[发明专利]一种基于光学微开关的激光雷达接收光学系统

说明书

本发明一种基于光学微开关的激光雷达接收光学系统，包括成像光学组件、光学微开关、杂光反馈组件。其中成像光学组件将视场范围内的扫描点进行成像；光学微开关位于成像光学组件的焦点前方，其包含多个子开关，每个子开关都可独立开启及闭合。通过控制光学微开关上每个子开关的开启及闭合可实现特定视场光线的透射。杂光反馈组件通过光学微开关上子开关的开启闭合信息及自身不同位置的图像灰度信息，可以得到信号光及视场内外杂散光在光学微开关上的位置。通过控制光学微开关上对应位置子开关的开启闭合，实现信号光的透射及杂散光的散射。本发明结构形式简单，可精确识别信号光及视场内外杂散光位置，克服了传统激光雷达接收光学系统难以抑制视场内杂散光的难题。

技术领域

本发明属于激光雷达接收光学系统技术领域，特别涉及一种基于光学微开关的激光雷达接收光学系统。

背景技术

探测器在行星着陆过程中，需要对行星表面的三维地形进行精确识别，从而准确导航避障。为给探测器提供较大的机动范围，避障敏感器需要具备较远的工作距离以及较强的杂光抑制能力。

避障敏感器接收光学系统将散射回来的激光阵列扫描点能量聚焦在芯片上。接收光学系统须具备超强杂光抑制能力，才能够满足避障敏感器远距离的地形识别。

传统激光雷达接收光学系统往往采用遮光罩来抑制视场外杂光；采用滤光片来抑制视场内信号光谱段外的杂光。上述两种方法在应用方面都存在局限性。遮光罩仅能够对视场外的杂光进行抑制，对视场内的杂光不起作用；滤光片对视场内和信号光不同谱段的杂光有一定的抑制作用，但滤光片无法抑制和信号同谱段的杂光。另外由于光学系统具有一定的视场，滤光片的带宽无法做的很窄，导致带宽内的杂光无法有效抑制。

因此上述传统方法无法实现视场内及视场外杂散光的有效抑制。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，一种基于光学微开关的激光雷达接收光学系统。

本发明的技术解决方案是：一种基于光学微开关的激光雷达接收光学系统，包括成像光学组件、光学微开关、杂光反馈组件；

视场内的扫描点信号光以及杂散光首先经过成像光学组件，成像光学组件对信号光线进行聚焦成像，对杂散光进行散射、反射后经过光学微开关，光学微开关对信号光及杂散光进行筛选，使信号光通过，杂散光吸收，而后到达杂光反馈组件，杂光反馈组件根据光强信息向光学微开关发送指令。

所述成像光学组件为像方远心光学系统，其焦距为f，半视场为θ₀，入瞳直径为D₀；扫描点信号光经过成像光学组件后，各视场的主光线与光轴的夹角不大于0.3度。

所述光学微开关位于成像光学组件的焦平面前方；所述光学微开关的表面为黑色，可有效吸收照射到其表面的光线，且光学微开关和成像光学组件是共轴关系。

所述光学微开关的前表面和成像光学组件的焦平面的距离为L；光学微开关包含N个子开关，每个子开关都可独立开启及闭合。

子开关的个数N和扫描点的个数N1满足以下关系式：

N＝4ⁿN1

n＝0,1,2…。

所述光学微开关上每个子开关的形状均为正方形，其边长H满足以下关系式：

杂光反馈组件的感光面位于成像光学组件的焦平面上；所述杂光反馈组件和光学微开关和成像光学组件是共轴关系；所述杂光反馈组件有效收集经过成像光学组件及光学微开关的光线，并形成相应的灰度信息。