本發(fā)明屬于激光雷達(dá)領(lǐng)域，具體涉及一種微型激光雷達(dá)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

激光雷達(dá)技術(shù)有著多年的研究歷史，最初應(yīng)用于國防、航空航天等領(lǐng)域。近年來隨著激光技術(shù)和信息處理技術(shù)的發(fā)展，激光雷達(dá)在地圖測繪、機(jī)器人空間定位、汽車無人駕駛等方面有著越來越多的應(yīng)用。

激光雷達(dá)技術(shù)在具體的技術(shù)方案上有相位測量法、脈沖測量法、三角測量法等，其中脈沖測量法由于測量距離遠(yuǎn)、測量精度高，受到了廣泛的關(guān)注。脈沖測量法的具體實(shí)現(xiàn)方式為：激光器發(fā)射激光，經(jīng)過準(zhǔn)直處理后照射在待測物體表面，有一部分激光在物體表面會(huì)被反射，并被探測器接收。根據(jù)測量發(fā)射激光和接收反射激光的時(shí)間差來計(jì)算待測物體與激光器之間的距離。

為了對待測物體的空間進(jìn)行定位，除了距離信息外，還需要得到待測物體的方位信息。現(xiàn)有技術(shù)一般是采用旋轉(zhuǎn)掃描機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的，旋轉(zhuǎn)掃描機(jī)構(gòu)利用自身的旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)激光雷達(dá)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)，由此對待測物體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掃描，根據(jù)掃描時(shí)旋轉(zhuǎn)掃描機(jī)構(gòu)的方位信息，得到待測物體所在的方位角。

現(xiàn)有技術(shù)的問題在于：

旋轉(zhuǎn)掃描機(jī)構(gòu)要帶動(dòng)整個(gè)激光雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，由于激光雷達(dá)系統(tǒng)包含很多電路和光學(xué)器件，體積和重量都比較大，因此旋轉(zhuǎn)掃描機(jī)構(gòu)也需要大的體積和配重，來達(dá)到穩(wěn)定的掃描效果，給激光雷達(dá)系統(tǒng)的安裝和美觀帶來了影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題和缺陷的至少一個(gè)方面。

本發(fā)明提供一種微型激光雷達(dá)系統(tǒng)，采用微型激光振鏡做激光掃描元件，使激光雷達(dá)系統(tǒng)本身不需要旋轉(zhuǎn)即可實(shí)現(xiàn)對待測物體的旋轉(zhuǎn)掃描。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種微型激光雷達(dá)系統(tǒng)，包括：

激光器，發(fā)射激光；準(zhǔn)直透鏡，將激光器發(fā)射并傳輸過來的激光進(jìn)行準(zhǔn)直；第一激光振鏡；第二激光振鏡；接收透鏡，將待測物體表面反射回來的發(fā)射激光進(jìn)行接收和匯聚；探測器，將接收到的反射激光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換；控制處理單元，控制激光器、探測器、第一激光振鏡和第二激光振鏡的工作狀態(tài)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

其中，第一激光振鏡對由準(zhǔn)直透鏡傳輸過來的準(zhǔn)直后的激光的發(fā)射方向進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，由此對待測物體進(jìn)行掃描測量；第二激光振鏡對由待測物體表面反射回來的反射激光的傳輸方向進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，使得由不同方向回來的反射激光能夠被接收透鏡接收并匯聚到探測器中；控制處理單元根據(jù)激光器發(fā)射激光和探測器接收到反射激光的時(shí)間差來測量待測物體的距離，根據(jù)第一激光振鏡的工作狀態(tài)得出待測物體方向角。

