CN213544818U - 能够减少盲区的激光雷达 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种能够减少盲区的激光雷达。根据本实用新型的一实施例的激光雷达包括：发射部，能够发出激光；发射透镜，位于发射部的出光路径，具有使激光入射到发射透镜的入射部以及使激光从发射透镜射出的出射部，发射透镜从入射部延伸至出射部，且包括第一拐角部和第二拐角部；接收部，接收从发射部发出后在激光雷达外部的物体反射的激光；接收透镜，能够改变从发射部发出后在物体反射的激光的路径而使其照射到接收部，其中，激光在发射透镜的第一拐角部和第二拐角部产生反射，发射透镜的出射部的主轴与接收透镜的主轴位于同一直线，发射透镜的从入射部到靠近入射部的第一拐角部的延伸方向与所述直线平行。

Description

能够减少盲区的激光雷达

技术领域

本实用新型涉及激光雷达，尤其涉及一种能够减少盲区的激光雷达。

背景技术

激光雷达作为一种雷达设备，具有精度高、抗干扰能力强、反应速度快等有点，因此适用于多种使用环境。如上所述的激光雷达可以通过向周围三维空间发射激光束作为探测信号，并使激光束照射到周围空间中的物体后被反射而成为回波信号并返回，激光雷达将接收的回波信号与发射的探测信号进行比较，从而获得关于周围物体的诸如距离、速度等相关信息。

如上所述的激光雷达包括发射部和接收部。发射部产生并发射激光束，打在周围物体上并反射回来的激光束被接收部接收。由于光速是已知的，因此可以通过激光的传播时间测量周围物体相对于激光雷达的距离。

现有的激光雷达中，发射部和接收部通常横向相隔布置，因此在发射部和接收部前方的发射部和接收部之间的区域可能存在盲区。这在利用激光雷达测量近距离物体的时候成为缺点。因此，需要提供一种能够减少上述盲区的激光雷达。

实用新型内容

本实用新型提供一种能够减少盲区的激光雷达。

根据本实用新型的一实施例的激光雷达可以包括：发射部，能够发出激光；发射透镜，位于所述发射部的出光路径，具有使激光入射到所述发射透镜的入射部以及使激光从所述发射透镜射出的出射部，所述发射透镜从所述入射部延伸至所述出射部，且包括第一拐角部和第二拐角部；接收部，接收从所述发射部发出后在激光雷达外部的物体反射的激光；接收透镜，能够改变从所述发射部发出后在所述物体反射的激光的路径而使其照射到所述接收部，其中，激光在所述发射透镜的第一拐角部和第二拐角部产生反射，所述发射透镜的出射部的主轴与所述接收透镜的主轴位于同一直线，所述发射透镜的从所述入射部到靠近所述入射部的第一拐角部的延伸方向与所述直线平行。

并且，所述接收部和所述发射部可以设置于相同基板。

并且，激光在所述第一拐角部全反射后，可以在所述第二拐角部全反射后从所述出射部射出。

并且，所述接收部也可以位于所述直线。

并且，所述发射透镜的入射部可以具有凸透镜形态。

根据本实用新型的另一实施例的激光雷达可以包括： 发射部，能够发出激光；接收部，接收从所述发射部发出后在激光雷达外部的物体反射的激光；整合透镜，具有发射透镜部和接收透镜部，其中，所述发射透镜部位于所述发射部的出光路径，且具有使激光入射到所述发射透镜部的入射部以及使激光从所述发射透镜部射出的出射部，所述发射透镜部从所述入射部延伸至所述出射部，且包括第一拐角部和第二拐角部，所述接收透镜部能够改变从所述发射部发出后在所述物体反射的激光的路径而使其照射到所述接收部，所述发射透镜部的出射部插入位于所述接收透镜部的孔内或者所述发射透镜部的出射部紧贴于所述接收透镜部的一面，其中，激光在所述发射透镜部的第一拐角部和第二拐角部产生反射，所述发射透镜部的出射部的主轴与所述接收透镜部的主轴位于同一直线，所述发射透镜部的从所述入射部到靠近所述入射部的第一拐角部的延伸方向与所述直线平行。

