CN113567956A - 一种探测装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种探测装置，包括：发射组件，用于发射激光束；准直整形组件，用于将所述激光束处理为准直的线状激光束；扫描转镜组件，包括至少一个反射面，用于反射线状激光束；接收组件，用于接收目标回波，将目标回波由光信号转换为其对应的电信号，其中，目标回波包括线状激光束的反射信号；同步组件，至少用于获取至少一个反射面中的工作反射面的同步位置，同步位置表征工作反射面初始接收到线状激光束的位置，工作反射面对应线状激光束的出射方向。本申请的探测装置可实现在不增加探测装置成本和体积的基础上，提高探测装置的分辨率。

Description

一种探测装置及其控制方法
本申请要求于2021年4月09日提交中国国家知识产权局、申请号为202110382166.4、申请名称为“一种探测装置及其控制方法”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本申请涉及激光雷达技术领域，尤其涉及一种探测装置及其控制方法。
背景技术
激光雷达(Lidar)技术是一种光学测量技术，它通过向目标照射一束光，通常是一束脉冲激光来测量目标的距离等参数。例如，激光雷达是通过测量发射光与接收光的时间差(也称为光的飞行时间(Time of flight))来测量目标距离光源的距离。
激光雷达输出数据称为点云，在3D建模、自动驾驶、测绘学、考古学、地理学、地貌、地震、林业、遥感以及大气物理等领域都有应用。此外，这项技术还用于机载激光地图测绘、激光测高、激光雷达等高线绘制等等具体应用中。
图1为现有技术中的激光雷达系统的结构示意图，如图1所示，现有的激光雷达系统包括发射模组、接收模组、旋转云台以及内部的控制与算法模块(图1中未示出)，发射模组由多个激光发射器组成，接收模组由多个雪崩二极管(avalanche photodiode，APD)探测器组成，发射模组激光发射器与接收模组探测器一一对应，发射光束照射到空间物体上反射后被接收模组的探测器接收到，形成空间物体的点云图像。该激光雷达由于采用点扫点收的扫描方式，需探测器与激光发射器一一对应设置，如果要实现高精度垂直分辨率，需要增加接收模组和发射模组的激光发射器和探测器的个数，但是增加激光发射器和探测器的数量，势必增加激光雷达的成本和体积。
发明内容
本申请的实施例提供了一种探测装置及其控制方法，通过采用线扫线收的扫描方式，实现在不增加探测装置成本和体积的基础上，提高探测装置的分辨率。
第一方面，本申请实施例提供一种探测装置，包括：发射组件，用于发射激光束；准直整形组件，用于将所述激光束处理为准直的线状激光束或面状激光束；扫描转镜组件，包括至少一个反射面，用于反射所述线状激光束或面状激光束；接收组件，用于接收目标回波，其中，所述目标回波包括所述线状激光束或面状激光束的反射信号；同步组件，至少用于获取所述至少一个反射面中的工作反射面的同步位置，所述同步位置表征所述工作反射面初始接收到所述线状激光束或面状激光束的位置，所述工作反射面对应所述线状激光束或面状激光束的出射方向。进一步可选的，所述探测装置还可以包含控制组件，至少用于根据所述同步组件获取的所述同步位置，控制所述扫描转镜组件和所述发射组件。
本申请实施例通过采用线扫线收的扫描方式，实现在不增加探测装置成本和体积的基础上，显著提高了探测装置的分辨率。
在一个可能的实现中，所述发射组件包括由多个激光发射器组成的激光发射器阵列。
在另一个可能的实现中，所述激光发射器阵列包括至少一列激光发射器，其中，所述至少一列激光发射器中的第一列激光发射器至少包括N组激光发射器，所述N组激光发射器交错排列，或者，所述N组激光发射器共线排列，或者，所述N组激光发射器不共线排列，其中，所述N为大于1的正整数。通过采用多个激光发射器的合理排列，实现发射组件中的多个激光发射器的空间隔离度降低激光串扰。需要说明的是，这里的第一列激光发射器是所述至少一列激光发射器中的任一列，这里的“第一”不进行次序或者顺序的限定，仅是为了方便阐述技术方案。
在另一个可能的实现中，所述N组激光发射器中的各组激光发射器的数量相同，或者存在至少两组激光发射器的数量不同。
在另一个可能的实现中，所述多个激光发射器包括边缘发射激光发射器和垂直腔面发射激光发射器，所述边缘发射激光发射器(edge emitting laser，EEL)和垂直腔面发射激光器(vertical cavity surface emitting laser，VCSEL)相邻排列。或者，所述多个激光器也可以只包括VCSEL激光器。
在另一个可能的实现中，所述探测装置还包括处理组件，用于控制所述激光发射器阵列中的各个激光发射器的发射参数，所述发射参数包括发射开关参数、发射功率参数、发射脉冲/连续光参数、重频参数中的至少一个。
本申请实施例的探测装置的发射组件中的多个激光发射器通过采用EEL与VCSEL组合的方式，可单独控制每个激光发射器发射参数，实现提升探测装置的测距精度和抗干扰的性能。
在另一个可能的实现中，所述准直整形组件包括多个微透镜组件，所述多个微透镜组件中的不同微透镜组件将所述激光束准直整形为不同能量分布的线状激光束；所述处理组件，用于调节所述各个激光发射器的发射参数和/或所述多个微透镜组件，以调节所述线状激光束的能量分布。
本申请实施例的探测装置，处理组件可根据上一帧的感知结果/其他需要，实现动态改变光斑能量分布；例如，提升感兴趣区域(region of interest，ROI)的扫描精度/频率，以实现对感兴趣区域(车、人、建筑或随机斑块)的快速定位与高精度扫描；降低非ROI的扫描精度和功率，以实现节能环保。
在另一个可能的实现中，所述至少一个反射面平行设置于所述扫描转镜组件的旋转轴的轴线方向。
在另一个可能的实现中，所述至少一个反射面中的任一反射面在所述扫描转镜组件的沿旋转轴的轴线方向上的反射面中部向所述旋转轴倾斜设置，扩大探测装置的竖直扫描视场。
在另一个可能的实现中，所述发射组件和所述接收组件位于所述扫描转镜组件的同一侧。
在另一个可能的实现中，所述发射组件和所述接收组件分别位于所述扫描转镜组件的两侧。
例如，所述至少一个反射面包括第一工作反射面和第二工作反射面，所述发射组件发射的激光束经所述准直整形组件处理为准直的线状激光束或面状激光束，照射至第一工作发射面，所述接收组件用于接收第二工作反射面反射的目标回波，其中，第一工作反射面对应所述线状激光束或面状激光束的出射方向，所述目标回波包括所述线状激光束或面状激光束的反射信号，所述第二工作反射面对应所述线状激光束或面状激光束的反射信号的入射方向，所述第一工作反射面和第二工作反射面相互垂直。或者在其他可能的实现方式中，所述第一工作反射面和所述第二工作反射面之间的角度大于0度但不完全垂直(如接近垂直)，又或者，所述第一工作反射面和所述第二工作反射面平行。
具体的，在所述扫描转镜组件具有4个反射面的情况下，所述第一工作反射面和第二工作反射面可以为相邻且垂直的两个反射面。
在另一个可能的实现中，所述接收组件至少包括第一接收组件和第二接收组件；所述第一接收组件和所述发射组件位于所述扫描转镜组件的同一侧，所述第二接收组件和所述发射组件分别位于所述扫描转镜组件的两侧。
例如，所述至少一个反射面包括第三工作反射面和第四工作反射面，所述发射组件发射的激光束经所述准直整形组件处理为准直的线状激光束或面状激光束，照射至第三工作发射面，所述第一接收组件用于接收所述第三工作反射面反射的目标回波，所述第二接收组件用于接收第四工作反射面反射的目标回波，其中，第三工作反射面对应所述线状激光束或面状激光束的出射方向，所述目标回波包括所述线状激光束或面状激光束的反射信号，所述第四工作反射面对应所述线状激光束或面状激光束的反射信号的入射方向，所述第三工作反射面和第四工作反射面相互垂直。或者在其他可能的实现方式中，所述第三工作反射面和第四工作反射面之间的角度大于0度但不完全垂直，或者，所述第三和第四反射面平行。
具体的，在所述扫描转镜组件具有4个反射面的情况下，所述第三工作反射面和第四工作反射面可以为相邻且垂直的两个反射面。
