CN112816962A - 一种激光雷达同轴光学核心装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种激光雷达同轴光学核心装置，包括：激光器，用于产生脉冲激光；发射透镜，用于对所述激光器激发出来的光束进行准直；接收透镜，用于汇聚被测物反射光，使反射光聚焦到感光元件；感光元件，用于产生被测物反射光的回光信号；消光漏斗，其设置在所述接收透镜和所述感光元件之间，用于消除所述接收透镜汇聚的被测物反射光中的杂散光。与现有技术相比，本申请通过设置消光漏斗有效地消除了杂散光，从而可有效地避免杂散光的信号干扰，从而提高本申请的检测精密度。
Description
技术领域
本申请属于激光扫描测距仪技术领域，具体涉及一种激光雷达同轴光学核心装置。
背景技术
激光雷达的光学核心装置是激光雷达整机中最重要的组成部分，它的性能直接影响激光雷达的指标，其生产工艺决定了激光雷达整机的生产良率。然而，在现有的激光雷达中，光学核心装置的生产装调面临两个问题，一是光学调试工序复杂耗时，二是存在杂散光导致信号干扰，上述两个问题会影响光学核心装置的生产效率和生产良率，也是目前亟待解决的技术问题。
发明内容
针对上述现有技术的缺点或不足，本申请要解决的技术问题是提供一种激光雷达同轴光学核心装置。
为解决上述技术问题，本申请通过以下技术方案来实现：
本申请提出了一种激光雷达同轴光学核心装置，包括：
激光器，用于产生脉冲激光；
发射透镜，用于对所述激光器激发出来的光束进行准直；
接收透镜，用于汇聚被测物反射光，使反射光聚焦到感光元件；
感光元件，用于产生被测物反射光的回光信号；
消光漏斗，其设置在所述接收透镜和所述感光元件之间，用于消除所述接收透镜汇聚的被测物反射光中的杂散光。
进一步地，上述的激光雷达同轴光学核心装置，其中，所述消光漏斗具有连续设置的若干个台阶面，所述台阶面的直径依次缩小或变大设置。
进一步地，上述的激光雷达同轴光学核心装置，其中，所述台阶面为圆柱面结构或锥面结构。
进一步地，上述的激光雷达同轴光学核心装置，其中，所述台阶面的表面经消光处理。
进一步地，上述的激光雷达同轴光学核心装置，其中，所述消光处理包括：哑光处理，或，采用深色涂层处理。
进一步地，上述的激光雷达同轴光学核心装置，其中，还包括：信号处理板，所述信号处理板与所述感光元件电连接，所述信号处理板用于对反射光的回光信号进行转换、降噪或放大处理。
进一步地，上述的激光雷达同轴光学核心装置，其中，所述接收透镜包括：光学部和支撑柱，所述光学部与所述支撑柱的第一端连接，所述支撑柱的第二端安装在所述信号处理板上。
进一步地，上述的激光雷达同轴光学核心装置，其中，还包括：法兰圈，通过所述法兰圈将所述光学部与所述支撑柱的第一端连接。
进一步地，上述的激光雷达同轴光学核心装置，其中，所述法兰圈上还设有点胶口，所述点胶口用于实现光源驱动板与所述光学部的连接。
进一步地，上述的激光雷达同轴光学核心装置，其中，所述支撑柱的第二端还设有止位面。
进一步地，上述的激光雷达同轴光学核心装置，其中，所述支撑柱的第二端还设有定位限位柱。
进一步地，上述的激光雷达同轴光学核心装置，其中，所述支撑柱的第二端还设有安装孔。
进一步地，上述的激光雷达同轴光学核心装置，其中，所述支撑柱上还设有加强筋。
进一步地，上述的激光雷达同轴光学核心装置，其中，还包括：光源驱动板，所述光源驱动板与所述激光器电连接，所述光源驱动板用于为所述激光器提供驱动电路。
进一步地，上述的激光雷达同轴光学核心装置，其中，还包括：发射套管，所述发射套管用于支撑固定所述发射透镜并用于提供发射光通路，其中，所述发射套管的轴线与所述接收透镜的光轴线重合，所述发射套管的轴线还与所述发射透镜的光轴线重合。
