CN108562886B - 激光雷达及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种激光雷达及其制造方法，所述激光雷达通过使发射装置和探测装置实现混合排布，不仅降低垂直光线传播方向的平面内探测光的能量密度，提高所述激光雷达的AELs.p.train限值，以达到延长激光雷达探测距离、扩大激光雷达探测范围的目的；而且尽可能降低对现有激光雷达光路的影响，避免增大激光雷达体积，以达到控制激光雷达制作成本和工艺难度的目的。所以本发明技术方案能够在保证高安全性、大探测距离的前提下，实现高集成度和低工艺难度的兼顾。
Description
技术领域
本发明涉及光电探测领域，特别涉及一种激光雷达及其制造方法。
背景技术
目前的激光雷达(Light Detection And Ranging，LiDAR)通过利用半导体激光器发射激光脉冲，然后记录反射光来创建激光雷达周围环境的点云图。
但是各国激光安全法规限制了激光脉冲的功率。根据人眼安全的标准，激光安全等级的判定为在其正常工作情况下，采用最严格的判定条件来进行。当激光雷达旋转起来，相邻两个脉冲的水平距离与转速相关。当转速越大，由旋转造成的水平距离偏差越大。这样的话，最严格是在某个特定频率的情况下来判定。总共需要比较的限值有三个，分别为：AELsingle：单个脉冲可达发射极限，主要限制单脉冲激光器的能量；AELs.p.T：在T时间之内，平均单个脉冲的可达发射极限，主要限制非均匀脉冲组的能量；AELs.p.train：在一段时间之内，平均单个脉冲的可达发射极限，主要限制重复脉冲组中单个脉冲的能量。根据这三个极限值，取其中最小的一个，则可以得到人眼安全范围内的激光雷达的最大功率。
以IEC60825-1:2014标准为例，为了满足人眼安全，即Class1的要求，需要在两个条件下比较以上三个参数，分别为条件1(2000mm距离，50mm孔径)以及条件3(100mm距离，7mm孔径)。
但是激光功率的限制，会导致激光雷达探测距离缩短、探测范围减小的问题，从而很大程度地限制了激光雷达的应用。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种激光雷达及其制造方法，在符合人眼安全标准的前提下，提高激光功率、扩大激光雷达探测范围。
为解决上述问题，本发明提供一种激光雷达，包括：
第一发射装置，所述第一发射装置适宜于产生第一探测光，所述第一探测光经待探测目标反射形成第一回波光；第二发射装置，所述第二发射装置适宜于产生第二探测光，所述第二探测光经待探测目标反射形成第二回波光；第一探测装置，所述第一探测装置适宜于接收所述第一回波光；第二探测装置，所述第二探测装置适宜于接收所述第二回波光；第一准直会聚结构，所述第一准直会聚结构适宜于透射所述第一探测光并使所述第一探测光投射至所述待探测目标；所述第一准直会聚结构还适宜于透射所述第二回波光并使所述第二回波光投射至所述第二探测装置；第二准直会聚结构，所述第二准直会聚结构适宜于透射所述第二探测光并使所述第二探测光投射至所述待探测目标；所述第二准直会聚结构还适宜于透射所述第一回波光并使所述第一回波光投射至所述第一探测装置。
可选的，还包括：第一承载体和第二承载体；所述第一发射装置和所述第二探测装置设置于所述第一承载体上；所述第二发射装置和所述第一探测装置设置于所述第二承载体上。
可选的，还包括：第一腔和与所述第一腔光学隔离的第二腔；所述第一发射装置设置于所述第一腔内；所述第二发射装置设置于所述第二腔内。
可选的，所述第一探测装置设置于所述第二腔内。
可选的，所述第二探测装置设置于所述第一腔内。
可选的，垂直所述第一探测光传播方向的平面内，所述第一发射装置的正投影点与所述第二探测装置的正投影点相邻设置；垂直所述第二探测光传播方向的平面内，所述第二发射装置的正投影点与所述第一探测装置的正投影点相邻设置。
可选的，所述第一发射装置的数量为多个，所述第二发射装置的数量为多个；所述第一探测装置的数量为多个，所述第二探测装置的数量为多个；垂直所述第一探测光传播方向的平面内，所述第一发射装置的正投影点与所述第二探测装置的正投影点间隔设置；垂直所述第二探测光传播方向的平面内，所述第二发射装置的正投影点与所述第一探测装置的正投影点间隔设置。
可选的，所述第一准直会聚结构包括：第一准直元件，所述第一准直元件适宜于减小所述第一探测光的发散角；第一滤光元件，所述第一滤光元件适宜于滤除所述第二回波光中的杂散光；第一会聚元件，所述第一会聚元件适宜于会聚所述第二回波光。
可选的，所述第二准直会聚结构包括：第二准直元件，所述第二准直元件适宜于减小所述第二探测光的发散角；第二滤光元件，所述第二滤光元件适宜于滤除所述第一回波光中的杂散光；第二会聚元件，所述第二会聚元件适宜于会聚所述第一回波光。
可选的，所述激光雷达还包括：转子和定子，所述第一发射装置、所述第二发射装置、所述第一探测装置、所述第二探测装置、所述第一准直会聚结构以及所述第二准直会聚结构设置于所述转子内。
相应的，本发明还提供一种激光雷达的制造方法，包括：
提供预制系统，所述预制系统包括：第一发射装置，所述第一发射装置适宜于产生第一探测光，所述第一探测光经待探测目标反射形成第一回波光；第二发射装置，所述第二发射装置适宜于产生第二探测光，所述第二探测光经待探测目标反射形成第二回波光；第一探测装置，所述第一探测装置适宜于接收所述第一回波光；第二探测装置，所述第二探测装置适宜于接收所述第二回波光；进行装置调整处理，进行装置调整处理的过程中，将所述第二发射装置设置于所对应的第二探测装置的位置，将所述第二探测装置设置于所对应的第二发射装置的位置；设置第一准直会聚结构和第二准直会聚结构，所述第一准直会聚结构适宜于透射所述第一探测光并使所述第一探测光投射至所述待探测目标；所述第一准直会聚结构还适宜于透射所述第二回波光并使所述第二回波光投射至所述第二探测装置；所述第二准直会聚结构适宜于透射所述第二探测光并使所述第二探测光投射至所述待探测目标；所述第二准直会聚结构还适宜于透射所述第一回波光并使所述第一回波光投射至所述第一探测装置。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
本发明激光雷达的技术方案中，所述第一准直会聚结构不仅适宜于透射所述第一探测光，还适宜于透射所述第二回波光至所述第二探测装置；所述第二准直会聚结构不仅适宜于透射所述第二探测光，还适宜于透射所述第一回波光至所述第一探测装置，因此本发明技术方案能够使所述激光雷达中发射装置和探测装置实现混合排布，能够有效增大相邻发射装置之间的距离，有效降低垂直传播方向平面内探测光的能量密度；探测光能量密度的减小能够有效提高所述激光雷达的AELs.p.train限值，从而在满足人眼安全标准的前提下，为提高所述第一发射装置和所述第二发射装置功率创造条件，所以本发明技术方案能够在符合人眼安全标准的条件下，达到提高激光功率的目的，有利于延长激光雷达探测距离、扩大激光雷达探测范围。
而且，通过发射装置和探测装置混合排布降低探测光能量密度的技术方案，对激光雷达光路影响较小，因此本发明的技术方案无需对现有激光雷达光路进行较大改动即可实现，也无需增大所述激光雷达体积，能够有效降低所述激光雷达制作成本和工艺难度，能够在保证高安全性、大探测距离的前提下，实现高集成度和低工艺难度的兼顾。
本发明可选方案中，垂直所述第一探测光传播方向的平面内，所述第一发射装置的正投影点和所述第二探测装置的正投影点相邻设置；垂直所述第二探测光传播方向的平面内，所述第二发射装置的正投影点和所述第一探测装置的正投影点相邻设置。这种设置方式，能够有效增大所述第一发射装置和所述第二发射装置之间的距离，从而保证在垂直光线传播方向平面内，探测光能量的均匀降低，有利于在符合人眼安全标准的条件下，提高激光功率，有利于延长激光雷达探测距离、扩大激光雷达探测范围。
