CN110927698A - 一种激光扫描装置以及扫描方法 - Google Patents

一种激光扫描装置以及扫描方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110927698A
CN110927698A CN201911027043.8A CN201911027043A CN110927698A CN 110927698 A CN110927698 A CN 110927698A CN 201911027043 A CN201911027043 A CN 201911027043A CN 110927698 A CN110927698 A CN 110927698A
Authority
CN
China
Prior art keywords
scanning
laser
prism
sub
multilayer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201911027043.8A
Other languages
English (en)
Inventor
罗佳林
刘超
董俊发
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Oradar Technology Co Ltd
Original Assignee
Shenzhen Oradar Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Oradar Technology Co Ltd filed Critical Shenzhen Oradar Technology Co Ltd
Priority to CN201911027043.8A priority Critical patent/CN110927698A/zh
Publication of CN110927698A publication Critical patent/CN110927698A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4817—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/50—Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S17/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4814—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone
    • G01S7/4815—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone using multiple transmitters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4816—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of receivers alone

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

本发明公开了一种激光扫描装置，包括激光器阵列和检测器阵列，分别用于发射激光束到目标物体上以及接收经目标物体反射的光束；多层扫描棱镜，所述多层扫描棱镜包括多个子扫描棱镜，每个子扫描棱镜包括多个扫描镜面，所述多个扫描镜面绕同一旋转轴旋转；其中，每个所述扫描镜面的法线与旋转轴形成一空间角，形成的各个空间角的角度不完全相同；控制与处理电路，用于控制激光器阵列发射多个激光束，同时控制驱动所述多层扫描棱镜不间断地旋转以实现对目标物体的扫描。本发明可以有效提高扫描装置的垂直扫描视场角，而且能够有效提高中心扫描视场扫描线的数量，适应不同应用场景的具体需求。

