CN210690803U - 激光雷达系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种激光雷达系统，该系统包括：激光发射系统，用于发射出射激光；光学组件，包括分光镜和反射镜，用于使出射激光从分光镜透出，还用于使分光镜和反射镜偏转接收到的返回光信号；返回光信号为出射激光对目标物体响应后携带目标物体相关信息的返回激光；光扫描装置，用于改变从分光镜透出的出射激光的方向，使出射激光射向目标物体，还用于改变返回光信号的方向，使返回光信号射向光学组件；激光接收系统，用于接收被分光镜和反射镜偏转的返回光信号。这样无论目标物体表面情况如何，激光接收系统都能对返回光信号有较好的响应，增加了激光接收系统接收的返回光信号的能量，提高了精度和准确性。

Description

激光雷达系统

技术领域

本实用新型涉及激光雷达领域，特别是涉及一种激光雷达系统。

背景技术

激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统，其工作原理是向目标物体发射探测信号，然后将接收到的从目标物体反射回来的信号与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标物体的相关信息。

目前，激光雷达的固态同轴方案有两种主要的探测方法，第一种是使用激光的偏振特性及目标物体的退偏特性进行激光探测，第二种是通过目标物体的反射率进行激光探测。

上述第一种方法，由于目标物体的退偏特性随机，导致使用该种方法进行探测的激光雷达难以兼顾识别自然界物体和人造物体。上述第二种方法，在探测反射率较低的光滑目标物体时，激光雷达能够较好的响应目标物体的返回光信号，在探测反射率较低的粗糙目标物体时，激光雷达难以获得目标物体的返回光信号。

因此，需要提供一种能够兼顾上述两种探测方法的激光雷达系统。

实用新型内容

基于此，需要提供一种激光雷达系统，其对不同表面情况的目标物体，均能较好的响应返回光信号

一种激光雷达系统，包括：

激光发射系统，用于发射出射激光；

光学组件，包括分光镜和反射镜，用于使所述出射激光从所述分光镜透出，还用于使所述分光镜和所述反射镜偏转接收到的返回光信号；所述返回光信号为所述出射激光对目标物体响应后携带目标物体相关信息的返回激光；

光扫描装置，用于改变从所述分光镜透出的出射激光的方向，使所述出射激光射向所述目标物体，还用于改变所述返回光信号的方向，使所述返回光信号射向所述光学组件；

激光接收系统，用于接收被所述分光镜和所述反射镜偏转的返回光信号。

在其中一个实施例中，所述分光镜的中心和所述反射镜的中心，均位于所述出射激光的光轴上。

在其中一个实施例中，所述反射镜为中心开孔式反射镜。

在其中一个实施例中，所述分光镜的面积小于等于所述反射镜的中心开孔处的面积。

在其中一个实施例中，所述分光镜位于所述反射镜的中心开孔处。

在其中一个实施例中，所述分光镜的面积等于所述反射镜的中心开孔处的面积。

在其中一个实施例中，所述中心开孔式反射镜的中心开孔形状为圆形形状、矩形形状。

在其中一个实施例中，所述分光镜为分光棱镜、分光平片或半透半反镜。

在其中一个实施例中，所述光扫描装置为一维MEMS、二维MEMS、机械振镜或其组合。

在其中一个实施例中，所述系统还包括滤光片，所述滤光片设置于所述光学组件和所述激光接收系统之间，用于滤除干扰光。

上述实施例提供的激光雷达系统，包括激光发射系统、光学组件、光扫描装置和激光接收系统；光学组件包括分光镜和反射镜，分光镜和反射镜能够偏转接收到的返回光信号，激光接收系统接收被分光镜和反射镜偏转的返回光信号，并根据接收的返回光信号获取目标物体的信息，返回光信号到达光学组件时，到达分光镜的返回光信号，满足偏转条件的部分光被分光镜偏转后射向激光接收系统；到达反射镜部分的返回光信号，被反射镜反射后射向激光接收系统。如此，目标物体表面光滑时，偏振态信号弱、反射率信号强，返回光信号中的反射率信号经过反射镜反射后，由激光接收系统接收；目标物体表面粗糙时，偏振态信号强、反射率信号弱，返回光信号中的偏振态信号经过分光镜偏转后，由激光接收系统接收，这样无论目标物体表面情况如何，激光接收系统都能对返回光信号有较好的响应，增加了激光接收系统接收的返回光信号的能量，提高了精度和准确性。

