CN219302660U - 一种扫描式激光雷达 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种扫描式激光雷达。其中，发射器，用于朝向目标区域发射激光信号，包括多个沿第一方向错位排布的发射芯片和与每个发射芯片电性连接的驱动器，每个发射芯片均包括至少一个沿第一方向延伸的发光单元；采集器，用于采集回波信号并进行处理，包括多个沿第一方向错位排布的采集芯片，每个采集芯片均包括至少一个沿第一方向延伸的感光单元；扫描单元，用于将激光信号传输至目标区域并通过运动使激光信号传输至目标区域的位置沿着第二方向偏移，且相邻发射芯片对应的发射视场、相邻采集芯片对应的采集视场沿第一方向拼接，第一方向与第二方向垂直。本申请可以有效地保证了激光雷达对目标区域进行探测时第一方向上视场的连续性。

Description

一种扫描式激光雷达

【技术领域】

本申请涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种扫描式激光雷达。

【背景技术】

激光雷达是一种光学探测系统，其通常包括发射器、采集器和处理器，其工作原理是：发射器向目标物体发射光信号，光信号经目标物体反射后会产生射向采集器的回波信号，在采集器接收到回波信号之后，处理器会结合光信号与回波信号并做一些适当的信号处理，从而获得目标物体的特征信息，比如距离、方位、高度、速度、姿态和形状等。作为一种最为广泛的应用，激光雷达可以与TOF(Time of Flight，飞行时间)技术进行结合，通过计算发射器发射光信号与采集器接收回波信号之间的时间差或相位差来换算目标物体与自身之间的距离，最终得到包含目标物体的距离值的点云数据。

相关技术中，基于TOF技术的激光雷达主要包括扫描式和全固态两大类，扫描式激光雷达中又可以根据扫描方式不同分为机械式和非机械式。机械式通过旋转基座(发射器、采集器和处理器均设置于基座上)来实现360°的大视场角光学探测；非机械式通过设置转镜、振镜、反射镜等对光信号的光路进行偏转以实现扫描。在扫描式激光雷达中，通常配置发射器和采集器堆叠设置，产品的总高度等于两个模块堆叠后的高度，其中，每个光源连接一个驱动器，若要实现高线束量的激光雷达，如64线、128等，则会导致激光雷达体积较大、功耗较高。

因此，有必要对上述激光雷达的结构进行改进。

【实用新型内容】

本申请提供了一种扫描式激光雷达，旨在解决背景技术中所提到的部分技术问题。

为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种扫描式激光雷达，包括：发射器，用于朝向目标区域发射激光信号，所述发射器包括多个沿第一方向错位排布的发射芯片和与每个发射芯片电连接的驱动器，每个所述发射芯片包括至少一个沿所述第一方向延伸的发光单元；采集器，用于采集所述回波信号并进行处理，所述采集器包括多个沿所述第一方向错位排布的采集芯片，每个所述采集芯片包括至少一个沿所述第一方向延伸的感光单元；扫描单元，用于将所述激光信号传输至目标区域并通过运动使所述激光信号传输至目标区域的位置沿着第二方向偏移；其中，相邻发射芯片对应的发射视场、相邻采集芯片对应的采集视场沿所述第一方向不拼接，所述第一方向与所述第二方向垂直。

在一些实施例中，所述采集芯片还包括读出电路，所述读出电路对应的区域大于所述感光单元对应的区域；所述采集器中相邻两个所述采集芯片内的感光单元的位置不同，沿所述第一方向对称设置。

在一些实施例中，所述发射芯片包括多个所述发光单元，每个所述发光单元包括多个依次排列的发光元件，多个所述发光单元沿所述第二方向依次排列，且多个所述发光单元沿所述第一方向错位设置；所述采集芯片包括多个所述感光单元，每个感光单元包括多个依次排列的感光元件，多个所述感光单元沿所述第二方向依次排列且并排设置；其中，所述发光单元与所述感光单元一一对应，每个所述发光单元发射的光信号经所述目标区域反射的回波信号均由相应的所述感光单元接收。所述感光单元包括多个感光元件阵列，所述感光元件阵列与所述发光元件形成一一对应的探测通道；其中，所述感光元件阵列内的每个感光元件连接一个读出电路，所述多个感光元件阵列中的感光元件共享所述读出电路。以及，当进行探测时，每个所述发射芯片内至少有一个发光元件发光。在一个实施例中，所述发光单元还包括分别与所述多个发光单元相应的多个微透镜阵列，所述微透镜阵列中微透镜的数量与相应所述发光单元中所述发光元件的数量相同，所述微透镜用于对相应所述发光元件发射的光信号进行准直。

