一种光路通道模块及激光雷达的制作方法

allin2022-07-13  167



1.本实用新型涉及激光雷达的模块化生产方案设计,特别是涉及一种光路通道模块及激光雷达。


背景技术:

2.激光雷达作为自动驾驶汽车的核心传感器,近年来随着自动驾驶的蓬勃发展而进入发展快车道。为了配合汽车的生产装配,对激光雷达提出的更高的要求。不但需要激光雷达的体积小、重量低、成本低,还要求装配难度低、安装精确度高,符合车规的相关需求。
3.在激光雷达的制造过程中,如何能够借助供应商的力量进行分散化的生产,以降低成本,提高供应链可靠性是激光雷达厂商在追求性价比的道路上的最优化选择。
4.而这需要在激光雷达的研发设计层面即开始进行规划设计,将激光雷达的主要模块进行重新规划,将激光雷达进行模块化的再设计,以保证生产可行性、可靠性。


技术实现要素:

5.本实用新型解决的技术问题在于,将激光雷达的内部组件进行模块化设计,提供一种激光雷达内部的基于光电器件的光路通道模块,以便于交由供应商进行分散的模块化生产,同时也便于后续模块化的组装。
6.更进一步的,便于组装过程中的校准。
7.更进一步的,本实用新型的设计方式能够保证光学系统的精确度。
8.本实用新型公开了一种激光雷达的光路通道模块,该光路通道模块包括:
9.光信号容置腔,该光信号容置腔设置于该激光雷达的承载面;
10.该光信号容置腔进一步包括:
11.光学镜组支撑结构,该光学镜组支撑结构用于支撑光学镜组;
12.光电器件对接结构,光电器件设置于该光电器件对接结构,该光电器件的光学平面的法线与该光学镜组的光轴平行;
13.反射镜支撑结构,反射镜设置于该反射镜支撑结构;
14.第一基准面,该第一基准面设置于该激光雷达的承载面。
15.该光电器件对接结构为具有开孔的第一平面,该第一平面垂直于该光轴。
16.该第一基准面平行于该光轴。
17.该光信号容置腔进一步包括:第二基准面,该第二基准面平行于该光轴。
18.所述光路通道模块,在该第一和/或第二基准面上设置有旋转模块,用于调整该光信号容置腔相对该承载面的位置。
19.该旋转模块为盲孔或凸柱。
20.该光学镜组支撑结构设置有用于调整该光学镜组的设置位置的位置调整部件。
21.该光信号容置腔为一体成型。
22.该光信号容置腔的内表面设置为粗糙表面。
23.本实用新型还公开了一种激光雷达,该激光雷达包括光学镜组、光电器件以及反射镜,该激光雷达进一步包括所述的光路通道模块,该光电器件包括激光发射模块和/或激光接收模块。设置有该光学镜组、该反射镜以及该光电器件后的该光信号容置腔内部保持密闭。
24.本实用新型将激光雷达的内部组件进行模块化设计,提供一种激光雷达内部的基于光电器件的光路通道模块,以便于交由供应商进行分散的模块化生产,同时也便于后续模块化的组装。同时便于组装过程中的校准。更进一步的,本实用新型的设计方式能够保证光学系统的精确度。
附图说明
25.图1a、1b所示为本实用新型的光路通道模块的光路示意图。
26.图2所示为本实用新型的激光雷达设备的光路通道模块的结构示意图。
27.图3所示为基于图2,从第二相对面b看向第一基准面a方向的光路示意图。
28.图4所示为本实用新型的激光雷达设备的光路通道模块的结构示意图。
具体实施方式
29.以下结合具体实施例描述本实用新型的技术方案的实现过程,不作为对本实用新型的限制。
30.激光雷达通常包括光电器件及其光学镜组。在激光雷达内部设置好特定的光路以保证光电器件恰好位于对应的光学镜组的焦平面上。而为了压缩激光雷达设备的整体体积,还可以通过对光程进行折叠,以充分利用激光雷达内部空间。
31.本实用新型公开了一种光路通道模块,该光路通道模块用于精确的限定从光学镜组到光电器件的光路,形成模块化的组件,便于模块化加工生产,便于后续组装,便于各部件相对位置的确定。同时便于装调。保证光学系统的精确度。
32.如图1a、1b所示为本实用新型的光路通道模块的光路示意图。该光电器件50可以是激光发射模块、激光接收模块。该光电器件50位于该光学镜组20的焦平面上。该激光发射模块发射的激光信号通过该光学镜组20直接射出于该激光雷达,或者,经过转镜的反射而射出于该激光雷达。从环境中入射的回波信号经过转镜的反射而入射至该激光发射模块,或者,该回波信号直接入射至该激光发射模块。
33.该光电器件50与该光学镜组20均与该光路通道模块对接设置,该光电器件50与该光学镜组20之间的激光信号均经由该光路通道模块内部行进。
34.如图2所示为本实用新型的激光雷达设备的光路通道模块的结构示意图。光路通道模块包括光信号容置腔100,其为多面结构。该光信号容置腔100包括相对设置的第一基准面a、第二相对面b。第一基准面a设置于该激光雷达的承载面。
35.除此之外,该光信号容置腔100进一步包括:光学镜组支撑结构1、光电器件对接结构2、支撑面3、反射镜支撑结构4以及支撑面5。该光信号容置腔为一体成型。即,第一基准面a、第二相对面b、光学镜组支撑结构1、光电器件对接结构2、支撑面3、反射镜支撑结构4以及支撑面5为一体成型。支撑面3、5仅为保证结构完整性密闭性的平面,本实施例中未做其他结构配件的设计。
