CN111220991A - 激光雷达系统及其激光探测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一激光雷达系统，其包括：一激光发射器，一共光路机构，其中所述激光发生器向所述共光路机构提供一光线，以及一激光接收器，其中所述激光接收器接收所述共光路机构所收回的被反射回的所述光线，其中所述激光发射器和所述激光接收器被置于所述共光路机构的一端，其中所述光线和被反射回的所述光线在所述共光路机构中的光线路径为重合的。另外本发明提供一种激光探测方法，采用共光路线扫描的方式进行探测工作，降低设备占用体积，提高空间利用率，保证扫描分辨率和精度。

Description

激光雷达系统及其激光探测方法

技术领域

本发明涉及激光探测领域，尤其是一种使用共光路的激光雷达系统及其方法。

背景技术

激光雷达是利用激光进行雷达式探测的技术，以激光作光源向目标发射激光脉冲，通过接受目标反射的激光信号(包含幅值、相位等物理信息)，获取目标物的距离、方位等信息，实现对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有微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)激光雷达系统。

前者利用了马达带动机械轴，实现整个收发系统的转动工作，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，但由于发射系统发射的是单个光点，李萨茹等扫描形式，对MEMS的扫描频率要求极高，也必然带来的成本的升高。如果MEMS的扫描频率不快，不可避免的限制了垂直分辨率和水平分辨率。一个可以衡量激光雷达的性能指标就是角分辨率。对于角分辨率高的激光雷达，所探测的目标可以得到清晰的反馈。如果角分辨率过低，得到的探测反馈并不能有效地表达目标的信息，也就是探测没有效用。

现有的发射系统发射的光束是离散的，必然造成探测的垂直角分辨率收到离散光束的限制。例如，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。多个激光照射源也是一种可行的尝试，但是这无疑会增加激光器的数量，消耗成倍增长的能量，不利于降低成本和激光雷达体积。而且，多个激光照射源之间的协同也对控制系统和控制算法有要求。在后台反馈处理中，抗干扰能力也需要被加强才能应对复杂的运算。

总之，无论从硬件的开发上还是后台的处理上，小体积、低成本、高角分辨率、高精度的激光雷达是十分受欢迎的。

发明内容

本发明的一个主要优势在于提供一种激光雷达系统及其激光探测方法，采用共光路线扫描的方式进行探测工作，降低设备占用体积，提高空间利用率，保证扫描分辨率和精度。

本发明的另一个优势在于提供一种激光雷达系统及其激光探测方法，对激光发射及激光接收的光线路径提供引导与规划，减少光线路径占用的空间而导致占用过多体积。

本发明的另一个优势在于提供一种激光雷达系统及其激光探测方法，发射光线和接收光线的光线路径部分地重合，保证光线路径的完整性的同时，降低占用空间体积。

本发明的另一个优势在于提供一种激光雷达系统及其激光探测方法，所述共光路机构限定发射光线沿着一光线路径出射并扫描，所述共光路机构将接收光线沿着所述光线路径被引导至收入并探测。

本发明的另一个优势在于提供一种激光雷达系统及其激光探测方法，发射光线被目标反射，相对地转化为接收光线后被沿着相同的所述光线路径被收回并分析，节省了部分光线传输中的路径长度。

本发明的另一个优势在于提供一种激光雷达系统及其激光探测方法，所述共光路机构使用相同的所述光线路径分别地对发射光线和接收光线进行发出和回收地处理。

本发明的另一个优势在于提供一种激光雷达系统及其激光探测方法，根据发射光线和接收光线的性质的区别，所述共光路机构保证发射光线和接收光线在相同的所述光线路径进行区分的不同处理。

本发明的另一个优势在于提供一种激光雷达系统及其激光探测方法，利用一个激光照射源完成扫描的探测，保证低成本，而且可控制地得到高精度的探测反馈结果。

本发明的另一个优势在于提供一种激光雷达系统及其激光探测方法，采用线型光线，无需增加多个激光照射源，也可以保证扫描方向的角度分辨率。

本发明的另一个优势在于提供一种激光雷达系统及其激光探测方法，对发射光线和接收光线分别地进行处理，控制高分辨率扫描而相应地得到有效的扫描结果。

本发明的另一个优势在于提供一种激光雷达系统及其激光探测方法，提供一共光路机构对发射光线和接收光线分别地进行不同的处理，使得发射光线和接收光线部分地具有相同的路径。

