CN110488307A - 一种激光雷达 - Google Patents

Abstract

本申请涉及激光雷达领域，尤其涉及一种激光雷达。本申请激光雷达包括光源、发射光学系统、接收装置，所述光源用于产生出射光束，出射光束经过发射光学系统射向目标，目标返回的反射光进入接收装置，在光源、发射光学系统之间设有电路板，在电路板上开设有通光孔，用于通过光源出射光，所述的电路板为一块或多块，所述的电路板为多块时，电路板之间的距离可调整。本申请实施例通过将光源设置在电路板下方，出射光经电路板上开设的通光孔进入发射光学系统进行准直扩束，发射光学系统所需要的光路长度与各硬件结构之间的间距公用，光学结构整体占用空间小。

Description

一种激光雷达

技术领域

本申请涉及测量仪器领域，尤其涉及一种激光雷达。

背景技术

目前，固态激光雷达系统，通常包括多个硬件模块，例如处理器模块、激光发射模块、接收模块、通信模块等，这些模块需要多层电路，并与结构进行合理配合，如图1所示，为一种现有的激光雷达系统，其光源1、发射光学系统4处于整个雷达前部，以便于配合光学系统并确保光路不被第一电路板21、第二电路板22、第三电路板23遮挡，这种情况下，激光雷达的整体厚度为光源1到发射光学系统4之间的光路长度加上各硬件结构的间距，光源1到发射光学系统4之间的光路长度为准直结构所需的焦距加上其他光学结构需要的长度。

固态激光雷达系统的发射光学系统，需要将出射光束整形为所需的光型分布。其中，为了实现横向大视场且纵向窄视场，需要先对光源进行准直，获得纵向窄视场（通常是3度到20度），再将准直后的光进行扩束，获得横向大视场（通常是60度到150度）。当纵向窄视场要求极小时（0.5度-3度），准直所需的光学结构要求焦距较长，光源1到发射光学系统4之间的所需要的光路长度也就较长，因而光学结构整体高度需要占用更大的空间结构，特别是会大大增加整机厚度。

发明内容

本申请实施例在于提出一种提供一种激光雷达，解决现有技术存在的光学结构整体占用空间大，整机厚度大的问题。

为达此目的，本发明申请实施例采用以下技术方案：

一方面，一种激光雷达，包括光源、发射光学系统、接收装置，所述光源用于产生出射光束，出射光束经过发射光学系统射向目标，目标返回的反射光进入接收装置，在光源、发射光学系统之间设有电路板，在电路板上开设有通光孔，用于通过光源出射光，所述的电路板为一块或多块，所述的电路板为多块时，电路板之间的距离可调整。

在一种可能的实现方式中，所述的电路板为多块时，电路板之间的间距为3-15mm，电路板与光源之间的间距为3-15mm。

在一种可能的实现方式中，所述的电路板上设有处理电路、通信电路、接收电路中的一种或多种。

在一种可能的实现方式中，所述的发射光学系统包括准直装置、扩束装置，所述的准直装置与光源之间的距离为准直装置后焦距。

在一种可能的实现方式中，所述的准直装置后焦距为25mm到50mm。

在一种可能的实现方式中，所述的出射光发散角θ为5-40°。

在一种可能的实现方式中，所述的出射光发散角θ为20-30°。

在一种可能的实现方式中，所述的电路板上通光孔的孔径为光源到电路板距离*2*tan(θ/2)。

在一种可能的实现方式中，所述的光源为LED或激光器。

在一种可能的实现方式中，所述的接收电路用于将接收装置发来的光信号转化为电信号，所述的处理电路用于处理接收装置发来的光信号，所述的通信电路用于将处理电路处理结果发予上位机。

本申请实施例通过将光源设置在电路板下方，出射光经电路板上开设的通光孔进入发射光学系统进行准直扩束，发射光学系统所需要的光路长度与各硬件结构之间的间距公用，光学结构整体占用空间小，整机厚度薄。

附图说明

图1是背景技术示意图。

图2是本申请实施例1的简化示意图。

图3是本申请实施例2的简化示意图。

图4是本申请实施例3的简化示意图。

图中：1、光源；2、电路板；3、接收装置；4、发射光学系统；5、准直装置；6、扩束装置；7、通光孔；21、第一电路板；22、第二电路板；23、第三电路板。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本申请的技术方案。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

由图2所示，一种激光雷达，包括光源1、发射光学系统4、接收装置3，所述光源1用于产生出射光束，出射光束经过发射光学系统4射向目标，目标返回的反射光进入接收装置3，在光源1、发射光学系统4之间设有电路板2，在电路板2上开设有通光孔7，用于通过光源出射光，所述的电路板2为一块。

通过将光源1设置在电路板2下方，出射光经电路板2上开设的通光孔7进入发射光学系统4进行准直扩束，发射光学系统4所需要的光路长度与各硬件结构之间的间距公用，光学结构整体占用空间小，整机厚度薄。

