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形成方法，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，所述发射装置具有旋转轴，且所述第一激光光束传播方向与所述旋转轴之间的夹角大于零，所述发射装置用于绕所述旋转轴旋转；达曼光栅，所述达曼光栅具有沿第一方向的第一光栅周期，所述第一方向与所述旋转轴之间具有锐角夹角，所述达曼光栅用于将第一激光光束分为多束沿不同方向传播的第二激光光束，第二激光光束到达所述待测目标后反射出回波光束；接收装置，用于接收所述回波光束。所述激光雷达具有较高的角分辨率。

Laser radar and its working methods

The invention provides a laser radar and a forming method in which the laser radar includes a transmitting device for transmitting a first laser beam to the target to be detected, the transmitting device has a rotating shaft, and the angle between the first laser beam propagation direction and the rotating shaft is greater than zero, and the transmitting device is used for the transmitting device. The Dammam grating has a first grating period along the first direction, and the first direction has a sharp angle angle between the first direction and the rotation axis, and the Dammam grating is used to divide the first laser beam into a second laser beam propagating along different directions, and the second laser beam arrives. The echo beam is reflected after the target is detected, and the receiving device is used for receiving the echo beam. The laser radar has high angular resolution.

【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、角分辨率高、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。一开始的激光雷达是单线激光雷达，也就是只有一个激光器和探测器，其扫描的目标范围有限，容易造成检测目标的缺失。为了弥补单线激光雷达的缺点，多线激光雷达越来越成为研究和商用的焦点。多线激光雷达采用多个激光器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，现有的多线激光雷达的角分辨率仍然较低。
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，能够提高所述激光雷达的角分辨率。为解决上述问题，本专利技术提供一种激光雷达，包括：发射接收装置，所述发射接收装置具有旋转轴，所述发射接收装置用于绕所述旋转轴旋转，所述发射接收装置包括：发射装置，用于向待探测目标发射第一激光光束，所述发射装置具有旋转轴，且所述第一激光光束传播方向与所述旋转轴之间的夹角大于零；达曼光栅，所述达曼光栅具有沿第一方向的第一光栅周期，所述第一方向与所述旋转轴之间具有锐角夹角，所述达曼光栅用于将第一激光光束分为多束沿不同方向传播的第二激光光束，第二激光光束到达所述待测目标后反射出回波光束；接收装置，用于接收所述回波光束。可选的，所述达曼光栅为一维达曼光栅。可选的，所述达曼光栅的第一光栅周期为d，所述第一激光光束的波长为λ，所述达曼光栅为m×1分束的光栅，m为沿所述第一方向的激光光束的分束个数；所述第一方向与旋转轴之间的锐角夹角小于其中，α为预设视场角。可选的，所述达曼光栅为二维达曼光栅，所述达曼光栅还包括沿第二方向的第二光栅周期，所述第一方向与第二方向垂直。可选的，所述达曼光栅为二维光栅，所述达曼光栅的第一光栅周期为d1，所述达曼光栅的第二光栅周期为d2，所述第一激光光束的波长为λ，所述达曼光栅为m×n分束的光栅，m为沿所述第一方向的激光光束的分束个数，n为沿所述第二方向的激光光束的分束个数；第一方向与所述旋转轴之间的锐角夹角为可选的，所述达曼光栅的第一光栅周期为47μm～57μm，所述第二光栅周期为47μm～57μm；所述第一激光光束的波长为895nm～915nm。可选的，还包括：扩束准直装置，用于增加当传播距离相同时第一激光光束的光斑直径，并减小所述第一激光光束的发散角。可选的，所述发射装置用于同时发射传播方向与所述旋转轴夹角不相同的多束第一激光光束。可选的，所述接收装置包括多个探测器，各探测器分别用于接收相应的第二激光光束经待测目标反射的回波光束。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；通过所述发射装置向待探测目标发射第一激光光束，并使所述发射装置绕所述旋转轴旋转，且所述第一激光光束传播方向与所述旋转轴之间的夹角大于零，所述第一激光光束经过所述达曼光栅，分为多束传播方向不相同的第二激光光束，所述第二激光光束到达所述待测目标后反射出回波光束；通过接收装置接收所述回波光束。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包括达曼光栅，所述达曼光栅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测目标进行检测，从而能够增加激光雷达的视场角和角分辨率。所述发射装置用于绕所述旋转轴旋转，所述发射装置在垂直于所述旋转轴方向的角分辨率较高。所述达曼光栅的第一方向与所述旋转轴之间具有锐角夹角，能够使若干第二激光光束的传播方向与所述旋转轴之间的夹角不相同，从而能够增加所述激光雷达沿所述旋转轴方向的角分辨率。当所述旋转轴垂直于水平面时，所述激光雷达具有较高的垂直角分辨率。进一步，所述达曼光栅为一维达曼光栅，且所述第一方向与旋转轴之间的锐角夹角小于则能够使所述激光的视场角大于预设视场角α，从而能够在保证激光雷达在平行于旋转轴方向上具有较高角分辨率的情况下，使激光雷达在平行于所述旋转轴的方向上具有较高的视场角。进一步，所述达曼光栅为二维达曼光栅，第一方向与所述旋转轴之间的锐角夹角为则所有第二激光光束传播方向与所述旋转轴之间的夹角不相同，从而能够增加激光雷达的角分辨率，且能够使相邻第二激光光束沿平行于旋转轴方向的夹角相等，从而能够使第二激光光束均匀分布，进而能够改善激光雷达的性能。进一步，所述发射装置用于同时发射传播方向与所述旋转轴夹角不相同的多束第一激光光束，能够增加第二激光光束的数量，且由传播方向不同的第一激光光束产生的第二激光光束传播方向与旋转轴的夹角部相同，从而能够进一步增加激光雷达沿平行于旋转轴方向的角分辨率。附图说明图1是一种多线激光雷达的的激光器的结构示意图；图2至图4是本专利技术的激光雷达一实施例的结构示意图；图5是本专利技术的激光雷达一实施例中达曼光栅的位置示意图；图6是本专利技术激光雷达一实施例中第二激光光束在远平面处的光斑阵列分布图；图7是本专利技术的激光雷达第二实施例的结构示意图；图8是本专利技术的激光雷达第二实施例中第二激光光束在远平面处的光斑阵列图。具体实施方式现有的激光雷达存在诸多问题，例如：角分辨率仍然较低。现结合一种激光雷达，分析现所述激光雷达角分辨率较低的原因：所述激光雷达装置包括：激光器，所述激光器用于向目标发生激光；探测器，所述探测器用于接收目标反射回的激光。在激光雷达的工作过程中，激光器向目标发射激光，激光到达目标之后，由于目标的漫反射返回到探测器。传统的激光雷达仅包括一个激光器和一个探测器，因此，所述激光雷达装置仅能同时发射一束激光，从而导致激光雷达的垂直角分辨率较低。为了提高激光雷达的垂直角分辨率，提出了一种多线激光雷达。图1是一种多线激光雷达的激光器的结构示意图。请参考图1，所述多线激光雷达的激光器包括多个激光器10，用于发射激光，多个激光器10在沿垂直于水平面的方向上分布；透镜20，所述透镜20用于使不同位置激光器10发射的激光具有不同的传播方向。每个激光器发射一束激光光束，每个激光光束对应着不同的激光出射角度，从而能够增加激光雷达在垂直方向上的角分辨率。然而为了防止激光雷达的体积过大，所述激光器10的个数不能过多，且为了保证激光雷达具有较高的视场角，相邻激光器10之间的间距较小，透镜20的焦距较小，这就导致所述多线激光雷达的垂直角分辨率较低。为解决所述技术问题，本专利技术提供了一种激光雷达，包括：发射接收装置，所述发射接收装置具有旋转轴，所述发射接收装置用于绕所述旋转轴旋转，所述发射接收装置包括：发射装置，用于向待探测目标发射第一激光光束，所述发射装置具有旋转轴，且所述第一激光光束传播方向与所述旋转轴之间的夹角大于零；达曼光栅，所述达曼光栅具有沿第一方向的第一光栅周期，所述第一方向与所述旋转轴之间具有锐角夹角，所述达曼光栅用于将第一激光光束分为多束沿不同方向传播的第二激光光束，第二激光光束到达所述待测目标后反射出回波光束。所述激光雷达具有较高的角分辨率。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。图2至图4是本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光雷达，其特征在于，包括：发射接收装置，所述发射接收装置具有旋转轴，所述发射接收装置用于绕所述旋转轴旋转，所述发射接收装置包括：发射装置，用于向待探测目标发射第一激光光束，所述发射装置具有旋转轴，且所述第一激光光束传播方向与所述旋转轴之间的夹角大于零；达曼光栅，所述达曼光栅具有沿第一方向的第一光栅周期，所述第一方向与所述旋转轴之间具有锐角夹角，所述达曼光栅用于将第一激光光束分为多束沿不同方向传播的第二激光光束，第二激光光束到达所述待测目标后反射出回波光束；接收装置，用于接收所述回波光束。

