一种雷达和角度调整装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种雷达和角度调整装置，角度调整装置包括依次层叠的第一环形球面镜和第二环形球面镜，第一环形球面镜和第二环形球面镜的曲率半径相同，且内表面为球面，初始光束可以通过第一环形球面镜的侧壁上的通光孔入射到第一环形球面镜的腔体中，在第一环形球面镜的内表面反射N‑1次后，在第二环形球面镜的内表面上反射一次，并在第二环形球面镜的腔体内的反射镜上反射一次后，从第一环形球面镜或第二环形球面镜的出口处出射。根据几何光学原理，出射的初始光束的视场角范围比入射的初始光束的视场角范围大，因此可以扩大视场角范围，将角度调整装置应用于雷达中，可以扩大雷达的视场角范围。

【技术实现步骤摘要】
一种雷达和角度调整装置
本专利技术涉及光学领域，特别涉及一种雷达和角度调整装置。
技术介绍
雷达是用来测距的设备，具体的，雷达发射的初始信号经物体反射形成回波信号，将回波信号与初始信号进行比较，从而获得被测物体与雷达的距离的精确信息。其中，初始信号可以是激光信号，激光具有束散角小、能量集中、指向性好、重频高等优点，使得激光雷达可以实现对被测物体的远距离、高精度测量。目前，激光雷达在航空航天、遥感探测、测量和智能驾驶等领域都有广泛的应用。通常情况下，雷达的视场范围有限。传统的雷达可以使用微机电系统(Micro-Electro-MechanicalSystem，MEMS)扫描的方式扩大视场角，利用MEMS微镜可以完成垂直扫描，通过旋转机身完成水平扫描，这样存在装配、调试难度大的问题，若利用多个MEMS微镜联立以覆盖较大的视场范围，则产生较大的成本，且视场之间的拼接较为麻烦。传统的扩大视场角的方式有两种，第一种，通过旋转棱镜法扩大视场角，即初始光束经过一个一直旋转的反射棱镜被反射到各个视场角，该方法可以实现120°视场角扫描，但是棱镜所需的驱动电路较大，棱镜器件的宏观转动，导致系统稳定性和可靠性较差；第二种，利用普通物镜和鱼眼镜头，实现放大后极限150～160°的扫描，然而扫描放大倍率从中心视场到边缘视场变化具有显著的非线性特征，通光比也具有很大的差异，同时鱼眼镜头属于大像差系统，因此边缘视场角的像差非常显著，使得边缘视场的发散角较大。因此上述扩大视场角的方式均不适合用于雷达中，如何以较低的成本，实现较大的视场角，是雷达在实际应用中的一个重要问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种雷达和角度调整装置，用于扩大视场角。为实现上述目的，本专利技术有如下技术方案：本申请实施例提供了一种角度调整装置，包括：依次层叠的第一环形球面镜和第二环形球面镜，所述第一环形球面镜和所述第二环形球面镜的曲率半径相同，且内表面为球面；所述第一环形球面镜的侧壁上形成有通光孔，初始光束通过所述通光孔入射到所述第一环形球面镜的腔体中；所述第二环形球面镜的腔体中形成有反射镜，所述初始光束在所述第一环形球面镜的内表面反射N-1次后，在所述第二环形球面镜的内表面上反射一次，并在所述反射镜上反射一次后从所述第一环形球面镜或所述第二环形球面镜的出口处出射，所述N为大于1的整数。可选的，所述第二环形球面镜的球心与所述通光孔的中心在两球心连线方向上的距离，与所述第一环形球面镜的球心与所述通光孔的中心在两球心连线方向上的距离的比值为(N+1)。可选的，所述第一环形球面镜的球心相比于所述通光孔的中心更接近所述第二环形球面镜，所述反射镜朝向所述通光孔所在方向，所述N为偶数；所述通光孔的中心相比于所述第一环形球面镜的球心更接近所述第二环形球面镜，所述反射镜背向所述通光孔所在方向，则所述N为奇数。可选的，所述反射镜的中心点位于所述通光孔的中心点与两球心确定的平面中，且所述反射镜的中心点与所述通光孔的中心点在垂直两球心连线方向的平面内的投影距离为F，所述反射镜的中心点与所述通光孔的中心点在所述两球心连线方向上的距离为2Nc，所述c为所述第一环形球面镜的球心与所述通光孔的中心在两球心连线方向上的距离，所述F满足以下条件：所述R为所述第一环形球面镜和所述第二环形球面镜的曲率半径。