Description

一种激光扫描装置以及扫描方法
技术领域
本发明涉及激光扫描技术领域，尤其涉及一种激光扫描装置以及扫描方法。
背景技术
激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统，其具有精准度高、作业速度快和效率高等优势，广泛应用在汽车自动驾驶、机器人定位导航、空间环境测绘、安保安防等领域。
目前，激光雷达系统主要通过内部设置的激光发射单元，将激光信号发射到目标物体上，并通过其内部设置的激光接收单元接收从目标物体反射回来的回波信号，记录激光从发射到接收时的时间差并计算目标物体的深度信息，从回波信号幅值获取目标的强度信息，从而获取目标物体的距离信息，实现对目标物体的三维扫描。
为了提高激光雷达的扫描范围，通常会设置多路激光发射单元进行扫描。现有的机械式扫描激光雷达，每设置一个激光发射单元只能获得一条扫描线，也就是说，为了获得多条扫描线就需要设置多个激光发射单元以及和它对应的激光接收单元，从而导致设备内部需要的部件数量较大，不便于压缩体积，成本较高；另一方面，在现有的激光扫描装置中，通常具有较小的扫描视场，导致扫描范围受限，难以实现大范围甚至360度扫描。因此，如何有效的扩大扫描视场以及实现合理配置的扫描线数，以满足不同应用场景的需要，是目前急需解决的问题。
以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种激光扫描装置以及扫描方法，以解决上述背景技术问题中的至少一种。
为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：
一种激光扫描装置，包括：收发单元，其包括有激光器阵列和检测器阵列，分别用于发射激光束到目标物体上以及接收经目标物体反射的光束；多层扫描棱镜，所述多层扫描棱镜包括多个子扫描棱镜，每个子扫描棱镜包括多个扫描镜面，所述多个扫描镜面绕同一旋转轴旋转；其中，每个扫描镜面的法线与旋转轴形成一空间角，形成的各个空间角的角度不完全相同；控制与处理电路，用于控制激光器阵列发射多个激光束，同时控制驱动所述多层扫描棱镜不间断地旋转以实现对目标物体的扫描。
在一些实施例中，所述多层扫描棱镜包括有两层及其以上的子扫描棱镜，每一个子扫描棱镜包括三个及其以上扫描镜面，所有的扫描镜面围绕一旋转轴z旋转。
在一些实施例中，所述激光器阵列的多个激光器以一定间距垂直排列，所有激光器发射的激光束射入同一方向上的多个扫描镜面。
在一些实施例中，所述多层扫描棱镜包括第一子扫描棱镜、第二子扫描棱镜和第三子扫描棱镜，其中每一个子扫描棱镜包括有三个扫描镜面。
在一些实施例中，在同一个子扫描棱镜中，相邻两个空间角的角度差的绝对值固定相等，而在不同的子扫描棱镜中，空间角的角度差的绝对值不完全相等。
在一些实施例中，所述激光器阵列和检测器阵列的数量和排列方式相同；其中，可设置激光器阵列位于检测器阵列的上方，或者，设置检测器阵列位于激光器阵列的上方。
在一些实施例中，所述收发单元为两组及其以上，多组收发单元环绕多层扫描棱镜设置，通过设置收发单元的高度和位置，使收发单元的扫描视场部分重叠，进而依次连接，形成连续视场。
本发明另一技术方案为：
一种激光扫描方法，包括如下步骤：
步骤S10、设置收发单元，所述收发单元包括激光器阵列和检测器阵列；其中，所述激光器阵列用于发射激光束到目标物体上；
步骤S11、控制多层扫描棱镜绕一旋转轴旋转；
其中，所述多层扫描棱镜的每一个扫描镜面与旋转轴形成一空间角，各个空间角的角度不完全相同，通过控制与处理电路控制驱动多层扫描棱镜不间断地旋转，使所述激光器阵列发射的激光束通过所述多层扫描棱镜的旋转产生多条扫描线，从而完成对目标物体的扫描。
在一些实施例中，所述多层扫描棱镜包括至少两层子扫描棱镜，在同一个子扫描棱镜中，相邻两个空间角的角度差的绝对值固定相等，而在不同的子扫描棱镜中，空间角的角度差的绝对值不完全相等。
在一些实施例中，设置多组收发单元，所述收发单元环绕多层扫描棱镜设置，通过设置收发单元的高度和位置，使收发单元的扫描视场部分重叠，进而依次连接，形成连续视场。
本发明技术方案的有益效果是：
相较于现有技术，本发明可以有效提高扫描装置的垂直扫描视场角，而且可以调整扫描线的数量和间距，能够有效提高中心扫描视场扫描线的数量，以及调整中心扫描视场中扫描线的间距，能够适应不同应用场景的具体需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明一个实施例激光扫描装置的示意图。
图2是根据本发明一个实施例激光扫描装置的多层扫描棱镜的示意图。
图3是根据本发明一个实施例激光扫描装置的部分结构示意图。
图4是根据本发明一个实施例激光扫描装置的扫描线的示意图。
