激光雷达的发射单元、接收单元及激光雷达制造技术

本实用新型专利技术提供一种可用于激光雷达的发射单元，包括：激光器阵列，每个激光器可被单独驱动以发出激光束；一维振镜，所述一维振镜设置在所述激光器的光路下游，具有第一反射面以及沿着第一方向的第一转轴，所述一维振镜可围绕所述第一转轴旋转，并将入射到其上的激光束进行反射；多面转镜，所述多面转镜设置在所述一维振镜的光路下游，并具有多个第二反射面以及沿着第二方向的第二转轴，其中所述第一方向垂直于第二方向，所述多面转镜可围绕所述第二转轴旋转，所述第二反射面可将入射到其上的激光束反射到激光雷达外部，用于探测目标物。本发明专利技术还提供一种可用于激光雷达的接收单元及激光雷达。

【技术实现步骤摘要】
激光雷达的发射单元、接收单元及激光雷达
本技术大致涉及激光探测
，尤其涉及一种包含一维振镜、多面转镜的激光雷达的发射单元、接收单元以及激光雷达。
技术介绍
激光雷达系统包括激光发射系统和探测接收系统，发射激光遇到目标后反射并被探测系统所接收，通过测量激光往返的时间可测量目标和雷达间的距离(飞行时间法)，当对整个目标区域扫描探测后，则最终可实现三维成像。激光雷达作为是一种常用的测距传感器，具有探测距离远、分辨率高、抗有源干扰能力强、体积小、质量轻等优点，广泛应用于智能机器人、无人机、无人驾驶等领域。激光雷达系统的扫描方式一般包括振荡式(钟摆式)扫描、旋转多面镜扫描、章动式扫描和光纤扫描。激光雷达的扫描方式很大程度上决定了激光雷达的视场角、分辨率，合理的扫描结构促使整个激光雷达系统结构稳定，并可以获得较大的视场范围和较高的角分辨率。
技术介绍
部分的内容仅仅是公开人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。
技术实现思路
有鉴于现有技术的至少一个缺陷，本技术提供一种包含一维振镜、多面转镜的激光雷达的发射单元、接收单元以及激光雷达。本技术提供一种可用于激光雷达的发射单元，包括：激光器阵列，每个激光器可被单独驱动以发出激光束；一维振镜，所述一维振镜设置在所述激光器的光路下游，具有第一反射面以及沿着第一方向的第一转轴，所述一维振镜可围绕所述第一转轴旋转，并将入射到其上的激光束进行反射；多面转镜，所述多面转镜设置在所述一维振镜的光路下游，并具有多个第二反射面以及沿着第二方向的第二转轴，其中所述第一方向垂直于第二方向，所述多面转镜可围绕所述第二转轴旋转，所述第二反射面可将入射到其上的激光束反射到激光雷达外部，用于探测目标物。根据本技术的一个方面，所述发射单元还包括快轴压缩透镜和汇聚透镜，依次设置在所述激光器与所述一维振镜之间，其中所述快轴压缩透镜配置成可接收并压缩所述激光器发出的激光束沿着快轴方向的发散角，所述汇聚透镜配置成可将经压缩后的激光束进行汇聚，其中所述一维振镜设置在所述汇聚透镜的焦点位置处。根据本技术的一个方面，所述发射单元还包括位于所述激光器与所述一维振镜之间的快轴压缩透镜以及位于所述一维振镜与所述多面转镜之间的汇聚透镜，其中所述快轴压缩透镜配置成可接收并压缩所述激光器发出的激光束沿着快轴方向的发散角，所述汇聚透镜配置成可将经所述一维振镜反射的激光束汇聚到所述多面转镜上。根据本技术的一个方面，其中所述一维振镜包括电流计机械谐振镜或MEMS振镜。根据本技术的一个方面，其中所述一维振镜工作在其谐振频率，该谐振频率与所述多面转镜的转动频率之比为大于1的整数。根据本技术的一个方面，所述发射单元还包括激光器驱动电路，所述激光器驱动电路配置成通过振镜和多面转镜的位置反馈分别获取当前实时的垂直角度以及水平角度，从而决定是否触发激光器发光。本技术还提供一种可用于激光雷达的接收单元，包括探测器阵列、一维振镜和多面转镜，其中所述探测器阵列包括多个探测器，每个探测器可接收激光雷达的回波并转换为电信号；多面转镜，所述多面转镜设置具有多个第二反射面以及沿着第二方向的第二转轴，所述多面转镜可围绕所述第二转轴旋转，所述第二反射面可将入射到其上的回波反射到所述一维振镜上；所述一维振镜设置在所述探测器阵列与所述多面转镜之间的光路上，具有第一反射面以及沿着第一方向的第一转轴，所述一维振镜可围绕所述第一转轴旋转，并将入射到其上的回波反射到所述探测器阵列，其中所述第一方向垂直于第二方向。