CN209264946U - 激光雷达光学系统及激光雷达 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及激光雷达领域，提供了一种激光雷达光学系统，包括：光源支撑机构、透镜固定机构以及光阑，光源支撑机构和透镜固定机构均为中空结构，且透镜固定机构的第一端与光源支撑机构的第一端连接，光源支撑机构的第二端设有激光光源，透镜固定机构的第二端用于固定准直透镜，光阑固定于准直透镜的后方。本实用新型提供的一种激光雷达光学系统及激光雷达，利用光源支撑机构固定光源，透镜固定机构固定准直透镜，并利用光阑改变通光孔的孔径，可适用于不同的环境和使用要求，本实用新型具有结构简单、拆装方便、成本低、效率高、分辨率高、灵活性和适用性高的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光雷达领域，特别是涉及一种激光雷达光学系统及激光雷达。
背景技术
激光雷达是利用激光束对周围物体进行感知的设备，以点云数据的形式反映周围物体的位置及形貌等其他信息，具有测量分辨率高、速度快，体积小、重量轻等特点。为了实现高的分辨率，需要激光在远场具有小的光斑分布，为此需要复杂的光学系统对激光光源进行准直，而复杂光学系统的设计，制造，装调都有着较高的要求，且会大幅提高成本。另一方面，根据激光光束参数积BPP不变定理，压缩激光光束发散角的同时，意味着激光光束的束腰半径的增大，这对期望获得远场小的光斑分布是极为不利的。而且，激光雷达多用于自然环境，面对不同的背景干扰和应用要求，良好的适应性和灵活性对其应用意义重大。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
本实用新型的目的是提供一种激光雷达光学系统及激光雷达，解决现有技术中的激光雷达光学系统结构复杂，成本高，分辨率低，灵活性和适应性差的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种激光雷达光学系统，包括：光源支撑机构、透镜固定机构以及光阑，所述光源支撑机构和透镜固定机构均为中空结构，且所述透镜固定机构的第一端与所述光源支撑机构的第一端连接，所述光源支撑机构的第二端设有激光光源，所述透镜固定机构的第二端用于固定准直透镜，所述光阑固定于所述准直透镜的后方。
其中，还包括透镜固定压片，所述透镜固定压片设于所述准直透镜的后方，并位于所述准直透镜与所述光阑之间。
其中，所述透镜固定机构的第二端的设有第一内螺纹孔，所述光阑具有与所述第一内螺纹孔相匹配的外螺纹。
其中，所述透镜固定压片具有与所述第一内螺纹孔相匹配的外螺纹。
其中，所述光源支撑机构的第二端设有第二螺纹孔，所述激光光源具有定位孔，通过螺钉依次旋入所述定位孔和所述第二螺纹孔将所述激光光源设于所述光源支撑机构的第二端。
其中，所述定位孔的孔径大于所述第二螺纹孔的孔径，且所述螺钉的螺纹与所述第二螺纹孔的螺纹相匹配。
其中，所述透镜固定机构的第一端与所述光源支撑机构的第一端通过螺纹可伸缩连接。
其中，所述透镜固定机构的第一端与所述光源支撑机构的第一端通过滑道或滑轨可伸缩连接。
其中，所述透镜固定机构的第一端与所述光源支撑机构的第一端通过滑轮可伸缩连接。
本实用新型还公开一种激光雷达，包括：如本实用新型的激光雷达光学系统。
(三)有益效果
本实用新型提供的一种激光雷达光学系统及激光雷达，利用光源支撑机构固定光源，透镜固定机构固定准直透镜，并利用光阑改变通光孔的孔径，可适用于不同的环境和使用要求，本实用新型具有结构简单、拆装方便、成本低、效率高、分辨率高、灵活性和适用性高的优点。
附图说明
图1为本实用新型一种激光雷达光学系统的结构示意图；
图中，1、激光光源；2、光源支撑机构；3、透镜固定机构；4、准直透镜；5、透镜固定压片；6、光阑；7、定位孔；8、连接螺纹；9、光阑通光孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。
如图1所示，本实用新型公开一种激光雷达光学系统，包括：光源支撑机构2、透镜固定机构3以及光阑6，光源支撑机构2和透镜固定机构3均为中空结构，且透镜固定机构3的第一端与光源支撑机构2的第一端连接，光源支撑机构2的第二端设有激光光源1，透镜固定机构3的第二端用于固定准直透镜4，光阑6固定于准直透镜4的后方。