在另一个可能的实现中，所述发射组件至少包括第一发射组件和第二发射组件，所述准直整形组件至少包括第一准直整形组件和第二准直整形组件，所述接收组件至少包括第一接收组件和第二接收组件；所述扫描转镜组件包括多个反射面，所述第一发射组件、第一准直整形组件和第一接收组件，和所述第二发射组件、第二准直整形组件和第二接收组件分别设置于所述扫描转镜组件的相对两侧；所述第一发射组件用于发射第一激光束，所述第一准直整形组件用于将所述第一激光束处理为准直的第一线状激光束或第一面状激光束，并将其准直至第一工作反射面，所述第一接收组件用于接收第一目标回波，其中，所述第一工作反射面对应所述第一线状激光束或第一面状激光束的出射方向，所述第一目标回波包括所述第一线状激光束或第一面状激光束的反射信号；所述第二发射组件用于发射第二激光束，所述第二准直整形组件用于将所述第二激光束处理为准直的第二线状激光束或第二面状激光束，并将其准直至第二工作反射面，所述第二接收组件用于接收第二目标回波，其中，所述第二工作反射面对应所述第二线状激光束或第二面状激光束的出射方向，所述第二目标回波包括所述第二线状激光束或第二面状激光束的反射信号。本申请实施采用具有多个反射面的扫描转镜，并且双面打光在提高时间利用率和出点率的基础上，进一步扩大探测装置的扫描视场。
在另一个可能的实现中，所述发射组件至少包括第三发射组件和第四发射组件，所述准直整形组件至少包括第三准直整形组件和第四准直整形组件，所述接收组件至少包括第五接收组件和第六接收组件；所述至少一个反射面至少包括第七和第八工作反射面。
例如，所述第三发射组件、第三准直整形组件和第五接收组件，和所述第四发射组件、第四准直整形组件和第六接收组件分别设置于所述扫描转镜组件的两侧；所述第三发射组件用于发射第三激光束，所述第三准直整形组件用于将所述第三激光束处理为准直的第三线状激光束或第三面状激光束，并将其准直至第七工作反射面，所述第六接收组件用于接收所述第八工作面反射的第三目标回波，其中，所述第七工作反射面对应所述第三线状激光束或第三面状激光束的出射方向，所述第三目标回波包括所述第三线状激光束或第三面状激光束的反射信号，所述第八工作反射面对应所述第三线状激光束或第三面状激光束的反射信号的入射方向，所述第七工作反射面和第八工作反射面相互垂直，或者在其他可能的实现方式中，所述第七和第八工作反射面之间的角度大于0度但不完全垂直，或者，所述第七和第八反射面平行；所述第四发射组件用于发射第四激光束，所述第四准直整形组件用于将所述第四激光束处理为准直的第四线状激光束或第四面状激光束，并将其准直至第八工作反射面，所述第五接收组件用于接收所述第七工作面反射的第四目标回波，其中，所述第四目标回波包括所述第四线状激光束或第四面状激光束的反射信号。
具体的，在所述扫描转镜组件具有4个反射面的情况下，所述第七工作反射面和第八工作反射面可以为相邻且垂直的两个反射面。
在另一个可能的实现中，所述探测装置还包括视窗，所述扫描转镜组件包括旋转轴，所述至少一个反射面绕所述旋转轴转动，所述旋转轴设置于第一平面和第二平面或曲面之间，其中，所述第一平面基于所述线状激光束或面状激光束的光轴方向和所述线状激光束或面状激光束的光斑延伸方向确定，所述第二平面或曲面为所述视窗所在平面或曲面。
在另一个可能的实现中，所述接收组件包括单光子雪崩探测器像素阵列，所述单光子雪崩探测器像素阵列包括多个像素，所述像素包括一个或多个单光子雪崩探测器。
本申请实施例的探测装置，接收组件采用单光子雪崩二极管(single-photonavalanche diode，SPAD)作为探测器，可以根据需要实现SPAD的binning，既可以利用SPAD阵列的高密度提升接收分辨率，又可以利用SPAD的高灵敏度以及SPAD绑定为一个像素提升测远距离，提升动态范围。
在另一个可能的实现中，探测装置还包括处理组件，用于根据所述目标回波对应的电信号控制所述单光子雪崩探测器像素阵列的参数，以调节所述接收组件的分辨率，其中，所述雪崩探测器像素阵列的参数包括，所述像素的间隔和/或所述像素中单光子雪崩探测器的数量和/或所述像素包括的单光子雪崩探测器，根据上一帧的感知结构，调整SPAD的像素密度，以实现在ROI实现高像素，提升ROI的分辨率。
在另一个可能的实现中，所述接收组件包括硅光电倍增管阵列，所述硅光电倍增管阵列包括多个像素，所述像素包括一个或多个硅光电倍增管。
在另一个可能的实现中，探测装置还包括处理组件，用于根据所述目标回波对应的电信号控制所述硅光电倍增管阵列的参数，以调节所述接收组件的分辨率，其中，所述硅光电倍增管阵列的参数包括，所述像素的间隔和/或所述像素中硅光电倍增管的数量和/或所述像素包括的硅光电倍增管。
在另一个可能的实现中，所述线状激光束包括N段子线状激光束，所述M段子线状激光束拼接形成所述线状激光束；或者，所述面状激光束包括N个子面状激光束，所述M个子面状激光束拼接形成所述面状激光束；其中，所述M为大于或等于2的正整数。
在另一个可能的实现中，所述M段子线状激光束中相邻的子线状激光束在其延伸方向上相接或部分重叠；或者，所述M个子面状激光束中相邻的子面状激光束相接或部分重叠。
在另一个可能的实现中，所述M段子线状激光束的光斑沿所述探测装置的垂直视场角延伸，所述M段子线状激光束的光斑在所述探测装置的垂直视场角内均匀分布或非均匀分布。
在另一个可能的实现中，所述线状激光束的光斑沿所述探测装置的水平视场角延伸或相对于所述探测装置的水平视场角倾斜。
在另一个可能的实现中，所述线状激光束照射至实体表面形成线状光斑或凸字形光斑；
或者，所述M个子面状激光束照射至实体表面形成的光斑的形状相同，所述面状激光束照射至实体表面形成矩形光斑；或者，所述M个子面状激光束照射至实体表面形成的光斑的形状至少有两个不同，所述面状激光束照射至实体表面形成异形光斑。
在另一个可能的实现中，探测装置还包括驱动装置，用于驱动所述扫描转镜组件绕旋转轴转动，所述扫描转镜组件包括多个反射面合围成容置空间，所述驱动装置设置于所述容置空间内，进一步降低探测装置的体积。
第二方面，本申请实施例还提供一种探测装置的控制方法，包括：控制发射组件发射激光束，所述激光束经准直整形组件处理为准直的线状激光束；控制扫描转镜组件旋转以进行扫描；控制接收组件接收目标回波，以将所述目标回波转换为电信号，所述目标回波包括所述线状激光束的反射信号。
在一个可能的实现中，根据所述目标回波对应的电信号，控制所述各个激光发射器的发射参数和/或所述多个微透镜组件，以调节所述线状激光束的能量分布。
本申请实施例通过线扫线收的扫描方式，实现在不增加探测装置成本和体积的基础上，显著提高了探测装置的分辨率。
在一个可能的实现中，根据所述目标回波对应的电信号，调节所述单光子雪崩探测器像素阵列的参数，以调节所述接收组件的分辨率，其中，所述雪崩探测器像素阵列的参数包括，所述像素的间隔和/或所述像素中单光子雪崩探测器的数量。
本申请实施例的探测装置的控制方法，根据上一帧的感知结果/其他需要，实现动态改变光斑能量分布；例如，提升感兴趣区域(region of interest，ROI)的扫描精度/频率，以实现对感兴趣区域(车、人、建筑或随机斑块)的快速定位与高精度扫描；降低非ROI的扫描精度和功率，以实现节能环保。
在一个可能的实现中，所述控制发射组件发射激光束，之前还包括：控制同步组件和扫描转镜组件工作，以获取工作反射面的同步位置；根据所述同步位置，控制所述扫描转镜组件和发射组件同步。
本申请实施例的探测装置的控制方法根据上一帧的感知结构，调整SPAD的像素密度，以提高ROI的像素，进而提升ROI的分辨率。
第三方面，本申请实施例还提供一种芯片，包括至少一个处理器和通信接口，所述处理器用于执行第二方面所述的方法。
第四方面，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机中执行时，令所述计算机执行第二方面所述的方法。
第五方面，本申请实施例还提供一种激光雷达系统，至少包括第一方面所述的探测装置。
第六方面，本申请实施例还提供一种终端，至少包括第一方面所述的探测装置，第五方面所述的激光雷达系统。
附图说明
下面对实施例或现有技术描述中所需使用的附图作简单地介绍。
