一种VCSEL测距光路系统结构的制作方法

本实用新型涉及光电子、激光测距、半导体技术领域，具体来说，涉及一种vcsel测距光路系统结构。

背景技术：

激光测距是以激光器作为光源进行测距。根据激光工作的方式分为连续激光器和脉冲激光器。激光测距仪由于激光的单色性好、方向性强等特点，加上电子线路半导体化集成化，与光电测距仪相比，不仅可以日夜作业、而且能提高测距精度，显著减少重量和功耗，使测量到人造地球卫星、月球等远目标的距离变成现实。然而，现有的激光测距设备中主要使用的光源为eel激光器，由于其不对称的光束发散角度和高成本使得其成为激光测距设备的短板。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

针对相关技术中的问题，本实用新型提出了基于激光飞行时间原理来测量目标物距离的一种vcsel测距光路系统结构，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

为此，本实用新型采用的具体技术方案如下：

一种vcsel测距光路系统结构，包括底座，所述底座的顶部设置有发射镜筒，所述发射镜筒的内部设置有与之相配合的激光发射单元，所述发射镜筒的一侧设置有接收镜筒，所述接收镜筒的内部设置有与之相配合的激光接收单元；

其中，所述激光发射单元包括设置于所述发射镜筒的前端的凸透镜，所述发射镜筒的后端设置有第一镜头固定块，所述第一镜头固定块的后端设置有vcsel激光器，所述vcsel激光器的后侧设置有发射板，且所述发射板的前侧与所述发射镜筒的后端连接，所述发射板的后侧设置有第一屏蔽罩；

所述激光接收单元包括设置于所述接收镜筒前端的平凸透镜，所述平凸透镜的后侧且位于所述接收镜筒的后端设置有第二镜头固定块，且所述第二镜头固定块和所述第一镜头固定块的中部均为空心结构，所述第二镜头固定块的内部设置有pin二极管，所述pin二极管的后侧设置有接收板，所述接收板的后侧设置有第二屏蔽罩。

进一步的，为了便于实现底座与上盖之间的连接，所述底座的顶部且位于所述发射镜筒和所述接收镜筒的两侧均设置有连接柱，且所述连接柱上均开设有螺纹孔。

进一步的，为了起到收集杂散光，减小近距离探测盲区的效果，所述平凸透镜的前端为弧形凸起面结构，所述平凸透镜的后端为平面结构，且所述平凸透镜的后端平面上设置有补偿镜片。

进一步的，为了实现发射板的激光发射和接收板的激光接收，所述发射板上设置有窄脉冲大电流的激光驱动电路，所述接收板上设置有多级信号放大电路。

进一步的，为了便于实现发射板和接收板的安装，所述底座与所述发射板和所述接收板之间均通过胶水固定连接。

进一步的，为了实现vcsel激光器与发射板、pin二极管接收板之间的稳固连接，所述vcsel激光器与所述发射板之间和所述pin二极管与所述接收板之间均通过焊接方式固定连接。

本实用新型的有益效果为：通过采用高峰值功率vcsel激光器作为发射光源，达到了对称性圆形光斑和高光电转换效率的效果，同时搭配凸透镜进行光束准直，使得发散角度满足10mrad要求，具有开创性；此外，接收部分采用平凸透镜和pin二极管来接收微弱光信号，其结构简洁性能优异，简单装配即可保证光学同轴。本实用新型整个光路结构简单实用，结构紧凑一体化，并有光学调焦和缩短盲区的优点，搭配不同类型激光管和镜片可拥有不同的测距量程，灵活多变。

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他的附图。

图1是根据本实用新型实施例的一种vcsel测距光路系统结构的爆炸图；

图2是根据本实用新型实施例的一种vcsel测距光路系统结构中激光发射单元和激光接收单元的结构示意图。

图中：

1、底座；2、发射镜筒；3、接收镜筒；4、凸透镜；5、第一镜头固定块；6、vcsel激光器；7、发射板；8、第一屏蔽罩；9、平凸透镜；10、第二镜头固定块；11、pin二极管；12、接收板；13、第二屏蔽罩；14、连接柱；15、补偿镜片。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图，这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