具体的，为了方便描述规定激光光源1方向为前方，准直透镜4和光阑6则依次对应设置在后方。光源支撑机构2的第二端用于安装激光光源1，激光光源1通过光源支撑机构2和透镜固定机构3的中空结构照射到准直透镜4上，调节光阑通光孔9的孔径，大幅缩小出射光束的直径，在光束准直后，发散角不变的前提下，使远场光斑尺寸大幅缩小，从而提高激光雷达的空间分辨率。本实用新型可通过改变光阑通光孔9孔径，使远场的光斑改变，如在高背景噪声或需要提高工作距离的情况下，可以使用大通光孔孔径的光阑6，使远场的光斑更大，以使接收模块获得更多的信号光，从而保持足够的信噪比，另一方面，在低背景噪声或对工作距离要求不高的情况下，可使用小通光孔孔径的光阑6，从而获得更高的空间分辨率。
本实用新型提供的一种激光雷达光学系统及激光雷达，利用光源支撑机构固定光源，透镜固定机构固定准直透镜，并利用光阑改变通光孔的孔径，可适用于不同的环境和使用要求，本实用新型具有结构简单、拆装方便、成本低、效率高、分辨率高、灵活性和适用性高的优点。
进一步的，本实用新型的透镜固定机构3和光源支撑机构2之间采用可伸缩连接，由于准直透镜4和激光光源1分别固定在透镜固定机构3和光源支撑机构2上，因此可以通过调节透镜固定机构3和光源支撑机构2之间的距离以调节激光光源1与准直透镜4之间的水平距离，使激光光源1位于准直透镜4的焦面上。具体的可伸缩连接包括且不限于：1、透镜固定机构3与光源支撑机构2通过螺纹连接，利用旋入的螺纹深度改变激光光源1和准直透镜4之间的水平距离；2、透镜固定机构3与光源支撑机构2通过滑道或滑轨连接，可以通过推拉改变两者之间的距离，以调节激光光源1与准直透镜4之间的水平距离；3、透镜固定机构3与光源支撑机构2通过滑轮连接，其操作方式与滑道或滑轨结构的操作方式类似。通过上述三种方法均可以调节激光光源1与准直透镜4之间的水平距离，使激光光源1位于准直透镜4的焦面上。
其中，还包括透镜固定压片5，透镜固定压片5设于准直透镜4的后方，并位于准直透镜4与光阑6之间，用于固定准直透镜4，避免其脱落。优选地，透镜固定机构3的第二端设有第一内螺纹孔，光阑6具有与第一内螺纹孔相匹配的外螺纹，通过匹配的螺纹将光阑6旋入到合适位置并固定好。优选地，透镜固定压片5具有与第一内螺纹孔相匹配的外螺纹。本实施例中，先将准直透镜4放置在透镜固定机构3的合适位置，然后将透镜固定压片5通过匹配的螺纹旋入，将准直透镜4压牢固定在合适位置，最后光阑6通过匹配的螺纹旋入到位。具体的，本实施例中的第一内螺纹孔为内螺纹孔，而光阑6和透镜固定压片5均设有匹配的外螺纹，这样光阑6、透镜固定压片5和准直透镜4相当于被透镜固定机构3夹持固定。
其中，光源支撑机构2的第二端设有第二螺纹孔，激光光源1具有定位孔7，通过螺钉依次旋入定位孔7和第二螺纹孔将激光光源1设于光源支撑机构2的第二端。优选地，定位孔7的孔径大于第二螺纹孔的孔径，且螺钉的螺纹与第二螺纹孔的螺纹相匹配，可以通过螺钉与安装孔之间的间隙调节激光光源1与准直透镜4的相对位置，使激光光源1的位置与准直透镜4相对，处于同一水平直线上，保证其位于准直透镜4的光轴上。
本实用新型的透镜固定机构3的第一端与光源支撑机构2的第一端之间为可伸缩连接，保证激光光源1位于准直透镜4的光轴上。具体的有以下实施方式：
1、透镜固定机构3的第一端与光源支撑机构2的第一端通过螺纹可伸缩连接。具体的，如图1所示，光源支撑机构2的第一端具有内螺纹，透镜固定机构3的第一端具有与之匹配的外螺纹，内、外螺纹组成连接螺纹8，两者通过连接螺纹8连接，并通过连接螺纹8的旋入深度控制激光光源1与准直透镜4之间的水平距离。
2、透镜固定机构3的第一端与光源支撑机构2的第一端通过滑道或滑轨可伸缩连接。具体的(未示图)，滑道或滑轨的一端固定于透镜固定机构3的第一端，另一端固定于光源支撑机构2的第一端，可以通过推拉实现透镜固定机构3和光源支撑机构2的可伸缩连接，进而调节激光光源1与准直透镜4之间的水平距离。
3、透镜固定机构3的第一端与光源支撑机构2的第一端通过滑轮可伸缩连接。具体的(未示图)，在透镜固定机构3和光源支撑机构2内部设有滑轮和匹配的滑道，滑轮可以在滑道上滑动使透镜固定机构3和光源支撑机构2可伸缩连接，进而调节激光光源1与准直透镜4之间的水平距离。
本实用新型还公开一种激光雷达，包括：如本实用新型的激光雷达光学系统。
