[发明专利]一种基于硅基液晶的三维激光雷达及扫描方法

说明书

本发明涉及激光雷达技术领域，提供一种基于硅基液晶的三维激光雷达及扫描方法。发射光源和接收探测器两者以同光轴方式设置在偏振装置的一侧，其中，发射光学组件位于发射光源和偏振装置之间的发射光路上；接收光学组件位于接收探测器和偏振装置之间的接收光路上；硅基液晶设置在偏振装置的另一侧，用于将经过偏振装置偏振后的发射光以第一指定角度反射到待测目标物体上；以及将从待测目标物体上反射回来的接收光以第二指定角度进行反射。本发明运用硅基液晶下载不同的相位分布实现对待测目标长宽维度的二维测量；通过激光光束的两个偏振态的光束来实现待测目标的高度维度的测量，从而实现了对待测目标的三维测量。

【技术领域】

本发明涉及激光雷达技术领域，特别是涉及一种基于硅基液晶的三维激光雷达及扫描方法。

【背景技术】

激光雷达早已用于测绘、军事、导航方面，随着汽车自动驾驶的兴起，激光雷达得到了更加广泛的关注。激光雷达通过发射激光和接收反射激光之间的时间差，来确定测量目标的距离、形状、状态等指标。激光雷达主要有两种扫描方式，分别是机械扫描方式和非机械扫描方式。机械扫描方式具有技术成熟、结构简单及成本低廉等优点，已成为当前激光雷达的主流光束扫描方式。但机械扫描方式也存在一系列的问题，尺寸较大，扫描速度慢，运动部件易影响长期可靠性。非机械式扫描激光雷达主要指固态激光雷达，即不需要机械运动部件实现光束的自由空间扫描，具有结构稳定、尺寸小、扫描速度快等优势。

目前，实现固态激光雷达的主要技术方案包括光有源相控阵技术、MEMS技术等。光有源相控阵技术的驱动源技术尚不成熟，成本很高，不满足工业化应用的要求；MEMS技术的抗振动性能较差，在应用领域上存在较大的限制，不支持大面积推广应用。

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】

本发明要解决的技术问题是光有源相控阵技术的驱动源技术尚不成熟，成本很高，不满足工业化应用的要求；MEMS技术的抗振动性能较差，在应用领域上存在较大的限制，不支持大面积推广应用情况下，如何提出一种非机械扫描方式，用以克服上述两种技术存在的问题。

本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种基于硅基液晶的三维激光雷达，包括发射光源1、发射光学组件2、偏振装置3、硅基液晶4、接收光学组件5、接收探测器6和控制装置7，具体的：

所述发射光源1和所述接收探测器6两者以同光轴方式设置在所述偏振装置3的一侧，其中，所述发射光学组件2位于所述发射光源1和偏振装置3之间的发射光路上；所述接收光学组件5位于所述接收探测器6和偏振装置3之间的接收光路上；

所述硅基液晶4设置在所述偏振装置3的另一侧，用于将经过偏振装置3偏振后的发射光以第一指定角度反射到待测目标物体上；以及将从待测目标物体上反射回来的接收光以第二指定角度进行反射；

其中，所述控制装置7用于完成将经过偏振装置偏振后的发射光以第一指定角度进行反射的控制；以及将从待测目标物体上反射回来的接收光以第二指定角度进行反射的控制。

优选的，所述硅基液晶4包括第一控制区域41和第二控制区域42，其中，第一控制区域41用于为发射光提供可形成所述第一指定角度的第一反射区域，第二控制区域42用于为接收光提供可形成所述第二指定角度的第二反射区域；

其中，所述第一控制区域41和第二控制区域42为两个同光轴嵌套的光斑区域。

优选的，相对于发射光信号的时间，在达到指定时间延迟后，所述第二控制区域42还用于在所述控制装置7的控制下，调整所述第二控制区域42将接收光的反射角度由所述第二指定角度调整为第一指定角度。