CN217543377U - 一种探测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种探测装置，调制器件将光源组件发出的光变换为第一偏振光，使第一偏振光入射到分光元件的第一区域。分光元件的第一区域设置有与第一偏振光匹配的偏振层，第一区域将第一偏振光向被测物发射出；由被测物返回的光入射到分光元件，分光元件的第一区域使得返回光中与第一偏振光偏振态不同的光透射或者反射至接收组件，其它区域使得返回光透射或者反射至接收组件，接收组件接收光并基于接收的光产生响应信号。本探测装置中发射出的第一偏振光经被测物反射后会产生退偏效果，分光元件的第一区域能够使返回光中与第一偏振光偏振态不同的光入射到接收组件，能够避免这部分光损失掉，能够减少接收返回光的能量损失，提高收发光学效率。

Description

一种探测装置

技术领域

本实用新型涉及光学系统领域，特别是涉及一种探测装置。

背景技术

目前，激光雷达的光学方案中，收发方案可以分为同轴和离轴两种方案。对于同轴方案，需要使用分光器件将接收到的返回光与出射光分离，但是分光器件会损失一部分出射光能量以及返回光能量，分光器件的光学效率直接影响着激光雷达的收发光学效率，从而影响其有效探测距离。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种探测装置，能够减少接收返回光的能量损失，有助于提高收发光学效率。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种探测装置，包括光源组件、调制器件、分光元件和接收组件，所述调制器件用于将所述光源组件发出的光变换为第一偏振光，并使所述第一偏振光入射到所述分光元件的第一区域，所述分光元件的所述第一区域设置有与所述第一偏振光匹配的偏振层，所述第一区域将所述第一偏振光反射或者透射，使所述第一偏振光向被测物发射出；

由被测物返回的光入射到所述分光元件，所述分光元件的所述第一区域使得由被测物返回的光中与所述第一偏振光偏振态不同的光透射或者反射至所述接收组件，所述分光元件的其它区域使得由被测物返回的光透射或者反射至所述接收组件，所述接收组件用于接收光并基于接收的光产生响应信号。

优选的，所述第一区域在所述分光元件的位置与所述调制器件出射的所述第一偏振光在所述分光元件的照射位置对应。

优选的，所述第一区域位于所述分光元件的中间区域。

优选的，所述第一区域的形状与所述调制器件出射的所述第一偏振光在所述分光元件形成的光斑形状匹配，或/和所述第一区域的大小与所述调制器件出射的所述第一偏振光在所述分光元件形成的光斑大小匹配。优选的，所述分光元件的除所述第一区域之外的其它区域设置有增透膜或者高反膜。

优选的，所述第一偏振光为线偏振光，所述调制器件用于将所述光源组件发出的光变换为线偏振光。

优选的，所述光源组件用于发出第二偏振光，所述调制器件用于将所述光源组件发出的第二偏振光变换为所述第一偏振光。

优选的，所述光源组件包括光源和准直组件，所述准直组件用于将所述光源发出的光进行准直。

优选的，所述准直组件包括第一准直元件和第二准直元件，所述第一准直元件用于将所述光源发出的光在第一轴向上准直，所述第二准直元件用于将所述第一准直元件的出射光在第二轴向上准直。

优选的，还包括扫描组件，所述分光元件发射出的所述第一偏振光入射到所述扫描组件，所述扫描组件用于将所述第一偏振光引导发射出，使发出光扫描被测物，以及使由被测物返回的光入射到所述分光元件。

由上述技术方案可知，本实用新型所提供的一种探测装置包括光源组件、调制器件、分光元件和接收组件，调制器件用于将光源组件发出的光变换为第一偏振光，并使第一偏振光入射到分光元件的第一区域。分光元件的第一区域设置有与第一偏振光匹配的偏振层，第一区域将第一偏振光反射或者透射，使第一偏振光向被测物发射出；由被测物返回的光入射到分光元件，分光元件的第一区域使得由被测物返回的光中与第一偏振光偏振态不同的光透射或者反射至接收组件，分光元件的其它区域使得由被测物返回的光透射或者反射至接收组件，接收组件接收光并基于接收的光产生响应信号。

本实用新型的探测装置中，发射出的第一偏振光经被测物反射后会产生退偏效果，由被测物返回的光入射到分光元件时，分光元件的第一区域能够使入射到第一区域的返回光中与第一偏振光偏振态不同的光入射到接收组件，能够避免这部分光损失掉。因此本实用新型的探测装置能够减少接收返回光的能量损失，有助于提高收发光学效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种探测装置的示意图；

