[实用新型]一种收发一体式的光路结构、激光雷达和光学系统

说明书

本实用新型涉及激光雷达领域，提供了一种收发一体式的光路结构、激光雷达和光学系统，所述收发一体式的光路结构包括激光器发射芯片、安装柱、APD光敏面和APD焊盘，所述APD光敏面上设有细导线地极导线和细导线正极导线；所述细导线地极导线用于连接所述激光器发射芯片的负极；所述细导线正极导线用于连接所述激光器发射芯片的正极；通过所述电路部分对所述激光器发射芯片进行电流驱动，使所述激光器发射芯片发射激光探测光信号；该收发一体式的光路结构通过将发射光源和接收探测器封装在一起，从而减少整体的尺寸，优化结构布局，减少激光雷达中激光雷达元件的数量，提高激光雷达产品的性能一致性，提高封装调试的效率，降低整体的成本。

【技术领域】

本实用新型涉及激光雷达领域，更具体地涉及一种收发一体式的光路结构、激光雷达和光学系统。

【背景技术】

激光雷达是进行环境目标感知的重要设备之一，在很多领域存在广泛的应用。近距离的激光雷达主要应用在机器人导航、工业监控等场景，中远距离的激光雷达主要应用在自动驾驶、堆料监测等场景，远距离的激光雷达主要应用在地理信息测绘、智慧城市地图建设等场景。现在的激光雷达普遍采用发射光源和接收探测器分开布局的设计，这就要求两套激光雷达，分别是发射和接收激光雷达。两套激光雷达要求光学元件较多，尤其是当发射和接收激光雷达共光轴的时候，对调试和装配的工艺要求会有更高的要求。

随着各行业对激光雷达需求水平的进一步提高，激光雷达的技术指标也在一直改进和优化。但目前的改进基本都集中在发射和激光雷达的改进，或者将机械光束扫描元件替换成无机械运动部件的固态扫描方式，但上述改进和优化只会进一步增加激光雷达的复杂度，当应用在对成本要求比较高的场景中，上述改进和优化会存在较大的应用障碍。如果对发射光源和接收探测器部分也进行改进，则有望进一步减少激光雷达的系统复杂度，降低对应的原材料和组装成本，提高激光雷达的工业应用性价比。

传统的激光雷达，光路一般分为同轴模式及收发分离的非同轴模式两种。但不论同轴模式还是收发分离的非同轴模式，两者之间光路上的稳定性没有差别，发射光路或者接收光路有很小的改变，就会极大的影响信号光的探测接收。因此一般的激光雷达系统每次测量前都要进行光路的调节，将光路调节至最佳状态再开始工作。即使这样，测量时间较长的情况下回波强度也会发生比较明显的减弱，需要不时的进行光路的调节来保证测量。

而收发一体系统就很好的解决了光路稳定性的问题。因为收发光路是一体的，即使出现微小的变动，发射同接收光路向一个趋势同时改变，也不会影响回波信号的接收。在光源光束不变的情况下回波信号的聚焦位置也基本不会发生变化。因此，收发一体激光雷达系统相较传统光路的激光雷达系统，光路稳定性有本质性的提高，调节完成后再次测量基本不需要调节。

公告号为CN104155639A，公告日为2014年11月19日的专利申请公开了一种收发一体激光雷达装置，该收发一体激光雷达装置中偏振激光器发出的光经扩束后经锥透镜和锥透镜由偏振分束器反射，再经四分之一波片后通过凹透镜进入卡塞格林望远镜平行发射进入大气；回波经卡塞格林望远镜、凹透镜再经四分之一波片，经偏振分束器后由接收透镜送至光电探测器；该专利提供的收发一体激光雷达装置的系统复杂度较高，增加了调节的难度，光路稳定性较低，偏差较大，且对应的原材料和组装成本也较高，导致性价比不高，不利于在市场上进行大规模应用。

鉴于此，克服上述现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

【实用新型内容】

本实用新型需要解决的技术问题是，目前对激光雷达的改进基本都集中在发射和激光雷达的改进，或者将机械光束扫描元件替换成无机械运动部件的固态扫描方式，但上述改进和优化只会进一步增加激光雷达的复杂度，当应用在对成本要求比较高的场景中，上述改进和优化会存在较大的应用障碍。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：