[发明专利]降低激光雷达高度的发射系统及调光方法

说明书

本发明涉及一种降低激光雷达高度的发射系统及调光方法，该发射系统包括激光器，采用间隔平行放置的四组激光器；快轴准直镜，数量为4个，设置在每一组所述激光器出光方向，所述快轴准直镜的母线方向与慢轴方向平行，被配置为对所述激光器出射光束进行准直；慢轴扩束镜，设置在所述快轴准直镜的出光方向，所述慢轴扩束镜的母线与线激光方向垂直，被配置为对所述激光器慢轴角度进行处理使光束先会聚再扩束。本发明可以覆盖竖直30°的大视场角，视场角内光能量分布均匀，克服了线激光器中间角度测距能力强，边缘角度测距能力弱的问题，而且可以通过调整慢轴扩束镜来匹配不同的竖直视场角度。

技术领域

本发明涉及激光雷达技术领域，特别是关于一种降低激光雷达高度的发射系统及调光方法。

背景技术

三维环境测量和感知具有重要的民用和军事应用价值。在ADAS辅助驾驶和自动驾驶系统中，对车辆周边环境进行空间距离测量和三维环境重建，是实现高精度自动驾驶控制的前提条件。毫米波雷达和摄像头三维视觉重建是比较常见的距离测量技术，但在自动驾驶应用场景下，毫米波雷达的横向分辨率难以达到要求，且易受金属物体干扰；摄像头三维视觉重建的测距精度较低，对于远距离的目标，也较难实现精准的距离测量。激光雷达通过主动发射脉冲式红外激光束，照射到被测物体后，形成漫反射回波，由接收系统收集；通过测量发射脉冲和接收回波之间的时间差，可以获得被测物体的距离信息。激光雷达具有测距精度高、横向分辨率高的优点，在辅助驾驶和自动驾驶领域有广阔的应用前景。

现有激光雷达常用技术路线中，收发系统多是单点光源对应单点探测器、单点光源对应面阵探测器或者多点光源对应面阵探测器，其问题在于成本高昂，装调困难，难以实现量产目标。目前线激光扩束通用方法为在激光器后加扩束柱透镜，母线与线激光方向垂直，如图1所示，光线从发射系统射出后，随着光程的增加，竖直方向所需的高度会逐渐增加。正如发明专利CN110161511A专利所述使用线阵探测器作为接收器件，激光发射系统产生线状激光光斑与接收视场匹配，可以快速获得多个距离测量点，提高系统的测量速度和适用范围。

但是线激光发射对应线阵探测器的系统存在高度难以降低的问题，其发射系统和接收系统同轴堆叠放置。随着激光雷达竖直视场角的增大，激光器的出光角度逐渐增大，在相同光程情况下，雷达的高度会随之增加。若激光器的发散角度小于雷达的竖直视场角，还要对激光器的发散角度进行扩束处理，进一步增加雷达高度，如图1所示。随着自动驾驶的发展，对雷达的高度要求越来越严苛，降低激光雷达高度成了迫切的需求。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的之一是提供一种能够显著降低激光雷达高度的发射系统，能够降低发射和接收在竖直方向堆叠放置系统的高度。

本发明的目的之二是提供一种降低激光雷达高度的发射系统的调光方法，能够简单而有效的将线激光光斑进行准直且完全重合。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

第一方面，本发明提供的降低激光雷达高度的发射系统，该发射系统包括：

激光器，采用间隔平行放置的四组激光器；

快轴准直镜，数量为4个，设置在每一组所述激光器出光方向，所述快轴准直镜的母线方向与慢轴方向平行，被配置为对所述激光器出射光束进行准直；

慢轴扩束镜，设置在所述快轴准直镜的出光方向，所述慢轴扩束镜的母线与线激光方向垂直，被配置为对所述激光器慢轴角度进行处理使光束先会聚再扩束。

进一步地，所述快轴准直镜和慢轴扩束镜材料均为H-K9L；所述快轴准直镜与慢轴扩束镜间隔2.1mm；所述快轴准直镜有效焦距为4.5mm，所述慢轴扩束镜有效焦距为58.95mm。