CN113359109A - 一种曲面反光镜以及同轴光学收发系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种曲面反光镜以及同轴光学收发系统，该系统主要包括发射模组和曲面反光镜以及接受器件等。发射模组的发射光轴和曲面反光镜的会聚光的光轴成一定角度。曲面反光镜上沿发射光轴方向，开一发射小孔，准直后的发射光能通过该孔出射出去，发射出去的光经检测物反射后进入曲面反光镜，曲面反光镜将漫反射的光汇聚到与发射光轴成一定角度的接收器件上。该系统中曲面反光镜可以做得比较大，有更大的接收面，能够接收到的能量更高且因发射小孔损失的接收能量很小，该系统曲面反光镜作为接收，不仅省去了接收透镜，还省去了折返光学系统，且有助于将系统做得更为紧凑。
Description
技术领域
本发明涉及光学收发系统技术领域，尤其涉及一种曲面反光镜以及同轴光学收发系统。
背景技术
光学收发系统主要有异轴和同轴光学系统。
异轴光学系统，由于发射和接收之间有一定间距，为了解决盲区问题，需要接收透镜在靠近发射一侧做特别的设计，以提高近处的接收效率，上述结构被记载于公开号为CN104833966A和公开号CN102313882B的中国专利中。
同轴光学系统通常会采取45°放置的半透半反片（或棱镜）或偏振分光片（或棱镜），将发射光轴和接收光轴成90°的收发系统变成同轴系统，然而，这种系统光机结构较为复杂，能量损耗较大。使用半透半反片（或棱镜）的结构，发射光和反射光都会损失1/2。使用偏振分光片(或棱镜)需将发射光和接收光变为互相垂直的线偏振光，偏振分光片(或棱镜)对相互垂直的线偏振光分别实现全透过和全反射，但是反射物需要特殊的反光片（能将偏振方向转90°），且在光源发射光起偏或接收光检偏时也会产生能量损失，另外，以上同轴光学系统均需要进行光学发射透镜和接收透镜的设计。
发明内容
本申请提供了一种曲面反光镜以及同轴光学收发系统，能很好地降低能量损耗，且能降低设计的光机结构的复杂度，并有利于产品的紧凑化设计。
第一方面，本发明提供了一种曲面反光镜，其上设置有沿发射光轴方向、用于发射光穿过的发射小孔，其与检测物相应一侧设置有反射曲面，通过反射曲面将检测物反射回的反射光会聚于一点。
第二方面，本发明提供了一种同轴光学收发系统，包括发射模组、如第一方面所述的曲面反光镜、接收器件，所述发射模组发射的发射光，穿过在曲面反光镜上的发射小孔，从发射小孔发射出去的光经检测物反射后进入曲面反光镜，曲面反光镜将漫反射的光会聚到与发射光轴成一定角度的接收器件上。
其中，所述发射模组包括光源和透镜组，所述透镜组设置在光源与曲面反光镜之间，其用于将发射光进行准直。
其中，所述透镜组为准直透镜。
其中，所述曲面反光镜表面镀有高反射率的反射膜。
其中，所述曲面反光镜的反射面为自由曲面或抛物面。
其中，所述曲面反光镜与接收器件之间设置有用于消除环境光干扰的滤光片。
其中，所述滤光片为窄带滤光片。
其中，所述滤光片与接收器件之间设置有孔径光阑。
其中，所述发射小孔为1个。
与现有技术相比，本发明的有益效果为，
本发明提供的一种曲面反光镜以及同轴光学收发系统，该系统主要包括发射模组和曲面反光镜以及接受器件等。发射模组的发射光轴和曲面反光镜的会聚光的光轴成一定角度。曲面反光镜上沿发射光轴方向，开一发射小孔，准直后的发射光能通过该孔出射出去，发射出去的光经检测物反射后进入曲面反光镜，曲面反光镜将漫反射的光汇聚到与发射光轴成一定角度的接收器件上。该系统中曲面反光镜可以做得比较大，有更大的接收面，能够接收到的能量更高且因发射小孔损失的接收能量很小，该系统曲面反光镜作为接收，不仅省去了接收透镜，还省去了折返光学系统，且有助于将系统做得更为紧凑。
附图说明
图1为本申请的同轴光学收发系统的实施例结构示意图；
图2 为本申请的同轴光学收发系统对平行反射光的会聚示意图；
图3为本申请的同轴光学收发系统对非平行反射光的会聚示意图；
图4为本申请同轴光学收发系统带孔径光阑示意图；
图中，LD激光光源1、准直透镜2、曲面反光镜 3、滤光片4、接收芯片5、发射小孔6、检测物7，经过发射小孔的光束8、孔径光阑9。
具体实施方式
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。
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种曲面反光镜，其上设置有沿发射光轴方向、用于发射光穿过的发射小孔6，其与检测物7相应一侧设置有反射曲面，通过反射曲面将检测物7反射回的反射光会聚于一点。
本发明提供了一种新型的曲面反光镜结构，利用此种结构，能够在应用在下面的同轴光学收发系统内，当然也可以应用在其他合适的场景内，对此本申请不做限制。