图1为现有技术中的激光雷达系统的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种探测装置的结构示意图；
图3为一种探测装置的发射组件中的一列激光发射器可能的排布方式；
图4为一种探测装置的发射组件中的一列激光发射器可能的排布方式；
图5为包括EEL和VCSEL的一列激光发射器的排布方式；
图6为点状激光束整形为线状激光束的示意图；
图7a为探测装置的发射组件发射激光束的一种光斑示意图；
图7b为探测装置的发射组件发射激光束的另一种光斑示意图；
图7c为探测装置的发射组件发射激光束的另一种光斑能量分布示意图；
图7d为探测装置的发射组件发射激光束的另一种光斑能量分布示意图；
图7e为探测装置的发射组件发射激光束的另一种光斑示意图；
图7f为探测装置的发射组件发射激光束的另一种光斑示意图；
图7g为探测装置的发射组件发射激光束的另一种光斑示意图；
图7h为探测装置的发射组件发射激光束的另一种光斑示意图；
图8为多面镜的双面打光示意图；
图9为多面镜双面打光，多面镜转动θ2角度时光线出射方向变化示意图；
图10为反射面为非平面的多面镜的的双面打光示意图；
图11为探测装置的一种多面镜的结构示意图；
图12a-图12k为探测装置的发射组件和接收组件的部署示意图；
图13为SPAD探测器阵列的结构示意图；
图14为SiPM阵列的结构示意图；
图15为本申请实施例探测装置调节线状激光束的能量分布的示意图；
图16为本申请实施例提供的一种探测装置的控制方法；
图17为本申请实施例提供的另一种探测装置的控制方法；
图18为本申请实施例提供的一种芯片的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
在本申请的描述中，术语“中心”、“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申请和简化描述，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申请的限制。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是抵触连接或一体的连接；对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
本申请提供一种探测装置，包括发射组件、准直整形组件、扫描转镜组件、接收组件、同步组件以及控制组件。其中，发射组件用于发射激光束；准直整形组件，用于将所述激光束处理为准直的线状激光束；扫描转镜组件，包括至少一个反射面，用于反射所述线状激光束；接收组件，用于接收目标回波，其中，所述目标回波包括所述线状激光束的反射信号；同步组件，至少用于获取所述至少一个反射面中的工作反射面的同步位置，所述同步位置表征所述工作反射面初始接收到所述线状激光束的位置，所述工作反射面对应所述线状激光束的出射方向；以及控制组件，至少用于根据所述同步组件获取的所述同步位置，控制所述扫描转镜组件和所述发射组件。
本申请实施例的探测装置，通过设置准直整形组件将激光束整形为线状激光束，以实现探测装置的线扫线收，在无需增加激光发射器的数量的情况下，即可实现探测装置高精度垂直分辨率。
图2为本申请实施例提供的一种探测装置的结构示意图。如图2所示，该探测装置至少包括：发射组件21、准直整形组件22、扫描转镜组件23、同步组件24、接收组件24和控制组件26。其中，发射组件21用于发射激光束。准直整形组件22设置于激光束传输路径上，用于将该激光束处理为准直的线状激光束，并将线状激光束准直至扫描转镜组件23。扫描转镜组件23包括至少一个反射面，用于将线状激光束反射至目标扫描空间，该反射面可绕旋转轴线转动，在反射面转动过程中，改变线状激光束的出射方向以实现对目标空间的扫描。同步组件24至少用于获取至少一个反射面中的工作反射面的同步位置，同步位置表征工作反射面初始接收到线状激光束的位置，工作反射面对应线状激光束的出射方向。接收组件25用于接收目标回波，将目标回波由光信号转换为其对应的电信号，其中，目标回波包括线状激光束的反射信号。控制组件26至少用于根据同步组件获取的同步位置，控制扫描转镜组件和发射组件。
可以理解的是，本实施例中提到的工作反射面为将线状激光束或面状激光束反射至目标探测空间，或者将目标回波反射至接收组件以接收目标回波的至少一个反射面中的反射面。
其中，发射组件包括至少一个激光发射器，这里的激光发射器发射的激光束为点状激光束，因此需要准直整形组件将点状激光束准直整形为线状激光束以实现探测装置的线扫线收的扫描方式。
容易理解的，点状激光束指激光束照射到实体的表面后形成点光斑的激光束。例如激光束照射到扫描转镜组件的反射面上形成点光斑，或者激光束照射到目标扫描空间内的物体上形成点光斑，或者激光束照射到接收组件的探测器向形成点光斑，则该激光束称为点状激光束。线状激光束指激光束照射到实体的表面后形成线光斑的激光束。例如激光束照射到扫描转镜组件的反射面上形成线光斑，或者激光束照射到目标扫描空间内的物体上形成线光斑，或者激光束照射到接收组件的探测器向形成线光斑，则该激光束称为线状激光束。
在一个示例中，发射组件包括由多个激光发射器组成的激光发射器阵列。该激光发射器阵列可以具有一列激光发射器也可以具有多列激光发射器。
其中一列激光发射器可以由N组激光发射器构成，其中一组激光发射器的数量为X个，N和X均为正整数。N组激光发射器可以有多种方式排列，例如多段式/插花式。本申请不限定激光发射器阵列具有的多列激光发射器中每列激光发射器中激光发射器的数量和排布，可以完全相同、部分相同或者完全不同。上述N组激光发射器构成的一列激光发射器可以为所述多了激光发射器中的某一列或者多列。
下面以N＝4，X＝4为例介绍一列激光发射器可能的排布方式，图3示出了一列激光发射器可能的排布方式，例如图3中最右侧的排布方式，4组激光发射器共线排列形成一列激光发射器，以及图3中其他的排列方式，至少两组激光发射器不共线排列形成一列激光发射器。
另外，激光发射器列中的N组激光发射器也可以交错排列，例如图4中的左侧的激光发射器的排布方式，使部分(例如3个)激光发射器交叉排列，以提升交叉区域的功率密度。N组激光发射器中的各组激光发射器中的数量可以相同或者不相同，也可以存至少两组激光发射器的数量相同，例如图4中的右侧的激光发射器的排布方式。
需要解释的是，图3和图4中的激光发射器列中的激光发射器的排布方式仅为部分举例示意，并不限于上述举例，可以根据需要进行合理的排布，以实现发射组件中的多个激光发射器的空间隔离度，降低激光串扰影响。
发射组件的激光发射器并不限于激光发射器的种类，例如，激光发射器可以为固体激光器、半导体激光器、气体激光器、染料激光器、红外激光器、X射线激光器、化学激光器、自由电子激光器、准分子激光器、光纤导波激光器等中的至少一个。可以根据实际情况选择合适的激光器。
多个激光发射器可以只包括一种激光发射器，例如，EEL或者VCSEL。也可以包括至少两种激光发射器混合。例如包括EEL和VCSEL，EEL和VCSEL相邻排布(参见图5)。可以通过不同的时刻分别发光控制，探测当前视场的物体状况，根据状况，实现远近距离不同的发射功率EEL/VCSEL，提升功率动态范围。具体的，所述多个激光发射器也可以包含EEL和VCSEL的至少一个。进一步可选的，所述多个激光发射器还可以包含其它激光发射器。
回到图2，一种实现中，准直整形组件22可以包括光学透镜/微透镜组件，通过将发射组件21发射的激光束准直，降低其发散角度，使之能量集中以实现探测装置更远距离的探测扫描；通过将发射组件21发射点状激光束整形为线状激光束(参见图6)，为实现探测装置的线扫线扫打下基础。
值得注意的是，“透镜”可以具有不同或相同形状、厚度和/或曲率的若干块玻璃。透镜并不限于单块玻璃。
一种实现中，准直整形组件可以包括准直器和合束器，准直器用于将发射组件发射的多个激光束准直，以降低其发散角；合束器用于将多个激光束整形处理为光斑能量连续的线状激光束或面状激光束。准直器或合束器可以由多个透镜或微透镜经过合理的部署实现准直功能或光束整形功能。
