CN207557465U - 基于转镜的激光雷达*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种基于转镜的激光雷达***，所述激光雷达***包括光源、探测器；所述转镜包括：至少三个反射镜，所述至少三个反射镜围成环形；光源发出的探测光被旋转的反射镜反射，探测光在目标上的反射光被旋转的反射镜反射后射向所述探测器；支架，所述支架承载所述至少三个反射镜；第一驱动单元，所述第一驱动单元驱动所述支架绕着第一转轴转动。本实用新型具有大视场、高帧频、测距远等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光雷达，特别涉及基于转镜的激光雷达***。
背景技术
激光雷达***包括激光发射***和探测接收***，发射激光遇到目标后反射并被探测***所接收，通过测量激光往返的时间差可测量相应目标点的距离(如时间飞行法)，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***在无人驾驶***中有着重要应用，在该应用中需要激光雷达具有高成像帧频、高分辨率、远测距能力、小体积、高可靠性、低成本，传统激光雷达***很难满足这些性能。
目前较成熟的激光雷达***多采用电机带动扫描反射镜或整个光机***实现视场扫描。如测绘用激光雷达***中垂直方向上通过扫描镜俯仰摆动实现扫描，水平方向则通过电机带动扫描镜和光学***一起旋转实现扫描。另一种如Velodyne公司用于自动驾驶的激光雷达，垂直方向上通过多个激光器和探测器实现垂直角度分辨，水平方向上则通过电机带动整个发射、接收***旋转扫描。
上述测绘用激光雷达通常使用步进电机或无刷电机带动扫描镜和光机结构旋转，扫描频率受限于电机的转速(电机的转速通常只有几千转/分钟)，无法满足无人驾驶用激光雷达对高帧频成像的要求。Velodyne公司混合固态激光雷达专为无人驾驶应用开发，虽然能满足主要性能要求，但是该***中采用了多个激光器和APD探测器以成对发射、接收，以满足垂直方向上的分辨，整个***光机结构复杂，体积较大、成本高，生产效率低，可靠性低，很难满足大规模量产的需要。
实用新型内容
为了解决上述现有技术方案中的不足，本实用新型提供了一种高帧频、大扫描角、结构简单的基于转镜的激光雷达***。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
一种基于转镜的激光雷达***，所述激光雷达***包括光源、探测器；所述转镜包括：
至少三个反射镜，所述至少三个反射镜围成环形；光源发出的探测光被旋转的反射镜反射，探测光在目标上的反射光被旋转的反射镜反射后射向所述探测器；
支架，所述支架承载所述至少三个反射镜；
第一驱动单元，所述第一驱动单元驱动所述支架绕着第一转轴转动。
与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果为：
1.多个转镜具有大扫描角、高扫描频率和有效光学口径大的特点，符合激光雷达对大视场、高帧频的性能要求，光学扫描角可达70度；当其与大功率人眼安全激光器或高增益的SPAD探测器结合时，使激光雷达具有远测距能力；
2.本方案采用单激光发射、单点探测器接收，收发同步，上下光路分置，光机***结构简单，器件成熟，装调简单，适合规模化量产；
3.借助于光学传输介质，使得同一个光源输出的光经过分束后射向不同的转镜反射镜，使得扫描视场扩大一倍。
附图说明
参照附图，本实用新型的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本实用新型的技术方案，而并非意在对本实用新型的保护范围构成限制。图中：
图1是根据本实用新型实施例1的激光雷达***的结构简图。
具体实施方式
图1和以下说明描述了本实用新型的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本实用新型。为了教导本实用新型技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本实用新型的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本实用新型的多个变型。由此，本实用新型并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
实施例1：
图1示意性地给出了本实用新型实施例1的基于转镜的激光雷达***的结构简图，如图1所示，所述基于转镜的激光雷达***包括：
光源11，如脉冲式激光器，仅有的一个光源发出探测光；
