一种基于偏振光栅的激光雷达光束扫描系统技术方案

本实用新型专利技术适用于激光雷达技术领域，提供了一种基于偏振光栅的激光雷达光束扫描系统，包括：至少一组光发射模组，用于发射脉冲激光；光调制模组，用于将所述光发射模组发出的脉冲激光调制成左旋圆偏振光或者右旋圆偏振光，并准直输出；光束扫描模组，用于使光束在空间内做三维扫描；接收模组，用于接收被物体反射回光束扫描模组中的脉冲光束，并将所述脉冲光束转换为电信号；以及控制与信号处理系统，用于控制上述模组，本实用新型专利技术的有益效果是：使用偏振光栅作为来实现光束的偏转，并且与光调制模组输出的偏振光或者偏振光配合使用，来控制入射光的偏振态，偏振光栅能够调控正一阶和负一阶之间的能量分布，所需空间小，光路偏转角大。

【技术实现步骤摘要】
一种基于偏振光栅的激光雷达光束扫描系统
本技术涉及激光雷达
，尤其涉及一种基于偏振光栅的激光雷达光束扫描系统。
技术介绍
激光雷达作为计算机视觉的一种重要的传感器件，它能够帮助计算机认知外部环境，使计算机具有与外界进行交互的能力。目前，激光雷达主要应用在机器人，无人机，工程测绘，高精地图，自动化机械臂，有人驾驶和无人驾驶等方面。因此激光雷达已经成为了自动驾驶，辅助驾驶，无人车，三维高精度地图测绘等领域不可或缺的一种传感器件。目前激光雷达的有多种扫描模式，其中之一是双楔形棱镜相对旋转的方式。但是楔形棱镜是偏心的，在高速旋转条件下，将会导致剧烈的重心不平衡和振动。所以基于楔形棱镜的扫描结构旋转速度不能太快，因而扫描的点云密度和帧率都较低。
技术实现思路
本技术实施例的目的在于提供一种基于偏振光栅的激光雷达光束扫描系统，旨在解决
技术介绍
中提出的技术问题。本技术实施例是这样实现的，一种基于偏振光栅的激光雷达光束扫描系统，包括：至少一组光发射模组，用于发射线偏振光束；光调制模组，与所述光发射模组数量相对，用于将所述光发射模组发出的光调制成线偏振光并进一步调制成左旋圆偏振光或者右旋圆偏振光，然后准直输出。光调制模组包括偏振片和1/4波片，在沿光束的传输方向上，所述偏振片处于所述1/4波片的前方，其中，两个所述光调制模组中的1/4波片与所述光发射模组发出的线偏振光的夹角分别为π/4和3π/4；光束扫描模组，通过光束折射并旋转的方法使光束在空间内做三维扫描；接收模组，用于接收被物体反射回光束扫描模组中的脉冲光束，并将所述脉冲光束转换为电信号；以及控制与信号处理系统，用于控制上述模组。作为本技术进一步的方案：还包括光聚焦模组，用于将回波能量聚焦到所述接收模组上。作为本技术再进一步的方案：所述光聚焦模组与光调制模组之间设有反射镜，用于将反射出光束扫描模组的脉冲光束反射至光聚焦模组上；所述反射镜的中心开设有通孔，用于对入射至所述光束扫描模组的脉冲光束进行让位。作为本技术再进一步的方案：所述光束扫描模组和接收模组之间设有反射镜，用于将光调制模组输出的左旋圆偏振光或者右旋圆偏振光反射至光束扫描模组中。作为本技术再进一步的方案：所述光聚焦模组包括滤光片和聚焦镜头，其中，所述滤光片用于滤除环境光，所述聚焦镜头用于将回波能量聚焦到所述接收模组上。作为本技术再进一步的方案：所述光聚焦模组包括滤光片，滤光片是只能透射过和激光器对应的波长的光，所述滤光片用于滤除环境光中宽普光，所述光束扫描模组入射光端位置处设有准直聚焦镜，用于对光束扫描模组返回的光束进行聚焦和对射入到光束扫描模组的光束进行准直。作为本技术再进一步的方案：所述光学镜片I和光学镜片II之间存在间隙，所述光学镜片II靠近所述光学镜片I的那面设有吸光膜。作为本技术再进一步的方案：所述光束扫描模组包括沿脉冲激光的传输方向依次设置的光学镜片I和光学镜片II，所述光学镜片I和光学镜片II的旋转方向相反或相同。作为本技术再进一步的方案：光发射模组采用两组时，光发射模组包括光发射模组A和光发射模组B，所述光发射模组A和光发射模组B分别用于发射P光和S光，光调制模组包括光调制模组A和光调制模组B，所述光调制模组A和光调制模组B共用1/4波片，P光和S光通过偏转分束镜在入射至1/4波片前完成准直和合束。作为本技术再进一步的方案：所述光调制模组A和光调制模组B的出射端处均设有反射装置，两个所述反射装置之间设有三角反射棱镜，用于使偏振光入射至光扫描模组前完成合束。与现有技术相比，本技术的有益效果是：使用偏振光栅作为来实现光束的偏转，并且与光调制模组输出的偏振光或者偏振光配合使用，来控制入射光的偏振态，偏振光栅能够调控正一阶和负一阶之间的能量分布，所需空间小，光路偏转角大等特点。相对于双楔形棱镜扫描的方式，具有扫描速度快，角度范围大，点云密度高等特点，能极大的提高雷达性能指标，扩大雷达的适用场景范围。附图说明图1为一种基于偏振光栅的激光雷达光束扫描系统的结构示意图。图2为一种基于偏振光栅的激光雷达光束扫描系统的细部结构示意图。图3为一种基于偏振光栅的激光雷达光束扫描系统中准直聚焦镜的结构示意图。图4为一种基于偏振光栅的激光雷达光束扫描系统中聚焦镜头和准直镜分开布置时且反射镜用于将光调制模组输出的偏振光反射至光束扫描模组中时的结构示意图。图5为一种基于偏振光栅的激光雷达光束扫描系统中聚焦镜头和准直镜分开布置时的结构示意图。