一种发射镜头、面阵激光雷达及移动平台制造技术

本发明专利技术涉及一种发射镜头、面阵激光雷达及移动平台。一种发射镜头，包括：沿发射光源的光线发射方向设置的光学整形结构，所述光学整形结构包括至少一个柱状透镜，所述柱状透镜上靠近发射光源的一侧设置的柱状凸起的长度方向与发射光束的发散方向垂直，所述发射光束经光学整形结构后呈设定发散角和设定形状的均匀光束。还提供了一种面阵激光雷达，包括面阵光线发射机构，面阵光线接收机构，主控板，所述面阵光线发射机构包括发射光源、驱动发射电路和所述的发射镜头。还提供了一种可移动的平台。解决了普通面阵激光雷达的发射系统发射光束不均匀的问题，提高了测试和运行的安全性和准确性。

A launch lens, array laser radar and mobile platform

The invention relates to a transmitting lens, a surface array laser radar and a mobile platform. An emission lens includes an optical shaping structure arranged along the light emission direction of the emission light source, the optical shaping structure including at least one cylindrical lens, the length direction of the cylindrical convex arranged on the cylindrical lens near the side of the emission light source is perpendicular to the divergence direction of the emission light beam, and the emission light beam passes through A uniform beam with a set divergence angle and a set shape after optical shaping. A planar array lidar is also provided, including a planar array ray transmitting mechanism, a planar array ray receiving mechanism, a main control board, and the planar array ray transmitting mechanism including a transmitting light source, a driving transmitting circuit and a transmitting lens. It also provides a mobile platform. It solves the problem of non-uniform beam in the transmitting system of the common area array lidar and improves the safety and accuracy of the test and operation.

