CN221039415U - 激光测距传感器及同轴光学系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种激光测距传感器及同轴光学系统。激光测距传感器包括可调发光器、可视发光器、第一耦合器、环形器以及透镜模组；可调发光器发出测量光，测量光为红外光；可视发光器发出指示光，指示光为可见光；可调发光器发出的测量光和可视发光器发出的指示光进入第一耦合器中合束，以形成同轴光束；环形器设于第一耦合器的出光侧，从第一耦合器射出的同轴光束射向环形器；透镜模组设于环形器远离第一耦合器的一侧，透镜模组包括至少两个透镜，从环形器射出的光束依次穿过至少两个透镜，并用于射向待测物。本实用新型技术方案提供了一种便于安装以及校准的激光测距传感器。

Description

激光测距传感器及同轴光学系统

技术领域

本实用新型涉及激光测距技术领域，特别涉及一种激光测距传感器及同轴光学系统。

背景技术

目前常用的1550nm激光测距传感器，具备抗干扰能力强、信噪比高、抗恶劣环境、测距距离远等优点，越来越受到欢迎。1550nm激光测距传感器中的测量光使用的是1550nm，属于红外光，人眼看不到，这就会给激光测距传感器带来难安装、难校准的问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种激光测距传感器，旨在提供一种便于安装以及校准的激光测距传感器。

为实现上述目的，本实用新型提出的一种激光测距传感器，包括：

可调发光器，所述可调发光器发出测量光，所述测量光为红外光；

可视发光器，所述可视发光器发出指示光，所述指示光为可见光；

第一耦合器，所述可调发光器发出的测量光和所述可视发光器发出的指示光进入所述第一耦合器中合束，以形成同轴光束；

环形器，所述环形器设于所述第一耦合器的出光侧，从所述第一耦合器射出的同轴光束射向所述环形器；

透镜模组，所述透镜模组设于所述环形器远离所述第一耦合器的一侧，所述透镜模组包括至少两个透镜，从所述环形器射出的同轴光束依次穿过至少两个所述透镜，并用于射向待测物。

在本实用新型的一实施例中，至少两个透镜至少包括第一透镜和第二透镜，所述第二透镜为胶合透镜，从所述环形器射出的同轴光束依次穿过所述第一透镜和所述第二透镜形成平行出射光束。

在本实用新型的一实施例中，所述第一透镜具有背对设置的第一曲面和第二曲面；

其中，定义所述第一曲面的曲率半径为R₁，则满足条件：-50mm≤R₁≤-20mm；和/或，定义所述第二曲面的曲率半径为R₂，则满足条件：-30mm≤R₂≤-2mm。

在本实用新型的一实施例中，定义所述第一透镜的中心厚度为W₁，则满足条件：1mm≤W₁≤4mm。

在本实用新型的一实施例中，所述第二透镜具有沿同轴光束的出射方向依次设置的第三曲面、第四曲面以及第五曲面；

其中，定义所述第三曲面的曲率半径为R₃，则满足条件：30mm≤R₃≤60mm；和/或，定义所述第四曲面的曲率半径为R₄，则满足条件：-30mm≤R₄≤-10mm；和/或，定义所述第五曲面的曲率半径为R₅，则满足条件：80mm≤R₅≤120mm。

在本实用新型的一实施例中，定义所述第二透镜的中心厚度为W₂，则满足条件：10mm≤W₂≤20mm。

在本实用新型的一实施例中，所述激光测距传感器还包括光窗，从所述透镜模组射出的同轴光束穿过所述光窗，并用于射向待测物；所述光窗用于滤除从待测物反射回来的光束中的可视光。

在本实用新型的一实施例中，所述光窗的表面设有窄线宽膜，所述光窗的底部沿远离所述透镜模组的方向倾斜设置。

在本实用新型的一实施例中，所述激光测距传感器还包括机壳，所述可调发光器、所述可视发光器、所述第一耦合器、所述环形器以及所述透镜模组均设于所述机壳内，所述光窗设于所述机壳靠近所述透镜模组的一侧。

