一種基于時間飛行法的激光雷達光學系統技術方案

本發明專利技術適用于激光雷達領域，提供了一種基于時間飛行法的激光雷達光學系統，所述結構包括：激光器；光路掃描裝置，對所述激光器發射的激光光路進行偏轉，使其射向目標物體；聚光組件，將所述光路掃描裝置反射的目標物體反射光進行會聚；以及光電探測器，接收所述聚光組件會聚的目標物體反射光，并輸出電信號；其中，所述聚光組件及光電探測器均與所述激光器發射光軸位于同一軸線。本發明專利技術有效的解決了現有技術中采用滑環的方式對雷達進行轉動，導致雷達轉動部分使用壽命短的問題，還可以簡化可轉動激光雷達的光路設計，降低激光雷達的設計及制造成本。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于激光雷達領域，尤其涉及一種基于時間飛行法的激光雷達光學系統。
技術介紹
激光雷達作為一種測距設備，具有精度高、抗干擾能力強，反應速度快等優點，適用于多種使用環境。在實際應用中，激光測距主要包括飛行時間測距以及三角測距兩種，其中，飛行時間測距是通過激光雷達內部的光學系統，將激光投射到特定方向上的物體，當激光接觸到物體上時，會反射回部分光線，激光雷達接收該反射回的光線以后，可以通過計算激光在發射到接收到反射光這個過程中的飛行時間，來計算出雷達到所照射物體之間的距離。而當需要通過單一光路獲取多個角度范圍的物體的距離時，只能使用滑環將整個激光雷達進行轉動，來實現對轉動范圍內所照射到的物體進行測距。但是，為了對多個角度范圍內所照射到的物體進行測距，采用滑環的方式對雷達進行轉動會產生雷達轉動部分使用壽命短的問題，且現有可轉動激光雷達的光路設計較為復雜，成本較高。
技術實現思路
本專利技術實施例提供一種基于時間飛行法的激光雷達光學系統，旨在解決現有技術中，通過對多個角度范圍內所照射到的物體進行測距，采用滑環的方式對雷達進行轉動會產生雷達轉動部分使用壽命短的問題，且現有可轉動激光雷達的光路設計較為復雜，成本較高的問題。本專利技術實施例是這樣實現的，一種基于時間飛行法的激光雷達光學系統，包括：激光器；光路掃描裝置，對所述激光器發射的激光光路進行偏轉，使其射向目標物體；聚光組件，將所述光路掃描裝置反射的目標物體反射光進行會聚；以及光電探測器，接收所述聚光組件會聚的目標物體反射光，并輸出電信號；其中，所述聚光組件及光電探測器均與所述激光器發射光軸位于同一軸線。本專利技術實施例提供了一種基于時間飛行法的激光雷達光學系統，通過激光器發射激光，通過光路掃描裝置對所述激光器發射的激光光路進行偏轉，使其射向目標物體，并通過聚光組件，將所述光路掃描裝置反射的目標物體反射光進行會聚，然后，通過光電探測器接收所述聚光組件會聚的目標物體反射光，并輸出電信號，實現多角度的激光掃描，使用方便，本專利技術有效的解決了現有技術中采用滑環的方式對雷達進行轉動，導致雷達轉動部分使用壽命短的問題，還可以簡化可轉動激光雷達的光路設計，降低激光雷達的設計及制造成本。附圖說明圖1是本專利技術實施例提供的一種基于時間飛行法的激光雷達光學系統示意圖；圖2是本專利技術實施例提供的另一種基于時間飛行法的激光雷達光學系統示意圖；圖3是本專利技術實施例提供的一種聚光組件的結構示意圖。具體實施方式為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本專利技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。本專利技術實施例提供了一種基于時間飛行法的激光雷達光學系統，通過激光器發射激光，通過光路掃描裝置對所述激光器發射的激光光路進行偏轉，使其射向目標物體，并通過聚光組件，將所述光路掃描裝置反射的目標物體反射光進行會聚，然后，通過光電探測器接收所述聚光組件會聚的目標物體反射光，并輸出電信號，實現多角度的激光掃描，使用方便，本專利技術有效的解決了現有技術中采用滑環的方式對雷達進行轉動，導致雷達轉動部分使用壽命短的問題，還可以簡化可轉動激光雷達的光路設計，降低激光雷達的設計及制造成本。以下結合實施例對本專利技術的具體實現進行詳細描述。參見圖1、圖2，本專利技術實施例提供了一種基于時間飛行法的激光雷達光學系統，包括：激光器10，光路掃描裝置20，對激光器10發射的激光光路進行偏轉，使其射向目標物體，聚光組件30，將光路掃描裝置20反射的目標物體反射光進行會聚，以及光電探測器40，接收聚光組件30會聚的目標物體反射光，并輸出電信號，本專利技術通過光路掃描裝置20，對激光器10發射的激光光路進行偏轉，實現多角度的激光掃描，使用方便，有效的解決了現有技術中采用滑環的方式對雷達進行轉動，導致雷達轉動部分使用壽命短的問題，還可以簡化可轉動激光雷達的光路設計，降低激光雷達的設計及制造成本。其中，聚光組件30及光電探測器40均與激光器10發射光軸位于同一軸線，可以實現無盲區探測，使得激光探測的更為全面，得到的探測結果更為準確。