激光雷达制造技术

一种激光雷达，包括：光源，所述光源适宜于产生至少一线探测光；发射透镜，所述发射透镜设置于所述光源所产生探测光光路的下游；分光棱镜，所述分光棱镜设置于所述发射透镜的光路上，所述分光棱镜覆盖部分所述发射透镜的孔径光阑；透射所述发射透镜的任一探测光部分透射所述分光棱镜，部分未透射所述分光棱镜；透射所述分光棱镜的部分探测光和未透射所述分光棱镜的部分探测光分别形成相对应的出射光，所述出射光被障碍物反射形成被不同探测器采集的回波光。所述分光棱镜通过光的折射原理实现分光，降低了分光角度对光波长的依赖，从而能够在不增加激光器数量而增加激光线数的同时，提高分光精度和可控性以提高激光雷达垂直角分辨率的精度。分辨率的精度。分辨率的精度。

【技术实现步骤摘要】
激光雷达


[0001]本专利技术涉及激光探测领域，特别涉及一种激光雷达。

技术介绍

[0002]激光雷达是一种常用的测距传感器，具有探测距离远、分辨率高、受环境干扰小等特点，广泛应用于智能机器人、无人机、无人驾驶等领域。激光雷达的工作原理与微米波雷达的工作原理类似，都是利用光波往返于雷达和目标之间所用的时间来评估距离的大小。
[0003]早期的激光雷达是单线激光雷达，也就是只有一个激光器和探测器，其扫描的目标范围和角分辨率有限，容易造成检测目标的缺失。为了弥补单线激光雷达的缺点，多线激光雷达越来越成为研究和商用的焦点。
[0004]当前整体旋转的机械式多线激光雷达的线数完全取决于激光器的数量，线数和激光器数量是相等的，增加激光雷达的线数意味着激光器数量的增加，从而会使激光雷达成本成倍的增加，也会使激光雷达的能耗大幅增加。
[0005]为了控制激光器数量以控制成本和能耗，会在激光雷达的光路中设置分光器件，但是现有分光器件的设置存在分光角度的可控性较差，从而影响激光雷达的角分辨率的精度。

