CN110850387A - 线扫描激光雷达系统及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一线扫描激光雷达系统及其应用，其中所述线扫描激光雷达系统包括一发射单元和一扫描单元，其中所述发射单元包括一激光发射模块和一整形模块，其中所述激光发射模块通过一点光源发射激光，其中所述整形模块将来自所述激光发射模块的所述激光整形为一线形光束，其中所述扫描单元改变所述线形光束的一光路方向。

Description

线扫描激光雷达系统及其应用

技术领域

本发明涉及到激光雷达领域，尤其涉及到线扫描激光雷达系统及其应用。

背景技术

激光雷达系统，包括一发射单元和一接收单元，所述发射单元以激光作为光源，发射到目标物上，然后在目标物表面产生漫反射，通过所述接收单元接收反射回来的激光从而获取关于目标物的信息，比如说距离，方位等，从而实现对于周围环境的三维探测。

目前的较为成熟的激光雷达系统有机械式激光雷达系统和MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)激光雷达系统。前者利用了马达带动机械轴，通过所述发射单元的转动实现对于周围环境的扫描。在使用过程中，使用者可以观察到整个激光雷达系统的转动，其体积较大，转速慢，使用寿命短、可靠性低。机械式激光雷达系统的所述发射单元发射的光束是离散的，其探测的垂直角分辨率受到了离散光束之间的角度间隔的限制。目前有厂家采取了增加激光光束数量的方法来提高垂直角分辨率，但是这样的方式直接导致了整个激光雷达系统成本和体积的增加，以及装调难度的增加。

后者通常采用了单点扫描的方式，以MEMS器件的高速转动来实现对目标范围的扫描，虽然可部分解决体积大的问题，但是所述发射单元发射的是单个光点，然后以李萨如等形式进行扫描，为了获得较好的分辨率，其对于单个MEMS的扫描频率要求极高，而MEMS的成本和MEMS的扫描频率成正比。此外，MEMS激光雷达系统中，通常需要两个单轴MEMS配合或双轴MEMS来实现整个范围的扫描，不利于成本的降低。因此，如何在保证较高分辨率的基础上，实现低成本、小体积的激光雷达系统的开发，仍然是一个需要探索的问题。

发明内容

本发明的一目的在于提供一线扫描激光雷达系统及其应用，其中所述线扫描激光雷达系统能够在保证高分辨率的基础上，同时具有小体积和较低的制造成本的特征。

本发明的另一目的在于提供一线扫描激光雷达系统及其应用，其中所述线扫描激光雷达系统能够通过一扫描单元实现在水平范围内的高速扫描。

本发明的另一目的在于提供一线扫描激光雷达系统及其应用，其中所述线扫描激光雷达系统能够提供较高的垂直分辨率，以供获得目标对象的精准信息。

本发明的另一目的在于提供一线扫描激光雷达系统及其应用，其中所述线扫描激光雷达系统能够在不增加激光发射模块数目的前提下提供较高的垂直分辨率，从而使得所述线扫描激光雷达系统同时具有小体积和低制造成本的特征。

本发明的另一目的在于提供一线扫描激光雷达系统及其应用，其中所述扫描器能够根据安装位置不同改变光路从而实现在垂直范围内的高速扫描。

本发明的另一目的在于提供一线扫描激光雷达系统及其应用，其中所述线扫描激光雷达系统能够提供较高的水平分辨率，以供获得目标对象的精准信息。

本发明的另一目的在于提供一线扫描激光雷达系统及其应用，其中所述线扫描激光雷达系统能够在不增加激光发射模块数目的前提下提供较高的水平分辨率，从而使得所述线扫描激光雷达系统同时具有小体积和低制造成本的特征。

本发明的另一目的在于提供一线扫描激光雷达系统及其应用，其中所述线扫描激光雷达系统能够接收的光束口径并不受到所述扫描器的口径限制，从而一接收镜头的入瞳直径能够做到一较大尺寸，以有利于实现远距离探测。