附图说明

图1为一个实施例提供的激光雷达系统示意图；

图2为另一个实施例提供的激光雷达系统示意图。

附图标记说明：

激光雷达系统10； 激光发射系统100； 光学组件200；

分光镜201； 反射镜202； 光扫描装置300；

激光接收系统400； 目标物体500。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

传统的激光雷达系统，存在难以响应目标物体的返回光信号的问题。为此，本申请实施例提供一种激光雷达系统，旨在解决传统技术的如上技术问题。

下面以具体的实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。

图1为一个实施例提供的激光雷达系统示意图。如图1所示，激光雷达系统10包括：激光发射系统100，用于发射出射激光；光学组件200，包括分光镜201和反射镜202，用于使所述出射激光从所述分光镜201透出，还用于使所述分光镜201和所述反射镜202偏转接收到的返回光信号；所述返回光信号为所述出射激光对目标物体500响应后携带目标物体500相关信息的返回激光；光扫描装置300，用于改变从所述分光镜201透出的出射激光的方向，使所述出射激光射向所述目标物体500，还用于改变所述返回光信号的方向，使所述返回光信号射向所述光学组件200；激光接收系统400，用于接收被所述分光镜201 和所述反射镜202偏转的返回光信号。

具体的，激光发射系统100，用于发射出射激光，并将发射的出射激光传递给光学组件200。可选的，激光发射系统包括发射器和准直光学镜组，发射器用于发射出射激光，准直光学镜组用于对发射器发射的出射激光进行准直。可选的，发射器可以为一个。可选的，发射器可以为多个，多个发射器呈一维或二维排列。

光学组件200包括分光镜201和反射镜202，使出射激光从分光镜201透出，将出射激光传递给光扫描装置300；光学组件200中的分光镜201和反射镜202 还用于接收来自目标物体500的返回光信号，并将返回光信号偏转至激光接收系统400，其中，返回光信号为出射激光对目标物体500响应后携带目标物体 500相关信息的返回激光。可选的，分光镜201将接收到的返回光信号中的S态偏振光偏转至激光接收系统，同时反射镜202将接收到的返回光信号进行反射后，射向激光接收系统。可选的，反射镜202可以为中心开孔式反射镜。可选的，分光镜201的面积小于等于反射镜202的中心开孔处的面积。

上述光扫描装置300，通过改变从分光镜201透出的出射激光的方向，使出射激光射向目标物体500；并接收返回光信号，改变返回光信号的方向，使返回光信号射向光学组件200。可选的，光扫描装置300为一维MEMS、二维MEMS、机械振镜或其组合。

上述激光接收系统400，接收被分光镜201和反射镜202偏转的返回光信号，根据接收的返回光信号，获取目标物体500的信息。可选的，激光接收系统400 包括聚焦光学镜组和接收器，聚焦光学镜组用于将接收到的返回光信号会聚到接收器上，接收器用于接收返回光信号。可选的，接收器可以是一个，也可以是多个。可选的，多个接收器可以呈一维排列，也可以呈二维排列。

在本实施例中，激光雷达系统包括激光发射系统、光学组件、光扫描装置和激光接收系统；光学组件包括分光镜和反射镜，分光镜和反射镜能够偏转接收到的返回光信号，激光接收系统接收被分光镜和反射镜偏转的返回光信号，并根据接收的返回光信号获取目标物体的信息。返回光信号到达光学组件时，到达分光镜的返回光信号，满足偏转条件的部分光被分光镜偏转后射向激光接收系统；到达反射镜部分的返回光信号，被反射镜反射后射向激光接收系统。如此，目标物体表面光滑时，偏振态信号弱、反射率信号强，返回光信号中的反射率信号经过反射镜反射后，由激光接收系统接收；目标物体表面粗糙时，偏振态信号强、反射率信号弱，返回光信号中的偏振态信号经过分光镜偏转后，由激光接收系统接收，这样无论目标物体表面情况如何，激光接收系统都能对返回光信号有较好的响应，增强了激光接收系统接收的返回光信号的能量，提高了精度和准确性。

