激光雷达制造技术

本实用新型专利技术涉及一种激光雷达，用于形成关于周围环境的点云图像，其特征在于，所述激光雷达包括激光发射模块、激光接收模块和发射接收共用模块，其中：激光发射模块包括用于产生出射光的激光发生器，所述出射光沿发射路径传输并穿过发射接收共用模块；发射共用模块将所述出射光朝向周围环境引导，并收集周围环境的一个或多个对象反射的反射光且将所述反射光沿接收路径朝向激光接收模块引导；激光接收模块包括激光检测器，所述激光检测器被配置为检测沿接收路径传输的反射光；且其中在所述发射接收共用模块中，所述出射光的发射路径和所述反射光的接收路径至少部分地重合。

Laser radar

【技术实现步骤摘要】
激光雷达
本技术涉及一种激光雷达，其特别地应用于至少以半自主模式操作的机动车辆中，用于获知周围环境中的一个或多个对象的方位和距离信息。
技术介绍
机动车辆可以被配置为以自主模式或半自主模式操作，其中，车辆在具有很少或没有驾驶员介入的情况下导航通过环境。所述机动车辆可包括配置为检测关于车辆周围的环境的信息的一个或多个传感器，例如激光雷达。激光雷达可通过快速且重复地发射激光光束来扫描周围环境，以获取反映周围环境中的一个或多个对象的形貌、位置和运动的“点云”数据。具体地，一个或多个对象的反射表面的距离通过如下方式来确定：激光雷达向周围环境发射激光光束并接收由周围环境中的对象的反射表面所反射的反射光，通过计算激光光束的发射时间点和反射光的返回时间点之间的时间延迟来确定周围环境中的反射表面的距离信息。同时，激光雷达可确定描述激光光束的空间取向的角度信息。将反射表面的距离信息和激光光束的角度信息相结合，可生成包括所扫描的周围环境的点云数据的三维地图。
技术实现思路
本专利技术旨在至少提供一种兼顾低成本、小体积、高性能的激光雷达。根据本专利技术的一个实施例，提供了一种激光雷达，包括激光发射模块、激光接收模块和发射接收共用模块，其中：激光发射模块包括用于产生出射光的激光发生器，所述出射光沿发射路径传输并穿过发射接收共用模块；发射共用模块将所述出射光朝向周围环境引导，并收集周围环境的一个或多个对象反射的反射光且将所述反射光沿接收路径朝向激光接收模块引导；激光接收模块包括激光检测器，所述激光检测器被配置为检测沿接收路径传输的反射光；且其中在所述发射接收共用模块中，所述出射光的发射路径和所述反射光的接收路径至少部分地重合。由于这样的光路结构设计，发射接收共用模块可提供发射路径和接收路径的共用空间，从而激光雷达的外形尺寸、制造成本可被压缩。根据本专利技术的一个实施例，所述发射接收共用模块包括扫描结构，所述扫描结构改变来自激光发射模块的出射光的空间取向并将出射光朝向周围环境引导，且改变来自由周围环境中的一个或多个对象反射的反射光的空间取向并将反射光沿接收路径朝向激光接收模块引导。由此，扫描结构兼具改变出射光和反射光的空间取向的功能，在发射接收共用模块中，出射光的发射路径和反射光的接收路径基本同轴设置，这有助于消除旁轴光路中存在的光学误差，提高激光测距的精度，并简化结构设计。根据本专利技术的一个实施例，所述激光雷达还包括透射反射器件，所述透射反射器件包括透射区域和反射区域，所述透射区域允许由激光发射模块产生的出射光透过并进入发射接收共用模块，所述反射区域反射来自发射接收共用模块的反射光并将所述反射光朝向激光接收模块引导。透射反射器件的设计有助于实现激光发射模块和激光接收模块空间上的合理布局，以更高效的方式利用激光雷达的内部容积。优选地，所述激光发射模块包括第一反射器件，用于折叠所述出射光的发射路径，和/或所述激光发射模块包括第二反射器件，用于折叠所述反射光的接收路径。由于至少一个反射器件的设置，反射光的发射路径和/或接收路径可被折叠，激光发射模块和/或激光接收模块所占据的空间体积与未包括反射器件的激光发射模块和/或激光接收模块相比可被缩小，并且可将激光接收模块和/或激光接收模块的组成元件更紧凑、灵活地排布在激光雷达内部，从而减小激光雷达的外形尺寸。优选地，所述激光发射模块包括发射透镜，用于准直由激光发生器产生的出射光，和/或所述激光接收模块包括接收透镜，用于聚焦来自发射接收共用模块的反射光。发射透镜可具有能够准直由激光发生器产生的出射光的光学倍率，以减小所述出射光的发散度，即减小出射光在其光束截面的第一方向上和第二方向上的宽度。接收透镜可具有能够聚焦反射光的光学倍率，以减小所述出射光的发散度，即减小反射光在其光束截面的第一方向上和第二方向上的宽度，从而实现更有效的检测。根据本专利技术的进一步的实施例，激光发射模块包括K个激光发生器(K≥2)，所述K个激光发生器所产生的出射光互成角度，所述角度被设置成使得K个激光发生器形成的点云图像形成重叠区域，在所述重叠区域中，点云图像的密度为单个激光发生器形成的点云图像的密度的K倍。通过合理设置该角度与扫描结构在水平方向和竖直方向上的扫描角度和扫描频率的关系，K个激光发生器的出射光扫描所形成的点云可相互重叠，在点云的重叠区域中，点云的密度数倍地增加，从而成倍地提高激光雷达的角度分辨率。