CN112987028A - 激光雷达视觉系统 - Google Patents

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Abstract

提供了一种配置为安装在移动平台中的激光雷达。激光雷达包括扫描器和光强接收器。扫描器包括被配置为在照明方向上引导照明的光源。光强接收器包括一个或多个光强传感器以及一个或多个透镜组件，其相对于所述一个或多个光强度传感器配置为使得所述一个或多个光强度传感器的至少一个传感器平面倾斜，以与所述一个或多个透镜组件的至少一个等效透镜平面形成非零角度，从而转移传感器焦平面以与主光照方向对准，并与移动平台的移动方向一致。

Description

激光雷达视觉系统
技术领域
本公开总体上涉及移动平台领域，更具体地，涉及车辆(或移动平台)的光检测和测距(LIDAR，激光雷达)系统。
背景技术
一些车辆包括一个或多个车辆激光雷达，其可以通过用激光照射对象并用安装在激光雷达接收器中的传感器检测反射光来测量到对象的距离。激光雷达系统可以确定在车辆周围的对象的深度信息，该深度信息以点云格式提供给一个或多个车辆系统用于传感器融合，例如自动驾驶感知系统。这种车辆激光雷达对远场目标的光接收效率可能有限，从而无法检测在车辆附近特定区域之外的一些对象，或者要依赖于使用高能激光源和/或大光圈来提高光接收效率，以实现远场目标检测。
因此，需要增强激光雷达的可见度以增加车辆(或其他移动平台)的照明的背散射回波的激光雷达光接收效率，包括利用改进的激光雷达接收器光学布局(传感器和透镜布局)来实现理论上无限的景深(DoF)。对于激光雷达接收器光学布局来说，保持足够大的视场以处理道路地形变化，同时实现理论上无限的景深也很重要。此外，结合附图和本发明的背景技术，本发明的其他期望的特征和特性将从对本发明的后续详细描述和所附权利要求中变得显而易见。
发明内容
在示例性实施例中，提供了一种被配置为安装在移动平台中的激光雷达。激光雷达包括激光扫描器和光强接收器。扫描器包括被配置为在照明方向上引导照明的光源。光强接收器包括：一个或多个光强传感器；以及一个或多个透镜组件，其相对于一个或多个光强传感器配置，使得所述一个或多个光强传感器的至少一个传感器平面倾斜，以与所述一个或多个透镜组件的至少一个等效透镜平面形成在零度和九十度之间的非零角度。
同样在一个实施例中，光强传感器包括焦平面；焦平面在一点处相对于透镜组件的等效透镜平面和传感器平面构成非零角度；焦平面与传感器平面和透镜平面相交于一点。
同样在一个实施例中，焦平面与主激光雷达光照方向和安装激光雷达的车辆平台的移动方向对准；并且平行于激光雷达接收器的视场的边缘平面。
同样在一个实施例中，焦平面在光照方向和车辆移动方向上从车辆延伸理论上无限的距离。
同样在一个实施例中，所述一个或多个光强传感器包括单个光强传感器；并且所述一个或多个透镜组件包括单个透镜组件。
同样在一个实施例中，所述一个或多个光强传感器包括第一光强传感器和第二光强传感器；所述一个或多个透镜组件包括单个透镜组件；第一和第二光强传感器的组合具有大于40度的竖直视角(也称为竖直视场)；第一光强传感器具有第一传感器平面；第二光强传感器具有第二传感器平面；并且，所述单个透镜组件具有与第一传感器平面和第二传感器平面都形成非零角度的等效透镜平面。
同样在一个实施例中，光强度接收器还包括设置成将第一光强度传感器和第二光强度传感器分开的反射镜。
同样在一个实施例中，所述一个或多个光强传感器包括单个光强传感器；所述一个或多个透镜组件包括第一透镜组件和第二透镜组件；所述单个光强传感器的竖直视角大于40度；第一透镜组件具有第一等效透镜平面；第二透镜组件具有第二等效透镜平面；并且第一透镜平面和第二透镜平面中的每一个都与传感器平面形成非零角度。