激光振鏡為一種常用的激光掃描器件，利用激光振鏡鏡面的旋轉(zhuǎn)來改變照射到鏡面的激光的傳播方向，通過高速旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)激光的高速掃描，日常生活中的應(yīng)用有激光打標(biāo)機(jī)的掃描探頭。激光振鏡自身帶有角度傳感器,在激光雷達(dá)系統(tǒng)工作時(shí),激光振鏡將鏡面角度信息即對激光進(jìn)行偏轉(zhuǎn)時(shí)的工作狀態(tài)傳送到控制處理單元。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例性的實(shí)施例，所述第一激光振鏡和第二激光振鏡的工作周期相同。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)例性的實(shí)施例，所述第一激光振鏡和第二激光振鏡為一維激光振鏡。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)例性的實(shí)施例，所述一維激光振鏡：第一激光振鏡和第二激光振鏡的工作方式為階躍式的。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)例性的實(shí)施例，所述一維激光振鏡：第一激光振鏡和第二激光振鏡的工作方式為連續(xù)式的。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)例性的實(shí)施例，所述連續(xù)式工作的一維激光振鏡中第二激光振鏡的工作狀態(tài)比第一激光振鏡有一個(gè)時(shí)間延遲。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)例性的實(shí)施例，所述第一激光振鏡和第二激光振鏡為二維激光振鏡。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)例性的實(shí)施例，所述二維激光振鏡：第一激光振鏡和第二激光振鏡的工作方式為階躍式的。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)例性的實(shí)施例，所述二維激光振鏡：第一激光振鏡和第二激光振鏡的工作方式為階躍式和連續(xù)式相混合，第一激光振鏡和第二激光振鏡在第一個(gè)掃描方向?yàn)殡A躍式，在第二個(gè)掃描方向?yàn)檫B續(xù)式。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)例性的實(shí)施例，所述階躍式和連續(xù)式混合的二維激光振鏡，在第二個(gè)掃描方向即連續(xù)式工作方向，第二激光振鏡的工作狀態(tài)比第一激光振鏡有一個(gè)時(shí)間延遲。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)例性的實(shí)施例，所述準(zhǔn)直透鏡為平凸透鏡。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)例性的實(shí)施例，所述接收透鏡為開普勒型望遠(yuǎn)鏡。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別在于：

本發(fā)明利用微型激光振鏡對激光傳播方向的偏轉(zhuǎn)作用，實(shí)現(xiàn)對待測物體的掃描，結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕。現(xiàn)有的激光雷達(dá)一般采用體積龐大的旋轉(zhuǎn)掃描機(jī)構(gòu)，通過旋轉(zhuǎn)掃描機(jī)構(gòu)自身的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)整個(gè)激光雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行掃描，體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

通過下文中參照附圖對本發(fā)明所作的描述，本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見，并可幫助對本發(fā)明有全面的理解。

附圖說明

圖1顯示本發(fā)明的總體示意圖。

圖2顯示本發(fā)明中作為一種實(shí)例性的實(shí)施例的一維激光振鏡示意圖。

圖3顯示本發(fā)明中作為另一種實(shí)例性的實(shí)施例的二維激光振鏡示意圖。

圖4顯示本發(fā)明中的準(zhǔn)直透鏡結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5顯示本發(fā)明中的接收透鏡結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。在說明書中，相同或相似的附圖標(biāo)號(hào)指示相同或相似的部件。下述參照附圖對本發(fā)明實(shí)施方式的說明旨在對本發(fā)明的總體發(fā)明構(gòu)思進(jìn)行解釋，而不應(yīng)當(dāng)理解為對本發(fā)明的一種限制。

另外，在下面的詳細(xì)描述中，為便于解釋，闡述了許多具體的細(xì)節(jié)以提供對本披露的實(shí)施例的全面理解。然而明顯的，一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例在沒有具體細(xì)節(jié)的情況下也可以被實(shí)施。在其它情況下，公知的結(jié)構(gòu)和裝置以圖示的方式體現(xiàn)以簡化附圖。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)總體技術(shù)構(gòu)思，提供一種微型激光雷達(dá)系統(tǒng)，如圖1所示，包括：

激光器102，發(fā)射激光；準(zhǔn)直透鏡103，將激光器102發(fā)射并傳輸過來的激光進(jìn)行準(zhǔn)直；第一激光振鏡104；第二激光振鏡108；接收透鏡109，將待測物體106表面反射回來的反射激光107進(jìn)行接收和匯聚；探測器110，將反射激107光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換；控制處理單元101，控制激光器102、探測器110、第一激光振鏡104和第二激光振鏡108的工作狀態(tài)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

