转镜激光雷达系统技术方案

本申请提供一种转镜激光雷达系统，包括：激光发射阵列，配置成产生发射光束；发射光学组件，设置激光发射阵列的下游以接收发射光束；二维多面转镜，设置在发射光学组件的下游，包括绕旋转轴可转动地设置的多个反射镜面；回波接收透镜组，配置成聚焦扫描光束产生的回波光束；以及接收探测器阵列，设置回波接收透镜组的下游，配置成接收回波光束；其中，二维多面转镜的多个反射镜面相对旋转轴的夹角不等。本申请的转镜激光雷达系统中，二维多面转镜各个反射镜面与旋转轴的夹角不同，每个反射镜面可以将入射光束转向垂直方向的不同区域，在不增加元器件的情况下增加垂直分辨率，反射镜面大可以接收到更多的回波，增大测距范围和信噪比。比。比。

【技术实现步骤摘要】
转镜激光雷达系统


[0001]本申请涉及激光雷达
，特别涉及一种转镜激光雷达系统。

技术介绍

[0002]自从激光雷达进入自动驾驶领域以来，激光雷达在车载领域的发展如火如荼。最初始自于Velodyne的机械旋转扫描雷达应用范围最广，取得了大量的实验数据，但由于其机械旋转结构，难以通过严苛的车规认证，从而无法应用在量产车辆上，并且还有价格、体积、分辨率等问题。
[0003]替代方案包括混合固态雷达和全固态雷达，前者包括MEMS微振镜方案、转镜方案以及棱镜方案，每种方案都有量产产品推出，已经或者即将大规模安装在量产车型上，是一种目前比较成熟的方向。
[0004]混合固态雷达中，转镜方案目前采用的基本都是一维转镜，即各个反射面相对旋转轴的偏转角度相同，因此反射后的光束也是指向同样的位置，一般搭配一个单轴微振镜或者摆镜使用，或者发射/接收部分采用将多个封装后的单通道发射/接收器件堆叠以增加线束的方式，但此方式能达到的扫描线数非常有限，整体分辨率也受限于此。

