[发明专利]激光雷达光学系统

说明书

本发明提供的激光雷达光学系统，通过采用发射端、接收端、准直透镜组、矫正镜和光学窗片；发射端用于产生出射光束，出射光束经过准直透镜组和矫正镜从光学窗片射出，并射向被测目标；被测目标返回的回波光束从光学窗片入射，经过准直透镜组和矫正镜射入接收端；其中，激光雷达光学系统在水平方向的焦距与在竖直方向的焦距相同。通过采用设置可用于调整出射光束和回波光束在特定方向上的焦距的矫正镜，从而避免从激光雷达光学系统射出的出射光束以及激光雷达光学系统的接收端接收到的回波光束在水平方向和竖直方向的焦距不一致的问题，进而避免了像差，提高了探测能力。

技术领域

本发明涉及激光应用技术，具体涉及一种激光雷达光学系统。

背景技术

激光雷达通过向目标区域出射激光光束，并接收由目标区域反射回来的激光回波光束，根据激光光束的飞行时间来获取待测空间的三维信息。由于激光雷达具有解析度高，测量精度高，抗干扰能力强等优点，其被广泛应用在如无人驾驶等领域，成为这些领域的必不可缺的传感器。激光雷达光学系统是激光雷达的“眼睛”，其好坏直接影响了激光的测量精度以及探测能力。

现有的激光雷达光学系统是由光学窗片、准直系统以及激光源等光学零件组成的，其中激光雷达光学系统的光学窗片位于整个激光雷达光学系统的最外侧，起到了保护光学系统中其他零件的作用。

但是，为了满足激光雷达的扫描需求以及美观需求，光学窗片的形状一般为圆筒形或者弧面，其会使得经过自身的光束在其中一个方向被扩散，这就导致了出射光束在经过光学窗片时水平方向和竖直方向上的焦距不同，形成像差。这样的像差会使得当出射光束到达待测空间时，出射光束在被扩散的方向的光能量密度降低，接收到的回波光束的能量也相应降低，使得获取待测空间的三维信息不准，进而造成整个激光雷达的探测能力的下降。

发明内容

为了解决现有技术中存在的由于准直后的激光光束经过光学窗片时被扩散而造成的光能量密度降低，激光雷达探测能力下降的问题，本发明提供了一种激光雷达光学系统。

本发明提供了一种激光雷达光学系统，包括：

发射端、接收端、准直透镜组、矫正镜和光学窗片；

所述发射端用于产生出射光束，所述出射光束经过所述准直透镜组和所述矫正镜从所述光学窗片射出，并射向被测目标；

所述被测目标返回的回波光束从所述光学窗片入射，经过所述准直透镜组和所述矫正镜射入所述接收端；

其中，激光雷达光学系统在水平方向的焦距与在竖直方向的焦距相同。

该实施方式通过设置一矫正镜且该矫正镜的屈光度与光学窗片的屈光度匹配，该矫正镜可用于调整出射光束和回波光束在特定方向上的焦距，以使激光雷达光学系统在水平方向的焦距与在竖直方向的焦距相同，从而避免从所述激光雷达光学系统射出的出射光束以及激光雷达光学系统的接收端接收到的回波光束在水平方向和竖直方向的焦距不一致的问题，进而避免了像差，提高了探测能力。

在其中一种可选的实施方式中，根据公式(1)计算所述激光雷达光学系统在水平方向上的焦距f_H和在竖直方向上的焦距f_V：

其中，所述Q_1,H为光学窗片在水平方向上的屈光度，所述Q_1,V为光学窗片在竖直方向上的屈光度,所述Q_2,H为准直透镜组在水平方向上的屈光度，所述Q_2，V为准直透镜组在竖直方向上的屈光度，所述Q_3,H为所述矫正镜在水平方向上的屈光度,所述Q_3,V为所述矫正镜在竖直方向上的屈光度，所述d₁₂为所述光学窗片与所述准直透镜组之间的间距，所述d₂₃为所述准直透镜组与所述矫正镜之间的间距。