其中，第一激光振鏡104對由準(zhǔn)直透鏡103傳輸過來的準(zhǔn)直后的激光的發(fā)射方向進(jìn)行周期性偏轉(zhuǎn)，形成測量激光105發(fā)射出去，由此對待測物體106進(jìn)行掃描測量；第二激光振鏡108對由待測物體106表面反射回來的反射激光107的傳輸方向進(jìn)行周期性偏轉(zhuǎn)，使得由不同方向回來的反射激光107能夠被接收透鏡109接收并匯聚到探測器110中；控制處理單元101根據(jù)激光器102發(fā)射激光和探測器110接收到反射激光107的時(shí)間差來測量待測物體106的距離，根據(jù)第一激光振鏡104的工作狀態(tài)即對準(zhǔn)直透鏡103傳輸過來的激光進(jìn)行偏轉(zhuǎn)時(shí)鏡面的偏轉(zhuǎn)角度得出待測物體106方向角。

在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，所述第一激光振鏡和第二激光振鏡為一維激光振鏡。

在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，所述第一激光振鏡和第二激光振鏡為二維激光振鏡。

第一實(shí)施例

本發(fā)明第一實(shí)施例的具體工作方式如下：

本實(shí)施例中的第一激光振鏡104和第二激光振鏡108都為一維激光振鏡。目前商用的一維激光振鏡的最大偏轉(zhuǎn)角能做到50°以上，重復(fù)頻率在10KHz以上。最大偏轉(zhuǎn)角也稱為偏轉(zhuǎn)范圍，是激光振鏡周期性偏轉(zhuǎn)時(shí)一個(gè)偏轉(zhuǎn)周期內(nèi)鏡面的偏轉(zhuǎn)角度范圍。為方便表述，作為一種優(yōu)選方案，本實(shí)施例中采用最大偏轉(zhuǎn)角為50°，重復(fù)頻率為10KHz的一維激光振鏡來進(jìn)行示例說明。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該知道，具有其它最大偏轉(zhuǎn)角和重復(fù)頻率的一維激光振鏡也可應(yīng)用于本實(shí)施例。

本發(fā)明中的一維激光振鏡的工作示意圖如圖2所示。一維激光振鏡有兩個(gè)偏轉(zhuǎn)引腳201和202，當(dāng)在引腳201和202分別施加大小相等，方向相反的偏置電壓時(shí)，一維激光振鏡的鏡面203會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。改變偏置電壓的大小，偏轉(zhuǎn)的角度會(huì)發(fā)生變化；當(dāng)施加周期性變化的電壓信號(hào)時(shí)，鏡面203的偏轉(zhuǎn)角度會(huì)發(fā)生周期性變化。

作為一種優(yōu)選方案，本實(shí)施例中的準(zhǔn)直透鏡103如圖4所示，為平凸透鏡，將傳輸過來的發(fā)散的激光變換為準(zhǔn)直的平行光。

作為一種優(yōu)選方案，本實(shí)施例中的接收透鏡109如圖5所示，為開普勒型望遠(yuǎn)鏡，將傳輸過來的平行光匯聚。

在t₀時(shí)刻，控制處理單元101控制激光器102發(fā)射激光。激光器102發(fā)射的激光經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡103準(zhǔn)直后，變成發(fā)散角比較小的平行光，此平行光經(jīng)過傳播到達(dá)第一激光振鏡104。

在t₀時(shí)刻，控制處理單元101同時(shí)控制第一激光振鏡104和第二激光振鏡108的工作狀態(tài)，提供周期性的偏置電壓，兩個(gè)激光振鏡的鏡面因此發(fā)生周期性的偏轉(zhuǎn)。本實(shí)施例中，為表述方便，可令偏轉(zhuǎn)導(dǎo)致傳輸?shù)界R面的激光的周期性變化方向?yàn)閄方向。

激光器102發(fā)射的激光，傳播到第一激光振鏡104的鏡面上時(shí)，在鏡面發(fā)生反射，形成測量激光105向待測物體106發(fā)射，在待測物體106的表面，有一部分激光會(huì)發(fā)生反射，形成反射激光107。