根据本技术的一个方面，所述接收单元还包括汇聚透镜，所述汇聚透镜设置在所述探测器阵列与所述一维振镜之间或所述一维振镜与所述多面转镜之间。根据本技术的一个方面，其中所述一维振镜包括电流计机械谐振镜或MEMS振镜。根据本技术的一个方面，其中所述一维振镜工作在其谐振频率，该谐振频率与所述多面转镜的转动频率之比为大于1的整数。本技术还提供一种激光雷达，包括：如上所述的发射单元，配置成可发射探测激光束用于探测目标物；如上所述的接收单元，配置成可接收回波并转换为电信号；和点云生成单元，与所述发射单元和接收单元耦接，并配置成根据所述探测激光束的飞行时间，计算目标物的距离，并生成点云。本技术还提供一种激光雷达，包括：激光器阵列，每个激光器可被单独驱动以发出激光束；探测器阵列，包括多个探测器，每个探测器可接收激光雷达的回波并转换为电信号；一维振镜，所述一维振镜设置在所述激光器的光路下游，具有第一反射面以及沿着第一方向的第一转轴，所述一维振镜可围绕所述第一转轴旋转，并将入射到其上的激光束进行反射；分光镜，设置在所述激光器与所述一维振镜之间，以允许所述激光器发出的激光束的一部分通过并入射到所述一维振镜；多面转镜，所述多面转镜设置在所述一维振镜的光路下游，并具有多个第二反射面以及沿着第二方向的第二转轴，其中所述第一方向垂直于第二方向，所述多面转镜可围绕所述第二转轴旋转，所述第二反射面可将入射到其上的激光束反射到激光雷达外部，用于探测目标物；所述第二反射面并且可将回波反射到所述一维振镜上，经一维振镜反射后通过所述分光镜，入射到所述探测器阵列上。根据本技术的一个方面，所述激光雷达还包括快轴压缩透镜和汇聚透镜，其中所述快轴压缩透镜设置在所述激光器与所述分光镜之间，配置成可接收并压缩所述激光器发出的激光束沿着快轴方向的发散角，所述汇聚透镜设置在所述一维振镜与所述多面转镜之间，配置成可将经压缩后的激光束进行汇聚，并将由所述多面转镜反射的回波汇聚到所述一维振镜上，其中所述一维振镜设置在所述汇聚透镜的焦点位置处。根据本技术的一个方面，所述激光雷达还包括位于所述激光器与所述分光镜之间的快轴压缩透镜以及位于所述分光镜与所述一维振镜之间的汇聚透镜，其中所述快轴压缩透镜配置成可接收并压缩所述激光器发出的激光束沿着快轴方向的发散角。本技术还提供一种使用如上所述的激光雷达进行探测的方法。本技术的优选实施例提供了基于一维振镜和多面转镜的激光雷达发射单元、接收单元，以及同轴激光雷达收发系统，通过对一维振镜的摆动频率和多面转镜的转动频率的选择，提高了激光雷达系统的角分辨率，扩展了垂直方向及水平方向的视场角，并有效防止了视场畸变。附图说明构成本公开的一部分的附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：图1示意性地示出了本技术的一个优选实施例的激光雷达的发射单元；图2示意性地示出了本技术的另一个优选实施例的激光雷达的发射单元；图3示意性地示出了本技术的另一个优选实施例的激光雷达的发射单元；图4示意性地示出了本技术的另一个优选实施例的激光雷达的发射单元；图5示出了可用于发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可用于激光雷达的发射单元，其特征在于，包括：/n激光器阵列，每个激光器可被单独驱动以发出激光束；/n一维振镜，所述一维振镜设置在所述激光器的光路下游，具有第一反射面以及沿着第一方向的第一转轴，所述一维振镜可围绕所述第一转轴旋转，并将入射到其上的激光束进行反射；/n多面转镜，所述多面转镜设置在所述一维振镜的光路下游，并具有多个第二反射面以及沿着第二方向的第二转轴，其中所述第一方向垂直于第二方向，所述多面转镜可围绕所述第二转轴旋转，所述第二反射面可将入射到其上的激光束反射到激光雷达外部，用于探测目标物。/n