本发明可选方案中，在所述第一发射装置为多个、第二发射装置为多个、所述第一探测装置为多个、所述第二探测装置为多个时，垂直所述第一探测光传播方向的平面内，所述第一发射装置的正投影点与所述第二探测装置的正投影点间隔设置；垂直所述第二探测光传播方向的平面内，所述第二发射装置的正投影点与所述第一探测装置的正投影点间隔设置。这种设置方式，既能够有效降低在垂直光线传播方向的平面内探测光的分布密度，降低探测光的能量密度；又能够提高探测光的分布均匀性，从而保证探测光能量密度的均匀降低，能够有效提高所述激光雷达的AELs.p.train限值，有利于在符合人眼安全标准的条件下，提高激光功率，有利于延长激光雷达探测距离、扩大激光雷达探测范围。
本发明激光雷达制造方法的技术方案中，提供包括所述第一发射装置、第二发射装置、第一探测装置以及第二探测装置的预制系统之后，通过所述装置调整处理，使所述第二发射装置和所述第二探测装置位置对换；之后再设置第一准直会聚结构和第二准直会聚结构。所述装置调整处理对所述预制系统光路的影响较小，无需对所述预制系统的光路进行较大改动即可实现，也无需增大所述预制系统的体积，所以所述制造方法能够有效降低所述激光雷达制作成本和工艺难度，能够在保证高安全性、大探测距离的前提下，实现高集成度和低工艺难度的兼顾。
附图说明
图1是一种激光雷达的原理示意图；
图2是本发明激光雷达制造方法一实施例的流程示意图；
图3至图8是图2所示激光雷达制造方法实施例各个步骤对应的结构示意图；
图9至图12是本发明激光雷达制造方法另一实施例各个步骤对应的结构示意图。
具体实施方式
由背景技术可知，现有技术中符合人眼安全标准的激光雷达存在探测距离过短、探测范围过小的问题。现结合一种现有激光雷达分析探测距离小问题的原因：
参考图1，示出了一种激光雷达的原理示意图。
现有的激光雷达大部分采用的是发射装置和探测装置分立的排布方式。而且为了保证激光雷达的分辨率，激光雷达的发射装置往往包括多个激光器10，即所述激光雷达为多线激光雷达。
如图1所示，所述多线激光雷达包括多个呈阵列排布的激光器10和多个呈阵列排布的探测器20，所述多个探测器20与所述多个激光器10一一对应。
所述多线激光雷达的工作过程为：
所述多个激光器10产生的多个探测光11；所述多个探测光11经准直元件12准直后，投射至待探测物体30上。其中，准直元件12可以是一个或多个准直透镜。
经所述待探测物体30反射，所述多个探测光11形成多个回波光21，所述多个回波光21与所述多个探测光11一一对应；所述多个回波光21投射至接收聚焦元件22。其中，接收聚焦元件22包括用于去除环境光的滤光片以及一个或多个会聚透镜，所述滤光片和所述会聚透镜沿所述回波光21传播方向依次设置。
投射至所述接收聚焦元件22的回波光21，在透射所述滤光片(图中未标示)、去除环境光之后，经会聚透镜(图中未标示)会聚，由一个或多个反射镜(图中未示出)反射至相对应的探测器。
针对多线激光雷达，人眼安全标准的限值中，限制单个激光脉冲能量的AELsingle限值和与单个脉冲能量相关的AELs.p.train限值往往比较容易达到。
但是由于上述多线激光雷达中，发射装置和探测装置分立排布，所述发射装置的多个激光器集中于所述多线激光雷达的部分位置。具体的，所述激光雷达具有发射腔，所述多个激光器10往往集中设置于一个所述发射腔内；因此所述多个激光器的分布密度较高，相邻激光器10之间的距离较小；所以所述多个激光器10所产生的多个探测光11的集中度较高，相邻探测光11之间的距离较小。
在进行人眼安全标准评价时，较集中的多个探测光11会增大测试孔径所接收到探测光11脉冲的密度，从而造成AELs.p.train限值过小。极端情况时，所有激光器10所产生的探测光11均落入测试孔径中，极大的限制了所述激光雷达的AELs.p.train限值。
AELs.p.train限值过小会使所述激光雷达发射装置功率受限，从而导致了激光雷达探测距离过短、探测范围过小的问题。
目前增大激光雷达探测距离的方法主要为增大口径或者拉长焦距。增大口径与拉长焦距的做法都需要对现有激光雷达的光学系统作出较大的改动，而且会使激光雷达体积增大。
为解决所述技术问题，本发明提供一种激光雷达及其制造方法，通过使所述激光雷达中发射装置和探测装置的实现混合排布，不仅降低垂直光线传播方向的平面内探测光的能量密度，提高所述激光雷达的AELs.p.train限值，以达到延长激光雷达探测距离、扩大激光雷达探测范围的目的；而且尽可能降低对现有激光雷达光路的影响，避免增大激光雷达体积，以达到控制激光雷达制作成本和工艺难度的目的。所以本发明技术方案能够在保证高安全性、大探测距离的前提下，实现高集成度和低工艺难度的兼顾。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
参考图2至图8，其中图2示出了本发明激光雷达制造方法一实施例的流程示意图；图3至图8示出了图2所示激光雷达制造方法实施例各个步骤对应的示意图。
参考图2，结合参考图3，首先执行步骤S100，提供预制系统，所述预制系统包括：第一发射装置110，所述第一发射装置110适宜于产生第一探测光111，所述第一探测光111经待探测目标130反射形成第一回波光141；第二发射装置120，所述第二发射装置120适宜于产生第二探测光121，所述第二探测光121经待探测目标130反射形成第二回波光151；第一探测装置140，所述第一探测装置140适宜于接收所述第一回波光141；第二探测装置150，所述第二探测装置150适宜于接收所述第二回波光151。
所述第一发射装置110作为一个光源，适宜于产生第一探测光111；所述第一探测光111经所述待测目标130反射形成所述第一回波光141。
本实施例中，所述激光雷达为多线激光雷达，因此所述预制系统内，所述第一发射装置110的数量为多个，每个所述第一发射装置110产生一个第一探测光111。其中，所述第一发射装置110为一个激光器。具体的，所述发射装置110为固体激光器或者光纤激光器。
如图3所示，所述预制系统还包括第一承载体112。所述第一承载体112适宜于为所述第一发射装置110的位置固定提供机械支撑作用。因此所述第一发射装置110设置于所述第一承载体112上。
结合参考图4，示出了图2所示激光雷达制造方法实施例中所述预制系统的俯视结构示意图。
本实施例中，所述预制系统还包括第一腔181，所述第一腔181适宜于为所述第一发射装置110提供容纳空间。因此所述第一发射装置110设置于所述第一腔181内。具体的，所述第一承载体112位于所述第一腔181内，所述多个第一发射装置110设置于所述第一承载体112上。
所述第二发射装置120作为另一个光源，适宜于产生第二探测光121；所述第二探测光121经所述待测目标130反射形成所述第二回波光151。
本实施例中，所述激光雷达为多线激光雷达，因此所述预制系统内，所述第二发射装置120的数量为多个，每个所述第二发射装置120产生一个第二探测光121。其中，所述第二发射装置120为一个激光器。具体的，所述发射装置120为固体激光器或者光纤激光器。
需要说明的是，所述第一探测光111和所述第二探测光121的波长均在895nm到915nm范围内，例如为905nm，因此所述第一发射装置110和所述第二发射装置120均为红外发射装置。895nm到915nm范围内的激光为具有较高穿透能力的红外激光，为不可见光，所以将所述第一探测光111和所述第二探测光121的波长范围合理设置能够有效降低所述激光雷达对周围环境的干扰，还能够有效改善所述激光雷达的探测距离。
但是本发明其他实施例中，所述第一发射装置110和所述第二发射装置120也可以包括其他类型的激光器；所述第一探测光111和所述第二探测光121也可以是其他波长范围的激光。
本实施例中，所述预制系统还包括第一承载体112。所述第一承载体112还适宜于为所述第二发射装置120的位置固定提供机械支撑作用。因此所述第二发射装置120也设置于所述第一承载体112上。
本实施例中，所述预制系统还包括第一腔181，所述第一腔181还适宜于为所述第二发射装置120提供容纳空间。因此所述第二发射装置120设置于所述第一腔181内。具体的，所述第一承载体112位于所述第一腔181内，所述多个第二发射装置120设置于所述第一承载体112上。
由于所述多个第一发射装置110也设置于所述第一承载体112上，因此所述多个第一发射装置110和所述多个第二发射装置120均设置于所述第一承载体112上，位于所述第一腔181内。