在本專利技術實施例中，激光雷達用于通過測量發射激光以及接收到目標物體反射回的回波激光信號之間的時間差來計算出激光雷達與目標物體的距離信息。而本專利技術實施例中的激光雷達光學系統設置于與激光雷達設備上，用于形成激光發射光路及接收光路，以支持激光雷達設備的正常工作。在本專利技術的實施例中，激光雷達設備可為飛行激光雷達、基于三角測距原理的激光雷達、結構光激光雷達、或者其他類型激光雷達的任意替換組合，以實現同樣的作用效果，在本實施例中較佳選擇為飛行激光雷達。在本專利技術的實施例中，上述飛行激光雷達光結構通過光路掃描裝置20可實現270度、360度或其他預設角度的多角度掃描探測，能夠測量100米范圍內的目標物體的距離和方位信息，測量頻率高，且結構簡單，使用方便。其中，飛行激光雷達可以通過單線或者多線的方式進行掃描探測，本專利技術具體不做限制。在本專利技術的一個實施例中，該激光器10為可發射準直激光的激光器，包括但不限于為光纖激光器，氣體激光器，固體激光器，該激光器可以為單個或者多個激光器的任一組合，具體根據實際情況設定，本專利技術不做限定。在本專利技術的另一個實施例中，參見圖1、圖2、該激光器10包括激光產生元件11，以及設于激光產生元件11發射光路上的準直鏡組12，其中，該激光產生元件11可為激光二極管，由于激光二極管發射角比同類產品更小，在通過準直鏡組12進行準直后，可以使得激光二極管發射的激光能量更集中，使得發射出的激光在100米處的光斑直徑小于200mm，從而可以實現遠距離的激光掃描，使用方便，且成本不高。在本專利技術實施例中，該激光二極管的波長可為635nm、650nm、670nm、860nm、980nm等等，本專利技術優選的，該激光二極管可為紅外波段的高功率納秒級脈沖激光二極管。在本專利技術實施例中，參見圖1、圖2，準直鏡組12包括至少兩個用于對所述激光進行準直的柱面鏡121。通過采用至少兩個柱面鏡121對激光二極管11發射的激光進行準直，可以使激光二極管的快軸和慢軸都能很好的被準直，準直后的激光發射角較小，激光的能量更加集中，能夠實現更遠距離的探測。在本專利技術實施例中，準直鏡組12包括一個用于準直激光慢軸的慢軸柱面鏡1211，以及兩個用于準直激光快軸的快軸柱面鏡1212。由于快軸發散角比較大，單個柱面鏡準直效果會比較差，因此通過慢軸柱面鏡1211以及快軸柱面鏡1212配合使用，分別準直激光的快軸和慢軸，使得準直后的激光發射角小，激光能量更集中，實現更遠距離的探測。進一步，該準直鏡組12還可以為圓透鏡或者圓透鏡組，但是由于使用單個的園透鏡進行激光準直時，會產生像差難以消除，發散角很大的情況，當使用使用圓透鏡組進行激光準直時，會產生無法消除激光二極管的像散，發散角也比柱面鏡準直差的情況，因此，本專利技術中，優選的準直鏡組12包括至少兩個用于對所述激光進行準直的柱面鏡121。在本專利技術實施例中，激光準直鏡組12準直后的激光的發散角優選為小于10mrd(毫弧度)，可使激光器10所發射出的激光能量更集中，實現更遠距離的探測。參見圖3、在本專利技術實施例中，光路掃描裝置20包括偏轉鏡21以及與偏轉鏡21連接本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于時間飛行法的激光雷達光學系統，其特征在于，所述結構包括：激光器；光路掃描裝置，對所述激光器發射的激光光路進行偏轉，使其射向目標物體；聚光組件，將所述光路掃描裝置反射的目標物體反射光進行會聚；以及光電探測器，接收所述聚光組件會聚的目標物體反射光，并輸出電信號；其中，所述聚光組件及光電探測器均與所述激光器發射光軸位于同一軸線。

【技術特征摘要】
1.一種基于時間飛行法的激光雷達光學系統，其特征在于，所述結構包括：激光器；光路掃描裝置，對所述激光器發射的激光光路進行偏轉，使其射向目標物體；聚光組件，將所述光路掃描裝置反射的目標物體反射光進行會聚；以及光電探測器，接收所述聚光組件會聚的目標物體反射光，并輸出電信號；其中，所述聚光組件及光電探測器均與所述激光器發射光軸位于同一軸線。2.如權利要求1所述的激光雷達光學系統，其特征在于，所述激光器包括：激光產生元件；以及設于所述激光產生元件發射光路上的準直鏡組；所述準直鏡組包括至少兩個用于對所述激光進行準直的柱面鏡。3.如權利要求1所述的激光雷達光學系統，其特征在于，所述光路掃描裝置包括：偏轉鏡；以及與所述偏轉鏡連接，用于對所述偏轉鏡進行轉動控制的轉動機構。4.如權利要求3所述的基于時間飛行法的激光雷達光學系統，其特征在于，所述偏轉鏡包括反射鏡或棱鏡。5...

【專利技術屬性】
技術研發人員：胡小波，王勇，巫后祥，
申請(專利權)人：深圳市鐳神智能系統有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東;44