技术实现思路

[0005]基于此，为解决上述术问题，本申请提供一种转镜激光雷达系统，能够提高分辨率。
[0006]本申请实施例提供一种转镜激光雷达系统，包括：
[0007]激光发射阵列，配置成产生发射光束；
[0008]发射光学组件，设置在发射光束传播方向上所述激光发射阵列的下游以接收所述发射光束；
[0009]二维多面转镜，设置在发射光束传播方向上所述发射光学组件的下游，包括绕旋转轴可转动地设置的多个反射镜面，所述反射镜面配置成将经由所述发射光学组件的所述发射光束反射形成射向扫描视场的扫描光束；
[0010]回波接收透镜组，设置在回波光束传播方向上，配置成聚焦所述扫描光束在所述扫描视场产生的回波光束；以及
[0011]接收探测器阵列，设置在回波光束传播方向上所述回波接收透镜组的下游，配置成接收所述回波光束；
[0012]其中，所述二维多面转镜的多个所述反射镜面相对所述旋转轴的夹角不等。
[0013]在其中一个实施例中，所述二维多面转镜的重心位于旋转轴上，所述二维多面转镜中所述反射镜面的数量为偶数。
[0014]在其中一个实施例中，所述激光发射阵列采用EEL阵列，所述激光发射阵列包括激光发射阵列芯片驱动板、激光发射阵列芯片及合光组件，所述激光发射阵列芯片驱动板驱动所述激光发射阵列芯片发光，所述合光组件将所述激光发射阵列芯片的光束合束；
[0015]或者，所述激光发射阵列使用面发射的n*m的VCSEL阵列组成的i*j发射阵列，其中，n、m为大于等于1的整数且i、j不同时等于1，i、j分别小于等于n、m；
[0016]或者，所述激光发射阵列使用光纤激光器通过分光或者衍射器件形成i*j发射阵列。
[0017]在其中一个实施例中，所述激光发射阵列芯片包括在所述发射激光发射阵列芯片驱动板上并排设置的两个或两个以上1*N阵列芯片；
[0018]所述激光发射阵列芯片包括在所述发射激光发射阵列芯片驱动板上并排设置的1*M阵列芯片和1*N阵列芯片，其中，M≠N；
[0019]或者，所述激光发射阵列芯片采用1*2N单阵列芯片；
[0020]或者，所述激光发射阵列芯片包括两个或两个以上1*N阵列芯片，每一所述1*N阵列芯片固晶在对应的激光发射阵列芯片驱动板上，两个或两个以上的所述驱动板激光发射阵列芯片驱动板并排设置。在其中一个实施例中，所述激光发射阵列芯片为1*N阵列芯片，两个所述激光发射阵列芯片在所述发射激光发射阵列芯片驱动板上并排设置，所述合光组件用以将两个所述激光发射阵列芯片发出的第一光束和第二光束合束在一起形成2*N的阵列，所述激光发射阵列芯片驱动板选择性地将所述激光发射阵列芯片的阵列中的良好发光点点亮，以在2*N阵列上点亮N个发光点。
[0021]在其中一个实施例中，所述接收探测器阵列采用APD阵列，所述接收探测器阵列使用2*N的阵列，以一对一匹配所述激光发射阵列；或者，所述接收探测器阵列使用1*N阵列，每个单元对应接收所述激光发射阵列的2*1单元的照射区域；
[0022]或者，所述接收探测器阵列(600)采用SiPM或SPAD阵列。
[0023]在其中一个实施例中，所述合光组件包括两个第一光束整形元件、第一反射镜、第二反射镜及第二光束整形元件，所述第一反射镜与所述第二反射镜交错放置，两个所述第一光束整形元件分别对所述第一光束和所述第二光束初步整形，初步整形后的所述第一光束依次射向所述第一反射镜、所述第二反射镜及所述第二光束整形元件，初步整形后的所述第二光束依次射向所述第二反射镜及所述第二光束整形元件。
[0024]在其中一个实施例中，所述激光发射阵列芯片驱动板包括电路基板及设置在所述电路基板上的驱动电路阵列和选通器件，所述驱动电路阵列通过所述选通器件将所述激光发射阵列芯片中相应的发光点点亮。
[0025]在其中一个实施例中，所述发射光学组件包括光束合束整形元件及反射镜组，所述反射镜组包括小反射镜及大镜面，所述发射光束沿发射光束传播方向经过所述光束合束整形元件后射向所述小反射镜后反射到所述二维多面转镜，所述回波光束经所述二维多面转镜反射到所述大镜面上再被反射到所述回波接收透镜组；
[0026]或者，所述发射光学组件包括光束合束整形元件及穿孔反射镜，所述发射光束沿发射光束传播方向经过所述光束合束整形元件后射向所述穿孔反射镜中的开孔再入射到所述二维多面转镜，所述回波光束经所述二维多面转镜反射到所述穿孔反射镜后反射到所述回波接收透镜组；
