CN107688186A - 一种多线激光雷达光路系统 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于激光雷达测距领域，提供了一种多线激光雷达光路系统，包括激光发射装置、回波接收装置，其中，激光发射装置包括第一电路板、激光发射模块阵列和微光路偏转模块阵列，激光发射模块阵列和微光路偏转模块阵列均设置在第一电路板上。在生产多线激光雷达，进行光学调试时，无需对每一路的激光发射模块进行单独调整，只需定第一电路板的位置和角度，并利用微光路偏转模块阵列调整激光发射装置阵列发射的激光的角度，使回波接收装置接收到激光回波即可，避免了在调试过程中因相邻路激光互相干扰使得光路调试困难的问题，使光路调试更加简单，进而也降低人工成本，压缩供货时间。
Description
技术领域
本发明属于激光雷达测距领域，尤其涉及一种多线激光雷达光路系统。
背景技术
激光雷达作为一种测距设备，具有精度高、抗干扰能力强，反应速度快等优点，适用于多种使用环境。
在实际应用中，目前激光测距主要包括飞行时间测距、三角测距，其中，飞行时间测距是通过激光雷达内部的光学结构，将激光信号投射到特定方向上的物体，当激光信号接触到物体上时，会反射回部分激光回波信号，激光雷达接收该物体反射回的激光回波信号后，可以通过计算发射的激光信号与接收到物体返回的激光回波信号这个过程中的时间，来计算出雷达到被测物体之间的距离。
在对现有技术的研究和实践中，本发明的发明人发现，现有技术的多线激光雷达的光路系统，需对每一路激光单独调试，在光路调试过程相邻路激光容易互相干扰，光路调试困难，需要多次反复调试，导致人工成本高，供货时间长。
发明内容
本发明提供一种多线激光雷达光路系统，旨在解决现有技术存在的在光路调试过程相邻路激光容易互相干扰，光路调试困难，需要多次反复调试，导致人工成本高，供货时间长的问题。
本发明是这样实现的，一种多线激光雷达光路系统，包括：
用于向目标物体发射多束激光的激光发射装置；
用于接收所述目标物体反射的激光回波的回波接收装置；
所述激光发射装置包括第一电路板、激光发射模块阵列和微光路偏转模块阵列；
所述激光发射模块阵列用于发射所述多束激光；
所述微光路偏转模块阵列用于调整所述多束激光的光路；
所述激光发射模块阵列和微光路偏转模块阵列均设于所述第一电路板上。
优选的，所述激光发射模块阵列包括多个激光发射模块，每一所述激光发射模块均可发射一束激光；
所述微光路偏转模块阵列包括多个与所述激光发射模块一一对应的微光路偏转模块，所述微光路偏转模块用于调整对应的所述激光发射模块发射的激光的光路。
优选的，所述微光路偏转模块阵列包括第一线性阵列和第二线性阵列；
所述第一线性阵列和所述第二线性阵列分设于所述第一电路板的两侧，且二者相互平行。
优选的，所述激光发射装置还包括第一激光传导单元和准直透镜组；
所述第一激光传导单元用于传导所述微光路偏转模块阵列调整后的激光；
所述准直透镜组用于将所述第一激光传导单元传导过来的激光进行准直。
优选的，所述第一激光传导单元包括：
设于所述微光路偏转模块阵列与所述准直透镜组之间，用于偏转激光的光路的第一光路偏转模块和第二光路偏转模块。
优选的，所述激光发射模块包括：
用于发射激光的激光二极管；以及
用于将所述激光二极管发射的激光进行准直，以使所述激光在所述激光二极管的快轴和慢轴上的发散角接近一致的压缩发散角模块。
优选的，所述压缩发散角模块为微型柱面镜。
优选的，所述回波接收装置包括聚焦透镜组、第二激光传导单元、光电探测器阵列和第二电路板；
所述聚焦透镜组用于将所述目标物体反射的激光回波进行聚焦；
所述第二激光传导单元用于将所述聚焦透镜组聚焦后的激光回波进行传导；