在另一个示例性实施例中，提供了一种车辆，其包括车身和设置在车身上的激光雷达。激光雷达包括扫描器和光强接收器。光强接收器包括一个或多个光强传感器；以及一个或多个透镜组件，其相对于所述一个或多个光强传感器配置，使得所述一个或多个光强传感器的至少一个传感器平面倾斜，以与所述一个或多个透镜组件的至少一个等效透镜平面形成非零角度。
同样在一个实施例中，激光雷达包括所述一个或多个光强传感器的焦平面；所述焦平面相对于透镜组件的等效透镜平面和传感器平面在一点处形成非零角度；所述焦平面与传感器平面和透镜平面相交于一点。
同样在一个实施例中，激光雷达接收器的一个或多个光强传感器包括单个光强传感器；并且激光雷达接收器的一个或多个透镜组件包括单个透镜组件。
同样在一个实施例中，激光雷达接收器的传感器倾斜，以在焦平面和路面之间形成大于或等于零度且小于或等于二十度的角度，以处理道路地形变化，同时实现激光雷达接收器传感器的理论上无限的景深；并且，激光雷达扫描器的光照明角度倾斜，使得从近场到远场的整个激光雷达光照明体积在激光雷达接收器传感器的最清晰的焦平面周围。
同样在一个实施例中，激光雷达接收器的一个或多个光强传感器包括第一光强传感器和第二光强传感器；激光雷达接收器的一个或多个透镜组件包括单个透镜组件；第一光强传感器具有第一传感器平面；第二光强传感器具有第二传感器平面；并且所述单个透镜组件具有与第一传感器平面和第二传感器平面都形成非零角度的等效透镜平面。
同样在一个实施例中，激光雷达接收器的竖直视角大于40度以处理道路地形变化，同时实现激光雷达接收器的理论无限景深。
同样在一个实施例中，光强度接收器还包括反射镜，其设置成将第一传感器和第一传感器分开，以消除两个传感器之间的间隙；并且接收器的竖直视角大于40度，以处理道路地形变化，同时使激光雷达接收器实现理论上无限的景深。
同样在一个实施例中，激光雷达接收器的一个或多个光强传感器包括单个光强传感器；激光雷达接收器的一个或多个透镜组件包括第一透镜组件和第二透镜组件；第一透镜组件具有第一等效透镜平面；第二透镜组件具有第二等效透镜平面；并且第一透镜平面和第二透镜平面中的每一个都与接收器传感器平面形成非零角度。
同样在一个实施例中，第一和第二光强度传感器的组合具有大于40度的竖直视角，以处理道路地形变化，同时使激光雷达接收器实现理论上无限的景深。
在另一个示例性实施例中，提供了一种包括车身和激光雷达系统的车辆。车身包括前部和顶部。激光雷达系统包括设置在车身前部、车顶或两者上的一个或多个激光雷达。所述一个或多个激光雷达中的每一个包括：光源，其被配置为在照明方向上引导照明；以及激光雷达接收器，其包括：一个或多个光强传感器；以及一个或多个透镜组件，其相对于所述一个或多个光强传感器配置，使得所述一个或多个光强传感器的至少一个传感器平面倾斜，以与所述一个或多个透镜组件的至少一个等效透镜平面形成在零度和九十度之间的非零角度。
同样在一个实施例中，激光雷达系统包括设置在车顶的一个或多个旋转激光雷达或设置在车身前部、车顶或两者上的一个或多个固态激光雷达。
附图说明
下文将结合附图描述本公开，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：
图1是根据示例性实施例的车辆的功能框图，该车辆包括一个或多个激光雷达，该激光雷达具有与主激光雷达照明方向对准的接收器焦平面；
图2是根据示例性实施例的用于图1的激光雷达的示例性激光雷达系统的示意图；
图3-图6是根据各示例性实施例的图1的不同示例性激光雷达接收器光学布局(传感器和透镜布局)的示意图；
图7和图8是根据示例性实施例的图1-图6的激光雷达和图1的车辆的示例性车辆应用的示意图。
具体实施方式
以下详细描述本质上仅仅是示例性的，并不旨在限制本公开或其应用和用途。此外，不旨在受前面背景技术或下面的详细描述中提出的任何理论的约束。
