一种激光雷达系统的制作方法

文档序号:17988502发布日期:2019-06-22 00:35阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种激光雷达系统,其特征在于,包括:

光发射单元,用于向目标对象发射光;其中,所述光发射单元包括光源和扫描单元,所述扫描单元被构造为以可控制的偏转角度对来自所述光源的光进行反射,以对目标对象进行扫描;

光接收单元,用于接收从目标对象反射的光并输出探测值;其中,所述光接收单元包括光电传感器装置;

控制单元,其与所述光发射单元和所述光接收单元通信耦接,其中所述控制单元被构造为对所述光发射单元进行控制,对所述探测值进行处理;并且对所述扫描单元的偏转角度进行控制;

其中,从所述光发射单元发射的光到达目标对象的光路与从目标对象反射的光到达所述光接收单元的光路是非同轴的。

2.根据权利要求1所述的激光雷达系统,其特征在于,所述扫描单元可以选自包括以下的组:反射镜、棱镜、机械镜、偏振光栅和光学相控阵。

3.根据权利要求1所述的激光雷达系统,其特征在于,所述光发射单元还包括发射透镜,所述发射透镜用于对从所述扫描单元反射的光进行整形、分离或扩束。

4.根据权利要求1所述的激光雷达系统,其特征在于,所述光发射单元包括光源和光学组件,其中光学组件被构造为对所述光源发出的光进行准直或聚焦。

5.根据权利要求1所述的激光雷达系统,其特征在于,所述光接收单元的光电传感装置包括光电探测器。

6.根据权利要求5所述的激光雷达系统,其特征在于,所述光接收单元还包括接收透镜,其中从目标对象反射的光经所述接收透镜聚焦后到达所述光电探测器,所述接收透镜的焦点在所述光电探测器表面的前方、之上或者后方。

7.根据权利要求1所述的激光雷达系统,其特征在于,所述光发射单元包括:

第一光源,用于发射第一光;

第二光源,用于发射第二光;

所述扫描单元,用于以偏转角度对入射到其上的第一光和第二光进行反射;

第一反射镜,包括相对的第一表面和第二表面,其中第一光经第一反射镜的第一表面反射后到达所述扫描单元;和

第二反射镜,用于对第二光进行反射,其中反射后的第二光经由第一反射镜的第二表面透射穿过第一反射镜后到达所述扫描单元,

其中,从第一反射镜反射离开的第一光的光路与从第二反射镜反射离开的第二光的光路重叠。

8.根据权利要求7所述的激光雷达系统,其特征在于,所述第一反射镜的反射率远大于其透射率。

9.根据权利要求7所述的激光雷达系统,其特征在于,所述第一反射镜的第一表面涂覆有反射涂层。

10.根据权利要求7所述的激光雷达系统,其特征在于,所述光发射单元还包括:

第三光源,用于发射第三光;和

第三反射镜,用于对第三光进行反射,

其中,所述第二反射镜包括相对的第一表面和第二表面,所述第二光经所述第二反射镜的第一表面进行反射,反射后的第三光依次经由所述第二反射镜的第二表面和所述第一反射镜的第二表面透射后达到所述扫描单元,

其中,从所述第三反射镜反射离开的第三光的光路与从所述第二反射镜反射离开的第二光的光路重叠。

11.根据权利要求7所述的激光雷达系统,其特征在于,仅所述第一光源工作,当所述光接收单元中输出信号发生饱和时,自动关闭所述第一光源切换至所述第二光源进行工作。

12.根据权利要求7所述的激光雷达系统,其特征在于,所述第一光源和所述第二光源为同一光源,所述同一光源的位置可调整为使得在第一位置发射的光经由所述第一反射镜反射后的光路与在第二位置发射的光经由所述第二反射镜反射后的光路重叠。

13.根据权利要求1所述的激光雷达系统,其特征在于,所述光发射单元包括:

第一光源,用于发射第一光;

第二光源,用于发射第二光,其中第一光和第二光的偏振方向垂直;

所述扫描单元用于以偏转角度对入射到其上的第一光和第二光进行反射;和

偏振分束棱镜,被构造为使第一光反射并使第二光透射,反射后的第一光和透射后的第二光经由重叠的光路到达所述扫描单元上的同一位置。

14.根据权利要求13所述的激光雷达系统,其特征在于,所述第一光源和所述第二光源按照一定频率交替工作。

15.根据权利要求14所述的激光雷达系统,其特征在于,所述第一光源和所述第二光源是脉冲光源,所述一定频率是脉冲光源的重复频率的两倍。

16.根据权利要求1所述的激光雷达系统,其特征在于,所述光发射单元还包括:

光学元件,用于使入射到其上的来自所述扫描单元的反射光的一部分反射并使另一部分透射通过;

光电探测器组件,包括多个光电探测器的排列,用于接收来自光学元件的反射光并输出光电流。

17.根据权利要求16所述的激光雷达系统,其特征在于,所述光发射单元还包括处理电路,所述处理电路耦接到所述光电探测器组件,所述处理电路根据所述多个光电探测器中每个光电探测器输出的光电流计算扫描单元的偏转角度。

18.根据权利要求17所述的激光雷达系统,其特征在于,所述控制单元耦接到所述处理电路和所述扫描单元,并被构造为基于计算的偏转角度对所述扫描单元进行调整。

19.根据权利要求16所述的激光雷达系统,其特征在于,所述光电探测器组件是四象限光电探测器。

20.根据权利要求1所述的激光雷达系统,其特征在于,所述光发射单元还包括:

