CN212301895U - 一种激光雷达 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光雷达包括若干激光发射器、与激光发射器相对应设置的振镜、水平旋转结构、电机控制模组，各激光发射器通过相对应的振镜用于同时发射N个方向垂直扫描激光，通过各个方向的扫描光缩短重复扫描时间，在刷新率不变的情况下可以减低旋转速度，增加每个水平角度扫过时长，从而提高每个垂直方向的扫描时间，倍数级的提高垂直方向上分辨率，达到多路发射器的多线激光雷达的技术参数要求，通过电机控制模组带动水平旋转结构旋转，从而带动激光发射器以及振镜同步旋转，从而实现360°的三维扫描。此实用新型用于领域。

Description

一种激光雷达

技术领域

本实用新型涉及检测领域，特别是涉及一种激光雷达。

背景技术

在自动驾驶等领域中，激光雷达的水平分辨率、垂直分辨率和刷新率越高，对自动驾驶的安全性就越好。现有公开技术中的激光雷达，主要分为两大类，第一类为旋转式多线激光雷达，第二类为非旋转式激光雷达即固态激光雷达。

第一类采用机械旋转方式实现三维扫描可以满足无人驾驶对0.1°水平分辨率(360°)、0.2-0.3°垂直分辨率(上下15°)及10-20帧刷新频率的技术要求，但在垂直方向上分辨率和激光发射器和接收器成正比，例如在垂直方向上30°视场内要细分128份，则需要128个激光发射器和128个接收器，且量产过程中必须对每个发射器和接收器进行标定，人力投入大，产品良率低，因此现有公开技术中的使用多个激光的机械旋转式激光雷达成本很高。

第二类固态激光雷达有三种，第一种为MEMS(微机电系统)方案，采用微型MEMS扫描镜来控制激光束；第二种采用称为光学相控阵的技术来控制激光光束，而无需任何运动部件；第三种则被称为泛光成像LiDAR，无需光束转向，只需一次闪光即可照明整个场景，再通过类似于数码相机的二维阵列图像传感器探测反射回来的光线。第二类激光雷达只能扫描一个方向，无法360°扫描，必须四个这样的固态雷达配合才能达到第一类激光雷达的效果，且只有第一种技术比较成熟，所以成本也无法大幅下降及量产。

发明专利CN107153185A公开了一种激光雷达及激光雷达控制方法，采用垂直振镜和水平旋转结构配合完成三维扫描，采用一个发射器通过振镜实现垂直方向扫描，代替多个发射器以求降低成本及结构的复杂性，但由于无人驾驶对激光雷达水平分辨率要求0.1°及刷新频率10帧以上，并且测量距离要达到200m，根据这技术要求水平方向每扫过0.1°的时间为27us，而每一次测量时间至少2us，在垂直方向上只能测量13次，即垂直分辨率只能做到2.2°，所以达不到第一类多发射器/接收器激光雷达的技术要求，无法完全代替上述的第一类激光雷达。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种垂直分辨率高的激光雷达。

本实用新型所采取的技术方案是：

一种激光雷达，其包括：

至少两个激光发射器，所述激光发射器用于发射激光；

振镜，所述振镜与激光发射器数量相同，各所述振镜分别对应设置在激光发射器出射激光光路上，所述振镜反射激光发射器的出射激光形成垂直方向的扫描光；

水平旋转结构，所述振镜和激光发射器安装于所述水平旋转结构上，并驱动振镜和激光发射器同步水平旋转；

电机控制模组，所述电机控制模组设置在水平旋转结构的下方，所述电机控制模组驱动水平旋转结构运动。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，各所述激光发射器以圆周等分方式设置。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述电机控制模组上安装有码盘，所述码盘用于确定激光在水平方向的发射角度。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，还包括接收器，所述接收器与激光发射器数量相同，各所述接收器等间隔安装在一壳体内。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，在所述接收器之前设置有聚焦单元，所述聚焦单元将反射激光聚焦。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述接收器为APD或SIPM传感器。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，还包括准直单元，所述准直单元用于准直激光发射器发射的出射激光，所述准直单元设置在激光发射器和振镜之间。

本实用新型的有益效果：此激光雷达包括若干激光发射器、与激光发射器相对应设置的振镜、水平旋转结构、电机控制模组，各激光发射器通过相对应的振镜用于同时发射N个方向垂直扫描激光，通过各个方向的扫描光缩短重复扫描时间，在刷新率不变的情况下可以减低旋转速度，增加每个水平角度扫过时长，从而提高每个垂直方向的扫描时间，倍数级的提高垂直方向上分辨率，达到多路发射器的多线激光雷达的技术参数要求，通过电机控制模组带动水平旋转结构旋转，从而带动激光发射器以及振镜同步旋转，从而实现360°的三维扫描。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型实施例振镜及激光发射器光路示意图；

