用于自动驾驶车辆的、具有多面镜和棱镜的LIDAR装置制造方法及图纸

一种二维(2D)LIDAR扫描系统，其使用旋转多面镜和可旋转棱镜的组合来扫描对象的区域。多面镜和棱镜组合旋转以生成扫描图案。将脉冲激光引导至多面镜，并且将棱镜保持在固定位置中。然后多面镜改变多次以生成LIDAR数据的扫描线。然后棱镜发生改变并生成下一扫描线，例如，从第一扫描线向上或向下生成下一扫描线。雪崩光电二极管(APD)可读取每个扫描点的对象的反射。可使用具有四分之一波片的偏振分束器或50‑50分束器将对象反射引导至APD。

Lidar device with multi mirror and prism for self driving vehicle

【技术实现步骤摘要】
用于自动驾驶车辆的、具有多面镜和棱镜的LIDAR装置
本公开的实施方式总体涉及用于自动驾驶车辆(ADV)的LIDAR传感器。
技术介绍
以自动驾驶模式运行(例如，无人驾驶)的车辆可将乘员、尤其是驾驶员从一些驾驶相关的职责中解放出来。当以自动驾驶模式运行时，车辆可使用车载传感器导航到各个位置，从而允许车辆在最少人机交互的情况下或在没有任何乘客的一些情况下行驶。自动驾驶车辆(ADV)中的车载传感器之一是光探测和测距(“LIDAR”)。ADV可使用LIDAR以在驾驶时检测ADV周围的对象。LIDAR还可用于生成和/或更新表示ADV周围的对象的高清晰度地图，所述对象诸如为建筑物、道路、标志、树木以及可能出现在高清晰度地图中的其它对象。为了使车载LIDAR有效地检测ADV周围的对象，必须快速地执行对对象的扫描，并尽可能多地捕获ADV周围的信息。
技术实现思路
根据本公开的一方面，提供了用于自动驾驶车辆的LIDAR装置，包括：激光发射器，用于发射初始激光束；多面镜，定位成从所述激光发射器接收所述初始激光束，所述多面镜具有多个反射表面，其中，所述多面镜配置成在第一旋转方向上旋转，以使用所述反射表面将所述初始激光束偏转成第一平面中的第一多个方向上的第一组多个激光束；棱镜，定位成接收所述第一组激光束的至少一部分，其中，所述棱镜配置成将所述第一组激光束转向成第二平面中的第二多个方向上的第二组多个激光束，使得所述第二组激光束以更宽的角度扫描目标对象；以及光学传感器，配置成接收从所述目标对象反射的第三组激光束。根据本公开的另一方面，提供了一种存储有指令的非暂时性机器可读介质，所述指令在由处理器执行时致使所述处理器执行操作，所述操作包括：通过激光发射器发射初始激光束；定位多面镜以从所述激光发射器接收所述初始激光束，所述多面镜具有多个反射表面，其中，所述多面镜配置成在第一旋转方向上旋转，以使用所述反射表面将所述初始激光束偏转成第一平面中的第一多个方向上的第一组多个激光束；定位棱镜以接收所述第一组激光束的至少一部分，其中，所述棱镜配置成将所述第一组激光束转向成第二平面中的第二多个方向上的第二组多个激光束，使得所述第二组激光束以更宽的角度扫描目标对象，以及配置光学传感器以接收从所述目标对象反射的第三组激光束。根据本公开的又一方面，提供了一种计算机实施的方法，包括：通过激光发射器发射初始激光束；定位多面镜以从所述激光发射器接收所述初始激光束，所述多面镜具有多个反射表面，其中，所述多面镜配置成在第一旋转方向上旋转，以使用所述反射表面将所述初始激光束偏转成第一平面中的第一多个方向上的第一组多个激光束；定位棱镜以接收所述第一组激光束的至少一部分，其中，所述棱镜配置成将所述第一组激光束转向成第二平面中的第二多个方向上的第二组多个激光束，使得所述第二组激光束以更宽的角度扫描目标对象；以及配置光学传感器以接收从所述目标对象反射的第三组激光束。附图说明本公开的实施方式在附图的各图中以举例而非限制的方式示出，附图中的相同参考标记指示相似元件。图1是示出根据一个实施方式的网络化系统的框图。图2是示出根据一个实施方式的自动驾驶车辆(ADV)的示例的框图。图3是示出根据一个实施方式的与ADV一起使用的感知与规划系统的示例的框图。图4A和图4B是示出根据一个实施方式的LIDAR传感器系统的框图，该LIDAR传感器系统具有用于扫描ADV附近的目标对象的多面镜和棱镜，以用于ADV中的LIDAR系统。