根据本发明的一方面，本发明提供一线扫描激光雷达系统，其包括一发射单元和被保持在所述发射单元的光线辐射路径的一扫描单元，其中所述发射单元进一步包括：

一激光发射模块，用于发射点状激光；和

一整形模块，其中所述整形模块被保持在所述激光发射模块的光线辐射路径，以用于将点状激光整形为线形光束，其中在所述线形光束经过所述扫描单元辐射时被改变光路方向。

根据本发明的一个实施例，所述扫描单元是一MEMS振镜。

根据本发明的一个实施例，所述扫描单元是一旋转棱镜。

根据本发明的一个实施例，所述线扫描激光雷达系统进一步包括一接收单元，其中所述接收单元接收反射激光，其中所述反射激光为改变光路方向后的被一目标物体或者目标区域反射后的激光。

根据本发明的一个实施例，所述线扫描激光雷达系统进一步包括一汇聚单元，其中所述汇聚单元被保持在所述接收单元的入射侧，以在所述反射激光经过所述汇聚单元的汇聚后被所述接收单元接收。

根据本发明的一个实施例，所述接收单元是一面阵APD探测器。

根据本发明的一个实施例，所述线形光束在第一轴向方向辐射，所述扫描单元在第二轴向方向改变所述线形光束的光路方向，其中所述第一轴向方向和所述第二轴向方向相互垂直。

根据本发明的一个实施例，所述线形光束在水平方向上进行扫描。

根据本发明的一个实施例，所述线形光束在垂直方向上进行扫描。

依本发明的另一个方面，本发明进一步提供一车辆，其包括：

一车辆本体；和

至少一线扫描激光雷达系统，其中所述线扫描激光雷达系统被设置于所述车辆本体，其中所述线扫描激光雷达系统包括一发射单元和被保持在所述发射单元的光线辐射路径的一扫描单元，其中所述发射单元进一步包括：

一激光发射模块，用于发射点状激光；和

一整形模块，其中所述整形模块被保持在所述激光发射模块的光线辐射路径，以用于将点状激光整形为线形光束，其中在所述线形光束经过所述扫描单元辐射时被改变光路方向。

依本发明的另一个方面，本发明进一步提供一激光扫描方法，其中所述激光扫描方法包括如下步骤：

(a)通过一激光发射模块发射点状激光；

(b)由所述激光发射模块发射的点状激光穿过一整形模块，以整形点状激光而形成线形光束；以及

(c)被所述整形模块整形得到的线形光束经过一扫描单元被改变辐射路径，

以对一目标物体或者是目标区域进行扫描。

根据本发明的一个实施例，所述激光扫描方法进一步包括步骤：

(d)通过一接收单元接收被所述目标物体或者目标区域反射的激光。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤(d)之前，所述激光扫描方法进一步包括步骤：

通过一汇聚单元汇聚被所述目标物体或者目标区域反射的激光，从而在所述步骤(d)中，所述接收单元接收被汇聚后的反射激光。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤(b)中，所述整形模块将线形光束整形至第一轴向方向，和在所述步骤(c)中，所述扫描单元在第二轴向方向改变线形光束的辐射路径，其中所述第一轴向方向和所述第二轴向方向相互垂直。

根据本发明的一个实施例，所述第一轴向方向是一水平方向，所述第二轴向

方向是一垂直方向。

根据本发明的一个实施例，所述第一轴向方向是一垂直方向，所述第二轴向

方向是一水平方向。

附图说明

图1是根据本发明的一较佳实施例的一线扫描激光雷达系统的应用示意图。

图2是根据本发明的上述较佳实施例的所述线扫描激光雷达系统的应用示意图。

图3A、图3B和图3C分别是根据本发明的上述较佳实施例的所述线扫描激光雷达系统的扫描光束的特性示意图。

图4A、图4B分别是根据本发明的一较佳实施例的一线扫描激光雷达系统的发射光束和接收光束示意图。

图5是根据本发明的一较佳实施例的一扫描单元的应用示意图。

图6是根据本发明的一较佳实施例的一线扫描激光雷达系统的应用示意图。

图7是根据本发明的一较佳实施例的一线扫描激光雷达系统的应用示意图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

