CN107479223A - 实现激光空间扫描的装置 - Google Patents

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许志超
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Sino Shine Photoelectric Technology (suzhou) Co Ltd
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Sino Shine Photoelectric Technology (suzhou) Co Ltd
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    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/1313—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells specially adapted for a particular application
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Abstract

本发明公开了一种实现激光空间扫描的装置，包括激光器、激光扩束元件、偏振元件和液晶元件，所述激光器发出的激光束，经过激光扩束元件进行扩束，并通过偏振元件以实现激光在特定方向上对光线进行偏振输出，然后通过液晶元件控制激光的开和关从而实现输出激光在空间范围内连续扫描。本发明通过采用液晶元件能够控制激光的开和关从而实现输出激光在空间范围内连续扫描，省去了步进电机，可以降低激光雷达系统的成本，利于实现系统集成化。

Description

实现激光空间扫描的装置
技术领域
本发明涉及激光雷达设备领域，尤其涉及一种实现激光空间扫描的装置。
背景技术
激光空间扫描技术是激光空间测量和跟踪目标的核心技术。空间扫描控制精度和速度，直接决定了激光测量的分辨率和测量频率。
目前，实现激光空间扫描的技术一般采用电机驱动激光器或反射镜，实现激光束在水平、竖直方向上连续改变方向。这种方案需要一个或多个步进电机，为了实现高精度的激光扫描，需要步进电机的步进精度高、转动平稳，增加了激光扫描仪或激光雷达系统的成本。另一方面，步进电机也增加了系统的体积，不利于系统集成化。
发明内容
为克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种能够降低激光扫描仪或激光雷达系统的成本且利于系统集成化的实现激光空间扫描的装置。
为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种实现激光空间扫描的装置，包括依次设置的用于发射激光的激光器、用于将激光扩束的激光扩束元件、用于将激光在特定方向上对光线进行偏振输出的偏振元件和用于控制激光的开和关的液晶元件，所述液晶元件包括相对平行设置的上保护玻璃板和下保护玻璃板，所述上保护玻璃板内部包括取向层和导电的电极层，所述上保护玻璃板上的电极层作为阵列光栅电极，下保护玻璃板内部包括取向层和导电的电极层，所述上保护玻璃板上的电极层和下保护玻璃板上的电极层之间连有驱动电路，所述上保护玻璃板和下保护玻璃板之间填充有液晶材料。本发明的有益效果：通过采用液晶元件能够控制激光的开和关从而实现输出激光在空间范围内连续扫描，省去了步进电机，可以降低激光雷达系统的成本，利于实现系统集成化；采用电极给予驱动电路信号，实现激光的开和关，实现激光的空间扫描。
优选地，所述激光扩束元件包括用于接收激光的输入透镜和将激光扩束并输出的输出透镜，所述输入透镜的焦距小于输出透镜的焦距。采用输入透镜的焦距小于输出透镜的焦距，两者焦距之比对应输入激光和输出激光光斑直径之比，使得激光经过扩束元件能够被扩束。
优选地，所述输入透镜和输出透镜外表面均镀有激光增透膜。采用激光增透膜使得激光经过输入透镜和输出透镜后的投射光无分光，增加激光的通过率。
优选地，所述输入透镜和输出透镜的厚度均为其自身口径直径的1/5到1/2。
优选地，所述输入透镜和输出透镜的材料均为火石玻璃。采用火石玻璃材质的输入透镜和输出透镜，火石玻璃中所含的铅越多，折射率越高，使得输入透镜和输出透镜的折射率能够达到较高的水平，使得激光的通过率更高。
优选地，所述偏振元件采用偏振晶体或偏振膜。采用偏振晶体或偏振膜能够减少反光和散光，增强激光的透过率。
优选地，所述激光器采用半导体激光器。采用半导体激光器，半导体激光器体积小、寿命长，利于实现系统集成化。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：
1-激光器；2-输入透镜；3-输出透镜；4-偏振元件；5-液晶元件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
参见附图1所示，本实施例中的一种实现激光空间扫描的装置，包括依次设置的用于发射激光的激光器1、用于将激光扩束的激光扩束元件、用于将激光在特定方向上对光线进行偏振输出的偏振元件4和用于控制激光的开和关的液晶元件5，所述液晶元件5包括相对平行设置的上保护玻璃板和下保护玻璃板，所述上保护玻璃板内部包括取向层和导电的电极层，所述上保护玻璃板上的电极层作为阵列光栅电极，下保护玻璃板内部包括取向层和导电的电极层，所述上保护玻璃板上的电极层和下保护玻璃板上的电极层之间连有驱动电路，所述上保护玻璃板和下保护玻璃板之间填充有液晶材料。
所述激光扩束元件包括用于接收激光的输入透镜2和将激光扩束并输出的输出透镜3，所述输入透镜2的焦距小于输出透镜3的焦距。所述输入透镜2和输出透镜3外表面均镀有激光增透膜。所述输入透镜2和输出透镜3的厚度均为其自身口径直径的1/5到1/2。所述输入透镜2和输出透镜3的材料均为火石玻璃。
所述偏振元件4采用偏振晶体或偏振膜。
所述激光器1采用半导体激光器。
工作原理：
激光器1发射激光经输入透镜2和输出透镜3扩束后，利用偏振元件4实现激光在特定方向上线偏振输出。经过偏振后的激光经过液晶元件5时，利用驱动电路，可以控制液晶元件5上的特定位置输出激光，而其他位置激光关闭。连续改变驱动信号，可以实现激光在水平和竖直方向上连续扫描。
以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种实现激光空间扫描的装置，其特征在于：包括依次设置的用于发射激光的激光器(1)、用于将激光扩束的激光扩束元件、用于将激光在特定方向上对光线进行偏振输出的偏振元件(4)和用于控制激光的开和关的液晶元件(5)，所述液晶元件(5)包括相对平行设置的上保护玻璃板和下保护玻璃板，所述上保护玻璃板内部包括取向层和导电的电极层，所述上保护玻璃板上的电极层作为阵列光栅电极，下保护玻璃板内部包括取向层和导电的电极层，所述上保护玻璃板上的电极层和下保护玻璃板上的电极层之间连有驱动电路，所述上保护玻璃板和下保护玻璃板之间填充有液晶材料。
2.根据权利要求1所述的实现激光空间扫描的装置，其特征在于：所述激光扩束元件包括用于接收激光的输入透镜(2)和将激光扩束并输出的输出透镜(3)，所述输入透镜(2)的焦距小于输出透镜(3)的焦距。
3.根据权利要求2所述的实现激光空间扫描的装置，其特征在于：所述输入透镜(2)和输出透镜(3)外表面均镀有激光增透膜。
4.根据权利要求2所述的实现激光空间扫描的装置，其特征在于：所述输入透镜(2)和输出透镜(3)的厚度均为其自身口径直径的1/5到1/2。
5.根据权利要求2所述的实现激光空间扫描的装置，其特征在于：所述输入透镜(2)和输出透镜(3)的材料均为火石玻璃。
6.根据权利要求1所述的实现激光空间扫描的装置，其特征在于：所述偏振元件(4)采用偏振晶体或偏振膜。
7.根据权利要求1所述的实现激光空间扫描的装置，其特征在于：所述激光器(1)采用半导体激光器。
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