本發(fā)明屬于光學(xué)，尤其涉及一種基于變束光路的激光測(cè)量設(shè)備及其電子設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、激光雷達(dá)是以發(fā)射激光束探測(cè)目標(biāo)的位置、速度等特征量的雷達(dá)系統(tǒng)，常用于激光測(cè)風(fēng)、激光測(cè)距、激光掃描等領(lǐng)域。激光雷達(dá)的工作原理是向目標(biāo)發(fā)射探測(cè)信號(hào)(激光束)，然后將接收到的從目標(biāo)反射回來(lái)的信號(hào)(目標(biāo)回波)與發(fā)射信號(hào)進(jìn)行比較，作適當(dāng)處理后，就可獲得目標(biāo)的有關(guān)信息，如目標(biāo)距離、方位、高度、速度、姿態(tài)、甚至形狀等參數(shù)。

2、常見的激光雷達(dá)是由激光發(fā)射機(jī)、光學(xué)接收機(jī)、轉(zhuǎn)臺(tái)和信息處理系統(tǒng)等組成，在激光發(fā)射機(jī)的光學(xué)組件中，物鏡的數(shù)值孔徑受制于光源，通常為光纖數(shù)值孔徑，若為了實(shí)現(xiàn)高分辨率配置大口徑物鏡，大口徑物鏡的焦距較長(zhǎng)，導(dǎo)致整體設(shè)備的尺寸增加，很難保持光路的機(jī)械穩(wěn)定性，而且，為了調(diào)焦所需要調(diào)節(jié)的物點(diǎn)距離過(guò)大，導(dǎo)致激光測(cè)量設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、龐大、成本高，而且不易實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于變束光路的激光測(cè)量設(shè)備及其電子設(shè)備，能夠縮短物鏡的焦距，減少調(diào)焦所需要的物點(diǎn)調(diào)節(jié)距離，簡(jiǎn)化激光測(cè)量設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，降低成本。

2、第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于變束光路的激光測(cè)量設(shè)備，包括：

3、光源、變束光路和物鏡，所述物鏡的直徑與所述光源的數(shù)值孔徑成正比，所述變束光路包括第一準(zhǔn)直鏡和第二準(zhǔn)直鏡，所述第一準(zhǔn)直鏡位于所述第二準(zhǔn)直鏡與所述物鏡之間，所述第一準(zhǔn)直鏡的焦距小于所述第二準(zhǔn)直鏡的焦距，所述物鏡的焦距與直徑滿足以下關(guān)系：

4、其中，f0為所述物鏡的焦距，f1為所述第一準(zhǔn)直鏡的焦距，f2為所述第二準(zhǔn)直鏡的焦距，d為所述物鏡的直徑，na為所述光源的數(shù)值孔徑。

5、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，還包括調(diào)焦裝置，所述調(diào)焦裝置用于驅(qū)動(dòng)所述光源和所述變束光路移動(dòng)。

6、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述光源包括激光器、環(huán)形器和探測(cè)器，所述環(huán)形器位于所述激光器與所述變束光路之間，所述探測(cè)器位于所述環(huán)形器的側(cè)面，所述探測(cè)器的探測(cè)方向與所述激光器的出射方向垂直。

7、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，還包括本征參考信號(hào)采光機(jī)構(gòu)，所述本征參考信號(hào)采光機(jī)構(gòu)位于所述光源和所述變束光路之間，所述本征參考信號(hào)采光機(jī)構(gòu)用于采集參考光，所述參考光與所述光源的信號(hào)光在所述本征參考信號(hào)采光機(jī)構(gòu)中相干涉得到輸出光。

8、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述本征參考信號(hào)采光機(jī)構(gòu)的出光側(cè)為本征參考信號(hào)反射面，所述本征參考信號(hào)反射面與所述信號(hào)光的端面滿足以下關(guān)系：

9、其中，rl為所述參考光在所述輸出光中所占的比例，re為所述信號(hào)光的端面的反射率，θ1為所述本征參考信號(hào)反射面與所述信號(hào)光的端面所成的夾角，σ為光纖數(shù)值孔徑。

10、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，還包括折射掃描系統(tǒng)，所述折射掃描系統(tǒng)位于所述物鏡的后端。

11、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述折射掃描系統(tǒng)設(shè)置有可轉(zhuǎn)動(dòng)的折射楔鏡，所述折射楔鏡用于將所述物鏡的輸出光斑偏移成掃描光斑，所述掃描光斑滿足以下關(guān)系：

12、r＝l×tanθ2，其中，θ2為所述掃描光斑的偏移角度，r為所述掃描光斑相對(duì)于中心線的偏移距離，l為所述掃描光斑的掃描點(diǎn)與物鏡之間的距離。

13、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，還包括光電探測(cè)系統(tǒng)和信號(hào)處理系統(tǒng)，所述光電探測(cè)系統(tǒng)位于所述折射掃描系統(tǒng)的后端，所述信號(hào)處理系統(tǒng)位于所述光電探測(cè)系統(tǒng)的后端。

