一种激光雷达系统技术方案

本申请涉及光学系统技术领域，提供了一种激光雷达系统，其中，沿第一光路依次布置的阵列光源模块、发射系统和偏振分光棱镜，所述发射系统包括安装基体、沿所述第一光路依次布置的1/4λ波片和偏振片，所述安装基体的轴线沿所述第一光路延伸，所述偏振片和1/4λ波片安装于所述安装基体，且各自至少在所述激光雷达系统的调试状态下能够绕所述轴线转动，本激光雷达系统解决了发射系统造成的内部杂散光及降低了窗口片和内部结构的剩余反射率引起的杂散光能量，能够有效的抑制激光雷达系统中杂散光的串扰影响，提高激光雷达系统的测距能力，还减少了拖点现象的发生。还减少了拖点现象的发生。还减少了拖点现象的发生。

【技术实现步骤摘要】
一种激光雷达系统


[0001]本申请涉及光学系统
，更具体地说，涉及一种激光雷达系统。

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。其工作原理是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、甚至形状等参数。激光雷达主要由主动光源、光束整形系统、接收镜头、感光元件、信号控制和数据处理单元构成。
[0003]近年来，随着自动驾驶领域的逐渐兴起，采用激光雷达辅助实现自动驾驶的技术路线越来越受各大企业的青睐，因此车载激光雷达的需求量迅速猛增，同时对激光雷达的性能要求也越来越高，这也带动着车载激光雷达将进一步朝着高分辨率、高精度、长探测距离、小型化、低功耗的方向发展。
[0004]现有的激光雷达产品光源大多数采用阵列激光器的方式，达到激光线束的要求。由于半导体激光器的准直系统的性能与激光雷达的性能紧密相连，对于多线雷达，半导体阵列激光器由于体积问题，如果将激光器的入射光直接进入发射系统进行准直，会造成发射系统体积增大，进一步增大雷达体积，因此在远场的目标识别中，为了更高的能量使用率和传输效率，激光器光束须被准直，其远场分布须整形为圆形。
[0005]由于半导体激光器特殊的结构，其光束表现为一束具有初始像散、快轴方向和慢轴方向发散角不同，且在远场分布为一个椭圆形光斑的激光束，因此为了得到良好的光学质量，须经过快慢轴准直和光学整形，才可以高效的耦合到光纤中。
[0006]同轴光学系统最常见的问题就是内部杂散光干扰较为严重，由于同轴的发射系统和接收系统处在同一个光轴平面内，阵列光源准直后，出射光斑在内部结构的剩余反射率作用下，会通过某个途径进入到接收系统内部，一般杂散光来源途径有三方面：1、发射镜筒本身的反射率作用下产生的杂散光；2、窗口片的剩余反射率及二次反射造成的杂散光；3、内部其他结构件反射的光通过挖孔反射镜反射进入接收系统产生杂散光，从而形成杂散光串扰，在目标识别过程中就会出现噪点，影响雷达应用性能。
[0007]总之，现有技术中的大部分的激光雷达普遍体积偏大，为此需要采取同轴光路系统的技术路线，来达到减小雷达体积和重量的问题，但同轴光路中杂散光形成的噪点对目标识别会造成严重的影响，另外由于激光器本身的发光特性，远场光斑会出现拖点现象，容易造成分辨率降低，而目前由准直系统造成的拖点现象需要依靠电路或者算法进行处理，影响了车载激光雷达的实际应用。

