激光雷达及其工作方法技术

本发明专利技术提供一种激光雷达及其工作方法，其中，所述激光雷达包括：发射装置，用于向待探测目标发射第一激光光束；分光装置，用于将第一激光光束分为多束第二激光光束，多束第二激光光束的传播方向不相同；振镜，所述振镜包括第一反射面，所述第一反射面用于反射第二激光光束，所述振镜具有第一旋转轴，所述振镜用于绕所述第一旋转轴旋转，所述第一旋转轴与所述第一反射面的法线之间的夹角大于零；接收装置，用于接收经过待探测目标反射回来的回波光束。所述激光雷达能够通过较小的振镜转角，获得较高的视场角。

【技术实现步骤摘要】
激光雷达及其工作方法
本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种激光雷达及其工作方法。
技术介绍
激光雷达是一种常用的测距传感器，具有探测距离远、分辨率高、受环境干扰小等特点，广泛应用于智能机器人、无人机、无人驾驶等领域。激光雷达的工作原理与微米波雷达的工作原理类似，都是利用光波往返于雷达和目标之间所用的时间来评估距离的大小。分辨率和视场角是激光雷达的重要指标。为了获得高分辨率，提出了一种多线激光雷达，多线激光雷达采用多个发射装置和相应的探测器在垂直方向进行排列，增加了垂直方向上的探测范围。然而多线激光雷达的空间有限，不能增加过多的激光光源，所以垂直角分辨率极其有限，且成本较高。为了降低成本，并提高激光雷达的分辨率，一种方法是采用具有MEMS微振镜形成激光雷达，具有MEMS微振镜的激光雷达具有较高的分辨率。然而，具有MEMS微振镜的激光雷达具有视场角小或振镜转角较大的缺点。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种激光雷达及其工作方法，能够通过较小的振镜转角获取较大的视场角。为解决上述问题，本专利技术提供一种激光雷达，包括：发射装置，用于向待探测目标发射第一激光光束；分光装置，用于将第一激光光束分为多束第二激光光束，多束第二激光光束的传播方向不相同；振镜，所述振镜包括第一反射面，所述第一反射面用于反射第二激光光束，所述振镜具有第一旋转轴，所述振镜用于绕所述第一旋转轴旋转，所述第一旋转轴与所述第一反射面的法线之间的夹角大于零；接收装置，用于接收经过待探测目标反射回来的回波光束。可选的，所述分光装置为达曼光栅或光纤分束器；所述达曼光栅为一维达曼光栅或二维达曼光栅。可选的，所述分光装置为一维达曼光栅；入射至所述振镜第一反射面的传播方向不同的第二激光光束所在平面为传播平面，所述第一反射面与传播平面具有交线，所述第一旋转轴与所述交线之间的夹角大于零。可选的，所述激光雷达包括发射接收装置，所述发射接收装置包括：所述发射装置、分光装置、振镜和接收装置；所述发射接收装置具有第二旋转轴，所述发射接收装置用于绕所述第二旋转轴旋转；所述第一旋转轴与第二旋转轴之间的夹角大于零。可选的，还包括：准直透镜，用于对多束第二激光光束进行准直处理，使多束第二激光光束的传播方向平行；第一聚焦透镜，用于将经过准直处理的第二激光光束汇聚至所述振镜的第一反射面。可选的，还包括：半透半反镜，用于使所述第二激光光束透过，并入射至所述振镜的第一反射面，所述半透半反镜包括第二反射面，所述第二反射面用于将经过振镜反射回的回波光束反射至所述接收装置中。可选的，还包括：第二聚焦透镜，用于将经所述半透半反镜出射的回波光束汇聚至所述接收装置中；所述接收装置与第二聚焦透镜焦点之间的距离小于第二聚焦透镜焦深的一半。可选的，所述发射装置用于同时发射多束传播方向不同的第一激光光束。相应的，本专利技术技术方案还提供一种激光雷达的工作方法，包括：提供激光雷达；使所述发射装置向待探测目标发射第一激光光束，所述第一激光光束经过所述分光装置，分为多束传播方向不相同的第二激光光束；旋转所述振镜，改变自振镜反射出的第二激光光束的传播方向，使所述第二激光光束反射至待探测目标表面，待探测目标反射出回波光束；通过所述接收装置接收所述回波光束。可选的，所述分光装置为达曼光栅，所述达曼光栅具有沿第一方向的第一光栅周期，所述振镜反射出的第二激光光束在沿第一方向之间的最小夹角为θ1，所述第一旋转轴垂于所述第一方向；旋转所述振镜的方法包括使振镜旋转角度大于或等于θ1/2。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术技术方案提供的激光雷达，所述激光雷达包括分光装置，所述分光装置能够将所述第一激光光束分为多束沿不同方向传播的第二激光光束。沿不同方向传播的第二激光光束能够对不同方位的待探测目标进行检测，从而能够增加激光雷达的角分辨率和视场角。所述激光雷达还包括振镜，所述振镜用于绕第一旋转轴旋转，所述第一旋转轴与所述第一反射面的法线之间的夹角大于零，从而能够使传播方向相同的第二激光光束经所述第一反射面反射后具有不同的传播方向。所述振镜的旋转只要使旋转前第二激光光束之间最小夹角范围内均被扫描，获取的视场角便能够达到第二激光光束之间的最大夹角范围，因此，所述振镜与分光装置的组合能够使通过较小的振镜转角获取较大的视场角。所述振镜旋转角较小，振镜的旋转周期较小，能够增加激光雷达的帧频。同时，通过分光装置将第一激光光束分为多束第二激光光束能够通过一个发射装置获得多束第二激光光束，从而能够大量节约发射装置的使用，进而能够降低所述激光雷达的成本及安装难度。进一步，所述分光装置为达曼光栅。达曼光栅能够将第一激光光束分为光强相等的多束第二激光光束，从而能够避免因某束光强度过小而难以被探测器检测，进而能够改善激光雷达的性能。进一步，所述第一旋转轴与第二旋转轴之间的夹角大于零，当所述振镜绕所述第一旋转轴旋转时，入射至所述第一反射面的第二激光光束与第一反射面的夹角沿第二旋转轴方向的分量发生变化，从而能够改变从所述振镜出射后的第二激光光束与第二旋转轴之间的夹角，从而能够通过旋转所述振镜，增加激光雷达沿所述第一旋转轴方向的角分辨率和视场角。当所述第二旋转轴垂直于水平面时，能够增加激光雷达的垂直角分辨率和视场角。进一步，所述分光装置为二维达曼光栅，则自所述分光装置出射的多束第二激光光束包括与任意直线的夹角不同的光束，当所述振镜旋转时，自振镜出射的第二激光光束包括沿各方向夹角发生变化的光束，从而能够增加激光雷达沿各方向的角分辨率和视场角。进一步，所述半透半反镜能够使回波光束与第二激光光束分离开，从而能够防止接收装置接收第二激光光束，进而能够减少第二激光光束对激光雷达检测结果的影响，提高激光雷达的精度。本专利技术的激光雷达的工作方法中，所述分光装置能够将所述第一激光光束分为多束沿不同方向传播的第二激光光束，从而能够增加激光雷达的角分辨率和视场角。所述激光雷达还包括振镜，所述振镜用于绕旋转轴旋转，所述第一旋转轴与所述第一反射面的法线之间的夹角大于零，通过旋转所述振镜，能够增加激光雷达第二激光光束的扫描范围，从而增加激光雷达的视场角。且所述振镜的旋转只要使旋转前第二激光光束之间最小夹角范围内均被扫描，获取的视场角便能够达到第二激光光束之间的最大夹角范围，因此，所述振镜与分光装置的组合能够使通过较小的振镜转角获取较大的视场角。所述振镜旋转角较小，振镜的旋转周期较小，能够增加激光雷达的帧频。附图说明图1是一种激光雷达的工作原理的结构示意图；图2至图4是本专利技术的激光雷达的结构示意图；图5至图8是本专利技术的激光雷达的性能分析的原理图。具体实施方式激光雷达存在诸多问题，例如：振镜的旋转角度较大或者激光雷达的视场角较小。现结合一种激光雷达，分析现所述激光雷达视场角小或振镜的旋转角度较大的原因：图1是一种激光雷达的工作原理图。所述激光雷达包括：激光器100，所述激光器100用于发射激光光束；准直透镜130，用于对激光器100发射的激光光束100进行准直；振镜120，用于改变出射的激光光束的传播方向；光电检测阵列150，用于接收待探测目标160反射回的回波光束；半透半反镜110，用于使激光光束100透射至所述振镜120表面，并能够使待探测目标160反射回本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光雷达，其特征在于，包括：发射装置，用于向待探测目标发射第一激光光束；分光装置，用于将第一激光光束分为多束第二激光光束，多束第二激光光束的传播方向不相同；振镜，所述振镜包括第一反射面，所述第一反射面用于反射第二激光光束，所述振镜具有第一旋转轴，所述振镜用于绕所述第一旋转轴旋转，所述第一旋转轴与所述第一反射面的法线之间的夹角大于零；接收装置，用于接收经过待探测目标反射回来的回波光束。