图2为本实用新型一实施例的分光元件的示意图；

图3为本实用新型又一实施例提供的一种探测装置的示意图；

图4为本实用新型又一实施例提供的一种探测装置的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

请参考图1，图1为本实施例提供的一种探测装置的示意图，如图所示，所述探测装置包括光源组件101、调制器件102、分光元件103和接收组件105，所述调制器件102用于将所述光源组件101发出的光变换为第一偏振光，并使所述第一偏振光入射到所述分光元件103的第一区域104，所述分光元件103的所述第一区域104设置有与所述第一偏振光匹配的偏振层，所述第一区域104将所述第一偏振光反射或者透射，使所述第一偏振光向被测物发射出。

由被测物返回的光入射到所述分光元件103，所述分光元件103的所述第一区域104使得由被测物返回的光中与所述第一偏振光偏振态不同的光透射或者反射至所述接收组件105，所述分光元件103的其它区域使得由被测物返回的光透射或者反射至所述接收组件105，所述接收组件105用于接收光并基于接收的光产生响应信号。

分光元件103的第一区域104设置有与第一偏振光匹配的偏振层，基于偏振层对光的作用，由调制器件102出射的第一偏振光入射到分光元件103的第一区域104。第一区域104将第一偏振光反射或者透射，使第一偏振光向被测物发射出；由被测物反射回的光入射到分光元件103，第一区域104可以将由被测物反射回的光中与第一偏振光偏振态不同的光透射或者反射至接收组件105。对于分光元件103的其它区域，可以将由被测物反射回的光透射或者反射至接收组件105。在图1中，带箭头的实线表示从光源组件101或者调制器件102发射出的光，带箭头的虚线表示从外界返回的光。

本实施例的探测装置中，发射出的第一偏振光经被测物反射后会产生退偏效果，由被测物返回的光入射到分光元件103时，分光元件103的第一区域104能够使入射到第一区域104的返回光中与第一偏振光偏振态不同的光入射到接收组件105，能够避免这部分光损失掉。因此本实施例的探测装置能够减少接收返回光的能量损失，有助于提高收发光学效率。

本实施例中，对第一偏振光的偏振态不做限定，可以是线偏振光、圆偏振光或者椭圆偏振光。优选的，第一偏振光为线偏振光，调制器件102用于将光源组件101发出的光变换为线偏振光。相应的，分光元件103的第一区域104将入射的第一偏振光反射或者透射，使第一偏振光发射出；由被测物返回的光入射到分光元件103的第一区域104时，第一区域104可以使返回光中与为线偏振光的第一偏振光偏振态不同的光透射或者反射到接收组件105。这样，能够使由被测物返回的光中入射到分光元件103的第一区域104的光尽量多的光能量到达接收组件105，减少接收返回光的能量损失，有助于提高探测装置接收返回光的光学效率，有助于提高探测装置的收发光学效率。示例性的，第一偏振光可以为P偏振光或者S偏振光。

第一区域104在所述分光元件103的位置与所述调制器件102出射的所述第一偏振光在所述分光元件103的照射位置对应，使得由调制器件102出射的第一偏振光入射到分光元件103的第一区域104。优选的，第一区域104可以设置于分光元件103的中间区域，这样设置能够使分光元件103的结构对称，有利于布置探测装置的光学结构。

本实施例中，对第一区域104的形状、大小不做限定，在实际应用中可以根据实际情况或者应用需求进行设计。优选的，第一区域104的形状与调制器件102出射的所述第一偏振光在所述分光元件103形成的光斑形状匹配，或/和第一区域103的大小与所述调制器件102出射的所述第一偏振光在所述分光元件103形成的光斑大小匹配，以使得第一区域104在分光元件103的占用面积尽量小。使得通过分光元件103能够使尽量多的返回光进入接收组件105，减少接收返回光的能量损失，有助于提高收发光学效率。可参考图2，图2为一实施例的分光元件的示意图，如图所示，第一区域104处于分光元件103的中间，具体可设置于分光元件103的中心，第一区域104为圆形。可选的，第一区域104也可以设置于分光元件103的一侧区域，也在本实用新型保护范围内。