图1示出了根据示例性实施例的车辆100。如下文更详细描述的，车辆100包括安装在车辆100上的一个或多个激光雷达系统102。如图1所示，在各实施例中，每个激光雷达系统102包括一个或多个相应的扫描器101和接收器103。
在各种实施例中，每个扫描器101被配置成在特定的照明方向范围内引导照明。同样在各种实施例中，每个扫描器101包括光源105(并且在某些实施例中，包括反射镜111)。另外，同样在各种实施例中，每个接收器103包括光强度接收器，该光强度接收器包括一个或多个光强度传感器104和透镜组件109。应当理解，在某些实施例中，透镜组件包括一个或多个光学透镜和过滤器。
除非另有说明，否则本申请通篇所使用(i)“接收器”指光强接收器(也称为回波信号接收器)；(ii)“传感器”指光强传感器(包括图像传感器)；(iii)“光源”是指激光器或任何数量的其他不同类型的光源。
在各种实施例中，激光雷达系统102的不同组件(包括传感器104、透镜组件109，以及在某些实施例中包括一个或多个反射镜113)以特定方式对准，以提供与主照明方向(例如，激光或其他光源扫描角度)107对准的焦平面106，主照明方向在各种实施例中包括车辆100的运动方向108，如下面结合图2-8更详细描述的。在各种实施例中，如下面更详细描述的，一个或多个透镜组件相对于一个或多个光强传感器配置，使得一个或多个光强传感器的至少一个传感器平面倾斜，以与一个或多个透镜组件的至少一个等效透镜平面形成非零角度。
在某些实施例中，车辆100包括汽车。在各种实施例中，车辆100可以是多种不同类型的汽车中的任何一种，例如轿车、货车、卡车或运动型多功能车(SUV)，并且可以是两轮驱动(2WD)(即，在某些实施例中为后轮驱动或前轮驱动)、四轮驱动(4WD)或全轮驱动(AWD)，和/或各种其他类型的车辆。在某些实施例中，车辆100还可以包括摩托车、飞机、海上车辆、和/或一种或多种其他类型的车辆。此外，在各种实施例中，还将理解，车辆100可以包括任何数量的其他类型的移动平台。
在所描绘的实施例中，车辆100包括基本上封闭车辆100的其他部件的车身。同样在所示实施例中，车辆100包括多个车轴112和车轮114。车轮114各自在车身110的相应拐角附近可旋转地连接到一个或多个轴112上，以实现车辆100的运动。在一个实施例中，车辆100包括四个车轮114，尽管这在其他实施例中可以变化(例如对于卡车和某些其他车辆而言)。
驱动系统116驱动车轮114。驱动系统116优选包括推进系统。在某些示例性实施例中，驱动系统116包括内燃发动机和/或电动机/发电机。在某些实施例中，驱动系统116可以变化，和/或可以使用两个或更多个驱动系统116。举例来说，车辆100还可结合多种不同类型的推进系统中的任何一种或其组合，例如以汽油或柴油为燃料的内燃发动机、“柔性燃料车辆”(FFV)发动机(即，使用汽油和酒精的混合物)、气态化合物(例如，氢和/或天然气)燃料发动机、燃烧/电动机混合发动机以及电动机。
在各种实施例中，激光雷达102可以设置在车辆100的车身110上或抵靠车身110的各种位置。例如，在某些实施例中，一个或多个激光雷达102(例如，固态激光雷达)设置在车辆100的前部(例如，靠近车辆前照灯，在车辆100的前挡风玻璃后面，和/或靠着前挡风玻璃)和/或一个或多个激光雷达(例如，旋转激光雷达)可以设置在车辆100的车身前部、或车辆100的车顶、或兼具两者，以及其它各种可能的位置上。