并且，所述接收部和所述发射部可以设置于相同基板。

并且，激光在所述第一拐角部全反射后，可以在所述第二拐角部全反射后从所述出射部射出。

并且，所述接收部也可以位于所述直线。

并且，所述发射透镜部的入射部可以具有凸透镜形态。

根据本实用新型的一实施例，可以提供一种能够减少盲区的激光雷达。通过如上所述的激光雷达，可以利用发射透镜将发射部发出的激光沿水平方向移动而减少发射部和接收部之间的盲区。并且，通过一体地形成所述发射透镜，在设置所述接收透镜时可以简化光路对准所需的工序。并且，相比于将发射部直接设置于所述接收部光路前方的情形，可以减少上下方向的长度。并且，可以将所述发射部和所述接收部设置于相同基板，因此可以简化基板结构。进一步地，可以较长得形成发射透镜而增加发射激光的准直程度。

本实用新型的效果不限于如上所述的效果，本领域技术人员可以从以下的说明中得出上文中未记载的效果。

附图说明

图1是示出根据本实用新型的第一实施例的能够减少盲区的激光雷达的侧视图。

图2是示出根据本实用新型的第一实施例的发射透镜和接收透镜的立体图。

图3是示出根据本实用新型的第一实施例的发射透镜和接收透镜的俯视图。

图4是示出根据本实用新型的第一实施例的发射透镜的侧视图。

图5是示出根据本实用新型的第二实施例的整合透镜的侧视图。

符号说明

100：发射部 200：接收部

300：发射透镜 400：接收透镜

500：基板

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行详细的描述。显然，以下公开的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于以下实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

并且，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系是基于附图的方位或位置关系，并且仅是为了便于描述本实用新型的简化描述，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。

图1是示出根据本实用新型的第一实施例的能够减少盲区的激光雷达的侧视图。图2是示出根据本实用新型的第一实施例的发射透镜和接收透镜的立体图。图3是示出根据本实用新型的第一实施例的发射透镜和接收透镜的俯视图。图4是示出根据本实用新型的第一实施例的发射透镜的侧视图。

如图1~4所示，根据本实用新型的第一实施例的能够减少盲区的激光雷达可以包括发射部100、接收部200、发射透镜300、接收透镜400及基板500。

所述发射部100可以发出激光而使激光在激光雷达外部的物体反射后返回激光雷达，从而可以通过飞行时间法（TOF）测量周围物体与激光雷达的相隔距离。

所述发光部100可以为边发射激光器（EEL）或垂直腔面发射激光器（VCSEL）。其中，边发射激光器（EEL）的激光平行于衬底而发出，而垂直腔面发射激光器（VCSEL）的激光垂直于衬底而发出。本实用新型中，所述发光部100只要可以向上方发出激光即可，其类型不受特殊限制。

所述接收部200可以接收从所述发射部100发出而在激光雷达外部的物体反射后返回激光雷达的激光。

所述接收部200可以为雪崩光电二极管（APD）或者单光子雪崩二极管（SPAD）。并且，所述接收部200的类型不限于此。所述接收部200的具体类型可以由本领域技术人员在公知的光电传感器的范围内适当地选择。

所述发射部100和所述接收部200可以设置在相同基板500上。在所述基板500可以设置有用于驱动所述发光部100而发出激光的驱动电路、用于控制所述发射部100和所述接收部200的控制电路等。

从所述发光部100发出的激光可以入射到位于所述发光部100的光路前方的发射透镜300。入射到所述发射透镜300的激光可以在所述发射透镜300反射两次后从所述发射透镜300的上端发出。

