[发明专利]一种固态扫描激光雷达装置及其控制方法

说明书

本发明公开了一种固态扫描激光雷达装置及其控制方法，装置包括发射组件、光准直元件、位相延迟器、接收组件和控制系统，其中：所述发射组件发出发射光束，发射光束经过所述光准直元件发送至所述位相延迟器，光束经过位相延迟器发生预设角度的偏转后到达所述接收组件，接收组件汇集光束形成接收光束，所述控制系统根据预设角度的偏转控制接收组件移动，以保持接收光束与发射光束的光轴相互平行。本发明中每一个独立光束对应一个独立的小面阵光学位相延迟器件，在每个独立的小面阵光学位相延迟器件之间建立同步控制信号，实现单线激光雷达和多线激光雷达无缝切换，且所有切换是固态扫描式，避免了传统机械扫描式激光雷达探测效果的不稳定。

技术领域

本发明属于激光探测技术领域，更具体地，涉及一种固态扫描激光雷达装置及其控制方法。

背景技术

激光雷达的光束扫描主要包括两大类方案，分别是机械扫描式和固态扫描式，二者的最大区别为是否有机械运动部件来控制光束的空间扫描。随着激光雷达技术的发展和应用领域的拓展，固态扫描激光雷达以其高可靠性及优异指标，越来越受到业界的普遍关注。目前，业界主要推出的固态扫描激光雷达主要包括MEMS扫描激光雷达和相位扫描式激光雷达。MEMS扫描激光雷达是基于光学MEMS扫描微镜来实现的方案，没有宏观意义上的大尺寸扫描微镜，但仍然具有小尺寸的运动扫描面，严格意义上来讲，MEMS激光雷达不是固态扫描激光雷达，只能是实现了部分功能的固态扫描激光雷达。

相位扫描式激光雷达是通过相位变换来实现光束扫描的装置，无任何宏观和微观运动部件，是严格意义上的固态扫描激光雷达，是固态扫描式的重点发展方向。目前，实现相位扫描的技术方案大部分都是通过单片激光器和集成光学实现，通过将激光器的能量耦合到集成光波导里面，控制光波导里面各光学路径的位相差，进而实现相位扫描的目标。此技术方案的优势是易于集成、尺寸小，劣势是指标目前还达不到工业应用的技术要求，主要被扫描角度、光能利用率等因素限制，因此相位扫描不能适应激光雷达产业的发展应用需求。

鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种固态扫描激光雷达装置及其控制方法，其目的在于增加位相延迟器件进行控制发射光束的偏转方向，通过选择同步或者时间顺序错位调节每个像素的位相延迟量，进而实现单线或多线激光雷达的扫描效果，同时控制接收光束的偏转方向与发射光束的偏转方向一致，由此解决如何保持接收光束与发射光束的光轴相互平行的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种固态扫描激光雷达装置，所述装置包括发射组件1、光准直元件2、位相延迟器3、接收组件4和控制系统5，其中：

所述发射组件1发出发射光束，发射光束经过所述光准直元件2发送至所述位相延迟器3，光束经过位相延迟器3发生预设角度的偏转后到达所述接收组件4，接收组件4汇集光束形成接收光束，所述控制系统5根据预设角度的偏转控制接收组件4移动，以保持接收光束与发射光束的光轴相互平行。

作为对上述方案进一步的完善和补充，本发明还包括以下附加技术特征。

优选地，所述发射组件1包括光纤激光器11、单模光纤12、光纤分束器13和分路光纤14，其中：

所述光纤激光器11的探测光信号经所述单模光纤12输出至所述光纤分束器13，光纤分束器13将发射光束均匀传输至所述分路光纤14，各分路光纤14的顶端是所述光准直元件2。

优选地，所述光准直元件2选用透镜、光纤球透镜和自聚焦透镜中的一种或多种，光准直元件2将光纤输出的发散光信号转换成平行光信号，准直传输到所述位相延迟器3表面。

优选地，所述位相延迟器3选择液晶、压电陶瓷和光电晶体材质中的一种或多种。

优选地，所述各位相延迟器3接受所述控制系统5的控制进行同步延迟，使得各独立光束进行同步扫描。