激光雷达光路系统的制作方法

本发明属于激光雷达技术领域，更具体地说，是涉及一种激光雷达光路系统。

背景技术：

激光是一种新型光源，与普通光相比，具有很好的单色性、方向性、相干性和高亮度等特点。激光雷达利用激光的优良性能，集激光技术、光学技术和微弱信号探测技术于一体而发展起来的一种现代化光学探测手段。近年来，由于激光雷达具有探测灵敏度高、空间分辨率高等优点，已成为目前室内扫地机、agv和码头进行高精度探测的有效方法，广泛的应用于家居、工业等通讯场景，且随着半导体激光器制作工艺的逐渐成熟，采用半导体激光光源作为激光雷达发射源越来越受到重视。国内外的研究与实践表明，对激光雷达光路设计的研究尤为重要。在激光雷达光路设计实验中，现有产品，尤其是agv(automatedguidedvehicle)用雷达，多采用同轴方向发射接收系统，该类型的雷达光路一般是270°应用场景(扫描区域)，其中接收和发射的部分信号会被上下通路部分的电路板所遮挡，在一定程度上限制了应用场景的角度范围。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种激光雷达光路系统，以解决现有技术中存在的激光雷达扫描区域角度范围受限较大的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种激光雷达光路系统，包括：

外壳，内部设有空腔；

激光光源组件，设于所述空腔内，并沿第一方向出射光线；

接收组件，设于所述空腔内，所述接收组件的接收面平行于所述第一方向；以及

反射组件，设于所述激光光源组件和所述接收组件之间，且反射面朝向所述接收组件且与所述第一方向呈预设夹角设置，所述反射组件用于接收经目标物体反射的光线并将接收到的光线反射至所述接收组件。

作为本申请另一实施例，所述激光光源组件包括：

激光光源，所述激光光源的出射方向垂直于所述第一方向；

光源套筒，套设于所述激光光源外周；以及

第一反射镜，固设于所述光源套筒末端，所述第一反射镜的反射面与所述激光光源的出射方向呈45°角设置，所述预设夹角为45°。

作为本申请另一实施例，所述激光光源为光纤耦合光源。

作为本申请另一实施例，所述激光光源组件还包括导光筒，所述导光筒设于所述第一反射镜的出光方向，并用于对经所述第一反射镜反射的光线进行匀光处理。

作为本申请另一实施例，所述反射组件包括：

反射支架；以及

第二反射镜，末端与所述反射支架连接，所述第二反射镜的反射面朝向所述接收组件且与所述第一方向呈45°角设置。

作为本申请另一实施例，所述激光雷达光路系统还包括驱动组件，所述光源套筒和所述反射支架分别与所述驱动组件连接，所述驱动组件用于使所述光源套筒和所述反射支架环绕转轴线发生旋转，所述转轴线垂直于所述第一方向。

