CN219122405U - 激光发射装置和激光雷达系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种激光发射装置和激光雷达系统，激光发射装置的激光驱动电路包括并联连接在驱动电源和激光发射器之间的多路充放电支路，每一个充放电支路均包括对应的充电回路和对应的放电回路。各个充放电支路中的放电回路可以分别在不同的时间点导通，使得激光发射器发射的多个脉冲激光之间的时间间隔与各个充放电回路中放电开关的控制信号对应。因此激光雷达系统在接收目标物体反射回的回波信号时，基于回波信号的脉冲间隔与各个放电开关的控制信号的脉冲间隔之间的比较，以区别本激光发射装置与其它激光雷达系统中的激光发射装置所发射出的激光。避免了多部激光雷达系统之间的相互干扰，有利于提高距离探测的准确性。

Description

激光发射装置和激光雷达系统

技术领域

本申请涉及光电检测技术领域，尤其涉及一种激光发射装置和激光雷达系统。

背景技术

激光雷达常用于探测目标物体的距离，其实现距离探测的过程为向目标物体发射激光，并接收被目标物体反射回的回波信号，以基于回波信号获得目标物体的距离探测信号。在一些应用场景下，存在多个同一频段的激光雷达发出的激光照射至目标物体上，那么激光雷达接收到的回波信号不一定是与自身发射出的激光对应的回波信号，若这种情况发生，该激光雷达就会所获得不准确的距离探测信号。

基于上述问题，传统的激光雷达由于采用单个脉冲的形式照射至目标物体的检测点上，其在实际应用中会存储多部激光雷达之间相互干扰的问题。

实用新型内容

为解决存在上述存在的问题，本申请提供了一种可避免多部激光雷达系统之间相互干扰的激光发射装置和激光雷达系统。

一种激光发射装置，包括激光发射器和用于驱动所述激光发射器发射激光的激光驱动电路，所述激光驱动电路包括：

驱动电源；

并联连接在所述驱动电源和所述激光发射器之间的多路充放电支路，每一路所述充放电支路包括与所述驱动电源连接的储能单元、与对应的所述储能单元连接充电开关、连接在对应的所述储能单元与所述激光发射器之间的放电单元以及与对应的所述放电单元连接的放电开关；

其中，每一所述充放电支路包括储能充电状态及放电发射状态，在储能充电状态下，所述充电开关导通，所述驱动电源、对应的所述储能单元以及所述充电开关形成充电回路，所述驱动电源经由所述充电回路给对应的所述储能单元充电，在放电发射状态下，所述放电开关导通，所述放电单元、与对应的所述放电单元连接的所述储能单元以及所述放电开关形成放电回路，与对应所述放电单元连接的所述储能单元经由所述放电回路给所述激光发射器放电。

在一些实施例中，所述的激光发射装置还包括与分别与各个所述充电开关连接的充电控制器，所述充电控制器用于产生分别控制各个所述充电开关导通和断开的各个充电控制信号；

所述充电控制器包括分别与各个所述充电开关连接的各个放电开关驱动电路以及与分别与各个所述充电开关驱动电路连接的FPGA控制器，所述FPGA控制器用于分别控制各个所述充电开关驱动电路产生各个对应的所述充电控制信号。

在一些实施例中，所述的激光发射装置还包括与分别与各个所述放电开关连接的放电控制器，所述放电控制器用于产生分别控制各个所述放电开关导通和断开的各个放电控制信号；

所述放电控制器包括分别与各个所述放电开关连接的各个放电开关驱动电路以及与分别与各个所述放电开关驱动电路连接的FPGA控制器，所述FPGA控制器用于分别控制各个所述放电开关驱动电路产生各个对应的所述放电控制信号。