本发明的另一个优势在于提供一种激光雷达系统及其激光探测方法，所述共光路机构保证线型光线的扫描，提供相应的扫描速度，从而实现高垂直分辨率。

本发明的另一个优势在于提供一种激光雷达系统及其激光探测方法，无需增加发射器或者提高发射频率，即可提升角分辨率，保证了图像更新频率和反馈的高精度。

本发明的另一个优势在于提供一种激光雷达系统及其激光探测方法，对发射光线的所述光线路径充分地利用，降低整体的占用体积，更适用于广泛地应用。

本发明的另一个优势在于提供一种激光雷达系统及其激光探测方法，整体系统的成本和维护难度也得到维持，使得探测的效果具有极高的性价比。

本发明的其它优势和特点通过下述的详细说明得以充分体现并可通过所附权利要求中特地指出的手段和装置的组合得以实现。

依本发明的一个方面，能够实现前述目的和其他目的和优势的本发明的一激光雷达系统，其包括：

一激光发射器；

一共光路机构，其中所述激光发生器向所述共光路机构提供一光线；以及

一激光接收器，其中所述激光接收器接收所述共光路机构所收回的被反射回的所述光线，其中所述激光发射器和所述激光接收器被置于所述共光路机构的一端，其中所述光线和被反射回的所述光线在所述共光路机构中的光线路径为重合的。

根据本发明的一个实施例，自所述激光发射器所发射出的所述光线通过所述共光路机构后被出射进扫描，其中被反射回的所述光线被通过所述共光路机构被所述激光接收器接收。

根据本发明的一个实施例，所述激光发射器所发射的所述光线为线型光线。

根据本发明的一个实施例，所述激光发射器所发射的所述光线的水平发散角小于等于0.5°。

根据本发明的一个实施例，所述激光发射器所发射的所述光线的垂直发散角大于等于15°并小于等于120°。

根据本发明的一个实施例，所述激光发射器和所述共光路机构分别地被控制，并由所述激光接收器所采集的信息而进行处理分析。

根据本发明的一个实施例，所述共光路机构将所述光线和被反射回的所述光线维持在相同的光线路径上，其中所述光线和被反射回的所述光线在所述共光路机构中被分别地进行处理，其中离开所述共光路机构后，所述光线和被反射回的所述光线被进行分离。

根据本发明的一个实施例，所述光线和被反射回的所述光线的传播方向为相反的。

根据本发明的一个实施例，所述激光发射器包括一激光光源和一光学镜头，其中所述激光光源被控制而发出激光，其中所述激光光源和所述光学镜头依次先后地被设置，使得由所述激光光源所出射的激光经过所述光学镜头后形成所述光线。

根据本发明的一个实施例，所述激光发射器的所述激光光源采用镭射二极管光源。

根据本发明的一个实施例，所述光学镜头面向所述共光路机构，使得所述光线直接被导入所述共光路机构。

根据本发明的一个实施例，所述共光路机构从一个方向收到所述光线进行扫描出射，并向另一方向将接收到的被反射回的所述光线引导至所述激光接收器。

根据本发明的一个实施例，所述共光路机构包括一限光部和一扫描部，其中所述限光部与所述扫描部依次地进行排列，其中由所述激光发射器的所述光学镜头而出射的所述光线依次地经过所述限光部和所述扫描部，进而以预定的扫描方式而出射。

根据本发明的一个实施例，所述限光部将所述光线和被反射回的所述光线分别地相对所述激光发射器的所述光学镜头和所述激光接收器进行传送。

根据本发明的一个实施例，被反射回的所述光线被所述扫描部接收后引导至所述限光部，而所述限光部将被反射回的所述光线传至所述激光接收器。

根据本发明的一个实施例，所述限光部保持所述光线直线地通过，其中所述限光部以一定的角度反射被反射回的所述光线。

根据本发明的一个实施例，所述出光区为透射性材质制成，其中所述收光区为反射性材质制成。

根据本发明的一个实施例，所述限光部将所述光线的光线路径转向，其中所述限光部将被反射回的所述光线的光线路径进行保持。

根据本发明的一个实施例，所述限光部根据光线传播方向的不同，将所述光线和被反射回的所述光线均进行转向。

根据本发明的一个实施例，所述激光接收器包括一探测终端和一接收镜头，其中所述接收镜头接收被反射回的所述光线，其中所述探测终端获得反馈的结果。

根据本发明的一个实施例，所述探测终端为光电转换器件。

根据本发明的一个实施例，所述激光接收器的所述探测终端采用雪崩光电二极管。

根据本发明的一个实施例，所述激光接收器的所述接收镜头被置于所述共光路机构的一端而所述激光发射器的所述光学镜头相对地与所述接收镜头区分地放置。

根据本发明的一个实施例，所述限光部包括一出光区和一收光区，其中所述出光区和所述收光区相邻地设置，其中所述出光区面对所述激光发射器的所述光学镜头而设置，其中所述收光区面对所述激光接收器的所述接收镜头而设置。

