[发明专利]一种用于激光雷达的光学系统和激光雷达

说明书

公开了一种用于激光雷达的光学系统和激光雷达，光学系统包括：激光器，用于发射出射光束；分光镜，用于透射出射光束，反射回波光束；MEMS微镜，用于改变出射光束的照射方向；第一透镜，位于MEMS微镜反射出射光束的光路上，将被反射的出射光束进行准直后发射至待测物上，并接收待测物上反射回的回波光束；以及光电探测器，接收经MEMS微镜反射并通过分光镜再次反射回波光束，其中，出射光束经过第一透镜后的光斑大于照射在MEMS微镜上的光斑，同理第一透镜上接收的回波光束的光斑尺寸大于MEMS微镜的光斑尺寸，因此，光学系统的收光能力增强，信噪比提升。

技术领域

本发明涉及激光雷达技术领域，尤其涉及一种用于激光雷达的光学系统和激光雷达。

背景技术

激光雷达是以激光器作为发射光源，采用光电探测手段的主动距离探测设备，具有体积小，测量精度高的优点，其中，MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统)激光雷达更是能对指定范围进行扫描，并利用测量脉冲光飞行时间的方法获得目标精确距离信息，因此被广泛应用于无人驾驶、自动测距、机器人等领域。

目前，激光雷达根据发射端和接收端光轴的相对位置，分为离轴光路和同轴光路两种结构，离轴光路即激光器发射光束经第一组透镜照射到物体上，探测器经第二组透镜接收物体反射的激光光束，发射和接收采用不同的透镜，所以需要收集多角度激光信号，通常会导致较大环境光噪声。

而同轴光路中，激光器发射光束和探测器接收光束采用同一组透镜，可以极大的减小环境光噪声。目前MEMS激光雷达同轴光路中常见的一种方法为利用同一MEMS微镜偏转并接收光信号，但由于MEMS微镜通常镜面尺寸较小，因此接收被测信号的能量较低，导致信噪比较小，测距较近。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供了一种提高被测激光信号信噪比的用于同轴MEMS激光雷达的光学系统和激光雷达。

根据本发明第一方面，提供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。

可选地，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。

可选地，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。

可选地，所述光学系统还包括：

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。

可选地，所述分光镜包括：