图5是根据本发明另一个实施例的激光扫描装置示意图。
图6是根据图5的激光扫描装置的扫描线的示意图。
图7是根据本发明又一个实施例激光扫描方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明实施例所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接即可以是用于固定作用也可以是用于电路连通作用。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“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为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，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，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明实施例的描述中，除非有特别明确的限定，否则“多个”的含义是两个或两个以上；“不完全相同”的含义是指有一部分相同，有一部分不同；“不完全重叠”是指有一部分重叠，有一部分不重叠；而“不完全相等”是指有一部分相等，有一部分不相等。
作为本发明一实施例，提供一种激光扫描装置，参照图1所示，图1所示为本发明一实施例的激光扫描装置的示意图。激光扫描装置包括收发单元10、多层扫描棱镜12和控制与处理电路16。
在本发明实施例中，收发单元10包括激光器阵列101和检测器阵列102，分别用于发射激光束到目标物体14上以及接收经目标物体反射的光束，以完成对目标物体14的扫描。其中，激光器阵列101和检测器阵列102的数量和排列方式相同。在一些实施例中，可设置激光器阵列101位于检测器阵列102的上方，或者，设置检测器阵列102位于激光器阵列101的上方。其中，每个激光器可以以相同间距设置，发射一组平行的激光束，也可以发射具有不同发射角度的激光束，例如可以成发散状态排列也可以成汇聚状态排列发射具有不同角度的激光束，在本发明实施例中不做特别限制，无论以何种方式排列，只要采用了本发明的构思，均应属于本专利的保护范围。
控制与处理电路16控制激光器阵列101发射多个激光束，同时控制驱动器(未图示)驱动多层扫描棱镜12旋转。其中，一束激光束经过多层扫描棱镜12后可形成多束扫描光线反射到目标物体14上。如图1中的虚线箭头所示，目标物体14反射的光束经过原路入射到多层扫描棱镜12上，经棱镜反射回检测器阵列102，通过计算光束从被激光器发射到被检测器接收的时间差，从而可以得到目标物体的深度信息。在本发明实施例中，通过控制多层扫描棱镜12不间断地旋转实现对目标物体14的扫描。
图2所示是本发明一实施例的多层扫描棱镜的示意图。在本发明实施例中，所述多层扫描棱镜12包括有两层及其以上的子扫描棱镜，每一个子扫描棱镜包括有三个及其以上扫描镜面，所有的扫描镜面围绕一旋转轴z旋转，其中，每个扫描镜面的法线与旋转轴z形成一个空间角，各个空间角的角度不完全相同；在一些实施例中，每个子扫描棱镜可单独围绕旋转轴z旋转也可共同围绕旋转轴z旋转。
本实施例以三层扫描棱镜为例进行描述，每个子扫描棱镜有三个镜面，所有的子扫描棱镜共同围绕旋转轴旋转。
在本实施例中，通过调整扫描镜面的法线与旋转轴的空间角，可以将同一激光器发射的光束形成多条扫描线，而且通过将各个空间角的角度设置成不完全相同，从而实现调整扫描线之间的间隔不完全相同；另一方面，通过调整激光器阵列的排布方式，使得发射到每个子扫描棱镜上的光束数量不完全相等，从而每个子扫描棱镜形成的扫描线的数量也不完全相等，进而实现扫描线排布方式的合理配置。
具体地，如图2所示，多层扫描棱镜12包括第一子扫描棱镜120、第二子扫描棱镜121和第三子扫描棱镜122，其中每一个子扫描棱镜包括有三个扫描镜面，具体的，第一子扫描棱镜120具有第一扫描镜面1201、第二扫描镜面1202和第三扫描镜面(未图示)；第二子扫描棱镜121具有第四扫描镜面1211、第五扫描镜面1212和第六扫描镜面(未图示)；第三子扫描棱镜122具有第七扫描镜面1221、第八扫描镜面1222和第九扫描镜面(未图示)。其中，第一扫描镜面1201和第四扫描镜面1211和第七扫描镜面1221位于同一方向上；第二扫描镜面1202和第五扫描镜面1212和第八扫描镜面1222位于同一方向上；第三扫描镜面和第六扫描镜面和第九扫描镜面位于同一方向上。
