单镜片测距装置、激光雷达和移动机器人制造方法及图纸

本实用新型专利技术实施例涉及测距技术领域，公开了一种单镜片测距装置、激光雷达和移动机器人。其中，所述单镜片测距装置包括：光发射组件，所述光发射组件用于发射光线至待被测距的目标物体；光接收组件，所述光接收组件包括图像传感器和一个非球面镜片，所述非球面镜片用于供从所述目标物体反射的所述光线的至少一部分通过并投射至所述图像传感器。本实用新型专利技术实施例提供的单镜片测距装置通过使所述光接收组件包括一个非球面镜片，也就是将光接收组件采用单个镜片的设计，从而能够有效简化镜头结构，也便于组装，这些都能够有效降低光接收组件以及整个测距装置的成本。组件以及整个测距装置的成本。组件以及整个测距装置的成本。

【技术实现步骤摘要】
单镜片测距装置、激光雷达和移动机器人


[0001]本技术涉及测距
，特别是涉及一种单镜片测距装置和具有这种单镜片测距装置的激光雷达以及移动机器人。

技术介绍

[0002]随着元器件的小型化、成本低廉化，空间定位技术越来越普及，其可应用在例如家用移动机器人、无人机、无人驾驶等自主导航领域。在空间定位技术中，光学定位技术因其具有精度高、响应快的特点，被广泛应用。
[0003]光学定位技术中，最常见的测距装置基本包含一个光发射组件和一个光接收组件。测距装置所涉及的定位方法通常为三角测量法，其测量距离和精度适中、响应较快。因此，大部分的消费级光学定位装置如扫地机器人和服务机器人用的激光雷达，广泛采用三角测量法。
[0004]在三角法测距原理中，通过测量激光光斑在成像区的落点进行距离的计算，而激光光斑成像的好坏取决于镜头，常用的光学镜头包含多镜片组，这使得测距装置的成本相对较高。

