CN110531369A - 一种固态激光雷达 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固态激光雷达，包括相互对应的发射***、接收***、分光组件和光学组件，发射***和接收***沿竖直方向设置，发射***用于发射激光，光学组件用于将激光射向目标，接收***用于接收目标反射回的反射光，分光组件对激光和反射光进行分光。上述固态激光雷达，不仅能够对环境进行探测扫描，满足准确探测和良好接收效果的要求，还具有体积小型、装调简单方便等特点。

Description

一种固态激光雷达

技术领域

本发明涉及激光探测技术领域，尤其涉及一种固态激光雷达。

背景技术

激光雷达是以发射激光光束来探测目标的位置、速度等特征量的雷达***，其工作原理是先向目标发射探测激光光束，然后接收器接收从目标反射回来的信号，最后激光雷达将反射信号与发射信号进行比较，作适当处理后就可获得目标的有关信息，例如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数。

由于激光雷达对环境感知的先天优势，使其成为自动驾驶技术对环境进行探测的主要传感器。目前激光雷达主要采用机械旋转式：旋转部件带动发射模块、接收模块360°旋转以得到周围环境距离信号。

然而上述机械旋转式激光雷达有诸多缺点：连接旋转部分和固定部分的滑环，易磨损，影响整个装置的使用寿命；旋转部分占用体积大，在未来的应用中，很难再进一步缩小体积实现小型化；多线(如32线、64线)的激光雷达发射模块与接收模块以成对的方式设置，对角度设置要求高，制造难度大，不利于量产且价格高昂。

发明内容

本发明实施例中提供了一种固态激光雷达，其不仅能够对环境进行探测扫描，满足准确探测和良好接收效果的要求，还具有体积小型、装调简单方便等特点。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：

提供了一种固态激光雷达，包括相互对应的发射***、接收***、分光组件和光学组件，其中，所述发射***和所述接收***沿竖直方向设置，所述发射***用于发射激光，所述光学组件用于将所述激光射向目标，所述接收***用于接收目标反射回的反射光，所述分光组件对所述激光和所述反射光进行分光。

优选的，所述发射***包括M(M≥1)个发射组，每个所述发射组包括发射器和准直镜，所述发射器用于发射所述激光，所述准直镜用于对所述激光进行准直。

优选的，所述光学组件包括MEMS器件和M(M≥1)个第一反射镜，所述MEMS器件用于将所述激光射向目标进行扫描和接收目标反射回的所述反射光，所述第一反射镜用于反射经过所述分光组件的所述激光至所述MEMS器件，以及反射所述MEMS器件接收的所述反射光至所述分光组件。

优选的，任意两个相邻的所述第一反射镜的光轴之间的夹角相同为α(0°＜α＜180°)。

优选的，所述接收***包括M(M≥1)个接收组，每个所述接收组包括聚焦镜、第二反射镜和接收器，所述聚焦镜用于对所述反射光进行聚焦，所述第二反射镜用于反射聚焦后的所述反射光至所述接收器，所述接收器用于检测所述反射光。

优选的，所述分光组件包括M(M≥1)个分光镜，所述分光镜用于使所述激光从第一光口进入，从第二光***出。

优选的，所述分光镜还用于使所述反射光从第二光口进入，从第三光***出。

优选的，还包括安装板，所述发射***、接收***、分光组件和光学组件均固定于所述安装板，所述发射***、所述分光组件和所述光学组件固定于所述安装板的上表面，所述接收***固定于所述安装板的下表面。

