一种测量目标距离的激光雷达的制作方法

本实用新型涉及激光雷达技术领域，尤其涉及的是一种测量目标距离的激光雷达。

背景技术：

激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统，其工作原理是向目标发射探测信号(激光束)，然后将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较，作适当处理后,就可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数，从而对飞机、导弹等目标进行探测、跟踪和识别，它由激光发射机、光学接收机、转台和信息处理系统等组成，激光器将电脉冲变成光脉冲发射出去，光接收机再把从目标反射回来的光脉冲还原成电脉冲，送到显示器。

现有技术中测量距离的激光雷达中激光器发射的激光存在散射不均匀的问题，照射到目标上的激光不均匀，无法准确检测待测目标的距离。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种测量目标距离的激光雷达；所述激光雷达包括激光器、匀化片、第一光学透镜、分束镜、第一光电探测器、第二光学透镜、第二光电探测器、处理器、显示屏以及摄像头；所述激光器用于发射激光；所述匀化片用于将所述激光器发出的激光进行匀化作用以使激光均匀照射；所述第一光学透镜将所述激光器产生的多束激光进行扩束准直后射出，在于先将激光扩束准直，使激光发散角减小，利于激光的远距离传播；所述分束镜用于将经过所述第一光学透镜扩束准直的激光分成两束，一束通过所述分束镜发射到第一光电探测器，另一束发射到被测目标；所述第一光电探测器用于探测所述第一光学透镜射出的激光；所述第二光学透镜用于将被测目标反射回的激光会聚并将所述反射回的激光透射出去；通过处理器测量所述第一光电探测器和第二光电探测器探测的激光，显示屏显示所述激光雷达与所述被测目标之间的距离，解决了测量距离的激光雷达中激光器发射的激光存在散射不均匀的问题，使照射到目标上的激光均匀化，从而准确检测待测目标的距离。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种测量目标距离的激光雷达，其设置包括一用于发射激光的激光器，其中，所述激光雷达还包括：

用于将所述激光器发出的激光进行匀化作用以使激光均匀照射的匀化片；

用于将所述激光器产生的多束激光进行扩束准直后射出的第一光学透镜；

用于将经过所述第一光学透镜扩束准直的激光分成两束的分束镜，一束通过所述分束镜发射到第一光电探测器，另一束发射到被测目标；

与所述第一光学透镜设置在所述激光器产生的激光的光路上的用于探测激光的第一光电探测器；

用于将被测目标反射回的激光会聚并将所述反射回的激光透射出去的第二光学透镜；

与所述第二光学透镜设置在所述第二光学透镜射出的激光的光路上的用于探测激光的第二光电探测器；

用于测量所述激光雷达与所述被测目标之间的距离的处理器；

与所述处理器连接用于显示所述激光雷达与所述被测目标之间的距离的显示屏；

设置在所述激光雷达的腔体内部与所述处理器连接用于拍照摄像的摄像头；

所述处理器分别与所述激光器、所述第一光电探测器、所述第二光电探测器、所述显示屏和所述摄像头电连接。

优选地，所述测量目标距离的激光雷达，其中，所述激光雷达还包括一电源，所述电源分别与所述激光器、所述第一光电探测器、所述第二光电探测器和所述处理器电连接。

优选地，所述测量目标距离的激光雷达，其中，所述激光器包括：二氧化碳激光器、掺钕钇铝石榴石激光器、半导体激光器及波长可调谐的固体激光器。

优选地，所述测量目标距离的激光雷达，其中，所述匀化片为毛玻璃、微透镜阵列或复眼透镜。

优选地，所述测量目标距离的激光雷达，其中，所述第一光电探测器和第二光电探测器包括：光电倍增管、半导体光电二极管、雪崩光电二极管、红外多元探测器件以及可见光多元探测器件。

优选地，所述测量目标距离的激光雷达，其中，所述第一光学透镜为起准直作用的扩束镜，所述第一光学透镜包括：凹透镜以及凸透镜；所述第二光学透镜为起聚焦作用的聚焦镜，所述第二光学透镜包括：平凸透镜、双凸透镜、非球面镜以及自聚焦透镜。

