激光雷达测距装置和激光扫描控制方法制造方法及图纸

本申请涉及一种激光雷达测距装置和激光扫描控制方法，包括：发射系统、分光镜、光束分离组件、振镜、四分之一波片和接收系统；分光镜，用于使激光束的A偏振光穿过分光镜成为入射光束；光束分离组件，用于使入射光束从第一光口入射、出射光束从第二光口出射，出射光束包括第一B偏振光和第一A偏振光；振镜，用于改变出射光束的方向以及接收回波光束；光束分离组件，还用于使回波光束从第二光口入射、接收光束从第一光口出射；接收光束包括第二B偏振光和第二A偏振光；第二B偏振光相对于第二A偏振光向第二方向偏移距离D；四分之一波片，用于将部分第二A偏振光转化成B偏振光；分光镜，还用于偏转接收光束中B偏振光；该装置能够降低漏检。

Laser Radar Ranging Device and Laser Scanning Control Method

【技术实现步骤摘要】
激光雷达测距装置和激光扫描控制方法
本申请涉及激光雷达
，特别是涉及一种激光雷达测距装置和激光扫描控制方法。
技术介绍
目前针对自动驾驶行业的商业化激光雷达主要有同轴方案和离轴方案；其中，同轴方案中常需要采用偏振分光平片(PBSW，PolarizingBeamSplitterWedge)或半反射棱镜等偏振分光镜实现发射光束和回波光束的分离。偏振分光镜可以透过几乎全部的P偏振光、而偏转几乎全部的S偏振光，和P偏振光输出的发射模组结合，发射端可以有较好的光能量透过率。但是带来的问题是，如果标靶样品(目标对象)的退偏效果不好，也就是从标靶样品反射回来的回波光束主要是P偏振光，那么回波光束到达偏振分光镜后就会透射，到达发射系统的位置，而不是被偏振分光镜反射到达接收系统。而在工程实际中，金属材料、光滑的衣服都是退偏微弱的反射标靶。这种情况会导致激光雷达严重漏检，影响测距结果。如果使用在自动驾驶的车辆中，甚至会使车辆撞到标靶样品，造成财物损失、人员伤亡。同时，对回波光束的能量利用率低，探测性能有待提高。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够降低漏检、提高探测性能的激光雷达测距装置和激光扫描控制方法。第一方面，一种激光雷达测距装置，包括：发射系统，用于发射激光束；分光镜，用于使所述激光束的A偏振光穿过所述分光镜成为入射光束；光束分离组件，用于使所述入射光束从第一光口入射、出射光束从第二光口出射，出射光束包括第一B偏振光和第一A偏振光，所述第一A偏振光与所述入射光束共轴，所述第一B偏振光相对于所述第一A偏振光向第一方向偏移距离D；其中，A和B为不同的偏振态；振镜，用于改变所述出射光束的方向向外出射，还用于接收回波光束，所述回波光束为所述出射光束被物体反射后返回的激光；所述光束分离组件，还用于接收所述振镜接收的所述回波光束，使所述回波光束从第二光口入射、接收光束从第一光口出射；所述接收光束包括第二B偏振光和第二A偏振光；所述第二A偏振光与所述回波光束共轴，所述第二B偏振光相对于所述第二A偏振光向第二方向偏移距离D，所述第二A偏振光和所述第二B偏振光部分重叠；所述第一方向和所述第二方向相反；四分之一波片，用于将部分所述第二A偏振光转化成B偏振光；所述分光镜，还用于将射向所述分光镜的所述接收光束的中B偏振光发生偏转；接收系统，用于接收所述分光镜偏转的所述接收光束。在其中一个实施例中，所述偏移距离D与所述入射光束的光斑在第一方向上的直径相等，所述第二A偏振光和所述第二B偏振光重叠的部分与所述入射光束的光斑在第一方向上的直径相等且与所述入射光束共轴。在其中一个实施例中，所述四分之一波片不接触所述第二B偏振光。在其中一个实施例中，所述光束分离组件包括：半波片和双折射晶体；所述半波片，位于所述分光镜和所述双折射晶体之间的光路上，并与所述入射光束同轴，用于将入射到所述半波片的所述入射光束转换为圆偏振光，以及将入射到所述半波片的部分回波光束转换为圆偏振光。