの天井部の内面との間には放熱部材を収容するための既定の距離があってもよいので、放熱効果の向上に有利である。
【００６２】
前記光源は前記光伝送モジュールの上方に設けられ、光ファイバによって前記光伝送モジュールに結合され、前記光源と前記光伝送モジュールとの間に位置する光ファイバは鉛直方向に沿って延びていることにより前記レーザレーダシステムの内部構造と光路設計をコンパクトにし、前記ハウジングの内部空間の利用率を高め、前記レーザレーダシステムの小型化に有利である。
【００６３】
前記光源は前記光源から放射されるレーザビームの光強度分布を調整することに適している光強度調整素子をさらに含み、前記光強度調整素子は前記光源から放射されるレーザビームのピーク強度を低くすることに適しているレンズ素子を含んでもよいので、レーザレーダシステムの放射強度が許容できる限度以下に維持され全光束が減衰しないことを保証でき、前記レーザレーダシステムの安全性能を向上させた。
【００６４】
前記レーザレーダシステムのフロントウィンドウが前記ハウジングの台座に対して傾斜角度で設けられていることは、前記フロントウィンドウが前記レーザレーダシステムの所定方向に沿う出射光に対して傾斜角度で設けられることにより、出射光のフロントウィンドウで反射された迷光が元の経路に沿って前記ハウジングの内部に戻すことを防止し、前記レーザレーダシステムのシグナルノイズ比を高くすることを実質的なメカニズムとする。
【００６５】
前記走査モジュールは、可動部と、磁性体ユニット及び駆動コイルを備える駆動部とを含み、前記駆動コイルが前記可動部に結合されるように設けられることで、前記駆動コイルに駆動電流が入力されると、前記駆動コイルが磁場で力を受けて回転又は揺動し、前記可動部が回転又は揺動するように駆動することにより、低いコストで大アパーチャー、大角度の走査を実現することができる。
【００６６】
前記磁性体ユニットは前記走査基板の厚さ方向に沿う少なくとも一方側に設けられた磁性体を含み、前記磁性体と前記可動部との間には既定の距離があることにより、前記磁性体が前記駆動コイルへ磁場を印加すると同時に前記可動部の回転又は揺動に干渉しない。
【００６７】
前記磁性体ユニットは前記走査基板の厚さ方向に沿う両側に対向して設けられた磁性体を含み、前記対向する磁性体の磁極方向は逆であり、即ち前記走査基板の両側に位置する磁性体の同じ磁極が対向することにより、磁場が圧縮されて前記走査基板の表面に分布するようになり、前記走査基板の表面の磁場を強化できる。一方で、前記走査基板の同じ側に位置する磁性体は前記第１のねじり軸の両側に別体で設けられ、前記第１のねじり軸の両側に位置する磁性体の磁極方向は逆であり、即ち鉛直方向及び水平方向のいずれにおいても磁性体の磁極方向が逆であることにより、前記走査基板の表面に単一指向性磁場を生じることができる。
【００６８】
前記可動部は、内枠と、第２のねじり軸と、外枠とを含み、前記外枠は前記第１のねじり軸によって前記支持部に結合され、前記内枠は前記第２のねじり軸によって前記外枠に結合され、即ち前記走査ミラーはスロー走査軸とされる前記第１のねじり軸及びファースト走査軸とされる前記第２のねじり軸の２つのねじり軸を備えることができ、前記ファースト走査軸とスロー走査軸とは周波数の差が大きいので、前記走査ミラーはラスタースキャンを実現できる。
【００６９】
前記磁性体は前記可動部の周方向を取り囲むように設けられ、前記可動部が前記走査基板の表面に平行になる場合、前記磁性体の前記可動部を取り囲む一方側は前記駆動コイルに平行になることにより、前記磁性体と前記駆動コイルとの間の距離を短縮し、前記磁性体によって前記駆動コイルに印加される磁場を強化し、駆動力を大きくし、前記可動部の回転角を増加させ、さらに前記走査ミラーの光学走査角を大きくすることができる。
【００７０】
前記磁性体の前記可動部を取り囲む一方側は前記走査基板の厚さ方向に沿う断面が弧形をなしており、前記弧形の中心は、前記磁性体の内部へ窪んでいることにより、前記磁性体は、鉛直方向（即ち、走査基板の厚さ方向）にも沿って前記駆動コイルを取り囲んで設けることができ、前記磁性体と駆動コイルとの間の距離を一層短縮し、磁場を強化し、駆動力を大きくした。
【００７１】
前記走査基板の同じ側に位置する磁性体は前記可動部に対して中心対称になる２つの磁性体を含み、前記駆動コイルは前記可動部の周方向に沿って設けられ、各磁性体は前記可動部の周方向に沿う長さが前記駆動コイルの周長の１／４以上で前記駆動コイルの周長の１／２未満であり、即ち前記磁性体は、前記駆動コイルの周方向の長さをできるだけ広く覆うことにより、前記駆動コイルに印加される磁場を強化し、駆動力を大きくし、前記可動部の回転角を増加させ、前記走査ミラーの光学走査角を大きくした。
【００７２】
前記磁性体ユニットは、前記走査基板の少なくとも一方側の磁性体の底部に設けられた磁気伝導シートをさらに含むことにより、磁気回路を閉路させ、前記走査基板の表面の磁場を強化し、即ち前記駆動コイルに印加される磁場を強化し、駆動力を大きくすることができる。
【００７３】
前記磁性体ユニットは前記走査基板の厚さ方向に沿う一方側に設けられた磁性体を含み、前記磁性体と前記可動部との間には既定の距離があってもよい。磁性体が走査基板の一方側に設けられると、前記走査基板の他方側の空間を開放し、より大きな走査空間及び走査角度を実現でき、また、片側の磁性体の取付がより便利で簡単であり、取付のコストをさらに低減できる。
【００７４】
前記可動部に走査角度の測定を実現するための測角コイルを設けることにより、ＭＥＭＳプロセスに用いられるピエゾ抵抗又は電気容量による角度測定の方法を簡略化し、プロセスが簡単になり、コストが低くなる。
【００７５】
前記測定サブモジュールは、光電センサと、前記光電センサに結合されている光学コンセントレータとを含み、前記光学コンセントレータは、前記光電センサによって収集される入射光の角度範囲を拡大することができるので、測定効率の向上に有利である。
【００７６】
本発明の実施例に係る車両は、車両本体と、前記レーザレーダシステムとを含む。前記レーザレーダシステムは、体積が小さく、携帯及び取付が便利で、その応用場面を拡げた。前記レーザレーダシステムは、放熱性能が良く、シグナルノイズ比が高く、光学アパーチャー及び画角が大きくなり、即ち前記レーザレーダシステムの総合的な性能が向上したので、前記レーザレーダシステムのデータ測定の信頼性、安定性、及び測定効率を向上させ、さらに前記車両の運転の安全性を高め、前記レーザレーダシステムの無人運転等の分野での応用を最適化した。
【００７７】
本発明の実施例に係るレーザレーダシステムの制御方法は、レーザビームを放射するように前記放射モジュールを制御し、既定の周波数で三次元空間を走査するように前記走査モジュールを制御し、前記走査モジュールで反射されるレーザビームのエコー信号を受信して処理するように前記測定モジュールを制御することで、三次元空間における障害物の情報を取得できる。
【００７８】
本発明の実施例に係る走査角度の取得方法は、前記レーザレーダシステムの測角コイルの角度信号を抽出し、前記角度信号に基づいて、前記レーザレーダシステムの走査角度を計算することにより、レーザレーダシステムの走査性能をより良好に評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の一実施例に係るレーザレーダシステム１０の構造ブロック図である。
【図２】本発明の一実施例に係るレーザレーダシステム１０の光伝送モジュール１１２の構造ブロック図である。
【図３】本発明の一実施例に係るレーザレーダシステム１０の走査モジュール１２の構造ブロック図である。
【図４】本発明の別の実施例に係るレーザレーダシステム１０の走査モジュール２２の構造ブロック図である。
【図５】本発明の一実施例に係るレーザレーダシステム３０の立体構造模式図Ｉである。
【図６】本発明の図５に示す実施例に係るレーザレーダシステム３０の平面図Ｉである。
【図７】本発明の図５に示す実施例に係るレーザレーダシステム３０の側面図である。
【図８】本発明の別の実施例に係るレーザレーダシステムのハウジングの側壁４５１及び台座４５２の構造模式図である。
【図９】本発明の図５に示す実施例に係るレーザレーダシステム３０の立体構造模式図ＩＩである。
【図１０】本発明の図５に示す実施例に係るレーザレーダシステム３０の平面図ＩＩである。
【図１１】本発明の一実施例に係る光伝送モジュール３１２の立体構造模式図である。
【図１２ａ】それぞれ本発明の図１１に示す実施例に係る光伝送モジュール３１２の正面図、平面図、及び右側面図である。
【図１２ｂ】それぞれ本発明の図１１に示す実施例に係る光伝送モジュール３１２の正面図、平面図、及び右側面図である。
【図１２ｃ】それぞれ本発明の図１１に示す実施例に係る光伝送モジュール３１２の正面図、平面図、及び右側面図である。
【図１３ａ】本発明の図１１に示す実施例に係る光伝送モジュール３１２の支持体３１６の立体構造模式図Ｉである。
【図１３ｂ】本発明の図１１に示す実施例に係る光伝送モジュール３１２の支持体３１６の立体構造模式図ＩＩである。
【図１４】本発明の一実施例に係る走査ミラー３６の立体構造模式図Ｉである。
【図１５】本発明の図１４に示す実施例に係る走査ミラー３６の立体構造模式図ＩＩである。
【図１６】本発明の図１４に示す実施例に係る走査ミラー３６の立体構造模式図ＩＩＩである。
【図１７】本発明の図１４に示す実施例に係る走査ミラー３６の走査基板３６１及び磁性体３６２の立体構造模式図である。
【図１８】本発明の別の実施例に係る走査ミラーの走査基板４６１及び磁性体４６２の立体構造模式図である。
【図１９】本発明の別の実施例に係る走査ミラーの走査基板５６１の構造模式図である。