容易理解的是，N组激光发射器竖向排列形成一列激光发射器，N组激光发射器发射的激光束经过准直整形组件整形为M段子线状激光束，M段子线状激光束拼接形成一条线状激光束，其中，N等于M，当N＝M＝1时，线状激光束为1组激光发射器发射的激光束经准直整形组件整形成；当N和M均为大于或等于2的正整数时，线状激光束为N组激光束发射的激光束经准直整形组件整形形成的M段子线状激光束拼接形成。
N组激光发射器不同的排布方式，发射的激光束经准直整形组件整形成的M段子线状激光束拼接形成的线状激光束不同。
例如，当2组激光发射器共线排列形成一列激光发射器(参照图3最右侧的排布方式)，2组激光发射器发射的激光束经准直整形组件整形为2段子线状激光束，2段子线状激光束相接形成一条线状激光束，该线状激光束照射至实体表面(例如扫描转镜的反射面)形成能量分布均匀的线光斑(参见图7a)。需要说明的是，本领域技术人员可知，实质上的光斑整体上呈不同强度的能量分布，核心区域能量密度较大，光斑形状较为明显，而边缘部分逐渐向外延伸，边缘部分的形状并不清晰，且伴随能量强度的逐渐减弱，靠近边缘的光斑部分辨识度相对较低。因此，本申请所涉及的具有一定形状的光斑可以理解为能量较强且能量密度较大的部分所形成的边界易识别的光斑，并非是技术意义上的光斑的整体。例如，可以用最大能量密度的1/e2来定义光斑的边界。
当2组激光发射器不共线交错排列(参见图4中的左侧排布方式)，2组激光发射器发射的激光束经准直整形组件整形为2段子线状激光束，2段子线状激光束在其延伸方向上部分重叠形成一条线状激光束，该线状激光束照射至实体表面形成中间部分(即重叠部分)能量较大，两边能量较小的线状光斑(参见图7b)。或者，当2组激光束发射器共线交错排列，2组激光发射器发射的激光束经准直整形组件整形为2段子线状激光束，2段子线状激光束在其延伸方向上部分重合形成一条线状激光束，该线状激光束照射至实体表面形成中间能量较大且向一侧凸出(即重合部分)能量较大，两边能量较小的凸字形线状光斑(参见图7c和图7d)。如此，使探测装置的中心FOV探测距离增大。
N组激光发射器可相对于水平面平行或倾斜排布，发射的激光束经准直整形组件整形为线状激光束，该线状激光束照射至实体表面形成相对于水平面平行或倾斜的线状光斑(参见图7e-7g)。
在一个示例中，N组激光发射器中的各组激光发射器的数量相同，N组激光发射器均匀排布，发射的激光束经准直整形组件整形为M段子线状激光束，当N组激光发射器相对于水平面平行排布时，M段子线状激光束均分探测装置的水平FOV；当N组激光发射器相对于水平面垂直排布时，M段子线状激光束均分探测装置的垂直FOV。
在另一个示例中，N组激光发射器中的各组激光发射器的数量不同，N组激光发射器均匀或非均匀排布，发射的激光束经准直整形组件整形为M段子线状激光束，当N组激光发射器相对于水平面平行排布时，M段子线状激光束非均匀分布于探测装置的水平FOV；当N组激光发射器相对于水平面垂直排布时，M段子线状激光束非均匀分布于探测装置的垂直FOV。
为了使探测装置的扫描不存在间隙，需要经准直整形组件整形后的激光束的光斑的能量连续，准直整形组件整形后的激光束为线状激光束的形式以外还可以为面状激光束，面状激光束照射至实体表面形成面状光斑，以实现探测装置的物体扫描不存在间隙。
N组激光发射器发射的激光束经准直整形组件整形后形成M个子面状激光束，M个子面状激光束拼接形成能量连续的面状激光束。
在一个示例中，N组激光发射器中每组激光发射器的排布方式相同数量相同，经准直整形组件整形后形成M个子面状激光束，M个子面状激光束照射至实体表面形成M个形状相同的子面状光斑，M个子面状光斑拼接形成一个形状规则的面状光斑，例如矩形的面状光斑、正方形面状光斑等。
或者，N组激光发射器中每组激光发射器的排布方式不同和/或数量相同，经准直整形组件整形后形成M个子面状激光束，M个子面状激光束照射至实体表面形成M个形状各异的子面状光斑，M个子面状光斑拼接形成一个形状不规则的面状光斑也即异形光斑，这里的异形光斑的含义指区别于矩形、正方形、圆形、椭圆形、菱形等形状较为规则的光斑，异形光斑可以理解为位置连续但是形状不规则的光斑(参见图7h)，
本申请实施例提供的探测装置通过多个激光发射器的排布和准直整形组件的整形，使发射组件发射能量连续的光斑的激光束，可在一定程度上解决串扰问题。扫描转镜组件23，包括转镜，转镜可为具有一个反射面的单面反射镜，也可以为具有多个反射面的多面镜，例如，具有四个反射面的四面镜(参见图2)。四面镜设置于线状激光束的传输路径上，四面镜中的发射工作反射面将线状激光束发射至目标空间，四面镜绕器中轴线转动，改变线状激光束的出射方向以实现对目标空间的扫描。其中，发射工作反射面指四面镜中对应线状激光束出射方向的一个反射面，即四面镜中被准直整形组件准直整形的线状激光束照射到的反射面。
容易理解的是，随着四面镜的转动，线状激光束射向四面镜中的不同反射面，因此，发射工作反射面会随之切换为四面镜中的不同反射面。
一种示例中，四面镜旋转一周形成四帧数据，相比于单面反射镜旋转一周形成一帧数据，大大提升了扫描转镜组件的有效时间占整个旋转周期的比例，可以充分利用激光器的重频效率。同时相比于摆镜，由于扫描转镜组件始终在一个方向运动，所以不存在摆镜的来回运动对扫描运动周期的时间占用，提升了整个扫描周期的有效时间的占比。
可以理解的是，探测装置的一帧数据对应扫描转镜组件中的转镜的一个工作反射面扫描产生的目标回波对应的电信号，因此，四面镜旋转一周(360°)，探测装置形成四帧数据，而当扫描转镜组件中的转镜为单面反射镜时，单面反射镜只具有一个工作反射面，因此其旋转一周只能形成一帧数据。
本申请的探测装置的时间利用率为P*FOV/(360*2)，其中，P表示多面镜的反射面个数，FOV为一个反射面对应的视场角，因此，本申请的探测装置的扫描转镜组件中的转镜采用多面镜，相对于单面镜探测装置的时间利用率增加了P倍，极大的增加了探测装置的时间利用率。
具体的，扫描转镜组件还包括转轴和驱动转轴转动的驱动装置(例如驱动电机)，驱动装置驱动转轴转动，带动四面镜绕转轴转动。
在一个示例中，驱动装置设置于四面镜内部，以进一步降低探测装置的体积。例如，多面镜由四个反射镜合围形成四棱柱状结构，四棱柱状结构具有内部容置空间，驱动装置设置于容置空间内。
可以理解的，本申请实施例中的扫描转镜组件中的转镜为四面镜仅为示例，也可以为具有其他数量的反射面的多面镜，诸如五个、六个、八个反射面的反射镜，多面镜的反射面个数与帧率、探测距离、视场(field of view，FOV)规格等相关，可根据实际需求选择合适的多面镜作为扫描转镜组件中的转镜。
多面镜可以采用金属镀膜作为反射面，金属不限于铝/铝合金等，镀膜包括但不限于金属膜、介质膜等。或者，多面镜也可以采用框架贴镜面的方式实现，框架镜面可以采用玻璃或者塑胶等。
本申请实施例的探测装置可以采用向多面镜单面打光，也可以采用向多面镜多面打光方式，例如，向多面镜双面(A1面和A2面)同时打光，从而实现更大的FOV(参见图8-图9)。
多面镜的多个反射面中至少一个反射面平行设置于扫描转镜组件的旋转轴的轴线方向，即多面镜的多个反射面中的至少一个反射面为平面(参见图8或图9)。
多面镜的反射面还可以设计为其他形状，例如，反射面在沿旋转轴的轴线方向上中部向所述旋转轴倾斜。可选的，多面镜为对称斜面镜的设置，探测装置可以采用向多面镜单面打光，也可以采用向多面镜多面打光(参见图10)。
或者，多面镜的反射面在沿旋转轴的轴线方向上逐渐向旋转轴倾斜，多面镜的各个反射面为梯形(参见图11)，本申请实施例对多面镜的反射面的形状不进行限定，可根据需要设计合适的反射面形状。
在一个示例中，扫描转镜组件的反射面靠近视窗设置，以进一步增大探测装置的水平FOV。例如，扫描转镜组件的转轴设置于线状激光束或面状激光束的光轴方向和线状激光束或面状激光束的光斑延伸方向确定的平面，和视窗所在平面或曲面之间，以使转镜的反射面更加靠近视窗，将整形组件整形后的激光束更大角度的反射出视窗，增大探测装置的水平FOV。