参考附图1至附图4B，根据本发明的一较佳实施例的一线扫描激光雷达系统100在接下来的描述中被阐明。

所述线扫描激光雷达系统100包括一发射单元10和被保持在所述发射单元10的光线辐射路径的一扫描单元20，其中所述发射单元10用于发射一线形光束至所述扫描单元20，所述扫描单元20能够改变所述线形光束的光路方向以实现对于一目标对象或者一目标区域的水平扫描。

所述发射单元10包括一激光发射模块11和被保持在所述激光发射模块11的光线辐射路径的一整形模块12，其中所述激光发射模块11发射单个激光光点，所述整形模块12能够将所述激光光点整形为一线形光束，从而所述发射单元10朝向所述扫描单元20发射所述线形光束。可以理解的是，所述激光发射模块11发射单个激光光点的方式仅为示例，其并不应被视为对本发明的所述线扫描激光雷达系统100的内容和范围的限制，例如，在其他可能的示例中，所述激光发射模块11也可以发射两个以上的激光光点。

所述扫描单元20能够改变所述线形光束的光路方向，将原先位于垂直方向的所述线形光束在水平方向旋转从而实现对于该目标对象的水平式扫描。

在本实施例中，所述扫描单元20是一MEMS振镜，即微机电系统振镜(Micro-Electro-Mechanical System)。所述扫描单元20能够通过微振镜的方式改变所述线形光束的光路方向从而进行扫描，由此形成一种面阵的扫描视野。

更加具体地，在所述线扫描激光雷达系统100面前存在一扫描面，其中所述扫描面具有一XY轴坐标系，将水平于地面的方向称为X轴，将垂直于地面的方向称为Y轴。

所述扫描单元20改变来自于所述整形模块12的所述线形光束辐射方向至Y轴方向，并且在随着所述扫描单元20绕着Y轴方向旋转的过程中，所述线形光束沿着X轴能够完成对于所述扫描面的扫描。优选地，所述扫描单元20通过反射的方式改变来自于所述整形模块12的所述线形光束辐射方向至Y轴方向。

通过这样的方式，在所述激光发射模块11的点光源被所述整形模块12整形为所述线形光束后，不需要通过增加所述激光发射模块11的数量的方式来增加激光光束来提高垂直分辨率。也就是说，在保证垂直角分辨率的前提下整个所述线扫描激光雷达系统的体积和成本并没有增加。单个点光源通过在Y轴方向的所述线形光束实现了较高的垂直分辨率。并且可以理解的是，因为本发明的所述线扫描激光雷达系统100不需要增加所述激光发射模块11的数量，从而使得所述线扫描激光雷达系统100可以同时具有小体积和低制造成本的特征。

值得一提的是，所述扫描单元20能够被安装在不同的位置，以在所述线形光束的不同光路位置改变所述线形光束的辐射路径，从而实现在垂直范围内的高速扫描。

进一步地，由于所述扫描单元20接收的是所述线形光束而非单个光点，从而降低了对于MEMS的扫描频率的要求，进而降低了对于MEMS的成本。所述扫描单元20可以在保持较低扫描频率的前提下获得较高的垂直分辨率和较高的水平分辨率。因为所述线形光束仅需要沿着X轴方向移动单次就可以完成对于整个该扫描面的扫描，无需像目前采用点光源方式来回在所述X轴方向移动，从而使得所述线扫描激光雷达系统100具有较高的扫描效率，这对于将所述线扫描激光雷达系统100应用在高速移动的物体上来说是特别重要的。

进一步地，所述线扫描激光雷达系统100包括一接收单元30，其中所述接收单元30接收反射后的激光。所述反射后的激光是指所述扫描单元20将所述线形光束反射至该目标对象或者该目标区域，然后被该目标对象或者该目标区域反射的激光。