需要说明的是，本实施例中，所述第一发射装置110与所述第二发射装置120的数量均为多个，在垂直第一探测光111或者第二探测光121传播方向的平面内，所述第一发射装置110的正投影点和所述第二发射装置120的正投影点间隔设置。
具体的，所述多个第一发射装置110和所述多个第二发射装置120在所述第一承载体112表面沿相互垂直的行方向和列方向依次排列，以构成发射阵列。沿所述发射阵列的行方向或者列方向，相邻的两个第一发射装置110之间具有一个第二发射装置120，相邻的两个第二发射装置120之间具有一个第一发射装置110。
还需要说明的是，本实施例中，所述第一发射装置110与所述第二发射装置120的数量均为多个，而且垂直所述第一探测光111或者所述第二探测光121传播方向的平面内，所述第一发射装置110的正投影点和所述第二发射装置120的正投影点间隔设置，因此沿所述发射阵列的行方向或者列方向，每个所述第一发射装置110均与所述第二发射装置120相邻，每个所述第二发射装置120也均与所述第一发射装置110相邻。
本发明其他实施例中，所述第一发射装置和所述第二发射装置的数量均为1个时，垂直所述第一探测光传播方向的平面内，所述第一发射装置的正投影点与所述第二发射装置的正投影点也相邻设置。
所述第一探测装置140与所述第一发射装置110对应，适宜于接收所述第一回波光141。
本实施例中，所述激光雷达为多线激光雷达，所述预制系统具有多个第一发射装置110，因此所述第一探测装置140的数量也为多个，所述多个第一探测装置140与所述多个第一发射装置110一一对应。具体的，所述第一探测装置140为激光探测器。
如图3所示，所述预制系统还包括所述第二承载体122，所述第二承载体122适宜于为所述第一探测装置140的位置固定提供机械支撑作用，因此，所述多个第一探测装置140设置于所述第二承载体122上。
如图4所示，本实施例中，所述预制系统还包括：与所述第一腔181光学隔离的第二腔182，也就是说，所述第一腔181内传播的光线无法透射至所述第二腔182内，所述第二腔182内传播的光线也无法透射至所述第一腔181内。
所述第二腔182适宜于为所述第一探测装置140提供容纳空间。因此所述第一探测装置140设置于所述第二腔182内。具体的，所述第二承载体122位于所述第二腔182内，所述多个第一探测装置140设置于所述第二承载体122上。
所述第二探测装置150与所述第二发射装置120对应，适宜于接收所述第二回波光151。
本实施例中，所述激光雷达为多线激光雷达，所述预制系统具有多个第二发射装置120，因此所述第二探测装置150的数量也为多个，所述多个第二探测装置150与所述多个第二发射装置120一一对应。具体的，所述第二探测装置150为激光探测器。
需要说明的是，本实施例中，所述第一发射装置110和所述第二发射装置120均为红外发射装置，所述第一探测光111和所述第二探测光121的波长均在895nm到915nm范围内，例如为905nm，因此所述第一探测装置140和所述第二探测装置150均为适宜于探测所述第一探测光111和所述第二探测光121的红外探测装置，例如红外探测器。
本实施例中，所述预制系统还包括所述第二承载体122，所述第二承载体122还适宜于为所述第二探测装置150的位置固定提供机械支撑作用，因此，所述多个第二探测装置150设置于所述第二承载体122上。
本实施例中，所述预制系统还包括第二腔182，所述第二腔182还适宜于为所述第二探测装置150提供容纳空间。因此所述第二探测装置150设置于所述第二腔182内。具体的，所述第二承载体122位于所述第二腔182内，所述多个第二探测装置150设置于所述第二承载体122上。
由于所述多个第一探测装置140也设置于所述第二承载体122上，因此所述多个第一探测装置140和所述多个第二探测装置150均设置于所述第二承载体122上，位于所述第二腔182内。
需要说明的是，本实施例中，所述第一探测装置140与所述第二探测装置150的数量均为多个，在垂直所述第一探测装置140光轴或者所述第二探测装置150光轴的平面内，所述第一探测装置140的正投影点和所述第二探测装置150的正投影点间隔设置。
具体的，所述多个第一探测装置140和所述多个第二探测装置150在所述第一承载体112表面沿相互垂直的行方向和列方向依次排列，以构成探测阵列。沿所述探测阵列的行方向或者列方向，相邻的两个第一探测装置140之间具有一个第二探测装置150，相邻的两个第二探测装置150之间具有一个第一探测装置140。
还需要说明的是，本实施例中，所述第一探测装置140与所述第二探测装置150的数量均为多个，而且在垂直所述第一探测装置140光轴或者所述第二探测装置150光轴的平面内，所述第一探测装置140的正投影点和所述第二探测装置150的正投影点间隔设置，因此沿所述探测阵列行方向或者列方向，每个所述第一探测装置140均与所述第二探测装置150相邻，每个所述第二探测装置150也均与所述第一探测装置140相邻。
本发明其他实施例中，所述第一发射装置和所述第二发射装置的数量均为1个时，在垂直所述第一探测装置140光轴或者所述第二探测装置150光轴的平面内，所述第一发射装置的正投影点与所述第二发射装置的正投影点也相邻设置。
需要说明的是，如图3和图4所示，本实施例中，所述预制系统还可以包括：准直结构101，所述准直结构101位于所述第一探测光111和所述第二探测光121的光路上，所述准直结构101适宜于对所述第一探测光111和所述第二探测光121进行准直作用，以减小所述第一探测光111和所述第二探测光121的发散角；会聚结构102，所述会聚结构102位于所述第一回波光141和所述第二回波光151的光路上，所述会聚结构102适宜于对所述第一回波光141和所述第二回波光151进行会聚作用，以使所述第一回波光141和所述第二回波光151投射至相对应的第一探测装置140和相对应的第二探测装置150。
还需要说明的是，如图4所示，本实施例中，所述预制系统还包括：转子180和定子(图中未示出)，所述第一发射装置110、所述第二发射装置120、所述第一探测装置140、所述第二探测装置150、所述准直结构101以及所述会聚结构102设置于所述转子180内。
具体的，所述转子180具有扫描旋转轴183，所述转子180适宜于绕所述扫描旋转轴183旋转。所述第一腔181和所述第二腔182设置于所述转子180内。所以所述第一承载体(图中未标示)和所述第二承载体(图中未标示)也设置于所述转子180中。本实施例中，所述扫描旋转轴183垂直于水平面，本发明其他实施例中，所述扫描旋转轴也可以与水平面斜交或者平行于水平面。
所述第一探测光111和所述第二探测光121的传播方向与所述扫描旋转轴183所在直线基本垂直。因此，随着所述转子180的转动，所述第一探测光111和所述第二探测光121的传播方向会随之变化。
参考图2，结合参考图3至图8，执行步骤S200，进行装置调整处理，进行装置调整处理的过程中，将所述第二发射装置120设置于所对应的第二探测装置150的位置，将所述第二探测装置150设置于所对应的第二发射装置120的位置。
本实施例中，由于所述第二发射装置120设置于所述第一承载体112上，所述第二探测装置150设置于所述第二承载体122上。
因此进行装置调整处理之前，将所述第二发射装置120从所述第一承载体112上拆除，并将所述第二探测装置150从所述第二承载体122上拆除，为所述第二发射装置120的设置提供空间，也为所述第二探测装置150的设置提供空间。
拆除所述第二发射装置120和所述第二探测装置150之后，进行所述装置调整处理，将所述第二发射装置120设置于所对应第二探测装置150位置，将所述第二探测装置150设置于所对应第二发射装置120位置，也就是说，所述装置调整处理将所述第二发射装置120与所对应第二探测装置150的位置交换。
所述装置调整处理适宜于通过交换相对应第二发射装置120和第二探测装置150的位置，以使发射装置和探测装置实现混合排布，增大所述第一发射装置110和所述第二发射装置120之间的间隔距离，进而达到降低垂直传播方向平面内探测光的能量密度的目的。探测光能量密度的减小能够有效提高所述激光雷达的AELs.p.train限值，能够在满足人眼安全标准的前提下，为提高所述第一发射装置110和所述第二发射装置120功率创造条件，从而在符合人眼安全标准的条件下，达到提高激光功率的目的，有利于延长激光雷达探测距离、扩大激光雷达探测范围。