【技术特征摘要】
1.一种激光雷达，其特征在于，包括：发射装置，用于向待探测目标发射第一激光光束；分光装置，用于将第一激光光束分为多束第二激光光束，多束第二激光光束的传播方向不相同；振镜，所述振镜包括第一反射面，所述第一反射面用于反射第二激光光束，所述振镜具有第一旋转轴，所述振镜用于绕所述第一旋转轴旋转，所述第一旋转轴与所述第一反射面的法线之间的夹角大于零；接收装置，用于接收经过待探测目标反射回来的回波光束。2.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述分光装置为达曼光栅或光纤分束器；所述达曼光栅为一维达曼光栅或二维达曼光栅。3.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述分光装置为一维达曼光栅；入射至所述振镜第一反射面的传播方向不同的第二激光光束所在平面为传播平面，所述第一反射面与传播平面具有交线，所述第一旋转轴与所述交线之间的夹角大于零。4.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述激光雷达包括发射接收装置，所述发射接收装置包括：所述发射装置、分光装置、振镜和接收装置；所述发射接收装置具有第二旋转轴，所述发射接收装置用于绕所述第二旋转轴旋转；所述第一旋转轴与第二旋转轴之间的夹角大于零。5.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，还包括：准直透镜，用于对多束第二激光光束进行准直处理，使多束第二激光光束的传播方向平行；第一聚焦透镜，用于将经过准直处理的第二激光光...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢炎聪，孙文婷，向少卿，李一帆，
申请(专利权)人：上海禾赛光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31