聚焦透镜,其位于所述光源和所述扫描单元之间,用于将所述光源发射的光聚焦到所述扫描单元上;以及

准直透镜,用于对从所述扫描单元反射的光进行准直。

21.根据权利要求20所述的激光雷达系统,其特征在于,所述聚焦透镜的焦点在所述扫描单元之前、之上或者之后。

22.根据权利要求20所述的激光雷达系统,其特征在于,经所述准直透镜准直后的光的光斑直径大于所述扫描单元的直径。

23.根据权利要求20所述的激光雷达系统,其特征在于,所述光发射单元还包括扩束透镜,所述扩束透镜用于对经由所述准直透镜准直的光进行扩束。

24.根据权利要求23所述的激光雷达系统,其特征在于,通过所述扫描单元以不同偏转角度反射的光经所述准直透镜的对应不同部分进行准直。

25.根据权利要求20所述的激光雷达系统,其特征在于,所述光发射单元还包括:

第二光源,用于发射第二光;

第二聚焦透镜,位于所述第二光源和扫描单元之间,用于将第二光源发射的光聚焦到扫描单元上;以及

第二准直透镜,用于对从扫描单元反射的第二光进行准直,

其中来自所述光源的光和来自第二光源的光分别被聚焦到扫描单元的同一位置上。

26.根据权利要求25所述的激光雷达系统,其特征在于,所述第二聚焦透镜的焦点在所述扫描单元之前、之上或者之后。

27.根据权利要求25所述的激光雷达系统,其特征在于,所述第二准直透镜准直后的光的光斑直径大于所述扫描单元的直径。

28.根据权利要求1所述的激光雷达系统,其特征在于,所述光接收单元的光电传感器装置包括:

二维光电探测器阵列,包括多个光电探测器;和

二维读出电路阵列,包括多个读出电路单元;

其中,所述多个读出电路单元与所述多个光电探测器一一对应,每个读出电路单元包括选择开关。

29.根据权利要求28所述的激光雷达系统,其特征在于,所述光接收单元的光电传感器装置还包括用于耦接所述二维光电探测器阵列和所述二维读出电路阵列的多个电气连接件。

30.根据权利要求29所述的激光雷达系统,其特征在于,每个电气连接件以块接或桥接方式耦接每个光电探测器和相应的读出电路单元。

31.根据权利要求28所述的激光雷达系统,其特征在于,所述多个光电探测器是雪崩光电二极管。

32.根据权利要求28所述的激光雷达系统,其特征在于,所述多个读出电路单元基于CMOS工艺。

33.根据权利要求28所述的激光雷达系统,其特征在于,每个读出电路单元还包括跨阻放大器,从每个光电探测器输出的光电流通过相应的跨阻放大器和选择开关被输出。

34.根据权利要求28所述的激光雷达系统,其特征在于,所述选择开关是MOSFET或JFET。

35.根据权利要求28所述的激光雷达系统,其特征在于,所述选择开关基于选择控制信号被接通或断开。

36.根据权利要求35所述的激光雷达系统,其特征在于,所述选择控制信号基于在相应光电探测器处接收到的光的光斑大小和角度中的至少一者。

37.根据权利要求1所述的激光雷达系统,其特征在于,所述光接收单元的光电传感器装置包括:

光电探测器阵列,其包括第一数量个光电探测器;和

读出电路,包括开关阵列和第二数量个后处理电路,其中所述开关阵列中选择开关的数量为第一数量与第二数量的乘积,其中所述开关阵列用于将第一数量个光电探测器中任意一个的输出连接到第二数量个后处理电路中的任意一个。

38.根据权利要求37所述的激光雷达系统,其特征在于,所述读出电路还包括与第一数量个光电探测器一一对应的第一数量个跨阻放大器,每个跨阻放大器用于对从相应光电探测器输出的信号进行放大。

39.根据权利要求37所述的激光雷达系统,其特征在于,所述开关阵列中的每个选择开关是FET、MOSFET、BJT中的至少一者。

40.根据权利要求37所述的激光雷达系统,其特征在于,还包括光学滤波器,所述光学滤波器位于接收透镜和所述光电探测器阵列之间。

41.根据权利要求1所述的激光雷达系统,其特征在于,所述光接收单元的光电传感器装置包括:

光电探测器阵列,包括多个光电探测器;和

光学快门,包括透光部分和遮光部分,其中光通过所述透光部分到达所述光电探测器阵列的相应光电探测器,

其中所述透光部分在所述光学快门上的位置是电学可调的。

42.根据权利要求41所述的激光雷达系统,其特征在于,所述光学快门是基于MEMS的微快门阵列。

43.根据权利要求42所述的激光雷达系统,其特征在于,所述微快门阵列中的每个微快门单元包括可独立电控的挡光组件。

44.根据权利要求42所述的激光雷达系统,其特征在于,所述微快门阵列中的每个微快门单元与光电探测器阵列中的相应光电探测器对准。

45.根据权利要求41所述的激光雷达系统,其特征在于,所述光学快门是基于LCD的快门阵列,所述基于LCD的快门阵列包括多个单独的LCD元件,每个LCD元件与所述光电探测器阵列中的相应光电探测器对准。

46.根据权利要求41所述的激光雷达系统,其特征在于,所述透光部分在所述光学快门上的位置是基于反射到所述光学快门上的光的光斑大小和角度中的至少一者来调节的。

当前第2页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1