激光雷达系统、三维成像控制方法及装置制造方法及图纸

本申请提供一种激光雷达系统、三维成像控制方法及装置，涉及雷达探测技术领域。本申请通过快轴准直透镜对半导体激光器阵列的沿半导体慢轴方向堆叠排列的多个发射通道各自发射的激光光束进行半导体快轴方向的光束准直处理，并通过扩束透镜将处理后的各个激光光束在半导体慢轴方向扩束重合为同一道激光大光束，而后利用慢轴准直透镜对该激光大光束进行半导体慢轴方向的光束准直处理，由微透镜阵列对处理后的激光大光束进行匀光处理并交由激光扫描组件投射到目标对象表面上进行激光扫描，使激光接收组件经激光扫描组件对目标对象表面反射的激光大光束进行接收成像，得到对应的三维扫描图像，从而在维持整机体积不变的基础上有效提升雷达分辨率。础上有效提升雷达分辨率。础上有效提升雷达分辨率。

【技术实现步骤摘要】
激光雷达系统、三维成像控制方法及装置


[0001]本申请涉及雷达探测
，具体而言，涉及一种激光雷达系统、三维成像控制方法及装置。

技术介绍

[0002]随着科学技术的不断发展，雷达探测技术逐渐趋于成熟，雷达探测技术在各大行业的应用越发广泛，其中车辆自动驾驶便是当今雷达探测技术的一个重要应用方向。而随着车辆自动驾驶技术的逐渐普及，人们对激光雷达的要求也越来越高，当今激光雷达已无法满足相同整机体积下日益增强的雷达分辨率需求。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本申请的目的在于提供一种激光雷达系统、三维成像控制方法及装置，能够有效降低激光雷达系统在激光扫描过程中的半导体慢轴方向和半导体快轴方向的瞬时视场角，以在维持整机体积不变的基础上有效提升雷达分辨率。
[0004]为了实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：
[0005]第一方面，本申请提供一种激光雷达系统，所述系统包括半导体激光器阵列、快轴准直透镜、扩束透镜、慢轴准直透镜、微透镜阵列、激光扫描组件及激光接收组件；
[0006]所述快轴准直透镜设置在所述半导体激光器阵列的激光发射光路上，用于对所述半导体激光器阵列的多个发射通道各自发射的激光光束进行半导体快轴方向的光束准直处理，其中所述多个发射通道之间的堆叠排列方向与半导体慢轴方向相互平行；
[0007]所述扩束透镜设置在所述快轴准直透镜的准直光路上，用于将所述快轴准直透镜处理后的各个激光光束在半导体慢轴方向扩束重合为同一道激光大光束；
[0008]所述慢轴准直透镜设置在所述扩束透镜的透光光路上，用于对所述扩束透镜处理得到的激光大光束进行半导体慢轴方向的光束准直处理；
[0009]所述微透镜阵列设置在所述慢轴准直透镜的准直光路上，用于对所述慢轴准直透镜处理后的激光大光束进行匀光处理；
[0010]所述激光扫描组件设置在所述微透镜阵列的出光光路上，用于将所述微透镜阵列处理后的激光大光束投射到目标对象表面上进行激光扫描；
[0011]所述激光接收组件用于经所述激光扫描组件对所述目标对象表面反射的激光大光束进行接收成像，得到所述目标对象表面的三维扫描图像。
[0012]在可选的实施方式中，所述激光扫描组件包括水平扫描控制装置及竖直扫描控制装置；
[0013]所述竖直扫描控制装置设置在所述水平扫描控制装置的光束反射光路上，用于将所述水平扫描控制装置反射的来自所述微透镜阵列的激光大光束投射到所述目标对象表面上进行激光扫描，或者将来自所述目标对象表面的激光大光束经所述水平扫描控制装置反射给所述激光接收组件；其中，所述水平扫描控制装置用于控制投射向所述目标对象表
面的激光大光束在水平方向进行激光扫描，所述竖直扫描控制装置用于控制投射向所述目标对象表面的激光大光束在竖直方向进行激光扫描。
[0014]在可选的实施方式中，所述水平扫描控制装置包括棱镜，所述水平扫描控制装置通过所述棱镜调整需要投射的激光大光束在水平方向的光束投射位置；
[0015]所述竖直扫描控制装置包括振镜，所述竖直扫描控制装置通过所述振镜调整需要投射的激光大光束在竖直方向的光束投射位置。
[0016]在可选的实施方式中，所述激光接收组件包括接收透镜组及接收芯片；
[0017]所述接收透镜组设置在所述激光扫描组件的光束反射光路上，用于对所述激光扫描组件反射的激光大光束进行光束汇聚；
[0018]所述接收芯片设置在所述接收透镜组的出光光路上，用于对所述接收透镜组汇聚的激光大光束进行接收成像。
[0019]在可选的实施方式中，所述接收透镜组包括快轴接收柱面透镜及慢轴接收柱面透镜；
[0020]所述快轴接收柱面透镜的柱面延伸方向与所述半导体快轴方向平行，用于调整所述接收芯片的成像宽度；
[0021]所述慢轴接收柱面透镜的柱面延伸方向与所述半导体慢轴方向平行，用于调整所述接收芯片的成像高度。
[0022]在可选的实施方式中，所述快轴准直透镜的有效口径宽度大于或等于所述接收芯片的芯片宽度，所述慢轴准直透镜的有效口径高度大于或等于所述接收芯片的芯片高度。
[0023]在可选的实施方式中，所述快轴准直透镜与所述慢轴准直透镜均采用柱面透镜制成；
[0024]所述快轴准直透镜的柱面延伸方向与所述半导体快轴方向平行，所述慢轴准直透镜的柱面延伸方向与所述半导体慢轴方向平行。
