CN218003713U - 光学测量装置及激光雷达 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种光学测量装置及激光雷达。该光学测量装置，包括底座、发射组件以及接收组件。底座开设有第一安装槽和第二安装槽，发射组件固定于第一安装槽，发射组件用于发射光线；接收组件包括第一镜片和第二镜片，第一镜片和第二镜片均用于接收并汇聚发射组件发射的光线，第一镜片固定于第二安装槽内，第二镜片设置于第一镜片上，第二镜片的曲率大于第一镜片的曲率使得第二镜片的视场角大于第一镜片的视场角。通过在第一镜片上设置视场角更大的第二镜片，可以扩大近距离的收光，使得光学测量装置的近距离盲区减少，从而使得接收组件可接收到更多的光子，以提高光学测量装置的近距离测距效果。

Description

光学测量装置及激光雷达

【技术领域】

本申请实施例涉及光学测量技术领域，尤其涉及一种光学测量装置及激光雷达。

【背景技术】

激光雷达是以激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。其工作原理是向目标发射探测信号(激光束)，然后将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数。

目前，诸如扫地机器人或其他服务型机器人等采用激光雷达进行数据采用，其视场角是固定的，为了保证较佳的远距离效率，发射和接收的视场角都较小，这样就会出现近距离盲区的问题，当目标在近距离时，难以直接接收到反射回来的信号，通常接收到的是杂散光，这种光的质量较差，光子数量少，导致测距效果差。

【实用新型内容】

本申请实施例旨在提供一种光学测量装置及激光雷达，以至少能够提高近测距效果。

本申请实施例为了解决其技术问题，采用以下技术方案：

第一方面，本申请的实施例提出了一种光学测量装置，包括底座、发射组件以及接收组件。底座开设有第一安装槽和第二安装槽，发射组件固定于所述第一安装槽，所述发射组件用于发射光线。接收组件包括第一镜片和第二镜片，所述第一镜片和所述第二镜片均用于接收并汇聚所述发射组件发射的光线，所述第一镜片固定于所述第二安装槽内，所述第二镜片设置于所述第一镜片上，所述第二镜片的曲率大于所述第一镜片的曲率使得所述第二镜片的视场角大于所述第一镜片的视场角。

根据本申请的一些实施例，所述第一镜片包括相对设置的入光面和出光面，所述入光面面向所述第一安装槽的槽口外，所述出光面背离所述第一安装槽的槽口。

根据本申请的一些实施例，所述第二镜片设置于所述入光面并覆盖部分所述入光面；和/或，所述第二镜片设置于所述出光面并覆盖部分所述出光面。

根据本申请的一些实施例，所述入光面设置有至少两个所述第二镜片，所述入光面的至少两个所述第二镜片部分重叠；和/或，所述出光面设置有至少两个所述第二镜片，所述出光面的至少两个所述第二镜片部分重叠。

