[发明专利]一种具有光轴校准功能的激光雷达光学系统及光轴校准方法

权利要求书

1.一种具有光轴校准功能的激光雷达光学系统，包括激光器(1)、激光发射镜(2)、信号接收光学件(3)、分光镜(4)、CCD相机(5)、视场光阑(6)、中继镜组(7)、光电探测器(8)，其特征在于：所述的具有光轴校准功能的激光雷达光学系统还包括后向反射镜组(9)、调整机构(20)和照明光源(10)；激光发射镜(2)设置在俯仰角和方位角可调节并锁紧的调整机构(20)上；在光学系统出口光路外侧设置后向反射镜组(9)，在视场光阑(6)和中继镜组(7)之间的光路外侧设置照明光源(10)；所述的后向反射镜组(9)、照明光源(10)分别设置在移动机构上。

2.如权利要求1所述的一种具有光轴校准功能的激光雷达光学系统，其特征在于：所述的后向反射镜组(9)包括第一角锥棱镜(11)、第二角锥棱镜(12)和激光衰减器(13)；其中第一角锥棱镜(11)与第二角锥棱镜(12)并列设置；激光衰减器(13)设置在第二角锥棱镜(12)通光面一侧，并与第二角锥棱镜(12)同轴设置。

3.如权利要求2所述的一种具有光轴校准功能的激光雷达光学系统，其特征在于：所述的激光衰减器(13)包括衰减片(14)和吸光板(15)，衰减片(14)与入射光轴成45°角设置，吸光板(15)与入射光轴平行设置。

4.如权利要求3所述的一种具有光轴校准功能的激光雷达光学系统，其特征在于：所述的吸光板（15）采用金属材料或其他耐激光材料制成。

5.如权利要求1所述的一种有光轴校准功能的激光雷达光学系统，其特征在于：所述的照明光源(10)包括灯泡(16)、透镜(17)、滤光片(18)、遮光筒(19)，其中灯泡(16)、透镜(17)和滤光片(18)依次同轴设置在遮光筒(19)中。

6.用于权利要求1所述的具有光轴校准功能的激光雷达光学系统的光轴校准方法，依次包含以下步骤：

a) 将后向反射镜组(9)和照明光源(10)移动至所述激光雷达光学系统的光路中，照明光源(10)发光方向对准视场光阑(6)的中心，第一角锥棱镜(11)对准信号接收光学件(3)的信号接收区域，第二角锥棱镜(12)和激光衰减器(13)的通光面一半对准激光发射镜(2)，一半对准信号接收光学件(3)的信号接收区域；

b) 打开照明光源(10)，对视场光阑(6)进行照明，照明光被后向反射镜组(9)中的第一角锥棱镜(11)反射回信号接收光学件(3)，经分光镜(4)部分反射进入到CCD相机(5)中成像，得到视场光阑(6)图像，记下CCD相机(5)中视场光阑(6)图像中心位置，CCD相机(5)中视场光阑(6)图像中心位置即代表激光信号接收光轴位置，关闭照明光源(10)；

c) 打开激光器(1)发出激光，部分激光经激光衰减器(13)和第二角锥棱镜(12)反射后，反射光线平行于发射光轴但传输方向相反，经信号接收光学件(3)后，部分激光经分光镜(4)反射进入CCD相机(5)，在CCD相机(5)中得到代表激光发射光轴的激光光斑图像；

d) 调整激光发射镜(2)，直到激光光斑图像与CCD相机(5)中视场光阑(6)图像中心位置重合；

e) 锁紧激光发射镜(2)，将后向反射镜组(9)和照明光源(10)移动到光路外，光轴校准完成。