而且，根据光路可逆原理，相对应第二发射装置120和第二探测装置150位置的交换，对从所述第二发射装置120至所述第二探测装置150的光路影响较小，无需对所述预制系统的光路进行较大改动即可实现，也无需增大所述预制系统的体积，不需要对所述预制系统的其他结构做出过多的改动；所以所述装置调整处理能够在降低垂直传播方向平面内探测光的能量密度、提高所述激光雷达AELs.p.train限值的同时，有效降低制作成本和工艺难度，能够在保证高安全性、大探测距离的前提下，实现高集成度和低工艺难度的兼顾。
需要说明的是，本发明一些实施例中，所述预制系统可以为现有技术中的激光雷达，也就是说，所述装置调整处理在降低垂直传播方向平面内探测光的能量密度的同时，对现有技术中激光雷达的光路影响较小，无需对现有激光雷达光路进行较大改动即可实现，也无需增大现有激光雷达的体积，不需要对现有激光雷达的其他结构做出过多的改动，从而能够有效降低所述激光雷达的制作成本和工艺难度，能够在保证高安全性、大探测距离的前提下，实现高集成度和低工艺难度的兼顾。
本实施例中，如图3所示，所述预制系统中，所述多个第一发射装置110和所述多个第二发射装置120均设置于所述第一承载体112上，所述多个第一探测装置140和所述多个第二探测装置150均设置于所述第二承载体122上。
因此，所述装置调整处理之后，如图5所示，所述第一发射装置110和所述第二探测装置150设置于所述第一承载体112上；所述第二发射装置120和所述第一探测装置140设置于所述第二承载体122上。这种将探测装置和发射装置混合设置于承载体上的做法，能够利用所述第一承载体112和所述第二承载体122，无需额外增加所述激光雷达的内部机械部件，无需对所述激光雷达的光路和内部结构做出较大改动即可实现，能够在兼顾人眼安全标准和提高激光功率之外，降低所述激光雷达的制造难度，有利于成本控制。
如图4所示，所述预制系统中，所述多个第二发射装置120位于所述第一腔181内，所述多个第二探测装置150位于所述第二腔182内。因此，所述装置调整处理之后，如图6所示，所述第二探测装置150和所述第一发射装置110均设置于所述第一腔181内；所述第二发射装置120和所述第一探测装置140均设置于所述第二腔182内。
将所述第一发射装置110和所述第二发射装置120分别设置于光学隔离的所述第一腔181和所述第二腔182内的做法，能够有效增大所述第一发射装置110和所述第二发射装置120之间的间隔距离，并且保证垂直光线传播方向，增加所述第一探测光111和所述第二探测光121之间的距离，从而保证垂直传播方向平面内探测光能量密度的降低，为所述第一发射装置110和所述第二发射装置120功率的提高创造条件，有利于在符合人眼安全标准的条件下，提高激光功率、延长激光雷达探测距离、扩大激光雷达探测范围。
此外，如图6所示，本实施例中，所述第一探测装置140设置于所述第二腔内182；所述第二探测装置150设置于所述第一腔181内。
将所述第一探测装置140和所述第二探测装置150分别设置于光学隔离的所述第一腔181和所述第二腔182内的做法，不仅能够有效避免所述第一回波光141和所述第二回波光151之间的干扰，以改善所述激光雷达的信噪比，还能够有效利用所述第一腔181和所述第二腔182的空间，无需额外增加所述激光雷达的内部结构和内部腔体，有利于所述激光雷达性能的改善，有利于所述激光雷达机械结构的简化，有利于所述激光雷达集成度的提高。
本实施例中，如图3和图4所示，所述预制系统内，所述第一发射装置110与所述第二发射装置120的数量均为多个，所述第一探测装置140与所述第二探测装置150的数量均为多个；在垂直第一探测光111或者第二探测光121传播方向的平面内，所述第一发射装置110的正投影点和所述第二发射装置120的正投影点间隔设置；在垂直所述第一探测装置140光轴或者所述第二探测装置150光轴的平面内，所述第一探测装置140的正投影点和所述第二探测装置150的正投影点间隔设置。
所以所述装置调整处理之后，在垂直所述第一探测光111传播方向的平面内，所述第一发射装置110的正投影点与所述第二探测装置150的正投影点间隔设置；垂直所述第二探测光传播方向的平面内，所述第二发射装置120的正投影点与所述第一探测装置140的正投影点间隔设置。
具体的，如图5、图6和图7所示，所述多个第一发射装置110和所述多个第二探测装置150在所述第一承载体112表面沿相互垂直的行方向和列方向依次排列，以构成第一发射探测阵列。沿所述第一发射探测阵列的行方向或者列方向，相邻的两个第一发射装置110之间具有一个第二探测装置150，相邻的两个第二探测装置150之间具有一个第一发射装置110；如图5、图6和图8所示，所述多个第二发射装置120和所述多个第一探测装置140在所述第二承载体122表面沿相互垂直的行方向和列方向依次排列，以构成第二发射探测阵列。沿所述第二发射探测阵列的行方向或者列方向，相邻的两个第二发射装置120之间具有一个第一探测装置140，相邻的两个第一探测装置140之间具有一个第二发射装置120。
需要说明的是，本实施例中，所述第一发射装置110、所述第二发射装置120、所述第一探测装置140以及所述第二探测装置150的数量均为多个，因此沿所述第一发射探测阵列或者所述第二发射探测阵列的行方向或者列方向，每个所述第一发射装置110均与所述第二探测装置150相邻，每个所述第二发射装置120均与所述第一探测装置140相邻。
本发明其他实施例中，所述第一发射装置、所述第二发射装置、所述第一探测装置以及所述第二探测装置的数量均为1个，垂直所述第一探测光传播方向的平面内，所述第一发射装置的正投影点与所述第二探测装置的正投影点相邻设置；垂直所述第二探测光传播方向的平面内，所述第二发射装置的正投影点与所述第一探测装置的正投影点相邻设置。
使所述第一发射装置110和所述第二探测装置150相邻间隔设置、使所述第二发射装置120和所述第一探测装置140相邻间隔设置，既能够保证相邻第一发射装置110和所述第二发射装置120之间间隔距离的增大，还能够保证相邻第一发射装置110、相邻第二发射装置120之间间隔距离的增大，从而能够使垂直传播方向平面内，探测光能量的均匀降低，避免探测光在部分空间的集中，能够在符合人眼安全标准的条件下，较大限度的提高激光功率、有利于实现安全性提高和探测范围拓展的兼顾。
继续参考图2，结合参考图5和图6，进行装置调整处理之后，执行步骤S300，设置第一准直会聚结构160和第二准直会聚结构170，所述第一准直会聚结构160适宜于透射所述第一探测光111并使所述第一探测光111投射至所述待探测目标130；所述第一准直会聚结构160还适宜于透射所述第二回波光151并使所述第二回波光151投射至所述第二探测装置150；所述第二准直会聚结构170适宜于透射所述第二探测光121并使所述第二探测光121投射至所述待探测目标130；所述第二准直会聚结构170还适宜于透射所述第一回波光141并使所述第一回波光141投射至所述第一探测装置140。
需要说明的是，本实施例中，所述预制系统还具有所述准直结构101和所述会聚结构102，执行步骤S200，进行装置调整处理之后，执行步骤S300，设置所述第一准直会聚结构160和所述第二准直会聚结构170之前，还需要去除所述准直结构101和所述会聚结构102，即避免所述准直结构110和所述会聚结构102对光路的影响，也为所述第一准直会聚结构160和所述第二准直会聚结构170的设置提供空间。
本发明其他实施例中，所述制造方法也可以对所述准直结构和所述会聚结构进行调整改造，以构成所述第一准直会聚结构和所述第二准直会聚结构。
所述第一准直会聚结构160和所述第二准直会聚结构170的设置适宜于提高所述激光雷达光路的精度，减少所述第一探测装置140和所述第二探测装置150所采集光信号中的杂散光。