根据本发明的一个实施例，所述扫描部采用电机夹持反射镜、MEMS和扫描棱镜中的一种或者几种。

根据本发明的一个实施例，所述激光雷达系统的所述扫描部包括一出射区和一接收区，其中所述出射区对应所述限光部的所述出光区而设置，所述接受区对应所述限光部的所述收光区而设置。

根据本发明的一个实施例，所述扫描部的所述出射区为可转动地被控制。

根据本发明的一个实施例，所述扫描部的所述出射区被入射从所述限光部的所述出光区而入射的所述光线，以预定的扫描方式转动而使得所述光线按照预定方式出射而进行扫描。

根据本发明的一个实施例，所述扫描部的所述接收区接收反射回的激光以被反射回的所述光线的形式被所述扫描部的所述接收区而被反射至所述限光部的所述收光区。

根据本发明的一个实施例，所述扫描部的所述接收区与所述扫描部的所述出射区为同表面的设置。

依本发明的另一个方面，本发明进一步提供一激光探测方法，所述方法包括步骤：

A.沿一定的光线路径出射一光线；

B.沿着所述光线路径接收被反射回的所述光线；以及

C.在所述光线路径上，将被反射回的所述光线额外地引导至一激光接收器并分析所携带的信息。

通过对随后的描述和附图的理解，本发明进一步的目的和优势将得以充分体现。

本发明的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现。

附图说明

图1是根据本发明的一个优选实施例的激光雷达系统的结构框图示意图。

图2是根据本发明的上述优选实施例的激光雷达系统的应用示意图。

图3A至图3C是根据本发明的上述优选实施例的激光雷达系统的线型光线特性图。

图4是根据本发明的上述优选实施例的激光雷达系统的光路示意图。

图5是根据本发明的上述优选实施例的激光雷达系统的限光部的示意图。

图6是根据本发明的上述优选实施例的另一种可行模式的激光雷达系统的限光部的示意图。

图7是根据本发明的上述优选实施例的激光雷达系统的光路示意图。

图8是根据本发明的上述优选实施例的另一种可行模式的激光雷达系统的光路示意图。

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。

本发明提供一激光雷达系统100，如图1至图8所示，所述激光雷达系统100适于对目标区域范围内的一目标90利用激光扫描而探测，利用一发射光线11和被所述目标90反射回的一接收光线12对所述目标90进行探测进而得到探测结果信息。

更多地，如图1和图4所示，所述激光雷达系统100包括一激光发射器20、一共光路机构30以及一激光接收器40。所述激光发射器20和所述激光接收器40被置于所述共光路机构30的一端，所述共光路机构30的另一端面向所述目标90。分别地，所述激光发生器20向所述共光路机构30提供所述发射光线11，所述激光接收器40接收所述共光路机构30所收回的所述接收光线12。也就是说，所述发射光线11和所述接收光线12在所述共光路机构30中的部分光线路径为重合的。

值得一提的是，所述激光发射器20所发射的所述发射光线11为线型光线。所述发射光线11一种优选的特性图如图3A至图3C所示。所述发射光线11沿着一定单向的方向具有强度，对于所述目标90呈直线形状的照射。优选地，所述发生光线11为在一定方向上依次排列的光点。依照图3A至3C的坐标方向进行说明，所述发射光线11沿着Y轴方向上具有线型的强度，在X轴方向上在特定的位置上具有强度。本优选实施例中，如图2所示，所述发射光线11以所述X方向对所述目标90进行扫描移动。也就是说，所述发射光线11的扫描移动方向是垂直于强度延伸的方向。

优选地，所述激光发射器20所发射的所述光线11的水平发散角小于等于0.5°。

优选地，所述激光发射器20所发射的所述光线11的垂直发散角大于等于15°并小于等于120°。

本优选实施例中，自所述激光发射器20所发射出的线型的所述发射光线11通过所述共光路机构30后被出射进扫描。被所述目标90反射回的所述接收光线12被通过所述共光路机构30被所述激光接收器40接收并分析。值得一提的是，所述接收光线12由于被所述目标90反射而折回，所述接收光线12相对于所述发射光线11具有更广的覆盖范围。而对于所述共光路机构30而言，所述接收光线12为所述目标90所反射的部分光线。需要说明的是，所述接收光线12并不影响所述发射光线11的扫描出射，而是利用部分重复的光线路径使得所述接收光线12和所述发射光线11在所述共光路机构30中沿着相反的方向进行传播。

