激光雷达及激光雷达探测方法技术

本发明专利技术适用于距离检测技术领域，提供了一种激光雷达及激光雷达探测方法。激光雷达包括一个接收模组以及多个发射模组，多个发射模组的发射视场的组合与接收模组的接收视场相匹配；每个所述发射模组均包括激光器以及位于所述激光器出光侧的发射光学组件；所述发射模组的激光器的出光区域在所述发射光学组件的入光面上的投影区域的面积小于所述入光面的面积；所述发射光学组件用于引导所述激光器发射的激光束，以使多个所述发射模组的发射视场角存在交叠；本发明专利技术提供的激光雷达及激光雷达探测方法，在保证单个光学组件尺寸较小的情况下，能够避免接收模组的中心视场出现点云缺失现象的发生。现象的发生。现象的发生。

【技术实现步骤摘要】
激光雷达及激光雷达探测方法


[0001]本专利技术属于距离检测
，尤其涉及一种激光雷达及激光雷达探测方法。

技术介绍

[0002]激光雷达作为主动测距设备，其测距性能受多种因素(如功率、杂散光、接收口径的大小等)的影响。目前激光雷达的发射功率受发射芯片的尺寸限制，发射芯片的尺寸越大，发射功率越大。同时发射芯片越大，还会导致相关的硬件驱动比较困难、最终发射出来的光的均匀性不一致、制造成本升高。
[0003]与此同时，激光雷达受发射芯片和接收探测器的系统架构的限制，不能将收发系统设计成为同轴系统，若是设计成同轴系统那么激光雷达的成本、尺寸都会大幅度增加，所以目前激光雷达一般会设计成离轴系统。但这种激光雷达受收发镜头的口径限制，发射镜头和接收光学组件之间必然会有一定的间距，从而使得像素会发生一定的偏移。当激光雷达具有一个接收模组和多个发射模组时，往往会因为像素偏移现象导致接收模组在中间视场没有点云。
[0004]因此，提供一种发射芯片体积小的且能够避免中间视场点云缺失的激光雷达及激光雷达探测方法是十分必要的。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种激光雷达及激光雷达探测方法，旨在提供一种激光器体积小的且能够避免中间视场点云缺失的激光雷达及激光雷达探测方法。
[0006]本专利技术是这样实现的，第一方面，提供了一种激光雷达，包括一个接收模组以及多个发射模组，多个所述发射模组的发射视场的组合与所述接收模组的接收视场相匹配；
[0007]每个所述发射模组均包括激光器以及位于所述激光器出光侧的发射光学组件；所述发射模组的激光器的出光区域在所述发射光学组件的入光面上的投影区域的面积小于所述入光面的面积；多个所述发射模组的发射视场角存在交叠。
[0008]在一可选的实施方案中，所述接收模组具有第一光轴；所述发射光学组件具有第二光轴，用于引导至少部分激光束朝向所述第一光轴所在侧出射。
[0009]进一步地，多个所述发射模组的发射光学组件的第二光轴均与所述接收光学组件的第一光轴平行；多个所述发射模组的激光器的出光区域的中心位于各自对应的发射光学元件的第二光轴远离所述第一光轴的一侧。
[0010]在一可选的实施方案中，所述发射光学组件用于对所述激光器发射的激光束进行缩角及扩束处理；每个所述发射光学组件均包括缩角组件和扩束组件；所述缩角组件包括至少一片透镜，用于缩小所述激光束的发散角，并引导所述至少部分激光束朝向所述第一光轴所在侧出射；所述扩束组件包括至少一片透镜，用于扩大所述激光束的总发射视场角。
[0011]在另一可选的实施方案中，所述发射模组的发射光学组件的第二光轴与所述接收光学组件的第一光轴呈锐角设置；所述发射光学组件用于对所述激光器发射的激光束进行
缩角及扩束处理，以使多个所述发射模组的发射视场角存在交叠。
[0012]在另一可选的实施方案中，每个所述发射光学组件均包括沿着所述激光束的发射光路设置的缩角组件、扩束组件以及匀光片；所述缩角组件包括至少一片透镜，用于缩小所述激光束的发散角；所述扩束组件包括至少一片透镜，用于扩大所述激光束的总发射视场角；所述匀光片用于扩大所述激光束的光斑，以使多个所述发射模组的发射视场角存在交叠。
[0013]在一具体的实施方案中，所述接收模组包括接收光学组件以及位于所述接收光学组件出光侧的接收传感器；所述接收光学组件包括沿着回波信号的传播光路设置的缩束组件和会聚组件；所述缩束组件，包括至少一片透镜，用于缩小所述回波信号的总接收视场角；所述会聚组件，包括至少一片透镜，用于将经过所述缩束组件缩小视场角后的回波信号聚焦在所述接收传感器上。
[0014]进一步地，多个所述发射模组的发射光学组件均与所述接收模组的接收光学组件畸变匹配。
[0015]在一种可选的实施方式中，每个所述发射光学组件均包括至少一片透镜，且满足以下条件式：|m1|≤0.25％，m1为所述发射光学组件的f
‑
theta畸变，|m1|为所述发射光学组件的f
‑
theta畸变的绝对值；
[0016]所述接收光学组件包括至少一片透镜，且满足以下条件式：|n1|≤0.25％，n1为所述接收光学组件的f
‑
theta畸变，|n1|为所述接收光学组件的f
