CN216979291U - 激光雷达的光学系统及激光雷达 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种激光雷达的光学系统，其特征在于，包括：激光准直镜、斜方棱镜、接收镜组，激光器发射的激光光束经过所述激光准直镜形成平行光，所述平行光经过所述斜方棱镜的第一表面合束后，经所述斜方棱镜的第二表面出射；从斜方棱镜的第二表面出射的平行光打到探测目标上形成回波信号；所述回波信号经所述斜方棱镜的第二表面后，在所述斜方棱镜的第一表面向上反射；之后再经过所述斜方棱镜的第三表面反射，从所述斜方棱镜的第四表面透射出所述斜方棱镜；所述斜方棱镜的第一表面和第三表面为斜面；所述回波信号经所述斜方棱镜出射后再经过接收镜组汇聚到探测器上。该激光雷达的光学系统可以在保证两个反射面的平行度的同时降低装配难度。

Description

激光雷达的光学系统及激光雷达

技术领域

本公开涉及激光探测领域，具体地，涉及一种激光雷达的光学系统及激光雷达。

背景技术

激光雷达小型化是目前激光雷达面临的技术难题。

在通过对雷达光路结构进行设计实现小型化时，往往需要进行光路的转折。进行光路转折通常是通过机械加工确定反射镜之间以及反射镜与收发透镜的位置以及角度，但通常情况下受限于机械加工精度，该方式很难满足光学零件的使用要求。通常情况下，解决这个问题的一个方法是提高加工精度要求，这样必然对产品的成本有很大的影响；另一种方法是设计复杂的调试工装或者繁琐的调试方法，这样对产品的产生可制造性很不利。

因此，需要一种能够保证安装精度的光路结构。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种激光雷达的光学系统及激光雷达。

一种激光雷达的光学系统，包括：激光准直镜、斜方棱镜、接收镜组，

激光器发射的激光光束经过所述激光准直镜形成平行光，所述平行光经过所述斜方棱镜的第一表面合束后，经所述斜方棱镜的第二表面出射；

从斜方棱镜的第二表面出射的平行光打到探测目标上形成回波信号；所述回波信号经所述斜方棱镜的第二表面后，在所述斜方棱镜的第一表面向上反射；之后再经过所述斜方棱镜的第三表面反射，从所述斜方棱镜的第四表面透射出所述斜方棱镜；所述斜方棱镜的第一表面和第三表面为斜面；

所述回波信号经所述斜方棱镜出射后再经过接收镜组汇聚到探测器上。

在其中一个实施例中，所述斜方棱镜的第一表面通过偏振膜或挖孔结构实现收发合束。

在其中一个实施例中，所述斜方棱镜的第二表面镀增透膜或带通膜。

在其中一个实施例中，所述斜方棱镜的第三表面镀反射膜。

在其中一个实施例中，所述反射膜为介质反射膜或金属反射膜。

在其中一个实施例中，所述斜方棱镜的第四表面镀增透膜或带通膜。

一种激光雷达，包括：激光器，探测器以及光学系统，所述光学系统包括：激光准直镜、斜方棱镜、接收镜组，

所述激光器用于发射激光光束；

所述激光光束经过所述激光准直镜形成平行光，所述平行光经过所述斜方棱镜的第一表面合束后，经所述斜方棱镜的第二表面出射；

从斜方棱镜的第二表面出射的平行光打到探测目标上形成回波信号；所述回波信号经所述斜方棱镜的第二表面后，在所述斜方棱镜的第一表面向上反射；之后再经过所述斜方棱镜的第三表面反射，从所述斜方棱镜的第四表面透射出所述斜方棱镜；所述斜方棱镜的第一表面和第三表面为斜面；

所述回波信号经所述斜方棱镜出射后再经过接收镜组汇聚到探测器上。

本实用新型的有益效果：

(1)降低激光雷达机械零件的加工精度要求，降低物料成本；

(2)降低了激光雷达光路调试过程中的调试难度，提高了生产效率。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是根据本实用新型实施例提供的激光雷达的光学系统结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”、“上”、“底”、“前”、“后”等指示的方位或者位置关系(若有的话)为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

参见图1，在本实用新型的其中一个实施例中提供了一种激光雷达的光学系统，包括：激光准直镜112、斜方棱镜130、接收镜组122，

激光器111发射的激光光束经过所述激光准直镜112形成平行光，所述平行光经过所述斜方棱镜130的第一表面131合束后，经所述斜方棱镜的第二表面132出射；

从斜方棱镜130的第二表面132出射的平行光打到探测目标上形成回波信号；所述回波信号经所述斜方棱镜130的第二表面132后，在所述斜方棱镜的第一表面131向上反射；之后再经过所述斜方棱镜130的第三表面133反射，从所述斜方棱镜130的第四表面134透射出所述斜方棱镜130；所述斜方棱镜130的第一表面131和第三表面133为斜面；