所述第一准直会聚结构160位于所述第一探测光111的光路上，设置于所述第一发射装置110和所述待探测目标130之间，适宜于对所述第一探测光111进行准直，以减小所述第一探测光111的发散角；所述第一准直会聚结构160也位于所述第二回波光151的光路上，设置于所述待探测目标130和所述第二探测装置150之间，适宜于对所述第二回波光151进行会聚，使所述第二回波光151会聚至对应的第二探测装置150；此外，所述第一准直会聚结构160还适宜于去除所述第二回波光151中的杂散光，以为了抑制所述第二探测装置150所采集光信号中的噪声信号，改善所述激光雷达的信噪比。
类似的，所述第二准直会聚结构170位于所述第二探测光121的光路上，设置于所述第二发射装置120和所述待探测目标130之间，适宜于对所述第二探测光121进行准直，以减小所述第二探测光121的发散角；所述第二准直会聚结构170也位于所述第一回波光141的光路上，设置于所述待探测目标130和所述第一探测装置140之间，适宜于对所述第一回波光141进行会聚，使所述第一回波光141会聚至对应的第一探测装置140；此外，所述第二准直会聚结构170还适宜于去除所述第一回波光141中的杂散光，以抑制所述第一探测装置140所采集光信号中的噪声信号，改善所述激光雷达的信噪比。
具体的，所述第一准直会聚结构160包括：第一准直元件161，所述第一准直元件161适宜于减小所述第一探测光111的发散角；第一滤光元件162，所述第一滤光元件162适宜于滤除所述第二回波光151中的杂散光；第一会聚元件，所述第一会聚元件适宜于会聚所述第二回波光151。
本实施例中，所述第一准直元件161为准直会聚透镜；所述第一滤光元件162为滤光片。需要说明的是，所述准直会聚透镜还作为所述第一会聚元件以会聚所述第二回波光151，即准直会聚透镜既作为所述第一准直元件161，又作为所述第一会聚元件，所述第一准直元件161和所述第一会聚元件为同一光学元件，以简化结构。本发明其他实施例中，所述第一准直元件和所述第一会聚元件也可以通过不同的光学元件实现。
需要说明的是，如图6所示，所述第一准直会聚结构160还可以包括一个或多个反射元件，所述反射元件适宜于调整所述第一探测光111和所述第二回波光151的光路，提高探测精度，缩短光路长度。
类似的，所述第二准直会聚结构170包括：第二准直元件171，所述第二准直元件171适宜于减小所述第二探测光121的发散角；第二滤光元件172，所述第二滤光元件172适宜于滤除所述第一回波光141中的杂散光；第二会聚元件(图中未示出)，所述第二会聚元件适宜于会聚所述第一回波光141。
本实施例中，所述第二准直元件171为准直会聚透镜；所述第二滤光元件172为滤光片。与前述第一准直会聚结构160类似，本实施例中，所述第二准直会聚结构170中的准直会聚透镜还作为所述第二会聚元件以会聚所述第一回波光141，即准直会聚透镜即作为所述第二准直元件171，又作为所述第二会聚元件，所述第二准直元件171和所述第二会聚元件为同一光学元件，以简化结构。本发明其他实施例中，所述第二准直元件和所述第二会聚元件也可以通过不同的光学元件实现。
需要说明的是，如图6所示，所述第二准直会聚结构170也可以包括一个或多个反射元件，所述反射元件适宜于调整所述第二探测光121和所述第一回波光141的光路，提高探测精度，缩短光路长度。
所以如图5和图6所示，由于所述第一发射装置110和所述第二发射装置120之间距离较大，因此测试孔径接收到所述第一探测光111和所述第二探测光121的概率较低，即当一个或多个所述第一探测光111落于测试孔径中时，所述第二探测光121落入同一测试孔径中的几率较低；当一个或多个所述第二探测光121落于测试孔径中时，所述第一探测光111落入同一测试孔径中的几率较低。所以极端情况时，测试孔径最多只可能接收所有的第一探测光111或者最多只可能接收所有的第二探测光121。
由于极端情况时，测试孔径内最多只可能接收所有的第一探测光111或者最多只可能接收所有的第二探测光121，所述第一探测光111和所述第二探测光121无法都落入测试孔径中，因此与发射装置和探测装置分立排布的技术方案相比，发射装置和探测装置的混和排布，能够有效减小测试孔径所接收探测光的数量，能够有效降低垂直光线传播方向平面内探测光的能量密度，从而能够有效提高所述激光雷达的AELs.p.train限值，进而在满足人眼安全标准的前提下，为提高所述第一发射装置110和所述第二发射装置120功率创造条件。所以发射装置和探测装置混和排布的技术方案能够在符合人眼安全标准的条件下，达到提高激光功率的目的，有利于延长激光雷达探测距离、扩大激光雷达探测范围。
与发射装置和探测装置分立排布的技术方案相比，本实施例中，在所述第一探测光111和所述第二探测光121的功率提高1.5～2倍时，所述激光雷达依旧能够满足人眼安全的标准；同时，所述激光雷达的探测距离可以拓展1.2～1.4倍。具体的，对于发射装置和探测装置分立排布的激光雷达而言，在满足人眼安全标准的前提下，所述激光雷达最远能够探测出150m左右的障碍物；而对于发射装置和探测装置混合排布的激光雷达而言，在满足人眼安全标准的前提下，所述激光雷达的探测距离能够远至150×1.4m，即210m。
所述第一准直会聚结构160和所述第二准直会聚结构170均为既能够对探测光进行准直，又能够对回波光进行会聚和滤光的光学结构，这种设置方式，能够在激光雷达中，为发射装置和探测装置的混合排布提供条件，从而达到增大相邻发射装置之间的距离，降低垂直传播方向平面内探测光的能量密度，进而在满足人眼安全标准的前提下，提高发射装置的功率，有利于激光雷达探测距离的延长和探测范围的拓展，有利于实现大探测距离和高安全性的兼顾。
需要说明的是，如图4所示，所述预制系统还包括：转子180和定子(图中未示出)，所述第一腔181和所述第二腔182设置于所述转子180内，所述第一发射装置110、所述第二发射装置120、所述第一探测装置140、所述第二探测装置150均位于所述转子180内。所以如图6所示，本实施例中，所述第一发射装置110、所述第二发射装置120、所述第一探测装置140、所述第二探测装置150、所述第一准直会聚结构160以及所述第二准直会聚结构170设置于所述转子180内。
具体的，所述转子180适宜于绕所述扫描旋转轴183旋转。所述第一腔181和所述第二腔182设置于所述转子180内。所以所述第一承载体(图中未标示)和所述第二承载体(图中未标示)也设置于所述转子180中。所述第一探测光111和所述第二探测光121的传播方向与所述扫描旋转轴183所在直线基本垂直。因此，随着所述转子180的转动，所述第一探测光111和所述第二探测光121的传播方向会随之变化。
所述发射装置和所述探测装置的混合排布，能够增大相邻发射装置之间的距离，降低垂直传播方向平面内探测光的能量密度，有利于在满足人眼安全标准的前提下，提高发射装置的功率，有利于激光雷达探测距离的延长和探测范围的拓展；而且所述发射装置和所述探测装置的混合排布，还不会增大所述转子180的体积，无需大幅更改所述转子180的结构，有利于改善所述激光雷达的集成性。
此外，如图3和图4所示，本实施例中，所述预制系统内，所述第一承载体112的数量为一个，所述多个第一发射装置110和所述多个第二探测装置150均设置于同一个所述第一承载体112上；所述第二承载体122的数量也为一个，所述多个第二发射装置120和所述多个第一探测装置140均设置于同一个所述第二承载体122上。但是这种做法仅为一实例。
参考图9至图12，示出了本发明激光雷达制造方法另一实施例各个步骤对应的结构示意图。
本实施例与前述实施例相同之处，本发明在此不再赘述。本实施例与前述实施例不同之处在于，本实施例中，所述预制系统内，所述第一承载体212和所述第二承载体222的数量均大于1。
本实施例中，如图9所示，所述预制系统包括2个第一承载体212，分别为第一承载体212a和第一承载体212b；所述多个第一发射装置210设置于所述第一承载体212a上；所述多个第二发射装置220设置于所述第一承载体212b上。
所述预制系统还包括2个第二承载体222，分别为第二承载体222a和第二承载体222b；所述多个第二探测装置250设置于所述第二承载体222a上，所述多个第一探测装置240设置于所述第二承载体222b上。