所述光电探测器阵列设于所述第二电路板上，用于接收所述第二激光传导单元传导过来的激光回波。
优选的，所述光电探测器阵列包括多个与所述激光发射模块一一对应的光电探测器；
所述光电探测器用于接收对应的所述激光发射模块的激光回波。
优选的，所述光电探测器阵列包括第三线性阵列和第四线性阵列；
所述第三线性阵列和所述第四线性阵列分设于所述第二电路板的两侧，且二者相互平行。
本发明提供的一种多线激光雷达光路系统，包括激光发射装置、回波接收装置，其中，激光发射装置包括第一电路板、激光发射模块阵列和微光路偏转模块阵列，激光发射模块阵列和微光路偏转模块阵列均设置在第一电路板上。通过预先根据多线激光雷达的产品设计，利用微光路偏转模块阵列调整好激光发射装置发射出的激光的角度，从而在生产多线激光雷达时仅需调整第一电路板的位置和角度即可，无需对每一路激光的激光发射模块进行单独调整，避免了在调试过程中因相邻路激光互相干扰使得光路调试困难的问题，使光路调试更加简单，进而也降低了人工成本，压缩了供货时间。
附图说明
图1是本发明提供的一种多线激光雷达光路系统的结构示意图；
图2是本发明提供的一种第一电路板的正视图；
图3是本发明提供的一种第一电路板的左视图；
图4是本发明提供的一种第二电路板的正视图；
图5是本发明提供的一种第二电路板的左视图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供的一种多线激光雷达光路系统，包括激光发射装置、回波接收装置，其中，激光发射装置包括第一电路板、激光发射模块阵列和微光路偏转模块阵列，激光发射模块阵列和微光路偏转模块阵列均设置在第一电路板上。通过预先根据多线激光雷达的产品设计，利用微光路偏转模块阵列调整好激光发射装置发射出的激光的角度，从而在生产多线激光雷达时仅需调整第一电路板的位置和角度即可，无需对每一路激光的发射模块进行单独调整，避免了在调试过程中因相邻路激光互相干扰使得光路调试困难的问题，使光路调试更加简单，进而也降低了人工成本，压缩了供货时间。
如图1、2和3所示，本发明实施例提供了一种多线激光雷达光路系统，该系统包括激光发射装置10和回波接收装置20。激光发射装置10用于向待扫描的目标物体发射多束激光，回波接收装置20则用于接收该多束激光照射到目标物体上后，目标物体反射回来的激光回波。
在本发明实施例中，激光发射装置10包括第一电路板11、激光发射模块阵列和微光路偏转模块阵列。其中，激光发射模块阵列和微光路偏转模块阵列均设置在第一电路板11上，激光发射模块阵列用于发射多束激光，微光路偏转模块阵列则可以使激光发射模块阵列发射出的激光发生偏转，从而调整激光的光路。
在生产多线激光雷达，进行光学调试时，无需对每一路的激光发射模块12进行单独调整，只需定第一电路板11的位置和角度，并利用微光路偏转模块阵列调整激光发射装置10发射的激光的角度，使回波接收装置20接收到激光回波即可，避免了在调试过程中因相邻路激光互相干扰使得光路调试困难的问题，使光路调试更加简单。
在本发明实施例中，激光发射模块阵列由16个激光发射模块12构成，每一个激光发射模块12均可发射一束激光，从而整个激光发射模块阵列可以发射16束激光。相应的，微光路偏转模块阵列由与16个激光发射模块一一对应的16个微光路偏转模块13构成，每一个微光路偏转模块13均可使与其对应的激光发射模块12发射的激光发生偏转，从而调节激光的光路。在本实施例中，微光路偏转模块13可以采用例如2×2mm或3×3mm等尺寸的微型反射镜，具体尺寸不做限制，也可以采用棱镜或其他可以偏转激光的器件，可根据实际情况选择。
需要说明的是，激光发射模块12和微光路偏转模块13的数量不一定为16个，其数量可根据实际情况选择，但激光发射模块12和微光路偏转模块13的数量需对应。
