一种新型光束扫描的装置的制作方法

文档序号:15243310发布日期:2018-08-24 18:26阅读:440来源:国知局

本实用新型属于激光测距雷达技术领域,特别是涉及一种新型光束扫描的装置。



背景技术:

激光雷达由于光源重复频率的限制,为了维持较高的点云扫描速度,一般采用多线扫描的方式。这种扫描方式将多个单线激光雷达垂直叠加在一起,每一个单线负责一个平面上的扫描。根据Velodyne的产品,我们可以看到每一线负责360°×2°的扫描范围。

随着MEMS振镜的发展用MEMS振镜来取代传统的机电扫描系统成为了下一代激光雷达的发展方向。这样的扫描系统由于没有机械旋转不件,系统的能耗和稳定性都有不小的提升。但MEMS振镜的扫描角度很小,一般只有几度,这限制了MEMS振镜的使用范围。为了让MEMS振镜能实现单线的广角扫描,一般采用加装额外的透镜系统的方法来扩展其扫描范围。这种方法往往会需要用到非球面透镜,使得成本较高,同时透镜系统带来的角向放大会使得扫描光束的远场光束质量的下降。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于提供一种新型光束扫描的装置,通过将传统的120°的扫描范围分割成6片20°的扫描区域,每束激光负责一片区域,最后将它们扫描的区域拼接起来就成为了完整的120°的区域,解决了现有的光束扫描的装置系统的能耗和稳定性较差的问题。

为解决上述技术问题,本实用新型是通过以下技术方案实现的:

本实用新型为一种新型光束扫描的装置,包括MEMS反射镜,透镜组和由反射镜系统组成的光束重排组;所述透镜组包括透镜、第一柱透镜、和第二柱透镜;所述透镜为半导体激光器线阵准直系统,所述半导体激光器发出的光通过透镜转化为平行光出射进入第一柱透镜;所述第一柱透镜将平行光汇聚到MEMS反射镜,所述第一柱透镜通过第二柱透镜重新汇聚成平行光进入第二柱透镜;所述反射镜系统包括由2大6小反射镜组成;所述2大反射镜包括将光束分到两个方向的第一反射镜和第二反射镜;所述6小反射镜包括第三反射镜、第四反射镜、第五反射镜、第六反射镜、第七反射镜和第八反射镜;所述第三反射镜、第四反射镜、第五反射镜依次位于第一反射镜的一侧,所述第六反射镜、第七反射镜和第八反射镜依次位于第二反射镜的一侧;同侧相邻两反射镜的夹角在10-20°的范围。

进一步地,所述MEMS振镜提供±5°的机械扫描角度实现20°的光学扫描。

本实用新型具有以下有益效果:

1、本实用新型通过将传统的120°的扫描范围分割成6片20°的扫描区域。这样的扫描角度MEMS振镜自身就能够实现。不需要额外的透镜系统。每束激光负责一片区域,最后将它们扫描的区域拼接起来就成为了完整的120°的区域。

2、本实用新型通过调整各个小的反射镜的偏转角度,可以调整扫描范围使得扫描区域变大或变小,同时也可以增加光束的数量和反射镜的数量,使其可以扫描更大的范围。

3、本实用新型可以避免角度放大带来的光束质量的下降问题,整体光学结构尽量少的采用透镜,成本较低。

当然,实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案,下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为整体光学系统的结构示意图;

图2为前端MEMS振镜扫描系统示意图;

图3为反射镜系统示意图;

图4为远场扫描示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位,以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。

请参阅图1-4所示,本实用新型为一种新型光束扫描的装置,包括MEMS反射镜003,透镜组和由反射镜系统组成的光束重排组;所述透镜组包括透镜001、第一柱透镜002、第二柱透镜004;透镜001为半导体激光器线阵准直系统,半导体激光器发出的光通过透镜001转化为平行光出射进入第一柱透镜002;第一柱透镜002将平行光汇聚到MEMS反射镜003重新汇聚成平行光进入第二柱透镜004;反射镜系统包括由2大6小反射镜组成;2大反射镜包括将光束分到两个方向的第一反射镜010和第二反射镜011;6小反射镜包括第三反射镜012、第四反射镜013、第五反射镜014、第六反射镜015、第七反射镜016和第八反射镜017;第三反射镜012、第四反射镜013、第五反射镜014依次位于第一反射镜010的一侧,第六反射镜015、第七反射镜016和第八反射镜017依次位于第二反射镜011的一侧;同侧相邻两反射镜的夹角在10-20°的范围。MEMS振镜提供±5°的机械扫描角度实现20°的光学扫描。

半导体线阵发出的光经过透镜001的准直之后转换成一种平行光出射,经过第一柱透镜002后汇聚在MEMS振镜003反射到第二柱透镜004上,之后由振镜提供20°的扫描角度,在经过第二柱透镜004重新转换成平行光出射。这组平行光这时进入反射镜系统,通过反射镜010和011将其分成2组每组3束光。

这三束光分别到达各自所对应的小反射镜012-017.其中012提供(-60°—-40°)的扫描范围,其中013提供(-40°—-20°)的扫描范围,其中014提供(-20°—0°)的扫描范围,其中015提供(0°—20°)的扫描范围,其中016提供(20°—40°)的扫描范围,其中012提供(40°—60°)的扫描范围,这6组光束在远场将会拼合成一片-60°-60°的120°的扫描范围。通过调整各个小的反射镜的偏转角度,我们可以调整扫描范围使得扫描区域变大或变小,同时我们也可以增加光束的数量和反射镜的数量,使其可以扫描更大的范围。

在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节,也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然,根据本说明书的内容,可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例,是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用,从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

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