CN220473693U - 一种拼接式探测器和激光雷达装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种拼接式探测器和激光雷达装置，其中拼接式探测器包括反射光接收组件，反射光接收组件包括第一导光部件和第二导光部件，第一导光部件和第二导光部件沿第一方向相对设置，第一导光部件和第二导光部件用于控制光束偏转。通过设置第一导光部件和第二导光部件能够控制光束朝向检测单元的方向偏转，同时第一导光部件和第二导光部件沿垂直方向相对设置能够增大激光雷达装置垂直视场检测角度，从而提高了激光雷达装置垂直分辨率；同时拼接式探测器结构简单，装调方便，体积较小能够降低激光雷达装置生产成本，有利于推广使用。

Description

一种拼接式探测器和激光雷达装置

技术领域

本申请属于激光雷达技术领域，具体涉及一种拼接式探测器和激光雷达装置。

背景技术

激光测距与其他测距相比，具有探测距离远、测距精度高、抗干扰性强、保密性好、体积小和重量轻等特点。测距方法包括相位测距，相位测距广泛应用于大地和工程测量中。相位测距通常采用多线激光雷达装置，多线激光雷达装置能够绘制出待检测物的3D点云，由于远近物体分辨率不同，导致多线激光雷达装置无法准确分辨出测量环境中待检测物目标，因此需要提高激光雷达装置的垂直分辨率。

目前，改进方法为在激光雷达装置的垂直方向上增加扫描和接收通道。由于额外增加扫描和接收通道数量会增大元件的空间排布难度，并且也将导致激光雷达装置的体积增大，成本变高。因此，亟需一种拼接式探测器，在满足增大激光雷达装置垂直视场检测角度的同时减小激光雷达装置体积并降低激光雷达装置制造成本。

实用新型内容

因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种拼接式探测器和激光雷达装置，其中拼接式探测器能够在满足增大激光雷达装置垂直视场检测角度的同时减小激光雷达装置体积并降低激光雷达装置制造成本。

为了解决上述问题，本申请一方面提供了一种拼接式探测器，包括反射光接收组件，所述反射光接收组件包括第一导光部件和第二导光部件，所述第一导光部件和所述第二导光部件沿第一方向相对设置，所述第一导光部件和所述第二导光部件用于控制光束偏转。

可选的，所述光束通过所述第一导光部件和所述第二导光部件的偏转角为A，0.5°≤A≤10°。

可选的，所述第一导光部件和所述第二导光部件的截面为梯形，所述第一导光部件的下底设置在所述第一导光部件的上底的所述第一方向的反向侧，所述第二导光部件的下底设置在所述第二导光部件的上底的所述第一方向侧。

可选的，所述反射光接收组件还包括第一透镜和第二透镜，所述第一透镜设置在所述第一导光部件的第二方向侧，所述第一透镜与所述第一导光部件的中轴线共线设置，所述第二透镜设置在所述第二导光部件的所述第二方向侧，所述第二透镜与所述第二导光部件的中轴线共线设置。

可选的，所述反射光接收组件还包括受光芯片，所述受光芯片设置两个，两个所述受光芯片分别设置在所述第一透镜和所述第二透镜的所述第二方向侧，所述受光芯片用于接收反射光。

可选的，所述受光芯片、所述第一导光部件、所述第二导光部件、所述第一透镜和所述第二透镜相互平行。

可选的，所述拼接式探测器还包括镜框，所述第一透镜和所述第二透镜设置在所述镜框内，所述第一导光部件和所述第二导光部件设置在所述镜框的所述第二方向的反向侧，所述受光芯片设置在所述镜框的所述第二方向侧。

可选的，所述拼接式探测器还包括镜筒和壳体，所述镜筒套设在所述镜框上，所述镜框通过所述镜筒与所述壳体相连接。

可选的，所述拼接式探测器还包括发光组件，所述发光组件包括发光芯片和第三透镜，所述发光芯片设置在所述第三透镜的所述第二方向侧，所述第三透镜用于将所述发光芯片发出的光束转化为平行光。

本申请的另一方面，提供了一种激光雷达装置，包括上述所述的拼接式探测器。

有益效果

本实用新型的实施例中提供了一种拼接式探测器和激光雷达装置，其中拼接式探测器通过设置第一导光部件和第二导光部件能够控制光束朝向检测单元的方向偏转，同时第一导光部件和第二导光部件沿垂直方向相对设置能够增大激光雷达装置垂直视场检测角度，从而提高了激光雷达装置垂直分辨率；同时拼接式探测器结构简单，装调方便，体积较小能够降低激光雷达装置生产成本，有利于推广使用。

