CN209387864U - 一种基于光环形器的激光雷达光学装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于光环形器的激光雷达光学装置，包括：激光发射单元，用于发出发射光束；光环形器，用于分离发射光束和返回光束，将光的发射和接收在同一端口实现；扫描单元，用于改变光路方向，扫描发射不同角度的光束；第一镜组和第二镜组，用于准直和汇聚光路并扩大扫描视场；激光接收单元，用于光信号接收。相对于现有技术，本实用新型的有益效果为，光环形器和扫描单元组合使用改变发射和接收的光路方向，使得仅需一路激光发射、一路激光接收即可完成扫描测距，且使得发射单元和接收单元的结构形式多样化。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于光环形器的激光雷达光学装置，并且更具体地，涉及一种二维激光雷达光学装置。
背景技术
激光雷达具有可靠性高、环境还原度高、抗环境光干扰能力强等优点，被广泛应用于智能交通领域，是无人驾驶领域新兴的有广阔前景的传感器种类。对于多线激光雷达的应用中，对体积、成本、可靠性的要求越来越严格，以上要素在一定程度上依赖于激光器光路系统的光路设计。
传统多线激光雷达的光路系统设计比较复杂，为了实现多线数扫描往往采用同轴光路，一个激光器对应一个接收器，此种结构造成光路设计成本高，体积大，并且后期调试难度大。
发明内容
根据本实用新型的一个方面，提供了一种基于光环形器的激光雷达光学装置，其包括激光发射单元、光环行器、第一镜组、扫描单元、第二镜组和激光接收单元；
所述激光发射单元，通过光纤与所述光环形器的第一端口连接，用于发出发射光束；
所述光环形器第二端口与第一镜组对接，所述光环形器第三端口通过光纤与所述激光接收单元连接，发射光束从所述光环形器的第一端口进入后从所述光环形器第二端口进入自由空间，返回光束从所述光环形器第二端口进入后从光环形器第三端口到达激光接收单元；
所述第一镜组，置于所述光环形器第二端口与所述扫描单元之间，用于所述发射光束的第一次准直以及将返回光束汇聚进入光纤；
所述扫描单元，置于所述第一镜组和所述第二镜组之间，用于改变光路方向，反射所述发射光束和返回光束；
所述第二镜组，置于所述扫描单元之后，用于所述发射光束的第二次准直以及返回光束的汇聚，反射光束对被测物完成扫描后形成返回光束；
所述激光接收单元，通过光纤与所述光环形器第三端口连接，用于接收由所述光环形器分离出的返回光束。
所述激光发射单元发出的发射光束通过光纤进入所述光环形器第一端口，发射光束经过所述光环形器从所述光环形器第二端口进入自由空间，经所述第一镜组准直后入射到所述扫描单元，所述扫描单元反射后的光束经过所述第二镜组再次准直后进入自由空间，完成被测物扫描；被测物反射回来的光束形成返回光束，通过所述第二镜组汇聚于所述扫描单元，经所述扫描单元反射的光束被所述第一镜组汇聚进入所述光环形器第二端口，最后从光环形器第三端口通过光纤到达所述激光接收单元。
具体的，所述光环形器具有三个光通信端口，用于分离所述的发射光束和返回光束。
具体的，所述扫描单元为MEMS振镜或压电陶瓷驱动振镜，用于改变光路方向，扫描发射光束。
具体的，所述激光接收单元为光电探测器，所述光电探测器用于将接收的光信号转化为电信号。
本实用新型的有益效果在于：
1.采用所述的光环形器和扫描单元改变发射和接收的光路方向，使得仅需一路激光发射、一路激光接收即可完成扫描测距，出射激光和反射激光共用一套光路系统，大大的节约了空间和成本。
2.光环形器的使用使得激光发射单元和接收单元结构多样化，易于结构设计，便于后期光路调试工作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本实用新型的示例性实施方式：
图1为本实用新型实施例提供的基于MEMS振镜的激光雷达光学装置示意图
图2为本实用新型实施例提供的基于压电陶瓷驱动振镜的激光雷达光学装置示意图
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本实用新型实施例做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
实施例1：
如图1所示，一种基于光环形器的激光雷达光学装置包括激光发射单元101、光环形器102、第一镜组103、MEMS振镜104、第二镜组105以及光电探测器107。
具体的，在本实施例中：
激光发射单元101通过光纤与光环形器102第一端口连接，同时光线从光环形器第一端口进入，从第二端口射出，经过第一镜组103准直后到达MEMS振镜104，MEMS振镜104反射光线经过第二镜组105准直后进入自由空间，反射光线首先通过第二镜组105汇聚后达到MEMS振镜104，MEMS振镜104反射光线经第一镜组103汇聚后进入光环形器102的第二端口，最后从第三端口射出被光电探测器107接收，完成扫描测距。
激光发射单元101在本实施例中通过光纤与光环形器102的第一端口连接。
光环形器102在本实施例中采用具有三个端口的光环形器，三个端口依次与激光发射单元101、第一镜组103以及光电探测器107连接。
