[发明专利]一种高效能MEMS激光雷达接收系统

权利要求书

1.一种高效能MEMS激光雷达接收系统，其特征在于：包括依次设置在接收光路中的异型聚光镜(1)、MEMS微振镜(2)、准直透镜(3)、后聚光透镜(4)以及光电探测器(5)；异型聚光镜(1)与MEMS微振镜(2)的中心处于同一直线上，且光轴呈一定的角度；MEMS微振镜(2)、准直透镜(3)、后聚光透镜(4)、光学探测器(5)的中心处于同一直线上，且同光轴设置；

所述异型聚光镜(1)用于将经目标反射的大面积反射光束在子午和/或弧矢方向聚焦，形成线光束或点阵光束；

所述MEMS微振镜(2)用于将异型聚光镜(1)聚焦后的线光束或点阵光束反射至准直透镜(3)；

所述准直透镜(3)用于将MEMS微振镜(2)的反射光束在子午和弧矢方向的至少一个方向上进行光束准直，形成一束平行光束；

所述后聚光透镜(4)用于将准直透镜(3)准直后的平行光束会聚在光电探测器(5)。

2.根据权利要求1所述的高效能MEMS激光雷达接收系统，其特征在于：所述异型聚光镜(1)为弧形聚光透镜，将经目标反射的大面积反射光束在子午方向聚焦，弧矢方向平移，形成线光束。

3.根据权利要求2所述的高效能MEMS激光雷达接收系统，其特征在于：所述准直透镜(3)为柱面透镜，在子午方向将经MEMS微振镜(2)的反射光束进行准直且不改变弧矢方向光束的传播。

4.根据权利要求1-3任一所述的高效能MEMS激光雷达接收系统，其特征在于：所述弧形聚光透镜的前曲率半径R₁、后曲率半径R₂满足：

其中l'是弧形聚光透镜与MEMS微振镜(2)之间的距离，f为弧形聚光透镜的焦距，n为弧形聚光透镜的折射率。

5.根据权利要求4所述的高效能MEMS激光雷达接收系统，其特征在于：所述弧形聚光透镜的弧形扫描角度θ＝2β，其中β为MEMS微振镜(2)的机械转角。

6.根据权利要求5所述的高效能MEMS激光雷达接收系统，其特征在于：所述异型聚光镜(1)由单片弧形聚光透镜或由多片弧形聚光透镜拼接而成。

7.根据权利要求5所述的高效能MEMS激光雷达接收系统，其特征在于：所述后聚光透镜(4)为单片非球面透镜，固定在安装套筒中，与光学探测器(5)通过底座配合。

8.根据权利要求7所述的高效能MEMS激光雷达接收系统，其特征在于：所述异型聚光镜(1)与MEMS微振镜(2)的光轴之间的夹角为30-60度之间的任意角度。

9.根据权利要求1所述的高效能MEMS激光雷达接收系统，其特征在于：所述异型聚光镜(1)为一面型上设有N个微聚焦光学结构的弧形聚光透镜，将经目标反射的大面积反射光束在子午和弧矢方向同时聚焦，形成点阵光束，其中N为大于等于2的正整数。

10.根据权利要求9所述的高效能MEMS激光雷达接收系统，其特征在于：所述准直透镜(3)为球面或者非球面圆形透镜，将经MEMS微振镜(2)的反射光束进行准直形成一束平行光束。

11.根据权利要求10所述的高效能MEMS激光雷达接收系统，其特征在于：所述微聚焦光学结构为微聚光透镜，N个微聚光透镜均匀排布在弧形曲面基底上，形成弧形聚光透镜。