在本发明实施例中，微光路偏转模块阵列包括第一线性阵列和第二线性阵列，二者均为均匀直线阵列，且均分别由8个微光路偏转模块13构成。第一线性阵列和第二线性阵列分别设置在第一电路板11的两测，且靠近电路板的一个边缘。第一线性阵列和第二线性阵列相互平行，并且可以采用如图3中所示的相互错开的设置方式，相互错开设置可以使第一线性阵列上的微光路偏转模块13与第二线性阵列上的微光路偏转模块13的距离增大，从而减少相邻路激光之间的相互干扰。
在本发明实施例中，激光发射模块12包括激光二极管和压缩发散角模块，其中，压缩发散角模块可采用微型柱面镜，激光二极管用于发射激光，压缩发散角模块用于对激光二极管发射出的激光进行准直，从而使得激光在激光二极管的快轴和慢轴上的发散角接近一致，形成较为均匀的光斑。
激光发射模块12除了可以采用激光二极管和压缩发散角模块的组合外，还可以采用光纤激光器、气体激光器、固体激光器等，具体可根据实际情况选择。
在本发明实施例中，激光发射装置10还包括第一激光传导单元14和准直透镜组15。微光路偏转模块阵列对激光的光路进行调整后，第一激光传导单元14接收调整后的激光，并将激光传导至准直透镜组15，准直透镜组15对传导来的激光进行准直，使每束激光都形成一个近似圆形的光斑，从而激光发散角更小，激光能量集中，探测距离可以达到150米以上。
在本发明实施例中，第一激光传导单元14包括第一光路偏转模块141和第二光路偏转模块142，第一光路偏转模块141和第二光路偏转模块142设置在微光路偏转模块阵列与准直透镜组15。第一光路偏转模块141和第二光路偏转模块142均可以采用反射镜，通过反射镜改变激光的光路，将激光传导至准直透镜组15。除了采用反射镜外，还可以采用棱镜，或者反射镜和棱镜的组合。
在本发明实施例中，准直透镜组15由三片非球面透镜组成，也可以采用数量更多或更少的非球面透镜，或采用球面透镜，只要可以起到对激光进行准直的作用即可。
在本发明实施例中，回波接收装置包括聚焦透镜组23、第二激光传导单元22、光电探测器阵列和第二电路板21。其中，聚焦透镜组23用于对目标物体反射回来的激光回波进行聚焦，使激光回波的能量更加集中，可以提高激光雷达的探测距离，第二激光传导单元22则用于将聚焦透镜组23聚焦后的激光回波进行传导至光电探测器阵列，光电探测器阵列接收激光回波后，则可根据发射激光与接收激光回波的时间差计算被扫描的目标物体的距离。
在本发明实施例中，光电探测器阵列和第二激光传导单元22之间还设有一片滤光片25，激光回波能通过滤光片25，而其他波长的光则会被滤光片25滤出，从而提高系统信噪比，增加系统在强光下的探测距离。
如图4和图5所示，在本发明实施例中，光电探测器阵列设置在第二电路板21上，由16个光电探测器24组成，光电探测器24与激光发射模块12一一对应，用于接收与其对应的激光发射模块12发射的激光的回波。由于每个激光发射模块12的发射出去的激光的角度不同，在经过目标物体反射，以及聚焦透镜组23和第二激光传导单元22的处理后，只有对应的光电探测器24可以接收到，根据每一路激光的发射与接收时间差计算每个反射点的距离，可实现三维探测。
在本发明实施例中，聚焦透镜组23由三片非球面透镜组成，也可以采用数量更多或更少的非球面透镜，或采用球面透镜，只要可以起到对激光进行聚焦的作用即可。
第二激光传导单元22由两片反射镜(221和222)构成，通过反射镜改变激光的光路，将激光传导至光电探测器阵列。除了采用反射镜外，还可以采用棱镜，或者反射镜和棱镜的组合。
