[发明专利]伪二维扫描激光雷达装置及探测方法

说明书

一种“伪”二维扫描的激光束阵的获取装置及方法、激光雷达扫描探测装置及方法，其中，该获取装置包括：一维光束扫描系统，对入射的一束激光进行一维方向上的偏转，所述一维方向指一维光束扫描系统的扫描方向；以及二维达曼光栅分束器，位于一维光束扫描系统之后，对偏转后的激光进行分束，得到二维方向上排布的光斑点阵；通过调节一维光束扫描系统使得光斑点阵在一维方向上移动，获取“伪”二维扫描的激光束阵。通过将一维光束扫描系统与二维达曼光栅分束器结合，能够使得激光的光斑点阵在一维方向上移动，实现目标平面的“伪”二维扫描，从而实现后续对目标全面、精细的扫描。

技术领域

本发明涉及激光雷达技术领域，尤其涉及一种“伪”二维扫描的激光束阵的获取装置及方法、激光雷达扫描探测装置及探测方法。

背景技术

与微波雷达类似，激光雷达以激光脉冲作为探测信号，通过测量发射激光脉冲与接收目标物体反射激光脉冲的时间差来获取特定方位目标距离，实现目标物体的三维图像重建。

从目前激光雷达的发展趋势来看，高精度、大覆盖范围、小型集成化一直是追求的目标。

现有多波束激光雷达技术中通常使用激光器阵列作为光源。激光器阵列中的多个激光器通过沿不同角度发出多束光来增加激光点云密度，提高空间方位分辨率。但是，激光器数目的增加也意味着对应探测器的增加，两者的增加导致这种激光雷达装置成本高、体积大。并且，现有技术中的这种多激光束角度通常是固定的，只能对这些激光照射到的空间位置进行探测，无法获得两束光之间的空间信息，得到的目标对象的三维图像空间分辨率不够高。

除此以外，现有技术中也已有相控阵扫描方式，与机械扫描相比具有体积小、重量轻易于集成等优点。然而为实现对目标平面的二维扫描，相控阵扫描方式需要二维的相控阵阵元分布，对应每个阵元都需要独立的控制单元，控制线路复杂，这一点限制了相控阵的阵元填充因子，导致这种方式扫描范围小、制作难度大，无法实现大孔径光学相控阵。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种“伪”二维扫描的激光束阵的获取装置及方法、激光雷达光束的扫描探测装置及探测方法，以解决上述的至少一项技术问题。

(二)技术方案

本发明的一方面，提供了一种“伪”二维扫描的激光束阵的获取装置，包括：

一维光束扫描系统，用于对入射的一束激光进行一维方向上的偏转，所述一维方向指一维光束扫描系统的扫描方向；以及

二维达曼光栅分束器，位于所述一维光束扫描系统之后，用于对偏转后的激光进行分束，得到二维方向上排布的光斑点阵；通过调节所述一维光束扫描系统使得所述光斑点阵在一维方向上移动，获取“伪”二维扫描的激光束阵。

在本发明的一些实施例中，所述一维光束扫描系统的扫描方向与所述二维达曼光栅分束器的周期方向的夹角为α，且arctanα＝m/n或者 arctanα＝n/m，其中n为激光在一维方向上的方位精度，即可分辨两点的最小角间隔，m为二维达曼光栅分束器的点阵角间隔。

在本发明的一些实施例中，还包括：

激光器，位于所述一维光束扫描系统之前，用于发射所述激光至所述一维光束扫描系统；以及

准直扩束光学系统，位于所述一维光束扫描系统与所述二维达曼光栅分束器之间，用于对所述偏转后的激光进行准直扩束，并将准直扩束后的激光输出至所述二维达曼光栅分束器。

在本发明的一些实施例中，所述一维光束扫描系统为一维相控阵、微机械振镜、转镜扫描系统或者双楔镜扫描系统。

在本发明的一些实施例中，所述一维相控阵为硅基相控阵、铝镓砷相控阵、液晶相控阵或电光晶体相控阵，通过调节一维相控阵的阵元的相位调制器的输入电压从而调节所述一维相控阵的出射光束偏转角度。