[發明專利]一種激光雷達光學接收系統

在審

• 申請號: 201911270098.1
• 申請日: 2019-12-12
• 公開（公告）號: CN110764073A
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 羅聯鏡;丁廣雷;汪兆永;李明
• 申請（專利權）人: 福建海創光電有限公司
• 主分類號: G01S7/486
• 分類號: G01S7/486;G01S7/4912;G01S7/481
• 代理公司: 35211 福州君誠知識產權代理有限公司
• 代理人: 蘇麗云

本發明公開了一種激光雷達光學接收系統，包括：激光雷達接收鏡頭，用于匯聚入射的光信號并聚焦輸出；探測單元，用于接收激光雷達接收鏡頭聚焦輸出的光信號；激光雷達接收鏡頭聚焦形成的焦面位于探測單元的接收面上且該焦面等于或小于探測單元的接收面的感光元面積。本發明系統中激光雷達鏡頭將大視場角度信息經過鏡頭匯聚、準直、再匯聚到單個探測器的激光雷達接收系統。滿足了垂直于激光雷達發射平面的高度信息接收，又減少了探測器在激光雷達系統中的使用數量，同時滿足激光雷達的小型化要求。另外，采用單個探測元件，使得封裝尺寸可以小型化，解決了線列或者陣列探測單元的高成本問題,促進激光雷達走向真正意義的民用化。

技術領域

本發明屬于激光通訊器件領域，尤其是可用于汽車無人駕駛、機器人偵查、無人機探測、自動掃地機等設備的激光通訊器件領域，具體涉及一種激光雷達光學接收系統。

背景技術

激光雷達是工作在光頻波段的雷達，它利用光頻波段的電磁波先向目標發射探測信號，然后將其反射回來接收到的同波信號與發射信號進行信息處理，從而獲得目標的位置(距離、方位和高度)、運動狀態(速度、姿態)等信息，實現對目標的探測、跟蹤和識別。由于激光雷達具有進度高、抗干擾能力強、結構較簡單、使用方便，無論在軍用領域還是民用生產、生活的各個領域得到了日益廣泛的應用和不斷的擴展，成為社會發展服務中不可或缺的高技術手段。伴隨著目前人工智能技術開發的熱潮，激光雷達在汽車無人駕駛、無人機、智能掃地機器人等領域得到 前所未有的青睞，為激光雷達應用開辟了廣闊的市場。

目前激光雷達的一個重要的指標是線數。按線數分類有常見的有單線，4線，16線，32線,64線、128線等。由于單線式激光雷達的數據缺少一個維度，只能描述線狀信息，無法描述面。因此無法得到物體垂直于激光雷達發射平面的高度信息。多線雷達是目前自動駕駛等領域最主要使用的雷達，但售價極高，一個64線的激光雷達售價高達幾萬美元。其昂貴的主要原因是由于采用多少線的激光雷達需要對應多少個的探測器，而多個探測器的排列繁瑣，且價格相對比較昂貴，因此多線式激光雷達售價昂貴，也在一定程度上限制了民用的發展。盡可能的減少使用探測器的數量，以及采用消費品級別的探測器將是推動激光類邁入真正民用的關鍵技術。

發明內容

針對現有技術的情況，本發明的目的在于提供一種小體積、小畸變、大角度范圍、大通光量、光斑均勻度高、噪聲干擾低的窄帶濾光功能的激光雷達光學接收系統，其適用于激光雷達測距接收、激光雷達測繪系統接收，運用于汽車無人駕駛、機器人偵察、無人機探測、自動掃地機等。

為了實現上述的技術目的，本發明采用的技術方案為：

一種激光雷達光學接收系統，其包括：

激光雷達接收鏡頭，用于匯聚入射的光信號并聚焦輸出；

探測單元，用于接收激光雷達接收鏡頭聚焦輸出的光信號；

所述激光雷達接收鏡頭聚焦形成的焦面位于探測單元的接收面上且該焦面等于或小于探測單元的接收面的感光元面積。

本方案激光雷達接收鏡頭的主要功能為將大視場范圍內接收的光信號，匯聚于焦面的極小范圍內，且其聚焦范圍不大于所選型探測單元的感光元面積；在其主要功能上，可以增加任何改善光學性能或實現特殊目的的光學或機械元部件，包括但不限于光學濾波片、光闌、窗片，等等；而所述的探測單元可以為任何工作原理、型號的探測元件。

作為一種可能的實施方式，進一步，所述的激光雷達接收鏡頭包括沿光路依序設置的第一聚光透鏡組、濾光片、固定光闌、第一準直透鏡組和第二聚光透鏡組，其中，所述的第一聚光透鏡組為負光焦度聚光透鏡組，所述的第二聚光透鏡組為正光焦度聚光透鏡組，由第一聚光透鏡組接收的光信號依序經過濾光片、固定光闌、第一準直透鏡組和第二聚光透鏡組后，由第二聚光透鏡組聚焦輸出。