【図２０】本発明の別の実施例に係る走査ミラーの走査基板６６１の構造模式図である。
【図２１】本発明の別の実施例に係る走査ミラーの磁性体７６２の立体構造模式図である。
【図２２】本発明の図２１に示す実施例に係る磁性体７６２の図２１におけるＡＡ１線に沿う断面図である。
【図２３】本発明の一実施例に係るレーザレーダシステムの制御方法のフローチャートである。
【図２４】本発明の一実施例に係る前記レーザレーダシステムの走査角度の取得方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００８０】
本発明の上記目的、特徴及び有益な効果をより明白で分かり易くするために、以下では、図面を参照しながら本発明の具体的な実施例を詳しく説明する。本明細書における各実施例は漸進的に記述され、各実施例において他の実施例と異なっている点を重点として説明し、各実施例の同一又は類似する部分は他の実施例を参照することができる。
【００８１】
本発明の実施例において、レーザレーダシステムを提供する。図１を参照すると、図１は本発明の一実施例に係るレーザレーダシステム１０の構造ブロック図である。
【００８２】
本発明の実施例において、前記レーザレーダシステム１０は、レーザ放射モジュール１１と、走査モジュール１２と、測定モジュール１３とを含んでもよい。ここで、前記レーザ放射モジュール１１は、光源１１１と、光伝送モジュール１１２とを含む。前記光源１１１、前記光伝送モジュール１１２、及び前記走査モジュール１２は、第１の光路（図１に実線の矢印に示すように）に沿ってこの順に設けられ、前記走査モジュール１２、前記光伝送モジュール１１２、及び前記測定モジュール１３は、第２の光路（図１に一点鎖線の矢印に示すように）に沿ってこの順に設けられている。
【００８３】
本発明の実施例において、前記第１の光路は放射光路であってもよく、前記放射光路において、前記光源１１１はレーザビームを発生させることに適し、前記光伝送モジュール１１２は前記光源１１１によって発生したレーザビームを前記走査モジュール１２に伝送することに適し、前記走査モジュール１２は前記光伝送モジュール１１２によって伝送されるレーザビームを三次元空間へ反射することに適している。本発明の実施例において、前記走査モジュール１２は三次元空間へ反射されるレーザビームの方向を変更することで三次元空間における障害物１８を走査することに適している。
【００８４】
本発明の実施例において、前記第２の光路は受光光路であってもよく、前記受光光路において、三次元空間において前記走査モジュール１２で反射されるレーザビームが照射された障害物１８により、前記レーザビームを反射してレーザビームのエコー信号を形成し、前記走査モジュール１２は前記レーザビームのエコー信号を前記光伝送モジュール１１２へ反射することに適し、前記光伝送モジュール１１２は前記走査モジュール１２で反射されるレーザビームのエコー信号を前記測定モジュール１３へ反射することに適し、前記測定モジュール１３は前記光伝送モジュール１１２で反射されるレーザビームのエコー信号を受信して処理することにより、前記三次元空間における障害物１８の情報を取得することに適している。
【００８５】
放射光路と受光光路との光軸が平行であるか、又は重なっているか否かによっては、レーザレーダは一般的に非同軸システムと同軸システムとに分けられる。本発明の実施例において、前記第１の光路の一部と前記第２の光路の一部とは平行又は同軸であってもよい。具体的には、図１に示すように、前記第１の光路において前記光伝送モジュール１１２と前記障害物１８との間に介在する部分と、前記第２の光路において前記障害物１８と前記光伝送モジュール１１２との間に介在する部分とは平行又は同軸であってもよく、即ち前記レーザレーダシステム１０は同軸システムであってもよい。他の実施例において、前記第１の光路と前記第２の光路の光軸は平行ではないし、重なることもないようにしてもよく、即ち前記レーザレーダシステム１０は非同軸システムであってもよい。同軸システムにより、非同軸レーザレーダシステムの放射光路と受光光路のレベリングの問題を効果的に回避することができる。
【００８６】
本発明の実施例において、前記レーザレーダシステム１０は制御モジュール１４をさらに含んでもよく、前記制御モジュール１４は、前記レーザ放射モジュール１１、前記走査モジュール１２及び前記測定モジュール１３にそれぞれ結合されてもよく、それぞれレーザビームを発生して放射するように前記レーザ放射モジュール１１を制御すること、三次元空間を走査するように前記走査モジュール１２を制御すること、及び前記レーザビームのエコー信号を受信して処理するように前記測定モジュール１３を制御することに適している。
【００８７】
注意されたいことは、図１における前記第１の光路と第２の光路は、レーザビームの各モジュールの間の伝送関係を模式的に説明するためのものに過ぎず、実際の物理的空間におけるレーザビームの伝播方向を表すわけではない。具体的な実施例により前記レーザビームの伝播方向及び各モジュールの物理的位置を適当に変更してもよい。
【００８８】
図２を参照すると、図２は本発明の一実施例に係るレーザレーダシステム１０の光伝送モジュール１１２の構造ブロック図である。
【００８９】
本発明の実施例において、前記光伝送モジュール１１２は、支持体１１２１及び少なくとも１つの伝送サブモジュール１１２２（即ち伝送サブモジュール１、伝送サブモジュール２、伝送サブモジュール３、…、伝送サブモジュールｎ、ただし、ｎは１以上の正の整数である）を含んでもよく、前記支持体１１２１内には光チャネルが設けられており、前記光チャネルは光線を通過させることに適してもよく、前記少なくとも１つの伝送サブモジュール１１２２は、前記支持体に設けられ、前記光チャネルに沿って順に設けられ、前記光チャネルで規定される既定の光路に従ってビームを伝送することに適している。
【００９０】
本発明の実施例において、前記光伝送モジュール１１２は複数の伝送サブモジュール１１２２（即ちｎ≧２）を含んでもよく、前記光チャネルは、複数であって、隣接する伝送サブモジュール１１２２の間にそれぞれ介在することにより、前記隣接する伝送サブモジュール１１２２を連通させてもよく、前記伝送サブモジュール１１２２のそれぞれは、それに隣接する光チャネルに対して所定の角度で設けられてもよい。
【００９１】
本発明の実施例において、前記光チャネルは貫通孔を含み、前記貫通孔の内部には空気が存在するか或いは光透過媒体が充填されることができる。
【００９２】
本発明の実施例において、前記光チャネルは折れ線状であってもよく、これによって、前記支持体１１２１の内部空間の利用率の向上、および光路の占める前記支持体以外の空間の減少に有利である。
【００９３】
注意されたいことは、本発明の実施例に係る前記光伝送モジュール１１２は、ビームの伝送に限定されず、伝送中に前記ビームを適当に調整し、例えば前記光源１１１（図１に示すように）から放射されるレーザビームに対してコリメート、収束又は分光等を行ってもよい。それに応じて、前記複数の伝送サブモジュール１１２２は、コリメートモジュール、収束モジュール及び／又は分光モジュール等を含んでもよい。
【００９４】
図３を参照すると、図３は本発明の一実施例に係る走査モジュール１２の構造ブロック図である。前記走査モジュール１２は、前記光伝送モジュール１１２（図１に示すように）によって伝送されるレーザビームを三次元空間へ反射することに適し、回転又は揺動により三次元空間へ反射されるレーザビームの方向を変更することに適している可動部１２１と、前記可動部１２１が回転又は揺動するように駆動することに適している駆動部１２２とを含んでもよい。
【００９５】
共振型走査ミラー（以下、単に「ガルバノミラー」と称する）式レーザレーダはソリッドステート式レーザレーダ方案のうち１つの重要なテクノロジーロードマップと見なされる。従来の投影結像と比較してみると、ガルバノミラー式レーザレーダにおいて、ガルバノミラーは、放射時のビームの走査に用いられるだけでなく、ビームのエコー信号の受信及び反射にも用いられてもよい。
【００９６】
本発明の実施例において、前記駆動部の駆動方式によっては、ガルバノミラーを静電式ガルバノミラー、電磁式ガルバノミラー、圧電式ガルバノミラー又は電熱式ガルバノミラー等に分けることができる。
【００９７】
本発明の実施例において、前記走査モジュール１２は電磁式ガルバノミラーを含んでもよく、前記駆動部は、磁場を発生させることに適している磁性体ユニットと、駆動コイルとを含んでもよく、前記磁場は前記駆動コイルの位置する平面内の磁場成分を有し、前記駆動コイルは、前記可動部に結合され、駆動電流を入力する際に、前記磁場の力により回転又は揺動しかつ前記可動部が回転又は揺動するように駆動することに適している。
【００９８】
図４には本発明の別の実施例に係る走査モジュール２２の構造ブロック図が示されており、前記走査モジュール２２は電磁式ガルバノミラーであってもよい。
【００９９】
本発明の実施例において、前記走査モジュール２２は、走査基板２３及び駆動部２４を含んでもよい。ここで、前記走査基板２３は、可動部２３１、第１のねじり軸２３２、及び支持部２３３を含んでもよく、前記可動部２３１は、前記第１のねじり軸２３２によって前記支持部２３３に結合され、前記第１のねじり軸２３２まわりに回転又は揺動することに適し、前記可動部２３１はビームを反射することに適している滑らかな表面を有する。具体的には、前記滑らかな表面は鏡面であってもよい。前記支持部２３３は、前記可動部２３１を支持することに適し、空間に固設されてもよい。
【０１００】
