激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)及激光雷達(dá)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光雷達(dá)探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)及激光雷達(dá)。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)的激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)，通常采用一塊半反半透鏡片來(lái)對(duì)出射光進(jìn)行反射出來(lái)，并對(duì)反射光進(jìn)行透射處理，但是由于出射光和反射光都要經(jīng)過(guò)半反半透鏡片而造成光強(qiáng)衰減，導(dǎo)致實(shí)際探測(cè)的光強(qiáng)經(jīng)過(guò)半反半透鏡片后衰減為初始光強(qiáng)的25%左右，從而造成了激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)的測(cè)量靈敏度的降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)中出射光和反射光都要經(jīng)過(guò)半反半透鏡片而造成光強(qiáng)衰減，導(dǎo)致降低了測(cè)量靈敏度的缺陷，提供一種激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)及激光雷達(dá)。
[0004]本發(fā)明提供了一種激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)，包括出射光源，其特點(diǎn)在于，還包括第一準(zhǔn)直鏡、第二準(zhǔn)直鏡、平面鏡以及反射鏡，所述平面鏡上設(shè)有反射區(qū)域及透射區(qū)域；
[0005]所述出射光源的出射光經(jīng)過(guò)所述第一準(zhǔn)直鏡照射至所述反射區(qū)域，所述反射區(qū)域用于將所述出射光反射至所述反射鏡，所述反射鏡用于將所述反射光反射至所述第二準(zhǔn)直鏡，所述第一準(zhǔn)直鏡和所述第二準(zhǔn)直鏡用于對(duì)所述出射光進(jìn)行準(zhǔn)直，并將準(zhǔn)直后的所述出射光照射至被探測(cè)物體；
[0006]所述第二準(zhǔn)直鏡還用于接收所述被探測(cè)物體的反射光，并將所述反射光通過(guò)所述反射鏡反射至所述透射區(qū)域。
[0007]較佳地，所述激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)還包括光探測(cè)器，所述光探測(cè)器用于接收經(jīng)過(guò)所述透射區(qū)域的所述反射光。
[0008]較佳地，所述激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)還包括濾波片，所述濾波片用于對(duì)經(jīng)過(guò)所述透射區(qū)域的所述反射光進(jìn)行濾波處理，所述光探測(cè)器用于接收濾波處理后的所述反射光。
[0009]較佳地，所述光探測(cè)器與所述第二準(zhǔn)直鏡的焦點(diǎn)共軛。
[0010]較佳地，所述平面鏡反射的所述出射光與所述反射鏡反射的所述反射光同軸。
[0011]較佳地，所述反射區(qū)域位于所述平面鏡的中心位置處，所述透射區(qū)域?yàn)樗銎矫骁R中除所述反射區(qū)域以外的區(qū)域。
[0012]較佳地，所述反射區(qū)域的形狀和大小均為可調(diào)節(jié)的。
[0013]較佳地，所述反射區(qū)域表面鍍有反射膜，和/或，所述透射區(qū)域的表面鍍有增透膜。
[0014]較佳地，所述激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)還包括電機(jī)，所述反射鏡與所述第二準(zhǔn)直鏡固定連接，所述電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)所述反射鏡旋轉(zhuǎn)。
[0015]較佳地，所述出射光源為激光二極管。
[0016]本發(fā)明的目的在于還提供了一種激光雷達(dá)，其特點(diǎn)在于，其包括上述的激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)。
[0017]本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于:本發(fā)明采用具有專門(mén)的反射區(qū)域和透射區(qū)域的平面鏡代替現(xiàn)有的激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)中的半反半透鏡片，從而有效降低了出射光和反射光經(jīng)過(guò)平面鏡時(shí)的光強(qiáng)衰減，提高了探測(cè)到的反射光的光強(qiáng)，進(jìn)而提高了激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)的測(cè)量精度。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本發(fā)明的實(shí)施例1的激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)的光路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為本發(fā)明的實(shí)施例2的激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)的光路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖3為本發(fā)明的實(shí)施例3的激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)的平面鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面通過(guò)實(shí)施例的方式進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí)施例范圍之中。
[0022]實(shí)施例1
[0023]如圖1所示，本實(shí)施例的激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)包括出射光源1、第一準(zhǔn)直鏡2、平面鏡