在一些实施例中，所述扫描单元包括旋转底座，所述旋转底座用于带动所述发射器和采集器沿着旋转轴旋转，以使得所述激光信号传输至目标区域的位置沿着第二方向移动。

在一些实施例中，所述扫描单元包括转镜和反射镜，所述激光信号入射到所述反射镜并经所述反射镜反射至所述转镜，经所述转镜传输至目标区域。其中，所述转镜包括驱动元件和本体，所述驱动元件设置于所述本体内并驱动所述本体绕旋转轴旋转，所述本体上设置有至少一个反射镜面，所述反射镜面用于对所述发射器发射的激光信号进行光路偏转，以及对反射的回波信号进行光路偏转。所述本体上设置有至少两个反射镜面，所述两个反射镜面与旋转轴之间的夹角相同，或所述两个反射镜面与所述旋转轴的夹角之间的差值小于或等于预设阈值。

从上述描述可知，与相关技术相比，本申请的有益效果在于：发射器包括多个沿第一方向错位排布的发射芯片和与每个发射芯片电连接的驱动器，用于发射激光信号；采集器包括多个沿第一方向错位排布的采集芯片，每个采集芯片包括至少一个感光单元；扫描单元，用于将激光信号传输至目标区域并通过运动使激光信号传输至目标区域的位置沿着第二方向移动以实现对目标区域的扫描；其中，相邻发射芯片对应的发射视场、相邻采集芯片对应的采集视场沿第一方向拼接，第一方向与第二方向垂直。通过在发射器和采集器内配置发射芯片和采集芯片，每个发射芯片与采集芯片一一对应，即每个发射芯片发射的光信号经目标区域反射的回波信号均由相应的采集芯片接收，以及采用这种错位排布的设置形式可以有效地保证激光雷达对目标区域进行探测时第一方向上视场的连续性。

【附图说明】

为了更清楚地说明相关技术或本申请实施例中的技术方案，下面将对相关技术或本申请实施例的描述中所需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申请的一些实施例，而并非是全部实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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为激光雷达的结构系统原理示意图；

图2为本申请实施例提供的发射器的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的采集器的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的感光单元的示例图；

图5为本申请实施例提供的激光雷达的一种结构示意图；

图6为本申请实施例提供的激光雷达的另一种结构示意图。

【具体实施方式】

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加的明显、易懂，下面将结合本申请实施例以及相应的附图，对本申请进行清楚、完整地描述，其中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。应当理解的是，下面所描述的本申请的各个实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请，即基于本申请的各个实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。此外，下面所描述的本申请的各个实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1为激光雷达的系统原理示意图。激光雷达10通常包括发射器11、采集器12以及连接于发射器11与采集器12的控制与处理器13，其中，发射器11向目标物体20中的每个目标点连续发射具有固定时间间隔(脉冲周期)的脉冲光束30，且至少部分脉冲光束30经过目标点反射形成反射光束40入射到采集器12，采集器12采集被目标点反射的反射光束40中的光子并输出相应的光子信号，控制与处理器13同步发射器11与采集器12的触发信号以计算光束中的光子从发射到接收所历经的飞行时间。

具体地，发射器11通常包括一个或多个光源111、发射光学元件112以及驱动器113等，且每个光源111均用于向目标物体20中的每个目标点连续发射具有固定时间间隔(脉冲周期)的脉冲光束30。在实际应用中，光源111可为在单块半导体基底上生成多个VCSEL(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL)光源所形成的VCSEL阵列光源芯片，并且其可以在驱动器113的控制下以一定频率(脉冲周期)向目标物体20发射脉冲光束30，脉冲光束30经过发射光学元件112投射于目标物体20上的目标点以形成相应的照明斑点，其中的频率需要根据测量距离进行设定。在一些示例中，发射光学元件112可以是透镜(由多个单片透镜组成的透镜组)、衍射光学元件(Diffractive Optical Element，DOE)、漫射器(Diffuser)、超表面(Metasurface)光学元件、微透镜阵列(Microlens Array，MLA)、鲍威尔棱镜、掩膜板、反射镜、MEMS(Micro Electro Mechanical System)振镜等形式中的一种或多种的组合。

