[发明专利]激光雷达光学系统及激光雷达

说明书

本发明提供了一种激光雷达光学系统及激光雷达，涉及激光测量技术领域，该激光雷达光学系统包括发射系统、反射系统和接收系统；发射系统包括同轴设置的激光光源和准直镜组；反射系统将发射系统的光轴反射至与接收系统的光轴同轴；激光光源发出的激光光束经准直镜组准直后变为平行光束射入反射系统；反射系统将平行光束反射至激光雷达方位轴方向进行扫描，并将方位轴方向上被测物体返回的反射回光反射至接收系统；接收系统将反射回光汇聚到激光雷达的光探测器。这样既减小了发射系统位于接收系统中心造成的口径遮挡，从而减小了系统总长及体积，同时避免了传统非同轴系统引起的测量盲区。

技术领域

本发明涉及激光测量技术领域，尤其是涉及一种激光雷达光学系统及激光雷达。

背景技术

随着工业的快速发展，现代工业对机器智能的需求日益增多，各种自动化产品向方便、安全、高效、高精度、小型化的方向发展。激光雷达产品作为一种可靠的光电传感器在蔽障、测量、航空航天等诸多领域得到广泛应用。

激光雷达包括发射系统和接收系统，接收系统通常包括用于检测被测物体散射回光(反射回光)的APD(Avalanche Photo Diode，雪崩光电二极管)。激光雷达的工作原理如下：通过发射系统发射激光束至被测物体，通过接收系统接收被测物体散射回光，通过计算发射与接收之间的时间差得到被测物体距雷达的距离。目前现有的激光雷达光学系统采用同轴或非同轴系统：同轴系统的发射系统位于其接收系统中心，透射式接收系统多采用此种形式；非同轴系统的发射系统与其接收系统平行或垂直设置。

然而同轴系统的总长较大，且由于其接收系统中心有发射系统遮挡，因此接收系统不能采用小口径透镜，导致同轴系统的体积较大。对于非同轴系统，由于其接收系统具有视场角，在距非同轴系统较近范围内，被测物体回光经过接收系统汇聚偏离APD，因此非同轴系统存在测量盲区。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种激光雷达光学系统及激光雷达，以减小系统总长及体积，避免传统非同轴系统引起的测量盲区。

第一方面，本发明实施例提供了一种激光雷达光学系统，包括发射系统、反射系统和接收系统；

所述发射系统包括同轴设置的激光光源和准直镜组；所述反射系统将所述发射系统的光轴反射至与所述接收系统的光轴同轴；

所述激光光源发出的激光光束经所述准直镜组准直后变为平行光束射入所述反射系统；所述反射系统将所述平行光束反射至所述激光雷达方位轴方向进行扫描，并将所述方位轴方向上被测物体返回的反射回光反射至所述接收系统；所述接收系统将所述反射回光汇聚到所述激光雷达的光探测器。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述发射系统的光轴与所述接收系统的光轴平行设置；所述反射系统包括第一反射镜、第二反射镜和扫描反射镜；

所述第一反射镜的镜面与所述发射系统的光轴成45°，且所述发射系统的光轴通过所述第一反射镜的中心；所述第二反射镜和所述第一反射镜的镜面平行；所述第二反射镜的镜面、所述扫描反射镜的镜面均与所述接收系统的光轴成45°，且所述接收系统的光轴通过所述第二反射镜的中心和所述扫描反射镜的中心。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述发射系统的光轴与所述接收系统的光轴垂直设置；所述反射系统包括平面反射镜和扫描反射镜；

所述平面反射镜的镜面与所述发射系统的光轴成45°，且所述发射系统的光轴通过所述平面反射镜的中心；所述平面反射镜的镜面、所述扫描反射镜的镜面均与所述接收系统的光轴成45°，且所述接收系统的光轴通过所述平面反射镜的中心和所述扫描反射镜的中心。