反射激光107傳播到達(dá)第二激光振鏡108的鏡面，傳播方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)后的發(fā)射激光被接收透鏡109接收，并匯聚到探測器110，探測器110將探測到的信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，并將信息傳輸?shù)娇刂铺幚韱卧?01?？刂铺幚韱卧?01記錄此時(shí)的時(shí)刻為t₁。

激光器102發(fā)射的激光為脈沖激光，激光雷達(dá)對空間距離的測量精度與脈沖寬度有關(guān)，一般來說，脈沖寬度越寬，測量精度越低。同時(shí)，由于激光雷達(dá)的測量距離與脈沖寬度也有關(guān)系，由于脈沖寬度越寬，激光能量越大，則測量距離越大。因此，脈沖寬度要綜合考慮。為方便表述，作為一種示例性說明，本實(shí)施例中脈沖激光的脈沖寬度為10納秒。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該知道，脈沖寬度為10納秒不應(yīng)成為本實(shí)施例的一種限制。

激光器102是周期性發(fā)射脈沖激光的，其周期根據(jù)待測物體或者激光雷達(dá)的測量距離決定，周期應(yīng)該大于激光在測量距離內(nèi)傳播一個(gè)來回所需要的時(shí)間。作為一種示例性的說明，當(dāng)待測物體106的距離為150米時(shí)，自激光器102發(fā)射激光，激光到達(dá)待測物體106的表面后，反射激光107被探測器接收的時(shí)間約為1微秒，則激光器102發(fā)射脈沖激光的周期要大于1微妙。作為本實(shí)施例的一種優(yōu)選方案，可選定激光器102發(fā)射脈沖激光的周期為2微秒，即每2微秒發(fā)射一次脈沖寬度為10納秒的激光。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該知道，激光器102的周期為2微秒只是一種示例性說明，不應(yīng)成為本實(shí)施例的一種限制。

本實(shí)施例中的示例性說明中，第一激光振鏡104和第二激光振鏡108的工作頻率為10KHz，即每工作一個(gè)周期的時(shí)間為100微秒。由上可知，在一個(gè)周期內(nèi)，激光器102發(fā)射了50次脈沖激光，即本實(shí)施例中的微型激光雷達(dá)對待測物體測量了50次。由于激光振鏡在周期性變化的偏置電壓下工作，激光振鏡鏡面的偏轉(zhuǎn)方向也是周期性變化的，即本實(shí)施例中的微型激光雷達(dá)在X偏轉(zhuǎn)方向50°的范圍內(nèi)以不同的方向角測量了50次。

本發(fā)明中，第一激光振鏡104的作用是通過鏡面的周期性偏轉(zhuǎn)，使得發(fā)射激光105以不同的方向角向待測物體106掃描；第二激光振鏡108的作用是通過鏡面的周期性偏轉(zhuǎn)，使得不同方向回來的反射激光107，能夠被接收透鏡109接收。

作為一種優(yōu)選方案，本實(shí)施例中的第一激光振鏡104和第二激光振鏡108的工作方式為階躍式的，即激光振鏡的偏轉(zhuǎn)角度隨著偏置電壓階躍性變化。

作為一種優(yōu)選方案，本實(shí)施例中以階躍性變化的第一激光振鏡104和第二激光振鏡108的工作狀態(tài)相同。作為一種示例性說明，以周期為100秒，偏轉(zhuǎn)范圍為50°的激光振鏡為例。從t₀時(shí)刻開始，每隔2微秒，第一激光振鏡104和第二激光振鏡108的鏡面的偏轉(zhuǎn)角度作一次跳變，例如，從0到2微秒，鏡面偏轉(zhuǎn)1°；從2到4微秒，鏡面偏轉(zhuǎn)2°；從4到6微秒，鏡面偏轉(zhuǎn)3°，如此繼續(xù)，直到從98到100微秒，鏡面偏轉(zhuǎn)50°，第一激光振鏡104和第二激光振鏡108完成了一個(gè)工作周期。

