[实用新型]一种大视场激光雷达光学扫描装置

说明书

本实用新型属于点云扫描领域，公开了一种大视场激光雷达光学扫描装置，包括用于激发激光的激光出射单元、用于接收入射激光的激光接收单元，还包括用于将出射激光进行偏转形成扫描断面的旋转扫描单元；所述旋转扫描单元包括与激光出射单元激发的出射激光呈45°角的扫描镜，以及用于驱动扫描镜自转的驱动装置。本实用新型的原理在于利用驱动装置驱动扫描镜旋转，从而将出射激光反射到不同角度形成较大的扫描断面。

技术领域

本实用新型属于点云扫描领域，尤其涉及一种运用于激光雷达的光学扫描装置。

背景技术

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。其工作原理是向目标发射探测信号（激光束）,然后将接收到的从目标反射回来的信号（目标回波）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,如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数,从而对飞机、导弹等目标进行探测、跟踪和识别。它由激光发射机、光学接收机、转台和信息处理系统等组成，激光器将电脉冲变成光脉冲发射出去，光接收机再把从目标反射回来的光脉冲还原成电脉冲，送到显示器。

机械式扫描方法是远距离激光雷达的主要实现方式，相比于MEMS、OPA等新扫描方法，机械扫描具有光学口径大，视场范围大的特点，尤其适合于大口径光学扫描。机械扫描通常利用光学元器件对光线的反射和折射原理实现，折射原理需要光线多次穿透光学元器件，其光学利用率不高。反射扫描体制常见的反射镜面包括多面镜和椭圆镜（斜45°镜），多面镜扫描视场角小，不利于实现大范围扫描。光学扫描装置的设计，需要考虑系统视场角、扫描速度、通光口径、测角要求和回转动平衡等问题，现有的技术很难达到。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种大视场激光雷达光学扫描装置，能够满足激光雷达大视场角范围和远距离测量的要求。

为解决以上技术问题，本实用新型的技术方案为采用一种大视场激光雷达光学扫描装置，包括用于激发激光的激光出射单元、用于接收入射激光的激光接收单元，其特征在于：还包括用于将出射激光进行偏转形成扫描断面的旋转扫描单元；

所述激光出射单元包括依次连接的脉冲光纤激光光源、激光准直器；

所述激光接收单元包括依次安装的窄带滤光片、非球面接收透镜、光电转换传感器；所述激光接收单元与出射激光所在直线垂直布置，还包括设置在激光出射单元和旋转扫描单元之间用于将入射激光反射到激光接收单元上的固定反射镜，所述固定反射镜与出射激光所在直线成45°角，且固定反射镜上开有供出射激光通过的孔；

所述旋转扫描单元包括与激光出射单元激发的出射激光呈45°角的扫描镜，以及用于驱动扫描镜自转的驱动装置；所述驱动装置包括电机，所述电机输出轴上设置有扫描镜支架；所述扫描镜固定在扫描镜支架上；还包括与电机连接的圆光栅编码器以及光栅读数头。本实用新型的原理在于利用驱动装置驱动扫描镜旋转，从而将出射激光反射到不同角度形成较大的扫描断面。

作为一种改进，所述扫描镜为椭圆形，所述驱动装置可驱动扫描镜以出射激光所在直线为轴心自转。

作为一种改进，所述扫描镜由铝材质整体加工而成；其镜面镀有反射膜。镜面采用精密机加和光学研磨工艺，实现镜面平整度达到入射光波长的1/4以上，光学反射率大于98%。

作为一种改进，所述脉冲光纤激光光源与激光准直器固定，再利用准直器压环将激光准直器固定在准直器支架上。

作为另一种更进一步的改进，所述扫描镜支架开有镂空；所述扫描镜支架上固定有配重环。镂空减轻整个设备的重量。由于扫描镜为45°倾斜安装导致中心偏移，为了避免在转动的时候发生径向窜动，采用配重环使得重心重新回到旋转轴线上。

作为一种优选，所述圆光栅编码器刻度线≥10000线；所述光栅读数头的最大读出频率≥50MHZ；并且光栅读数头为三向输出，包括ABZ三路脉冲，其中AB向相位差90°，Z向为零点信号。