发射组件和接收组件的部署有多种方式，例如部署一个发射组件和一个接收组件，实现单发单收，发射组件和接收组件可部署于扫描转镜组件的同一侧，即收发同侧，或者发射组件和接收组件可分别部署于扫描转镜组件的两侧，即收发异侧；或者，当扫描转镜为多面镜，且多面镜具有两个反射面互相垂直(例如，多面镜为四面镜，四面镜的相邻两个反射面均为90°，即互相垂直)时部署一个发射组件和两个接收组件，其中一个接收组件与发射组件同侧部署，另一个接收组件与发射组件异侧部署，实现一发两收；或者，部署多个(例如两个)发射组件和多个(例如两个)接收组件，多个发射组件分别向多面镜的不同反射面发射激光束，多个接收组件分别接收多个目标回波，实现向多面镜多面打光，增大探测装置的FOV；可根据需求确定发生组件和接收组件的部署方式，本申请不进行限制。需要说明的是，受限于制造工艺的原因，可能无法做到完全的垂直，由于制造工艺带来的误差，本申请可以忽略。
需要解释的是，两个组件部署于扫描转镜组件的同一侧表示：两个组件对应扫描转镜组件的同一个工作反射面。具体的，两个组件通过所述扫描转镜组件的同一个工作反射面分别进行入射光反射和/或反射光接收，例如发射组件和接收组件部署于所述扫描转镜部件的同一侧，表示发射组件的发射光线入射到所述扫描转镜组件的某一个工作反射面被反射到探测区域，而接收组件从同一个所述工作反射面接收反射光。两个组件部署于扫描转镜组件的两侧表示：两个组件分别对应所述扫描转镜组件的不同工作反射面。具体的，两个组件通过所述扫描转镜组件的不同工作反射面分别进行入射光反射和/或反射光接收，例如发射组件和接收组件部署于所述扫描转镜部件的两侧，表示发射组件的发射光入射到所述扫描转镜组件的某个工作反射面被反射到探测区域，而接收组件从所述扫描转镜组件的另一个工作反射面接收反射光。
示例性的，参见图2，探测装置部署一个发射组件和一个接收组件，发射组件21和接收组件25部署于扫描转镜组件23的同一侧，发射组件21发射的激光束经准直整形组件22处理为线状激光束或面状激光束，并准直至扫描转镜组件的工作反射面，该工作反射面将该线状激光束或面状激光束反射至目标扫描空间，线状激光束或面状激光束遇到障碍物被反射形成目标回波，目标回波入射到该工作反射面，被该工作反射面反射至接收组件。也就是说，发射组件和接收组件部署于扫描转镜组件的同一侧只需一个工作反射面即可实现线状激光束的收发。
在另一个示例中，参见图12a-图12c，扫描转镜为具有两个互相垂直的发射面的多面镜，例如四面镜，探测装置部署一个发射组件和一个接收组件，且该发射组件和接收组件分别部署于四面镜的两侧。发射组件发射的激光束经准直整形组件(图中12a-图12c中未示出)处理为准直的线状激光束或面状激光束，照射至第一工作发射面(图中A1面)，接收组件接收第二工作反射面(图中A2面)反射的目标回波，其中，第一工作反射面对应线状激光束或面状激光束的出射方向，目标回波包括线状激光束或面状激光束的反射信号，第二工作反射面对应线状激光束或面状激光束的反射信号的入射方向，将线状激光束或面状激光束的反射信号反射至接收组件接收，第一工作反射面和第二工作反射面相互垂直。发射组件和接收组件设置于多面镜的异侧，有利于减小探测装置的体积。
在另一个示例中，参见图12d-图12f，扫描转镜为具有两个互相垂直的发射面的多面镜，例如四面镜，探测装置部署一个发射组件和两个接收组件，其中一个接收组件和发射组件位于多面镜的同一侧，另一个接收组件和发射组件位于多面镜的异侧；发射组件发射的激光束经所述准直整形组件(图中未示出)处理为准直的线状激光束或面状激光束，照射至第三工作发射面，与发射组件同侧的接收组件接收第三工作反射面反射的目标回波，与发射组件异侧的接收组件接收第四工作反射面反射的目标回波，其中，第三工作反射面对应线状激光束或面状激光束的出射方向，目标回波包括线状激光束或面状激光束的反射信号，第四工作反射面对应线状激光束或面状激光束的反射信号的入射方向，将线状激光束或面状激光束的反射信号反射至与发射组件异侧的接收组件接收，第三工作反射面和第四工作反射面相互垂直。如此，探测装置充分利用了发射组件发射的激光束，增大探测装置的FOV。
可以理解的是，图12d-图12f中，为了简洁，将发射组件和与发射组件同侧的接收组件称为收发组件，用于发射激光束和接收目标回波。
在另一个示例中，参见图12g-图12i，探测装置部署两个发射组件和两个接收组件，扫描转镜组件包括具有多个反射面的多面镜，发射组件至少包括第一发射组件和第二发射组件，准直整形组件至少包括第一准直整形组件和第二准直整形组件(图中未示出)，接收组件至少包括第三接收组件和第四接收组件；第一发射组件、第一准直整形组件和第一接收组件，和第二发射组件、第二准直整形组件和第二接收组件分别设置于扫描转镜组件的相对两侧(或者也可以设置于扫描转镜组件的任意两个不同角度或者侧面，这里以相对两侧为例进行阐述)。第一发射组件用于发射第一激光束，第一准直整形组件用于将第一激光束处理为准直的第一线状激光束，并将其准直至第五工作反射面(A1面)，第三接收组件接收第一目标回波，其中，第五工作反射面对应第一线状激光束的出射方向，第一目标回波包括第一线状激光束的反射信号。第二发射组件发射第二激光束，第二准直整形组件将第二激光束处理为准直的第二线状激光束，并将其准直至第六工作反射面(A2面)，第四接收组件接收第二目标回波，其中，第六工作反射面对应第二线状激光束的出射方向，第二目标回波包括第二线状激光束的反射信号。如此，同侧的发射组件和接收组件使用同一个工作反射面实现探测扫描和接收目标回波，进而实现探测装置的同轴光路的收发，也就是说，根据光路可逆性，同侧的发射组件和接收组件，发射的激光束和接收的目标回波同轴。
可以理解的是，图12g-图12i中，为了简洁，将发射组件和与发射组件同侧的接收组件称为收发组件，用于发射激光束和接收目标回波。
在另一个示例中，参见图12j-图12k，探测装置部署两个发射组件和两个接收组件，扫描转镜为具有两个互相垂直的发射面的多面镜，例如四面镜，发射组件至少包括第三发射组件和第四发射组件，准直整形组件至少包括第三准直整形组件和第四准直整形组件(图中未示出)，接收组件至少包括第五接收组件和第六接收组件；第三发射组件、第三准直整形组件和第五接收组件，和第四发射组件、第四准直整形组件和第六接收组件分别设置于多面镜的两侧；第三发射组件发射第三激光束，第三准直整形组件将第三激光束处理为准直的第三线状激光束或第三面状激光束，并将其准直至第七工作反射面，第六接收组件接收第八工作面反射的第三目标回波，其中，第七工作反射面对应第三线状激光束或第三面状激光束的出射方向，第三目标回波包括第三线状激光束或第三面状激光束的反射信号，第八工作反射面对应第三线状激光束或第三面状激光束的反射信号的入射方向，第七工作反射面和第八工作反射面相互垂直；第四发射组件发射第四激光束，第四准直整形组件将第四激光束处理为准直的第四线状激光束或第四面状激光束，并将其准直至第八工作反射面，第五接收组件接收第七工作面反射的第四目标回波，其中，第四目标回波包括第四线状激光束或第四面状激光束的反射信号。如此，采用不同的工作反射面实现同一线状激光束或面状激光束的探测扫描和目标回波的接收，实现交叉收发，也就是说，发射组件发射的线状激光束或面状激光束与其目标回波的光路不同轴，实现线状激光束或面状激光束的离轴收发。
可以理解的是，图12j-图12k中，为了简洁，将发射组件和与发射组件同侧的接收组件称为收发组件，用于发射激光束和接收目标回波。
需要说明的是，上文提到的扫描转镜组件在探测装置的运转过程中可以旋转。因此，本领域技术人员可以了解，上述图示只是为了阐述在实际运转过程中，扫描转镜组件的反射面与发射组件和接收组件的位置关系以及相应的光路情况，并不代表固定不变的位置关系。
回到图2，同步组件24的功能为获取转镜的至少一个反射面中的工作反射面的同步位置，同步位置表征工作反射面初始接收到线状激光束的位置，当同步组件检测到转镜转动至同步位置时，控制组件控制扫描转镜组件继续转动和发射组件工作发射激光束。
在一个示例中，同步组件可以包括检测转镜转动角度的码盘，通过码盘获取转镜转动角度，进而得知工作反射面的同步位置。或者，同步组件可以包括激光收发组件，通过在多面镜的边缘设置标记，激光收发组件向多面镜的边缘打光，当激光收发组件照射到该标记时，即获知工作反射面的同步位置。本申请不具体限定同步组件获取同步位置的具体方式，可以通过可能的多种方式来获取所述同步位置。