进一步地，上述的激光雷达同轴光学核心装置，其中，还包括遮光罩，其靠近所述激光器设置，所述遮光罩用于防止所述激光器产生的激光不经被测物反射而透射在所述感光元件上。
进一步地，上述的激光雷达同轴光学核心装置，其中，还包括屏蔽罩，所述屏蔽罩设置在所述感光元件的外侧。
与现有技术相比，本申请具有如下技术效果：
本申请通过设置消光漏斗有效地消除了杂散光，从而可有效地避免杂散光的信号干扰，从而提高本申请的检测精密度；
为进一步提高所述消光漏斗的消光处理效果，本申请中所述台阶面的表面采用消光工艺处理，如采用哑光处理，或，采用深色涂层处理；通过上述哑光处理或采用深色涂层处理，可吸收反射光的杂散光；
本申请中，所述发射套管与所述接收透镜的中孔过盈配合，确保所述发射套管的轴线与接收透镜的光轴线重合；同样地，所述发射透镜与所述发射套管之间过盈配合，保证所述发射透镜光的轴线与所述发射套管的轴线重合，进而与所述接收透镜的光轴线重合，从而进一步降低复杂的调试工序；
本申请中，所述支撑柱的第二端还设有止位面，所述止位面朝向所述信号处理板设置且与所述信号处理板紧密接触；其中，所述止位面可用于表征所述接收透镜光斑的最佳聚焦位置，所述止位面的设置还可以用于辅助所述接收透镜的安装，使所述接收透镜的光轴线与上述最佳聚焦位置的中心重合，以更好地实现同轴准直调试的目的；
本申请中，所述支撑柱的第二端还设有定位限位柱，所述定位限位柱与信号处理板之间呈无间隙配合，用于准确定位所述信号处理板，并通过准确定位所述信号处理板使处于信号处理板上的感光元件自动与光学核心轴线重合，达到免装调的目的。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1：本申请一实施例激光雷达同轴光学核心装置的立体图；
图2：本申请一实施例激光雷达同轴光学核心装置的剖视图；
图3：本申请一实施例中消光漏斗的立体图；
图4：本申请一实施例中消光漏斗的剖视图一；
图5：本申请一实施例中消光漏斗的剖视图二；
图6：本申请一实施例中接收透镜的立体图；
图7：本申请一实施例中接收透镜的剖面图一；
图8：本申请一实施例中接收透镜的剖面图二；
图9：本申请一实施例中接收透镜的局部放大示意图。
具体实施方式
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，都属于本申请保护的范围。
如图1和图2所示，在本申请的其中一个实施例中，一种激光雷达同轴光学核心装置，包括：
激光器8，用于产生脉冲激光；
发射透镜6，用于对所述激光器8激发出来的光束进行准直；
接收透镜2，用于汇聚被测物反射光，使反射光聚焦到感光元件11；
感光元件11，用于产生被测物反射光的回光信号；
消光漏斗4，其设置在所述接收透镜2和所述感光元件11之间，用于消除所述接收透镜2汇聚的被测物反射光中的杂散光。在本实施例中，通过设置消光漏斗4可有效地消除杂散光，避免杂散光对正常信号的干扰。
可选地，如图3所示，所述消光漏斗4具有连续设置的若干个台阶面41，所述台阶面41的直径依次缩小或变大设置。其中，所述消光漏斗4的小口端朝向所述感光元件11设置。其中，所述消光漏斗4上还设有安装孔位42。
可选地，所述台阶面41为圆柱面结构410，见图4所示；当然，所述台阶面41还可设置为锥面结构411，见图5所示。
为进一步提高所述消光漏斗4的消光处理效果，可选地，所述台阶面41的表面采用消光工艺处理，如采用哑光处理，或，采用深色涂层处理。通过上述哑光处理或采用深色涂层处理，可吸收反射光的杂散光。其中，上述的深色涂层可以采用黑色涂层等。