具体地，采集器12通常包括过滤单元122、接收光学元件123以及由多个像素组成的像素阵列121等，在实际应用中，接收光学元件123将目标物体20上目标点反射的反射光束40成像到像素阵列121上，像素阵列121中的至少一个像素采集被目标点反射的反射光束40中的光子并输出相应的光子信号至控制与处理器13(像素阵列121中的像素采集到光子的情况被视为光子检测事件发生，此时会输出相应的光子信号)。示例性地，像素阵列121中的像素可以是SPAD(Single Photon Avalanche Diode，SPAD)、SiPM(Siliconphotomultiplier，SiPM)等采集光子的单光子器件中的至少一种，优选的是，像素阵列121由多个SPAD组成，SPAD可以对入射的单个光子进行响应并输出指示所接收光子在每个SPAD处相应到达时间的信号。此外，采集器12一般还会包括与像素阵列121连接的读出电路(图中未示出)，读出电路与像素阵列121中的像素相适配以接收像素采集反射光束40中的光子以生成的相应光子信号，进而输出指示脉冲光束30往返于目标物体20上目标点的相应飞行时间的信号。

读出电路可以包括时间数据转换(TDC)电路，TDC电路用于记录光子从发射到被采集的飞行时间并生成时间信号(例如时间码)。在一些实施例中，读出电路还包括直方图电路，时间信号输入直方图电路中以寻找到直方图电路中对应的存储单元(时间bin)，并使得该时间bin内的光子计数值加1。当向目标物体20上的目标点重复发射多次脉冲光束30(脉冲序列)后，多次探测的时间信号输入直方图电路相应的时间bin并存储以使直方图电路生成包含脉冲对应飞行时间的直方图。

控制与处理器13接收采集器12输出的直方图并进行处理，通常先进行滤波处理以降低噪声的影响，之后再对滤波后的直方图进行回波提取以及计算回波的质心位置，最后再根据质心位置对应的时间确定脉冲往返目标点的飞行时间(质心位置对应的时间即为脉冲往返目标点的飞行时间)。

在一些实施例中，当激光雷达系统为扫描式激光雷达时，通常还包括扫描单元，用于使激光信号传输至目标区域的位置改变并沿着一个方向移动以实现对目标区域的扫描。在实际应用中，激光雷达开始工作后，发射器11被配置为向目标区域的方向发射呈线型的光束，光束沿着第一方向延伸，比如垂直方向，则线型光束的垂直视场角即对应激光雷达的探测视场的垂直视场角。扫描单元通过改变线型光束投射至目标区域的位置，使得线型光束沿着第二方向不断偏移，即与第一方向垂直的方向，从而完成对二维目标区域的探测。为便于描述，下文将均以第一方向为垂直方向为例阐述本申请的实施例，则第二方向为水平方向。在扫描式激光雷达系统中，配置不同的扫描单元可获得不同的激光雷达系统，根据激光信号的传输光路与接收信号的传输光路可分为共轴系统和离轴系统。图5所示为本申请提出的一种离轴的扫描式激光雷达系统，图6所示为本申请提出的一种共轴的扫描式激光雷达系统。

图2和图3示出了本申请提出一种发射器以及采集器的结构示意图。发射器21包括发射电路板211和布置在发射电路板211上的多个发射芯片212以及与每个发射芯片电连接的驱动器214，每个发射芯片包括至少一个沿第一方向101延伸的发光单元213，发光单元213包括多个依次排列的发光元件2131，多个发射芯片沿第一方向101错位排布以使得相邻发射芯片对应的发射视场沿第一方向拼接，每个发射芯片212均用于向目标区域发射激光信号。每个驱动器214用于独立控制每个发射芯片212发光。采集器31包括采集电路板311和布置在采集电路板311上的多个采集芯片312，每个采集芯片包括至少一个沿第一方向101延伸的感光单元，多个采集芯片沿第一方向101错位排布以使得相邻采集芯片对应的采集视场沿第一方向拼接，每个采集芯片312均用于接收从目标区域反射的回波信号，多个采集芯片312与多个发射芯片212一一对应。