在一些实施例中，所述FPGA控制器用于产生时序伪随机数，以分别控制各个所述放电开关驱动电路产生各个对应的所述放电控制信号。

在一些实施例中，至少一路所述充放电支路中的所述储能单元包括多个并联的电容。

在一些实施例中，各个所述储能单元的等效电容值不同。

在一些实施例中，至少一路所述充放电支路中的所述充电开关和/或至少一路所述充放电支路中的所述放电开关为氮化镓场效应晶体管。

在一些实施例中，至少一路所述充放电支路中的所述放电单元包括寄生电感，所述寄生电感通过对应的所述放电开关与对应的所述储能单元连接。

一种激光雷达系统，其特征在于，包括如上述任意一项所述的激光发射装置。

在一些实施例中，所述的激光雷达系统还包括扫描装置、接收装置、信号处理装置以及显示装置；

所述扫描装置用于将所述激光发射装置发射出的激光偏转后扫描至目标物体；

所述接收装置用于接收所述目标物体反射回的回波信号，并将所述回波信号转换成电信号；

所述信号处理装置与所述接收装置连接，用于对所述电信号进行处理，获得所述目标物体的距离信号；

所述显示装置与所述信号处理装置连接，用于接收并显示所述距离信号。

本申请提供了一种激光发射装置和激光雷达系统，激光发射装置的激光驱动电路包括并联连接在驱动电源和激光发射器之间的多路充放电支路，每一个充放电支路均包括对应的充电回路和对应的放电回路。各个充放电支路中的放电回路可以分别在不同的时间点导通，使得激光发射器发射的多个脉冲激光之间的时间间隔与各个充放电回路中放电开关的控制信号对应。因此激光雷达系统在接收目标物体反射回的回波信号时，基于回波信号的脉冲间隔与各个放电开关的控制信号的脉冲间隔之间的比较，以区别本激光发射装置与其它激光雷达系统中的激光发射装置所发射出的激光。避免了多部激光雷达系统之间的相互干扰，有利于提高距离探测的准确性。

附图说明

图1为依据本申请一些实施例提供的激光发射装置的结构示意图；

图2为依据本申请另一些实施例提供的激光发射装置的结构示意图；

图3为依据本申请一些实施例提供的激光雷达系统的结构示意图；

图4为依据本申请另一些实施例提供的激光雷达系统的结构示意图。

附图标记为：

1-激光发射装置、2-扫描装置、3-目标物体、4-接收装置、5-信号处理装置、6-显示装置、11-激光发射器、12-激光驱动电路、13-发射光学系统、21-振镜、22-振镜驱动回路、23-反馈电路、41-接收光学系统、42-光电转换器、43-接收电路、51-转换器、52-处理器、61-上位机、121-驱动电源、1221-第1个充放电支路、122i-第i个充放电支路、112N第N个充放电支路、122i1-第i个储能单元、122i2-第i个充电开关、122i3-第i个放电单元、122i4-第i个放电开关、123-充电控制器、1232i-第i个充电开关驱动电路、1231-FPGA控制器、124-放电控制器、1242i-第i个放电开关驱动电路、12211-第1个储能单元、12212-第1个充电开关、12213-第1个放电单元、12214-第1个放电开关、122N1-第N个储能单元、122N2-第N个充电开关、122N3-第N个放电单元、122N4-第N个放电开关。

具体实施方式

以下结合说明书附图及具体实施例对本申请技术方案做进一步的详细阐述。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请的实现方式。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

