一种抗干扰单线激光雷达的光学结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种抗干扰单线激光雷达的光学结构，包括激光器、第一透镜、由电机控制的旋转反射镜、支架、非球面透镜、传感器、内侧分别涂有吸光涂层的准直套筒和直角弯管，所述非球面透镜的中心开设有通孔，所述准直套筒安装在通孔内，所述激光器和第一透镜安装在通孔内，所述直角弯管的直角处开孔并固接在旋转反射镜的镜面上，所述第一透镜的光轴、非球面透镜的光轴、电机转轴的轴线以及直角弯管的水平管的中轴线相互重合，所述传感器设置在非球面透镜的后面。本实用新型专利技术能够通过涂敷有吸光涂层准直套筒和直角弯管以及支架内表面的弧形凹槽吸收干扰光，有效抑制干扰光对接收传感器的影响，提高信噪比。提高信噪比。提高信噪比。

【技术实现步骤摘要】
一种抗干扰单线激光雷达的光学结构


[0001]本技术涉及一种抗干扰单线激光雷达的光学结构，属于激光测量


技术介绍

[0002]通过激光雷达测距是目前比较普遍使用的测距方法，如使用单线激光雷达和多线激光雷达等。单线激光雷达通常使用两种光学结构，一种方式是收发同轴的结构，另外一种结构是收发不同轴。
[0003]所谓收发同轴即发光单元和受光单元处在同一轴线上，图1所示为一种常见的收发同轴的光路示意图。激光器1
‑
1、准直透镜1
‑
2和半反半透透镜1
‑
3组成了发光单元，透镜1
‑
4和传感器1
‑
5组成了受光单元，1
‑
6为目标。激光器1
‑
1发射的激光被准直透镜1
‑
2准直后，得到发散角度较小的激光束1
‑
7，激光束经过半反半透镜1
‑
3的时候部分激光穿透镜片照射在目标1
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6上，另一部分则形成反射光1
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8被反射到别处。经目标1
‑
6反射的反射激光束1
‑
9，一部分经过半反半透镜1
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3反射进入到聚焦透镜1
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4中，最终进入到传感器1
‑
5中。反射激光束1
‑
9的另一部分光直接穿透半反半透镜片1
‑
3，即为透射光束1
‑
10。通常我们把激光雷达中，除了目标反射回来的激光称为信号光外，其他的光，例如太阳光，光学系统元件表面反射的光都称之为干扰光，如反射光1
‑
8和透射光束1
‑
10，甚至是透镜1
‑
4表面反射的光。这些光对于目标反射回来的信号光都是不良的影响，会导致整体的信噪比下降。因此收发同轴的结构有利于解决距盲区偏大的问题，能够减小整机的尺寸。但是这种光学结构也会导致受光单元受到发光单元的回光信号的影响，也就是干扰光会更大。
[0004]所谓收发不同轴，也就是发光单元与受光单元不在同一轴线上，如图2所示的光路示意图中，激光器2
‑
1和准直透镜2
‑
2组成发光单元，透镜2
‑
3和传感器2
‑
4组成受光单光，2
‑
5为目标。激光器2
‑
1发射的光被准直透镜2
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2准直后得到发散角度较小的激光束2
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6，被目标反射后的反射激光2
‑
7进入到透镜2
‑
3中，最终进入到传感器2
‑
4中。这种方式接收和发射单元可以处在两个完全独立的空间里，接收单元受到发射单元的回光干扰的可能性小，即干扰光会比同轴的方式更小。但是这种装置的整体占用空间大，并且实际的测距盲区偏大，光学装调较困难。

