CN207301328U - 一种激光探测装置和激光雷达系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种激光探测装置和激光雷达系统，该装置包括：激光发射部、第一透镜组、至少一个激光接收器和弧形板，所述弧形板的凹面朝向第一透镜组，所述至少一个激光接收器设置在所述弧形板的凹面上；所述激光发射部，用于向待检测物体发射激光；所述激光接收器，用于通过第一透镜组接收所述待检测物体反射的激光。

Description

一种激光探测装置和激光雷达系统

技术领域

本实用新型涉及一种激光探测装置和激光雷达系统。

背景技术

光电探测器的响应度是描述光电转化能力的物理量，响应度与器件材料、光波长，入射角度有关，一般响应度随入射角度呈余弦关系，如图1所示。对于成像激光雷达而言，待探测物体与探测器所在平面具有物象关系，待探测物体反射光线离轴角度越大，照射到探测器上的入射角越大，探测器的光学响应度越低，待探测物体反射的光线离轴角度越小，照射到探测器上的入射角越小，光学响应度越高。目前，探测器的设置针对不同的入射光线，入射角度不同，响应度不同，导致电路的增益不好调节，进而导致有些探测器出现过饱和情况，有些探测器出现增益不足请款，使得光电探测器不能充分的进行探测，影响测量的效率。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种激光探测装置和激光雷达系统，用于解决现有技术中利用探测器进行探测时增益不好调节，无法进行充分探测的问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种激光探测装置，该装置包括：激光发射部、第一透镜组、至少一个激光接收器和弧形板，所述弧形板的凹面朝向第一透镜组，所述至少一个激光接收器设置在所述弧形板的凹面上；

所述激光发射部，用于向待检测物体发射激光；

所述激光接收器，用于通过第一透镜组接收所述待检测物体反射的激光。

可选地，所述至少一个激光接收器等间距的设置在所述弧形板的凹面上。

可选地，所述弧形板的曲率中心位于所述第一透镜组的主光轴上。

可选地，所述弧形板的曲率中心位于所述第一透镜组的光学中心。

可选地，该装置还包括：第二透镜组，所述第二透镜组位于所述激光发射部和待检测物体之间，用于对激光发射部发射的激光进行整形处理。

可选地，所述第二透镜组包括第一凹凸透镜、第二凹凸透镜和第一双凸透镜，所述第二凹凸透镜设置在所述第一凹凸透镜和所述第一双凸透镜之间，所述第二凹凸透镜与所述第一双凸透镜粘接，且所述第二凹凸透镜位于远离所述第一凹凸透镜的一端。

可选地，所述第一透镜组包括至少一个曲面透镜。

可选地，所述第一透镜组包括第二双凸透镜、第三凹凸透镜和第四凹凸透镜，所述第二双凸透镜与所述第三凹凸透镜粘接，所述第四凹凸透镜位于靠近第三凹凸透镜的一侧，所述第四凹凸透镜的凸面朝向第三凹凸透镜。

可选地，所述弧形板的材质包括透光材料、半导体材料、金属材料、陶瓷材料、塑料材料和纳米材料。

第二方面，本实用新型实施例提供一种激光雷达系统，包括如上的激光探测装置。

本实用新型实施例提供了一种激光探测装置，该装置包括：该装置包括：激光发射部、第一透镜组、至少一个激光接收器和弧形板，所述弧形板的凹面朝向第一透镜组，所述至少一个激光接收器设置在所述弧形板的凹面上；所述激光发射部，用于向待检测物体发射激光；所述激光接收器，用于通过第一透镜组接收所述待检测物体反射的激光，基于接收到的所述待检测物体反射的激光，确定所述待检测物体的运动信息。本实用新型提供的激光探测装置，利用物像关系，将激光接收器设置在弧形板，使得探测时增益较易调节，能够充分进行探测。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本实用新型背景技术提供的响应度和入射角的关系图；