本発明の実施例において、前記駆動部２４は、磁場を発生させることに適している磁性体ユニット２４１と、駆動コイル２４２とを含んでもよく、前記磁場は前記駆動コイル２４２の位置する平面内の磁場成分を有し、前記駆動コイル２４２は、前記可動部２３１に結合され、駆動電流を入力する際に、前記磁場の力により回転又は揺動しかつ前記可動部２３１が回転又は揺動するように駆動することに適している。
【０１０１】
本発明の実施例において、前記駆動コイル２４２は前記可動部２３１に設けられてもよい。具体的には、前記可動部２３１は対向する第１の表面と第２の表面を有し、前記第１の表面はビームを反射することに適している鏡面であってもよく、前記駆動コイル２４２は前記可動部２３１の第２の表面に設けられてもよい。他の実施例において、前記駆動コイルは前記可動部の第１の表面に設けられてもよい。
【０１０２】
一般的には、走査方式によっては、ガルバノミラーを一次元ガルバノミラーと二次元ガルバノミラーに分けることができる。
【０１０３】
本発明の実施例において、前記走査基板２３は１つのねじり軸、即ち前記第１のねじり軸２３２のみを有してもよく、この場合、前記走査モジュール２３は一次元方向における光学走査に適している一軸走査ミラー（即ち一次元ガルバノミラー）である。
【０１０４】
本発明の実施例において、前記可動部２３１は、内枠２３１１、第２のねじり軸２３１２、及び外枠２３１３を含んでもよく、前記外枠２３１３は、前記第１のねじり軸２３２によって前記支持部２３３に結合され、前記第１のねじり軸２３２まわりに回転又は揺動することに適し、前記内枠２３１１は、前記第２のねじり軸２３１２によって前記外枠２３１３に結合され、前記第２のねじり軸２３１２まわりに回転又は揺動することに適し、前記内枠２３１１はビームを反射することに適している滑らかな表面を有する。前記駆動コイル２４２は前記外枠２３１３に設けられてもよい。この場合、前記走査基板２３は２つのねじり軸（即ち前記第１のねじり軸２３２と第２のねじり軸２３１２）を有し、前記走査モジュール２２は二次元平面内における光学走査に適している二軸走査ミラー（即ち二次元ガルバノミラー）である。具体的には、前記第１のねじり軸２３２と前記第２のねじり軸２３１２とは、互いに垂直で、異なる方向の共振モード、例えば水平共振モード及び垂直共振モードの形成にそれぞれ用いられてもよい。他の実施例において、前記駆動コイルは前記内枠に設けられてもよく、外枠に設けられる場合と比較してみると、前記走査モジュールの光学走査角が小さくなる。
【０１０５】
本発明の実施例において、前記走査モジュール２２は、前記可動部２３１に設けられ、前記可動部２３１の回転角度又は揺動角度を測定することに適している測角コイル２５をさらに含んでもよい。具体的には、前記測角コイル２５は、前記内枠２３１１に設けられ、前記内枠２３１１の回転角度又は揺動角度の測定に用いられてもよい。
【０１０６】
本発明の実施例において、前記走査モジュール２２は前記走査モジュール２２の機械故障等を測定するための位置センサ（図示せず）をさらに含み、前記位置センサは、前記可動部２３１に設けられてもよいし、又は前記可動部２３１の外部に設けられて前記可動部２３１に電気的に接続されてもよい。具体的には、前記位置センサが前記可動部２３１の外部に設けられる場合、前記可動部２３１にはコンタクト（ｃｏｎｔａｃｔ）素子がさらに設けられており、前記可動部２３１は前記コンタクト素子によって前記位置センサに電気的に接続可能であり、前記位置センサは電気素子又はロジック回路等であってもよい。
【０１０７】
注意されたいことは、図４に示す構造ブロック図に破線で示す構造は、任意の構造であり、本発明の実施例を不適切に制限するものではない。図４の構造ブロック図は、本発明の一実施例による走査モジュール２２に含まれる主な部材、各部材の間の関連性及び各部材の機能を重点として説明し、幾つかの副次的な部材、例えばワイヤー、支持枠等が省略されていると理解できる。
【０１０８】
図１を参照すると、本発明の実施例において、前記測定モジュール１３は、前記光伝送モジュール１１２で反射されるレーザビームのエコー信号を受信し、光信号を電気信号に変換することに適している光電センサと、前記電気信号を処理して計算により三次元空間の画像を取得することで、三次元空間における障害物の情報を取得することに適しているプロセッサとを含んでもよい。
【０１０９】
本発明の実施例において、前記障害物の情報は、三次元空間における障害物の距離、速度又は方位等の情報を含んでもよい。前記レーザレーダシステム１０が三次元空間における障害物の距離の測定に用いられる場合、前記プロセッサは飛行時間（Ｔｉｍｅ  ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ，ＴＯＦ）方法に基づいて障害物と前記レーザレーダシステム１０との間の距離を計算することに適している。前記走査モジュール１２により対象領域全体を走査して測定することにより、最終的に三次元結像を実現できる。
【０１１０】
本技術分野の技術者がより良く本発明を理解して実施するために、本発明の実施例において別のレーザレーダシステムをさらに提供する。図５と図６を参照すると、図５は本発明の別の実施例に係るレーザレーダシステム３０の立体構造模式図Ｉであり、図６は本発明の図５に示す実施例に係るレーザレーダシステム３０の平面図Ｉである。図６に示される平面図において、前記レーザレーダシステム３０の内部構造をよりはっきり示すために、光源３１１が省略されている。
【０１１１】
本発明の実施例において、前記レーザレーダシステム３０は、レーザ放射モジュール３１、走査モジュール３２、測定モジュール３３及び制御モジュール３４を含んでもよく、前記レーザ放射モジュール３１は、レーザビームを発生させることに適している光源３１１と、既定の光路に従って前記レーザビームを伝送することに適している光伝送モジュール３１２とを含む。
【０１１２】
本発明の実施例において、前記制御モジュール３４は制御回路板であってもよい。
【０１１３】
本実施例において、前記レーザ放射モジュール３１、前記走査モジュール３２、前記測定モジュール３３及び前記制御モジュール３４の主な機能は、図１〜図４に示す実施例に係るレーザレーダシステム１０における対応するモジュールの説明を参照でき、ここでは重複して述べない。以下では、本実施例と上記実施例との差異点のみについて詳しく説明する。
【０１１４】
本発明の実施例において、前記レーザレーダシステム３０は、前記レーザ放射モジュール３１、走査モジュール３２、測定モジュール３３及び制御モジュール３４を収容するためのハウジング（図示せず）をさらに含む。前記レーザレーダシステム３０の内部構造をはっきり示すために、図５及び図６には前記ハウジングの１つの側壁３５１及び台座３５２のみが示されている。
【０１１５】
本発明の実施例において、前記光源３１１は、レーザー、例えば半導体レーザー、波長同調可能な固体レーザー、又は光ファイバレーザー等であってもよく、異なるタイプのレーザーは、波長の異なるレーザビームを放射できる。例えば、前記光源３１１が半導体レーザーである場合、近赤外レーザビームを放射できる。
【０１１６】
本発明の実施例において、前記光源３１１は前記ハウジングの天井部の空間内に設けられてもよい。具体的には、前記光源３１１は、前記ハウジングの天井部の内面（図示せず）に緊密に貼合されてもよく、前記光源３１１によって発生した熱量が、前記ハウジングによって放出されることができる。或いは、前記光源３１１と前記ハウジングの天井部の内面との間には、放熱パッド等の放熱部材を収容するための既定の距離があってもよく、前記既定の距離は５ｍｍ〜１ｃｍであってもよい。
【０１１７】
本発明の実施例において、前記光源３１１の天井部と前記ハウジングの天井部の内面との面積比を調節することにより、異なる放熱効果を実現する。
【０１１８】
本発明の実施例において、前記光源３１１周囲には、放熱効果をさらに向上させるために、ヒートパイプや熱伝導ゲル等の熱伝導手段、又は冷却水や冷却ガス等の冷却手段がさらに設けられてもよい。
【０１１９】
本発明の実施例において、前記光源３１１はレーザーであってもよく、前記レーザー３１１は前記ハウジングの天井部に設けられてもよく、前記光伝送モジュール３１２は前記ハウジングの底部に設けられてもよく、前記レーザー３１１は光ファイバを含んでもよく、前記レーザー３１１は前記光ファイバ（図示せず）によって前記光伝送モジュール３１２に結合されている。具体的には、前記光ファイバは前記レーザー３１１の側面から引き出されて前記光伝送モジュール３１２に結合されてもよく、例えば前記光伝送モジュール３１２はコリメートモジュール３１３を含み、前記光ファイバは前記レーザー３１１の側面と前記光伝送モジュール３１２との間に位置する光ファイバが鉛直方向に沿って延びるように前記コリメートモジュール３１３に結合されてもよい。
【０１２０】
本発明の実施例において、前記光源３１１は前記光源３１１から放射されるレーザビームの光強度分布を調整することに適している光強度調整素子をさらに含んでもよい。具体的には、前記光源３１１は半導体レーザーであってもよく、前記半導体レーザーにおける発光素子はレーザダイオードを含み、レーザダイオードに基づく発光素子によって放射される光強度は、通常ガウス分布であるので、レーザレーダシステム３０の放射強度が許容できる限度以下に維持され全光束が減衰しないことを保証するために、前記光強度調整素子は前記発光素子に設けられ、前記レーザレーダシステム３０によって放射されるレーザビームのピーク強度を低くすることに適しているレンズ素子であってもよい。本発明の実施例において、前記レンズ素子はガウス分布をフラットトップ分布に変換可能な回折光学素子であってもよい。
【０１２１】