在本申请的实施例中，分别在发射电路板和采集电路板上设置多个沿着垂直方向(第一方向101)排布的发射芯片以及采集芯片。如图3所示，采集芯片包括感光区域314以及电路区域313，感光区域314由感光单元315形成，感光单元315包括多个感光元件，用于探测反射的回波信号，连接到每个感光元件的读出电路形成电路区域313。但由于电路区域314的尺寸远大于感光区域313以及芯片封装的边缘，若将采集芯片312沿着第一方向101依次排列在电路板上则会导致在相邻两个采集芯片在第一方向上的接收视场不连续，即激光雷达的探测视场不连续。因此，本申请提出了一种优化的排布方式，将多个采集芯片在垂直方向上错位排布，使得相邻采集芯片内的感光区域沿着垂直方向是连续的，即相邻采集芯片内的感光区域在垂直方向上拼接且不重叠，相对应的，多个发射芯片也配置沿着垂直方向上错位排布，多个发射芯片内发光单元对应的发光区域在垂直方向上也是拼接且不重叠。多个发射芯片与多个采集芯片相互对应，这就意味着每个发射芯片发射的光信号经目标区域反射后的回波信号均由相应的采集芯片接收，而设置多个发射芯片与多个采集芯片均沿垂直方向错位排布的目的在于：保证激光雷达对目标区域进行探测时在垂直方向上视场的连续性。

可以理解的是，本申请方案中所提到的拼接且不重叠是指覆盖整个视场且让信号尽可能不干扰的理想化情形，但并非唯一限定。比如在制造过程中的偏差、产品使用过程温度等影响，或者部分出现轻微重叠或分离都应包含在本申请的范围内。

在一个实施例中，采集器31上布置的多个采集芯片312中，相邻的两个采集芯片内的感光区域314在采集芯片的位置不同，配置为沿着垂直方向对称设置。采集芯片因为电路区域的存在导致尺寸较大，而发射芯片结构紧凑、尺寸较小，又发射芯片内的发光单元仅与感光区域对应设置，则通过这种设置方式，可使得发射芯片排布紧凑，降低发射器的整体尺寸。

如图2所示，发射芯片212包括多个发光单元213，每个发光单元213包括多个沿垂直方向依次排列的发光元件2131，用于朝向目标区域发射激光信号。多个发光单元213沿水平方向依次排列，且任意两个相邻的发光单元213之间错位设置，使得多个发光单元中发光元件的发射视场沿着垂直方向相互交错，以均匀的覆盖探测视场。在一个实施例中，发射器21中任意相邻的两个发射芯片内的多个发光单元的排布沿垂直方向对称设置。比如图2示出的实施例中，单个发射芯片212包括四个错位设置的发光单元213，四个发光单元内的第一个发光元件依次错位设置，且错位的距离根据发光元件的尺寸确定。

当发射芯片212内设置有多个错位设置的发光单元213(每个发光单元213均包括多个发光元件2131)时，任意相邻的两个发光单元213中任意相邻的两个发光元件2131之间的垂直视场角均小于或等于同一列中任意相邻的两个发光元件2131之间垂直视场角的1/2。在实际应用中，每个发光元件2131都包括腔体和位于腔体中间的有源区(即图2中的黑色实心圆点)，有源区的面积小于腔体的腔面面积，激光信号经有源区出射，单个发光单元213包括的发光元件2131在垂直方向上依次连续排布。为了保证在增加多个发光单元时能够有效的增加扫描线数，需要每个发光元件出射的光信号投射到目标区域的位置不会产生重叠，假设单个发光单元中任意相邻的两个发光元件的有源区之间的尺寸均为m(图示中示意性的为两个圆的圆心之间的距离)，且单个发光元件的有源区的尺寸为n(示意性的为圆的半径)，那么单个发射电路板211上可以错位设置m/n个发光单元。若单个发光单元中的每个发光元件之间间隔一定的距离设置，则单个发射芯片上可以设置的发光单元的数量也可以增加，具体的，可根据相邻有源区之间的距离设置。当发光单元包括多个时，多个发光单元沿水平方向依次排列，且多个发光单元之间依次错位设置，那么即相当于在第一个发光单元的任意两相邻发光元件之间插入了多个发光元件，如此设计使得单个发射芯片内发光元件的数量更多且分布更均匀，此种情况下所有发光元件发射出的光斑在目标区域上相互拼接以形成密集的扫描线，从而提高了探测精度和分辨率。

虽然单个发射芯片所包括的发光单元的数量直接决定激光雷达的体积及其垂直方向上视场角的大小，但是通过错位设置多个发光单元时，可以在不增大体积的前提下增加激光雷达所投射出的线状光束的线数，提高垂直方向的分辨率，例如图2所示的实施例中，激光雷达可配置为64线，若增大发射芯片的数量或者增大发射芯片内发光元件的数量，激光雷达的线数还可进一步提高。