在本实用新型的一实施例中，所述激光测距传感器还包括：

第二耦合器，所述可调发光器发出的测量光进入所述第二耦合器中分束，以形成第一分束光和第二分束光，所述第一分束光和所述可视发光器发出的指示光进入所述第一耦合器中合束；

第三耦合器，从待测物反射回来的光束经过所述透镜模组和所述环形器后进入所述第三耦合器，以与所述第二分束光在所述第三耦合器中合束后进入光电探测器。

在本实用新型的一实施例中，所述激光测距传感器还包括：

第四耦合器，所述可调发光器发出的测量光进入所述第四耦合器中分束，以形成测试光和本征光，所述测试光进入所述第二耦合器，所述本征光经过延时光纤后进入光电探测器。

本实用新型还一种同轴光学系统，包括如上所述的激光测距传感器。

本实用新型提出的激光测距传感器，通过设置有可调发光器和可视发光器；其中，可调发光器能够发出测量光，且测量光为红外光；可视发光器能够发出指示光，且指示光为可见光；并且，可调发光器发出的测量光和可视发光器发出的可视光能够在第一耦合器中进行合束，以形成测量光与可视光实现同轴的光束，同轴光束经过环形器后可以单向传输高频信号能量，以保证从第一耦合器射出的同轴光束只能射向透镜模组，以使从环形器射出的同轴光束可以依次经过透镜模组的至少两个透镜，以通过至少两个透镜对同轴光束进行消色差和准直，以使指示光和测量光做到平行输出，然后射向待测物。这样，由于可视发光器发出的可视光是人眼可见的，而测量光与可视光可以形成能够以平行光的形式射向待测物，便可以通过观察可视光在待测物的位置，即可确定测量光在待测物的位置，从而能够便于激光测距传感器的安装以及校准。

另外，本实用新型提出的激光测距传感器结构较为简单，能够在有效保证测量光与可视光同轴的基础上，无需引入PBS棱镜(偏振分光棱镜)，因此对系统的公差要求较低，并且能够减少成本的投入。

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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型激光测距传感器一实施例的光路示意图；

图2为本实用新型激光测距传感器一实施例中透镜模组的光路示意图；

图3为FMCW测距原理图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	激光测距传感器	522	第四曲面
10	可调发光器	523	第五曲面
				20	可视发光器	60	第二耦合器
30	第一耦合器	70	第三耦合器
				40	环形器	80	光电探测器
50	透镜模组	90	第四耦合器
				51	第一透镜	110	延时光纤
511	第一曲面	120	第五耦合器
				512	第二曲面	130	第六耦合器
52	第二透镜	200	待测物
				521	第三曲面

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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的一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种激光测距传感器100，旨在提供一种便于安装以及校准的激光测距传感器100。

以下将就本实用新型激光测距传感器100的具体结构进行说明：

结合参阅图1和图2，在本实用新型激光测距传感器100的一实施例中，该激光测距传感器100包括可调发光器10、可视发光器20、第一耦合器30、环形器40以及透镜模组50；可调发光器10发出测量光，测量光为红外光；可视发光器20发出指示光，指示光为可见光；可调发光器10发出的测量光和可视发光器20发出的指示光进入第一耦合器30中合束，以形成同轴光束；环形器40设于第一耦合器30的出光侧，从第一耦合器30射出的同轴光束射向环形器40；透镜模组50设于环形器40远离第一耦合器30的一侧，透镜模组50包括至少两个透镜，从环形器40射出的光束依次穿过至少两个透镜，并用于射向待测物200。