根据本申请的一些实施例，所述入光面和/或出光面上设置有滑槽，所述第二镜片部分延伸于所述滑槽内，所述第二镜片可沿所述滑槽移动。

根据本申请的一些实施例，所述第一镜片的入光面和/或出光面设置有转轴，所述第二镜片可转动的连接于所述转轴，转动轴线平行于所述第二镜片的中轴线。

根据本申请的一些实施例，所述第二镜片设置于所述入光面并覆盖所述入光面面积的5％至50％；和/或，所述第二镜片设置于所述出光面并覆盖所述出光面面积的5％至50％。

根据本申请的一些实施例，所述第二镜片与所述第一镜片一体成型。

根据本申请的一些实施例，所述第二镜片设置于所述入光面的边沿，所述边沿邻近所述发射组件。

根据本申请的一些实施例，所述发射组件包括光发射器和第三镜片，所述光发射器固定于所述第一安装槽内，所述第三镜片固定于所述第一安装槽的槽口处；

所述光发射器用于发射光线，所述第三镜片用于供所述发射的光线通过并对所述发射的光线进行准直。

根据本申请的一些实施例，所述接收组件还包括图像传感器，所述图像传感器固定于所述第二安装槽内，所述图像传感器用于接收透过所述第二镜片和所述第一镜片的光线。

根据本申请的一些实施例，沿所述第二镜片的中轴线观察，所述第二镜片为圆形、方形或条形。

根据本申请的一些实施例，第二方面，本申请的实施例还提出了一种激光雷达，包括如上述任一实施例所述的光学测量装置。

本申请实施例的有益效果是：

通过在第一镜片上设置第二镜片，并且第二镜片的曲率大于第一镜片的曲率使得第二镜片的视场角大于第一镜片的视场角，可以扩大近距离的收光，使得光学测量装置的近距离盲区减少，从而使得接收组件可接收到更多的光子，以提高光学测量装置的近距离测距效果。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

【附图说明】

一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为本申请一些实施例的光学测量装置的结构示意图；

图2a为本申请一些实施例的光学测量装置的光学测量示意图；

图2b为本申请一些实施例的光学测量装置的光学测量示意图；

图3a为本申请一些实施例的第一镜片与第二镜片的安装示意图；

图3b为本申请一些实施例的多个第二镜片重叠的安装示意图

图4为本申请一些实施例的光学测量装置的内部结构示意图；

图5为本申请一些实施例的第一镜片与第二镜片的安装示意图；

图6为本申请一些实施例的第一镜片与第二镜片的安装示意图；

图7为本申请一些实施例的第一镜片与第二镜片的安装示意图。

附图标记说明：

100、光学测量装置；

10、底座；11、安装表面；12、第一安装槽；13、第二安装槽；

20、发射组件；21、光发射器；22、第三镜片；

30、接收组件；31、第一镜片；311、入光面；312、滑槽；313、容置槽； 314、出光面；32、第二镜片；321、第一表面；322、凸部；323、转轴；33、图像传感器；

40、电路板。

【具体实施方式】

下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”、“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。

第一方面，本申请的实施例提出了一种光学测量装置100，请参照图1，该光学测量装置100包括底座10、发射组件20、接收组件30。底座10上开设有第一安装槽12和第二安装槽13；发射组件20固定于第一安装槽12，用于发射光线；接收组件30固定于第二安装槽13，用于接收发射组件20发射的光线。

对于上述底座10，请参照图1，底座10为整个光学测量装置100的支撑结构，其具有安装表面11，第一安装槽12和第二安装槽13均开设于第一安装表面11，第一安装槽12的中轴线和第二安装槽13的中轴线沿第一方向Z 设置，并且第一安装槽12和第二安装槽13均延伸于底座10一定深度。

对于上述发射组件20，请参照图1和图2b，发射组件20设置于上述第一安装槽12内，发射组件20用于发射光线。在一些实施例中，发射组件20 包括光发射器21和第三镜片22，光发射器21用于发射光线，第三镜片22可采用凸透镜，用于供光线通过并对透过的光线进行聚焦和准直。例如，光发射器21可构造为诸如激光二极管的激光发射器，其可发射测量所用的激光脉冲。光发射器21发射的脉冲激光可为高频率的脉冲激光，例如可以为1kHz 以上的脉冲激光。可以理解的是，在其他实施例中，发射组件20还可以使用其他能够发射光线的装置。

对于上述接收组件30，请参照图1至图2b，接收组件30设置于上述第二安装槽13内，发射组件20和接收组件30在安装表面11沿第二方向X设置，接收组件30可用于接收上述发射组件20发射的光线。接收组件30包括第一镜片31以及设置于第一镜片31上的第二镜片32，第一镜片31固定于第二安装槽13内，第一镜片31为光接收镜片，其包括入光面311和出光面314，该入光面311朝向第二安装槽13的槽口外，出光面314则背离第二安装槽13 的槽口。第二镜片32为第一镜片31的辅助镜片，其尺寸小于第一镜片31的尺寸，第二镜片32设置于第一镜片31的入光面311并覆盖部分入光面311，或者第二镜片32设置于第一镜片31的出光面314并覆盖部分出光面314；在其他一些实施例中，第一镜片的入光面311以及出光面314均可设置于第二镜片32。第二镜片32包括背离第一镜片31的第一表面321，第一镜片31和第二镜片32均可采用凸透镜，即入光面311和第一表面321均为凸面。其中，第二镜片32的曲率大于第一镜片31的曲率，曲率越大则曲率半径越小，即第二镜片32的焦距小于第一镜片31的焦距，第二镜片32的视场角更大，可减少近距离盲区。