当转镜为多面镜时，同步装置还可获取多面镜的哪一反射面作为工作反射面，配合发射组件和接收组件，实现根据需要控制。例如，根据同步装置获取多面镜的某一反射面作为工作反射面，配合发射组件和接收组件，实现该反射面作为工作反射面与其他反射面作为工作反射面时不同的激光发射波形、脉冲编码等或者实现不同的ROI等，分辨率等等。
在一个示例中，接收组件25包括SPAD探测器像素阵列，包括一个或多个像素，一个像素包括一个或多个SPAD，扫描转镜组件23中的接收工作反射面将目标回波信号反射至SAPD探测器像素阵列的一个或多个像素上形成线光斑，SPAD探测器像素阵列将目标回波信号由光信号转化为电信号，实现探测装置的线扫线收。需要解释的是，扫描转镜组件的接收工作反射面为至少一个反射面中对应目标回波信号入射方向的反射面，即接收工作反射面为至少一个反射面中被目标回波照射到反射面。
SPAD探测器像素阵列，与现有的云台式激光雷达的接收系统不同，云台式激光雷达采用探测器分离方式，一个探测器作为一个接收像素，像素间隙较大，分辨率不高，集成度不高。本申请实施例探测装置的接收组件采用探测器阵列IC作为接收，相邻像素间的间隙较少，分辨率较高。考虑到发射组件光源通过准直整组件形成线光源，而接收组件采用了阵列的接收方式，像素较多，相比于点发点收模式，单个像素的接收能量下降从而影响到探测距离，可通过以下三方面提升探测距离：第一：接收组件采用SPAD技术，提升微弱信号探测灵敏度，提升探测距离；第二：通过多个SPAD单元形成SPAD组，提升像素感光面积，提升探测距离。第三，通过发射组件中每一个激光器多脉冲激光发射的方式，充分利用激光器的重频，提升发射功率；通过上述几个方面，实现了较远的探测距离(参见图13)。
在另一个示例中，接收组件25包括硅光电倍增管(Silicon photomultiplier，SiPM)阵列，所述硅光电倍增管阵列包括多个像素，每个像素包括至少一个硅光电倍增管，参见图14，图中每个方格代表一个像素，一个SiPM或多个SiPM形成一个像素，多个SiPM像素排布形成SiPM像素阵列，扫描转镜组件23中的接收工作反射面将目标回波信号反射至SiPM像素阵列的一个或多个像素上形成线光斑，SiPM像素阵列将目标回波信号由光信号转化为电信号，实现探测装置的线扫线收。当然，本申请实施例的探测装置的收发组件并不限于SPAD探测器或SiPM阵列，也可采用APD探测器阵列，或者，SPAD和APD混合的探测器阵列。
本申请实施例的探测装置还包括处理组件，该处理组件可通过调节各个激光发射器的发射参数和/或准直整形组件的参数，调节线状激光束的能量分布(参见图15)，以实现根据目标回波对应的电信号动态改变光斑能量分布，或者根据其他可能的需求改变光斑能量分布，例如，在探测装置出厂前处理组件通过调节各个激光发射器的发射参数和/或准直整形组件的参数，以对探测装置进行参数标定。
例如，激光发射器阵列中的各个激光发射器的发射参数可被处理组件控制，其中，发射参数包括发射开关参数、发射功率参数、发射脉冲/连续光参数、重频参数中的至少一个。处理组件通过控制激光发射器阵列中的各个激光发射器的发射参数。进一步，以调节线状激光束的能量分布或者实现其它可能的需求。
容易理解的是，发射开关参数表征激光发射器阵列中各个激光发射器的开启或者关闭，用于控制各个激光发射器的开启或关闭；发射功率参数表征激光发射器阵列中各个激光发射器的发射功率，用于控制各个激光发射器发射激光束的发射功率；发射脉冲/连续光参数表征各个激光发射器发射脉冲激光或连续激光，用于控制各个激光发射器发射脉冲激光或连续激光；重频参数表征激光发射器阵列中各个激光发射器发射脉冲激光时，每秒产生的脉冲数量，用于控制各个激光发射器每秒发射脉冲的数量。
准直整形组件包括多个微透镜组件，该多个微透镜组件中的各个微透镜组件将激光束准直整形为不同能量分布的线状激光束，处理组件通过调整和/或替换多个微透镜组件中的不同微透镜组件实现线状激光束的不同能量分布。
再例如，处理组件还可以通过调节激光发射器阵列中的各个激光发射器的发射参数和准直整形组件的参数，例如调整和/或替换多个微透镜组件中的不同微透镜组件的方式，实现调节线状激光束的能量分布或者实现其它可能的需求。
本申请实施例的探测装置，处理组件可根据上一帧的感知结果/其他需要，实现动态改变光斑能量分布；例如，提升感兴趣区域(region of interest，ROI)的扫描精度/频率，以实现对感兴趣区域(车、人、建筑或随机斑块)的快速定位与高精度扫描；降低非ROI的扫描精度和功率，以实现节能环保。
在另一个示例中，处理组件还可根据目标回波对应的电信号控制调节单光子雪崩探测器像素阵列或SiPM阵列的参数，以调节所述接收组件的分辨率，其中，雪崩探测器像素阵列的参数包括，像素的间隔和/或像素中单光子雪崩探测器的数量和/或像素包括的单光子雪崩探测器，SiPM阵列的参数包括像素的间隔和/或像素中硅光电倍增管的数量和/或像素包括的硅光电倍增管，根据上一帧的感知结构，调整SPAD或SiPM的像素密度，以实现在ROI实现高像素，提升ROI的分辨率。
例如，针对ROI，可通过减小ROI对应的像素的间隔，或像素中单光子雪崩探测器的数量或像素中硅光电倍增管的数量，以增大SPAD或SiPM的像素密度；或动态调整像素包括的单光子雪崩探测器或像素包括的硅光电倍增管，也就是说，通过调整像素的边界，例如调整像素的边界的起始位置和终止位置，换言之，雪崩探测器像素阵列或SiPM阵列具有滑窗功能，通过滑动像素的边框，使像素框选中不同的单光子雪崩探测器或硅光电倍增管，或者扩大像素的边界以使像素框选更多单光子雪崩探测器或硅光电倍增管，进而使ROI对应的目标回波位于同一像素中，实现在ROI实现高像素，提升ROI的分辨率。
本申请实施例还提供一种探测装置的控制方法。
图16为本申请实施例提供的一种探测装置的控制方法。该方法可应用于图2所示的探测装置，如图16所示，该控制方法至少包括步骤S1201-S1203。
在步骤S1201中，控制发射组件发射激光束，激光束经准直整形组件处理为准直的线状激光束。
在步骤S1202中，控制扫描转镜组件旋转以进行扫描。
例如，控制组件控制驱动装置驱动旋转轴转动带动转镜转动，转镜的工作反射面改变角度进而改变线状激光束的出射方向，实现探测装置对目标扫描空间的扫描。
在步骤S1203中，接收组件接收目标回波，以将目标回波转换为电信号，其中目标回波包括线状激光束的反射信号。
在一个示例中，如图17所示，探测装置的控制方法还包括步骤S1204-S1205。
在步骤S1204中，根据目标回波对应的电信号，调节线状激光束的能量分布。
例如，处理组件通过控制激光发射器阵列中的各个激光发射器的发射参数，调节线状激光束的能量分布。或者，处理组件通过调整替换多个微透镜组件中的不同微透镜组件实现线状激光束的不同能量分布。或者，处理组件还可以通过调节激光发射器阵列中的各个激光发射器的发射参数和调整替换多个微透镜组件中的不同微透镜组件的方式，实现调节线状激光束的能量分布。
本申请实施例的探测装置可根据上一帧的感知结果/其他需要，实现动态改变光斑能量分布；例如，提升感兴趣区域(region of interest，ROI)的扫描精度/频率，以实现对感兴趣区域(车、人、建筑或随机斑块)的快速定位与高精度扫描；降低非ROI的扫描精度和功率，以实现节能环保。
在步骤S1205中，根据目标回波对应的电信号，调节SPAD探测器像素阵列的参数，以调节接收组件的分辨率。
例如，处理组件根据目标回波对应的电信号控制调节单光子雪崩探测器像素阵列的参数，以调节所述接收组件的分辨率，其中，雪崩探测器像素阵列的参数包括，像素的间隔和/或像素中单光子雪崩探测器的数量，根据上一帧的感知结构，调整SPAD的像素密度，以实现在ROI实现高像素，提升ROI的分辨率。
在另一个示例中，步骤S1201之前还包括步骤S1200、控制扫描转镜组件和发射组件同步。
例如，在扫描转镜组件转动过程中，通过同步组件获取扫描转镜组件的位置，当扫描转镜组件转动至同步位置时，则控制发射组件通过，实现发射组件和扫描转镜组件的同步。
