[发明专利]基于VCSEL激光光源的高速三维激光雷达系统

权利要求书

1.一种基于VCSEL激光光源的高速三维激光雷达系统，其特征在于，包括用于发射VCSEL激光光束的VCSEL激光发射装置、高速激光扫描器、图像采集装置和三维数据处理模块；所述VCSEL激光发射装置的光束通过高速激光扫描器后发射至目标，所述图像采集装置连接至三维数据处理模块；所述高速激光扫描器上设置有高速振镜；

所述VCSEL激光发射装置发射VCSEL激光光束，该VCSEL激光光束通过高速振镜的摆动将发射的激光光束高速改变方向后扫描至目标；所述图像采集装置采集经过目标反射回来的散射激光，采集到的散射激光发送至三维数据处理模块，所述三维数据处理模块计算目标的距离，且将计算结果在汽车终端显示。

2.根据权利要求1所述的基于VCSEL激光光源的高速三维激光雷达系统，其特征在于，所述三维数据处理模块包括计时单元、计速单元和雷达芯片，所述图像采集装置与计时单元相连接，且所述计时单元和计速单元均与雷达芯片的输入端相连接，且所述雷达芯片的输出端与汽车终端相连接；所述计时单元测量激光脉冲到达目标再由目标返回到接收装置的往返的时间，所述计速单元计算光速，所述雷达芯片根据该往返时间和光速来计算目标的距离。

3.根据权利要求1所述的基于VCSEL激光光源的高速三维激光雷达系统，其特征在于，所述高速激光扫描器还包括传动机构，所述高速振镜与传动机构相驱动连接，所述高速振镜在传动机构的驱动下进行来回摆动，将光线扫描出去至目标。

4.根据权利要求3所述的基于VCSEL激光光源的高速三维激光雷达系统，其特征在于，所述传动机构为凸轮传动机构或者电机。

5.根据权利要求1所述的基于VCSEL激光光源的高速三维激光雷达系统，其特征在于，所述VCSEL激光发射装置包括VCSEL激光光源和光束变换器，所述VCSEL激光光源通过光束变换器与高速激光扫描器相连接，VCSEL激光光源通过光束变换器调整激光光束光斑后扩大成大于目标尺寸大小的光束光斑，并通过高速激光扫描器扫描后照射到目标上。

6.根据权利要求5所述的基于VCSEL激光光源的高速三维激光雷达系统，其特征在于，所述光束变换器为扩散片、透镜、透镜组或衍射光学元件DOE。

7.根据权利要求2所述的基于VCSEL激光光源的高速三维激光雷达系统，其特征在于，所述图像采集装置包括图像接收器和辅助器件，所述辅助器件的接收端与目标连接，所述辅助器件的发送端通过图像接收器连接至计时单元；目标反射回来的散射激光先通过辅助器件聚成小光斑后再进入图像接收器件。

8.根据权利要求7所述的基于VCSEL激光光源的高速三维激光雷达系统，其特征在于，所述图像接收器件采用互补金属氧化物半导体CMOS或电荷耦合器件CCD；所述辅助器件采用透镜或透镜组。