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激光雷达的发射装置及激光雷达的制作方法

来源:小编  |  发布时间: 2026-09-21  |   次浏览

  

激光雷达的发射装置及激光雷达的制作方法(图1)

  1、激光雷达主要工作原理为:激光二极管(ld)向目标发射探测信号(激光光束),然后接收到从目标反射回来的信号并作适当处理后,获得与目标有关的信息,从而对目标进行探测、跟踪和识别。由于受限于ld的发光端面的长宽比,发光横截面通常呈现出椭圆的形状,使得激光雷达的准直度和扫描范围受到极大的限制。常规的技术方案一般采取快轴准直(fac)+慢轴准直(sac)的方案,然而该方案中所采用的标准圆柱面透镜对光束的控制能力较差,光束准直效果不佳,而且在对光束的快轴方向进行准直处理的过程中,难以同时对光束的慢轴方向进行扩束处理,使得在远距离的情况下激光光束的光场形状分布不规则,扫描范围小。因此需要一种能够兼顾发射激光的准直度和扫描范围的发射装置,以实现同步改变发射激光的光场的高度和宽度。

  1、本发明的目的是提供一种既能够提升激光光束的准直度,又不牺牲激光光束的扫描范围的激光雷达的发射装置及激光雷达。

  2、为了实现上述目的,本发明公开了一种激光雷达的发射装置,包括:沿光轴方向由物侧至像侧依次设置的激光器、第一透镜组件和第二透镜组件;所述第一透镜组件用于调节所述激光器输出的发射激光的快轴发散角,所述第二透镜组件用于调节所述第一透镜组件输出的激光的慢轴发散角;借助于所述第一透镜组件和所述第二透镜组件,所述激光器输出的发射激光的所述快轴发散角和所述慢轴发散角同步变化。

  3、较佳地,所述第一透镜组件包括第一光学元件、第二光学元件及第三光学元件,所述第二透镜组件包括第四光学元件;所述第一光学元件、所述第二光学元件及所述第三光学元件均具有负曲率半径,所述第四光学元件具有正曲率半径;所述第一光学元件、所述第二光学元件及所述第三光学元件依次间隔设置在所述激光器输出的发射激光的方向上,所述第四光学元件设置在所述第三光学元件输出的激光的方向上。

  4、较佳地,所述激光器与所述第一光学元件之间的间距为1.55mm;所述第三光学元件与所述第四光学元件之间的间距为2.00mm。

  5、较佳地,所述第一光学元件与所述第二光学元件之间的间距为2.620mm;所述第二光学元件与所述第三光学元件之间的间距为3.120mm。

  6、较佳地,所述第一光学元件的焦距与所述第一透镜组件的整体焦距之比为0.7889;所述第二光学元件的焦距与所述第一透镜组件的整体焦距之比为-4.4945;所述第三光学元件的焦距与所述第一透镜组件的整体焦距之比为1.5040,所述第四光学元件的焦距约为-13.85mm。

  7、较佳地,所述第一光学元件和所述第二光学元件的折射率均为1.5;所述第三光学元件和所述第四光学元件的折射率均为2.0。

  8、较佳地,所述第一光学元件的色散系数为66.9;所述第二光学元件的色散系数为70.4;所述第三光学元件的色散系数与所述第四光学元件的色散系数均为28.3。

  9、较佳地,所述第一光学元件的厚度为3.79mm;所述第二光学元件的厚度为3.60mm;所述第三光学元件的厚度为5.20mm;所述第四光学元件的厚度为3.00mm。

  10、较佳地,所述第一光学元件、所述第二光学元件、所述第三光学元件及所述第四光学元件均为对称结构。

  12、与现有技术相比,本发明公开的上述技术方案中,激光雷达的发射装置包括沿光轴方向由物侧至像侧依次设置的激光器、第一透镜组件和第二透镜组件,激光器发出的发射激光先经过第一透镜组件,然后再经过第二透镜组件后输出;其中,第一透镜组件和第二透镜组件分别对发射激光的快轴发散角和慢轴发散角进行调节,使得快轴发散角和慢轴发散角同步发生变化,从而同步改变发射装置输出的激光光束的光场的高度和宽度;可知,上述装置能够在不牺牲激光光束的扫描范围的情况下,提高激光光束的准直度。

  1.一种激光雷达的发射装置,其特征在于,包括:沿光轴方向由物侧至像侧依次设置的激光器、第一透镜组件和第二透镜组件;

  2.根据权利要求1所述的激光雷达的发射装置,其特征在于,所述第一透镜组件包括第一光学元件、第二光学元件及第三光学元件,所述第二透镜组件包括第四光学元件;所述第一光学元件、所述第二光学元件及所述第三光学元件均具有负曲率半径,所述第四光学元件具有正曲率半径;

  3.根据权利要求2所述的激光雷达的发射装置,其特征在于,所述激光器与所述第一光学元件之间的间距为1.55mm;所述第三光学元件与所述第四光学元件之间的间距为2.00mm。

  4.根据权利要求2所述的激光雷达的发射装置,其特征在于,所述第一光学元件与所述第二光学元件之间的间距为2.62mm;所述第二光学元件与所述第三光学元件之间的间距为3.12mm。

  5.根据权利要求2所述的激光雷达的发射装置,其特征在于,所述第一光学元件的焦距与所述第一透镜组件的整体焦距之比为0.7889;所述第二光学元件的焦距与所述第一透镜组件的整体焦距之比为-4.4945;所述第三光学元件的焦距与所述第一透镜组件的整体焦距之比为1.5040;所述第四光学元件的焦距约为-13.85mm。

  6.根据权利要求2所述的激光雷达的发射装置,其特征在于,所述第一光学元件和所述第二光学元件的折射率均为1.5;所述第三光学元件和所述第四光学元件的折射率均为2.0。

  7.根据权利要求2所述的激光雷达的发射装置,其特征在于,所述第一光学元件的色散系数为66.9;所述第二光学元件的色散系数为70.4;所述第三光学元件的色散系数与所述第四光学元件的色散系数均为28.3。

  8.根据权利要求2所述的激光雷达的发射装置,其特征在于,所述第一光学元件的厚度为3.79mm;所述第二光学元件的厚度为3.60mm;所述第三光学元件的厚度为5.20mm;所述第四光学元件的厚度为3.00mm。

  9.根据权利要求2所述的激光雷达的发射装置,其特征在于,所述第一光学元件、所述第二光学元件、所述第三光学元件及所述第四光学元件均为对称结构。

  10.一种激光雷达,其特征在于,包括:发射装置,所述发射装置如权利要求1-9任意一项所述。

  本发明公开了一种激光雷达的发射装置及激光雷达,该发射装置包括:沿光轴方向由物侧至像侧依次设置的激光器、第一透镜组件和第二透镜组件;第一透镜组件用于调节激光器输出的发射激光的快轴发散角,第二透镜组件用于调节第一透镜组件输出的激光的慢轴发散角;借助于第一透镜组件和第二透镜组件,激光器输出的发射激光的快轴发散角和慢轴发散角同步变化。基于上述发射装置,实现了同步改变发射激光的光场的高度和宽度,从而在不牺牲激光光束的扫描范围的情况下,提高了发射激光的准直度。


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