CN216117996U - 光路偏转模组及其应用 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及激光测距技术领域，具体公开一种光路偏转模组及其应用。其中，光路偏转模组用于与激光雷达发射系统的激光发射器件适配，包括支架、准直透镜和楔形棱镜；所述支架形成有光传递通道；所述准直透镜和所述楔形棱镜设于所述光传递通道内，以对所述激光发射器件射入所述光传递通道内的激光按预设的角度进行偏转和投射。本实用新型的光路偏转模组，具有调试难度低等特点，同时在光程不变的情况下，减小了光路偏转模组占据的立体空间，有利于小型化发展，将其用作激光雷达收发模组或测距设备的组成部件时，可以有效提高测量精度和稳定性，并使得相关设备更小型化。

Description

光路偏转模组及其应用

技术领域

本实用新型涉及激光测距技术领域，尤其涉及一种光路偏转模组及其应用。

背景技术

三角测距的原理为将激光发射器、待测物以及接收系统三者按照固定的夹角设置，激光发射器发射脉冲激光，脉冲激光遇到障碍物(待测物)后产生漫反射，再经过镜头聚焦到接收系统(如线性图像传感器)上，由此构成三角关系，再通过三角测距公式就可以计算出距离值。三角测距对光路的稳定性要求极为严苛，光路微小的偏差也会对测量精度带来较大影响。

目前大部分的激光三角法测距雷达都采用斜射式结构，其将激光发射器和准直透镜装在同一镜筒内，装配时，需要同时调配激光发射器的位置结构和准直镜的位置结构，这会导致装调难度较大，操作的经验和人为差异较大，容易出现较大的不确定性。另外，还需要使用专门设计的支架结构来固定镜头，并且激光发射器与接收系统的光轴偏转角度同样需要靠支架结构来调节，测量精度和稳定性难以保证。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的之一是提供一种光路偏转模组，旨在解决现有激光三角测距存在调试难度大、测量精度和稳定性均难以保证的问题。

为实现上述目的，本实用新型实施例采用的技术方案如下：

光路偏转模组，用于与激光雷达发射系统的激光发射器件适配，包括支架、准直透镜和楔形棱镜；

所述支架形成有光传递通道；

所述准直透镜和所述楔形棱镜设于所述光传递通道内，以对所述激光发射器件射入所述光传递通道内的激光按预设的角度进行偏转和投射。

在一种可能的实施方式中，沿所述激光发射器件的激光传播方向，所述准直透镜和所述楔形棱镜相互分离设置或者相互贴合设置。

在一种可能的实施方式中，所述准直透镜设于所述激光发射器件和所述楔形棱镜之间；

或者，所述楔形棱镜设于所述激光发射器件和所述准直透镜之间。

在一种可能的实施方式中，所述准直透镜具有第一镜面和第二镜面，所述第一镜面为平面，所述第二镜面为弧形面，且所述第一镜面和所述第二镜面相对设置，所述第一镜面或所述第二镜面对应所述楔形棱镜设置。

在一种可能的实施方式中，所述楔形棱镜具有第三镜面和第四镜面，所述第三镜面和所述第四镜面相对设置，所述第三镜面和所述第四镜面均为平面，且所述第三镜面和所述第四镜面成角度设置；所述第三镜面和所述第一镜面平行设置。

在一种可能的实施方式中，所述支架的光传递通道内设置有用于与所述准直透镜和/或所述楔形棱镜连接的连接安装部；

且，所述光路偏转模组还包括激光发射器件，所述光传递通道的壁面与所述激光发射器件的出光方向平行或成角度设置。

与现有技术相比，本实用新型实施例提供的光路偏转模组，包括具有光传递通道的支架、楔形棱镜和准直透镜，将楔形棱镜、准直透镜沿激光的传播方向设于光传递通道中，楔形棱镜和准直透镜可以实现光轴的偏折和准直，由于楔形棱镜和准直透镜均设于光传递通道里，调试时同时调试，降低了调试的难度，同时在光程不变的情况下，减小了模组占据的立体空间，有利于小型化发展。

本实用新型实施例的目的之二是提供一种激光雷达发射系统，其具体的技术方案如下：

激光雷达发射系统，包括激光发射器件、及与所述激光发射器件适配的上述所述的光路偏转模组。

与现有技术相比，本实用新型实施例提供的激光雷达发射系统，光路偏转模组中包括具有光传递通道的支架、楔形棱镜和准直透镜，将楔形棱镜、准直透镜沿激光的传播方向设于光传递通道中，楔形棱镜和准直透镜可以实现光轴的偏折和准直，由于楔形棱镜和准直透镜均设于光传递通道里，调试时只能同时调试，降低了调试的难度，同时在光程不变的情况下，减小了模组占据的立体空间，有利于激光雷达发射系统小型化发展。

