CN110736974A

CN110736974A - 一种全固态激光雷达扫描光源及全固态激光雷达

Info

Publication number: CN110736974A
Application number: CN201911221580.6A
Authority: CN
Inventors: 张建伟; 张星; 宁永强
Original assignee: Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Current assignee: Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Priority date: 2019-12-03
Filing date: 2019-12-03
Publication date: 2020-01-31

Abstract

本发明公开了一种全固态激光雷达扫描光源，包括面发射激光光源、成像镜组及空间光调制器；所述面发射激光光源发射的激光信号经过所述成像镜组调整成像倍率后射入所述空间光调制器；所述空间光调制器用于改变所述激光信号透射后的出射角度。本发明通过使用产生的激光准直性较好的面发射激光器作为光源，再通过所述成像镜组将产生的激光信号等比缩放至适合所述空间光调制器的尺寸，实现了在无机械可动结构的基础上的多方向激光扫描，在降低所述全固态激光雷达扫描光源的生产成本的同时，大大提高了器件工作中的可靠性，简化了所述全固态激光雷达扫描光源的内部结构，也降低了的小型化的难度。本发明还提供了一种具有上述有益效果的全固态激光雷达。

Description

一种全固态激光雷达扫描光源及全固态激光雷达

技术领域

本发明涉及信息技术领域，特别是涉及一种全固态激光雷达扫描光源及全固态激光雷达。

背景技术

相比摄像头识别技术，激光雷达的成像精度更高，可构建精细的3D轮廓，可以准确识别目标及周边环境，并且不受外部背景光影响，在新一代的智能感知技术如3D面部识别、智能汽车驾驶以及智能机器人等领域中正逐步得到应用，是推动新型信息社会发展的关键技术。目前，激光雷达技术的扫描方式分为机械旋转扫描、半固态扫描及全固态扫描三种方案。其中机械旋转扫描及半固态扫描难以满足苛刻环境下的稳定性和可靠性使用要求，全固态激光扫描技术已经被公认为将会是最终的激光雷达光源扫描方案。

然而现有的全固态激光扫描技术，通常使用传统半导体激光器，传统半导体激光器发散角过大，需要准直后再使用，流程繁琐，且准直的代价就是光斑直径变大，在传输很短距离后光斑就会达到厘米量级，无法直接与扫描装置对接，为实现在一定区域内的扫描效果，只能外装反射镜组或用电机带动整个光源在一定范围内移动，以达到扫描整个区域的效果，结构复杂，仪器的工作可靠性下降，难以小型化且成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种全固态激光雷达扫描光源及全固态激光雷达，以解决现有技术中固态激光扫描结构复杂，可靠性低，难以小型化，且成本较高的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种全固态激光雷达扫描光源，包括面发射激光光源、成像镜组及空间光调制器；

所述面发射激光光源发射的激光信号经过所述成像镜组调整成像倍率后射入所述空间光调制器；

所述空间光调制器用于改变所述激光信号透射后的出射角度。

可选地，在所述的全固态激光雷达扫描光源中，所述面发射激光光源为面发射激光阵列。

可选地，在所述的全固态激光雷达扫描光源中，所述面发射激光阵列包括垂直腔面发射激光器。

可选地，在所述的全固态激光雷达扫描光源中，所述成像镜组为平凹镜组。

可选地，在所述的全固态激光雷达扫描光源中，所述空间光调制器为液晶光调制器。

可选地，在所述的全固态激光雷达扫描光源中，所述空间光调制器为硅基光学相控阵。

可选地，在所述的全固态激光雷达扫描光源中，所述出射角度的范围为0度至60度，包括端点值。

本发明还提供了一种全固态激光雷达，所述全固态激光雷达包括上述任一种所述的全固态激光雷达扫描光源。

本发明所提供的全固态激光雷达扫描光源，包括面发射激光光源、成像镜组及空间光调制器；所述面发射激光光源发射的激光信号经过所述成像镜组调整成像倍率后射入所述空间光调制器；所述空间光调制器用于改变所述激光信号透射后的出射角度。本发明通过使用产生的激光准直性较好的面发射激光器作为光源，再通过所述成像镜组将产生的激光信号等比缩放至适合所述空间光调制器的尺寸，再通过改变输入电信号由所述空间光调制器进行所述激光信号出射方向的改变，从而实现了在无机械可动结构的基础上的多方向激光扫描，在降低所述全固态激光雷达扫描光源的生产成本的同时，大大提高了器件工作中的可靠性，简化了所述全固态激光雷达扫描光源的内部结构，此外，由于不需要过多组件及所述激光信号的投射区域相比与现有技术大大缩小，也降低了的小型化的难度。本发明还提供了一种具有上述有益效果的全固态激光雷达。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明提供的全固态激光雷达扫描光源的一种具体实施方式的结构示意图；

图2为本发明提供的全固态激光雷达扫描光源的另一种具体实施方式的结构示意图；

图3为本发明提供的全固态激光雷达扫描光源的又一种具体实施方式的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种全固态激光雷达扫描光源，其一种具体实施方式的结构示意图如图1所示，包括面发射激光光源100、成像镜组200及空间光调制器300；

所述面发射激光光源100发射的激光信号经过所述成像镜组200调整成像倍率后射入所述空间光调制器300；

所述空间光调制器300用于改变所述激光信号透射后的出射角度。

特别的，所述出射角度的范围为0度至60度，包括端点值如0度、20.3度或60.0度中任一个。本参数范围为经过理论计算与实际检验后在稳定供电的情况下所述空间光调制器300改变出射角度的最佳范围，当然，也可以根据实际情况作相应调整。