作為另一種優(yōu)選方案，本實(shí)施例中的第一激光振鏡104和第二激光振鏡108的工作方式為連續(xù)式的。激光振鏡的偏轉(zhuǎn)角度與偏置電壓的大小成正比，當(dāng)偏置電壓線性變化時(shí)，激光振鏡的偏轉(zhuǎn)角度也線性變化。作為一種示例性說明，以周期為100秒，偏轉(zhuǎn)范圍為50°的激光振鏡為例，當(dāng)偏置電壓從0伏變化到50伏時(shí)，激光振鏡的偏轉(zhuǎn)角度從0度變化到50度，則在同一個(gè)周期內(nèi)的不同時(shí)刻，通過第一激光振鏡104的發(fā)射激光105被偏轉(zhuǎn)的角度不同，即發(fā)射方向不同。

作為一種優(yōu)選方案，本實(shí)施例中以連續(xù)式方式工作的第一激光振鏡104和第二激光振鏡108的工作狀態(tài)相同，即在任一時(shí)刻具有相同的偏轉(zhuǎn)角度。

作為另一種優(yōu)選方案，本實(shí)施例中以連續(xù)式方式工作的第二激光振鏡的工作狀態(tài)比第一激光振鏡有一個(gè)時(shí)間延遲。由于第二激光振鏡108要將由第一激光振鏡104發(fā)射出去的具有不同方向角的發(fā)射激光105在待測物體106表面的反射激光107反射到接收透鏡109的接收范圍內(nèi)，而發(fā)射激光105經(jīng)過第一激光振鏡104和反射激光107到達(dá)第二激光振鏡108有一個(gè)時(shí)間差，因此第二激光振鏡的工作狀態(tài)比第一激光振鏡有一個(gè)時(shí)間延遲。時(shí)間延遲的具體值可參考待測物體的距離決定。

作為一種示例性說明，以周期為100秒，偏轉(zhuǎn)范圍為50°的激光振鏡為例。記t₁時(shí)刻和t₀時(shí)刻的時(shí)間差為ΔT₁，根據(jù)脈沖探測法的測量原理，本次測量中測得的待測物體106上某點(diǎn)與激光器102的距離L為其中C為激光在空氣中的傳輸速度。這次測量所測得的待測物體106表面上某點(diǎn)的方向角為1°。

在t₀+2微秒時(shí)刻，激光器102再次發(fā)射脈沖激光，在t₂時(shí)刻，反射激光107被探測器接收。記t₂時(shí)刻和t₀+2微秒時(shí)刻的時(shí)間差為ΔT₂，本次測量中測得的待測物體106上某點(diǎn)與激光器102的距離L為這次測量所測得的待測物體106表面上某點(diǎn)的方向角為2°。

繼續(xù)如此重復(fù)性測量，在在t₀+98微秒時(shí)刻，激光器102再次發(fā)射脈沖激光，在t₅₀時(shí)刻，反射激光107被探測器接收。記t₂時(shí)刻和t₀+98微秒時(shí)刻的時(shí)間差為ΔT₅₀，本次測量中測得的待測物體106上某點(diǎn)與激光器102的距離L為這次測量所測得的待測物體106表面上某點(diǎn)的方向角為50°。

至此，本實(shí)施例中的微型激光雷達(dá)系統(tǒng)完成了一個(gè)100微秒的測量周期。

第二實(shí)施例

本發(fā)明第二實(shí)施例的具體工作方式如下：

本實(shí)施例中的第一激光振鏡104和第二激光振鏡108都為二維激光振鏡，目前商用的二維激光振鏡在兩個(gè)方向上的偏轉(zhuǎn)角和重復(fù)頻率都可以做到，在第一個(gè)偏轉(zhuǎn)方向：偏轉(zhuǎn)角50°以上，重復(fù)頻率在10KHz以上，在第二個(gè)偏轉(zhuǎn)方向：偏轉(zhuǎn)角10°，重復(fù)頻率在1KHz以上。記兩個(gè)方向?yàn)閄方向和與之垂直的Y方向，為方便表述，作為一種優(yōu)選方案，本實(shí)施例采用在X方向的最大偏轉(zhuǎn)角為10°，重復(fù)頻率為1KHz；在Y方向的最大偏轉(zhuǎn)角為50°，重復(fù)頻率為10KHz的二維激光振鏡進(jìn)行示例性說明。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該知道，具有其它最大偏轉(zhuǎn)角和重復(fù)頻率的二維激光振鏡也可應(yīng)用于本實(shí)施例。

