一种透镜组件及激光雷达的制作方法

1.本技术涉及激光测距技术领域，具体而言，涉及一种透镜组件及激光雷达。


背景技术：

2.激光雷达通过光源发射探测光，探测光经过发射透镜或者透镜组射向待测目标物，接收透镜或者透镜组接收目标物反射的反射光。激光雷达在工作过程中，由于近处杂散光的影响，往往会出现近处点云厚度变厚的情况，影响激光雷达近处的准确测距，特别是黑砂纸是待测目标物的情况下，会存在盲区较大的问题。


技术实现要素：

3.本技术实施例的目的在于提供一种透镜组件，其旨在改善相关技术中激光雷达对近处测距的精度较差的问题。
4.本技术实施例提供了一种透镜组件，该透镜组件包括镜架、发射镜、接收镜和遮光件。发射镜安装于镜架。接收镜安装于镜架。遮光件安装于镜架，遮光件被配置为遮挡依次经过发射镜透射、目标物反射和接收镜透射的光束的一部分。该透镜组件通过在镜架上设置遮光件，遮挡经过发射镜透射、目标物反射和接收镜透射的光束的一部分，可以有效减小步进误差，减小近处点云厚度，提高测距精度。
5.作为本技术实施例的一种可选技术方案，镜架具有第一透光区，接收镜覆盖第一透光区，遮光件在接收镜的光轴的布置方向上的投影覆盖第一透光区的一部分。通过使接收镜覆盖第一透光区，目标物反射的反射光在第一透光区经接收镜透射后，一部分被遮光件遮挡，其余部分避开遮光件后被接收处理。遮光件在光轴的布置方向上的投影覆盖第一透光区的一部分，保证了一部分光线经过接收镜透射后会被遮光件遮挡。
6.作为本技术实施例的一种可选技术方案，遮光件包括遮光部，遮光部与第一透光区在光轴的布置方向上相对布置，遮光部为片状结构。将遮光部设置为片状结构，达到遮光效果的同时，不会因遮光过多而导致测距失败。
7.作为本技术实施例的一种可选技术方案，光轴经过遮光部。也可说，遮光部所在的平面垂直于第一透光区所在的平面。通过使接收镜的光轴经过遮光部，提升遮光件的遮光效果。
8.作为本技术实施例的一种可选技术方案，遮光件还包括连接部，遮光部与镜架通过连接部连接，连接部在光轴的布置方向上的投影与第一透光区不重叠。通过设置连接部，便于支撑固定遮光部。
9.作为本技术实施例的一种可选技术方案，遮光部与连接部形成u形结构。采用u形结构，可以有效增加探测到的光子数，减小近距离测距的探测盲区。
10.作为本技术实施例的一种可选技术方案，u形结构为以光轴为对称轴的对称结构。u形结构的对称轴与接收镜的光轴重合，可以有效增加探测到的光子数，在脉宽不变的情况下，提高探测到的光子数可以减小计时误差，提升测距的准确性。
11.作为本技术实施例的一种可选技术方案，第一透光区为设置于镜架上的通孔。接收镜可安装于第一透光区内，目标物的反射光经过接收镜透射后穿过第一透光区。
12.作为本技术实施例的一种可选技术方案，遮光件上设有漫反射涂层。通过在遮光件上设置漫反射涂层，增加遮光件的反射率，提高被探测光子数。
13.本技术实施例还提供了一种激光雷达，该激光雷达包括转动机构和上述任一项中的透镜组件，透镜组件连接于转动机构。该激光雷达采用了上述的透镜组件，对于近处目标物的测距较为准确。
附图说明
14.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
15.图1为本技术实施例提供的第一种透镜组件在第一视角下的结构示意图；
16.图2为本技术实施例提供的第一种透镜组件在第二视角下的结构示意图；
17.图3为本技术实施例提供的遮光件的结构示意图；
18.图4为本技术实施例提供的第二种透镜组件在第二视角下的结构示意图；
19.图5为本技术实施例提供的激光雷达的结构示意图。
20.图标：10-透镜组件；100-镜架；110-第一透光区；120-第二透光区；200-发射镜；300-接收镜；400-遮光件；410-遮光部；420-连接部；421-第一连接部；422-第二连接部；431-第一安装部；432-第二安装部；500-接收电路板；600-发射电路板。
具体实施方式
21.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
22.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
23.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
24.在本技术实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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技术的限制。
25.此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示
相对重要性。
