一种激光扫描装置及其激光雷达、无人机或智能车制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种激光扫描装置及其激光雷达、无人机或智能车。该激光扫描装置包括：扫描镜组件，围绕一旋转轴旋转，该扫描镜组件具有四个扫描镜面，每个扫描镜面相对该旋转轴的夹角角度不完全相同，在垂直于该旋转轴的剖面上，该四个扫描镜面中相邻的扫描镜面的剖面线彼此垂直；线形激光光源，经由该四个扫描镜面中的第一扫描镜面出射线形激光信号；多个激光接收单元，该多个激光接收单元经由该四个扫描镜面中的第二扫描镜面接收该线形激光信号的回波信号；其中，该线形激光光源发出的线形激光信号所在平面与该多个激光接收单元接收的回波信号所组成的平面相互平行或为同一平面。

【技术实现步骤摘要】
一种激光扫描装置及其激光雷达、无人机或智能车
本专利技术涉及三维激光扫描领域，特别是涉及一种激光扫描装置及其激光雷达、无人机或智能车。
技术介绍
激光扫描装置是激光雷达装置的核心光机结构，同时，激光扫描装置也可以用于其它需要进行激光扫描的场合。在产业应用中，结构简洁高效的扫描装置是产业中迫切需要的。同时，能够降低部件数量，降低成本是亟待解决的问题。特别是，适用于适用于较大垂直视场角、便于利用较少光源获得数量更多扫描线，较高分辨率，精度高，低功耗的扫描方式能够适配于多种便于落地的实用场景，贴合产业需求，也是本领域技术人员关注的问题。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于，提供一种激光扫描装置的核心光机结构的实现方式。更进一步的，提供一种光源少、分辨率高的激光扫描方式。更进一步的，提供一种光路性能更优化、精度更高的激光扫描方式。更进一步的，提供一种适用于较大垂直视场角的扫描方式。更进一步的，提供一种具有低功耗的扫描方式。本专利技术公开了一种激光扫描装置，该激光扫描装置包括：扫描镜组件，围绕一旋转轴旋转，该扫描镜组件具有四个扫描镜面，每个扫描镜面相对该旋转轴的夹角角度不完全相同，在垂直于该旋转轴的剖面上，该四个扫描镜面中相邻的扫描镜面的剖面线彼此垂直；线形激光光源，经由该四个扫描镜面中的第一扫描镜面出射线形激光信号；多个激光接收单元，该多个激光接收单元经由该四个扫描镜面中的第二扫描镜面接收该线形激光信号的回波信号；r>其中，该线形激光光源发出的线形激光信号所在平面与该多个激光接收单元接收的回波信号所组成的平面相互平行或为同一平面。该第一扫描镜面与该第二扫描镜面为相邻扫描镜面。该线形激光信号在一参考面上的投影的延伸方向与该旋转轴平行，该参考面位于该旋转轴与该线形激光光源之间，该参考面平行于该旋转轴。该激光扫描装置包括：多个线形激光光源，每个线形激光光源均对应设置有多个激光接收单元，不同线形激光光源所对应的激光接收单元的数量相同或不同，该多个线形激光光源设置在该激光扫描装置的视场的同一侧或不同侧。该多个线形激光光源在不同时刻发射线形激光信号。该多个线形激光光源沿该旋转轴延伸方向排列，或者，该多个线形激光光源沿该旋转轴延伸方向的垂直方向排列。该多个激光接收单元沿该旋转轴延伸方向依次排列。同一该激光接收单元能够接收来自不同线形激光光源的回波信号。根据该线形激光光源当前所投射的扫描镜面，该多个激光接收单元的其中一部分被使能。在平行于扫描轴方向，每个该激光接收单元经由第二扫描镜面产生的接收视场包含于该线形激光光源经由该第一扫描镜面产生的发射视场。其中(βn1、βn2)为对应同一线形激光光源的第n个激光接收单元的实际接收视场角度范围，α1、α2、α3、α4为四个扫描镜面各自的夹角，(θ1、θ2)为该线形激光光源实际发射的线形激光信号的出射角度范围。该线形激光光源包括激光器以及光束整形模块，该光束整形模块为光纤或微透镜或衍射元件。本专利技术还公开了一种激光雷达，设置有所述的激光扫描装置。本专利技术还公开了一种智能车或无人机，设置有所述的激光雷达。本专利技术提供了一种激光扫描装置的核心光机结构的实现方式，利用较少的线形激光光源，实现基于扫描镜面夹角不完全相同的扫描镜组件的激光扫描，提升了分辨率。发射光路与接收光路相互隔离，避免了线形激光信号与回波信号的相关干扰，提升了信号采集的精度。另外，本专利技术可适用于较大垂直视场角，同时还具有较低功耗。附图说明图1所示为本专利技术的激光扫描装置的结构示意图。图2所示为本专利技术的扫描镜组件的结构示意图。图3A、3B、3C所示为本专利技术的扫描镜组件的扫描镜面示意图。图4所示为本专利技术的激光扫描装置的俯视结构示意图。图5A、5C、5D所示为本专利技术的激光扫描装置的结构示意图。图5B所示为线形激光光源11与激光接收单元12的视场等效示意图。图6、7所示为本专利技术的激光扫描装置的结构示意图。图8所示为本专利技术的激光器的结构示意图。具体实施方式以下结合具体实施例描述本专利技术的技术方案的实现过程，不作为对本专利技术的限制。本专利技术公开一种激光扫描装置，如图1所示为本专利技术的激光扫描装置的结构示意图。图2所示为本专利技术的扫描镜组件的结构示意图。