【技术特征摘要】
1.一种可用于激光雷达的发射单元，其特征在于，包括：
激光器阵列，每个激光器可被单独驱动以发出激光束；
一维振镜，所述一维振镜设置在所述激光器的光路下游，具有第一反射面以及沿着第一方向的第一转轴，所述一维振镜可围绕所述第一转轴旋转，并将入射到其上的激光束进行反射；
多面转镜，所述多面转镜设置在所述一维振镜的光路下游，并具有多个第二反射面以及沿着第二方向的第二转轴，其中所述第一方向垂直于第二方向，所述多面转镜可围绕所述第二转轴旋转，所述第二反射面可将入射到其上的激光束反射到激光雷达外部，用于探测目标物。


2.根据权利要求1所述的激光雷达的发射单元，其特征在于，还包括快轴压缩透镜和汇聚透镜，依次设置在所述激光器与所述一维振镜之间，其中所述快轴压缩透镜配置成可接收并压缩所述激光器发出的激光束沿着快轴方向的发散角，所述汇聚透镜配置成可将经压缩后的激光束进行汇聚，其中所述一维振镜设置在所述汇聚透镜的焦点位置处。


3.根据权利要求1所述的激光雷达的发射单元，其特征在于，还包括位于所述激光器与所述一维振镜之间的快轴压缩透镜以及位于所述一维振镜与所述多面转镜之间的汇聚透镜，其中所述快轴压缩透镜配置成可接收并压缩所述激光器发出的激光束沿着快轴方向的发散角，所述汇聚透镜配置成可将经所述一维振镜反射的激光束汇聚到所述多面转镜上。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的激光雷达的发射单元，其特征在于，所述一维振镜包括电流计机械谐振镜或MEMS振镜。


5.根据权利要求1或2所述的激光雷达的发射单元，其特征在于，所述一维振镜工作在其谐振频率，该谐振频率与所述多面转镜的转动频率之比为大于1的整数。


6.根据权利要求1或2所述的激光雷达的发射单元，其特征在于，还包括激光器驱动电路，所述激光器驱动电路配置成通过所述一维振镜和多面转镜的位置反馈分别获取当前实时的垂直角度以及水平角度，从而决定是否触发激光器发光。


7.一种可用于激光雷达的接收单元，其特征在于，包括探测器阵列、一维振镜和多面转镜，
其中所述探测器阵列包括多个探测器，每个探测器可接收激光雷达的回波并转换为电信号；
多面转镜，所述多面转镜设置具有多个第二反射面以及沿着第二方向的第二转轴，所述多面转镜可围绕所述第二转轴旋转，所述第二反射面可将入射到其上的回波反射到所述一维振镜上；
所述一维振镜设置在所述探测器阵列与所述多面转镜之间的光路上，具有第一反射面以及沿着第一方向的第一转轴，所述一维振镜可围绕所述第一转轴旋转，并将入射到其上的回波反射到所述探测器阵列，其中所述第一方向垂直于第二方向。

【专利技术属性】
技术研发人员：毛胜平，向少卿，
申请(专利权)人：上海禾赛光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31