26.在本技术实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”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，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
27.实施例
28.请参照图1，本实施例提供了一种透镜组件10，该透镜组件10包括镜架100、发射镜200、接收镜300和遮光件400。发射镜200安装于镜架100，发射镜200用来将光源发射的激光整形并传输出去。接收镜300安装于镜架100，接收镜300用来整形经目标物反射的反射光。遮光件400安装于镜架100，遮光件400被配置为遮挡依次经过发射镜200透射、目标物反射和接收镜300透射的光束的一部分。该透镜组件10通过在镜架100上设置遮光件400，遮挡经过发射镜200透射、目标物反射和接收镜300透射的光束的一部分，可以有效减小步进误差，减小近处点云厚度，提高测距精度。
29.请参照图2，在本实施例中，镜架100具有第一透光区110，接收镜300覆盖第一透光区110，遮光件400在接收镜300的光轴的布置方向上的投影覆盖第一透光区110的一部分。通过使接收镜300覆盖第一透光区110，目标物反射的反射光在第一透光区110经接收镜300透射后，一部分被遮光件400遮挡，其余部分避开遮光件400后被接收处理。遮光件400在光轴的布置方向上的投影覆盖第一透光区110的一部分，保证了一部分光线经过接收镜300透射后会被遮光件400遮挡。
30.镜架100还具有第二透光区120，发射镜200覆盖第二透光区120，遮光件400在发射镜200的光轴的布置方向上的投影与第二透光区120的不重叠。简而言之，在本实施例中，遮光件400仅对接收镜300进行遮光，不对发射镜200遮光。进一步地，遮光件400被配置为遮挡依次经过发射镜200透射、目标物反射和接收镜300透射的光束的一部分。
31.请参照图2，在本实施例中，第一透光区110和第二透光区120在竖直方向上依次布置。第二透光区120位于第一透光区110的上方。与之相应地，发射镜200位于接收镜300的上方。在本实施例中，第一透光区110和第二透光区120连通，接收镜300和发射镜200分别连接于第一透光区110和第二透光区120，接收镜300和发射镜200相邻设置。需要说明的是，虽然第一透光区110和第二透光区120连通，但是光源发射的激光不会通过接收镜300发出，目标物反射的反射光也不会通过发射镜200接收。
32.在一种可选地实施方式中，第一透光区110位于第二透光区120的上方。与之相应地，接收镜300位于发射镜200的上方。当然，第一透光区110和第二透光区120也不仅限于在竖直方向上依次布置，也可以是在水平方向依次布置。需要说明的是，第一透光区110和第二透光区120的位置不作限定，只要能够满足发射镜200和接收镜300的工作需要即可。
33.在本实施例中，第一透光区110和第二透光区120连通，接收镜300和发射镜200分别连接于第一透光区110和第二透光区120，接收镜300和发射镜200相邻设置。在一种可选地实施方式中，第一透光区110和第二透光区120互不连通，接收镜300和发射镜200分别连接于第一透光区110和第二透光区120，接收镜300和发射镜200间隔设置。
34.请参照图2，在本实施例中，第一透光区110和第二透光区120均为设置于镜架100
上的通孔。发射镜200安装于第二透光区120内，光源发出的激光经过发射镜200透射后穿过第二透光区120。接收镜300安装于第一透光区110内，目标物的反射光经过接收镜300透射后穿过第一透光区110。
35.请参照图2，配合参照图3，在本实施例中，遮光件400包括遮光部410，遮光部410与第一透光区110在光轴的布置方向上相对布置，遮光部410为片状结构。将遮光部410设置为片状结构，达到遮光效果的同时，不会因遮光过多而导致测距失败。在一种可选地实施方式中，遮光部410为板状结构，板状结构相比于片状结构，厚度更大，遮挡光束较多。
36.在本实施例中，光轴经过遮光部410。也可说，遮光部410所在的平面垂直于第一透光区110所在的平面。本实施例中的镜架100大致为板状结构，所以也可以理解为遮光部410所在的平面垂直于镜架100。通过使接收镜300的光轴经过遮光部410，提升遮光件400的遮光效果。
37.请参照图1，配合参照图2和图3，在本实施例中，遮光件400还包括连接部420，遮光部410与镜架100通过连接部420连接，连接部420在光轴的布置方向上的投影与第一透光区110不重叠。通过设置连接部420，便于支撑固定遮光部410。