如图3所示，采集芯片312包括多个感光单元315，用于接收被目标反射回的激光信号并生成电信号，电路区域313内的读出电路与感光单元连接，接收电信号并进行处理可获取光信号从发射到被接收所历经的飞行时间。其中，感光单元与发光单元对应设置，数量相同。如图3所示，单个采集芯片312包括四个感光单元315，每个感光单元包括多个感光元件，多个感光单元315同样沿水平方向依次排列，但是任意两个相邻的感光单元315在垂直方向上无需错位设置，而是并排设置即可，此种情况下每个发光单元213发射的光信号经目标区域反射后的回波信号均由相应的感光单元315接收。

需要说明的是，从前段所描述的内容可知，发光元件与感光元件之间具有一一对应关系(即发光元件发射的光信号经目标区域反射后的回波信号由相应的感光元件接收)，通常，会在系统设计时，标定出每个光源发射信号反射到感光单元域的位置，即光斑标定，在测量过程中，控制光源开启时可对应开启对应位置处的感光元件来探测光信号。但是在实际应用中，像素尺寸较小而反射光斑较大，以及受系统公差、视差及一些其它因素的影响使得反射光斑在感光单元的成像位置不固定，通常会存在一定的偏移，因此在本申请中设置每个发光元件与每个感光元件阵列对应，以解决偏移对探测精度的影响。

如图4所示，感光单元411包括多个感光元件阵列，每个感光元件阵列与每个发光元件对应设置形成一个探测通道，每个感光元件阵列包括多个感光元件，每个感光元件连接一个读出电路，则感光单元对应连接一个读出电路阵列。如图4所示的一个实施例中，例如包括四个感光元件阵列，每个感光元件阵列包括5*5个感光元件，每个感光元件连接一个读出电路421，则感光元件阵列对应连接一个5*5的读出电路阵列，每个感光元件可以是1个SPAD，也可以是多个SPAD，比如每个感光元件为3*3个SPAD组成的宏像素。感光单元内的多个感光元件共享该读出电路阵列，即多个感光元件阵列中的感光元件共享一个读出电路，图4中相同标号示意性的表示共享同一个读出电路的感光元件，例如每个感光元件阵列中标号5的感光元件共享一个读出电路421。共享读出电路的配置可在保证探测精度的同时降低芯片尺寸，进一步减少采集器的整体尺寸。

在探测过程中，每个驱动器驱动每个发射芯片内至少一个发光元件发光，该发光元件可位于任意的发射单元内，同时激活对应感光区域内的感光元件阵列激活，用于采集回波信号。驱动器可以按照预定的开启顺序控制每个发光单元中的每个发光元件依次开启，比如先控制各个发光单元213内的第一个发光元件2131开启以及控制各个感光单元323内的第一个感光元件阵列3231开启，之后再控制各个发光单元213内的第二个发光元件2131开启以及控制各个感光单元323内的第二个感光元件3231开启，以此类推直至完成对目标区域的探测为止。在一些实施例中，为了降低发射器的散热，提升功耗，可以一次控制每个发射芯片内仅一个发光元件发光，该发光元件可以是任何一个发光单元的任意一个发光元件，则单次探测时探测线束为4线。在一些实施例中，为了提高探测帧率，可一次控制发射芯片内每个发光单元内均有一个发光元件发光，则单次探测时发射线束可为16线。

在一些实施例中，发光单元213还包括分别与多个发光元件2131相应的多个微透镜(图2中未示出)，微透镜的作用是对相应发光元件2131发射的光信号进行准直以投射至扫描镜40。可以理解的是，当发光元件2131被替换为发光阵列时，微透镜也应当被替换为包括多个微透镜的微透镜阵列，且微透镜阵列中微透镜的数量与相应发光阵列中发光元件2131的数量相同，此种情况下发光阵列内的发光元件2131发射的光信号会被相应微透镜阵列内的相应微透镜准直以投射至扫描镜40。示例性地，发光阵列采用背发光的形式，此种情况下可以在发光阵列的背发光侧设置微透镜阵列。

