CN108732577A - 一种激光探测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光探测装置，包括：激光发射器，用于射出第一激光；激光接收器，用于接收目标对所述第一激光反射形成的第二激光；光学组件，能够旋转，用于将所述第一激光传输至不同旋转方向的目标上，且将不同旋转方向上的目标的所述第二激光传输至所述激光接收器。通过上述方式，本发明能够实现多方向环境的探测，且结构简单。

Description

一种激光探测装置

技术领域

本发明涉及激光领域，特别是涉及一种激光探测装置。

背景技术

随着科技的发展，激光被广泛应用于探测目标的位置、速度等特征量，将激光发射至目标(例如树木、道路、桥梁等物体)上，部分激光被目标反射回，其将被接收器接收，根据接收到的被反射回的激光的信息，可以得到目标的特征信息，从而完成测量目的。如果想完整的测量四周的目标，则可以采用机械扫描式激光雷达。光学***控制激光的传播方向及汇聚发散，是机械扫描式激光雷达区别于其他工作机制的雷达的关键部分。机械扫描式激光雷达的难点在于如何实现多方向环境的探测以及其结构复杂度高导致***装调困难。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种激光探测装置，能够实现多方向环境的探测，且结构简单。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种激光探测装置，包括：激光发射器，所述激光发射器用于射出第一激光；激光接收器，所述激光接收器用于接收目标对所述第一激光反射形成的第二激光；光学组件，所述光学组件能够旋转，用于将所述第一激光传输至不同旋转方向的目标上，且将不同旋转方向上的目标的所述第二激光传输至所述激光接收器。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明通过旋转光学组件将激光发射器发出的第一激光传输至目标表面，且将不同旋转方向上的目标反射的第二激光传输至激光接收器，故可实现多方向环境的探测，而且通过将光学组件设置为旋转即可实现，结构简单。

附图说明

图1是本发明提供的激光探测装置第一实施例的结构示意图；

图2是本发明提供的激光探测装置第二实施例的结构示意图；

图3是本发明提供的激光探测装置第三实施例中光学组件的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1是本发明提供的激光探测装置第一实施例的结构示意图。激光探测装置10包括激光发射器11、激光接收器12和光学组件13，其中光学组件13可以围绕预设的旋转轴旋转。

在测量时，激光发射器11射出第一激光21，光学组件13接收该第一激光21并将其传输至当前旋转方向上的目标上，目标被第一激光21射到之后，会对第一激光21进行反射，形成第二激光22，光学组件接收当前方向旋转方向上的目标发出的第二激光22，并将其传输给激光接收器12。

在本实施场景中，光学组件13可以围绕旋转轴360度旋转，因此可以测量激光探测装置10水平方向上的全部内容。在其他实施场景中，光学组件可以围绕任意轴心旋转任意角度。在本实施场景中，激光发射器11发出的是脉冲激光，在其他实施场景中，激光发射器11还可以发射连续激光。在本实施场景中，激光接收器12仅用于采集数据，在其他实施场景中，激光接收器12还可以根据采集到的第二激光22的相关数据得出周围环境的相关信息。

通过上述描述可知，本实施例通过让光学组件负责接收激光发射器射出的第一激光并将其传输至当前旋转方向上的目标上，同时也可以将当前旋转方向上的目标的第二激光传输至激光接收器，可以实现多方向环境的探测，且整个装置结构简单，可以降低***装调的难度，。

