一种光路结构及混合固态激光雷达制造技术

本发明专利技术适用于激光测量领域，提供了一种光路结构及混合固态激光雷达，所述光路结构包括两个转镜元件，每个转镜元件包括：旋转轴和反射面，所述旋转轴设置于所述转镜元件的中轴线上，用于所述转镜元件围绕所述旋转轴进行转动；多个所述反射面环设于所述转镜元件的外周面，两个所述转镜元件的旋转轴相互垂直设置；所述光路结构还包括调节元件，所述调节元件设置有凹反射面；本发明专利技术利用两个转镜元件实现在横向和纵向分别进行扫描，并利用调节元件的凹反射面对光的会聚，减小了一个转镜元件的出射光在另一个转镜元件上扫描的距离，可以减小另一个转镜元件的设置高度，便于激光雷达的小型化设计。化设计。化设计。

【技术实现步骤摘要】
一种光路结构及混合固态激光雷达


[0001]本专利技术属于激光测量领域，尤其涉及一种光路结构及混合固态激光雷达。

技术介绍

[0002]激光雷达是一种利用激光完成三维探测的遥感技术。其中距离的探测通常使用时间飞行法(time of flight，TOF)，即利用脉冲激光，通过记录发射脉冲和接收脉冲的时间差，来计算物体的纵向距离。在激光雷达系统中，通常利用两个旋转的多面反射棱镜(以下简称“转镜”)，使得激光雷达系统可以在横向和纵向分别进行扫描。由于其中的收发模块固定不动，由电机带动转镜旋转，因此这种方式属于混合固态激光雷达。
[0003]激光雷达在使用过程中，为了使激光雷达在横向和纵向两个方向分别进行扫描，通常使用两个转镜的旋转轴相互垂直，如图5所示，第一转镜使光在横向进行扫描，第二转镜使光在纵向进行扫描；可以看出，为了防止两个转镜旋转时发生碰撞，转镜不能密接放置，因此第一转镜出射的光在第二转镜上经过的距离较长；为了保证激光雷达在横向扫描时的视场尽量大，要求第二转镜需要具有一定的高度，使得经由第一转镜出射的光都能够照射在第二转镜上。由此限制了转镜的尺寸无法做到太小，影响激光雷达的小尺寸设计。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例的目的在于提供一种光路结构，旨在解决现有使用两个转镜的激光雷达，要求第二转镜需要具有一定的高度，使得经由第一转镜出射的光都能够照射在第二转镜上，而导致转镜的尺寸无法做到太小的问题。
[0005]本专利技术实施例是这样实现的，一种光路结构，所述光路结构包括两个转镜元件，每个转镜元件包括：旋转轴和反射面，所述旋转轴设置于所述转镜元件的中轴线上，用于所述转镜元件围绕所述旋转轴进行转动；多个所述反射面环设于所述转镜元件的外周面，两个所述转镜元件的旋转轴相互垂直设置；所述光路结构还包括调节元件，所述调节元件设置有凹反射面，所述调节元件沿所述调节元件的中轴线上形成有第一像位和第二像位；
[0006]其中，两个所述转镜元件按预设方式排布，使得一个所述转镜元件转动时带动其反射面经过所述第一像位，经过所述第一像位的反射面将射向该反射面的探测激光反射至所述凹反射面，同时另一个所述转镜元件转动时带动其反射面经过所述第二像位，经过所述第二像位的反射面将所述凹反射面的反射光反射向待测目标进行探测，并且所述待测目标反射的目标光依次反射向所述第二像位的反射面、所述凹反射面以及所述第一像位的反射面。
[0007]本专利技术实施例的另一目的在于提供一种混合固态激光雷达，所述混合固态激光雷达包括：激光光源、接收系统以及如上所述的光路结构；
[0008]所述激光光源，用于发射探测激光；
[0009]所述光路结构设置在所述激光光源的出射光光路上，用于接收和传输所述探测激光至待测目标进行探测；
[0010]并且所述光路结构还用于接收所述探测激光探测所述待测目标后形成的目标光，并将接收的所述目标光传输至所述接收系统；
[0011]所述接收系统，用于接收所述光路结构传输的目标光，并探测所述目标光的功率；
[0012]本专利技术实施例提供的一种光路结构，设置有两个转镜元件和一个调节元件，两个转镜元件可以旋转，通过利用两个转镜元件旋转过程中的反射，使得激光雷达的探测激光可在横向和纵向分别进行扫描，并利用调节元件的凹反射面将一个转镜元件出射的光会聚到另一个转镜元件上，减小了一个转镜元件的出射光在另一个转镜元件上扫描的距离，可以在增加扫描视场的同时减小另一个转镜元件的设置高度，便于激光雷达的小型化设计。
附图说明
[0013]图1为本专利技术实施例提供的一种光路结构的结构示意图；
[0014]图2为本专利技术实施例提供的一种混合固态激光雷达的结构示意图；
[0015]图3为本专利技术实施例提供的一种球面反射镜的反射原理示意图；
[0016]图4为本专利技术实施例提供的一种非球面反射镜的反射原理示意图；
[0017]图5为本专利技术实施例提供的一种双转镜的反射原理示意图；
[0018]图6为本专利技术实施例提供的一种转镜的反射原理示意图；
[0019]图7为本专利技术实施例提供的一种反射镜的反射原理示意图。
[0020]附图中：101
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第二转镜；102
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第一转镜；200
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调节元件；201
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球面反射镜；202
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非球面反射镜；203