本發(fā)明中的二維激光振鏡的工作示意圖如圖3所示。二維激光振鏡有兩對偏轉(zhuǎn)引腳：301和302,303和304，當(dāng)在引腳301和302分別施加大小相等，方向相反的偏置電壓時(shí)，二維激光振鏡的鏡面305會(huì)在X方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)；當(dāng)在引腳303和304分別施加大小相等，方向相反的偏置電壓時(shí)，二維激光振鏡的鏡面305會(huì)在Y方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)。改變偏置電壓的大小，偏轉(zhuǎn)的角度會(huì)發(fā)生變化；當(dāng)施加周期性變化的電壓信號(hào)時(shí)，鏡面305的偏轉(zhuǎn)角度會(huì)發(fā)生周期性變化。

作為一種優(yōu)選方案，本實(shí)施例中的準(zhǔn)直透鏡103如圖4所示，為平凸透鏡，將傳輸過來的發(fā)散的激光變換為準(zhǔn)直的平行光。

作為一種優(yōu)選方案，本實(shí)施例中的接收透鏡109如圖5所示，為開普勒型望遠(yuǎn)鏡，將傳輸過來的平行光匯聚。

在t₀時(shí)刻，控制處理單元101控制激光器102發(fā)射激光。激光器102發(fā)射的激光經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡103準(zhǔn)直后，變成發(fā)散角比較小的平行光，此平行光經(jīng)過傳播到達(dá)第一激光振鏡104。

在t₀時(shí)刻，控制處理單元101同時(shí)控制第一激光振鏡104和第二激光振鏡108的工作狀態(tài)，提供周期性的偏置電壓，兩個(gè)激光振鏡的鏡面因此發(fā)生周期性的偏轉(zhuǎn)。

激光器102發(fā)射的激光，傳播到第一激光振鏡104的鏡面上時(shí)，在鏡面發(fā)射反射，形成測量激光105向待測物體106發(fā)射，在待測物體106的表面，有一部分激光會(huì)發(fā)生反射，形成反射激光107。

反射激光107傳播到達(dá)第二激光振鏡108的鏡面，傳播方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)后的發(fā)射激光被接收透鏡109接收，并匯聚到探測器110，探測器110將探測到的信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，并將信息傳輸?shù)娇刂铺幚韱卧?01?？刂铺幚韱卧?01記錄此時(shí)的時(shí)刻為t₁。

激光器102發(fā)射的激光為脈沖激光，激光雷達(dá)對空間距離的測量精度與脈沖寬度有關(guān)，一般來說，脈沖寬度越寬，測量精度越低。同時(shí)，由于激光雷達(dá)的測量距離與脈沖寬度也有關(guān)系，由于脈沖寬度越寬，激光能量越大，則測量距離越大。因此，一般脈沖寬度要綜合考慮。作為一種優(yōu)選方案，令脈沖激光的脈沖寬度為10納秒。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該知道，脈沖寬度為10納秒不應(yīng)成為本實(shí)施例的一種限制。

激光器102是周期性發(fā)射脈沖激光的，其周期根據(jù)待測物體或者激光雷達(dá)的測量距離決定，周期應(yīng)該大于激光在測量距離內(nèi)傳播一個(gè)來回所需要的時(shí)間。作為一種示例性的說明，當(dāng)待測物體106的距離為150米時(shí)，自激光器102發(fā)射激光，激光到達(dá)待測物體106的表面后，反射激光107被探測器接收的時(shí)間約為1微秒，則激光器102發(fā)射脈沖激光的周期要大于1微妙。作為本實(shí)施例的一種優(yōu)選方案，可選定激光器102發(fā)射脈沖激光的周期為2微秒，即每2微秒發(fā)射一次脈沖寬度為10納秒的激光。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該知道，激光器102的周期為2微秒只是一種示例性說明，不應(yīng)成為本實(shí)施例的一種限制。