图2示出了本实用新型实施例提供的一种激光探测装置的第一种结构示意图；

图3A-B示出了本实用新型实施例所提供的一种第一透镜组的结构示意图；

图4示出了本实用新型实施例所提供的一种激光探测装置的第二种结构示意图；

图5A-C示出了本实用新型实施例所提供的一种第二透镜组的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供一种激光探测装置，如图2所示，包括：激光发射部11、第一透镜组12、至少一个激光接收器13和弧形板14，所述弧形板14的凹面朝向第一透镜组12，所述至少一个激光接收器13设置在所述弧形板14的凹面上；

所述激光发射部11，用于向待检测物体发射激光；

所述激光接收器13，用于通过第一透镜组12接收所述待检测物体反射的激光。

具体地，第一透镜组12一般为透明透镜，透明透镜可以包括塑料透镜、硅胶透镜、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)透镜、聚碳酸酯(PC)透镜、玻璃透镜等，本实用新型对此不予限制；运动信息可以包括待检测物体与该激光检测装置之间的距离、待检测物体的速度、待检测物体的加速度等信息。

激光发射部11可以包括多个激光发射器，每个激光发射器射出的光线可以是垂直入射到待检测物体上，相邻激光发射器之间的间距可以是等间距的，也可以根据实际情况设置，本实用新型对此不予限制。

进一步地，激光接收器13将接收到的待检测物体反射的激光信号转化为电信号，将该电信号传输给外部设备，外部设备根据接收到的电信号确定待检测物体的运动信息。

进一步地，弧形板14的材质包括透光材料、半导体材料、金属材料、陶瓷材料、塑料材料和纳米材料等，其中，塑料材料一般为工程塑料，例如，塑料材料可以是聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、改性聚苯醚和热塑性聚酯等通用工程塑料；或者，为聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚砜类、芳香族聚酰胺、聚芳酯、聚苯酯、聚芳醚酮、液晶聚合物和氟树脂等耐热达150℃以上的工程塑料，本实用新型对此不予限制。

弧形板14的曲率半径可以根据情况确定，至少一个激光接收器13可以等间距的设置在所述弧形板14的凹面上。

进一步地，所述弧形板14的曲率中心位于所述第一透镜组12的主光轴上。

进一步地，所述第一透镜组12的主光轴与所述弧形板14的交点位置为所述第一透镜组12的焦点。这样，使得通过第一透镜组12射出激光可以垂直入射到弧形板14上的激光接收器13中，进而使得各个激光接收器的光学响应度都比较高，同时，使得各个激光接收器的增益尽量保持一致。

例如，当弧形板14上设置5个激光接收器13时，相邻两个激光接收器相对于弧形板14的圆心之间的夹角可以为30度，不过应当视具体情况而定，本实用新型的此不予限制。

进一步地，所述第一透镜组12包括至少一个曲面透镜。

进一步地，如图3A所示，所述第一透镜组可以为一个双凸透镜。

进一步地，如图3B所示，所述第一透镜组12可以包括第二双凸透镜121、第三凹凸透镜122和第四凹凸透镜123，所述第二双凸透镜与所述第三凹凸透镜粘接，所述第四凹凸透镜位于靠近第三凹凸透镜的一侧，所述第四凹凸透镜的凸面朝向第三凹凸透镜。其中，所述第三凹凸透镜122的凸面朝向第四凹凸透镜123，第四凹凸透镜123朝向第三凹凸透镜122，第二双凸透镜121和第三凹凸透镜122的尺寸相同，第四凹凸透镜123的尺寸可以小于第二双凸透镜121的尺寸，可视具体情况而定。在实际应用中，待检测物体反射的激光从第二双凸透镜121射入，从第四凹凸透镜123射出。

本实用新型另一实施例提供了一种激光探测装置，如图4所示，该激光探测装置与图2中的激光探测装置相比，还包括：第二透镜组15，所述第二透镜组15位于所述激光发射部11和待检测物体之间，用于对激光发射部11发射的激光进行整形处理。