图5为本申请实施例提供的扫描式激光雷达的一种结构示意图，激光雷达系统50包括发射器51、采集器52以及旋转底座53。发射器51和采集器52的设置参见前述实施例，在此不再重复阐述。旋转底座用于带动发射器和采集器沿着旋转轴旋转，以使得激光信号传输至目标区域的位置沿着水平方向移动。激光信号的光轴与接收光信号的光轴不重合，称为离轴系统。其中，旋转轴为垂直旋转底座的轴线，延伸方向与发射器51内发光单元的延伸方向相同，例如垂直方向，则旋转底座每旋转一定的角度则使得激光信号投射的位置偏移一定的距离投射到目标区域的目标点，反射的回波被采集器52接收，旋转底座旋转一周后完成对空间水平方向320度的扫描。

图6为本申请实施例提供的扫描式激光雷达的另一种结构示意图，本申请实施例提供的激光雷达系统60包括发射器61、采集器62、反射镜63和扫描镜64。发射器61和采集器62的设置参见前述实施例，在此不再重复阐述。反射镜63用于对发射器61发射出的光信号进行反射并入射到扫描镜64，扫描镜64通过运动以改变光信号的传输方向使其传输到目标区域并对目标区域进行扫描，经目标反射的回波沿着相同的光路传输到扫描镜64，并反射后沿着反射镜63的边缘入射到采集器。在一些实施例中，扫描镜64包括转镜、振镜或MEMS反射镜等。对于本实施例，出射的光信号的光轴与回波信号的光轴不再相互独立，沿着反射镜和扫描镜部分重合，我们称此为共轴方案。在一些实施例中，反射镜63还可以采用半透射半反射镜片，部分区域为反射区域用于反射光信号以出射激光信号，部分区域为透射区域用于透射回波信号以入射至采集器。在本申请的实施例中，反射镜用于延长激光信号的光路，并使得发射器与采集器的间距增大，以降低散热对探测的影响，在一些实施例中，也可以不配置反射镜。

在一个实施例中，扫描镜64包括驱动元件(图中未示出)和至少具有一个反射镜面的本体，其中，驱动元件设置于本体内且用于驱动本体在三维空间内绕旋转轴旋转，目的是通过其所具有的至少一个反射镜面的反射作用对发射器61发射的光信号的光路进行偏转，以及对经目标区域反射的回波信号的光路进行偏转。激光雷达系统60开始探测时，扫描镜64处于初始位置，到达目标区域的线型光信号经过目标区域的反射后会产生相应的回波信号，回波信号先到达扫描镜，扫描镜64对到达的回波信号的光路进行偏转，再将其投射至采集器62，以便采集器62可以根据回波信号计算出飞行时间，由此即完成对目标区域中一个子区域的探测。下一次测量开启后，发射器61向目标区域发射同样的呈线型的光束，同时驱动元件驱动本体旋转以使线状光束的出射角度沿着一定的角度偏转以改变光束的出射方向，使得线型光束沿着第二方向偏移一定的距离照射到目标区域的下一个子区域中，从子区域反射的回波沿着相同的光路入射到反射镜面，其中，第二方向与第一方向垂直，比如水平方向，连续偏转多次后完成对目标区域的探测，由此，激光雷达的探测视场的水平视场角与线型光束的水平视场角和扫描镜的偏转次数有关。相对应的，若第一方向为水平方向，则第二方向为垂直方向。在本申请实施例中，驱动元件可以采用本领域内常用的具有旋转驱动功能的元件，比如无刷电机，其可以包括定子、转子、旋转轴、绕组等结构，此处不再赘述。

在一些实施例中，扫描镜64的本体上设置有至少两个反射镜面，多个反射镜面与旋转轴之间的夹角相同，或多个反射镜面与旋转轴的夹角之间的差值小于或等于预设阈值，比如相差1度。其中，每个反射镜面均用于对发射器发射的光信号进行光路偏转以投射至目标区域，以及对经目标区域反射的回波信号进行光路偏转以投射至采集器，虽然多个反射镜面都可以实现对光信号、回波信号的光路进行偏转，但是本实施方式依然设置多个反射镜面，而并非如同上一个实施方式中的仅设置一个反射镜面，目的是为了增加旋转角的利用率。

在一些实施例中，激光雷达还包括外壳，外壳具有容置腔及连通容置腔与外部空间的开口，发射器和采集器均设置于容置腔内且均位于远离开口的位置，扫描镜设置于容置腔内且位于靠近开口的位置。

