[发明专利]一种线扫式三维激光雷达

说明书

本发明属于光电技术领域，特别涉及一种线扫式三维激光雷达。包括：激光发射模块，发射出射激光；激光发射透镜模块，聚焦出射激光为线形发射或单点发射；反射镜模块，反射发射激光至目标区域内，及反射目标区域内目标反射物的反射激光至激光接收模块内；电机旋转模块，驱动反射镜模块绕出射激光的光轴旋转；激光接收模块，接收目标区域内目标反射物的反射激光并转化为光电信号；电子电路模块，用于为激光发射模块、电机旋转模块及激光接收模块供电及控制。本发明将发射的单点激光变为线形激光，从而减少了大量的机械结构件和装配工作；且为了避免滑环的寿命问题，本发明采用转动光学部件的方法。

技术领域

本发明属于光电技术领域，特别涉及一种线扫式三维激光雷达。

背景技术

传统的图像技术多指二维平面图像，其单张图像不具备深度信息，随着技术的发展，越来越多的应用场景希望能够获得三维信息，例如，无人驾驶汽车、服务机器人、仓储机器人等，相应的方案包括：双目视觉方案、红外结构光方案、脉冲式激光扫描方案等。

双目视觉方案在图像处理过程中需要大量的计算实现特征点的匹配等，且当距离较远的时候，双目无法实现三维的构建；红外结构光等红外方案适合近距离的三维构建；脉冲式激光方案能够同时测量的距离较远和较近的地方，且具有高精度的特点。

对于利用脉冲激光三维建模的方式是现阶段主要分为三种方式：相控阵的全固态激光雷达、利用MEMS的半固态激光雷达、机械式旋转扫描式激光雷达，其中全固态激光雷达利用波的相干性进行控制雷达的扫描，半固态激光雷达利用MEMS振动进行激光的偏振扫描，采用同光路接受时，面临MEMS振镜尺寸小，难以做大的困扰，采用非同光路方式的单点接受时，将接收大量的环境光，引起信号噪声，不利于进行信号处理。采用机械式旋转扫描式激光雷达则由于引入机械零件，为实现扫描，其机械结构比较复杂，且寿命受到滑环的限制。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种线扫式三维激光雷达，其对传统的机械式三维激光雷达结构进行了改进，不是通过对单点发射和接收方式进行复制，达到三维测量的目的，而是将发射的单点激光变为线形激光，从而减少了大量的机械结构件和装配工作；且为了避免滑环的寿命问题，本发明采用转动光学部件的方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种线扫式三维激光雷达，包括：激光发射模块，发射出射激光；激光发射透镜模块，聚焦所述出射激光为线形发射或单点发射；反射镜模块，反射所述发射激光至目标区域内，及反射所述目标区域内目标反射物的反射激光至激光接收模块内；电机旋转模块，驱动反射镜模块绕所述出射激光的光轴旋转；激光接收模块，接收所述目标区域内目标反射物的反射激光并转化为光电信号；电子电路模块，为所述激光发射模块、电机旋转模块及激光接收模块供电及控制。

所述反射镜模块包括小反射镜和大反射镜，所述小反射镜设置于所述激光发射模块与所述激光发射透镜模块之间，或沿光路设置于所述激光发射透镜模块的前端，所述小反射镜用于反射所述出射激光至所述目标区域内；所述大反射镜用于反射所述目标区域内目标反射物的反射激光至激光接收模块内。

所述小反射镜和大反射镜垂直设置，所述小反射镜将所述出射激光90度转向反射。

所述的线扫式三维激光雷达，还包括支撑保护和滤镜模块，所述激光发射模块、激光发射透镜模块、激光接收模块、反射镜模块、电机旋转模块及电子电路模块均设置于所述支撑保护和滤镜模块内，所述电子电路模块固定于所述支撑保护和滤镜模块上，所述激光发射模块固定在所述电子电路模块上或所述支撑保护和滤镜模块上；所述激光发射透镜模块固定于所述电机旋转模块上或者所述激光发射模块上或者反射镜模块上；所述激光接收模块固定于所述电子电路模块上或支撑保护和滤镜模块上。

所述电机旋转模块包括定子单元和转子单元，其中定子单元与支撑保护和滤镜模块固定连接，所述转子单元与所述反射镜模块固定连接。