14、第二方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種激光測(cè)量設(shè)備，包括如第一方面所述的基于變束光路的激光測(cè)量設(shè)備。

15、本發(fā)明實(shí)施例包括：光源、變束光路和物鏡，所述物鏡的直徑與所述光源的數(shù)值孔徑成正比，所述變束光路包括第一準(zhǔn)直鏡和第二準(zhǔn)直鏡，所述第一準(zhǔn)直鏡位于所述第二準(zhǔn)直鏡與所述物鏡之間，所述第一準(zhǔn)直鏡的焦距小于所述第二準(zhǔn)直鏡的焦距。根據(jù)本實(shí)施例的技術(shù)方案，能夠以變束光路的焦距比作為物鏡焦距的縮小系數(shù)，從而在物鏡直徑不變的情況下減少物鏡的焦距，在調(diào)焦過(guò)程中，變束光路的焦距比能夠放大聚焦點(diǎn)的距離變化幅度，從而減少調(diào)焦所需要的物點(diǎn)調(diào)節(jié)距離，簡(jiǎn)化激光測(cè)量設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，降低成本。

技術(shù)特征：

1.一種基于變束光路的激光測(cè)量設(shè)備，其特征在于，包括：光源、變束光路和物鏡，所述物鏡的直徑與所述光源的數(shù)值孔徑成正比，所述變束光路包括第一準(zhǔn)直鏡和第二準(zhǔn)直鏡，所述第一準(zhǔn)直鏡位于所述第二準(zhǔn)直鏡與所述物鏡之間，所述第一準(zhǔn)直鏡的焦距小于所述第二準(zhǔn)直鏡的焦距，所述物鏡的焦距與直徑滿足以下關(guān)系：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于變束光路的激光測(cè)量設(shè)備，其特征在于，還包括調(diào)焦裝置，所述調(diào)焦裝置用于驅(qū)動(dòng)所述光源和所述變束光路移動(dòng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于變束光路的激光測(cè)量設(shè)備，其特征在于，所述光源包括激光器、環(huán)形器和探測(cè)器，所述環(huán)形器位于所述激光器與所述變束光路之間，所述探測(cè)器位于所述環(huán)形器的側(cè)面，所述探測(cè)器的探測(cè)方向與所述激光器的出射方向垂直。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的基于變束光路的激光測(cè)量設(shè)備，其特征在于，還包括本征參考信號(hào)采光機(jī)構(gòu)，所述本征參考信號(hào)采光機(jī)構(gòu)位于所述光源和所述變束光路之間，所述本征參考信號(hào)采光機(jī)構(gòu)用于采集參考光，所述參考光與所述光源的信號(hào)光在所述本征參考信號(hào)采光機(jī)構(gòu)中相干涉得到輸出光。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于變束光路的激光測(cè)量設(shè)備，其特征在于，所述本征參考信號(hào)采光機(jī)構(gòu)的出光側(cè)為本征參考信號(hào)反射面，所述本征參考信號(hào)反射面與所述信號(hào)光的端面滿足以下關(guān)系：

6.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的基于變束光路的激光測(cè)量設(shè)備，其特征在于，還包括折射掃描系統(tǒng)，所述折射掃描系統(tǒng)位于所述物鏡的后端。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于變束光路的激光測(cè)量設(shè)備，其特征在于，所述折射掃描系統(tǒng)設(shè)置有可轉(zhuǎn)動(dòng)的折射楔鏡，所述折射楔鏡用于將所述物鏡的輸出光斑偏移成掃描光斑，所述掃描光斑滿足以下關(guān)系：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于變束光路的激光測(cè)量設(shè)備，其特征在于，還包括光電探測(cè)系統(tǒng)和信號(hào)處理系統(tǒng)。

9.一種電子設(shè)備，其特征在于：包括如權(quán)利要求1至8任意一項(xiàng)所述的基于變束光路的激光測(cè)量設(shè)備。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種基于變束光路的激光測(cè)量設(shè)備及其電子設(shè)備，基于變束光路的激光測(cè)量設(shè)備包括：光源、變束光路和物鏡，物鏡的直徑與光源的數(shù)值孔徑成正比，變束光路包括第一準(zhǔn)直鏡和第二準(zhǔn)直鏡，第一準(zhǔn)直鏡位于第二準(zhǔn)直鏡與物鏡之間，第一準(zhǔn)直鏡的焦距小于第二準(zhǔn)直鏡的焦距。根據(jù)本實(shí)施例的技術(shù)方案，能夠以變束光路的焦距比作為物鏡焦距的縮小系數(shù)，從而在物鏡直徑不變的情況下減少物鏡的焦距，在調(diào)焦過(guò)程中，變束光路的焦距比能夠放大聚焦點(diǎn)的距離變化幅度，從而減少調(diào)焦所需要的物點(diǎn)調(diào)節(jié)距離，簡(jiǎn)化激光測(cè)量設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，降低成本。

技術(shù)研發(fā)人員：任明春,張建武
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東維特斯光電有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6