根据本实用新型的实施例，提供了一种vcsel测距光路系统结构。

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明，如图1-2所示，根据本实用新型实施例的一种vcsel测距光路系统结构，包括底座1，所述底座1的顶部设置有发射镜筒2，所述发射镜筒2的内部设置有与之相配合的激光发射单元，所述发射镜筒2的一侧设置有接收镜筒3，所述接收镜筒3的内部设置有与之相配合的激光接收单元，且所述底座1、所述发射镜筒2和所述接收镜筒3之间为一体化设置；

其中，所述激光发射单元包括设置于所述发射镜筒2的前端的凸透镜4，所述发射镜筒2的后端设置有第一镜头固定块5，所述第一镜头固定块5的后端设置有vcsel激光器6，所述vcsel激光器6的后侧设置有发射板7，且所述发射板7的前侧与所述发射镜筒2的后端连接，所述发射板7的后侧设置有第一屏蔽罩8；

所述激光接收单元包括设置于所述接收镜筒3前端的平凸透镜9，所述平凸透镜9的后侧且位于所述接收镜筒3的后端设置有第二镜头固定块10，且所述第二镜头固定块10和所述第一镜头固定块5的中部均为空心结构，所述第二镜头固定块10的内部设置有pin二极管11，所述pin二极管11的后侧设置有接收板12，所述接收板12的后侧设置有第二屏蔽罩13，通过第一屏蔽罩8和所述第二屏蔽罩13的使用，可以起到屏蔽电磁，提高抗干扰性能的效果。

借助于上述技术方案，本实用新型整个光路结构简单实用，结构紧凑一体化，并有光学调焦和缩短盲区的优点，搭配不同类型激光管和镜片可拥有不同的测距量程，灵活多变。

在一个实施例中，所述底座1的顶部且位于所述发射镜筒2和所述接收镜筒3的两侧均设置有连接柱14，且所述连接柱14上均开设有螺纹孔。通过这样设置，从而便于实现底座1与上盖之间的连接。

在一个实施例中，所述平凸透镜9的前端为弧形凸起面结构，所述平凸透镜9的后端为平面结构，且所述平凸透镜9的后端平面上设置有补偿镜片15。通过这样设置，使得其不仅可以起到收集杂散光的效果，而且还可以起到减小近距离探测盲区的效果。

在一个实施例中，所述发射板7上设置有窄脉冲大电流的激光驱动电路，所述接收板12上设置有多级信号放大电路。具体应用时，所述激光驱动电路用来支持vcsel的高峰值功率高频次的激光输出，所述多级放大电路用于将由光电效应产生的光生电流转换为幅值合适的电压信号。

在一个实施例中，所述底座1与所述发射板7和所述接收板12之间均通过胶水固定连接。通过这样设置，从而便于实现发射板7和接收板12的安装。

在一个实施例中，所述vcsel激光器6与所述发射板7之间和所述pin二极管11与所述接收板12之间均通过焊接方式固定连接。通过这样设置，使得vcsel激光器6与发射板7、pin二极管11接收板12之间连接更加的稳固。

本实用新型安装时包括以下步骤：首先将所述凸透镜4和所述平凸透镜9分别装入相应位置，并打胶固定，保证镜片安装稳固，平行和洁净；然后准备好所述vcsel激光器6和带有第一屏蔽罩8的所述发射板7并固定，最后，将焊接好的所述pin二极管11和带有第二屏蔽罩13的所述接收板12垂直放入所述接收镜筒3内，并打胶固定，至此测距系统装载完毕。

综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，通过采用高峰值功率vcsel激光器作为发射光源，达到了对称性圆形光斑和高光电转换效率的效果，同时搭配凸透镜4进行光束准直，使得发散角度满足10mrad要求，具有开创性；此外，接收部分采用平凸透镜9和pin二极管11来接收微弱光信号，其结构简洁性能优异，简单装配即可保证光学同轴。本实用新型整个光路结构简单实用，结构紧凑一体化，并有光学调焦和缩短盲区的优点，搭配不同类型激光管和镜片可拥有不同的测距量程，灵活多变。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”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，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，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。