所述接收单元30可以是一激光探测器，比如说可以是一面阵探测器，比如说面阵APD探测器。所述线扫描激光雷达系统100还可以包括一汇聚单元40，其中所述汇聚单元40位于所述接收单元30之前，来自于所述目标对象的所述反射后的激光首先经过所述汇聚单元40的汇聚后再被所述接收单元30接收。通过这样的方式，使得所述接收单元30的接收光束口径并不受到所述扫描单元20口径的限制，所述汇聚单元40的一进光面可以被设计为具有较大尺寸，从而能够接收更远距离该目标物体或者该目标区域反射的激光，进而所述线扫描激光雷达系统100能够实现更远距离的探测。也可以说，所述扫描单元20和所述接收单元30是非共光路的，从而所述接收单元30的口径并不受到所述扫描单元20的制约。也就是说，所述汇聚单元40的入瞳直径能够做到一较大尺寸，以有利于实现远距离探测。

参考附图1所示，是根据本发明的一较佳实施例的一车辆1被阐明。

所述车辆1包括至少一个所述线扫描激光雷达系统100和一车辆本体200，其中所述线扫描激光雷达系统100被设置于所述车辆本体200，以对所述车辆本体200周围环境进行探测。

所述线扫描激光雷达系统100可以被设置在所述车辆本体200的前部，用于探测所述车辆本体200前方环境。所述线扫描激光雷达系统100可以被设置在所述车辆本体200的后部，用于探测所述车辆本体200后方环境。所述线扫描激光雷达系统100也可以是被设置在所述车辆本体200的侧部，用于探测所述车辆本体200侧方环境。

所述车辆本体200的所述前部，或者所述后部，或者所述侧部也能够被设置有多个所述线扫描激光雷达系统100。当然，本领域技术人员应当理解的是，在本发明的所述车辆1的其他可能的示例中，所述车辆本体200的所述前部、所述后部和所述侧部的至少两个位置分别被设置有至少一个所述线扫描激光雷达系统100。

所述线扫描激光雷达系统100相对于通常的机械式激光雷达系统来说体积较小，相对于通常的单点MEMS激光雷达系统成本较低，并且拥有较高的垂直角分辨率，这对于高速移动的所述车辆1的安全性来说是特别重要的。需要注意的是，因为所述线扫描激光雷达系统100的所述线形光束仅需要沿着X轴方向移动单次就可以完成对于整个该扫描面的扫描，无需像目前采用点光源来回在X轴方向移动的的方式来进行扫描，从而使得本发明的所述线扫描激光雷达系统100具有更高的扫描效率，并且因为所述线扫描激光雷达系统100具有较高的垂直分辨率和水平分辨率，从而使得所述线扫描激光雷达系统100能够快速地且准确地获得所述车辆1的周围环境信息，这对于保证处于高速移动状态的所述车辆1的安全性和可靠性来说是特别重要的。

参考图2至图4B所示，所述车辆1的所述线扫描激光雷达系统100包括所述发射单元10，所述扫描单元20以及所述接收单元30，其中所述扫描单元20被保持在所述发射单元10的光线辐射路径上，以使所述发射单元10发射的所述线形光束能够向所述扫描单元20的方向辐射，辐射至所述扫描单元20的所述线形光束能够被所述扫描单元20改变辐射方向而进一步向该目标物体或者该目标区域方向辐射，在后续，所述接收单元30能够接收被该目标物体或者该目标区域反射的激光，以供获得该目标物体或者该目标区域的信息。

进一步地，所述发射单元10包括所述激光发射模块11和被保持在所述激光发射模块11的光线辐射路径的所述整形模块12，其中所述激光发射模块11是一激光点光源，所述整形模块12将所述点光源发出的光束整形为所述线形光束，以供在后续，所述线形光束朝向所述扫描单元20方向辐射。

