CN110554370A - Mems激光雷达系统及其扫描方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一MEMS激光雷达系统及其扫描方法，其中所述MEMS激光雷达系统包括一激光发生组件、一扫描组件以及一角放大组件，其中所述激光发生组件产生一扫描光束，所述扫描光束被所述扫描组件反射，并形成具有一初始扫描角度的一反射光束，所述反射光束经过所述角放大组件后，所述反射光束形成的所述初始扫描角度被放大。

Description

MEMS激光雷达系统及其扫描方法

技术领域

本发明涉及一激光雷达，特别涉及一MEMS激光雷达系统及其扫描方法。

背景技术

激光雷达，是传统雷达与激光技术相结合的产物，是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。其以微波雷达原理为基础，向目标物体发射激光束作为探测信号，然后将接收到的从目标物体反射回来的信号与发射信号进行分析处理，就可获得目标物体的特征参数，如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数，也能够获得目标物体的三维图像。激光雷达充分发挥了激光亮度高，具有良好的方向性、単色性和相干性的特点，使激光雷达具备了分辨率高、探测距离远、抗观测背景的干扰性强以及能够实现全天时观测等技术优势，从而被广泛应用于国防、航天航空、工业和医学等多个领域。

但是，所述传统的扫描成像激光雷达系统一般采用转鼓加摆镜、双摆镜或是双振镜的扫描方式，由于这些光学元件所构成的扫描系统体积庞大且笨重，通常需要耗费较多的电能，而且由于惯性等原因难以实现高速扫描，因而不适于高速成像应用。另外，所述传统的激光雷达存在的成本昂贵，体积大、产能低、电机的可靠性随着工作时间的加长而降低等缺陷也在实际应用中日益突出。

随着信息技术、光通信技术的迅猛发展，微芯片技术、激光器技术、微电机系统(Micro-Electro-Mechanical System，简称MEMS)、和光学技术的高速发展，为激光雷达不断向小型化、低功率和低成本的方向发展提供了相应的器件。尤其是MEMS振镜的使用，在光学系统中加入MEMS扫描振镜，可以使光路发生预期改变，从而达到对目标物体扫描的目的。而且，所述MEMS激光雷达能够将机械构件、光学系统、驱动部件、电控系统集成为一个整体单元的微型系统，使得激光雷达小型化成为可能。由于体积较小、成本低、探测精度高等优点，在车载领域具有广泛的应用前景。但是，在实际的应用过程中仍然存在不少问题。所述MEMS激光雷达采用二维MEMS振镜，或是采用更容易安装的两个一维MEMS振镜。常见的所述MEMS振镜的扫描角度仅能够在10°至20°之间，扫描角度较小、扫描速度较慢，难以实现大角度扫描。如果要实现大角度快速扫描，必须增大所述MEMS振镜的扫描角度范围。同时由于所述MEMS振镜扫描范围和所述MEMS振镜的尺寸以及扫描频率存在相互制约的关系，当MEMS振镜扫描范围增大时，所述MEMS振镜尺寸和扫描频率指标必然下降，这会对激光雷达整体性能造成较大影响。

另外，市面上的其他MEMS激光雷达，能够获得较大扫描角度的MEMS振镜的造价较高、扫描速度较慢，使用寿命较短，也难以受到广泛地应用。因此，为了增大MEMS激光雷达的扫描范围，急需对传统的MEMS激光雷达进行改进，以增大扫描角度，提高扫描速率，降低生产成本。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一MEMS激光雷达系统及其扫描方法，其中所述MEMS激光系统能够实现大范围角度的扫描，进而获得较大的扫描范围。

本发明的另一个目的在于提供一MEMS激光雷达系统及其扫描方法，其中所述MEMS激光系统提供一扫描组件和一角放大组件，所述扫描组件将一扫描光束进行反射，所述角放大组件对经过所述扫描组件反射后的光线所形成的一扫描角度进行放大，从而增大所述MEMS激光雷达的扫描范围。

