一种激光雷达制造技术

本发明专利技术提供一种激光雷达，所述激光雷达包括，激光光源，激光出射光学系统，所述激光光源为分布式发射光源，所述分布式发射光源包括，激光器，耦合光纤以及光纤固定具；所述激光器用于发射探测光；所述耦合光纤的一端与激光器耦合，另一端为出光端面；所述光纤固定具用于固定所述出光端面，并且，所述光纤固定具与所述耦合光纤的出光端面共同配置以控制所述出光端面的出光方向；所述出光端面出射的光入射到所述激光出射光学系统。本发明专利技术激光雷达借助光纤柔软的特性将激光器电路排布在空间容易散热的任意位置，通过光纤拉出排布在焦平面上，将激光雷达的发光区域和发热区域的分离，使得激光雷达的结构设计更为灵活。

【技术实现步骤摘要】
一种激光雷达
本专利技术涉及雷达领域，具体涉及一种激光雷达。
技术介绍
无人车行驶环境中的障碍物探测是无人车辆自主导航系统的关键技术之一。基于激光雷达传感器对障碍物进行探测是其中最为重要的方法。基于激光雷达传感器对障碍物进行探测是一种主动型检测方法，主动式又称为接触式，检测方法主要有基于激光雷达、毫米波雷达、声纳等方法。激光雷达是通过一个旋转的反射镜将光线发射出去，通过测量发射光线与反射光线之间的时间间隔，来测量间距的。激光的单色性好、亮度高、位精度高、分辨率高、利于克服地面杂波的干扰、灵敏度高，而且不受光照的影响，在黑暗的环境中效果尤佳。基于激光雷达的这些优点，其在智能移动无人平台导航与实时避障领域得到了广泛的应用。激光雷达就是无人车的“眼睛”，原来主要用来做激光三维扫描的传感器，但随着近年自动驾驶和机器人行业大热，激光雷达的需求也出现了井喷，并极大地影响着无人车的发展。一方面，目前的机械式多线激光雷达产生多线的方式是多个激光光源复用同一个或一组透镜，排布在透镜的焦平面上不同高度。由此产生垂直方向不同的指向性，构成多线。基于这种基本思路，激光雷达为了实现线数的提高，无非是在发射透镜像面的不同高度上排布激光器。高度差越小，则线数越多，线角度分辨率越高。常规使用的半导体激光脉冲二极管发光区尺寸很小，但是实际上由于芯片封装以及驱动电路尺寸的影响，激光器之间的间距无法变得很密。考虑到这一实际限制，为了实现更高的线数和更高的角度分辨率，被迫只能通过在水平方向增加更多列激光器来实现角度的加密和线数的增多，而这将导致出现以下情况：1)列数越多，生产装调难度大，工艺越复杂，且生产效率越低；2)系统内空间利用率低，焦平面位置处特别挤，发热量又大，热量很难被导出，而其他地方器件少，发热也少；3)由于通过多列实现角度加密和线数增多，导致不同列之间水平指向也存在不同角度，这样的光束分布会造成激光雷达对于近距离快速运动的物体可能产生图像畸变；4)发射端多列激光器导致接收端多列探测器，进而导致了当环境杂散光进入雷达光路中很难通过光阑等方式隔离环境光，而环境光噪声又导致了测距能力的下降。另一方面，目前市面上的机械旋转式激光雷达，由于激光发射板要求的定位精度极高，传统机加工零件无法保证，只能通过外部辅助夹具进行位置调节，定位好之后无法与导热材料充分贴合，只能采用胶水固定的方式，而胶水的导热率极差，大大降低了激光发射板的散热效果。且现有技术的散热路径为激光发射板的热量通过胶水传到电路板的固定支架，再到转子，转子与内部空气对流进行散热。胶水导热率差，散热路径长，散热效果差。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提出一种激光雷达，所述激光雷达包括，激光光源，激光出射光学系统，所述激光光源为分布式发射光源，所述分布式发射光源包括，激光器，耦合光纤以及光纤固定具；所述激光器用于发射探测光；所述耦合光纤的一端与激光器耦合，另一端为出光端面；所述光纤固定具用于固定所述出光端面，并且，所述光纤固定具与所述耦合光纤的出光端面共同配置以控制所述出光端面的出光方向；所述出光端面出射的光入射到所述激光出射光学系统。进一步的，所述激光光源包括多个激光器，所述多个激光器与多根耦合光纤逐一对应；所述多个激光器发射的光被逐一耦合至所述耦合光纤中。进一步的，所述多根光纤被固定于所述光纤固定具上。进一步的，所述光纤固定具具有第一表面，所述第一表面可以是矩形、弯月形、三角形、环形、半圆形、半圆环形或1/4圆环形。进一步的，所述光纤固定具表面具有用于固定所述耦合光纤的微槽结构；或者，所述光纤固定具具有平板结构。优选的，所述微槽结构为横截面为“V”字槽形结构，所述“V”字槽形结构具有第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁和所述第二侧壁用于支撑所述耦合光纤本体。优选的，所述出光端面被倾斜切割，以使得所述出光端面被配置为棱镜结构。进一步的，通过配置所述棱镜结构的倾斜角θ，控制所述出光端面的出光方向。作为一种实施方式，所述激光雷达还包括转子结构，所述转子结构包括发射舱，所述光纤固定具固定于所述发射舱内部。作为一种实施方式，所述激光雷达还包括转子结构，所述转子结构包括发射舱，所述光纤固定具固定于所述发射舱内部；所述激光器固定于所述发射舱外部；通过所述耦合光纤将所述激光器发射的光耦合至所述发射舱内部。进一步的，所述激光器固定于所述转子壳体结构的风道上，所述耦合光纤沿所述风道耦合进入所述转子壳体内部。优选的，所述光纤固定具将所述耦合光纤的出光端面固定于所述激光出射光学系统的焦平面上。所述光纤固定具将所述耦合光纤的出光端面固定于所述激光出射光学系统光轴的近轴位置。进一步的，所述激光雷达还包括至少一个热沉板和至少一个激光发射板，进一步的，所述激光器设置于所述激光发射板上，所述热沉板与所述转子结构连接，所述激光发射板设置于所述热沉板的一侧，所述激光发射板与所述热沉板连接，以吸收所述激光器所产生的热量；所述热沉板远离所述转子结构中心的一端延伸形成散热翅片。进一步的，所述转子结构具有顶面、与所述顶面相对的底面、内侧面和外侧面，所述内侧面上设有至少一个散热元件，所述散热元件套设固定于所述转子结构的内侧面。进一步的，所述散热元件包括固定环板和散热叶片，所述散热叶片设置于所述固定环板的内侧壁上，所述散热叶片的一侧边与所述固定环板固定连接，且所述散热叶片与所述固定环板的轴线呈一定夹角。进一步的，所述转子结构中心设有通孔，所述通孔贯穿所述底面和所述顶面；所述底面沿所述通孔周向间隔设有多个支撑块，用于确保风道不会受阻。采用上述技术方案，本专利技术所述激光雷达具有如下有益效果：1)本专利技术激光雷达借助光纤柔软的特性将激光器电路排布在空间容易散热的任意位置，通过光纤拉出排布在焦平面上，将激光雷达的发光区域和发热区域的分离，使得激光雷达的结构设计更为灵活；2)本专利技术激光雷达利用光线，由于光纤纤径细可以实现更少列数排布更多线数，摆脱了直接排布激光器所受到的封装和驱动电路物理尺寸限制，显著提高生产效率；3)本专利技术激光雷达将激光发射板与金属热沉板紧密贴合，热量有效传到至热沉板上；且热沉板外延伸出散热翅片，借助转子工作时会旋转的特性，散热翅片与激光雷达内部空气形会成强迫对流，从而大大提高散热效果。4)本专利技术所述激光雷达将转子内的散热元件、金属热沉板和激光雷达外罩散热结合起来，使得激光雷达在运行过程中内部空气发生强迫对流，内部产生的热量可在外界的作用下产生循环流动，避免局部高温烧毁组件，及时通过外罩将雷达内部的热量进行分散，更好的提高激光雷达的散热效率和性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要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专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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是本说明书实施例提供的出光角度控制装置结构示意图；图2是本说明书实施例激光雷达结构示意图；图3是本说明书实施例激光发射板和热沉板装配示意图；图4是本说明书实施例提供的另一种出光角度控制装置结构示意图；图5是本说明书实施例提供的具有平直端面的光纤结构示意图；图6是本说明书实施例提供的光纤端面出射的光束按照指定角度汇聚原理示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光雷达，所述激光雷达包括，激光光源(110)，激光出射光学系统，其特征在于：所述激光光源(110)为分布式发射光源，所述分布式发射光源包括，激光器，耦合光纤(120)以及光纤固定具(130)；所述激光器用于发射探测光；所述耦合光纤(120)的一端与激光器耦合，另一端为出光端面；所述光纤固定具(130)用于固定所述出光端面，并且，所述光纤固定具(130)与所述耦合光纤(120)的出光端面共同配置以控制所述出光端面的出光方向；所述出光端面出射的光入射到所述激光出射光学系统。

