[发明专利]一种多面体转镜及激光雷达扫描系统

说明书

本发明公开了一种多面体转镜及使用该转镜的激光雷达扫描系统，包括转镜主体以及支撑转镜主体旋转的旋转轴，转镜主体是一个不规则六面体，转镜主体上下两端为分别为顶面和底面，所述顶面和所述底面互相平行，旋转轴穿过所述顶面和所述底面的中心，旋转轴贯穿转镜主体的几何中心，本发明设计的激光雷达的扫描系统，采由线阵光源、准直透镜和转镜构成，只用了一个扫描元件实现线阵扫描，具有更高的扫描效率，明显减少了转镜使用的个数，有利于降低整个系统的体积、重量；并且激光雷达扫描系统采用本发明提出的带倾角多面体转镜方案，可以在不增加激光器数量的前提下进一步提升扫描分辨率和视场角。

技术领域

本发明涉及激光雷达扫描技术领域，具体为一种多面体转镜及激光雷达扫描系统。

背景技术

激光雷达是一种能主动收发激光的测量装置，主要用来测量目标物和激光雷达之间的距离，具有探测距离远、分辨率高、抗干扰能力强等优点，被广泛地运用于智能驾驶、无人机等领域。激光雷达通常包括四个系统：激光发射系统、激光接收系统、信息处理系统以及激光扫描系统。其中激光扫描系统的作用是将由激光发射系统发出的激光光线以稳定的转速旋转起来，实现对激光雷达所在空间的扫描，产生实时的空间信息。

现有的激光雷达扫描系统主流方案是由激光光源、准直器和两块旋转方向互相垂直的转镜组成，激光光源发出的光线依次经过两块转镜的反射，同时由于两块转镜的旋转方向是互相垂直的，这样两块转镜互相配合转动，即可实现光线在空间中水平方向和竖直方向的扫描。

其主要缺陷在于扫描效率的不足，即需要两块反射镜转动才能使一个点光源在水平和竖直方向上扫满整幅画面。除此之外，两块转镜及各自附带的驱动电机也不利于系统整体体积、重量等参数的优化。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种多面体转镜及激光雷达扫描系统，解决了现有扫描系统扫描效率的不足，体积、重量较大的问题。

本发明是通过以下技术方案来实现的。

本发明公开了一种多面体转镜，包括转镜主体以及支撑转镜主体旋转的旋转轴，转镜主体是一个不规则六面体，转镜主体上下两端为分别为顶面和底面，所述顶面和所述底面互相平行，旋转轴穿过所述顶面和所述底面的中心，旋转轴贯穿转镜主体的几何中心，所述顶面和所述底面之间是四个反射面，四个反射面为前后对称的梯形端面，左右对称的倒置端面，四个反射面与底面成一定夹角，其中前后对称的梯形端面与底面的夹角小于90度，并且前后两端的梯形端面分别向前侧和后侧倾斜，左右对称的倒置端面与底面的夹角大于90度，并且左右两端的倒置端面分别向右侧和左侧倾斜。

还公开了使用该多面体转镜的一种激光雷达扫描系统，包含激光器线阵、激光器驱动单元、准直透镜、多面体转镜、多面体转镜驱动单元、多面体转镜状态反馈单元。

进一步地，激光器线阵位于准直透镜前方的物方焦平面上，激光器线阵由多个激光器组合而成，多面体转镜位于准直透镜后方。

进一步地，激光器驱动单元用于驱动激光器线阵中的激光器；

激光器线阵中每个激光器可以被驱动单元驱动发出激光；

多面体转镜驱动单元驱动多面体转镜绕转镜旋转轴匀速旋转，旋转方向与激光器线阵排列方向垂直；

多面体转镜状态反馈单元则用于获取转镜旋转的位置和速度，并将这些信息反馈至激光器驱动单元，用于控制激光器线阵的出光情况。

进一步地，激光雷达扫描系统的使用步骤为：

S1转镜驱动单元开始运行，带动转镜以预设速度开始旋转；

S2转镜状态反馈单元获取转镜旋转位置及速度信息，并将其反馈至激光器线阵驱动转动位置信息单元；

S3激光器线阵驱动单元驱动激光器发光。