図７を併せて参照すると、図７は本発明の図５に示す実施例に係るレーザレーダシステム３０の側面図である。本発明の実施例において、前記レーザレーダシステム３０はフロントウィンドウ３５１２をさらに含み、前記フロントウィンドウ３５１２は前記ハウジングの１つの側壁３５１に嵌め込むように設けられ、前記ハウジングの１つの側壁３５１は、壁部３５１１と、前記走査モジュール３２で反射されるレーザビーム、及び三次元空間における障害物で反射されるレーザビームのエコー信号を透過させることに適している前記フロントウィンドウ３５１２とを含んでもよい。
【０１２２】
本発明の実施例において、前記フロントウィンドウ３５１２は、前記ハウジングの台座３５２に対して傾斜角度で設けられていることは、前記フロントウィンドウ３５１２が前記レーザレーダシステム３０の所定方向に沿う出射光に対して傾斜角度で設けられることにより、前記出射光のフロントウィンドウ３５１２で反射された迷光が元の経路に沿って前記ハウジングの内部に戻すことを防止し、前記レーザレーダシステム３０のシグナルノイズ比を高くすることを実質的なメカニズムとする。
【０１２３】
本発明の実施例において、前記走査モジュール３２は三次元空間へ反射されるレーザビームの方向を変更することに適し、即ち前記走査モジュール３２の反射光線は多種の方向であるので、前記レーザレーダシステム３０の出射光線も多種の方向である。この場合、前記フロントウィンドウ３５１２が、前記走査モジュール３２が所定の走査角（例えば０度の走査角）で反射するレーザビームに対して傾斜角度をなすように設けられてもよく、ここで、前記走査角は前記走査モジュール３２の初期位置に対する偏向角と定義され、前記０度の走査角は前記走査モジュール３２がその初期位置に対してまったく偏向していないことを意味している。具体的には、前記走査モジュール３２は水平方向及び鉛直方向に沿う走査に適し、前記０度の走査角は前記走査モジュール３２の水平方向に沿う０度の走査及び垂直方向に沿う０度の走査を同時に満たすことができる。
【０１２４】
本発明の実施例において、前記走査モジュール３２の鉛直方向に沿う走査角が０度である場合、前記走査モジュール３２は前記ハウジングの台座３５２に垂直であり、即ち、前記走査モジュール３２が０度の走査角で反射するレーザビームは前記ハウジングの台座３５２に平行し、前記フロントウィンドウ３５１２は前記台座３５２に対して所定の範囲の傾斜角度で設けられてもよい。具体的には、前記フロントウィンドウ３５１２と前記ハウジングの台座３５２との間の角度は鈍角（図５に示すように）であってもよい。仮に前記ハウジングの台座３５２が水平面に平行であるとした場合、前記フロントウィンドウ３５１２と鉛直方向との角度の範囲は１０度〜２０度であってもよい。他の実施例において、前記フロントウィンドウと前記ハウジングの台座との間の角度は鋭角であってもよい。
【０１２５】
本発明の実施例において、前記フロントウィンドウ３５１２は、レーザウィンドウミラーであってもよく、レーザウィンドウミラーを設けることにより、走査モジュール３２を飛散物や作業場所内の他の危険から保護することができ、レーザウィンドウミラーは、通常特定の波長のレーザに対して高透過性のある材料が用いられ、反射防止膜をコーティングして反射によるロスを低減させる。
【０１２６】
前記フロントウィンドウ３５１２は多種の構造を有してもよい。図７に示す実施例において、前記フロントウィンドウ３５１２は前記壁部３５１１の下方に設けられている。他の実施例において、前記フロントウィンドウは他の方式で前記ハウジングの側壁に嵌め込むことができる。例えば図８に示すように、図８は本発明の別の実施例に係るレーザレーダシステムのハウジングの側壁４５１及び台座４５２の構造模式図であり、フロントウィンドウ４５１２は前記ハウジングの側壁４５１の中間領域に嵌め込むように設けられ、壁部４５１１は前記フロントウィンドウ４５１２を取り囲むように設けられている。
【０１２７】
図９及び図１０を併せて参照すると、図９は本発明の図５に示す実施例に係るレーザレーダシステム３０の立体構造模式図ＩＩであり、図１０は本発明の図５に示す実施例に係るレーザレーダシステム３０の平面図ＩＩである。前記測定モジュール３３の構造を便宜的に示すために、図９及び図１０には、前記レーザレーダシステム３０における幾つかの構造、例えば光源３１１、制御モジュール３４及び遮光カバー３３５等が省略されている。
【０１２８】
本発明の実施例において、前記測定モジュール３３は、ろ過サブモジュール３３１、収束モジュール３３２、及び測定サブモジュール３３３を含んでもよい。ここで、前記ろ過サブモジュール３３１は前記光伝送モジュール３１２で反射されるレーザビームのエコー信号のうち波長が既定の波長範囲外にある光信号をろ過することに適し、前記収束モジュール３３２は前記ろ過サブモジュール３３１によって透過させたレーザビームのエコー信号を収束させることに適し、前記測定サブモジュール３３３は、前記収束モジュール３３２によって収束したレーザビームのエコー信号を受信して処理することにより、三次元空間における障害物の情報を取得することに適している。
【０１２９】
本発明の実施例において、前記ろ過サブモジュール３３１は波長同調可能なフィルター又は狭帯域フィルターであってもよく、前記収束モジュール３３２は収束レンズであってもよく、前記測定サブモジュール３３３は光電センサであってもよい。具体的には、前記光電センサは、ＰＩＮ光電センサ、アバランシェフォトダイオード（Ａｖａｌａｎｃｈｅ  Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ，  ＡＰＤ）、又はガイガーモードアバランシェフォトダイオード（Ｇｅｉｇｅｒ−ｍｏｄｅ  Ａｖａｌａｎｃｈｅ  Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ，  ＧＭ−ＡＰＤ）であってもよい。
【０１３０】
本発明の実施例において、前記測定モジュール３３は遮光カバー３３５（図５及び図６に示すように）をさらに含んでもよく、前記ろ過サブモジュール３３１及び前記収束モジュール３３２は前記遮光カバー３３５内に設けられている。
【０１３１】
本発明の実施例において、前記測定サブモジュール３３３は前記収束モジュール３３２によって収束したレーザビームのエコー信号を受信し、光信号を電気信号に変換することに適している光電センサと、前記電気信号を処理して計算により三次元空間における障害物の情報を取得することに適しているプロセッサとを含んでもよい。
【０１３２】
本発明の実施例において、前記測定サブモジュール３３３は光学コンセントレータをさらに含んでもよく、これによって、前記光学コンセントレータは、前記光電センサの光電測定アレイにおける単一の光電測定素子と結合されてもよく、前記光電測定素子の保護だけでなく、より大きな角度範囲内の入射光の収集にも用いることができる。前記光学コンセントレータは、モールドレンズ、例えばドームレンズ（ｄｏｍｅｄ  ｌｅｎｓ）、又は複合放物面集光器（Ｃｏｍｐｏｕｎｄ  Ｐａｒａｂｏｌｉｃ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ、  ＣＰＣ）等であってもよい。
【０１３３】
本発明の実施例において、前記障害物の情報は、三次元空間における障害物の距離、速度又は方位等の情報を含む。前記レーザレーダシステム３０が三次元空間における障害物の距離の測定に用いられる場合、前記プロセッサは、飛行時間（Ｔｉｍｅ  ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ，ＴＯＦ）方法に基づいて障害物と前記レーザレーダシステム３０との間の距離を計算することに適している。前記走査モジュール３２により対象領域全体を走査して測定することにより、最終的に三次元結像を実現できる。
【０１３４】
本発明の実施例において、前記レーザレーダシステム３０は、各種の回路板、各モジュールの支持枠、及びワイヤー等をさらに含んでもよい。前記回路板は、電源回路、制御回路及び処理回路を含んでもよく、前記支持枠は、前記光源３１１の支持枠、前記走査モジュール３２における走査ミラー３６のフレーム３７、及び前記測定サブモジュール３３３の支持枠等を含んでもよい。
【０１３５】
背景技術に述べたように、従来のレーザレーダは、設備の小型化に対する市場の要求を満たすことが困難であり、レーザレーダの光源及び関連する光路設計は、通常レーザレーダ内部の大きなスペースを占めるので、光源及び光伝送部材の占めるスペースをさらに減らすことは、前記レーザレーダシステムの体積を小さくする有効手段である。
【０１３６】
本発明の実施例において、本発明の上記実施例に係るレーザレーダシステムに用いられる光伝送モジュールをさらに提供する。以下では、図１１〜図１３ｂを併せて参照しながら、本発明の図５〜図１０に示す実施例に係るレーザレーダシステム３０における光伝送モジュール３１２の構造及び機能を詳しく説明する。図１１は本発明の一実施例に係る光伝送モジュール３１２の立体構造模式図であり、図１２ａ、１２ｂ及び１２ｃはそれぞれ、本発明の図１１に示す実施例に係る光伝送モジュール３１２の正面図、平面図、及び右側面図である。
【０１３７】
本発明の実施例において、前記光伝送モジュール３１２は３つの伝送サブモジュールおよび１つの支持体３１６を含んでもよく、前記３つの伝送サブモジュールは、それぞれ前記支持体３１６の第１の端、第２の端及び第３の端にそれぞれ設けられたコリメートモジュール３１３、反射モジュール３１４、及び分光モジュール３１５であってもよい。前記支持体３１６内には光線を通過させることに適している第１の光チャネル及び第２の光チャネルがさらに設けられており、前記第１の端と前記第２の端は前記第１の光チャネルによって連通し、前記第２の端と前記第３の端は前記第２の光チャネルによって連通している。