本實(shí)施例中，作為一種示例性說明，第一激光振鏡104和第二激光振鏡108在X方向的工作頻率為1KHz，即每工作一個(gè)周期的時(shí)間為都為1毫秒；在Y方向上的工作頻率為10KHz，即每工作一個(gè)周期的時(shí)間為100微秒。由上可知，在X方向上的一個(gè)周期即1毫秒內(nèi)，激光器102發(fā)射了500次脈沖激光，即本實(shí)施例中的微型激光雷達(dá)對待測物體測量了500次；在Y方向上的一個(gè)周期即100微秒內(nèi)，激光器102發(fā)射了50次脈沖激光，即本實(shí)施例中的微型激光雷達(dá)對待測物體測量了50次。

本發(fā)明中，第一激光振鏡104的作用是通過鏡面的周期性偏轉(zhuǎn)，使得發(fā)射激光105以不同的方向角向待測物體106掃描；第二激光振鏡108的作用是通過鏡面的周期性偏轉(zhuǎn)，使得不同方向回來的反射激光107，能夠被接收透鏡109接收。

作為一種優(yōu)選方案，本實(shí)施例中的第一激光振鏡104和第二激光振鏡108的工作方式為階躍式的。作為一種示例性說明，在X方向，從t₀時(shí)刻開始，每隔100微秒，第一激光振鏡104和第二激光振鏡108的鏡面在X方向的偏轉(zhuǎn)角度作一次跳變，例如，從0到100微秒，鏡面偏轉(zhuǎn)1°；從100到200微秒，鏡面偏轉(zhuǎn)2°；從200到300微秒，鏡面偏轉(zhuǎn)3°，如此繼續(xù)，直到從900到1毫秒，鏡面偏轉(zhuǎn)10°，第一激光振鏡104和第二激光振鏡108在X方向完成了一個(gè)工作周期。在Y方向，從t₀時(shí)刻開始，每隔2微秒，第一激光振鏡104和第二激光振鏡108的鏡面在Y方向的偏轉(zhuǎn)角度作一次跳變，例如，從0到2微秒，鏡面偏轉(zhuǎn)1°；從2到4微秒，鏡面偏轉(zhuǎn)2°；從4到6微秒，鏡面偏轉(zhuǎn)3°，如此繼續(xù)，直到從98到100微秒，鏡面偏轉(zhuǎn)50°，第一激光振鏡104和第二激光振鏡108在Y方向完成了一個(gè)工作周期。作為一種優(yōu)選方案，第一激光振鏡104和第二激光振鏡108的工作狀態(tài)相同，即在任一時(shí)刻具有相同的偏轉(zhuǎn)角。

作為另一種優(yōu)選方案，本實(shí)施例中的第一激光振鏡104和第二激光振鏡108的工作方式為階躍式和連續(xù)式相混合，第一激光振鏡和第二激光振鏡在X方向?yàn)殡A躍式，在Y方向?yàn)檫B續(xù)式。在Y方向，激光振鏡的偏轉(zhuǎn)角度與偏置電壓的大小成正比，當(dāng)偏置電壓線性變化時(shí)，激光振鏡的偏轉(zhuǎn)角度也線性變化。例如，作為一種示例性說明，當(dāng)偏置電壓從0伏變化到50伏時(shí)，激光振鏡的偏轉(zhuǎn)角度從0度變化到50度，則在同一個(gè)周期內(nèi)的不同時(shí)刻，通過第一激光振鏡104的發(fā)射激光105被偏轉(zhuǎn)的角度不同，即發(fā)射方向不同。由于第二激光振鏡108要將由第一激光振鏡104發(fā)射出去的具有不同方向角的發(fā)射激光105在待測物體106表面的反射激光107反射到接收透鏡109的接收范圍內(nèi)，而發(fā)射激光105經(jīng)過第一激光振鏡104和反射激光107到達(dá)第二激光振鏡108有一個(gè)時(shí)間差，因此作為此方案的一種優(yōu)選方案，第二激光振鏡的工作狀態(tài)比第一激光振鏡在Y方向有一個(gè)時(shí)間延遲。時(shí)間延遲的具體值可參考待測物體的距離決定。

