CN110261844A - 一种收发同轴的多线激光雷达 - Google Patents

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王剑波
王鹏
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Abstract

本发明公开了一种收发同轴的多线激光雷达，包括：发射模块，光纤，光纤耦合器，光纤环形器，发射接收镜头，接收模块，二维MEMS振镜和控制模块，所述光纤环形器由晶体和偏振器件组成，并和光纤进行连接，使发射光转变为偏振光沿光纤进行定向传输，同时能够将接收光沿发射光反方向进行传输且两者互不干扰。控制模块通过控制二维MEMS振镜扫描，同时得到角度信息和距离信息输出三维点云数据。本发明提供的雷达结构紧凑，发射和接收使用同一光路，减少了发射源和接收探测器，降低了成本，同时装调便捷。

Description

一种收发同轴的多线激光雷达
技术领域
本发明属于激光测距技术领域，特别涉及一种收发同轴的多线激光雷达。
技术背景
激光扫描测距雷达能够用于检测目标位置，轮廓和速度，激光测距雷达的应用领域逐步拓展，精确测量、导航定位、安全避障，并开始应用于无人驾驶技术，激光扫描雷达是将发射的激光束通过扫描发射形成扫描截面，从而测试出待测物的特征信息。三维扫描激光雷达在垂直方向为多层扫描，能够很好的反应待测物的特征信息，适用于多个领域，如无人驾驶的导航，形状轮廓检测。
目前的三维扫描激光雷达多采用多线扫描方式，即发射使用多个激光管顺序发射，结构为多个激光管纵向排列，每个激光管之间有一定的夹角，垂直发射视场在30-40°，接收模块在对应角度进行接收，每一个接收探测器对应一个发射角度，结构为接收模块和发射模块在两侧对称排布，内部使用反光镜进行光路转折，然后在水平方向旋转实现三维扫描测距，为满足要求需要快速得到扫描测试信息，并且采集更多的特征信息提高点阵像素，多线激光雷达采用控制多个发射二极管在垂直方向顺序发射，同时对应多个发射二极管安装同等数量的接收探测器，造成垂直方向体积增大，功耗散热提高，并且需要无线供电和无线传输，使成本居高不下，制约了多线激光雷达的发展。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种收发同轴的多线激光雷达。
技术方案如下：
一种收发同轴的多线激光雷达，包括：发射模块，光纤，光纤耦合器，光纤环形器，发射接收镜头，接收模块，二维MEMS振镜和控制模块，其特征在于，所述光纤环形器由晶体和偏振器件组成，并和光纤进行连接，使发射光转变为偏振光沿光纤进行定向传输，同时能够将接收光沿发射光反方向进行传输，同时两者互不干扰。
具体的，所述发射光经过发射接收镜头进行准直，发射接收镜头对准倾斜45°的二维MEMS振镜，MEMS振镜振动进行扫描将光源发射出去。
具体的，所述二维MEMS振镜同时将接收回波反射回发射接收镜头进行接收，并经和发射相同的光纤和光纤环形器传输到接收模块的接收探测器。
具体的，所述控制模块控制二维MEMS振镜扫描和发射模块的发射，处理接收模块所接收的信息得到角度信息和距离信息输出三维点云数据。
具体的，所述发射模块内部设置有发射光源，所述光源是半导体激光器，固体激光器或光纤激光器中的任意一种，通过光纤耦合器耦合进入光纤。
发射模块中的光源经光纤耦合器耦合进入光纤，经过光纤环形器，通过发射接收镜头整形照射到二维MEMS振镜上扫描发射，同时发射接收镜头将二维MEMS振镜返回的信号接收进入光纤，然后再经过光纤环形器由接收探测器接收产生信号。控制模块通过控制二维MEMS振镜扫描，同时得到角度信息和距离信息输出三维点云数据。该雷达结构紧凑，发射和接收使用同一光路，减少了发射源和接收探测器，降低了成本，同时装调便捷。
附图说明
图1为收发同轴多线激光雷达的结构示意图，其中箭头代表示意性光路。
附图标记说明：
1-发射模块，2-光纤，3-光纤环形器，4-发射接收镜头，5-接收模块，6-二维MEMS振镜，7-控制模块。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明提供的一种收发同轴的多线激光雷达进行详细描述。以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。
实施例1
图1为收发同轴多线激光雷达的结构示意图，收发同轴的多线激光雷达包括：发射模块1，光纤2，光纤耦合器，光纤环形器3，发射接收镜头4，接收模块5，二维MEMS振镜6和控制模块7。
发射模块1内部设置有发射光源，所述光源可以是半导体激光器，固体激光器或光纤激光器中的任意一种，通过光纤耦合器耦合进入光纤2。和光纤2进行连接的光纤环形器3由晶体和偏振器件组成，使发射光转变为偏振光沿光纤2进行定向传输，同时能够将接收光沿发射光反方向进行传输，同时两者互不干扰。发射光经过发射接收镜头4进行准直，发射接收镜头4对准倾斜45°的二维MEMS振镜6，MEMS振镜振动进行扫描将光源发射出去。二维MEMS振镜6同时将接收回波反射回发射接收镜头4进行接收，并经和发射相同的光纤2和光纤环形器3传输到接收模块5的接收探测器。控制模块7控制二维MEMS振镜6扫描和发射模块1的发射，处理接收模块5所接收的信息得到角度信息和距离信息输出三维点云数据。
图1中箭头代表示意性光路。发射模块1中的光源经光纤耦合器耦合进入光纤2，经过光纤环形器3，通过发射接收镜头4整形照射到二维MEMS振镜6上扫描发射，同时发射接收镜头4将二维MEMS振镜6返回的信号接收进入光纤2，然后再经过光纤环形器3由接收探测器接收产生信号。控制模块7通过控制二维MEMS振镜6扫描，同时得到角度信息和距离信息输出三维点云数据。该雷达结构紧凑，发射和接收使用同一光路，减少了发射源和接收探测器，降低了成本，同时装调便捷。
上面结合实施例对本发明的实例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出的各种变化，也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种收发同轴的多线激光雷达，包括：发射模块，光纤，光纤耦合器，光纤环形器，发射接收镜头，接收模块，二维MEMS振镜和控制模块，其特征在于，所述光纤环形器由晶体和偏振器件组成，并和光纤进行连接，使发射光转变为偏振光沿光纤进行定向传输，同时能够将接收光沿发射光反方向进行传输且两者互不干扰。
2.根据权利要求1所述收发同轴的多线激光雷达，其特征在于，所述发射光经过发射接收镜头进行准直，发射接收镜头对准倾斜45°的二维MEMS振镜，MEMS振镜振动进行扫描将光源发射出去。
3.根据权利要求1或2所述收发同轴的多线激光雷达，其特征在于，所述二维MEMS振镜同时将接收回波反射回发射接收镜头进行接收，并经和发射相同的光纤和光纤环形器传输到接收模块的接收探测器。
4.根据权利要求3所述收发同轴的多线激光雷达，其特征在于，所述控制模块控制二维MEMS振镜扫描和发射模块的发射，处理接收模块所接收的信息得到角度信息和距离信息输出三维点云数据。
5.根据权利要求4所述收发同轴的多线激光雷达，其特征在于，所述发射模块内部设置有发射光源，所述光源是半导体激光器，固体激光器或光纤激光器中的任意一种，通过光纤耦合器耦合进入光纤。
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