图5A和图5B是示出根据一个实施方式的LIDAR传感器系统的框图，该LIDAR传感器系统具有用于扫描ADV附近的目标对象的多面镜和棱镜，以用于ADV中的LIDAR系统。图6示出根据一个实施方式的使用LIDAR传感器系统扫描目标对象的方法，该LIDAR传感器系统具有用于扫描ADV附近的目标对象的多面镜和棱镜，以用于ADV中的LIDAR系统。图7示出根据一个实施方式的使用LIDAR传感器系统扫描目标对象的方法，该LIDAR传感器系统具有用于扫描ADV附近的目标对象的多面镜和棱镜，以用于ADV中的LIDAR系统。具体实施方式将参考以下所讨论的细节来描述本公开的各种实施方式和方面，附图将示出所述各种实施方式。下列描述和附图是本公开的说明，而不应当解释为对本公开进行限制。描述了许多特定细节以提供对本公开的各种实施方式的全面理解。然而，在某些情况下，并未描述众所周知的或常规的细节，以提供对本公开的实施方式的简洁讨论。本说明书中对“一个实施方式”或“实施方式”的提及意味着结合该实施方式所描述的特定特征、结构或特性可包括在本公开的至少一个实施方式中。短语“在一个实施方式中”在本说明书中各个地方的出现不必全部指同一实施方式。本文中描述的实施方式实现具有二维扫描系统的LIDAR装置，该二维扫描系统包括在第一平面中旋转的多面镜和在第二平面中旋转的棱镜以在二维上进行扫描。实现单个光学路径，以用于发射激光束以进行扫描，以及用于接收离开目标对象的反射激光束两者。在一个实施方式中，发射激光束并使其通过准直光学器件，然后通过50％反射-50％透射光学器件。因此，50％的发射光束被准直并传输至目标对象。离开目标对象的反射光束返回50％反射-50％透射光学器件并朝向光学传感器反射以进行处理。在另一实施方式中，发射激光束并使其通过准直光学器件，然后通过偏振光学器件和偏振旋转光学器件并传输到至目标对象。离开目标对象的反射激光束返回旋转偏振对象，旋转偏振对象进一步旋转反射光束，然后反射光束由偏振光学器件朝向光学传感器反射以进行处理。下面描述了其它实施方式。在第一实施方式中，扫描目标对象的计算实施的方法包括通过激光发射器发射用于扫描目标对象的初始激光束和多个附加激光束。该方法还包括定位多面镜以从激光发射器接收激光束。多面镜可具有多个反射表面，并且可配置成在第一旋转方向上旋转，以在第一多个方向上将激光束反射成第一组多个激光束。第一多个方向可以是扫描第一平面。该方法还可包括定位棱镜以接收第一组激光束的至少一部分。棱镜可配置成将第一组激光束转向成第二平面中的第二多个方向上的第二组多个激光束，使得第二组激光束以更宽的角度扫描目标对象。光学传感器可配置成接收从目标对象反射的第三组激光束。在实施方式中，同步模块可使激光束的发射与多面镜和棱镜的定位同步以扫描目标对象。在实施方式中，该方法可包括针对第一组激光束中的所有激光束定位多面镜一次，以及针对第一组激光束中的每个激光束定位棱镜。在另一实施方式中，该方法可包括针对第一组激光束的每个激光束定位多面镜，以及针对第一组激光束中的所有激光束定位棱镜一次。在实施方式中，使激光发射器、多面镜和棱镜同步可包括以下中的一个：连续地发射激光束，而不读取在多面镜和/或棱镜的定位期间出现的用于那些激光束的光学传感器；或者，在多面镜和/或棱镜的任一个或两者进行定位的时间期间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于自动驾驶车辆的LIDAR装置，包括：/n激光发射器，用于发射初始激光束；/n多面镜，定位成从所述激光发射器接收所述初始激光束，所述多面镜具有多个反射表面，其中，所述多面镜配置成在第一旋转方向上旋转，以使用所述反射表面将所述初始激光束偏转成第一平面中的第一多个方向上的第一组多个激光束；/n棱镜，定位成接收所述第一组激光束的至少一部分，其中，所述棱镜配置成将所述第一组激光束转向成第二平面中的第二多个方向上的第二组多个激光束，使得所述第二组激光束以更宽的角度扫描目标对象；以及/n光学传感器，配置成接收从所述目标对象反射的第三组激光束。/n