附图3A是所述扫描线形光束的光斑示意图，附图3B和3C是所述整形模块12发射的所述扫描线形光束分别在Y方向的强度分布和在X方向的强度分布，其中附图3B和图3C中的纵坐标皆为角度空间中的辐射度，相应地，附图3B和图3C中的横坐标分别为Y方向和X方向。继续参考附图2和附图4A、附图4B，所述扫描单元20朝外反射所述线形光束并且随着所述扫描单元20的转动对于周围环境进行扫描。所述接收单元30能够接收被周围环境反射后的激光，所述反射后的激光是指被所述扫描单元20朝外反射所述线形光束后，所述线形光束被周围环境反射的激光。

所述扫描单元20可以但不限于是MEMS振镜，其中所述扫描单元20能够通过微振镜的方式改变所述线形光束的光路方向从而进行扫描，由此形成一种面阵的扫描视野从而整个所述线扫描激光雷达系统100可以被设计有较小体积。

进一步地，所述线扫描激光雷达系统100包括所述汇聚单元40，其中所述汇聚单元40位于所述接收单元30的入射侧，以供被该目标物体或者该目标区域反射后的激光在经过所述汇聚单元40后再被所述接收单元30接收。也就是说，所述反射后的激光首先经过所述汇聚单元40的汇聚然后被所述接收单元30接收，从而所述接收单元30的接收口径并不受到所述扫描单元20的口径的限制。所述线扫描激光雷达系统100能够对于较远距离进行探测，所述汇聚单元40能够汇聚来自较远距离的所述反射后的激光，继而被所述接收单元30接收，这对于高速移动的所述车辆1的安全性来说是特别重要的。具体地说，因为所述车辆1的所述线扫描激光雷达系统100被设置有所述汇聚单元40而使得所述线扫描激光雷达系统100能够获得较远距离的该目标物体或者该目标区域的信息，从而在遇到危险情况时，所述车辆1具有充足的时间来计算避障路径和提供避障策略，进而保证所述车辆1的行车安全。

根据本发明的另一方面，本发明进一步提供所述线扫描激光雷达系统100的工作方法，其中所述工作方法包括如下步骤：单个光点发光；整形至所述线形光束；和在所述扫描单元20偏转所述线形光束的所述光路方向。

根据本发明的一实施例，在上述方法中，整形至一Y轴方向线形光束。

根据本发明的一实施例，在上述方法中，整形至一X轴方向线形光束。

根据本发明的一实施例，在上述方法中，在X轴方向上改变所述线形光束的光路方向。

根据本发明的一实施例，在上述方法中，在Y轴方向上改变所述线形光束的光路方向。

根据本发明的一实施例，所述工作方法进一步包括步骤：接收被反射的激光。

根据本发明的一实施例，所述工作方法进一步包括步骤：汇聚被反射的激光；和接收汇聚后的激光。

参考附图5以及参考附图1至附图4A，根据本发明的另一较佳实施例的一线扫描激光雷达系统100在接下来的描述中被阐明。

所述线扫描激光雷达系统100包括一发射单元10和被保持在所述发射单元10的光线辐射方向的一扫描单元20’，其中所述发射单元10用于发射一线形光束至所述扫描单元20’，所述扫描单元20’能够改变所述线形光束的光路方向以实现对于一目标对象或者一目标区域的水平扫描。

所述发射单元10包括一激光发射模块11和和被保持在所述激光发射模块11的光线辐射方向的一整形模块12，其中所述激光发射模块11发射单个激光光点，所述整形模块12能够将所述激光光点整形为所述线形光束，从而所述发射单元10朝向所述扫描单元20’发射所述线形光束。

所述扫描单元20’能够改变所述线形光束的光路方向，将原先位于垂直方向的所述线形光束在水平方向旋转从而实现对于该目标对象的水平式扫描。

在本实施例中，所述扫描单元20’是一旋转棱镜，其中所述旋转棱镜能够改变所述线形光束的光路方向，并且自身能够旋转，从而完成所述线形光束对于整个该目标对象的扫描。

更加具体地，在所述线扫描激光雷达系统100面前存在一扫描面，其中所述扫描面具有一XY轴坐标系，将水平于地面的方向称为X轴，将垂直于地面的方向称为Y轴。

所述扫描单元20’反射来自于所述整形模块12的所述线形光束至Y轴方向，并且在随着所述扫描单元20’绕着Y轴方向旋转的过程中，所述线形光束沿着X轴完成对于所述扫描面的扫描。

