本发明专利技术适用于激光雷达探测技术领域，提供了一种光学系统、发射装置、接收装置及激光雷达。光学系统包括沿光轴方向由像面到物面依次设置的角度偏折件和透镜组，角度偏折件用于将激光光源发出的激光束中位于外缘区域内的至少部分激光光线向光轴方向偏折，以使大于等于预设比例的激光光线进入透镜组，和/或，用于将经透镜组传导的回波光信号中位于外缘区域内的至少部分回波光线向光轴方向偏折，以使大于等于预设比例的回波光线进入探测器。本发明专利技术提供的光学系统、发射装置、接收装置及激光雷达，使得更多的激光光线照射至透镜组照射至探测目标上，或者使得经透镜组传播的回波光线可以经角度偏转件更多的照射至探测器上。经角度偏转件更多的照射至探测器上。经角度偏转件更多的照射至探测器上。
【技术实现步骤摘要】
光学系统、发射装置、接收装置及激光雷达
[0001]本专利技术属于激光雷达探测
，尤其涉及一种光学系统、发射装置、接收装置及激光雷达。
技术介绍
[0002]激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统，工作原理为：向目标发射探测信号(激光束)，然后将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态、形状等参数，从而对车辆、飞机、导弹等目标进行探测、跟踪和识别。
[0003]激光雷达一般包括发射装置和接收装置，其中发射装置包括激光光源和发射光学系统，接收装置包括探测器和接收光学系统。但目前的发射光学系统和接收光学系统的结构简单，存在至少以下问题：
[0004]经激光光源发出的激光束中位于外缘区域的激光光线易由发射光学系统的一侧穿过，最终无法经发射光学系统发出照射至目标上；经接收光学系统传导的回波光信号中位于外缘区域的回波光线易照射至探测区接收区域外，进而导致该部分回波光信号无法被接收到，影响激光雷达的探测精度。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于提供一种光学系统、发射装置、接收装置及激光雷达，旨在解决经现有技术中的光学系统的出光效率或者接收光线效率不佳的技术问题。
[0006]本专利技术是这样实现的，第一方面，提供了一种光学系统，包括沿光轴方向由像面到物面依次设置的角度偏折件和透镜组，所述角度偏折件用于将激光光源发出的激光束中位于外缘区域内的至少部分激光光线向所述光轴方向偏折，以使大于等于预设比例的所述激光光线进入所述透镜组，和/或，用于将经所述透镜组传导的回波光信号中位于外缘区域内的至少部分回波光线向所述光轴方向偏折，以使大于等于预设比例的所述回波光线进入探测器。
[0007]在其中一个实施例中，所述透镜组包括沿光轴方向由像面到物面依次设置的具有正屈折力的第一透镜、具有负屈折力的第二透镜和具有正屈折力的第三透镜，所述第一透镜的物侧面为球柱面，像侧面为凸面，所述第二透镜为双凹透镜，所述第三透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面。
[0008]在其中一个实施例中，所述第一透镜的凸面为非球面。
[0009]在其中一个实施例中，所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜满足关系式：
[0010]1.5<n1<1.6；2.0<n2<2.1；1.5<n3<1.6；
[0011]其中，n1为所述第一透镜在波长为950nm时的折射率，n2为所述第二透镜在波长为950nm时的折射率，n3为所述第三透镜在波长为950nm时的折射率。
[0012]在其中一个实施例中，所述光学系统的光程为90mm，所述光学系统的焦距为67mm，
所述光学系统的后焦距为48.8mm。
[0013]在其中一个实施例中，所述角度偏折件为楔形镜，所述楔形镜包括入光面和出光面，所述出光面包括平行所述入光面的第一出光区域，以及环绕所述第一出光区域的锥形面，所述锥形面的口径由所述第一出光区域向所述入光面逐渐增大。
[0014]第二方面，提供了一种发射装置，包括激光光源和发射光学系统，所述激光光源用于提供激光束，所述发射光学系统包括沿光轴方向由像面到物面依次设置的角度偏折件和透镜组，所述角度偏折件用于将所述激光束中位于外缘区域内的至少部分激光光线向所述光轴方向偏折，以使大于等于预设比例的所述激光光线进入所述透镜组，所述透镜组用于整形并出射所述角度偏折件传导的所述激光光线。
[0015]在其中一个实施例中，所述透镜组为上述各实施例提供光学系统中的透镜组。
[0016]在其中一个实施例中，所述角度偏折件为楔形镜，所述楔形镜包括入光面和出光面，所述出光面包括平行所述入光面的第一出光区域，以及环绕所述第一出光区域的锥形面，所述锥形面的口径由所述第一出光区域向所述入光面逐渐增大。
[0017]第三方面，提供了一种接收装置，包括探测器和接收光学系统，所述接收光学系统包括沿光轴方向由像面到物面依次设置的角度偏折件和透镜组，所述透镜组用于接收、整形并出射回波光信号；所述角度偏折件用于将经所述透镜组传导的回波光信号中位于外缘区域内的至少部分回波光线向所述光轴方向偏折，以使大于等于预设比例的所述回波光线进入所述探测器，所述探测器用于接收并处理经所述角度偏折件传导的所述回波光信号。