本申请实施例还提供一种芯片，包括至少一个处理器和通信接口，所述处理器用于执行图16和/或图17所述的方法。
图18为本申请实施例提供的一种芯片的结构示意图。
如图18所示，所述芯片1400包括至少一个处理器1401、存储器1402和通信接口1403。其中，处理器1401、存储器1402和通信接口1403通信连接，也可以通过无线传输等其他手段实现通信。该通信接口1403用于接收同步组件的信号和/或向发送组件发送控制信号调整发射参数和/或向接收组件发送控制信号调整接收探测器像素阵列的参数；该存储器1402存储可执行程序代码，且处理器1401可以调用存储器1402中存储的程序代码执行前述方法实施例中的探测装置的控制方法。
应理解，在本申请实施例中，该处理器1401可以是中央处理单元CPU，该处理器1401还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，DSP)、专用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(fieldprogrammable gate array,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者是任何常规的处理器等。
该存储器1402可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器1401提供指令和数据。存储器1402还可以包括非易失性随机存取存储器。
该存储器1402可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(read-only memory,ROM)、可编程只读存储器(programmable ROM,PROM)、可擦除可编程只读存储器(erasable PROM,EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(electrically EPROM,EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(random access memory,RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(static RAM,SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、同步动态随机存取存储器(synchronous DRAM,SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(double data date SDRAM,DDR SDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(enhanced SDRAM,ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(synchlinkDRAM,SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(direct rambus RAM,DR RAM)。
应理解，根据本申请实施例的芯片1400可以执行实现本申请实施例中图16-17所示方法，该方法实现的详细描述参见上文，为了简洁，在此不再赘述。
本申请还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行上述任一项方法。
本申请还提供一种计算机程序或计算机程序产品，该计算机程序或计算机程序产品包括指令，当该指令执行时，令计算机执行上述任一项方法。
本申请还提供一种包括上述一个或多个探测装置的激光雷达系统，通过所述探测装置执行目标探测。
本申请还提供了包括上述探测装置或激光雷达系统的终端。该终端包括但不限于，部署有上述探测装置或激光雷达系统的智能运输设备，例如，车辆、无人机、机器人等；部署有上述探测装置或激光雷达系统的测绘设备；部署有上述探测装置或激光雷达系统的交通基础设施等。
以机动车辆为例，说明探测装置或激光雷达系统在机动车辆上的应用，机动车辆上安装激光雷达系统，激光雷达系统与机动车辆上的智能驾驶或者自动驾驶系统可通信连接，机动车辆上多个位置安装探测装置(以探测点覆盖机动车辆周围全景为佳，当然也可根据实际需要来部署探测点)，每个探测点的探测装置完成空间扫描，得到每个探测点的空间点云数据，机动车辆的自动驾驶系统将各个探测点的空间点云数据合并在一起，构成汽车周围环境的空间点云信息，进而感知周围环境信息。
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以适合的方式结合。
最后说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (33)

1.一种探测装置，其特征在于，包括：
发射组件，用于发射激光束；
准直整形组件，用于将所述激光束处理为准直的线状激光束或面状激光束；
扫描转镜组件，包括至少一个反射面，用于反射所述线状激光束或面状激光束；
接收组件，用于接收目标回波，其中，所述目标回波包括所述线状激光束或面状激光束的反射信号；
同步组件，至少用于获取所述至少一个反射面中的工作反射面的同步位置，所述同步位置表征所述工作反射面初始接收到所述线状激光束或面状激光束的位置，所述工作反射面对应所述线状激光束或面状激光束的出射方向。
2.根据权利要求1所述的探测装置，其特征在于，所述发射组件包括由多个激光发射器组成的激光发射器阵列。
3.根据权利要求2所述的探测装置，其特征在于，所述激光发射器阵列包括至少一列激光发射器，其中，所述至少一列激光发射器中的第一列激光发射器至少包括N组激光发射器，所述N组激光发射器交错排列，或者，所述N组激光发射器共线排列，或者，所述N组激光发射器不共线排列，其中，所述N为大于1的正整数。
4.根据权利要求3所述的探测装置，其特征在于，所述N组激光发射器中的各组激光发射器的数量相同，或者存在至少两组激光发射器的数量不同。
5.根据权利要求2-4任一项所述的探测装置，其特征在于，所述多个激光发射器包括边缘发射激光发射器和垂直腔面发射激光发射器，所述边缘发射激光发射器和垂直腔面发射激光发射器相邻排列。
6.根据权利要求2-5任一项所述的探测装置，其特征在于，所述探测装置还包括处理组件，用于控制所述激光发射器阵列中的各个激光发射器的发射参数，所述发射参数包括发射开关参数、发射功率参数、发射脉冲/连续光参数、重频参数中的至少一个。
7.根据权利要求6所述的探测装置，其特征在于，所述准直整形组件包括多个微透镜组件，所述多个微透镜组件中的不同微透镜组件将所述激光束准直整形为不同能量分布的线状激光束；
所述处理组件，用于调节所述各个激光发射器的发射参数和/或所述多个微透镜组件。
8.根据权利要求1-7任一项所述的探测装置，其特征在于，所述至少一个反射面平行设置于所述扫描转镜组件的旋转轴的轴线方向。
9.根据权利要求1-7任一项所述的探测装置，其特征在于，所述至少一个反射面中的任一反射面在沿所述扫描转镜组件的旋转轴的轴线方向上的反射面中部向所述旋转轴倾斜设置。
10.根据权利要求1-9任一项所述的探测装置，其特征在于，所述发射组件和所述接收组件位于所述扫描转镜组件的同一侧。
11.根据权利要求1-9任一项所述的探测装置，其特征在于，所述发射组件和所述接收组件分别位于所述扫描转镜组件的两侧；
所述至少一个反射面包括相互垂直的两反射面，所述发射组件发射的激光束经所述准直整形组件处理为准直的线状激光束或面状激光束，照射至第一工作发射面，所述接收组件用于接收第二工作反射面反射的目标回波，其中，第一工作反射面对应所述线状激光束或面状激光束的出射方向，所述目标回波包括所述线状激光束或面状激光束的反射信号，所述第二工作反射面对应所述线状激光束或面状激光束的反射信号的入射方向，所述第一工作反射面和第二工作反射面相互垂直。
12.根据权利要求1-9任一项所述的探测装置，其特征在于，所述接收组件至少包括第一接收组件和第二接收组件；
