CN207851294U - 激光雷达 - Google Patents

Abstract

本实用新型的实施例中公开了一种激光雷达，所述激光雷达包括两个或两个以上的检测单元，所述每个检测单元包括：发射器，用于发射出射激光；发射端准直单元，用于准直所述发射器发出的出射激光；分光镜，用于使所述准直后的出射激光从第一光口进入，从第二光口射出；所述激光雷达还包括：振镜，用于改变所述分光镜第二光口射出的出射激光的方向。本实用新型实施例能扩大激光雷达的扫描范围，提高激光雷达的分辨率和精度。

Description

激光雷达

技术领域

本实用新型涉及检测领域，特别涉及一种激光雷达。

背景技术

激光雷达是以发射激光光束来探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统，其工作原理是先向目标发射探测激光光束，然后将接收到的从目标反射回来的信号与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，例如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数。

激光雷达通常包括发射器、发射端光学单元、接收端光学单元与接收器。根据发射端和接收端光轴的相对位置，激光雷达可以分为离轴和同轴两种。固态激光雷达是激光雷达的一种，现有的固态激光雷达主要采用离轴的方案，但是离轴方案也有较大的缺陷，例如接收视场范围太大，背景噪声大，因此对于接收器的要求较高，成本也比较高。此外，固态激光雷达的接收端通常采用单个振镜来改变出射激光的角度，由于单个振镜的扫描范围有限，因此现有技术中的固态激光雷达的扫描范围也受到了限制。

实用新型内容

本实用新型实施例中提供了一种激光雷达，能扩大激光雷达的扫描范围，提高激光雷达的分辨率和精度。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例公开了如下技术方案：

一方面，提供了一种激光雷达，所述激光雷达包括两个或两个以上的检测单元，所述每个检测单元包括：

发射器，用于发射出射激光；

发射端准直单元，用于准直所述发射器发出的出射激光；

分光镜，用于使所述准直后的出射激光从第一光口进入，从第二光口射出；

所述激光雷达还包括：

振镜，用于改变所述分光镜第二光口射出的出射激光的方向。

可选的，所述振镜还用于改变反射激光的方向，所述反射激光为经振镜改变方向后的出射激光被检测物反射后的激光；

所述分光镜还用于使所述被振镜改变方向后的反射激光从所述第二光口进入，从第三光口射出；

所述每个检测单元还包括：

接收端聚焦单元，用于聚焦所述从第三光口射出的反射激光；

接收器，用于接收所述经接收端聚焦单元聚焦后的反射激光。

可选的，所述不同检测单元的主光轴与所述振镜轴线之间的夹角不同。

可选的，所述任一检测单元的检测范围与相邻检测单元的检测范围相接；

所述检测单元的检测范围为所述检测单元的出射激光经振镜改变方向后所覆盖的范围。

可选的，所述任一检测单元的检测范围与相邻检测单元的检测范围部分重合；

所述检测单元的检测范围为所述检测单元的出射激光经振镜改变方向后所覆盖的范围。

本实用新型的实施例中公开了一种激光雷达，包括两个或两个以上的检测单元，所述每个检测单元的包括：发射器，用于发射出射激光；发射端准直单元，用于准直所述发射器发出的出射激光；分光镜，用于使所述准直后的出射激光从第一光口进入，从第二光口射出；振镜，用于改变所述分光镜第二光口射出的出射激光的方向。本实用新型实施例中，采用了多个发射器，可以增加激光雷达的扫描范围，同时，本实用新型实施例中采用分光镜分光，因此反射光路和出射光路同轴，背景噪声较小，降低了对接收器的要求，可以提高激光雷达的信噪比，提高激光雷达的分辨率和精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本实用新型实施例的激光雷达的结构示意图；

图2所示为本实用新型实施例的激光雷达的结构示意图；

图3所示为本实用新型实施例的激光雷达检测范围的示意图；

图4所示为本实用新型实施例的激光雷达检测范围的示意图。

具体实施方式

本实用新型如下实施例提供了一种激光雷达，能扩大激光雷达的扫描范围，提高激光雷达的分辨率和精度。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1所示为本实用新型实施例的激光雷达的结构示意图，如图1所示，所述激光雷达包括两个或两个以上的检测单元100，图1中示出了3个检测单元。

所述每个检测单元100包括：

发射器110，用于发射出射激光；

发射端准直单元120，用于准直所述发射器发出的出射激光；

分光镜130，用于使所述准直后的出射激光从第一光口进入，从第二光口射出；

所述激光雷达还包括：

振镜140，用于改变所述分光镜第二光口射出的出射激光的方向。

本实用新型实施例中，发射端准直单元120可以是透镜或多个透镜组成的透镜组。

分光镜130也称为分束镜，通常由由两块45°直角三棱镜拼合而成，拼合面通常为三棱镜的斜面，光束可以在三棱镜斜面上发生分裂，三棱镜斜面通常镀膜或特殊处理为半透面。从分光镜的第一光口进入的光会从第二光口出射，从分光镜第二光口进入的光会从第三光口出射。

本实用新型实施例中，振镜140可以是MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统)振镜，或其他机械式、电子式振镜。

本实用新型实施例中，采用了多个发射器，可以增加激光雷达的扫描范围，同时，本实用新型实施例中采用分光镜分光，因此反射光路和出射光路同轴，背景噪声较小，降低了对接收器的要求，可以提高激光雷达的信噪比，提高激光雷达的分辨率和精度。

图2所示为本实用新型实施例的激光雷达的结构示意图，如图2所示，所述激光雷达包括包括两个或两个以上的检测单元100，所述每个检测单元100包括发射器110、发射端准直单元120、分光镜130和振镜140。

