[发明专利]一种激光雷达同轴光学系统及激光雷达

说明书

本申请涉及人工智能技术领域，尤其涉及一种激光雷达同轴光学系统。该激光雷达光学系统包括发射光学单元、接收光学单元，发射光学单元包括激光器、准直透镜、MEMS振镜，接收光学单元包括接收透镜、带孔反射镜，其中，在激光器发射光束的后续光路上依次设置准直透镜、带孔反射镜、MEMS振镜，激光器发射光束经准直透镜准直后，穿过带孔反射镜的小孔入射MEMS振镜，MEMS振镜将入射激光偏转反射到目标物上，目标物反射光经MEMS振镜反射进入接收光学单元。本申请采用共轴光路设计，发射、接收光路经过带孔反射镜合束，合束后的激光再经过MEMS振镜扫描出射激光，激光雷达光学系统调试方便，且因为合束，光信号损失少，大大提高探测距离。

技术领域

本申请涉及人工智能技术领域，尤其涉及一种激光雷达同轴光学系统及激光雷达。

背景技术

激光雷达是以激光器作为发射光源，采用光电探测技术手段的主动距离探测设备，其具有体积小，测量精度高的优点，被广泛应用于无人驾驶、自动导航车（AutomaticGuided Vehicle，AGV）、机器人等领域。

目前常见的激光雷达，其发射光束和接收光束采用非同轴设计，此种设计的激光雷达光束不会对光电接收器构成威胁，但是，从实际应用的结果来看这种非同轴设计存在着许多不足之处，首先，在非同轴激光雷达结构的情况下为保证发射光束与接收光束始终保持共轴或平行，需要对发射部件和接收部件进行调试，耗时耗力，且在户外等环境下操作困难；其次在使用过程中，以下问题均可能引起发射光束光轴和接收光束光轴的不平行：半导体激光器的状态、各光学部件的工作状态与位置变化，四季环境温度的变化均会导致发射光轴与接收光轴的不平行，进而影响激光雷达精确程度；另外非同轴结构意味着两套光学装置，增加了整个激光雷达的体积，光路上存在探测盲区。

发明内容

本申请的目的在于提出一种激光雷达同轴光学系统及激光雷达，通过共轴光路设计，将发射和接收的光路经过带孔反射镜合束以后，再经过MEMS振镜扫描，解决了现有非同轴激光雷达存在的调试费时费力，受光学元件、环境影响大，体积大的问题。

为达此目的，本申请实施例采用以下技术方案：

第一方面，一种激光雷达光学系统，包括发射光学单元、接收光学单元，发射光学单元，发射光学单元包括激光器、准直透镜、MEMS振镜，接收光学单元包括接收透镜、带孔反射镜，其中，在激光器发射光束的后续光路上依次设置准直透镜、带孔反射镜、MEMS振镜，激光器发射光束经准直透镜准直后，穿过带孔反射镜的小孔入射MEMS振镜，MEMS振镜将入射激光偏转反射到目标物上，目标物反射光经MEMS振镜反射进入接收光学单元。

可选的，所述的激光器发射光束入射MEMS振镜的入射角为25-30度，MEMS振镜对激光器发射光束偏转角度为正负20度。

可选的，所述的激光器发射光束入射MEMS振镜的入射角为26-28度，MEMS振镜对激光器发射光束偏转角度为正负10度。

可选的，所述的带孔反射镜平面与激光器发射光束之间的夹角为30—60度。

可选的，所述的带孔反射镜平面与激光器发射光束之间的夹角为45度。

可选的，所述的接收透镜光轴与激光器发射光束光轴互相垂直。

可选的，所述的一种激光雷达光学系统，还包括外壳、窗口镜，所述的发射光学单元、接收光学单元设置在外壳内，窗口镜设置在外壳上，所述的激光发射光束经发射光学单元MEMS振镜偏转后，经窗口镜后射出，目标物反射的激光经MEMS振镜再次反射进入接收光学单元。

可选的，所述的一种激光雷达光学系统，以准直镜头、带孔反射镜、MEMS振镜和接收镜头的中心所在的平面为基准面，所述的窗口镜与基准面之间的夹角大于0度，且小于20度。

可选的，所述的窗口镜与基准面之间的夹角大于0度，且小于15度。