请参阅图1，其为依据本申请实施例提供的激光发射装置的结构示意图，本申请实施例提供的激光发射装置应用于激光雷达系统中。在本实施例中，激光发射装置包括激光发射器11和用于驱动激光发射器11发射激光的激光驱动电路12。其中，激光驱动电路12进一步包括驱动电源121以及并联在驱动电源121和激光发射器11之间的的多路充放电支路，多路充放电支路分别是充放电支路1221至充放电支路122N，N大于等于2。每一路充放电支路包括与驱动电源连接的储能单元、与对应的储能单元连接充电开关、连接在对应的储能单元与激光发射器之间的放电单元以及与对应的放电单元连接的放电开关。例如对于充放电支路1221而言，其包括与驱动电源121连接的储能单元12211、与储能单元12211连接充电开关12212、连接储能单12211元与激光发射器11之间的放电单元12213以及放电单元12213连接的放电开关12214。对于充放电支路122N而言，其包括与驱动电源121连接的储能单元122N1、与储能单元122N1连接充电开关122N2、连接储能单元122N1与激光发射器11之间的放电单元122N3以及放电单元122N3连接的放电开关122N4。对于多路并联的充放电支路122i而言，其包括与驱动电源121连接的储能单元122i1、与储能单元122i1连接充电开关122i2、连接储能单元122i1与激光发射器11之间的放电单元122i3以及放电单元122i3连接的放电开关122i4，其中，1≤i≤N。充放电支路122i包括储能充电状态及放电发射状态，在储能充电状态下，充电开关122i2导通，驱动电源121、储能单元122i1以及充电开关122i2形成充电回路，驱动电源121经由该充电回路给储能单元122i充电，在放电发射状态下，放电开关122i4导通，放电单元122i3、与放电单元122i3连接的储能单元122i1以及放电开关122i4形成放电回路，与放电单元122i3连接的储能单元122i1经由该放电回路给激光发射器11放电。

由上可见，依据本申请实施例提供的激光发射装置，其激光驱动电路包括并联连接在驱动电源和激光发射器之间的多路充放电支路，每一个充放电支路均包括由驱动电源、对应的储能单元以及对应的开关单元构成的充电回路，还包括由对应的储能单元、放电单元以及放电开关构成的放电回路。各个充放电支路中的放电回路可以分别在不同的时间点导通，以在不同的时间点对激光发射器提供驱动电压，使得激光发射器在各个不同的时间点发出激光，使得激光发射器发射的多个脉冲激光之间的时间间隔与各个充放电回路中放电开关的控制信号对应。因此在基于本申请实施例提供的激光发射装置在应用与激光雷达系统时，在接收目标物体反射回的回波信号时，基于回波信号的脉冲间隔与各个充放电回路中的放电开关的控制信号的脉冲间隔之间的比较，可以确定当前接收的回波信号是否是对应的激光发射装置发射的激光被目标物体反射回的回波信号，从而区别本激光雷达系统的激光发射装置与其它激光雷达系统中的激光发射装置所发出的激光。显然，本申请实施例提供的激光发射装置可以避免多部激光雷达系统之间的相互干扰，有利于提高距离探测的准确性。

请参阅图2所示，其为依据本申请另一实施例提供的激光发射装置的结构示意图。本申请实施例提供的激光发射装置还包括与分别与各个充电开关(12212至122N2)连接的充电控制器123，充电控制器123用于产生分别控制各个充电开关(12212至122N2)导通和断开的各个充电控制信号。充电控制器123包括分别与各充电开关(12212至122N2)连接的各个充电开关驱动电路以及与分别与各个充电开关驱动电路连接的FPGA控制器1321，FPGA控制器1321用于分别控制各个充电开关驱动电路产生各个对应的充电控制信号。其中，图2中仅示意出与充放电支路122i，省略了其它各路充放电支路，且充电控制器123仅示意了与充电开关122i2连接的充电开关驱动电路1232i以及FPGA控制器1321，省略了与其它各路充放电支路的充电开关连接的各个充电开关驱动电路。FPGA控制器1231用于输出充电数字波形，该充电数字波形用于控制各个充电开关驱动电路同时或依序产生对应的充电控制信号，以控制对应的充电开关同时或依序进行导通，使得驱动电源121同时或依序对各个储能单元进行充电，各个储能单元存储驱动电源121输出的能量，以在后续经由对应的放电回路对激光发射器11进行放电。在本实施例中，由FPGA控制器1231经由各个充电开关驱动电路对各个充电开关进行控制，控制方式的实现相对简单，制造成本低。