可以理解的是，本实用新型提出的激光测距传感器100，通过设置有可调发光器10和可视发光器20；其中，可调发光器10能够发出测量光，且测量光为红外光；可视发光器20能够发出指示光，且指示光为可见光；并且，可调发光器10发出的测量光和可视发光器20发出的可视光能够在第一耦合器30中进行合束，以形成测量光与可视光实现同轴的光束，同轴光束经过环形器40后可以单向传输高频信号能量，以保证从第一耦合器30射出的同轴光束只能射向透镜模组50，以使从环形器40射出的同轴光束可以依次经过透镜模组50的至少两个透镜，以通过至少两个透镜对同轴光束进行消色差和准直，以使指示光和测量光做到平行输出，然后射向待测物200。这样，由于可视发光器20发出的可视光是人眼可见的，而测量光与可视光能够以平行光的形式射向待测物200，便可以通过观察可视光在待测物200的位置，即可确定测量光在待测物200的位置，从而能够便于激光测距传感器100的安装以及校准。

另外，本实用新型提出的激光测距传感器100结构较为简单，能够在有效保证测量光与可视光同轴的基础上，无需引入PBS棱镜(偏振分光棱镜)，因此对系统的公差要求较低，并且能够减少成本的投入。

在本实施例中，不管是在近处还是远处的待测物200，可视光的加入可以准确指引测量光，一旦有遮挡物挡住可视光与测量光形成的同轴光束时，能够快速通过眼睛识别，避免了特殊情况的发生。

需要说明的是，透明模组50可以将同轴的指示光和测量光做到平行输出，以保证远距离传输。

在一些实施例中，可调发光器10发出的测量光的波长可以为1550nm，可视发光器20发出的可视光的波长可以为390nm～760nm。

在实际应用过程中，透镜模组50具体可以包括两个、三个、四个、五个等多个透镜，以对同轴光束进行消色差和准直。

在实际应用过程中，从透镜模组50射出的平行光可以直接射向待测物200，也可以通过折射、反射等结构射向待测物200，只要能够保证从透镜模组50射出的平行光可以射向待测物200即可，在此不作具体限定。

进一步地，结合参阅图1和图2，在本实用新型激光测距传感器100的一实施例中，至少两个透镜至少包括第一透镜51和第二透镜52，第二透镜52为胶合透镜，从环形器40射出的同轴光束依次穿过第一透镜51和第二透镜52形成平行出射光束。

如此设置，从环形器40射出的同轴光束穿过第一透镜51时，可以通过第一透镜51对同轴光束进行消色差；同轴光束穿过第二透镜52时，可以通过第二透镜52对同轴光束进行准直，以形成平行光，其中，第二透镜52为胶合透镜，可以提升对同轴光束的准直效果，使得该设备在测量光波长下的准直度能够达到0.1mrad以内，在指示光波长下的准直度能够达到0.2mrad以内。

在实际应用过程中，胶合透镜具体可以包括两片、三片、四片、五片等多片透镜，具体可以根据实际的使用情况而定。

需要说明的是，胶合透镜的透镜数量越多，对同轴光束的准直效果越好，但是成本越高。在一些实施例中，为了在有效控制成本的同时，能够保证对同轴光束的准直效果，可以使胶合透镜包括两片透镜。

进一步地，结合参阅图1和图2，在本实用新型激光测距传感器100的一实施例中，第一透镜51具有背对设置的第一曲面511和第二曲面512；其中，定义第一曲面511的曲率半径为R₁，则满足条件：-50mm≤R₁≤-20mm；和/或，定义第二曲面512的曲率半径为R₂，则满足条件：-30mm≤R₂≤-2mm。

如此设置，通过将第一透镜51的第一曲面511的曲率半径R₁控制在-50mm～-20mm之间，并将第一透镜51的第二曲面512的曲率半径R₂控制在-30mm～-2mm之间，可以使同轴光束经过第一透镜51时，有效降低同轴光束在第一透镜51中的反射、散射或者吸收等现象，以提高同轴光束的利用效率。

示例性的，第一透镜51的第一曲面511的曲率半径R₁具体可以为-50mm、-46mm、-38mm、-32mm、-26mm、-20mm等等。

第一透镜51的第二曲面512的曲率半径R₂具体可以为-30mm、-22mm、-15mm、-10mm、--6mm、-2mm等等。

在一些实施例中，第一透镜51的材质可以为高折射率材料，例如折射率大于1.7的材料，能够更好地延长同轴光束的传播距离，更好地避免同轴光束在第一透镜51中的反射、散热或者吸收等现象，可以进一步提高同轴光束的利用效率。