以下，参照图4对所述发射透镜300进行更加详细的说明。

如图4所示，所述发射透镜300可以为一体型的“z”字形状的透镜。即，所述发射透镜300可以为具有2个拐角的透镜。所述拐角可以是90°的拐角。因此，入射到所述发射透镜300的激光可以在所述发射透镜300内反射两次后向上方发出。

为了便于说明，将所述发射透镜300的使激光入射到所述发射透镜的部分称为入射部310且将所述发射透镜300的使激光从所述发射透镜射出的部分称为出射部320。并且，将所述发射透镜300的靠近所述入射部310的拐角称为第一拐角部330，并将所述发射透镜300的靠近所述出射部320的拐角称为第二拐角部340。

所述发射透镜300的入射部310可以起到准直作用。具体而言，从所述发光部100发出的激光可以具有预定的发散角，所述发射透镜300的入射部310可以将从所述发光部100发出的激光准直，从而可以减少所述激光的发散角。并且，所述入射部310可以具有凸透镜形态，从而可以对所述激光进行准直。进一步地，所述入射部310可以为球面透镜。进一步地，所述入射部310可以具有正光焦度。

所述第一拐角部330和第二拐角部340可以用于改变从所述入射部310入射的激光的方向。更为具体地，所述第一拐角部330和第二拐角部340可以使入射的激光产生全反射而使入射至第一拐角部330的光向水平方向移动预定距离而发出。因此，能够使激光雷达的出射光和接收透镜具有相同的中心轴。上述的预定距离可以通过改变所述第一拐角部330和第二拐角部340之间的距离而变更。并且，平移后的激光的中心优选位于所述接收部200和/或接收透镜400的中心。

并且，激光在所述第一拐角部330和第二拐角部340可以产生全反射。所述第一拐角部330和第二拐角部340可以利用全反射原理使入射的激光反射。其中，所述入射部310的准直程度可以设定为能够使入射到所述发射透镜300激光在所述第一拐角部330和第二拐角部340产生全反射而不从发射透镜300的侧面漏出。若所述入射部310的准直程度不够，则激光可能具有较大的发散角而在所述第一拐角部330或第二拐角部340无法产生全反射而使部分激光漏出；若所述入射部310的准直程度过高，则在加工所述入射部310时可能浪费时间及费用。可变更地，也可以在所述第一拐角部330和第二拐角部340设置反射物质（例如，反射膜）来实现反射功能。

在所述第一拐角部330和第二拐角部340产生全反射的激光可以向所述出射部320行进而从所述出射部320向所述发射透镜的外部（或者所述激光雷达的外部）发出。所述出射部320的凹凸程度可以根据需要而适当地变更。当需要使从所述发射透镜320发出的激光具有预定的发散角时，所述发射透镜320可以具有凹透镜形状；当需要使从所述发射透镜320发出的激光具有较高的准直度时，所述发射透镜320可以具有凸透镜形状；或者所述发射透镜320也可以具有平面透镜形状。

如上所述，从所述发射透镜300发出的激光相比于入射至所述发射透镜300的激光可以平移预定距离，且发出的激光的准直度可以高于入射的激光。

所述接收透镜400可以将照射到激光雷达外部的物体而返回的激光聚焦于所述接收部200。因此，所述接收透镜400可以形成为凸透镜形态。并且，可以形成为将横截面为圆形的凸透镜的四个边角纵向切割后的四边形的凸透镜形态（参照图1~3）。并且，所述接收透镜400可以具有正光焦度。为减小系统像差且提高光功率的接收效率，所述接收透镜400也可以采用非球面光学透镜，从而可以将更多的光能量聚焦到所述接收部200表面而接收，并将光信号转换成电信号。

以下，对根据本实用新型的第一实施例的发射部100、接收部200、发射透镜300和接收透镜400的位置关系进行说明。

如图1所示，从所述发射部100发出的激光入射到所述发射透镜300的入射部310而被准直。因此，所述发射部100的发出激光的中心轴与所述发射透镜300的入射部310的主轴优选位于同一条直线。但是，考虑到工艺误差，上述的两个轴可能无法精确地位于同一条直线，可能存在预定的偏差。