通过这样的方式，在所述激光发射模块11的点光源被所述整形模块12整形为所述线形光束后，不需要通过增加所述激光发射模块11的数量的方式来增加激光光束来提高垂直分辨率。也就是说，在保证垂直角分辨率的前提下整个所述激光雷达系统的体积和成本并没有增加。单个点光源通过Y轴方向的所述线形光束实现了较高的垂直分辨率。

进一步地，由于所述扫描单元20’接收的是所述线形光束而非单个光点，从而降低了对于所述扫描单元20’的扫描频率的要求，进而降低了对于整个线扫描激光雷达系统100的成本。所述扫描单元20’可以在保持较低扫描频率的前提下获得较高的垂直分辨率和较高的水平分辨率。因为所述线形光束仅需要沿着X轴方向移动单次就可以完成对于整个该扫描面的扫描，无需像目前采用点光源方式来回在所述X轴方向移动，这种方式能够有效地提高本发明的所述线扫描激光雷达系统100的扫描效率。

进一步地，所述线扫描激光雷达系统100包括一接收单元30，其中所述接收单元30接收反射后的激光。所述反射后的激光是指所述扫描单元20’将所述线形光束反射至该目标对象或者该目标区域，然后被该目标对象反射的激光。

所述接收单元30可以是一激光探测器，比如说可以是一面阵探测器，比如说面阵APD探测器。所述线扫描激光雷达系统100还可以包括一汇聚单元40，其中所述汇聚单元40位于所述接收单元30之前，来自于所述目标对象的所述反射后的激光首先经过所述汇聚单元40的汇聚后再被所述接收单元30接收。通过这样的方式，使得所述接收单元30的接收光束口径并不受到所述扫描单元20’口径的限制，所述汇聚单元40的一进光面可以被设计为较大尺寸，从而能够接收更远距离该目标物体或者该目标区域反射的激光，进而所述线扫描激光雷达系统100能够实现更远距离的探测。也可以说，所述扫描单元20’和所述接收单元30是非共光路的，从而所述接收单元30的口径并不受到所述扫描单元20’的制约。

参考附图6和附图7所示，是根据本发明的另一较佳实施例的一线扫描激光雷达系统100A被阐明，其中所述线扫描激光雷达系统100A被应用于一车辆本体200A以形成一车辆1A。也就是说，所述车辆1A包括所述车辆本体200A和被设置于所述车辆本体200A的至少一个所述线扫描激光雷达系统100A。

所述线扫描激光雷达系统100A包括一发射单元10A和被保持在所述发射单元10A的光线辐射路径的一扫描单元20A，其中所述发射单元10A用于发射一线形光束至所述扫描单元20A，所述扫描单元20A能够改变所述线形光束的光路方向以实现对于一目标对象或者是一目标区域的竖直扫描，比如说，所述线扫描激光雷达系统100A面对的该目标对象是一人类，所述线扫描激光雷达系统100A从上至下或者从下至上或者说从头到脚或者从脚到头完成对于该目标对象的扫描。

所述发射单元10A包括一激光发射模块11A和被保持在所述激光发射模块11A的光线辐射路径的一整形模块12A，其中所述激光发射模块11A发射单个激光光点，所述整形模块12A能够将所述激光光点整形为所述线形光束，从而所述发射单元10A朝向所述扫描单元20A发射所述线形光束。

所述扫描单元20A能够改变所述线形光束的光路方向，将原先位于水平方向的所述线形光束在竖直方向旋转从而实现对于该目标对象的竖直式扫描。

在本实施例中，所述扫描单元20A是一MEMS振镜，即微机电系统振镜(Micro-Electro-Mechanical System)。所述扫描单元20A能够通过微振镜的方式改变所述线形光束的光路方向从而进行扫描，由此形成一种面阵的扫描视野。