技术实现思路

[0006]本专利技术解决的问题是：在设置分光器件以不增加激光器数量而增加激光线数的同时，如何提高分光精度和可控性以提高激光雷达垂直角分辨率的精度。
[0007]为解决上述问题，本专利技术提供一种激光雷达，包括：
[0008]光源，所述光源适宜于产生至少一线探测光；发射透镜，所述发射透镜设置于所述光源所产生探测光光路的下游；分光棱镜，所述分光棱镜设置于所述发射透镜的光路上，所述分光棱镜覆盖部分所述发射透镜的孔径光阑；透射所述发射透镜的任一线探测光部分透射所述分光棱镜，部分未透射所述分光棱镜；透射所述分光棱镜的部分探测光和未透射所述分光棱镜的部分探测光分别形成相对应的出射光，所述出射光被障碍物反射形成被不同探测器采集的回波光。
[0009]可选的，所述分光棱镜设置于所述发射透镜的孔径光阑的位置。
[0010]可选的，所述分光棱镜位于所述发射透镜和所述光源之间、或者所述发射透镜远离所述光源的一侧、或者所述发射透镜的中间。
[0011]可选的，所述分光棱镜通过粘结或支架的方式固定。
[0012]可选的，所述分光棱镜包括N个楔形棱镜，其中N为大于等于1的整数。
[0013]可选的，所述楔形棱镜的楔形角棱线的垂面与所述发射透镜的子午面的夹角不等于90
°
。
[0014]可选的，所述楔形棱镜的楔形角棱线的垂面平行于所述发射透镜的子午面。
[0015]可选的，N大于1时，所述N个楔形棱镜沿光路依次层叠设置。
[0016]可选的，所述N个楔形棱镜的楔形角棱线的垂面平行。
[0017]可选的，第M个楔形棱镜覆盖所述孔径光阑的范围位于第M
‑
1个楔形棱镜覆盖所述孔径光阑的范围之内，其中M为2至N范围内的整数。
[0018]可选的，未透射所述楔形棱镜的部分探测光形成第1出射光；透射1个所述楔形棱镜的部分探测光形成第2出射光；透射2个所述楔形棱镜的部分探测光形成第3出射光；
……
；透射X个所述楔形棱镜的部分探测光形成第X+1出射光，其中X为1至N范围内的整数。
[0019]可选的，所述第1出射光、所述第2出射光、所述第3出射光、
……
、所述第X+1出射光的能量相等。
[0020]可选的，所述光源包括Z个激光器，以产生Z线探测光；部分探测光最多透射X个楔形棱镜；所述激光雷达还包括：探测器，所述探测器适宜于接收所述回波光；所述探测器的数量为Z
×
(X+1)个。
[0021]可选的，探测器的数量与出射光的线数相等。
[0022]可选的，所述分光棱镜包括2个楔形棱镜，分别为第1楔形棱镜和第2楔形棱镜，第1楔形棱镜和第2楔形棱镜的楔形角不相等，第1楔形棱镜和第2楔形棱镜覆盖所述孔径光阑的范围部分重叠。
[0023]可选的，未透射所述楔形棱镜的部分探测光形成第1出射光，仅透射所述第1楔形棱镜的部分探测光形成第2出射光，仅透射所述第2楔形棱镜的部分探测光形成第3出射光，透射所述第1楔形棱镜和第2楔形重叠部分的部分探测光形成第4出射光，所述第1出射光、所述第2出射光、所述第3出射光和所述第4出射光的能量相等。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：
[0025]本专利技术技术方案中，透射所述发射透镜的任一探测光部分透射所述分光棱镜，部分未透射所述分光棱镜。在分光棱镜的折射作用下，透射所述分光棱镜的部分探测光的传播方向发生变化，从而偏离原光路方向。通过分光棱镜的设置，透射所述分光棱镜的部分探测光与未透射所述分光棱镜的部分探测光分别形成相对应的出射光，并被障碍物反射形成被不同探测器采集的回波光。所以所述分光棱镜通过光的折射原理实现分光，相比于衍射器件，降低了分光角度对光波长的依赖，从而能够在不增加激光器数量而增加激光线数的同时，提高分光精度和可控性以提高激光雷达垂直角分辨率的精度。
[0026]本专利技术可选方案中，所述分光棱镜设置于所述发射透镜的孔径光阑的位置。在激光雷达光学系统中，焦平面上不同高度的激光器在孔径光阑位置的光斑是重合的，因此将所述分光棱镜设置于孔径光阑的位置，能够对多个激光器进行等比例地分光，有效降低分光棱镜的设置难度，有利于提高分光精度。
[0027]本专利技术可选方案中，所述分光棱镜包括1个或多个楔形棱镜。楔形棱镜本身是一种结构简单、加工方便的光学器件。将所述分光棱镜设置为1个或多个楔形棱镜的做法，能够有效降低激光雷达的加工难度和装配难度。
[0028]本专利技术可选方案中，所述楔形棱镜楔形角棱线的垂面平行于所述发射透镜的子午面。将所述楔形棱镜楔形角棱线的垂面设置为平行于所述发射透镜子午面的方式，能够使所述分光棱镜在垂直方向上将探测光分开，从而能够增加所述激光雷达的垂直角分辨率的同时，而不增加激光器数量。
[0029]本专利技术可选方案中，所形成的所述第1出射光、所述第2出射光、所述第3出射光、
……
、所述第X+1出射光的能量相等。使一线探测光所形成各个出射光能量相等，能够保证每个出射光的最大可探测距离相等，从而能够有效保证所述激光器的探测性能。
附图说明
[0030]图1是一种激光雷达发射端的结构示意图；
[0031]图2是本专利技术激光雷达一实施例的立体结构示意；
[0032]图3是图2所示激光雷达实施例中沿x方向的结构示意图；
[0033]图4是图2所示激光雷达实施例中沿y方向的结构示意图；
[0034]图5是图2所示激光雷达实施例中沿z方向的结构示意图；
[0035]图6是图2所示激光雷达孔径光阑位置的光路结构示意图；
[0036]图7是图2所示激光雷达实施例中楔形棱镜及其一个半平面和棱线的示意图；
[0037]图8是图2所示激光雷达实施例中形成出射光的光路示意图；
[0038]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光雷达，其特征在于，包括：光源，所述光源适宜于产生至少一线探测光；发射透镜，所述发射透镜设置于所述光源所产生探测光光路的下游；分光棱镜，所述分光棱镜设置于所述发射透镜的光路上，所述分光棱镜覆盖部分所述发射透镜的孔径光阑；透射所述发射透镜的任一线探测光部分透射所述分光棱镜，部分未透射所述分光棱镜；透射所述分光棱镜的部分探测光和未透射所述分光棱镜的部分探测光分别形成相对应的出射光，所述出射光被障碍物反射形成被不同探测器采集的回波光。2.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述分光棱镜设置于所述发射透镜的孔径光阑的位置。3.如权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，所述分光棱镜位于所述发射透镜和所述光源之间、或者所述发射透镜远离所述光源的一侧、或者所述发射透镜的中间。4.如权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，所述分光棱镜通过粘结或支架的方式固定。5.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述分光棱镜包括N个楔形棱镜，其中N为大于等于1的整数。6.如权利要求5所述的激光雷达，其特征在于，所述楔形棱镜的楔形角棱线的垂面与所述发射透镜的子午面的夹角不等于90
°
。7.如权利要求5或6所述的激光雷达，其特征在于，所述楔形棱镜的楔形角棱线的垂面平行于所述发射透镜的子午面。8.如权利要求5所述的激光雷达，其特征在于，N大于1时，所述N个楔形棱镜沿光路依次层叠设置。9.如权利要求8所述的激光雷达，其特征在于，所述N个楔形棱镜的楔形角棱线的垂面平行。10.如权利要求8所述的激光雷达，其特征在于，第M个楔形棱镜覆盖所述孔径光阑的范围位于第M
‑
1个楔形棱...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨金涛，李娜，王瑞，向少卿，
申请(专利权)人：上海禾赛科技有限公司，
类型：发明
国别省市：