一种激光收发异侧装置、激光收发模组及激光雷达的制作方法

1.本实用新型涉及激光测距技术领域，特指一种激光收发异侧装置、激光收发模组及激光雷达。


背景技术：

2.激光雷达，是以激光作为信号载体从而进行探测目标相关特征量的雷达装置，激光雷达工作时发射激光，激光经目标反射后形成回波，接受回波信号后，对信号作一定的处理，从而获得探测信号，对待测目标进行探测、跟踪和识别。激光雷达装置由三个主要部分组成，分别是发射装置、接收装置以及信息处理装置。
3.目前，三角激光雷达一般使用固定模组固定发射装置和接收装置，将激光器和准直透镜分别固定在铜管里，组成发射装置，接收透镜和探测器组成接收装置，探测器集成在电路板上，并与接收透镜光轴垂直，电路板固定在固定模组上，在发射装置中，激光器和准直透镜装在同一镜筒内，装配时，需要同时调整激光器位置结构和准直镜位置结构，增加了不确定性和装调难度，另外需要使用设计专门固定模组来固定镜头。在接收装置中，正常工作中，在测试不同距离时，由于物距不同，从理论上来说，成像位置也不同，而探测器集成在电路板上，且与接收透镜光轴垂直，会出现探测不同距离时，离焦程度也不一样，像差大小也不一样，弥散斑大小也相差很大，严重影响探测效果和精度。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本实用新型提供了一种激光收发异侧装置，有效解决现有技术的不足。
5.为了实现上述目的，本实用新型应用的技术方案如下：
6.一种激光收发异侧装置，包括电路板、激光器、准直透镜、接收透镜、探测器以及平面反射镜，激光器固定在电路板的上表面，且激光器的激光光轴垂直于电路板，准直透镜固定于激光器的上方，且准直透镜的中心与激光器的激光光轴同轴设置，接收透镜间隔准直透镜倾斜安装在电路板的上表面，且接收透镜的倾斜面朝向准直透镜，探测器固定在靠近接收透镜的电路板的下表面，平面反射镜间隔安装在探测器的下方，且平面反射镜的一端延伸至接收透镜的下方。
7.在一种可能的实施方式中，所述激光器采用贴片的形式固定在电路板一端的上表面，所述探测器采用贴片的形式固定在电路板另一端的下表面。
8.在一种可能的实施方式中，所述准直透镜通过第一支架安装在电路板上，且准直透镜的平面与电路板平行间隔。
9.在一种可能的实施方式中，所述接收透镜通过第二支架安装在电路板上，且接收透镜的平面与电路板形成有夹角。
10.在一种可能的实施方式中，所述平面反射镜与电路板平行间隔。
11.在一种可能的实施方式中，所述激光光轴、所述接收透镜的主平面及所述探测器
三者的延长线相交于一点。
12.在一种可能的实施方式中，所述第一支架可调节。
13.在一种可能的实施方式中，所述第二支架可调节。
14.一种激光收发模组，包括上述的激光收发异侧装置。
15.一种激光雷达，包括上述的激光收发模组。
16.本实用新型有益效果：
17.1)改变了以往三角激光雷达需要用固定模组固定发射装置和接收装置，本实用新型将激光器和探测器直接集成在电路板上，发射装置的准直透镜与接收装置的接收透镜分别采用可调节支架固定，准直透镜与激光器同轴，调试时只需要调试支架，降低了调试与装配难度，节省了工时和材料成本；
18.2)对于不同焦距的接收透镜，通过接收透镜焦距，激光器光轴以及准直透镜中心的距离，计算出接收透镜与电路板偏折角度，使得激光器光轴，接收透镜的主平面以及探测器三者的延长线相交于一点，本实用新型的激光雷达发射接收异侧光学装置在使用三角法对待测物体进行距离测量时，待测物体不管远近，像点与物点始终满足成像公式，都可通过成像透镜在探测器上成清晰的实像，解决了以往接收镜头与探测器平行放置，不同距离光斑成像效果差异太大的技术问题，提高了探测精度；
19.3)通过放置平面反射镜，在改变光路传播方向的同时，还不会带来像差，同时缩短接收透镜与探测器的结构长度，有利于整个激光雷达发射接收异侧光学装置做的更小，探测器集成在电路板上，且与激光器固定于同一块电路板上，其位置保持相对固定，不会出现因为某一器件松动，导致整个光路有大的变化，以至于出现影响精度或者无法工作的情况。
