[实用新型]一种基于MEMS振镜的准直系统及激光雷达

说明书

本实用新型提供了一种基于MEMS振镜的准直系统及激光雷达，所述基于MEMS振镜的准直系统，包括：激光发射单元，用于发射调制激光光束；前置光束整形单元，用于对激光发射单元发射的激光进行整形；MEMS振镜扫描单元，用于利用MEMS振镜对所述前置光束整形单元整形后的光束进行谐振反射后对待测物平面进行视场扫描；后置准直单元，用于将经过所述MEMS振镜扫描单元反射后的光束进行二次整形，使经过MEMS振镜偏转后的边缘光束和中心光束在后置准直单元的入瞳处光程相等。本实用新型提供的基于MEMS振镜的准直系统，能够提高系统的能量耦合效率，减小光束发散角和系统体积，同时使得中心视场和边缘视场的测距能力均匀一致。

技术领域

本实用新型涉及激光雷达技术领域，具体涉及一种基于MEMS振镜的准直系统及激光雷达。

背景技术

激光雷达技术作为无人驾驶汽车的关键核心技术之一，因测距精度高，响应快，方向性强，不受地面杂波影响等优势，且能有效提供车辆决策与控制系统所需之信息，成为目前无人驾驶环境感测最有效方案。

目前，利用激光雷达技术进行探测时，通常利用机械旋转装置，并且利用多个发射激光器和多个接收探测器实现多线扫描，将激光器放置在一个可以进行匀速旋转的旋转台上，同时控制激光器发射激光光束扫描目标物，并对应记录方位信息，这样会导致扫描频率低以及角度分辨率差，且系统结构也较为复杂，影响系统整体的稳定性。对于上述问题的存在，人们在不断寻找稳定性高、分辨率高、结构简单的激光雷达，由此，基于MEMS的激光雷达逐渐发展起来。

但基于MEMS的激光雷达存在许多问题，关于发射系统能量耦合效率和出射光斑大小就是其中关键性的问题之一。由于MEMS振镜要实现较高的振动频率，因此其镜面尺寸不能太大，通常的MEMS振镜镜面尺寸为直径为1mm到2mm的圆。激光器发出的激光通常需要对光束进行准直整形，但准直整形后的光斑口径尺寸相比MEMS振镜镜面尺寸要大的多，光斑不能全部出射在MEMS振镜上，这样就导致系统能量耦合效率低，这样基于MEMS的激光雷达的测距能力就会大打折扣。因此，目前市面上有采用光束质量较好的固体激光器来作为光源的方案，这样就保证了较高的能量耦合效率。但由于固体激光器需要制冷系统，通常尺寸、体积都很大，这样就导致了整个激光雷达系统的尺寸很大，且固体激光器造价相对较昂贵，因此该方案降低了产品的应用性。

基于MEMS的激光雷达要求尺寸很小，一般会采用性价比较高的半导体激光器，但半导体激光器的固有像散导致其快慢轴发光面不在同一平面上，在进行光路准直整形时，不能同时将快慢轴的光束准直整形好，这样就会导致在远处的光斑发散，其结果为测距能力不足，并且系统分辨率低。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种基于MEMS振镜的准直系统及激光雷达，本实用新型能够提高系统的能量耦合效率，减小光束发散角，同时使得中心视场和边缘视场的测距能力均匀一致。

为实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

第一方面，本实用新型提供了一种基于MEMS振镜的准直系统，包括：

激光发射单元，用于发射调制激光光束；

前置光束整形单元，用于对激光发射单元发射的激光进行整形；

MEMS振镜扫描单元，用于利用MEMS振镜对所述前置光束整形单元整形后的光束进行谐振反射后对待测物平面进行视场扫描；

后置准直单元，用于将经过所述MEMS振镜扫描单元反射后的光束进行二次整形，使经过MEMS振镜偏转后的边缘光束和中心光束在后置准直单元的入瞳处光程相等。

优选地，所述后置准直单元包括：复曲面镜；

所述复曲面镜用于将经过所述MEMS振镜扫描单元反射后的光束进行二次整形，使经过MEMS振镜偏转后的边缘光束和中心光束在复曲面镜的入瞳处光程相等。