图2为本实用新型实施例激光雷达俯视图；

图3为本实用新型实施例激光雷达主视图。

具体实施方式

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参照图1-图3，一种激光雷达，其包括至少两个激光发射器100、振镜200、水平旋转结构300、电机控制模组400。其中，激光发射器100用于发射激光，激光发射器100以圆周等分方式设置。振镜200与激光发射器100数量相同，各振镜分别对应设置在激光发射器100出射激光光路上，振镜200反射激光发射器100的出射激光形成垂直方向的扫描光，N个激光发射器100使得垂直方向扫描的扫描光同时从N个方向发散出去，对被测物体进行扫描。振镜200和激光发射器100安装于水平旋转结构300上，并驱动振镜200和激光发射器100同步水平旋转。电机控制模组400设置在水平旋转结构300的下方，电机控制模组400驱动水平旋转结构300运动。通过各激光发射器100发射激光，缩短重复扫描时间，在刷新率不变的前提下可以降低旋转速度，增加每个水平角度扫过时长，从而提高每个垂直方向的扫描时间，倍数级的提高垂直方向上分辨率，降低激光雷达的成本及标定工作量，提高激光雷达的垂直分辨率。

振镜200和激光发射器100安装在电机控制模组400去驱动的水平旋转结构300上，水平旋转结构300带动N个方向的光束旋转，实现对环境目标进行连续多点的三维空间扫描，通过水平旋转结构300与振镜200结合，可以达到0,1°水平分辨率(360°)、0.1-0.2°垂直分辨率(上下15°)以及10帧刷新频率的技术要求。进一步地，电机控制模组400上安装有码盘401，码盘401用于确定激光在水平方向的发射角度。

参照附图2，在本实施例中,还包括接收器500。接收器500可以采用APD或者SIPM传感器。接收器500与激光发射器100数量相同，各接收器500等间隔安装在一壳体内。可以理解地，为了更好的接收信息，在接收器500之前设置有聚焦单元，聚焦单元将反射激光聚焦并由接收器500接收。

还包括准直单元600，准直单元600用于准直激光发射器100发射的出射激光，准直单元600设置在激光发射器100和振镜200之间。准直单元600可以选择准直镜，准直镜可以是单透镜，也可以是多片透镜组成的透镜组。

此激光雷达包括若干激光发射器100、与激光发射器100相对应设置的振镜200、水平旋转结构300、电机控制模组400，各激光发射器100通过相对应的振镜200用于同时发射N个方向垂直扫描激光，通过各个方向的扫描光缩短重复扫描时间，在刷新率不变的情况下可以减低旋转速度，增加每个水平角度扫过时长，从而提高每个垂直方向的扫描时间，倍数级的提高垂直方向上分辨率，达到多路发射器的多线激光雷达的技术参数要求，通过电机控制模组400带动水平旋转结构300旋转，从而带动激光发射器100以及振镜200同步旋转，从而实现360°的三维扫描。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (7)

1.一种激光雷达，其特征在于，包括：

至少两个激光发射器，所述激光发射器用于发射激光；

振镜，所述振镜与激光发射器数量相同，各所述振镜分别对应设置在激光发射器出射激光光路上，各所述振镜反射激光发射器的出射激光形成垂直方向的扫描光；

水平旋转结构，所述振镜和激光发射器安装于所述水平旋转结构上，并驱动振镜和激光发射器同步水平旋转；

电机控制模组，所述电机控制模组设置在水平旋转结构的下方，所述电机控制模组驱动水平旋转结构运动。

2.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于：各所述激光发射器以圆周等分方式设置。

3.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于：所述电机控制模组上安装有码盘，所述码盘用于确定激光在水平方向的发射角度。

4.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于：还包括接收器，所述接收器与激光发射器数量相同，各所述接收器等间隔安装在一壳体内。

5.根据权利要求4所述的激光雷达，其特征在于：在所述接收器之前设置有聚焦单元，所述聚焦单元将反射激光聚焦。

6.根据权利要求5所述的激光雷达，其特征在于：所述接收器为APD或SIPM传感器。

7.根据权利要求1-6任一项所述的激光雷达，其特征在于：还包括准直单元，所述准直单元用于准直激光发射器发射的出射激光，所述准直单元设置在激光发射器和振镜之间。

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