[發(fā)明專利]一種基于微機(jī)電振鏡的光學(xué)裝置和激光雷達(dá)系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611179965.7
• 申請(qǐng)日: 2016-12-19
• 公開（公告）號(hào): CN108205124A
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 屈志巍;王慶飛;張正正
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京萬(wàn)集科技股份有限公司
• 主分類號(hào): G01S7/481
• 分類號(hào): G01S7/481;G02B26/08
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 湯財(cái)寶

本發(fā)明公開了一種基于微機(jī)電振鏡的光學(xué)裝置和激光雷達(dá)系統(tǒng)，該裝置包括激光發(fā)射單元、微機(jī)電振鏡、微機(jī)電振鏡控制單元、擴(kuò)角放大單元和光學(xué)接收單元；經(jīng)所述的激光發(fā)射單元發(fā)射的激光光束入射至所述微機(jī)電振鏡，經(jīng)所述微機(jī)電振鏡出射的激光光束入射到擴(kuò)角放大單元；激光光束經(jīng)擴(kuò)角后對(duì)被測(cè)物進(jìn)行掃描；經(jīng)被測(cè)物反射的反射光束經(jīng)所述的擴(kuò)角放大單元反射至所述的光學(xué)接收單元。相比于采用多線激光機(jī)械式掃描激光雷達(dá)光學(xué)裝置，該裝置中微機(jī)電振鏡的使用提高了掃描激光雷達(dá)光學(xué)裝置的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)了使用壽命，減小了原器件數(shù)量，降低了成本，縮小了尺寸。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于激光雷達(dá)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于微機(jī)電振鏡的激光雷達(dá)光學(xué)裝置和激光雷達(dá)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著激光雷達(dá)在民用領(lǐng)域的不斷發(fā)展，高精度、小體積、低成本的激光雷達(dá)的需求不斷增加，對(duì)光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域和相關(guān)配合領(lǐng)域提出了新的要求和挑戰(zhàn)。激光雷達(dá)對(duì)其核心光學(xué)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、空間尺寸、核心光電器件成本提出了更嚴(yán)格的要求，系統(tǒng)穩(wěn)定性的高低會(huì)嚴(yán)重影響激光雷達(dá)的測(cè)量精度和使用壽命，體積過(guò)大不易于進(jìn)行系統(tǒng)與其他設(shè)備的集成使用，成本過(guò)高也不利于激光雷達(dá)的普及推廣。提高系統(tǒng)穩(wěn)定性、減小空間尺寸及光電器件數(shù)量在一定程度上能夠提高激光雷達(dá)使用壽命及穩(wěn)定性，小型化激光雷達(dá)的同時(shí)能夠降低系統(tǒng)成本。

然而，日前常用的機(jī)械式掃描多線激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，光電器件繁多，這些因素會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定性、使用壽命降低，成本增加的同時(shí)增加了空間尺寸。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明目要解決的技術(shù)問(wèn)題是如何提高掃描激光雷達(dá)光學(xué)裝置的系統(tǒng)穩(wěn)定性、簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、延長(zhǎng)使用壽命、降低成本。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的提供了一種基于微機(jī)電振鏡的光學(xué)裝置，包括激光發(fā)射單元、微機(jī)電振鏡、微機(jī)電振鏡控制單元、擴(kuò)角放大單元和光學(xué)接收單元；

所述激光發(fā)射單元發(fā)射激光光束至所述微機(jī)電振鏡；

所述微機(jī)電振鏡將激光光束偏轉(zhuǎn)后反射至擴(kuò)角放大單元；

所述擴(kuò)角放大單元將激光光束擴(kuò)大掃描角度后對(duì)被測(cè)物進(jìn)行掃描；

所述擴(kuò)角放大單元將被測(cè)物反射的激光光束反射至所述光學(xué)接收單元；

其中，所述微機(jī)電振鏡控制單元用于調(diào)整所述微機(jī)電振鏡的偏轉(zhuǎn)角，使其在互相垂直的兩個(gè)方向上振動(dòng)。

其中，所述激光發(fā)射單元包括激光發(fā)生器和光學(xué)準(zhǔn)直鏡組；

所述激光發(fā)生器與所述光學(xué)準(zhǔn)直鏡組的主光軸重合。

其中，所述激光發(fā)生器包括激光調(diào)制部件和激光發(fā)射部件，所述激光調(diào)制部件用于調(diào)制所述的激光發(fā)光部件產(chǎn)生調(diào)制激光光束。

其中，所述光學(xué)準(zhǔn)直鏡組包括至少一片自由曲面透鏡或至少兩片球面鏡，用于對(duì)入射的激光光束進(jìn)行準(zhǔn)直。

其中，其特征在于，所述光學(xué)準(zhǔn)直鏡組由對(duì)近紅外光有高透過(guò)率的材料加工而成。

其中，所述的擴(kuò)角放大單元包括反射鏡和擴(kuò)角鏡，其通過(guò)反射原理擴(kuò)大出射光束的掃描角度。

其中，所述光學(xué)接收單元包括接收光學(xué)鏡組和光電探測(cè)器；

所述反射鏡、所述接收光學(xué)鏡組和所述光電探測(cè)器主軸重合。

其中，所述接收光學(xué)鏡組包括至少2組鏡片，用于將從被測(cè)物反射的激光光束經(jīng)所述反射鏡反射后匯聚到所述光電探測(cè)器上。

其中，所述反射鏡在接收光學(xué)單元光軸方向上的投影面積不小于所述接收光學(xué)鏡組的有效孔徑。

其中，所述接收光學(xué)鏡組由對(duì)近紅外光有高透過(guò)率的材料加工而成。