[發(fā)明專利]一種激光雷達(dá)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110912022.5
• 申請(qǐng)日: 2021-08-10
• 公開（公告）號(hào): CN113640773A
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱天鳳;王麗;羅海燕;徐彬;袁山山;鐘義暉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海市激光技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): G01S7/481
• 分類號(hào): G01S7/481
• 代理公司: 上海九澤律師事務(wù)所 31337
• 代理人: 周云

本發(fā)明涉及一種激光雷達(dá)系統(tǒng)，包括光源單元、掃描單元和接收單元，所述光源單元包含激光器、準(zhǔn)直鏡和特質(zhì)鏡片，所述特質(zhì)鏡片的中心區(qū)域鍍有反射膜，特質(zhì)鏡片在中心區(qū)域以外的區(qū)域鍍有增透膜，所述掃描單元包括mems振鏡和由電機(jī)控制的棱鏡，所述mems振鏡具有垂直和水平兩個(gè)方向的掃描角度，能控制入射到反射面上的激光進(jìn)行兩個(gè)方向的出射，所述接收單元包含特質(zhì)鏡片，聚焦鏡和傳感器。本發(fā)明能夠通過mems振鏡和由電機(jī)控制棱鏡旋轉(zhuǎn)來進(jìn)行擴(kuò)束掃描，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的準(zhǔn)確探測(cè)掃描，不需要用拼接的方式即可實(shí)現(xiàn)擴(kuò)束，大大節(jié)約了成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種激光雷達(dá)系統(tǒng)，屬于激光雷達(dá)研究技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

激光雷達(dá)即激光探測(cè)及測(cè)距系統(tǒng)LiDAR(Light Detection and Ranging)，是一種通過發(fā)射激光束探測(cè)目標(biāo)的位置、速度等特征量的雷達(dá)系統(tǒng)。其工作原理是先向目標(biāo)發(fā)射探測(cè)激光光束，然后由接收器接收從目標(biāo)反射回來的信號(hào)，最后激光雷達(dá)將反射信號(hào)與發(fā)射信號(hào)進(jìn)行比較，作適當(dāng)處理后就可獲得目標(biāo)的有關(guān)信息，例如目標(biāo)距離、方位、高度、速度、姿態(tài)、甚至形狀等參數(shù)。由于激光雷達(dá)對(duì)環(huán)境感知的先天優(yōu)勢(shì)，使其在無人駕駛，避障等領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。目前激光雷達(dá)主要包括機(jī)械式旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá)和拼接式MEMS雷達(dá)，機(jī)械式旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá)由旋轉(zhuǎn)部件帶動(dòng)發(fā)射模塊、接收模塊360°旋轉(zhuǎn)以得到周圍環(huán)境距離信號(hào)，然而上述機(jī)械旋轉(zhuǎn)式激光雷達(dá)有諸多缺點(diǎn)：多線(如32線、64線)的激光雷達(dá)發(fā)射模塊與接收模塊以成對(duì)的方式設(shè)置，對(duì)角度設(shè)置要求高，制造難度大，不利于量產(chǎn)且價(jià)格高昂；其旋轉(zhuǎn)部件容易磨損甚至失效，需要定期維護(hù)。拼接式MEMS雷達(dá)的使用壽命和維護(hù)上都比機(jī)械式雷達(dá)更具優(yōu)勢(shì)，但MEMS激光雷達(dá)水平視場(chǎng)角通常只有45°左右，如果需要更大的視場(chǎng)角，只能通過拼接的方法實(shí)現(xiàn)，一般需要3-5路的光路拼接才能實(shí)現(xiàn)大角度的目標(biāo)掃描，同樣的器件需要使用多路，價(jià)格昂貴。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)目的在于提供一種激光雷達(dá)系統(tǒng)，能夠克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷并實(shí)現(xiàn)擴(kuò)束掃描，滿足準(zhǔn)確探測(cè)和良好接收效果的要求。

為了解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種激光雷達(dá)系統(tǒng)，包括光源單元、掃描單元和接收單元，

所述光源單元包含激光器、準(zhǔn)直鏡和特質(zhì)鏡片，所述特質(zhì)鏡片的中心區(qū)域鍍有反射膜，特質(zhì)鏡片在中心區(qū)域以外的區(qū)域鍍有增透膜，

所述掃描單元包括mems振鏡和由電機(jī)控制的棱鏡，所述mems振鏡具有垂直和水平兩個(gè)方向的掃描角度，能控制入射到反射面上的激光進(jìn)行兩個(gè)方向的出射，

所述接收單元包含特質(zhì)鏡片，聚焦鏡和傳感器，

所述激光器發(fā)射的光束進(jìn)入準(zhǔn)直鏡，經(jīng)準(zhǔn)直鏡整形后得到的準(zhǔn)直激光束入射至特質(zhì)鏡片的中心區(qū)域，經(jīng)反射膜反射到mems振鏡上，mems振鏡將激光反射到棱鏡的反射面，棱鏡的每個(gè)反射面上都貼有反射膜，棱鏡的反射面將激光反射到探測(cè)目標(biāo)上，從探測(cè)目標(biāo)上反射回來的激光經(jīng)過棱鏡的反射面反射至mems棱鏡上，然后透過特質(zhì)鏡片的增透膜，被聚焦鏡匯聚進(jìn)入到傳感器中，

當(dāng)mems振鏡在水平方向掃描時(shí)，配合棱鏡的旋轉(zhuǎn)，出射的激光光束能照射在探測(cè)目標(biāo)水平方向的不同位置，實(shí)現(xiàn)水平方向的掃描，當(dāng)mems振鏡在垂直方向振動(dòng)時(shí)，出射光被棱鏡反射到目標(biāo)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)探測(cè)目標(biāo)垂直方向的掃描。

進(jìn)一步，所述特質(zhì)鏡片及特質(zhì)鏡片中心區(qū)域的形狀均為方形。

進(jìn)一步，所述電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與棱鏡的底部相連接。

進(jìn)一步，所述棱鏡為五棱鏡。

進(jìn)一步，所述傳感器為單光子探測(cè)器或光電傳感器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：