【技术实现步骤摘要】
一种发射镜头、面阵激光雷达及移动平台
本专利技术涉及人工智能
，尤其涉及一种发射镜头、面阵激光雷达及移动平台。
技术介绍
LiDAR(LightDetectionandRanging)，是光探测及测距系统的简称，激光雷达是采用激光器或者LED作为发射光源，采用光电探测技术手段的主动距离探测设备。激光雷达是激光技术与现代光电探测技术结合的先进探测方式。主要由发射系统、接收系统、信息处理等部分组成。发射系统包括各种形式的激光器或者LED；接收系统采用接收透镜和各种形式的光电探测器。机械旋转式激光雷达中常用的发射模块都是线光束，再经过机械旋转实现面阵扫描。这对扫描机构的设计和光机装配的精度提出了很高的要求，进而导致量产环节的生产效率偏低，成本居高不下。固态激光雷达相对于传统的机械旋转式激光雷达，减少了机械旋转功能部件和编码设备，结构精简，降低组装难度，性能稳定，测距频率高。面阵激光雷达作为固态激光雷达的一种，有利于高效率的量产，并大幅降低了制造成本。现有的面阵激光雷达，其发射器很难实现大探测区域的光束均匀发射。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提出一种发射镜头，通过柱状透镜的结构设置，解决了机械式激光雷达的光线扫描结构复杂，刷新频率低的问题，以及普通面阵激光雷达的发射系统发射光束不均匀的问题。本专利技术实施例的目的还在于提出一种面阵激光雷达，通过发射镜头和面阵光电芯片的配合设置，解决了现有技术发射光源发出的光束经过发射镜头后与面阵光电芯片不匹配，不能均匀覆盖测量区域的问题。本专利技术实施例的目的还提供了一种移动的平台，其通过所述发射镜头或者具有发射镜头的面阵激光雷达，使得面阵激光雷达对测量区域中的障碍物定位更为准确，提高了移动的平台的运行的安全性和准确性。为达此目的，本专利技术实施例采用以下技术方案：一种发射镜头，包括：沿发射光源的光线发射方向设置的光学整形结构，所述光学整形结构包括至少一个柱状透镜，所述柱状透镜上靠近发射光源的一侧设置的柱状凸起的长度方向与发射光束的发散方向垂直，所述柱状透镜上靠近发射光源的一侧上每相邻两个柱状凸起之间平滑连接有连接槽，所述发射光束经光学整形结构后呈设定发散角和形状的均匀光束。作为本技术方案的优选方案之一，所述发射光束的发散角为P°，所述发射光束经光学整形结构后呈水平发散角M°，垂直发散角N°的均匀光束，其中，0＜M＜180，0＜N＜180，0＜P＜180；当P＞M或者P＞N时，所述发射光源和柱状透镜之间还设置有会聚透镜。作为本技术方案的优选方案之一，所述柱状凸起的表面为偶次非球面，所述偶次非球面的表面方程为，其中R为偶次非球面的顶点的曲率半径，所述Y为连续的取值变量，所述k为圆锥系数，其中，R的取值为正常数，k的取值为常数，A2、A4、A6、A8的取值为正常数。作为本技术方案的优选方案之一，所述R的取值范围为：0＜R≤4；所述k的取值范围为：-2≤k≤-0.5，所述A2、A4、A6和A8的取值范围是：0≤A2≤7，0≤A4≤7，0≤A6≤7，0≤A8≤7。作为本技术方案的优选方案之一，所述R=1.5，所述k=-0.7，所述A2=0.323，所述A4=0.103，所述A6=0.085，所述A8=0。作为本技术方案的优选方案之一，所述光学整形结构包括沿光线发射方向设置的一个柱状透镜，当P=M时，所述发射光源的发射光束经过柱状透镜后成为水平发散角为P°、竖直发散角为N°的矩形光束；当P=N时，所述发射光源的发射光束经过柱状透镜后成为水平发散角为M°、竖直发散角为P°的矩形光束。作为本技术方案的优选方案之一，所述光学整形结构包括沿光线发射方向设置的两个柱状透镜，当P＜M，P＜N时，所述发射光源的发射光束经过第一柱状透镜后成为水平发散角为P°、竖直发散角为N°的矩形光束，经过第二柱状透镜后成为水平发散角为M°、竖直发散角为N°的矩形光束；或者，所述发射光源的发射光束经过第一柱状透镜后成为水平发散角为M°、竖直发散角为P°的矩形光束，经过第二柱状透镜后成为水平发散角为M°、竖直发散角为N°的矩形光束。作为本技术方案的优选方案之一，当P＞M＞N，或者，M＜P＜N时，所述光学整形结构包括沿光线发射方向设置的会聚透镜和一个柱状透镜，所述发射光源的发射光束经会聚透镜后成为发散角为N°的光束，经过柱状透镜后成为水平发散角为M°、竖直发散角为N°的光束。作为本技术方案的优选方案之一，所述发射光束经会聚透镜后会聚为水平发散角s°、垂直发散角s°的光束。一种面阵激光雷达，包括面阵光线发射机构，面阵光线接收机构，主控板，所述面阵光线发射机构包括发射光源、驱动发射电路和上述的发射镜头，所述面阵光线接收机构包括面阵光电芯片和接收镜头，所述主控板连接面阵光电芯片，所述面阵光电芯片连接驱动发射电路。本专利技术还提供了一种可移动的平台，所述可移动平台包括述的发射镜头，和/或所述的面阵激光雷达。有益效果：本专利技术实施例通过柱状透镜的设置，实现了对于发射光束光强均匀处理，并进行可靠的准直和扩散，对光束的形状进行了适应性的整合，充分的利用了发射光束的光能，解决了机械式激光雷达的光线扫描结构复杂，刷新频率低的问题，以及普通面阵激光雷达的发射系统发射光束不均匀的问题，提高了产品的测量准度和测量效率，提高了产品的稳定性，降低了组装难度，便于产品大规模量产。本专利技术实施例通过发射镜头和面阵光电芯片的配合设置，使得发射光源发出的光束经过发射镜头后成为与面阵光电芯片相匹配的均匀发散光束，均匀覆盖测量区域，经过测量区域内的障碍物反射后对应均匀进入面阵光电芯片，使得面阵光电芯片输出的光电信号更为清晰准确，使得面阵激光雷达对测量区域中的障碍物定位更为准确，提高了激光雷达的测距稳定性，降低了产品组装难度，适宜量产。附图说明图1是本专利技术实施例1提供的发射镜头的水平方向俯视图。图2是本专利技术实施例1提供的发射镜头的竖直方向侧视图。图3是本专利技术实施例1提供的柱状透镜的结构图。图4是本专利技术实施例1提供的柱状透镜中柱状凸起和连接槽结构示意图。图5是本专利技术实施例1提供的面阵激光雷达的结构示意图。图6是本专利技术实施例1供的面阵激光雷达的爆炸图。图7是本专利技术实施例1供的面阵激光雷达的剖视图。图中：1、发射镜头；2、发射电路板；3、发射光源；4、主控板；5、面阵光电芯片；6、接收镜头；7、航插板；8、前盖；9、后盖；11、柱状透镜；12、会聚透镜；21、安装通孔；22、散热片；61、镜筒；62、接收透镜；63、接收光阑；81、接收面板；82、压合框；101、上散热鳍片；102、下散热鳍片；111、柱状凸起；112、连接槽。具体实施方式下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发射镜头，其特征在于，包括：沿发射光源的光线发射方向设置的光学整形结构，所述光学整形结构包括至少一个柱状透镜，所述柱状透镜上靠近发射光源的一侧设置的柱状凸起的长度方向与发射光束的发散方向垂直，所述柱状透镜上靠近发射光源的一侧上每相邻两个柱状凸起之间平滑连接有连接槽，所述发射光束经光学整形结构后呈设定发散角和形状的均匀光束。