本发明的另一个目的在于提供一MEMS激光雷达系统及其扫描方法，其中所述角放大组件具有一预定放大倍率，且所述角放大组件能够将所述扫描角度放大至所述预定放大倍率，从而增大所述MEMS激光雷达系统的扫描范围，缩短了所述MEMS完成扫描一预定范围的时间，进而提高了所述MEMS激光雷达系统的扫描速率。

本发明的另一个目的在于提供一MEMS激光雷达系统及其扫描方法，其中所述MEMS激光雷达系统的所述扫描角度和相对应的扫描范围能够被调节，从而使得所述MEMS激光雷达系统能够适应不同的使用需求，从而适用性强。

本发明的另一个目的在于提供一MEMS激光雷达系统及其扫描方法，其中所述MEMS激光雷达系统能够调整所述角放大组件的所述预定放大倍率，使得光束经过的路径被调整，从而形成不同的所述扫描角度，以适应不同的使用需求。

本发明的另一个目的在于提供一MEMS激光雷达系统及其扫描方法，其中所述角放大组件具有较小的像差，通过所述角放大组件形成一目标扫描光束，所述目标扫描光束仍然具有较高的光束质量，也就是所述角放大组件对光束的发散角、光束角度一致性以及光束均匀度等影响较小，从而保障了所述MEMS激光雷达系统扫描的精准度。

本发明的另一个目的在于提供一MEMS激光雷达系统及其扫描方法，其中所述MEMS激光雷达扩大了扫描范围并提高了扫描速率，从而提高了点云数据量，更利于实时成像。

本发明的另一个目的在于提供一MEMS激光雷达系统及其扫描方法，其中所述MEMS激光雷达系统降低了对所述扫描组件的扫描范围的性能的依赖，从而降低了所述MEMS激光雷达的生产成本。

本发明的另一个目的在于提供一MEMS激光雷达系统及其扫描方法，其中所述MEMS激光雷达产生的所述扫描光束经过所述扫描组件、所述放大元件后，在各个扫描角度所形成的光斑尺寸基本一致，光束仍具有较高的准直性。

依本发明的一个方面，本发明进一步提供一MEMS激光雷达系统，其包括：

一激光发生组件，其中所述激光发生组件产生一扫描光束；

一扫描组件，其中所述扫描光束被所述扫描组件反射，并形成具有一初始扫描角度的一反射光束；以及

一角放大组件，其中所述反射光束经过所述角放大组件后，所述反射光束形成的所述初始扫描角度被放大。

根据本发明的一实施例，所述扫描光束经过所述扫描组件反射后形一反射光束，所述反射光束能够形成所述初始扫描角度，所述反射光束能够经过所述角放大组件并形成一目标扫描光束，且所述目标扫描光束能够形成一放大扫描角度，且所述放大扫描角度大于所述初始扫描角度。

根据本发明的一实施例，所述角放大组件进一步包括一前置镜组和一后置镜组，所述反射光束依次经过所述前置镜组和所述后置镜组后形成所述目标扫描光束，且所述目标扫描光束能够形成所述放大扫描角度。

根据本发明的一实施例，所述角放大组件具有一预定放大倍率，所述初始扫描角度能够被放大所述预定放大倍率。

根据本发明的一实施例，所述前置镜组为一正透镜，所述后置镜组为一负透镜。

根据本发明的一实施例，所述前置镜组为一正透镜，所述后置镜组为一正透镜。

根据本发明的一实施例，所述前置镜组为一负透镜，所述后置镜组为一正透镜。

根据本发明的一实施例，所述前置镜组为一正透镜，所述后置镜组为一正透镜。

根据本发明的一实施例，所述激光发生组件包括一激光光源及一光束整形镜头，所述激光光源发射一激光光束，所述激光光束经过所述光束整形镜头后，被准直为具有高度准直性的所述扫描光束。

