[发明专利]一种MEMS三维激光雷达系统

权利要求书

1.一种MEMS三维激光雷达系统，其特征在于：包括激光发射模块，光束控制模块，激光探测模块和控制器，其中，所述光束控制模块包括MEMS微镜驱动及其反馈电路、MEMS微镜和光学扩束元件，所述MEMS微镜为一维MEMS微镜，所述激光探测模块包括光学接收元件，水平聚光元件，线阵APD探测器和信号处理电路，所述线阵APD探测器为单线APD阵列，所述控制器的输出端与所述激光发射模块的输入端连接，所述控制器与所述MEMS微镜驱动及其反馈电路双向连接，所述线阵APD探测器的输出端与所述信号处理电路的输入端连接，所述信号处理电路的输出端与所述控制器的输入端连接，所述MEMS微镜驱动及其反馈电路与所述MEMS微镜双向连接，所述激光发射模块发射激光脉冲发射光束，先后经所述MEMS微镜的反射、光学扩束元件的扩束投射到视场空间，所述光学扩束元件将点状激光光斑纵向扩束为线状光斑，并且，随着所述MEMS微镜在水平方向扫描，最终形成方形的视场空间，所述光学接收元件，水平聚光元件一起构成了接收光学系统，以收集方形的视场空间内经目标反射后的激光脉冲发射光束并聚集至所述线阵APD探测器的光敏面上，随后经所述信号处理电路处理，为所述控制器实时提供经目标反射后的接收脉冲光束信息，所述MEMS微镜驱动及其反馈电路实时控制所述MEMS微镜在水平方向上的偏转角，以此来控制激光脉冲发射光束经MEMS微镜反射后的水平方位角，所述水平聚光元件为水平聚光锥，经目标反射后的激光脉冲发射光束先后经光学接收元件的接收、水平聚光锥的水平聚光，汇聚至所述线阵APD探测器的光敏面上，所述水平聚光锥的截面为等腰梯形，该等腰梯形的高沿水平面设置，水平倾斜角为θ，上底为入射面，入射光束的入射角度为α，上底的宽度为D₁，下底为出射面，出射角度为β，下底的宽度为D₂，D₁＞D₂，水平倾斜角满足下式：

所述激光发射模块包括脉冲激光器及其驱动电路、准直光学模块，所述脉冲激光器及其驱动电路发射出椭圆形光斑，经所述准直光学模块进行准直，然后被所述MEMS微镜反射；

采用光纤耦合激光二极管配合光纤准直器以替代所述准直光学模块；

所述水平聚光锥至少有两个，相邻两个所述水平聚光锥的腰的所在平面相互贴合呈扇形。

2.根据权利要求1所述的MEMS三维激光雷达系统，其特征在于：所述光学扩束元件采用光栅板或者鲍威尔棱镜。