一种新型激光雷达接收镜头制造技术

本实用新型专利技术公开了一种新型激光雷达接收镜头，其包括沿光路依序设置的第一聚光透镜组、滤光片、固定光阑、第一准直透镜组和第二聚光透镜组，其中，第一聚光透镜组为负光焦度聚光透镜组，所述的第二聚光透镜组为正光焦度聚光透镜组，由第一聚光透镜组接收的光信号依序经过滤光片、固定光阑、第一准直透镜组和第二聚光透镜组后，由第二聚光透镜组聚焦输出。本方案可实现单个常规探测单元完成大视场范围的光信号接收并汇聚在极小焦面范围内，从而可采用单个消费级的光探测器（如常规的APD）即可实现大视场角光信号的接收,即垂直于激光雷达发射平面的高度信息的接收。本专利镜组同时具有超小体积、大通光量、小畸变、高均匀度光斑、低干扰噪声特点。

【技术实现步骤摘要】
一种新型激光雷达接收镜头
本技术属于激光通讯器件领域，尤其是可用于汽车无人驾驶、机器人侦查、无人机探测、自动扫地机等设备的激光通讯器件领域，具体涉及一种新型激光雷达接收镜头。
技术介绍
激光雷达是工作在光频波段的雷达，它利用光频波段的电磁波先向目标发射探测信号，然后将其反射回来接收到的同波信号与发射信号进行信息处理，从而获得目标的位置(距离、方位和高度)、运动状态(速度、姿态)等信息，实现对目标的探测、跟踪和识别。由于激光雷达具有进度高、抗干扰能力强、结构较简单、使用方便，无论在军用领域还是民用生产、生活的各个领域得到了日益广泛的应用和不断的扩展，成为社会发展服务中不可或缺的高技术手段。伴随着目前人工智能技术开发的热潮，激光雷达在汽车无人驾驶、无人机、智能扫地机器人等领域得到前所未有的青睐，为激光雷达应用开辟了广阔的市场。目前激光雷达的一个重要的指标是线数。按线数分类有常见的有单线，4线，16线，32线,64线、128线等。由于单线式激光雷达的数据缺少一个维度，只能描述线状信息，无法描述面。因此无法得到物体垂直于激光雷达发射平面的高度信息。多线雷达是目前自动驾驶等领域最主要使用的雷达，但售价极高，一个64线的激光雷达售价高达几万美元。其昂贵的主要原因是由于采用多少线的激光雷达需要对应多少个的探测器，探测器的价格相对比较昂贵，而且多个探测器的排列繁琐，因此多线式激光雷达售价昂贵，也在一定程度上限制了民用的发展。正如现有专利申请号为：201910254162.0公开了一种高稳定性、高能量、干扰噪声较少，可收集视场较宽的激光接收镜头，但是依然无法解决在超小体积、大视场角度、大通光量、低畸变条件下采用单个探测器接收垂直于激光雷达发射平面的高度信息。
技术实现思路
针对现有技术的情况，本技术的目的在于提供一种小体积、小畸变、大角度范围、大通光量、光斑均匀度高、噪声干扰低的窄带滤光功能的新型激光雷达接收镜头，其适用于激光雷达测距接收、激光雷达测绘系统接收，运用于汽车无人驾驶、机器人侦察、无人机探测、自动扫地机等。一种新型激光雷达接收镜头，其包括沿光路依序设置的第一聚光透镜组、滤光片、固定光阑、第一准直透镜组和第二聚光透镜组，其中，所述的第一聚光透镜组为负光焦度聚光透镜组，所述的第二聚光透镜组为正光焦度聚光透镜组，由第一聚光透镜组接收的光信号依序经过滤光片、固定光阑、第一准直透镜组和第二聚光透镜组后，由第二聚光透镜组聚焦输出，滤光片使用近红外高透过率材料，通过光学镀膜实现窄带高透过功能（即，所述的滤光片为近红外高透过率材料镀膜制成且用于窄带高透过）。作为一种可能的实施形式，进一步，所述的第一聚光透镜组包括若干依序设置的透镜，其用于将大角度范围的光信号沿入射方向汇聚。作为一种可选的实施形式，优选的，所述的第一聚光透镜组包括依序设置的第一透镜和第二透镜，所述的第一透镜为弯月型透镜，所述的第二透镜为双凹透镜。作为一种可能的实施形式，进一步，所述的第一准直透镜组包括若干依序设置的透镜，其用于将第一聚光透镜组输入的光信号进行准直。作为一种可选的实施形式，优选的，所述的第一准直透镜组包括第三透镜，所述的第三透镜为双凸型透镜。作为一种可能的实施形式，进一步，所述的第二聚光透镜组包括若干依序设置的透镜，其用于将第一准直透镜组准直后的光信号进行汇聚，令光信号汇聚在极小面积范围的焦面内并用于探测设备接收。作为一种可选的实施形式，优选的，所述的第二聚光透镜组包括依序设置的第四透镜和第五透镜，所述的第四透镜为双凸型透镜，所述的第五透镜为弯月型透镜。作为一种可能的实施形式，进一步，所述的滤光片为光学平片。作为一种可能的实施形式，进一步，本方案还包括将第一聚光透镜组、滤光片、固定光阑、第一准直透镜组和第二聚光透镜组进行相对固定封装的机械镜筒。本技术激光雷达接收镜头的实现原理如下：激光雷达镜头前端大角度视场范围内光线入射该激光雷达接收镜头，该接收镜头将大视场角度范围的入射的光线进行汇聚、将汇聚后的光线进行准直、再将准直后的光线进行再次汇聚成极小的光斑，使光斑尺寸小于或等于单个探测器的探测面元，从而使得可以采用单个探测器接收大视场角度范围的入射信号，并将接收到的信息传给回拨检测处理系统。