请继续参见图1，在上述实施例的基础上，作为一种可选的实施方式，所述分光镜201的中心和所述反射镜202的中心，均位于所述出射激光的光轴上。

具体的，分光镜201的中心位于激光发射系统100发射的出射激光的光轴上，反射镜202的中心也位于激光发射系统100发射的出射激光的光轴上。可选的，分光镜201可以为分光棱镜、分光平片或半透半反镜。

在本实施例中，光学组件包括的分光镜和反射镜均位于激光发射系统发射的出射激光的光轴上，使得光学组件可以最大限度的接收出射激光，同时也可以使光学组件最大限度的接收返回光信号，提高了光学组件接收的激光信号的强度；使出射激光和返回光信号均沿光轴传递，减少误差。

图2为另一个实施例提供的激光雷达系统示意图。在上述实施例的基础上，作为一种可选的实施方式，所述反光镜201位于所述反射镜202的中心开孔处。

具体的，反射镜202为中心开孔式反射镜，分光镜201位于反射镜202的中心开孔处。可选的，分光镜201的面积等于反射镜202的中心开孔处的面积。可选的，中心开孔式反射镜的中心开孔形状可以为圆形形状、矩形形状，如图2 所示，本实施例中以开孔式反射镜的中心开孔形状为圆形形状为例进行说明。

在本实施例中，光学组件中的反射镜为中心开孔式反射镜，分光镜位于反射镜的中心开孔处，能够尽可能地减少返回光信号从缝隙中漏掉，增加了激光接收系统接收的返回光信号的能量，提高了精度和准确性。

在上述实施例的基础上，作为一种可选的实施方式，所述系统10还包括滤光片，所述滤光片设置于所述光学组件200和所述激光接收系统400之间，用于滤除干扰光。

具体的，激光雷达系统10还包括滤光片，滤光片设置在光学组件200和激光接收系统400之间，用于滤除光学组件200传递给激光接收系统400的返回光信号中的干扰光。

在本实施例中，激光雷达系统还包括的滤光片，滤除了光学组件传递给激光接收系统的返回光信号中的干扰光，提高了激光接收系统接收的光信号的准确度，进而提高了获取的目标物体的信息的准确度。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种激光雷达系统，其特征在于，所述系统包括：

激光发射系统，用于发射出射激光；

光学组件，包括分光镜和反射镜，用于使所述出射激光从所述分光镜透出，还用于使所述分光镜和所述反射镜偏转接收到的返回光信号；所述返回光信号为所述出射激光对目标物体响应后携带目标物体相关信息的返回激光；

光扫描装置，用于改变从所述分光镜透出的出射激光的方向，使所述出射激光射向所述目标物体，还用于改变所述返回光信号的方向，使所述返回光信号射向所述光学组件；

激光接收系统，用于接收被所述分光镜和所述反射镜偏转的返回光信号。

2.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其特征在于，所述分光镜的中心和所述反射镜的中心，均位于所述出射激光的光轴上。

3.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其特征在于，所述反射镜为中心开孔式反射镜。

4.根据权利要求3所述的激光雷达系统，其特征在于，所述分光镜的面积小于等于所述反射镜的中心开孔处的面积。

5.根据权利要求3所述的激光雷达系统，其特征在于，所述分光镜位于所述反射镜的中心开孔处。

6.根据权利要求5所述的激光雷达系统，其特征在于，所述分光镜的面积等于所述反射镜的中心开孔处的面积。

7.根据权利要求3所述的激光雷达系统，其特征在于，所述中心开孔式反射镜的中心开孔形状为圆形形状、矩形形状。

8.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其特征在于，所述分光镜为分光棱镜、分光平片或半透半反镜。

9.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其特征在于，所述光扫描装置为一维MEMS、二维MEMS、机械振镜或其组合。

10.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其特征在于，所述系统还包括滤光片，所述滤光片设置于所述光学组件和所述激光接收系统之间，用于滤除干扰光。

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