更加具体地，在所述线扫描激光雷达系统100A面前存在一扫描面，其中所述扫描面具有一XY轴坐标系，将水平于地面的方向称为X轴，将垂直于地面的方向称为Y轴。

所述扫描单元20A反射来自于所述整形模块12A的所述线形光束至X轴方向，并且在随着所述扫描单元20A绕着X轴方向旋转的过程中，所述线形光束沿着Y轴完成了对于所述扫描面的扫描。

通过这样的方式，在所述激光发射模块11A的点光源被所述整形模块12A整形为所述线形光束后，不需要通过增加所述激光发射模块11A的数量的方式来增加激光光束来提高水平角度分辨率。也就是说，在保证水平角度分辨率的前提下整个所述激光雷达系统的体积和成本并没有增加。单个点光源通过在X轴方向的所述线形光束实现较高的水平角度分辨率。

进一步地，由于所述扫描单元20A接收的是所述线形光束而非单个光点，从而降低了对于MEMS的扫描频率的要求，进而降低了对于MEMS的成本。所述扫描单元20A可以在保持较低扫描频率的前提下获得较高的水平分辨率。因为所述线形光束仅需要沿着Y轴方向移动单次就可以完成对于整个该扫描面的扫描，无需像目前采用点光源方式在所述Y轴方向来回移动。

当然可以理解的是，所述扫描单元不仅能够在X轴或者Y轴改变所述线形光束的一光路方向，所述扫描单元还可以在其他的方向或者同时在X轴和Y轴方向改变所述线形光束的所述光路方向。

进一步地，所述线扫描激光雷达系统100A包括一接收单元30A，其中所述接收单元30A接收反射后的激光。所述反射后的激光是指所述扫描单元20A将所述线形光束反射至该目标对象或者该目标区域，然后被该目标对象反射的激光。

所述接收单元30A可以是一激光探测器，比如说可以是一面阵探测器，比如说面阵APD探测器。

所述线扫描激光雷达系统100A还可以包括一汇聚单元40A，其中所述汇聚单元40A位于所述接收单元30A之前，来自于所述目标对象的所述反射后的激光首先经过所述汇聚单元40A的汇聚后再被所述接收单元30A接收。通过这样的方式，使得所述接收单元30A的接收光束口径并不受到所述扫描单元20A口径的限制，所述汇聚单元40A的进光面可以被设计为较大尺寸，从而能够接收更远距离目标物体反射的激光，进而所述线扫描激光雷达系统100A能够实现更远距离的探测。也可以说，所述扫描单元20A和所述接收单元30A是非共光路的，从而所述接收单元30A的口径并不受到所述扫描单元20A的制约。

根据本发明的另一方面，本发明进一步提供一激光扫描方法，其中所述激光扫描方法包括如下步骤：

整形来自点光源的激光至一水平式线形光束；

通过所述扫描单元20带动所述线形光束以在上下方向扫描。

根据本发明的一些实施例，所述激光扫描方法进一步包括步骤：接收被反射的激光。

根据本发明的一些实施例，所述激光扫描方法进一步包括步骤：汇聚被反射的激光；和接收被汇聚后的所述激光。

依本发明的另一个方面，本发明进一步提供一激光扫描方法，其中所述激光扫描方法包括如下步骤：

(a)通过所述激光发射模块11发射点状激光；

(b)由所述激光发射模块11发射的点状激光穿过所述整形模块12，以整形点状激光而形成线形光束；以及

(c)被所述整形模块12整形得到的线性装束经过一扫描单元20被改变辐射路径，以对该目标物体或者目标区域进行扫描。

所述激光扫描方法进一步包括步骤：(d)通过所述接收单元30接收被该目标物体或者目标区域反射的激光。

在所述步骤(d)之前，所述激光扫描方法进一步包括步骤：通过所述汇聚单元汇聚40被所述目标物体或者目标区域反射的激光，从而在所述步骤(d)中，所述接收单元30接收被汇聚后的反射激光。