38.请参照图1，配合参照图2和图3，在本实施例中，连接部420包括第一连接部421和第二连接部422。第一连接部421和第二连接部422间隔设置，遮光部410连接第一连接部421和第二连接部422。在本实施例中，第一连接部421和第二连接部422的厚度与遮光部410的厚度相同。第一连接部421和第二连接部422均呈长条状，第一连接部421的长度方向与接收镜300的光轴平行，且第二连接部422的长度方向与接收镜300的光轴平行。第一连接部421、第二连接部422和遮光部410形成u形结构。采用u形结构，可以有效增加探测到的光子数，减小近距离测距的探测盲区。在本实施例中，u形结构为以光轴为对称轴的对称结构。u形结构的对称轴与接收镜300的光轴重合，可以有效增加探测到的光子数。
39.由于计时误差与脉冲宽度成正比，与探测到的光子数的平方根成反比。即：其中σ
τ
是计时误差，τ是脉宽，是探测到的光子数的平方根。因此，在脉宽不变的情况下，提高探测到的光子数可以减小计时误差，提升测距的准确性。
40.请参照图2，配合参照图3，在本实施例中，遮光件400还包括第一安装部431和第二安装部432，第一安装部431与第一连接部421的远离遮光部410的一端连接，第二安装部432与第二连接部422的远离遮光部410的一端连接。第一安装部431和第二安装部432分别位于遮光部410的两侧，且分别沿着相反的两个方向延伸。第一安装部431开设有第一螺纹孔，螺钉通过第一螺纹孔将第一安装部431与镜架100连接。第二安装部432开设有第二螺纹孔，螺钉通过第二螺纹孔将第二安装部432与镜架100连接。将第一安装部431和第二安装部432分别设置于遮光部410的两侧，并向着两个相反的反向延伸，这样遮光件400安装于镜架100时的稳定性较好。
41.在本实施例中，遮光件400与镜架100螺钉连接。在一种可选地实施方式中，遮光件400粘接于镜架100。
42.在本实施例中，由于设置有第一连接部421和第二连接部422，遮光部410与接收镜300之间具有较大间隔。请参照图4，在一种可选地实施方式中，遮光件400包括遮光部410、第一安装部431和第二安装部432。第一安装部431与镜架100连接，第二安装部432与镜架
100连接，遮光部410连接第一安装部431和第二安装部432。遮光部410与接收镜300之间具有较小的间隙。同样地，为了提升遮光件400安装的稳定性，第一安装部431和第二安装部432分别连接于遮光部410的两侧，且向着两个相反的方向延伸。
43.遮光部410所在的平面与水平面之间的夹角不作限定。请参照图1，配合参照图2和图4，在本实施例中，遮光部410所在的平面与水平面之间的夹角为锐角。在一种可选地实施方式中，遮光部410所在的平面垂直于水平面。在另一种可选地实施方式中，遮光部410所在的平面平行于水平面。
44.在本实施例中，遮光件400上设有漫反射涂层。漫反射涂层涂设于遮光件400的上下两个表面。通过在遮光件400上设置漫反射涂层，增加遮光件400的反射率，提高被探测光子数。漫反射涂层可以为白色喷漆，也可以为其他白色涂层。
45.本实施例提供了一种透镜组件10，该透镜组件10包括镜架100、发射镜200、接收镜300和遮光件400。发射镜200安装于镜架100。接收镜300安装于镜架100。遮光件400安装于镜架100，遮光件400被配置为遮挡依次经过发射镜200透射、目标物反射和接收镜300透射的光束的一部分。遮光件400包括遮光部410，遮光部410与第一透光区110在光轴的布置方向上相对布置，遮光部410为片状结构。遮光件400还包括连接部420，遮光部410与镜架100通过连接部420连接，连接部420在光轴的布置方向上的投影与第一透光区110不重叠。遮光部410与连接部420形成u形结构。u形结构为以光轴为对称轴的对称结构。遮光件400上设有漫反射涂层。该透镜组件10通过在镜架100上设置遮光件400，遮挡经过发射镜200透射、目标物反射和接收镜300透射的光束的一部分，可以有效减小步进误差，减小近处点云厚度，提高测距精度。
46.本实施例还提供了一种激光雷达，该激光雷达包括转动机构和上述的透镜组件10，透镜组件10连接于转动机构。该激光雷达采用了上述的透镜组件10，对于近处目标物的测距较为准确。
47.激光雷达包括定子和转子，转子包括转动机构和上述的透镜组件10，转动机构与定子连接。通过转动机构驱动透镜组件10转动，可对大范围的目标物进行测距。
48.请参照图5，在本实施例中，激光雷达包括光源、发射电路板600和接收电路板500，光源设置在发射电路板600上，发射电路板600与发射镜200相对设置。发射电路板600控制光源发出激光，激光通过发射镜200整形后向外发射。接收电路板500与接收镜300相对设置，遮光件400位于接收镜300和接收电路之间。接收电路板500用于接收和处理经过目标物反射、接收镜300透射、并绕过遮光件400的光束。
49.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。