CN215833607U - 一种用于扩张视场角的激光雷达 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于扩张视场角的激光雷达，包括：激光发射器，用于发射第一激光束；分光镜，用于将该第一激光束区分为至少两个发射激光束；其中，该分光镜至少具有第一镜面以及第二镜面，该第一镜面以及第二镜面的法线之间具有第一夹角，该第一激光束同时投射至该第一镜面以及该第二镜面以产生该至少两个发射激光束。本实用新型利用单个激光发射器产生了多个激光束，结构简单，对光学系统的改动轻微，可适配现有的激光雷达。可简易的扩展激光雷达的视场角度，扩展后的激光束的出射角度和方向可控。消除杂光，仅将特定方向的发射激光束纳入传输体系，以提高激光雷达的整体光路的准确度。
Description
技术领域
本实用新型涉及三维激光测量领域，特别是涉及一种用于扩张视场角的激光雷达。
背景技术
近年来，激光雷达广泛应用于无人驾驶智能车辆、测绘探测、工业机器人、安防设备等领域，应用场景丰富，使用量呈逐年上升态势。
其中，单光束激光雷达主要应用于远距离测距，高精度的激光雷达，可以担负无人驾驶导航、林业测绘、电力线巡检等多场景的激光测量任务。
现阶段在载体高速运动过程中，激光雷达的视场角受到诸多因素的制约，如载体的速度高就要求扫描的速度快，但扫描的速度快就会导致实际有效能够探测视场就会相对减小；同时扫描结构本身的扫描镜的尺寸也限制了扫描视场的扩展。则扩展单激发射光器所产生的单激光束所产生的视场角是本领域亟待解决的问题。
通过设置较多的激光器的方式可以扩展激光束的数量，进而获得扩展视场角的基础，但是，成本有所增加，特别是对整体光学系统需要重新架构和调校，对系统的改动较大。则如何在现有设备的基础上，对激光雷达单个激光器所能产生的激光束的数量进行扩张，且对原光学系统的改动较为轻微，同时有效控制成本，是本领域亟待解决的问题。
实用新型内容
本实用新型解决的技术问题在于，用于扩展单个发射激光器所能产生的视场角。
更进一步的，结构简单，对现有光学系统的改动较为轻微，成本低。
本实用新型公开了该激光雷达包括：
激光发射器，用于发射第一激光束；
分光镜，用于将该第一激光束区分为至少两个发射激光束；
其中，该分光镜至少具有第一镜面以及第二镜面，该第一镜面以及第二镜面的法线之间具有第一夹角，该第一激光束同时投射至该第一镜面以及该第二镜面以产生该至少两个发射激光束。
该第一镜面以及第二镜面邻接。
该激光雷达还包括至少两个激光接收单元，每个激光接收单元具有一对应的接收反射镜，两个接收反射镜的法线之间存在第二夹角，以接收该发射激光束的返回信号。
该激光雷达仅设置有一个该激光发射器。
该激光发射器仅发出一个该第一激光束。
该分光镜还包括第三镜面，该第一激光束同时投射到该第一镜面、第二镜面以及第三镜面，被该分光镜区分为三个发射激光束。
该第一镜面、第二镜面以及第三镜面依次邻接或者任意两者均邻接。
该激光雷达进一步包括一转镜，所有的该发射激光束同时照射在该转镜的同一镜面。
该转镜为塔镜、多面棱镜或单面扫描镜。
该第一镜面与该转镜之间，该第二镜面与该转镜之间，和/或第三镜面与该转镜之间，还设置有光阑，该发射激光束通过该光阑照射至该转镜。
本实用新型利用单个激光发射器产生了多个激光束，结构简单，对光学系统的改动较为轻微，可适配现有的激光雷达的应用场景。同时，可简易的扩展激光雷达的视场角度，另外，扩展后的激光束的出射角度和方向可控。同时，可进一步消除杂光，仅将特定方向的发射激光束纳入传输体系，以提高激光雷达的整体光路的准确度。
附图说明
图1所示为本实用新型的一种用于扩张视场角的激光雷达的结构示意图。
图2所示为本实用新型的一种用于扩张视场角的激光雷达的镜面结构示意图。
图3所示为本实用新型的一种用于扩张视场角的激光雷达的镜面结构示意图。
图4所示为本实用新型的一种用于扩张视场角的激光雷达的镜面结构示意图。
图5所示为本实用新型的一种用于扩张视场角的激光雷达的结构示意图。
图6所示为本实用新型的一种用于扩张视场角的激光雷达的结构示意图。
图7所示为本实用新型的一种用于扩张视场角的激光雷达的结构示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例描述本实用新型的技术方案的实现过程，不作为对本实用新型的限制。
如图1所示为本实用新型的一种用于扩张视场角的激光雷达的结构示意图。图2所示为本实用新型的一种用于扩张视场角的激光雷达的镜面结构示意图。
该激光雷达100包括激光发射器10以及分光镜20。
该激光发射器10用于发射第一激光束L1。该分光镜20用于将该第一激光束区分为至少两个发射激光束L2、L3。
其中，该分光镜20至少具有第一镜面21以及第二镜面22，该第一镜面21以及第二镜面22邻接。该第一镜面21以及第二镜面22的法线之间具有第一夹角α，该第一激光束的光斑同时投射至该第一镜面21以及该第二镜面22，基于不同镜面的反射，可产生该发射激光束L2、L3。该发射激光束L2、L3分别朝向不同方向行进。由此，激光发射器10发出的一个激光束被分为两个激光束，提升了单个激光发射器所能出射的激光束的数量，扩展了激光雷达的视场角，同时未对光学系统进行较大的调整和重构，成本低。