3、反射鏡4以及第二準(zhǔn)直鏡5，其中，在所述平面鏡3上設(shè)有反射區(qū)域及透射區(qū)域。
[0024]在本實(shí)施例中，所述出射光源I的出射光會(huì)通過(guò)所述第一準(zhǔn)直鏡2照射至所述平面鏡3上的反射區(qū)域，所述反射區(qū)域則將所述出射光反射至所述反射鏡4，所述反射鏡4則將所述反射光反射至所述第二準(zhǔn)直鏡5，所述第一準(zhǔn)直鏡2和所述第二準(zhǔn)直鏡5會(huì)對(duì)所述出射光進(jìn)行準(zhǔn)直，并且將準(zhǔn)直后的所述出射光照射至被探測(cè)物體6上；
[0025]所述被探測(cè)物體6由于所述出射光的照射而發(fā)生反射，所述第二準(zhǔn)直鏡5還接收所述被探測(cè)物體6的反射光，并將所述反射光通過(guò)所述反射鏡4反射至所述平面鏡3的透射區(qū)域，從而通過(guò)所述透射區(qū)域?qū)⑺龇瓷涔馔干涑鋈?。其中，具體的出射光和反射光的光學(xué)傳播路徑參見(jiàn)圖1中虛線及箭頭所示。
[0026]在本實(shí)施例的激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)中，通過(guò)采用具有專門(mén)的反射區(qū)域和透射區(qū)域的平面鏡3代替現(xiàn)有的激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)中的半反半透鏡片，從而有效降低了出射光和反射光經(jīng)過(guò)平面鏡3時(shí)的光強(qiáng)衰減，提高了探測(cè)到的反射光的光強(qiáng)，進(jìn)而提高了激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)的測(cè)量精度。
[0027]實(shí)施例2
[0028]如圖2所示，本實(shí)施例的激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)與實(shí)施例1中基本相同，其區(qū)別在于:在本實(shí)施例中，所述激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)還包括光探測(cè)器7，所述光探測(cè)器7用于接收經(jīng)過(guò)所述平面鏡3的透射區(qū)域后透射出來(lái)的所述反射光，所述光探測(cè)器7具體可設(shè)置在透射后的所述反射光的傳播路徑上。
[0029]優(yōu)選地，在所述平面鏡3與所述光探測(cè)器7之間還設(shè)有濾波片8，所述濾波片8會(huì)對(duì)經(jīng)過(guò)所述平面鏡3的透射區(qū)域的所述反射光進(jìn)行濾波處理，進(jìn)而所述光探測(cè)器7接收經(jīng)過(guò)所述濾波片8濾波處理后的所述反射光。
[0030]本實(shí)施例中通過(guò)所述濾波片8就可以濾除背景光，從而可以提高所述光探測(cè)器7對(duì)所述反射光的收集和探測(cè)精度，其中所述濾波片8的濾波頻率可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇和設(shè)置。
[0031]在本實(shí)施例中，所述出射光源I優(yōu)選地為可以發(fā)射出脈沖激光的激光二極管，所述光探測(cè)器7優(yōu)選地可以為Aro探測(cè)器(光電探測(cè)器)。
[0032]實(shí)施例3
[0033]本實(shí)施例與實(shí)施例2的激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基本相同，主要區(qū)別在于:在本實(shí)施例中，所述光探測(cè)器7與所述第二準(zhǔn)直鏡5的焦點(diǎn)共軛，并且所述平面鏡3反射的所述出射光與所述反射鏡4反射的所述反射光同軸，從而有效地提高了本實(shí)施例的激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)在實(shí)際探測(cè)時(shí)的探測(cè)角度和探測(cè)范圍。
[0034]同時(shí)，在本實(shí)施例中，還具體在所述平面鏡3的中心位置處設(shè)置所述反射區(qū)域31，并將所述平面鏡3中除所述反射區(qū)域以外的外圍區(qū)域設(shè)置為所述透射區(qū)域32，具體可在所述反射區(qū)域的表面鍍反射膜以實(shí)現(xiàn)對(duì)所述出射光的反射，并在所述透射區(qū)域的表面鍍?cè)鐾改ひ詫?shí)現(xiàn)對(duì)所述反射光的透射，本實(shí)施例的所述平面鏡3的具體結(jié)構(gòu)示意圖參見(jiàn)圖3，利用本實(shí)施例的所述平面鏡3能夠有效地收集被探測(cè)物體的反射光，提高了所述光探測(cè)器收集到的光強(qiáng)，增強(qiáng)了本發(fā)明的激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)的探測(cè)距離和探測(cè)范圍，并且提高了掃描角度和激光分辨能力。
[0035]另外，本實(shí)施例中所述平面鏡3中的所述反射區(qū)域31的形狀和大小均為可調(diào)節(jié)的，而通過(guò)調(diào)節(jié)所述反射區(qū)域31的形狀和大小，進(jìn)而就可以對(duì)之后形成的光斑的形狀和大小進(jìn)行精確控制。
[0036]在本實(shí)施例中，所述激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)還包括電機(jī)，所述反射鏡4還與所述第二準(zhǔn)直鏡5固定連接，所述電機(jī)則用于驅(qū)動(dòng)所述反射鏡4旋轉(zhuǎn)，這樣所述第二準(zhǔn)直鏡5也會(huì)隨著所述反射鏡4 一起旋轉(zhuǎn)，從而本實(shí)施例的激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)360°無(wú)死角地探測(cè)，保證了激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)的最大角度的探測(cè)范圍。
[0037]本實(shí)施例的激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)在保持激光發(fā)射脈沖、被探測(cè)物體和接收光學(xué)系統(tǒng)器件同軸的同時(shí)還能大幅度提高激光雷達(dá)探測(cè)的接收光強(qiáng)和探測(cè)距離及范圍，同時(shí)各光學(xué)器件也更加易于加工和裝調(diào)。
