用于激光测距的共轴光学系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种用于激光测距的共轴光学系统，包括锥形的光机室，所述光机室上部设置有聚光镜，所述聚光镜的中心开设有中心孔，所述聚光镜的中心孔内设置有准直镜，所述聚光镜光轴与所述准直镜光轴共轴，所述聚光镜侧面套设有用于对聚光镜轴向固定的聚光镜压圈，所述光机室的内部设置有消光纹，所述光机室下部设置有回光接收器，所述回光接收器下部设置有调整垫片。本实用新型专利技术缩小了光学模块的体积，降低了成本，同时也减少了器件位置装调的工作量。的工作量。的工作量。

【技术实现步骤摘要】
用于激光测距的共轴光学系统


[0001]本技术涉及共轴光学系统，更具体地说，涉及一种用于激光测距的共轴光学系统。

技术介绍

[0002]脉冲激光测距法又称TOF测距法，其基本原理是测定激光脉冲从发射到接收的飞行时间从而测得激光发射装置到目标位置之间的精确距离。如图1所示，发射器向目标物体发射一束工作光脉冲，同时也向系统提供一束参考光脉冲；接收器收到目标物体的后向散射回波脉冲后，通过系统计时器得到参考光脉冲和回波脉冲之间的时间差t
L
，便可按下式计算目标点的距离S。
[0003][0004]上式中，C为光速。
[0005]脉冲测距的光学系统包括发射光学系统和接收光学系统。激光器发射的激光束并不是绝对平行的，通常有几个毫弧度的发散角，如果不加任何光学系统直接向空间发射，到达远处目标时其光斑直径就会很大，光斑形状也不符合激光雷达的要求。发射光学系统一般是一组透镜系统，通过压缩激光束的发散角，改变其波束宽度和截面积，达到增加光辐射密度的目的，从而提高激光雷达照亮目标的能力。
[0006]接收光学系统的作用是尽可能将目标反射回来的激光能量汇聚到探测器上，同时适当限制接收视场，减小杂散光的影响，从而提高接受系统的信噪比。
[0007]现有技术中的脉冲激光测距系统的光学部分主要由脉冲激光器、准直镜、回光反射镜、聚光镜、参考光接收器、回光接收器及主体结构组成，如图2所示。其中，脉冲激光器输出工作光和参考光两根光纤，一般工作光能量远大于参考光。参考光光纤直接对接到参考光接收器，用于提供初始时间信息。工作光光纤对接至准直镜，准直镜将脉冲激光器的出射光进行扩束，同时压缩其束散角。脉冲激光器、工作光光纤及准直镜构成发射系统；回光反射镜、聚光镜及回光接收器构成接收系统。
[0008]准直后的工作光发射至目标对象，在目标对象的表面产生漫反射，其中的部分后向散射能量沿原路返回，经回光反射镜反射后到达聚光镜，聚光镜对其进行聚焦，将能量汇聚压缩到很小的面积上，使得回光接收器能够对返回光进行识别。参考光和回光经过参考光接收器和回光接收器进行光电转换，获得出射光和返回光的电信号。通过对这两个电信号的时间差测量可以得到激光的往返飞行时间，从而计算出待测距离。

