CN216052173U - 一种收发共轴的多线束雷达 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种收发共轴的多线束雷达，发射组件发射出多个光束，入射到第一透镜组件，第一透镜组件分别将各光束进行准直，使各光束入射到反射装置，反射装置将各光束反射以使各光束发射到目标，由目标反射回的光通过反射装置反射到第一透镜组件，第一透镜组件将返回光汇聚到接收组件。其中发射组件发出光束是通过第一透镜组发射出，由目标返回的光束是通过第一透镜组件汇聚到接收组件，实现了收发共轴，减少了使用镜片数量，使得装调简单，利于产品小型化。其中反射装置转动，使得能够向目标发射出增加的等效光束，与现有的单线激光雷达相比，在达到相同分辨率要求时能够降低反射装置的转动频率，有利于产品的工程化以及提高可靠性。

Description

一种收发共轴的多线束雷达

技术领域

本实用新型涉及雷达技术领域，特别是涉及一种收发共轴的多线束雷达。

背景技术

近年来，激光雷达技术发展迅猛，已在机器视觉、无人驾驶等领域被广泛应用。激光雷达的工作原理是向目标发出激光，然后接收由目标反射回的激光并进行相应处理，便可获取目标的距离等信息。

现有的单线激光雷达在垂直视场内只发出一束激光，为了获得目标更加完善的信息，以对目标进行探测和识别，需要利用振镜偏转光束，增加垂直视场内的扫描光束。然而为了达到分辨率要求，要对振镜的频率提出较苛刻的要求，这不利于产品的工程化和可靠性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种收发共轴的多线束雷达，在达到分辨率要求的情况下能够降低振镜频率，有利于产品的工程化以及提高可靠性。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种收发共轴的多线束雷达，包括发射组件、接收组件、第一透镜组件和反射装置，所述发射组件用于发射出多个光束，使各光束入射到所述第一透镜组件，所述接收组件用于分别接收各光束的返回光，所述第一透镜组件用于分别将各光束进行准直，使各光束入射到所述反射装置以及将各光束的返回光汇聚到所述接收组件，所述反射装置用于将各光束反射以使各光束发射到目标，以及将各光束由目标反射回的光反射到所述第一透镜组件，所述反射装置转动使得发射出的各光束对目标扫描。

优选的，所述发射组件发射出的各光束的光轴相互平行。

优选的，所述发射组件发射出的各光束的光轴位于同一平面内。

优选的，所述发射组件包括多个光源，各个所述光源的光轴位于同一平面内且各个所述光源的出光口位于以预设半径形成的圆弧上。

优选的，所述接收组件包括多个探测器，各个所述探测器的光轴位于同一平面内且各个所述探测器位于以预设半径形成的圆弧上。

优选的，还包括反射元件，所述反射元件用于将所述发射组件发射出的各光束透过，以及将各光束的返回光反射，使各光束的返回光入射到所述接收组件。

优选的，所述反射元件设置有多个通孔，通过各个通孔将所述发射组件发射出的各光束透过，或者，所述反射元件包括透光区域和反光区域，通过各个透光区域将所述发射组件发射出的各光束透过，通过反光区域将各光束的返回光反射。

优选的，所述发射组件包括多个第二透镜组件，所述第二透镜组件用于将对应光源发射出的光束收敛。

优选的，所述接收组件包括用于对返回光进行滤波的滤光元件。

优选的，所述反射装置包括反射面，所述反射装置绕与所述反射面平行的第一轴转动或/和绕与所述反射面平行的第二轴转动，所述第一轴和所述第二轴相互垂直。

由上述技术方案可知，本实用新型所提供的一种收发共轴的多线束雷达，发射组件发射出多个光束，使各光束入射到第一透镜组件，第一透镜组件分别将各光束进行准直，使各光束入射到反射装置，反射装置将各光束反射以使各光束发射到目标，各光束由目标反射回的光通过反射装置反射到第一透镜组件，第一透镜组件将各光束的返回光汇聚到接收组件，接收组件分别接收各光束的返回光。其中反射装置转动，使得本多线束雷达能够向目标发射出增加的等效光束。因此与现有的单线激光雷达相比，本实用新型收发共轴的多线束雷达发射出多个光束对目标扫描，在达到相同分辨率要求时能够降低反射装置的转动频率，有利于产品的工程化以及提高可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种收发共轴的多线束雷达的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的收发共轴的多线束雷达中多个光源的布置示意图；

图3为本实用新型又一实施例提供的一种收发共轴的多线束雷达的示意图；

图4为本实用新型实施例中光源间隔与准直光束夹角的关系示意图；

图5为本实用新型实施例的收发共轴的多线束雷达中反射装置转动与发射光束的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

