[发明专利]高速高分辨率激光雷达

权利要求书

1.一种高速高分辨率激光雷达，单元模块主要由激光面投影编码模块、图像信号采集模块和数据处理模块构成，其特征在于激光面投影编码模块主要由在密闭外壳内沿光路依次设置的激光器、扩束器、编码图像发生器、傅里叶变换透镜、视场变换输出镜头和密闭外壳的输出窗口及光路中途设置的必要转向棱镜组构成；激光面投影编码模块输出90°-150°视场宽度的编码图像，图像信号采集模块配合激光面投影编码模块由1-4个带有滤光片窗口的通用摄像头密闭封装，数据处理模块由数据采集器和算法封装处理单元构成。

2.根据权利要求1所述高速高分辨率激光雷达，其特征在于扩束器位于激光器的后面，对激光束扩束、准直、降低功率密度；编码图像发生器定位在傅里叶变换透镜前焦平面上，经由傅里叶变换透镜实现频谱变换；视场变换输出镜头将傅里叶变换透镜后面光场输出的结构光频谱信息在弧矢面扩展，子午面压缩，实现竖直方向窄视场，水平方向90°-150°宽视场，并从输出密闭外壳的输出窗口输出；输出的结构光频谱信息利用远场条件后面空间实现傅里叶变换，将编码图像信息以无离焦、无散焦的方式在空间扩展输出，构成90°-150°输出编码图像的激光面投影单模块单元。

3.根据权利要求1所述高速高分辨率激光雷达，其特征在于激光面投影编码模块主要由在密闭外壳内沿光路依次设置的激光器、扩束器、前转向棱镜组、编码图像发生器、傅里叶变换透镜、后转向棱镜组、视场变换输出镜头和密闭外壳的输出窗口构成。

4.根据权利要求3所述高速高分辨率激光雷达，其特征在于扩束器位于激光器的后面，对激光束扩束、准直、降低功率密度；前转向棱镜位于扩束器的后面，改变扩束光轴方向，折叠光路缩小系统体积，并将合适的功率密度输出到编码图像发生器；编码图像发生器定位在傅里叶变换透镜前焦平面上，经由傅里叶变换透镜实现频谱变换，由傅里叶变换透镜后面光场输出的结构光频谱信息进入后转向棱镜组；后转向棱镜组定位在傅里叶变换透镜后焦平面附近的合适位置，再次改变光轴方向，折叠光路；视场变换输出镜头位于后转向棱镜组后面的合适位置，将傅里叶变换透镜后面光场输出的结构光频谱信息在弧矢面扩展，子午面压缩，实现竖直方向窄视场，水平方向90°-150°宽视场，并从输出密闭外壳的窗口输出；输出的结构光频谱信息利用远场条件后面空间实现傅里叶变换，将编码图像信息以无离焦、无散焦的方式在空间扩展输出，构成90°-150°输出编码图像的激光面投影单模块单元。

5.根据权利要求1-4任一所述高速高分辨率激光雷达，其特征在于转向棱镜组由前转向棱镜组和后转向棱镜组组成，编码图像发生器为透射式，利用前转向棱镜组和后转向棱镜组构成S型光轴光路；或者编码图像发生器为反射式，利用前转向棱镜组和后转向棱镜组构成M型光轴光路。

6.根据权利要求1所述高速高分辨率激光雷达，其特征在于转向棱镜组由前转向棱镜组和后转向棱镜组组成，前转向棱镜组设置在激光器与扩束器之间的光路上或者设置在编码图像发生器与傅里叶变换透镜之间的光路上；后转向棱镜组设置在傅里叶变换透镜与视场变换输出镜头之间的光路上。

7.根据权利要求1所述高速高分辨率激光雷达，其特征在于由带输出窗口的密闭外壳封装的激光面投影编码模块单元是1-4单元1组，集成式是2-4单元共用一个密闭外壳，分散式以单独封装分布式放置。

8.根据权利要求1所述高速高分辨率激光雷达，其特征在于激光投影编码模块采用脉冲式、连续投影编码信息输出的方式；或者采用连续式，配合图像信号采集模块的速度获取图像。

9.根据权利要求1所述高速高分辨率激光雷达，其特征在于图像信号采集模块采集单幅图像，通过算法获得立体图像；通过两副图像的像素移动获得目标的移动速度和方向；数据处理模块根据处理速度，2-4路集成式和分布式布局，均可采用1个数据处理模块单元实现。

10.根据权利要求1所述高速高分辨率激光雷达，其特征在于所述数据采集器对获取的1-2-3-4的图像进行视场拼接获得目标区域的90°-360°视场的信息。