一种激光雷达光学接收装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种激光雷达光学接收装置，该装置包括：用于进行激光探测时，接收发射激光的回波信号的望远镜；用于限制视场范围的视场光阑；用于将发散入射光聚集为平行出射光的准直透镜；用于通过衰减传输光功率实现对信号实时控制的可变光衰减器；用于对背景光进行带通滤光的窄带滤光片；用于对光信号进行聚焦的聚焦透镜；用于根据光信号的光强度来输出对应的电信号的光电探测器。望远镜出射的光信号从左至右依次通过视场光阑、准直透镜、可变光衰减器、窄带滤光片、聚焦透镜、光电探测器。该光学接收装置采用可变光衰减器控制光信号的衰减量，能自适应近距离和远距离的探测需求，防止光电探测器工作在饱和区或者探测器损失。

Laser radar optical receiving device

The utility model discloses a laser radar optical receiving device, the device comprises a laser detection, the echo signal of the laser launching telescope; used for field aperture field range; for the divergence of the incident light gathering parallel collimation lens light; used by the attenuation of optical power variable optical attenuator to signal real-time control; for background light narrowband filter bandpass filter; focusing lens for focusing the optical signal; photoelectric detector for electric signal to the corresponding output according to the light intensity of the light signal. The light emitted from the telescope passes from left to right through a field of view diaphragm, a collimating lens, a variable optical attenuator, a narrow band filter, a focusing lens and a photodetector. The optical receiving device uses a variable optical attenuator to control the attenuation of the optical signal, and can adapt to the demand of close distance and long distance detection, so as to prevent the photoelectric detector from operating in the saturation area or the detector loss.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及激光雷达
，尤其涉及一种激光雷达光学接收装置。
技术介绍
激光雷达是以发射激光束探测目标位置等特征量的雷达系统。激光雷达在地球遥感方面应用广泛，在进行探测时需要接收距离10km-40km左右的激光回波信号，但10km-40km激光回波信号光强度有6个量级的范围。在低空的时候，每上升3km回波信号光强度约减少一个数量级；但在高空时，每上升10km回波信号光强度会减少一个数量级。为了提高探测的高度，通常增加激光器的发射功率或者提高探测器的灵敏度。但增加激光器的发射功率后，低空近距离的回波信号很强，容易造成接收系统饱和，甚至造成高灵敏度的探测器损失。一般采用双通道结构设计和分时选道的方法进行测距，以防止光电探测器工作在饱和区。现有技术中采用双通道结构设计的激光雷达光学接收装置，其中,通过分光镜将接收光路分成近场和远场两个通道，这样通过分光将各通道的回波信号的功率进行分流，使得检测近场和远场的回波信号功率都能在光电检测器的饱和范围之内。该光学接收装置运用了分光镜，当该装置装配完成后，该光学接收装置的分光比是固定的，这样不能满足自适应近距离和远距离的探测需求。有鉴于此，现有技术有待改进和提高。
技术实现思路
鉴于现有技术的不足，本技术目的在于提供一种激光雷达光学接收装置，从而解决了现有技术中激光雷达光学接收装置不能满足自适应近距离和远距离的探测需求的技术问题，简化了现有技术中双通道结构设计，采用了一个聚焦透镜和一个光电探测器，使得该装置具有光路简单、体积小的特性。本技术的技术方案如下：一种激光雷达光学接收装置，其中，包括依次连接设置的：用于进行激光探测时，接收激光的回波信号的望远镜；用于对光信号准直的准直透镜；用于对背景光进行带通滤光的窄带滤光片；用于通过衰减传输光功率实现对光信号的控制的可变光衰减器；用于对光信号进行聚焦的聚焦透镜；用于根据光信号的光强度来输出对应的电信号的光电探测器；所述望远镜出射的发散光通过所述准直透镜后聚集为平行出射光；平行出射光通过所述窄带滤光片后仅通过发射激光的窄波段范围的光信号；光信号通过所述可变光衰减器后光信号为平行出射光，光信号的光功率衰减为可变光衰减器加入电压值的函数；光信号通过所述聚焦透镜后，光信号由平行入射光聚集为聚焦出射光；所述光电探测器接收聚焦的光信号，并将光信号对应的电信号进行显示。所述激光雷达光学接收装置，其中，在所述望远镜和所述准直透镜之间还包括用于限制视场范围的视场光阑。所述激光雷达光学接收装置，其中，所述可变光衰减器由电压控制光信号的衰减量。所述激光雷达光学接收装置，其中，所述视场光阑位于所述望远镜的焦点位置。