具体地，所述激光发射器20和所述共光路机构30分别地被控制，并由所述激光接收器40所采集的反馈信息而进行处理分析。具体地，所述激光发射器20受控制而发射出所述发射光线11。所述共光路机构30受到控制而对所述激光发射器20所发出的所述发射光线11进行扫描方式控制，使得出射的发射光线11按照预定的方式进行扫描。扫描激光被所述目标90反射后，所述激光接收器40接收反馈的所述接收光线12并探测得到所述目标90的信息。

本优选实施例中，所述共光路机构30被控制而对目标区域和所述目标90进行激光扫描，而且扫描所使用的激光均来自于所述激光发射器20的出射。也就是说，利用同一光源，满足对目标区域的大范围扫描和目标的高精度扫描。值得一提的是，控制激光的扫描方式包括控制激光扫描的速度、范围等等方面。同时本领域的技术人员可以理解的是，本发明中所指的激光扫描是激光向目标区域或者所述目标90出射的过程。那么，所述共光路机构30为控制所述激光发射器20所发出激光的出射过程的装置，并将反射后的光线导入所述激光接收器40的装置。

本优选实施例中，所述共光路机构30将所述发射光线11和所述接收光线12维持在相同的光线路径上，而所述发射光线11和所述接收光线12在所述共光路机构30中被分别地进行处理。所述发射光线11和所述接收光线12的行进方向为相反的，在邻近所述激光发射器20和所述激光接收器40的位置，所述共光路机构30将所述发射光线11和所述接收光线12进行分离。

具体地，如图4所示，所述激光发射器20被控制发出激光。所述发射光线11通过所述共光路机构30后，所述发射光线11被施加预定的扫描方式。而所述发射光线11为线型光线，即保证了扫描的广度，也有效地保持探测的精度。无需增加多个激光照射源，也可以保证扫描方向的角度分辨率。所述激光接收器40对反馈的目标区域信息进行接收。所述接收光线12也经过所述共光路机构30而被接收入所述激光雷达系统100。值得一提的是，所述目标90虽然反射回的光线比较广阔，在本优选实施例中认为收入所述激光雷达系统100的光线部分为所述接收光线12。所述接收光线12并不会被导至所述激光发射器20而是被导入所述激光接收器40。

更具体地，如图4所示，所述激光发射器20包括一激光光源21和一光学镜头22，其中所述激光光源21被控制而发出激光，其中所述激光光源21和所述光学镜头22依次先后地被设置，使得由所述激光光源21所出射的激光经过所述光学镜头22后形成所述发射光线11。也就是说，所述光学镜头22将所述激光光源21发出的激光整形为线扫描的形式。所述光学镜头22进一步地面向所述共光路机构30，使得所述发射光线11直接被导入所述共光路机构30。

优选地，所述光学镜头22对所述激光光源21产生的激光进行准直、光束均匀化等整形工作。

更多地，所述激光接收器40包括一探测终端41和一接收镜头42，一种可实施的结构如图7所示。所述接收镜头42接收目标反射的扫描激光的所述接收光线12，并由所述探测终端41获得反馈的结果。所述探测终端41为光电转换器件，将扫描激光的反射情况转化为目标区域或者目标的信息，包括方位、形状、速度等等数据信息。所述共光路机构30将所述接收光线12接收，并最终地导至所述接收镜头42，进而地被所述探测终端41获取所述接收光线12所携带的信息。

所述激光接收器40的所述接收镜头42被置于所述共光路机构30的一端而所述激光发射器20的所述光学镜头22相对地与所述接收镜头42区分地放置。也就是说，在所述共光路机构30中所述发射光线11和所述接收光线12的路径为重合的。所述共光路机构30从一个方向收到所述发射光线11进行扫描出射，并向另一个方向将接收到的所述接收光线12引导至所述接收镜头42。