技术实现思路

[0009]本技术要解决的技术问题在于，提供一种用于激光测距的共轴光学系统，缩小了光学模块的体积，降低了成本，同时也减少了器件位置装调的工作量。
[0010]本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种用于激光测距的共轴
光学系统，包括锥形的光机室，所述光机室上部设置有聚光镜，所述聚光镜的中心开设有中心孔，所述聚光镜的中心孔内设置有准直镜，所述聚光镜光轴与所述准直镜光轴共轴，所述聚光镜侧面套设有用于对聚光镜轴向固定的聚光镜压圈，所述光机室的内部设置有消光纹，所述光机室下部设置有回光接收器，所述回光接收器下部设置有调整垫片。
[0011]上述方案中，所述聚光镜凸面设置有带通滤光片，所述带通滤光片套设在所述准直镜的外部。
[0012]上述方案中，所述聚光镜平面端镀有带通滤光膜。
[0013]上述方案中，所述准直镜固定设置在所述聚光镜的中心孔上，所述准直镜镜筒的外径与所述聚光镜的中心孔直径匹配切合，所述准直镜镜筒上设置有法兰翻边。
[0014]上述方案中，所述聚光镜的凸面端和平面端镀有增透膜。
[0015]上述方案中，所述回光接收器的下部设置有回光接收器母板。
[0016]上述方案中，所述带通滤光片中心开设有中心孔，带通滤光片中心孔的直径尺寸与所述准直镜镜筒的外径相匹配。
[0017]上述方案中，所述回光接收器的感光面设置在聚光镜的焦点处。
[0018]上述方案中，所述消光纹表面涂覆有工作光波段的吸附涂层。
[0019]实施本技术的用于激光测距的共轴光学系统，具有以下有益效果：
[0020]1、本技术舍弃了回光反射镜，使返回光的光路由“L”形变为收发光共轴的“I”形，返回光光路与出射光光路共轴，优化了系统接收光的成像质量，同时缩小了光学模块的体积，实现轻量化；
[0021]2、本技术在聚光镜中心开孔，准直镜直接集成在聚光镜的中心孔内，使出射光及返回光的光轴共轴，在此基础上，在光学器件装调过程中只需将回光接收器的感光面位置调节至聚光镜焦点处即可，大大简化了系统光学器件的装调工作量和装调难度；
[0022]3、本技术舍弃了回光反射镜，避免了返回光在回光反射镜上的反射损失，使测距能力得到提升；
[0023]4、本技术在聚光镜前端设置带通滤光片，将工作光波长以外的环境光进行截止，避免其进入回光接收器的感光面，使得光学底噪和虚警率更低；
[0024]5、本技术在光机室结构中增加了消光纹，并在消光纹的表面涂覆了工作光波段的吸附涂层，能够有效的减少环境光中工作光波段的杂散光进入回光接收器，从而降低光学底噪和虚警率。
附图说明
[0025]下面将结合附图及实施例对本技术作进一步说明，附图中：
[0026]图1是脉冲激光测距法原理图；
[0027]图2是现有技术中脉冲激光测距系统的示意图；
[0028]图3是本技术用于激光测距的共轴光学系统的结构示意图；
[0029]图4是聚光镜与准直镜共轴的结构示意图；
[0030]图5是消光纹的示意图；
[0031]图6是本技术用于激光测距的共轴光学系统的半剖轴测图。
具体实施方式
[0032]为了对本技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本技术的具体实施方式。
[0033]如图3
‑
6所示，本技术的用于激光测距的共轴光学系统包括光机室5，光机室5上部设置有聚光镜4，聚光镜4是返回光的接收天线，聚光镜4的中心开设有中心孔，聚光镜4的中心孔设置有准直镜1，准直镜1是出射光的发射天线。准直镜1的光轴与聚光镜4的光轴共轴布置，共轴布置能够简化光路，结构紧凑，且聚光镜4接收光斑的质量好。
[0034]光机室5的中部设置有锥形的消光纹9，消光纹9的内壁上设置有凹凸不平的纹路，光机室5下部设置有回光接收器6，回光接收器6的下部设置有回光接收器母板7，回光接收器6与聚光镜4光轴共轴设置，回光接收器6的探测感光面位于聚光镜4焦点上，回光接收器6用于接收返回光的光信号并将其转化为电信号，由于聚光镜4的焦距和回光接收器6的封装高度均存在误差，在回光接收器母板7与光机室5之间设置有调整垫片8，用于校正该误差，调整垫片8是将回光接收器母板7垫高，使聚光镜4的焦斑准确落在回光接收器6的感光面上。聚光镜4侧面套设有用于对聚光镜4轴向固定的聚光镜压圈3，聚光镜4凸面设置有带通滤光片2，带通滤光片2用于将返回光中非工作光波段的环境光进行截止，避免其进入回光接收器6的感光面，提高系统的信噪比，带通滤光片2套设在准直镜1的外部。或者不设置带本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于激光测距的共轴光学系统，其特征在于，包括锥形的光机室，所述光机室上部设置有聚光镜，所述聚光镜的中心开设有中心孔，所述聚光镜的中心孔内设置有准直镜，所述聚光镜光轴与所述准直镜光轴共轴，所述聚光镜侧面套设有用于对聚光镜轴向固定的聚光镜压圈，所述光机室的内部设置有消光纹，所述光机室下部设置有回光接收器，所述回光接收器下部设置有调整垫片。2.根据权利要求1所述的用于激光测距的共轴光学系统，其特征在于，所述聚光镜凸面设置有带通滤光片，所述带通滤光片套设在所述准直镜的外部。3.根据权利要求1所述的用于激光测距的共轴光学系统，其特征在于，所述准直镜固定设置在所述聚光镜的中心孔上，所述准直镜镜筒的外径与所述聚光镜的中心孔直径...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖亮，姚立，刘守军，
申请(专利权)人：武汉徕得智能技术有限公司，
类型：新型
国别省市：