示例性的，第一透镜51的材质具体可以为玻璃、半导体、有机高分子材料等高折射率材料。

进一步地，结合参阅图1和图2，在本实用新型激光测距传感器100的一实施例中，定义第一透镜51的中心厚度为W₁，则满足条件：1mm≤W₁≤4mm。

如此设置，通过将第一透镜51的中心厚度W₁控制在1mm～4mm之间，可以对同轴光束起到很好的消色差效果的同时，能够有效控制第一透镜51的材料成本。

示例性的，第一透镜51的中心厚度W₁具体可以为1mm、1.8mm、2.6mm、3.2mm、3.7mm、4mm等等。

进一步地，结合参阅图1和图2，在本实用新型激光测距传感器100的一实施例中，第二透镜52具有沿同轴光束的出射方向依次设置的第三曲面521、第四曲面522以及第五曲面523；其中，定义第三曲面521的曲率半径为R₃，则满足条件：30mm≤R₃≤60mm；和/或，定义第四曲面522的曲率半径为R₄，则满足条件：-30mm≤R₄≤-10mm；和/或，定义第五曲面523的曲率半径为R₅，则满足条件：80mm≤R₅≤120mm。

如此设置，通过将第二透镜52的第三曲面521的曲率半径R₃控制在30mm～60mm，并将第二透镜52的第四曲面522的曲率半径R₄控制在-30mm～-10mm之间，并将第二透镜52的第五曲面523的曲率半径R₅控制在80mm～120mm之间，可以使同轴光束经过第二透镜52时，达到更好的准直效果。

示例性的，第二透镜52的第三曲面521的曲率半径R₃具体可以为30mm、38mm、46mm、50mm、57mm、60mm等等。

第二透镜52的第四曲面522的曲率半径R₄具体可以为-30mm、26mm、-23mm、-20mm、-15mm、-12mm、-10mm等等。

第二透镜52的第五曲面523的曲率半径R₅具体可以为80mm、87mm、92mm、100mm、105mm、110mm、116mm、120mm等等。

在一些实施例中，第二透镜52的材质可以使用高折射率和低折射率两种材料，例如，其中一个透镜为折射率大于1.7的材料，另外一个透镜为折射率小于1.5的材料，能够更好地延长光束的传播距离，更好地避免光束在第二透镜52中的反射、散热或者吸收等现象，以提高光束的利用效率，同时，还可以达到更好的准直效果。

进一步地，结合参阅图1和图2，在本实用新型激光测距传感器100的一实施例中，定义第二透镜52的中心厚度为W₂，则满足条件：10mm≤W₂≤20mm。

如此设置，通过将第二透镜52的中心厚度W₂控制在10mm～20mm之间，可以对同轴光束起到很好的准直效果的同时，能够有效控制第二透镜52的材料成本。

示例性的，第二透镜52的中心厚度W₂具体可以为10mm、13mm、16mm、18mm、20mm等等。

在一些实施例中，透镜模组50的总长度可以控制在10mm～30mm之间，且激光测距传感器100整体的总长度可以控制在20mm～50mm之间，这样能够利于激光传感器的小型化设计。

需要说明的是，第一透镜51和第二透镜52的设计过程中主要参考位置色差或者轴向色差和波像差。同一种光学材料对不同波长的色光具有不同的折射率，这就导致了即使是同一孔径，不同色光经光学系统后与光轴的交点也是不同的，整体看来，物点的像是一个彩色的弥散斑，各种颜色的光成像位置和大小都是不同的，这种差异就是色差(chromaticaberration)。对于高像质要求的系统，还要研究光波波面经过光学系统后的具体的变形才能更好地描述成像质量，由此引入波像差。波像差是指当实际波面与理想波面在出瞳处相切时，两波面之间的光程差。单个透镜不能校正色差，单个正透镜有负色差，单个负透镜具有正色差，色差的大小与光焦度成正比，与阿贝数成反比，与结构形状无直接关联。