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反射镜；204
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第一像位；205
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第二像位；210
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凹反射面；300
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激光光源；400
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反射元件；500
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接收系统；501
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接收组件；502
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探测器。
具体实施方式
[0021]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利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专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0022]可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但除非特别说明，这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。
[0023]以下结合具体实施例对本专利技术的具体实现进行详细描述。
[0024]如图1所示，为本专利技术实施例提供的一种光路结构的结构图，所述光路结构包括两个转镜元件，每个转镜元件包括：旋转轴和反射面，所述旋转轴设置于所述转镜元件的中轴线上，用于所述转镜元件围绕所述旋转轴进行转动；多个所述反射面环设于所述转镜元件的外周面，两个所述转镜元件的旋转轴相互垂直设置；所述光路结构还包括调节元件200，所述调节元件200设置有凹反射面210，所述调节元件200沿所述调节元件200的中轴线上形成有第一像位204和第二像位205；其中，两个所述转镜元件按预设方式排布，使得一个所述转镜元件转动时带动其反射面经过所述第一像位204，经过所述第一像位204的反射面将射向该反射面的探测激光反射至所述凹反射面210，同时另一个所述转镜元件转动时带动其反射面经过所述第二像位205，经过所述第二像位205的反射面将所述凹反射面210的反射光反射向待测目标进行探测，并且所述待测目标反射的目标光依次反射向所述第二像位
205的反射面、所述凹反射面210以及所述第一像位204的反射面。
[0025]在本专利技术实施例中，利用了凹面反射镜对光进行会聚的原理，以及利用了常规的双转镜(如图5所示)调节的探测激光可在横向和纵向分别进行扫描，即在两个方向上进行扫描的原理，但是并未利用常规的双转镜直接进行光的传输，而是结合设置的调节元件200，利用调节元件200的凹反射面210将一个转镜元件出射的光会聚到另一个转镜元件上，减小了一个转镜元件的出射光在另一个转镜元件上扫描的距离，可以在增加扫描视场的同时减小另一个转镜元件的设置高度，进而相同扫描视场条件下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光路结构，所述光路结构包括两个转镜元件，每个转镜元件包括：旋转轴和反射面，所述旋转轴设置于所述转镜元件的中轴线上，用于所述转镜元件围绕所述旋转轴进行转动；多个所述反射面环设于所述转镜元件的外周面，两个所述转镜元件的旋转轴相互垂直设置；其特征在于，所述光路结构还包括调节元件，所述调节元件设置有凹反射面，所述调节元件沿所述调节元件的中轴线上形成有第一像位和第二像位；其中，两个所述转镜元件按预设方式排布，使得一个所述转镜元件转动时带动其反射面经过所述第一像位，经过所述第一像位的反射面将射向该反射面的探测激光反射至所述凹反射面，同时另一个所述转镜元件转动时带动其反射面经过所述第二像位，经过所述第二像位的反射面将所述凹反射面的反射光反射向待测目标进行探测，并且所述待测目标反射的目标光依次反射向所述第二像位的反射面、所述凹反射面以及所述第一像位的反射面。2.根据权利要求1所述的光路结构，其特征在于，所述调节元件配置为：具有第一焦点和第二焦点的球面反射镜，所述第一焦点位于所述第一像位，所述第二焦点位于所述第二像位。3.根据权利要求1所述的光路结构，其特征在于，所述调节元件配置为：具有第三焦点和第四焦点的非球面反射镜，所述第三焦点位于所述第一像位，所述第四焦点位于所述第二像位。4.一种混合固态激光雷达，其特征在于，所述混合固态激光雷达包括：激光光源、接收系统以及如权利要求1
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3任一所述的光路结构；...

【专利技术属性】
技术研发人员：王霄鹏，
申请(专利权)人：深圳亿维瑞光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：