[發明專利]一種改變激光掃描分辨率的異形透鏡組件及三維激光雷達

在審

• 申請號: 202211075853.2
• 申請日: 2022-09-02
• 公開（公告）號: CN115327509A
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 楊盈瑩;林學春;章旭;朱國安;南宗良;劉曉琪
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: G01S7/481
• 分類號: G01S7/481;G01S17/88
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王文思

本公開提供了一種改變激光掃描分辨率的異形透鏡組件，包括：平板透鏡，其包括相對設置且相互平行的第一平面及第二平面；N個第一直角透鏡，位于平板透鏡的第一平面；其中，每個第一直角透鏡對應一束激光掃描光線，用于將與其對應的激光掃描光線進行聚焦透射處理；N為大于等于2的正整數；N個第二直角透鏡，位于所述平板透鏡的第二平面；其中，N個第二直角透鏡與N個第一直角透鏡一一對應，N個第二直角透鏡用于將N個第一直角透鏡輸出的激光掃描光線再次進行聚焦透射處理，以使照射在待測區域鐵軌上的掃描光線均勻分布。

技術領域

本公開涉及激光雷達技術領域，具體涉及一種改變激光掃描分辨率的異形透鏡組件及三維激光雷達。

背景技術

激光雷達利用激光器作為發射光源，采用光電探測技術手段的主動遙感設備。激光雷達是激光技術與現代光電探測技術結合的先進探測方式，其由發射系統、接收系統、信息處理等部分組成。三維激光雷達是利用激光作為發射源，并接收返回的信息來描述被測量物理的表面形態的。由于被測物體的位置及反射率不同，接收到的返回信號也有區別。三維激光雷達測得的三維信息是利用激光雷達中激光光線的掃描來測量一整片待測區域，得到成千上萬個包含距離深度信息的點組成的表面形態，形成三維點云圖形。

市場上商業化的雷達受限于元器件性能及體積、成本等條件，其分辨率及視場角往往不能滿足于特殊場景的用途。鐵路監測用激光雷達系統要求激光雷達對鐵路上闖入的小型障礙物(20cm×20cm×20cm)做到精準識別，并進行告警，這就要求激光雷達分辨率高。而市場上多數成品三維激光雷達不能滿足鐵路部門的要求，特別是監測距離超過100m時無法分辨20cm×20cm×20cm障礙物。

發明內容

為了解決現有技術中上述問題，本公開提供了一種改變激光掃描分辨率的異形透鏡組件及三維激光雷達，旨在對雷達發射的激光掃描光線進行聚焦透射處理，解決雷達在監測距離較大時無法分辨障礙物的技術問題。

本公開的第一個方面提供了一種改變激光掃描分辨率的異形透鏡組件，包括：平板透鏡，其包括相對設置且相互平行的第一平面及第二平面；N個第一直角透鏡，位于平板透鏡的第一平面；其中，每個第一直角透鏡對應一束激光掃描光線，用于將與其對應的激光掃描光線進行聚焦透射處理；N為大于等于2的正整數；N個第二直角透鏡，位于平板透鏡的第二平面；其中，N個第二直角透鏡與N個第一直角透鏡一一對應，N個第二直角透鏡用于將N個第一直角透鏡輸出的激光掃描光線再次進行聚焦透射處理，以使照射在待測區域鐵軌上的掃描光線均勻分布。

進一步地，每個第一直角透鏡的一透鏡直邊位于平板透鏡的一側上，透鏡斜邊與其對應的激光掃描光線垂直。

進一步地，平板透鏡與多束激光掃描光線中位于中間位置的激光掃描光線垂直。

進一步地，多束激光掃描光線中相鄰兩個激光掃描光線的夾角θ相等，每個第一直角透鏡中與平板透鏡接觸的一內角大小也為θ。

進一步地，N個第一直角透鏡及N個第二直角透鏡的折射率相同；以及，N個第二直角透鏡的折射角度大于N個第一直角透鏡的折射角度。

進一步地，N個第一直角透鏡中的一半第一直角透鏡與另一半第一直角透鏡相對設置于平板透鏡的一側。

進一步地，N個第一直角透鏡、平板透鏡及N個第二直角透鏡均由透明介質構成。

進一步地，該改變激光掃描分辨率的異形透鏡組件設置于雷達發射口前方。

進一步地，N個第二直角透鏡與平板透鏡接觸的內角大于N個第一直角透鏡與平板透鏡接觸的內角θ。

本公開的第二個方面提供了一種三維激光雷達，包括：如本公開第一個方面提供的改變激光掃描分辨率的異形透鏡組件，該改變激光掃描分辨率的異形透鏡組件設置于雷達發射口前方，用于對雷達發射的多束激光掃描光線進行聚焦透射處理，以使照射在待測區域鐵軌上的掃描光線均勻分布。