一种收发光路隔离的激光雷达扫描头的制作方法

1.本实用新型涉及激光雷达技术领域，具体涉及一种收发光路隔离的激光雷达扫描头。


背景技术：

2.实现激光扫描的机械方式有摆镜、旋转镜等，目前用于环境监测领域的激光雷达普遍采用摆镜形式，如图5所示，扫描头由反射镜1、反射镜2以及窗口片组成，反射镜1绕着z轴旋转，实现光束在xy面扫描，反射镜2绕着x轴旋转，实现光束在zy面上扫描，窗口片起保护作用。
3.这种设计的激光反射和接收均通过反射镜及窗口片。由于窗口片的反射作用，接收部分除了接收大气中的回波信号外，还接收到窗口片的回波信号，且窗口片的回波信号会湮灭大气中的弱回波信号，造成雷达探测灵敏度降低，性能降低。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种收发光路隔离的激光雷达扫描头。
5.为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
6.一种收发光路隔离的激光雷达扫描头，用于解决近场光干扰，包括：
7.发射镜组件，包括出射镜、与出射镜共平面且环绕在出射镜周边的接收镜，以及将出射镜和接收镜隔离开且分设在出射镜法线两侧的第一隔离镜筒、第二隔离镜筒；所述第一隔离镜筒和第二隔离镜筒的内部空间连通至出射镜表面；
8.反射镜组件，与发射镜组件结构相同；反射镜组件的第二隔离镜筒与发射镜组件的第二隔离镜筒连通、且中轴线重合；
9.以及窗口片组件，包括第三隔离镜筒、设置在反射镜组件第三隔离镜筒内的出射窗口片，围设在第三隔离镜筒外的接收窗口片，所述出射窗口片与第三隔离镜筒的中轴线成锐角，所述接收窗口片与第三隔离镜筒的中轴线垂直；
10.所述发射镜组件的出射镜、接收镜能围绕竖向轴转动；所述反射镜组件的出射镜、接收镜能围绕横向轴转动。
11.进一步地，所述第一隔离镜筒、第二隔离镜筒的中轴线之间成直角；激光雷达扫描头工作过程中，第二隔离镜筒始终位于水平面内。
12.与现有技术相比，本实用新型的有益技术效果是：
13.发射镜组件以及反射镜组件通过隔离镜筒，隔离出单独的出射镜和接收镜，窗口片也由隔离镜筒隔离为单独的出射窗口片和接收窗口片，将出射光路与接收光路隔离开，同时，出射窗口片的法线方向与出射光轴呈一定夹角，防止窗口片的返回光原路返回，避免出射的激光束在未出系统前进入接收系统中，降低系统底噪，避免信号淹没在近场散光噪声中。
附图说明
14.图1为本实用新型激光雷达扫描头的结构示意图；
15.图2为本实用新型发射镜组件或反射镜组件的结构示意图；
16.图3为本实用新型窗口片组件的结构示意图；
17.图4为本实用新型发射镜组件、反射镜组件扫描转动至不同角度时的状态图；
18.图5为现有技术中扫描头的结构示意图。
具体实施方式
19.下面结合附图对本实用新型的一种优选实施方式作详细的说明。
20.如图1至3所示，一种收发光路隔离的激光雷达扫描头，包括：发射镜组件1、反射镜组件2、窗口片组件3。
21.发射镜组件1包括出射镜11、接收镜12、第一隔离镜筒13、第二隔离镜筒14。出射镜11和接收镜12位于同一平面，可以是一体式设计，也可以是分体式设计；第一隔离镜筒13和第二隔离镜筒14连通，第一隔离镜筒13与第二隔离镜筒14将出射镜11和接收镜12分隔开，实现出射光路4与接收光路的隔离；第一隔离镜筒13和第二隔离镜筒14位于出射镜11法线的两侧，第一隔离镜筒13的中轴线与出射镜11法线的夹角为a，第二隔离镜筒14的中轴线与出射镜11法线的夹角为b，则a＝b；为了保证发射镜组件1、反射镜组件2扫描转动过程中，出射光路4不会被隔离镜筒阻挡，需要a＝b＝45
°
，则此时第一隔离镜筒13、第二隔离镜筒14的中轴线形成直角，即第一隔离镜筒13与第二隔离镜筒14正交设置。
22.隔离镜筒与出射镜11、接收镜12可通过胶水固定。
23.发射镜组件1与反射镜组件2的结构相同，也包括出射镜11、接收镜12、第一隔离镜筒13、第二隔离镜筒14。区别在于，发射镜组件1的出射镜11围绕竖向轴(z轴)转动，实现光束在水平面(xy面)内扫描；反射镜组件2的出射镜11围绕横向轴(x轴)转动，实现光束在竖直面(yz面)内扫描。图4中(α，β)中的α表示发射镜组件1围绕竖向轴转动的角度，β表示反射镜组件2围绕横向轴转动的角度。
24.窗口片组件3包括第三隔离镜筒31、出射窗口片34、接收窗口片32、旋紧压圈33；出射窗口片34位于第三隔离镜筒31内，且与第三隔离镜筒31的中轴线成一锐角；接收光窗片围绕在第三隔离镜筒31外部，通过旋紧压圈以及第三隔离镜筒31上的凸台固定。
25.出射光路4经过发射镜组件1的第一隔离镜筒13、出射镜11、第二隔离镜筒14，再经过反射组件的第二隔离镜筒14、出射镜11、第一隔离镜筒13，再经过第三隔离镜筒31和出射窗口片34，进行出射；出射光窗片的倾斜设置，能够保证激光不会返回、损坏激光器。接收光束经过接收窗口片32、反射镜组件2的接收镜12、发射镜组件1的接收镜12，最终被接收。发射镜组件1以及反射镜组件2通过隔离镜筒，隔离出单独的出射镜11和接收镜12，窗口片也由隔离镜筒隔离为单独的出射窗口片34和接收窗口片32，将出射光路4与接收光路隔离开，避免出射的激光束在未出系统前进入接收系统中，降低系统底噪，避免信号淹没在近场散光噪声中。
26.对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新
型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
27.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。