进一步地，结合参阅图1和图2，在本实用新型激光测距传感器100的一实施例中，激光测距传感器100还包括光窗，从透镜模组50射出的同轴光束穿过光窗，并用于射向待测物200；光窗用于滤除从待测物200反射回来的同轴光束中的可视光。

如此设置，从透镜模组50射出的同轴光束可以经过光窗后到达待测物200，然后通过待测物200进行反射，以使同轴光束原路返回，在返回至光窗时，可以通过光窗滤除原路返回的光束中的指示光，只有测量光会原路返回至透镜模组50，以汇聚到光波导的内部，使得激光测距传感器100的光电传感器接收到的只有测量的回光信号以及激光器本征信号，可以保证激光测距传感器100的测量精度。

进一步地，结合参阅图1和图2，在本实用新型激光测距传感器100的一实施例中，光窗的表面设有窄线宽膜，光窗的底部沿远离透镜模组50的方向倾斜设置。

如此设置，通过在光窗的表面设置有窄线宽膜，并使光窗的底部沿远离透镜模组50的方向倾斜设置，可以通过窄线宽膜更好地滤除原路返回的光束中的指示光。

在一些实施例中，可以在光窗的内表面或者外表面采用镀膜的方式镀设有窄线宽膜。

在一些实施例中，光窗的底部沿远离透镜模组50的方向倾斜的角度可以控制在4°～8°之间。

进一步地，结合参阅图1和图2，在本实用新型激光测距传感器100的一实施例中，激光测距传感器100还包括机壳，可调发光器10、可视发光器20、第一耦合器30、环形器40以及透镜模组50均设于机壳内，光窗设于机壳靠近透镜模组50的一侧。

如此设置，通过将可调发光器10、可视发光器20、第一耦合器30、环形器40以及透镜模组50均安装在机壳内，可以对可调发光器10、可视发光器20、第一耦合器30、环形器40以及透镜模组50进行有效保护，以防止在搬运或者使用过程中造成损伤，而影响使用寿命。另外，通过将光窗设置在机壳靠近透镜模组50的一侧，使得从透镜模组50穿出的同轴光束可以直接通过光窗射向待测物200，以减少同轴光束在传播过程中的损耗。

在一些实施例中，可调发光器10、可视发光器20、第一耦合器30以及环形器40可以先封装在光模组中，再将光模组安装在机壳内，成本更低，并且更加容易安装。

进一步地，结合参阅图1和图2，在本实用新型激光测距传感器100的一实施例中，激光测距传感器100还包括第二耦合器60和第三耦合器70；可调发光器10发出的测量光进入第二耦合器60中分束，以形成第一分束光和第二分束光，第一分束光和可视发光器20发出的指示光进入第一耦合器30中合束；从待测物200反射回来的光束经过透镜模组50和环形器40后进入第三耦合器70，以与第二分束光在第三耦合器70中合束后进入光电探测器80。

如此设置，从可调发光器10发出的测量光可以先进入第二耦合器60中进行分束，以将测量光分成第一分束光和第二分束光；其中，第一分束光可以进入第一耦合器30中，以与可视发光器20发出的指示光进行合束，以形成测量光与可视光实现同轴的光束，同轴光束经过环形器40后可以单向传输高频信号能量，以保证从第一耦合器30射出的同轴光束只能射向透镜模组50，从环形器40射出的同轴光束可以依次经过透镜模组50的至少两个透镜，通过至少两个透镜对同轴光束进行消色差和准直，以使指示光和测量光做到平行输出，然后射向待测物200；同轴光束经过待测物200反射后原路返回，同轴光束在返回至光窗时，可以通过光窗上的窄线宽膜滤除原路返回光束中的指示光，只有测量光会原路返回至透镜模组50；原路返回的测量光经过环形器40后进入第三耦合器70中，以与第二分束光进行合束；合束后的光最后进入光电探测器80中，通过时间差计算即可得到待测物200的距离。