更多地，所述共光路机构30包括一限光部31和一扫描部32，其中所述限光部31与所述扫描部32依次地进行排列。由所述激光发射器20的所述光学镜头22而出射的所述发射光线11依次地经过所述限光部31和所述扫描部32，进而以预定的扫描方式而出射。被所述目标90反射回的所述接收光线12被所述扫描部32接收后引导至所述限光部31，而所述限光部31将所述接收光线12传至所述激光接收器40的所述接收镜头42。

所述扫描部32接收到所述发射光线11以一定的方式进行扫描。优选地，所述扫描部32采用电机夹持反射镜、MEMS、扫描棱镜中的一种或者其他形式。

特别地，所述限光部31将所述发射光线11和所述接收光线12分别地相对所述激光发射器20的所述光学镜头22和所述激光接收器40的所述接收镜头42进行传送。以所述发射光线11的出射方向为准，所述发射光线11在所述限光部31和所述扫描部32之间的光线路径与所述接收光线12为重合的，所述发射光线11由所述扫描部32出射至所述目标90的光线路径也为大致重合的。以所述接收光线12的回收方向为准，所述接收光线12沿着所述发射光线11出射的方向从所述目标90至所述扫描部32，所述接收光线12在所述限光部31和所述扫描部32之间的光线路径与所述发射光线11为重合的。

所述限光部31将所述发射光线11和所述接收光线12的光线路径区分开来。在本优选实施例中，对于所述接收光线12的光线路径进行限制，使得所述接收光线12不能到达所述激光发射器20的所述光学镜头22，而是向所述激光接收器40的所述接收镜头42。也就是说，所述限光部31额外地引导，使其至所述接收镜头42，避免影响所述发射光线11的出射。当然，在其他可行的方式中，所述限光部31也可以对所述发射光线11做额外地引导，使所述发射光线11的从所述光学镜头22至所述限光部31的出射线路与所述接收光线12从所述限光部31至所述接收镜头42的回收线路不同。

在本优选实施例中，所述限光部31保持所述发射光线11直线地通过，而以一定的角度反射所述接收光线12。具体地，所述限光部31包括一出光区311和一收光区312，其中所述出光区311和所述收光区312相邻地设置。所述出光区311面对所述激光发射器20的所述光学镜头22而设置，所述收光区312面对所述激光接收器40的所述接收镜头42而设置。所述出光区311为透射性材质制成，所述收光区312为反射性材质制成。所述发射光线11通过所述限光部31时，所述发射光线11透射性地经过所述出光区311，相对地入射所述扫描部32。所述接收光线12从所述扫描部32出射后，经过所述限光部31时，所述接收光线12被所述收光区312反射至所述激光接收器40的所述接收镜头42。也就是说，所述发射光线11和所述接收光线12分别以相反地方向经过所述限光部31，所述限光部31对所述发射光线11和所述接收光线12的光线路径区分。在本优选实施例中，所述限光部31将所述发射光线11的光线路径保持并将所述接收光线12的光线路径转向。当然，在其他可行的方式中，所述限光部31也可以采用将所述发射光线11的光线路径转向，而将所述接收光线12的光线路径进行保持。另外，在更多的可行方式中，所述限光部31根据光线传播方向的不同，将所述发射光线11和所述接收光线12均进行转向。基于所述激光发射器20的所述光学镜头22和所述激光接收器40的所述接收镜头42的相对位置，所述限光部31的所述出光区311和所述收光区312可以分别地对应性设置。

值得一提的是，所述发射光线11和所述接收光线12在所述共光路机构30之外的路径存在不同，所述发射光线11和所述接收光线12在所述共光路机构30之内的路径为重合的。所述激光发射器20和所述激光接收器30所需的光线路径部分的重合，使得整体的所述激光雷达系统100所需的空间大大减少。因此，在保证扫描精度的情况下，所述激光雷达系统100的体积得以减小。

优选地，所述激光发射器20的所述激光光源21采用镭射二极管光源(LaserDiode，LD)，所述激光接收器40的所述探测终端41采用雪崩光电二极管(Avalanche PhotoDiode，APD)。需要说明的是，所述激光光源21与所述探测终端41的器材并不限定。

更多地，所述限光部31的具体设置如图5所示，所述出光区311相对地被设置于所述出光区312的中心区域。也就是说，所述限光部31的中心区域镀有增透膜，边缘镀有反射膜。具体地，所述发射光线11出射至所述限光部31的所述出光区而透射出所述限光部31的中心区域。所述发射光线11入射至所述扫描部32后，以预定的方式对所述目标90进行扫描。当出射的激光照射到所述目标90后，所述目标90反射激光。反射激光为一口径较大的激光光束，以所述接收光线12的形式经所述扫描部32反射后照射到所述限光部31的所述收光区312。所述接收光线12被所述限光部31的所述收光区312反射至所述激光接收器40的所述接收镜头42。优选地，所述限光部31中，所述收光区312的占比相对所述出光区311的占比较大，进而更多的所述接收光线12被收入。所述接收光线12被所述接收镜头42接收的越多，对于所述目标90的信息获取越完整。

