一种激光扫描装置以及激光雷达装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种激光扫描装置以及激光雷达装置，该扫描装置包括：扫描棱镜，包括多个扫描镜面，该多个扫描镜面围绕扫描轴旋转,每个该扫描镜面的法线分别与该扫描轴形成一空间角，所有的该空间角的角度不完全相同；收发组件，该收发组件包括激光发射单元以及激光接收单元，该激光发射单元通过扫描镜面的转动而产生扫描线，其中，同一激光发射单元通过该扫描棱镜的旋转产生多条扫描线。本实用新型专利技术可扩展激光雷达装置的水平扫描视场，扩展激光雷达装置的扫描线的线数，提高激光雷达装置的中心扫描视场的扫描线数量。降低激光雷达装置的内部部件数量、便于部件排布、压缩体积、降低成本。

Laser scanning device and laser radar device

The utility model discloses a laser scanning device and a laser radar device. The scanning device comprises a scanning prism, including a plurality of scanning mirrors, which rotate around the scanning axis, and each normal line of the scanning mirror forms a space angle with the scanning axis respectively, and all the angles of the space angle are incomplete. The transceiver module comprises a laser transmitting unit and a laser receiving unit, which generate a scanning line by rotating the scanning mirror, wherein the same laser transmitting unit generates a plurality of scanning lines by rotating the scanning prism. The utility model can expand the horizontal scanning field of view of the laser radar device, expand the number of scanning lines of the laser radar device, and increase the number of scanning lines of the central scanning field of the laser radar device. Reduce the number of internal components of the lidar, facilitate the layout of components, volume and cost reduction.