请参考图1，图1为本实施例提供的一种收发共轴的多线束雷达的示意图，如图所示，所述收发共轴的多线束雷达包括发射组件101、接收组件102、第一透镜组件103和反射装置104，所述发射组件101用于发射出多个光束，使各光束入射到所述第一透镜组件103，所述接收组件102用于分别接收各光束的返回光，所述第一透镜组件103用于分别将各光束进行准直，使各光束入射到所述反射装置104以及将各光束的返回光汇聚到所述接收组件102，所述反射装置104用于将各光束反射以使各光束发射到目标100，以及将各光束由目标100反射回的光反射到所述第一透镜组件103，所述反射装置104转动使得发射出的各光束对目标100扫描。

发射组件101发射出并列排布的多个光束，第一透镜组件103分别将每一光束进行准直，并将各光束入射到反射装置104。反射装置104将各光束反射以使各光束发射到目标100，从而本多线束雷达实现对目标扫描。由目标100反射回的各光束返回光经过反射装置104反射，入射到第一透镜组件103，通过第一透镜组件103汇聚到接收组件102。本多线束雷达中光束的发射光路、接收光路共用第一透镜组，实现了收发共轴，与现有技术中发射光路、接收光路分别使用各自对应的透镜组件相比，减少了使用镜片数量，结构体积减小，使得装调简单，有利于产品的小型化。

通过反射装置104转动，使得本多线束雷达能够向目标100发射出增加的等效光束，提高对目标扫描的分辨率。与现有的单线激光雷达相比，本实施例收发共轴的多线束雷达发射出多个光束对目标扫描，在达到相同分辨率要求时能够降低反射装置的转动频率，有利于产品的工程化以及提高可靠性。

需要说明的是，在图1中每一箭头表示光束传播方向，实际上发射组件101发射出多个光束，相应由目标100会反射回多个光束。优选的，第一透镜组件103具体用于分别将各光束进行准直且实现各光束相互之间的需求夹角。由发射组件101发射出的多个光束分别入射到第一透镜组件103，第一透镜组件103分别将各个光束进行准直，以及第一透镜组件103使各光束相互之间的夹角达到所需要的角度要求，进而使各光束入射到反射装置104。

优选的，发射组件101发射出的各光束的光轴相互平行，这样使得更便于装调雷达的激光器、探测器以及其它部件。

优选的，发射组件101发射出的各光束的光轴位于同一平面内，各光束并列排布以及各光束光轴位于同一平面内，发射到目标从而对目标扫描。

优选的，所述发射组件101包括多个光源，各个所述光源的光轴位于同一平面内且各个所述光源的出光口位于以预设半径形成的圆弧上。通过将各个光源以上述形式布置，能够减小像差，有助于提高雷达对目标扫描的准确性。可参考图2所示，图2为本实施例的收发共轴的多线束雷达中多个光源的布置示意图，如图所示共包括并列依次排布的n个光源，光轴依次为Z₁、Z₂、Z₃、…、Z_n-1和Z_n，各光轴都在平面A内。各个光源的出光口位于以预设半径R形成的圆弧上，R可以为无穷大。

相应的，接收组件102包括多个探测器，通过各个探测器分别接收各光束的返回光。优选的，各个所述探测器的光轴位于同一平面内且各个所述探测器位于以预设半径形成的圆弧上。通过将各个探测器布置为上述形式，能够减小像差，有助于提高雷达对目标扫描的准确性。

发射组件101发射出多个光束，以通过各个光束照射到目标100而对目标100进行扫描，以及接收组件102分别接收各光束经目标100反射回的光。可选的，本收发共轴的多线束雷达还可包括反射元件，所述反射元件用于将所述发射组件发射出的各光束透过，以及将各光束的返回光反射，使各光束的返回光入射到所述接收组件。可参考图1所示，反射元件105将发射组件101发射出的各光束透过，使得各光束入射到第一透镜组件103，以及将各光束经目标100反射回的返回光反射，以分别由接收组件102接收各光束的返回光。

可参考图3所示，图3为又一实施例提供的一种收发共轴的多线束雷达的示意图，如图所示，发射组件101包括多个光源106，接收组件102包括多个探测器108，各个光源106分别发射出光束，各光束分别透过反射元件105而入射到第一透镜组件103。各光束的返回光通过第一透镜组件103后入射到反射元件105，反射元件105将各光束的返回光反射出，使各光束的返回光分别被各个探测器108接收。

可选的，反射元件可设置有多个通孔，通过各个通孔将所述发射组件101发射出的各光束透过。比如参考图3所示，使用的反射元件105设置有多个通孔。

可选的，反射元件可包括透光区域和反光区域，通过各个透光区域将发射组件101发射出的各光束透过，通过反光区域将各光束的返回光反射。具体可以在反射元件的透光区域镀制能使光透过的膜，在反射元件的反光区域镀制能使光反射的膜。但不限于此，在其它实施例中反射元件也可通过其它传播光的方式使光源发射出的光束透过，也在本实用新型保护范围内。另外在其它实施例中，可以通过将各个光源发射的光束反射出，使各光束入射到第一透镜组件103，以及通过将各光束的返回光透射过使返回光被探测器接收，也在本实用新型保护范围内。