图6为一种基于偏振光栅的激光雷达光束扫描系统中反射镜用于将光调制模组输出的偏振光反射至光束扫描模组中时的结构示意图。图7为一种基于偏振光栅的激光雷达光束扫描系统中液晶偏振光栅和液晶偏振光栅组合时的光线出射图。图8为一种基于偏振光栅的激光雷达光束扫描系统中液晶偏振光栅和楔形棱镜组合时的光线出射图。图9为一种基于偏振光栅的激光雷达光束扫描系统中具有吸光膜时的光线出射图。图10为一种基于偏振光栅的激光雷达光束扫描系统中液晶偏振光栅和楔形棱镜的布置示意图。图11为一种基于偏振光栅的激光雷达光束扫描系统中吸光膜的结构示意图。图12为一种基于偏振光栅的激光雷达光束扫描系统中存在两个光发射模组时的结构示意图。图13为一种基于偏振光栅的激光雷达光束扫描系统中存在两个光发射模组时两束光在扫描空间的交错的结构示意图。图14为一种基于偏振光栅的激光雷达光束扫描系统中共用1/4波片的结构示意图。图15为一种基于偏振光栅的激光雷达光束扫描系统中三角反射镜的结构示意图。图16为一种基于偏振光栅的激光雷达光束扫描系统中光阑的结构示意图。图17为双楔形棱镜相对旋转扫描的结构示意图。图18为双楔形棱镜相对旋转扫描的扫描轨迹示意图。图19为线性偏振光变为圆偏振光的结构示意图。图20为偏振光栅进行光束偏转的结构示意图。附图中：1-控制与信号处理系统、2-光发射模组、3-光调制模组、301-准直镜、302-偏振片、303-1/4波片、4-反射镜、5-光扫描模组、501-光学镜片I、502-光学镜片II、503-窗口片、504-吸光膜、6-光聚焦模组、601-滤光片、602-聚焦镜头、7-接收模组、8-准直聚焦镜、9-偏转分束镜、10-光阑。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。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。以下结合具体实施例对本技术的具体实现进行详细描述。如图1～13所示，为本技术一个实施例提供的一种基于偏振光栅的激光雷达光束扫描系统的结构图，包括至少一组光发射模组2、光调制模组3、光束扫描模组5、接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于偏振光栅的激光雷达光束扫描系统，其特征在于，包括：/n至少一组光发射模组，用于发射线偏振光束；/n光调制模组，与所述光发射模组数量相对，用于将所述光发射模组发出的线偏振光调制成左旋圆偏振光或者右旋圆偏振光，并准直输出，光调制模组包括偏振片和1/4波片，在沿光束的传输方向上，所述偏振片处于所述1/4波片的前方，其中，两个所述光调制模组中的1/4波片与所述光发射模组发出的线偏振光的夹角分别为π/4和3π/4；/n光束扫描模组，用于使光束在空间内做三维扫描，当光束照射到物体时，物体会将部分能量反射回来，反射光束原路径返回进入光束扫描模组，在扫描模组中，光束和出射光路保持相同路径，方向相反，形成同轴光路；/n接收模组，用于接收被物体反射回光束扫描模组中的脉冲光束，并将所述脉冲光束转换为电信号；以及/n控制与信号处理系统，用于控制上述模组。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于偏振光栅的激光雷达光束扫描系统，其特征在于，包括：
至少一组光发射模组，用于发射线偏振光束；
光调制模组，与所述光发射模组数量相对，用于将所述光发射模组发出的线偏振光调制成左旋圆偏振光或者右旋圆偏振光，并准直输出，光调制模组包括偏振片和1/4波片，在沿光束的传输方向上，所述偏振片处于所述1/4波片的前方，其中，两个所述光调制模组中的1/4波片与所述光发射模组发出的线偏振光的夹角分别为π/4和3π/4；
光束扫描模组，用于使光束在空间内做三维扫描，当光束照射到物体时，物体会将部分能量反射回来，反射光束原路径返回进入光束扫描模组，在扫描模组中，光束和出射光路保持相同路径，方向相反，形成同轴光路；
接收模组，用于接收被物体反射回光束扫描模组中的脉冲光束，并将所述脉冲光束转换为电信号；以及
控制与信号处理系统，用于控制上述模组。


2.根据权利要求1所述的一种基于偏振光栅的激光雷达光束扫描系统，其特征在于，还包括光聚焦模组，用于将回波能量聚焦到所述接收模组上。


3.根据权利要求2所述的一种基于偏振光栅的激光雷达光束扫描系统，其特征在于，所述光聚焦模组与光调制模组之间设有反射镜，用于将反射出光束扫描模组的脉冲光束反射至光聚焦模组上；所述反射镜的中心开设有通孔，用于对入射至所述光束扫描模组的脉冲光束进行让位。


4.根据权利要求2所述的一种基于偏振光栅的激光雷达光束扫描系统，其特征在于，所述光束扫描模组和接收模组之间设有反射镜，用于将光调制模组输出的左旋圆偏振光或者右旋圆偏振光反射至光束扫描模组中。


5.根据权利要求2或3或4所述的一种基于偏振光栅的激光雷达光束扫描系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗斯特，刘冬山，刘夏，侯俊科，蒋科强，
申请(专利权)人：深圳市慧视智图科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44