[发明专利]一种红外测距装置以及TIR透镜

说明书

技术领域

本发明涉及激光雷达技术领域，尤其涉及一种红外测距装置以及一种TIR透镜。

背景技术

光学扫描测距装置是一种使用准直光束，通过飞行时间（Time of Flight，简称为TOF）、三角测量法等方法进行非接触式扫描测距的设备。目前，通常的光学扫描测距装置包括：光发射模块、光学镜头、接收并处理信号的芯片。光发射模块发出光束，光学镜头位于光发射模块的光路上，经过准直的光束发射到被测物体表面，遇到障碍物后光束被反射到接收芯片上，接收芯片通过测量发射到接收之间的时间、相位差、已知光速，即可求出被测物体到装置的距离。这类装置将用于测距的光发射模块、光学透镜、光接收模块等部件安装在一可连续旋转的平台上实现准直光束的扫描，通过电机旋转可以得到一周360度的环境距离信号；或者也可以固定安装在运动的机器人或无人机上，随机器人的前进、后退或转向探测其对应测距区域的障碍物，上述两种模式目前广泛应用于机器人环境扫描、规划路径、避障导航、安防检测等。

发明内容

现有的光学扫描测距装置在结构设置时，要么采用单点激光雷达，测试范围过小，无法满足机器人环境扫描、规划路径、避障导航、安防检测等对水平和垂直范围数据的需要，要么采用360度旋转激光测距雷达，对在机器人上的安装位置和结构要求较高，且因为结构的限制，并不能完全测出360度的数据。

现有的面阵激光雷达，往往只关注测试光束的发散角，忽略其测试光束的光束形状，测试光线与激光雷达的接收芯片测试区域不匹配，通常通过增加发射光源功率的方式来满足探测光线强度的要求，这就导致发射光源功率过大，整个装置散热要求高，如果在功率一定的前提下，通过减小光线的发射角度，以增强光线光强满足能够进行准确探测的要求，就会牺牲了探测范围。

本发明实施例目的在于提出一种红外测距装置，包括：发射模块、接收模块和计算模块，所述发射模块包括发射光源和驱动电路，所述接收模块包括面阵感光芯片；

所述发射光源在驱动电路驱动下发出测试光束，测试光束经测试范围内的物体反射后入射到面阵感光芯片上，计算模块输出测试光强或测试距离；

所述发射模块的发射光路上还设置有将测试光束整形后射出的发射镜头。

作为本技术方案的优选方案之一，所述发射镜头包括TIR透镜本体，所述TIR透镜本体包括用于容纳发射光源的发射槽和用于将入射光线射出的出射面，所述TIR透镜本体的出射面呈弧形环绕在发射光源出射方向上。

作为本技术方案的优选方案之一，所述TIR透镜本体还包括以发射槽为中心沿发射电路板延伸的贴合面，经过雾化处理的所述贴合面贴设在发射电路板上。

作为本技术方案的优选方案之一，所述发射槽的底面为准直透镜，所述准直透镜呈弧形环绕在发射光源的出射方向上，自所述准直透镜射入的光线经过准直透镜准直处理后沿出射面射出。

作为本技术方案的优选方案之一，所述TIR透镜本体还包括上反射面和下反射面，所述上反射面和下反射面为曲面，自所述准直透镜两侧射入到TIR透镜本体内的光线在上反射面和下反射面反射后自出射面射出。

作为本技术方案的优选方案之一，所述上反射面和下反射面的弧面为半圆锥形弧面。

作为本技术方案的优选方案之一，所述出射面为曲率一致的半圆柱面；或者，所述出射面上的不同区域的曲率不一致，自所述出射面出射的光线集中在设定的一个或几个区域。

作为本技术方案的优选方案之一，所述驱动电路集成在发射电路板上，所述发射光源和发射镜头均安装在发射电路板上，所述发射光源位于发射镜头和发射电路板之间。

作为本技术方案的优选方案之一，所述发射镜头上设置有至少两个定位柱，所述发射电路板上设置有与定位柱相配合定位的定位孔。

作为本技术方案的优选方案之一，所述发射镜头上贴近发射电路板的位置还设置有至少两个不同侧的卡接片，所述发射电路板上设置有与卡接片相卡接的卡扣，所述发射镜头通过卡接片和卡扣的配合连接在发射电路板上。

作为本技术方案的优选方案之一，所述发射电路板上贴设有导热片，所述导热片将发射电路板上温度较高区域的热量传导至温度较低区域。

作为本技术方案的优选方案之一，所述面阵感光芯片设置在接收电路板上，所述接收电路板上对应面阵感光芯片还设置有接收镜头，发射电路板上还开设有第一通孔，所述接收镜头自第一通孔穿过后抵接在外壳上。