[实用新型]一种非机械式扫描激光雷达光学装置和激光雷达系统

说明书

技术领域

本实用新型属于激光雷达领域，尤其是涉及一种非机械式扫描激光雷达光学装置和激光雷达系统。

背景技术

随着激光技术的不断发展，高扫频、远距离、高精度、小体积的激光雷达的需求不断增加，对激光领域和相关配合领域提出了新的要求和挑战。激光雷达对其核心光学系统的稳定性、空间尺寸有着严格的要求，稳定性的高低会严重影响到激光雷达的测距精度及使用寿命，空间尺寸过大则会使激光雷达整体尺寸偏大不易于与其他系统集成使用。提高光学系统的稳定性、减小空间尺寸在一定程度上能够提高激光雷达系统的稳定性、使用寿命，有利于激光雷达与其他系统的集成使用，

然而，目前常用的机械式扫描激光雷达光学系统结构较为复杂，同时机械扫描结构也会降低系统稳定性、使用寿命，且增大了系统空间尺寸。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是如何提高扫描激光雷达光学装置的系统稳定性、简化结构、延长使用寿命。

针对以上技术问题，本实用新型提供了一种非机械式扫描激光雷达光学装置，包括激光发射单元、发射MEMS振镜、MEMS振镜驱动单元、负透镜、接收MEMS振镜阵列和光学接收单元；

经所述激光发射单元发射的激光入射至所述发射MEMS振镜，经所述发射MEMS振镜出射的激光经所述负透镜对被测物进行扫描；

所述接收MEMS振镜阵列接收在所述被测物上发生漫反射的激光，并将接收的激光反射至所述光学接收单元；

所述MEMS振镜驱动单元用于调整所述发射MEMS振镜的偏转角度以及调整所述接收MEMS振镜阵列中的每一个MEMS振镜的偏转角度。

优选地，所述MEMS振镜驱动单元用于驱动所述发射MEMS振镜和所述接收MEMS振镜阵列中的每一个MEMS振镜在两个相互垂直的方向上振动。

优选地，所述激光发射单元包括激光发生器和光束整形镜组；

所述激光发生器与所述光束整形镜组的主光轴重合。

优选地，所述激光发生器包括激光驱动部件和激光发射部件，所述激光驱动部件用于调制从所述激光发射部件出射的激光。

优选地，所述光束整形镜组由至少一片自由曲面透镜或者至少两片普通透镜组成，用于对入射的激光进行整形。

优选地，所述光学接收单元包括接收光学镜组和光电探测器；

所述接收MEMS振镜阵列、所述接收光学镜组和所述光电探测器的主光轴重合。

优选地，所述接收光学镜组由至少二组镜片组成，用于将从所述的接收MEMS振镜阵列反射的激光汇聚到所述光电探测器上。

优选地，所述接收MEMS振镜阵列在主光轴方向上的投影面积大于或等于所述接收光学镜组的有效孔径，且所述接收MEMS振镜阵列中的MEMS振镜的振动方向根据所述发射MEMS振镜的振动方向调节。

优选地，所述光束整形镜组、所述负透镜和所述接收光学镜组均由对近红外光有高透过率的材料形成，所述负透镜用于扩大经发射MEMS振镜反射的激光的扫描视场。

另一方面，本实用新型还提供了一种激光雷达系统，包括上述的非机械式扫描激光雷达光学装置。

本实用新型提供了一种非机械式扫描激光雷达光学装置和激光雷达系统，该非机械式扫描激光雷达光学装置通过MEMS振镜驱动单元改变发射MEMS振镜的偏移角度，从而对入射至发射MEMS振镜上的激光进行扫描角度的调节。同时，通过MEMS振镜驱动单元改变接收MEMS振镜阵列中的每个振镜的偏移角度，从而降低光学接收单元的接收视场角。相比与采用电机驱动实现激光扫描的装置，MEMS振镜提高了扫描激光雷达光学装置的稳定性，延长了使用寿命。此外，由于MEMS振镜是通过对激光入射角度的改变实现激光扫描，简化了扫描激光雷达光学装置的结构，缩小了尺寸。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一个实施例提供的非机械式扫描激光雷达光学装置的结构示意图；

图2是本实用新型一个实施例提供的非机械式扫描激光雷达光学装置的激光发射单元所在的一侧的结构示意图；

图3是本实用新型一个实施例提供的非机械式扫描激光雷达光学装置光学接收单元所在的一侧的结构示意图；