作为本申请另一实施例，所述驱动组件包括：

驱动电机，与所述外壳连接，所述驱动电机的输出轴与所述转轴线同轴设置；

码盘，呈环状，且与所述驱动电机的输出轴连接，所述光源套筒和所述反射支架分别与所述码盘连接，所述码盘与所述转轴线同轴设置；

角度标定部，设有多个，多个所述角度标定部环绕所述码盘的中轴设置于所述码盘的外缘，相邻的所述角度标定部之间间隔设置；以及

检测器，连接于所述外壳，用于在所述角度标定部到达所述检测器的检测区域时识别所述角度标定部。

作为本申请另一实施例，所述驱动电机中部设有通孔，所述通孔内设有所述激光光源。

作为本申请另一实施例，所述接收组件包括：

接收器；以及

接收透镜，设于所述接收器的接收面处，用于直接接收经所述反射组件反射的光线，所述接收透镜的接收面为连续曲面。

作为本申请另一实施例，所述接收透镜包括：

透镜本体，为凸透镜；以及

安装部，设于所述透镜本体外周，用于安装于所述接收器。

本发明提供的激光雷达光路系统的有益效果在于：与现有技术相比，本发明激光雷达光路系统，激光光源组件向第一方向射出光线，光线通过外壳到达目标物体，经过目标物体反射的光线到达反射组件，反射组件将目标物体反射来的光线再次反射，光线发生偏折，输入至接收组件，继而完成光路系统的工作过程。本发明的激光雷达光路系统为分离式收/发结构，实现了激光发射和接收的分离，一方面可以减少信号收发路径中的遮挡物，在很大程度上减少了光线在传输过程中被电路板等构件遮挡，能使扫描区域角度范围增加至355°；另一方面，通过分离式的结构设置，收发分离，能够提高信号信噪比，使得雷达输出参数稳定增加。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的激光雷达光路系统的内部结构示意图；

图2为图1的局部结构示意图；

图3为本发明实施例采用的驱动组件的结构示意图；

图4为图3中码盘、角度标定部和检测器的俯视结构装配图。

其中，图中各附图标记：

1-外壳；2-激光光源组件；201-激光光源；202-光源套筒；203-第一反射镜；204-导光筒；3-接收组件；301-接收器；302-透镜本体；303-安装部；4-反射组件；401-反射支架；402-第二反射镜；5-空腔；6-驱动组件；601-驱动电机；602-码盘；603-角度标定部；604-检测器；605-通孔

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请一并参阅图1及图2，现对本发明提供的激光雷达光路系统进行说明。所述激光雷达光路系统，包括外壳1、激光光源组件2、接收组件3和反射组件4。

外壳1内部设有空腔5；激光光源组件2设于空腔5内，并沿第一方向出射光线；接收组件3设于空腔5内，接收组件3的接收面平行于第一方向；反射组件4设于激光光源组件2和接收组件3之间，且反射面朝向接收组件3且与第一方向呈预设夹角α设置，反射组件4用于接收经目标物体反射的光线并将接收到的光线反射至接收组件。

与现有技术相比，本发明提供的激光雷达光路系统中激光光源组件2向第一方向射出光线，光线通过外壳1到达目标物体，经过目标物体反射的光线到达反射组件，反射组件4将目标物体反射来的光线再次反射，光线发生偏折，输入至接收组件3，继而完成光路系统的工作过程。图2中横向的实线箭头所指的方向为第一方向，实线箭头为激光出射的光路，点划线箭头为经目标物体反射后的光线的光路。

本发明的激光雷达光路系统为分离式收/发结构，实现了激光发射和接收的分离，第一，可以减少信号收发路径中的遮挡物，在很大程度上减少了光线在传输过程中被电路板等构件遮挡，能使扫描区域角度范围从270°拓展至355°，非扫描区域减小到5°，甚至更小，比同类激光雷达应用场景更加广泛，判断输出区域方便更加便于应用；第二，通过分离式的结构设置，收发分离，能够提高信号信噪比，使得雷达输出参数稳定增加；第三，通过分离式的结构设置，在点云的零位处理上更加简洁，避免了常规双目tof单线雷达的零位物理定位精确度难以把控的问题，在平面雷达零位选择上便于处理；第四，由于属于发射和接收光路分别调试，因此发射和接收组件之间并不重叠，只需要进行同轴性调测，有利于批产。

其中，激光光源组件2、反射组件4和接收组件3沿垂直于第一方向的方向分布。

其中，外壳1上设有用于使光线穿过的透光结构，例如，透光的空洞，或者设有透光材料的透光区域。

具体地，根据实际使用需求，第一方向垂直于上下方向，激光光源组件2设于外壳1上部，接收组件3位于外壳下部，反射组件4位于激光光源组件2和接收组件3之间。

请一并参阅图1及图2，作为本发明提供的激光雷达光路系统的一种具体实施方式，激光光源组件2包括激光光源201、光源套筒202和第一反射镜203。

激光光源201的出射方向垂直于第一方向；光源套筒202套设于激光光源201外周；第一反射镜203固设于光源套筒202末端，第一反射镜203的反射面与激光光源201的出射方向呈45°的β角设置，预设夹角α为45°。