本发明所提供的全固态激光雷达扫描光源，包括面发射激光光源100、成像镜组200及空间光调制器300；所述面发射激光光源100发射的激光信号经过所述成像镜组200调整成像倍率后射入所述空间光调制器300；所述空间光调制器300用于改变所述激光信号透射后的出射角度。本发明通过使用产生的激光准直性较好的面发射激光器作为光源，再通过所述成像镜组200将产生的激光信号等比缩放至适合所述空间光调制器300的尺寸，再通过改变输入电信号由所述空间光调制器300进行所述激光信号出射方向的改变，从而实现了在无机械可动结构的基础上的多方向激光扫描，在降低所述全固态激光雷达扫描光源的生产成本的同时，大大提高了器件工作中的可靠性，简化了所述全固态激光雷达扫描光源的内部结构，此外，由于不需要过多组件及所述激光信号的投射区域相比与现有技术大大缩小，也降低了的小型化的难度。

在具体实施方式一的基础上，进一步对所述面发射激光光源100做改进，得到具体实施方式二，其结构示意图如图2所示，包括面发射激光光源100、成像镜组200及空间光调制器300；

所述空间光调制器300用于改变所述激光信号透射后的出射角度；

所述面发射激光光源100为面发射激光阵列。

本具体实施方式与上述具体实施方式的不同之处在于，本具体实施方式中限定所述面发射激光光源100为面发射激光阵列，其余结构均与上述具体实施方式相同，在此不再展开赘述。

本具体实施方式中的所述面发射激光光源100为面发射激光阵列。为提高功率强度，按一定间隔设置多个面发射激光器组成所述面发射激光阵列，能延长所述激光信号的有效传递范围，增加所述全固态激光雷达的扫描范围。更进一步地，所述面发射激光阵列包括垂直腔面发射激光器，所述垂直腔面发射激光器产生的激光准直性及相干性更佳，且所述垂直腔面发射激光器占用空间更小，安装更方便。

图2中的所述空间光调制器300为硅基光学相控阵。所述硅基光学相控阵通过改变光的向未来改变光的传输方向，这使得它可以如图2中使多束所述激光信号同时向不同方向出射，因此不需要随时间改变所述硅基光学相控阵的输入电信号便可完成扫描。

在具体实施方式二的基础上，进一步对所述面发射激光光源100做改进，得到具体实施方式三，其结构示意图如图3所示，包括面发射激光光源100、成像镜组200及空间光调制器300；

所述面发射激光光源100为面发射激光阵列；

所述成像镜组200为平凹镜组。

本具体实施方式与上述具体实施方式的不同之处在于，本具体实施方式中限定所述成像镜组200为平凹镜组，其余结构均与上述具体实施方式相同，在此不再展开赘述。

本具体实施方式中的成像镜组200为平凹镜组，需要提前说明的是，成像镜组200指的是只对图像进行等比缩放，而不改变图像各部分比例的透视镜或反射镜组。虽然所述面发射激光光源100的准直性较好，但通常由于发射面面积较大，因此所述成像镜组200一般用于缩小所述面发射激光光源100发射的激光信号，而一对平凹镜即可实现图像的等比缩小，且结构简单，成本低，易于组装。

另外，如图3中所示，所述空间光调制器300可为液晶光调制器，液晶可以通过输入电信号不同，通过改变折射率的空间分布改变光的传输方向，液晶光调制器成本低，产量大，自由度较高，能适应多种使用场景。

本发明还提供了一种全固态激光雷达，所述全固态激光雷达包括上述任一种所述的全固态激光雷达扫描光源。本发明所提供的全固态激光雷达扫描光源，包括面发射激光光源100、成像镜组200及空间光调制器300；所述面发射激光光源100发射的激光信号经过所述成像镜组200调整成像倍率后射入所述空间光调制器300；所述空间光调制器300用于改变所述激光信号透射后的出射角度。本发明通过使用产生的激光准直性较好的面发射激光器作为光源，再通过所述成像镜组200将产生的激光信号等比缩放至适合所述空间光调制器300的尺寸，再通过改变输入电信号由所述空间光调制器300进行所述激光信号出射方向的改变，从而实现了在无机械可动结构的基础上的多方向激光扫描，在降低所述全固态激光雷达扫描光源的生产成本的同时，大大提高了器件工作中的可靠性，简化了所述全固态激光雷达扫描光源的内部结构，此外，由于不需要过多组件及所述激光信号的投射区域相比与现有技术大大缩小，也降低了的小型化的难度。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的全固态激光雷达扫描光源及全固态激光雷达进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种全固态激光雷达扫描光源，其特征在于，包括面发射激光光源、成像镜组及空间光调制器；

2.如权利要求1所述的全固态激光雷达扫描光源，其特征在于，所述面发射激光光源为面发射激光阵列。

3.如权利要求1所述的全固态激光雷达扫描光源，其特征在于，所述面发射激光阵列包括垂直腔面发射激光器。

4.如权利要求1所述的全固态激光雷达扫描光源，其特征在于，所述成像镜组为平凹镜组。

5.如权利要求1所述的全固态激光雷达扫描光源，其特征在于，所述空间光调制器为液晶光调制器。

6.如权利要求1所述的全固态激光雷达扫描光源，其特征在于，所述空间光调制器为硅基光学相控阵。

7.如权利要求1至7任一项所述的全固态激光雷达扫描光源，其特征在于，所述出射角度的范围为0度至60度，包括端点值。

8.一种全固态激光雷达，其特征在于，所述全固态激光雷达包括如权利要求1至7任一项所述的全固态激光雷达扫描光源。