[发明专利]激光收发模块及激光雷达系统

说明书

本发明提供了一种激光收发模块和激光雷达系统。所述激光收发模块包括：发射模块，适于发射激光束；传输模块，适于将所述激光束传输至三维空间、以及接收和传输三维空间的障碍物反射所述激光束形成的回波信号；探测模块，适于探测所述传输模块传输的激光束的回波信号；其中，所述发射模块和所述探测模块设置于所述传输模块的同一侧，且所述发射模块和所述探测模块之间有预设距离；所述传输模块包括：第一光学组件，所述第一光学组件适于对所述发射模块发射的激光束进行准直，以及对所述传输模块接收的三维空间的障碍物反射所述激光束形成的回波信号进行会聚；以及光偏转装置，所述光偏转装置适于改变经所述第一光学组件准直的激光束的传输方向。

技术领域

本发明涉及激光探测技术领域，尤其涉及一种激光收发模块及激光雷达系统。

背景技术

激光雷达作为一种主动探测传感器，通过发射光路发射激光束、接收光路探测目标的回波信号来测量目标的距离信息，其中光学系统在激光雷达的探测过程中起到光束发射和会聚接收的重要功能。

根据发射光路与接收光路的布局方式的不同，可将激光雷达分为非同轴系统和同轴系统，非同轴系统的发射光路和接收光路相互独立，通常采用不同的镜组实现，分别承担激光的发射和接收功能，而同轴系统的发射光路和接收光路共光轴，往往共用一个收发镜组，通过分光元件(如分光镜、小孔反射镜等)来实现发射光束和接收光束的分离和交合。

非同轴系统由于需要具备两个独立的发射和接收模块，往往造成激光雷达的体积较大、结构不紧凑；此外，非同轴系统还存在装调复杂，成本较高的问题。而传统的分光式同轴方案，由于分光元件处的杂散光难以避免，导致激光雷达存在较大的近场盲区。

发明内容

为了优化激光雷达的结构设计，提高激光雷达的综合性能，本发明实施例提供一种激光收发模块，包括：发射模块，适于发射激光束；传输模块，适于将所述激光束传输至三维空间、以及接收和传输三维空间的障碍物反射所述激光束形成的回波信号；探测模块，适于探测所述传输模块传输的激光束的回波信号；其中，所述发射模块和所述探测模块设置于所述传输模块的同一侧，且所述发射模块和所述探测模块之间有预设距离；所述传输模块包括：第一光学组件，所述第一光学组件适于对所述发射模块发射的激光束进行准直，以及对所述传输模块接收的三维空间的障碍物反射所述激光束形成的回波信号进行会聚；以及光偏转装置，所述光偏转装置适于改变经所述第一光学组件准直的激光束的传输方向。

可选地，所述光偏转装置适于通过折射改变经所述第一光学组件准直的激光束的传输方向。

可选地，所述光偏转装置与所述第一光学组件之间有预定距离。

可选地，所述光偏转装置的孔径小于所述第一光学组件的孔径。

可选地，所述光偏转装置和所述第一光学组件同轴，且所述发射模块和所述探测模块相对于所述轴对称设置。

可选地，所述传输模块还包括第二光学组件，设置于所述发射模块与所述第一光学组件之间，适于压缩所述发射模块发射的激光束的快轴发散角。

可选地，所述发射模块和所述探测模块设置于平行于所述第一光学组件的主平面的同一平面内。

可选地，所述激光收发模块还包括设置于所述发射模块和探测模块之间的隔离装置。

本发明实施例还提供一种激光雷达系统，包括：多个本发明实施例的激光收发模块，所述多个激光收发模块适于同轴转动。

可选地，每个激光收发模块的发射模块包括一列或多列激光器，每列激光器包括沿所述三维空间的竖直方向间隔排列的多个激光器，所述多个激光器被设置为使得每个激光收发模块具有预设竖直视场角范围。

可选地，至少两个所述激光收发模块具有不同的预设竖直视场角范围，且所述至少两个激光收发模块的预设竖直视场角范围具有重叠区域。