同样如图1所示，在各种实施例中，每个激光雷达102联接到车辆100的控制系统120。在各种实施例中，控制系统120也联接到车辆100的驱动系统116和各种其他系统130(例如，转向系统、制动系统、加速系统和/或车辆100的一个或多个其他的自动安全系统和/或其他系统和/或相关功能)。在各种实施例中，控制系统包括计算机处理器122和非瞬时信号承载计算机存储器124。此外，在各种实施例中，图1的控制系统120(包括其处理器122)控制各种车辆功能(例如，包括车道保持辅助、车道保持感知、自动制动、自适应巡航控制、前向碰撞警报、自动驾驶和/或车辆100的各种其他安全和/或其他自动驾驶特征)使用从激光雷达102获得的点云信息(例如，对象深度确定和车道检测，和/或基于通过激光雷达捕获的道路、道路标记和/或其上的对象的各种其他功能)。
参考图2，提供了具有传统的激光雷达接收器光学布局(透镜和传感器布局)的示例性激光雷达102的示意图。如图2所示，扫描器101包括光源105(例如，激光二极管或其他光源)，其提供具有激光器(或其他光源)扫描角度107的激光雷达照明，如图2所示。同样如图2所示，接收器103包括传感器104和透镜组件109，它们提供平行于传感器平面和透镜平面的焦平面。在各种实施例(图3-6)中，图1和2的激光雷达102被配置，包括配置传感器104和透镜组件109的放置，使得传感器焦平面与激光器(或其他光源)扫描角度107(或激光雷达102的主照明方向)对准。此外，如上所述，在各种实施例中，一个或多个透镜组件相对于一个或多个光强传感器配置，使得由一个或多个光强传感器确定的至少一个传感器平面倾斜，以与由一个或多个透镜组件的至少一个确定的等效透镜平面形成非零角度。在某些实施例中，激光雷达还包括一个或多个过滤器101，如图1和2所示。
图3-6是根据各种示例性实施例的图1的不同示例性激光雷达的示意图。
首先，参考图3，根据示例性实施例，提供了图1的车辆100的示例性激光雷达102的示意图。如图3所示，在各种实施例中，激光雷达的传感器104和透镜组件109相对于彼此定位，使得激光雷达102的主照明方向围绕焦平面304并且与景深区域(楔形区域)一致。如图3所示，在某些实施例中，视场至少部分地由第一平面302和楔形区域的底部边缘界定。在某些实施例中，第一平面302对应于传感器视场的顶部边缘。并且在某些实施例中，焦平面304(即，清晰聚焦平面)平行于路面。在某些其他实施例中，焦平面304与路面成0到20度之间的角度。在某些其他实施例中，透镜组件109和传感器104的整体布局可以翻转使得全部楔形区域和光照明角度在平面302的上方。
具体地，如图3所示，透镜组件109相对于传感器104成角度，使得由传感器104确定的传感器平面310倾斜，与由透镜组件109确定的至少一个等效透镜平面312形成非零角度。同样在某些实施例中，传感器104包括焦平面304，在单个交点320处，焦平面304相对于由透镜组件109确定的等效透镜平面312和传感器平面310成非零角度，并相对于其形成角度α314。相应地，与通常的组件不同，焦平面304不平行于传感器平面312和等效透镜平面312，而是在点320处与两者相交。
同样如图3所示，在各种实施例中，焦平面304、平行于传感器的平面340和前局部平面342均在图3的点322处相交。此外，如图3所示，平行于传感器的平面340平行于穿过透镜组件109中心的传感器平面310。此外，也如图3所示，前局部平面342平行于等效透镜平面312，并且等效透镜平面312和前局部平面342之间的距离f 352等于透镜组件109的焦距。
同样如图3所示，在各种实施例中，焦平面304被对准为平行于车辆移动方向(例如，如图3所示的第一平面302)并且与主光照方向一致。同样在各种实施例中，如图3所示，(i)第一高度(H1)316表示传感器104距焦平面304的高度；(ii)第二高度(H2)355表示透镜组件109距焦平面304的高度；(iii)第一距离(Di)350表示像距；(iv)第二距离(D0)360表示物距；(v)第一角度(θ/2)330表示第一视场角；(vi)第二角度(θ/2)332表示第二视场角；(viii)第三角度(θ)334表示组合视场角(组合第一和第二角度330和332)；以及(ix)景深106包括前景深336和后景深338，其在与激光器(或其他光源)扫描角度107(或激光雷达102的主照明方向)对准的延伸距离内提供照明的强背散射回波。