光传输介质61-62，如光纤，所述光传输介质具有输入端、至少二个输出端，所述探测光被耦合进所述输入端；从所述输出端射出的探测光射向不同的旋转的反射镜；
转镜31，所述转镜31包括：
至少三个反射镜，所述至少三个反射镜围成环形，如三角形、正方形、正六边形等；所述探测光被旋转的反射镜反射，探测光在目标41上的反射光被旋转的反射镜反射后射向探测器；
支架，所述支架承载所述至少三个反射镜；
第一驱动单元，如电机，所述第一驱动单元驱动所述支架绕着第一转轴转动；
第一反射镜51，从第一输出端射出的第一束探测光经过所述第一反射镜的反射后以第一方向射向所述旋转的反射镜；
第二反射镜52，第一束探测光在目标上的反射光依次被所述旋转的反射镜、第一反射镜和第二反射镜后射向第一探测器；
第一探测器21，如单点探测器；
第二驱动单元，如电机，所述第二驱动单元驱动所述第一反射镜绕着第二转轴转动，所述第一转轴和第二转轴间的夹角是锐角或直角。旋转的反射镜和由第二驱动单元驱动旋转的第一反射镜的相互配合，激光雷达***实现了三维成像。
第三反射镜53，从第二输出端射出的第二束探测光经过所述第三反射镜的反射后以第二方向射向所述旋转的反射镜；所述第一方向和第二方向相反；
第四反射镜54，第二束探测光在目标上的反射光依次被所述旋转的反射镜、第三反射镜和第四反射镜后射向第二探测器；
第二探测器22，如单点探测器；
第三驱动单元，如电机，所述第三驱动单元驱动所述第三反射镜绕着第三转轴转动，所述第一转轴和第三转轴间的夹角是锐角或直角。旋转的反射镜和由第三驱动单元驱动旋转的第三反射镜的相互配合，激光雷达***实现了三维成像。
实施例2：
根据本实用新型实施例1的基于转镜的激光雷达***的应用例。
在该应用例中，如图1所示，所述光源仅有1个，且采用脉冲式激光器；光传输介质采用光纤，该光纤具有1个输入端、2个输出端；第一转轴和第二转轴间的夹角是直角；第一转轴和第三转轴间的夹角为直角；转镜21采用6个反射镜，围成正六边形结构；探测器21-22采用单点探测器。激光器和探测器分别处于不同区域，避免了光串扰。
Claims (9)
1.一种基于转镜的激光雷达***，所述激光雷达***包括光源、探测器；其特征在于：所述转镜包括：
至少三个反射镜，所述至少三个反射镜围成环形；光源发出的探测光被旋转的反射镜反射，探测光在目标上的反射光被旋转的反射镜反射后射向所述探测器；
支架，所述支架承载所述至少三个反射镜；
第一驱动单元，所述第一驱动单元驱动所述支架绕着第一转轴转动。
2.根据权利要求1所述的激光雷达***，其特征在于：所述激光雷达***进一步包括：
第一反射镜，所述探测光经过所述第一反射镜的反射后射向所述旋转的反射镜。
3.根据权利要求2所述的激光雷达***，其特征在于：所述激光雷达***进一步包括：
第二驱动单元，所述第二驱动单元驱动所述第一反射镜绕着第二转轴转动，所述第一转轴和第二转轴间的夹角是锐角或直角。
4.根据权利要求2或3所述的激光雷达***，其特征在于：所述激光雷达***进一步包括：
第二反射镜，所述探测光依次被所述第一反射镜和旋转的反射镜反射；所述反射光依次被所述旋转的反射镜、第一反射镜和第二反射镜后射向所述探测器。
5.根据权利要求1所述的激光雷达***，其特征在于：所述激光雷达***进一步包括：
光传输介质，所述光传输介质具有输入端、输出端，所述探测光被耦合进所述输入端；
从所述输出端射出的探测光射向不同的旋转的反射镜；
探测器的数量与所述输出端的数量匹配。
6.根据权利要求5所述的激光雷达***，其特征在于：所述光源仅有1个，所述输入端仅有1个。
7.根据权利要求5所述的激光雷达***，其特征在于：所述输出端为2个：
射出第一输出端的第一束探测光被第一反射镜反射后以第一方向射向旋转的反射镜；第一束探测光在目标上的反射光依次被所述旋转的反射镜、第一反射镜和第二反射镜反射后射向第一探测器；
射出第二输出端的第二束探测光被第三反射镜反射后以第二方向射向所述旋转的反射镜；第二束探测光在目标上的反射光依次被所述旋转的反射镜、第三反射镜和第四反射镜反射后射向第二探测器；所述第一方向和第二方向相反。
8.根据权利要求7所述的激光雷达***，其特征在于：
第二驱动单元，所述第二驱动单元驱动所述第一反射镜绕着第二转轴转动，所述第一转轴和第二转轴间的夹角是锐角或直角；
第三驱动单元，所述第三驱动单元驱动所述第三反射镜绕着第三转轴转动，所述第一转轴和第三转轴间的夹角是锐角或直角。
9.根据权利要求1所述的激光雷达***，其特征在于：所述探测器是单点探测器。
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