[实用新型]一种光路系统及激光雷达

说明书

本实用新型公开了一种光路系统及激光雷达，光路系统将N个同步光线射入旋转多面体棱镜，经旋转多面体棱镜形成N个扫描光，扫描光经固定多面体棱镜反射后形成N个同步从圆心向外方向射出的垂直方向扫描光，相对于单光源将提高N倍刷新率，在保持1/N的刷新率时则相应增加每个水平角度扫描时长，提高水平扫描角内的垂直方向扫描时间，提高垂直方向分辨率，此激光雷达，包括至少两个激光发射器、光路系统、水平旋转结构、电机控制模组，通过激光发射器发出的激光经光路系统发出N个垂直方向扫描光，在刷新率不变的情况下可以减低旋转速度，增加每个水平角度扫描时长，从而提高该水平扫描角内的垂直方向扫描时间，倍数级的提高垂直方向上分辨率。

技术领域

本实用新型涉及检测领域，特别是涉及一种光路系统及激光雷达。

背景技术

在自动驾驶等领域中，激光雷达的水平分辨率、垂直分辨率和刷新率越高，对自动驾驶的安全性就越好。现有技术中的激光雷达，主要分为两大类，第一类为旋转式多线激光雷达，第二类为非旋转式激光雷达即固态激光雷达。

第一类采用机械旋转方式实现三维扫描可以满足无人驾驶对0.1°水平分辨率(360°)、0.2-0.3°垂直分辨率(上下15°)及10-20帧刷新频率的技术要求，但在垂直方向上分辨率和激光发射器和接收器数量成正比，例如在垂直方向上30°视场内要细分128份，则需要128个激光发射器和128个接收器，且量产过程中必须对每个发射器和接收器进行标定，人力投入大，产品良率低。因此现有技术中的使用多个激光器的机械旋转式激光雷达成本很高。

第二类固态激光雷达有三种，第一种为MEMS(微机电系统)方案，采用微型MEMS扫描镜来控制激光束；另一种采用称为光学相控阵的技术来控制激光束，而无需任何运动部件；第三种则被称为泛光(Flash)成像LiDAR，无需光束转向，只需一次闪光即可照明整个场景，再通过类似于数码相机的二维阵列图像传感器探测反射回来的光线。但第二类固态激光雷达只能扫描一个方向，无法360°扫描，必须多个这样的固态雷达配合才能达到第一类激光雷达的效果，且只有第一类技术比较成熟，所以成本也无法大幅下降及量产。

发明专利CN107153185A公开了一种激光雷达及激光雷达控制方法，采用垂直振镜和水平旋转结构配合完成三维扫描，采用一个发射器通过振镜实现垂直方向扫描，代替多个发射器以求降低成本及结构的复杂性，但由于无人驾驶对激光雷达水平分辨率要求0.1°及刷新频率10帧或以上，并且测量距离要达到200m，根据这技术要求水平方向每扫过0.1°的时间为27μs，而每一次测量时间至少2μs，在垂直方向上只能测量13次，即垂直分辨率只能做到2.2°，所以达不到第一种多发射器/接收器激光雷达的技术参数要求，无法完全替代上述的第一类激光雷达。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种提高垂直方向分辨率的光路系统。

本实用新型还提供一种包含此光路系统的激光雷达。

本实用新型所采取的技术方案是：

根据本实用新型第一方面实施例的光路系统，其包括N个以圆周等分方式同步发光光源、旋转多面体棱镜和固定多面体棱镜，光线射入旋转多面体棱镜，经过所述旋转多面体棱镜反射或折射后形成扫描光，所述扫描光经所述固定多面体棱镜反射形成N个同步从圆心向外方向射出的垂直方向扫描光。

本实用新型的有益效果：此光路系统，N个同步光线射入旋转多面体棱镜，经过旋转多面体棱镜形成N个扫描光，扫描光经固定多面体棱镜反射后形成N个同步从圆心向外方向射出的垂直方向扫描光，相对于一个光源时的刷新率将提高N倍刷新率，在保持1/N的刷新率时则相应增加每个水平角度扫描时长，提高水平扫描角内的垂直方向扫描时间，倍数级提高垂直方向上的分辨率。