[发明专利]相控阵激光雷达及其控制方法

说明书

本发明公开了一种相控阵激光雷达及其控制方法，相控阵激光雷达包括激光发射装置、起偏器及液晶相控阵。通过激光发射装置向起偏器发射激光光束，再通过起偏器将激光光束过滤成偏振光，使得进入相控阵中的光线为线偏振光，从而保证激光光束在液晶相控阵作用下能够发生偏折现象。同时，该偏振光通过液晶相控阵进行偏折并向被测物投射，从而使得该相控阵激光雷达完成对被测物的扫描。由于液晶相控阵具有成熟的且大规模制造工艺和较低的电压要求，因此，该相控阵激光雷达具有使用寿命长且功耗低的优点。同时，该液晶相控阵中的液晶像素之间的间距小，因此，液晶相控阵能够充分利用偏振光的能量，有利于提高该相控阵激光雷达的能量利用率。

技术领域

本发明涉及激光雷达技术领域，特别是涉及一种相控阵激光雷达及其控制方法。

背景技术

激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的系统，广泛应用于激光探测领域。为了适应于二维和/或三维探测，激光雷达发射出的激光光束需要旋转。通常采用光学相控阵元件来控制激光光束波前相位，从而达到对发射光束方向的控制。传统基于光学相控阵进行光束方向控制的方法有三种：第一种利用电光晶体制造光学相控阵，通过双折射晶体在不同强度电场下折射率不同控制入射光相位；第二种是利用声光效应制造光学相控阵，利用超声波在晶体中通过造成的晶体局部折射率周期性变化形成可控的布拉格衍射，使其一级衍射光角度可控；第三种是利用热光效应制成的光学相控阵。然而，第一种控制方法使用寿命短且功耗较大；第二种控制方法不利于集成化生产，成本较高；第三种控制方法功耗大且能量利用率低。

发明内容

基于此，有必要提供一种具有使用寿命长、功耗低且能量利用率高的相控阵激光雷达及其控制方法。

其技术方案如下：

一种相控阵激光雷达，包括：激光发射装置，所述激光发射装置用于发射激光光束；起偏器，所述起偏器用于将所述激光光束过滤成偏振光；液晶相控阵，所述液晶相控阵与所述激光发射装置分别位于所述起偏器两侧，所述液晶相控阵用于将所述偏振光偏折处理。

在其中一个实施例中，相控阵激光雷达还包括扩束组件与第一透镜，所述扩束组件用于将所述偏振光进行扩束处理；所述第一透镜用于将经所述扩束组件处理后的偏振光准直处理，并将准直后的偏振光投射在所述液晶相控阵上。

在其中一个实施例中，所述扩束组件包括第二透镜与反射镜，所述第二透镜用于将所述偏振光汇聚在所述反射镜上，所述反射镜用于将经过所述第二透镜处理后的偏振光反射至所述第一透镜上。

在其中一个实施例中，所述反射镜包括反射位，所述反射位用于所述偏振光发生反射，所述反射位与所述反射镜的中心隔开设置，且所述反射位相对于所述反射镜的中心远离所述起偏器设置。

在其中一个实施例中，所述液晶相控阵用于将准直后的偏振光偏折处理，并将偏折后的偏振光投射在所述第一透镜上，所述第一透镜用于将经过所述液晶相控阵处理的偏振光汇聚处理。

在其中一个实施例中，所述相控阵激光雷达还包括第三透镜，所述第三透镜用于将经过所述第一透镜汇聚的偏振光准直处理。

在其中一个实施例中，所述液晶相控阵包括依次贴合的第一基板、第一取向膜、液晶层、第二取向膜及第二基板，所述第一基板与所述第二基板之间用于形成电势差。

在其中一个实施例中，所述第二基板分割为多个基板单元，所述基板单元用于与所述第一基板形成独立电势差。

一种相控阵激光雷达的控制方法，包括以下步骤：将激光光束过滤成偏振光，并将所述偏振光投射在所述液晶相控阵上；通过所述液晶相控阵将所述偏振光偏折处理，并使得所述偏振光向被测物出射；接收被测物反射的所述偏振光，并对所述偏振光进行分析处理。

在其中一个实施例中，将激光光束过滤成偏振光，并将所述偏振光投射在所述液晶相控阵上的步骤包括：所述偏振光以预设角度投射在所述液晶相控阵上。