CN208984797U - 一种用于激光雷达的透镜组件及激光雷达 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于激光雷达的透镜组件及激光雷达，其中，透镜组件包括发射透镜组和接收透镜组，发射透镜组用于出射探测光，发射透镜组包括至少一个发射透镜，发射透镜的光轴与第一平面呈第一预设夹角；接收透镜组用于接收探测光，接收透镜组包括至少一个接收透镜，接收透镜的光轴与第一平面呈第二预设夹角。本实用新型中发射透镜和接收透镜的光轴相对于第一平面呈倾斜角度设置，使得激光雷达的视场相对于光轴对称分布，提高了接收的光脉冲信号的质量；此外，本实用新型中发射透镜的面积小于接收透镜的面积，根据实际需要合理的调整了发射和接收端的体积和重量的同时也增大了接收透镜的孔径，实现了测量距离的增加和测量精度的提高。

Description

一种用于激光雷达的透镜组件及激光雷达

技术领域

本实用新型涉及激光探测技术领域，尤其涉及一种用于激光雷达的透镜组件及激光雷达。

背景技术

在自动驾驶技术中，环境感知系统是基础且至关重要的一环，是自动驾驶汽车安全性和智能性的保障，环境感知传感器中的激光雷达在可靠度、探测范围、测距精度等方面具有不可比拟的优势。激光雷达通过发射和接收激光束，分析激光遇到目标对象后的折返时间，计算出目标对象与车的相对距离。

发射和接收系统是激光雷达的重要组成部分。发射系统具有发射透镜，接收系统具有接收透镜。在进行测距时，发射系统产生并发射光脉冲，穿过发射透镜，打在目标对象后，反射回来的信号透过接收透镜最终被探测器所接收。

现有激光雷达中的发射透镜和接收透镜均安装于激光雷达的转子上，激光雷达在使用时水平放置，发射透镜和接收透镜的光轴与水平面相平行，但激光雷达的视场相对水平面并非均分，向下的视场角大于向上的视场角，对透镜来说，光轴附近(中心视场)的像差会小于边缘视场的像差，视场角越大，对应的边缘视场的像差越大，会影响接收的光脉冲信号的质量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于激光雷达的透镜组件及激光雷达，以解决现有技术中存在的上述问题。

为了达到上述目的，本实用新型提供一种用于激光雷达的透镜组件，包括发射透镜组和接收透镜组，

所述发射透镜组用于出射探测光，所述发射透镜组包括至少一个发射透镜，所述发射透镜的光轴与第一平面呈第一预设夹角；

所述接收透镜组用于接收探测光，所述接收透镜组包括至少一个接收透镜，所述接收透镜的光轴与第一平面呈第二预设夹角。

可选地，所述发射透镜组和所述接收透镜组均安装于所述激光雷达的转子上。

可选地，所述发射透镜的出射面向下倾斜，使所述发射透镜的光轴与所述第一平面呈所述第一预设夹角；所述接收透镜的入射面向下倾斜，使所述接收透镜的光轴与所述第一平面呈所述第二预设夹角。

可选地，所述第一预设夹角与所述第二预设夹角相等或不相等。

可选地，所述第一预设夹角的角度范围为1-10°，所述第二预设夹角的角度范围为1-10°。

可选地，所述发射透镜的面积小于或等于所述接收透镜的面积。

可选地，所述发射透镜的直径小于或等于所述接收透镜的直径。

进一步地，所述发射透镜组还包括发射透镜固定件，所述发射透镜固定件与所述第一平面呈第三预设夹角，所述第三预设夹角与所述第一预设夹角相等。

可选地，所述发射透镜固定件为发射透镜支架，所述发射透镜支架具有第一筒状部，所述第一筒状部用于固定所述发射透镜。

进一步地，所述接收透镜组还包括接收透镜固定件，所述接收透镜固定件与所述第一平面呈第四预设夹角，所述第四预设夹角与所述第二预设夹角相等。

可选地，所述接收透镜固定件为接收透镜支架，所述接收透镜支架具有第二筒状部，所述第二筒状部用于固定所述接收透镜。

可选地，所述发射透镜组与所述接收透镜组之间设有隔光件。

相应地，本实用新型还提供一种激光雷达，包括转子，所述转子上安装有本实用新型前述的透镜组件。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型实施例的发射透镜和接收透镜的光轴相对于第一平面呈倾斜角度设置，使得激光雷达的视场角相对于光轴对称，自然地，此时激光雷达的视场相对于第一平面的向上视场角小于向下视场角。相比于发射透镜和接收透镜的光轴与水平面相平行的设计方式，充分利用了透镜轴上视场像差小于边缘视场像差的特点，使得激光雷达不同角度的光束均可较好地成像在接收端，改善了由于大视场带来成像质量不佳的问题，提高了接收的光脉冲信号的质量。

