CN219609222U - 一种激光雷达 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光雷达，包括激光发射器，所述激光发射器同光轴设置有渐变折射率透镜，所述渐变折射率透镜用于对激光发射器出射光束的快轴和慢轴发散角进行调整处理进而得到圆形光斑；所述渐变折射率透镜沿光传播方向的另一侧设置有扫描反射镜组，所述扫描反射镜组包括可转动的第一反射镜，所述第一反射镜包括第一反射面和第二反射面，所述第一反射面用于发射光的反射，所述第二反射面用于接收被测物体的反射出来的接收光，并将所述接收光反射至接收器。本实用新型提供的渐变折射率透镜能够有效对激光发射器发出的光进行整形，使得发射光更加聚焦，同时巧妙地在扩大扫描范围的同时使得本激光雷达的结构简单、紧凑。

Description

一种激光雷达

技术领域

本实用新型实施例涉及激光雷达技术，尤其涉及一种激光雷达。

背景技术

激光雷达可通过发射激光光束，进而获取距离、障碍物等待测信息的系统。激光雷达在工作时由激光器发射激光束，经由准直装置等将光束准直后，光束打在被测量的目标，由接收装置接收反射回雷达的光束，并进一步对光束进行处理进而得到被测信息。半导体激光器具有不对称分布的输出光场，导致输出为椭圆形光斑，目前常采用柱面镜对快慢轴进行准直处理，但使用柱面镜时光学校准困难，装配要求复杂。而传统的共轴激光雷达，扫描角度小，对激光光束要求较高。所以目前多数的激光雷达系统采用离轴结构，发射镜组和接收镜组为不同的镜组，激光器发射激光后，反射回接收端被探测到。但是采用离轴结构之后，多数激光雷达的结构会松散，当离轴结构结合其柱面镜的使用进行准直时，不但结构复杂，校准困难，且装配愈加复杂，因此现有技术中，缺少一种既能够聚焦出射光斑，同时能够扩大扫描角度，并且结构紧凑简单的激光雷达结构，使得激光雷达结构的性能有效提升。

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是缺少一种既能够聚焦出射光斑同时能够扩大扫描角度且结构紧凑简单的激光雷达结构，使得激光雷达结构的性能有效提升。

基于上述技术问题，本实用新型提供了一种激光雷达，包括激光发射器，所述激光发射器同光轴设置有渐变折射率透镜，所述渐变折射率透镜用于对激光发射器出射光束的快轴和慢轴发散角进行调整处理进而得到圆形光斑；所述渐变折射率透镜沿光传播方向的另一侧设置有扫描反射镜组，所述扫描反射镜组包括可转动的第一反射镜，所述第一反射镜包括第一反射面和第二反射面，所述第一反射面用于发射光的反射，所述第二反射面用于接收被测物体的反射出来的接收光，并将所述接收光反射至接收器。

较优的，所述扫描反射镜组还包括可转动的第二反射镜，所述第二反射镜用于接收所述被测物体反射的接收光，并将所述接收光反射至所述第一反射镜的所述第二反射面。

较优的，所述第二反射镜设置在靠近所述第二反射面的一侧。

较优的，所述激光发射器与所述渐变折射率透镜之间设置有光阑，所述光阑与所述激光器和所述渐变折射率透镜设置为同一光轴。

较优的，所述扫描反射镜沿反射后的发射光方向设置有准直透镜组。

较优的，所述准直透镜组包括凹透镜和非球面透镜，所述凹透镜用于对所述第一反射面反射的发射光束进行发散处理；

所述非球面透镜用于对所述凹透镜发射后的光束进行准直处理。

较优的，沿所述接收光方向设置有接收镜组，所述接收镜组用于对所述接收光进行聚焦后传输到所述接收器。

较优的，所述接收镜组与所述第一反射镜的所述第二反射面之间设置有消杂光光阑，所述消杂光光阑、接收镜组与接收器位于同一方向上。

较优的，所述第一反射镜与所述凹透镜、非球面镜位于同一旋转轴。

较优的，所述激光发射器设置为激光器阵列。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型提供的渐变折射率透镜能够有效对激光发射器发出的光进行整形，使得发射光更加聚焦，形成优良的扫描出射光斑，而扫描反射镜用于改变光路；通过设置第一反射镜设计，第一反射镜设置为双面的设计，能够有效提高扫描范围。实现激光雷达扫描角度的扩大。同时，本发明中的结构设计，激光发射器同光轴设置有渐变折射率透镜，扫描反射镜组设置为可转动的第一反射镜，包括第一反射面和第二反射面，所述第一反射面用于发射光的反射，所述第二反射面用于接收被测物体的反射出来的接收光，并将所述接收光反射至接收器。这种方式能够巧妙地在扩大扫描范围的同时使得本激光雷达的结构简单、紧凑。

(2)具体更优的方案而言，本实用新型提供的激光雷达，可以包括激光器阵列、光阑、渐变折射率透镜、扫描反射镜、准直透镜组、消杂光光阑、接收镜组、探测器，其中光阑、渐变折射率透镜与激光器位于同一光路，准直透镜组位于反射器反射光路，消杂光光阑与非球面镜、探测器方向相同；其中，激光器阵列用于发射高功率激光光束；孔径光阑用于限制光束孔径；渐变折射率透镜用于对激光光束进行整形；扫描反射镜用于改变光路；准直透镜组用于对出射光束进行准直处理；消杂光光阑用于减少进入系统的杂散光，提高系统的信噪比；接收镜组用于聚焦入射光束于探测器；该激光雷达结构紧凑，可得到发散角较小的光束，且有效提高系统的信噪比，同时有效节约了系统的结构空间。