技术实现思路

[0005]本技术所要解决的技术问题在于提供一种抗干扰单线激光雷达的光学结构，结构紧凑而且能减少干扰光对信号的影响，提高信噪比。
[0006]为了解决上述问题，本技术采用的技术方案如下：
[0007]一种抗干扰单线激光雷达的光学结构，包括激光器、第一透镜、由电机控制的旋转反射镜、中空的支架、安装在支架上的非球面透镜、传感器、内侧分别涂有吸光涂层的准直套筒和直角弯管，
[0008]所述非球面透镜的中心沿光轴方向开设有通孔，所述准直套筒同轴安装在通孔内，所述激光器和第一透镜由内而外依次安装在通孔内，
[0009]所述旋转反射镜的背面与电机转轴相连接，所述直角弯管的直角处开孔并固接在旋转反射镜的镜面上，所述直角弯管设置在非球面透镜的正前方，所述第一透镜的光轴、非球面透镜的光轴、电机转轴的轴线以及直角弯管的水平管的中轴线相互重合，所述传感器设置在非球面透镜的后面并位于非球面透镜的光轴上，
[0010]激光器发射的激光被第一透镜准直后得到准直光束，所述准直光束经旋转发射镜反射至周围的物体，从物体表面反射回来的激光束被旋转反射镜反射后进入非球面透镜中，非球面透镜将激光汇聚，穿过支架的中空部位最终进入传感器中。
[0011]进一步，所述支架的中部具有喇叭口形支撑面。
[0012]进一步，所述喇叭口形支撑面的内表面具有若干弧形凹槽。
[0013]进一步，所述直角弯管与旋转反射镜的镜面的夹角为45
°
。
[0014]本技术的工作原理是，由激光器与第一透镜组成的发光单元与非球面透镜同轴。激光器一般发散角度较大的激光，被第一透镜准直后，得到准直的激光束，经直角弯管的水平管内投射到旋转反射镜上，经旋转反射镜反射的激光束通过直角弯管的竖向管投射到物体表面，经物体表面反射回来的激光束，被旋转反射镜反射进入非球面透镜中，非球面透镜将激光汇聚，最终进入到传感器中。传感器能够将光信号转化为电流信号输出，最终电信号输入CPU中，根据光时间飞行法，计算出周围物体的距离，因旋转反射镜在电机驱动下可以进行360
°
的旋转，从而使得发射的激光能对周围的物体进行照射，从而完成对周围环境的扫描。
[0015]为了探测到目标反射回来的微弱激光，需要使用灵敏度比较高的传感器，它对目标反射回来的光信号的探测本领比较强。但是，这意味着干扰光对该传感器影响也是比较严重的。同时由于本装置采用收发同轴的工作方式，因此对干扰光的抑制就更为重要。支架、内侧分别涂有吸光涂层的准直套筒和直角弯管，既是结构支撑部件，也是干扰光抑制部件，能够吸收大部分传输到准直套筒内侧和直角弯管内壁上的光，通过这两个部件的作用，能够抑制由于激光器发散角度较大和光学部件反射的干扰光，从而减少极大部分的干扰光影响到传感器，减少干扰光对信号的影响，提高信噪比。支架的内表面的弧形凹槽能够使到达该面的干扰光经过多次反射，大部分被吸收或者反射出去，从而达到抑制外界干扰光的作用。
[0016]综上，与现有技术相比，本技术的有益效果在于：
[0017]1、本技术通过中心开孔的非球面透镜、孔内放置的准直套筒、准直套筒内的激光器及第一透镜，与旋转平面镜及直角弯管共同构成同轴收发结构。能够通过涂敷有吸光涂层准直套筒和直角弯管以及支架内表面的弧形凹槽吸收干扰光，有效抑制干扰光对接收传感器的影响，提高信噪比。
[0018]2、本技术相比于现有的收发同轴结构，其设计结构紧凑更加节约空间。
[0019]3、本技术光路简单，装调方便，容易实现量产并推广利用。
附图说明
[0020]图1为现有技术的收发同轴的光路示意图；
[0021]图2为现有技术的收发不同轴的光路示意图；
[0022]图3为本技术一实施例的结构示意图；
[0023]图4为本技术工作过程状态下干扰光的光路示意图；
[0024]图5为本技术所涉及的旋本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗干扰单线激光雷达的光学结构，其特征在于：包括激光器、第一透镜、由电机控制的旋转反射镜、中空的支架、安装在支架上的非球面透镜、传感器、内侧分别涂有吸光涂层的准直套筒和直角弯管，所述非球面透镜的中心沿光轴方向开设有通孔，所述准直套筒同轴安装在通孔内，所述激光器和第一透镜由内而外依次安装在通孔内，所述旋转反射镜的背面与电机转轴相连接，所述直角弯管的直角处开孔并固接在旋转反射镜的镜面上，所述直角弯管设置在非球面透镜的正前方，所述第一透镜的光轴、非球面透镜的光轴、电机转轴的轴线以及直角弯管的水平管的中轴线相互重合，所述传感器设置在非球面透镜的后面并位于非球面透镜的光轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱天凤，王丽，罗海燕，徐彬，袁山山，钟义晖，
申请(专利权)人：上海市激光技术研究所，
类型：新型
国别省市：