CN113126106A - 一种激光雷达 - Google Patents

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疏达
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Abstract

本发明涉及人工智能技术领域，尤其涉及一种激光雷达。本申请激光雷达，包括发射模块、光学模块、接收模块，所述的发射模块出射激光，出射光经光学模块后照射到目标上，目标反射光经光学模块反射入接收模块，接收模块接收反射光，所述的光学模块包括带孔反射镜、MEMS振镜、物镜、鱼眼镜头，出射光经带孔反射镜的小孔照射到MEMS振镜上，MEMS振镜将出射光偏转到物镜上，物镜将出射光会聚到鱼眼镜头上，出射光经鱼眼镜头扩大视场角后照射到目标上，目标反射光经鱼眼镜头、物镜、MEMS振镜、带孔反射镜反射至接收模块。本发明采用带孔反射镜、MEMS振镜、物镜、鱼眼镜头作为光学模块，结构简单，方便调节，解决了现有技术存在的调试、操作困难的问题。

Description

一种激光雷达
技术领域
本发明涉及人工智能技术领域，尤其涉及一种激光雷达。
背景技术
激光雷达是以激光器作为发射光源，采用光电探测技术手段的主动距离探测设备，其具有体积小，测量精度高的优点，被广泛应用于无人驾驶、AGV、机器人等领域。
现有的激光雷达常采用MEMS(Micro Electro Mechanical System)振镜作为扫描机构，使激光按照一定的角度和频率进行扫描，但是，MEMS振镜的偏转角度有限，一般其机械偏转角小于±10°，其扫描范围也收到限制。要实现大角度的偏转，一般采用额外的透镜***或将多个激光雷达拼接来放大其扫描角度。采用额外的透镜***需要精密的非球面透镜组，这种透镜组成本较高。而将多个激光雷达拼接，使各个激光雷达的光学扫描角合并为一个大的光学扫描角，则需要对各激光雷达的发射部件和接收部件进行调试，耗时耗力，且在户外等环境下操作困难；另外多个激光雷达拼接意味着需要多套光学装置，增加了整个激光雷达的体积，提高了整个激光雷达的成本。
发明内容
本发明的目的在于提出一种激光雷达，解决采用拼接雷达扩大视场角存在的需要调试，操作困难的问题。
为达此目的，本发明实施例采用以下技术方案：
一方面，一种激光雷达，包括发射模块、光学模块、接收模块，所述的发射模块出射激光，出射光经光学模块后照射到目标上，目标反射光经光学模块反射入接收模块，接收模块接收反射光，所述的光学模块包括带孔反射镜、MEMS振镜、物镜、鱼眼镜头，出射光经带孔反射镜的小孔照射到MEMS振镜上，MEMS振镜将出射光偏转到物镜上，物镜将出射光会聚到鱼眼镜头上，出射光经鱼眼镜头扩大视场角后照射到目标上，目标反射光经鱼眼镜头、物镜、MEMS振镜、带孔反射镜反射至接收模块。
在一种可能的实现方式中，所述的鱼眼镜头扩大视场角到80-150°。
在一种可能的实现方式中，所述的鱼眼镜头扩大视场角到100-130°。
在一种可能的实现方式中，所述的出射光入射MEMS振镜的入射角为10-60°，MEMS振镜对出射光偏转角度为±10°。
在一种可能的实现方式中，所述的出射光入射MEMS振镜的入射角为15-35°，MEMS振镜对出射光偏转角度为±5°。
在一种可能的实现方式中，所述的物镜的全视场角在10-40°。
在一种可能的实现方式中，所述的物镜与MEMS振镜之间的距离为0-50mm，MEMS振镜处于零位时，MEMS振镜镜面法线与物镜的光轴之间的夹角为10-60°。
在一种可能的实现方式中，所述的发射模块包括激光器、准直透镜组，所述的激光器出射激光，经准直透镜组准直后出射。
在一种可能的实现方式中，所述的接收模块包括接收透镜组、接收端，所述的接收透镜组用于将反射光会聚到接收端。
在一种可能的实现方式中，所述的接收端包括光电传感器、电路板，所述的光电传感器设置在电路板上。
本发明激光雷达，通过采用带孔反射镜、MEMS振镜、物镜、鱼眼镜头作为光学模块，将出射光扩大视场角后照射到目标上，目标反射光经鱼眼镜头、物镜、MEMS振镜、带孔反射镜反射至接收模块，光学模块结构简单，方便调节，在满足扩大视场角要求的同时，解决了现有拼接雷达存在的需要调试，操作困难的问题。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的激光雷达示意图。
图中：1、发射模块；2、接收模块；3、带孔反射镜；4、MEMS振镜；5、物镜；6、鱼眼镜头。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明实施例
如图1所示，一种激光雷达，包括发射模块1、光学模块、接收模块2，所述的发射模块1出射激光，出射光经光学模块后照射到目标上，目标反射光经光学模块反射入接收模块2，接收模块2接收反射光，所述的光学模块包括带孔反射镜3、MEMS振镜4、物镜5、鱼眼镜头6，出射光经带孔反射镜3的小孔照射到MEMS振镜4上，MEMS振镜4将出射光偏转到物镜5上，物镜5将出射光会聚到鱼眼镜头6上，出射光经鱼眼镜头6扩大视场角后照射到目标上，目标反射光经鱼眼镜头6、物镜5、MEMS振镜4、带孔反射镜3反射至接收模块2。
