[实用新型]激光雷达光学装置及激光雷达系统

说明书

本实用新型提供一种激光雷达光学装置及激光雷达系统，通过在激光发射单元增设第一楔形镜，由第一楔形镜改变激光发射器件的出射激光的光轴方向，由准直镜组对激光发射器件的出射激光进行准直，所得到的垂直视场分布则为所需的非对称视场分布，再通过在激光接收单元增设第二楔形镜，由第二楔形镜改变回波光束的光轴方向，由汇聚镜组对回波光束进行汇聚，从而实现激光探测器件对回波光束的接收。本实用新型通过增设第一楔形镜实现改变垂直视场分布，且改变第一楔形镜可实现不同的垂直视场分布，不需要改变和调试其他器件，降低设计难度，简化调试工艺，缩短制造周期，降低制造成本；且可以减小边缘像差，显著改善边缘视场光束的成像质量。

技术领域

本实用新型涉及激光雷达技术领域，尤其涉及一种激光雷达光学装置及激光雷达系统。

背景技术

激光雷达是激光技术与大气光学、目标和环境特性、雷达技术、光机电一体化、计算机技术等相结合的产物。激光作为其光源，有着单色性好、准直性高、相干性强等优点，被广泛的用于距离测量，大气探测，道路监控等各个领域。

目前大多数激光雷达系统以固定的垂直视场和分辨率对预定范围内的目标进行检测，垂直视场角关于中轴线对称的结构比较常见也相对简单一些，如果要将垂直视场角变为非对称分布的形式，或者改变整个系统的垂直分辨率，需要对整个激光雷达的结构重新进行设计并重新进行调试。同时这种设计有一定的局限性，只能满足该垂直视场分布的需求，若需要得到其它垂直视场角或者垂直分辨率的激光雷达系统，还需要再次进行设计与调试，花费大量的人力和物力成本。

实用新型内容

本实用新型提供一种激光雷达光学装置及激光雷达系统，以在不需要重新设计和调试激光发射器件的基础上，实现改变激光雷达系统的垂直视场分布，降低人力和物力成本，简化调试工艺，缩短制造周期，提高效率。

本实用新型的第一方面是提供一种激光雷达光学装置，包括：激光发射单元和激光接收单元；

其中，所述激光发射单元包括激光发射器件、第一楔形镜以及准直镜组，所述准直镜组用于对所述激光发射器件的出射激光进行准直，所述第一楔形镜用于改变所述激光发射器件的出射激光的光轴方向，进而改变激光雷达的垂直视场分布；

所述激光接收单元包括激光探测器件、第二楔形镜以及汇聚镜组，所述汇聚镜组用于对回波光束进行汇聚，所述第二楔形镜用于改变所述回波光束的光轴方向，并由所述激光探测器件接收。

进一步的，所述第一楔形镜位于所述激光发射器件和所述准直镜组之间；或者，所述第一楔形镜位于所述准直镜组背离所述激光发射器件的一侧；或者，所述第一楔形镜位于所述准直镜组中相邻两个镜片之间；

所述第二楔形镜位于所述汇聚镜组和所述激光探测器件之间；或者，所述第二楔形镜位于所述汇聚镜组背离所述激光探测器件的一侧；或者，所述第二楔形镜位于所述汇聚镜组中相邻两个镜片之间。

进一步的，所述第一楔形镜的折射率在垂直方向上具有梯度折射率。

进一步的，所述第一楔形镜的梯度折射率的梯度数量小于或等于所述激光发射器件的数量，且每一梯度上至少有一束出射激光通过。

进一步的，所述激光发射器件的数量不少于2个，且垂直方向上相邻两路出射激光的光轴的夹角不小于0.2°；和/或

所述第一楔形镜的楔角为大于0°、且小于或等于54°；和/或

所述第一楔形镜的梯度折射率的范围为1.3～2.45。

进一步的，所述第二楔形镜的折射率在垂直方向上具有梯度折射率。

进一步的，所述第二楔形镜的梯度设置率的梯度数量小于或等于所述激光探测器件的数量，且每一梯度上至少有一束回波光束通过。