[0027]或者，所述发射光学组件包括光束合束整形元件及半透半反镜，所述发射光束沿发射光束传播方向经过所述光束合束整形元件后射向所述半透半反镜被透射到所述二维多面转镜，所述回波光束经所述二维多面转镜反射到所述半透半反镜后反射到所述回波接
收透镜组。
[0028]在其中一个实施例中，所述激光发射阵列、所述光束合束整形元件、所述发射光学组件、所述回波接收透镜组及所述接收探测器阵列在所述二维多面转镜的两侧对称设置。
[0029]本申请的转镜激光雷达系统至少具有以下有益效果：本申请的转镜激光雷达系统中，二维多面转镜各个反射镜面与旋转轴的夹角不同，每个反射镜面可以将入射光束转向垂直方向的不同区域，在不增加元器件的情况下增加了几倍的垂直分辨率，反射镜面也比微振镜等光束转向器件的镜面大很多，可以接收到更多的回波，增大测距范围和信噪比。
附图说明
[0030]图1为本申请一实施例的转镜激光雷达系统的布局结构图；
[0031]图2为图1中的二维多面转镜的扫描视场示意图；
[0032]图3为本申请另一实施例的转镜激光雷达系统的二维多面转镜的结构示意图；
[0033]图4为本申请又一实施例的转镜激光雷达系统的二维多面转镜的结构示意图；
[0034]图5为激光发射阵列的光路示意图；
[0035]图6为图5中的激光发射阵列芯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种转镜激光雷达系统，其特征在于，包括：激光发射阵列(100)，配置成产生发射光束；发射光学组件，设置在发射光束传播方向上所述激光发射阵列(100)的下游以接收所述发射光束；二维多面转镜(400)，设置在发射光束传播方向上所述发射光学组件的下游，包括绕旋转轴可转动地设置的多个反射镜面，所述反射镜面配置成将经由所述发射光学组件的所述发射光束反射形成射向扫描视场(700)的扫描光束；回波接收透镜组(500)，设置在回波光束传播方向上，配置成聚焦所述扫描光束在所述扫描视场(700)产生的回波光束；以及接收探测器阵列(600)，设置在回波光束传播方向上所述回波接收透镜组(500)的下游，配置成接收所述回波光束；其中，所述二维多面转镜(400)的多个所述反射镜面相对所述旋转轴的夹角不等。2.根据权利要求1所述的转镜激光雷达系统，其特征在于：所述二维多面转镜(400)的重心位于旋转轴上，所述二维多面转镜(400)中所述反射镜面的数量为偶数。3.根据权利要求1所述的转镜激光雷达系统，其特征在于：所述激光发射阵列(100)采用EEL阵列，所述激光发射阵列(100)包括激光发射阵列芯片驱动板(110)、激光发射阵列芯片(120)及合光组件，所述激光发射阵列芯片驱动板(110)驱动所述激光发射阵列芯片(120)发光，所述合光组件将所述激光发射阵列芯片(120)的光束合束；或者，所述激光发射阵列(100)使用面发射的n*m的VCSEL阵列组成的i*j发射阵列，其中，n、m为大于等于1的整数且i、j不同时等于1，i、j分别小于等于n、m；或者，所述激光发射阵列(100)使用光纤激光器通过分光或者衍射器件形成i*j发射阵列。4.根据权利要求3所述的转镜激光雷达系统，其特征在于：所述激光发射阵列芯片(120)包括在所述激光发射阵列芯片驱动板(110)上并排设置的两个或两个以上1*N阵列芯片；所述激光发射阵列芯片(120)包括在所述发射激光发射阵列芯片驱动板(110)上并排设置的1*M阵列芯片和1*N阵列芯片，其中，M≠N；或者，所述激光发射阵列芯片(120)采用1*2N单阵列芯片；或者，所述激光发射阵列芯片(120)包括两个或两个以上1*N阵列芯片，每一所述1*N阵列芯片固晶在对应的激光发射阵列芯片驱动板(110)上，两个或两个以上的所述驱动板激光发射阵列芯片驱动板(110)并排设置。5.根据权利要求4所述的转镜激光雷达系统，其特征在于：所述激光发射阵列芯片(120)为1*N阵列芯片，两个所述激光发射阵列芯片(120)在所述发射激光发射阵列芯片驱动板(110)上并排设置，所述合光组件用以将两个所述激光发射阵列芯片(120)发出的第一光束和第二光束合束在一起形成2*N的阵列，所述激光发射阵列芯片驱动板(110)选择性地将所述激光发射阵列芯片(120)的阵列中的良好发光点点亮，以在2*N阵列上点亮...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢双伟，李聪科，龚田，赵晨行，
申请(专利权)人：苏州睿新微系统技术有限公司，
类型：发明
国别省市：