附图说明

图1是本实用新型一具体实施方式的结构示意图。

图2是本实用新型实施例2中第一反射镜结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

实施例1：

如图1所示，本实用新型首先提供一种简单的激光雷达发射方案，一种激光雷达，包括激光发射器1，所述激光发射器1同光轴设置有渐变折射率透镜2，这里的渐变折射率透镜2，可以将用于对激光发射器1出射光束的快轴和慢轴发散角进行调整处理进而得到圆形光斑；使得整个出射光束聚焦，提高出射光和反射光的强度，当扫描到被测物体的时候，接收器可以更加容易感受到相关反射光线，扫描过程更加灵敏。本实施例中，所述渐变折射率透镜沿光传播方向的另一侧设置有扫描反射镜组，所述扫描反射镜组包括可转动的第一反射镜3，所述第一反射镜包括第一反射面31和第二反射面32，所述第一反射31面用于发射光的反射，所述第二反射面32用于接收被测物体的反射出来的接收光，并将所述接收光反射至接收器4。注意本实施例中，第一反射镜中第一反射面和第二反射面只要存在于第一反射镜中即可，而并非一定要设计为双面反射镜，甚至第一反射面和第二反射面相对位置并不固定，而是可以调整的，这样的话能够更灵活的适应更大的扫描范围。这样设计的扫描反射镜，包括用于将整形后的光束进行反射，并改变发射端的激光光束的出射方向，实现对待扫描区域的扩大；同时实现在接收端对光束进行反射，结构更加紧凑。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上，同样如图1，在扫描镜反射镜组上增加第二反射镜5，第二反射镜5主要是将被测物体反射光线传输到第二反射面32，第二反射面32将反射光线传输至接收器，进行接收，设置第二反射镜5的目的是让整个扫描角度进一步扩大并且方便整个激光扫描的光线调整。如图2，由于第二反射镜5的引入，使得第一反射镜3直接使用双面反射镜即可，而不需要设计成为特别的形状。

实施例3：

如图1，本实用新型在实施例2的基础上，提供实施例3，实施例3中，激光雷达中包括准直透镜组6，包括凹透镜61，用于对扫描反射器发射后的光束进行发散处理；还包括非球面透镜62，用于对所述凹透镜发散后的光束进行准直处理，准直处理后的光线传输到被测物体上，再经过被测物体反射到第二反射镜5上，通过第二反射镜5反射至第一反射镜的第二反射面32上，第二反射面32将反射光通过消杂光光阑7传输到接收镜组8，所述接收镜组用于对所述接收光进行聚焦后传输到所述接收器4。这里消杂光光阑、接收镜组与探测(接收)器位于同一方向上，这样的话接收较为直接顺畅且不容易受到外界干扰，结构设计更加简单紧凑。

实施例4

本实施例中，在实施例3的基础上，激光发射器1设置为激光器阵列，并且在激光器阵列与渐变折射率透镜之间设置光阑9，用于对激光发射阵列的发射光进行整合和过滤，这样能够使得通过发射的激光更强，扫描精度更高。

工作时，激光器阵列1发出激光发射光线，通过光阑进行整合发射光，发射光通过渐变折射率透镜，对激光器出射光束的快轴和慢轴发散角进行调整处理进而得到圆形光斑，扫描的发射光紧凑且规则，圆形的发射光斑经过第一反射镜3的第一反射面31，第一反射面31将发射光反射至凹透镜61和非球面透镜62，分别用于对发射光进行发散和准直处理，处理后的发射光到被测物上，进行反射，反射后的反射光线首先经第二反射镜5反射至第二反射面32，再经过消杂光光阑到接收镜组，这里接收镜组可以是一个凸透镜，主要对接收光线进行聚焦后，传输到接收器4，实现激光扫描。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种激光雷达，其特征在于，包括激光发射器，所述激光发射器同光轴设置有渐变折射率透镜，所述渐变折射率透镜用于对激光发射器出射光束的快轴和慢轴发散角进行调整处理进而得到圆形光斑；

所述渐变折射率透镜沿光传播方向的另一侧设置有扫描反射镜组，所述扫描反射镜组包括可转动的第一反射镜，所述第一反射镜包括第一反射面和第二反射面，所述第一反射面用于发射光的反射，所述第二反射面用于接收被测物体的反射出来的接收光，并将所述接收光反射至接收器。

2.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述扫描反射镜组还包括可转动的第二反射镜，所述第二反射镜用于接收所述被测物体反射的接收光，并将所述接收光反射至所述第一反射镜的所述第二反射面。

3.如权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，所述第二反射镜设置在靠近所述第二反射面的一侧。

4.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，激光发射器与所述渐变折射率透镜之间设置有光阑，所述光阑与所述激光发射器和所述渐变折射率透镜设置为同一光轴。

5.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述扫描反射镜沿反射后的发射光方向设置有准直透镜组。

6.如权利要求5所述的激光雷达，其特征在于，所述准直透镜组包括凹透镜和非球面透镜，所述凹透镜用于对所述第一反射面反射的发射光束进行发散处理；

所述非球面透镜用于对所述凹透镜发射后的光束进行准直处理。

7.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，沿所述接收光方向设置有接收镜组，所述接收镜组用于对所述接收光进行聚焦后传输到所述接收器。

8.如权利要求7所述的激光雷达，其特征在于，所述接收镜组与所述第一反射镜的所述第二反射面之间设置有消杂光光阑，所述消杂光光阑、接收镜组与接收器位于同一方向上。

9.如权利要求6所述的激光雷达，其特征在于，所述第一反射镜与所述凹透镜、非球面镜位于同一旋转轴。

10.如权利要求1至9任一项所述的激光雷达，其特征在于，所述激光发射器设置为激光器阵列。