CN213957612U - 一种激光雷达收发共置光路系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光雷达收发共置光路系统，包括依次设置的第一光学准直器、1/2波片、线偏振片和偏振分光元件；所述偏振分光元件的下方设有第一反射镜，所述第一反射镜的一侧依次设有窄带滤光片和第二光学准直器，所述第二光学准直器位于所述第一光学准直器的一侧，且与所述第一光学准直器平行设置，所述偏振分光元件倾斜设置，其一端靠近所述1/2波片设置，另一端远离1/2波片设置，所述偏振分光元件与所述第一反射镜平行设置。具有杂光小、测距无盲区的优点。

Description

一种激光雷达收发共置光路系统

技术领域

本实用新型涉及激光雷达光路领域，特别是涉及一种激光雷达收发共置光路系统。

背景技术

激光雷达广泛应用于无人驾驶，地形测绘，机器人导航等领域，在汽车，机器人，物流，勘探，建筑，航天等领域中发挥着越来越重要的作用。一般地，激光雷达通过向目标物发射激光束，然后接收目标物反射的回波信号，计算激光在目标物和雷达之间的飞行时间来获取目标物的距离信息。其中，发射激光和接收激光的光学系统的光学性能直接决定了激光雷达的性能，如探测距离，稳定性等。

根据发射光路和接收光路之间的结构关系，可将激光雷达光路系统分为两类，收发合置光路和收发分离光路。其中，收发分离光路，顾名思义，是将发射光路和接收光路分离开来，二者在光路上没有耦合关系。这种光路具有结构简单，性价比高的优点，但由于接收光路接收了大量环境光，对信噪比有一定影响。收发合置光路是将发射光路和接收光路耦合在一起，这种光路由于环境干扰光较少，因而具有较高的探测信噪比；但由于杂光不容易处理，探测距离相对较近，且装配难度高，生产效率低，综合成本高。

因此如何降低收发共置光路系统的装配难度，提高可靠性，减小杂光干扰，是进一步提高激光雷达光学性能的关键所在。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供了一种激光雷达收发共置光路系统，具有杂光小、测距无盲区的优点。

本实用新型的技术方案是：

一种激光雷达收发共置光路系统，包括依次设置的第一光学准直器、1/2波片、线偏振片和偏振分光元件；所述偏振分光元件的下方设有第一反射镜，所述第一反射镜的一侧依次设有窄带滤光片和第二光学准直器，所述第二光学准直器位于所述第一光学准直器的一侧，且与所述第一光学准直器平行设置，所述偏振分光元件倾斜设置，其一端靠近所述1/2波片设置，所述偏振分光元件与所述第一反射镜平行设置。

在进一步的技术方案中，所述偏振分光元件远离1/2波片的一侧设有1/4波片。

在进一步的技术方案中，所述1/4波片与1/2波片之间设有用于将1/2波片入射的光转角90度传递给1/4波片的第二反射镜。

在进一步的技术方案中，该光路系统还包括机械支撑件，所述第一光学准直器和第二光学准直器位于所述机械支撑件的一侧，所述1/2波片、线偏振片、偏振分光元件、第一反射镜、窄带滤光片、1/4波片和第二反射镜设于所述机械支撑件内部。

在进一步的技术方案中，所述第一反射镜安装在可调反射镜支架上。

本实用新型的有益效果是：

1、该装置体积小巧，装调方便，精度和可靠性高，几乎没有测量近景盲区，消除了绝大部分杂光，测量距离范围大；

2、第一反射镜被安装于可调反射镜支架上，在第一反射镜和第二光学准直器之间安装有窄带滤光片；装调时，可精确调整第二反射镜的角度，使信号光通过第二准直器耦合进光纤的能量最大，同时杂光进入光纤的能量最低，以使该装置的光学性能达到最优。

附图说明

图1是本实用新型实施例所述激光雷达收发共置光路系统的光路结构示意图；

图2是本实用新型实施例所述激光雷达收发共置光路系统的整体光路结构示意图；

图3是本实用新型实施例所述激光雷达收发共置光路系统的出光反射光路示意图；

图4是本实用新型实施例所述激光雷达收发共置光路系统的安装结构示意图。

附图标记说明：

1、第一光学准直器；2、线偏振片；3、1/2波片；4、偏振分光元件；5、第一反射镜；6、窄带滤光片；7、第二光学准直器、8、1/4波片；9、第二反射镜、10、可调反射镜支架；11、机械支撑件。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例作进一步说明。

实施例：

如图1-图4所示，一种激光雷达收发共置光路系统，包括依次设置的第一光学准直器1、1/2波片3、线偏振片2和偏振分光元件4；所述偏振分光元件4的下方设有第一反射镜5，所述第一反射镜5的一侧依次设有窄带滤光片6和第二光学准直器7，所述第二光学准直器7位于所述第一光学准直器1的一侧，且与所述第一光学准直器平1行设置，所述偏振分光元件4倾斜设置，其一端靠近所述1/2波片3设置，所述偏振分光元件4与所述第一反射镜5平行设置。

