一种激光雷达光学系统、调整方法及调整系统技术方案

本发明专利技术涉及一种激光雷达光学系统、调整方法及调整系统，包括：激光器，其能够发射激光光束，所述激光光束经待测物体反射，形成回波信号；光电探测器，其能够接收回波信号；窄带滤光片，其设置在光电探测器前端以滤除杂散光；调整装置，其与窄带滤光片连接，所述调整装置转动窄带滤光片以改变回波信号与窄带滤光片之间的入射角，使得窄带滤光片在该入射角下的实际中心波长与激光器的实际波长相匹配。其通过调整窄带滤光片，使得窄带滤光片在该入射角下的中心波长与激光器的实际波长相匹配，从而滤除杂散光，提高激光雷达的探测距离，消除或缓解白天太阳光下激光雷达测距能力下降的问题。解白天太阳光下激光雷达测距能力下降的问题。解白天太阳光下激光雷达测距能力下降的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种激光雷达光学系统、调整方法及调整系统


[0001]本专利技术涉及激光雷达
，尤其是指一种激光雷达光学系统、调整方法及调整系统。

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，是激光技术与现代光电探测技术结合的先进探测方式。激光作为激光雷达的光源，有分辨率高、单色性好、准直性高、相干性强等优点，因此被广泛应用于资源勘探、环境监测、交通通讯等领域。
[0003]激光雷达系统一般由发射系统、接收系统、信息处理等部分组成，其工作原理是向目标发射探测信号，然后将接收到的从目标反射回来的回波信号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。
[0004]激光雷达发射器根据结构来划分主要分为边发射激光器，垂直腔面发射激光器和1550nm使用的光纤激光器。然而选择制约因素主要有性能、成本、产业链成熟度、人眼安全四大要素。选择光源后还需要解决光源校准、温漂、无热化三大问题。目前从成本角度上905nm波长的边发射激光器和垂直腔面发射激光器，优于1550nm的激光器。905nm波长激光器分为边发射激光器和垂直腔面发射激光器，边发射激光器存在温漂高的缺陷，垂直腔面发射激光器存在功率较小的缺陷。然而温漂高或者功率小的问题最终带来的影响是探测距离的减少。
[0005]现有技术中雷达光学系统具体包括发射激光器，准直镜组，接收探测器，窄带滤光片、会聚镜组。发射激光器发出激光光束，经过准直镜组准直后，形成出射光束，然后打到目标物体上，形成回波光束，回波光束经过会聚镜组会聚后，通过窄带滤光片后，被接收探测器接收到。
[0006]然而目前光芯片的温度漂移在大约0.3nm/C
°
由于汽车的环境温度是
‑
45C
°
到85C
°
，因此120度左右的温宽范围能造成高达40nm左右的温漂。一般来说，窄带滤光片的中心波长将做到激光器所发出激光光束中心波长相同，比如边缘发射激光器发出的激光光束中心波长为905nm，则窄带滤光片的中心波长也做成905nm。但是由于激光器存在温漂，中心波长会随着温度的变化而变化，为了保证与激光器相匹配的接收探测器在不同温度下，接收到足够多自身激光器发出的激光光束的回波能量，因此在设计窄带滤光片时需要将温度带来的波长漂移也考虑进去，把窄带滤光片的带宽设计成很宽，比如36nm以上。这导致激光雷达无法有效的减少白天太阳光等杂散光，因此探测距离下降。