附图说明

图1为本申请实施例的拼接式探测器的结构示意图；

图2为本申请实施例的拼接式探测器的光线传播示意图。

附图标记表示为：

1、第一导光部件；2、第二导光部件；3、第一透镜；4、第二透镜；5、第三透镜；6、受光芯片；7、发光芯片；8、镜框；9、镜筒。

具体实施方式

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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，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”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

结合参见图1至图2所示，根据本申请实施例的一方面，提供了一种拼接式探测器，包括反射光接收组件，反射光接收组件包括第一导光部件1和第二导光部件2，第一导光部件1和第二导光部件2沿第一方向相对设置，第一导光部件1和第二导光部件2用于控制光束偏转。

本实用新型的实施例所提供的一种拼接式探测器通过设置第一导光部件1和第二导光部件2能够控制光束朝向检测单元的方向偏转，同时第一导光部件1和第二导光部件2沿垂直方向相对设置能够增大激光雷达装置垂直视场检测角度，从而提高了激光雷达装置垂直分辨率；同时拼接式探测器结构简单，装调方便，体积较小能够降低激光雷达装置生产成本，有利于推广使用。

其中，反射光接收组件用于接收反射光，以使拼接式探测器中的检测单元能够根据反射光强弱确定待检测物的位置信息以及形状信息，并将待检测物信息传送至激光雷达装置以绘制3D点云。

其中，反射光接收组件包括第一导光部件1和第二导光部件2，第一导光部件1和第二导光部件2可以为楔形棱镜或其他能够控制光束偏转的元件等，本申请不做进一步的限定。本申请实施例中，第一导光部件1和第二导光部件2为楔形棱镜。

具体的，第一导光部件1和第二导光部件2沿第一方向相对设置，第一方向可以为第一导光部件1和第二导光部件2受到的重力的方向，即第一方向可以为竖直向下的方向。

其中，本申请实施例中，第一导光部件1设置在第二导光部件2的上方，第一导光部件1能够控制第一导光部件1的中轴线所在平面的第一方向的反方向侧的光束朝向检测单元偏转；第二导光部件2设置在第一导光部件1的下方，第二导光部件2能够控制第二导光部件2的中轴线所在平面的第一方向侧的光束偏转。

具体的，本申请中，通过设置两个导光部件并使两个导光部件沿垂直方向相对设置能够增大激光雷达装置垂直视场检测角度，同时与增加激光雷达装置在垂直方向上的扫描和接收通道相比具有结构简单，装调难度低，体积较小的特点，能够降低激光雷达装置生产成本，有利于推广使用。

光束通过第一导光部件1和第二导光部件2的偏转角为A，0.5°≤A≤10°。

其中，偏转角计算公式为：

δ＝-α-θ+γ

γ＝arcsin[nsin(θ+arcsin(sinα/n))]

具体的，式中：δ为偏转角；θ为楔角；γ为从楔形棱镜出来的光线和楔镜第二表面法线间的夹角；α为第一表面上的入射角；n为折射率。

其中，第一导光部件1和第二导光部件2可以为光学玻璃或紫外熔石英等材质制成，第一导光部件1和第二导光部件2的偏转角为A，0.5°≤A≤10°。

具体的，第一导光部件1和第二导光部件2的偏转角可以为0.5°～10°中的任意竖直，可以根据实际需求进行确定。本申请实施例中，第一导光部件1和第二导光部件2的偏转角优选为10°，即激光雷达装置垂直视场检测角度能够扩大20°，可实现拼接式探测器能够自定义光束转向达到楔形偏差的两倍，从而能够在增大激光雷达装置垂直视场检测角度的同时减小激光雷达装置体积并降低激光雷达装置制造成本。

第一导光部件1和第二导光部件2的截面为梯形，第一导光部件1的下底设置在第一导光部件1的上底的第一方向的反向侧，第二导光部件2的下底设置在第二导光部件2的上底的第一方向侧。

通过设置第一导光部件1和第二导光部件2的横截面积为梯形，并使第一导光部件1的下底设置在第一导光部件1的上底的第一方向的反向侧，第二导光部件2的下底设置在第二导光部件2的上底的第一方向侧，可实现拼接式探测器能够控制水平面两侧的反射光光束朝向检测单元的方向偏转，以提高激光雷达装置的垂直分辨率。

其中，第一导光部件1和第二导光部件2竖直方向的截面为梯形，第一导光部件1和第二导光部件2能够控制反射光光路朝向第一导光部件1和第二导光部件2较厚的一边偏折。可以理解的是，楔形棱镜的楔角越大，反射光入射到楔形棱镜后光束偏转角度也越大。