因此，所述装置调整处理将所述第二发射装置220设置于所对应的第二探测装置250的位置，将所述第二探测装置250设置于所对应的第二发射装置220的位置。
所以所述装置调整处理之后，如图10所示，所述多个第一发射装置210设置于所述第一承载体212a上；所述多个第二探测装置250设置于所述第一承载体212b上；所述多个第二发射装置220设置于所述第二承载体222a上；所述多个第一探测装置240设置于所述第二承载体222b上。
在所述激光雷达中设置多个第一承载体和多个第二承载体的做法，能够有效降低多发射装置设置的难度，降低发射装置和探测装置混合排布的装配难度，有利于多线激光雷达内发射装置数量的增加，有利于降低装配难度，有利于提高集成度；还能够降低光路设计难度，降低所述第一准直会聚结构和所述第二准直会聚结构的设计难度，有利于提高光路精度，有利于提高性能和降低制造成本。
结合参考图10、图11和图12，其中图11示出了图10所示激光雷达制造方法实施例中所述装置调整处理后在垂直所述第一探测光传播方向的平面内，所述第一发射装置210投影和所述第二探测装置250投影的结构示意图，图12示出了图10所示激光雷达制造方法实施例中所述装置调整处理后在垂直所述第二探测光传播方向的平面内，所述第二发射装置220投影和所述第一探测装置240投影的结构示意图。
在垂直所述第一探测光传播方向的平面内，所述第一发射装置210的正投影点与所述第二探测装置250的正投影点间隔设置。因此，如图10和图11所示，所述第一承载体212a上多个第一发射装置210的正投影点与所述第一承载体212b上多个第二探测装置250的正投影点，在垂直所述第一探测光传播方向的平面内，沿相互垂直的行方向和列方向依次排列，以构成第一投影阵列。沿所述第一投影阵列的行方向或者列方向，相邻两个第一发射装置210的正投影点之间具有一个所述第二探测装置250的正投影点，相邻两个第二探测装置250的正投影点之间具有一个所述第一发射装置210的正投影点。
在垂直所述第二探测光传播方向的平面内，所述第二发射装置220的正投影点与所述第一探测装置240的正投影点间隔设置。因此，如图10和图12所示，所述第二承载体222a上多个第二发射装置220的正投影点与所述第二承载体222b上多个第一探测装置240的正投影点，在垂直所述第二探测光传播方向的平面内，沿相互垂直的行方向和列方向依次排列，以构成第二投影阵列。沿所述第二投影阵列的行方向或者列方向，相邻两个第二发射装置220的正投影点之间具有一个所述第一探测装置240的正投影点，相邻两个第一探测装置240的正投影点之间具有一个所述第二发射装置220的正投影点。
需要说明的是，如图9所示，所述预制系统内，所述第一发射装置210和所述第二发射装置220分别设置于所述第一承载体212a和第一承载体212b上，所述第一探测装置240和所述第二探测装置250分别设置于所述第二承载体222b和第二承载体222a上；因此所述装置调整处理之后，如图10所示，所述第一发射装置210和所述第二探测装置250分别设置于所述第一承载体212a和第一承载体212b上，所述第二发射装置220和所述第一探测装置240分别设置于所述第二承载体222a和所述第二承载体222b上。但是这种做法仅为一实例。
本发明其他实施例中，在所述预制系统内，所述多个第一发射装置和所述第二发射装置也可以混合的设置于所述多个第一承载体上，所述多个第一探测装置和所述多个第二探测装置也可以混合的设置于所述多个第二承载体上。当所述预制系统内，所述多个第一发射装置和所述第二发射装置也可以混合的设置于所述多个第一承载体上，所述多个第一探测装置和所述多个第二探测装置也可以混合的设置于所述多个第二承载体上时，所述装置调整处理之后，所述多个第一发射装置和所述多个第二探测装置则混合地设置于所述多个第一承载体上，所述多个第二发射装置和所述多个第一探测装置则混合的设置于所述多个第二承载体上。
相应的，本发明还提供一种激光雷达。
参考图5至图8，示出了本发明激光雷达一实施例的结构示意图。
所述激光雷达包括：
第一发射装置110，所述第一发射装置110适宜于产生第一探测光111，所述第一探测光111经待探测目标130反射形成第一回波光141；第二发射装置120，所述第二发射装置120适宜于产生第二探测光121，所述第二探测光121经待探测目标130反射形成第二回波光151；第一探测装置140，所述第一探测装置140适宜于接收所述第一回波光141；第二探测装置150，所述第二探测装置150适宜于接收所述第二回波光151；第一准直会聚结构160，所述第一准直会聚结构160适宜于透射所述第一探测光111并使所述第一探测光111投射至所述待探测目标130；所述第一准直会聚结构160还适宜于透射所述第二回波光151并使所述第二回波光151投射至所述第二探测装置150；第二准直会聚结构170，所述第二准直会聚结构170适宜于透射所述第二探测光121并使所述第二探测光121投射至所述待探测目标130；所述第二准直会聚结构170还适宜于透射所述第一回波光141并使所述第一回波光141投射至所述第一探测装置140。
所述第一准直会聚结构160不仅适宜于透射所述第一探测光111，还适宜于透射所述第二回波光151至所述第二探测装置150；所述第二准直会聚结构170不仅适宜于透射所述第二探测光121，还适宜于透射所述第一回波光141至所述第一探测装置140，因此所述激光雷达中，发射装置和探测装置能够实现混合排布，从而能够有效增大相邻发射装置之间的距离，有效降低垂直光线传播方向的平面内探测光的能量密度；探测光能量密度的减小能够有效提高所述激光雷达的AELs.p.train限值，从而在满足人眼安全标准的前提下，为提高所述第一发射装置110和所述第二发射装置120功率创造条件。所以本发明技术方案能够在符合人眼安全标准的条件下，达到提高激光功率的目的，有利于延长激光雷达探测距离、扩大激光雷达探测范围。
而且，根据光路可逆原理，通过发射装置和探测装置混合排布降低探测光能量密度的技术方案，无需对现有激光雷达的光路进行较大改动即可实现，也无需增大现有激光雷达的体积，不需要对现有激光雷达的其他结构做出过多的改动；所以所述激光雷达能够在降低垂直传播方向平面内探测光的能量密度的同时，能够有效降低制作成本和工艺难度，能够在保证高安全性、大探测距离的前提下，实现高集成度和低工艺难度的兼顾。
本实施例中，所述激光雷达为本发明激光雷达制造方法制造。所以所述第一发射装置110、所述第二发射装置120、所述第一探测装置140、所述第二探测装置150、所述第一准直会聚结构160以及所述第二准直汇聚结构170的具体技术方案参考前述激光雷达制造方法的实施例，本发明在此不再赘述。
如图5所示，本实施例中，所述激光雷达还包括：第一承载体112和第二承载体122；所述第一发射装置110和所述第二探测装置150设置于所述第一承载体112上；所述第二发射装置120和所述第一探测装置140设置于所述第二承载体122上。这种将探测装置和发射装置混合设置于承载体上的做法，还可以利用所述第一承载体112和所述第二承载体122，无需额外增加所述激光雷达的内部机械部件，无需对所述激光雷达的光路和内部结构做出较大改动即可实现，能够在兼顾人眼安全标准和提高激光功率之外，降低所述激光雷达的制造难度，有利于成本控制。
如图6所示，本实施例中，所述激光雷达还包括：第一腔181和与所述第一腔181光学隔离的第二腔182；所述第一发射装置110设置于所述第一腔181内；所述第二发射装置120设置于所述第二腔182内。将所述第一发射装置110和所述第二发射装置120分别设置于光学隔离的所述第一腔181和所述第二腔182内的做法，能够有效增大所述第一发射装置110和所述第二发射装置120之间的间隔距离，保证在垂直光线传播方向平面内探测光能量密度的降低，为所述第一发射装置110和所述第二发射装置120功率的提高创造条件，有利于提高所述激光雷达的AELs.p.train限值，有利于在符合人眼安全标准的条件下，提高激光功率、延长激光雷达探测距离、扩大激光雷达探测范围。