在其中一个实施例中，所述半波片的面积等于所述入射光束的光斑面积。在其中一个实施例中，所述双折射晶体为方解石晶体。在其中一个实施例中，A为P偏振态时，B为S偏振态；A为S偏振态时，B为P偏振态。在其中一个实施例中，还包括反射镜；所述反射镜用于将所述偏转的B偏振光反射至所述接收系统。在其中一个实施例中，所述发射系统包括光源和光束准直透镜；所述接收系统包括光束聚焦透镜组和探测器；所述光源，用于发射所述激光束；所述光束准直透镜，用于对所述激光束进行准直处理；所述光束聚焦透镜组，用于对所述分光镜偏转的所述接收光束进行聚焦，形成聚焦光束；所述探测器，用于接收并检测所述聚焦光束。第二方面，一种激光扫描控制方法，应用于上述的激光雷达测距装置；所述方法包括：所述发射系统发射激光束；所述分光镜使所述激光束的A偏振光穿过所述分光镜成为入射光束；所述光束分离组件使所述入射光束从第一光口入射、出射光束从第二光口出射，出射光束包括第一B偏振光和第一A偏振光，所述第一A偏振光与所述入射光束共轴，所述第一B偏振光相对于所述第一A偏振光向第一方向偏移距离D；其中，A和B为不同的偏振态；所述振镜改变所述出射光束的方向向外出射，并接收回波光束，所述回波光束为所述出射光束被物体反射后返回的激光；所述光束分离组件接收所述振镜接收的所述回波光束，使所述回波光束从第二光口入射、接收光束从第一光口出射；所述接收光束包括第二B偏振光和第二A偏振光；所述第二A偏振光与所述回波光束共轴，所述第二B偏振光相对于所述第二A偏振光向第二方向偏移距离D，所述第二A偏振光和所述第二B偏振光部分重叠；所述第一方向和所述第二方向相反；所述四分之一波片将部分所述第二A偏振光转化成B偏振光；所述分光镜将射向所述分光镜的所述接收光束的中B偏振光发生偏转；所述接收系统接收所述分光镜偏转的所述接收光束。上述激光雷达测距装置和激光扫描控制方法，以A偏振光为P偏振光、B偏振光为S偏振光为例，假设所扫描的物体为完全退偏，以回波光束总能量为1为例，光束传输过程中无损耗。相应地，对本实施例而言，回波光束中P偏振光和S偏振光各占50％，则接收光束中第二A偏振光为能量0.5的P偏振光，第二B偏振光为能量0.5的S偏振光；四分之一波片可以将部分第二A偏振光转化成B偏振光，因此分光镜接收到的B偏振光至少可以包括：四分之一波片转化部分第二A偏振光得到的B偏振光以及第二B偏振光，增加了对回波光束中P偏振光的接收，从而降低了漏检概率，能量超过0.5的S偏振光可以被分光镜反射至接收系统，进一步提高激光雷达测距装置的探测能力；同时，当所扫描的物体退偏微弱时，即使回波光束少部分是S偏振光，即第二B偏振光占比较小，但四分之一波片仍可以将占比较大的第二A偏振光中的部分第二A偏振光转化为B偏振光，因此仍然可以增加接收系统接收到的P偏振光，从而降低漏检概率，进一步提高激光雷达测距装置的探测能力。而当A偏振光为S偏振光时，与上面类似，这里不再赘述。附图说明图1a为一个实施例中激光雷达测距装置的结构示意图；图1b为一个实施例中分光镜、光束分离组件和四分之一波片的示意图；图2为一个实施例中分光镜、光束分离组件和四分之一波片的示意图；图3为一个实施例中分光镜、光束分离组件、四分之一波片和振镜的示意图；图4为一个实施例中激光雷达测距装置的结构示意图；图5为一个实施例中双折射晶体的光束分离示意图；图6为一个实施例中激光扫描控制方法的流程示意图。具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。针对上述漏检问题，以A偏振光为P偏振光为例，有必要将回波光束中的P偏振光尽可能多地转化为S偏振光，增加接收系统接收到的P偏振光，从而提高探测效率，提高探测距离。可以理解的是，当A偏振光为P偏振光时，B偏振光为S偏振光；当A偏振光为S偏振光时，B偏振光为P偏振光。如无特殊说明，以下实施例以A偏振光为P偏振光为例来进行描述说明。