激光雷达制造技术

一种激光雷达，适于在第一方向和第二方向上进行扫描探测，第一方向和第二方向具有夹角，包括：发射组件，用于发射探测光束；第一光学组件，设置于探测光束的光路上；扫描组件，用于将经过第一光学组件的探测光束反射至目标空间，还用于反射探测光束经由障碍物反射后形成的回波光束；接收组件，用于接收被扫描组件反射的回波光束；其中，第一光学组件包括第一扩束组件，第一扩束组件为一维扩束组件，用于将探测光束在第一方向上进行扩束。本发明专利技术有利于提高激光雷达的探测性能。于提高激光雷达的探测性能。于提高激光雷达的探测性能。

【技术实现步骤摘要】
激光雷达


[0001]本专利技术实施例涉及激光雷达领域，尤其涉及一种激光雷达。

技术介绍

[0002]激光雷达(LIDAR)在自动驾驶中承担了路沿检测、障碍物识别以及实时定位与绘图(SLAM)等重要任务。具体地，LIDAR系统包括激光发射系统和光接收系统。激光发射系统包括光发射单元，产生探测光束，所述探测光束入射到障碍物上并被反射，最终部分反射光返回激光雷达被光接收系统所接收，称为回波光束。接收系统通过测量发射探测光束到接收回波光束的时间差，或者回波光束与探测光束的相位差，实现对障碍物的距离测量。
[0003]激光雷达能精确测量目标位置(距离和角度)、运动状态(速度、振动和姿态)和形状，探测、识别、分辨和跟踪目标。由于具有测量速度快、精度高和测距远等优点，激光雷达在无人车上得到了广泛应用。
[0004]现有技术激光雷达的探测性能仍有待提高。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例解决的问题是提供一种激光雷达，提高激光雷达的探测性能。
[0006]为解决上述问题，本专利技术实施例提供一种激光雷达，适于在第一方向和第二方向上进行扫描探测，所述第一方向和第二方向具有夹角，所述激光雷达包括：发射组件，用于发射探测光束；第一光学组件，设置于所述探测光束的光路上；扫描组件，用于将经过所述第一光学组件的所述探测光束反射至目标空间，还用于反射所述探测光束经由障碍物反射后形成的回波光束；接收组件，用于接收被所述扫描组件反射的回波光束；其中，所述第一光学组件包括第一扩束组件，所述第一扩束组件为一维扩束组件，用于将所述探测光束仅在第一方向上进行扩束。
[0007]与现有技术相比，本专利技术实施例的技术方案具有以下优点：
[0008]本专利技术实施例提供的激光雷达中，激光雷达适于在第一方向和第二方向上进行扫描探测，所述第一光学组件包括第一扩束组件，所述第一扩束组件为一维扩束组件，用于将所述探测光束在第一方向上进行扩束；本专利技术实施例中，探测光束经过一维扩束组件进行扩束，实现了探测光束口径的增大，有利于提升探测光束的覆盖范围，同时有利于增加接收回波光束的口径，增大能够接收的回波光束的能量，从而有利于提升激光雷达的测程。而且，本专利技术实施例中，激光雷达在第一方向和第二方向上进行扫描探测，而一维扩束组件仅将探测光束在第一方向上进行扩束，则探测光束在第二方向上并不会进行扩束，因此，不会进一步增大激光雷达在第二方向上的焦距，从而在接收回波光束时，在第二方向上，不会增加回波光束的光斑漂移量，进而有利于提高接收组件的接收效率，相应提高激光雷达的探测性能。
附图说明
[0009]图1是一种激光雷达的结构示意图以及光路图；
[0010]图2至图3是本专利技术激光雷达第一实施例的结构示意图以及光路图；
[0011]图4至图5是本专利技术激光雷达第二实施例的结构示意图以及光路图；
[0012]图6至图7是本专利技术激光雷达第三实施例的结构示意图以及光路图；
[0013]图8至图9是本专利技术激光雷达第四实施例的结构示意图以及光路图。
具体实施方式
[0014]由
技术介绍
可知，激光雷达的探测性能有待提高。现结合一种激光雷达，分析目前探测性能有待提高的原因。
[0015]图1是一种激光雷达的结构示意图以及光路图。
[0016]参考图1，所述激光雷达适于在第一方向(如图1中X
‑
Y
‑
Z三维坐标系中的Z方向所示)和第二方向(如图1中Y方向所示)上进行扫描探测，激光雷达包括：发射组件10，用于发射探测光束；凹透镜30，设置于探测光束的光路上，用于将探测光束在第一方向和第二方向上进行扩束；扫描组件，用于将经过凹透镜30的探测光束反射至目标空间，还用于反射探测光束经由障碍物反射后形成的回波光束，扫描组件包括第一扫描元件41，用于将探测光束在第一方向上扫描，扫描组件还包括第二扫描元件42，用于将探测光束在第二方向上扫描，其中，第一扫描元件41的扫描速度小于第二扫描元件42的扫描速度；接收组件20，用于接收被扫描组件反射的回波光束。该激光雷达还包括：主光学组件(如准直透镜或准直透镜组，图中未示出)，用于对探测光束进行准直，并对回波光束进行聚焦。发射组件10和接收组件20共用凹透镜30及主光学组件，即，图1示意的激光雷达为同轴光路的激光雷达。