采用上述的技术方案，本技术与现有技术相比，其具有的有益效果为：本方案的镜头，具有外形体积超小，接收光线视场角度范围大，镜头通光量大，畸变小，光斑均匀度高，噪声干扰低的有点；且其镜头前端大角度范围光线入射该接收镜头，经过镜头后汇聚在极小的范围焦面内。其优点亦可简要归纳为如下三点：（1）本技术激光雷达镜头将大视场角度信息经过镜头汇聚、准直、再汇聚到单个探测器的激光雷达接收系统。满足了垂直于激光雷达发射平面的高度信息接收，又减少了探测器在激光雷达系统中的使用数量，同时满足激光雷达的小型化要求；（2）本技术激光雷达镜头，滤光片使用近红外高透过率材料，通过光学镀膜实现窄带高透过功能，同时放置于光线入射角度最小的位置，有效解决了滤光片在不同角度下滤波中心波长漂移的问题，能大幅有效地降低干扰噪声；（3）本技术提供的激光雷达镜头，有效平衡了系统的球差和慧差，提升系统光斑均匀性；同时能有效压缩汇聚光斑尺寸，平衡系统像散，降低系统畸变，降低系统温漂的影响。具有优异的光学成像性能，保证了良好的信号分辨率。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本技术方案做进一步的阐述：图1为本技术方案的简要光路原理示意图；图2为本方面方案的激光雷达接收镜头与推测单元的简要配合实施示意图；图3为本技术方案封装在机械镜筒中的简要实施结构示意图。具体实施方式如图1至图3之一所示，本技术新型激光雷达接收镜头，其包括沿光路依序设置的第一聚光透镜组1、滤光片2、固定光阑3、第一准直透镜组4和第二聚光透镜组5，其中，所述的第一聚光透镜组1为负光焦度聚光透镜组，所述的第二聚光透镜组2为正光焦度聚光透镜组，由第一聚光透镜组1接收的光信号依序经过滤光片2、固定光阑3、第一准直透镜组4和第二聚光透镜组5后，由第二聚光透镜组5聚焦输出。作为一种可能的实施形式，进一步，所述的第一聚光透镜组1包括若干依序设置的透镜，其用于将大角度范围的光信号沿入射方向汇聚入第一聚光透镜组中，其具体包括依序设置的第一透镜101和第二透镜102，所述的第一透镜101为弯月型透镜，所述的第二透镜102为双凹透镜。作为一种可能的实施形式，进一步，所述的第一准直透镜组4包括若干依序设置的透镜，其用于将第一聚光透镜组输入的光信号进行准直，其具体包括第三透镜，所述的第三透镜为双凸型透镜。作为一种可能的实施形式，进一步，所述的第二聚光透镜组5包括若干依序设置的透镜，其用于将第一准直透镜组1准直后的光信号进行汇聚，令光信号汇聚在极小面积范围的焦面内并用于探测设备接收；其具体包括依序设置的第四透镜501和第五透镜50本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型激光雷达接收镜头，其特征在于：其包括沿光路依序设置的第一聚光透镜组、滤光片、固定光阑、第一准直透镜组和第二聚光透镜组，其中，所述的第一聚光透镜组为负光焦度聚光透镜组，所述的第二聚光透镜组为正光焦度聚光透镜组，由第一聚光透镜组接收的光信号依序经过滤光片、固定光阑、第一准直透镜组和第二聚光透镜组后，由第二聚光透镜组聚焦输出；所述的滤光片为近红外高透过率材料镀膜制成且用于窄带高透过。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型激光雷达接收镜头，其特征在于：其包括沿光路依序设置的第一聚光透镜组、滤光片、固定光阑、第一准直透镜组和第二聚光透镜组，其中，所述的第一聚光透镜组为负光焦度聚光透镜组，所述的第二聚光透镜组为正光焦度聚光透镜组，由第一聚光透镜组接收的光信号依序经过滤光片、固定光阑、第一准直透镜组和第二聚光透镜组后，由第二聚光透镜组聚焦输出；所述的滤光片为近红外高透过率材料镀膜制成且用于窄带高透过。


2.根据权利要求1所述的一种新型激光雷达接收镜头，其特征在于：所述的第一聚光透镜组包括若干依序设置的透镜，其用于将大角度范围的光信号沿入射方向汇聚。


3.根据权利要求2所述的一种新型激光雷达接收镜头，其特征在于：所述的第一聚光透镜组组包括依序设置的第一透镜和第二透镜，所述的第一透镜为弯月型透镜，所述的第二透镜为双凹透镜。


4.根据权利要求1所述的一种新型激光雷达接收镜头，其特征在于：所述的第一准直透镜组包括若干依序设置的透镜，其用于将第一聚光...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗联镜，丁广雷，肖庆红，李明，
申请(专利权)人：福建海创光电有限公司，
类型：新型
国别省市：福建;35