作為一種示例性說明，在從t₀時(shí)刻到t₀+100微秒內(nèi)，為第一激光振鏡104和第二激光振鏡108在Y方向的第一個(gè)工作周期，此時(shí)兩個(gè)激光振鏡在X方向的偏轉(zhuǎn)角度為1°。

記t₁時(shí)刻和t₀時(shí)刻的時(shí)間差為ΔT₁，根據(jù)脈沖探測法的測量原理，本次測量中測得的待測物體106上某點(diǎn)與激光器102的距離L為其中C為激光在空氣中的傳輸速度。這次測量所測得的待測物體106表面上某點(diǎn)在X方向的方向角為1°，Y方向的方向角為1°。

在t₀+2微秒時(shí)刻，激光器102再次發(fā)射脈沖激光，在t₂時(shí)刻，反射激光107被探測器接收。記t₂時(shí)刻和t₀+2微秒時(shí)刻的時(shí)間差為ΔT₂，本次測量中測得的待測物體106上某點(diǎn)與激光器102的距離L為這次測量所測得的待測物體106表面上某點(diǎn)在X方向的方向角為1°，Y方向上的方向角為2°。

繼續(xù)如此重復(fù)性測量，在在t₀+98微秒時(shí)刻，激光器102再次發(fā)射脈沖激光，在t₅₀時(shí)刻，反射激光107被探測器接收。記t₂時(shí)刻和t₀+98微秒時(shí)刻的時(shí)間差為ΔT₅₀，本次測量中測得的待測物體106上某點(diǎn)與激光器102的距離L為這次測量所測得的待測物體106表面上某點(diǎn)在X方向的方向角為1°，Y方向上的方向角為50°。

至此，本實(shí)施例中的微型激光雷達(dá)系統(tǒng)完成了一個(gè)100微秒的在Y方向的測量周期，此時(shí)在X方向的方向角為1°。

在t₀+100微秒時(shí)，第一激光振鏡104和第二激光振鏡108在X方向的方向角跳到2°，在從t₀+100微秒到t₀+200微秒之間，本實(shí)施例中的微型激光雷達(dá)系統(tǒng)重復(fù)上述的在Y方向上的周期性測量，Y方向上每微秒變化一次，從1°變化到50°。

如此繼續(xù)，在t₀+900微秒時(shí)，第一激光振鏡104和第二激光振鏡108在X方向的方向角跳到2°，在從t₀+900微秒到t₀+1毫秒之間，施例中的微型激光雷達(dá)系統(tǒng)Y方向上每微秒變化一次，從1°變化到50°。

從t₀到t₀+1毫秒，本實(shí)施例中的激光雷達(dá)系統(tǒng)完成了一個(gè)完整的測量周期，完成了500次測量。在X方向上從1°變化到10°，一個(gè)周期；在Y方向上從1°變化到50°，變化了10個(gè)周期。

需要說明的是，為便于本領(lǐng)域一般技術(shù)人員的理解，本發(fā)明具體實(shí)施例中對所用到的部件的參數(shù)作了示例性的限定，如激光器的脈沖寬度為10納秒，工作周期為2微秒；一維激光振鏡的最大偏轉(zhuǎn)角為50°，工作周期為10KHz。本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員應(yīng)知道，這種限定只是為了更清楚的闡述本發(fā)明的總體技術(shù)構(gòu)思，而不應(yīng)作為本發(fā)明技術(shù)方案上的一種限定。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，上面所描述的實(shí)施例都是示例性的，并且本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對其進(jìn)行改進(jìn)，各種實(shí)施例中所描述的結(jié)構(gòu)在不發(fā)生結(jié)構(gòu)或者原理方面的沖突的情況下可以進(jìn)行自由組合。

雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但是附圖中公開的實(shí)施例旨在對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行示例性說明，而不能理解為對本發(fā)明的一種限制。

雖然闡述本發(fā)明的構(gòu)思的一些實(shí)施例已經(jīng)被顯示和說明，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，在不背離本發(fā)明構(gòu)思的原則和精神的情況下，可對這些實(shí)施例做出改變，本發(fā)明的范圍以權(quán)利要求和它們的等同物限定。