在另外一个实施例中，如图1-图4所示，所述偏振分光元件4远离1/2波片3的一侧设有1/4波片8。

在另外一个实施例中，如图1-图4所示所述1/4波片8与1/2波片3之间设有用于将1/2波片3入射的光转角90度传递给1/4波片8的第二反射镜9。

在另外一个实施例中，如图1-图4所示，所述第一光学准直器1和第二光学准直器7位于所述机械支撑件11的一侧，所述1/2波片3、线偏振片2、偏振分光元件4、第一反射镜5、窄带滤光片6、1/4波片8和第二反射镜9设于所述机械支撑件11内部。

在另外一个实施例中，如图1-图4所示，所述第一反射镜5安装在可调反射镜支架10上。

具体工作原理：

如图1所示，光源从第一光学准直器1的一端发出，经过第一准直器1准直后，通过1/2波片3和线偏振片2，在选用线偏振片2时，如果原有光源为线偏振光，线偏振度不是必要的，但为了减少杂光干扰，建议选用消光比高的线偏振片2。如果原有光源不是线偏振光，如自然光或部分偏振光，则必须选用消光比较高的线偏振片2。1/2波片3的作用是旋转通过线偏振片2之后的线偏振光的偏振方向，使其与偏振分光元件4的S光的偏振方向一致。为了做到这一步，线偏振片22和1/2波片3的旋转角度应精确可调。偏振分光元件4将入射光分解为P光和S光，其中S光的偏振方向垂直于入射平面。P光被反射到光路之外，成为系统杂光的重要来源。为了减少杂光，需要提高入射光的偏振度，同时精确调整线偏振片22和1/2波片3的旋转方向，使出射的偏振光的偏振方向与偏振分光元件4的S光方向严格一致，达到尽可能减少P光分量的目的。

当测量光到达目标物后，从其表面反射回光信号，经过偏振分光元件4后，反射光P光通过窄带滤光片6，并经第二光纤准直器7汇聚到后接探测器上。窄带滤光片6的作用是减少其它波段环境杂光的干扰。为了探测性能的进一步提升，在出射光光路上再加入一片1/4波片8，如图2所示。由于目标物表面的退偏作用，入射到其表面的偏振光的反射光在大部分情况下成为部分偏振光。1/4波片8可以旋转回光的偏振态，增加探测器探测到的回光能量。

本实用新型中的第一光学准直器1和第二光学准直器7均为光纤准直器，光纤准直器有极好的准直性能，光斑发散角小，使得激光雷达的探测距离可以达到公里级。线偏振片2和1/2波片3装配与可调旋转的支架中。偏振分光元件4选用偏振分光棱镜，其分界表面镀有偏振分光膜层。为了折叠光路，增加了第二反射镜9，并在该反射镜之后安装有1/4波片8。第一反射镜5被安装于可调反射镜支架10上，在第一反射镜5和第二光纤准直器7之间安装有窄带滤光片6。装调时，可精确调整第二反射镜9的角度，使信号光通过第二光纤准直器7耦合进光纤的能量最大，同时杂光进入光纤的能量最低，以使该装置的光学性能达到最优。

该装置体积小巧，装调方便，精度和可靠性高，几乎没有测量近景盲区，消除了绝大部分杂光，测量距离范围大。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本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。

Claims (5)

1.一种激光雷达收发共置光路系统，其特征在于，包括依次设置的第一光学准直器、1/2波片、线偏振片和偏振分光元件；所述偏振分光元件的下方设有第一反射镜，所述第一反射镜的一侧依次设有窄带滤光片和第二光学准直器，所述第二光学准直器位于所述第一光学准直器的一侧，且与所述第一光学准直器平行设置，所述偏振分光元件倾斜设置，其一端靠近所述1/2波片设置，所述偏振分光元件与所述第一反射镜平行设置。

2.根据权利要求1所述的激光雷达收发共置光路系统，其特征在于，所述偏振分光元件远离1/2波片的一侧设有1/4波片。

3.根据权利要求2所述的激光雷达收发共置光路系统，其特征在于，所述1/4波片与1/2波片之间设有用于将1/2波片入射的光转角90度传递给1/4波片的第二反射镜。

4.根据权利要求3所述的激光雷达收发共置光路系统，其特征在于，该光路系统还包括机械支撑件，所述第一光学准直器和第二光学准直器位于所述机械支撑件的一侧，所述1/2波片、线偏振片、偏振分光元件、第一反射镜、窄带滤光片、1/4波片和第二反射镜设于所述机械支撑件内部。

5.根据权利要求4所述的激光雷达收发共置光路系统，其特征在于，所述第一反射镜安装在可调反射镜支架上。

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