[实用新型]一种激光雷达光学系统

说明书

本实用新型属于激光雷达技术领域，具体涉及一种激光雷达光学系统，其中激光雷达光学系统包括：收发物镜装置和罩设在收发物镜装置外侧的环形遮光罩；以及所述收发物镜装置的一侧设有柱面补偿板，以补偿环形遮光罩带给收发物镜装置的像差；本实用新型的激光雷达光学系统通过设置柱面补偿板补偿环形遮光罩带来的子午面的像散，发射物镜组和接收物镜组只需使用普通的球面透镜而不需要使用高阶非球面或者非球面与柱面结合形式的透镜，就可以实现30°(±15°)视场的像差校正，满足测距发射和接收的使用要求，使得本激光雷达光学系统具有成本低、测量距离可达200米的优点。

技术领域

本实用新型属于激光雷达技术领域，具体涉及一种激光雷达光学系统。

背景技术

激光雷达传感器广泛应用于多个领域，如汽车自动驾驶、测绘、三维建模等。美国Velodyne公司生产的一系列产品中较为典型的是32线激光雷达传感器，采用非同轴系统且发射及接收相邻的结构，将整个发射及接收系统组成一个整体，可以随转子转动，并用环形遮光罩将发射及接收系统封装，确保产品在一系列复杂的环境条件下运行。由于环形遮光罩带来的像差，给发射及接收物镜的光学设计像差校正带来一定的困难，若物镜的像差偏大，会直接影响到测量距离，虽然可以用非球面及柱面一体透镜的形式对其相差进行校正，但目前国内对非球面及柱面一体透镜的加工成本高及技术不成熟。因此要想实现如Velodyne公司产品的长距离测量性能，激光雷达光学系统设计需在现有国内光学冷加工基础上，解决环形遮光罩带来的像差。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种激光雷达光学系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种激光雷达光学系统，包括：收发物镜装置和罩设在收发物镜装置外侧的环形遮光罩；以及所述收发物镜装置的一侧设有柱面补偿板，以补偿环形遮光罩带给收发物镜装置的像差。

进一步，所述收发物镜装置包括：对称设置的发射物镜组和接收物镜组；以及所述柱面补偿板为矩形柱面补偿板或圆形柱面补偿板或方形柱面补偿板。

进一步，所述柱面补偿板位于发射物镜组、接收物镜组均靠近环形遮光罩的一侧，且柱面补偿板的内弧侧朝向发射物镜组、接收物镜组。

进一步，所述柱面补偿板位于发射物镜组、接收物镜组均远离环形遮光罩的一侧，且柱面补偿板的外弧侧朝向发射物镜组、接收物镜组。

进一步，所述柱面补偿板包括：第一补偿板和第二补偿板；所述第一补偿板位于发射物镜组靠近环形遮光罩的一侧，且第一补偿板的内弧侧朝向发射物镜组；以及所述第二补偿板位于接收物镜组靠近环形遮光罩的一侧，且第二补偿板的内弧侧朝向接收物镜组。

进一步，所述柱面补偿板包括：第一补偿板和第二补偿板；所述第一补偿板位于发射物镜组远离环形遮光罩的一侧，且第一补偿板的外弧侧朝向发射物镜组；以及所述第二补偿板位于接收物镜组远离环形遮光罩的一侧，且第二补偿板的外弧侧朝向接收物镜组。

进一步，所述柱面补偿板采用PMMA材料、COC塑料或玻璃材料。

进一步，所述发射物镜组和接收物镜组的结构相同，且均包括：第一单片球面透镜、第二单片球面透镜和第三单片球面透镜；且第一单片球面透镜的材料为H-ZLAF55A玻璃材料；第二单片球面透镜的材料为H-F2玻璃材料；以及第三单片球面透镜的材料为H-ZLAF55A玻璃材料；进一步，所述激光雷达光学系统还包括：第一发射反光片、第二发射反光片和发射面，以及第一接收反光片、第二接收反光片和接收面；各反光片均采用镀有测距发射激光波长高反膜的平板玻璃。

又一方面，本实用新型还提供了一种激光雷达光学系统的像差补偿方法，包括：通过在收发物镜装置的一侧设置柱面补偿板，补偿环形遮光罩带给收发物镜装置的像差。