本实用新型提供的一种激光雷达光学系统及激光雷达，利用光源支撑机构固定光源，透镜固定机构固定准直透镜，并利用光阑改变通光孔的孔径，可适用于不同的环境和使用要求，本实用新型具有结构简单、拆装方便、成本低、效率高、分辨率高、灵活性和适用性高的优点。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、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)
1.一种激光雷达光学系统，其特征在于，包括：光源支撑机构(2)、透镜固定机构(3)以及光阑(6)，所述光源支撑机构(2)和透镜固定机构(3)均为中空结构，且所述透镜固定机构(3)的第一端与所述光源支撑机构(2)的第一端连接，所述光源支撑机构(2)的第二端设有激光光源(1)，所述透镜固定机构(3)的第二端用于固定准直透镜(4)，所述光阑(6)固定于所述准直透镜(4)的后方。
2.如权利要求1所述的激光雷达光学系统，其特征在于，还包括透镜固定压片(5)，所述透镜固定压片(5)设于所述准直透镜(4)的后方，并位于所述准直透镜(4)与所述光阑(6)之间。
3.如权利要求2所述的激光雷达光学系统，其特征在于，所述透镜固定机构(3)的第二端的设有第一内螺纹孔，所述光阑(6)具有与所述第一内螺纹孔相匹配的外螺纹。
4.如权利要求3所述的激光雷达光学系统，其特征在于，所述透镜固定压片(5)具有与所述第一内螺纹孔相匹配的外螺纹。
5.如权利要求1所述的激光雷达光学系统，其特征在于，所述光源支撑机构(2)的第二端设有第二螺纹孔，所述激光光源(1)具有定位孔(7)，通过螺钉依次旋入所述定位孔(7)和所述第二螺纹孔将所述激光光源(1)设于所述光源支撑机构(2)的第二端。
6.如权利要求5所述的激光雷达光学系统，其特征在于，所述定位孔(7)的孔径大于所述第二螺纹孔的孔径，且所述螺钉的螺纹与所述第二螺纹孔的螺纹相匹配。
7.如权利要求1-6中任意一项所述的激光雷达光学系统，其特征在于，所述透镜固定机构(3)的第一端与所述光源支撑机构(2)的第一端通过螺纹可伸缩连接。
8.如权利要求1-6中任意一项所述的激光雷达光学系统，其特征在于，所述透镜固定机构(3)的第一端与所述光源支撑机构(2)的第一端通过滑道或滑轨可伸缩连接。
9.如权利要求1-6中任意一项所述的激光雷达光学系统，其特征在于，所述透镜固定机构(3)的第一端与所述光源支撑机构(2)的第一端通过滑轮可伸缩连接。
10.一种激光雷达，其特征在于，包括：如权利要求1-8中任意一项所述的激光雷达光学系统。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201821624084.6U CN209264946U (zh) | 2018-09-30 | 2018-09-30 | 激光雷达光学系统及激光雷达 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201821624084.6U CN209264946U (zh) | 2018-09-30 | 2018-09-30 | 激光雷达光学系统及激光雷达 |
Publications (1)
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| CN209264946U true CN209264946U (zh) | 2019-08-16 |
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| CN201821624084.6U Active CN209264946U (zh) | 2018-09-30 | 2018-09-30 | 激光雷达光学系统及激光雷达 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN209264946U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109188399A (zh) * | 2018-09-30 | 2019-01-11 | 北京工业大学 | 激光雷达光学系统及激光雷达 |
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2018
- 2018-09-30 CN CN201821624084.6U patent/CN209264946U/zh active Active
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