CN214540038U - 一种全景扫描激光雷达 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种全景扫描激光雷达，包括壳体，该全景扫描激光雷达还包括：激光输出装置，用于输出探测激光，360°散射装置，设于所述激光输出装置的激光光路上，用于将探测激光进行360°散射扫描，以及激光接收器，圆周阵列设于壳体上，用于接收被测物反射的激光信号，其中，所述360°散射装置包括分光镜组和镜片；所述镜片设于分光镜组周侧。本实用新型公开的；本实用新型结构精简，通过360°散射装置代替现有的机械旋转系统，实现全景扫描，同时提高激光的探测精度，操作使用稳定可靠。

Description

一种全景扫描激光雷达

技术领域

本实用新型涉及激光探测技术领域，特别涉及一种可进行全景扫描激光雷达。

背景技术

现今激光测距雷达的应用领域逐步在拓展，精确测量、导航定位、安全避障，并开始应用于无人驾驶技术，激光扫描雷达是将发射的激光束通过旋转扫描发射形成扫描截面，从而测试出待测物的特征信息。

目前，利用激光雷达探测时，通常利用机械旋转构件实现，也就是将激光器放置在一个可以匀速转动的旋转平台，正如申请号：201910174882.6，名称为：旋转扫描式激光雷达成像装置的专利；通过机械转台系统实现360°水平旋转，带动照明系统转动，对旁侧物体进行360°探测，这种激光雷达探测方式存在，探测精度较低，操作使用不稳定，不利于推广使用。

发明内容

本实用新型提供了一种结构简单，操作方便的全景扫描激光雷达，以解决现有激光雷达通过机械转动的方式实现全景扫描，存在探测精度较低，操作使用不稳定的技术问题。

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：

一种全景扫描激光雷达，包括壳体，该全景扫描激光雷达还包括：

激光输出装置，用于输出探测激光；

360°散射装置，设于所述激光输出装置的激光光路上，用于将探测激光进行360°散射扫描；以及

激光接收器，圆周阵列设于壳体上，用于接收被测物反射的激光信号；

其中，所述360°散射装置包括分光镜组和镜片；所述镜片设于分光镜组周侧。

进一步的，所述分光镜组包括至少两块分光镜片，相邻所述分光镜片沿光路设置。

进一步的，所述镜片为柱面镜片或球面镜片。

进一步的，所述激光输出装置包括激光器、准直器和MEMS振镜，所述激光器发射的探测激光束被准直器准直后经过MEMS振镜的反射后到达360°散射装置，由360°散射装置将探测激光束投射射至目标物体上。

本实用新型与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：激光器产生激光，经过准直器准直后入射到MEMS振镜，MEMS振镜在水平及垂直方向上展开扫描角度，将扫描角度内激光反射到360°散射装置，分光镜组接收到激光，将激光扩散到镜片处，镜片再将激光进行扩展角度后往外投射，实现360°往外扫描探测物；本实用新型结构精简，通过360°散射装置代替现有的机械旋转系统，实现全景扫描，同时提高激光的探测精度，操作使用稳定可靠。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例一光路示意图。

标注说明：壳体1；激光输出装置2；360°散射装置3；激光接收器4；激光器21； MEMS振镜22；分光镜组31；镜片32。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。

请参阅附图1所示：一种全景扫描激光雷达，包括壳体1，该全景扫描激光雷达还包括：激光输出装置2，用于输出探测激光；360°散射装置3，设于所述激光输出装置2的激光光路上，用于将探测激光进行360°散射扫描；以及激光接收器4，圆周阵列设于壳体1上，用于接收被测物反射的激光信号；其中，所述360°散射装置3包括分光镜组31和镜片32；所述镜片32设于分光镜组31周侧；所述分光镜组31包括至少两块相互垂直设置的分光镜片。

壳体1与对应的车体或者无人机上固定连接，此处不做具体限定。工作时，激光输出装置2动作，发出探测激光，而360°散射装置3将激光输出装置2输送的激光进行360°的往外投射，对雷达周侧的环境进行探测，激光碰到到目标物后发生反射，反射回来的光线被激光接收器4接收，激光接收器4接收到反射回来的光信号后将其传送给控制器进行数据处理，计算得出目标物与雷达间的距离，其中激光雷达的控制器为现有技术，为本领域技术人员所熟知，此处不在详细介绍。360°散射装置3用于实现激光360°的往外投射，进行探测目标物。