根据本发明的一实施例，所述光束整形镜头的中心与所述激光光源位于同一水平线上。

根据本发明的一实施例，扫描组件包括一驱动件及一反射镜，所述反射镜被设置于所述驱动件，且所述反射镜被所述驱动件驱动而运动。

根据本发明的一实施例，所述反射镜相对于所述激光发生组件的所述光束整形镜头被倾斜地设置，所述反射镜能够对所述扫描光束进行反射。

根据本发明的一实施例，所述反射镜为一单面镜。

根据本发明的一实施例，所述反射镜为一多面镜。

根据本发明的一实施例，所述扫描组件为一维MEMS扫描振镜。

根据本发明的一实施例，所述扫描组件为两个正相交的一维MEMS振镜组。

根据本发明的一实施例，所述扫描组件为二维MEMS振镜。

根据本发明的一实施例，所述角放大组件与所述扫描组件被相对地设置，且所述角放大组件位于所述反射光束的光线传输方向。

根据本发明的而另一个方面，本发明进一步提供一MEMS激光雷达系统的扫描方法，所述扫描方法包括如下步骤：

(a)藉由一反射镜反射一扫描光束，形成一反射光束；

(b)改变所述扫描光束的出射角度，使得所述反射光束形成一预设扫描角度；以及

(c)藉由一角放大组件扩大所述预设扫描角度，以形成一目标扫描光束，对一目标区域进行扫描。

根据本发明的一实施例，所述步骤(a)之前进一步包括步骤(d)形成平行的所述扫描光束。

根据本发明的一实施例，所述步骤(d)中进一步包括如下步骤：

(d1)产生一激光光束；以及

(d2)藉由一光束整形镜头准直所述激光光束。

根据本发明的一实施例，在所述步骤(b)中进一步包括步骤(e)驱动所述反射镜转动，使得所述反射光束形成所述预设扫描角度。

根据本发明的一实施例，所述步骤(c)中包括如下步骤：

(c1)藉由一前置镜组接收所述发射光束，并形成一过渡光束；

(c2)藉由一后置镜组接收所述过渡光束；以及

(c3)将被接收的所述过渡光束出射至所述目标区域。

根据本发明的一实施例，所述步骤(c)之后进一步包括步骤(f)：改变所述角放大组件的一预定放大倍率，以改变所述预设扫描角度的被放大的倍数。

根据本发明的一实施例，所述步骤(f)中进一步包括步骤：改变所述角放大组件的一前置镜组和一后置镜组之间的距离。

根据本发明的一实施例，所述步骤(f)中进一步包括步骤：改变所述前置镜组与所述反射镜之间的距离。

根据本发明的一实施例，所述在所述步骤(f)中进一步包括步骤：更换具有不同焦距的所述前置镜组。

根据本发明的一实施例，所述在所述步骤(f)中进一步包括步骤：更换具有不同焦距的所述后置镜组。

附图说明

图1是根据本发明的一较佳实施例的所述MEMS激光雷达系统的示意图。

图2是根据本发明上述较佳实施例所述MEMS激光雷达系统产生的所述扫描光束经过所述扫描元件的光线轨迹示意图。

图3A是根据本发明上述较佳实施例所述MEMS激光雷达系统的产生的扫描光束经过所述扫描元件和所述放大组件的光线轨迹示意图，其中以所述扫描光束中的一光线作为示例。

图3B是根据本发明上述较佳实施例所述MEMS激光雷达系统的产生的扫描光束经过所述扫描元件和所述放大组件的光线轨迹示意图。

图3C是根据本发明上述较佳实施例所述MEMS激光雷达系统的结构示意图。

图3D是根据本发明上述较佳实施例所述MEMS激光雷达系统的所述角放大组件的另一实施方式示意图。

图4是根据本发明上述较佳实施例所述MEMS激光雷达系统产生的具有不同反射角度的所述反射光束经过所述角放大组件后形成的所述扫描光束在所述目标区域内的足迹图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

参照本发明的说明书附图1至图3D，依据本发明所述的MEMS激光雷达系统将在接下来的描述中被阐述，其中所述MEMS激光雷达系统包括一激光发生组件10、一扫描组件20以及一角放大组件30，所述激光发生组件10能够产生一扫描光束100，所述扫描光束100能够入射至所述扫描组件20，且所述扫描光束100经过所述扫描组件20的反射后形成一反射光束101，所述反射光束101能够被传输至一目标区域200并形成一扫描范围201。并且，所述扫描组件20能够使得所述扫描光束100经过反射后形成一初始扫描角度α，也就是说，所述反射光束101能够形成所述初始扫描角度α，从而对所述目标区域200进行扫描。进一步地，所述反射光束101能够到达所述角放大组件30，且所述角放大组件30能够对所述初始扫描角度α进行放大，使得所述MEMS激光雷达系统的每次扫描能够获得更大的扫描范围，在所述目标区域200相同的情况下，减少扫描的移动路程，提高所述MEMS激光雷达系统的扫描速率。

