[实用新型]一种基于面阵探测器的三维扫描激光雷达

权利要求书

1.一种基于面阵探测器的三维扫描激光雷达，其特征在于，包括发射单元、接收单元和控制单元，所述发射单元包括发射电路板、发射激光器、整形透镜和扫描组件，所述接收单元包括面阵探测器、接收镜头和接收电路板，所述控制单元包括FPGA主板和扫描驱动；

所述发射单元用于发射整形为长条状的光斑，通过扫描照射到待测物上，所述接收镜头用于将返回回波聚焦到所述面阵探测器上进行测距处理，获得距离信息，所述面阵探测器的多个像素单元用于提供角度信息，所述控制单元用于控制所述发射单元发射不同的编码光脉冲，对所述接收单元接收的回波进行解码，根据所述距离信息和所述角度信息形成三维点云；

所述发射激光器包括N×75W并列排布的半导体激光器芯片模块，所述半导体激光器芯片模块的数量范围为2-6个，所述芯片之间的距离范围为100-500um，所述芯片按照垂直方向发散角进行平行排布，所述整形透镜包括柱面透镜和非球面透镜，所述整形透镜用于进行长条状整形，发散角为θ_∥*θ_⊥°，θ_∥的取值范围为0.1°-12°，θ_⊥的取值范围为0.1°-25°，所述扫描组件为一维MEMS振镜、二维MEMS振镜、六面折射转鼓、检流计振镜之中的任一种，所述扫描组件的扫描光学角度范围为25°-150°。

2.根据权利要求1所述的基于面阵探测器的三维扫描激光雷达，其特征在于，所述发射激光器为4×75W的半导体激光器，所述柱面透镜的焦距为30mm，所述半导体激光器用于对平行方向发散角使用所述柱面透镜进行准直，所述发散角为6mrad，垂直方向发散角保持25°，所述光斑为0.4*25°的长方形光斑。

3.根据权利要求1所述的基于面阵探测器的三维扫描激光雷达，其特征在于，所述扫描组件为检流计振镜，所述检流计振镜的尺寸为20*20mm，振动角度为60°，振动频率范围为100-500HZ。

4.根据权利要求1所述的基于面阵探测器的三维扫描激光雷达，其特征在于，所述面阵探测器为SiPM阵列探测器、APD阵列探测器、SPAD阵列探测器或者MPPC阵列探测器，所述面阵探测器的单元像素的数量范围为1-10万。

5.根据权利要求1所述的基于面阵探测器的三维扫描激光雷达，其特征在于，所述接收镜头的焦距范围为8-25mm，所述接收镜头的F数范围为1-2.8，所述接收镜头的接收视场角范围为25°-150°。

6.根据权利要求5所述的基于面阵探测器的三维扫描激光雷达，其特征在于，所述接收镜头的焦距为16mm，所述接收镜头的F数为1，所述接收镜头的接收口径为16mm，所述接收镜头的接收视场角为120°；或者

所述接收镜头的焦距为25mm，所述接收镜头的F数为1.4，所述接收镜头的接收口径为20mm，所述接收镜头的接收视场角为25°。

7.根据权利要求1所述的基于面阵探测器的三维扫描激光雷达，其特征在于，所述控制单元用于控制发射不同的光编码，所述光编码为脉冲强度调制、脉宽调制或者相位调制，脉宽范围为0.5ns-10ns，每次发射编码个数为8-32位编码，编码形式为脉冲型的线性和非线性方式或者相位型的两极和多相位方式。

8.根据权利要求1所述的基于面阵探测器的三维扫描激光雷达，其特征在于，所述三维扫描激光雷达为发射和接收分离的光路结构，或者为发射和接收共用振镜的光路结构，所述发射和接收分离的光路结构为所述发射单元与所述接收单元是左右结构或者上下结构，所述发射和接收分离的光路结构用于发射光照射到所述振镜上，扫描所述待测物，所述接收镜头直接接收，所述发射和接收共用振镜的光路结构用于整形发射光斑照射到所述振镜上进行发射，扫描所述待测物，返回到所述振镜再由所述接收镜头接收。

9.根据权利要求1所述的基于面阵探测器的三维扫描激光雷达，其特征在于，所述FPGA主板包括多条TDC时间线，所述TDC时间线用于同时读取多个微单元的计时信号，所述TDC时间线的数量范围为2-200条。

10.根据权利要求1所述的基于面阵探测器的三维扫描激光雷达，其特征在于，所述控制单元包括激光驱动模块、振镜驱动模块、激光接收模块，所述控制单元和所述接收单元之间设置有高压控制模块，所述三维扫描激光雷达的外围设备包括SDRAM模块、FLASH模块和网口通信模块。