【技术特征摘要】
1.一种激光雷达，其特征在于，包括：发射接收装置，所述发射接收装置具有旋转轴，所述发射接收装置用于绕所述旋转轴旋转，所述发射接收装置包括：发射装置，用于向待探测目标发射第一激光光束，所述发射装置具有旋转轴，且所述第一激光光束传播方向与所述旋转轴之间的夹角大于零；达曼光栅，所述达曼光栅具有沿第一方向的第一光栅周期，所述第一方向与所述旋转轴之间具有锐角夹角，所述达曼光栅用于将第一激光光束分为多束沿不同方向传播的第二激光光束，第二激光光束到达所述待测目标后反射出回波光束；接收装置，用于接收所述回波光束。2.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述达曼光栅为一维达曼光栅。3.如权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，所述达曼光栅的第一光栅周期为d，所述第一激光光束的波长为λ，所述达曼光栅为m×1分束的光栅，m为沿所述第一方向的激光光束的分束个数；所述第一方向与旋转轴之间的锐角夹角小于其中，α为预设视场角。4.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述达曼光栅为二维达曼光栅，所述达曼光栅还包括沿第二方向的第二光栅周期，所述第一方向与第二方向垂直。5.如权利要求4所述的激光雷达，其特征在于，所述达曼光栅为二维光栅，所述达曼光栅的第一光栅周期为d1，所述达曼光栅的第二光栅周期为d2，所述第一激光光束的波长为λ，...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢炎聪，王瑞，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