具体来说，参照附图2，所述扫描组件20能够被驱动而发生运动，同时，所述扫描组件20运动的变化使得所述扫描光束100与所述扫描组件20之间形成的一入射角度发生偏转。根据反射原理，所述入射角度变化同时引起与所述入射角度相对应的一反射角度也随之发生变化，并使得所述扫描光束100经过所述扫描组件20反射后形的所述反射光束101能够形成所述初始扫描角度α。更进一步地，经过所述扫描组件20后形成的所述反射光束101能够到达所述角放大组件30，并经过所述角放大组件30后形成一目标扫描光束102，且所述目标扫描光束102能够形成一放大扫描角度β。所述放大扫描角度β大于所述初始扫描角度α，所述目标扫描光束102到达所述目标区域200，并使得形成于所述目标区域内200的所述扫描范围201也能够被扩大，进而所述MEMS激光雷达系统能够获得较大的扫描范围，提高扫描速率，节省扫描时间，从而实用性高。

参照附图1，所述激光发生组件10包括一激光光源11及一光束整形镜头12，所述激光光源11能够以一预定角度发射一激光光束103，所述激光光束103经过所述光束整形镜头12后，被准直为具有高度准直性的所述扫描光束100。优选地，所述光束整形镜头12的中心被实施为与所述激光光源11位于同一水平线上。进一步地，所述扫描组件20被倾斜地设置于与所述激光发生组件10的所述光束整形镜头12相对，且经过所述光束整形镜头12的所述扫描光束100能够以所述入射角度入射至所述扫描组件20，并经过所述扫描组件20反射后以所述反射角度射出，并形成所述反射光束101，所述反射光束101能够到达所述目标区域200内，并在所述目标区域200内形成所述扫描范围201。值得一提的是，所述扫描光束100的具体类型仅仅作为示例，所述扫描光束100可以被实施为具有高准直度的平行光束、具有一定发散角度的线扫描光束，或是其他可利用于扫描的激光光束。

根据本发明的较佳实施例，所述扫描组件20包括一驱动件21及一反射镜22，所述反射镜22被设置于所述驱动件21，且所述反射镜22能够被所述驱动件21驱动而运动。且所述反射镜22被倾斜地设置与所述激光发生组件10的所述光束整形镜头12相对，所述反射镜22能够对所述扫描光束100进行反射。

进一步地，参照附图2，所述反射镜22能够被所述驱动件21驱动并在一第一位置301及一第二位置302之间往复转动，且所述第一位置301和所述第二位置302之间能够形成一转动角度γ。定义当所述反射镜22位于所述第一位置301时，所述扫描光束100经过所述反射镜22后形成的所述反射光束101为第一反射光束1011，定义当所述反射镜22位于所述第二位置302时，所述扫描光束100经过所述反射镜22后形成的所述第一反射光束101为第二反射光束1012，且所述第一反射光束1011和所述第二反射光束1012之间能够形成所述初始扫描角度α，且所述初始扫描角度α是所述转动角度γ的两倍关系。值得一提的是，所述反射镜22能够被驱动并位于所述第一位置301和所述第二位置302之间的任一位置，从而使得所述扫描光束100经过所述反射镜22后形成的所述反射光束101聚集在所述第一反射光束1011和所述第二反射光束1012之间，并能够在所述目标区域200内形成所述扫描范围201。

