CN211786117U - 一种可360°扫描的激光雷达 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可360°扫描的激光雷达，可360°扫描的激光雷达包括：投光单元和受光单元，所述投光单元包括激光发生器、MEMS镜和分光部件，所述激光发生器所发射的激光经过MEMS镜的反射后到达分光部件；所述分光部件将激光进行360°投射；所述分光部件包括至少两层分光层，且各层分光层互为补充以实现360°扫描；所述受光单元包括至少两个接收器；所述至少两个接收器的视场角度之和大于或等于360°，用于接收来自检测对象物的反射光；本实用新型结构简单，生产成本低，操作方便，可以提高激光雷达的探测视场角。

Description

一种可360°扫描的激光雷达

技术领域

本实用新型涉及激光雷达技术领域，具体为一种可360°扫描的激光雷达。

背景技术

随着车辆设备以及计算机的不断发展，汽车防撞自适应巡航控制系统、高级驾驶辅助系统以及无人驾驶系统备受瞩目，上述各个系统均需要车辆自动感知道路周边障碍物和环境变化的，因而需要增设必要的传感设备来进行探测和感知。激光雷达凭借其在识别、测距和定位方面的优势，已广泛应用于上述研究技术中。

具体地，根据发射的激光束数量和系统复杂度，激光雷达又进一步分为单线激光雷达和多线激光雷达。其中，单线激光雷达只发射一个激光束来进行探测，其具有结构简单、功耗低和使用方便等优点；但是单线激光雷达每秒钟的脉冲数是有限的，覆盖面小，在障碍物预警当中很容易造成检测的缺失。为弥补单线激光雷达的缺点，出现了多线激光雷达，现有技术中的多线激光雷达通常是设计多个激光发射器，以实现全方位的探测道路情况，这种操作方式结构复杂，用户使用不方便，维护使用成本高。

发明内容

本实用新型提供了一种结构简单，操作方便且综合性能优越的可360°扫描的激光雷达，以解决现有结构复杂，用户使用不方便，维护使用成本高等技术问题。

为解决上述所述的技术问题，本实用新型提供以下技术方案：一种可360°扫描的激光雷达，可360°扫描的激光雷达包括投光单元和受光单元，其中：

所述投光单元包括激光发生器、MEMS镜和分光部件，所述激光发生器所发射的激光经过MEMS镜的反射后到达分光部件；所述分光部件将激光进行360°投射；所述分光部件包括至少两层分光层，且各层分光层互为补充以实现360°扫描；

所述受光单元包括至少两个接收器；所述至少两个接收器的视场角度之和大于或等于360°，用于接收来自检测对象物的反射光。

进一步地，所述受光单元置于所述投光单元上方或下方。

进一步地，所述分光层由至少两块分光镜沿光路设置，并分布在圆柱面内侧

本实用新型与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：激光发生器发射的激光通过分光部件以实现出射激光的360°发射且通过接收器实现反射激光的360°接收，实现了激光雷达系统周围360°无盲区的探测，克服了现有采用多个激光发射器设计的结构复杂、使用不方便及维护使用成本高的问题；本实用新型结构简单，生产成本低，操作方便，可以提高激光雷达的探测视场角。

附图说明

图1为本实用新型实施例1三维爆炸图；

图2为本实用新型实施例1分光层中第一分光层元件光路示意图；

图3为本实用新型实施例1分光层中第二分光层元件光路示意图；

图4为本实用新型实施例2三维爆炸图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

具体实施例1

在一个实施例中：如图1所示：一种可360°扫描的激光雷达，所述可360°扫描的激光雷达包括：投光单元1和受光单元2，其中，上述投光单元1包括：激光发生器11、MEMS镜12和分光部件13，上述激光发生器11所发射的激光经过MEMS镜12的反射后到达分光部件13，最后由分光部件13将激光进行360°投射出去；上述分光部件13包括至少两层分光层，且各层分光层互为补充以实现出射激光呈360°分布；上述受光单元2包括至少两个接收器；上述至少两个接收器的视场角度之和大于或等于360°，用于接收来自检测对象物的反射光。示例性地，接收器可以是设置4个且视场角度为90°，进而实现接收视场角度等于360°；接收器可以是设置3个，且每个视场角度为150°，则光学镜头的视场角度之和为450°，进而通过对光学镜头的设置，也能实现接收视场角度等于360°。另外需要说明的是可360°扫描的激光雷达还包括用于将投光单元1和受光单元2安装在内侧的壳体，壳体上设有用于投射和接收反射的通孔。