所述第一接收组件和所述发射组件位于所述扫描转镜组件的同一侧，所述第二接收组件和所述发射组件分别位于所述扫描转镜组件的两侧；
所述至少一个反射面包括相互垂直的两反射面，所述发射组件发射的激光束经所述准直整形组件处理为准直的线状激光束或面状激光束，照射至第三工作发射面，所述第一接收组件用于接收所述第三工作反射面反射的目标回波，所述第二接收组件用于接收第四工作反射面反射的目标回波，其中，第三工作反射面对应所述线状激光束或面状激光束的出射方向，所述目标回波包括所述线状激光束或面状激光束的反射信号，所述第四工作反射面对应所述线状激光束或面状激光束的反射信号的入射方向，所述第三工作反射面和第四工作反射面相互垂直。
13.根据权利要求1-9任一项所述的探测装置，其特征在于，所述发射组件至少包括第一发射组件和第二发射组件，所述准直整形组件至少包括第一准直整形组件和第二准直整形组件，所述接收组件至少包括第三接收组件和第四接收组件；
所述扫描转镜组件包括多个反射面，所述第一发射组件、第一准直整形组件和第三接收组件，与，所述第二发射组件、第二准直整形组件和第四接收组件，分别设置于所述扫描转镜组件的两侧；
所述第一发射组件用于发射第一激光束，所述第一准直整形组件用于将所述第一激光束处理为准直的第一线状激光束或第一面状激光束，并将其准直至第五工作反射面，所述第三接收组件用于接收第一目标回波，其中，所述第五工作反射面对应所述第一线状激光束或第一面状激光束的出射方向，所述第一目标回波包括所述第一线状激光束或第一面状激光束的反射信号；
所述第二发射组件用于发射第二激光束，所述第二准直整形组件用于将所述第二激光束处理为准直的第二线状激光束或第二面状激光束，并将其准直至第六工作反射面，所述第四接收组件用于接收第二目标回波，其中，所述第六工作反射面对应所述第二线状激光束或第二面状激光束的出射方向，所述第二目标回波包括所述第二线状激光束或第二面状激光束的反射信号。
14.根据权利要求1-9任一项所述的探测装置，其特征在于，所述发射组件至少包括第三发射组件和第四发射组件，所述准直整形组件至少包括第三准直整形组件和第四准直整形组件，所述接收组件至少包括第五接收组件和第六接收组件；
所述至少一个反射面至少包括相互垂直的两反射面，所述第三发射组件、第三准直整形组件和第五接收组件，和所述第四发射组件、第四准直整形组件和第六接收组件分别设置于所述扫描转镜组件的两侧；
所述第三发射组件用于发射第三激光束，所述第三准直整形组件用于将所述第三激光束处理为准直的第三线状激光束或第三面状激光束，并将其准直至第七工作反射面，所述第六接收组件用于接收所述第八工作面反射的第三目标回波，其中，所述第七工作反射面对应所述第三线状激光束或第三面状激光束的出射方向，所述第三目标回波包括所述第三线状激光束或第三面状激光束的反射信号，所述第八工作反射面对应所述第三线状激光束或第三面状激光束的反射信号的入射方向，所述第七工作反射面和第八工作反射面相互垂直；
所述第四发射组件用于发射第四激光束，所述第四准直整形组件用于将所述第四激光束处理为准直的第四线状激光束或第四面状激光束，并将其准直至第八工作反射面，所述第五接收组件用于接收所述第七工作面反射的第四目标回波，其中，所述第四目标回波包括所述第四线状激光束或第四面状激光束的反射信号。
15.根据权利要求1-14任一项所述的探测装置，其特征在于，所述探测装置还包括视窗，所述扫描转镜组件包括转轴，所述至少一个反射面绕所述转轴转动，所述转轴设置于第一平面和第二平面或曲面之间，其中，所述第一平面基于所述线状激光束或面状激光束的光轴方向和所述线状激光束或面状激光束的光斑延伸方向确定，所述第二平面或曲面为所述视窗所在平面或曲面。
16.根据权利要求1-15任一项所述的探测装置，其特征在于，所述接收组件包括单光子雪崩探测器像素阵列，所述单光子雪崩探测器像素阵列包括多个像素，所述像素包括一个或多个单光子雪崩探测器。
17.根据权利要求16所述的探测装置，其特征在于，还包括处理组件，用于根据所述目标回波对应的电信号控制所述单光子雪崩探测器像素阵列的参数，以调节所述接收组件的分辨率，其中，所述雪崩探测器像素阵列的参数包括，所述像素的间隔和/或所述像素中单光子雪崩探测器的数量和/或所述像素包括的单光子雪崩探测器。
18.根据权利要求1-15任一项所述的探测装置，其特征在于，所述接收组件包括硅光电倍增管阵列，所述硅光电倍增管阵列包括多个像素，所述像素包括一个或多个硅光电倍增管。
19.根据权利要求18所述的探测装置，其特征在于，还包括处理组件，用于根据所述目标回波对应的电信号控制所述硅光电倍增管阵列的参数，以调节所述接收组件的分辨率，其中，所述硅光电倍增管阵列的参数包括，所述像素的间隔和/或所述像素中硅光电倍增管的数量和/或所述像素包括的硅光电倍增管。
20.根据权利要求1-19任一项所述的探测装置，其特征在于，所述线状激光束包括M段子线状激光束，所述M段子线状激光束拼接形成所述线状激光束；
或者，所述面状激光束包括M个子面状激光束，所述M个子面状激光束拼接形成所述面状激光束；
其中，所述M为大于或等于2的正整数。
21.根据权利要求20所述的探测装置，其特征在于，所述M段子线状激光束中相邻的子线状激光束在其延伸方向上相接或部分重叠；
或者，所述M个子面状激光束中相邻的子面状激光束相接或部分重叠。
22.根据权利要求20或21所述的探测装置，其特征在于，所述M段子线状激光束的光斑沿所述探测装置的垂直视场角延伸，所述M段子线状激光束的光斑在所述探测装置的垂直视场角内均匀分布或非均匀分布。
23.根据权利要求20或21所述的探测装置，其特征在于，所述线状激光束的光斑沿所述探测装置的水平视场角延伸或相对于所述探测装置的水平视场角倾斜。
24.根据权利要求20-23任一项所述的探测装置，其特征在于，所述线状激光束用于形成线状光斑或凸字形光斑；
或者，所述M个子面状激光束形成形状相同的光斑，所述面状激光束用于形成矩形光斑；
或者，所述M个子面状激光束形成的光斑中存在至少形状不同的光斑，所述面状激光束用于形成异形光斑。
25.根据权利要求1-24任一项所述的探测装置，其特征在于，还包括驱动装置，用于驱动所述扫描转镜组件绕旋转轴转动，所述扫描转镜组件包括多个反射面合围成容置空间，所述驱动装置设置于所述容置空间内。
26.一种探测装置的控制方法，其特征在于，包括：
控制发射组件发射激光束，所述激光束经准直整形组件处理为准直的线状激光束；
控制扫描转镜组件旋转以进行扫描；
控制接收组件接收目标回波，以将所述目标回波转换为电信号，所述目标回波包括所述线状激光束的反射信号。
27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，还包括：
根据所述目标回波对应的电信号，控制所述各个激光发射器的发射参数和/或所述多个微透镜组件，以调节所述线状激光束的能量分布。
28.根据权利要求26或27所述的方法，其特征在于，还包括：
根据所述目标回波对应的电信号，调节所述单光子雪崩探测器像素阵列的参数，以调节所述接收组件的分辨率，其中，所述雪崩探测器像素阵列的参数包括，所述像素的间隔和/或所述像素中单光子雪崩探测器的数量。
29.根据权利要求26-28任一项所述的方法，其特征在于，所述控制发射组件发射激光束，之前还包括：
控制同步组件和扫描转镜组件，以获取工作反射面的同步位置；
根据所述同步位置，控制所述扫描转镜组件和发射组件同步。
30.一种芯片，其特征在于，包括至少一个处理器和通信接口，所述处理器用于执行如权利要求26-29中任一项所述的方法。
31.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，当所述计算机程序在计算机中执行时，令所述计算机执行权利要求26-29任一项所述的方法。
32.一种激光雷达系统，其特征在于，至少包括如权利要求1-25任一所述的探测装置。
33.一种终端，其特征在于，至少包括如权利要求1-25任一所述的探测装置，或如权利要求32所述的激光雷达系统。
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