本实用新型实施例的目的之三是提供一种激光雷达收发模组，其具体的技术方案如下：

激光雷达收发模组，包括激光发射器件、与所述激光发射器件适配的上述所述的光路偏转模组、及光接收模块，所述光路偏转模组和光接收模块间隔设置，且所述光路偏转模组的出射端在出射端部所在平面的正投影与所述光接收模块的接收端在所述出射端部所在平面的正投影具有间隔。

在一种可能的实施方式中，所述激光雷达收发模组还包括第一电路板；所述激光发射器件设置于所述第一电路板，所述光路偏转模组对应所述激光发射器件设置，所述光接收模块与所述光路偏转模组间隔且同侧设于所述第一电路板。

与现有技术相比，本实用新型实施例提供的激光雷达收发模组，激光发射器件产生的激光经过光路偏转模组偏折和准直后，可以按照预设角度进行投射，且由于光路偏转模组的出射端在出射端部所在平面的正投影和光接收模块的接收端在出射端部所在平面的正投影具有间隔，可以有效地降低了激光雷达收发模组的调试难度，同时有效提高激光雷达收发模组的测量精度和稳定性。此外，准直透镜和楔形棱镜均设于光传递通道中，能减小激光雷达收发模组占据的空间，有利于激光雷达收发模组的小型化发展。

本实用新型实施例的目的之四是提供一种测距设备，其具体的技术方案如下：

包括上述所述的光路偏转模组，或包括上述所述的所述激光雷达收发模组。

与现有技术相比，本实用新型实施例提供的测距设备，由于使用了上述的激光雷达收发模组，因此具有调试难度低、测量精度和稳定性高等特点。

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他的附图。

图1为本实用新型实施例一提供的光路偏转模组的简化结构示意图；

图2为本实用新型实施例一提供的激光雷达收发模组的立体结构示意图；

图3为本实用新型实施例二提供的光路偏转模组的简化结构示意图；

图4为本实用新型实施例三提供的光路偏转模组的简化结构示意图。

附图标记：

10、光路偏转模组；

11、支架；110、光传递通道；

12、准直透镜；121、第一镜面；122、第二镜面；

13、楔形棱镜；131、第三镜面；132、第四镜面；

14、激光发射器件；

20、激光雷达收发模组；

21、光接收模块；

22、第一电路板；221、第一表面。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

本实用新型实施例提供的光路偏转模组10及基于光路偏转模组10的激光雷达收发模组20的结构示意图如图1至2所示。

请参阅图1，本实施例提供的光路偏转模组10，适用于与激光雷达发射系统的激光发射器件14适配使用，通过与激光发射器件14一起搭配使用，可以对激光发射器件14产生的激光进行偏转和准直，从而可以实现对发射激光的调试。具体地，光路偏转模组10包括支架11、准直透镜12和楔形棱镜13；其中，支架11形成有光传递通道110，准直透镜12和楔形棱镜13均设置在光传递通道110内，以对激光发射器件14射入光传递通道110内的激光按照预设的角度进行偏转和投射。由于准直透镜12和楔形棱镜13均设置在光传递通道110内，可以降低调试难度，提高光路偏转的准确度，进而提高测距的精度和稳定性。

请参阅图1，在一些实施方式中，支架11的光传递通道110内设有连接安装部(图中未标示)，连接安装部用于与准直透镜12和/或楔形棱镜13连接，从而实现将准直透镜12和/或楔形棱镜13固定在光传递通道110内。

请参阅图1，在一些实施方式中，准直透镜12具有第一镜面121和第二镜面122，其中第一镜面121和第二镜面122相对设置，并且第一镜面121为平面，第二镜面122为弧形面。在一些实施方式中，楔形棱镜13具有第三镜面131和第四镜面132，其中，第三镜面131和第四镜面132相对设置，并且第三镜面131和第四镜面132都为平面，同时，第三镜面131和第四镜面132成角度设置，以形成楔形棱镜13。在一些实施方式中，第三镜面131和第一镜面121平行设置。通过第三镜面131和第一镜面121平行设置，有利于激光传播过程中的偏转。