在另一实施例中，该分光镜20可具有三个镜面，其他镜面数量也在本实用新型公开的范围内。由此，可通过一个激光束拆分为三个激光束，同时，还可通过对三个镜面的法线方向的控制，来调整三个激光束的出射角度和方向，以扩展该激光雷达的视场角度。
如图3所示，该分光镜包括第一镜面21、第二镜面22以及第三镜面23，该第一激光束的光斑同时投射到该第一镜面21、第二镜面22以及第三镜面23，被该分光镜区分为三个发射激光束。该第一镜面21、第二镜面22以及第三镜面23依次邻接。中间第二镜面22可较短，以保证光斑还可投射到第一、三镜面。
在另一实施例中，该第一镜面21、第二镜面22以及第三镜面23中任意两个均邻接。如图4所示。
本实用新型的该激光雷达100可仅设置有一个该激光发射器10。该激光发射器10仅发出一个该第一激光束L1。
另外，该激光雷达100也可设置有多个该激光发射器10。每个激光发射器10仅发出一个该第一激光束L1，每个激光发射器10均采用本实用新型的上述方法进行激光束的扩张。
该激光雷达100还包括至少两个激光接收单元30，每个激光接收单元具有一对应的接收反射镜31以及一激光接收器32，两个接收反射镜的法线之间存在第二夹角，以接收该发射激光束的返回信号。
针对图1所示实施例，该激光雷达100具有两个激光接收单元30，针对图3、4所示实施例，该激光雷达100具有三个激光接收单元30。每个激光接收单元30对应接收一个反射激光束的返回信号。
如图5所示，由于发射激光束之间存在夹角，且该返回信号与该发射激光束的主光轴平行，故而该激光雷达100可通过设置彼此之间摆放角度不同的接收反射镜31，以接收该返回信号，并反射至该激光接收器32，通过该接收反射镜31可使得该激光接收器32的位置设置更加富有弹性，可根据需求设置，充分利用激光雷达内部空间。
如图6所示，该激光雷达100还进一步包括一转镜40，所有的该发射激光束同时照射在该转镜的同一镜面。使得所有发射激光束以同一反射方式被反射至环境中。该转镜为塔镜、多面棱镜或单面扫描镜。
如图7所示，该第一镜面与该转镜之间，该第二镜面与该转镜之间，和/或第三镜面与该转镜之间，还设置有光阑50，该发射激光束通过该光阑照射至该转镜。使得进一步消除杂光，仅将特定方向的发射激光束发射至转镜，即纳入传输体系，以提高激光雷达的整体光路的准确度。
本实用新型利用单个激光发射器产生了多个激光束，结构简单，对光学系统的改动较为轻微，可适配现有的激光雷达的应用场景。同时，可简易的扩展激光雷达的视场角度，另外，扩展后的激光束的出射角度和方向可控。同时，可进一步消除杂光，仅将特定方向的发射激光束纳入传输体系，以提高激光雷达的整体光路的准确度。
上述实施例仅为实现本实用新型的示例性描述，而不用以限制本实用新型的保护范围，本领域的技术人员可据以做出各种明显变形以及等同替换的技术方案，皆涵盖于本实用新型的公开范围内，本实用新型的保护范围请参阅后附带权利要求书中记载为准。
Claims (10)
1.一种用于扩张视场角的激光雷达，其特征在于，该激光雷达包括：
激光发射器，用于发射第一激光束；
分光镜，用于将该第一激光束区分为至少两个发射激光束；
其中，该分光镜至少具有第一镜面以及第二镜面，该第一镜面以及第二镜面的法线之间具有第一夹角，该第一激光束同时投射至该第一镜面以及该第二镜面以产生该至少两个发射激光束。
2.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，该第一镜面以及第二镜面邻接。
3.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，该激光雷达还包括至少两个激光接收单元，每个激光接收单元具有一对应的接收反射镜，两个接收反射镜的法线之间存在第二夹角，以接收该发射激光束的返回信号。
4.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，该激光雷达仅设置有一个该激光发射器。
5.如权利要求1或4所述的激光雷达，其特征在于，该激光发射器仅发出一个该第一激光束。
6.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，该分光镜还包括第三镜面，该第一激光束同时投射到该第一镜面、第二镜面以及第三镜面，被该分光镜区分为三个发射激光束。
7.如权利要求6所述的激光雷达，其特征在于，该第一镜面、第二镜面以及第三镜面依次邻接或者任意两者均邻接。
8.如权利要求1或6所述的激光雷达，其特征在于，该激光雷达进一步包括一转镜，所有的该发射激光束同时照射在该转镜的同一镜面。
9.如权利要求8所述的激光雷达，其特征在于，该转镜为塔镜、多面棱镜或单面扫描镜。
10.如权利要求8所述的激光雷达，其特征在于，该第一镜面与该转镜之间，该第二镜面与该转镜之间，和/或第三镜面与该转镜之间，还设置有光阑，该发射激光束通过该光阑照射至该转镜。
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