[发明专利]激光雷达扫描系统及其角度扩束装置和应用

说明书

本发明提供一激光雷达扫描系统及其角度扩束装置和应用，其中所述激光雷达扫描系统包括至少一光源组件，一扫描器件，以及至少一角度扩束装置。所述光源组件产生至少一激光光束，其中所述扫描器件以一扫描角度反射所述激光光束，其中所述角度扩束装置放大所述激光光束的扫描角度，和向外投射所述激光光束。所述角度扩束装置包括至少一扩角装置和一聚光装置，其中所述扩角装置放大所述扫描器件反射的所述激光光束的扫描角度和保持所述激光光束的准直性，所述扩角装置向外投射放大扫描角度后的所述激光光束，以扩大所述激光雷达扫描系统的探测视场。

技术领域

本发明涉及雷达领域，尤其涉及一激光雷达扫描系统及其角度扩束装置和应用，利用角度扩束装置扩大扫描视场，提高目标区域扫描效率。

背景技术

激光雷达系统，以激光作光源，发射到目标物上，目标物产生漫反射，反射回来的激光(包含幅值、相位等物理信息)被探测器所接受，从而获取目标物的距离、方位等信息，实现对周围环境的三维探测。目前的较为成熟的激光雷达系统有机械式激光雷达系统和MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统)激光雷达系统。前者利用了马达带动机械轴，通过所述发射单元的转动实现对于周围环境的扫描。后者通常采用了单点扫描的方式，以MEMS器件的高速偏转来实现对目标范围的扫描。

MEMS激光雷达是一种以MEMS微振镜作为扫描部件的激光雷达。与机械扫描式激光雷达相比，MEMS激光雷达能将扫描器件集成到单个芯片上，具有体积小、成本低、探测精度高等优点，在自动驾驶领域具有广泛的应用前景。现有技术的MEMS机械旋转角度在5～10°左右，受到扫描器件性能的限制，扫描角度有限，导致扫描视场较小。大旋转角度MEMS具有成本高、扫描速度较慢、使用寿命短等缺点，不利于应用于车载激光雷达。由于现有技术的MEMS激光雷达的扫描视场小导致无法探测到目标区域。目前为了达到激光雷达的实际使用效果，需要提高对MEMS的性能要求，这样增加了对激光雷达整机的成本。

此外，现有技术的激光雷达角度扩束镜存在扫描点分布不均匀的问题，导致部分点云数据偏离出预定的扫描区域，导致激光能量浪费。

发明内容

本发明的一个主要优势在于提供一激光雷达扫描系统及其角度扩束装置和应用，其中所述角度扩束装置放大所述激光雷达系统的扫描角度，增大了所述激光雷达系统的扫描范围。

本发明的另一个优势在于提供一激光雷达扫描系统及其角度扩束装置和应用，其中所述角度扩束装置放大激光雷达系统的扫描角度，提高了激光雷达系统的扫描效率。

本发明的另一个优势在于提供一激光雷达扫描系统及其角度扩束装置和应用，所述角度扩束装置将扫描器件反射的扫描光束的扫描角度进行放大，增大了激光雷达系统的扫描视场，提高了激光雷达系统的扫描效率。

本发明的另一个优势在于提供一激光雷达扫描系统及其角度扩束装置和应用，所述激光雷达系统通过所述角度扩束装置放大了扫描角度，在实现同等范围的扫描视场情况下降低了对扫描器件的性能要求，特别是对MEMS扫描镜的性能要求，从而降低了激光雷达系统整机的成本，增加了激光雷达系统的应用前景。

本发明的另一个优势在于提供一激光雷达扫描系统及其角度扩束装置和应用，所述激光雷达系统通过所述角度扩束装置在扫描区域的扫描点分布均匀，全面地对扫描区域进行扫描。

本发明的另一个优势在于提供一激光雷达扫描系统及其角度扩束装置和应用，其中所述角度扩束装置为非球面透镜，藉由所述非球面透镜降低所述激光光束的像差，维持所述扫描激光光束的一致性。

本发明的另一个优势在于提供一激光雷达扫描系统及其角度扩束装置和应用，其中所述角度扩束装置为非球面透镜，藉由所述非球面透镜保持出射激光光束的平行度，维持所述激光光束的准直性。