[發明專利]一種激光雷達及激光雷達的二維掃描方法

在審

• 申請號: 202011090408.4
• 申請日: 2020-10-13
• 公開（公告）號: CN112327310A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 黃錦熙;俞佳晨;鞏少斌;陳一帆;白云峰
• 申請（專利權）人: 浙江光珀智能科技有限公司
• 主分類號: G01S17/02
• 分類號: G01S17/02;G01S17/06;G01S7/481
• 代理公司: 杭州鈐韜知識產權代理事務所(普通合伙) 33329
• 代理人: 唐靈;趙杰香

本發明公開了一種激光雷達及激光雷達的二維掃描方法，該激光雷達包括至少一個可調諧激光器和掃描裝置，可調諧激光器用于輸出波長連續可變的激光束；所述掃描裝置包括至少一個掃瞄鏡和驅動裝置，掃瞄鏡上設有衍射光柵，可以對不同波段的光具有不同衍射角。通過掃描鏡的振動或是旋轉，實現水平一維方向的連續掃描，通過改變可調諧激光器輸出的波長，經過光柵衍射，得到出射角度不同的激光束，實現垂直二維方向的掃描。本發明增加了激光點云的密度，提高了空間方位的分辨率，裝置結構簡單、且易于實現。

技術領域

本發明涉及激光雷達技術領域，尤其涉及一種激光雷達及該激光雷達的二維掃描方法。

背景技術

激光雷達是利用激光束搜索、跟蹤目標并精確測定目標方位、距離和速度的設備。與微波雷達相比，激光雷達具有分辨率高、隱藏性好、低空探測性能好、體積小、質量輕等優點。目前較為成熟的激光雷達有機械掃描雷達和非掃描雷達；目前掃描式的激光雷達占據比較大的市場份額；從現有技術來看掃描式的激光雷達有兩種，一種是機械掃描，通過電機驅動鏡面轉動，并利用幾何光學的原理實現光束的偏轉，掃描出三維點云圖；此種方式掃描可以算作點掃描的方式，缺點是分辨率比較低，在遠距離時只能分辨比較大的物體且體積比較大。

另一種是MEMS(Micro Electromechanical System，微機電系統)掃描，通過微型反射鏡的快速振動來實現光束掃描；其系統比較小，可以很好的克服機械掃描系統體積大的缺點；但MEMS做點掃描時，速度慢，重復性差，同樣存在分辨率低的問題；MEMS做線掃描時，分辨率有所提高，但受限于MEMS 器件的口徑，系統設計的難度增大。

所以，有必要提出一種新的方案，利用可調諧激光器與光柵結合實現一種激光雷達二維掃描方法。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種激光雷達二維掃描的方法及裝置；利用可調諧激光器與光柵結合實現激光雷達二維掃描；通過控制粘貼有光柵的掃描鏡的振動或是旋轉，實現水平一維方向的連續掃描，通過改變可調諧激光器輸出的波長，經過光柵衍射，得到出射角度不同的激光束，實現垂直二維方向的掃描，本方法增加了激光點云的密度，提高了空間方位的分辨率，且結構簡單。

根據本發明的目的提出的一種激光雷達，包括至少一個可調諧激光器和掃描裝置，其中，

所述可調諧激光器，用于輸出波長連續可變的激光束；

所述掃描裝置包括至少一個掃瞄鏡和驅動裝置，所述至少一個掃瞄鏡連接在所述驅動裝置上，并在該驅動裝置驅動下繞第一方向做轉動或擺動，所述至少一個掃瞄鏡上設有衍射光柵，所述衍射光柵的光柵軸垂直于所述第一方向放置，并對不同波段的光具有不同衍射角，

所述可調諧激光器射出的激光束以一個入射角入射到所述掃瞄鏡時，通過對輸出波長的連續調諧，使不同波段的光入射至所述衍射光柵上，從而以不同衍射角反射在第一方向上的連續掃描區域，同時所述掃瞄鏡的轉動或擺動，使得所述激光束在垂直于所述第一方向上形成連續掃描區域。

優選的，所述可調諧激光器輸出的激光束在可見光至紅外光波段區間內做連續變化。

優選的，所述連續變化的激光束經過所述衍射光柵之后，由最低波段至最高波段以不同衍射角形成反射形成在第一方向上的連續掃描區域具有第一掃描角，該第一掃描角的角平分面垂直于所述第一方向。

優選的，還包括多面柱體平臺，所述多面柱體平臺具有在外徑方向上多個彼此相接且相等的平面，對應數量的掃瞄鏡設置在該多個平面上，且該多面柱體平臺在所述驅動裝置的驅動下繞著所述第一方向轉動。

優選的，所述可調諧激光的數量為N個，該N個可調諧激光器圍繞所述多面柱體平臺等間距的分布。