值得一提的是，所述反射镜22的类型不受限制，在本发明的这个具体实施例中，所述反射镜22被实施为一单面镜，所述反射镜22被驱动而振动。本领域相关技术人员应该知晓得是，所述反射镜22的具体结构仅仅作为参考，不能成为对本发明所述MEMS激光雷达系统的限制，所述反射镜22也可以被实施为其他类型，比如说所述反射镜22可以被实施为多面镜，所述多面镜的每一反射面之间具有一预定角度，所述多面镜能够被驱动而转动，从而使得射入所述反射镜22的所述扫描光束100的所述入射角度产生变化，进而形成所述初始扫描角度α。

根据本发明的较佳实施例，所述扫描组件20被实施为一MEMS扫描振镜，所述扫描组件20能够被驱动在所述转动角度γ的范围内进行转动，并使得同一角度入射的所述扫描光束100到达所述扫描组件20的所述入射角发生变化，进而，具有不同所述反射角的所述反射光束102形成所述初始扫描角度α。值得一提的是，所述驱动件21驱动所述反射镜22高速转动的方式不受限制，比如说，所述驱动件21可以通过压电驱动、静电驱动或是电磁驱动等方式使得所述反射镜22的偏转角度产生变化。更值得一提的是，具有相同的入射角度的所述扫描光束100为平行光束时，所述扫描光束100经过所述扫描元件20之后仍然保持平行。

值得一提的是，所述扫描组件20的类型不受限制，所述扫描组件20可以被实施为一维MEMS振镜、两个正相交的一维MEMS振镜组或是二维MEMS振镜中的一个。本领域相关技术人员应该知晓得是，所述扫描组件20的具体实施方式不能成为对本发明所述激光雷达系统的内容及范围的限制。进一步地，参照附图3A，经过所述反射镜22后形成的所述第一反射光束1011和所述第二反射光束1012再经过所述角放大组件30后形成分别一第一目标扫描光束1021和一第二目标扫描光束1022，且所述第一目标扫描光束1021和所述第二目标扫描光束1022之间能够形成所述放大扫描角度β，从而扩大所述MEMS激光雷达系统能够获得的扫描范围201。值得注意的是，所述第一反射光束1011和所述第二反射光束1012之间的其他的所述反射光束101也能够经过所述角放大组件30，并到达所述目标区域200形成所述扫描范围201。根据本发明的较佳实施例，所述角放大组件30与所述扫描组件20被相对地设置，且所述角放大组件20位于所述反射光束102的光线出射方向上，使得经过所述扫描组件20后形成的所述发射光束101都能够到达所述角放大组件30，减少了所述激光光束103在传输过程中的能量损失，减少了对所述MEMS激光雷达系统的精准度的影响，以使得所述MEMS激光雷达系统能够实现较灵敏的信息采集。更进一步地，所述角放大组件30具有较小的像差，因而对所述角放大组件30对光束的发散角度、光束角度一致性以及光束均匀度等影响较小，因此，所述反射光束101通过所述角放大组件30后，形成的所述目标扫描光束102仍然具有较高的光束质量。

参照说明书附图3A至附图3D，所述角放大组件30进一步包括一前置镜组31和一后置镜组32，所述反射光束101依次经过所述前置镜组31和所述后置镜组32后形成所述目标扫描光束102，且所述目标扫描光束102之间能够形成所述放大扫描角度β，并扩大所述扫描范围201，并使得所述MEMS激光雷达系统降低了对所述扫描组件20的扫描范围的性能的依赖，从而较低了所述MEMS激光雷达的生产成本。

优选地，所述前置镜组31被实施为一负透镜311，所述后置镜组32被实施为一正透镜321，所述正透镜321和所述负透镜311被相互间隔且相互平行地设置，且所述正透镜321和所述负透镜311存在一个共同的虚焦点。所述反射光束101先经过所述负透镜311，形成一过渡光束104，所述过渡光束104进一步经过所述正透镜321，且所述正透镜321能够接收所述过渡光束104，并使被接收的所述过渡光束104被出射出去形成所述目标扫描光束102，所述目标扫描光束102能够对所述目标区域进行扫描。