同样根据图3的实施例，传感器104和透镜组件109相对于角度α(314)定位在一起，使得获得最终景深106，并且使得激光雷达传感器104和透镜组件109光学布局设计转移激光雷达102聚焦的物平面，以与激光器(或其他光源)扫描角度107(或激光雷达102的主照明方向)对准，从而接收在激光雷达102前方理论上无限远的距离处的照明的强背散射回波，而不减小光圈。在各种实施例中，这基于如下所述的图3的参数的相互关系，即：
sin(α)＝Di/H1 (等式1)(基于Scheimpflug原理)；
sin(α)＝f/H2 (等式2)(基于Hinge规则)；
1/f＝1/DI+1/DO (等式3)(基于Gaussian光学等式)；
H1/(Di+Do)＝H2/Do (等式4)(基于焦平面与主光照方向对准)；以及
θ＝2·tan-1(S′/2·f) (等式5)(基于视角等式)。
同样在图3的实施例中，第三角度(θ)334(也称为竖直视角(AOV))覆盖视点380附近(例如，在某些实施例中，图3的距离“L”370小于5米)，其通过根据(上述)视角等式确定图像尺寸获得。此外，同样在图3的实施例中，焦平面304(或清晰聚焦平面)平行于第一平面302(其也可被称为竖直AOV的顶部边缘)，其通过根据上述Gaussian等式确定图像距离Di350获得，以确保最大的竖直视角(AOV)。
此外，在各种实施例中，焦平面304与主激光雷达光照方向和安装激光雷达的车辆平台的移动方向(例如，图1的方向108)对准，并且也平行于视场的边缘平面。同样在各种实施例中，焦平面304在光照方向和车辆移动方向上从车辆延伸理论上无限的距离。
参考图4，根据示例性实施例，提供了图1的车辆100的另一示例性激光雷达102的示意图。如图4所示，在各种实施例中，有两个传感器104，即第一传感器104(1)和第二传感器104(2)。如图4所示，在所描绘的实施例中，两个传感器104(1)和104(2)彼此对称放置，第一平面402位于中心。在所描绘的实施例中，第一传感器104(1)限定在第一平面402下方的激光雷达视角，第二传感器104(2)限定在第一平面402上方的激光雷达接收器视角。同样在所描绘的实施例中，两个传感器104(1)和104(2)与同一透镜组件109一起使用。第一和第二传感器的使用增加了总的竖直视角，以处理道路地形变化。
同样如图4所示，在所描绘的实施例中，第一传感器104(1)的第一传感器平面410(1)和等效透镜平面412彼此相交，并且与第一焦平面404(1)在交点420(1)处相交，并且相对形成角度α1 414(1)。类似地，第二传感器104(2)的第二传感器平面410(2)和等效透镜平面412彼此相交，并且与第二焦平面404(2)在交点420(2)处相交，并且相对形成角度α2 414(2)。
同样如图4所示，在各种实施例中，第一焦平面404(1)、平行于传感器的平面440(1)和相对于第一传感器104(1)的前局部平面442(1)均在图4的点422(2)相交。类似地，同样在各种实施例中，第二焦平面404(2)、平行于传感器的平面440(2)以及相对于第二传感器104(2)的前局部平面442(2)均在图4的点422(1)处相交。