在分光元件103的第一区域104设置有偏振层，偏振层可以是光学介质膜，通过光学介质膜对光的折射或/和反射作用，实现使第一偏振光反射或者透射。在实际应用中，由于偏振分光膜加工工艺及作用特性，当前制作出的偏振分光膜较多为透射P偏振光，反射S偏振光，即这种偏振分光膜更易加工，分光元件103的第一区域104可采用这种偏振分光膜。

优选的，在分光元件103的除第一区域104之外的其它区域可以设置增透膜或者高反膜，由被测物返回的光入射到分光元件103，分光元件103的其它区域能够将返回光高效率地透射或者反射，能够减少接收返回光的能量损失，有助于提高探测装置的收发光学效率。对应图1所示的探测装置，可以在分光元件103除第一区域104之外的区域镀制增透膜，使返回光高效地透射过分光元件103而被接收组件105收集。

本实施例中，对调制器件102的结构、类型不做限定，能够实现将光源组件101发出的光变换为第一偏振光即可。调制器件102可采用但不限于波片，比如半波片。

本实施例中，对光源组件101的光学结构以及包括的器件类型不做限定。作为一种可选实施方式，光源组件101可用于发出第二偏振光，所述调制器件102用于将所述光源组件101发出的第二偏振光变换为所述第一偏振光。本实施例中，对第二偏振光的偏振态不做限定，可以是线偏振光、圆偏振光或者椭圆偏振光。示例性的，由于在实际应用中透射P偏振光、反射S偏振光的偏振分光膜更易加工，分光元件103的第一区域104设置这种偏振分光膜，相应需要光源组件101发出P偏振光，调制器件102将P偏振光变换为S偏振光。

优选的，光源组件101可包括光源和准直组件，所述准直组件用于将所述光源发出的光进行准直，使得准直后的光发射出而入射到调制器件102。本实施例中，对准直组件的光学结构不做限定，能够实现将光源发出的光进行准直即可，准直组件可包括凸透镜、平凸透镜、凹透镜、平凹透镜或者柱面镜。作为一种可选实施方式，准直组件可包括第一准直元件和第二准直元件，所述第一准直元件用于将所述光源发出的光在第一轴向上准直，所述第二准直元件用于将所述第一准直元件的出射光在第二轴向上准直，从而使得光源发出的光通过准直组件后在第一轴向和第二轴向分别准直。第一准直元件可以是使光透射过第一准直元件，基于光的折射作用使得透过光在第一轴向上准直，第二准直元件可以是使光透射过第二准直元件，基于光的折射作用使得透过光在第二轴向上准直。本实施例中，对第一准直元件、第二准直元件的结构不做限定。请参考图3，图3为又一实施例提供的一种探测装置的示意图，如图所示，光源组件101包括光源106、第一准直元件107和第二准直元件108，光源106发出的光依次透射过第一准直元件107和第二准直元件108后在第一轴向和第二轴向分别准直。第一准直元件107采用柱面镜，第二准直元件108采用柱面镜或者球面镜。

可选的，接收组件105可包括汇聚组件和光电器件，所述汇聚组件用于将接收的光汇聚至所述光电器件，所述光电器件用于基于接收的光产生响应信号。本实施例中，对汇聚组件的光学结构不做限定，能够实现将接收的光汇聚即可，汇聚组件可包括凸透镜、平凸透镜、凹透镜、平凹透镜或者柱面镜。示例性的可参考图3所示的探测装置，其中汇聚组件包括第一汇聚元件109和第二汇聚元件110，通过分光元件103后的返回光依次透射过第一汇聚元件109和第二汇聚元件110后，汇聚至光电器件111。第一汇聚元件109可采用平凸透镜，第二汇聚元件110可采用平凹透镜。可选的，在分光元件103和接收组件105之间可设置第一反射元件112，第一反射元件112用于转折光路，将通过分光元件103后的返回光反射到接收组件105。

在实际应用中，可以根据对探测装置的光学结构要求或者应用需求，确定分光元件103的第一区域104对偏振光反射或者透射以及分光元件103对返回光透射或者反射，并相应地设计光路。示例性的可参考图1所示，其中调制器件102发射出的第一偏振光入射到分光元件103的第一区域104，第一区域104将第一偏振光反射出。由外界返回的光入射到分光元件103，分光元件103将返回光透射，使返回光入射到接收组件105。在其它实施方式中，也可以是第一区域104将调制器件102出射的第一偏振光透射，使第一偏振光发射出，分光元件103将由被测物反射回的光反射，使由被测物返回的光入射到接收组件105。