具体的，本申请实施例中，激光发生器11为现有技术，为本领域技术人员可以理解认知的，此处不在详细介绍，其中可以通过的驱动电路实现对激光发生器11进行控制，例如，可通过调整驱动电路的驱动电流或驱动电压，以实现发射阵列的发射功率的变化，从而可以改变激光雷达系统的最远光子飞行距离，进而实现对动态范围内不同远近的目标物体的探测。而所用的电路形状可与整个激光雷达外型形状相适配，可选的驱动电路形状为圆柱状。

具体的，本申请实施例中，接收器可根据测距原理的不同而不同。例如基于直接脉冲飞行时间(DTOF)测距原理的方案，受光单元2采用具有时间分辨能力的半导体阵列探测器，如集成时间数字转换器(TDC)的单光子雪崩二极管阵列(SPADs)或单光子光电倍增管(SIPM)等，本申请实施例不做具体限定。

可选地，受光单元2可置于投光单元1上方，或受光单元2可置于投光单元1下方，本申请实施例不做具体限定。

可选地，分光层由至少两块分光镜沿光路设置，并分布在圆柱面内侧。

特别的，分光部件还包括反光元件3，反光元件3由第八分光镜31和反射镜32构成，分光镜31位于MEMS镜12同层，沿着入射光方向且与第一分光层底面成某一角度放置，优先45°设置，将入射光的一部分能量反射至反射镜32，反射镜32位于第二分光层中，沿着入射光方向且与第二分光层底面成某一角度，优先45°设置，将来自第一分光层的光线反射至第二分光层内的分光镜片上。

上述实施例中提供的可360°扫描的激光雷达中通过激光发生器11发射的激光通过分光部件13以实现出射激光的360°发射且通过接收器实现反射激光的360°接收，实现了激光雷达系统周围360°无盲区的探测，克服了现有采用多个激光发射器设计的结构复杂、使用不方便及维护使用成本高的问题；本实用新型结构简单，生产成本低，操作方便，可以提高激光雷达的探测视场角。

在上述实施例的基础上，分光层由第一分光层元件131和第二分光层元件132构成，第一分光层元件131可设置于第二分光层元件132上方，或者，第一分光层元件131可设置于第二分光层元件132下方，本申请实施例不做具体限定。具体的第一分光层元件131和第二分光层元件132互为补充，以实现360度扫描。

在上述实施例的基础上，作为一种可选地实施方式，如图1所示，第一分光层元件131由第一分光镜1311、第二分光镜1312和第三分光镜1313构成，第二分光镜1312和第三分光镜1313构成分别设置在第一分光镜1311两侧，第二分光层元件132由第四分光镜1321、第五分光镜1322、第六分光镜1323和第七分光镜1324构成；第四分光镜1321两侧设有第五分光镜1322和第六分光镜1323，第六分光镜的一侧设有第七分光镜1324。具体的，使用时激光发生器11所发射的激光经过MEMS镜12的反射后到达第一分光镜1311，第一分光镜1311将激光反射至第二分光镜1312的同时也将激光折射至第三分光镜1313，通过第二分光镜1312和第三分光镜1313的折射和反射后在投射至目标物，此时通过第一分光层元件131进行分光后投射时存在着4个无法扫描到的空白范围区域（盲区），因此需要用第二分光层元件132来弥补对盲区的扫描，具体的通过将第一分光层元件131上的激光通过反光元件3处理后反射至第二分光层元件132中的第四分光镜1321上，如图3所示，第四分光镜1321将激光反射至第六分光镜1323的同时将激光折射到第五分光镜1322上，第五分光镜1322在将激光反射和折射投向目标位，而第六分光镜1323将激光反射至目标物的同时将激光折射到第七分光镜1324上，接着通过第七分光镜1324将激光进行折射和反射的投向目标位以实现对整个范围进行360°无盲区扫描，而通过第一分光层元件131和第二分光层元件132所投射出的激光碰到目标物后反射回来的光被接收器所接收。

在上述实施例的基础上，在将第一分光层元件131将激光反射到第二分光层元件132的时，通过在第一分光层元件131的光路上设置一块第八分光镜31，第二层第二分光层元件132设置反射镜32，使用时第八分光镜31将第一分光层元件131上的激光反射至反射镜32，经过反射镜32在将激光折射至第二分光层元件132上。其中，第八分光镜31在安装时与第一分光层元件131呈一定角度安放（可选45°角）进而实将第一分光层上的激光反射至第二分光层元件132，如此设置可以实现一个激光实现360°全方位扫描，即降低了成本的同时也提高了维护效率。