同样如图4所示，在所描绘的实施例中，第一传感器104(1)与透镜组件109相结合，在激光雷达102的主照明方向(或激光器(或其他光源)扫描角度107)的下半部上，产生第一视场的第一角度θ1 430(1)，其包括第一前景深436(1)，并且在第一平面402和(最清晰聚焦的)第一焦平面404(1)之间。类似地，同样如图4所示，同样在所描绘的实施例中，第二传感器104(2)与透镜组件109相结合，在激光雷达102的主照明方向(或激光器(或其他光源)扫描角度107)的上半部上，产生第二视场的第二角度θ2430(2)，其包括第二前景深436(2)，并且在第一平面402和(最清晰聚焦的)第二焦平面404(2)之间。
此外，在各种实施例中，根据图4，第一和第二传感器104(1)和104(2)的竖直视角θ1 430(1)和θ2 430(2)都大于40度；第一传感器104(1)具有第一传感器平面；第二传感器104(2)具有第二传感器平面；并且单一的透镜组件109具有与第一传感器平面和第二传感器平面都形成非零角度的等效透镜平面。
参考图5，根据示例性实施例，提供了图1的车辆100的另一示例性激光雷达102的示意图。如图5所示，在各种实施例中，除了透镜组件109和两个传感器104(即，第一传感器104(1)和第二传感器104(2))之外，还具有反射镜113。在各种实施例中，反射镜113被设置成将第一传感器104(1)和第二传感器104(2)分开。如图5所示，反射镜113被添加为相对于透镜组件109具有45度角，反射传感器104之一的视角。因此，传感器104(1)和104(2)彼此分开，消除了角度θ1 530(1)和θ2 530(2)之间的间隙。
如图5所示，第一传感器104(1)的第一传感器平面510(1)和等效透镜平面512彼此相交，并且与第一焦平面504(1)在交点520(1)处相交，并且相对形成角度α1 514(1)。类似地，第二传感器104(2)的第二传感器平面510(2)和等效透镜平面512彼此相交，并且与第二焦平面504(2)在交点520(2)处相交，并且相对形成角度α2 514(2)。
同样如图5所示，第一焦平面504(1)、第一传感器104(1)的平行于传感器的平面540(1)以及前局部平面542均在图5的点522(1)处相交。类似地，同样在各种实施例中，第二焦平面504(2)、第二传感器104(2)的平行于传感器的平面540(2)以及前局部平面542均在图5的点522(2)处相交。
同样如图5所示，在所描绘的实施例中，第一传感器104(1)与透镜组件109相结合，在激光雷达102的主照明方向(或激光器(或其他光源)扫描角度107)的下半部上，产生第一视场106(1)的第一角度θ1 530(1)，其包括第一前景深536(1)，并且在第一平面502和(最清晰聚焦的)第一焦平面504(1)之间。类似地，也如图5所示，同样在所描绘的实施例中，第二传感器104(2)与反射镜113和透镜组件109相结合，在激光雷达102的主照明方向(或激光器(或其他光源)扫描角度107)的上半部上，产生第二视场106(2)的第二角度θ2 530(2)，其包括第二前景深536(2)，并且在第一平面502和(最清晰聚焦的)第二焦平面504(2)之间。
参考图6，根据示例性实施例，提供了图1的车辆100的另一示例性激光雷达102的示意图。如图6所示，在各种实施例中，结合单个的传感器104使用两个透镜组件109，即第一透镜组件109(1)和第二透镜组件109(2)。第一和第二透镜组件的使用增加了总竖直视角，以处理道路地形变化。
如图6所示，传感器平面610在交点620(1)处与第一透镜组件109(1)的第一等效透镜平面612(1)和第一焦平面604(1)相交，并相对形成角度α614。类似地，传感器平面610在交点620(2)处与第二透镜组件109(2)的第二等效透镜平面612(2)和第二焦平面604(2)相交，并相对形成角度α614。