本发明公开了一种固态激光雷达，其包括相互对应的发射***、接收***、分光组件和光学组件，发射***和接收***沿竖直方向设置，发射***用于发射激光，光学组件用于将激光射向目标，接收***用于接收目标反射回的反射光，分光组件对激光和反射光进行分光；光学组件包括MEMS器件，经过MEMS器件的激光出射时具有较好的视场角和扫描密度，能够满足激光雷达准确探测的使用要求；发射***采用若干个发射组，激光经过第一反射镜和MEMS器件后出射，实现了发射光路的拼接和折叠，同时反射光首先采用MEMS器件和第一反射镜接收，出射的激光和返回的反射光通过分光组件进行分光，发射和接收共用部分光路，充分利用空间，体积小型，装调标定方便；发射***和接收***分别设置于安装板的上、下表面，电路设置于发射***和接收***的后侧，结构布局合理，***安装简单，有利于散热。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本发明实施例一所述的固态激光雷达的内部结构示意图；

图2所示为本发明实施例一所述的固态激光雷达的剖视图。

附图标记

100、发射***；110、发射组；111、发射器；112、准直镜；200、接收***；210、接收组；211、聚焦镜；212、第二反射镜；213、接收器；300、分光组件；310、分光镜；311、第一光口；312、第二光口；313、第三光口；400、光学组件；410、MEMS器件；420、第一反射镜；500、安装板。

具体实施方式

本发明如下实施例提供了一种固态激光雷达，其满足准确测距和良好接收效果的要求，同时还具有体积小型、装调简单方便等优点。

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、完整的描述，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

如图1所示，固态激光雷达包括发射***100、接收***200、分光组件300和光学组件400，发射***100和接收***200沿竖直方向设置，发射***100用于发射激光，光学组件400用于将激光射向目标，接收***200用于接收目标反射回的反射光，分光组件300对激光和反射光进行分光；发射***100发射激光后，通过分光组件300后到达光学组件400，并由光学组件400将激光射至目标，目标反射回的反射光先由光学组件400接收，通过分光组件300后由接收***200接收，完成激光雷达整个探测过程。

还包括安装板500，发射***100、接收***200、分光组件300和光学组件400均固定于安装板500，发射***100、分光组件300和光学组件400固定于安装板500的上表面，接收***200固定于安装板500的下表面。

发射***100包括M(M≥1)个发射组110，每个发射组110包括发射器111和准直镜112，发射器111用于发射激光，准直镜112用于对激光进行准直。

光学组件400包括一个MEMS器件410和M(M≥1)个第一反射镜420，MEMS器件410用于将激光射向目标进行扫描和接收目标反射回的反射光，第一反射镜420用于反射经过分光组件300的激光至MEMS器件410，以及反射MEMS器件410接收的反射光至分光组件300；任意两个相邻的第一反射镜420的光轴之间的夹角相同为α(0°＜α＜180°)。多个第一反射镜420将激光反射至MEMS器件410，通过光路拼接扩大扫描视场角，同时也实现了光路折叠，充分利用内部空间；MEMS器件410结构小巧，占用空间少，利于小型化；使用可靠性佳，便于制造，利于规模化生产。

接收***200包括M(M≥1)个接收组210，每个接收组210包括聚焦镜211、第二反射镜212和接收器213，聚焦镜211用于对反射光进行聚焦，第二反射镜212用于反射聚焦后的反射光至接收器213，接收器213用于检测反射光；对反射光进行有效且良好的接收。

分光组件300包括M(M≥1)个分光镜310，分光镜310用于使激光从第一光口311进入，从第二光口312射出；同时分光镜310还用于使反射光从第二光口312进入，从第三光口313射出；使用分光组件300对出射的激光和返回的反射光进行分光，发射和接收共用部分光路，充分利用空间，利于小型化。

示例性的，如图1所示，发射***100包括三个发射组110，每个发射组110包括发射器111和准直镜112，即共有三个发射器111和准直镜112组；光学组件400包括一个MEMS器件410和三个第一反射镜420；接收***200包括三个接收组210，每个接收组210包括聚焦镜211、第二反射镜212和接收器213，即共有三个聚焦镜211、第二反射镜212和接收器213组；分光组件300包括三个分光镜310，发射组110、第一反射镜420、分光镜310和接收组210均一一对应；相邻的两个第一反射镜420的光轴之间的夹角为20°。