【技术实现步骤摘要】
一种激光扫描装置以及激光雷达装置
本技术涉及三维激光扫描领域，特别是涉及一种激光扫描装置以及激光雷达装置。
技术介绍
如图1所示为美国专利申请US8767190B2的激光雷达中的扫描装置示意图。其中，母板20设置在框架22上。多个发射面板30依次插设在母板20上，多个检测面板32依次插设在母板20上。多个发射面板30沿垂直方向设置，多个检测面板32沿垂直方向设置。每个发射面板30上设置有一个发射器，每个检测面板32上设置有一个检测器。框架22进行旋转，从而获取360度的扫描视场。根据以上结构，每设置一个发射面板30只能获取一条扫描线，也就是说，如欲获取64条扫描线，需要设置64个发射面板30和64个检测面板32，则设备内部需要设置的部件数量较大，不便于压缩体积，降低成本。然而，随着对激光雷达的应用愈加广泛，应用场合愈加精细化，压缩体积、降低成本成为行业内的普遍技术追求。进而，如能够利用少量的激光发射单元，而产生超过激光发射单元配置数量的扫描线，则可以降低设备内部部件数量、便于部件排布、压缩体积、降低成本。除以上首要需解决的问题之外，还存在以下问题。如图2所示为现有技术中激光扫描装置的结构示意图。激光扫描装置通过激光发射单元产生出射光，进而生成扫描线。激光扫描装置如图2所示，包括扫描塔镜40及透射镜组50。该扫描塔镜40绕旋转轴X进行旋转。该透射镜组50与该扫描塔镜40的顶面平行设置。该扫描塔镜40为标准的四棱塔镜。激光发射单元60发出的出射光L穿透该透射镜组50后，经该扫描塔镜40的斜面反射，从而从该激光扫描装置中出射。经障碍物漫反射产生的入射光L’为一光柱，其经透射镜组50汇聚后，被激光接收单元70接收。激光发射单元60相对扫描塔镜40的位置不变，随着扫描塔镜40的转动，出射光L在一定视场角内往复扫描。可见，在现有技术的技术方案中，扫描视场相当有限，以图2为例，其有效扫描视场小于90度。而如何进一步扩大扫描视场以适配于更加丰富多样的实际需求场景，为目前所亟待解决的问题。
技术实现思路
本技术解决的技术问题在于，基于有限的激光发射单元，扩展激光扫描装置的扫描线的数量。进一步的，扩展激光扫描装置的水平扫描视场。进一步的，提高激光扫描装置的中心扫描视场的扫描线数量。本技术公开了一种激光扫描装置，包括：扫描棱镜，该扫描棱镜包括多个扫描镜面，该多个扫描镜面围绕扫描轴旋转,每个该扫描镜面的法线分别与该扫描轴形成一空间角，所有的该空间角的角度不完全相同；收发组件，该收发组件包括激光发射单元以及激光接收单元，该激光发射单元通过扫描镜面的转动而产生扫描线，其中，同一激光发射单元通过该扫描棱镜的旋转产生多条扫描线。该装置包括至少两组收发组件，所述收发组件的扫描视场部分重叠。该装置包括至少三组收发组件，所述收发组件环绕所述扫描棱镜设置，所有收发组件的视场依次对接，形成连续视场。至少部分所述收发组件相对该扫描轴对称设置。各个所述收发组件相对该扫描轴的空间姿态夹角不同或相同。所述收发组件沿该扫描轴的轴向高度不同或相同。该扫描棱镜包括三个、四个、五个或六个扫描镜面。所述空间角之间以相同角度差递减。每组该收发组件包括多个激光发射单元以及多个激光接收单元，每个激光发射单元分别发出一激光束，各个激光束之间均存在夹角。所述激光束呈发散状态排列或者呈汇聚状态排列。同一扫描镜面既实现对该激光束的反射，也接收该激光束照射在目标物后所返回的信号光，并将该信号光反射至与发出该激光束的激光发射单元对应的激光接收单元。本技术公开了一种激光雷达装置，包括：所述的激光扫描装置。本技术的技术效果在于，扩展激光雷达装置的水平扫描视场。扩展激光雷达装置的扫描线的线数。进一步的，提高激光雷达装置的中心扫描视场的扫描线数量，丰富中心视场的扫描数据。另外，可利用少量的激光发射单元产生超过激光发射单元配置数量的扫描线，则可以降低激光雷达装置的内部部件数量、便于部件排布、压缩体积、降低成本。附图说明图1所示为美国专利申请US8767190B2的激光雷达中的扫描装置示意图。图2所示为现有技术中激光扫描装置的结构示意图。图3A、3B所示为本技术的激光扫描装置的主体结构示意图。图4所示为本技术的扫描棱镜的主体结构示意图。图5A-5D所示为具备各个空间角的扫描镜面的剖面示意图。图5E所示为图5A-5D中经各个扫描镜面所产生的扫描线示意图。图5F所示为收发组件相对一个扫描镜面的光路示意图。图6A所示为激光束呈现发散状态排列的示意图。图6B所示为激光束呈现汇聚状态排列的示意图。图7A所示为扫描棱镜的旋转视场总体示意图。图7B-7E所示为图7A的旋转视场分步示意图。图8A、8B所示为扫描线示意图。图9所示为具有两个收发组件的激光扫描装置的结构示意图。图10所示为具有三个收发组件的激光扫描装置的结构示意图。图11所示为具有四个收发组件的激光扫描装置的结构示意图。图12A所示为具有三棱镜的激光扫描装置的结构示意图。图12B、12C所示为图12A基础上的扫描范围示意图。具体实施方式以下结合具体实施例描述本技术的技术方案的实现过程，不作为对本技术的限制。如图3A、3B所示为本技术的激光扫描装置的主体结构示意图。图4所示为本技术的扫描棱镜的主体结构示意图。为了清晰展示本技术的技术改进之处，公知部分的结构，如扫描驱动等部件未显示在图中。激光扫描装置是激光雷达装置的主要光学结构，是实现激光扫描的光学基础。激光雷达装置除包括该激光扫描装置外，还包括其他处理模块、电池模块等属于公知常识的部件。如图3A所示本技术的激光扫描装置包括扫描棱镜1以及收发组件2。扫描棱镜1可包括多个扫描镜面，所有扫描镜面围绕一扫描轴O旋转。具体来说，扫描棱镜1可包括三、四、五或六扫描镜面，以下暂以四个扫描镜面为例进行描述。每组该收发组件均包括激光发射单元以及激光接收单元。激光发射单元产生的激光束照射在一扫描镜面上，经该扫描镜面反射后出射于激光雷达装置，随着扫描棱镜1的旋转，该扫描镜面的法线保持与水平面之间的角度不变，在水平方向内的角度不断变化，则该激光束的反射方向也随之不断变化，即可应生成一条扫描线。另外，每个该扫描镜面的法线分别与该扫描轴形成空间角。如果所有的空间角完全一致，则同一激光发射单元经不同扫描镜面反射而生成的扫描线相互重合，即，仅实际生成一条扫描线。然而，在本技术中，所有的该空间角不完全相同，则针对同一激光发射单元，不同扫描镜面的法线与水平面之间的角度不完全相同，使得在扫描棱镜1的旋转过程中，同一激光发射单元经不同扫描镜面反射而生成的扫描线不完全相互重合，即可产生多条扫描线。具体来说，如图4可知，该扫描棱镜1具有四个扫描镜面，每个扫描镜面均具有法线P。扫描轴O与每个扫描镜面的法线P，分别形成一空间角，共四个空间角。该四个空间角∠1、∠2、∠3、∠4不完全相同。也就是说，该四个空间角可以各不相同，即∠1、∠2、∠3、∠4中不存在相同的两个数值。具体来说，该四个空间角的相互关系优选为以同一角度差依次递减，例如该角度差为1°,四个空间夹角依次为91°，90°，89°和88°，以帮助同一激光发射单元经不同扫描镜面反射而生成的扫描线均匀分布。图5A所示为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光扫描装置，其特征在于，包括：扫描棱镜，该扫描棱镜包括多个扫描镜面，该多个扫描镜面围绕扫描轴旋转,每个该扫描镜面的法线分别与该扫描轴形成一空间角，所有的该空间角的角度不完全相同；收发组件，该收发组件包括激光发射单元以及激光接收单元，该激光发射单元通过扫描镜面的转动而产生扫描线，其中，同一激光发射单元通过该扫描棱镜的旋转产生多条扫描线；该装置包括至少两组收发组件，所述收发组件的扫描视场部分重叠。

【技术特征摘要】
1.一种激光扫描装置，其特征在于，包括：扫描棱镜，该扫描棱镜包括多个扫描镜面，该多个扫描镜面围绕扫描轴旋转,每个该扫描镜面的法线分别与该扫描轴形成一空间角，所有的该空间角的角度不完全相同；收发组件，该收发组件包括激光发射单元以及激光接收单元，该激光发射单元通过扫描镜面的转动而产生扫描线，其中，同一激光发射单元通过该扫描棱镜的旋转产生多条扫描线；该装置包括至少两组收发组件，所述收发组件的扫描视场部分重叠。2.如权利要求1所述的激光扫描装置，其特征在于，该装置包括至少三组收发组件，所述收发组件环绕所述扫描棱镜设置，所有收发组件的视场依次对接，形成连续视场。3.如权利要求1所述的激光扫描装置，其特征在于，至少部分所述收发组件相对该扫描轴对称设置。4.如权利要求1所述的激光扫描装置，其特征在于，各个所述收发组件相对该扫描轴的空间姿态夹角不同或相同。5.如权利要求1所述的激光扫描装...

【专利技术属性】
技术研发人员：张智武，
申请(专利权)人：北京北科天绘科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11