请参阅图2，图2是本发明提供的激光探测装置第二实施例的结构示意图。激光探测装置20包括激光发射器11、激光接收器12、光学组件13、准直透镜14、接收透镜15。光学组件13包括第一反射元件131、旋转元件132和第二反射元件133，旋转元件132连接第一反射元件131，用于实现第一反射元件131的旋转。在本实施场景中，旋转元件132使得第一反射元件131围绕预设的旋转轴进行360度的旋转，且该旋转轴垂直于激光发射器11发射的第一激光21的射出方向，在其他实施场景中，旋转元件132可以使得第一反射元件131围绕任意旋转轴旋转任意角度，和/或旋转轴不必垂直与激光发射器11发射的第一激光21的射出方向。第二反射元件133位于激光发射器11射出第一激光21的出射侧，用于将第一激光21反射至所述第一反射元件131。第一反射元件131与第二反射元件133之间的夹角之和为90度。准直透镜14位于激光发射器11与第二反射元件133之间，用于压缩激光发射器11射出的第一激光21的发散角。接收透镜15位于第二反射元件133与激光接收器12之间，用于将第二激光22经汇聚后再射入激光接收器12。

在测量时，激光发射器11射出第一激光21，第一激光21经过准直透镜14，第一激光21的发散角度被压缩，变成了平行激光或者近乎平行的激光。发散角度被压缩的第一激光21传输到第二反射元件133。第二反射元件133的反射面将第一激光21反射，将其传输至第一反射元件131。在本实施场景中，第一反射元件131在旋转元件132的控制下，围绕旋转轴进行360度旋转，可以将第一激光21反射至当前旋转方向上的目标上，也就是说在一个旋转周期内，第一激光21可以被射至第一反射元件131所在的平面内的360度范围内的目标上。因为第一反射元件131和第二反射元件133之间的夹角之和为90度，所以第一激光21在经过光学组件13的数次反射后的传输路径所在的平面与原先的传播方向平行。在其他实施场景中，光学组件13可以包括更多个反射元件，即在第一反射元件131和第二反射元件133之间还可以存在更多的反射元件。例如，第一反射元件131和第二反射元件133之间的夹角之和小于90度，那么此时就需要更多的角度不一的反射元件进行多次的反射，使得第一激光21在经过光学组件13的数次反射后的传输路径所在的平面与原先的传播方向平行。

目标被激光21照射后，目标表面会对激光21进行反射和散射，因此当前旋转方向上的目标的反射的激光，即第二激光22，会传输给第一反射元件131，第一反射元件131将第二激光22反射至接收透镜15，接收透镜15将第二激光22汇聚并传输给激光接收器12。在本实施场景中，激光接收器12用于根据接收到的第二激光21的激光强度确定目标的颜色，并根据接收第二激光22的时间确定目标的形状和/或距离。而由于在本实施场景中第一反射元件131是围绕旋转轴360度旋转的，因此可以测量出周围360度范围内的目标。在其他实施场景中，第一反射元件131是围绕旋转轴旋转的角度不一定是360度，可以是180度，则测得的目标也是该旋转的180度范围中的目标。

在其他实施场景中，激光接收器12可能仅用于接收第二激光22，并分析其激光强度以及接收时间，将这些数据传输给相连接的处理装置(例如，电脑)，由处理装置根据这些数据得出周围测量目标的信息。

旋转元件132带动第一反射元件132旋转的速度可以根据需要测量的目标的远近来确定，因为激光的传输需要时间，所以当目标距离光学组件13进时，旋转的速度较快，而当目标距离光学组件13较远时，旋转的速度较慢，以使得光学组件可以充分接收第二激光22。第一反射元件131和第二反射元件133之间的距离可调整，一般来说仅需要一小段距离用于激光转换传输角度即可。

在本实施场景中，第一反射元件131和第二反射元件133为平面镜，在其他实施场景中，第一反射元件131和第二反射元件133还可以是其他可以提供反射功能的元件。在本实施场景中，第一反射元件131和第二反射元件133在垂直方向的投影上部分重叠，这就导致可能有部分第二激光22从第一反射元件131传输给第二反射元件133而不能到达激光接收器12。因此，第一反射元件131的反射镜面要大于第二反射元件133的反射镜面，这样才能有尽可能多的第二激光22传输给激光接收器12。在本实施场景中，第一反射元件131的反射镜面的面积是第二反射元件133的反射镜面的面积的两倍，在其他实施场景中，这个倍数还可以增大，例如2.5被、3倍等。

