[發明專利]一種基于MEMS振鏡的三維掃描激光雷達

在審

• 申請號: 201811105384.8
• 申請日: 2018-09-21
• 公開（公告）號: CN109270513A
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發明（設計）人: 王春生;王劍波;王鵬
• 申請（專利權）人: 北京因泰立科技有限公司
• 主分類號: G01S7/481
• 分類號: G01S7/481;G01S17/02
• 代理公司: 北京太兆天元知識產權代理有限責任公司 11108
• 代理人: 張洪年

本發明公開了一種基于MEMS振鏡的三維掃描激光雷達，包括控制模塊、多組發射模塊和多組接收模塊，所述發射模塊用于在俯仰方向和水平方向分區域連續掃描發射，所述接收模塊用于在各個方向分區域接收探測回波，所述控制模塊用于控制所述發射模塊發射不同編碼的光脈沖，控制所述接收模塊接收所述光脈沖，而且對所述光脈沖進行解碼，最后根據采集數據形成點云圖形。本發明提供的三維掃描激光雷達之中的發射模塊使用雙振鏡和光學元件進行組合發射，接收模塊使用接收鏡頭、陣列光開關和面探測器進行組合接收。本發明提供的三維掃描激光雷達結構緊湊，減小了體積和重量，降低了成本，提高了散熱效果。

技術領域

本發明涉及激光探測技術領域，尤其涉及一種基于MEMS振鏡的三維掃描激光雷達。

背景技術

激光掃描測距雷達能夠用于檢測目標位置、輪廓和速度，激光測距雷達的應用領域逐步拓展，精確測量、導航定位、安全避障，而且開始應用于無人駕駛技術。目前三維掃描激光雷達在垂直方向為多層掃描，能夠很好的反應待測物的特征信息，適用于多個領域，例如無人駕駛的導航、形狀輪廓檢測。

目前的三維掃描激光雷達大多采用多線掃描方式，即發射使用多個激光管順序發射，結構為多個激光管縱向排列，每個激光管之間具有一定的夾角，垂直發射視場為30°至40°，接收模塊在對應角度進行接收，每一個接收探測器對應一個發射角度，結構為接收模塊和發射模塊在兩側對稱排布，內部使用反光鏡進行光路轉折，然后在水平方向旋轉實現三維掃描測距。現有的三維掃描激光雷達快速獲得掃描測試信息，并且采集更多的特征信息提高點陣像素，多線激光雷達采用控制多個發射二極管在垂直方向順序發射，同時對應多個發射二極管安裝同等數量的接收探測器，造成垂直方向體積增大，功耗散熱提高，并且需要無線供電和無線傳輸，因此成本居高不下，制約了多線激光雷達的發展。

發明內容

為解決現有技術存在的局限和缺陷，本發明提供一種基于MEMS振鏡的三維掃描激光雷達，包括控制模塊、多組發射模塊和多組接收模塊；所述發射模塊包括第一MEMS振鏡、第二MEMS振鏡、聚焦透鏡、自由曲面反射鏡、分光鏡、CCD鏡頭、CCD探測器和光纖接收鏡頭；所述接收模塊包括接收鏡頭、陣列光開關和面陣探測器；

所述自由曲面反射鏡為凹面反射鏡，所述凹面反射鏡包括橢圓面反射鏡、球面反射鏡和拋物面反射鏡之中的至少一種；所述陣列光開關為DMD微鏡陣列或者MEMS振鏡陣列；

所述控制模塊用于控制所述發射模塊發射不同編碼的光脈沖；

所述發射模塊用于在俯仰方向和水平方向分區域連續掃描發射；

所述控制模塊用于控制所述接收模塊接收所述光脈沖，而且對所述光脈沖進行解碼；

所述接收模塊用于在各個方向分區域探測回波；

所述控制模塊用于根據獲得的數據形成點云圖形。

可選的，所述發射光束通過所述聚焦透鏡聚焦，照射到所述第一MEMS振鏡，然后掃描照射到所述自由曲面反射鏡，再反射到所述第二MEMS振鏡，最后經過所述分光鏡進行發射。

可選的，所述分光鏡的分光比例范圍為1:20至1:8，所述CCD鏡頭設置在所述分光鏡分光比例少的一面。

可選的，所述CCD探測器用于接收所述分光鏡的部分光源，所述光纖接收鏡頭用于接收所述分光鏡的另一部分光源，而且將這部分光源傳導至所述接收模塊。

可選的，所述光脈沖為脈沖強度調制、脈寬調制或者相位調制。

可選的，所述控制模塊用于控制所述陣列光開關隨著照射角度的不同進行相應接收角度的開合關閉。

可選的，還包括AD采集模塊、濾波擬合模塊、掃描點陣模塊，所述AD采集模塊分別與所述控制模塊和所述濾波擬合模塊連接，所述掃描點陣模塊與所述濾波擬合模塊連接；