技术实现思路

[0008]本技术主要目的是提供一种激光雷达系统，旨在解决现有技术中针对激光雷达中受杂散光影响大的技术问题。
[0009]为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：一种激光雷达系统，其中，包括：
[0010]沿第一光路依次布置的阵列光源模块、发射系统和偏振分光棱镜，所述发射系统包括安装基体、沿所述第一光路依次布置的1/4λ波片和偏振片，所述安装基体的轴线沿所述第一光路延伸，所述偏振片和1/4λ波片安装于所述安装基体，且各自至少在所述激光雷达系统的调试状态下能够绕所述轴线转动。
[0011]进一步地，所述安装基体为发射镜筒，所述发射镜筒沿所述轴线的两端分别具有入光口和出光口，所述入光口朝向所述阵列光源模块，所述出光口朝向所述偏振分光棱镜，所述偏振片和1/4λ波片均安装于所述发射镜筒的内部。
[0012]进一步地，所述发射系统还包括绕所述轴线可转动地安装于所述发射镜筒的内部的第一旋转安装件和第二旋转安装件，所述第一旋转安装件具有沿所述轴线贯通的第一安装通孔，所述1/4λ波片设置在所述第一安装通孔中，所述第二旋转安装件具有沿所述轴线贯通的第二安装通孔，所述偏振片设置在所述第二安装通孔中。
[0013]进一步地，所述发射镜筒的侧壁上设置有沿所述发射镜筒的圆周方向延伸的第一通槽和第二通槽，所述发射系统包括设置于所述第一旋转安装件的第一拨动件和设置于所述第二旋转安装件的第二拨动件，所述第一拨动件凸出于所述第一通槽的外部，所述第二拨动件凸出于所述第二通槽的外部。
[0014]进一步地，所述激光雷达系统还包括：
[0015]反射镜，所述偏振分光棱镜与所述反射镜沿第二光路依次布置；
[0016]接收系统和阵列探测器，所述偏振分光棱镜、接收系统和阵列探测器沿第三光路依次布置；
[0017]所述偏振分光棱镜包括依次连接的第一表面、第二表面、第三表面和第四表面，所述发射系统位于所述第一表面一侧，所述反射镜位于所述第二表面一侧，所述接收系统位于所述第四表面一侧。
[0018]进一步地，所述激光雷达系统包括设置在所述第三表面的消光结构。
[0019]进一步地，所述消光结构为消光涂层。
[0020]进一步地，所述消光结构为多级消光结构。
[0021]进一步地，所述发射系统的光轴与所述接收系统的光轴彼此垂直且处于同一平面。
[0022]本申请提供的激光雷达系统的有益效果在于：
[0023]由于本技术提供的激光雷达系统中，其发射系统中，偏振片和1/4λ波片各自至少在激光雷达系统的调试状态下能够绕轴线转动，通过角度调试从而使得特定的线偏振态的光可以完全通过(理论上不会产生任何能量损耗)，而与其垂直的方向偏振的光则完全不能通过，1/4λ波片的引入是为了特定的线偏振态的光可以完全通过(理论上不会产生任何能量损耗)，保证发射的激光为线偏振光，同时偏振分光棱镜作用是只允许某个方向的偏振光通过，该方向的偏振光和经过偏振片的偏振光方向相同，解决了发射系统造成的内部杂散光及降低了窗口片和内部结构的剩余反射率引起的杂散光能量，能够有效的抑制激光雷达系统中杂散光的串扰影响，提高激光雷达系统的测距能力。
[0024]进一步的方案中，所述阵列光源模块包括依次排列的多个激光器，对应各激光器设置的多个光纤束，对应的激光器和光纤束之间设置有快准镜，各光纤束的第一端朝向对
应的所述快准镜，各光纤束的第二端安装在固定结构上并且朝向所述发射系统，经过光纤耦合后的阵列光纤(即多个光纤束)，通过固定结构固定，可以有效的减小光纤之间的间隔，进而缩小发射光源的间隔，使发射系统的体积大幅度减小。激光器经过快准镜快准后，其光斑发散角较小，激光能量比较集中，最后通过光纤将快准后的光耦合到光纤里，最终形成一定发散角和光功率的圆形光斑，在阵列光源模块中，激光器组成n个LD发光单元，在经过快轴准直之后，每个发光单元的光束耦合进一根光纤。经过光纤耦合后的光斑由于发散角相对较小，光斑形态较为规整，能量分布均匀且集中，光晕小，准直后的远场光斑圆化形态规则，像散矫正效果好，因此一定程度上提高了激光器的发射光利用效率，增大了雷达在远场的测距能力，减少了拖点现象的发生，提高了远场分辨率；同时固定结构将光纤固定有助于光纤排列紧密，降低了发射系统的体积，促进雷达整机的小型化、轻量化。
附图说明
[0025]为了更清楚地说本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光雷达系统，其特征在于，包括：沿第一光路依次布置的阵列光源模块、发射系统和偏振分光棱镜，所述发射系统包括安装基体、沿所述第一光路依次布置的1/4λ波片和偏振片，所述安装基体的轴线沿所述第一光路延伸，所述偏振片和1/4λ波片安装于所述安装基体，且各自至少在所述激光雷达系统的调试状态下能够绕所述轴线转动。2.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其特征在于，所述安装基体为发射镜筒，所述发射镜筒沿所述轴线的两端分别具有入光口和出光口，所述入光口朝向所述阵列光源模块，所述出光口朝向所述偏振分光棱镜，所述偏振片和1/4λ波片均安装于所述发射镜筒的内部。3.根据权利要求2所述的激光雷达系统，其特征在于，所述发射系统还包括绕所述轴线可转动地安装于所述发射镜筒的内部的第一旋转安装件和第二旋转安装件，所述第一旋转安装件具有沿所述轴线贯通的第一安装通孔，所述1/4λ波片设置在所述第一安装通孔中，所述第二旋转安装件具有沿所述轴线贯通的第二安装通孔，所述偏振片设置在所述第二安装通孔中。4.根据权利要求3所述的激光雷达系统，其特征在于，所述发射镜筒的侧壁上设置有沿所述发射镜筒的圆...

【专利技术属性】
技术研发人员：李瑶，李翔，王泮义，
申请(专利权)人：武汉万集光电技术有限公司，
类型：新型
国别省市：