[0018]在其中一个实施例中，所述透镜组为上述各实施例提供光学系统中的透镜组。
[0019]在其中一个实施例中，所述角度偏折件为楔形镜，所述楔形镜包括入光面和出光面，所述出光面包括平行所述入光面的第一出光区域，以及环绕所述第一出光区域的锥形面，所述锥形面的口径由所述第一出光区域向所述入光面逐渐增大。
[0020]第四方面，提供了一种激光雷达，包括上述各实施例提供的发射装置和上述各实施例提供的接收装置。
[0021]在其中一个实施例中，所述发射装置还包括位于所述发射光学系统的出光侧的第一滤光件，所述第一滤光件用于供所述激光光线穿过，并过滤可见光；
[0022]和/或，所述接收装置还包括位于所述接收光学系统的入光侧的第二滤光件，所述第二滤光件用于供所述回波光信号穿过，并过滤可见光。
[0023]本专利技术相对于现有技术的技术效果是：本专利技术实施例提供的光学系统，在透镜组的像面侧加设了角度偏转件，使得光学系统作为发射光学系统使用时，在不改变激光光源的出射角度的前提下，位于外缘区域内的激光光线可以经角度偏转件转变原有的传播方向，以向光轴方向倾斜，进而提升激光光线入射至透镜组的能量及激光雷达发射装置的准直效率，使得更多的激光光线能够经透镜组照射至探测目标上；作为接收光学系统使用时，位于外缘区域内的回波光线可以经角度偏转件转变原有的传播方向，以向光轴方向倾斜，进而使得经透镜组传播的回波光线可以经角度偏转件更多的照射至探测器上。由此可见，应用本专利技术实施例提供的光学系统，可有效提升激光雷达的探测精度。
[0024]可以理解的是，上述第二方面至第四方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1是本专利技术实施例提供的发射装置的结构示意图，图中未示出激光光源；
[0027]图2是图1所示发射装置的光路原理图；
[0028]图3是本专利技术实施例提供的接收装置的结构示意图。
[0029]附图标记说明：
[0030]100、角度偏折件；200、透镜组；210、第一透镜；220、第二透镜；230、第三透镜；300、激光光源；400、探测器；500、第一滤光件本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种光学系统，其特征在于，包括沿光轴方向由像面到物面依次设置的角度偏折件和透镜组，所述角度偏折件用于将激光光源发出的激光束中位于外缘区域内的至少部分激光光线向所述光轴方向偏折，以使大于等于预设比例的所述激光光线进入所述透镜组，和/或，用于将经所述透镜组传导的回波光信号中位于外缘区域内的至少部分回波光线向所述光轴方向偏折，以使大于等于预设比例的所述回波光线进入探测器。2.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述透镜组包括沿光轴方向由像面到物面依次设置的具有正屈折力的第一透镜、具有负屈折力的第二透镜和具有正屈折力的第三透镜，所述第一透镜的物侧面为球柱面，像侧面为凸面，所述第二透镜为双凹透镜，所述第三透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面。3.如权利要求2所述的光学系统，其特征在于，所述第一透镜的凸面为非球面。4.如权利要求2所述的光学系统，其特征在于，所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜满足关系式：1.5<n1<1.6；2.0<n2<2.1；1.5<n3<1.6；其中，n1为所述第一透镜在波长为950nm时的折射率，n2为所述第二透镜在波长为950nm时的折射率，n3为所述第三透镜在波长为950nm时的折射率。5.如权利要求1
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4任一项所述的光学系统，其特征在于，所述角度偏折件为楔形镜，所述楔形镜包括入光面和出光面，所述出光面包括平行所述入光面的第一出光区域，以及环绕所述第一出光区域的锥形面，所述锥形面的口径由所述第一出光区域向所述入光面逐渐增大。6.一种发射装置，其特征在于，包括激光光源和发射光学系统，所述激光光源用于提供激光束，所述发射光学系统包括沿光轴方向由像面到物面依次设置的角度偏折件和透镜组，所述角度偏折件用于将所述激光束中位于外缘区域内的至少部分激光光线向所述光轴方向偏折，以使大于等于预设比例的所述激...
【专利技术属性】
技术研发人员：王潇枫，杨昆，张文博，
申请(专利权)人：武汉万集光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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