进一步地，本实施例还包括：发射套管1，所述发射套管1用于支撑固定所述发射透镜6并用于提供发射光通路。其中，所述发射套管1与所述接收透镜2的中孔过盈配合，以确保所述发射套管1的轴线与接收透镜2的光轴线重合；同样地，所述发射透镜6与所述发射套管1之间过盈配合，保证所述发射透镜6光的轴线与所述发射套管1的轴线重合，进而与所述接收透镜2的光轴线重合。
可选地，本实施例还包括：光源驱动板3，所述光源驱动板3与所述激光器8电连接，所述光源驱动板3用于为所述激光器8提供驱动电路。其中，通过调节所述光源驱动板3的位置达到激光器8同轴准直调试的目的。
还需要说明地是，在本实施例中，为防止所述激光器8产生的激光不经被测物反射而透射在所述感光元件11上，本实施例还包括遮光罩9，其靠近所述激光器8设置。
可选地，本实施例还包括屏蔽罩10，所述屏蔽罩10设置在所述感光元件11的外侧，其中，所述屏蔽罩10可用于屏蔽电磁波的干扰。
进一步优选地，本实施例还包括：信号处理板5，所述信号处理板5与所述感光元件11电连接，所述信号处理板5用于对反射光的回光信号进行转换、降噪或放大处理。
如图6至图9所示，在本实施例中，所述接收透镜2包括：光学部24和支撑柱22，所述光学部24与所述支撑柱22的第一端连接，所述支撑柱22的第二端安装在所述信号处理板5上。其中，为便于批量化加工生产，所述光学部24与所述支撑柱22优选为一体成型结构。
进一步地，还包括：法兰圈25，通过所述法兰圈25将所述光学部24与所述支撑柱22的第一端连接。具体地，所述法兰圈25设置在所述光学部24与所述支撑柱22之间，即，所述法兰圈25的一侧与所述光学部24连接，所述法兰圈25的另一侧与所述支撑柱22连接。当然，所述光学部24、所述法兰圈25以及所述支撑柱22亦可设置为一体成型结构。
当然，在具体实施时，所述支撑柱22的设置数量可以是多个，优选地，所述支撑柱22按照周向均匀布设。
还需要说明地是，所述法兰圈25上还设有点胶口21，所述点胶口21用于实现光源驱动板3与所述光学部24的连接，具体地，待所述光源驱动板3准直调试好以后，可以通过该点胶口21进行点胶，从而实现光源驱动板3与接收透镜2之间的固定。
其中，所述法兰圈25的四周优选地设有四个竖直切面，用于光学同轴准直调试过程中对所述接收透镜2中光学部24的夹持和定位。
所述支撑柱22上还设有加强筋23，所述加强筋23用于强化所述支撑柱22的安装或支撑强度。
参见图9所示，所述支撑柱22的第二端还设有止位面29，所述止位面29朝向所述信号处理板5设置且与所述信号处理板5紧密接触；其中，所述止位面29用于保证所述接收透镜2到所述感光元件11的距离，即，保障所述感光元件11设置于所述接收透镜2的焦平面上；进一步，所述止位面29用于表征所述接收透镜2光斑的最佳聚焦位置，所述止位面29的设置还可以用于辅助所述接收透镜2的安装，使所述接收透镜2的光轴线与上述最佳聚焦位置的中心重合，以更好地实现同轴准直调试的目的。
进一步地，所述支撑柱22的第二端还设有定位限位柱27。所述定位限位柱27与所述信号处理板5之间呈无间隙配合，所述定位限位柱27用于将所述支撑柱22插入所述信号处理板5以准确定位所述信号处理板5，通过上述设置可使处于信号处理板5上的感光元件11自动与所述接收透镜2的光轴线重合，达到免装调的目的。
可选地，所述定位限位柱27的设置高度小于所述信号处理板5的设置厚度，通过所述定位限位柱27可将所述接收透镜2与所述信号处理板5连接在一起。