具体实施例2

如图4所示：一种可360°扫描的激光雷达，所述可360°扫描的激光雷达包括：投光单元1和受光单元2，其中，上述投光单元1包括：激光发生器11、MEMS镜12和分光部件13，上述激光发生器11所发射的激光经过MEMS镜12的反射后到达分光部件13，最后由分光部件13将激光投射出去；上述分光部件13包括至少两层分光层，且各层分光层互为补充以实现出射激光呈360°分布；上述受光单元2包括至少两个接收器；上述至少两个接收器的视场角度之和大于或等于360°，用于接收来自检测对象物的反射光。示例性地，接收器可以是设置4个且视场角度为90°，进而实现接收视场角度等于360°；接收器可以是设置3个，且每个视场角度为150°，则光学镜头的视场角度之和为450°，进而通过对光学镜头的设置，也能实现接收视场角度等于360°。另外需要说明的是可360°扫描的激光雷达还包括用于将投光单元1和受光单元2安装在内侧的壳体，壳体上设有用于投射和接收反射的通孔。

在上述实施例的基础上，一种可360°扫描的激光雷达还包括光纤耦合器和光纤准直器4；光纤耦合器与激光发生器11连接用于将一束激光分成多束；光纤准直器4与光纤耦合器连接用于将分束的激光进行准直后投射到MEMS镜12上。

在上述实施例的基础上，作为一种可选地实施方式，将激光发射出的激光通过光纤耦合器分成多束激光后在通过对应设置的光纤准直器进行准直后在经过MEMS镜12的反射后到达分光部件13，其中光纤耦合器可以为1*2、1*4等，本申请实施例不做具体限定。具体的通过光纤耦合器分成多束激光后经过MEMS镜12的反射后到对应的分光层，最后通过对应分光层上的分光镜进行折射和反射后投射至目标物，之后碰到目标物的反射光被接收器所接收。

在上述实施例的基础上，分光层由第一分光层元件131和第二分光层元件132构成，第一分光层元件131可设置于第二分光层元件132上方，或者，第一分光层元件131可设置于第二分光层元件132下方，本申请实施例不做具体限定。具体的第一分光层元件131和第二分光层元件132互为补充，以实现360度扫描。

在上述实施例的基础上，上述的光纤耦合器为1*2，对应的光纤准直器设有第一准直器和第二准直器；第一准直器用来准直由光纤耦合器分出的第一束激光；第二准直器用来准直由光纤耦合器分出的第二束激光，第一束激光经过准直后在经过对应设置的第一MEMS镜将激光反射至第一分光层元件131，通过第二束激光经过准直后在经过对应设置的第二MEMS镜将激光反射至第二分光层元件132，最后通过第一分光层元件131和第二分光层元件132互补实现360°投射扫描。

结合上述实施例，可选的，本申请还提供了一种可360°扫描的激光雷达的具体实施例，在该激光雷达系统中，包括发射组件和接收组件，具体地，投光单元1和受光单元2，投光单元1发射出射激光，使出射激光呈360°分布，反射激光经过至少两以上的接收组件。

需要说明的是，在其中一个实施例中，通过上述激光雷达可实现360 °全景探测，不仅可适用自动驾驶领域的近场补盲，解决对车辆行驶过程中固有的物理盲区的探测，提高了自动驾驶的可靠性；还可应用于自动化工业生产的机器人监控、无人机、物流车辆等，可以实现360°视场探测和监控。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，技术人员阅读本申请说明书后依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均未脱离本实用新型申请待批权利要求保护范围之内。

Claims (3)

1.一种可360°扫描的激光雷达，可360°扫描的激光雷达包括：投光单元和受光单元，其特征在于：

所述投光单元包括激光发生器、MEMS镜和分光部件，所述激光发生器所发射的激光经过MEMS镜的反射后到达分光部件；所述分光部件将激光进行360°投射；

所述受光单元包括至少两个接收器；所述至少两个接收器的视场角度之和大于或等于360°，用于接收来自检测对象物的反射光。

2.根据权利要求1所述的一种可360°扫描的激光雷达，其特征在于，所述分光部件包括至少两层分光层，且各层分光层互为补充以实现360°扫描。

3.根据权利要求2所述的一种可360°扫描的激光雷达，其特征在于，所述分光层由至少两块分光镜沿光路设置，并分布在圆柱面内侧。

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