值得一提的是，所述接收光线12的传播方向与所述发射光线11的传播方向是相反地设置的。所述接收光线12入射所述限光部31的所述收光区312，将接收光线12反射至所述激光接收器40。而在所述限光部31和所述扫描部32之间的共通的光线路径上，所述接收光线12对所述发生光线11的影响非常小，使得所述接收光线12被所述激光接收器40处理后得到高精度的所述目标90的信息。

更多地，所述限光部31的形状并不受限制，另外一种可行的所述限光部31A的设置如图6所示。所述限光部31A的外形为圆形。更多的可行方式中，所述限光部31A可以为椭圆形等等。

另外，所述激光雷达系统100的所述扫描部32包括一出射区321和一接收区322。所述出射区321对应所述限光部31的所述出光区311而设置，所述接受区322对应所述限光部31的所述收光区312而设置。值得一提的是，所述扫描部32的所述出射区321为可转动地被控制。所述扫描部32的所述出射区321被入射从所述限光部31的所述出光区311而入射的所述发射光线11，以预定的扫描方式转动而使得所述发射光线11按照预定方式出射而进行扫描。所述扫描部32的所述接收区322接收从所述目标90而反射回的激光，以所述接收光线12的形式被所述扫描部32的所述接收区322而被反射至所述限光部31的所述收光区312。

更多地，所述发射光线11为线型光线。无需增加多个激光照射源，也可以保证扫描方向的角度分辨率。优选地，如图2至图3C所示，所述发射光线11通过所述扫描部32的所述出射区321以X方向对所述目标90进行扫描移动。

优选地，所述扫描部32的所述接收区322与所述扫描部32的所述出射区321为同表面的设置。也就是说，从所述出射区321对所述目标90出射的激光被反射回所述扫描部32的所述接收区322。

本优选实施例中，所述激光雷达系统100光线路径如图7所示。所述激光光源21被控制而发出激光，由所述激光光源21所出射的激光经过所述光学镜头22后形成所述发射光线11。优选地，所述光学镜头22将所述激光光源21发出的激光整形为线扫描的形式。所述发射光线11直接被导入所述共光路机构30的所述限光部31。所述发射光线11通过所述限光部31时，所述发射光线11透射性地经过所述出光区311，相对地入射所述扫描部32。所述发射光线11入射至所述扫描部32后，以预定的方式对所述目标90进行扫描。具体地，所述扫描部32的所述出射区321被入射从所述限光部31的所述出光区311而入射的所述发射光线11。当出射的激光照射到所述目标90后，所述目标90反射激光。被所述目标90反射回的所述接收光线12被所述扫描部32接收后引导至所述限光部31，而所述限光部31将所述接收光线12传至所述激光接收器40的所述接收镜头42。具体地，所述接收光线12经所述扫描部32反射后照射到所述限光部31的所述收光区312。更具体地，所述扫描部32的所述接收区322接收从所述目标90而反射回的激光，以所述接收光线12的形式被所述扫描部32的所述接收区322而被反射至所述限光部31的所述收光区312。所述接收光线12被所述限光部31的所述收光区312反射至所述激光接收器40的所述接收镜头42。所述接收镜头42接收目标反射的扫描激光的所述接收光线12，并由所述探测终端41获得反馈的结果，进而地被所述探测终端41获取所述接收光线12所携带的所述目标90的信息。

本发明的另一种可行模式的所述激光雷达系统100被阐述，如图8，其中所述激光雷达系统100包括一激光发射器20、一共光路机构30A以及一激光接收器40，其中激光发射器20和所述激光接收器40的结构与上述优选实施例的所述激光雷达系统100类似，本发明不再赘述。值得一提的是，所述共光路机构30A与上述优选实施例的所述共光路机构30有一定差异。

值得一提地，本优选实施例中的所述共光路机构30A的所述扫描部32A为一旋转棱镜。所述共光路机构30的所述限光部31A的所述出光区311A为一狭缝。所述发射光线11被所述扫描部32A反射后对所述目标90进行扫描。