可选的，所述通光孔的中心与所述第一环形球面镜的出口的距离H1、所述通光孔的中心与所述第一环形球面镜和所述第二环形曲面镜接合面的距离H2、所述第二环形球面镜的侧壁高度H3，满足以下条件：所述c为所述第一环形球面镜的球心与所述通光孔的中心在两球心连线方向上的距离，所述R为所述第一环形球面镜和所述第二环形球面镜的曲率半径，所述a为所述初始光束的初始直径，所述αmax为垂直所述接合面的方向上所述初始光束与所述接合面之间的最大夹角。可选的，所述R的范围为20mm～150mm，所述c的范围为R/20～R/100，所述a小于或等于10mm，所述αmax的范围为0～20°。本申请实施例提供了一种雷达，包括：初始光束产生装置、角度调整装置、回波光束接收装置和数据分析装置；所述初始光束产生装置，用于产生初始光束；所述角度调整装置，包括：依次层叠的第一环形球面镜和第二环形球面镜，所述第一环形球面镜和所述第二环形球面镜的曲率半径相同，且内表面为球面；所述第一环形球面镜的侧壁上形成有通光孔，初始光束通过所述通光孔入射到所述第一环形球面镜的腔体中；所述第二环形球面镜的腔体中形成有反射镜，所述初始光束在所述第一环形球面镜的内表面反射N-1次后，在所述第二环形球面镜的内表面上反射一次，并在所述反射镜上反射一次后从所述第一环形球面镜或所述第二环形球面镜的出口处出射，所述N为大于1的整数；将所述角度调整装置出射的光束作为测试光束；所述回波光束接收装置，用于接收所述测试光束经待检测物体反射形成的回波光束；所述数据分析装置，用于根据所述初始光束和所述回波光束确定所述待检测物体的位置。可选的，所述第二环形球面镜的球心与所述通光孔的中心在两球心连线方向上的距离，与所述第一环形球面镜的球心与所述通光孔的中心在两球心连线方向上的距离的比值为(N+1)。可选的，所述第一环形球面镜的球心相比于所述通光孔的中心更接近所述第二环形球面镜，所述反射镜朝向所述通光孔所在方向，所述N为偶数；所述通光孔的中心相比于所述第一环形球面镜的球心更接近所述第二环形球面镜，所述反射镜背向所述通光孔所在方向，则所述N为奇数。可选的，所述反射镜的中心点位于所述通光孔的中心点与两球心确定的平面中，且所述反射镜的中心点与所述通光孔的中心点在垂直两球心连线方向的平面内的投影距离为F，所述反射镜的中心点与所述通光孔的中心点在所述两球心连线方向上的距离为2Nc，所述c为所述第一环形球面镜的球心与所述通光孔的中心在两球心连线方向上的距离，所述F满足以下条件：所述R为所述第一环形球面镜和所述第二环形球面镜的曲率半径。可选的，所述通光孔的中心与所述第一环形球面镜的出口的距离H1、所述通光孔的中心与所述第一环形球面镜和所述第二环形曲面镜接合面的距离H2、所述第二环形球面镜的侧壁高度H3，满足以下条件：所述c为所述第一环形球面镜的球心与所述通光孔的中心在两球心连线方向上的距离，所述R为所述第一环形球面镜和所述第二环形球面镜的曲率半径，所述a为所述初始光束的初始直径，所述αmax为垂直所述接合面的方向上所述初始光束与所述接合面之间的最大夹角。可选的，所述R的范围为20mm～150mm，所述c的范围为R/20～R/100，所述a小于或等于10mm，所述αmax的范围为0～20°。本专利技术实施例提供了一种雷达和角度调整装置，角度调整装置包括依次层叠的第一环形球面镜和第二环形球面镜，第一环形球面镜和第二环形球面镜的曲率半径相同，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种角度调整装置，其特征在于，包括：/n依次层叠的第一环形球面镜和第二环形球面镜，所述第一环形球面镜和所述第二环形球面镜的曲率半径相同，且内表面为球面；/n所述第一环形球面镜的侧壁上形成有通光孔，初始光束通过所述通光孔入射到所述第一环形球面镜的腔体中；所述第二环形球面镜的腔体中形成有反射镜，所述初始光束在所述第一环形球面镜的内表面反射N-1次后，在所述第二环形球面镜的内表面上反射一次，并在所述反射镜上反射一次后从所述第一环形球面镜或所述第二环形球面镜的出口处出射，所述N为大于1的整数。/n