2、本实用新型中的发射透镜的面积小于接收透镜的面积，根据实际需要合理的调整了发射和接收端的体积和重量，由于接收端光束能量大小与接收透镜大小正相关，增大接收透镜的孔径能够接收更强的脉冲信号，提高了测量距离以及测量精度。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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它附图。

图1是本实用新型实施例提供的用于激光雷达的透镜组件的立体结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的发射透镜或接收透镜的工作原理示意图；

图中：1-发射透镜组，11-发射透镜，12-发射透镜固定件，121-第一筒状部，2-接收透镜组，21-接收透镜，22-接收透镜固定件，221-第二筒状部，3-第一平面，4-光轴。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。

应该理解，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本实用新型要求保护的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。

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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例

结合参考图1和图2，本实用新型实施例提供一种用于激光雷达的透镜组件，所述透镜组件包括发射透镜组1和接收透镜组2，所述发射透镜组1用于出射探测光，所述接收透镜组2用于接收探测光。

所述发射透镜组1包括至少一个发射透镜11。在一个实施例中，所述发射透镜组1可以由一个发射透镜11组成，在其它实施例中，所述发射透镜组1也可以由两个、三个或四个发射透镜11组成。所述发射透镜11可以为弯月形球面透镜，也可以为弯月形非球面透镜、双凸形球面透镜、双凸形非球面透镜中的任一种，只要是本领域技术人员能够想到的可实现光路准直的透镜即可。

所述发射透镜组1还包括一个发射透镜固定件12。在一个实施例中，所述发射透镜固定件12为发射透镜支架。所述发射透镜固定件12具有第一筒状部121，所述第一筒状部121呈C形，所述第一筒状部121用于固定所述发射透镜11。具体地，所述发射透镜11安装在所述第一筒状部121内，并与所述第一筒状部121相连接。在一个实施例中，所述发射透镜11与所述第一筒状部121之间通过连接件连接。在其它实施例中，所述发射透镜11与所述第一筒状部121之间也可通过铆接或胶接等方式连接。

所述发射透镜11的光轴4与第一平面3呈第一预设夹角。其中，所述第一平面3是指与激光雷达转轴相垂直且经过发射透镜光心的平面。在一个可选的示例中，所述激光雷达水平放置，所述第一平面3为平行于水平面的平面，当然水平面并不作为本实施例中对所述第一平面3的位置限制。具体地，所述发射透镜11的出射面向下倾斜，使所述发射透镜11的光轴4与所述第一平面3之间呈所述第一预设夹角。在一些实施例中，所述第一预设夹角的角度范围为1-10°。进一步地，所述发射透镜固定件12与所述第一平面3呈第三预设夹角，在一个实施例中，所述第三预设夹角与所述第一预设夹角相等。

所述接收透镜组2包括至少一个接收透镜21。在一个实施例中，所述接收透镜组2可以由一个接收透镜21组成，在其它实施例中，所述接收透镜组2也可以由两个、三个或四个接收透镜21组成。所述接收透镜21可以为弯月形球面透镜，也可以为弯月形非球面透镜、双凸形球面透镜、双凸形非球面透镜中的任一种，只要是本领域技术人员能够想到的可实现光路准直的透镜即可。

所述接收透镜组2还包括一个接收透镜固定件22。在一个实施例中，所述接收透镜固定件22为接收透镜支架。所述接收透镜固定件22具有用于固定所述接收透镜21的第二筒状部221，所述第二筒状部221呈C形,所述第二筒状部221用于固定所述接收透镜21。具体地，所述接收透镜21安装在所述第二筒状部221内，并与所述第二筒状部221相连接。在一个实施例中，所述接收透镜21与所述第二筒状部221之间通过连接件连接。在其它实施例中，所述接收透镜21与所述第二筒状部221之间也可通过铆接或胶接等方式连接。

所述接收透镜21的光轴4与第一平面3呈第二预设夹角。具体地，所述接收透镜21的入射面向下倾斜，使所述接收透镜21的光轴4与所述第一平面3呈所述第二预设夹角。在一些实施例中，所述第二预设夹角的角度范围为1-10°。在一个实施例中，所述第一预设夹角与所述第二预设夹角可以相等。在其它实施例中，所述第一预设夹角与所述第二预设夹角也可以不相等。进一步地，所述接收透镜固定件22与所述第一平面3呈第四预设夹角，在一个实施例中，所述第四预设夹角与所述第二预设夹角相等。