具体来说，继续参考说明书附图3A，以所述第一反射光束1011中的任意一条光线和所述第二反射光束1012中的任意一条光线的轨迹为例，当所述第一反射光束1011和所述第二反射光束1012经过所述前置镜组31后形成一第一过渡光束1041和一第二过渡光束1042，所述第一过渡光束1041和所述第二过渡光束1042进一步经过所述后置镜组32，且所述后置镜组32能够接收所述第一过渡光束1041和所述第二过渡光束1042，并使被接收的所述第一过渡光束1041和所述第二过渡光束1042被出射出去分别形成所述第一目标扫描光束1021和所述第二目标扫描光束1022，且所述第一目标扫描光束1021和所述第二目标扫描光束1022能够形成所述放大扫描角度β。也就是说，利用光学原理能够使得所述放大扫描角度β大于所述初始扫描角度α，从而扩大了所述MEMS激光雷达的扫描范围。而且所述MEMS激光雷系统达扩大了所述激光光束103的扫描范围进而提供了扫描速率和点云数据量，更利于实时成像。

可选地，所述前置镜组31可以被实施为一正透镜311，且所述后置镜组32可以被实施为一负透镜321。

可选地，所述前置镜组31和所述后置镜组32均被实施为正透镜，且两个所述正透镜具有一个共同的焦点，入射至所述前置镜组31的平行光束经过所述前置镜组31的所述正透镜321后会聚于所述前置镜组31的所述焦点处，在经过所述后置镜组32的所述正透镜321，形成所述目标扫描光束102。

值得一提的是，所述前置镜组31和所述后置镜组32的类型不受限制，所述前置镜组31和所述后置镜组32也可以被实施为其他自由曲面镜等。本领域相关技术人员应该知晓的是，所述角放大组件30的所述前置镜组31和所述后置镜组32的具体实施方式仅仅作为示例，不能成为对本发明所述MEMS激光雷达系统的内容和范围的限制。

值得一提的是，所述角放大组件30具有一预定放大倍率，所述预定放大倍率为经过所述角放大组件30后的所述目标扫描光束102形成的所述放大扫描角度β与反射光束101形成的所述初始扫描角度α的预定倍数。举例来说，所述扫描光束100经过所述扫描元件20后反射出的所述反射光束101形成10°的所述扫描角度α，所述角放大组件30的所述预定放大倍率为11倍，经过所述角放大组件30后的所述目标扫描光束102形成的所述放大扫描角度β为110°。

更值得一提的是，所述角放大组件20的所述预定放大倍率能够被调整，以使得所述初始扫描角度α能够被放大不同的倍率，并使得所述目标扫描光束102形成的所述放大扫描角度β被调整，进而改变所述扫描范围201。具体来说使用者可以通过更换具有不同预定放大倍率的所述角放大组件30调整所述放大扫描角度β，或者是调整一个所述角放大组件30的所述前置镜组31和所述后置镜组32，从而改变所述扫描范围201，以适应使用者的不同使用需求。更具体地，通过调整所述前置镜组31和所述后置镜组32之间的距离或是所述前置镜组31与所述扫描组件20的所述反射镜22之间的距离可以改变所述角放大组件30的所述预定放大倍率。另外，调整所述前置镜组31和所述后置镜组32的厚度，调整所述前置镜组31和所述后置镜组32的焦距变化也能够使得所述角放大组件30的所述预定放大倍率发生变化。也就是说，所述MEMS激光雷达系统降低了对所述扫描组件30的扫描范围的性能的依赖，从而降低了所述MEMS激光雷达系统的生产成本。

值得注意的是，本领域相关技术人员应该知晓的是，到达所述目标区域200的所述扫描光线102能够在所述扫描范围201内捕捉所述目标区域200内的一目标物体，并形成回波进入所述MEMS激光雷达系统，使得所述MEMS激光雷达系统能够实时地捕捉所述目标物体的状态。