附图说明
20.图1是本实用新型整体结构图。
21.1.电路板；2.激光器；21.激光光轴；3.第一支架；4.准直透镜；5.接收透镜；6.第二支架；7.探测器；8.平面反射镜。
具体实施方式
22.下面结合附图与实施例对本实用新型的技术方案进行说明。
23.如图1所示，本实用新型所述一种激光收发异侧装置，包括电路板1(例如pcb板)、激光器2、准直透镜4、接收透镜5、探测器7以及平面反射镜8，激光器2固定在电路板1的上表面，且激光器2的激光光轴21垂直于电路板1，准直透镜4固定于激光器2的上方，且准直透镜4的中心与激光器2的激光光轴21同轴设置，接收透镜5间隔准直透镜4倾斜安装在电路板1的上表面，且接收透镜5的倾斜面朝向准直透镜4，探测器7固定在靠近接收透镜5的电路板1的下表面，平面反射镜8间隔安装在探测器7的下方，且平面反射镜8的一端延伸至接收透镜5的下方，激光器2采用贴片的形式固定在电路板1一端的上表面，探测器7采用贴片的形式固定在电路板1另一端的下表面，准直透镜4通过第一支架3安装在电路板1上，且准直透镜4的平面与电路板1平行间隔，接收透镜5通过第二支架6安装在电路板1上，且接收透镜5的平面与电路板1形成有夹角，平面反射镜8与电路板1平行间隔。以上构成本实用新型基本结构。
24.本实用新型采用这样的结构设置，发射装置由激光器2、准直透镜4以及第一支架3组成，激光器2用贴片等集成方式集成在电路板1上，垂直于电路板1发射激光，保证激光光轴21垂直于电路板，准直透镜4通过第一支架3垂直于激光器2的激光光轴21放置，并且准直透镜4中心与激光光轴21完全重合，准直透镜4将激光器2发出的光束准直成发散角很小近似平行光，准直后的光束打在待测物体(参考图1，a/b/c)后漫反射被接收装置接收；接收装置由接收透镜5、探测器7、平面反射镜8以及第二支架6组成，经过待测物体(a/b/c)漫反射回来的光线经过接收透镜5汇聚，经过平面反射镜8反射，最终成像在电路板1另一面上的探测器7上，探测器7用贴片等方式集成在电路板1上，平行于电路板1放置，接收透镜5通过第二支架6呈一定偏折角θ放置，根据接收透镜5的焦距f，激光器光轴21与准直透镜4中心的距离s，通过公式f＝s*tanθ(参考图1)，可以直接求出θ，从而判定出接收透镜5的倾斜角度，当激光器光轴21、接收透镜5的主平面和探测器7三者的延长线相交于一点时，这样即可满足沙姆定律，待测距离不管远近，像点与物点始终满足成像公式，都可通过接收透镜5在探测器7上成清晰的实像；平面反射镜8在此光路中只起到光路转折作用，理想情况下探测器7与电路板1为平行放置，因此平面反射镜8在此与水平面不需要偏折任何角度，而且x1与x2(参考图1)相等，平面反射镜8与接收透镜5距离为f-x2，整体结构大小缩小了x1；探测器7与激光器2集成在同一块电路板1上，探测器7集成在激光器2的背面，其位置保持相对固定，其稳定性有很大保障，作为发射装置和接收装置的核心器件，不会出现因为某一器件松动，导致整个光路有大的变化，以至于出现影响精度或者无法工作的情况。
25.在另一种实施例中，第一支架3、第二支架6可以设置为可调节的结构，通过第一支架3调节准直透镜4与激光器2之间的距离，以使得激光发射端的准直透镜4与激光器2达到最佳焦距。激光接收端根据更换不同焦距f接收透镜，通过调节第二支架6与电路板距离或倾斜度，以满足公式f＝s*tanθ(参考图1)，方便调试、灵活替换光学器件。
26.本实用新型还提供了一种激光收发模组，该激光收发模组应用上述的发射接收异侧光学装置，提高了激光收发模组探测精度以及可靠性。
27.本实用新型还提供了一种激光雷达，该激光雷达应用上述的激光收发模组，使得整体体积更小，且可靠性更高。
28.以上结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护范围之内。