本实用新型实施例的所述发射透镜11和所述接收透镜21的光轴4相对于第一平面3呈倾斜角度设置，使得激光雷达的视场角相对于光轴4对称，自然地，此时激光雷达的视场相对于第一平面3的向上视场角小于向下视场角。相比于发射透镜和接收透镜的光轴与水平面相平行的设计方式，充分利用了透镜轴上视场像差小于边缘视场像差的特点，使得激光雷达不同角度的光束均可较好地成像在接收端，改善了由于大视场带来成像质量不佳的问题，提高了接收的光脉冲信号的质量。

虽然以上实施例仅列举了所述发射透镜11和所述接收透镜21向下倾斜的情形，但本实用新型的保护范围不仅限于此，根据具体需要，本领域技术人员基于本实用新型的主旨，可以将所述发射透镜11和所述接收透镜21设计成向上倾斜。

为了尽可能地扩大所述接收透镜21的孔径以接收能量更强的光脉冲信号，本实用新型实施例的所述发射透镜组1和所述接收透镜组2中采用的所述发射透镜11和所述接收透镜21的面积不同。具体地，所述发射透镜11的面积小于或等于所述接收透镜21的面积，例如采用外形呈D形的所述发射透镜11和所述接收透镜21，所述发射透镜11的直径小于或等于所述接收透镜21的直径。

所述发射透镜组1与所述接收透镜组2之间设有隔光件。在一些实施例中，所述隔光件与所述激光雷达的转子一体成型，在另一些实施例中，所述隔光件插接在所述发射透镜组1与所述接收透镜组2之间。

结合参考图1，本实用新型实施例还提供了一种激光雷达，包括转子，本实用新型前述实施例的所述透镜组件安装于所述转子上。

本实用新型实施例的技术方案具有如下优点：

本实用新型实施例中的发射透镜和接收透镜的光轴相对于第一平面呈倾斜角度设置，使得激光雷达的视场相对于光轴对称分布，相对于发射透镜和接收透镜的光轴与水平面相平行的设置方式，减小了垂直方向上下视角差值，能够改善由视角差带来的成像质量问题，提高了接收的光脉冲信号的质量；此外，本实用新型中的发射透镜的面积小于接收透镜的面积，由于接收端光束能量大小与接收透镜大小正相关，增大接收透镜的孔径能够接收更强的脉冲信号，提高了测量距离以及测量精度。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施例仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于激光雷达的透镜组件，其特征在于，包括发射透镜组(1)和接收透镜组(2)，

所述发射透镜组(1)用于出射探测光，所述发射透镜组(1)包括至少一个发射透镜(11)，所述发射透镜(11)的光轴(4)与第一平面(3)呈第一预设夹角；

所述接收透镜组(2)用于接收探测光，所述接收透镜组(2)包括至少一个接收透镜(21)，所述接收透镜(21)的光轴(4)与第一平面(3)呈第二预设夹角。

2.根据权利要求1所述的用于激光雷达的透镜组件，其特征在于，所述发射透镜(11)的出射面向下倾斜；所述接收透镜(21)的入射面向下倾斜。

3.根据权利要求2所述的用于激光雷达的透镜组件，其特征在于，所述第一预设夹角与所述第二预设夹角相等或不相等。

4.根据权利要求2所述的用于激光雷达的透镜组件，其特征在于，所述第一预设夹角的角度范围为1-10°，所述第二预设夹角的角度范围为1-10°。

5.根据权利要求1所述的用于激光雷达的透镜组件，其特征在于，所述发射透镜(11)的面积小于或等于所述接收透镜(21)的面积。

6.根据权利要求5所述的用于激光雷达的透镜组件，其特征在于，所述发射透镜(11)的直径小于或等于所述接收透镜(21)的直径。

7.根据权利要求1或2所述的用于激光雷达的透镜组件，其特征在于，所述发射透镜组(1)还包括发射透镜固定件(12)，所述发射透镜固定件(12)与所述第一平面(3)呈第三预设夹角，所述第三预设夹角与所述第一预设夹角相等；

所述发射透镜固定件(12)为发射透镜(11)支架，所述发射透镜(11)支架具有第一筒状部(121)，所述第一筒状部(121)用于固定所述发射透镜(11)。

8.根据权利要求1或2所述的用于激光雷达的透镜组件，其特征在于，所述接收透镜组(2)还包括接收透镜固定件(22)，所述接收透镜固定件(22)与所述第一平面(3)呈第四预设夹角，所述第四预设夹角与所述第二预设夹角相等；

所述接收透镜固定件(22)为接收透镜(21)支架，所述接收透镜(21)支架具有第二筒状部(221)，所述第二筒状部(221)用于固定所述接收透镜(21)。

9.根据权利要求1所述的用于激光雷达的透镜组件，其特征在于，所述发射透镜组(1)与所述接收透镜组(2)之间设有隔光件。

10.一种激光雷达，包括转子，其特征在于，所述转子上安装有如权利要求1-9中任一项所述的透镜组件。