作为本发明提供的激光雷达光路系统的一种具体实施方式，激光光源201为光纤耦合光源。发射激光通过光纤传输，输出功率稳定，强度与频率可调，结构紧凑，可靠性高。将光源置顶防止，在光路方向上实现同向输出。

或者，可在激光光源201的出光面处设置准直器。

参阅图1及图2，作为本发明提供的激光雷达光路系统的一种具体实施方式，激光光源组件2还包括导光筒204，导光筒204设于第一反射镜203的出光方向，并用于对经第一反射镜203反射的光线进行匀光处理，提高光线初出射的均匀性。

具体地，导光筒204包括外筒体及设于外筒体内的导光元件。

请参阅图1及图2，作为本发明提供的激光雷达光路系统的一种具体实施方式，反射组件4包括反射支架401和第二反射镜402。第二反射镜402末端与反射支架401连接，第二反射镜402的反射面朝向接收组件3且与第一方向呈45°角设置。反射支架401可与外壳1连接，也可以与外壳1内的其他构件连接，反射支架401可采用条板状构件，起到支撑作用的同时占用空间小，重量轻，方便安装使用。其中，第二反射镜402在径向上位于空腔5的中心部位。

参阅图1至图4，作为本发明提供的激光雷达光路系统的一种具体实施方式，激光雷达光路系统还包括驱动组件6，光源套筒202和反射支架401分别与驱动组件6连接，驱动组件6用于使光源套筒202和反射支架401环绕转轴线发生旋转，转轴线垂直于第一方向。图1中点划线为转轴线。通过驱动组件6驱动激光光源组件2和反射组件4转动，使光线出射角度发生改变，适应雷达的扫描需要。

请参阅图1至图4，作为本发明提供的激光雷达光路系统的一种具体实施方式，驱动组件6包括驱动电机601、码盘602、角度标定部603和检测器604。

驱动电机601与外壳1连接，驱动电机601的输出轴与转轴线同轴设置；码盘602呈环状，且与驱动电机601的输出轴连接，光源套筒202和反射支架401分别与码盘602连接，码盘602与转轴线同轴设置；角度标定部603设有多个，多个角度标定部603环绕码盘602的中轴设置于码盘602的外缘，相邻的角度标定部603之间间隔设置；检测器604连接于外壳1，用于在角度标定部603到达检测器604的检测区域时识别角度标定部603。

角度标定部603上设有角度信息标记，可以是二维码、数字标记等形式的标记，随着码盘602以一定速度转动，不同的角度标定部603逐个经过检测器604的检测区域，检测器604可逐个读取不同角度标定部603上的角度信息，以便准确的获得激光光源201转动的角度。驱动组件6结构简单紧凑，就能准确获取角度信息，方便雷达精确动作。

其中，光源套筒202可与驱动电机601一体设置或分体设置。

请参阅图1及图2，作为本发明提供的激光雷达光路系统的一种具体实施方式，驱动电机601中部设有通孔605，通孔605内设有激光光源201。通孔605在容纳激光光源201的同时形成导光通道，驱动电机601不仅能保证码盘602正常转动，还能使激光光源组件2占用的外部空间尽量少，使得光路系统整体结构更加紧凑。

请参阅图1及图2，作为本发明提供的激光雷达光路系统的一种具体实施方式，接收组件3包括接收器301和接收透镜。接收透镜设于接收器301的接收面处，用于直接接收经反射组件4反射的光线，接收透镜的接收面为连续曲面。接收透镜接收面上没有孔洞等中空结构，增加了透镜的有效接收面积，提高了接收效率，增加傍轴光线的占比，在控制像差等方面的提高具有重要意义。

请参阅图1及图2，作为本发明提供的激光雷达光路系统的一种具体实施方式，接收透镜包括透镜本体302和安装部303。透镜本体302为凸透镜，透镜本体302的接收面为连续曲面；安装部303设于透镜本体302外周，用于安装于接收器301。其中，透镜本体302的顶面为向上凸出的曲面。

具体地，透镜本体302和激光光源201同轴设置。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。