具体的，第一导光部件1截面的下底设置在第一导光部件1的上底的第一方向的反向侧，以使反射光光束经过第一导光部件1后，光束与检测单元的中轴线所在的平面之间的夹角角度减小；第二导光部件2的下底设置在第二导光部件2的上底的第一方向侧，以使反射光光束经过第二导光部件2后，光束与检测单元的中轴线所在的平面之间的夹角角度减小。

其中，第一导光部件1和第二导光部件2的下底可以为其梯形截面的长边；第一导光部件1和第二导光部件2的上底可以为其梯形截面的短边。

反射光接收组件还包括第一透镜3和第二透镜4，第一透镜3设置在第一导光部件1的第二方向侧，第一透镜3与第一导光部件1的中轴线共线设置，第二透镜4设置在第二导光部件2的第二方向侧，第二透镜4与第二导光部件2的中轴线共线设置。

通过在第一导光部件1和第二导光部件2的第二方向侧分别设置第一透镜3和第二透镜4，能够将穿过第一导光部件1和第二导光部件2的反射光汇聚到检测单元，从而能够避免反射光发散，提高了检测结果的准确性。

其中，第一透镜3和第二透镜4可以为单透镜或透镜组等，本申请实施例中，第一透镜3和第二透镜4为单透镜。

其中，第一透镜3和第二透镜4可以为球面透镜或者是非球面镜等，本申请实施例中，第一透镜3和第二透镜4为球面透镜。

其中，第一透镜3和第二透镜4的面型可以为平凸，双凸等，本申请实施例中，第一透镜3和第二透镜4的面型为双凸。

其中，本申请实施例中，第一透镜3和第二透镜4优选为光学玻璃制成。

具体的，第一透镜3设置在第一导光部件1的第二方向侧；第二透镜4设置在第二导光部件2的第二方向侧。第二方向可以为反射光传播方向。

其中，第一透镜3与第一导光部件1的中轴线共线设置，第二透镜4与第二导光部件2的中轴线共线设置，同时第一透镜3的中轴线与第二透镜4的中轴向相平行，可实现拼接式探测器光路光轴平行，从而降低了拼接式探测器装调难度。

反射光接收组件还包括受光芯片6，受光芯片6设置两个，两个受光芯片6分别设置在第一透镜3和第二透镜4的第二方向侧，受光芯片6用于接收反射光。

通过设置受光芯片6能够接收反射光，并能够根据反射光的强弱检测待检测物的信息。

其中，受光芯片6可以为拼接式探测器的检测单元，受光芯片6能够接收反射光，并根据反射光的强弱检测待检测物的信息。

具体的，本申请实施例中，受光芯片6设置两个，两个受光芯片6分别设置在第一透镜3和第二透镜4的第二方向侧。其中一个受光芯片6与第一透镜3和第一导光部件1的中轴线共线设置，另一个受光芯片6与第二透镜4和第二导光部件2的中轴线共线设置，以形成两个相互平行的检测光路，从而增大了激光雷达装置垂直视场检测角度。

受光芯片6、第一导光部件1、第二导光部件2、第一透镜3和第二透镜4相互平行。

通过设置受光芯片6、第一导光部件1、第二导光部件2、第一透镜3和第二透镜4相互平行，可实现元器件物倾斜，从而降低了拼接式探测器装调难度。

拼接式探测器还包括发光组件，发光组件包括发光芯片7和第三透镜5，发光芯片7设置在第三透镜5的第二方向侧，第三透镜5用于将发光芯片7发出的光束转化为平行光。

通过发光组件为拼接式探测器提供了光源，能够向待检测物发射光束，光束经待检测物反射后到达受光芯片6以检测待检测物的信息。

其中，发光组件包括发光芯片7，发光芯片7发出的光线朝向待检测物传播，并在待检测物的表面进行反射。

其中，发光芯片7还包括第三透镜5，第三透镜5设置在发光芯片7的第二方向的反向侧，发光芯片7发出的光线穿过第三透镜5，第三透镜5用于将发光芯片7发出的光束转化为平行光，从而提高了检测结果的准确度。

其中，第三透镜5可以由多组晶片组成。

拼接式探测器还包括镜框8，第一透镜3和第二透镜4设置在镜框8内，第一导光部件1和第二导光部件2设置在镜框8的第二方向的反向侧，受光芯片6设置在镜框8的第二方向侧。

通过设置镜框8并使第一透镜3和第二透镜4设置在镜框8内，以形成封闭的反射光传播路径，从而能够避免环境光对检测结果的干扰，提高了检测结果的准确度。

其中，镜框8可以为圆柱形等，本申请不做进一步的限定。

具体的，本申请实施例中，镜框8设置三个，发光组件设置在一个镜框8内，反射光接收组件分别设置在另外两个镜框8内，镜框8内用于形成密封的光束传播路径，能够避免设置在镜框8内的发光组件和反射光组件受到环境光的干扰，提高了检测结果的准确度。