[0038]本發(fā)明還提供了一種包括上述激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)的激光雷達(dá)，所述激光雷達(dá)可以應(yīng)用在機(jī)器人、移動(dòng)巡檢小車等需要進(jìn)行激光雷達(dá)探測(cè)的產(chǎn)品上，這樣產(chǎn)品通過(guò)本發(fā)明的激光雷達(dá)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)搜索障礙物體并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)避障。
[0039]雖然以上描述了本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些僅是舉例說(shuō)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍是由所附權(quán)利要求書(shū)限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的原理和實(shí)質(zhì)的前提下，可以對(duì)這些實(shí)施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)，包括出射光源，其特征在于，還包括第一準(zhǔn)直鏡、第二準(zhǔn)直鏡、平面鏡以及反射鏡，所述平面鏡上設(shè)有反射區(qū)域及透射區(qū)域； 所述出射光源的出射光經(jīng)過(guò)所述第一準(zhǔn)直鏡照射至所述反射區(qū)域，所述反射區(qū)域用于將所述出射光反射至所述反射鏡，所述反射鏡用于將所述反射光反射至所述第二準(zhǔn)直鏡，所述第一準(zhǔn)直鏡和所述第二準(zhǔn)直鏡用于對(duì)所述出射光進(jìn)行準(zhǔn)直，并將準(zhǔn)直后的所述出射光照射至被探測(cè)物體； 所述第二準(zhǔn)直鏡還用于接收所述被探測(cè)物體的反射光，并將所述反射光通過(guò)所述反射鏡反射至所述透射區(qū)域。2.如權(quán)利要求1所述的激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)還包括光探測(cè)器，所述光探測(cè)器用于接收經(jīng)過(guò)所述透射區(qū)域的所述反射光。3.如權(quán)利要求2所述的激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)還包括濾波片，所述濾波片用于對(duì)經(jīng)過(guò)所述透射區(qū)域的所述反射光進(jìn)行濾波處理，所述光探測(cè)器用于接收濾波處理后的所述反射光。4.如權(quán)利要求2所述的激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述光探測(cè)器與所述第二準(zhǔn)直鏡的焦點(diǎn)共軛。5.如權(quán)利要求1所述的激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述平面鏡反射的所述出射光與所述反射鏡反射的所述反射光同軸。6.如權(quán)利要求1所述的激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述反射區(qū)域位于所述平面鏡的中心位置處，所述透射區(qū)域?yàn)樗銎矫骁R中除所述反射區(qū)域以外的區(qū)域。7.如權(quán)利要求6所述的激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述反射區(qū)域的形狀和大小均為可調(diào)節(jié)的。8.如權(quán)利要求6所述的激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述反射區(qū)域表面鍍有反射膜，和/或，所述透射區(qū)域的表面鍍有增透膜。9.如權(quán)利要求1所述的激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)還包括電機(jī)，所述反射鏡與所述第二準(zhǔn)直鏡固定連接，所述電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)所述反射鏡旋轉(zhuǎn)。10.如權(quán)利要求1-9中任意一項(xiàng)所述的激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述出射光源為激光二極管。11.一種激光雷達(dá)，其特征在于，其包括如權(quán)利要求1-10中任意一項(xiàng)所述的激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)及激光雷達(dá)，所述激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)包括出射光源、第一準(zhǔn)直鏡、第二準(zhǔn)直鏡、平面鏡以及反射鏡，平面鏡上設(shè)有反射區(qū)域及透射區(qū)域；出射光源的出射光經(jīng)過(guò)第一準(zhǔn)直鏡照射至反射區(qū)域，反射區(qū)域用于將出射光反射至反射鏡，反射鏡用于將反射光反射至第二準(zhǔn)直鏡，第一準(zhǔn)直鏡和第二準(zhǔn)直鏡用于對(duì)出射光進(jìn)行準(zhǔn)直，并將準(zhǔn)直后的出射光照射至被探測(cè)物體；第二準(zhǔn)直鏡還用于接收被探測(cè)物體的反射光，并將反射光通過(guò)反射鏡反射至透射區(qū)域。本發(fā)明有效降低了出射光和反射光經(jīng)過(guò)平面鏡時(shí)的光強(qiáng)衰減，提高了探測(cè)到的反射光的光強(qiáng)，進(jìn)而提高了激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)的測(cè)量精度。
【IPC分類】G01S17/93, G01S7/483, G01S7/481
【公開(kāi)號(hào)】CN105652261
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】景磊, 毛湛萌
【申請(qǐng)人】華勤通訊技術(shù)有限公司
【公開(kāi)日】2016年6月8日
【申請(qǐng)日】2015年12月29日