请参阅图1，在一些实施方式中，沿着激光传播的方向，楔形棱镜13设于激光发射器件14和准直透镜12之间，并且准直透镜12和楔形棱镜13相互分离设置，即准直透镜12和楔形棱镜13之间具有间隔。当准直透镜12和楔形棱镜13之间具有间隔时，第三镜面131和第二镜面122相互对应，并且第四镜面132朝向激光入射的方向。在一些实施方式中，准直透镜12和楔形棱镜13相互贴合设置，当准直透镜12和楔形棱镜13相互贴合设置时，第四镜面132朝向激光入射的方向，第三镜面131和第二镜面122相互对应，并且第三镜面131在第二镜面122相切贴合。在一些实施方式中，第三镜面131在第二镜面122与第一镜面121距离最远的部位相切。将楔形棱镜13设置设在激光发射器件14和准直透镜12之间，可以使得激光发射器件14发出的激光经过楔形棱镜13对光路光轴进行一定角度的偏转后，以与激光发射器件14的发射光轴偏折一定角度的方式射出，再经过准直透镜12准直后射出，从而达到激光发射的目的。本实施例提供的光路偏转模组10，可以在光程不变的情况下，缩短了光路中各个零部件之间的距离，并且通过将楔形棱镜13和准直透镜12都安装在支架11的光传递通道110内，可以有效地降低激光发射偏转的调试难度，省时省力。

由于本实施例提供的光路偏转模组10具有调试难度低、使用时省时省力，因此本实施例的光路偏转模组10可以作为激光雷达发射系统的组成部件，或者作为激光雷达收发模组20的组成部件，或者作为测距设备的组成部件。其中，包激光雷达发射系统包括激光发射器件14、及与所述激光发射器件14适配的光路偏转模组10。

请参阅图2，是本实施例基于光路偏转模组10的基础上提供的一种激光雷达收发模组20，其包括激光发射器件14、上述的光路偏转模组10、光接收模块21和第一电路板22，光路偏转模组10和光接收模块21间隔设置，且光路偏转模组10的出射端在出射端部所在平面的正投影与光接收模块21的接收端在所述出射端部所在平面的正投影具有间隔，使得激光发射器件14发射的激光经过光路偏转模组10偏折和射出后，遇到障碍物时，可以反射至光接收模块21，并被光接收模块21接收，从而实现三角测距。

请参阅图2，在一些实施方式中，第一电路板22具有第一表面221，激光发射器件14设于第一电路板22，具体是设置于第一表面221；光路偏转模组10对应激光发射器件14设置，光接收模块21和光路偏转模组10间隔设置，并且光接收模块21和光路偏转模组10同侧设于第一电路板22，具体是设置于第一表面221。本实施例激光雷达收发模组20的结构设计，将激光发射器件14、光路偏转模组10和光接收模块21安装在第一电路板22上，且光路偏转模组10和光接收模块21间隔同侧设置，光路偏转模组10中的准直透镜12和楔形棱镜13均沿光路设于光传递通道110中，从而可以对激光发射器件14产生的激光光路进行预设角度的偏折和按照预设角度进行投射，有效地降低了激光雷达收发模组20的调试难度，第一电路板22对光路偏转模组10和光接收模块21的固定设置，可有效提高激光雷达收发模组20的测量精度和稳定性。此外，准直透镜12和楔形棱镜13均设于光传递通道110中，能减小激光雷达收发模组20占据的空间，有利于激光雷达收发模组20的小型化发展；同时，由于不再需要设计专门的支架11结构来固定光路偏转模组10，使得激光雷达收发模组20的成本降低。由于本是合理的激光雷达收发模组20具有调试难度低等特点，将其作为雷达三角测距的测距设备的组成部件，可以有效地提高测距设备的测量精度和稳定性。

实施例二

请参阅图3以及图1和图2，本实施例提供的光路偏转模组10、激光雷达收发模组20与实施例一的区别主要在于如下所述结构上的不同：

在实施例一中，光路偏转模组10的结构中，楔形棱镜13和准直透镜12沿着激光的传播方向设于光传递通道110里，楔形棱镜13设于激光发射器件14和准直透镜12之间，第四镜面132朝向激光入射的方向，并且第二镜面122和第三镜面131相互对应。而在本实施例中，楔形棱镜13设于激光发射器件14和准直透镜12之间，并且第四镜面132朝向激光入射的方向，同时第三镜面131和第一镜面121相互对应且相互贴合。在一些实施方式中，第三镜面131和第一镜面121可以通过胶粘等方式实现相互贴合，使得准直透镜12和楔形棱镜13完全重合成为胶合透镜，达到光路偏转和准直的目的。准直透镜12和楔形棱镜13相互贴合的方式，除了具有实施例一的技术效果之外，还可以有效地降低装配难度，进一步提高光路偏转模组10的准确度。