其中，第一透镜3和第二透镜4沿第三透镜5的中轴线对称设置，以使穿过第一透镜3和第二透镜4的光线数量相同，提高了检测结果的准确度。

拼接式探测器还包括镜筒9和壳体，镜筒9套设在镜框8上，镜框8通过镜筒9与壳体相连接。

通过设置镜筒9并使镜筒9套设在镜框8上，以使镜框8通过镜筒9与壳体相连接，能够避免拼接式探测器内部的元件发生晃动，提高了拼接式探测器工作的稳定性，从而提高了检测结果的准确度。

其中，镜筒9大致为环形等，镜筒9套设在镜框8上并与壳体相连接。

其中，壳体为拼接式探测器的保护壳，发光组件和反射光接收组件设置在壳体内，能够避免发光组件和反射光接收组件受到环境光的干扰，提高了检测结果的准确度，同时能够避免发光组件和反射光接收组件受到灰尘的污染，提高了拼接式探测器内元件的洁净度。

本申请实施例的另一方面，提供了一种激光雷达装置，包括上述的拼接式探测器。

本实用新型的实施例提供了一种拼接式探测器和激光雷达装置，其中拼接式探测器通过设置第一导光部件1和第二导光部件2能够控制光束朝向检测单元的方向偏转，同时第一导光部件1和第二导光部件2沿垂直方向相对设置能够增大激光雷达装置垂直视场检测角度，从而提高了激光雷达装置垂直分辨率；同时拼接式探测器结构简单，装调方便，体积较小能够降低激光雷达装置生产成本，有利于推广使用。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种拼接式探测器，其特征在于，包括反射光接收组件，所述反射光接收组件包括第一导光部件(1)和第二导光部件(2)，所述第一导光部件(1)和所述第二导光部件(2)沿第一方向相对设置，所述第一导光部件(1)和所述第二导光部件(2)用于控制光束偏转。

2.根据权利要求1所述的拼接式探测器，其特征在于，所述光束通过所述第一导光部件(1)和所述第二导光部件(2)的偏转角为A，0.5°≤A≤10°。

3.根据权利要求1所述的拼接式探测器，其特征在于，所述第一导光部件(1)和所述第二导光部件(2)的截面为梯形，所述第一导光部件(1)的下底设置在所述第一导光部件(1)的上底的所述第一方向的反向侧，所述第二导光部件(2)的下底设置在所述第二导光部件(2)的上底的所述第一方向侧。

4.根据权利要求1所述的拼接式探测器，其特征在于，所述反射光接收组件还包括第一透镜(3)和第二透镜(4)，所述第一透镜(3)设置在所述第一导光部件(1)的第二方向侧，所述第一透镜(3)与所述第一导光部件(1)的中轴线共线设置，所述第二透镜(4)设置在所述第二导光部件(2)的所述第二方向侧，所述第二透镜(4)与所述第二导光部件(2)的中轴线共线设置。

5.根据权利要求4所述的拼接式探测器，其特征在于，所述反射光接收组件还包括受光芯片(6)，所述受光芯片(6)设置两个，两个所述受光芯片(6)分别设置在所述第一透镜(3)和所述第二透镜(4)的所述第二方向侧，所述受光芯片(6)用于接收反射光。

6.根据权利要求5所述的拼接式探测器，其特征在于，所述受光芯片(6)、所述第一导光部件(1)、所述第二导光部件(2)、所述第一透镜(3)和所述第二透镜(4)相互平行。

7.根据权利要求6所述的拼接式探测器，其特征在于，所述拼接式探测器还包括镜框(8)，所述第一透镜(3)和所述第二透镜(4)设置在所述镜框(8)内，所述第一导光部件(1)和所述第二导光部件(2)设置在所述镜框(8)的所述第二方向的反向侧，所述受光芯片(6)设置在所述镜框(8)的所述第二方向侧。

8.根据权利要求7所述的拼接式探测器，其特征在于，所述拼接式探测器还包括镜筒(9)和壳体，所述镜筒(9)套设在所述镜框(8)上，所述镜框(8)通过所述镜筒(9)与所述壳体相连接。

9.根据权利要求8所述的拼接式探测器，其特征在于，所述拼接式探测器还包括发光组件，所述发光组件包括发光芯片(7)和第三透镜(5)，所述发光芯片(7)设置在所述第三透镜(5)的所述第二方向侧，所述第三透镜(5)用于将所述发光芯片(7)发出的光束转化为平行光。

10.一种激光雷达装置，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的拼接式探测器。