优选地，K的数值在2至4的范围内。随着激光发生器数量增加，会导致激光雷达的零部件成本攀升，可能需要牺牲激光雷达的外形尺寸以容纳额外的激光发生。此外，额外的激光发生器还会增加系统装调的工作量和困难程度。K＝2～4是对成本、空间体积、复杂程度和测量精度进行综合考虑后的优选数值范围。根据本专利技术的一个有利的实施例，激光发射模块包括附接至所述激光发生器的冷却器件。冷却器件的设置能够避免由于激光发生器的发热现象造成的激光波长漂移问题，从而提高反射光接收比且因此提高长距离测量的准确性。优选地，所述冷却器件为包括电热材料的半导体制冷片。半导体制冷片特别适用于冷却激光发生器，这是因为半导体制冷片冷却效率高，不需要任何制冷剂，没有污染源，且没有旋转部件，工作时没有震动、噪音，且半导体制冷片为固体片件，占用空间少，安装容易，寿命长。优选地，所述激光发射模块还包括附接至激光发生器的温度检测器。由此，半导体制冷片可以与温度检测和控制手段结合，以实现对激光发生器温度的自动控制。附图说明通过阅读以下详细描述并适当参考附图，其他方面、实施例和实现方案对于本领域普通技术人员来说将变得显而易见，其中：图1示出了根据本技术的激光雷达的光路结构；图2示出了根据本技术的激光雷达的透视图；以及图3局部地示出了根据本技术的激光雷达的两个激光发生器形成的点云。具体实施方式在根据本技术的各种示例性结构的以下描述中，参考了附图，附图形成了本技术的一部分，并且其中通过图示的方式示出了其中可以实践本技术的各方面的各种示例性装置、系统和环境。应当理解，在不脱离本技术的范围的情况下可以利用部件、示例性装置、系统和环境的其他特定布置，并且可以进行结构和功能修改。图1示出了根据本技术的激光雷达的光路结构。所述激光雷达例如安装在至少以半自主模式操作的机动车辆中，用于获取机动车辆的周围环境的点云数据。机动车辆的处理器(例如车载计算机)可以接收该点云数据，并进行分析和处理，从而实现其特定功能，获得车辆的周围环境的情况，借此输出特定的控制策略，控制车辆进行转向、变速、启停等功能，从而实现无需驾驶员介入的智能驾驶。在本技术的一个示例性实施例中，激光雷达可包括激光发射模块1、激光接收模块2和发射接收共用模块3。激光发射模块1连续发出脉冲形式的出射光，所述出射光经由发射接收共用模块3进入机动车辆的周围环境。出射光投射至周围环境中的对象的反射表面处，并产生反射光。反射光经由发射接收共用模块3回到激光雷达内部，由激光接收本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光雷达，用于形成关于周围环境的点云图像，其特征在于，所述激光雷达包括激光发射模块、激光接收模块和发射接收共用模块，其中：/n激光发射模块包括用于产生出射光的激光发生器，所述出射光沿发射路径传输并穿过发射接收共用模块；/n发射共用模块将所述出射光朝向周围环境引导，并收集周围环境的一个或多个对象反射的反射光且将所述反射光沿接收路径朝向激光接收模块引导；/n激光接收模块包括激光检测器，所述激光检测器被配置为检测沿接收路径传输的反射光；且其中/n在所述发射接收共用模块中，所述出射光的发射路径和所述反射光的接收路径至少部分地重合。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光雷达，用于形成关于周围环境的点云图像，其特征在于，所述激光雷达包括激光发射模块、激光接收模块和发射接收共用模块，其中：
激光发射模块包括用于产生出射光的激光发生器，所述出射光沿发射路径传输并穿过发射接收共用模块；
发射共用模块将所述出射光朝向周围环境引导，并收集周围环境的一个或多个对象反射的反射光且将所述反射光沿接收路径朝向激光接收模块引导；
激光接收模块包括激光检测器，所述激光检测器被配置为检测沿接收路径传输的反射光；且其中
在所述发射接收共用模块中，所述出射光的发射路径和所述反射光的接收路径至少部分地重合。


2.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述发射接收共用模块包括扫描结构，所述扫描结构改变来自激光发射模块的出射光的空间取向并将出射光朝向周围环境引导，且改变来自由周围环境中的一个或多个对象反射的反射光的空间取向并将反射光沿接收路径朝向激光接收模块引导。


3.如权利要求1或2所述的激光雷达，其特征在于，所述激光雷达还包括透射反射器件，所述透射反射器件包括透射区域和反射区域，所述透射区域允许由激光发射模块产生的出射光透过并进入发射接收共用模块，所述反射区域反射来自发射接收共用模块的反射光并将所述反射光朝向激光接收模块引导。

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【专利技术属性】
技术研发人员：陈泽，
申请(专利权)人：北京觉醒纪科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11