值得一提的是，所述MEMS激光雷达系统能够保持光束具有较高的准直性。具体来说，参照说明书附图4，其示出了所述激光光束103经过所述扫描元件20形成具有不同反射角度的所述反射光束101经过所述角放大组件30形成的所述扫描光线102在所述目标区域200的足迹图，进一步地，所述激光光束103随着所述扫描元件20的运动反射形成具有不同角度的反射光束101，每一反射光束101经过所述角放大组件30后形成相应的所述扫描光束102，每一所述扫描光束102在所述目标区域200内形成一光斑1020，且每一所述扫描光束102形成的对应的所述光斑1020的尺寸基本一致。也就是说，具有不同扫描角度的所述扫描光线102形成的光斑的尺寸基本一致，从而保障了在整个投射过程中光束能够保持较高的准直性，提高所述MEMS激光雷达系统的精准度，准确地获得所述目标区域200内的所述目标物体的信息。

依本发明的另一个方面，根据本发明的一MEMS激光雷达系统的扫描方法将在接下来的描述中被阐述，所述扫描方法包括如下步骤：

(a)藉由一反射镜22反射一扫描光束100，形成一反射光束101；

(b)改变所述扫描光束100的出射角度，使得所述反射光束形成一预设扫描角度α；以及

(c)藉由一角放大组件30扩大所述预设扫描角度α，以形成一目标扫描光束102，对一目标区域200进行扫描。

具体来说，在所述步骤(a)之前进一步包括步骤(d)形成一扫描光束100。且所述步骤(d)中进一步包括如下步骤：

(d1)产生一激光光束103；以及

(d2)藉由一光束整形镜头12准直所述激光光束103。

在所述步骤(b)中进一步包括步骤(e)驱动所述反射镜22转动，使得所述平行光束100的入射角度被改变，同时，反射角随之被改变，使得所述反射光束形成所述预设扫描角度α。

进一步地，在所述步骤(c)中包括如下步骤：

(c1)藉由一前置镜组31接收所述发射光束101，并形成一过渡光束104；

(c2)藉由一后置镜组32接收所述过渡光束104；以及

(c3)将被接收的所述过渡光束104出射至所述目标区域。

在本发明的其他实施例中，在所述步骤(c)之后进一步包括步骤(f)：改变所述角放大组件30的一预定放大倍率，以改变所述预设扫描角度α被放大的倍数，进而改变所述MEMS激光雷达系统的扫描范围201。

具体来说，在所述步骤(f)中进一步包括步骤：改变所述角放大组件30的一前置镜组31和一后置镜组32之间的距离。

可选地，在所述步骤(f)中进一步包括步骤：改变所述前置镜组31与所述反射镜22之间的距离。

可选地，在所述步骤(f)中进一步包括步骤：更换所述前置镜组31和/或所述后置镜组32的厚度，使得所述调整所述前置镜组31和所述后置镜组32的焦距变化，进而使得所述角放大组件30的所述预定放大倍率发生变化。

本领域的技术人员可以理解的是，以上实施例仅为举例，其中不同实施例的特征可以相互组合，以得到根据本发明揭露的内容很容易想到但是在附图中没有明确指出的实施方式。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (28)

1.一MEMS激光雷达系统，其特征在于，包括：

一激光发生组件，其中所述激光发生组件产生一扫描光束；

一扫描组件，其中所述扫描光束被所述扫描组件反射，并形成具有一初始扫描角度的一反射光束；以及

一角放大组件，其中所述反射光束经过所述角放大组件后，所述反射光束形成的所述初始扫描角度被放大。

2.根据权利要求1所述的MEMS激光雷达系统，其中所述扫描光束经过所述扫描组件反射后形成一反射光束，所述反射光束能够形成所述初始扫描角度，所述反射光束能够经过所述角放大组件并形成一目标扫描光束，且所述目标扫描光束能够形成一放大扫描角度，且所述放大扫描角度大于所述初始扫描角度。

3.根据权利要求2所述的MEMS激光雷达系统，其中所述角放大组件进一步包括一前置镜组和一后置镜组，所述反射光束依次经过所述前置镜组和所述后置镜组后形成所述目标扫描光束，且所述目标扫描光束能够形成所述放大扫描角度。