所述回波信号经所述斜方棱镜130出射后再经过接收镜组122汇聚到探测器上。

由于反射镜平行度影响回波能量与后续接收会聚透镜光轴的同轴度，造成渐晕、像差、接收探测器上接收到的回波能量下降。本实施例改变了传统方案中通过反射镜调整反射面平行度的方式，本实施例提供的激光雷达的光学系统利用一个斜方棱镜的两个斜面来解决反射面平行度的问题，在保证两个反射面的平行度的同时降低装配难度。

上述激光雷达的光学系统的工作原理为：

激光器111发射的激光光束，经过准直透镜112形成平行光，平行光经过斜方棱镜的第一表面131和第二表面132出射。回波信号经过第二表面132，然后经过第一表面131向上反射，然后在经过第三表面133反射以及第四表面134透射出斜方棱镜，经斜方棱镜出射的回波信号再经过接收镜组汇聚到探测器上。

作为一种可选的实施方式，斜方棱镜的第一表面通过偏振膜或挖孔结构实现收发合束。

为了增加透光效率，减少光损耗，可选地，斜方棱镜的第二表面镀增透膜或带通膜。可选地，所述斜方棱镜的第三表面镀反射膜。具体的，所述反射膜为介质反射膜或金属反射膜。可选地，所述斜方棱镜的第四表面镀增透膜或带通膜。

上述实施例中的斜方棱镜的4个光学表面，其中第一表面131主要起到合束的作用，可以为偏振分光，也可以是挖孔分光，第二表面132镀增透膜，第三表面133为反射膜，可以是介质反射膜，也可以是金属反射膜，第四表面是增透膜。同时第二表面或者第四表面也可以镀带通膜，一致激光器波长以外的光能量，达到抑制太阳光的作用。

基于同样的发明构思，在本实用新型的另一实施例中还提供了一种激光雷达，包括：激光器，探测器以及光学系统，所述光学系统包括：激光准直镜、斜方棱镜、接收镜组，

所述激光器用于发射激光光束；所述激光光束经过所述激光准直镜形成平行光，所述平行光经过所述斜方棱镜的第一表面合束后，经所述斜方棱镜的第二表面出射；

从斜方棱镜的第二表面出射的平行光打到探测目标上形成回波信号；所述回波信号经所述斜方棱镜的第二表面后，在所述斜方棱镜的第一表面向上反射；之后再经过所述斜方棱镜的第三表面反射，从所述斜方棱镜的第四表面透射出所述斜方棱镜；所述斜方棱镜的第一表面和第三表面为斜面；

回波信号经所述斜方棱镜出射后再经过接收镜组汇聚到探测器上。所述的探测器将光信号转化为电信号，控制系统通过计算激光发射以及探测器接收信号的时刻，计算光飞行时间。

本实施例中的激光雷达的工作原理和有益效果在上文中的光路系统中已做详细介绍，在此不再赘述。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

在本实用新型实施例的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

Claims (7)

1.一种激光雷达的光学系统，其特征在于，包括：激光准直镜、斜方棱镜、接收镜组，

激光器发射的激光光束经过所述激光准直镜形成平行光，所述平行光经过所述斜方棱镜的第一表面合束后，经所述斜方棱镜的第二表面出射；

从斜方棱镜的第二表面出射的平行光打到探测目标上形成回波信号；所述回波信号经所述斜方棱镜的第二表面后，在所述斜方棱镜的第一表面向上反射；之后再经过所述斜方棱镜的第三表面反射，从所述斜方棱镜的第四表面透射出所述斜方棱镜；所述斜方棱镜的第一表面和第三表面为斜面；

所述回波信号经所述斜方棱镜出射后再经过接收镜组汇聚到探测器上。

2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述斜方棱镜的第一表面通过偏振膜或挖孔结构实现收发合束。

3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述斜方棱镜的第二表面镀增透膜或带通膜。

4.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述斜方棱镜的第三表面镀反射膜。

5.根据权利要求4所述的光学系统，其特征在于，所述反射膜为介质反射膜或金属反射膜。

6.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述斜方棱镜的第四表面镀增透膜或带通膜。

7.一种激光雷达，其特征在于，包括：激光器，探测器以及光学系统，所述光学系统包括：激光准直镜、斜方棱镜、接收镜组，

所述激光器用于发射激光光束；

所述激光光束经过所述激光准直镜形成平行光，所述平行光经过所述斜方棱镜的第一表面合束后，经所述斜方棱镜的第二表面出射；

从斜方棱镜的第二表面出射的平行光打到探测目标上形成回波信号；所述回波信号经所述斜方棱镜的第二表面后，在所述斜方棱镜的第一表面向上反射；之后再经过所述斜方棱镜的第三表面反射，从所述斜方棱镜的第四表面透射出所述斜方棱镜；所述斜方棱镜的第一表面和第三表面为斜面；

所述回波信号经所述斜方棱镜出射后再经过接收镜组汇聚到探测器上。

Images