请继续参阅图2所示，在一些实施例中，激光发射装置还还包括与分别与各个放电开关(12214至122N4)连接的放电控制器124，放电控制器124用于产生分别控制各个放电开关(12214至122N4)导通和断开的各个放电控制信号。放电控制器124包括分别与各放电开关(12214至122N4)连接的各个放电开关驱动电路以及与分别与各个放电开关驱动电路连接的FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)控制器1321，FPGA控制器1321用于分别控制各个放电开关驱动电路产生各个对应的放电控制信号。其中，图2中仅示意出与充放电支路122i，省略了其它各路充放电支路，且放电控制器124仅示意了与放电开关122i2连接的放电开关驱动电路1242i以及FPGA控制器1321，省略了与其它各路充放电支路的放电开关连接的各个放电开关驱动电路。FPGA控制器1231用于输出放电数字波形，该放电数字波形用于控制各个放电开关驱动电路依序产生对应的放电控制信号，以控制对应的放电开关依序进行导通，使得各个对应的储能单元(12211至122N1)依序经由对应的各个放电单元(12213至122N3)对激光发射器11进行放电。在本实施例中，由FPGA控制器1231经由各个放电开关驱动电路对各个放电开关进行控制，控制方式的实现相对简单，制造成本低。此外，在本实施例中充电控制器123和放电控制器124共用FPGA控制器1231，即FPGA控制器1231至少具有两个输出端，一个输出端输出充电数字波形，另一个输出端输出放电数字波形。在其它实施例中，放电控制器123中的FPGA控制器和放电控制器124中的FPGA控制器也可以为两个不同的控制器。充电数字波形用于控制驱动电源121对各个储能单元(12211至122N1)进行充电，放电数字波形用于控制储能单元122i1经由对应的放电单元122i3对激光发射器11进行放电，使得激光器11在被放电期间发射对应的激光。通过控制充电数字波形的脉冲幅值和脉宽，可以使得各个储能单元存储不同的能量，则使得激光发射器最终发出的脉冲激光具有不同的峰值功率，因此可以通过调节充电数字波形来调节激光发射器11发射激光的峰值功率。此外，通过调节放电数字波形脉冲的时间间隔，使得激光发射器11发射出的脉冲激光具有对应的时间间隔。因此，可以通过放电数字波形脉冲对应的时间间隔调整和确定激光发射器11发射出的脉冲激光的时间间隔。显然，依据本申请实施例提供的激光发射装置可以通过FPGA控制器1231输出的充电控制波形控制激光发射器11发射激光的峰值功率，以及可以通过FPGA控制器1231输出的放电控制波形控制激光发射器11发射脉冲激光的时间间隔。因此，在应用本申请实施例提供的激光发射装置的激光雷达系统中的接收装置在接收到目标物体反射回的回波信号的峰值功率和/或对应的脉冲时间间隔，确定该回波信号是否为本激光雷达系统中的激光发射装置发出的激光经由目标物体反射而回的，从而可以避免出现与其它激光雷达系统之间相互干扰的问题。

在一些实施例中，FPGA控制器1231产生的放电数字波形为时序伪随机数，该时序伪随机数以分别控制各个放电开关驱动电路(12421至1242N)产生各个对应的放电控制信号，放电控制信号的各个脉冲间隔为对应的时序伪随机数，则激光发射器11发出的脉冲激光之间的时间间隔也为对应的时序伪随机数，则获得该脉冲激光对应的回波信号时，将回波信号的脉冲时间间隔与对应的时序伪随机数进行比较，便可确定该回波信号是否为对应的脉冲激光照射至目标物体上后由目标物体反射而回的回波信号。FPGA控制器1231基于时序伪随机数控制激光发射器11发出脉冲间隔为时序伪随机数的脉冲激光，更有利于将本激光雷达系统的发射出的脉冲激光与其它激光雷达系统发射出的脉冲激光区别开来，从而可更好的避免多部不同激光雷达系统之间相互干扰的问题。