【０１３８】
ここで、前記コリメートモジュール３１３はビームを平行ビームに調整することに適し、前記反射モジュール３１４は前記コリメートモジュール３１３によって調整された平行ビームを前記分光モジュール３１５へ反射することに適し、前記分光モジュール３１５は前記反射モジュール３１４で反射される平行ビームの透過、及び平行ビームのエコー信号の反射に適し、前記平行ビームのエコー信号は三次元空間の障害物が前記平行ビームを反射することで形成されてもよい。本実施例において、前記ビームは前記光源３１１から放射されるレーザビームである。しかし、前記光伝送モジュール３１２はレーザビームの伝送にのみ限定されるものない。
【０１３９】
本発明の実施例において、前記コリメートモジュール３１３はコリメートレンズであってもよく、前記コリメートレンズは１つ又は１組（即ち複数）のレンズで構成されてもよく、前記反射モジュール３１４は、反射率の高い反射ミラーであってもよく、例えば前記反射ミラーは、表面に反射膜がコーティングされていることでその反射率を向上させる。前記分光モジュール３１５は、穴開き反射ミラー、半透過半反射ミラー、偏光ビームスプリッター又はフィルムコーティングによるビームスプリッター等であってもよい。
【０１４０】
本発明の実施例において、前記光源３１１は光ファイバによって前記光伝送モジュール３１２のコリメートモジュール３１３に結合され、前記コリメートモジュール３１３は光ファイバコリメータであってもよい。
【０１４１】
図１３ａ及び図１３ｂを併せて参照すると、図１３ａは本発明の図１１に示す実施例に係る光伝送モジュール３１２の支持体３１６の１つの視野角に沿う立体構造模式図Ｉであり、図１３ｂは本発明の図１１に示す実施例に係る光伝送モジュール３１２の支持体３１６の別の視野角に沿う立体構造模式図ＩＩである。
【０１４２】
本発明の実施例において、前記支持体３１６は、第１の表面３１６１、第２の表面３１６２及び第３の表面３１６３を有する。図１１に示すように、前記コリメートモジュール３１３、反射モジュール３１４、及び分光モジュール３１５は、前記第１の表面３１６１、第２の表面３１６２及び第３の表面３１６３にそれぞれ設けられてもよい。具体的には、前記コリメートモジュール３１３、反射モジュール３１４、及び分光モジュール３１５のそれぞれの入射面は、それぞれ前記第１の表面３１６１、第２の表面３１６２及び第３の表面３１６３に平行に設けられてもよい。
【０１４３】
本発明の実施例において、前記支持体３１６内には、前記第１の表面３１６１と前記第２の表面３１６２とを連通させて第１の方向Ａに沿って延びている第１の光チャネル３１６ａと、前記第２の表面３１６２と前記第３の表面３１６３とを連通させて第２の方向Ｂに沿って延びている第２の光チャネル３１６ｂとが設けられている。ここで、前記第１の表面３１６１は、前記第１の方向Ａに垂直であり、前記第２の表面３１６２は、前記第１の方向Ａと前記第２の方向Ｂのいずれに対しても４５度の角度をなしており、前記第３の表面３１６３は、前記第２の方向Ｂに対して４５度の角度をなしており、前記第１の方向Ａと前記第２の方向Ｂとは互いに垂直である。
【０１４４】
本発明の実施例において、前記第１の光チャネル３１６ａと前記第２の光チャネル３１６ｂはいずれも、中空の貫通孔である。即ち前記貫通孔内には空気である。他の実施例において、前記第１の光チャネル３１６ａ及び前記第２の光チャネル３１６ｂは光透過媒体が充填される貫通孔であってもよい。
【０１４５】
本実施例において、前記第１の光チャネル３１６ａと前記第２の光チャネル３１６ｂは、互いに連通し、折れ線状であることにより、前記支持体３１６の内部空間の利用率の向上、および光路の占める前記支持体３１６以外の空間の減少に有利である。
【０１４６】
本発明の実施例において、前記支持体３１６は一体成形部材であってもよい。前記支持体３１６の底部にはスクリューにより前記光伝送モジュール３１２を他の装置に固定することに適しているねじ穴（図示せず）がさらに設けられていてもよい。例えば、スクリューにより前記光伝送モジュール３１２を前記レーザレーダシステム３０のハウジングの台座３５２に固定してもよい。
【０１４７】
注意されたいことは、上記実施例において、前記光伝送モジュール３１２が３つの伝送サブモジュールを含む場合を例として前記支持体３１６の構造を説明してきたが、他の実施例において、前記光伝送モジュールに含まれる伝送サブモジュールの数は３つにのみ限定されるものでなく、２つ、４つ、５つ又は６つ等を含むこともできる。その場合に、前記光伝送モジュールの構造、機能、又は光路設計等の面への要求を満たすように、前記支持体の構造を相応的に変更する必要がある。
【０１４８】
また別の実施例において、前記光伝送モジュールは前記反射モジュールを含まなくてもよく、例えば上記実施例における４５度の反射ミラー３１４の代わりに光ファイバを採用することで、前記光源３１１から放射されるレーザビームの角度を回転させる機能を果たしてもよい。具体的には、前記レーザレーダシステム３０は前記光源３１１と前記光伝送モジュールとの間に設けられた光ファイバをさらに含み、前記光伝送モジュールは、支持体、及び前記支持体に設けられた少なくとも１つの伝送サブモジュールを含んでもよく、前記支持体内には光線を通過させることに適している光チャネルが設けられており、前記少なくとも１つの伝送サブモジュールは、前記光チャネルに沿って順に設けられ、既定の光路に従ってビームを伝送することに適している。前記光ファイバは前記支持体の一方側に設けられてもよく、前記光ファイバの一端は光源に接続されることに適し、前記光ファイバの他端は、前記光ファイバの他端から出射されるビームを前記支持体の１つの前記伝送サブモジュールへ入射するように、前記光ファイバ内のビームの伝播方向を変更することに適している。
【０１４９】
本発明の実施例において、前記支持体は、第１の端及び第２の端と、前記第１の端と第２の端とを連通させる１つの光チャネルとを有してもよい。前記光伝送モジュールは前記第１の端と第２の端にそれぞれ設けられた２つの伝送サブモジュールを含んでもよい。具体的には、前記２つの伝送サブモジュールはそれぞれコリメートモジュール及び分光モジュールであってもよく、前記光ファイバは前記コリメートモジュールの一方側に設けられてもよい。
【０１５０】
本発明の実施例において、前記光ファイバの末端（即ち前記光ファイバの他端）をカットすることにより、前記光ファイバの末端の端面は、前記光ファイバの光軸に対して４５度の角度をなすようになり、前記端面に高反射媒体コートを塗布することにより鏡面を作成し、前記光ファイバ内のビームは、前記端面での反射を介して前記支持体の１つの伝送サブモジュール、例えば上記実施例に係るコリメートモジュールに入射され、前記ビームは、前記コリメートモジュールによってコリメートされてから前記分光モジュールに入射される。
【０１５１】
また別の実施例において、光ファイバの他端の端面を任意の角度にカットし、前記光ファイバの他端の端面は、前記光ファイバの光軸に対して所定の角度をなし、光線の前記光ファイバの他端の端面での屈折によって光線の伝播方向を変更し、即ち光ファイバ内のビームが前記端面での屈折によって前記支持体の１つの伝送サブモジュールに入射されてもよい。また、光ファイバ以外、前記光伝送モジュールにおける４５度の反射ミラーの代わりに光導波路を採用してもよい。
【０１５２】
本発明の実施例において、前記コリメートモジュール及び分光モジュールはそれぞれ前記１つの光チャネルに垂直であってもよい。
【０１５３】
図５〜図１０、及び図１１〜図１３ｂを併せて参照しながら、以下の前記レーザレーダシステム３０の光路を説明する。
【０１５４】
本実施例に係るレーザレーダシステム３０の光路は第１の光路（即ち放射光路）及び第２の光路（即ち受光光路）を含む。
【０１５５】
前記第１の光路において、前記光源３１１はレーザビームを放射することに適している。前記レーザビームは、光ファイバ（図示せず）によって前記光伝送モジュール３１２のコリメートモジュール３１３に伝送され、前記コリメートモジュール３１３により前記レーザビームを平行レーザビームに調整し、前記平行レーザビームは、前記反射モジュール３１４によって前記分光モジュール３１５へ反射されてから、前記分光モジュール３１５によって前記走査モジュール３２まで透過し、前記走査モジュール３２により前記平行レーザビームを前記フロントウィンドウ３５１２へ反射し、前記平行レーザビームは前記フロントウィンドウ３５１２を介して三次元空間まで透過する。
【０１５６】
前記第２の光路において、前記三次元空間において前記平行レーザビームが照射された障害物により前記レーザビームを反射してレーザビームのエコー信号を形成し、前記レーザビームのエコー信号は、前記フロントウィンドウ３５１２を介して前記走査モジュール３２まで透過し、前記走査モジュール３２により前記レーザビームのエコー信号を前記分光モジュール３１５へ反射し、前記分光モジュール３１５により前記レーザビームのエコー信号を前記ろ過サブモジュール３３１へ反射し、前記ろ過サブモジュール３３１によってろ過されたレーザビームのエコー信号は、さらに前記収束モジュール３３２によって収束して前記測定サブモジュール３３３に受信される。
【０１５７】
前記第１の光路のうち前記分光モジュール３１５と前記三次元空間の障害物との間に介在する部分と、前記第２の光路のうち前記三次元空間の障害物と前記分光モジュール３１５との間に介在する部分との光軸は、平行であり、又は重なっており、即ち前記レーザレーダシステム３０は同軸システムである。他の実施例において、前記第１の光路と第２の光路は、平行ではないし、重なることもないようにしてもよく、前記レーザレーダシステムは非同軸システムであってもよい。
