[实用新型]光雷达装置

说明书

技术领域

本实用新型关于一种雷达装置，尤其是关于一种光雷达装置。

背景技术

无人驾驶车也称智能车、自主导航车或轮式移动机器人，无人驾驶车的实现主要是利用各种感测技术辨识汽车所处的环境与状态，并根据所获得的各项信息，如道路信息、交通信号的信息、车辆位置、障碍物信息等，做出分析与判断，从而向主控电脑发出期望控制，藉以控制车辆的速度与方向，是未来交通运输的重要应用。

其中，激光雷达为无人驾驶车最重要的感测器之一。请参阅图1与图2，图1为现有激光雷达的外观结构示意图，亦为美国Velodyne所生产的激光雷达的外观结构示意图，图2为图1所示激光雷达的运作概念示意图。激光雷达1包括座体11、设置于座体11上的壳体12以及设置于壳体12内的透镜13、14、多组配对的红外线光源15与感光二极管16，红外线光源15所提供的红外光束L11是于依序通过透镜13与壳体12的窗口121后向外输出而投射至激光雷达1外的障碍物2，而感光二极管16则可感应由从障碍物2反射并通过壳体12的窗口122以及透镜14而投射至感光二极管16的红外光束L12；其中，激光雷达1是利用飞行时间量距法(Time of Flight，TOF)来获得激光雷达1与障碍物2之间的距离，也就是依据红外线光源15提供红外光束L11后至感光二极管16接收到反射回来的红外光束L11的时间差来判断障碍物2的距离，而由于壳体12可相对应于座体11进行旋转，因此激光雷达1可对以其为中心的周遭环境的障碍物进行360度的全域扫描，其运作方式可参考专利号为US8767190的美国专利。此外，有关于上述飞行时间量距法的相关技术为本技术领域普通技术人员所知悉，在此即不再予以赘述。

然而，现有的激光雷达1具有下列缺点。第一、为了提高扫描的准确度与分辨率，设置在激光雷达1中之红外线光源15与感光二极管16的数量极多，以美国Velodyne所生产的激光雷达1为例，激光雷达1中设置有64组的红外线光源15与感光二极管16，此将导致激光雷达1的运算量庞大、体积不易缩小。

第二，红外线光源15的数量过多会产生大量的热能，造成散热的负担，并且还会导致障碍物2上因红外光束L11投射至其上所形成的光点过多而不易被识别，此外，红外光束L11、L12亦容易受到天气与天候的影响。

第三、为了让飞行时间量距法在对近距离的障碍物2测距时获得更精准的结果，制造激光雷达1需要付出相当大的成本。以与激光雷达1距离3米左右的障碍物2来说，红外线光源15提供红外光束L11后至感光二极管16接收到反射回来的红外光束L12的时间差仅约20纳秒(NS)，换算后的频率约为50M赫兹(Hz)，此意味着，在允许误差10％的前提下，激光雷达1中所有电路板与电子元件皆必须满足对500M赫兹(Hz)的脉波不能衰减与干扰的规格，但符合如此规格的电路板与电子元件相当昂贵。

再者，承上述说明，感光二极管16亦必须满足高频响应的规格才能够让飞行时间量距法在对近距离的障碍物2测距时获得更精准的结果，基于此，美国Velodyne所生产的激光雷达1特别采用激光二极管作为其感光元件，原因在于，激光二极管具有高灵敏度、高响应速度(小于0.5纳秒的反应时间)以及高放大倍率的优势，然而，激光二极管因其材料(如砷化镓)与其高规的半导体制程使得价格非常昂贵。

是以，现有的光雷达装置具有改善的空间。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的上述不足，提供一种能够有效降低运算量与制造成本的光雷达装置。

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的上述不足，提供一种能够有效降低运算量、体积、制造成本与热能产生的光雷达装置。

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的上述不足，提供一种能够有效降低热能产生并且不容易受天候影响的光雷达装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种光雷达装置，包括发光源、调制单元、影像撷取单元以及运算单元，该发光源用以产生至少一光束；该调制单元用以接收该至少一光束并对该至少一光束进行光束整形(beam shaping)，以使该至少一光束具有至少一识别光形；其中，具有该至少一识别光形的该至少一光束是用以朝该光雷达装置外输出而投射至一障碍物，使该障碍物上呈现相对应于该至少一识别光形的至少一呈现光形；该运算单元连接于该影像撷取单元，并依据该影像撷取单元所撷取的该至少一呈现光形与该至少一识别光形的一差距而获得该障碍物与该光雷达装置之间的一距离。