CN219456503U - 基于可调衰减器的激光雷达 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种基于可调衰减器的激光雷达，包括激光器、分光镜以及光电探测器，激光器沿发射光轴设置于前端，光电探测器沿接收光轴设置于后端，分光镜设于发射光轴与接收光轴相交处；基于可调衰减器的激光雷达沿接收光轴在光电探测器的前端设有用于调节回波信号光的可调衰减器，以将回波信号光调节为与光电探测器的最大可探测光子数相匹配。本申请的基于可调衰减器的激光雷达采用可调衰减器对进入光电探测器之前的回波信号光进行调节，使回波信号光的光子数与光电探测器的最大可探测光子数相匹配，光电探测器实现兼顾到远距离目标、近距离目标探测，从而减少激光雷达在近处的盲区，提升使用安全性。

Description

基于可调衰减器的激光雷达

技术领域

本申请涉及激光雷达技术领域，特别涉及一种基于可调衰减器的激光雷达。

背景技术

激光雷达运用飞行时间算法(TOF，Time of flight)测距原理实现目标位置测量，回波信号光光子数信息直接影响测距能力。激光雷达测距能力受测试环境、目标距离及目标反射率等多重因素影响。若近距离测距回波信号光光子数远大于接收系统的可探测最大光子数，接收系统则限制目标的探测范围，无法准确的探测近距离内的目标，从而导致激光雷达在近处存在盲区，影响使用安全。

因此，亟需提供一种激光雷达解决无法兼顾远距离目标、近距离目标探测的问题。

发明内容

基于此，为解决上述术问题，本申请提供一种基于可调衰减器的激光雷达，能够兼顾远距离目标、近距离目标探测，减少盲区。

本申请实施例提供一种基于可调衰减器的激光雷达，包括发出出射信号光的激光器、用于激光分束的分光镜以及用于接收所述出射信号光经目标后回波信号光的光电探测器，所述激光器沿发射光轴设置于前端，所述光电探测器沿接收光轴设置于后端，所述分光镜设于所述发射光轴与所述接收光轴相交处；所述基于可调衰减器的激光雷达沿所述接收光轴在所述光电探测器的前端设有用于调节回波信号光的可调衰减器，以将高于所述光电探测器的最大可探测光子数的回波信号光调节为与所述光电探测器的最大可探测光子数相匹配。

在其中一个实施例中，所述可调衰减器用于以所述激光器的出射信号光的发射脉冲的时间作为起点、以近距离所需的飞行时间为衰减周期衰减回波信号光的光强。

在其中一个实施例中，所述基于可调衰减器的激光雷达还包括设置在所述光电探测器前端的接收光路及窄带滤光片，所述可调衰减器安装于所述接收光路和所述窄带滤光片之间。

在其中一个实施例中，所述窄带滤光片与所述光电探测器通过接插件连接，所述光电探测器为所述窄带滤光片提供供电。

在其中一个实施例中，所述基于可调衰减器的激光雷达还包括准直系统，所述激光器、所述准直系统及所述分光镜沿所述发射光轴顺次分布，所述分光镜、所述接收光路、所述可调衰减器、所述窄带滤光片及所述光电探测器沿所述接收光轴顺次分布。

在其中一个实施例中，所述发射光轴与所述接收光轴相互垂直设置。

在其中一个实施例中，所述基于可调衰减器的激光雷达还包括电连接至所述激光器的控制电路板及镜座，所述控制电路板、所述激光器、所述准直系统、所述分光镜、所述接收光路、所述可调衰减器、所述窄带滤光片及光电探测器通过紫外胶固定于所述镜座上。

在其中一个实施例中，所述镜座在所述控制电路板、所述激光器、所述准直系统、所述分光镜、所述接收光路、所述可调衰减器、所述窄带滤光片及光电探测器的固定处设有限位结构。

