[发明专利]一种车载激光雷达的光学准直系统

说明书

本发明公开了一种车载激光雷达的光学准直系统，从半导体激光光源到目标物体快轴准直系统及慢轴准直系统构成，快轴准直系统由两片前组柱透镜组成，慢轴准直系统由一片后组柱透镜构成，前组柱透镜的母线方向与半导体激光光源的快轴方向相互垂直，前组柱透镜的母线方向与后组柱透镜的母线方向相互垂直，光学准直系统的慢轴焦距fy满足：16mm≤fy≤20mm；快轴焦距fx满足：4mm≤fx≤5mm；近轴工作F#满足：F#：1.6，光学总长度TTL25mm，优点在于通过采用柱透镜，并对各个柱透镜的母线方向进行特定的设置，降低了加工难度和成本，并提高了准直性能。

技术领域

本发明涉及一种光学准直系统，特别涉及一种车载激光雷达的光学准直系统。

背景技术

激光雷达是激光探测和激光测距系统（Light detection and ranging，LIDAR）的简称，是一种以脉冲激光或连续激光为光源的主动光学测量装置。随着信息技术、光电子技术以及半导体技术的不断发展，激光雷达的功能和性能也越来越强大，形成性能较为新颖的雷达体制，实现光、机、电的一体化融合，成为现代先进的光学遥感技术。激光雷达一般主要由发射系统、接收系统、信息处理系统组成。其中，发射系统用来向目标物发射激光信号，接收系统用来接收在目标物上进行反射后的激光信号，信息处理系统主要用来对接收到的激光信号进行处理。由于目前的激光雷达更多地使用半导体激光光源，而半导体激光光源快慢轴的发光尺寸及发散角相差较大，为了使车载激光雷达发射的激光能够在照射到较远的目标物体时维持较高的功率密度，需要对车载激光雷达的激光光源进行光学准直。

为了保证半导体激光器发射的激光的良好的准直性，目前使用的光学准直系统通常采用非球面透镜来构成。但采用非球面透镜加工难度大，加工成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种准直性能好且加工成本相对较低的车载激光雷达的光学准直系统。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种车载激光雷达的光学准直系统，从半导体激光光源到目标物体由用于对所述的半导体激光光源的快轴进行准直的快轴准直系统及用于对所述的半导体激光光源的慢轴进行准直的慢轴准直系统构成，所述的快轴准直系统由两片前组柱透镜组成，所述的慢轴准直系统由一片后组柱透镜构成，所述的前组柱透镜的母线方向与所述的半导体激光光源的快轴方向相互垂直，所述的前组柱透镜的母线方向与所述的后组柱透镜的母线方向相互垂直，光学准直系统的慢轴焦距fy满足：16mm≤fy≤20mm；快轴焦距fx满足：4mm≤fx≤5mm；近轴工作F#满足：F#：1.6，光学总长度TTL25mm。

所述的前组柱透镜为正光焦度的平凸柱透镜，靠近光源一侧为平面，远离光源一侧为圆柱面。

所述的后组柱透镜为正光焦度的平凸柱透镜，靠近光源一侧为平面，远离光源一侧为圆柱面。

所述的快轴准直系统和所述的慢轴准直系统的焦面在所述的半导体激光光源的发光面处重合。

所述的前组柱透镜的表面和所述的后组柱透镜的表面均设置有近红外的增透膜。

与现有技术相比，本发明的优点在于通过采用柱透镜，并对各个柱透镜的母线方向进行特定的设置，不仅解决了因采用非球面玻璃镜片带来的加工难度和成本问题，而且经过本发明光学准直系统后的半导体激光光源的快轴发散角可有原来的Θ┴=±25°收敛到Θ┴=±0.08°，慢轴发散角可有原来的Θ‖=±10°收敛到Θ‖=±0.344°。

附图说明

图1为本发明的结构及光路示意图；

图2为本发明实施例的快轴方向准直的光路示意图；

图3为本发明实施例的慢轴方向准直的光路示意图；

图4为本发明实施例的光学准直系统在50米处形成的光斑效果示意图片。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。