一种基于变束光路的激光测量设备及其电子设备的制作方法

本发明属于光学，尤其涉及一种基于变束光路的激光测量设备及其电子设备。

背景技术：

1、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，常用于激光测风、激光测距、激光扫描等领域。激光雷达的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。

2、常见的激光雷达是由激光发射机、光学接收机、转台和信息处理系统等组成，在激光发射机的光学组件中，物镜的数值孔径受制于光源，通常为光纤数值孔径，若为了实现高分辨率配置大口径物镜，大口径物镜的焦距较长，导致整体设备的尺寸增加，很难保持光路的机械稳定性，而且，为了调焦所需要调节的物点距离过大，导致激光测量设备的内部结构复杂、庞大、成本高，而且不易实现。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种基于变束光路的激光测量设备及其电子设备，能够缩短物镜的焦距，减少调焦所需要的物点调节距离，简化激光测量设备的内部结构，降低成本。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种基于变束光路的激光测量设备，包括：

3、光源、变束光路和物镜，所述物镜的直径与所述光源的数值孔径成正比，所述变束光路包括第一准直镜和第二准直镜，所述第一准直镜位于所述第二准直镜与所述物镜之间，所述第一准直镜的焦距小于所述第二准直镜的焦距，所述物镜的焦距与直径满足以下关系：

4、其中，f0为所述物镜的焦距，f1为所述第一准直镜的焦距，f2为所述第二准直镜的焦距，d为所述物镜的直径，na为所述光源的数值孔径。

5、根据本发明的一些实施例，还包括调焦装置，所述调焦装置用于驱动所述光源和所述变束光路移动。

6、根据本发明的一些实施例，所述光源包括激光器、环形器和探测器，所述环形器位于所述激光器与所述变束光路之间，所述探测器位于所述环形器的侧面，所述探测器的探测方向与所述激光器的出射方向垂直。

7、根据本发明的一些实施例，还包括本征参考信号采光机构，所述本征参考信号采光机构位于所述光源和所述变束光路之间，所述本征参考信号采光机构用于采集参考光，所述参考光与所述光源的信号光在所述本征参考信号采光机构中相干涉得到输出光。

8、根据本发明的一些实施例，所述本征参考信号采光机构的出光侧为本征参考信号反射面，所述本征参考信号反射面与所述信号光的端面满足以下关系：

9、其中，rl为所述参考光在所述输出光中所占的比例，re为所述信号光的端面的反射率，θ1为所述本征参考信号反射面与所述信号光的端面所成的夹角，σ为光纤数值孔径。

10、根据本发明的一些实施例，还包括折射扫描系统，所述折射扫描系统位于所述物镜的后端。

11、根据本发明的一些实施例，所述折射扫描系统设置有可转动的折射楔镜，所述折射楔镜用于将所述物镜的输出光斑偏移成扫描光斑，所述扫描光斑满足以下关系：

12、r＝l×tanθ2，其中，θ2为所述扫描光斑的偏移角度，r为所述扫描光斑相对于中心线的偏移距离，l为所述扫描光斑的扫描点与物镜之间的距离。

13、根据本发明的一些实施例，还包括光电探测系统和信号处理系统，所述光电探测系统位于所述折射扫描系统的后端，所述信号处理系统位于所述光电探测系统的后端。

14、第二方面，本发明实施例还提供了一种激光测量设备，包括如第一方面所述的基于变束光路的激光测量设备。

15、本发明实施例包括：光源、变束光路和物镜，所述物镜的直径与所述光源的数值孔径成正比，所述变束光路包括第一准直镜和第二准直镜，所述第一准直镜位于所述第二准直镜与所述物镜之间，所述第一准直镜的焦距小于所述第二准直镜的焦距。根据本实施例的技术方案，能够以变束光路的焦距比作为物镜焦距的缩小系数，从而在物镜直径不变的情况下减少物镜的焦距，在调焦过程中，变束光路的焦距比能够放大聚焦点的距离变化幅度，从而减少调焦所需要的物点调节距离，简化激光测量设备的内部结构，降低成本。

技术特征：

1.一种基于变束光路的激光测量设备，其特征在于，包括：光源、变束光路和物镜，所述物镜的直径与所述光源的数值孔径成正比，所述变束光路包括第一准直镜和第二准直镜，所述第一准直镜位于所述第二准直镜与所述物镜之间，所述第一准直镜的焦距小于所述第二准直镜的焦距，所述物镜的焦距与直径满足以下关系：

2.根据权利要求1所述的基于变束光路的激光测量设备，其特征在于，还包括调焦装置，所述调焦装置用于驱动所述光源和所述变束光路移动。

3.根据权利要求1所述的基于变束光路的激光测量设备，其特征在于，所述光源包括激光器、环形器和探测器，所述环形器位于所述激光器与所述变束光路之间，所述探测器位于所述环形器的侧面，所述探测器的探测方向与所述激光器的出射方向垂直。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的基于变束光路的激光测量设备，其特征在于，还包括本征参考信号采光机构，所述本征参考信号采光机构位于所述光源和所述变束光路之间，所述本征参考信号采光机构用于采集参考光，所述参考光与所述光源的信号光在所述本征参考信号采光机构中相干涉得到输出光。

5.根据权利要求4所述的基于变束光路的激光测量设备，其特征在于，所述本征参考信号采光机构的出光侧为本征参考信号反射面，所述本征参考信号反射面与所述信号光的端面满足以下关系：

6.根据权利要求1至3任意一项所述的基于变束光路的激光测量设备，其特征在于，还包括折射扫描系统，所述折射扫描系统位于所述物镜的后端。

7.根据权利要求6所述的基于变束光路的激光测量设备，其特征在于，所述折射扫描系统设置有可转动的折射楔镜，所述折射楔镜用于将所述物镜的输出光斑偏移成扫描光斑，所述扫描光斑满足以下关系：

8.根据权利要求7所述的基于变束光路的激光测量设备，其特征在于，还包括光电探测系统和信号处理系统。

9.一种电子设备，其特征在于：包括如权利要求1至8任意一项所述的基于变束光路的激光测量设备。

技术总结本发明提供了一种基于变束光路的激光测量设备及其电子设备，基于变束光路的激光测量设备包括：光源、变束光路和物镜，物镜的直径与光源的数值孔径成正比，变束光路包括第一准直镜和第二准直镜，第一准直镜位于第二准直镜与物镜之间，第一准直镜的焦距小于第二准直镜的焦距。根据本实施例的技术方案，能够以变束光路的焦距比作为物镜焦距的缩小系数，从而在物镜直径不变的情况下减少物镜的焦距，在调焦过程中，变束光路的焦距比能够放大聚焦点的距离变化幅度，从而减少调焦所需要的物点调节距离，简化激光测量设备的内部结构，降低成本。技术研发人员：任明春,张建武受保护的技术使用者：广东维特斯光电有限公司技术研发日：技术公布日：2025/1/6