当出射的所述发射光线11照射到所述目标90后，所述目标90能形成反射激光。反射激光为一口径较大的激光光束，经所述扫描部32A的反射后照射到所述限光部31A。与所述发射光线11不同，此时所述接收光线12照射到所述限光部31A的所述收光区312A。优选地，所述收光区312A镀有反射膜，所述接收光线12经所述收光区312A反射后被所述激光接收器40接收。经过处理分析后，得到所述目标90的信息，从而实现激光雷达的扫描。

本优选实施例进一步提供一激光探测方法，所述方法包括步骤：

A.沿一定的光线路径出射一光线；

B.沿着所述光线路径接收被反射回的所述光线；以及

C.在所述光线路径上，将被反射回的所述光线额外地引导至一激光接收器并分析所携带的信息。

特别地，在步骤A中，以预定的扫描方式出射所述光线。在步骤A和步骤B中，所述光线路径为重合的。所述光线优选地为激光线扫描的形式。

也就是说，在本优选实施例中，在步骤A中，所述发射光线11入射至所述扫描部32后，以预定的方式对所述目标90进行扫描。在步骤A和步骤B中，所述发射光线11和所述接收光线12在所述共光路机构30之内的路径为重合的。被所述目标90反射回的所述接收光线12被所述扫描部32接收后引导至所述限光部31，而所述限光部31将所述接收光线12传至所述激光接收器40的所述接收镜头42。

所述激光探测方法的具体的流程如下阐述。首先，沿一定的光线路径出射一光线。所述光线被所述目标反射而折回。沿着所述光线路径接收被反射回的所述光线。在所述光线路径上，将被反射回的所述光线额外地引导至一激光接收器并分析所携带的信息。更具体地，所述激光光源21被控制而发出所述光线。由所述激光光源21所出射的所述光线经过所述光学镜头22后形成线型的所述光线。所述光线直接被导入所述共光路机构30的所述限光部31。所述光线通过所述限光部31时，所述光线透射性地经过所述出光区311，相对地入射所述扫描部32。所述光线入射至所述扫描部32后，以预定的方式对所述目标90进行扫描。具体地，所述扫描部32的所述出射区321被入射从所述限光部31的所述出光区311而入射的所述光线。当出射的激光照射到所述目标90后，所述目标90反射激光。被反射回的所述光线被所述扫描部32接收后引导至所述限光部31，而所述限光部31将被反射回的所述光线传至所述激光接收器40的所述接收镜头42。具体地，被反射回的所述光线经所述扫描部32反射后照射到所述限光部31的所述收光区312。更具体地，所述扫描部32的所述接收区322接收从所述目标90而反射回的激光，被反射回的所述光线被所述扫描部32的所述接收区322而被反射至所述限光部31的所述收光区312。被反射回的所述光线被所述限光部31的所述收光区312反射至所述激光接收器40的所述接收镜头42。所述接收镜头42接收被反射回的所述光线，并由所述探测终端41获得反馈的结果，进而地被所述探测终端41获取所述目标90的信息。

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 (31)

1.一激光雷达系统，其特征在于，包括：

一激光发射器；

一共光路机构，其中所述激光发生器向所述共光路机构提供一光线；以及

一激光接收器，其中所述激光接收器接收所述共光路机构所收回的被反射回的所述光线，其中所述激光发射器和所述激光接收器被置于所述共光路机构的一端，其中所述光线和被反射回的所述光线在所述共光路机构中的光线路径为重合的。

2.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其中自所述激光发射器所发射出的所述光线通过所述共光路机构后被出射进扫描，其中被反射回的所述光线被通过所述共光路机构被所述激光接收器接收。

3.根据权利要求2所述的激光雷达系统，其中所述激光发射器所发射的所述光线为线型光线。

4.根据权利要求3所述的激光雷达系统，其中所述激光发射器所发射的所述光线的水平发散角小于等于0.5°。

5.根据权利要求3所述的激光雷达系统，其中所述激光发射器所发射的所述光线的垂直发散角大于等于15°并小于等于120°。

6.根据权利要求2所述的激光雷达系统，其中所述激光发射器和所述共光路机构分别地被控制，并由所述激光接收器所采集的信息而进行处理分析。

7.根据权利要求2所述的激光雷达系统，其中所述共光路机构将所述光线和被反射回的所述光线维持在相同的光线路径上，其中所述光线和被反射回的所述光线在所述共光路机构中被分别地进行处理，其中离开所述共光路机构后，所述光线和被反射回的所述光线被进行分离。