通过上述描述可知，本实施例中通过旋转元件带动第一反射元件围绕旋转轴360度转动而使得第一激光可以射至360度范围内的目标上，并接收来自360度范围内的目标的第二激光，由此可以测量出360度范围内的目标的信息，实现多方向环境的探测，且仅需要光学组件中的部分元件转动而不需要整个光学组件转动，***的装调难度降低，。

请参考图3，图3是发明提供的激光探测装置第三实施例中光学组件的结构示意图。如图3中的阴影区域所示，第一反射元件131和第二反射元件133在垂直方向的投影上部分重叠，为了避免该区域的第二激光22从第二反射元件133射出，干扰测试结果，本实施例中采取如下措施：第一反射元件131的反射镜面包括第一反射区域1311和第二反射区域1312，第一反射区1311域即为与第二反射元件133在垂直方向上投影重叠的第一反射元件131的反射镜面区域。第一反射元件131的其余反射镜面区域为第二反射区域1312。在第一反射区域1311设置有光隔离元件16。该光隔离元件16用于阻止第二激光22从第一反射区域1311射向第二反射元件133。于是可以实现第一反射区域1311用于将第二反射元件133反射的第一激光21继续反射至目标，第二反射区域1312用于将第二激光22不经第二反射元件133直接反射至激光接收器12。

在其他实施场景中，该光隔离元件16还可以设置在光学组件13的其他位置，例如第二反射元件133上等。

通过上述描述可知，本实施例通过在第一反射区域设置光隔离元件，防止第二激光通过第二反射元件设出，干扰测量结果，提升了测量的准确性。

区别于现有技术，本发明通过采用光学组件中可360度旋转的第一反射元件来改变第一激光的射出方向，使其可以射向360度范围内的目标并接收360度范围内目标的第二激光，可以测量多个方向上的环境信息，且不需要整个光学组件转动，就可以测量360度范围内的目标的信息，使得激光探测装置的结构简单，可以降低***装调的难度。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种激光探测装置，其特征在于，包括：

激光发射器，所述激光发射器用于射出第一激光；

激光接收器，所述激光接收器用于接收目标对所述第一激光反射形成的第二激光；

光学组件，所述光学组件能够旋转，用于将所述第一激光传输至不同旋转方向的目标上，且将不同旋转方向上的目标的所述第二激光传输至所述激光接收器。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光学组件包括第一反射元件和旋转元件；

所述旋转元件连接所述第一反射元件，用于实现所述第一反射元件的旋转；

所述第一反射元件用于将所述第一激光反射至当前旋转方向的目标上，且将当前旋转方向的目标的所述第二激光反射至所述激光接收器。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述旋转元件具体用于实现第一反射元件进行360度的旋转；和/或所述旋转元件的旋转轴垂直于所述激光发射器发射所述第一激光的方向。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括第二反射元件，

所述第二反射元件位于所述激光发射器的所述第一激光出射侧，用于将所述第一激光反射至所述第一反射元件。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一反射元件和第二反射元件均为平面镜，其中，所述第一反射元件的镜面面积大于第二反射元件的镜面面积，所述第一反射元件包括第一反射区域和第二反射区域，所述第一反射区域用于将所述第二反射元件反射的第一激光继续反射至目标；所述第二反射区域用于将所述第二激光不经所述第二反射元件直接反射至所述激光接收器。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一平面镜的面积小于或等于所述第二平面镜的面积的一半。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括设在所述第二反射区域上的光隔离装置，所述光隔离装置用于阻止第二激光通过所述第一反射元件反射至所述第二反射元件。

8.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括：准直透镜，所述准直透镜位于所述激光发射器与所述第二反射元件之间，用于压缩所述激光发射器射出的所述第一激光的发散角。

9.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括：接收透镜，所述接收透镜位于所述第二反射元件与所述激光接收器之间，用于将所述第二激光经汇聚后再射入所述激光接收器。

10.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一反射元件与所述第二反射元件之间的夹角之和为90度。