[发明专利]一种用于激光雷达的光学系统和激光雷达

权利要求书

1.一种用于激光雷达的光学系统，包括：

激光器，用于发射出射光束；

分光镜，用于透射所述出射光束，反射回波光束；

MEMS微镜，用于改变所述出射光束的照射方向；

第一透镜，位于所述MEMS微镜反射所述出射光束的光路上，将被反射的所述出射光束进行准直后发射至待测物上，并接收所述待测物上反射回的所述回波光束，所述回波光束经所述MEMS微镜反射并通过所述分光镜再次反射；

光电探测器，接收所述回波光束；

其中，所述出射光束经过所述第一透镜后的光斑大于照射在所述MEMS微镜上的光斑。

2.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述第一透镜用于对所述出射光束在第一方向进行准直，所述光学系统还包括：

第二透镜，位于所述激光器发射所述出射光束的光路上，用于对所述出射光束在第二方向进行准直，然后发射至所述分光镜，其中所述第一方向垂直于所述第二方向。

3.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述第一透镜用于对所述出射光束在第一方向进行准直，所述光学系统还包括：

第三透镜，位于所述激光器发射所述出射光束的光路上，用于对所述出射光束在第一方向和第二方向均进行准直，然后发射至所述分光镜；

第四透镜，位于所述分光镜的出射光路上，用于将所述出射光束在第一方向进行汇聚后，照射到所述MEMS微镜上，其中所述第一方向垂直于所述第二方向。

4.根据权利要求1-3任一项所述的光学系统，还包括：

第五透镜，位于所述光电探测器接收所述回波光束的光路上，作为接收透镜，用于汇聚经所述分光镜反射回的所述回波光束。

5.根据权利要求1-3任一项所述的光学系统，其中，所述分光镜包括：

偏振分光镜，用于使第一偏振态的所述出射光束透射，第二偏振态的所述回波光束反射，第一偏振态方向垂直于第二偏振态方向；

四分之一波片，所述四分之一波片与所述出射光束的传播方向的垂直方向的夹角为-10°至10°之间，所述四分之一波片用于将第一偏振态的所述出射光束转换成圆偏振态光束，也用于将圆偏振态光束转换成第二偏振态的所述回波光束。

6.根据权利要求5所述的光学系统，其中，所述偏振分光镜包括平片镜和立方体棱镜；所述出射光束在所述四分之一波片中传播的寻常光和非常光的相位差为1/4，且所述四分之一波片的厚度及所述夹角的角度均与所述出射光束的波长具有对应关系。

7.根据权利要求5所述的光学系统，其中，所述激光器包括固体激光器、半导体激光器和光纤激光器；所述激光器发射的所述出射光束通过所述偏振分光镜后按原方向出射，所述回波光束通过所述偏振分光镜后反射至所述光电探测器。

8.根据权利要求1-3任一项所述的光学系统，其中，所述MEMS微镜包括一维MEMS微镜和二维MEMS微镜；且所述MEMS微镜包括静电式MEMS微镜、电磁式MEMS微镜、压电式MEMS微镜和电热式MEMS微镜，通过控制MEMS微镜内部的反射微镜翻转对所述待测物进行扫描。

9.根据权利要求4所述的光学系统，其中，第一透镜至第五透镜包括球面透镜、非球面透镜、球面柱面镜、非球面柱面镜、水平和竖直方向曲率不一致的非球面透镜、单透镜或镜头组。

10.一种激光雷达，其中，包括：

根据权利要求1-9任一项所述的光学系统；

主控板，与所述光学系统连接，控制所述光学系统工作；以及

光电电路板，所述光电电路板上设置有光电探测器，与所述主控板和所述光学系统连接，所述光电电路板接收所述光学系统的光信号并转换为电信号，再将电信号发送至所述主控板。