技术实现思路

[0007]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中激光器由于温漂，窄带滤光片与其不匹配的技术缺陷。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种激光雷达光学系统，包括：
[0009]激光器，其能够发射激光光束，所述激光光束经待测物体反射，形成回波信号；
[0010]光电探测器，其能够接收回波信号；
[0011]窄带滤光片，其设置在光电探测器前端以滤除杂散光；
[0012]调整装置，其与窄带滤光片连接，所述调整装置转动窄带滤光片以改变回波信号与窄带滤光片之间的入射角，使得窄带滤光片在该入射角下的实际中心波长与激光器的实际波长相匹配。
[0013]作为优选的，所述调整装置包括电机，所述电机驱动窄带滤光片转动。
[0014]作为优选的，所述电机与窄带滤光片之间通过齿轮传动连接或皮带传动连接。
[0015]本专利技术公开了一种调整方法，基于上述的激光雷达光学系统，包括以下步骤：
[0016]S1、获取激光器的实际波长；
[0017]S2、根据激光器的实际波长，作为窄带滤光片的目标中心波长；
[0018]S3、依据窄带滤光片的目标中心波长，计算获得回波信号相对于窄带滤光片的理论入射角；
[0019]S4、所述调整装置依据理论入射角转动窄带滤光片，使得回波信号相对于窄带滤光片的实际入射角等于理论入射角；
[0020]S5、所述光电探测器接收通过窄带滤光片滤光后的回波信号。
[0021]作为优选的，所述S1包括：
[0022]对激光器进行标定，采集激光器在不同温度值下所对应的实际工作波长，形成温度
‑
激光器的实际波长数据集；
[0023]采集当前激光器的温度，依据温度
‑
激光器的实际波长数据集，获得当前激光器的实际波长。
[0024]作为优选的，所述S1包括：
[0025]对激光器进行标定，获取激光器在预设温度范围内不同温度点值所对应的实际工作波长；
[0026]对温度点值和实际工作波长进行拟合，获得激光器的温度
‑
波长曲线；
[0027]采集当前工作状态下激光器的温度，依据温度
‑
波长曲线，获得当前激光器的实际波长。
[0028]作为优选的，所述预设温度范围为
‑
45℃到85℃。
[0029]本专利技术公开了一种激光雷达的调整系统，基于上述的激光雷达光学系统，包括：
[0030]激光器实际波长获取模块，所述激光器实际波长用于获取模块用于获取激光器的实际波长；
[0031]计算模块，所述计算模块用于根据激光器的实际波长，作为窄带滤光片的目标中心波长，计算获得回波信号相对于窄带滤光片的理论入射角；
[0032]调整模块，所述调整模块用于依据理论入射角转动窄带滤光片，使得回波信号相对于窄带滤光片的实际入射角等于理论入射角。
[0033]本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0034]1、本专利技术中，激光器发射激光光束，而激光光束经待测物体反射，形成回波信号，通过调整窄带滤光片的角度，使得在该入射角的情况下窄带滤光片的中心波长与激光器的实际波长相匹配，从而滤除杂散光，提高激光雷达的探测距离，消除或缓解白天在太阳光下
激光雷达测距能力下降的问题。
[0035]2、本专利技术能够解决激光器的温漂导致的激光雷达探测距离下降的技术缺陷，适用范围广。
附图说明
[0036]图1为本专利技术激光雷达光学系统的结构示意图；
[0037]图2为回波信号相对于窄带滤光片的不同入射角所对应的中心波长。
[0038]说明书附图标记说明：1、激光光束；2、回波信号；3、窄带滤光片；4、激光器；5、光电探测器；6、待测物体。
具体实施方式
[0039]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。
[0040]参照图1所示，本专利技术公开了一种激光雷达光学系统，包括激光器4、光电探测器5、窄带滤光片3和调整装置。
[0041]激光器4能够发射激光光束1，激光光束1经待测物体6反射，形成回波信号2。
[0042]光电探测器5能够接收回波信号2。
[0043]窄带滤光片3设置在光电探测器5前端以滤除杂散光。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光雷达光学系统，其特征在于，包括：激光器，其能够发射激光光束，所述激光光束经待测物体反射，形成回波信号；光电探测器，其能够接收回波信号；窄带滤光片，其设置在光电探测器前端以滤除杂散光；调整装置，其与窄带滤光片连接，所述调整装置转动窄带滤光片以改变回波信号与窄带滤光片之间的入射角，使得窄带滤光片在该入射角下的实际中心波长与激光器的实际波长相匹配。2.根据权利要求1所述的激光雷达光学系统，其特征在于，所述调整装置包括电机，所述电机驱动窄带滤光片转动。3.根据权利要求2所述的激光雷达光学系统，其特征在于，所述电机与窄带滤光片之间通过齿轮传动连接或皮带传动连接。4.一种调整方法，基于权利要求1
‑
3任一项所述的激光雷达光学系统，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取激光器的实际波长；S2、根据激光器的实际波长，作为窄带滤光片的目标中心波长；S3、依据窄带滤光片的目标中心波长，计算获得回波信号相对于窄带滤光片的理论入射角；S4、所述调整装置依据理论入射角转动窄带滤光片，使得回波信号相对于窄带滤光片的实际入射角等于理论入射角；S5、所述光电探测器接收通过窄带滤光片滤光后的回波信号。5.根据权利要求4所述的调整方法，其特征在于，所述S1包括：对激光器进行标定，采集激光器在不同温度值下所对应的实际工作波长...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明利，王之琦，
申请(专利权)人：江苏永鼎光电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：