8.根据权利要求7所述的激光雷达系统，其中所述光线和被反射回的所述光线的传播方向为相反的。

9.根据权利要求2所述的激光雷达系统，其中所述激光发射器包括一激光光源和一光学镜头，其中所述激光光源被控制而发出激光，其中所述激光光源和所述光学镜头依次先后地被设置，使得由所述激光光源所出射的激光经过所述光学镜头后形成所述光线。

10.根据权利要求9所述的激光雷达系统，其中所述激光发射器的所述激光光源采用镭射二极管光源。

11.根据权利要求9所述的激光雷达系统，其中所述光学镜头面向所述共光路机构，使得所述光线直接被导入所述共光路机构。

12.根据权利要求11所述的激光雷达系统，其中所述共光路机构从一个方向收到所述光线进行扫描出射，并向另一方向将接收到的被反射回的所述光线引导至所述激光接收器。

13.根据权利要求11所述的激光雷达系统，其中所述共光路机构包括一限光部和一扫描部，其中所述限光部与所述扫描部依次地进行排列，其中由所述激光发射器的所述光学镜头而出射的所述光线依次地经过所述限光部和所述扫描部，进而以预定的扫描方式而出射。

14.根据权利要求13所述的激光雷达系统，其中所述限光部将所述光线和被反射回的所述光线分别地相对所述激光发射器的所述光学镜头和所述激光接收器进行传送。

15.根据权利要求14所述的激光雷达系统，其中被反射回的所述光线被所述扫描部接收后引导至所述限光部，而所述限光部将被反射回的所述光线传至所述激光接收器。

16.根据权利要求14所述的激光雷达系统，其中所述限光部保持所述光线直线地通过，其中所述限光部以一定的角度反射被反射回的所述光线。

17.根据权利要求16所述的激光雷达系统，其中所述出光区为透射性材质制成，其中所述收光区为反射性材质制成。

18.根据权利要求14所述的激光雷达系统，其中所述限光部将所述光线的光线路径转向，其中所述限光部将被反射回的所述光线的光线路径进行保持。

19.根据权利要求14所述的激光雷达系统，其中所述限光部根据光线传播方向的不同，将所述光线和被反射回的所述光线均进行转向。

20.根据权利要求14所述的激光雷达系统，其中所述激光接收器包括一探测终端和一接收镜头，其中所述接收镜头接收被反射回的所述光线，其中所述探测终端获得反馈的结果。

21.根据权利要求20所述的激光雷达系统，其中所述探测终端为光电转换器件。

22.根据权利要求20所述的激光雷达系统，其中所述激光接收器的所述探测终端采用雪崩光电二极管。

23.根据权利要求20所述的激光雷达系统，其中所述激光接收器的所述接收镜头被置于所述共光路机构的一端而所述激光发射器的所述光学镜头相对地与所述接收镜头区分地放置。

24.根据权利要求20所述的激光雷达系统，其中所述限光部包括一出光区和一收光区，其中所述出光区和所述收光区相邻地设置，其中所述出光区面对所述激光发射器的所述光学镜头而设置，其中所述收光区面对所述激光接收器的所述接收镜头而设置。

25.根据权利要求24所述的激光雷达系统，其中所述扫描部采用电机夹持反射镜、MEMS和扫描棱镜中的一种或者几种。

26.根据权利要求24所述的激光雷达系统，其中所述激光雷达系统的所述扫描部包括一出射区和一接收区，其中所述出射区对应所述限光部的所述出光区而设置，所述接收区对应所述限光部的所述收光区而设置。

27.根据权利要求26所述的激光雷达系统，其中所述扫描部的所述出射区为可转动地被控制。

28.根据权利要求27所述的激光雷达系统，其中所述扫描部的所述出射区被入射从所述限光部的所述出光区而入射的所述光线，以预定的扫描方式转动而使得所述光线按照预定方式出射而进行扫描。

29.根据权利要求28所述的激光雷达系统，其中所述扫描部的所述接收区接收反射回的激光以被反射回的所述光线的形式被所述扫描部的所述接收区而被反射至所述限光部的所述收光区。

30.根据权利要求27所述的激光雷达系统，其中所述扫描部的所述接收区与所述扫描部的所述出射区为同表面的设置。

31.一激光探测方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

A.沿一定的光线路径出射一光线；

B.沿着所述光线路径接收被反射回的所述光线；以及

C.在所述光线路径上，将被反射回的所述光线额外地引导至一激光接收器并分析所携带的信息。

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