CN112230234A - 一种非同轴激光雷达 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及激光雷达领域，尤其涉及一种非同轴激光雷达。本申请一种非同轴激光雷达，包括发射模块、接收模块、分光模块，所述的发射模块与接收模块非同轴，所述的发射模块用于发射激光光束；所述的分光模块用于将所述激光光束分为多束并出射至目标区域，所述多束光探测不同的方向；所述的接收模块用于接收并处理反射后的多束回波光束。本申请使用楔形棱镜或N面棱镜或具有半透射半反射功能的棱镜作为分光模块，实现非同轴激光雷达的分光，进而实现扩大探测视场。本申请光学结构简单，能量损失小。

Description

一种非同轴激光雷达
技术领域
本申请涉及激光雷达，尤其涉及一种非同轴激光雷达。
背景技术
非同轴单点测距光学雷达为激光雷达的一种，非同轴激光雷达的发射光轴和接收光轴平行但不重合，如图1所示；而发射和接收光轴在A方向上的视图是重合的，如图2所示。非同轴单点测距光学雷达在应用中会需要同时监测大范围区域内的变化，因此需要扩大探测视场。现有技术有两种方法扩大探测视场，方法一是采用光学系统单纯扩大收发视场，这种方法会造成光学系统的复杂化，且能量利用率的大幅度下降，从而大幅度降低量程，通常角度做到20-40°左右的光学雷达模组，白板测距不到10米，黑板不到5米。另外单纯扩大收发视场，光斑的大范围照射会导致当目标物尺寸小于光斑大小时，返回的光仅为打在目标物上反射的部分，剩余能量均无法被利用而浪费。方法二是将单点雷达旋转扫描，实现较大角度的测量。这需要旋转和驱动结构，需要增加大的安装空间和系统结构成本。
发明内容
本申请的目的在于提出一种非同轴激光雷达，解决现有非同轴激光雷达扩大探测视场时存在的光学系统复杂，能量利用率低的问题。
为达此目的，本申请实施例采用以下技术方案：
一方面，一种非同轴激光雷达，其特征在于，包括发射模块、接收模块、分光模块，所述的发射模块与接收模块非同轴，
所述的发射模块用于发射激光光束；
所述的接收模块用于接收并处理反射后的回波光束；
所述的分光模块用于将所述激光光束分为多束并出射至目标区域，所述多束光探测不同的方向，反射后的多束回波光束经分光模块合束后进入接收模块。
在一种可能的实现方式中，所述的分光模块为楔形棱镜或N面棱镜或具有半透半反功能的棱镜。
在一种可能的实现方式中，所述的分光模块为楔形棱镜时，所述激光光束一部分通过棱镜折射，另一部分按原光路出射，折射光束与按原光束出射的光束之间的夹角为0-30°。
在一种可能的实现方式中，所述的分光模块为N面棱镜时，N面棱镜将所述激光光束分为N-1束，3≦N≦5。
在一种可能的实现方式中，所述的分束光的夹角为0—70°。
在一种可能的实现方式中，所述的分光模块为三面棱镜时，将所述激光光束分为两束，两束分束光的夹角为0-30°。
在一种可能的实现方式中，所述的分光模块为具有半透半反功能的棱镜时，将所述激光光束分为两束，两束分束光的夹角为0-70°。
在一种可能的实现方式中，所述的具有半透射半反射功能的棱镜具有一半透半反面，一全反面，激光光束入射半透半反面，一部分透射，一部分经半透半反面反射至全反面，再经全反面反射。
在一种可能的实现方式中，所述的半透半反面上镀有半透半反膜，所述的全反面上不镀膜或镀有反射膜。
在一种可能的实现方式中，所述的半透半反射面的透射率为10-90%，反射率为10-90%，透射率与反射率之和为95-100%。
本申请使用楔形棱镜或N面棱镜或具有半透射半反射功能的棱镜作为分光模块，实现非同轴激光雷达的分光，进而实现扩大探测视场。本申请光学结构简单，能量损失小。
附图说明
图1是背景技术装置主视图。
图2是背景技术装置A方向视图。
图3是本申请A方向视图（分光模块为楔形棱镜）。
图4是本申请A方向视图（分光模块为三面棱镜）。
图5是本申请A方向视图（分光模块为具有半透半反功能的棱镜）。
图中：1、发射模块；2、接收模块；3、楔形棱镜；4、三面棱镜；5、具有半透半反功能的棱镜；6、半透半反面；7、全反面。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本申请的技术方案。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
如图3所示，一种非同轴激光雷达，包括发射模块1、接收模块2、分光模块，所述的发射模块1与接收模块2非同轴，
所述的发射模块1用于发射激光光束；
所述的接收模块2用于接收并处理反射后的回波光束；
所述的分光模块用于将所述激光光束分为多束并出射至目标区域，所述多束光探测不同的方向，反射后的多束回波光束经分光模块合束后进入接收模块2。
从背景技术可知，非同轴激光雷达的发射光轴和接收光轴平行但不重合，发射和接收光轴在A方向上的视图是重合的。本实施例采用分光模块，将所述激光光束分为多束并出射至目标区域，所述多束光探测不同的方向，反射后的多束回波光束经分光模块合束后进入接收模块2，分光后的激光光束和反射后的多束回波光束在A方向上的视图也是重合的，实现了对非同轴激光雷达的分光。