【技术特征摘要】
1.一种发射镜头，其特征在于，包括：沿发射光源的光线发射方向设置的光学整形结构，所述光学整形结构包括至少一个柱状透镜，所述柱状透镜上靠近发射光源的一侧设置的柱状凸起的长度方向与发射光束的发散方向垂直，所述柱状透镜上靠近发射光源的一侧上每相邻两个柱状凸起之间平滑连接有连接槽，所述发射光束经光学整形结构后呈设定发散角和形状的均匀光束。2.根据权利要求1所述的发射镜头，其特征在于，发射光源发出的发射光束的发散角为P°，所述发射光束经光学整形结构后呈水平发散角M°，垂直发散角N°的均匀光束，其中，0＜M＜180，0＜N＜180，0＜P＜180；当P＞M或者P＞N时，所述发射光源和柱状透镜之间还设置有会聚透镜。3.根据权利要求1或2所述的发射镜头，其特征在于，所述柱状凸起的表面为偶次非球面，所述偶次非球面的表面方程为，其中R为偶次非球面的顶点的曲率半径，所述Y为连续的取值变量，所述k为圆锥系数，其中，R的取值为正常数，k的取值为常数，A2、A4、A6、A8的取值为正常数。4.根据权利要求3所述的发射镜头，其特征在于，所述R的取值范围为：0＜R≤4；所述k的取值范围为：-2≤k≤-0.5，所述A2、A4、A6和A8的取值范围是：0≤A2≤7，0≤A4≤7，0≤A6≤7，0≤A8≤7。5.根据权利要求4所述的发射镜头，其特征在于，所述R=1.5，所述k=-0.7，所述A2=0.323，所述A4=0.103，所述A6=0.085，所述A8=0。6.根据权利要求1所述的发射镜头，其特征在于，所述光学整形结构包括沿光线发射方向设...

【专利技术属性】
技术研发人员：张东虎，疏达，李远，王婷，王瑞，
申请(专利权)人：北醒北京光子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11