CN212060560U - 具有对称收发光路的光学系统、激光雷达及智能车、无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了具有对称收发光路光学系统、激光雷达及智能车、无人机。该具有对称收发光路光学系统包括：四棱扫描镜，相对一扫描轴进行转动；激光发射模块，向该四棱扫描镜投射发射激光信号；激光接收模块，从该四棱扫描镜接收回波激光信号；其中，该激光发射模块与该激光接收模块沿该光学系统的扫描视场对称设置，形成相对该四棱扫描镜对称设置的收发光路。本实用新型的接收光路与发射光路实现了对称设置，避免了发射光路与接收光路之间的相互干扰，避免产生零时刻干扰，系统整体高度得到有效降低。

Description

具有对称收发光路的光学系统、激光雷达及智能车、无人机

技术领域

本实用新型涉及主动光学系统设计领域，特别是涉及一种具有对称收发光路的光学系统、激光雷达及智能车、无人机。

背景技术

在现有技术的主动光学系统中，发射光路与接收光路通常采用同光路设置方式，也就是说，发射与接收的光路相同，光信号原路折返。

如图1所示为现有技术中的同光路的主动光学系统的示意图，包括主动光学子系统，该主动光学子系统包括：

激光发射模块10，用于发射激光信号。

激光接收模块20，用于接收激光信号。

光学部组件30，通过该光学部组件30与该激光发射模块10的配合形成发射光路，通过该光学部组件30与该激光接收模块20的配合形成接收光路。该光学部组件30是一光学器件。

环境中目标40，激光信号照射到该目标40后，反射回到该光学部组件30 并由该激光接收模块20接收回波信号。

如图1中可见，发射光路与接收光路相互重叠，接收信号与发射信号采用了相同的光通路。由于回波信号对应的光斑较大，故而接收光路可以覆盖住发射光路。

现有技术中的主动光学系统的系统设置方式使得激光发射模块10与激光接收模块20位于光学部组件30同侧，通常为上下设置以相互错开，如图2 所示为现有技术的同光路的主动光学系统的俯视图。这使得系统整体高度方向上会增加，同时，发射信号与接收信号在同一光路中，容易产生发射信号并未出射至环境中而直接被接收模块接收的情况，产生零时刻干扰，进而降低系统整体的准确性。

发明内容

本实用新型解决的技术问题在于，提供一种具有对称收发光路光学系统、激光雷达及智能车、无人机，以降低系统整体高度。

更进一步的，避免发射光路与接收光路之间的相互干扰。

更进一步的，避免产生零时刻干扰。

本实用新型公开了一种具有对称收发光路的光学系统，该光学系统包括：

四棱扫描镜，相对一扫描轴进行转动；

激光发射模块，向该四棱扫描镜投射发射激光信号；

激光接收模块，从该四棱扫描镜接收回波激光信号；

其中，该激光发射模块与该激光接收模块分别沿该光学系统的扫描视场对称设置，形成相对该四棱扫描镜对称设置的收发光路。

该激光发射模块以及该激光接收模块设置在该光学系统的扫描通道主轴两侧。

该激光发射模块沿该扫描轴延伸方向设置有多个激光发射器，该激光接收模块沿该扫描轴延伸方向设置有多个激光接收器。

该激光接收模块与该四棱扫描镜之间进一步设置有光学镜组，和/或，该激光发射模块与该四棱扫描镜之间进一步设置有光学镜组。

本实用新型还公开了一种应用所述的光学系统的激光雷达。

本实用新型还公开了一种装设有所述的激光雷达的智能车。

本实用新型还公开了一种装设有所述的激光雷达的无人机。

本实用新型的接收光路与发射光路实现了对称设置，发射激光信号不会直接入射到激光接收模块，则避免了发射光路与接收光路之间的相互干扰，避免产生零时刻干扰，降低图像处理难度。

由于激光发射模块以及该激光接收模块放置在四棱扫描镜的两侧，而非摞置于四棱扫描镜的同一侧，系统整体高度得到有效降低，有效减少设备尺寸。由于激光发射模块与激光接收模块分开放置，发射光路与接收光路不存在体积上的干涉，故而光学系统口径选择自由度较大，通过增大接收光学系统口径可以提高接收效率，进一步提升分辨率，降低图像处理难度。

附图说明

图1所示为现有技术中的同光路的主动光学系统的示意图。

图2所示为现有技术的同光路的主动光学系统的俯视图。

图3所示为本实用新型的具有对称收发光路的光学系统的俯视结构示意图。

图4所示为本实用新型的具有对称收发光路的光学系统的有效光学区域示意图。

图5所示为本实用新型的具有对称收发光路的光学系统的又一结构示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例描述本实用新型的技术方案的实现过程，不作为对本实用新型的限制。