以第一子扫描棱镜120为例进行说明，其中，每一个扫描镜面的法线与旋转轴z形成一个空间角θ。一个激光器发射一束激光照射到第一扫描镜面1201上，反射后出射到目标物体上，随着第一子扫描棱镜120绕旋转轴z旋转，激光束的反射方向不断变化即可形成一条扫描线。若每一个扫描镜面与旋转轴形成的空间角完全相同，则同一激光器经过每一个扫描镜面反射而生成的扫描线重合，即实际形成一条扫描线；若每一个扫描镜面与旋转轴形成的空间角不完全相同，则同一激光器经过每一个扫描镜面反射而生成的扫描线不完全重合，即可产生多条扫描线。
而且，通过调整每一个扫描镜面的法线L与旋转轴z的空间角θ的大小，可以实现调整扫描线的间距。在本实施例中，第一子扫描棱镜120具有三个扫描镜面，分别形成三个空间角θ1，θ2，θ3，当三个空间角不相等且相邻两个空间角的角度差的绝对值固定相等时，同一个激光器发出的光束经三个扫描镜面形成的三条扫描线间距相等；若其中有两个空间角相等，则同一个激光器发出的激光束经过三个扫描镜面形成两条扫描线。
同样的，对于第二扫描棱镜121和第三扫描镜122具有相同的设置原理，这里不再重复说明。
对于具有不同的子扫描棱镜的多层扫描棱镜来说，位于同一方向上的每个扫描镜面的法线L与旋转轴z形成的空间角不相同。在本实施例中，第一子扫描棱镜120上三个扫描镜面的法线与旋转轴分别形成三个空间角θ1，θ2，θ3，第二子扫描棱镜121形成三个空间角θ4，θ5，θ6，第三子扫描棱镜122三个空间角θ7，θ8，θ9。以同一方向上的三个扫描镜面1201、1211、1221为例，分别具有三个不相等的空间角θ1、θ4和θ7，且在每一个子扫描棱镜中，相邻两个空间角的角度差的绝对值固定相等，而对于不同的子扫描棱镜中，空间角的角度差的绝对值不完全相等，此时，激光束照射到多层扫描棱镜上将形成多条间距分布不均的扫描线。
图3是本发明实施例扫描装置的部分示意图，图4是本发明实施例的扫描线的示意图。
在本实施例中，假设第一子扫描棱镜120中相邻两个空间角的角度差的绝对值为1°，第二子扫描棱镜121中相邻两个空间角的角度差的绝对值为0.1°，第三子扫描棱镜121中相邻两个空间角的角度差的绝对值为1°。收发单元10相对于旋转轴的位置固定，其包括三个激光器，三个激光器以一定间距垂直排列，且分别以一定角度发射激光束照射到对应的单个子扫描棱镜的扫描镜面上。
在本实施例中，激光束以垂直旋转轴的方向照射到扫描镜面上。由于各个扫描镜面的法线方向不同，引起光线反射的方向也不同，当一束光束照射到第一子扫描棱镜120上时，随着第一子扫描棱镜120绕着旋转轴旋转即产生以一定间距分布的三条扫描线S1、S2、S3，三条扫描线沿垂直方向排列。
在本实施例中，控制该三层扫描棱镜中的三个子扫描棱镜同时绕旋转轴旋转，当三束激光同时照射到扫描棱镜上时，随着扫描棱镜旋转一周后，即形成了9条以一定间隔分布的扫描线，即S1到S9。在本实施例中，由于第二子扫描棱镜121中相邻空间角的角度差的绝对值与另两个子扫描棱镜中相邻空间角的角度差的绝对值不同，导致产生的扫描线S4-S6的间距与第一子扫描棱镜120和第二子扫描棱镜122产生的扫描线的间距不同。
在一些实施例中，在收发单元10内设置多个激光器以一定间距垂直排列，形成激光器阵列结构，所有激光器发射的激光束射入同一方向上的多个扫描镜面，调整每个激光器射出的激光束的发射角度，使得发射角度不同，从而可以在每个子扫描镜面上得到间距相等的扫描线，而整个多层扫描棱镜旋转一周后可以形成两边间距大、中间间距小的多条扫描线，即通过调整每个激光器射出的激光束的发射角度可以实现对扫描线疏密的调整。
此外，通过设置激光器阵列的排列方式，设置照射到每个子扫描棱镜上的激光束的数量不同，导致每个子扫描棱镜形成的扫描线的数量也会不同。例如，可设置照射到第二子扫描棱镜121上的激光束的数量大于照射到第一子扫描棱镜120和第二子扫描棱镜122上的数量，则对应的第二子扫描棱镜121形成的扫描线数量远大于其他两个扫描棱镜中扫描线的数量。因此，可以有效的调整不同目标区域中扫描线的疏密分布。
本发明实施例通过这种设置，不仅可以有效的提高扫描装置的垂直扫描视场角，而且可以调整扫描线的数量和间距，能够有效提高中心扫描视场扫描线的数量，以及调整中心扫描视场中扫描线的间距，达到有效的合理配置，以适应不同应用场景的具体需求。
在一些实施例中，所述收发单元为两组及其以上，多组收发单元环绕多层扫描棱镜设置，通过设置收发单元的高度和位置，使收发单元的扫描视场部分重叠，进而依次连接，形成连续视场。
图5是本发明另一个实施例的扫描装置示意图，图6是本发明另一个实施例的扫描线的示意图。
在本实施例中，激光扫描装置包括两组收发单元10，18，在一些实施例中，还可以包括多组收发单元，通过设置收发单元的位置使的每组收发单元的扫描视场在水平方向上不完全相同，从而可扩展激光扫描装置的水平扫描视场角。