【技术特征摘要】
1.一种激光雷达，所述激光雷达包括，激光光源(110)，激光出射光学系统，其特征在于：所述激光光源(110)为分布式发射光源，所述分布式发射光源包括，激光器，耦合光纤(120)以及光纤固定具(130)；所述激光器用于发射探测光；所述耦合光纤(120)的一端与激光器耦合，另一端为出光端面；所述光纤固定具(130)用于固定所述出光端面，并且，所述光纤固定具(130)与所述耦合光纤(120)的出光端面共同配置以控制所述出光端面的出光方向；所述出光端面出射的光入射到所述激光出射光学系统。2.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述激光光源(110)包括多个激光器，所述多个激光器与多根耦合光纤(120)逐一对应；所述多个激光器发射的光被逐一耦合至所述耦合光纤(120)中。3.根据权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，所述多根光纤被固定于所述光纤固定具(130)上。4.根据权利要求1或2所述的激光雷达，其特征在于，所述光纤固定具(130)具有第一表面，所述第一表面可以是矩形、弯月形、三角形、环形、半圆形、半圆环形或1/4圆环形。5.根据权利要求1或2所述的激光雷达，其特征在于，所述光纤固定具(130)表面具有用于固定所述耦合光纤(120)的微槽结构；或者，所述光纤固定具(130)具有平板结构。6.根据权利要求5所述的激光雷达，其特征在于，所述微槽结构为横截面为“V”字槽形结构，所述“V”字槽形结构具有第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁和所述第二侧壁用于支撑所述耦合光纤(120)本体。7.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述出光端面被倾斜切割，以使得所述出光端面被配置为棱镜结构。8.根据权利要求7所述的激光雷达，其特征在于，通过配置所述棱镜结构的倾斜角θ，控制所述出光端面的出光方向。9.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述激光雷达还包括转子结构(2)，所述转子结构(2)包括发射舱，所述光纤固定具(130)固定于所述发射舱内部。10.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述激光雷达还包括转子结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑞，朱雪洲，李娜，李家盛，王红光，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