需要说明的是，原路返回的光束经过环形器40后可以单向传输高频信号能量，以保证原路返回的光束只能射向第三耦合器70中，而不会射向第一耦合器30中。

进一步地，结合参阅图1和图2，在本实用新型激光测距传感器100的一实施例中，激光测距传感器100还包括第四耦合器90，可调发光器10发出的测量光进入第四耦合器90中分束，以形成测试光和本征光，测试光进入第二耦合器60，本征光经过延时光纤110后进入光电探测器80。

如此设置，从可调发光器10发出的测量光可以先进入第四耦合器90中进行分束，以形成测试光和本征光；其中，测试光进入第二耦合器60中进行分束，以形成第一分束光和第二分束光；本征光经过延时光纤110后可以进入光电探测器80中，也即，通过将参考臂的光(本征光)经过延时光纤110后可以进入光电探测器80，可以提升激光测距传感器100的测距精度。

需要说明的是，本方案提出的激光测距传感器100使用的技术是FMCW(调频连续光)测距技术，此技术光模块包括：可调频窄线宽激光器、激光器快慢轴整形透镜、隔离器、硅光芯片(光波导耦分束和合束耦合器、平衡探测器等)、隔离器、偏振器等。

测距原理如图3所示，FMCW激光雷达测距系统的光源为可调谐激光器，频率调制形式一般为对称三角波或锯齿波，故发射的激光信号是频率以一定周期线性变化的Chirp信号。测距系统的基本干涉光路为马赫-曾德尔干涉光路，光源发出的激光经过光隔离器和其中一耦合器后按照规定比例分为两路，分别为测量臂(测试光)和参考臂(本征光)。测量臂的光经过环形器40和透镜模组50发射到待测物200，并且沿着原路径反射回来；参考臂的光经过短的延时光纤110。两路光经过另一耦合器合为一路，最终在光电探测器80表面发生干涉形成拍频信号，被送入数据采集卡记录。在非线性校正过程中，通过任意波发生器(Arbitrary Wave Generator，AWG)向DFB激光器驱动板输入信号。为了避免探测过程中的反馈信号对DFB激光器的干扰，出射的激光首先通过光纤隔离器(Isolator，ISO)。经过隔离器后的激光通过了一个可调光学衰减器(Variable Optical Attenuator，VOA)，以防止损坏灵敏度较高的平衡探测器(Balanced Photodiode，BPD)。之后激光通过一个1×2的耦合器(OpticalCoupler，OC)分为两束，一束光作为本征光，另一束光作为测试光。可调发光器10发出红外光(测量光)，红外光首先经过第四耦合器90，把测量光分成两个上、下光(分别为测试光和本征光)；上面的光(测试光)再经过第二耦合器60，光又被分成两束光(第一分束光和第二分束光)，一束光(第一分束光)经过第一耦合器30与可视发光器20发出的可视光合束成一束光，经过环形器40和透镜模组50，发射到待测物200，另外一个光(第二分束光)与经过待测物200发射回来的光再经过第三耦合器70进行合束，进入探测器进行光的下混频；下面的光经过第五耦合器120，光被分成两束，一束直接达到最后面的第六耦合器130，另外一个经过延时光纤110再经过第六耦合器130与另外一束光进行合束，最后达到光电探测器80进行光的下混频。

由于本征光与测试光的偏振方向偏差会影响相干效率，在测试光支路中加入了偏振控制器(Polarization Controller，PC)用于调整测试光的偏振方向，使其尽量与本征光偏振方向相同，从而获得高信噪比的混频信号，之后测试光通过一段延时光纤110后与本征光通过OC2合束。因此在光波导中只有测量光波长附近，且偏振方向相同的本征光和测试光，才能在BPD(平衡探测器)上进行光的下混频。