本发明的实施例中公开的一种固态激光雷达在使用过程中，如图2所示，每一个发射组110中的发射器111发射激光，经过准直镜112对激光进行准直；准直后的激光通过分光组件300中相应的分光镜310，从分光镜310的第一光口311进入、第二光口312射出；通过分光镜310的激光射向光学组件400中相应的第一反射镜420，由第一反射镜420射向MEMS器件410；激光通过MEMS器件410后向外发射至目标进行扫描；目标反射回的反射光先由MEMS器件410接收后射向第一反射镜420，反射光由第一反射镜420反射至相应的分光镜310并通过相应的分光镜310，从分光镜310的第二光口312进入、第三光口313射出；这部分接收光路与发射光路共用；通过分光镜310的反射光由接收***200相应的接收组210接收，先由聚焦镜211进行聚焦，聚焦后的反射光射向相应的第二反射镜212；第二反射镜212将聚焦后的反射光射至相应的接收器213，接收器213检测反射光。固态激光雷达不具有任何机械式旋转部分，在使用过程中无需旋转，提高了整个装置的稳定性和使用寿命。

固态激光雷达采用多个发射组拼接并通过MEMS器件将激光出射进行扫描，出射时具有较好的视场角和扫描密度，能够满足激光雷达准确探测的使用要求；发射***采用若干个发射组，激光经过第一反射镜和MEMS器件后出射，实现了发射光路的拼接和折叠；同时反射光首先采用MEMS器件和第一反射镜接收，出射的激光和返回的反射光通过分光组件进行分光，发射和接收共用部分光路，充分利用空间，体积小型，装调标定方便；发射***和接收***分别设置于安装板的上、下表面，电路设置于发射***和接收***的后侧，结构布局合理，***安装简单，利于散热。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于***实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种固态激光雷达，其特征在于，包括相互对应的发射***、接收***、分光组件和光学组件，其中，所述发射***和所述接收***沿竖直方向设置，所述发射***用于发射激光，所述光学组件用于将所述激光射向目标，所述接收***用于接收目标反射回的反射光，所述分光组件对所述激光和所述反射光进行分光。

2.如权利要求1所述的一种固态激光雷达，其特征在于，所述发射***包括M(M≥1)个发射组，每个所述发射组包括发射器和准直镜，所述发射器用于发射所述激光，所述准直镜用于对所述激光进行准直。

3.如权利要求1所述的一种固态激光雷达，其特征在于，所述光学组件包括MEMS器件和M(M≥1)个第一反射镜，所述MEMS器件用于将所述激光射向目标进行扫描和接收目标反射回的所述反射光，所述第一反射镜用于反射经过所述分光组件的所述激光至所述MEMS器件，以及反射所述MEMS器件接收的所述反射光至所述分光组件。

4.如权利要求3所述的一种固态激光雷达，其特征在于，任意两个相邻的所述第一反射镜的光轴之间的夹角相同为α(0°＜α＜180°)。

5.如权利要求1所述的一种固态激光雷达，其特征在于，所述接收***包括M(M≥1)个接收组，每个所述接收组包括聚焦镜、第二反射镜和接收器，所述聚焦镜用于对所述反射光进行聚焦，所述第二反射镜用于反射聚焦后的所述反射光至所述接收器，所述接收器用于检测所述反射光。

6.如权利要求1所述的一种固态激光雷达，其特征在于，所述分光组件包括M(M≥1)个分光镜，所述分光镜用于使所述激光从第一光口进入，从第二光***出。

7.如权利要求6所述的一种固态激光雷达，其特征在于，所述分光镜还用于使所述反射光从第二光口进入，从第三光***出。

8.如权利要求1所述的一种固态激光雷达，其特征在于，还包括安装板，所述发射***、接收***、分光组件和光学组件均固定于所述安装板，所述发射***、所述分光组件和所述光学组件固定于所述安装板的上表面，所述接收***固定于所述安装板的下表面。