技术实现思路

[0005]本技术主要解决的技术问题是提供一种单镜片测距装置，能够有效简化测距装置的镜头结构，进而降低成本。
[0006]本技术实施例解决其技术问题提供以下技术方案。
[0007]一种单镜片测距装置，包括：光发射组件，所述光发射组件用于发射光线至待被测距的目标物体；光接收组件，所述光接收组件包括图像传感器和一个非球面镜片，所述非球面镜片用于供从所述目标物体反射的所述光线的至少一部分通过并投射至所述图像传感器。
[0008]作为上述技术方案的进一步改进，所述光发射组件包括光发射器和一个准直镜片，所述光发射器用于发射所述光线，所述准直镜片用于供所发射的所述光线通过并对经过其的所述光线进行准直。
[0009]作为上述技术方案的进一步改进，所述准直镜片设置成使经其出射的光线与所述光发射器的第一光轴成第一夹角。
[0010]作为上述技术方案的进一步改进，所述单镜片测距装置设置成使所述光发射器的第一光轴沿水平方向，并且使所述准直镜片的第二光轴在所述第一光轴的正上方。
[0011]作为上述技术方案的进一步改进，所述单镜片测距装置还包括电路板，所述光发射组件和所述光接收组件均与所述电路板电连接。
[0012]作为上述技术方案的进一步改进，所述光发射组件和所述光接收组件通过支架安装在所述电路板上。
[0013]作为上述技术方案的进一步改进，所述图像传感器和所述光发射器均设置在所述
电路板上；或者，所述图像传感器设置在所述电路板上，所述光发射器通过导线与所述电路板电连接。
[0014]作为上述技术方案的进一步改进，所述图像传感器的第三光轴和所述非球面镜片的第四光轴平行且错位设置，并且所述图像传感器的第三光轴比所述非球面镜片的第四光轴更远离所述光发射组件；并且，所述图像传感器的第三光轴和所述光发射器的第一光轴平行，并且所述图像传感器的第三光轴垂直于所述电路板。
[0015]作为上述技术方案的进一步改进，所述光发射器的第一光轴和所述准直镜片的第二光轴平行且错位设置，并且所述光发射器的第一光轴比所述准直镜片的第二光轴更远离所述光接收组件；并且，所述图像传感器的第三光轴和所述非球面镜片的第四光轴重合，并且所述图像传感器的第三光轴垂直于所述电路板。
[0016]作为上述技术方案的进一步改进，经过所述非球面镜片的第四光轴和所述准直镜片的第二光轴的直线与水平面成第二夹角，所述图像传感器具有与所述直线平行的延伸方向，并且所述图像传感器的第三光轴垂直于所述电路板。
[0017]作为上述技术方案的进一步改进，经过所述非球面镜片的第四光轴和所述准直镜片的第二光轴的直线与水平面平行，所述图像传感器具有与所述直线平行的延伸方向，并且所述图像传感器的第三光轴垂直于所述电路板。
[0018]作为上述技术方案的进一步改进，所述非球面镜片的第四光轴与所述图像传感器的第三光轴和所述光发射器的第一光轴均相交，并且，所述非球面镜片的第四光轴经过所述图像传感器的接收面，并且所述图像传感器的第三光轴与所述光发射器的第一光轴垂直于所述电路板。
[0019]作为上述技术方案的进一步改进，所述图像传感器的第三光轴和所述非球面镜片的第四光轴平行且错位设置，所述图像传感器的第三光轴比所述非球面镜片的第四光轴更远离所述光发射组件，并且所述图像传感器的第三光轴垂直于所述电路板；并且，所述光接收组件通过支架安装在所述电路板上，所述光发射组件安装在所述支架上，并且所述光发射器的第一光轴和所述图像传感器的第三光轴成第三夹角。
[0020]作为上述技术方案的进一步改进，所述图像传感器为CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体器件)或CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)传感器。
[0021]作为上述技术方案的进一步改进，所述图像传感器为线阵传感器或面阵传感器。
[0022]作为上述技术方案的进一步改进，所述单镜片测距装置还包括处理单元，所述处理单元用于接收所述图像传感器产生的信号并根据三角测距原理进行距离计算和确定；所述处理单元与所述电路板电连接。
[0023]本技术实施例解决其技术问题还提供以下技术方案。
[0024]一种激光雷达，包括：任一以上所述的单镜片测距装置；以及旋转云台，所述旋转云台包括基座、旋转座、传动机构和驱动装置，所述旋转座可转动地安装于所述基座，所述驱动装置安装于所述基座，所述传动机构连接所述旋转座和驱动装置，所述单镜片测距装置设置于所述旋转座。
[0025]本技术实施例解决其技术问题还提供以下技术方案。
[0026]一种移动机器人，其特征在于，包括以上所述的激光雷达。
[0027]与现有技术相比较，在本技术实施例提供的单镜片测距装置中，通过使所述光接收组件包括一个非球面镜片，也就是将光接收组件采用单个镜片的设计，从而能够有效简化镜头结构，也便于组装，这些都能够有效降低光接收组件以及整个测距装置的成本。
附图说明
[0028]一个或多个实施通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
[0029]图1为本技术第一实施例提供的一种单镜片测距装置的平面示意图；
[0030]图2为图1所示单镜片测距装置的光发射组件的一实施例的平面示意图；
[0031]图3为图1所示单镜片测距装置的光接收组件的一实施例的平面示意图；
[0032]图4为本技术第二实施例提供的一种单镜片测距装置的平面示意图；
[0033]图5为本技术第三实施例提供的一种单镜片测距装置的平面示意图；
[0034]图6为本技术第四实施例提供的一种单镜片测距装置的平面示意图；
[0035]图7为本技术第五实施例提供的一种单镜片测距装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单镜片测距装置(100)，其特征在于，包括：光发射组件(10)，所述光发射组件(10)用于发射光线至待被测距的目标物体；和光接收组件(20)，所述光接收组件(20)包括图像传感器(21)和一个非球面镜片(22)，所述非球面镜片(22)用于供从所述目标物体反射的所述光线的至少一部分通过并投射至所述图像传感器(21)。2.根据权利要求1所述的单镜片测距装置(100)，其特征在于：所述光发射组件(10)包括光发射器(11)和一个准直镜片(12)，所述光发射器(11)用于发射所述光线，所述准直镜片(12)用于供所发射的所述光线通过并对经过其的所述光线进行准直。3.根据权利要求2所述的单镜片测距装置(100)，其特征在于：所述准直镜片(12)设置成使经其出射的光线与所述光发射器(11)的第一光轴(X1)成第一夹角(A1)。4.根据权利要求2所述的单镜片测距装置(100)，其特征在于：所述单镜片测距装置(100)设置成使所述光发射器(11)的第一光轴(X1)沿水平方向，并且使所述准直镜片(12)的第二光轴(X2)在所述第一光轴(X1)的正上方。5.根据权利要求2所述的单镜片测距装置(100)，其特征在于还包括：电路板(40)；所述光发射组件(10)和所述光接收组件(20)均与所述电路板(40)电连接。6.根据权利要求5所述的单镜片测距装置(100)，其特征在于：所述光发射组件(10)和所述光接收组件(20)通过支架(50)安装在所述电路板(40)上。7.根据权利要求5所述的单镜片测距装置(100)，其特征在于：所述图像传感器(21)和所述光发射器(11)均设置在所述电路板(40)上；或者所述图像传感器(21)设置在所述电路板(40)上，所述光发射器(11)通过导线(56)与所述电路板(40)电连接。8.根据权利要求5所述的单镜片测距装置(100)，其特征在于：所述图像传感器(21)的第三光轴(X3)和所述非球面镜片(22)的第四光轴(X4)平行且错位设置，并且所述图像传感器(21)的第三光轴(X3)比所述非球面镜片(22)的第四光轴(X4)更远离所述光发射组件(10)；并且所述图像传感器(21)的第三光轴(X3)和所述光发射器(11)的第一光轴(X1)平行，并且所述图像传感器(21)的第三光轴(X3)垂直于所述电路板(40)。9.根据权利要求5所述的单镜片测距装置(100)，其特征在于：所述光发射器(11)的第一光轴(X1)和所述准直镜片(12)的第二光轴(X2)平行且错位设置，并且所述光发射器(11)的第一光轴(X1)比所述准直镜片(12)的第二光轴(X2)更远离所述光接收组件(20)；并且所述图像传感器(21)的第三光轴(X3)和所述非球面镜片(22)的第四光轴(X4)重合，并且所述图像传感器(21)的第三光轴(X3)垂直于所述电路板(40)。10.根据权利要求5所述的单镜片测距装置(100)，其特征在于：经过所述非球面镜片(22)的第四光轴(X4)和所述准直镜片(12)的第二光轴(X2)的直线(X5)与水平面...

【专利技术属性】
技术研发人员：李乐，韦晨曦，周琨，
申请(专利权)人：深圳市欢创科技有限公司，
类型：新型
国别省市：