[0025]在可选的实施方式中，所述扩束透镜的靠近所述快轴准直透镜的透镜表面为凸面形状；
[0026]所述扩束透镜的靠近所述慢轴准直透镜的透镜表面为凸面形状或凹面形状。
[0027]第二方面，本申请提供一种三维成像控制方法，应用于与前述实施方式中任意一项所述的激光雷达系统通信连接的雷达控制设备，所述方法包括：
[0028]控制半导体激光器阵列的各个发射通道分别发射激光光束；
[0029]控制激光扫描组件对经快轴准直透镜、扩束透镜、慢轴准直透镜及微透镜阵列处理得到的激光大光束在投射到目标对象表面上的激光扫描位置进行调整；
[0030]控制激光接收组件经所述激光扫描组件对所述目标对象表面反射的激光大光束进行接收成像，得到所述目标对象表面的三维扫描图像。
[0031]第三方面，本申请提供一种三维成像控制装置，应用于与前述实施方式中任意一项所述的激光雷达系统通信连接的雷达控制设备，所述装置包括：
[0032]激光发射控制模块，用于控制半导体激光器阵列的各个发射通道分别发射激光光束；
[0033]激光扫描控制模块，用于控制激光扫描组件对经快轴准直透镜、扩束透镜、慢轴准直透镜及微透镜阵列处理得到的激光大光束在投射到目标对象表面上的激光扫描位置进
行调整；
[0034]激光成像控制模块，用于控制激光接收组件经所述激光扫描组件对所述目标对象表面反射的激光大光束进行接收成像，得到所述目标对象表面的三维扫描图像。
[0035]在此情况下，本申请实施例的有益效果可以包括以下内容：
[0036]本申请通过快轴准直透镜对半导体激光器阵列的沿半导体慢轴方向堆叠排列的多个发射通道各自发射的激光光束进行半导体快轴方向的光束准直处理，并通过扩束透镜将快轴准直透镜处理后的各个激光光束在半导体慢轴方向扩束重合为同一道激光大光束，而后利用慢轴准直透镜对扩束透镜处理得到的激光大光束进行半导体慢轴方向的光束准直处理，由微透镜阵列对慢轴准直透镜处理后的激光大光束进行匀光处理，并交由激光扫描组件将微透镜阵列处理后的激光大光束投射到目标对象表面上进行激光扫描，使激光接收组件能够经激光扫描组件对目标对象表面反射的激光大光束进行接收成像，得到目标对象表面的三维扫描图像，从而利用快轴准直透镜、扩束透镜、慢轴准直透镜之间的光处理配合，有效降低激光雷达系统在激光扫描过程中的半导体慢轴方向和半导体快轴方向的瞬时视场角，以在维持整机体积不变的基础上有效提升雷达分辨率。
[0037]为使本申请的上述目的、特本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光雷达系统，其特征在于，所述系统包括半导体激光器阵列、快轴准直透镜、扩束透镜、慢轴准直透镜、微透镜阵列、激光扫描组件及激光接收组件；所述快轴准直透镜设置在所述半导体激光器阵列的激光发射光路上，用于对所述半导体激光器阵列的多个发射通道各自发射的激光光束进行半导体快轴方向的光束准直处理，其中所述多个发射通道之间的堆叠排列方向与半导体慢轴方向相互平行；所述扩束透镜设置在所述快轴准直透镜的准直光路上，用于将所述快轴准直透镜处理后的各个激光光束在半导体慢轴方向扩束重合为同一道激光大光束；所述慢轴准直透镜设置在所述扩束透镜的透光光路上，用于对所述扩束透镜处理得到的激光大光束进行半导体慢轴方向的光束准直处理；所述微透镜阵列设置在所述慢轴准直透镜的准直光路上，用于对所述慢轴准直透镜处理后的激光大光束进行匀光处理；所述激光扫描组件设置在所述微透镜阵列的出光光路上，用于将所述微透镜阵列处理后的激光大光束投射到目标对象表面上进行激光扫描；所述激光接收组件用于经所述激光扫描组件对所述目标对象表面反射的激光大光束进行接收成像，得到所述目标对象表面的三维扫描图像。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述激光扫描组件包括水平扫描控制装置及竖直扫描控制装置；所述竖直扫描控制装置设置在所述水平扫描控制装置的光束反射光路上，用于将所述水平扫描控制装置反射的来自所述微透镜阵列的激光大光束投射到所述目标对象表面上进行激光扫描，或者将来自所述目标对象表面的激光大光束经所述水平扫描控制装置反射给所述激光接收组件；其中，所述水平扫描控制装置用于控制投射向所述目标对象表面的激光大光束在水平方向进行激光扫描，所述竖直扫描控制装置用于控制投射向所述目标对象表面的激光大光束在竖直方向进行激光扫描。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述水平扫描控制装置包括棱镜，所述水平扫描控制装置通过所述棱镜调整需要投射的激光大光束在水平方向的光束投射位置；所述竖直扫描控制装置包括振镜，所述竖直扫描控制装置通过所述振镜调整需要投射的激光大光束在竖直方向的光束投射位置。4.根据权利要求1
‑
3中任意一项所述的系统，其特征在于，所述激光接收组件包括接收透镜组及接收芯片；所述接收透镜组设置在所述激光扫描组件的光束反射光路上，用于对所述激光扫描组件反射...

【专利技术属性】
技术研发人员：周思雨，王瑞，张弛，
申请(专利权)人：深圳北醒科技有限公司，
类型：发明
国别省市：