请继续参阅图2所示，在一些实施例中，至少一路充放电支路中的储能单元包括多个并联的电容。例如，充放电支路122i中的储能单元122i1包括多个并联电容，多个并联电容中的每一个电容的一端与充电开关122i2的一端连接，另一端接地。基于多个电容并联组成储能单元122i1,使得储能单元122i1在可以存储更多的能量，使得激光发射器11发出的激光具有更高的峰值功率。

进一步的，在一些实施例中，激光发射器11为窄脉冲半导体激光器LD(LaserDiode)。其中窄脉冲是指脉冲宽度占比小于50％的脉冲。半导体激光器发射激光的峰值功率由器电容值的大小决定，而脉冲宽度则由半导体激光发射器的寄生电感和电容的值共同决定。其中，脉冲宽度越宽，半导体激光器导通需要的时间越大，则窄脉冲半导体激光器的发热就回更严重。因此，本申请实施例提供的激光发射装置采用窄脉冲半导体激光器作为激光发射器11有利于提高激光发射装置的使用寿命。为了尽可能的减小半导体激光器的脉冲宽度，需要尽可能的减小半导体激光器的寄生电感的值，以及需要增加半导体激光器的电容值，从而可以使得半导体激光器处于低脉冲宽度且高峰值的工作状态，可使得半导体激光器工作在合理的工作范围。

为了缩小半导体激光器的尺寸，在进行半导体激光器的Layout(线路布局)时，使半导体激光器的电极线宽大于设定线宽，以减小上述放电回路中的寄生电感。此外，在制备半导体激光器时，可使半导体激光器的回流平面和第一层布线层之间的距离小于设定距离，以减小半导体激光器的寄生电感。本申请实施例中，通过多个并联的电容构成对应的储能单元，还能降低半导体激光器的寄生电感值。在其它实施例中，也可以在半导体激光器的布线层中增加多个过孔，以降低半导体激光器的寄生电容。储能单元中的电容一般选择高精度、低温度漂移值以及低等效电阻的电容。

以图2示意出的充放电支路122i为例，对本申请实施例提供的充放电支路进行充电和放电的工作过程以及本申请实施例提供的激光发射装置发射高峰值功率脉冲激光的原理进行介绍说明。在充电开关122i2被充电控制器123控制导通后，驱动电源121对储能单元122i1中的电容进行充电，在充电完成后，若放电开关122i4被放电控制器124控制导通，则储能单元122i1通过经由包含放电开关122i4和放电单元122i3的放电回路对激光发射器11进行放电，其产生的放电电流

其中u为驱动电源121的输出电压，C表示储能单元122i1的等效电容值，u电压越高，C越大，则激光发射器11产生的电流越大，则激光发射器11发出的脉冲激光的峰值功率也越大。

基于上述分析，储能单元的等效电容值不同，激光发射器11发射的脉冲激光的峰值功率也不同的。因此，在一些实施例中，各个储能单元的等效电容值不同，从而实现对激光发射器11发射的脉冲激光的峰值功率的调节。

在依据本申请一些实施例提供的激光发射装置中，其驱动电源121为高压驱动电源，该高压驱动电源的一端接地，另一端与充电开关122i2的第一端连接，充电开关122i2的第二端与储能单元122i1的第一端连接，充电开关122i2的第三端与充电控制器123连接。储能单元122i1的第二端接地，储能单元122i1的第一端还与放电开关122i4的第一端连接，放电开关的122i4的第二端与放电单元122i3的第一端连接，放电单元122i3的第二端与激光发射器11的第一端连接，激光发射器11的第二端接地。放电开关122i4的第三端与放电控制器124连接。