优选地，所述测量目标距离的激光雷达，其中，所述分束镜为起分光作用的分光棱镜。

优选地，所述测量目标距离的激光雷达，其中，所述激光器发出多束激光被汇聚到进行周期性转动的匀化片上面，多束激光在所述匀化片上汇聚的光斑大小小于2.5mm×2.5mm，多束激光被周期性转动的匀化片匀化散射。

优选地，所述测量目标距离的激光雷达，其中，所述摄像头通过螺丝或者卡扣的方式可拆卸的安装在所述激光雷达内部。

优选地，所述测量目标距离的激光雷达，其中，所述显示屏为LED显示屏。

有益效果：本实用新型所提供的一种测量目标距离的激光雷达，相较于现有技术，本实用新型采用了创新的方法，解决现有技术中测量距离的激光雷达中激光器发射的激光存在散射不均匀的问题，使照射到目标上的激光均匀化，从而准确检测待测目标的距离。

附图说明

图1是本实用新型激光雷达的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

针对目前现有技术中测量距离的激光雷达中激光器发射的激光存在散射不均匀而无法准确检测待测目标的距离的问题，本实用新型提供一种测量目标距离的激光雷达。

参见图1所示，所述激光雷达包括：激光器10、匀化片20、第一光学透镜30、分束镜40、第一光电探测器50、第二光学透镜60、第二光电探测器70、处理器80、显示屏90以及摄像头100。

其中，所述激光器10用于发射激光测量被测目标200的目标距离；所述匀化片20用于将所述激光器10发出的激光进行匀化作用以使激光均匀照射；所述第一光学透镜30用于将所述激光器10产生的多束激光扩束准直后射出；所述分束镜40用于将经过所述第一光学透镜30扩束准直的激光分成两束，一束通过所述分束镜40发射到第一光电探测器50，另一束通过所述分束镜40发射到被测目标200；所述第一光电探测器50用于探测从所述分束镜40射出的激光；所述激光器10、匀化片20、第一光学透镜30、分束镜40依次设置在同一光路上。

另外，所述第二光学透镜60用于将被测目标200反射回的激光会聚并将所述反射回的激光透射出去；所述第二光电探测器70用于探测所述第二光学透镜60射出的激光；所述第二光学透镜60和第二光电探测器70依次设置在同一光路上；所述处理器80用于测量所述激光雷达300与所述被测目标200之间的距离，所述处理器80为现场可编程门阵列或者MCU；所述显示屏90与所述处理器80连接用于显示所述激光雷达300与所述被测目标200之间的距离，所述显示屏90为LED显示屏；所述摄像头100设置在所述激光雷达300的腔体内部与所述处理器80连接用于拍照摄像，所述摄像头100通过螺丝或者卡扣的方式可拆卸的安装在所述激光雷达300内部；所述处理器80分别与所述激光器10、所述第一光电探测器50、所述第二光电探测器70、所述显示屏90和所述摄像头100电连接。

进一步地，所述的测量目标距离的激光雷达300还包括一电源，所述电源分别与所述激光器10、所述第一光电探测器50、所述第二光电探测器70和所述处理器80电连接。

具体实施时，参见图1所示，其中，所述激光器10可以包括：二氧化碳激光器、掺钕钇铝石榴石激光器、半导体激光器及波长可调谐的固体激光器，优选为半导体激光器（体积小），用于发射测量目标距离的激光。

具体实施时，所述第一光电探测器 50 用于探测分束镜40发射产生的激光，当探测到激光时，第一光电探测器50将产生一个电脉冲信号，并将该电脉冲信号发送给处理器80；第二光电探测器70用于探测第二光学透镜60透射出的激光，与第一光电探测器50的工作过程相同，第二光电探测器70探测到激光时，将产生一个电脉冲信号，并将该电脉冲信号发送给处理器80。

具体地，处理器80可以每隔一预设时间（比如1秒）进行一次距离测量，每次测量发出 200-300 个激光脉冲，周期为 60us，占空比为 0.2%（60ns），获得200-300 个结果之后取平均值。进一步地，处理器80还用于前后测量两次激光雷达与被测目标A之间的距离，同时分别记录前后两次测量距离时的时间，根据公式（d1-d2）/(t1-t2) 得到激光雷达与被测目标 A 之间的相对速度，d1 为前一次测量的距离，d2 为后一次测量的距离，t1 为前一次测量时的时间，t2 为后一次测量时的时间。

