[发明专利]激光扫描装置和包括其的激光雷达装置

说明书

本发明涉及一种激光扫描装置和包括其的激光雷达装置，所述激光扫描装置包括:旋转棱镜，发射组件和接收组件，其中，所述旋转棱镜位于光路中心，所述发射组件和接收组件分布在所述旋转棱镜两侧；所述发射组件用于向所述旋转棱镜的第一表面发射激光；所述旋转棱镜绕其竖直中心轴旋转，进行视场扫描，所述激光经过所述第一表面反射至目标物上产生回波信号，所述回波信号以原角度返回，经过所述旋转棱镜的第二表面反射进入所述接收组件，所述目标物接收的激光和反射的回波信号不共轴；所述接收组件用于接收经过所述旋转棱镜的第二表面发射的回波信号。本发明利用旁轴模式实现光线收发，使得收发布局更加合理，且采用旋转棱镜扫描，提高了扫描频率。

技术领域

本发明涉及激光扫描技术领域，尤其涉及一种激光扫描装置和包括其的激光雷达装置。

背景技术

目前，激光雷达多采用将接收器件和发射器件(简称收发器件)与转子同步旋转，或者将收发器件固定，通过增加旋转反射镜进行角度的扫描。上述方式中，由于将收发器件或反射镜作为转子，若达到高速旋转，则必须实现重心的严格配平，再加上机械旋转固有的摩擦损耗，因此以高速旋转来实现激光雷达的高频扫描一直是一个技术难题。

此外，现有的激光雷达均采用收发共轴方式，即发射光和接收光位于同一轴线，发射光沿发射光的路径原路返回，收发共轴方式布局紧凑，在单线收发系统中广泛适用，但发射器件和接收器件位于旋转反射镜同一侧，造成旋转反射镜一侧布局紧凑，另一侧空置，因此很难在有限空间尺寸限制下满足多线收发的阵列排布需求。

发明内容

本发明目的在于，提供一种激光扫描装置和包括其的激光雷达装置，利用旁轴模式实现光线收发，使得收发布局更加合理，且采用旋转棱镜扫描，也提高了激光雷达装置的扫描频率。

为了解决上述技术问题，根据本发明第一实施例，提供了一种激光扫描装置，包括:旋转棱镜，发射组件和接收组件，其中，

所述旋转棱镜位于光路中心，所述发射组件和接收组件分布在所述旋转棱镜两侧；

所述发射组件用于向所述旋转棱镜的第一表面发射激光；

所述旋转棱镜绕其竖直中心轴旋转，进行视场扫描，所述激光经过所述第一表面反射至目标物上产生回波信号，所述回波信号以原角度返回，经过所述旋转棱镜的第二表面反射进入所述接收组件，所述目标物接收的激光和反射的回波信号不共轴；

所述接收组件用于接收经过所述旋转棱镜的第二表面发射的回波信号。

进一步的，所述发射组件包括发射阵列、第一光学反射镜和第一透镜组，其中，

所述发射阵列用于向所述第一光学反射镜发射多路激光；

所述第一光学反射镜用于将所述多路激光折叠后发送至所述第一透镜组；

所述第一透镜组用于将所接收的多路激光进行准直，所述准直后的多路激光以平行光的形式照射在所述旋转棱镜的第一表面。

进一步的，所述发射阵列包括多个在与所述旋转棱镜的竖直中心轴平行的方向分布的激光二极管，每个所述激光二极管对应一个单独的发射角。

进一步的，所述第一透镜组包括三个沿光线传播方向间隔排布的透镜，焦距组成为正、负、正，其中，根据所述第一透镜组焦距确定所述第一透镜组与所述发射阵列端面的距离。

进一步的，所述旋转棱镜为四棱镜，具有六个面，包括竖直中心轴穿过的顶面和底面，以及四个相同的侧面，每两个相邻侧面的夹角为90度，所述四棱镜旋转过程中，用于接收所述接收组件所发射的激光的侧面为所述第一表面，用于将所述回波信号反射进入所述接收组件的侧面为所述第二表面。

进一步的，所述接收组件包括第二透镜组、第二光学反射镜和接收阵列，其中，