进一步的，所述探测装置还可包括扫描组件，所述分光元件103发射出的所述第一偏振光入射到所述扫描组件，所述扫描组件用于将所述第一偏振光引导发射出，使发出光扫描被测物，以及使由被测物返回的光入射到所述分光元件103。扫描组件可采用反射元件，将第一偏振光反射出使发出光扫描被测物，以及将由被测物反射回的光反射到分光元件103。示例性的可参考图4，图4为又一实施例提供的一种探测装置的示意图，如图所示，扫描组件113将分光元件103发射出的第一偏振光反射出，由外界返回的光经过扫描组件113反射到分光元件103。可选的，在分光元件103和扫描组件113之间可设置第二反射元件114，第二反射元件114用于转折光路。扫描组件113可采用但不限于MEMS振镜。

可选的，本实施例的探测装置可以是激光雷达，或者也可以应用于其它种类的探测装置，都在本实用新型保护范围内。

在一具体实例中，光源106为半导体激光器，出射905nm激光，为P偏振光。调制器件102为半波片。第一准直元件107为柱面镜，第二准直元件108为柱面镜或者球面镜。

分光元件103的第一区域104透射P偏振光，反射S偏振光。发射出的S偏振光经过被测物调制，不同物体有不同的退偏效果；被测物的返回光入射到分光元件103时，在P偏振方向的分量全部透过，返回光在第一区域104的透过率与返回光退偏情况相关，如返回光100％退偏，则第一区域104透射50％光能量。

第一汇聚元件109为正透镜，焦距为9～10mm，第二汇聚元件110为负透镜，焦距为-8mm～-7mm。第一汇聚元件109和第二汇聚元件110构成摄远光学系统，能在总长较短的情况下实现长焦距小视场探测返回光。

以上对本实用新型所提供的一种探测装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种探测装置，其特征在于，包括光源组件、调制器件、分光元件和接收组件，所述调制器件用于将所述光源组件发出的光变换为第一偏振光，并使所述第一偏振光入射到所述分光元件的第一区域，所述分光元件的所述第一区域设置有与所述第一偏振光匹配的偏振层，所述第一区域将所述第一偏振光反射或者透射，使所述第一偏振光向被测物发射出；

由被测物返回的光入射到所述分光元件，所述分光元件的所述第一区域使得由被测物返回的光中与所述第一偏振光偏振态不同的光透射或者反射至所述接收组件，所述分光元件的其它区域使得由被测物返回的光透射或者反射至所述接收组件，所述接收组件用于接收光并基于接收的光产生响应信号。

2.根据权利要求1所述的探测装置，其特征在于，所述第一区域在所述分光元件的位置与所述调制器件出射的所述第一偏振光在所述分光元件的照射位置对应。

3.根据权利要求2所述的探测装置，其特征在于，所述第一区域位于所述分光元件的中间区域。

4.根据权利要求1所述的探测装置，其特征在于，所述第一区域的形状与所述调制器件出射的所述第一偏振光在所述分光元件形成的光斑形状匹配，或/和所述第一区域的大小与所述调制器件出射的所述第一偏振光在所述分光元件形成的光斑大小匹配。

5.根据权利要求1所述的探测装置，其特征在于，所述分光元件的除所述第一区域之外的其它区域设置有增透膜或者高反膜。

6.根据权利要求1所述的探测装置，其特征在于，所述第一偏振光为线偏振光，所述调制器件用于将所述光源组件发出的光变换为线偏振光。

7.根据权利要求1所述的探测装置，其特征在于，所述光源组件用于发出第二偏振光，所述调制器件用于将所述光源组件发出的第二偏振光变换为所述第一偏振光。

8.根据权利要求1-7任一项所述的探测装置，其特征在于，所述光源组件包括光源和准直组件，所述准直组件用于将所述光源发出的光进行准直。

9.根据权利要求8所述的探测装置，其特征在于，所述准直组件包括第一准直元件和第二准直元件，所述第一准直元件用于将所述光源发出的光在第一轴向上准直，所述第二准直元件用于将所述第一准直元件的出射光在第二轴向上准直。

10.根据权利要求1-7任一项所述的探测装置，其特征在于，还包括扫描组件，所述分光元件发射出的所述第一偏振光入射到所述扫描组件，所述扫描组件用于将所述第一偏振光引导发射出，使发出光扫描被测物，以及使由被测物返回的光入射到所述分光元件。

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