4.根据权利要求3所述的MEMS激光雷达系统，其中所述角放大组件具有一预定放大倍率，所述初始扫描角度能够被放大所述预定放大倍率。

5.根据权利要求4所述的MEMS激光雷达系统，其中所述前置镜组为一正透镜，所述后置镜组为一负透镜。

6.根据权利要求4所述的MEMS激光雷达系统，其中所述前置镜组为一正透镜，所述后置镜组为一正透镜。

7.根据权利要求4所述的MEMS激光雷达系统，其中所述前置镜组为一负透镜，所述后置镜组为一正透镜。

8.根据权利要求4所述的MEMS激光雷达系统，其中所述前置镜组为一正透镜，所述后置镜组为一正透镜。

9.根据权利要求1至8任一所述的MEMS激光雷达系统，其中所述激光发生组件包括一激光光源及一光束整形镜头，所述激光光源发射一激光光束，所述激光光束经过所述光束整形镜头后，被准直为具有高度准直性的所述扫描光束。

10.根据权利要求9所述的MEMS激光雷达系统，其中所述光束整形镜头的中心与所述激光光源位于同一水平线上。

11.根据权利要求9所述的MEMS激光雷达系统，其中扫描组件包括一驱动件及一反射镜，所述反射镜被设置于所述驱动件，且所述反射镜被所述驱动件驱动而运动。

12.根据权利要求11所述的MEMS激光雷达系统，其中所述反射镜相对于所述激光发生组件的所述光束整形镜头被倾斜地设置，所述反射镜能够对所述扫描光束进行反射。

13.根据权利要求11所述的MEMS激光雷达系统，其中所述反射镜为一单面镜。

14.根据权利要求11所述的MEMS激光雷达系统，其中所述反射镜为一多面镜。

15.根据权利要求1至8任一所述的MEMS激光雷达系统，其中所述扫描组件为一维MEMS扫描振镜。

16.根据权利要求1至8任一所述的MEMS激光雷达系统，其中所述扫描组件为两个正相交的一维MEMS振镜组。

17.根据权利要求1至8任一所述的MEMS激光雷达系统，其中所述扫描组件为二维MEMS振镜。

18.根据权利要求1至8任一所述的MEMS激光雷达系统，其中所述角放大组件与所述扫描组件被相对地设置，且所述角放大组件位于所述反射光束的光线传输方向。

19.一MEME激光雷达系统的扫描方法，其特征在于，所述扫描方法包括如下步骤：

(a)藉由一反射镜反射一扫描光束，形成一反射光束；

(b)改变所述扫描光束的出射角度，使得所述反射光束形成一预设扫描角度；以及

(c)藉由一角放大组件扩大所述预设扫描角度，以形成一目标扫描光束，对一目标区域进行扫描。

20.根据权利要求19所述的扫描方法，其中所述步骤(a)之前进一步包括步骤(d)形成平行的所述扫描光束。

21.根据权利要求20所述的扫描方法，其中所述步骤(d)中进一步包括如下步骤：

(d1)产生一激光光束；以及

(d2)藉由一光束整形镜头准直所述激光光束。

22.根据权利要求19所述的扫描方法，其中在所述步骤(b)中进一步包括步骤(e)驱动所述反射镜转动，使得所述反射光束形成所述预设扫描角度。

23.根据权利要求19所述的扫描方法，其中所述步骤(c)中包括如下步骤：

(c1)藉由一前置镜组接收所述发射光束，并形成一过渡光束；

(c2)藉由一后置镜组接收所述过渡光束；以及

(c3)将被接收的所述过渡光束出射至所述目标区域。

24.根据权利要求19所述的扫描方法，其中所述步骤(c)之后进一步包括步骤(f)：改变所述角放大组件的一预定放大倍率，以改变所述预设扫描角度的被放大的倍数。

25.根据权利要求24所述的扫描方法，其中所述步骤(f)中进一步包括步骤：改变所述角放大组件的一前置镜组和一后置镜组之间的距离。

26.根据权利要求24所述的扫描方法，其中所述步骤(f)中进一步包括步骤：改变所述前置镜组与所述反射镜之间的距离。

27.根据权利要求24所述的扫描方法，其中所述在所述步骤(f)中进一步包括步骤：更换具有不同焦距的所述前置镜组。

28.根据权利要求24所述的扫描方法，其中所述在所述步骤(f)中进一步包括步骤：更换具有不同焦距的所述后置镜组。