一种光学扫描传感器制造技术

本实用新型专利技术提供一种光学扫描传感器，包括：光发射单元，光接收单元，光偏转单元，旋转驱动单元，角度编码器，防护罩，还包括至少一个透光片，所述透光片透过发射光及目标区域反射的光，厚度一致，沿周向安装于光偏转单元外围和防护罩之间，其内外表面均为柱面或均为锥面，水平截面为扇环或圆环，所述扇环或圆环的圆心位于光偏转单元的旋转轴上；所述光偏转单元的旋转轴与光发射单元的光轴、光接收单元的光轴重合。

【技术实现步骤摘要】
一种光学扫描传感器
本技术涉及一种光学扫描传感器。
技术介绍
测距型光学扫描传感器(一般称之为测距型激光雷达，Lidar)需要以固定的扫描频率(例如25Hz)完成对使用环境的一个或多个特定空间截面(平面截面或锥面截面)上的距离测量。目前大多数的光学扫描传感器都无法做到360°扫描，限定了其在全景扫描中的应用。另外，有效提高光学扫描传感器在低安装高度条件下的探测能力对于某些应用场景也很重要。例如对高出铁路钢轨轨面的异物进行探测时，需要尽可能降低光学扫描传感器的安装高度，以便发现所有高出轨面特定高度的目标。
技术实现思路
本技术的主要目的在于提供一种能够实现360°扫描的光学扫描传感器，从而提高激光雷达的可用性。通过在光偏转单元外围安装透光片，可以实现360°全景扫描。本技术的另一目的在于提供一种光学扫描传感器，通过在光偏转单元外围安装透光片，提高透过光的光功率密度，在发射光透过透光片后的扫描范围内提高实际有效量程，提高低安装高度条件下的探测能力。基于上述目的，本技术提供一种光学扫描传感器，包括：光发射单元(10-2)，发出发射光；光接收单元(10-1)，接收由目标区域反射的光；光偏转单元，将发射光偏转并引向目标区域以及将目标区域反射的光偏转并引向光接收单元；旋转驱动单元(1-1)，驱动光偏转单元旋转；角度编码器，记录光偏转单元角度信息；防护罩(12)；其特征在于：还包括至少一个透光片(3)，所述透光片(3)透过发射光及目标区域反射的光，厚度一致，沿周向安装于光偏转单元外围和防护罩(12)之间，其内外表面均为柱面或均为锥面，水平截面为扇环或圆环，所述扇环或圆环的圆心位于光偏转单元的旋转轴上；所述光偏转单元的旋转轴与光发射单元(10-2)的光轴、光接收单元(10-1)的光轴重合。本技术中，“扇环”是圆环被扇形截得的一部分。本技术中，“柱面”指圆柱的侧面，或圆柱侧面的一部分。“圆柱侧面的一部分”指圆柱的侧面经垂直于圆柱底面的平面截得的侧面部分。本技术中，“锥面”是指圆台的侧面，或圆台侧面的一部分。“圆台侧面的一部分”指圆台的侧面经垂直于圆台底面的平面截得的侧面部分。本技术中，“圆台”指圆锥经一个平行于底面的平面截得的底面与截面之间的部分。本技术中，“周向”指圆周方向。优选地，所述光发射单元(10-2)采用发射透镜组或发射透镜；所述光接收单元(10-1)采用接收透镜组或接收透镜。优选地，所述光发射单元(10-2)和光接收单元(10-1)为收发同轴光学系统。优选地，所述光偏转单元包括反射镜(6)和反射镜支撑结构(5)。优选地，所述旋转驱动单元(1-1)通过带动反射镜支撑结构(5)从而带动反射镜(6)旋转。所述旋转驱动单元可以为任何形式的动力供给装置，优选为电机，更优选地，为轴式电机或者中空电机。优选地，所述透光片(3)包括两个侧立面(7)，所述侧立面与光偏转单元的旋转轴共平面。本技术中，“共平面”指侧立面所在平面与光偏转单元的旋转轴所在平面是同一个平面。优选地，所述透光片的至少一个侧立面表面排布有电缆线(18)。优选地，所述电缆线为径向排布。所述径向是指其水平延长线指向光偏转单元的旋转轴。优选地，所述电缆线厚度不超过0.5毫米，优选地，不超过0.2毫米。所述电缆线包括旋转驱动单元的电源线，或角度编码器的通信线，或旋转驱动单元的电源线和角度编码器的通信线。优选地，两个或两个以上所述透光片以光偏转单元的旋转轴为中心轴拼接成有至少一个缝隙的中空圆柱形或中空圆台形的透光片组，所述缝隙由两个相对的侧立面构成、宽度不超过0.5毫米，优选地，宽度不超过0.2毫米。更优选地，所述缝隙宽度与电缆线厚度相同优选地，所述透光片(3)为有一个缝隙的中空圆柱或中空圆台，所述缝隙由两个相对的侧立面(7)构成、宽度不超过0.5毫米，优选地，宽度不超过0.2毫米。更优选地，所述缝隙宽度与电缆线厚度相同。优选地，所述透光片(3)为部分圆柱或部分圆台，所述部分圆柱或部分圆台指中空圆柱或中空圆台经垂直于底面的平面截得的一部分。优选地，所述透光片(3)为一个侧表面封闭的中空圆柱或中空圆台。优选地，所述透光片由高透过率材料制成。更优选地，为K9玻璃。所述高透过率材料指对发射光波长的透过率不低于90％的透光材料。更优选地，透过率不低于92％。优选地，所述透光片内外表面镀有增透膜。优选地，所述增透膜对发射光波长的透过率至少增加1％，更优选地，透过率至少增加2％。优选地，所述透光片的厚度d、在发射光扫描平面上的内径r与光发射单元发出的发射光的原始最大发散角α、发射光透过透光片形成的光斑的水平发散角θ之间，在一级近似的条件下存在下述关系：θ＝(1+k)αk＝(1-1/n)dl/(r(r+d))其中α不超过10毫弧度，K为θ相对于α的放大倍数，l为是光发射单元最大发散角光路等效出光点到光偏转单元的旋转轴的轴向距离，n为透光片材料的折射率。所述“一级近似”指k值与(1-1/n)dl/(r(r+d))相差不超过10％。本技术中“水平发散角”的“水平”指与旋转轴垂直的平面方向；“垂直发散角”的“垂直”指在特定旋转角度下通过旋转轴的平面方向；“发射光扫描平面”指发射光光轴经光偏转单元偏转后进行扫描的平面。优选地，所述光发射单元(10-2)与光接收单元(10-1)位于光偏转单元的一侧，所述旋转驱动单元(1-1)位于光偏转单元的另一侧，所述透光片为所述旋转驱动单元的支撑结构或支撑结构的一部分。本技术提供一种光学扫描传感器，包括：光接收单元(10-1)，光发射单元(10-2)，电机(1-1)，角度编码器，防护罩(12)，光偏转单元，基础支撑结构(8)，光发射接收支持机构(9)，旋转驱动单元支撑面(2)，旋转轴(1-2)，还包括至少一个透光片(3)，透光片底座(4)，其中，光偏转单元包括反射镜支撑机构(5)和反射镜(6)；光偏转单元外围与防护罩(12)之间沿周向安装有透光片(3)，所述透光片(3)两端分别与旋旋转驱动单元支撑面(2)和透光片底座(4)连接；所述透光片内外表面均为柱面或均为锥面，水平截面为扇环或圆环，所述扇环或圆环的圆心位于旋转轴(1-2)所在的直线上；所述透光片底座(4)与基础支撑结构(8)连接，所述旋转轴(1-2)与反射镜支撑结构(5)连接，所述旋转轴(1-2)与光发射单元(10-2)的光轴、光接收单元(10-1)的光轴重合。附图说明图1为具有中空圆柱形透光片组的光学扫描传感器的示意图。图2为具有中空圆柱形透光片组的光学扫描传感器的俯视图。图3为具有部分圆柱透光片的光学扫描传感器的示意图。图4为具有部分圆柱透光片的光学扫描传感器的俯视图。图5为透光片侧立面排布有电缆线的示意图。图6为具有侧表面封闭的中空圆柱透光片的光学扫描传感器的示意图。图7-1为透光片的一种变形设计结构。图7-2为透光片的一种变形设计结构。图7-3为透光片的一种变形设计结构。图7-4为透光片的一种变形设计结构。图8为具有透光片的光学扫描传感器的等效发射光路图(俯视图)。具体实施方式以下描述用于揭露本技术以使本领域技术人员能够实现本技术。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学扫描传感器，包括：光发射单元(10‑2)，发出发射光；光接收单元(10‑1)，接收由目标区域反射的光；光偏转单元，将发射光偏转并引向目标区域以及将目标区域反射的光偏转并引向光接收单元；旋转驱动单元(1‑1)，驱动光偏转单元旋转；角度编码器，记录光偏转单元角度信息；防护罩(12)；其特征在于：还包括至少一个透光片(3)，所述透光片(3)透过发射光及目标区域反射的光，厚度一致，沿周向安装于光偏转单元外围和防护罩(12)之间，其内外表面均为柱面或均为锥面，水平截面为扇环或圆环，所述扇环或圆环的圆心位于光偏转单元的旋转轴上；所述光偏转单元的旋转轴与光发射单元(10‑2)的光轴、光接收单元(10‑1)的光轴重合。