此外，本实施例中，所述第一探测装置140设置于所述第二腔内182；所述第二探测装置150设置于所述第一腔181内。将所述第一探测装置140和所述第二探测装置150分别设置于光学隔离的所述第二腔182和所述第一腔181内的做法，不仅能够有效避免所述第一回波光141和所述第二回波光151之间的干扰，以改善所述激光雷达的信噪比，还能够有效利用所述第一腔181和所述第二腔182的空间，无需额外增加所述激光雷达的内部结构和内部腔体，有利于所述激光雷达性能的改善，有利于所述激光雷达机械结构的简化，有利于所述激光雷达集成度的提高。
本实施例中，在垂直所述第一探测光111传播方向的平面内，所述第一发射装置110的正投影点与所述第二探测装置150的正投影点间隔设置；垂直所述第二探测光121传播方向的平面内，所述第二发射装置120的正投影点与所述第一探测装置140的正投影点间隔设置。
具体的，如图5、图6和图7所示，所述多个第一发射装置110和所述多个第二探测装置150在所述第一承载体112表面沿相互垂直的行方向和列方向依次排列，以构成第一发射探测阵列。沿所述第一发射探测阵列的行方向或者列方向，相邻的两个第一发射装置110之间具有一个第二探测装置150，相邻的两个第二探测装置150之间具有一个第一发射装置110；如图5、图6和图8所示，所述多个第二发射装置120和所述多个第一探测装置140在所述第二承载体122表面沿相互垂直的行方向和列方向依次排列，以构成第二发射探测阵列。沿所述第二发射探测阵列的行方向或者列方向，相邻的两个第二发射装置120之间具有一个第一探测装置140，相邻的两个第一探测装置140之间具有一个第二发射装置120。
需要说明的是，本实施例中，所述第一发射装置110、所述第二发射装置120、所述第一探测装置140以及所述第二探测装置150的数量均为多个，因此沿所述第一发射探测阵列或者所述第二发射探测阵列的行方向或者列方向，每个所述第一发射装置110均与所述第二探测装置150相邻，每个所述第二发射装置120均与所述第一探测装置140相邻。
本发明其他实施例中，所述第一发射装置、所述第二发射装置、所述第一探测装置以及所述第二探测装置的数量均为1个，垂直所述第一探测光传播方向的平面内，所述第一发射装置的正投影点与所述第二探测装置的正投影点相邻设置；垂直所述第二探测光传播方向的平面内，所述第二发射装置的正投影点与所述第一探测装置的正投影点相邻设置。
使所述第一发射装置110和所述第二探测装置150相邻间隔设置、使所述第二发射装置120和所述第一探测装置140相邻间隔设置，既能够保证相邻第一发射装置110和所述第二发射装置120之间间隔距离的增大，还能够保证相邻第一发射装置110、相邻第二发射装置120之间间隔距离的增大，从而能够使垂直传播方向平面内，探测光能量的均匀降低，避免探测光在部分空间的集中，能够在符合人眼安全标准的条件下，较大限度的提高激光功率、有利于实现安全性提高和探测范围拓展的兼顾。
此外，本实施例中，所述第一准直会聚结构160包括：第一准直元件161，所述第一准直元件161适宜于减小所述第一探测光111的发散角；第一滤光元件162，所述第一滤光元件162适宜于滤除所述第二回波光151中的杂散光；第一会聚元件，所述第一会聚元件适宜于会聚所述第二回波光151。
具体的，所述第一准直元件161为准直会聚透镜；所述第一滤光元件162为滤光片。需要说明的是，本实施例中，所述准直会聚透镜还作为所述第一会聚元件以会聚所述第二回波光151，即准直会聚透镜即作为所述第一准直元件161，又作为所述第一会聚元件，所述第一准直元件161和所述第一会聚元件为同一光学元件，以简化结构。本发明其他实施例中，所述第一准直元件和所述第一会聚元件也可以通过不同的光学元件实现。
所述第二准直会聚结构170包括：第二准直元件171，所述第二准直元件171适宜于减小所述第二探测光121的发散角；第二滤光元件172，所述第二滤光元件172适宜于滤除所述第一回波光141中的杂散光；第二会聚元件，所述第二会聚元件适宜于会聚所述第一回波光141。
具体的，所述第二准直元件171为准直会聚透镜；所述第二滤光元件172为滤光片。与前述第一准直会聚结构160类似，本实施例中，所述第二准直会聚结构170中的准直会聚透镜还作为所述第二会聚元件以会聚所述第一回波光141，即准直会聚透镜即作为所述第二准直元件171，又作为所述第二会聚元件，所述第二准直元件171和所述第二会聚元件为同一光学元件，以简化结构。本发明其他实施例中，所述第二准直元件和所述第二会聚元件也可以通过不同的光学元件实现。
需要说明的是，如图6所示，本实施例中，所述激光雷达还包括：转子180和定子(图中未示出)，所述第一发射装置110、所述第二发射装置120、所述第一探测装置140、所述第二探测装置150、所述第一准直会聚结构160以及所述第二准直会聚结构170设置于所述转子180内。
具体的，所述转子180具有扫描旋转轴183，所述转子180适宜于绕所述扫描旋转轴183旋转。所述第一腔181和所述第二腔182设置于所述转子180内。所以所述第一承载体(图中未标示)和所述第二承载体(图中未标示)也设置于所述转子180中。本实施例中，所述扫描旋转轴183垂直于水平面，本发明其他实施例中，所述扫描旋转轴也可以与水平面斜交或者平行于水平面。
所述第一探测光111和所述第二探测光121的传播方向与所述扫描旋转轴183所在直线基本垂直。因此，随着所述转子180的转动，所述第一探测光111和所述第二探测光121的传播方向会随之变化。
所述发射装置和所述探测装置的混合排布，能够增大相邻发射装置之间的距离，降低垂直传播方向平面内探测光的能量密度，有利于在满足人眼安全标准的前提下，提高发射装置的功率，有利于激光雷达探测距离的延长和探测范围的拓展；而且所述发射装置和所述探测装置的混合排布，还不会增大所述转子180的体积，无需大幅更改所述转子180的结构，有利于改善所述激光雷达的集成性。
此外，如图5所示，本实施例中，所述第一承载体112的数量为一个，所述多个第一发射装置110和所述多个第二探测装置150均固定于同一个所述第一承载体112上；所述第二承载体122的数量也为一个，所述多个第二发射装置120和所述多个第一探测装置140均固定于同一个所述第二承载体122上。但是这种做法仅为一实例。
参考图10至图12，示出了本发明激光雷达另一实施例的结构示意图。
本实施例与前述实施例相同之处，本发明在此不再赘述。本实施例与前述实施例不同之处在于，本实施例中，所述第一承载体212和所述第二承载体222的数量均大于1。
如图10所示，本实施例中，所述激光雷达包括2个第一承载体212，分别为第一承载体212a和第一承载体212b；所述多个第一发射装置210设置于所述第一承载体212a上；所述多个第二探测装置250设置于所述第一承载体212b上。
所述激光雷达还包括2个第二承载体222，分别为第二承载体222a和第二承载体222b；所述多个第二发射装置220设置于所述第二承载体222a上；所述多个第一探测装置240设置于所述第二承载体222b上。
在所述激光雷达中设置多个第一承载体和多个第二承载体的做法，能够有效降低多发射装置设置的难度，降低发射装置和探测装置混合排布的装配难度，有利于多线激光雷达内发射装置数量的增加，有利于降低装配难度，有利于提高集成度；还能够降低光路设计难度，降低所述第一准直会聚结构和所述第二准直会聚结构的设计难度，有利于提高光路精度，有利于提高性能和降低制造成本。
结合参考图10、图11和图12，其中图11示出了图10所示激光雷达实施例中在垂直所述第一探测光传播方向的平面内，所述第一发射装置210投影和所述第二探测装置250投影的结构示意图，图12示出了图10所示激光雷达实施例中在垂直所述第二探测光传播方向的平面内，所述第二发射装置220投影和所述第一探测装置240投影的结构示意图。
在垂直所述第一探测光传播方向的平面内，所述第一发射装置210的正投影点与所述第二探测装置250的正投影点间隔设置。因此，如图10和图11所示，所述第一承载体212a上多个第一发射装置210的正投影点与所述第一承载体212b上多个第二探测装置250的正投影点，在垂直所述第一探测光传播方向的平面内，沿相互垂直的行方向和列方向依次排列，以构成第一投影阵列。沿所述第一投影阵列的行方向或者列方向，相邻两个第一发射装置210的正投影点之间具有一个所述第二探测装置250的正投影点，相邻两个第二探测装置250的正投影点之间具有一个所述第一发射装置210的正投影点。