在一些实施例中，放电单元122i3为寄生电感。该寄生电感为激光发射器的PCB走线以及器件引脚的寄生参数。在充放电支路122i的放电回路导通时，储能单元122i1中的电容和放电单元122i3中的寄生电感共同谐振出激光发射器11的脉冲信号，使得激光发射器11产生窄脉冲的激光。

在一些实施例中，各个充电开关和/或放电开关可以选择为场效应晶体管，具体可以为氮化镓(eGaN)场效应晶体管，氮化镓场效应晶体管具有更快的导通时间和更低的功耗。

依据本申请实施例提供的激光发射装置，通过多个不同等效电容值的储能单元实现激光发射器发射多个不同峰值功率的脉冲激光，通过多个放电单元实现激光发射器发射多个不同时间间隔的脉冲激光。由于可以同时控制每个脉冲激光的峰值功率和各个脉冲激光之间的时间间隔，从而实现目标物体多个特征检测，并且可以使得不同的峰值功率和时间间隔为伪随机编码，从而避免了与其他同波段的激光雷达系统和本激光雷达系统之间的互相干扰。

本申请实施例提供的激光发射装置，先提供放电回路对各个储能单元进行充电，各个储能单元的充电时长可确定激光发射器发射出的对应脉冲激光的峰值功率，充电时长越长，对应的脉冲激光的峰值功率越高。在各个储能单元充电到预设的充电时间后，放电控制器开始按照设定时序伪随机数控制各个放电回路进行导通，以使得激光发射器发射的脉冲激光之间的时间间隔为对应的时序伪随机数，可避免多部激光雷达系统之间的相互干扰。此外，充电开关和放电开关均通过FPGA控制器控制导通和断开，数字控制方式实现更简便。

请参阅图3所示，其为依据本申请一些实施例提供的激光雷达系统的结构示意图。本实施例提供的激光雷达系统包括依据本申请任意一实施例中提供的激光发射装置1。进一步的，激光雷达系统还包括扫描装置2、接收装置4、信号处理装置5以及显示装置6。扫描装置2用于将激光发射装置1发射出的激光偏转后扫描至目标物体3。接收装置4用于接收目标物体3反射回的回波信号，并将回波信号转换成电信号。信号处理装置5与接收装置4连接，用于对接收装置产生的电信号进行处理，获得目标物体的距离信号。显示装置6与信号处理装置5连接，用于接收并显示目标物体3的距离信号。

请参阅图4所示，其为依据本申请另一些实施例中提供的激光雷达系统的结构示意图。在本实施例中，激光发射装置1除了包括上述任意一实施例中所示的激光发射器11和激光驱动电路12外，还进一步包括发射光学系统13。发射光学系统13用于将激光发射器11发出的脉冲激光转换成对应的激光发射出去。在一些实施例中，发射光学系统13包括准直光学系统，用于将激光发射器11发射的脉冲激光转换成准直激光束发射出去。

请继续参阅图4所示，在一些实施例中，扫描装置2进一步包括振镜21、振镜驱动回路22和反馈电路23，振镜驱动回路22用于驱动振镜21进行相应的偏转，以将激光发射装置1发射出的激光进行偏转后再扫描至目标物体上。反馈电路23用于获取振镜的偏转信息，并将该偏转信息反馈至振镜驱动回路22中，以供振镜驱动回路22基于振镜21的偏转反馈信息对振镜21的偏转角度进行相应的调整。进一步的，在一些实施例中，振镜21为MEMS振镜。

请继续参阅图4所示，在一些实施例中，接收装置4进一步包括接收光学系统41、光电转换器42以及接收电路43，其中，接收光学系统41用于接收目标物体3反射回的回波信号，并将该回波信号转至光电转换器42，由光电转换器42对该回波信号进行相应的探测，以将该回波信号转换成对应的电信号。接收电路43用于将光电转换器42获得的电信号进行放大后，发送至信号处理装置5对其进行相应的处理。进一步的，接收光学系统41包括滤光片和接收镜组。