本申请的基于可调衰减器的激光雷达至少具有以下有益效果：本申请的基于可调衰减器的激光雷达中，采用可调衰减器对进入光电探测器之前的回波信号光进行调节，可根据激光器的出射信号光的发射脉冲的时间作为起点、以近距离所需的飞行时间为衰减周期衰减回波信号光的光强，衰减后的回波信号光的光强可与光电探测器的最大可探测光子数相匹配，从而有效解决光电探测器探测近处回波信号光光子数远大于可探测最大光子数的问题，实现兼顾到远距离目标、近距离目标探测，从而减少激光雷达在近处的盲区，提升使用安全性。

附图说明

图1为本申请一实施例的基于可调衰减器的激光雷达的布局结构图。

图中各元件标号如下：

控制电路板11；激光器12；准直系统13；分光镜14；接收光路15；可调衰减器16；窄带滤光片17；光电探测器18；镜座19。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。当一个元件被认为是“耦合”另一个元件，它可以是直接耦合到另一个元件或者可能同时存在居中元件，本文所谓的“接合”是指两个元件具有动力传输的联接。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上方”、“下方”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式，应理解的是，这些与空间相关的术语旨在除了附图中描绘的取向之外还涵盖设备在使用中或在操作中的不同取向，例如，如果设备在附图中被翻转，则描述为在其他元件或特征“下方”或“之下”的元件或特征将被取向为在其他元件或特征“上方”。因此，示例术语“下方”可以包括上方和下方两种取向。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”和“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本申请实施例提供一种基于可调衰减器的激光雷达，通过在激光雷达的收发模组的接收端的激光雷达收发模组的接收端增加可调光衰减器，以解决兼顾远距离目标、近距离目标探测，从而减少激光雷达在近处的盲区，提升使用安全。

请参阅图1，本申请提供一种基于可调衰减器的激光雷达，包括控制电路板11、激光器12、准直系统13、分光镜14、接收光路15、可调衰减器16、窄带滤光片17、光电探测器18及镜座19。其中，控制电路板11电连接至激光器12以实现对激光器12的控制，激光器12在通电后发出出射信号光，分光镜14用于激光分束，光电探测器18用于感测接收回波信号光。激光器12、准直系统13及分光镜14沿发射光轴顺次分布，分光镜14、接收光路15、可调衰减器16、窄带滤光片17及光电探测器18沿接收光轴顺次分布，分光镜14设于发射光轴与接收光轴的相交处且倾斜于发射光轴和接收光轴。在图示实施例中，发射光轴与接收光轴垂直设置。控制电路板11、激光器12、准直系统13、分光镜14、接收光路15、可调衰减器16、窄带滤光片17及光电探测器18通过紫外胶固定于镜座19上，镜座19与各组件固定处均设有限位结构，保证固定位置准确、可靠。

发射光轴前端的激光器12发出的发散的出射信号光通过准直系统13聚集为平行出射信号光后经分光镜14中间透光区出射。出射信号光从激光雷达出射后经目标反射后沿接收光轴依次经分光镜14、接收光路15、可调衰减器16、窄带滤光片17后到达光电探测器18接收/处理。可调衰减器16用于调节激光进入窄带滤光片17、光电探测器18之前的功率，以控制回波信号光。可调衰减器16安装于接收光路15和窄带滤光片17之间，可保护窄带滤光片17免遭外部破坏。窄带滤光片17允许特定波段的光通过而偏离特定波段以外的光被过滤掉，窄带滤光片17的带宽选择为发射光的窄波段范围，仅发射光的窄波段范围的光可通过窄带滤光片17，能够去除干扰的背景光。窄带滤光片17与光电探测器18通过接插件连接，光电探测器18为窄带滤光片17提供供电。