该激光扫描装置100包括线形激光光源11、多个激光接收单元12、扫描镜组件20。该扫描镜组件20围绕一旋转轴O旋转。本专利技术的激光光源采用线形，该线形激光光源11发出线形激光信号L并经该扫描镜组件的转动产生发射视场，该线形激光信号L具有特定发散角。如图2所示,该扫描镜组件20具有四个扫描镜面I、II、III、IV，每个扫描镜面具有法线F。而四个扫描镜面相对该旋转轴O的夹角α的角度不完全相同。如图3A-3C所示，为扫描镜面的结构示意图。如图3C所示为扫描镜面23与扫描轴O平行，则扫描镜面23与扫描轴O的夹角α为0度。如图3A所示为扫描镜面21相对扫描轴O具有夹角α，如图所示为扫描镜面21的法线相对图3C所示顺时针旋转，该α取负值，如图3B所示为扫描镜面22相对扫描轴O具有夹角α，如图所示为扫描镜面22的法线相对图3C所示逆时针旋转，该α取正值。夹角α的具体度数可根据需求设置。该四个扫描镜面的夹角α的角度数值可以各不相同，也可以其中两个或三个扫描镜面的夹角α的角度相同。在垂直于该旋转轴的剖面上的，该四个扫描镜面的剖面线中相邻的扫描镜面的剖面线彼此垂直，如图4所示。如图4所示为本专利技术的激光扫描装置的俯视图。该多个激光接收单元12接收由同一线形激光光源11所发出的线形激光信号L的回波信号R。也就是说，该线形激光光源11发出线形激光信号经由该扫描镜组件20的转动而出射至环境中，遇障碍物阻挡返回后，经由该扫描镜组件20的反射而被多个激光接收单元12共同接收。线形激光信号L包括投射至扫描镜组件20的第一扫描镜面的线形激光信号L1以及由扫描镜组件20的第一扫描镜面反射出去的线形激光信号L2。回波信号R包括投射至扫描镜组件20的第二扫描镜面的回波信号R2以及由扫描镜组件20的第二扫描镜面反射至激光接收单元12的回波信号R1。该第一扫描镜面与该第二扫描镜面为相邻扫描镜面。随着扫描镜组件20的旋转，扫描镜面I、II、III、IV可依次成为第一扫描镜面，也可依次成为第二扫描镜面。该线形激光光源发出的线形激光信号L1所在平面与该多个激光接收单元接收的回波信号R1所组成的平面相互平行或为同一平面。其中，随着扫描镜组件20的旋转，线形激光信号L2始终与回波信号R2平行,形成平行光路。以旋转轴O为Z轴建立坐标系，Y轴方向为该激光扫描装置100的主光轴方向。参考面E位于该旋转轴O与该线形激光光源11之间，该参考面平行于该旋转轴。该线形激光信号在该本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光扫描装置，其特征在于，该激光扫描装置包括：/n扫描镜组件，围绕一旋转轴旋转，该扫描镜组件具有四个扫描镜面，每个扫描镜面相对该旋转轴的夹角角度不完全相同，在垂直于该旋转轴的剖面上，该四个扫描镜面中相邻的扫描镜面的剖面线彼此垂直；/n线形激光光源，经由该四个扫描镜面中的第一扫描镜面出射线形激光信号；/n多个激光接收单元，该多个激光接收单元经由该四个扫描镜面中的第二扫描镜面接收该线形激光信号的回波信号；/n其中，该线形激光光源发出的线形激光信号所在平面与该多个激光接收单元接收的回波信号所组成的平面相互平行或为同一平面。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光扫描装置，其特征在于，该激光扫描装置包括：
扫描镜组件，围绕一旋转轴旋转，该扫描镜组件具有四个扫描镜面，每个扫描镜面相对该旋转轴的夹角角度不完全相同，在垂直于该旋转轴的剖面上，该四个扫描镜面中相邻的扫描镜面的剖面线彼此垂直；
线形激光光源，经由该四个扫描镜面中的第一扫描镜面出射线形激光信号；
多个激光接收单元，该多个激光接收单元经由该四个扫描镜面中的第二扫描镜面接收该线形激光信号的回波信号；
其中，该线形激光光源发出的线形激光信号所在平面与该多个激光接收单元接收的回波信号所组成的平面相互平行或为同一平面。


2.如权利要求1所述的激光扫描装置，其特征在于，该第一扫描镜面与该第二扫描镜面为相邻扫描镜面。


3.如权利要求1所述的激光扫描装置，其特征在于，该线形激光信号在一参考面上的投影的延伸方向与该旋转轴平行，该参考面位于该旋转轴与该线形激光光源之间，该参考面平行于该旋转轴。


4.如权利要求1所述的激光扫描装置，其特征在于，该激光扫描装置包括：
多个线形激光光源，每个线形激光光源均对应设置有多个激光接收单元，不同线形激光光源所对应的激光接收单元的数量相同或不同，该多个线形激光光源设置在该激光扫描装置的视场的同一侧或不同侧。


5.如权利要求4所述的激光扫描装置，其特征在于，该多个线形激光光源在不同时刻发射线形激光信号。


6.如权利要求4所述的激光扫描装置，其特征在于，该多个线形激光光源沿该旋转轴延伸方向排列，或者，该多个线形激...

【专利技术属性】
技术研发人员：张珂殊，亓晓，吴禹，
申请(专利权)人：北京北科天绘科技有限公司，北科天绘苏州激光技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11