参照图1a和图1b所示，本实施例提供一种激光雷达测距装置，可以包括：发射系统10，用于发射激光束；分光镜20，用于使激光束的P偏振光穿本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光雷达测距装置，其特征在于，包括：发射系统，用于发射激光束；分光镜，用于使所述激光束的A偏振光穿过所述分光镜成为入射光束；光束分离组件，用于使所述入射光束从第一光口入射、出射光束从第二光口出射，出射光束包括第一B偏振光和第一A偏振光，所述第一A偏振光与所述入射光束共轴，所述第一B偏振光相对于所述第一A偏振光向第一方向偏移距离D；其中，A和B为不同的偏振态；振镜，用于改变所述出射光束的方向向外出射，还用于接收回波光束，所述回波光束为所述出射光束被物体反射后返回的激光；所述光束分离组件，还用于接收所述振镜接收的所述回波光束，使所述回波光束从第二光口入射、接收光束从第一光口出射；所述接收光束包括第二B偏振光和第二A偏振光；所述第二A偏振光与所述回波光束共轴，所述第二B偏振光相对于所述第二A偏振光向第二方向偏移距离D，所述第二A偏振光和所述第二B偏振光部分重叠；所述第一方向和所述第二方向相反；四分之一波片，用于将部分所述第二A偏振光转化成B偏振光；所述分光镜，还用于将射向所述分光镜的所述接收光束的中B偏振光发生偏转；接收系统，用于接收所述分光镜偏转的所述接收光束。

【技术特征摘要】
1.一种激光雷达测距装置，其特征在于，包括：发射系统，用于发射激光束；分光镜，用于使所述激光束的A偏振光穿过所述分光镜成为入射光束；光束分离组件，用于使所述入射光束从第一光口入射、出射光束从第二光口出射，出射光束包括第一B偏振光和第一A偏振光，所述第一A偏振光与所述入射光束共轴，所述第一B偏振光相对于所述第一A偏振光向第一方向偏移距离D；其中，A和B为不同的偏振态；振镜，用于改变所述出射光束的方向向外出射，还用于接收回波光束，所述回波光束为所述出射光束被物体反射后返回的激光；所述光束分离组件，还用于接收所述振镜接收的所述回波光束，使所述回波光束从第二光口入射、接收光束从第一光口出射；所述接收光束包括第二B偏振光和第二A偏振光；所述第二A偏振光与所述回波光束共轴，所述第二B偏振光相对于所述第二A偏振光向第二方向偏移距离D，所述第二A偏振光和所述第二B偏振光部分重叠；所述第一方向和所述第二方向相反；四分之一波片，用于将部分所述第二A偏振光转化成B偏振光；所述分光镜，还用于将射向所述分光镜的所述接收光束的中B偏振光发生偏转；接收系统，用于接收所述分光镜偏转的所述接收光束。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述偏移距离D与所述入射光束的光斑在第一方向上的直径相等，所述第二A偏振光和所述第二B偏振光重叠的部分与所述入射光束的光斑在第一方向上的直径相等且与所述入射光束共轴。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述四分之一波片不接触所述第二B偏振光。4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，所述光束分离组件包括：半波片和双折射晶体；所述半波片，位于所述分光镜和所述双折射晶体之间的光路上，并与所述入射光束同轴，用于将入射到所述半波片的所述入射光束转换为圆偏振光，以及将入射到所述半波片的部分回波光束转换为圆偏振光。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述半波片的面积等于所述入射光...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗斯特，刘夏，王吉，魏威，郑景扬，刘冬山，
申请(专利权)人：深圳市速腾聚创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44