需要说明的是，上述实施方式仅作为本申请实施例的优选实现，其并非是对发射器、采集器和扫描单元的具体构成的唯一限定；对此，本领域技术人员可以在本申请实施例的基础上，根据实际应用场景进行灵活设定。

最后，本申请实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括前文所述的激光雷达，其能够获取采集器接收回波信号与发射器发射激光信号之间所历经的时间，并由此得出目标区域的深度值信息，最终可以根据所得出的深度值信息生成目标区域的深度图像。可以理解的是，当电子设备需要具有深度成像的功能时，其设置本申请实施例提供的前述激光雷达即可；示例性地，对于扫地机器人、送餐/送货机器人等电子设备，其需要具有深度成像功能，此种情况下其需要设置本申请实施例提供的前述激光雷达，目的是对周边的环境进行预先性地感知，即激光雷达会实时检测周围的环境以判断有无障碍物，以便对下一步的动作和行进路径进行规划。

需要说明的是，本申请内容中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本申请内容中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请内容。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本申请内容中所定义的一般原理可以在不脱离本申请内容的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请内容将不会被限制于本申请内容所示的这些实施例，而是要符合与本申请内容所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种扫描式激光雷达，其特征在于，包括：

发射器，用于朝向目标区域发射激光信号，所述发射器包括多个沿第一方向错位排布的发射芯片和与每个发射芯片电连接的驱动器，每个所述发射芯片包括至少一个沿所述第一方向延伸的发光单元；

采集器，用于采集所述激光信号经所述目标区域反射的回波信号并进行处理，所述采集器包括多个沿所述第一方向错位排布的采集芯片，每个所述采集芯片包括至少一个沿所述第一方向延伸的感光单元；

扫描单元，用于将所述激光信号传输至目标区域并通过运动使所述激光信号传输至目标区域的位置沿着第二方向偏移；

其中，相邻发射芯片对应的发射视场、相邻采集芯片对应的采集视场沿所述第一方向拼接，所述第一方向与所述第二方向垂直。

2.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述采集芯片还包括读出电路，所述读出电路对应的区域大于所述感光单元对应的区域；

所述采集器中相邻两个所述采集芯片内的感光单元的位置不同，沿所述第一方向对称设置。

3.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，

所述发射芯片包括多个所述发光单元，每个所述发光单元包括多个依次排列的发光元件，多个所述发光单元沿所述第二方向依次排列，且多个所述发光单元沿所述第一方向错位设置；

所述采集芯片包括多个所述感光单元，每个感光单元包括多个依次排列的感光元件，多个所述感光单元沿所述第二方向依次排列且并排设置；

其中，所述发光单元与所述感光单元一一对应，每个所述发光单元发射的激光信号经所述目标区域反射的回波信号均由相应的所述感光单元接收。

4.如权利要求3所述的激光雷达，其特征在于，所述感光单元包括多个感光元件阵列，所述感光元件阵列与所述发光元件形成一一对应的探测通道；

其中，所述感光元件阵列内的每个感光元件连接一个读出电路，所述多个感光元件阵列中的感光元件共享所述读出电路。

5.如权利要求3所述的激光雷达，其特征在于，当进行探测时，每个所述发射芯片内至少有一个发光元件发光。

6.如权利要求3所述的激光雷达，其特征在于，还包括分别与多个所述发光单元相应的多个微透镜阵列，所述微透镜阵列中微透镜的数量与相应所述发光单元中所述发光元件的数量相同，所述微透镜用于对相应所述发光元件发射的激光信号进行准直。

7.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述扫描单元包括旋转底座，所述旋转底座用于带动所述发射器和采集器沿着旋转轴旋转，以使得所述激光信号传输至目标区域的位置沿着第二方向移动。

8.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述扫描单元包括转镜和反射镜，所述激光信号入射到所述反射镜并经所述反射镜反射至所述转镜，经所述转镜传输至目标区域。

9.如权利要求8所述的激光雷达，其特征在于，所述转镜包括驱动元件和本体，所述驱动元件设置于所述本体内并驱动所述本体绕旋转轴旋转，所述本体上设置有至少一个反射镜面，所述反射镜面用于对所述发射器发射的激光信号进行光路偏转，以及对反射的回波信号进行光路偏转。

10.如权利要求9所述的激光雷达，其特征在于，所述本体上设置有至少两个反射镜面，所述两个反射镜面与旋转轴之间的夹角相同，或所述两个反射镜面与所述旋转轴的夹角之间的差值小于或等于预设阈值。

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