[0017]对于同轴光路的激光雷达，发射组件10和接收组件20通常使用波导连接到同一收发端口，收发端口发出探测光束后，回波光束返回激光雷达时，扫描组件已经转过了一定的角度，使得回波光束的聚焦位置偏离收发端口，形成光斑漂移(如图1中虚线所示)。扫描元件的扫描速度越快、障碍物的距离越远，光斑的漂移量越大。
[0018]探测光束在第一方向和第二方向上进行扩束，则探测光束在第一方向和第二方向上的等效焦距相比于主光学组件均增大，同时，扫描组件在第一方向和第二方向上进行扫描，则在接收回波光束时，容易引起回波光束的光斑漂移量的增加。尤其，第二扫描元件42的扫描速度较大，在第二扫描元件42的扫描方向(即第二方向)上进行扩束，更容易引起回波光束的光斑漂移量增加的问题，而且，激光雷达中，收发端口通常尺寸较小，光斑漂移会导致对回波光束的接收效率降低(如图1中虚线光路所示)，严重影响激光雷达的探测能力。
[0019]为了解决所述技术问题，本专利技术实施例提供一种激光雷达，适于在第一方向和第二方向上进行扫描探测，所述第一方向和第二方向具有夹角，激光雷达包括：发射组件，用于发射探测光束；第一光学组件，设置于所述探测光束的光路上；扫描组件，用于将经过所述第一光学组件的所述探测光束反射至目标空间，还用于反射所述探测光束经由障碍物反射后形成的回波光束；接收组件，用于接收被所述扫描组件反射的回波光束；其中，所述第一光学组件包括第一扩束组件，所述第一扩束组件为一维扩束组件，用于将所述探测光束仅在第一方向上进行扩束。
[0020]本专利技术实施例提供的激光雷达中，探测光束经过一维扩束组件进行扩束，实现了
探测光束口径的增大，有利于提升探测光束的覆盖范围，同时有利于增加接收回波光束的口径，增大能够接收的回波光束的能量，从而有利于提升激光雷达的测程，而且，本专利技术实施例中，激光雷达在第一方向和第二方向上进行扫描探测，而一维扩束组件仅将探测光束在第一方向上进行扩束，则探测光束在第二方向上并不会进行扩束，因此，不会进一步增大激光雷达在第二方向上的焦距，从而在接收回波光束时，在第二方向上，不会增加回波光束的光斑漂移量，进而有利于提高接收组件的接收效率，相应提高激光雷达的探测性能。
[0021]为使本专利技术实施例的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。
[0022]参考图2至图3，是本专利技术激光雷达第一实施例的结构示意图以及光路图，图2是激光雷达沿Z方向的视图，图3是激光雷达沿Y方向的视图。
[0023]激光雷达适于在第一方向(如图2中X
‑
Y
‑
Z三维坐标系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光雷达，适于在第一方向和第二方向上进行扫描探测，所述第一方向和第二方向具有夹角，其特征在于，所述激光雷达包括：发射组件，用于发射探测光束；第一光学组件，设置于所述探测光束的光路上；扫描组件，用于将经过所述第一光学组件的所述探测光束反射至目标空间，还用于反射所述探测光束经由障碍物反射后形成的回波光束；接收组件，用于接收被所述扫描组件反射的回波光束；其中，所述第一光学组件包括第一扩束组件，所述第一扩束组件为一维扩束组件，用于将所述探测光束在第一方向上进行扩束。2.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述一维扩束组件包括柱面凹透镜，所述柱面凹透镜在所述第一方向具有曲率。3.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述一维扩束组件包括透镜组，所述透镜组包括同轴设置的柱面凹透镜与柱面凸透镜，所述柱面凸透镜和柱面凹透镜均在所述第一方向具有曲率。4.如权利要求3所述的激光雷达，其特征在于，所述柱面凸透镜的数量为多个，多个所述柱面凸透镜分别设置于所述柱面凹透镜光轴方向的两侧。5.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述激光雷达在所述第一方向上的扫描速度小于在所述第二方向上的扫描速度。6.如权利要求5所述的激光雷达，其特征在于，所述扫描组件包括两个一维扫描元件，两个所述一维扫描元件分别适于绕垂直于所述第一方向和所述第二方向的轴线偏转；或者，所述扫描组件包括二维扫描元件，所述二维扫描元件适于绕垂直于所述第一方向和所述第二方向的轴线偏转。7.如权利要求6所述的激光雷达，其特征在于，所述一维扫描元件包括振镜、转镜或摆镜；或者，所述二维扫描元件包括二维振镜。8.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述接收组件用于接收被所述扫描组件反射后，经过所述第一光学组件的回波光束；所述激光雷达包括至少一个收发端口，所述收发端口分别与所述发射组件和所述接收组件耦接，适于发射所述探测光束并接收所述回波光束。9.如权利要求8所述的激光雷达，...

【专利技术属性】
技术研发人员：周权，潘政清，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：