技术特征：
1.一种收发光路隔离的激光雷达扫描头，用于解决近场光干扰，其特征在于，包括：发射镜组件，包括出射镜、与出射镜共平面且环绕在出射镜周边的接收镜，以及将出射镜和接收镜隔离开且分设在出射镜法线两侧的第一隔离镜筒、第二隔离镜筒；所述第一隔离镜筒和第二隔离镜筒的内部空间连通至出射镜表面；反射镜组件，与发射镜组件结构相同；反射镜组件的第二隔离镜筒与发射镜组件的第二隔离镜筒连通、且同轴设置；以及窗口片组件，包括第三隔离镜筒、设置在反射镜组件第三隔离镜筒内的出射窗口片，围设在第三隔离镜筒外的接收窗口片，所述出射窗口片与第三隔离镜筒的中轴线成锐角，所述接收窗口片与第三隔离镜筒的中轴线垂直，所述第三隔离镜筒与反射镜组件的第一隔离镜筒连通、且同轴设置；所述发射镜组件的出射镜、接收镜能围绕竖向轴(z轴)转动；所述反射镜组件的出射镜、接收镜能围绕横向轴(x轴)转动。2.根据权利要求1所述收发光路隔离的激光雷达扫描头，其特征在于：所述第一隔离镜筒、第二隔离镜筒的中轴线之间成直角；激光雷达扫描头工作过程中，第二隔离镜筒始终位于水平面内。

技术总结
本实用新型涉及激光雷达技术领域，公开了一种收发光路隔离的激光雷达扫描头，包括：发射镜组件，包括出射镜、环绕在出射镜周边的接收镜，以及将出射镜和接收镜隔离开且分设在出射镜法线两侧的第一隔离镜筒、第二隔离镜筒；所述第一隔离镜筒和第二隔离镜筒的内部空间连通至出射镜表面；反射镜组件与发射镜组件结构相同；以及窗口片组件，包括第三隔离镜筒、设置在反射镜组件第三隔离镜筒内的出射窗口片，围设在第三隔离镜筒外的接收窗口片，所述出射窗口片与第三隔离镜筒的中轴线成锐角，所述接收窗口片与第三隔离镜筒的中轴线垂直，所述第三隔离镜筒与反射镜组件的第一隔离镜筒连通、且同轴设置；避免出射的激光束在未出系统前进入接收系统中。入接收系统中。入接收系统中。


技术研发人员：宋耀东 刘洋
受保护的技术使用者：合肥中科环境监测技术国家工程实验室有限公司
技术研发日：2021.11.18
技术公布日：2022/6/14