大视场激光雷达的接收系统的制作方法

1.本公开涉及高精仪器技术领域，具体地，涉及一种大视场激光雷达的接收系统。


背景技术：

2.激光雷达被广泛用于精确目标探测，具体良好的应用前景。
3.传统技术中，激光雷达的接收系统在视场较大时需要多接收镜头拼接或者使用体积较大的鱼眼镜头，该结构不仅工装要求高，且体积大，不适合当前激光雷达发展需要的小型化要求。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本实用性新型提出一种新型的激光雷达接收系统，该系统体积较小的同时可以提供较大的接收视场，便于激光雷达小型化。
5.一种大视场激光雷达的接收系统，所述接收系统包含多个曲面透镜的微透镜阵列，所述微透镜阵列位于激光雷达接收系统的最外侧，用于接收回波信号。
6.所述微透镜阵列中每个所述曲面透镜对应的视场角为θ，所述微透镜阵列中相邻的曲面透镜的光轴夹角β，所述微透镜阵列中相邻的曲面透镜之间的重合视场为α，所述微透镜阵列的整体视场角为n(θ-α)+α。
7.在其中一个实施例中，每个所述曲面透镜与所述接收系统的探测器阵列的像元对应。
8.在其中一个实施例中，所述曲面透镜的曲率半径为r的范围为：
9.单位um。
10.在其中一个实施例中，所述曲面透镜的曲率半径r范围为：
11.单位um。
12.在其中一个实施例中，所述微透镜阵列中曲面透镜的大小d介于3mm～0.03mm之间。
13.在其中一个实施例中，所述重合视场α≧0
°
，所述光轴夹角β≧θ，
14.所述光轴夹角与所述曲面透镜对应的视场角为θ的关系为：
15.β《2θ。
16.在其中一个实施例中，所述接收系统还包括接收镜组，以及探测器阵列，所述接收镜组位于所述微透镜阵列与所述探测器阵列之间，
17.所述接收镜组用于接收经过微透镜阵列的回波光线，并将每个曲面透镜接收的回波信号一一会聚到对应的探测器像元上。
18.所述探测器阵列用于感应激光雷达接收系收到的回波信号。
19.在其中一个实施例中，所述接收镜组包括按设计顺序排列的若干透镜及透镜组，所述透镜或透镜组为球面透镜、柱面透镜或非球面透镜中的一种。
20.在其中一个实施例中，所述探测器阵列包括：按一定顺序排布的若干像元，每个像元对应一个微透镜阵列的曲面透镜。
21.本实用新型中大视场激光雷达的接收系统，通过多个曲面透镜构成阵列，由于每一曲面透镜都增加了接收角度，其接收面积相对于平面或一般的曲面镜更大，相对于鱼眼镜头接收面积也更大，且体积更小，因此本技术的接收系统可以保证较大接收视场的同时，利于实现小型化的要求。
22.本实用新型还给出了几种可选择的曲面透镜的范围，可以较有效的利用曲面透镜扩大视场角的同时，各个曲面透镜之间的影响也会较小，同时也保证曲面透镜的数量合理，利于制造。
23.本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
24.附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
25.图1是本实用新型其中一个实施例中的激光雷达的接收系统示意图；
26.图2是本实用新型其中一个实施例中的微透镜阵列的示意图；
27.图3是本实用新型其中一个实施例中的微透镜阵列相邻曲面透镜的角度关系示意图；
28.图4是本实用新型其中一个实施例中的曲面透镜的曲率半径与尺寸关系的示意图。
具体实施方式
29.以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
30.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”、“上”、“底”、“前”、“后”等指示的方位或者位置关系(若有的话)为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
31.如图1所示，为本实用新型其中一个实施例提供的大视场激光雷达的接收系统的结构示意图，所述接收系统包含多个曲面透镜(1,2,3,
……
,n)的微透镜阵列，所述微透镜阵列位于激光雷达接收系统的最外侧，用于接收回波信号。参见图3，所述微透镜阵列中每个所述曲面透镜(1,2,3,
……
,n)对应的视场角为θ，所述微透镜阵列中相邻的曲面透镜的光轴夹角β，所述微透镜阵列中相邻的曲面透镜之间的重合视场为α，所述微透镜阵列的整体视场角为n(θ-α)+α。
32.本实施例中大视场激光雷达的接收系统，通过多个曲面透镜构成阵列，由于每一曲面透镜都增加了接收角度，其接收面积相对于平面或一般的曲面镜更大，相对于鱼眼镜头接收面积也更大，且体积更小，因此本技术的接收系统可以保证较大接收视场的同时，利
于实现小型化的要求。
33.在其中一个实施例中，每个所述曲面透镜与所述接收系统的探测器阵列的像元(1,2,3,
……
,n)对应。
34.本实施例的探测器阵列像元与微透镜一一对应，更容易确认回波信号的角度，利于后续的信号处理。
35.参见图2，为本实用新型提供的一种微透镜阵列的结构形式。该微透镜阵列中各个曲面透镜的曲率，厚度均会影响总体的接收视场。当然也会影响曲面透镜的数量要求，即影响微透镜阵列制备的难度。
36.下面，本实用新型给出几种较优的曲面透镜的曲率半径的范围，参见图4：
37.第一种，所述曲面透镜的曲率半径为r的范围为：
38.单位um。
39.第二种，所述曲面透镜的曲率半径r范围为：
40.单位um。
41.第三种，所述微透镜阵列中曲面透镜的大小d介于3mm～0.03mm之间。
42.本实用新型选择的曲面透镜在上述范围，可以较有效的利用曲面透镜扩大视场角的同时，各个曲面透镜之间的影响也会较小，同时也保证曲面透镜的数量合理，利于制造。
43.在其中一个实施例中，所述重合视场α≧0
°
，所述光轴夹角β≧θ，
44.所述光轴夹角与所述曲面透镜对应的视场角为θ的关系为：
45.β《2θ。
46.在其中一个实施例中，所述接收系统还包括接收镜组，以及探测器阵列，所述接收镜组位于所述微透镜阵列与所述探测器阵列之间，
47.所述接收镜组用于接收经过微透镜阵列的回波光线，并将每个曲面透镜接收的回波信号一一会聚到对应的探测器像元上。所述探测器阵列用于感应激光雷达接收系收到的回波信号。回波信号被接收后，激光雷达会对其进行光电转化，之后再进行信号处理得到探测结果。
48.在其中一个实施例中，所述接收镜组包括按设计顺序排列的若干透镜及透镜组，所述透镜或透镜组为球面透镜、柱面透镜或非球面透镜中的一种。所述探测器阵列可以包括按一定顺序排布的若干像元，每个像元对应一个微透镜阵列的曲面透镜。
49.基于同样的发明构思，本实用新型还提出一种激光雷达，该激光雷达包含上述实施例中的大视场激光雷达的接收系统。本实施例中的激光雷达的工作原理和有益效果在上文中已做详细介绍，在此不再赘述。
50.以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
51.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可
能的组合方式不再另行说明。
52.此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。
53.在本实用新型实施例的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
54.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。