除了上述的结构设置方案与实施例一不同外，本实施例二提供的光路偏转模组10、激光雷达收发模组20等均可参照实施例一对应设计，为节约篇幅，在此不再展开赘述。

实施例三

请参阅图4以及图1和图2，本实施例提供的光路偏转模组10、激光雷达收发模组20与实施例一的区别主要在于如下所述结构上的不同：

在实施例一中，光路偏转模组10的结构中，楔形棱镜13和准直透镜12沿着激光的传播方向设于光传递通道110里，楔形棱镜13设于激光发射器件14和准直透镜12之间，第四镜面132朝向激光入射的方向，并且第二镜面122和第三镜面131相互对应。而在本实施例中，准直透镜12设于激光发射器件14和楔形棱镜13之间，并且第二镜面122朝向激光入射的方向，同时第三镜面131和第一镜面121相互对应且相互贴合。在一些实施方式中，第三镜面131和第一镜面121可以通过胶粘等方式实现相互贴合，使得准直透镜12和楔形棱镜13完全重合成为胶合透镜，达到光路偏转和准直的目的。准直透镜12和楔形棱镜13相互贴合的方式，除了具有实施例一的技术效果之外，还可以有效地降低装配难度，进一步提高光路偏转模组10的准确度。

除了上述的结构设置方案与实施例一不同外，本实施例三提供的光路偏转模组10、激光雷达收发模组20等均可参照实施例一对应设计，为节约篇幅，在此不再展开赘述。

以上仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，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，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换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以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.光路偏转模组，用于与激光雷达发射系统的激光发射器件适配，其特征在于，包括支架、准直透镜和楔形棱镜；

所述支架形成有光传递通道；

所述准直透镜和所述楔形棱镜设于所述光传递通道内，以对所述激光发射器件射入所述光传递通道内的激光按预设的角度进行偏转和投射。

2.如权利要求1所述的光路偏转模组，其特征在于，沿所述激光发射器件的激光传播方向，所述准直透镜和所述楔形棱镜相互分离设置或者相互贴合设置。

3.如权利要求2所述的光路偏转模组，其特征在于，所述准直透镜设于所述激光发射器件和所述楔形棱镜之间；

或者，所述楔形棱镜设于所述激光发射器件和所述准直透镜之间。

4.如权利要求3所述的光路偏转模组，其特征在于，所述准直透镜具有第一镜面和第二镜面，所述第一镜面为平面，所述第二镜面为弧形面，且所述第一镜面和所述第二镜面相对设置，所述第一镜面或所述第二镜面对应所述楔形棱镜设置。

5.如权利要求4所述的光路偏转模组，其特征在于，所述楔形棱镜具有第三镜面和第四镜面，所述第三镜面和所述第四镜面相对设置，所述第三镜面和所述第四镜面均为平面，且所述第三镜面和所述第四镜面成角度设置；所述第三镜面和所述第一镜面平行设置。

6.如权利要求1至5任一项所述的光路偏转模组，其特征在于，所述支架的光传递通道内设置有用于与所述准直透镜和/或所述楔形棱镜连接的连接安装部；

且，所述光路偏转模组还包括激光发射器件，所述光传递通道的壁面与所述激光发射器件的出光方向平行或成角度设置。

7.激光雷达发射系统，其特征在于，包括激光发射器件、及与所述激光发射器件适配的权利要求1至6任一项所述的光路偏转模组。

8.激光雷达收发模组，其特征在于，包括激光发射器件、与所述激光发射器件适配的权利要求1至6任一项所述的光路偏转模组、及光接收模块；

所述光路偏转模组和光接收模块间隔设置，且所述光路偏转模组的出射端在出射端部所在平面的正投影与所述光接收模块的接收端在所述出射端部所在平面的正投影具有间隔。

9.如权利要求8所述的激光雷达收发模组，其特征在于，所述激光雷达收发模组还包括第一电路板；所述激光发射器件设置于所述第一电路板，所述光路偏转模组对应所述激光发射器件设置，所述光接收模块与所述光路偏转模组间隔且同侧设于所述第一电路板。

10.测距设备，其特征在于，包括权利要求1至6任一项所述的光路偏转模组，或包括权利要求8至9任一项所述的所述激光雷达收发模组。

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