【０１５８】
本発明の実施例において、前記分光モジュール３１５は、穴開き反射ミラーであり、第１の光路において、前記反射モジュール３１４によって反射される平行レーザビームは、前記穴開き反射ミラーにおける小穴を介して前記走査モジュール３２まで透過し、第２の光路において、前記レーザビームのエコー信号は、前記走査モジュール３２によって前記穴開き反射ミラーの小穴の近傍の反射鏡面に反射されてから、前記小穴の近傍の反射鏡面により前記ろ過サブモジュール３３１へ反射される。
【０１５９】
本発明の実施例において、レーザ放射モジュールをさらに提供する。前記レーザ放射モジュールは、レーザビームを放射することに適している光源と、既定の光路に従って前記光源から放射されるレーザビームを伝送することに適している本発明の上記実施例に係る光伝送モジュールを含んでもよい。具体的には、前記レーザ放射モジュールは、光源及び図２に示す実施例に係る光伝送モジュール１１２を含んでもよいし、又は光源及び図１１〜図１３ｂに示す実施例に係る光伝送モジュール３１２を含んでもよい。
【０１６０】
本発明の実施例において、前記光源は、レーザーであってもよく、異なるタイプのレーザーは、波長の異なるレーザビームを発生させることに適している。前記「レーザビーム」は、レーザパルス又は連続レーザ等であってもよいと理解できる。
【０１６１】
本発明の実施例において、前記レーザ放射モジュールは、光ファイバをさらに含んでもよく、或いは前記レーザー自体は、光ファイバを含んでもよい。前記レーザーと前記光伝送モジュールは前記光ファイバによって結合されてもよく、前記レーザーは、前記光伝送モジュールの上方、例えば前記光伝送モジュールの斜め上に設けられてもよい。前記レーザーと光伝送モジュールとの間に位置する光ファイバが鉛直方向に沿って延びるように、前記光ファイバは、一端が前記レーザーの側面から引き出され、他端が前記光伝送モジュールに結合されてもよい。
【０１６２】
本発明の実施例に係るレーザ放射モジュールは、レーザレーダシステムだけでなく、レーザを光源とする他の設備にも用いられてもよい。前記光伝送モジュールの構造及び光路はいずれも、コンパクト化設計を満たすため、前記レーザ放射モジュールが実際に占めたスペースを節約し、前記レーザ放射モジュールの小型化設備への応用を拡げた。
【０１６３】
背景技術に述べたように、従来のレーザレーダは、大きいサイズの鏡面及び大きい光学走査角を実現できない。長距離のレーザレーダシステムに対して、受光時の光学アパーチャーのサイズが大きいこと、即ち大きいサイズの鏡面が要求されるだけでなく、大きい光学走査角も要求され、例えば、ガルバノミラーの光学走査角は、一般的に垂直方向に４０度程度まで達し、水平方向に最大１２０度程度まで達する。従来技術においてかなり発展していた電磁式走査ミラーでは、その鏡面及びフレーム構造が、一般的に微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）プロセスにより製造されるが、ＭＥＭＳプロセスにより製造されるガルバノミラーは、例えば大角度の走査を実現できず、鏡面サイズが小さく（通常、直径１ｍｍ〜２ｍｍ）、鏡面の平坦性を確保できない等の一連の問題があり、例えば大画角、長距離のレーザレーダといった幾つかの特定の需要のある場面へのガルバノミラーの応用が制限されている。
【０１６４】
本発明の実施例において、前記レーザレーダシステムにおける走査モジュールを改良することによりその光学走査角及び鏡面サイズを大きくする。
【０１６５】
以下、図１４〜図２２を参照することにより本発明の図５〜図１０に示す実施例に係るレーザレーダシステム３０の走査モジュール３２の構造及び機能を詳しく説明する。注意されたいことは、図５〜図６、及び図９〜図１０に示す走査モジュール３２は、走査ミラー３６（図９に示すように）及びフレーム３７を含み、前記走査ミラー３６は、前記フレーム３７の内部に設けられている。図１４〜図２２には、そのうちの走査ミラー３６の構造のみについて詳しく説明している。
【０１６６】
図１４〜図１６は、それぞれ前記走査ミラー３６の異なる視野角に沿う立体構造模式図であり、図１７は、本発明の図１４に示す実施例に係る走査ミラー３６の走査基板３６１及び磁性体３６２の立体構造模式図である。
【０１６７】
本発明の実施例において、前記走査ミラー３６は、走査基板３６１、磁性体ユニット、及び駆動コイル３６３（図１６に示すように）を含んでもよい。
【０１６８】
図１７を参照し、前記走査基板３６１は、可動部３６１１、第１のねじり軸３６１２、及び支持部３６１３を含んでもよい。前記可動部３６１１は、前記第１のねじり軸３６１２によって前記支持部３６１３に結合され、前記第１のねじり軸３６１２まわりに回転又は揺動することに適している。
【０１６９】
本発明の実施例において、前記磁性体ユニットは、前記走査基板３６１の厚さ方向に沿う両側に対向して設けられた磁性体３６２を含んでもよく、前記走査基板３６１の厚さ方向に沿って対向する２つの磁性体３６２の磁極方向は逆であり、即ち前記対向する２つの磁性体３６１の同じ磁極が対向し、例えばＮ極が対向し、又はＳ極が対向する（図１７に実線の矢印に示すように）ことにより、磁場が圧縮されて前記走査基板３６１の位置する平面に分布するようになる。具体的には、各磁性体３６２の磁極方向は、前記走査基板３６１の表面に垂直であってもよい。前記走査基板３６１の同じ側に位置する磁性体３６２は、前記第１のねじり軸３６１２の両側にそれぞれ設けられてもよく、前記第１のねじり軸３６１２の両側に位置する磁性体３６２の磁極方向が逆であることにより、前記走査基板３６１の位置する平面内の単一指向性磁場の発生を実現する。前記駆動コイル３６３は、前記可動部３６１１に設けられ、前記可動部３６１１を前記第１のねじり軸３６１２まわりに回転又は揺動させるように駆動してもよい。前記走査基板３６１に１つのねじり軸のみが設けられる場合、前記走査ミラー３６は、一次元ガルバノミラーである。
【０１７０】
本発明の実施例において、前記磁性体３６２は、前記可動部３６１１の周方向を取り囲むように別体で設けられ、前記可動部３６１１との間に、既定の距離があることにより、前記可動部３６１１の動きに干渉することを回避する。前記可動部３６１１が前記走査基板３６１の表面に平行になる場合、前記磁性体３６２の前記可動部３６１１を取り囲む一方側は、前記駆動コイル３６３に平行になることにより、前記磁性体３６２と前記駆動コイル３６３との間の距離を短縮し、磁場を強化し、駆動力を大きくし、前記可動部３６１１の回転角を増加させ、前記走査ミラー３６の光学走査角を大きくする。
【０１７１】
本発明の実施例において、前記走査基板３６１の中心には、開口（図示せず）があり、前記可動部３６１１は、前記開口に嵌め込むように設けられている。前記可動部３６１１が初期位置にある場合、前記可動部３６１１は、前記支持部３６１３の表面に平行してもよく、前記可動部３６１１が前記初期位置からずれて回転し始める場合、前記可動部３６１１の位置する平面は、前記支持部３６１３の位置する平面に対して一定の角度をなしており、即ち前記可動部３６１１は、前記走査基板３６１の面内から面外へ回転してもよい。他の実施例において、前記可動部の初期位置は、前記走査基板の面外にあってもよく、前記可動部は、前記走査基板の面外から面内へ回転してもよい。本発明の実施例において、前記駆動コイル３６３に交流電流が入力されている場合、前記可動部３６１１は、前記走査基板３６１の面内と面外との間に往復動する、即ち揺動することができる。
【０１７２】
本発明の実施例において、前記走査基板３６１の両側に位置する磁性体３６２は、前記走査基板３６１の表面に平行に設けられてもよく、前記磁性体３６２の磁極方向は、前記走査基板３６１の表面に垂直であってもよく、又は前記走査基板３６１の表面に対して傾斜角度をなしてもよい。
【０１７３】
本発明の実施例において、前記可動部３６１１は、内枠３６１１ａ、第２のねじり軸３６１１ｂ、及び外枠３６１１ｃを含んでもよい。前記外枠３６１１ｃは、前記第１のねじり軸３６１２によって前記支持部３６１３に結合され、前記第１のねじり軸３６１２まわりに回転又は揺動することに適している。前記内枠３６１１ａは、前記第２のねじり軸３６１１ｂによって前記外枠３６１１ｃに結合され、前記第２のねじり軸３６１１ｂまわりに回転又は揺動することに適している。前記内枠３６１１ａは、ビームを反射することに適している滑らかな表面を有する。この場合、前記走査ミラー３６は、２つのねじり軸を有し、二次元ガルバノミラーである。
【０１７４】
本発明の実施例において、前記走査基板３６１の厚さ方向に沿って対向する２つの磁性体３６２の磁極方向は逆であり、即ち前記対向する２つの磁性体３６２の同じ磁極が対向し、例えばＮ極が対向し、又はＳ極が対向する（図１７に実線の矢印に示すように）。対向する２つの磁性体３６２の磁極方向はいずれも、前記走査基板３６１の表面に垂直であってもよい。一方で、前記第１のねじり軸３６１２と前記第２のねじり軸３６１１ｂとは互いに垂直であってもよく、前記走査基板３６１の同じ側に位置する磁性体３６２は、前記直交する第１のねじり軸３６１２と前記第２のねじり軸３６１１ｂに対して対角に設けられてもよく、前記対角方向に沿って設けられた磁性体３６２の磁極方向は逆であり、即ち鉛直方向（即ち前記走査基板３６１の厚さ方向）に沿って対向する磁性体３６２及び水平方向（即ち前記走査基板３６１の表面方向）に沿って対向する磁性体３６２はいずれも、磁極方向が逆であることにより、磁場が圧縮されて前記走査基板３６１の表面に分布するようになり、前記走査基板３６１の表面に１つの単一指向性磁場Ｂ（図１７に一点鎖線の矢印に示すように）を生じ、前記磁場Ｂは、前記第１のねじり軸３６１２及び前記第２のねじり軸３６１１ｂのそれぞれに対して約４５度の角度をなしている。
