[发明专利]一种改变激光扫描分辨率的异形透镜组件及三维激光雷达

说明书

本公开提供了一种改变激光扫描分辨率的异形透镜组件，包括：平板透镜，其包括相对设置且相互平行的第一平面及第二平面；N个第一直角透镜，位于平板透镜的第一平面；其中，每个第一直角透镜对应一束激光扫描光线，用于将与其对应的激光扫描光线进行聚焦透射处理；N为大于等于2的正整数；N个第二直角透镜，位于所述平板透镜的第二平面；其中，N个第二直角透镜与N个第一直角透镜一一对应，N个第二直角透镜用于将N个第一直角透镜输出的激光扫描光线再次进行聚焦透射处理，以使照射在待测区域铁轨上的扫描光线均匀分布。

技术领域

本公开涉及激光雷达技术领域，具体涉及一种改变激光扫描分辨率的异形透镜组件及三维激光雷达。

背景技术

激光雷达利用激光器作为发射光源，采用光电探测技术手段的主动遥感设备。激光雷达是激光技术与现代光电探测技术结合的先进探测方式，其由发射系统、接收系统、信息处理等部分组成。三维激光雷达是利用激光作为发射源，并接收返回的信息来描述被测量物理的表面形态的。由于被测物体的位置及反射率不同，接收到的返回信号也有区别。三维激光雷达测得的三维信息是利用激光雷达中激光光线的扫描来测量一整片待测区域，得到成千上万个包含距离深度信息的点组成的表面形态，形成三维点云图形。

市场上商业化的雷达受限于元器件性能及体积、成本等条件，其分辨率及视场角往往不能满足于特殊场景的用途。铁路监测用激光雷达系统要求激光雷达对铁路上闯入的小型障碍物(20cm×20cm×20cm)做到精准识别，并进行告警，这就要求激光雷达分辨率高。而市场上多数成品三维激光雷达不能满足铁路部门的要求，特别是监测距离超过100m时无法分辨20cm×20cm×20cm障碍物。

发明内容

为了解决现有技术中上述问题，本公开提供了一种改变激光扫描分辨率的异形透镜组件及三维激光雷达，旨在对雷达发射的激光扫描光线进行聚焦透射处理，解决雷达在监测距离较大时无法分辨障碍物的技术问题。

本公开的第一个方面提供了一种改变激光扫描分辨率的异形透镜组件，包括：平板透镜，其包括相对设置且相互平行的第一平面及第二平面；N个第一直角透镜，位于平板透镜的第一平面；其中，每个第一直角透镜对应一束激光扫描光线，用于将与其对应的激光扫描光线进行聚焦透射处理；N为大于等于2的正整数；N个第二直角透镜，位于平板透镜的第二平面；其中，N个第二直角透镜与N个第一直角透镜一一对应，N个第二直角透镜用于将N个第一直角透镜输出的激光扫描光线再次进行聚焦透射处理，以使照射在待测区域铁轨上的扫描光线均匀分布。

进一步地，每个第一直角透镜的一透镜直边位于平板透镜的一侧上，透镜斜边与其对应的激光扫描光线垂直。

进一步地，平板透镜与多束激光扫描光线中位于中间位置的激光扫描光线垂直。

进一步地，多束激光扫描光线中相邻两个激光扫描光线的夹角θ相等，每个第一直角透镜中与平板透镜接触的一内角大小也为θ。

进一步地，N个第一直角透镜及N个第二直角透镜的折射率相同；以及，N个第二直角透镜的折射角度大于N个第一直角透镜的折射角度。

进一步地，N个第一直角透镜中的一半第一直角透镜与另一半第一直角透镜相对设置于平板透镜的一侧。

进一步地，N个第一直角透镜、平板透镜及N个第二直角透镜均由透明介质构成。

进一步地，该改变激光扫描分辨率的异形透镜组件设置于雷达发射口前方。

进一步地，N个第二直角透镜与平板透镜接触的内角大于N个第一直角透镜与平板透镜接触的内角θ。

本公开的第二个方面提供了一种三维激光雷达，包括：如本公开第一个方面提供的改变激光扫描分辨率的异形透镜组件，该改变激光扫描分辨率的异形透镜组件设置于雷达发射口前方，用于对雷达发射的多束激光扫描光线进行聚焦透射处理，以使照射在待测区域铁轨上的扫描光线均匀分布。