本实用新型还提出一种同轴光学系统，同轴光学系统包括如上所述的激光测距传感器100，该激光测距传感器100的具体结构参照上述实施例，由于本同轴光学系统采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种激光测距传感器，其特征在于，包括：

可调发光器，所述可调发光器发出测量光，所述测量光为红外光；

可视发光器，所述可视发光器发出指示光，所述指示光为可见光；

第一耦合器，所述可调发光器发出的测量光和所述可视发光器发出的指示光进入所述第一耦合器中合束，以形成同轴光束；

环形器，所述环形器设于所述第一耦合器的出光侧，从所述第一耦合器射出的同轴光束射向所述环形器；

透镜模组，所述透镜模组设于所述环形器远离所述第一耦合器的一侧，所述透镜模组包括至少两个透镜，从所述环形器射出的同轴光束依次穿过至少两个所述透镜，并用于射向待测物。

2.如权利要求1所述的激光测距传感器，其特征在于，至少两个透镜至少包括第一透镜和第二透镜，所述第二透镜为胶合透镜，从所述环形器射出的同轴光束依次穿过所述第一透镜和所述第二透镜形成平行出射光束。

3.如权利要求2所述的激光测距传感器，其特征在于，所述第一透镜具有背对设置的第一曲面和第二曲面；

其中，定义所述第一曲面的曲率半径为R₁，则满足条件：-50mm≤R₁≤-20mm；和/或，定义所述第二曲面的曲率半径为R₂，则满足条件：-30mm≤R₂≤-2mm。

4.如权利要求2所述的激光测距传感器，其特征在于，定义所述第一透镜的中心厚度为W₁，则满足条件：1mm≤W₁≤4mm。

5.如权利要求2所述的激光测距传感器，其特征在于，所述第二透镜具有沿同轴光束的出射方向依次设置的第三曲面、第四曲面以及第五曲面；

其中，定义所述第三曲面的曲率半径为R₃，则满足条件：30mm≤R₃≤60mm；和/或，定义所述第四曲面的曲率半径为R₄，则满足条件：-30mm≤R₄≤-10mm；和/或，定义所述第五曲面的曲率半径为R₅，则满足条件：80mm≤R₅≤120mm。

6.如权利要求2所述的激光测距传感器，其特征在于，定义所述第二透镜的中心厚度为W₂，则满足条件：10mm≤W₂≤20mm。

7.如权利要求1至6中任一项所述的激光测距传感器，其特征在于，所述激光测距传感器还包括光窗，从所述透镜模组射出的同轴光束穿过所述光窗，并用于射向待测物；所述光窗用于滤除从待测物反射回来的光束中的可视光。

8.如权利要求7所述的激光测距传感器，其特征在于，所述光窗的表面设有窄线宽膜，所述光窗的底部沿远离所述透镜模组的方向倾斜设置。

9.如权利要求7所述的激光测距传感器，其特征在于，所述激光测距传感器还包括机壳，所述可调发光器、所述可视发光器、所述第一耦合器、所述环形器以及所述透镜模组均设于所述机壳内，所述光窗设于所述机壳靠近所述透镜模组的一侧。

10.如权利要求1至6中任一项所述的激光测距传感器，其特征在于，所述激光测距传感器还包括：

第二耦合器，所述可调发光器发出的测量光进入所述第二耦合器中分束，以形成第一分束光和第二分束光，所述第一分束光和所述可视发光器发出的指示光进入所述第一耦合器中合束；

第三耦合器，从待测物反射回来的光束经过所述透镜模组和所述环形器后进入所述第三耦合器，以与所述第二分束光在所述第三耦合器中合束后进入光电探测器。

11.如权利要求10所述的激光测距传感器，其特征在于，所述激光测距传感器还包括：

第四耦合器，所述可调发光器发出的测量光进入所述第四耦合器中分束，以形成测试光和本征光，所述测试光进入所述第二耦合器，所述本征光经过延时光纤后进入光电探测器。

12.一种同轴光学系统，其特征在于，包括如权利要求1至11中任一项所述的激光测距传感器。