【０１７５】
本発明の実施例において、前記走査基板３６１の同じ側に位置する２つの磁性体３６２が前記第１のねじり軸３６１２及び前記第２のねじり軸３６１１ｂに対して対角分布になった場合、各磁性体３６２の前記駆動コイル３６３の周方向に沿う長さは、前記駆動コイル３６３の周長の１／４であってもよい。
【０１７６】
また別の実施例において、各磁性体３６２で取り囲まれた前記駆動コイル３６３の周方向の長さを大きくすることにより、磁場のカバー範囲を拡大し、前記駆動コイル３６３に印加される磁場を強化することができる。具体的には、前記駆動コイル３６３は、前記可動部３６１１の周方向に沿って設けられ、前記走査基板３６１の同じ側に位置する２つの磁性体３６２が前記第１のねじり軸３６１２及び前記第２のねじり軸３６１１ｂに対して対角分布になった場合、各磁性体３６２で取り囲まれた前記可動部３６１１の周方向の長さは、前記駆動コイル３６３の周長の１／４を超えて前記駆動コイル３６３の周長の１／２未満であってもよく、前記上限を１／２に設定することは磁気回路の閉路を回避するためである。例えば、各磁性体３６２の前記駆動コイル３６３の周方向に沿う長さは、前記駆動コイル３６３の周長の１／３を占めてもよい。先の実施例における１／４の割合と比較してみると、前記磁性体３６２の前記駆動コイル３６３の周方向に沿う長さは約２０％長くなる。
【０１７７】
図１８を参照し、図１８は、本発明の別の実施例に係る走査ミラーの走査基板４６１及び磁性体４６２の立体構造模式図である。本発明の実施例において、前記磁性体ユニットは、前記走査基板４６１の厚さ方向に沿う一方側に設けられた磁性体４６２を含んでもよく、前記磁性体４６２と前記可動部との間には、既定の距離がある。前記磁性体４６２が走査基板４６１の一方側に設けられる場合、前記走査基板４６１の他方側の空間を開放し、より大きな走査空間及び走査角度を実現することができる。また、片側の磁性体の取付が両側の取付よりも便利で簡単であるので、取付のコストをさらに低減できる。
【０１７８】
引き続き図１４〜図１７を参照し、本発明の実施例において、前記走査基板３６１の材料は、ベリリウム銅等の銅合金、鋼、チタン合金、アルミニウム合金、マグネシウム合金、又は炭素繊維等の有機高分子材料、又は炭化ケイ素（ＳｉＣ）系セラミック等であってもよい。前記走査基板３６１は、一体的に製造してもよく、追加の組立部材により組み立ててもよい。本発明の実施例では、前記内枠３６１１ａの滑らかな表面は、集積により前記内枠３６１１ａに一体的に製造してもよく、追加の組立モジュールにより前記内枠３６１１ａに組み込まれてもよいが、限定されるものではない。本発明の実施例において、前記内枠３６１１ａの滑らかな表面は、金属材料のポリッシングにより実現できる。また別の実施例において、前記内枠３６１１ａの滑らかな表面は、前記内枠３６１１ａに取り付けられる反射ミラーであってもよい。
【０１７９】
前記走査基板３６１の材料が鋼板である場合、鋼板に基づく加工技術により前記走査基板３６１を製造することができる。鋼板に基づく加工技術は、通常の機械加工プロセスであり、コストが低く、工程実施に便利であり、ミリメートルレベル、ひいてはセンチメートルレベルサイズの大きいサイズの走査ミラーを製造できる。
【０１８０】
本発明の実施例において、前記磁性体ユニットは、前記走査基板３６１の一方側に設けられた磁気伝導シート３８（図１６に示すように）をさらに含み、前記走査基板３６１の前記一方側に位置する磁性体３６２は、前記磁気伝導シート３８と前記走査基板３６１との間に設けられ、即ち前記磁気伝導シート３８は、前記磁性体３６２の底部に設けられてもよく、磁気回路を閉路させ、前記走査基板３６１の表面の磁場を強化するためのものである。
【０１８１】
本発明の実施例において、前記磁気伝導シート３８は前記走査基板３６１の前記一方側に位置する磁性体３６２に接触している。前記磁気伝導シート３８には、前記可動部３６１１に対向する領域に開口が設けられていてもよい。
【０１８２】
他の実施例において、前記磁気伝導シート３８は、前記走査基板３６１の両側に設けられてもよく、前記走査基板３６１の同じ側に位置する磁性体３６２は、当該側の磁気伝導シート３８と前記走査基板３６１との間に設けられ、即ち前記走査基板３６１の両側のいずれにも、閉磁気回路が形成されている。前記磁気伝導シート３８の中心には、開口が設けられていなくてもよい。
【０１８３】
本発明の実施例において、前記磁気伝導シート３８は、珪素鋼板であってもよい。
【０１８４】
他の実施例において、前記磁気伝導シートは、透磁率の高い他の材料、例えば軟鉄、フェライト、珪素鋼、フェロニッケル、フェロアルミニウム、フェロコバルト、マンガンコバルト等の酸化物、又はマンガン亜鉛フェライト材料等を採用してもよく、通常磁心として用いられる材料は、全て前記磁気伝導シートに適用する。
【０１８５】
本発明の実施例において、前記磁性体ユニットは、前記走査基板３６１の両側にそれぞれ設けられ、前記走査基板３６１の両側に位置する磁性体３６２をそれぞれ支持するための２つの磁性体支持枠３９をさらに含む。前記走査基板３６１の上側（即ち入射光側）に位置する磁性体支持枠３９は、当該側の磁性体３６２と前記走査基板３６１との間に設けられてもよく、前記磁性体支持枠３９は、前記走査基板３６１の厚さ方向に沿って前記磁性体３６２と前記走査基板３６１との間に位置する第１の部分３９１（図１４に示すように）と、前記走査基板３６１の表面方向に沿って対角分布になった磁性体３６２の間に位置する第２の部分３９２（図１４に示すように）とを含んでもよい。前記走査基板３６１の下側（即ち入射光側とは反対側）に位置する磁性体支持枠３９は、対角分布になった磁性体３６２の間に位置する部分のみを含んでもよい。前記磁性体支持枠３９は、前記磁性体３６２の位置する対角方向に垂直である別の対角方向に沿って前記可動部３６１１を取り囲んで設けられ、前記可動部３６１１との間に、既定の距離がある。前記磁性体支持枠３９と前記磁性体３６２は、共に前記可動部３６１１の回転又は揺動を許容する空間を形成する。
【０１８６】
本発明の実施例において、前記磁性体支持枠３９は、一体的に製造してもよい。
【０１８７】
本発明の実施例において、前記磁性体支持枠３９には、スクリュー又はノブなどにより固定することに適している複数の穴（図示せず）が設けられていてもよい。
【０１８８】
本発明の実施例において、前記走査基板３６１の少なくとも一方側に位置する磁性体支持枠３９は、前記走査基板３６１との間にワイヤーを置くための既定の距離があってもよい。具体的には、前記走査基板３６１の下側（即ち入射光とは反対側）に位置する磁性体支持枠３９は、前記走査基板３６１との間に既定の距離があってもよい。
【０１８９】
本発明の実施例において、前記走査ミラー３６は、前記可動部３６１１の内枠３６１１ａに設けられ、前記内枠３６１１ａの回転角度又は揺動角度を測定することに適している測角コイル３６４をさらに含む。具体的には、前記測角コイル３６４は、前記内枠３６１１ａの裏面、即ち滑らかな表面とは反対の面に設けられてもよい。
【０１９０】
本発明の実施例において、前記駆動コイル３６３は、前記外枠３６１１ｃに設けられてもよい。具体的には、前記駆動コイル３６３は、前記外枠３６１１ｃの裏面（図１６に示すように）、即ち入射光とは反対の面に設けられてもよい。また別の実施例において、前記駆動コイル３６３は、前記外枠３６１１ｃの表面（即ち前記入射光に対面する面）に設けられてもよい。また別の実施例において、前記駆動コイル３６３は、前記内枠３６１１ａ、例えば前記内枠の裏面（即ち滑らかな表面とは反対の面）に設けられてもよく、この場合、前記走査ミラー３６は、一軸走査ミラーであり、前記駆動コイル３６が前記外枠３６１１ｃに設けられる場合と比較してみると、前記走査ミラー３６の光学走査角は若干小さくなる。
【０１９１】
本発明の実施例において、前記駆動コイル３６３は、ワイヤーにより電源に接続されてもよく、交流信号の駆動電流を入力することに適している。
【０１９２】
本発明の実施例において、前記外枠３６１１ｃの形状は、楕円環状（図１４〜図１７に示すように）であってもよい。楕円形外枠を採用することにより、小型化した共振型走査ミラーを実現し、コストをさらに低減することに有利である。前記駆動コイル３６３は、前記外枠３６１１ｃの裏面に設けられ、前記外枠３６１１ｃの周方向に沿って周設されてもよく、前記駆動コイル３６３を巻いた形状も相応的に楕円環状である。前記磁性体３６２の前記可動部３６１１を取り囲む一方側は、弧面であってもよく、前記弧面は、前記駆動コイル３６３の対応する弧セグメント（即ち前記弧面に対向する弧セグメント）に平行する。このように、前記磁性体３６２と駆動コイル３６３との間の距離を短縮し、前記駆動コイル３６３の表面に印加される磁場を強化し、駆動力を大きくし、前記可動部３６１１の回転角を増加させ、さらに前記走査ミラー３６の光学走査角を大きくすることができる。
【０１９３】
本発明の実施例において、前記内枠３６１１ａの形状は、円形、正方形、楕円形、矩形及び菱形のうちのいずれか１つであってもよい。
【０１９４】
図１９を参照し、図１９は、本発明の別の実施例に係る走査ミラーの走査基板５６１の構造模式図である。本発明の実施例において、前記外枠５６１１ｃの形状は、円環状であってもよく、それに応じて、前記駆動コイル（図示せず）を外枠５６１１ｃにおいて巻いた形状も円環状であってもよい。
【０１９５】
