[发明专利]基于波长调谐的全固态激光雷达扫描装置和方法

权利要求书

1.一种基于波长调谐的全固态激光雷达扫描装置，其特征在于：

全固态激光雷达扫描装置包括激光输出单元(1)、准直单元(2)、光栅(3)、聚焦单元(4)和发射单元(5)，所述的准直单元(2)和光栅(3)布置在激光输出单元(1)发射的激光光路上，激光输出单元(1)依次发射不同波长的激光，经过准直单元(2)后准直入射到光栅(3)中发生衍射，衍射的激光经聚焦单元(4)聚焦后入射到发射单元(5)上，再经发射单元(5)发射为不同方向的准直光束进而照射至扫描方向进行扫描。

2.根据权利要求1所述的一种基于波长调谐的全固态激光雷达扫描装置，其特征在于：

所述的激光输出单元(1)为不连续调谐或连续调谐的可调谐半导体激光器。

3.根据权利要求1所述的一种基于波长调谐的全固态激光雷达扫描装置，其特征在于：

所述的全固态激光雷达扫描装置还包括反射单元(6)，反射单元(6)包括若干非球面、球面或平面反射镜，反射单元(6)布置在聚焦单元(4)聚焦后、发射单元(5)之前的光束光路上，聚焦单元(4)聚焦后的光束经反射单元(6)的若干次反射后照射至发射单元(5)上。

4.根据权利要求1所述的一种基于波长调谐的全固态激光雷达扫描装置，其特征在于：

所述的准直单元(2)/聚焦单元(4)/发射单元(5)由若干非球面或球面透镜构成。

5.根据权利要求1所述的一种基于波长调谐的全固态激光雷达扫描装置，其特征在于：

所述的光栅(3)为闪耀光栅或透射衍射型光栅。

6.根据权利要求1-5任一所述全固态激光雷达扫描装置的一种扫描方法，其特征在于：

方法步骤如下：

1)预先设置所述全固态激光雷达扫描装置中激光输出单元(1)输出激光的波长调谐范围；

2)开启所述全固态激光雷达扫描装置，自激光输出单元(1)中依次发射波长调谐范围内的不同波长的激光，激光经过准直单元(2)后准直为准直激光，准直激光入射到光栅(3)后衍射为衍射激光，衍射激光经光栅(3)入射到聚焦单元(4)后聚焦为聚焦激光，聚焦激光入射到发射单元(5)上，最终经发射单元(5)朝扫描方向发射出不同方向的准直光束进行扫描。

7.根据权利要求6所述的一种扫描方法，其特征在于：

所述步骤2)中，激光输出单元(1)在扫描过程中自动进行连续的波长调谐或不连续的波长调谐，并连续发射出不同波长的激光，同种波长的激光最终经发射单元(5)发射为同一方向上的准直光束，不同波长的激光最终经发射单元(5)发射为不同方向上的准直光束。

8.根据权利要求6所述的一种扫描方法，其特征在于：

所述步骤2)中，发射单元(5)发射的不同方向的准直光束在扫描方向上连续形成的扫描范围角Δθ的公式如下：

其中，s为聚焦激光入射到发射单元(5)时，在发射单元(5)上的最大波长聚焦激光的聚焦点和最小波长聚焦激光的聚焦点之间的距离，f₂为发射单元(5)的焦距；

聚焦激光入射到发射单元(5)时，在发射单元(5)上的最大波长聚焦激光的聚焦点和最小波长聚焦激光的聚焦点之间的距离s的公式如下：

其中，f₁为聚焦单元(4)的焦距，γ为衍射激光的衍射角，Δγ为衍射激光的衍射角范围；

衍射激光的衍射角范围Δγ为其中，为衍射激光的角色散，λ为激光输出单元(1)发射激光的波长，Δλ为激光输出单元(1)发射激光的波长调谐范围；

衍射激光的衍射角γ和角色散公式如下：

a(sini+sinγ)＝mλ

其中，a为光栅(3)的光栅周期，i为准直激光入射至光栅(3)的入射角，m为光栅(3)的衍射级次。