本实施例采用MEMS振镜4作为扫描结构，发射模块1的出射光在MEMS振镜4镜面上发生偏转，偏转后的出射光来回扫描，其扫描角为MEMS振镜4对出射光偏转角度最大范围，实现第一次扩大视场角。偏转后的出射光扫描照射到物镜5上，物镜5将出射光会聚到鱼眼镜头6上，鱼眼镜头6是一种焦距为16mm或更短的，并且视角接近或等于180°的镜头，其对出射光进行第二次扩大视场角，经过对出射光的两次扩大视场角，本实施例能够将视场角扩大到80°以上。另外在满足扩大视场角要求的同时，本实施例只需要带孔反射镜3、MEMS振镜4、物镜5、鱼眼镜头6作为光学模块，需要调试的光学元件少，解决了现有拼接雷达存在的需要调试，操作困难的问题。
所述的鱼眼镜头6扩大视场角到80-150°。
所述的鱼眼镜头6扩大视场角到100-130°。
鱼眼镜头6对视角的放大倍数=tan(鱼眼镜头扩大后的视场角)/tan(MEMS振镜偏转后的出射光扫描角）=物镜的焦距/鱼眼镜头的焦距，其中物镜的焦距、鱼眼镜头的焦距由光学元件本身的性质决定，因此通过选择不同焦距的物镜5、鱼眼镜头6，可以调节鱼眼镜6头对视角的放大倍数，也就可以调节视场角能够扩大的最大值。所述的鱼眼镜头6可以扩大视场角到80-150°，优选为100-130°，通过鱼眼镜头6扩大视场角，不需要其他光学元件，结构简单。
所述的出射光入射MEMS振镜4的入射角为10-60°，MEMS振镜4对出射光偏转角度为±10°。
所述的出射光入射MEMS振镜4的入射角为15-35°，MEMS振镜4对出射光偏转角度为±5°。
发射模块1的出射光入射MEMS振镜4的入射角可通过调节MEMS振镜4位置进行调节，MEMS振镜4对出射光的偏转角度，可通过对MEMS振镜4偏转程度设定实现。只需要调节MEMS振镜一个元件即可满足调节需要。MEMS振镜4对出射光的偏转角度决定了物镜5的光学扫描角。但是因为机械结构的限制，MEMS振镜4不会大于±10°。
所述的物镜5的全视场角在10-40°。
所述的物镜5与MEMS振镜4之间的距离为0-50mm，MEMS振镜4处于零位时，MEMS振镜镜面法线与物镜5的光轴之间的夹角为10-60°。
物镜5与MEMS振镜4的距离、夹角同样对物镜5的全视场角，也就是光学扫描角存在影响，一般来说，物镜5与MEMS振镜4之间的距离为0-50cm，如果物镜5与MEMS振镜4相距过远，则激光雷达整体体积过大；MEMS振镜镜面法线与物镜5的光轴之间的夹角为10-60°，如果夹角过小，起不到扩大视场角的效果，如果夹角过大，MEMS振镜偏转的出射光偏转角度也会过大，出射光不能为物镜5完全接收到，MEMS振镜偏转的出射光超过物镜5接收范围，也不能实现扩大视场角的技术效果。
所述的发射模块1包括激光器、准直透镜组，所述的激光器出射激光，经准直透镜组准直后出射。
所述的接收模块2包括接收透镜组、接收端，所述的接收透镜组用于将反射光会聚到接收端。
所述的接收端包括光电传感器、电路板，所述的光电传感器设置在电路板上。
所述的发射模块1、接收模块2、接收端均采用本领域常用装置。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光雷达，其特征在于，包括发射模块、光学模块、接收模块，所述的发射模块出射激光，出射光经光学模块后照射到目标上，目标反射光经光学模块反射入接收模块，接收模块接收反射光，所述的光学模块包括带孔反射镜、MEMS振镜、物镜、鱼眼镜头，出射光经带孔反射镜的小孔照射到MEMS振镜上，MEMS振镜将出射光偏转到物镜上，物镜将出射光会聚到鱼眼镜头上，出射光经鱼眼镜头扩大视场角后照射到目标上，目标反射光经鱼眼镜头、物镜、MEMS振镜、带孔反射镜反射至接收模块。
2.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述的鱼眼镜头扩大视场角到80-150°。
3.根据权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，所述的鱼眼镜头扩大视场角到100-130°。
4.根据权利要求3所述的激光雷达，其特征在于，所述的出射光入射MEMS振镜的入射角为10-60°，MEMS振镜对出射光偏转角度为±10°。
5.根据权利要求4所述的激光雷达，其特征在于，所述的出射光入射MEMS振镜的入射角为15-35°，MEMS振镜对出射光偏转角度为±5°。
6.根据权利要求5所述的激光雷达，其特征在于，所述的物镜的全视场角在10-40°。
7.根据权利要求6所述的激光雷达，其特征在于，所述的物镜与MEMS振镜之间的距离为0-50mm，MEMS振镜处于零位时，MEMS振镜镜面法线与物镜的光轴之间的夹角为10-60°。
8.根据权利要求7所述的激光雷达，其特征在于，所述的发射模块包括激光器、准直透镜组，所述的激光器出射激光，经准直透镜组准直后出射。
9.根据权利要求8所述的激光雷达，其特征在于，所述的接收模块包括接收透镜组、接收端，所述的接收透镜组用于将反射光会聚到接收端。
10.根据权利要求9所述的激光雷达，其特征在于，所述的接收端包括光电传感器、电路板，所述的光电传感器设置在电路板上。
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