在本发明实施例中，光电探测器阵列包括第三线性阵列和第四线性阵列，两个线性阵列分别由8个呈弧状均匀分布的光电探测器24构成，光电探测器24朝向对应激光发射器的激光回波，以利于激光回波的接收。第三线性阵列和第四线性阵列分别设置在第二电路板21的两测，且靠近第二电路板21的一个边缘。第三线性阵列和第二线性阵列相互平行，并且可以采用如图5中所示的相互错开的设置方式，相互错开设置可以使第三线性阵列上的光电探测器24与第四线性阵列上的光电探测器24的距离增大，从而减少相邻路激光之间的相互干扰。
在生产多线激光雷达光学调试时，无需对每一路激光的激光发射模块12和光电探测器24进行单独调整，只需定第二电路板24的位置和角度，定第一电路板11的位置和角度，然后利用微光路偏转模块阵列调整好激光发射装置10发射出的激光的角度，使对应的光电探测器24接收到信号即可，避免了在调试过程中因相邻路激光互相干扰使得光路调试困难的问题，使光路调试更加简单，进而也降低了人工成本，压缩了供货时间。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种多线激光雷达光路系统，其特征在于，包括：
用于向目标物体发射多束激光的激光发射装置；
用于接收所述目标物体反射的激光回波的回波接收装置；
所述激光发射装置包括第一电路板、激光发射模块阵列和微光路偏转模块阵列；
所述激光发射模块阵列用于发射所述多束激光；
所述微光路偏转模块阵列用于调整所述多束激光的光路；
所述激光发射模块阵列和微光路偏转模块阵列均设于所述第一电路板上。
2.如权利要求1所述的多线激光雷达光路系统，其特征在于，所述激光发射模块阵列包括多个激光发射模块，每一所述激光发射模块均可发射一束激光；
所述微光路偏转模块阵列包括多个与所述激光发射模块一一对应的微光路偏转模块，所述微光路偏转模块用于调整对应的所述激光发射模块发射的激光的光路。
3.如权利要求2所述的多线激光雷达光路系统，其特征在于，所述微光路偏转模块阵列包括第一线性阵列和第二线性阵列；
所述第一线性阵列和所述第二线性阵列分设于所述第一电路板的两侧，且二者相互平行。
4.如权利要求2所述的多线激光雷达光路系统，其特征在于，所述激光发射装置还包括第一激光传导单元和准直透镜组；
所述第一激光传导单元用于传导所述微光路偏转模块阵列调整后的激光；
所述准直透镜组用于将所述第一激光传导单元传导过来的激光进行准直。
5.如权利要求4所述的多线激光雷达光路系统，其特征在于，所述第一激光传导单元包括：
设于所述微光路偏转模块阵列与所述准直透镜组之间，用于偏转激光的光路的第一光路偏转模块和第二光路偏转模块。
6.如权利要求2所述的多线激光雷达光路系统，其特征在于，所述激光发射模块包括：
用于发射激光的激光二极管；以及
用于将所述激光二极管发射的激光进行准直，以使所述激光在所述激光二极管的快轴和慢轴上的发散角接近一致的压缩发散角模块。
7.如权利要求6所述的多线激光雷达光路系统，其特征在于，所述压缩发散角模块为微型柱面镜。
8.如权利要求1所述的多线激光雷达光路系统，其特征在于，所述回波接收装置包括聚焦透镜组、第二激光传导单元、光电探测器阵列和第二电路板；
所述聚焦透镜组用于将所述目标物体反射的激光回波进行聚焦；
所述第二激光传导单元用于将所述聚焦透镜组聚焦后的激光回波进行传导；
所述光电探测器阵列设于所述第二电路板上，用于接收所述第二激光传导单元传导过来的激光回波。
9.如权利要求8所述的多线激光雷达光路系统，其特征在于，所述光电探测器阵列包括多个与所述激光发射模块一一对应的光电探测器；
所述光电探测器用于接收对应的所述激光发射模块的激光回波。
10.如权利要求9所述的多线激光雷达光路系统，其特征在于，所述光电探测器阵列包括分设于所述第二电路板两侧的第三线性阵列和第四线性阵列；
所述第三线性阵列和所述第四线性阵列分别包括多个呈弧状均匀分布的光电探测器。
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