为了降低系统整体高度，特别是避免发射光路与接收光路之间的相互干扰，避免产生零时刻干扰，本实用新型公开了一种具有对称收发光路的光学系统。该光学系统将接收光路与发射光路进行对称设置，不采用相同光路，使得二者互不干扰。

如图3所示为本实用新型的具有对称收发光路的光学系统的俯视结构示意图。该光学系统具有激光发射模块10、激光接收模块20以及四棱扫描镜30。

其中，该四棱扫描镜30相对一扫描轴O进行转动。激光发射模块10向该四棱扫描镜30投射发射激光信号，经过该四棱扫描镜30投射扫描至环境中，照射到环境中目标40，并产生回波激光信号。

该回波激光信号返回至该四棱扫描镜30，激光接收模块20从该四棱扫描镜30接收该回波激光信号。

其中，该激光发射模块10与该激光接收模块20沿该光学系统的扫描视场对称设置，形成相对该四棱扫描镜对称设置的收发光路。

具体来说，四棱扫描镜30为一扫描转镜，具有四个扫描镜面。该激光发射模块10以及该激光接收模块20设置在该光学系统的扫描通道主轴M两侧。且该激光发射模块10以及该激光接收模块20相对该光学系统的扫描通道主轴 M对称设置。

这一设置方式使得接收光路与发射光路实现了对称设置，发射激光信号与回波激光信号走不同通路，特别是当前的设置方式使得发射激光信号不会直接入射到激光接收模块，则避免了发射光路与接收光路之间的相互干扰，避免产生零时刻干扰，降低图像处理难度。另外，在现有技术中为了避免发射光路与接收光路之间的相互干扰，通常还会设置光隔离结构件，本实用新型的这一设置方式，使得光隔离结构件无需设置，节省了部件。同时，由于激光发射模块以及该激光接收模块放置在四棱扫描镜的两侧，而非摞置于四棱扫描镜的同一侧，系统整体高度得到有效降低，有效减少设备尺寸。由于激光发射模块与激光接收模块分开放置，发射光路与接收光路不存在体积上的干涉，故而光学系统口径选择自由度较大，通过增大接收光学系统口径可以提高接收效率，进一步提升分辨率，降低图像处理难度。

另外，该激光发射模块10沿该扫描轴延伸方向设置有多个激光发射器，该激光接收模块20沿该扫描轴延伸方向设置有多个激光接收器，通过该多个激光发射器以及多个激光接收器可以增加激光扫描线的数量。

如图5所示为本实用新型的具有对称收发光路的光学系统的又一结构示意图。该激光接收模块20与该四棱扫描镜30之间进一步设置有光学镜组50，和/或，该激光发射模块10与该四棱扫描镜30之间进一步设置有光学镜组50。光学镜组50包括反射镜、折射镜、散射体等，用以解决近距离接收路径偏移，或者接收失败或低效的问题，同时还可以扩大接收端对于近距离目标的接收视场角。通过设置该光学镜组50，该激光发射模块10以及激光接收模块20的位置可以根据需求进行调整，有更大的自由度。

本实用新型还公开了一种应用如上所述的光学系统的激光雷达。

本实用新型还公开了一种装设如上所述的激光雷达的智能车。

本实用新型还公开了一种装设如上所述的激光雷达的无人机。

上述实施例仅为实现本实用新型的示例性描述，而不用以限制本实用新型的保护范围，本领域的技术人员可据以做出各种明显变形以及等同替换的技术方案，皆涵盖于本实用新型的公开范围内，本实用新型的保护范围请参阅后附带权利要求书中记载为准。

Claims (7)

1.具有对称收发光路的光学系统，其特征在于，该具有对称收发光路的光学系统包括：

四棱扫描镜，相对一扫描轴进行转动；

激光发射模块，向该四棱扫描镜投射发射激光信号；

激光接收模块，从该四棱扫描镜接收回波激光信号；

其中，该激光发射模块与该激光接收模块分别沿该光学系统的扫描视场对称设置，形成相对该四棱扫描镜对称设置的收发光路。

2.如权利要求1所述的具有对称收发光路的光学系统，其特征在于，该激光发射模块以及该激光接收模块设置在该光学系统的扫描通道主轴两侧。

3.如权利要求1所述的具有对称收发光路的光学系统，其特征在于，该激光发射模块沿该扫描轴延伸方向设置有多个激光发射器，该激光接收模块沿该扫描轴延伸方向设置有多个激光接收器。

4.如权利要求1所述的具有对称收发光路的光学系统，其特征在于，该激光接收模块与该四棱扫描镜之间进一步设置有光学镜组，和/或，该激光发射模块与该四棱扫描镜之间进一步设置有光学镜组。

5.一种激光雷达，其特征在于，应用如权利要求1-4中任一所述的具有对称收发光路的光学系统。

6.一种智能车，其特征在于，该智能车装设有如权利要求5所述的激光雷达。

7.一种无人机，其特征在于，该无人机装设有如权利要求5所述的激光雷达。

Images