[发明专利]一种三维固态面阵激光雷达及其测距方法

权利要求书

1.一种三维固态面阵激光雷达，其特征在于，包括光源驱动模块(1)、激光模块发射端、激光接收透镜(6)和激光光电接收处理器(9-1)；

所述光源驱动模块(1)驱动所述激光模块发射端发射调制红外激光信号；

所述激光模块发射端的发射视场角(13)与所述激光接收透镜(6)的接收视场角(14)相等，且小于20°；

所述激光接收透镜(6)接收并聚焦反射或散射回的激光回波信号，将激光回波信号聚焦至激光光电接收处理器(9-1)；

所述激光光电接收处理器(9-1)位于激光接收透镜(6)的焦平面上，对收到的信号进行解调，计算得到目标与激光光电接收处理器(9-1)之间的相对距离。

2.如权利要求1所述的一种三维固态面阵激光雷达，其特征在于，还包括红外LED光源(2)、红外LED光接收透镜(5)以及LED光电接收处理器(9-2)；

其中激光模块发射端包括激光光源(3)以及激光发射透镜(4)；

所述光源驱动模块(1)分时段驱动红外LED光源(2)和激光光源(3)；

所述红外LED光接收透镜(5)与所述激光接收透镜(6)的焦平面重合；

所述红外LED光接收透镜(5)接收并聚焦反射或散射回的LED回波信号，将LED回波信号聚焦至LED光电接收处理器(9-2)；

所述LED光电接收处理器(9-2)位于所述红外LED光接收透镜(5)的焦平面上。

3.如权利要求1或2所述的一种三维固态面阵激光雷达，其特征在于，还包括信号处理模块(10)；所述光电接收处理器(9)将计算得到的相对距离发送到信号处理模块(10)，信号处理模块(10)通过非均匀性校正以及温度补偿对相对距离进行优化，输出优化后的相对距离。

4.如权利要求1或2所述的一种三维固态面阵激光雷达，其特征在于，所述红外LED光源(2)或激光光源(3)以各自的光电接收处理器为中心，周向均匀排布。

5.如权利要求1或2所述的一种三维固态面阵激光雷达，其特征在于，设有针对发射光源的窄带滤波片和增透膜，所述窄带滤波片设置在所述接收透镜(5,6)底部，增透膜镀制在所述雷达的透镜上。

6.如权利要求2所述的一种三维固态面阵激光雷达，其特征在于，所述激光发射透镜(4)为平凸透镜，厚度为3mm，曲率半径为6.2mm，直径为9mm，距离激光光源的距离为12mm；激光接收透镜(6)为平凸透镜，厚度为9mm，曲率半径为20.6mm，直径为30mm，距光电接收处理器(9)的距离为40mm。

7.如权利要求1或2所述的一种三维固态面阵激光雷达，其特征在于，所述光电接收处理器(9)为像元阵列，每个像元均包括光电转换电路、控制电路、模拟信号处理单元以及A/D转换器；

所述光电转换电路将接收到的光信号转换成电信号，并将电信号发送给所述模拟信号处理单元；所述模拟信号处理单元对接收到的电信号进行解调，并将电信号发送给所述A/D转换器；所述A/D转换器将解调后的电信号转换成数字信号并输出；所述控制电路用于控制像元的积分时间以及自动增益。

8.如权利要2所述的一种三维固态面阵激光雷达，其特征在于，在红外LED光源与激光光源中间位置处设置有红外LED光接收/激光接收系统的防交叉隔板(8)。

9.如权利要求3所述的一种三维固态面阵激光雷达，其特征在于，所述光电接收处理器为集成CMOS光电接收处理器，信号处理模块(10)为嵌入式信号处理模块。

10.一种三维固态面阵激光雷达测距方法，其特征在于，采用如权利要求2所述的一种三维固态面阵激光雷达进行测距，包括以下步骤：

步骤1，光源驱动模块(1)分时驱动红外LED光源(2)和激光光源(3)发出调制光；

步骤2，红外LED光接收透镜(5)和激光接收透镜(6)接收到反射或散射的光信号并且将信号传输至光电接收处理器；

步骤3，光电接收处理器将所接收到的光信号进行解调，计算得到目标与光电接收处理器之间的相对距离，完成测距。