図２０を参照し、図２０は、本発明の別の実施例に係る走査ミラーの走査基板６６１の構造模式図である。本発明の実施例において、前記外枠６６１１ｃの形状は、多角形であってもよい。前記駆動コイル（図示せず）は、前記外枠６６１１ｃに設けられ、前記外枠６６１１ｃの周方向に沿って周設されてもよい。前記駆動コイルを巻いた形状も多角形であり、前記磁性体（図示せず）の前記可動部６６１１を取り囲む一方側は、前記多角形の駆動コイルの一つの辺（即ち前記平面に対向する一つの辺）に平行する平面であってもよい。具体的には、前記外枠６６１１ｃの形状は、八角形であってもよく、前記駆動コイルの形状も八角形である。楕円形の外枠よりも八角形の外枠６６１１ｃの方が走査パターンの歪みをさらに低減し、走査性能を向上させることができる。
【０１９６】
図２１及び図２２を参照し、図２１は、本発明の別の実施例に係る走査ミラーの磁性体７６２の立体構造模式図であり、図２２は、本発明の図２１に示す実施例に係る磁性体７６２の図２１におけるＡＡ１線に沿う断面図である。
【０１９７】
前記磁性体７６２は、図１４〜図１７に示す実施例に係る走査ミラー３６に応用することができる。図１４〜図１７を併せて参照し、本発明の実施例において、前記磁性体７６２の前記駆動コイル３６３の周方向を取り囲む一方側７６２１は、前記走査基板３６１の厚さ方向に沿う断面が弧形をなしてもよく、前記弧形の中心は、前記磁性体７６２の内部へ窪んでいることにより、前記磁性体７６２は、水平方向（即ち前記走査基板３６１の表面）に沿って前記駆動コイル３６３を取り囲んで設けられるだけでなく、鉛直方向（即ち走査基板３６１の厚さ方向）にも沿って前記駆動コイル３６３を取り囲んで設けられる。これによって、前記磁性体７６２と前記駆動コイル３６３との間の距離をさらに短縮し、磁場をさらに強化した。
【０１９８】
ここでは、図１４〜図１７に示す実施例に係る走査ミラー３６を例としてその作動原理を説明する。前記駆動コイル３６に駆動電流を流すと、前記駆動コイル３６の面内電流と面内磁場Ｂとが互いに作用して１つの面外のアンペールの力が生じる。各走査軸にわたる電流が逆方向であり、即ち前記走査軸にわたるアンペールの力が逆方向であるので、面内に位置して磁場に垂直である１つのトルクが生じ、前記トルクは、同時に前記２つのねじり軸において応答を生成可能である。前記トルクの周波数組成によって、一方のねじり軸の共振を選択的に励起することができ、例えば前記トルクの周波数成分が前記第１のねじり軸３６１２の共振周波数と一致している場合、前記第１のねじり軸３６１２の振動が増幅され、大角度のねじりが発生して前記内枠３６１１ａを回転させるように連動させ、第１の方向に沿う共振モードが生成する。前記トルクの周波数成分が前記第２のねじり軸３６１１ｂの共振周波数と一致している場合、前記第２のねじり軸３６１１ｂの振動が増幅され、大角度のねじりが発生して前記内枠３６１１ａを回転させるように連動させ、第２の方向に沿う共振モードが生成する。前記第１の方向と第２の方向とは互いに垂直であることにより、前記走査ミラー３６の二次元走査を実現する。
【０１９９】
通常、前記外枠３６１１ｃの質量が大きく、振動周波数が低く、前記第１のねじり軸３６１２がスロー走査軸とされてもよく、前記内枠３６１１ａの振動周波数が高く、前記第２のねじり軸３６１１ｂがファースト走査軸とされてもよく、前記ファースト走査軸とスロー走査軸とは、周波数の差が大きいので、ラスタースキャンを実現できる。
【０２００】
本発明の実施例において、前記外枠３６１１ｃにおける駆動コイル３６３は、多ターンコイルを巻いて形成されてもよい。他の実施例において、前記駆動コイル３６３は、複数本の別体のワイヤーを含んでもよく、例えば、前記駆動コイルは、前記外枠の表面の対向する両側に位置し、前記第１のねじり軸に平行し、前記外枠の前記第１のねじり軸まわりの回転を制御するための第１のワイヤーを含んでもよく、前記外枠の表面の対向する両側に位置し、前記第２のねじり軸に平行し、前記外枠の前記第２のねじり軸まわりの回転を制御するための第２のワイヤーを含んでもよい。前記第１のワイヤー及び前記第２のワイヤーに印加される電流の方向及び通電時間を制御することにより、ラスタースキャンを実現する。
【０２０１】
本発明の実施例において、前記第１のねじり軸３６１２及び前記第２のねじり軸３６１１ｂは、剛性トーションビームであってもよく、前記トーションビームは、直線状であってもよい。他の実施例において、前記第１のねじり軸及び前記第２のねじり軸は、バネなどのようなフレキシブル接続部材であってもよい。前記第１のねじり軸及び前記第２のねじり軸は、Ｓ字状ビーム、又はボウビーム等であってもよい。
【０２０２】
本発明の実施例において、車両本体と、本発明の上記実施例に係るレーザレーダシステムとを含む車両であって、前記レーザレーダシステムは、前記車両本体に装着され、前記車両の周囲の三次元空間における障害物の情報の測定に適している車両をさらに提供する。
【０２０３】
具体的には、前記レーザレーダシステムは、前記車両の天井部に装着されてもよい。前記障害物の情報は、前記障害物の距離、速度又は方位等の情報を含んでもよい。
【０２０４】
本発明の実施例において、本発明の上記実施例に係るレーザレーダシステムの制御方法をさらに提供する。図２３を参照すると、図２３は本発明の一実施例に係るレーザレーダシステムの制御方法のフローチャートである。前記制御方法は、レーザビームを放射するように前記放射モジュールを制御するＳ１１と、既定の周波数で三次元空間を走査するように前記走査モジュールを制御するＳ１３と、前記走査モジュールで反射されるレーザビームのエコー信号を受信して処理するように前記測定モジュールを制御することで、三次元空間における障害物の情報を取得するＳ１５と、を含んでもよい。
【０２０５】
本発明の実施例において、既定の周波数で三次元空間を走査するように前記走査モジュールを制御することは、前記走査モジュールを既定の周波数で回転又は揺動させるように制御することで三次元空間へ反射されるレーザビームの方向を変更することを含む。
【０２０６】
本発明の実施例において、前記走査モジュールは、可動部と、磁性体ユニット及び駆動コイルを備える駆動部とを含み、前記磁性体ユニットは、前記駆動コイルの位置する平面内に磁場を発生することに適し、前記駆動コイルは、前記可動部に結合されていると、前記走査モジュールを既定の周波数で回転又は揺動させるように制御することは、前記駆動コイルに既定の周波数の交流電流を入力することを含む。
【０２０７】
本発明の実施例に係るレーザレーダシステムの制御方法は、低いコストで大アパーチャー、大角度の空間走査を実現するとともに、空間の障害物で反射されるレーザビームのエコー信号を受信することができる。
【０２０８】
本発明の実施例において、実行時に上記制御方法のステップを実行するコンピュータコマンドが記憶されているコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を提供する。
【０２０９】
本発明の実施例においてメモリとプロセッサとを含むシステムを提供する。前記メモリには前記プロセッサで実行可能なコンピュータコマンドが記憶されており、前記プロセッサは前記コンピュータコマンドの実行時に上記制御方法のステップを実行する。
【０２１０】
本発明の実施例において、レーザレーダシステムの走査角度の取得方法をさらに提供する。
【０２１１】
図２４を参照すると、図２４は本発明の一実施例に係る前記レーザレーダシステムの走査角度の取得方法のフローチャートである。前記取得方法は、前記レーザレーダシステムの測角コイルの角度信号を抽出するＳ２１と、前記角度信号に基づいて、前記レーザレーダシステムの走査角度を計算するＳ２３と、を含んでもよい。
【０２１２】
具体的な実施において、前記角度信号と基準信号の差に基づいて、前記レーザレーダシステムの走査角度を計算することができる。
【０２１３】
上記方法を応用することにより、前記レーザレーダシステムの走査性能をより良好に評価することができる。
【０２１４】
本発明の実施例におして、実行時に上記レーザレーダシステムの走査角度の取得方法のステップを実行するコンピュータコマンドが記憶されているコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を提供する。
【０２１５】
本発明の実施例においてメモリとプロセッサとを含むシステムを提供する。前記メモリには、前記プロセッサで実行可能なコンピュータコマンドが記憶されており、前記プロセッサは、前記コンピュータコマンドの実行時に上記レーザレーダシステムの走査角度の取得方法のステップを実行する。
【０２１６】
本技術分野の普通の技術者は、上記実施例に係る各種の方法におけるステップの全て又は一部は、プログラムにより関連ハードウェアにコマンドを出すことで完成できると理解できる。当該プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に格納されてもよく、記憶媒体は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、磁気ディスク又は光ディスク等を含んでもよい。
【０２１７】
以上、本発明を説明してきたが、本発明は前記構成にのみ限定されるものでない。本技術分野の技術者は本発明の精神や要旨を逸脱しない範囲内において設計の変更や改良を行うことができる。本発明の保護範囲は特許請求の範囲が定めた範囲を基準とする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１２ｃ】
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【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【国際調査報告】
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