[实用新型]一种基于光纤阵列的激光雷达系统

权利要求书

1.一种基于光纤阵列的激光雷达系统，包括：

激光器，发射激光；

发射光学系统，包含第一光纤阵列和发射透镜，发射透镜将第一光纤阵列中不同光纤发射的激光进行准直，并分别以与水平面成不同的夹角发射出去；

第一光开关，连接激光器和第一光纤阵列，在不同的时刻将激光器发射的激光在第一光纤阵列的不同光纤之间导通；

探测器，探测反射回来的激光，并将探测到的信号输入控制处理单元；

接收光学系统，包含第二光纤阵列和接收透镜，接收透镜将反射回来的激光接收，并汇聚到第二光纤阵列中与第一光纤阵列此刻导通的光纤相对应的那根光纤中；

第二光开关，连接探测器和第二光纤阵列，在不同的时刻将第二光纤阵列中有反射回来的激光的光纤所在线路与探测器导通；

旋转扫描机构，通过旋转带动发射光学系统和接收光学系统旋转，使激光雷达对空间不同位置进行扫描测量，并将旋转时的角度信息发送给控制处理单元；

控制处理单元，控制激光器发射激光并记录发射时间，控制第一光开关和第二光开关的开关状态以及光路选择，控制旋转扫描机构进行旋转，记录探测器输入探测信号的时间并对进行数据处理；

其特征在于：

所述第一光纤阵列和第二光纤阵列由光纤组成；所述第一光开关在不同的时刻将激光器发射的激光在第一光纤阵列的不同光纤之间导通，并由发射透镜将导通的激光准直后以与水平面成不同的夹角发射出去；反射回来的激光经过接收透镜汇聚到第二光纤阵列的对应光纤中，第二光开关将第二光纤阵列中有反射回来的激光的光纤所在线路与探测器导通；控制处理单元根据某一时刻控制的激光器发射激光和探测器接收到反射激光的时间差，可以得出此时刻激光雷达所测量的待测物体的距离，根据此时刻旋转扫描机构的角度信息可以得出待测物体在水平方向的方位角；控制处理单元控制第一光开关在激光器输入和多路输出光纤，第二光开关在多路输出光纤和探测器输入之间高速切换工作，同时控制旋转扫描机构旋转，可以得到有关待测物体的空间测量数据。

2.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其特征在于，所述第一光纤阵列和第二光纤阵列中的光纤数量大于2根，光纤成线状或网格状排列。

3.根据权利要求2所述的激光雷达系统，其特征在于，所述第一光纤阵列中光纤的出射端面在发射透镜的第一焦平面上，第二光纤阵列中光纤的入射端面在接收透镜的第二焦平面上。

4.根据权利要求3所述的激光雷达系统，其特征在于，所述发射透镜为准直透镜，接收透镜为汇聚透镜。

5.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其特征在于，所述发射光学系统包括第一光纤阵列、第一微透镜阵列和发射透镜，第一微透镜阵列由多个第一微透镜组成，第一微透镜为准直透镜。

6.根据权利要求5所述的激光雷达系统，其特征在于，第一微透镜阵列中的第一微透镜与第一光纤阵列中的光纤是一一对应的，每个第一微透镜的主光轴与发射透镜的主光轴平行，同时通过所对应的光纤出射端面的中心。

7.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其特征在于，所述接收光学系统包括第二光纤阵列、第二微透镜阵列和接收透镜，第二微透镜阵列由多个第二微透镜组成，第二微透镜为汇聚透镜。

8.根据权利要求7所述的激光雷达系统，其特征在于，所述第二微透镜阵列中的第二微透镜与第二光纤阵列中的光纤是一一对应的，每个第二微透镜的主光轴与接收透镜的主光轴平行，同时通过所对应的光纤的入射端面的中心。

9.根据权利要求4或5中的任一项所述的激光雷达系统，其特征在于，所述准直透镜为平凸透镜。

10.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其特征在于，所述发射光学系统、接收光学系统和旋转扫描机构组成独立的旋转扫描探头，在空间上与激光器、探测器、第一光开关、第二光开关和控制处理单元分离。