可调衰减器16用于根据激光器12的发射脉冲同步进行回波信号光的光强衰减，衰减周期在近距离(盲区)所需要的飞行时间之内。更具体地，可调衰减器16以激光器12的出射信号光的发射脉冲的时间作为起点参考，以在近距离(盲区)所需要的飞行时间作为衰减周期，控制可调衰减器16在衰减周期内给出衰减指令，并执行衰减指令，衰减回波信号光的光强。可调衰减器16可做成片状，以便于布置在光路中。可调衰减器16可有效解决光电探测器18探测近处回波信号光光子数远大于可探测最大光子数的问题。可调衰减器16可根据激光器12的出射信号光的发射脉冲的时间作为起点，以近距离所需的飞行时间为衰减周期衰减回波信号光的光强，从而衰减后的回波信号光的光强可与光电探测器18的最大可探测光子数相匹配。

本申请的基于可调衰减器的激光雷达中，采用可调衰减器对进入光电探测器之前的回波信号光进行调节，可根据出射信号光的发射脉冲的时间在衰减周期内衰减回波信号光的光强，从而有效解决光电探测器探测近处回波信号光光子数远大于可探测最大光子数的问题，实现兼顾到远距离目标、近距离目标探测，从而减少激光雷达在近处的盲区，提升使用安全性。

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申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种基于可调衰减器的激光雷达，其特征在于：包括发出出射信号光的激光器(12)、用于激光分束的分光镜(14)以及用于接收所述出射信号光经目标后回波信号光的光电探测器(18)，所述激光器(12)沿发射光轴设置于前端，所述光电探测器(18)沿接收光轴设置于后端，所述分光镜(14)设于所述发射光轴与所述接收光轴相交处；所述基于可调衰减器的激光雷达沿所述接收光轴在所述光电探测器(18)的前端设有用于调节回波信号光的可调衰减器(16)，以将高于所述光电探测器(18)的最大可探测光子数的回波信号光调节为与所述光电探测器(18)的最大可探测光子数相匹配。

2.根据权利要求1所述的基于可调衰减器的激光雷达，其特征在于：所述可调衰减器(16)用于以所述激光器(12)的出射信号光的发射脉冲的时间作为起点、以近距离所需的飞行时间为衰减周期衰减回波信号光的光强。

3.根据权利要求1或2所述的基于可调衰减器的激光雷达，其特征在于：所述基于可调衰减器的激光雷达还包括设置在所述光电探测器(18)前端的接收光路(15)及窄带滤光片(17)，所述可调衰减器(16)安装于所述接收光路(15)和所述窄带滤光片(17)之间。

4.根据权利要求3所述的基于可调衰减器的激光雷达，其特征在于：所述窄带滤光片(17)与所述光电探测器(18)通过接插件连接，所述光电探测器(18)为所述窄带滤光片(17)提供供电。

5.根据权利要求3所述的基于可调衰减器的激光雷达，其特征在于：所述基于可调衰减器的激光雷达还包括准直系统(13)，所述激光器(12)、所述准直系统(13)及所述分光镜(14)沿所述发射光轴顺次分布，所述分光镜(14)、所述接收光路(15)、所述可调衰减器(16)、所述窄带滤光片(17)及所述光电探测器(18)沿所述接收光轴顺次分布。

6.根据权利要求5所述的基于可调衰减器的激光雷达，其特征在于：所述发射光轴与所述接收光轴相互垂直设置。

7.根据权利要求5所述的基于可调衰减器的激光雷达，其特征在于：所述基于可调衰减器的激光雷达还包括电连接至所述激光器(12)的控制电路板(11)及镜座(19)，所述控制电路板(11)、所述激光器(12)、所述准直系统(13)、所述分光镜(14)、所述接收光路(15)、所述可调衰减器(16)、所述窄带滤光片(17)及光电探测器(18)通过紫外胶固定于所述镜座(19)上。

8.根据权利要求7所述的基于可调衰减器的激光雷达，其特征在于：所述镜座(19)在所述控制电路板(11)、所述激光器(12)、所述准直系统(13)、所述分光镜(14)、所述接收光路(15)、所述可调衰减器(16)、所述窄带滤光片(17)及光电探测器(18)的固定处设有限位结构。