优选的可参考图3所示，发射组件101还可包括多个第二透镜组件109，所述第二透镜组件109用于将对应光源106发射出的光束收敛。对应每一光源106设置第二透镜组件109，通过第二透镜组件109将对应光源106发射出的光束收敛，使得光束发散角度减小，实现了对光束进行预准直。

第二透镜组件109可包括一个或者多个透镜，可包括但不限于球面透镜、非球面透镜或者自由曲面透镜。

优选的，接收组件102还可包括用于对返回光进行滤波的滤光元件107。通过滤光元件107滤除返回光中的杂光而通过所要求波段的光，能够提高本多线束雷达对目标扫描的准确性。

第一透镜组件103可包括一个或者多个透镜，可包括但不限于球面透镜、非球面透镜或者自由曲面透镜。

若发射组件101采用如图2所示的光源布置结构，相邻两个光源的间隔d主要由第一透镜组件103的焦距f和准直后光束夹角θ决定，可结合参考图4所示，满足公式：d＝f tanθ，同时间隔d的尺寸还需要考虑工程化要求，例如d须不小于两个光源之间的最小物理尺寸以及不小于阵列透镜组109的一个单元尺寸。

可选的，反射装置104包括反射面，所述反射装置104绕与所述反射面平行的第一轴转动或/和绕与所述反射面平行的第二轴转动，所述第一轴和所述第二轴相互垂直。反射装置104可以绕与反射面平行的第一轴转动来增加入射到目标的等效光束。比如第一轴为垂直轴，能够提高垂直视场分辨率。反射装置104可以绕与反射面平行的第二轴转动，比如第二轴为水平轴，可以实现大角度的水平视场。但不限于此，反射装置104还可以以其它方式转动，也都在本实用新型保护范围内。

示例性的可参考图5所示，图5为本实施例的收发共轴的多线束雷达中反射装置转动与发射光束的示意图，假设发射组件101的各个光源排列方向与y1轴平行，当反射装置104的反射面绕y1轴摆动时，可实现雷达在该方向的大范围扫描。当反射装置104的反射面绕y2轴摆动时，可等效地增加该方向的光束数。例如，反射装置104绕y2轴摆动m个角度时，雷达在该方向的等效光束数量为(m+1)×n，相比于单线雷达(即n＝1时)，目标轮廓将更加完善。

本实施例的收发共轴多线束雷达发射出多个光束对目标扫描，在达到相同分辨率要求时能够降低反射装置的转动频率。并且发射光路和接收光路共轴，使用共同的透镜组件具有旋转对称性，无需复杂的阵列结构，可实现低成本的加工和装配。

以上对本实用新型所提供的一种收发共轴的多线束雷达进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种收发共轴的多线束雷达，其特征在于，包括发射组件、接收组件、第一透镜组件和反射装置，所述发射组件用于发射出多个光束，使各光束入射到所述第一透镜组件，所述接收组件用于分别接收各光束的返回光，所述第一透镜组件用于分别将各光束进行准直，使各光束入射到所述反射装置以及将各光束的返回光汇聚到所述接收组件，所述反射装置用于将各光束反射以使各光束发射到目标，以及将各光束由目标反射回的光反射到所述第一透镜组件，所述反射装置转动使得发射出的各光束对目标扫描。

2.根据权利要求1所述的收发共轴的多线束雷达，其特征在于，所述发射组件发射出的各光束的光轴相互平行。

3.根据权利要求1所述的收发共轴的多线束雷达，其特征在于，所述发射组件发射出的各光束的光轴位于同一平面内。

4.根据权利要求1所述的收发共轴的多线束雷达，其特征在于，所述发射组件包括多个光源，各个所述光源的光轴位于同一平面内且各个所述光源的出光口位于以预设半径形成的圆弧上。

5.根据权利要求4所述的收发共轴的多线束雷达，其特征在于，所述接收组件包括多个探测器，各个所述探测器的光轴位于同一平面内且各个所述探测器位于以预设半径形成的圆弧上。

6.根据权利要求1所述的收发共轴的多线束雷达，其特征在于，还包括反射元件，所述反射元件用于将所述发射组件发射出的各光束透过，以及将各光束的返回光反射，使各光束的返回光入射到所述接收组件。

7.根据权利要求6所述的收发共轴的多线束雷达，其特征在于，所述反射元件设置有多个通孔，通过各个通孔将所述发射组件发射出的各光束透过，或者，所述反射元件包括透光区域和反光区域，通过各个透光区域将所述发射组件发射出的各光束透过，通过反光区域将各光束的返回光反射。

8.根据权利要求1所述的收发共轴的多线束雷达，其特征在于，所述发射组件包括多个第二透镜组件，所述第二透镜组件用于将对应光源发射出的光束收敛。

9.根据权利要求1所述的收发共轴的多线束雷达，其特征在于，所述接收组件包括用于对返回光进行滤波的滤光元件。

10.根据权利要求1所述的收发共轴的多线束雷达，其特征在于，所述反射装置包括反射面，所述反射装置绕与所述反射面平行的第一轴转动或/和绕与所述反射面平行的第二轴转动，所述第一轴和所述第二轴相互垂直。

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