并且，在激光雷达外部物体反射的激光在返回时被所述接收透镜400聚焦而照射到所述接收部200。因此，所述接收部200与所述接收透镜400的主轴优选位于同一条直线。但是，考虑到工艺误差，可能存在预定的偏差。

并且，所述发射透镜300的出射部320的至少一部分可以位于从激光雷达外部的物体到所述接收透镜400的激光的路径。从而可以减少从发射透镜300发出的探测信号与被所示接收部200接收的回波信号之间的盲区。

或者，所述发射透镜300的出射部320的至少一部分也可以位于从所述接收透镜400到所述接收部200的激光的路径。

从上方观察时，如图3所示，所述发射透镜300的出射部320的光学中心与所述接收透镜400的光学中心可以重叠。并且，从上方观察时，所述发射透镜300的出射部320的光学中心、所述接收透镜400的光学中心及所述接收部200可以重叠。换言之，所述发射透镜300的出射部320的主轴、所述接收透镜400的主轴及所述接收部200可以位于同一条直线上。其中，可以是所述接收部200的任一点与所述发射透镜300的出射部320的光学中心及所述接收透镜400的光学中心位于同一条直线上。并且，所述发射透镜300的从所述入射部310到所述第一拐角部330的延伸方向可以与所述直线平行。可以通过如上所述的设置方式最小化激光雷达所发出的探测信号和在外部的物体反射后返回的回波信号之间的盲区。

进一步地，如图3所示，从上方观察时，所述发射透镜300可以遮挡所述接收透镜400的中间区域以及下方的一部分区域。并且，在所述发射透镜300的侧面可以设置有吸光物质或反光物质而防止激光从所述发射透镜300的侧面穿过所述发射透镜300而入射到所述接收透镜400。因此，所述接收透镜400可以在除了所述中间区域以及下方的一部分区域以外的其他区域接收从发射部100发出后在物体反射的回波信号。

或者，所述发射透镜300的侧面可以透明地形成，因此从发射部100发出后在物体反射的回波信号在所述中间区域或者下方的一部分区域也可以穿过所述发射透镜300和所述接收透镜400而被所述接收部200接收。

虽然上文中对所述发射透镜300的出射部320形成于所述接收透镜400的上方的情形进行了图示及说明，但所述发射透镜300的出射部320也可以形成于所述接收透镜400的下方。即，在激光雷达的外部物体反射后回到激光雷达的激光可以先经过所述接收透镜400聚焦后被所述发射透镜300阻挡一部分后入射到所述接收部200。

通过如上所述的结构，可以通过所述发射透镜将发射部100发出的激光沿水平方向移动而减少发射部100和接收部200之间的盲区。并且，通过一体地形成所述发射透镜300，在设置所述接收透镜300时可以简化光路对准所需的工序。并且，相比于将发射部100直接设置于所述接收部200光路前方的情形，可以减少上下方向的长度。并且，可以将所述发射部100和所述接收部200设置于相同基板，因此可以简化基板结构。

参照图5对根据本实用新型的第二实施例的能够减少盲区的激光雷达进行说明。图5是示出根据本实用新型的第二实施例的整合透镜的侧视图。

根据本实用新型的第二实施例的激光雷达相比于根据本实用新型的第一实施例的激光雷达的区别在于，第二实施例不具有如第一实施例的发射透镜300和接收透镜400，而具有如图5所示的整合透镜。

所述整合透镜可以为将所述发射透镜300和接收透镜400整合的形态，并且可以包括发射透镜部和接收透镜部。

具体而言，所述整合透镜可以是所述发射透镜300的第二拐角部340以上的区域插入于所述接收透镜400内而形成整合透镜的形态。即，所述发射透镜300的所述出射部320可以插入形成在所述接收透镜400的孔内。