【技术特征摘要】
20181119 US 16/195,6371.用于自动驾驶车辆的LIDAR装置，包括：
激光发射器，用于发射初始激光束；
多面镜，定位成从所述激光发射器接收所述初始激光束，所述多面镜具有多个反射表面，其中，所述多面镜配置成在第一旋转方向上旋转，以使用所述反射表面将所述初始激光束偏转成第一平面中的第一多个方向上的第一组多个激光束；
棱镜，定位成接收所述第一组激光束的至少一部分，其中，所述棱镜配置成将所述第一组激光束转向成第二平面中的第二多个方向上的第二组多个激光束，使得所述第二组激光束以更宽的角度扫描目标对象；以及
光学传感器，配置成接收从所述目标对象反射的第三组激光束。


2.根据权利要求1所述的LIDAR装置，其中，所述棱镜配置成根据第二旋转方向旋转，以使所述第一组激光束以更宽的扫描角度转向。


3.根据权利要求2所述的LIDAR装置，其中，所述第一旋转方向与所述第二旋转方向不同。


4.根据权利要求1所述的LIDAR装置，其中，所述第一平面和所述第二平面基本上垂直。


5.根据权利要求1所述的LIDAR装置，其中，所述第三组激光束表示所述目标对象的大致矩形扫描区域。


6.根据权利要求1所述的LIDAR装置，还包括以下中的一个：
针对所述第一组激光束中的所有激光束定位所述多面镜一次，以及针对所述第一组激光束中的每个激光束重新定位所述棱镜；或
针对所述第一组激光束中的每个激光束重新定位所述多面镜，以及针对所述第一组激光束中的所有激光束定位所述棱镜一次。


7.根据权利要求1所述的LIDAR装置，还包括以下中的一个：
滤波光学器件，包括50％透射-50％反射光学器件；或
偏振光学器件和偏振旋转光学器件。


8.根据权利要求1所述的LIDAR装置，其中，所述激光发射器发射具有以下中的至少一个的激光束：
波长为905nm或1550nm的激光脉冲；或
220KHz、1MHz或3MHz的脉冲频率。


9.根据权利要求1所述的LIDAR装置，还包括同步模块，所述同步模块配置成协调：
发射激光脉冲；以及
定位所述多面镜和所述棱镜以扫描所述目标对象。


10.根据权利要求9所述的LIDAR装置，其中，同步包括以下中的一个：
连续地发射激光束，而对于在所述多面镜和/或所述棱镜的重新定位期间出现的这些激光束不读取所述光学传感器；或
在所述多面镜和/或所述棱镜的任一个或两者进行定位的时间期间停止激光束的发射。


11.一种存储有指令的非暂时性机器可读介质，所述指令在由处理器执行时致使所述处理器执行操作，所述操作包括：
通过激光发射器发射初始激光束；
定位多面镜以从所述激光发射器接收所述初始激光束，所述多面镜具有多个反射表面，其中，所述多面镜配置成在第一旋转方向上旋转，以使用所述反射表面将所述初始...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩阳，申耀明，周翔飞，
申请(专利权)人：百度美国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US