所述激光雷达光学接收装置，其中，所述视场光阑的孔径大小限定了光信号接收视场大小。所述激光雷达光学接收装置，其中，所述光电探测器位于所述聚焦透镜的焦点位置。所述激光雷达光学接收装置，其中，所述可变光衰减器为磁光VOA或液晶VOA。有益效果：本技术提出了一种激光雷达光学接收装置，该装置采用了一个聚焦透镜和一个光电探测器，简化了现有技术中双通道结构设计的激光雷达光学接收装置中采用两个聚焦透镜和两个光电探测器的结构，使得该装置具有光路简单、体积小的特性；通过可变光衰减器控制光信号的衰减量，能自适应近距离和远距离的探测需求，防止光电探测器工作在饱和区或者探测器损失；可变光衰减器中的电压值是连续可调的，因此分光比也是连续可调的，分光精度明显提高。附图说明图1为本技术中激光雷达光学接收装置的光路结构示意图。图2为本技术中激光雷达测距的工作原理的流程图。图3为本专利技术中激光雷达测距接收装置的光路结构具体实施例的示意图。图1符号说明：21望远镜；22视场光阑；23准直透镜；24窄带滤光片；25可变光衰减器；26聚焦透镜；27光电探测器。具体实施方式本技术提供了一种激光雷达光学接收装置，为使本技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。当进行激光雷达测距应用时，将激光发射器发射的激光束对准进行探测的目标，激光束探测到有障碍物时进行反射，激光雷达中的光学接收装置接收该回波信号并得出回波信号光强度，根据回波距离与回波信号光强度、发射激光强度和其它相关参数的关系得出障碍物的距离，这样，即实现了激光雷达的测距。通过激光雷达测距的实施例，对本技术的激光雷达光学接收装置的应用进行详细的说明。如图1所示，为本技术的一种激光雷达光学接收装置，该装置包括：依次设置在同一光路上的望远镜21、视场光阑22、准直透镜23、窄带滤光片24、可变光衰减器25、聚焦透镜26和光电探测器27。望远镜21出射的光信号从左至右依次通过视场光阑22、准直透镜23、窄带滤光片24、可变光衰减器25、聚焦透镜26、光电探测器27。用于进行激光探测时接收激光的回波信号的望远镜21，是由两个凹面反射镜和一个凸面反射镜构成的反射望远镜，光信号进入该望远镜时照射到凹面反射镜上，经过凹面反射镜和凸面反射镜的两次反射，光信号在望远镜的焦点处进行汇聚。如图1所示，在望远镜21的出射光信号侧放置一个视场光阑22，该视场光阑22位于望远镜21焦点位置，用于限制光信号的视场范围。所述视场光阑22的孔径大小限定了光信号接收视场大小。通过望远镜聚焦出射的光信号，在经过视场光阑时，只有在视场光阑孔径范围内的光信号才可以通过，而超过视场光阑孔径边缘的光信号被阻挡，实际即是阻挡大视角的光信号进入该光学接收装置。激光有方向性好的特点，激光发射后发散角非常小，激光射出20km光斑直径只有20-30cm，因此，激光的回波信号的光斑直径也很小，在接收该回波信号时只需小的光信号接收视场，通过加入一定孔径大小的视场光阑来控制光信号接收视场的大小，从而也避免了大量的背景光被接收。如图1所示，在视场光阑出光右侧放置一个准直透镜23，视场光阑22位于准直透镜23的焦点处，通过该准直透镜23后对光信号准直，即将发散入射光聚集为平行出射光。准直透镜23即为普通的凸透镜。如图1所示，准直后的光信号入射到窄带滤光片24上，该窄带滤光片24对背景光进行带通滤光。激光雷达接收的回波信号除了发射激光波段的回波信号外，还包括外界其它光信号，需去除探测信号波段外的背景光。窄带滤光片允许特定波段的光信号通过，而偏离这个波段以外的光信号被阻止。因此，可以选择发射激光的窄波段范围的窄带滤光片，光信号通过该窄带滤光片后可以仅通过发射激光的窄波段范围的光信号，能够在该光学接收装置中去除干扰的背景光。滤光片一般是塑料或玻璃片再加入特殊染料而成。如图1所示，在窄带滤光片24右侧放置一个可变光衰减器25。可变光衰减器25通过衰减传输光功率实现对光信号的控制，可以由电压控制光信号的衰减量。光信号通过所述可变光衰减器后光信号为平行出射光。发光功率＝光强*接收光信号的范围(角度)。在该装置中可变光衰减器接收光信号的角度范围是恒定的，因此，可以直接通过衰减传输的光强实现对光信号的控制。可变光衰减器(Variableopticalattenuator)可为磁光VOA、液晶VOA、高光电系数材料VOA等。在测距时，如果通过窄带滤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光雷达光学接收装置，其特征在于，包括在同一光路上依次设置的：用于进行激光探测时，接收激光的回波信号的望远镜；用于对光信号准直的准直透镜；用于对背景光进行带通滤光的窄带滤光片；用于通过衰减传输光功率实现对光信号的控制的可变光衰减器；用于对光信号进行聚焦的聚焦透镜；用于根据光信号的光强度来输出对应的电信号的光电探测器；所述望远镜出射的发散光通过所述准直透镜后聚集为平行出射光；平行出射光通过所述窄带滤光片后仅通过发射激光的窄波段范围的光信号；光信号通过所述可变光衰减器后光信号为平行出射光，光信号的光功率衰减为可变光衰减器加入电压值的函数；光信号通过所述聚焦透镜后，光信号由平行入射光聚集为聚焦出射光；所述光电探测器接收聚焦的光信号，并将光信号对应的电信号进行显示。

【技术特征摘要】
1.一种激光雷达光学接收装置，其特征在于，包括在同一光路上依次设置的：用于进行激光探测时，接收激光的回波信号的望远镜；用于对光信号准直的准直透镜；用于对背景光进行带通滤光的窄带滤光片；用于通过衰减传输光功率实现对光信号的控制的可变光衰减器；用于对光信号进行聚焦的聚焦透镜；用于根据光信号的光强度来输出对应的电信号的光电探测器；所述望远镜出射的发散光通过所述准直透镜后聚集为平行出射光；平行出射光通过所述窄带滤光片后仅通过发射激光的窄波段范围的光信号；光信号通过所述可变光衰减器后光信号为平行出射光，光信号的光功率衰减为可变光衰减器加入电压值的函数；光信号通过所述聚焦透镜后，光信号由...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆知纬，李关，
申请(专利权)人：深圳市佶达德科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44