请继续参阅图4所示，信号处理装置5进一步包括转换器51和处理器52，其中，转换器51可以为模/数转换器(ADC，Analog to Digital Converter))或时间数字转换器(TDC，Time to Digital Convert)，处理器52可以为FPGA。转换器将接收装置4发出的放大后的电信号转换成数字信号后，由FPGA对该数字信号进行处理，获得目标物体3对应的距离信号，并将该距离信号发送中显示装置6中进行显示。

请继续参阅图4所示，在一些实施例中，显示装置6可以包括上位机61，上位机61用于显示距离信号，也即执行点云显示，以显示激光雷达系统的获得点云数据。

依据本申请实施例提供的激光雷达系统的工作过程如下：

激光驱动电路12驱动激光发射器11发出脉冲激光，脉冲激光经过发射光学系统13后射向扫描装置2的振镜21上，经过振镜21的以相应的偏转角度反射后到达目标物体3，目标物体3反射的回波通过接收光学系41统进行接收，接收光学系统41将接收到的回波信号集中在光电转换器42上，通过光电转换将光信号转换为电信号，电信号在经过接收电路43进行放大，放大后的电信号经过ADC或TDC转换成对应的数字信号后，再由FPGA进行信号处理，处理完成的信号通过上位机61进行显示。

在依据本申请实施例提供的激光雷达系统中，激光发射装置1的作用是发出需要频率和能量的激光器，一般采用脉冲式激光发射器,其脉宽为ns级别其能量影响最远探测距离，频率决定了角分辨率。接收装置4为激光雷达系统比较关键的部分，目前采用APD(Avalanche Photo Diode，雪崩光电二极管)、SPAD(Single Photon Avalanche Diode，单光子雪崩光电二极管)或SIPM(Silicon Photomultiplier，硅光电倍增管)等作为光电转换器42。以APD作为光电转换器42的优点在于受环境光影响较小，工艺成熟，并且供应链稳定，并且在强光下有较好的表现，其缺点在于倍增因子较小，但是可以通过后级的放大进行弥补。以SIPM作为光电转换器42的优点在于倍增因子更大，有更好的接收灵敏度，并且反偏电压不高，受温度影响较小，其缺点在于受环境光影响太大。扫描系装置2用的MEMS振镜的方式，其采用恒流或恒压驱动方式，通过反馈来实时获取振镜的偏转角度信息。在一些实施例中，扫描装置内还设置有温度传感器(图4中未显示)，该温度传感器用来获取温度变化引起的偏转角度的变化。此外，在一些实施例中，在信号处理装置5中，可以采用ADC全波采样的或采用TDC方案实现对接收装置4发射出的放大的电信号进行处理。

本申请实施例提供的激光雷达系统，先提供放电回路对各个储能单元进行充电，各个储能单元的充电时长可确定激光发射器发射出的对应脉冲激光的峰值功率，充电时长越长，对应的脉冲激光的峰值功率越高。在各个储能单元充电到预设的充电时间后，放电控制器开始按照设定时序伪随机数控制各个放电回路进行导通，以使得激光发射器发射的脉冲激光之间的时间间隔为对应的时序伪随机数，可避免多部激光雷达系统之间的相互干扰。此外，充电开关和放电开关均通过FPGA控制器控制导通和断开，数字控制方式实现更简便。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围之内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种激光发射装置，其特征在于，包括激光发射器(11)和用于驱动所述激光发射器(11)发射激光的激光驱动电路(12)，所述激光驱动电路(12)包括：

驱动电源(121)；

并联连接在所述驱动电源(121)和所述激光发射器(11)之间的多路充放电支路(122i)，每一路所述充放电支路(122i)包括与所述驱动电源(121)连接的储能单元(122i1)、与对应的所述储能单元(122i1)连接充电开关(122i2)、连接在对应的所述储能单元(122i1)与所述激光发射器(11)之间的放电单元(122i3)以及与对应的所述放电单元(122i3)连接的放电开关(122i4)；

