[发明专利]一种基于微机电振镜的光学装置和激光雷达系统

说明书

本发明公开了一种基于微机电振镜的光学装置和激光雷达系统，该装置包括激光发射单元、微机电振镜、微机电振镜控制单元、扩角放大单元和光学接收单元；经所述的激光发射单元发射的激光光束入射至所述微机电振镜，经所述微机电振镜出射的激光光束入射到扩角放大单元；激光光束经扩角后对被测物进行扫描；经被测物反射的反射光束经所述的扩角放大单元反射至所述的光学接收单元。相比于采用多线激光机械式扫描激光雷达光学装置，该装置中微机电振镜的使用提高了扫描激光雷达光学装置的稳定性，延长了使用寿命，减小了原器件数量，降低了成本，缩小了尺寸。

技术领域

本发明属于激光雷达领域，尤其是涉及一种基于微机电振镜的激光雷达光学装置和激光雷达系统。

背景技术

随着激光雷达在民用领域的不断发展，高精度、小体积、低成本的激光雷达的需求不断增加，对光学系统设计领域和相关配合领域提出了新的要求和挑战。激光雷达对其核心光学系统的稳定性、空间尺寸、核心光电器件成本提出了更严格的要求，系统稳定性的高低会严重影响激光雷达的测量精度和使用寿命，体积过大不易于进行系统与其他设备的集成使用，成本过高也不利于激光雷达的普及推广。提高系统稳定性、减小空间尺寸及光电器件数量在一定程度上能够提高激光雷达使用寿命及稳定性，小型化激光雷达的同时能够降低系统成本。

然而，日前常用的机械式扫描多线激光雷达光学系统结构较为复杂，光电器件繁多，这些因素会导致系统稳定性、使用寿命降低，成本增加的同时增加了空间尺寸。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明目要解决的技术问题是如何提高扫描激光雷达光学装置的系统稳定性、简化结构、延长使用寿命、降低成本。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明的提供了一种基于微机电振镜的光学装置，包括激光发射单元、微机电振镜、微机电振镜控制单元、扩角放大单元和光学接收单元；

所述激光发射单元发射激光光束至所述微机电振镜；

所述微机电振镜将激光光束偏转后反射至扩角放大单元；

所述扩角放大单元将激光光束扩大扫描角度后对被测物进行扫描；

所述扩角放大单元将被测物反射的激光光束反射至所述光学接收单元；

其中，所述微机电振镜控制单元用于调整所述微机电振镜的偏转角，使其在互相垂直的两个方向上振动。

其中，所述激光发射单元包括激光发生器和光学准直镜组；

所述激光发生器与所述光学准直镜组的主光轴重合。

其中，所述激光发生器包括激光调制部件和激光发射部件，所述激光调制部件用于调制所述的激光发光部件产生调制激光光束。

其中，所述光学准直镜组包括至少一片自由曲面透镜或至少两片球面镜，用于对入射的激光光束进行准直。

其中，其特征在于，所述光学准直镜组由对近红外光有高透过率的材料加工而成。

其中，所述的扩角放大单元包括反射镜和扩角镜，其通过反射原理扩大出射光束的扫描角度。

其中，所述光学接收单元包括接收光学镜组和光电探测器；

所述反射镜、所述接收光学镜组和所述光电探测器主轴重合。

其中，所述接收光学镜组包括至少2组镜片，用于将从被测物反射的激光光束经所述反射镜反射后汇聚到所述光电探测器上。

其中，所述反射镜在接收光学单元光轴方向上的投影面积不小于所述接收光学镜组的有效孔径。

其中，所述接收光学镜组由对近红外光有高透过率的材料加工而成。