上述发射组件20发射的光线经待测物反射后至少部分会透过第二镜片32 和第一镜片31，并且能够经第二镜片32和第一镜片31汇聚。第二镜片设置于入光面311并覆盖入光面311面积的5％至50％；和/或，第二镜片32设置于出光面314并覆盖出光面314面积的5％至50％。覆盖面积越大，则接收的光子越多，以增强信号，本申请的实施例中，可根据实际需求选择覆盖面积。第二镜片32可以放置在第一镜片31的边沿，整体焦距变小，可以提高近距离盲区的光子采集。

对于上述第一镜片31和第二镜片32的形状，第一镜片31和第二镜片32 的形状可根据具体的需求进行设置，沿第一镜片31的中轴线观察，第一镜片31可设置为例如圆形、方形或条形等；同样，沿第二镜片32的中轴线观察，第二镜片32也可设置为圆形、方形或条形等。

在一些实施例中，第二镜片32与第一镜片31一体成型，一体成型可提高整体的强度，并且一体成型省去了第二镜片32安装于第一镜片31的步骤，安装更为方便。

在一些实施例中，第二镜片32为多个。入光面311设置有至少两个第二镜片32，和/或，出光面314设置有至少两个第二镜片32。例如，如图3a所示，第二镜片32的数量为两个，两个第二镜片32分别设置于入光面311的左上角和左下角；在其他一些实施例中，若需增加靠近发射组件20一侧的视场，则第二镜片32可设置在第一镜片31的靠近发射组件20的位置；如需增加远离发射组件20一侧视场，则第二镜片32还可设置在第一镜片33的远离发射组件20的位置。在其他实施例中，第二镜片32的数量还可设置为三个或四个。可以理解的是，出光面314也可同样设置第二镜片32，或者出光面 314以及入光面311均设置第二镜片32。

进一步的，在一些实施例中，如图3b所示，在入光面311或出光面314，上述至少两个第二镜片32部分重叠。至少两个第二镜片32形成交叉结构，可提高接收的光能量，使得信号更强。

在一些实施例中，请参照图1和图4，第二镜片32设置于入光面311的边沿，设置在边沿可提高近距离的收光，以扩大光学测量装置100的视场角。在其他一些实施例中，第二镜片32设置在入光面311的邻近发射组件20的边沿。如图4所示，沿第一方向Z，光发射器21的中轴线A与第三镜片22 的中轴线B平行且错位设置，光发射器21的中轴线A比第三镜片22的中轴线B更远离接收组件30，可使得经过第三镜片22的光线与光发射器21的中轴线A之间形成夹角，也就是使得光线产生航向角，以便于是的光接收组件 30接收；同时，第二镜片32设置于邻近发射组件20的边沿，可使得第二镜片32接收更多的光子，提高近距离收光。

为了的第二镜片32灵活收光，在一些实施例中，第二镜片32活动连接于第一镜片31的入光面311。例如，如图5所示，入光面311上设置有细小的滑槽312，第二镜片32设置有凸部322，凸部322延伸于该滑槽312内，使得第二镜片32可沿滑槽312移动，以调整第二镜片32接收光子的位置；再例如，如图6和图7所示，第二镜片32为方形，第二镜片32通过转轴323连接入光面311，第二镜片32可绕转轴323转动，使得第二镜片32可在入光面311转动；其中，转轴323可设置为平行于第二镜片32的中轴线或垂直于第二镜片32的中轴线，当垂直于第二镜片32的中轴线时，可在第一镜片31 上开设容置槽313，第二镜片32部分设置于容置槽313内，按压第二镜片32 即可使得第二镜片32转动，以调整第二镜片32的位置。