在本实施例中，两组收发单元沿旋转轴放置且高度相同，每一组收发单元中的激光器发射的激光束照射到不同的扫描镜面后出射到目标物体上，每一组收发单元中各设置三个相同的激光器。第一收发单元10发射的激光束照射到扫描镜面后，随着扫描镜面旋转形成如图4所示的九条扫描线；第二收发单元18发射的激光束照射到扫描镜面后，随着扫描镜面旋转形成空间分布近似相同的另九条扫描线。最终，形成在水平方向上如图6所示的扫描线。
每一组收发单元在各自的扫描视场中循环往复的扫描，不同的收发单元的扫描视场在水平方向上不完全相同；具体的，可通过调整收发组件的位置实现多个扫描视场的部分重叠，从而有效的依次连接形成连续视场，扩展水平方向上的水平扫描视场。
在一些实施例中，可设置多组收发单元沿多层扫描棱镜呈旋转设置，每个收发组件的位置和高度以任意合理的方式设置，例如，所有的收发组件可以设置在相同的高度；或者，部分收发组件位于相同的高度。每个收发组件内激光器的数量可相同也可以不同，对应的激光束的出射角度也可相同或不同，进一步的，具体可以根据实际需求进行调整，从而保证获得符合实际需求的扫描线的排布方式以及数量。可以理解的是，以上其他任意组合的实施例均属于本发明的公开范围内。
作为本发明另一实施例，还提供一种激光扫描方法，参照图7所示，本发明实施例激光扫描方法包括如下步骤：
步骤S10、设置收发单元，包括激光器阵列和检测器阵列，其中，激光器阵列用于发射激光束到目标物体上；
步骤S11、控制多层扫描棱镜绕一旋转轴旋转；
其中，所述多层扫描棱镜的每一个扫描镜面与旋转轴形成一空间角，形成的各个空间角的角度不完全相同，通过控制与处理电路控制驱动多层扫描棱镜不间断旋转，使激光器阵列发射的激光束通过所述多层扫描棱镜的旋转产生多条扫描线，从而完成对目标物体的扫描。
其中，所述多层扫描棱镜包括至少两层子扫描棱镜，在同一个子扫描棱镜中，相邻两个空间角的角度差的绝对值固定相等，而在不同的子扫描棱镜中，空间角的角度差的绝对不完全相等。
具体的，假设多层扫描棱镜包括三层子扫描棱镜，每一层子扫描棱镜包括有三个扫描镜面。每一个子扫描棱镜中相邻两个镜面上形成的空间角的角度差值的绝对值相等，同时，设置同一方向上每个子扫描棱镜中扫描镜面的空间角不同。设置三个相同的激光束垂直旋转轴分别射入到三个子扫描棱镜，经过旋转可获得九条间距不同的扫描线。即每个子扫描棱镜上获得三条间距相等的扫描线，而相邻两个子扫描棱镜上获得的扫描线间距不等。
进一步的，设置多个出射角度相同或不同的激光束照射到多层扫描棱镜，经过旋转获得多条间距不同的扫描线；若设置照射到每个子扫描棱镜上的激光束的数量不同，则对应的每个子扫描棱镜上获得的扫描线的数量也不同。因此，可以通过设置激光器的数量以及空间角的大小提高激光扫描装置的中心扫描视场中扫描线的视场和数量，从而有效提高扫描视场角的大小，也能提高中心扫描视场的分辨率。
进一步的，可设置多组收发单元，使收发单元环绕多层扫描棱镜设置，通过设置收发单元的高度和位置，使收发单元的扫描视场部分重叠，进而依次连接，形成连续视场。通过对收发单元的位置和高度的合理设置，可进一步地扩展激光扫描装置的水平视场角和垂直视场角。
本发明实施例中，通过在激光扫描装置中设置多层扫描棱镜，有效的扩展扫描的垂直视场角和水平视场角，而且通过合理的设置可以调整扫描线的分布，进一步的提高中心扫描视场中的扫描线的数量和密度。而且，通过本发明的设定，有效降低了激光雷达装置内部的部件数量，便于部件排布和压缩体积，可以有效降低成本。
以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。在本说明书的描述中，参考术语“一种实施例”、“一些实施例”、“优选实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。
在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管已经详细描述了本发明的实施例及其优点，但应当理解，在不脱离由所附权利要求限定的范围的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和变更。
此外，本发明的范围不旨在限于说明书中所述的过程、机器、制造、物质组成、手段、方法和步骤的特定实施例。本领域普通技术人员将容易理解，可以利用执行与本文所述相应实施例基本相同功能或获得与本文所述实施例基本相同结果的目前存在的或稍后要开发的上述披露、过程、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤。因此，所附权利要求旨在将这些过程、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其范围内。