‑
theta畸变的绝对值。
[0017]进一步地，所述激光器包括沿第一方向交错设置于所述发射板上的第一发光单元和第二发光单元，所述第一发光单元包括沿第二方向间隔分布的第一光源，所述第二发光单元包括沿第二方向间隔分布的第二光源，所述第二光源位于相邻两个所述第一光源之间，所述第二方向垂直于所述第一方向。
[0018]第二方面，提供了一种激光雷达探测方法，基于上述各实施例提供的激光雷达，包括以下步骤：
[0019]获取目标物距离；
[0020]根据所述目标物距离计算像素偏移参数；所述像素偏移参数包括素偏移角度、偏移尺寸和偏移像素数中的任一种；
[0021]根据所述像素偏移参数确定所述发射模组中激光器与所述接收模组中接收传感器的对应关系；
[0022]控制发射模组中激光器按照预设时序依次发射光线，同时控制接收模组中接收传感器按照与激光器的对应关系在相应时间区间接收回波信号，所述相应时间区域为相应激光器发射光线后预设时间间隔内。
[0023]本专利技术相对于现有技术的技术效果是：本专利技术实施例提供的激光雷达，包括一个接收模组和多个发射模组，其中多个发射模组的发射视场的组合与接收模组的接收视场相匹配，如此可使得单个发射模组所用激光器的尺寸较小，从而可以有效降低单个发射模组的功率、成本，还可以使得相关的硬件驱动容易操作，同时单个发射模组的位置和发光效果也便于调节，进而更容易确保多个发射模组所发射出来的光均匀分布。
[0024]与此同时，发射模组包括发射光学组件和激光器，激光器在发射光学组件的入光面上的投影区域的面积小于入光面的面积；发射光学组件用于引导激光束，以使多个发射
模组的发射视场角存在交叠，该交叠区域覆盖中心视场，以使激光雷达进行近距离探测时，即使存在像素偏移，中心视场仍然会有激光照射，从而使得接收模组的中心视场存在点云，有效避免了接收模组的中心视场出现点云缺失现象发生。进一步地，出光区域的中心位于第二光轴远离接收模组的一侧；发射光学组件具有第二光轴，并用于引导至少部分激光朝向第一光轴所在侧出射，以使得多个发射模组的发射视场存在交叠。通过这一结构，可进一步降低单个发射模组所用激光器的尺寸，同时改变了普通激光雷达中小体积的激光器发出的激光全部朝向背离第一光轴的方向出射的固有模式，将至少部分激光器发出的激光的出射方向设置为朝向第一光轴所在侧方向出射，进而使得多个发射模组的发射视场具有重叠区域，且该重叠区域覆盖中心视场，以使激光雷达进行近距离测量时，即使存在像素偏移，目标物的中心区域仍然会有激光照射，从而使得接收模组的中心视场存在点云，有效避免了接收模组的中心视场出现点云缺失本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光雷达，其特征在于：包括一个接收模组以及多个发射模组，多个所述发射模组的发射视场的组合与所述接收模组的接收视场相匹配；每个所述发射模组均包括激光器以及位于所述激光器出光侧的发射光学组件；所述发射模组的激光器的出光区域在所述发射光学组件的入光面上的投影区域的面积小于所述入光面的面积；所述发射光学组件用于引导所述激光器发射的激光束，以使多个所述发射模组的发射视场角存在交叠。2.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于：所述接收模组具有第一光轴；所述发射光学组件具有第二光轴，用于引导至少部分激光束朝向所述第一光轴所在侧出射。3.根据权利要求2所述的激光雷达，其特征在于：多个所述发射模组的发射光学组件的第二光轴均与所述接收光学组件的第一光轴平行；多个所述发射模组的激光器的出光区域的中心位于各自对应的发射光学元件的第二光轴远离所述第一光轴的一侧。4.根据权利要求3所述的激光雷达，其特征在于：所述发射光学组件用于对所述激光器发射的激光束进行缩角及扩束处理；每个所述发射光学组件均包括缩角组件和扩束组件；所述缩角组件包括至少一片透镜，用于缩小所述激光束的发散角，并引导所述至少部分激光束朝向所述第一光轴所在侧出射；所述扩束组件包括至少一片透镜，用于扩大所述激光束的总发射视场角。5.根据权利要求2所述的激光雷达，其特征在于：所述发射模组的发射光学组件的第二光轴与所述接收光学组件的第一光轴呈锐角设置；所述发射光学组件用于对所述激光器发射的激光束进行缩角及扩束处理，以使多个所述发射模组的发射视场角存在交叠。6.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于：每个所述发射光学组件均包括沿着所述激光束的发射光路设置的缩角组件、扩束组件以及匀光片；所述缩角组件包括至少一片透镜，用于缩小所述激光束的发散角；所述扩束组件包括至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凯朋，
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：