在垂直所述第二探测光传播方向的平面内，所述第二发射装置220的正投影点与所述第一探测装置240的正投影点间隔设置。因此，如图10和图12所示，所述第二承载体222a上多个第二发射装置220的正投影点与所述第二承载体222b上多个第一探测装置240的正投影点，在垂直所述第二探测光传播方向的平面内，沿相互垂直的行方向和列方向依次排列，以构成第二投影阵列。沿所述第二投影阵列的行方向或者列方向，相邻两个第二发射装置220的正投影点之间具有一个所述第一探测装置240的正投影点，相邻两个第一探测装置240的正投影点之间具有一个所述第二发射装置220的正投影点。
需要说明的是，本实施例中，所述第一发射装置210和所述第二探测装置250分别设置于所述第一承载体212a和第一承载体212b上，所述第二发射装置220和所述第一探测装置240分别设置于所述第二承载体222a和所述第二承载体222b上。但是这种做法仅为一实例。
本发明其他实施例中，所述多个第一发射装置和所述多个第二探测装置也可以混合的设置于所述多个第一承载体上，也就是说，一个所述第一承载体上可以既设置有所述第一发射装置，也设置有所述第二探测装置；所述多个第二发射装置和所述多个第一探测装置也可以混合的设置于所述多个第二承载体上，也就是说，一个所述第二承载体上可以既设置有所述第二发射装置，也设置有所述第一探测装置。
还需要说明的是，本实施例中，所述激光雷达为本发明激光雷达制造方法制造。但是本发明的激光雷达可以但不限于上述激光雷达的制造方法制造。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (10)
1.一种激光雷达，其特征在于，包括：
第一发射装置，所述第一发射装置适宜于产生第一探测光，所述第一探测光经待探测目标反射形成第一回波光；
第二发射装置，所述第二发射装置适宜于产生第二探测光，所述第二探测光经待探测目标反射形成第二回波光；
第一探测装置，所述第一探测装置适宜于接收所述第一回波光；
第二探测装置，所述第二探测装置适宜于接收所述第二回波光；
第一准直会聚结构，所述第一准直会聚结构适宜于透射所述第一探测光并使所述第一探测光投射至所述待探测目标；所述第一准直会聚结构还适宜于透射所述第二回波光并使所述第二回波光投射至所述第二探测装置；
第二准直会聚结构，所述第二准直会聚结构适宜于透射所述第二探测光并使所述第二探测光投射至所述待探测目标；所述第二准直会聚结构还适宜于透射所述第一回波光并使所述第一回波光投射至所述第一探测装置；
垂直所述第一探测光传播方向的平面内，所述第一发射装置的正投影点与所述第二探测装置的正投影点相邻设置；
垂直所述第二探测光传播方向的平面内，所述第二发射装置的正投影点与所述第一探测装置的正投影点相邻设置。
2.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，还包括：第一承载体和第二承载体；
所述第一发射装置和所述第二探测装置设置于所述第一承载体上；
所述第二发射装置和所述第一探测装置设置于所述第二承载体上。
3.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，还包括：第一腔和与所述第一腔光学隔离的第二腔；
所述第一发射装置设置于所述第一腔内；
所述第二发射装置设置于所述第二腔内。
4.如权利要求3所述的激光雷达，其特征在于，所述第一探测装置设置于所述第二腔内。
5.如权利要求3所述的激光雷达，其特征在于，所述第二探测装置设置于所述第一腔内。
6.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述第一发射装置的数量为多个，所述第二发射装置的数量为多个；所述第一探测装置的数量为多个，所述第二探测装置的数量为多个；
垂直所述第一探测光传播方向的平面内，所述第一发射装置的正投影点与所述第二探测装置的正投影点间隔设置；
垂直所述第二探测光传播方向的平面内，所述第二发射装置的正投影点与所述第一探测装置的正投影点间隔设置。
7.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述第一准直会聚结构包括：
第一准直元件，所述第一准直元件适宜于减小所述第一探测光的发散角；
第一滤光元件，所述第一滤光元件适宜于滤除所述第二回波光中的杂散光；
第一会聚元件，所述第一会聚元件适宜于会聚所述第二回波光。
8.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述第二准直会聚结构包括：
第二准直元件，所述第二准直元件适宜于减小所述第二探测光的发散角；
第二滤光元件，所述第二滤光元件适宜于滤除所述第一回波光中的杂散光；
第二会聚元件，所述第二会聚元件适宜于会聚所述第一回波光。
9.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述激光雷达还包括：转子和定子，所述第一发射装置、所述第二发射装置、所述第一探测装置、所述第二探测装置、所述第一准直会聚结构以及所述第二准直会聚结构设置于所述转子内。
10.一种激光雷达的制造方法，其特征在于，包括：
提供预制系统，所述预制系统包括：第一发射装置，所述第一发射装置适宜于产生第一探测光，所述第一探测光经待探测目标反射形成第一回波光；第二发射装置，所述第二发射装置适宜于产生第二探测光，所述第二探测光经待探测目标反射形成第二回波光；第一探测装置，所述第一探测装置适宜于接收所述第一回波光；第二探测装置，所述第二探测装置适宜于接收所述第二回波光；
进行装置调整处理，进行装置调整处理的过程中，将所述第二发射装置设置于所对应的第二探测装置的位置，将所述第二探测装置设置于所对应的第二发射装置的位置；
设置第一准直会聚结构和第二准直会聚结构，所述第一准直会聚结构适宜于透射所述第一探测光并使所述第一探测光投射至所述待探测目标；所述第一准直会聚结构还适宜于透射所述第二回波光并使所述第二回波光投射至所述第二探测装置；所述第二准直会聚结构适宜于透射所述第二探测光并使所述第二探测光投射至所述待探测目标；所述第二准直会聚结构还适宜于透射所述第一回波光并使所述第一回波光投射至所述第一探测装置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: No.2 building, no.468 xinlai Road, Jiading District, Shanghai, 201821 Patentee after: Shanghai Hesai Technology Co., Ltd Address before: 201821 2nd floor, building A4, 925 Yecheng Road, Jiading District, Shanghai Patentee before: HESAI PHOTONICS TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
|
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: No.2 building, no.468 xinlai Road, Jiading District, Shanghai, 201821 Patentee after: Shanghai Hesai Technology Co.,Ltd. Address before: No.2 building, no.468 xinlai Road, Jiading District, Shanghai, 201821 Patentee before: Shanghai Hesai Technology Co., Ltd |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |