一体化光路接收模块、激光测距装置及其自移动机器人的制作方法

本实用新型涉及一种一体化光路接收模块、激光测距装置及其自移动机器人，属于光学元器件加工制造技术领域。

背景技术：

现有的LDS激光测距系统，在接收光路中,光学镜头和滤光片是分别安装在底座上的，因为底座作为结构件其生产、拼装后本身公差较大，再加上滤光片组装后容易发生晃动、倾斜，会造成测量距离短，精度不理想；同时对产线制程要求比较高。

另外，现有的LDS激光测距系统中，光学镜头的镜筒螺纹与结构件光面配合，通过拉动镜头来调焦，因此调焦的精度不高；打紧螺丝需要通过上面的压片将镜头压紧固定，在压紧的过程中，镜头的光轴容易偏离，于是在调焦完好的基础上，镜头又发生了变动，造成后面的调水平、成像质量不高，进而使接收强度低，成品对LDS性能的影响就会比较大。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种一体化光路接收模块、激光测距装置及其自移动机器人，将滤光片直接安装到镜头内部,有效降低分开组装所带来的风险；将结构件螺纹与镜头螺纹配合，避免了打紧螺丝压紧镜头变动的风险，调焦速度快、成像品质高且接收强度高，使LDS测量精度、测量距离和稳定性等性能都有很大提升。

本实用新型所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：

一种一体化光路接收模块，主要包括有底座，底座内分别容置有镜头组件和传感器，所述镜头组件内还设有定位环槽，所述定位环槽中预固定有滤光片。

具体来说，所述底座设有用于容置所述镜头组件的圆柱形空腔，所述圆柱形空腔的内壁和镜头的外壁分别对应设置有内螺纹和外螺纹。

根据需要，所述滤光片通过胶水预固定在所述定位环槽中。

所述定位环槽设置在所述镜头组件的后端；或者，所述定位环槽设置在所述镜头组件的前端。

更具体地，所述传感器的设置位置限定成像平面，所述镜头组件能够通过对应设置的内螺纹和外螺纹在圆柱形空腔中旋入或旋出，使所述镜头的焦点落入所述成像平面。

所述镜头组件主要包括一镜头，所述镜头的靠近所述滤光片的一侧的端面到所述滤光片之间的空气间隙为0.5mm-2.2mm。

所述镜头的入光孔直径为8mm-12mm。

通常情况下，所述传感器为图像传感器。

本实用新型还提供一种激光测距装置，包括本体，所述本体上设有如上所述的一体化光路接收模块，所述激光测距装置接收到的最终清晰度(MTF)至少为125lp/mm，测距范围为：150mm-10m。

本实用新型还提供一种自移动机器人，包括机器人本体，所述机器人本体上设有激光测距装置，所述激光测距装置中设有如上所述的一体化光路接收模块，所述激光测距装置接收到的最终清晰度(MTF)至少为125lp/mm，测距范围为：150mm-10m。

综上所述，本实用新型提供一种一体化光路接收模块、激光测距装置及其自移动机器人，将滤光片直接安装到镜头内部,有效降低分开组装所带来的风险；将结构件螺纹与镜头螺纹配合，避免了打紧螺丝压紧镜头变动的风险，调焦速度快、成像品质高且接收强度高，使LDS测量精度、测量距离和稳定性等性能都有很大提升。

下面结合附图和具体实施例，对本实用新型的技术方案进行详细地说明。

附图说明

图1为本实用新型一体化光路接收模块整体结构示意图；

图2为滤光片在镜头中的固定位置示意图；

图3为本实用新型自移动机器人整体结构示意图；

图4为图3的A向视图；

图5为图3的B向视图。

具体实施方式

图1为本实用新型一体化光路接收模块整体结构示意图；图2为滤光片在镜头中的固定位置示意图。如图1并结合图2所示，本实用新型提供一种一体化光路接收模块，主要包括有底座100，底座100内分别容置有镜头组件200和传感器300，所述镜头组件200内还设有定位环槽210，所述定位环槽210中预固定有滤光片400。需要说明的是，所述底座100另外还需要设置光发射器，但该光发射器并不属于一体化光路接收模块中的组件，底座外部可以与包括自移动机器人在内的成型产品连接，以发挥该模块的作用。具体来说，先将所述滤光片400通过胶水固定在所述定位环槽210中，进而将预固定有滤光片400的镜头组件200安装在所述底座100上，这也是本实用新型的核心技术所在。