36.光学镜组支撑结构1、光电器件对接结构2、支撑面3、反射镜支撑结构4以及支撑面5分别与该第一基准面a连接。
37.光学镜组支撑结构1、光电器件对接结构2、支撑面3、反射镜支撑结构4以及支撑面5分别与该第二相对面b连接。
38.光学镜组支撑结构1、光电器件对接结构2、支撑面3、反射镜支撑结构4以及支撑面5依次相接。
39.第一基准面a、第二相对面b、光学镜组支撑结构1、光电器件对接结构2、支撑面3、反射镜支撑结构4以及支撑面5共同组成一个中空结构。
40.该光学镜组支撑结构1用于支撑光学镜组20。如图2所示,该光学镜组支撑结构1具有开孔101。光学镜组20可嵌设于该开孔101,实现与该光学镜组支撑结构1的相对位置固定。
41.该光学镜组支撑结构1设置有用于调整该光学镜组20的设置位置的位置调整部件102。该位置调整部件102可例如为螺钉孔,通过旋紧螺钉可调整该光学镜组20相对该开孔101的具体位置。
42.该光电器件对接结构2具有开孔201。光电器件50可嵌设于该开孔201,从而实现与该光电器件对接结构2的相对位置固定。该光电器件对接结构的设置参数能够保证该光电器件50的光学平面的法线与该光学镜组20的光轴平行。该平行可以是位于不同平面内的平行,即光学平面的法线与该光轴分别位于两个平行的平面内。
43.反射镜40设置于该反射镜支撑结构4,该反射镜40用于对该光电器件的激光信号进行反射,偏折该光学镜组20的光轴的方向。与光学镜组支撑结构1、光电器件对接结构2类似的,该反射镜支撑结构4也可以设置有开孔,反射镜40嵌设或贴覆该开孔,从而实现反射镜40与该反射镜支撑结构4的相对位置固定。
44.如图3所示为基于图2,从第二相对面b看向第一基准面a方向的光路示意图。
45.激光发射模块发射的激光信号经过反射镜40的反射出射于该光学镜组20。
46.从该光学镜组20入射的激光信号经过反射镜40的反射入射至激光接收模块。
47.为了保证上述光路的准确,该光电器件对接结构2包括具有开孔201的第一平面202,该第一平面垂直于该光学镜组20的该光轴,或者,光学镜组20的光轴被调整为垂直该第一平面202。通过该与该光轴垂直的第一平面202,可便于与其他组件对接组装过程中的准确定位与校准,便于形成基准位置,提高最终呈现的光学系统的精确度。
48.为了保证该光路通道模块安装至激光雷达时的精确性,第一基准面a被设置为平行于光学镜组20的该光轴,或者,光学镜组20的光轴被调整为平行于该第一基准面a。第二相对面b平行于该光学镜组20的光轴,也就是说,第一基准面a平行于第二相对面b,则该第二相对面b也可以作为第二基准面b。光路通道模块也可以通过该第二基准面b与位于该光路通道模块上方的承载面连接。该光路通道模块还可整体调转,以第二基准面b朝下,即位于图2中第一基准面a的位置,则使得同一光路通道模块的设置位置可以更加灵活,提高模块化的光路通道模块的应用适应性。
49.更进一步的,该第一基准面a和/或第二基准面b上可以设置有旋转模块,用于调整该光信号容置腔相对该承载面的位置。
50.如图4所示,该旋转模块可为盲孔b1,对应的承载面上可设置有凸柱,该凸柱可伸
入该盲孔,则光路通道模块可以该凸柱为中心进行旋转,进行第二相对面b平面内的位置调整。
51.同理,该第一基准面a也可设置有盲孔或凸柱,第一基准面a所接触到承载面上设置有凸柱或盲孔,该盲孔与凸柱对应设置,凸柱伸入该盲孔。则光路通道模块可以该第一基准面a(或承载面)的凸柱为中心进行旋转,进行第一相对面a平面内的位置调整。便于组装过程中的校准,提高光学系统的精确度。
52.为了进一步提高激光信号在光路通道模块内部通过时的能量效率,该光信号容置腔100的内表面设置为粗糙表面。该粗糙表面可以保证杂散光被抑制。该粗糙表面可通过设置螺纹、大颗粒喷砂或高密度台阶面实现。
53.当该光信号容置腔100对应设置有该光学镜组20、该反射镜40以及该光电器件50以后,该光信号容置腔内部保持密闭。
54.在本实用新型的激光雷达中,该光路通道模块的光电器件对接结构可以设置为仅支撑激光发射模块,或,仅支撑激光接收模块,或,同时支撑激光发射模块和激光接收模块。
55.本实用新型将激光雷达的内部组件进行模块化设计,提供一种激光雷达内部的基于光电器件的光路通道模块,在保证功能性的前提下,便于交由供应商进行分散的模块化生产,同时也便于后续模块化的组装。同时便于组装过程中的校准。更进一步的,本实用新型的设计方式能够保证光学系统的精确度。
56.上述实施例仅为实现本实用新型的示例性描述,而不用以限制本实用新型的保护范围,本领域的技术人员可据以做出各种明显变形以及等同替换的技术方案,皆涵盖于本实用新型的公开范围内,本实用新型的保护范围请参阅后附带权利要求书中记载为准。
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