[发明专利]一种机械扫描式激光雷达光机结构和探测方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光雷达技术领域，具体讲是指一种机械扫描式激光雷达光机结构和探测方法。

背景技术

激光雷达是利用激光束对周围物体进行感知的设备，以点云数据的形式反映周围物体的位置及形貌，具有测量分辨率高、速度快，体积小、重量轻等特点。机械扫描式激光雷达是被广泛应用的一种激光雷达，其利用机械扫描控制激光在空间中的运动实现激光扫描功能。光学系统控制激光在系统中的传播方向及汇聚发散，是激光雷达区别于其他工作机制的雷达的关键部分，光学系统的结构形式决定了整个激光雷达系统的结构形式。机械扫描式激光雷达的难点在于如何将机械扫描结构与激光光学系统有效的结合在一起，并实现激光发射光学系统、激光接收光学系统及机械扫描结构件的紧凑型布局。

为此如何将机械扫描结构与激光光学系统有效的结合在一起，并实现激光发射光学系统、激光接收光学系统及机械扫描结构件的紧凑型布局，一直是行业内技术人员颇为关注的焦点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种机械扫描式激光雷达光机结构和探测方法，该机械扫描式激光雷达光机结构和探测方法将机械扫描结构与激光光学系统有效的结合在一起，解决了机械扫描式激光发射光学系统、激光接收光学系统及机械扫描结构件的紧凑型布局，减小了激光雷达中光机结构的体积，为激光雷达系统实现小型化设计提供了良好的基础。

为解决上述技术问题，本发明的一种机械扫描式激光雷达光机结构的技术方案为：包括激光发射光学系统、反射镜组、激光接收光学系统、旋转工装，所述的反射镜组装于旋转工装上且随旋转工装实现360度旋转，所述的激光发射光学系统和激光接收光学系统分别位于反射镜组的两侧，且所述的发射光学系统和激光接收光学系统的光轴平行。

在一些实施例中，所述的反射镜组用于将激光发射光学系统的激光反射到目标以探测，同时所述的反射镜组还将由目标反射回来的激光投射到激光接收光学系统。

在一些实施例中，所述的反射镜组的旋转轴与激光发射光学系统和/或激光接收光学系统的光轴同轴。

在一些实施例中，所述的激光发射光学系统包括激光发射器和发射准直光学镜组，所述的激光发射器出射的激光束在发射准直光学镜组的焦点上，所述的发射准直光学镜组对激光发射器出射的激光束进行整形。

在一些实施例中，所述的激光发射器优选半导体激光器、光纤激光器、固体激光器、LED中的一种。

在一些实施例中，所述的激光接收光学系统包括接收准直光学镜组和激光接收器，所述的接收准直光学镜组对接收的激光进行整形并投射到激光接收器上，所述的激光接收器接收的激光束在接收准直光学镜组的焦点上。

在一些实施例中，所述的激光接收器优选光电探测器、硅光电池、成像探测器中的一种。

在一些实施例中，所述的反射镜组包括第一平面反射镜和第二平面反射镜，所述的第一平面反射镜和第二平面反射镜之间具有夹角，且所述的夹角为89～91°，所述的第一平面反射镜将激光发射光学系统的激光反射到目标以探测，所述的第二平面反射镜将由目标反射回来的激光投射到激光接收光学系统。

在一些实施例中，所述的第一平面反射镜与第二平面反射镜之间的夹角为90°。

在一些实施例中，所述的旋转工装由电机驱动旋转，所述的旋转工装上设置台阶面以供电机安装。

本发明的一种机械扫描式激光雷达光机结构，将机械扫描结构与激光光学系统有效的结合在一起，解决了机械扫描式激光发射光学系统、激光接收光学系统及机械扫描结构件的紧凑型布局，减小了激光雷达中光机结构的体积，为激光雷达系统实现小型化设计提供了良好的基础。

本发明还公开了一种机械扫描式激光雷达光机结构的探测方法，包括：

激光发射光学系统发出激光束；激光束经反射镜组改变激光的传播方向以透射到空间中对目标进行探测；发射镜组还将由目标反射回来的接收激光束改变激光传播的方向以投射到激光接收光学系统。

在一些实施例中，机械扫描式激光雷达光机结构的探测方法还包括：对发出的激光束进行整形以使激光束的发散角有效压缩；对接收激光束进行整形以使接收激光束进行汇聚。

附图说明

本发明提供了附图以便于所公开内容的进一步理解，附图构成本申请的一部分，但仅仅是用于图示出体现所涉及发明概念的一些方面的非限制性示例，而不是用于作出任何限制。

图1是本发明公开的一些实施例的机械扫描式激光雷达光机结构的示意图。