优选地，在所述步骤(b)中，所述整形模块12将线形光束整形至第一轴向方向，和在所述步骤(c)中，所述扫描单元20在第二轴向方向改变线形光束的辐射路径，其中所述第一轴向方向和所述第二轴向方向相互垂直。例如，在本发明的所述激光扫描方法的一个较佳示例中，所述第一轴向方向是X轴方向，相应地，所述第二轴向方向是Y轴方向。而在本方面的所述激光扫描方法的另一个较佳示例中，所述第一轴向方向是Y轴方向，相应地，所述第二轴向方向是X轴方向。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (16)

1.一线扫描激光雷达系统，其特征在于，包括一发射单元和被保持在所述发射单元的光线辐射路径的一扫描单元，其中所述发射单元进一步包括：

一激光发射模块，用于发射点状激光；和

一整形模块，其中所述整形模块被保持在所述激光发射模块的光线辐射路径，以用于将点状激光整形为线形光束，其中在所述线形光束经过所述扫描单元辐射时被改变光路方向。

2.根据权利要求1所述的线扫描激光雷达系统，其中所述扫描单元是一MEMS振镜。

3.根据权利要求1所述的线扫描激光雷达系统，其中所述扫描单元是一旋转棱镜。

4.根据权利要求1至3中任一所述的线扫描激光雷达系统，进一步包括一接收单元，其中所述接收单元接收反射激光，其中所述反射激光为改变光路方向后的被一目标物体或者目标区域反射后的激光。

5.根据权利要求4所述的线扫描激光雷达系统，进一步包括一汇聚单元，其中所述汇聚单元被保持在所述接收单元的入射侧，以在所述反射激光经过所述汇聚单元的汇聚后被所述接收单元接收。

6.根据权利要求4所述的线扫描激光雷达系统，其中所述接收单元是一面阵APD探测器。

7.根据权利要求1至6中任一所述的线扫描激光雷达系统，其中所述线形光束在第一轴向方向辐射，所述扫描单元在第二轴向方向改变所述线形光束的光路方向，其中所述第一轴向方向和所述第二轴向方向相互垂直。

8.根据权利要求7所述的线扫描激光雷达系统，其中所述线形光束在一水平方向进行扫描。

9.根据权利要求7所述的线扫描激光雷达系统，其中所述线形光束在一垂直方向进行扫描。

10.一车辆，其特征在于，包括：

一车辆本体；和

根据权利要求1至9中任一所述的至少一个所述线扫描激光雷达系统，其中所述线扫描激光雷达系统被设置于所述车辆本体。

11.一激光扫描方法，其特征在于，所述激光扫描方法包括如下步骤：

(a)通过一激光发射模块发射点状激光；

(b)由所述激光发射模块发射的点状激光穿过一整形模块，以整形点状激光而形成线形光束；以及

(c)被所述整形模块整形得到的线形光束经过一扫描单元被改变辐射路径，以对一目标物体或者目标区域进行扫描。

12.根据权利要求11所述的激光扫描方法，进一步包括步骤：

(d)通过一接收单元接收被所述目标物体或者目标区域反射的激光。

13.根据权利要求12所述的激光扫描方法，其中在所述步骤(d)之前，所述激光扫描方法进一步包括步骤：

通过一汇聚单元汇聚被所述目标物体或者目标区域反射的激光，从而在所述步骤(d)中，所述接收单元接收被汇聚后的反射激光。

14.根据权利要求11至13中任一所述的激光扫描方法，其中在所述步骤(b)中，所述整形模块将线形光束整形至第一轴向方向，和在所述步骤(c)中，所述扫描单元在第二轴向方向改变线形光束的辐射路径，其中所述第一轴向方向和所述第二轴向方向相互垂直。

15.根据权利要求14所述的激光扫描方法，其中所述第一轴向方向是一水平方向，所述第二轴向方向是一垂直方向。

16.根据权利要求14所述的激光扫描方法，其中所述第一轴向方向是一垂直方向，所述第二轴向方向是一水平方向。

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