在一些实施例中，请参照图2a，接收组件30还包括图像传感器33，图像传感器33固定于第二安装槽13内，图像传感器33用于接收透过第二镜片 32和第一镜片31的光线。由待测物反射回的激光脉冲在被图像传感器33感测之前可以通过第一镜片31和第二镜片32进行聚焦和准直。

在一些实施例中，请参照图2a，光学测量装置100该包括电路板40，电路板40设置于底座10的底部，电路板40可采用印刷电路板40，上述发射组件20和接收组件30均与电路板40电连接，用于实现信号的传输、控制等。例如，激光二极管的光发射器21可通过焊接安装在电路板40上，或者集成地设置电路板40上。电路板40为平板结构，当图像传感器33和光发射器21 均设置在电路板40上时，光发射器21的中轴线与图像传感器33的中轴线是相互平行的。

当接收组件30仅采用一个第一镜片31时，收集到的光功率与发射的光功率的比值约为0.0098，本申请的实施例中，采用第一镜片31和第二镜片32 的结构，收集到的光功率与发射的光功率的比值约为0.011，接收到的光子明显增多。通过第一镜片31上设置第二镜片32，并且第二镜片31的曲率大于第一镜片31的曲率使得第二镜片32的视场角大于第一镜片31的视场角，可以扩大近距离的收光，使得光学测量装置100的近距离盲区减少，从而使得接收组件30可接收到更多的光子，以提高近距离测距效果。

本申请的实施例还提出了一种激光雷达，包括如上述任一实施例所述的光学测量装置100。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种光学测量装置，其特征在于，包括：

底座，开设有第一安装槽和第二安装槽；

发射组件，固定于所述第一安装槽，所述发射组件用于发射光线；

接收组件，包括第一镜片和第二镜片，所述第一镜片和所述第二镜片均用于接收并汇聚所述发射组件发射的光线，所述第一镜片固定于所述第二安装槽内，所述第二镜片设置于所述第一镜片上，所述第二镜片的曲率大于所述第一镜片的曲率，使得所述第二镜片的视场角大于所述第一镜片的视场角。

2.根据权利要求1所述的光学测量装置，其特征在于，所述第一镜片的入光面和/或出光面上设置有滑槽，所述第二镜片部分延伸于所述滑槽内，所述第二镜片可沿所述滑槽移动。

3.根据权利要求1所述的光学测量装置，其特征在于，所述第一镜片的入光面和/或出光面设置有转轴，所述第二镜片可转动的连接于所述转轴，转动轴线平行于所述第二镜片的中轴线。

4.根据权利要求1所述的光学测量装置，其特征在于，所述第二镜片设置于所述第一镜片的入光面并覆盖所述入光面面积的5％至50％；和/或，所述第二镜片设置于所述第一镜片的出光面并覆盖所述出光面面积的5％至50％。

5.根据权利要求1所述的光学测量装置，其特征在于，

所述第一镜片的入光面设置有至少两个所述第二镜片，所述入光面的至少两个所述第二镜片部分重叠；和/或，

所述第一镜片的出光面设置有至少两个所述第二镜片，所述出光面的至少两个所述第二镜片部分重叠。

6.根据权利要求1所述的光学测量装置，其特征在于，所述第二镜片与所述第一镜片一体成型。

7.根据权利要求1所述的光学测量装置，其特征在于，所述第二镜片设置于所述第一镜片的入光面或出光面的边沿，所述边沿邻近所述发射组件。

8.根据权利要求1所述的光学测量装置，其特征在于，沿所述第二镜片的中轴线观察，所述第二镜片为圆形、方形或条形。

9.根据权利要求1所述的光学测量装置，其特征在于，所述发射组件包括光发射器和第三镜片，所述光发射器固定于所述第一安装槽内，所述第三镜片固定于所述第一安装槽的槽口处；

所述光发射器用于发射光线，所述第三镜片用于供所述发射的光线通过并对所述发射的光线进行准直。

10.一种激光雷达，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的光学测量装置。

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