Claims (10)

1.一种激光扫描装置，其特征在于，包括：
收发单元，其包括激光器阵列和检测器阵列，分别用于发射激光束到目标物体上以及接收经目标物体反射的光束；
多层扫描棱镜，所述多层扫描棱镜包括多个子扫描棱镜，每个子扫描棱镜包括多个扫描镜面，所述多个扫描镜面绕同一旋转轴旋转；其中，每个扫描镜面的法线与旋转轴形成一空间角，所述空间角的角度不完全相同；
控制与处理电路，用于控制激光器阵列发射多个激光束，同时控制驱动所述多层扫描棱镜不间断地旋转以实现对目标物体的扫描。
2.如权利要求1所述的激光扫描装置，其特征在于：所述多层扫描棱镜包括有两层及其以上的子扫描棱镜，每一个子扫描棱镜包括三个及其以上扫描镜面，所有的扫描镜面围绕同一旋转轴z旋转。
3.如权利要求1所述的激光扫描装置，其特征在于：所述激光器阵列的多个激光器以一定间距垂直排列，所有激光器发射的激光束射入同一方向上的多个扫描镜面。
4.如权利要求1所述的激光扫描装置，其特征在于：所述多层扫描棱镜包括第一子扫描棱镜、第二子扫描棱镜和第三子扫描棱镜，其中每一个子扫描棱镜包括有三个扫描镜面。
5.如权利要求2所述的激光扫描装置，其特征在于：在同一个子扫描棱镜中，相邻两个空间角的角度差的绝对值固定相等，而在不同的子扫描棱镜中，空间角的角度差的绝对值不完全相等。
6.如权利要求2所述的激光扫描装置，其特征在于：所述激光器阵列和检测器阵列的数量和排列方式相同；其中，可设置激光器阵列位于检测器阵列的上方，或者，设置检测器阵列位于激光器阵列的上方。
7.如权利要求1-6任一项所述的激光扫描装置，其特征在于：所述收发单元为两组及其以上，多组收发单元环绕多层扫描棱镜设置，通过设置收发单元的高度和位置，使收发单元的扫描视场部分重叠，进而依次连接，形成连续视场。
8.一种激光扫描方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S10、设置收发单元，所述收发单元包括激光器阵列和检测器阵列；其中，所述激光器阵列用于发射激光束到目标物体上；
步骤S11、控制多层扫描棱镜绕一旋转轴旋转；
其中，所述多层扫描棱镜的每一个扫描镜面与旋转轴形成一空间角，所述空间角的角度不完全相同，通过控制与处理电路控制驱动多层扫描棱镜不间断地旋转，使所述激光器阵列发射的激光束通过所述多层扫描棱镜的旋转产生多条扫描线，从而完成对目标物体的扫描。
9.如权利要求8所述的激光扫描方法，其特征在于：所述多层扫描棱镜包括至少两层子扫描棱镜，在同一个子扫描棱镜中，相邻两个空间角的角度差的绝对值固定相等，而在不同的子扫描棱镜中，空间角的角度差的绝对值不完全相等。
10.如权利要求9所述的激光扫描方法，其特征在于：设置多组收发单元，所述收发单元环绕多层扫描棱镜设置，通过设置收发单元的高度和位置，使收发单元的扫描视场部分重叠，进而依次连接，形成连续视场。
CN201911027043.8A 2019-10-26 2019-10-26 一种激光扫描装置以及扫描方法 Pending CN110927698A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911027043.8A CN110927698A (zh) 2019-10-26 2019-10-26 一种激光扫描装置以及扫描方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911027043.8A CN110927698A (zh) 2019-10-26 2019-10-26 一种激光扫描装置以及扫描方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110927698A true CN110927698A (zh) 2020-03-27