本申请实施例只需要一个分光模块即可实现对非同轴激光雷达的分光，不需要经过较为复杂的光学系统分光，因此结构简单，能量损失小。
所述的分光模块为楔形棱镜3或N面棱镜或具有半透半反功能的棱镜5，图3中分光模块为楔形棱镜3。
分光模块选用楔形棱镜3，所述激光光束一部分通过棱镜折射，另一部分按原光路出射，折射光束与按原光束出射的光束之间的夹角为0-30°。
分光模块采用楔形棱镜3，将激光光束一部分折射，一部分按原光路出射，折射光束与按原光路出射的光束之间的夹角为0-30°，激光光束能够同时对两个方向进行探测，扩大了探测视场。
所述的分光模块为N面棱镜时，N面棱镜将所述激光光束分为N-1束，3≦N≦5。
所述的分束光的夹角为0-70°。
分光棱镜采用N面棱镜时，N面棱镜将所述激光光束分为N-1束，激光光束从除入射面外的N-1个面出射，向不同方向探测。照射到目标上反射后的N-1束回波光束经N面棱镜合束后进入接收模块2。分光后的激光光束与回波光束在A方向上视图重合。采用N面棱镜时，分光光束不超过4束，如果超过4束则单束光分得的能量过低，无法满足测量需要，所以N不能大于5。
如图4所示，所述的分光模块为三面棱镜4时，将所述激光光束分为两束，两束分束光的夹角为0-30°。
如图5所示，所述的分光模块为具有半透半反功能的棱镜5时，将所述激光光束分为两束，两束分束光的夹角为0-70°。
所述的具有半透射半反射功能的棱镜5具有一半透半反面6，一全反面7，激光光束入射半透半反面6，一部分透射，一部分经半透半反面6反射至全反面7，再经全反面7反射。
分光棱镜采用具有半透射半反射功能的棱镜5时，激光光束入射半透半反面6，一部分透射，一部分经半透半反面6反射至全反面7，再经全反面7反射。透射光与反射光之间的夹角为0-70°。透射光与反射光分别探测不同的方向，其照射到目标后，反射回的回波光束经具有半透射半反射功能的棱镜5进入接收模块2，透射光、反射光与其对应的回波光束在A方向上的视图是重合的。
所述的半透半反面6上镀有半透半反膜，所述的全反面7上不镀膜或镀有反射膜。
普通棱镜材质是玻璃或者PET，为了能够起到半透半反效果，在其中一个面上溅射一层具有半透半反功能的膜。全反面7上可以不镀膜，利用材质本身的反射率进行反射，也可以根据需要镀上反射膜。
所述的半透半反射面的透射率为10-90%，反射率为10-90%，透射率与反射率之和为95-100%。
以上结合具体实施例描述了本申请的技术原理。这些描述只是为了解释本申请的原理，而不能以任何方式解释为对本申请保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本申请的其它具体实施方式，这些方式都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种非同轴激光雷达，其特征在于，包括发射模块、接收模块、分光模块，所述的发射模块与接收模块非同轴，
所述的发射模块用于发射激光光束；
所述的接收模块用于接收并处理反射后的回波光束；
所述的分光模块用于将所述激光光束分为多束并出射至目标区域，所述多束光探测不同的方向，反射后的多束回波光束经分光模块合束后进入接收模块。
2.根据权利要求1所述的非同轴激光雷达，其特征在于，所述的分光模块为楔形棱镜或N面棱镜或具有半透半反功能的棱镜。
3.根据权利要求2所述的非同轴激光雷达，其特征在于，所述的分光模块为楔形棱镜时，所述激光光束一部分通过棱镜折射，另一部分按原光路出射，折射光束与按原光束出射的光束之间的夹角为0-30°。
4.根据权利要求2所述的非同轴激光雷达，其特征在于，所述的分光模块为N面棱镜时，N面棱镜将所述激光光束分为N-1束，3≦N≦5。
5.根据权利要求4所述的非同轴激光雷达，其特征在于，所述的分束光的夹角为0—70°。
6.根据权利要求5所述的非同轴激光雷达，其特征在于，所述的分光模块为三面棱镜时，将所述激光光束分为两束，两束分束光的夹角为0-30°。
7.根据权利要求2所述的非同轴激光雷达，其特征在于，所述的分光模块为具有半透半反功能的棱镜时，将所述激光光束分为两束，两束分束光的夹角为0-70°。
8.根据权利要求7所述的非同轴激光雷达，其特征在于，所述的具有半透射半反射功能的棱镜具有一半透半反面，一全反面，激光光束入射半透半反面，一部分透射，一部分经半透半反面反射至全反面，再经全反面反射。
9.根据权利要求8所述的非同轴激光雷达，其特征在于，所述的半透半反面上镀有半透半反膜，所述的全反面上不镀膜或镀有反射膜。
10.根据权利要求9所述的的非同轴激光雷达，其特征在于，所述的半透半反射面的透射率为10-90%，反射率为10-90%，透射率与反射率之和为95-100%。
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