一种离轴旋转式激光雷达的制作方法

本技术涉及激光雷达领域，更具体的说是涉及一种离轴旋转式激光雷达。

背景技术：

1、当前应用比较广泛的激光雷达扫描方式是机械旋转式扫描。激光雷达的机械旋转式扫描根据激光发射模块和接收模块是否旋转分为非离轴旋转和离轴旋转两种。

2、其中，离轴旋转式扫描方案由线阵激光器+线阵接收器或单个激光器+单个接收器+振镜实现纵向扫描。激光发射模块和接收模块固定不动，出射激光和反射激光由一个旋转的平面反射镜或多面反射镜反射，从而实现横向扫描。

3、离轴旋转扫描方案采用线阵收发模块或单个激光器、接收器，成本低，装配简单，同时由于避免了激光发射模块和接收模块随着旋转平台旋转，激光雷达的寿命和可靠性有一定提高。但是由于采用离轴旋转方式，激光雷达的视场受到限制。如果采用截面为n边形(n≥3)的多面反射镜，横向视场角为720°/n，小于360°。如果采用平面反射镜，平面反射镜的旋转轴与反射面重合，理论上可以实现360°的横向视场角，但当激光在平面反射镜上的入射角接近90°，即激光方向与平面反射镜接近平行时，反射镜上的光斑需要无限大才能将所有激光能量反射。而实际上激光雷达的反射镜都比较小，此时平面反射镜反射的激光能量非常微弱，无法实现对距离的探测，所以这部分横向视场无法覆盖。另外，由于激光器和接收器通常是与反射镜放置到同一平面的，激光器和接收器也会挡住一部分横向视场。因此，采用平面反射镜做离轴旋转扫描的激光雷达也无法实现360°的横向视场角。

技术实现思路

1、有鉴于此，本实用新型提供如下技术方案：

2、一种离轴旋转式激光雷达，包括：

3、激光发射器，发射出水平方向的激光；

4、第一反射镜，固定设置在激光发射方向上，且与水平面呈45°夹角，以使激光竖直向上反射；

5、第二反射镜，设置在所述第一反射镜反射出的激光的发射方向上，所述第二反射镜具有两个互相垂直的旋转轴，且所述两个旋转轴均经过所述第一反射镜反射出的激光在所述第二反射镜上的入射点；

6、其中，所述第一旋转轴处于不同的旋转角度时，所述第二反射镜的出射激光具有不同的俯仰角，所述第二旋转轴处于不同的旋转角度时，所述第二反射镜的出射激光在水平面上对应不同的方位。

7、可选地，所述第一反射镜或所述第二反射镜为圆形，所述圆形的直径大于激光光束宽度。

8、可选地，所述第一反射镜或所述第二反射镜为正边形，所述正边形内部的对称轴长度大于激光光束宽度。

9、可选地，所述第二反射镜的尺寸满足不小于激光光斑的尺寸，以使得所述第二反射镜的出射激光能量无损失。

10、可选地，所述激光发射器的激光发射中轴线指向所述第一反射镜的中心点。

11、可选地，所述第一反射镜的中心点与所述第二反射镜的中心点位于同一竖直线上。

12、可选地，所述第二反射镜的所述两个互相垂直的旋转轴为电控旋转轴，所述离轴旋转式激光雷达还包括：

13、与所述电控旋转轴连接的驱动电机。

14、可选地，所述电控旋转轴为具有两个不同方向旋转轴的轴承结构。

15、可选地，所述两个互相垂直的旋转轴包括第一旋转轴和第二旋转轴，所述驱动电机包括第一驱动电机和第二驱动电机，其中，所述第一旋转轴由所述第一驱动电机驱动，所述第二旋转轴由所述第二驱动电机驱动。

16、可选地，还包括：激光接收器，所述激光接收器设置在所述第一反射镜的下方或接近所述激光发射器的位置。

17、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种离轴旋转式激光雷达，包括：激光发射器，发射出水平方向的激光；第一反射镜，固定设置在激光发射方向上，且与水平面呈45°夹角，以使激光竖直向上反射；第二反射镜，设置在所述第一反射镜反射出的激光的发射方向上，所述第二反射镜具有两个互相垂直的旋转轴，且所述两个旋转轴均经过所述第一反射镜反射出的激光在所述第二反射镜上的入射点；其中，所述第一旋转轴处于不同的旋转角度时，所述第二反射镜的出射激光具有不同的俯仰角，所述第二旋转轴处于不同的旋转角度时，所述第二反射镜的出射激光在水平面上对应不同的方位。该实现方案中，激光发射器和用于扫描的第二反射镜的出射激光不在同一水平面，避免了激光在平面反射镜上的入射角接近90°时反射激光能量微弱以及激光发射器和接收器阻挡横向视场的问题，能够实现360°横向扫描。

技术特征：

1.一种离轴旋转式激光雷达，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的离轴旋转式激光雷达，其特征在于，所述第一反射镜或所述第二反射镜为圆形，所述圆形的直径大于激光光束宽度。

3.根据权利要求1所述的离轴旋转式激光雷达，其特征在于，所述第一反射镜或所述第二反射镜为正边形，所述正边形内部的对称轴长度大于激光光束宽度。

4.根据权利要求1所述的离轴旋转式激光雷达，其特征在于，所述第二反射镜的尺寸满足不小于激光光斑的尺寸，以使得所述第二反射镜的出射激光能量无损失。

5.根据权利要求1所述的离轴旋转式激光雷达，其特征在于，所述激光发射器的激光发射中轴线指向所述第一反射镜的中心点。

6.根据权利要求1所述的离轴旋转式激光雷达，其特征在于，所述第一反射镜的中心点与所述第二反射镜的中心点位于同一竖直线上。

7.根据权利要求1所述的离轴旋转式激光雷达，其特征在于，所述第二反射镜的所述两个互相垂直的旋转轴为电控旋转轴，所述离轴旋转式激光雷达还包括：

8.根据权利要求7所述的离轴旋转式激光雷达，其特征在于，所述电控旋转轴为具有两个不同方向旋转轴的轴承结构。

9.根据权利要求7所述的离轴旋转式激光雷达，其特征在于，所述两个互相垂直的旋转轴包括第一旋转轴和第二旋转轴，所述驱动电机包括第一驱动电机和第二驱动电机，其中，所述第一旋转轴由所述第一驱动电机驱动，所述第二旋转轴由所述第二驱动电机驱动。

10.根据权利要求1所述的离轴旋转式激光雷达，其特征在于，还包括：激光接收器，所述激光接收器设置在所述第一反射镜的下方或接近所述激光发射器的位置。

技术总结
本技术公开提供了一种离轴旋转式激光雷达，包括：激光发射器，发射出水平方向的激光；第一反射镜，固定设置在激光发射方向上，且与水平面呈45°夹角；第二反射镜，设置在所述第一反射镜反射出的激光的发射方向上，所述第二反射镜具有两个互相垂直的旋转轴，且所述两个旋转轴均经过所述第一反射镜反射出的激光在所述第二反射镜上的入射点。该方案中，激光发射器固定，激光扫描过程中不运动，稳定性高，结构简单；激光发射器和用于扫描的第二反射镜的出射激光不在同一水平面，避免了普通离轴旋转激光雷达常见的激光在平面反射镜上的入射角接近90°时反射激光能量微弱以及激光发射器和接收器阻挡横向视场的问题，能够实现360°横向扫描。

技术研发人员：吴劲松,王顺月,张佳雯
受保护的技术使用者：北京经纬恒润科技股份有限公司
技术研发日：20230511
技术公布日：2024/1/15