光源1为单独设置。

所述的电路板2上设有处理电路、通信电路、接收电路。

所述的发射光学系统4包括准直装置5、扩束装置6，所述的准直装置5与光源1之间的距离为准直装置后焦距。

准直装置后焦距指的是光源1到准直装置5的最后一个镜片的距离。

所述的准直装置后焦距为25mm到50mm。

准直焦距为25-50mm,满足一般激光雷达测量要求，且不会造成雷达整体体积偏大。

所述的出射光发散角θ为5-40°。

出射光发散角采用上述角度，发散角过小则即使进行准直扩束，其所能测量的范围也会过小，不能满足实际需要；发散角过大则所需要的能量过大，能耗大。

所述的出射光发散角θ为20-30°。

进一步限定出射光发散角，在这一角度范围内兼顾测量范围和能耗需求。

所述的电路板2上通光孔7的孔径为光源到电路板距离*2*tan(θ/2)。

一般来说，电路板2上的通光孔7孔径预先已加工好，为光源1到电路板2的距离*2*tan(θ/2)，光源1到电路板2距离根据准直装置后焦距、电路板布线需要通过实验调整得出，根据得出的光源1到电路板2距离，可以计算得到电路板2上的通光孔7孔径并进行预先加工。

所述的光源1为LED或激光器。

所述的光源1为LED或激光器，接收装置为光电传感器，品种可以为单像素PIN管或APD，也可以是多像素的PIN或APD阵列、CCD、CMOS等。

所述的接收电路用于将接收装置3发来的光信号转化为电信号，所述的处理电路用于处理接收装置发来的光信号，所述的通信电路用于将处理电路处理结果发予上位机（图中未画出）。

实施例2

如图3所示，所述的电路板为从上向下依次设置的第一电路板21、第二电路板22，第一电路板21、第二电路板22之间的距离可根据实际需要进行调整，满足布线、散热等需求。

所述的第一电路板21、第二电路板22上设有处理电路、通信电路、接收电路中的一种或多种。接收装置3设置在第二电路板22上，第二电路板22上至少设置接收电路。

第一电路板21、第二电路板22之间的间距为3-15mm，第二电路板22与光源1之间的间距为3-15mm。

发射光学系统4所需的光路长度一般在30mm到60mm，根据光学系统所需的光路长度不同，第一电路板21、第二电路板22之间间距、第二电路板22与光源1之间的间距可以调整，第一电路板21、第二电路板22之间间距为3-15mm,第二电路板22与光源1之间的间距为3-15mm,则第一电路板21与光源1之间的间距为6-30mm,第一电路板21与光源1之间的间距与发射光学系统4所需的光路长度部分重合，即包含在发射光学系统4所需的光路长度内，而不是第一电路板21与光源1之间的间距与发射光学系统4所需的光路长度叠加，这样相当于少去了第一电路板21与光源1之间的间距，大大缩小了激光雷达整体占用空间，整机厚度薄。图3中接收装置3设置在离光源1近的第二电路板22上，光源1固定在激光雷达内。

实施例3

如图4所示，电路板包括从上向下依次设置的第一电路板21、第二电路板22、第三电路板23，接收装置3设置在第一电路板21上，第一电路板21、第二电路板22、第三电路板23上设有处理电路、通信电路、接收电路中的一种或多种，其中第一电路板21上至少设有接收电路。

光源1设置在第三电路板23上，其他结构与实施例2相同。

以上结合具体实施例描述了本申请的技术原理。这些描述只是为了解释本申请的原理，而不能以任何方式解释为对本申请保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本申请的其它具体实施方式，这些方式都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光雷达，包括光源、发射光学系统、接收装置，所述光源用于产生出射光束，出射光束经过发射光学系统射向目标，目标返回的反射光进入接收装置，其特征在于，在光源、发射光学系统之间设有电路板，在电路板上开设有通光孔，用于通过光源出射光，所述的电路板为一块或多块，所述的电路板为多块时，电路板之间的距离可调整。

2.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述的电路板为多块时，电路板之间的间距为3-15mm，电路板与光源之间的间距为3-15mm。

3.根据权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，所述的电路板上设有处理电路、通信电路、接收电路中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的激光雷达，其特征在于，所述的发射光学系统包括准直装置、扩束装置，所述的准直装置与光源之间的距离为准直装置后焦距。

5.根据权利要求4所述的激光雷达，其特征在于，所述的准直装置后焦距为25mm到50mm。

6.根据权利要求5所述的激光雷达，其特征在于，所述的出射光发散角θ为5-40°。

7.根据权利要求5所述的激光雷达，其特征在于，所述的出射光发散角θ为20-30°。

8.根据权利要求6所述的激光雷达，其特征在于，所述的电路板上通光孔的孔径为光源到电路板距离*2*tan(θ/2)。

9.根据权利要求8所述的激光雷达，其特征在于，所述的光源为LED或激光器。

10.根据权利要求9所述的激光雷达，其特征在于，所述的接收电路用于将接收装置发来的光信号转化为电信号，所述的处理电路用于处理接收装置发来的光信号，所述的通信电路用于将处理电路处理结果发予上位机。