本实用新型实施例所述振镜140还用于改变反射激光的方向，所述反射激光为经振镜改变方向后的出射激光被检测物反射后的激光；

所述分光镜130还用于使所述被振镜改变方向后的反射激光从所述第二光口进入，从第三光口射出；

如图2所示，所述激光雷达中，每个检测单元100还包括：

接收端聚焦单元150，用于聚焦所述从第三光口射出的反射激光；

接收器160，用于接收所述经接收端聚焦单元聚焦后的反射激光。

如图2所示，所述不同检测单元的主光轴与所述振镜轴线之间的夹角不同。

检测单元的主光轴可以认为是该检测单元对应的发射端准直单元120的主光轴，实际上，本实用新型的发射端和接收端是同轴的，即发射端准直单元120的主光轴和接收端聚焦单元150的主光轴在光学范畴内是平行的。

图2所示的激光雷达中，因为采用了分光镜，导致如图2所示的发射端准直单元的主光轴和接收端聚焦单元的主光轴是垂直的，但是以光学范畴来说，出射激光和入射激光是平行的，分光镜130仅是以折射的方式改变了入射激光的方向，并不改变接收端聚焦单元的主光轴与发射端准直单元主光轴的平行状态。

本实用新型实施例中，接收器160可以是APD、PIN、盖格模式下APD、单光子接收器，或可以是上述功能器件的单个或者多个阵列组成的接收器。

图3所示为本实用新型实施例的激光雷达检测范围的示意图。

本实用新型实施例中，任一检测单元的检测范围与相邻检测单元的检测范围相接；

所述检测单元的检测范围为所述检测单元的出射激光经振镜改变方向后所覆盖的范围。

图3中示出了3个检测单元的检测范围，分别为301、302和303，如图3所示，301、和302相接，302和303相接。

任一检测范围与相邻检测范围相接，相当于扩大了激光雷达的总体检测范围。

图4所示为本实用新型实施例的激光雷达检测范围的示意图。

本实用新型实施例中，所述任一检测单元的检测范围与相邻检测单元的检测范围部分重合；

所述检测单元的检测范围为所述检测单元的出射激光经振镜改变方向后所覆盖的范围。

理想状态下，激光雷达的任一检测单元的检测范围与相邻检测单元的检测范围相接，可以尽可能地扩大激光雷达的整体检测范围，但是实际应用中，检测范围和相邻检测范围之间会有部分重叠，以保证一定的冗余量，保证整体检测范围中不会有空白无法被检测到的区域，而重叠的部分检测范围可以在后续数据处理中用算法进行补偿。

图4中，为了表达出检测范围部分重叠的效果，不同检测单元对应的检测范围的最远检测距离不同，实际上，在检测单元中相同功能单元基本参数相同的情况下，不同检测单元对应的检测范围的最远距离是基本相同的。在本实用新型其他实施例中，为了增加或减小特定区域的分辨率或精度，可能会调整检测单元中各功能单元的参数，使得不同检测单元对应的检测范围的最远距离不同。

本实用新型实施例的激光雷达能扩大激光雷达的扫描范围，提高激光雷达的分辨率和精度。

本实用新型的实施例中公开了一种激光雷达，所述激光雷达包括两个或两个以上的检测单元，所述每个检测单元的包括：发射器，用于发射出射激光；发射端准直单元，用于准直所述发射器发出的出射激光；分光镜，用于使所述准直后的出射激光从第一光口进入，从第二光口射出；振镜，用于改变所述分光镜第二光口射出的出射激光的方向。本实用新型实施例中，采用了多个发射器，可以增加激光雷达的扫描范围，同时，本实用新型实施例中采用分光镜分光，因此反射光路和出射光路同轴，背景噪声较小，降低了对接收器的要求，可以提高激光雷达的信噪比，提高激光雷达的分辨率和精度。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本实用新型实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，通用硬件包括通用集成电路、通用CPU、通用存储器、通用元器件等，当然也可以通过专用硬件包括专用集成电路、专用CPU、专用存储器、专用元器件等来实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本实用新型实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述的本实用新型实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种激光雷达，其特征在于，所述激光雷达包括两个或两个以上的检测单元，所述每个检测单元包括：

发射器，用于发射出射激光；

发射端准直单元，用于准直所述发射器发出的出射激光；

分光镜，用于使所述准直后的出射激光从第一光口进入，从第二光口射出；

所述激光雷达还包括：

振镜，用于改变所述分光镜第二光口射出的出射激光的方向。

2.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述振镜还用于改变反射激光的方向，所述反射激光为经振镜改变方向后的出射激光被检测物反射后的激光；

所述分光镜还用于使所述被振镜改变方向后的反射激光从所述第二光口进入，从第三光口射出；

所述每个检测单元还包括：

接收端聚焦单元，用于聚焦所述从第三光口射出的反射激光；

接收器，用于接收所述经接收端聚焦单元聚焦后的反射激光。

3.如权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，所述不同检测单元的主光轴与所述振镜轴线之间的夹角不同。

4.如权利要求3所述的激光雷达，其特征在于，所述任一检测单元的检测范围与相邻检测单元的检测范围相接；

所述检测单元的检测范围为所述检测单元的出射激光经振镜改变方向后所覆盖的范围。

5.如权利要求3所述的激光雷达，其特征在于，所述任一检测单元的检测范围与相邻检测单元的检测范围部分重合；

所述检测单元的检测范围为所述检测单元的出射激光经振镜改变方向后所覆盖的范围。