Family

ID=69849579

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911027043.8A Pending CN110927698A (zh) 2019-10-26 2019-10-26 一种激光扫描装置以及扫描方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110927698A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023077864A1 (zh) * 2021-11-05 2023-05-11 华为技术有限公司 可变视场扫描系统及其方法
WO2023108368A1 (zh) * 2021-12-13 2023-06-22 深圳市镭神智能系统有限公司 一种激光扫描模组、激光雷达、车辆及机器人

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5953147A (en) * 1997-11-18 1999-09-14 Eastman Kodak Company Polygon mirror having high reflectance and uniform reflectance over range of incidence angles
JP2003315709A (ja) * 2002-04-23 2003-11-06 Ricoh Co Ltd マルチビーム走査装置および画像形成装置
CN1688161A (zh) * 2005-05-12 2005-10-26 杨东佐 图像投影的工作系统
CN1760713A (zh) * 2004-10-15 2006-04-19 杨东佐 一种视频显示图像投影系统及其光工作方法
CN206515469U (zh) * 2017-01-17 2017-09-22 北京飞思迈尔光电科技有限公司 一种多层光学扫描传感器
CN109669226A (zh) * 2019-01-07 2019-04-23 浙江大学 一种基于超表面透镜组阵列的激光雷达扫描装置及其设计方法
CN109725299A (zh) * 2017-10-31 2019-05-07 北京北科天绘科技有限公司 一种激光扫描装置、雷达装置及其扫描方法
CN109950700A (zh) * 2019-03-01 2019-06-28 浙江大学 一种基于多层共形菲涅尔表面的电扫描透镜天线

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5953147A (en) * 1997-11-18 1999-09-14 Eastman Kodak Company Polygon mirror having high reflectance and uniform reflectance over range of incidence angles
JP2003315709A (ja) * 2002-04-23 2003-11-06 Ricoh Co Ltd マルチビーム走査装置および画像形成装置
CN1760713A (zh) * 2004-10-15 2006-04-19 杨东佐 一种视频显示图像投影系统及其光工作方法
CN1688161A (zh) * 2005-05-12 2005-10-26 杨东佐 图像投影的工作系统
CN206515469U (zh) * 2017-01-17 2017-09-22 北京飞思迈尔光电科技有限公司 一种多层光学扫描传感器
CN109725299A (zh) * 2017-10-31 2019-05-07 北京北科天绘科技有限公司 一种激光扫描装置、雷达装置及其扫描方法
CN109669226A (zh) * 2019-01-07 2019-04-23 浙江大学 一种基于超表面透镜组阵列的激光雷达扫描装置及其设计方法
CN109950700A (zh) * 2019-03-01 2019-06-28 浙江大学 一种基于多层共形菲涅尔表面的电扫描透镜天线

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023077864A1 (zh) * 2021-11-05 2023-05-11 华为技术有限公司 可变视场扫描系统及其方法
WO2023108368A1 (zh) * 2021-12-13 2023-06-22 深圳市镭神智能系统有限公司 一种激光扫描模组、激光雷达、车辆及机器人

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102604047B1 (ko) 분산 모듈형 솔리드-스테이트 광 검출 및 거리 측정 시스템
CN109254286B (zh) 机载激光雷达光学扫描装置
CN109828259A (zh) 一种激光雷达及组合扫描装置
WO2020114229A1 (zh) 激光雷达光学系统及扫描方法
CN207249108U (zh) 多波长激光雷达的集成扫描装置
KR102020037B1 (ko) 하이브리드 라이다 스캐너
US8643828B2 (en) Laser surveying instrument
CN110231606B (zh) 激光扫描装置和包括其的激光雷达装置
CN108227183A (zh) 旋转式激光扫描装置
CN110389354B (zh) 一种多线激光雷达及其驱动方法
CN110927698A (zh) 一种激光扫描装置以及扫描方法
CN109725299A (zh) 一种激光扫描装置、雷达装置及其扫描方法
CN210572728U (zh) 一种激光雷达及激光雷达系统
US10291811B2 (en) Recording of distance profiles
US20210336566A1 (en) Ranging apparatus and scan mechanism thereof, control method, and mobile platform
WO2021057569A1 (zh) 一种旋转反射头、激光扫描装置
CN111781579A (zh) 一种激光雷达扫描装置的控制方法
KR102438071B1 (ko) 전후방 측정이 가능한 라이다 스캐닝 장치
CN115480254A (zh) 一种检测方法及装置
CN112789542A (zh) 具有束压缩和扩展的光学扫描装置
CN111308443A (zh) 一种激光雷达
CN113156410B (zh) 一种激光雷达自动测试装置与方法
CN114265041A (zh) 扫描装置和扫描方法
CN113721256A (zh) 一种角度拼接激光雷达系统
CN217360285U (zh) 扫描装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200327