优选地，所述镜片32为柱面镜片或球面镜片；所述镜片32可实现扩展角度，进而实现扩大激光的往外投射的扫描面积，具体的可扩展角度的镜片32属于现有技术，此处不再详细介绍。

优选地，所述激光输出装置2包括激光器21、准直器和MEMS振镜22，所述激光器21发射的探测激光束被准直器准直后经过MEMS振镜22的反射后到达360°散射装置3，由360°散射装置3将探测激光束投射射至目标物体上；激光器21、准直器和MEMS振镜22均为现有技术，为本领域技术人员可以理解认知的，此处不再详细介绍。

使用时将壳体1固定，启动设备运行，激光器21产生激光，经过准直器准直后射入MEMS振镜22，MEMS振镜22将激光反射到360°散射装置3，分光镜组31接收到激光，将激光扩散到镜片32处，镜片32再将激光进行扩展角度后往外投射，实现360°往外扫描探测物；本实用新型，使用基于直接脉冲飞行时间(DTOF)测距原理的方案，具体使用时根据激光信号的发出时间和探测物反射光的接收时间，来确定激光信号在雷达与探测物之间的往返传播时间，再根据激光信号的传播速度（光速）确定探测物与激光雷达之间的距离。

实施例一，在上述实施例基础上，请参阅附图2所示：本实用新型选取两个分光镜片和四个柱面镜片进行设计。其中：两个分光镜片分别为：第一分光镜片1221和第二分光镜片1222，第二分光镜片1222与第一分光镜片1221之间相互垂直设置；而四个柱面镜片分别为：第一透镜1211、第二透镜1212、第三透镜1213和第四透镜1214，具体的，第三透镜1213设置在二分光镜片1222的上方，第四透镜1214设置在二分光镜片1222的左侧，第一透镜1211设置在第二分光镜片1222的右侧，第二透镜1212设置在第二分光镜片1222的下方。

在上述实施例基础上，本实用新型中具体光路传播过程如下：激光输出装置2发射的激光经准直器校正后透射到MEMS振镜22，MEMS振镜22将激光反射到第一分光镜片1221，其中一部分激光透射过第一分光镜片1221后沿着原有的方向不变，激光透射到第二分光镜片1222下方，另一部分激光反射，激光反射到第二分光镜片1222上方；部分激光透射过第二分光镜片1222后沿着原有的方向不变，使激光透射过第一透镜1211，另一部分激光反射到第二透镜1212；部分激光透射过第二分光镜片1222上方后沿着原有的方向不变，使激光透射过第三透镜1213，另一部分激光反射到第四透镜1214；经第一透镜1211扩展后的激光覆盖区域为D11，第二透镜1212扩展角度后的激光覆盖区域为D12，第三透镜1213扩展后的激光覆盖区域为D13，第四透镜1214扩展角度后的激光覆盖区域为D14；受MEMS振镜扫描角度，以及第一透镜1211、第二透镜1212、第三透镜1213、第四透镜1214曲率半径的影响，存在激光无法扫描到的空白盲区D15、D16、D17 、D18，进一步的，可通过调节MEMS振镜22扫描角度，增减分光镜片和四个柱面镜片的数量实现激光360°的扫描覆盖；附图2用两个分光镜片和四个柱面镜片讲述原理，但实际使用时，并不局限与图中的个数，可根据实际需要进行调节。

综上：本实用新型集成度高、体积小，适于激光雷达的无人驾驶汽车、机器人导航和避障等方面的应用。

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 (4)

1.一种全景扫描激光雷达，包括壳体，其特征在于，该全景扫描激光雷达还包括：

激光输出装置，用于输出探测激光；

360°散射装置，设于所述激光输出装置的激光光路上，用于将探测激光进行360°散射扫描；以及

激光接收器，圆周阵列设于壳体上，用于接收被测物反射的激光信号；

其中，所述360°散射装置包括分光镜组和镜片；所述镜片设于分光镜组周侧。

2.根据权利要求1所述的一种全景扫描激光雷达，其特征在于，所述分光镜组包括至少两块分光镜片，相邻所述分光镜片沿光路设置。

3.根据权利要求1所述的一种全景扫描激光雷达，其特征在于，所述镜片为柱面镜片或球面镜片。

4.根据权利要求1所述的一种全景扫描激光雷达，其特征在于，所述激光输出装置包括激光器、准直器和MEMS振镜，所述激光器发射的探测激光束被准直器准直后经过MEMS振镜的反射后到达360°散射装置，由360°散射装置将探测激光束投射射至目标物体上。

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