或者，可以是去掉所述发射透镜300的第二拐角部340以上的区域，而使所述发射透镜300紧贴于所述接收透镜400下方的形态。因此，入射到所述发射透镜300的入射部310的激光可以在所述第一拐角部330以及第二拐角部340产生全反射后经过所述接收透镜400而向外部发出。所述接收透镜400的上表面的出射激光的区域可以根据出射激光所需的发散角而适当地被进一步加工为凹形状或凸形状。

因此，根据本实用新型的第二实施例的整合透镜可以同时起到发射透镜300和接收透镜400的作用。

通过如上所述的整合透镜可以减少激光雷达的部件数量从而简化组装过程。

另外，根据本实用新型的第一实施例的激光雷达还可以包括未示出的旋转部。所述旋转部可以使如上所述的发射部100、接收部200、发射透镜300、接收透镜400及基板500一起旋转。所述旋转可以是360°的旋转，从而可以通过如上所述的激光雷达探测360°范围内的物体。

以上记载的关于装置及方法的实施例仅仅是示意性的，其中所记载的分离的单元可以是或者不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者不是物理单元，即，可以位于一个位置，或者可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实用新型的技术方案。

Claims (10)

1.一种激光雷达，其特征在于，包括：

发射部，能够发出激光；

发射透镜，位于所述发射部的出光路径，具有使激光入射到所述发射透镜的入射部以及使激光从所述发射透镜射出的出射部，所述发射透镜从所述入射部延伸至所述出射部，且包括第一拐角部和第二拐角部；

接收部，接收从所述发射部发出后在激光雷达外部的物体反射的激光；

接收透镜，能够改变从所述发射部发出后在所述物体反射的激光的路径而使其照射到所述接收部，

其中，激光在所述发射透镜的第一拐角部和第二拐角部产生反射，

所述发射透镜的出射部的主轴与所述接收透镜的主轴位于同一直线，

所述发射透镜的从所述入射部到靠近所述入射部的第一拐角部的延伸方向与所述直线平行。

2.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，

所述接收部和所述发射部设置于相同基板。

3.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，

激光在所述第一拐角部全反射后，在所述第二拐角部全反射后从所述出射部射出。

4.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，

所述接收部也位于所述直线。

5.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，

所述发射透镜的入射部具有凸透镜形态。

6.一种激光雷达，其特征在于，包括：

发射部，能够发出激光；

接收部，接收从所述发射部发出后在激光雷达外部的物体反射的激光；

整合透镜，具有发射透镜部和接收透镜部，

其中，所述发射透镜部位于所述发射部的出光路径，且具有使激光入射到所述发射透镜部的入射部以及使激光从所述发射透镜部射出的出射部，所述发射透镜部从所述入射部延伸至所述出射部，且包括第一拐角部和第二拐角部，

所述接收透镜部能够改变从所述发射部发出后在所述物体反射的激光的路径而使其照射到所述接收部，

所述发射透镜部的出射部插入位于所述接收透镜部的孔内或者所述发射透镜部的出射部紧贴于所述接收透镜部的一面，

其中，激光在所述发射透镜部的第一拐角部和第二拐角部产生反射，

所述发射透镜部的出射部的主轴与所述接收透镜部的主轴位于同一直线，

所述发射透镜部的从所述入射部到靠近所述入射部的第一拐角部的延伸方向与所述直线平行。

7.如权利要求6所述的激光雷达，其特征在于，

所述接收部和所述发射部设置于相同基板。

8.如权利要求6所述的激光雷达，其特征在于，

激光在所述第一拐角部全反射后，在所述第二拐角部全反射后从所述出射部射出。

9.如权利要求6所述的激光雷达，其特征在于，

所述接收部也位于所述直线。

10.如权利要求6所述的激光雷达，其特征在于，

所述发射透镜部的入射部具有凸透镜形态。

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