第一镜组103在本实施例中可为单片透镜或多片透镜组，位于光环行器102 第二端口和MEMS振镜之间，安装过程中应对准光路，使得第一镜组103对发射光束进行第一次准直以及对返回光束进行汇聚。
MEMS振镜104在本实施例中可为一维或二维MEMS振镜，位于第一镜组103 和第二镜组105之间，安装完成后可以扫描发射不同角度的激光。
第二镜组105在本实施例中可为单片透镜或多片透镜组，位于MEMS振镜104 后，安装过程中需保证安装精度，保证对发射光束进行第二次准直以及对返回光束进行汇聚。
光电探测器107在本实施例中通过光纤与光环行器102的第三端口连接，将接收到的光信号转变成对应的电信号。
实施例2：
如图2所示，一种基于光环形器的激光雷达光学装置包括激光发射单元201、光环形器202、第一镜组203、压电陶瓷驱动振镜204、第二镜组205以及光电探测器207。
具体的，在本实施例中：
激光发射单元201通过光纤与光环形器202第一端口连接，同时光线从光环形器202第一端口进入，从第二端口射出，经过第一镜组203准直后到达压电陶瓷驱动振镜204，压电陶瓷驱动振镜204反射光线经过第二镜组205准直后进入自由空间，反射光线首先通过第二镜组205汇聚后达到压电陶瓷驱动振镜 204，压电陶瓷驱动振镜204反射光线经第一镜组203汇聚后进入光环形器202 的第二端口，最后从第三端口射出被光电探测器207接收，完成扫描测距。
激光发射单元101在本实施例中通过光纤与光环形器102的第一端口连接。
光环形器102在本实施例中采用具有三个端口的光环形器，三个端口依次与激光发射单元101、第一镜组103以及光电探测器107连接。
第一镜组103在本实施例中可为单片透镜或多片透镜组，位于光环行器102 第二端口和压电陶瓷驱动振镜之间，安装过程中应对准光路，使得第一镜组103 对发射光束进行第一次准直以及对返回光束进行汇聚。
压电陶瓷驱动振镜104在本实施例中可采用一维压电陶瓷或二维压电陶瓷驱动，位于第一镜组103和第二镜组105之间，安装完成后可以扫描发射不同角度的激光。
第二镜组105在本实施例中可为单片透镜或多片透镜组，位于压电陶瓷驱动振镜104后，安装过程中需保证安装精度，保证对发射光束进行第二次准直以及对返回光束进行汇聚。
光电探测器107在本实施例中通过光纤与光环行器102的第三端口连接，将接收到的光信号转变成对应的电信号。
已经通过参考少量实施方式描述了本实用新型。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本实用新型以上公开的其他的实施例等同地落在本实用新型的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。
Claims (4)
1.一种基于光环形器的激光雷达光学装置，其特征在于，所述装置包括：激光发射单元、光环行器、第一镜组、扫描单元、第二镜组和激光接收单元；
所述激光发射单元通过光纤与所述光环形器的第一端口连接，用于发出发射光束；
所述光环形器第二端口与第一镜组对接，所述光环形器第三端口通过光纤与所述激光接收单元连接，发射光束从所述光环形器的第一端口进入后从所述光环形器第二端口进入自由空间，返回光束从光环形器第二端口进入后从所述光环形器第三端口到达所述激光接收单元；
所述第一镜组置于所述光环形器第二端口与所述扫描单元之间，用于所述发射光束的第一次准直以及将返回光束汇聚进入光纤；
所述扫描单元置于所述第一镜组和所述第二镜组之间，用于改变光路方向，反射所述的发射光束和返回光束；
所述第二镜组置于所述扫描单元之后，用于所述发射光束的第二次准直以及返回光束的汇聚，反射光束对被测物完成扫描后形成返回光束；
所述激光接收单元，通过光纤与所述光环形器第三端口连接，用于接收由所述光环形器分离出的返回光束。
2.根据权利要求1所述的一种基于光环形器的激光雷达光学装置，其特征在于，所述的光环形器具有三个光通信端口，用于分离所述的发射光束和返回光束。
3.根据权利要求1所述的一种基于光环形器的激光雷达光学装置，其特征在于，所述的扫描单元为MEMS振镜或压电陶瓷驱动振镜，用于改变光路方向，扫描发射光束。
4.根据权利要求1所述的一种基于光环形器的激光雷达光学装置，其特征在于，所述的激光接收单元为光电探测器，所述光电探测器用于将接收的光信号转化为电信号。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111766588A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-10-13 | 苏州玖物互通智能科技有限公司 | 全景激光雷达 |
| CN114624897A (zh) * | 2022-02-15 | 2022-06-14 | 北京极光星通科技有限公司 | 基于双包层光纤及光纤环形器的激光通信装置和方法 |
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