同样如图6所示，第一焦平面604(1)、平行于传感器的平面640和相对于第一透镜组件109(1)的第一前局部平面642(1)均在图6的点622(1)相交。类似地，同样在各种实施例中，第二焦平面604(2)、平行于传感器的平面640和相对于第二透镜组件109(2)的第二前局部平面642(2)均在图6的点622(2)相交。
同样如图6所示，在所描绘的实施例中，传感器104与第一透镜组件109(1)相结合，在激光雷达102的主照明方向(或激光器(或其他光源)扫描角度107)的下半部上，产生第一视场的第一角度θ1 630(1)，其包括前景深636和后景深638，并且在(最清晰聚焦的)第一焦平面604(1)上方，伴随近视点680，如图所示。类似地，也如图6所示，同样在所描绘的实施例中，传感器104与第二透镜组件109(2)相结合，在激光雷达102的主照明方向的(或激光器(或其他光源)扫描角度107)上半部上，产生第二视场的第二角度θ2 630(2)，包括在(最清晰聚焦的)第二焦平面604(2)下方。
此外，在各种实施例中，同样参见图6，单个传感器104的竖直视角大于40度；第一透镜组件109(1)具有第一等效透镜平面612(1)；第二透镜组件109(2)具有第二等效透镜平面612(2)；并且第一透镜平面612(1)和第二透镜平面612(2)中的每一个都与传感器平面610形成非零角度。
图7和8是根据各种示例性实施例的示例性车辆应用以及图1-6的激光雷达和图1的车辆的相关实现的示意图。
参考图7，车辆应用被提供用于对象深度确定和目标检测(例如，车辆、行人、车道等)。如图7所示，在所描绘的实施例中，展示了两个激光雷达102，包括前(第一)激光雷达102(1)(例如，固态激光雷达)和车顶安装的(第二)激光雷达102(2)。这两种激光雷达类型可以在车辆上结合使用，也可以在不同的车辆上单独使用。下面结合下面图8中的示例性实施方式更详细地描述图7的应用。
具体地，参考图8，提供了用于图7的应用的根据示例性实施例的激光雷达102的配置。在图8的实施例中，设置如上文结合图3所述的相同的传感器104和透镜组件109，并且包括相同的角度α314。
在所描绘的实施例中，图3的实施例的整个激光雷达102(包括传感器104和透镜组件109布局)是成角度的，以提高处理道路地形变化的能力。具体地，在所描绘的实施例中，焦平面804平行于第一平面802，并且第一平面802与平行于路面870的平面871成角度β801。在某些实施例中，角度β801的最大值是十到二十度，使得激光雷达102将不会失去接收足够远的景深的能力，即使路面870中存在斜坡875。在所描绘的实施例中，激光雷达102仍然保持理论上无限的深度。此外，通过确定激光雷达102的光圈范围(f-stop)，路面870被覆盖在激光雷达接收器景深区域中。同样在各种实施例中，视角(AOV)θ830的值大于三十度；角度β801的值在5度和20度之间。图8中还描绘了两个交点820和822。
此外，在其他实施例中，图7的车辆应用也可以结合图4-6中描绘的并且在上文中结合其描述的激光雷达接收器配置来实现，包括具有：(i)如上面参照图4阐述的两个传感器104(1)和104(2)以及单个透镜组件109；(ii)如上面参照图5阐述的两个传感器104(1)和104(2)、相伴的反射镜111和透镜组件109；和(iii)如上面参照图6阐述的单个传感器104结合两个透镜组件109(1)和109(2)。
应当理解，系统、车辆、应用和实现方式可以不同于附图中描绘的和本文描述的那些。例如，在各种实施例中，图1的车辆100、激光雷达102、控制系统120和/或其他系统130可以变化。此外，同样在各种实施例中，除了其他可能的变化之外，图2-8的各种实施例、车辆应用和配置也可以在不同的实施例中变化。