另外，上述发射小孔6可以设置1个或者多个，优选使用1个。
如图1、图2、图3所示，本发明提供了一种同轴光学收发系统，包括发射模组、上述的曲面反光镜3、接收器件，在本系统中，所述发射模组发出的发射光，穿过在曲面反光镜3上的发射小孔6，经过发射小孔的光束8经检测物7反射后进入曲面反光镜3，曲面反光镜3将漫反射的光会聚到与发射光轴成一定角度的接收器件上，两者的角度可设置为90°。
所述发射光束的光轴和经过检测物7反射形成的接收光束的光轴同轴，只是到达曲面反光镜3后才分开，二者成一定夹角，上述同轴系统结构，可以避免异轴结构的收发盲区，同时也可以使收发的光机结构更为紧凑。
其中，所述发射模组包括光源和透镜组以及相关的光机结构，所述透镜组设置在光源与曲面反光镜3之间，其用于将光源发出的发射光进行准直。其中，光源选用激光光源或者点光源，更有利于准直。所述透镜组为准直透镜2，准直透镜2选择有效口径为2mm的准直透镜2，经其准直后出光光束较细。曲面反光镜3上只需加工很小的发射孔径即可，使得反射光束能绝大部分经自由曲面的反光镜反射后会聚到接收器件上，发射模组的发射光轴与曲面反光镜反射会聚的光成一定夹角，接收器件可为接收芯片5。
其中，所述光源可以采用LD激光光源1。
其中，由于发射是准直后的光，一般出光口径较小，所以自由反光镜上的发射小孔6也很小，占曲面反光镜3的有效面积很小，只有一小部分光通过发射小孔6损失掉，损失的接收能量很小，大部分能量的光经过曲面反光镜3反射经过滤光片4打到接收芯片5上，曲面反光镜3可以做得比较大，有更大的接收面，能够接收到的能量更高。
该实施例中曲面反光镜的曲面可以使用自由曲面，特殊设计的曲面反光镜3不仅能将平行于发射光光轴的反射光会聚到一点，如图2所示。
本实施例中的曲面反光镜还能将与其存在一定夹角的反射光会聚到同一点，不同的角度对应的自由曲面不同，本实施例夹角定为15°，如图3所示。曲面反光镜3对应的自由曲面，需根据结构尺寸裁剪成投影为矩形的面。
其中，所述曲面反光镜3表面镀有高反射率的反射膜。
所述反射膜为铝或银介质膜，具有较高的反射率，反射光经其反射后能会聚于一点。
其中，曲面反光镜特殊的面型设计能将被测物反射回的反射光经其反射后会聚于一点，其可为抛物面或自由曲面等面型。
其中，所述曲面反光镜与接收器件之间设置有用于消除环境光干扰的滤光
片。为了抗环境光干扰，滤光片4也根据发射光源的波长，选取合适的透过率波段，使非发射光源波段外的光线截止滤除，降低干扰。本实施例中选取的光源中心波长为655nm，滤光片4的波段选取的范围是625-675nm波段。
其中，所述滤光片4可为窄带滤光片。
其中，所述滤光片4与接收器件之间设置有孔径光阑9。为降低反射杂散光的影响，如图4所示，增加孔径光阑9，可将一定角度的入射光拦除，不会受多角度入射的杂散光影响。
需要说明的是，本申请中未详述的技术方案，采用公知技术。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种曲面反光镜，其特征在于，
其上设置有沿发射光轴方向、用于发射光穿过的发射小孔，其与检测物相应一侧设置有反射曲面，通过反射曲面将检测物反射回的反射光会聚于一点。
2.一种同轴光学收发系统，其特征在于，
包括发射模组、如权利要求1所述的曲面反光镜、接收器件，所述发射模组发射的发射光，穿过在曲面反光镜上的发射小孔，从发射小孔发射出去的光经检测物反射后进入曲面反光镜，曲面反光镜将漫反射的光会聚到与发射光轴成一定角度的接收器件上。
3.根据权利要求2所述的一种同轴光学收发系统，其特征在于，
所述发射模组包括光源和透镜组，所述透镜组设置在光源与曲面反光镜之间，其用于将发射光进行准直。
4.根据权利要求3所述的一种同轴光学收发系统，其特征在于，
所述透镜组为准直透镜。
5.根据权利要求2所述的一种同轴光学收发系统，其特征在于，
所述曲面反光镜表面镀有高反射率的反射膜。
6.根据权利要求2所述的一种同轴光学收发系统，其特征在于，
所述曲面反光镜的反射面为自由曲面或抛物面。
7.根据权利要求2所述的一种同轴光学收发系统，其特征在于，
所述曲面反光镜与接收器件之间设置有用于消除环境光干扰的滤光片。
8.根据权利要求7所述的一种同轴光学收发系统，其特征在于，
所述滤光片为窄带滤光片。
9.根据权利要求7所述的一种同轴光学收发系统，其特征在于，
所述滤光片与接收器件之间设置有孔径光阑。
10.根据权利要求2所述的一种同轴光学收发系统，其特征在于，
所述发射小孔为1个。
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