具体地，第二透镜组15用于对激光进行整形，如，对激光进行准直，防止激光发散，使得从第二透镜组15射出的激光为水平激光。

本实用新型实施例提供的第二透镜组，可参考图5A-图5C，第二透镜组15可以包括一个双凸透镜(参考图5A)。

参考图5B，该第二透镜组15还包括第一凹凸透镜151、第二凹凸透镜152和第一双凸透镜153，所述第二凹凸透镜152设置在所述第一凹凸透镜151和所述第一双凸透镜153之间，所述第二凹凸透镜152与所述第一双凸透镜153粘接，且所述第二凹凸透镜152位于远离所述第一凹凸透镜151的一端。其中，第一凹凸透镜151的凸面朝向第二凹凸透镜152，第二凹凸透镜152的凸面朝向第一凹凸透镜151，第二凹凸透镜152与第一双凸透镜153通过胶水等方式粘接，第一凹凸透镜151、第二凹凸透镜152和第一双凸透镜153的尺寸可以相同。在实际应用中，激光发射部发射的激光可以从第一凹凸透镜151射入，从第一双凸透镜153射出。

参考图5C，该第二透镜组15还可以包括第四凹凸透镜154、第五凹凸透镜155、第六凹凸透镜156和第三双凸透镜157，所述第六凹凸透镜155位于第三凹凸透镜154和第六凹凸透镜156之间，第五凹凸透镜156与所述第三双凸透镜157粘接，所述第三双凸透镜157位于原理所述第六凹凸透镜155的一端。其中，第四凹凸透镜154的凸面朝向第六凹凸透镜155，第六凹凸透镜155的凸面朝向第六凹凸透镜156，第六凹凸透镜156的凸面朝向第五凹凸透镜155，第四凹凸透镜154、第五凹凸透镜155、第六凹凸透镜156和第三双凸透镜157的尺寸可以相同。在实际应用中，激光发射部发射的激光可以从第四凹凸透镜154射入，从第三双凸透镜153射出。

本实用新型提供的激光探测装置，利用物像关系，将激光接收器设置在弧形板，使得探测时增益较易调节，能够充分进行探测。

本实用新型实施例提供了一种激光雷达系统，包括如上的激光探测装置。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种激光探测装置，其特征在于，该装置包括：激光发射部、第一透镜组、至少一个激光接收器和弧形板，所述弧形板的凹面朝向第一透镜组，所述至少一个激光接收器设置在所述弧形板的凹面上；

所述激光发射部，用于向待检测物体发射激光；

所述激光接收器，用于通过第一透镜组接收所述待检测物体反射的激光。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述至少一个激光接收器等间距的设置在所述弧形板的凹面上。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述弧形板的曲率中心位于所述第一透镜组的主光轴上。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述弧形板的曲率中心位于所述第一透镜组的光学中心。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置还包括：第二透镜组，所述第二透镜组位于所述激光发射部和待检测物体之间，用于对激光发射部发射的激光进行整形处理。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第二透镜组包括第一凹凸透镜、第二凹凸透镜和第一双凸透镜，所述第二凹凸透镜设置在所述第一凹凸透镜和所述第一双凸透镜之间，所述第二凹凸透镜与所述第一双凸透镜粘接，且所述第二凹凸透镜位于远离所述第一凹凸透镜的一端。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一透镜组包括至少一个曲面透镜。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一透镜组包括第二双凸透镜、第三凹凸透镜和第四凹凸透镜，所述第二双凸透镜与所述第三凹凸透镜粘接，所述第四凹凸透镜位于靠近第三凹凸透镜的一侧，所述第四凹凸透镜的凸面朝向第三凹凸透镜。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述弧形板的材质包括透光材料、半导体材料、金属材料、陶瓷材料、塑料材料和纳米材料。

10.一种激光雷达系统，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的激光探测装置。