其中，每一所述充放电支路(122i)包括储能充电状态及放电发射状态，在储能充电状态下，所述充电开关(122i2)导通，所述驱动电源(121)、对应的所述储能单元(122i1)以及所述充电开关(122i2)形成充电回路，所述驱动电源(121)经由所述充电回路给对应的所述储能单元(122i1)充电，在放电发射状态下，所述放电开关(122i4)导通，所述放电单元(122i3)、与对应的所述放电单元(122i3)连接的所述储能单元(122i1)以及所述放电开关(122i4)形成放电回路，与对应所述放电单元(122i3)连接的所述储能单元(122i1)经由所述放电回路给所述激光发射器(11)放电。

2.根据权利要求1所述的激光发射装置，其特征在于，还包括与分别与各个所述充电开关(122i2)连接的充电控制器(123)，所述充电控制器(123)用于产生分别控制各个所述充电开关(122i2)导通和断开的各个充电控制信号；

所述充电控制器(123)包括分别与各个所述充电开关(122i2)连接的各个充电开关驱动电路(1232i)以及与分别与各个所述充电开关驱动电路连接的FPGA控制器，所述FPGA控制器用于分别控制各个所述充电开关驱动电路(1232i)产生各个对应的所述充电控制信号。

3.根据权利要求1所述的激光发射装置，其特征在于，还包括与分别与各个所述放电开关(122i4)连接的放电控制器(124)，所述放电控制器(124)用于产生分别控制各个所述放电开关(122i4)导通和断开的各个放电控制信号；

所述放电控制器(124)包括分别与各个所述放电开关(122i4)连接的各个放电开关驱动电路(1242i)以及与分别与各个所述放电开关驱动电路(1242i)连接的FPGA控制器(1231)，所述FPGA控制器(1231)用于分别控制各个所述放电开关驱动电路(1242i)产生各个对应的所述放电控制信号。

4.根据权利要求3所述的激光发射装置，其特征在于，所述FPGA控制器(1231)用于产生时序伪随机数，以分别控制各个所述放电开关驱动电路(1242i)产生各个对应的所述放电控制信号。

5.根据权利要求1所述的激光发射装置，其特征在于，至少一路所述充放电支路(122i)中的所述储能单元(122i1)包括多个并联的电容。

6.根据权利要求5所述的激光发射装置，其特征在于，各个所述储能单元(122i1)的等效电容值不同。

7.根据权利要求1所述的激光发射装置，其特征在于，至少一路所述充放电支路(122i)中的所述充电开关(122i2)和/或至少一路所述充放电支路(122i)中的所述放电开关(122i4)为氮化镓场效应晶体管。

8.根据权利要求1所述激光发射装置，其特征在于，至少一路所述充放电支路(122i)中的所述放电单元(122i3)包括寄生电感，所述寄生电感通过对应的所述放电开关(122i4)与对应的所述储能单元(122i1)连接。

9.一种激光雷达系统，其特征在于，包括如权利要求1至8中任意一项所述的激光发射装置(1)。

10.根据权利要求9所述的激光雷达系统，其特征在于，还包括扫描装置(2)、接收装置(4)、信号处理装置(5)以及显示装置(6)；

所述扫描装置(2)用于将所述激光发射装置(1)发射出的激光偏转后扫描至目标物体(3)；

所述接收装置(4)用于接收所述目标物体(3)反射回的回波信号，并将所述回波信号转换成电信号；

所述信号处理装置(5)与所述接收装置(4)连接，用于对所述电信号进行处理，获得所述目标物体(3)的距离信号；

所述显示装置(6)与所述信号处理装置(5)连接，用于接收并显示所述距离信号。

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