在如图1和图2所示的实施例中，所述定位环槽210设置在所述镜头组件200的后端；当然，在实际应用中并不局限于此位置，所述定位环槽210也可以设置在所述镜头组件200的前端。更具体地，所述底座100内设有用于容置所述镜头组件200的圆柱形空腔，所述圆柱形空腔的内壁和镜头组件的外壁之间分别对应设置有内螺纹110和外螺纹220。

所述传感器300的设置位置限定成像平面I，所述镜头组件200能够通过对应设置的内螺纹110和外螺纹220在圆柱形空腔中旋入或旋出，所以无论滤光片400设置在镜头组件200的前端或后端，都确保预装滤光片400后的镜头组件200的焦点F落入所述成像平面I。也就是说，上述镜头组件200与底座100之间通过内、外螺纹配合，除了常规的固定作用之外，还特别提供了调整焦点位置的功能，调试时通过旋出或旋入镜头组件200，使得镜头组件200的焦点F落入成像平面I(image plane)，即：如图1所示，传感器300的左侧端面位置。需要说明的是，通过内、外螺纹来调整的机械后焦(FBL)是调焦时的关键参数，通过调整机械后焦来实现光学后焦(BFL)的最终对准(因为光学后焦在外部不可以见)，故而镜头旋入多少并不固定，根据产品参数调整最后保证焦点落入成像平面即可。另外，通过光学模拟分析和实际样品验证可知，无论将滤光片前置或后置，本实用新型在LDS的测量精度、测量距离和稳定性等性能都有很大的提升。

进一步地，为了获得较好的效果，所述镜头组件200主要包括一镜头201，所述镜头的靠近所述滤光片400一侧的端面230到所述滤光片400之间的空气间隙为0.5mm-2.2mm，在本实施例中，空气间隙优选为1.23mm，经测试在该尺寸下设备精度较高。所述镜头201的入光孔直径为8mm-12mm，本实施例中入光孔直径优选为9.8mm，该孔径较一般镜头来的大，可以提高清晰度，并最终提高LDS激光测距系统的有效距离。另外，所述传感器300采用DLIS-2K图像传感器，其像素大小为4um。

如图1并结合图2所示，本实用新型所提供的一体化光路接收模块的装配过程是这样的：

如图2所示，先将滤光片400嵌设在开设在镜头组件200内部的定位环槽210中，采用胶水点胶将滤光片400粘接固定在定位环槽210内部，使两者成为一体。随后，如图1所示，先将传感器300安装在底座100内，再将镜头组件200的外螺纹220与底座100的内螺纹110对正旋入，调整镜头组件200焦点F的位置，使其落入传感器300的成像平面I，即可完成一体化光路接收模块的装配。

本实用新型还提供一种激光测距装置，包括本体，所述本体上设有如上所述的一体化光路接收模块，所述激光测距装置接收到的最终清晰度(MTF)至少可以达到125lp/mm。将该激光测距装置应用在自移动机器人上，LDS激光测距系统的工作范围可以达到150mm-10m。也就是说，本实用新型利用有限的成本，极大的提高了家用自移动机器人的激光测距能力。

图3为本实用新型自移动机器人整体结构示意图；图4为图3的A向视图；图5为图3的B向视图。如图3至图5所示，本实用新型还提供一种自移动机器人1000，包括机器人本体1100，所述机器人本体1100上设有激光测距装置1200，所述激光测距装置1200中设有如上所述的一体化光路接收模块，所述激光测距装置1200接收到的最终清晰度(MTF)至少为125lp/mm，测距范围为：150mm-10m。

综上所述，本实用新型提供一种一体化光路接收模块及其激光测距装置，为了解决生产过程中，安装滤光片产生的配合误差，将滤光片预先直接安装到镜头内部,有效降低分开组装所带来的风险，提升良率并优化了制程，提高了整个光学单元的组装精度；将结构件螺纹与镜头螺纹配合，保证预装滤光片的镜头对焦准确，调焦速度快、成像品质高且接收强度高，使LDS激光测距系统测量精度、测量距离和稳定性等性能都有很大提升。