为进一步提高所述接收透镜2与所述信号处理板5之间的连接稳定性，在所述支撑柱22的第二端还设有安装孔26，其中，所述安装孔26可以是螺丝孔，进一步地，所述螺丝孔包括但不限于自攻螺丝孔。具体地，通过所述安装孔26以及与之匹配的螺丝或螺钉可将所述接收透镜2与所述信号处理板5紧固。
在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非限定，参照较佳实施例对本申请进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本申请技术方案的精神和范围，均应涵盖在本申请的权利要求范围内。
Claims (16)
1.一种激光雷达同轴光学核心装置，其特征在于，包括：
激光器，用于产生脉冲激光；
发射透镜，用于对所述激光器激发出来的光束进行准直；
接收透镜，用于汇聚被测物反射光，使反射光聚焦到感光元件；
感光元件，用于产生被测物反射光的回光信号；
消光漏斗，其设置在所述接收透镜和所述感光元件之间，用于消除所述接收透镜汇聚的被测物反射光中的杂散光，消光漏斗具有连续设置的若干个台阶面，台阶面的直径依次缩小或变大设置。
2.根据权利要求1所述的激光雷达同轴光学核心装置，其特征在于，所述台阶面为圆柱面结构或锥面结构。
3.根据权利要求2所述的激光雷达同轴光学核心装置，其特征在于，所述台阶面的表面做经消光处理。
4.根据权利要求3所述的激光雷达同轴光学核心装置，其特征在于，所述消光处理包括：哑光处理，或，采用深色涂层处理。
5.根据权利要求1所述的激光雷达同轴光学核心装置，其特征在于，还包括：信号处理板，所述信号处理板与所述感光元件电连接，所述信号处理板用于对反射光的回光信号进行转换、降噪或放大处理。
6.根据权利要求5所述的激光雷达同轴光学核心装置，其特征在于，所述接收透镜包括：光学部和支撑柱，所述光学部与所述支撑柱的第一端连接，所述支撑柱的第二端安装在所述信号处理板上。
7.根据权利要求6所述的激光雷达同轴光学核心装置，其特征在于，还包括：法兰圈，通过所述法兰圈将所述光学部与所述支撑柱的第一端连接。
8.根据权利要求7所述的激光雷达同轴光学核心装置，其特征在于，所述法兰圈上还设有点胶口，所述点胶口用于实现光源驱动板与所述光学部的连接。
9.根据权利要求6或7或8所述的激光雷达同轴光学核心装置，其特征在于，所述支撑柱的第二端还设有止位面。
10.根据权利要求6或7或8所述的激光雷达同轴光学核心装置，其特征在于，所述支撑柱的第二端还设有定位限位柱。
11.根据权利要求6或7或8所述的激光雷达同轴光学核心装置，其特征在于，所述支撑柱的第二端还设有安装孔。
12.根据权利要求6或7或8所述的激光雷达同轴光学核心装置，其特征在于，所述支撑柱上还设有加强筋。
13.根据权利要求1至8任一项所述的激光雷达同轴光学核心装置，其特征在于，还包括：光源驱动板，所述光源驱动板与所述激光器电连接，所述光源驱动板用于为所述激光器提供驱动电路。
14.根据权利要求1至8任一项所述的激光雷达同轴光学核心装置，其特征在于，还包括：发射套管，所述发射套管用于支撑固定所述发射透镜并用于提供发射光通路，其中，所述发射套管的轴线与所述接收透镜的光轴线重合，所述发射套管的轴线还与所述发射透镜的光轴线重合。
15.根据权利要求1至8任一项所述的激光雷达同轴光学核心装置，其特征在于，还包括遮光罩，其靠近所述激光器设置，所述遮光罩用于防止所述激光器产生的激光不经被测物反射而透射在所述感光元件上。
16.根据权利要求1至8任一项所述的激光雷达同轴光学核心装置，其特征在于，还包括屏蔽罩，所述屏蔽罩设置在所述感光元件的外侧。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210518 |