【技术特征摘要】
1.一种角度调整装置，其特征在于，包括：
依次层叠的第一环形球面镜和第二环形球面镜，所述第一环形球面镜和所述第二环形球面镜的曲率半径相同，且内表面为球面；
所述第一环形球面镜的侧壁上形成有通光孔，初始光束通过所述通光孔入射到所述第一环形球面镜的腔体中；所述第二环形球面镜的腔体中形成有反射镜，所述初始光束在所述第一环形球面镜的内表面反射N-1次后，在所述第二环形球面镜的内表面上反射一次，并在所述反射镜上反射一次后从所述第一环形球面镜或所述第二环形球面镜的出口处出射，所述N为大于1的整数。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二环形球面镜的球心与所述通光孔的中心在两球心连线方向上的距离，与所述第一环形球面镜的球心与所述通光孔的中心在两球心连线方向上的距离的比值为(N+1)。


3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一环形球面镜的球心相比于所述通光孔的中心更接近所述第二环形球面镜，所述反射镜朝向所述通光孔所在方向，所述N为偶数；所述通光孔的中心相比于所述第一环形球面镜的球心更接近所述第二环形球面镜，所述反射镜背向所述通光孔所在方向，则所述N为奇数。


4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述反射镜的中心点位于所述通光孔的中心点与两球心确定的平面中，且所述反射镜的中心点与所述通光孔的中心点在垂直两球心连线方向的平面内的投影距离为F，所述反射镜的中心点与所述通光孔的中心点在所述两球心连线方向上的距离为2Nc，所述c为所述第一环形球面镜的球心与所述通光孔的中心在两球心连线方向上的距离，所述F满足以下条件：



所述R为所述第一环形球面镜和所述第二环形球面镜的曲率半径。


5.根据权利要求1-4任意一项所述的装置，其特征在于，所述通光孔的中心与所述第一环形球面镜的出口的距离H1、所述通光孔的中心与所述第一环形球面镜和所述第二环形曲面镜接合面的距离H2、所述第二环形球面镜的侧壁高度H3，满足以下条件：









所述c为所述第一环形球面镜的球心与所述通光孔的中心在两球心连线方向上的距离，所述R为所述第一环形球面镜和所述第二环形球面镜的曲率半径，所述a为所述初始光束的初始直径，所述αmax为垂直所述接合面的方向上所述初始光束与所述接合面之间的最大夹角。


6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述R的范围为20mm～150mm，所述c的范围为R/20～R/100，所述a小于或等于10mm，所述αmax的范围为0～20°。


7.一种雷达，其特征在于，包括：初始光束产生装置、角度调整装置、回波光束接收装置和数据分析装置；
所述初始光束产生装置，用于产生初始光束；
所述角...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨铮，郑凯，李远，
申请(专利权)人：北醒北京光子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11