【技术特征摘要】
1.一种光学扫描传感器，包括：光发射单元(10-2)，发出发射光；光接收单元(10-1)，接收由目标区域反射的光；光偏转单元，将发射光偏转并引向目标区域以及将目标区域反射的光偏转并引向光接收单元；旋转驱动单元(1-1)，驱动光偏转单元旋转；角度编码器，记录光偏转单元角度信息；防护罩(12)；其特征在于：还包括至少一个透光片(3)，所述透光片(3)透过发射光及目标区域反射的光，厚度一致，沿周向安装于光偏转单元外围和防护罩(12)之间，其内外表面均为柱面或均为锥面，水平截面为扇环或圆环，所述扇环或圆环的圆心位于光偏转单元的旋转轴上；所述光偏转单元的旋转轴与光发射单元(10-2)的光轴、光接收单元(10-1)的光轴重合。2.如权利要求1所述的光学扫描传感器，其特征在于，所述透光片(3)包括两个侧立面(7)，所述侧立面(7)与光偏转单元的旋转轴共平面。3.如权利要求2所述的光学扫描传感器，其特征在于，所述透光片(3)的至少一个侧立面表面排布有电缆线(18)。4.如权利要求3所述的光学扫描传感器，其特征在于，所述电缆线(18)厚度不超过0.5毫米。5.如权利要求2-4任一项所述的光学扫描传感器，其特征在于，两个或两个以上所述透光片拼接成有至少一个缝隙的中空圆柱形或中空圆台形的透光片组，所述缝隙由两个相对的侧立面构成、宽度不超过0.5毫米。6.如权利要求2-4任一项所述的光学扫描...

【专利技术属性】
技术研发人员：李毅，
申请(专利权)人：北京飞思迈尔光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11