进一步地，参见图1所示，所述第一光学透镜30为起准直作用的扩束镜，设置于所述激光器10前方，所述第一光学透镜30包括：凹透镜以及凸透镜，还可以是一个凹透镜加一个凸透镜或者其他方式。

其中，设置在所述分束镜40下方的为所述第一光电探测器50，所述分束镜40将经过所述第一光学透镜30扩束准直的激光分成两束，一束通过所述分束镜40发射到第一光电探测器50，另一束通过所述分束镜40发射到被测目标200；其中，所述第一光电探测器50包括：光电倍增管、半导体光电二极管、雪崩光电二极管、红外多元探测器件以及可见光多元探测器件；

其中，所述匀化片20具体实施时优选为毛玻璃，但也可以为对激光光束起分割匀化作用的微透镜阵列或复眼透镜等，所述匀化片20用于将所述激光器发出的激光进行匀化作用以使激光均匀照射。

具体实施时，参见图1所示，本实用新型激光雷达300还包括，设置在所述第二光电探测器70前方的为所述第二光学透镜60，其中，所述第二光电探测器70包括：光电倍增管、半导体光电二极管、雪崩光电二极管、红外多元探测器件以及可见光多元探测器件。所述的第二光学透镜60用于将经过被测目标200反射回来的激光进行汇聚，汇聚的激光透射到所述第二光学探测器70。所述第二光学透镜60为起聚焦作用的聚焦镜，所述第二光学透镜60包括：平凸透镜、双凸透镜、非球面镜以及自聚焦透镜等。

本实用新型激光雷达300中所述第二光学透镜60设置在所述第二光电探测器70前方，使经过被所述测目标200反射回来的激光能够得到所述第二光学透镜60的汇聚，减少激光在传播的过程中能量的损失，使所述第二光电探测器70更能精准地探测所述被测目标200的距离。

进一步地，参见图1所示，其中，所述第一光电探测器50和所述第二光电探测器70用于将所探测到的激光传送至所述处理器80，所述处理器80可以为现场可编程门阵列（可编程门阵列是一种程序驱动逻辑器件，相当于一个微处理器，其控制程序存储在内存中，加电后，程序自动装载到芯片执行）或者MCU，经过所述处理器80处理计算在所述显示屏90显示所述被测目标200和所述激光雷达300之间的距离。具体实施时，所述激光器10发射的激光，经过匀化片20进行匀化，经过所述第一光学透镜30进行扩束准直，然后经过分束镜40将经过所述第一光学透镜30扩束准直的激光分成两束，一束通过所述分束镜40发射到第一光电探测器50，另一束发射到被测目标200；所述分束镜40为起分光作用的分光棱镜；所述第一光电探测器50探测从所述分束镜40射出的激光；经过所述被测目标200反射的激光通过所述第二光学透镜60进行汇聚，在所述第二光电探测器70探测下，传送至所述处理器80处理，经所述处理器80处理计算，在所述显示屏90上显示所述被测目标200的位置以及所述激光雷达300和所述被测目标200之间的距离。通过所述匀化片20对激光的匀化作用，所述第一光学透镜30扩束准直，以及所述第二光学透镜60对激光的汇聚，使所述第一光电探测器50和所述第二光电探测器70探测到的激光更为精密，所述处理器80计算的距离更加精准。

在本实用新型的激光雷达中，所述激光器10发出多束激光被汇聚到进行周期性转动的匀化片20上面，且激光束在所述匀化片20上汇聚的光斑大小小于2.5mm×2.5mm。匀化片20上的光斑可看作新的光源，激光通过周期性转动的匀化片被快速匀化散射；这样就可以消除激光在传播过程中的激光散斑，实现激光均匀照射被测目标，并使得激光能量的利用效率大大提高，从而精准地测量被测目标的距离。

本实用新型所提供的激光雷达，相较于现有技术，本实用新型采用了创新的方法，使得激光能量的利用效率大大得到提高，通过周期性转动的匀化片使激光器照射出的激光迅速匀化，保证明暗亮度区域的均匀照射，并且可实现连续调节光照角度，使本实用新型激光雷达应用于摄像机能彻底消除摄录图像中的激光散斑，并且使图像成像更加稳定、清晰。

应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。