虽然在前面的详细描述中已经给出了至少一个示例性实施例，但是应当理解还存在大量的变化。还应当理解，一个或多个示例性实施例仅是示例，并不旨在以任何方式限制本公开的范围、适用性或配置。相反，前面的详细描述将为本领域技术人员提供实现一个或多个示例性实施例的便利的路线图。应当理解，在不脱离所附权利要求及其合法等同中阐述的本公开的范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。

Claims (10)

1.一种激光雷达，其配置为安装在移动平台中，该激光雷达包括：
扫描器，其包括被配置为在照明方向上引导照明的光源；
光强接收器，其包括：
一个或多个光强传感器；和
一个或多个透镜组件，其相对于所述一个或多个光强传感器配置，使得所述一个或多个光强传感器的至少一个传感器平面倾斜，以与所述一个或多个透镜组件的至少一个等效透镜平面形成非零角度；
其中：
接收器传感器在其上聚焦的物平面与主激光雷达光照方向对准；
焦平面对准平行于安装激光雷达的移动平台的移动方向；和
从近场到远场的整个激光雷达照明体积位于激光雷达接收器的最清晰的焦平面周围。
2.根据权利要求1所述的激光雷达，其中：
光强传感器包括焦平面；
焦平面在一点处相对于透镜组件的等效透镜平面和传感器平面成非零角度；并且
焦平面与传感器平面和透镜平面相交于一点。
3.根据权利要求2所述的激光雷达，其中，所述焦平面：
与主激光雷达光照方向和安装激光雷达的车辆平台的移动方向对准；并且
平行于视场的边缘平面。
4.根据权利要求3所述的激光雷达，其中，所述焦平面在光照方向和车辆移动方向上从车辆延伸理论上无限的距离。
5.根据权利要求1所述的激光雷达，其中：
所述一个或多个光强传感器包括单个光强传感器；且
所述一个或多个透镜组件包括单个透镜组件。
6.根据权利要求1所述的激光雷达，其中：
所述一个或多个光强传感器包括第一光强传感器和第二光强传感器；
所述一个或多个透镜组件包括单个透镜组件；
第一和第二光强传感器的竖直视角均大于40度；
第一光强传感器具有第一传感器平面；
第二光强传感器具有第二传感器平面；
所述单个透镜组件具有与第一传感器平面和第二传感器平面二者都形成非零角度的等效透镜平面；并且
第一和第二或更多光强度传感器的使用增大了激光雷达接收器视场以处理道路地形变化。
7.根据权利要求6所述的激光雷达，其中，所述光强接收器还包括：
反射镜，其被设置为分开第一光强传感器和第二光强传感器。
8.根据权利要求1所述的激光雷达，其中：
所述一个或多个光强传感器包括单个光强传感器；并且
所述一个或多个透镜组件包括第一透镜组件和第二透镜组件。
9.根据权利要求8所述的激光雷达，其中：
所述单个光强传感器的竖直视角大于40度；
第一透镜组件具有第一等效透镜平面；
第二透镜组件具有第二等效透镜平面；
第一透镜平面和第二透镜平面中的每一个都与传感器平面形成非零角度；并且
第一和第二或更多透镜组件的使用增大了激光雷达接收器视场以处理道路地形变化。
10.一种车辆，包括：
车身；和
设置在车身上的激光雷达，该激光雷达包括：
扫描器，其包括被配置为在照明方向上引导照明的光源；和
光强接收器，其包括：
一个或多个光强传感器；和
一个或多个透镜组件，其相对于所述一个或多个光强传感器配置，使得所述一个或多个光强传感器的至少一个传感器平面倾斜，以与所述一个或多个透镜组件的至少一个等效透镜平面形成在零度和九十度之间的非零角度；
其中：
接收器传感器在其上聚焦的物平面与主激光雷达光照方向对准；
焦平面对准平行于安装激光雷达的移动平台的移动方向；并且
从近场到远场的整个激光雷达照明体积位于激光雷达接收器的最清晰的焦平面周围。
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