[发明专利]激光雷达发射装置、激光雷达装置及电子设备

说明书

本申请涉及一种激光雷达发射装置、激光雷达装置及电子设备，发射装置包括：光源，包括M*N个发光单元组成的发光阵列，用于发射M*N束光，M、N为正整数，其中，发光阵列每一行的发光单元沿第一方向排列，发光阵列每一列的发光单元沿第二方向上排列，第一方向与第二方向垂直；准直镜，用于准直M*N束光；扩散片，扩散片具有第一方向上的第一视场角，用于将M*N束光转化为M*N束具有第一方向上的第一发散角的线形光，并将线形光投射至目标对象形成平行于第一方向的N条线形光斑，每条线形光斑由M束线形光重合形成，第一视场角等于第一发散角。本申请的激光雷达发射装置使得激光雷达在测量精度高的同时，结构简单且支持三维深度信息的测量。

技术领域

本申请涉及激光雷达技术领域，并且更具体地，涉及一种激光雷达发射装置、激光雷达装置及电子设备。

背景技术

即时定位与地图构建(Simultaneous localization and mapping,SLAM)技术常被用于解决移动机器人在未知环境下的定位与地图构建问题，从而被广泛应用于扫地机器人、服务机器人、无人机、自动驾驶汽车等需要在无人操作的情况下自动实现实时定位、路径规划、躲避障碍物等功能的设备中。SLAM根据传感器类型，可以分为激光SLAM和视觉SLAM，其中激光SLAM利用激光雷达来实现，通常能够实现非常高测量精度。激光SLAM基于激光直接成型(Laser direct structuring,LDS)技术实现距离测绘并通过额外的传感器模组进行智能避障。LDS通过360度高速旋转的单束激光实时测量不同旋转角度下目标对象的距离。受限于LDS的激光数量以及旋转测距的测量模式，基于LDS的激光SLAM仅能进行二维测距且测量模组的机械结构需要凸出电子设备的顶部才能进行测量，存在可靠性较低、使用寿命较短的问题。

因此，需要为SLAM技术提供结构更加简单、测量精度更高的激光雷达装置。

发明内容

本申请实施例提供了一种激光雷达发射装置、激光雷达装置及电子设备，在测量精度高的同时，结构简单且支持三维深度信息的测量。

第一方面，提供一种激光雷达的发射装置，包括：光源，包括M*N个发光单元组成的发光阵列，用于发射M*N束光，M、N为正整数，其中，所述发光阵列每一行的所述发光单元沿第一方向排列，所述发光阵列每一列的所述发光单元沿第二方向上排列，所述第一方向与所述第二方向垂直；准直镜，用于准直所述M*N束光；扩散片，所述扩散片具有所述第一方向上的第一视场角，用于将所述M*N束光转化为M*N束具有所述第一方向上的第一发散角的线形光，并将所述线形光投射至目标对象形成平行于所述第一方向的N条线形光斑，每条所述线形光斑由M束所述线形光形成，所述第一视场角等于所述第一发散角。

本申请实施例中，将飞行时间相机中的发射装置进行特殊设计，使用在第一方向上具有第一视场角的扩散片得到与第一方向平行的线形光束，使得光源、准直镜和扩散片组成的发射装置结构简单，且能够进行高精度激光雷达测绘。一方面，发射装置利用具有发光阵列的光源，发光阵列发出的光经过准直镜和扩散片的光束整形后即形成多束线形光束，使得发射装置能够同时向待测目标发射多线激光，进行三维深度信息的测量，提高了发射装置的测量性能以及测量精度，且发射装置尺寸较小，便于集成于设备中；另一方面，发射装置发出的多束线形光在第一方向上具有第一发散角，该第一发散角等于扩散片在第一方向上的第一视场角，使得发射装置无需旋转即可实时测量目标对象的深度信息，避免了旋转式机械结构的使用，延长了发射装置的使用寿命，同时，由于发射装置发射的光场本身在第一方向上具有第一视场角，不需要通过旋转光源以获得第一方向上的视场角，故无需安装在凸出设备顶部的位置来避免设备对光源的遮挡，使得扫地机可以进入低矮空间；发射装置发出的多束线形光因具有与第一视场角相等的第一发散角，还能用于障碍物检测与躲避中，使得电子装置仅使用一个发射装置就能支持地图构建与障碍物躲避两项功能，降低成本的同时利于设备的小型化、轻薄化。

应理解，第一方向可以是水平方向，也可以是竖直方向。第一视场角通常大于或等于60度。