CN214895810U - 分光装置和激光雷达 - Google Patents

Abstract

一种分光装置和激光雷达，所述分光装置适用于同轴收发的激光雷达，包括：所述激光雷达的发射光经目标物反射后形成回波光；所述分光装置包括：第一区，所述第一区与所述激光雷达的发射光位置相对应，所述第一区用于消除所述激光雷达的盲区；第二区，所述第二区包围所述第一区；所述第一区反射所述发射光至所述目标物时，所述第二区的透射率与所述第一区的透射率不相等；或所述第一区透射所述发射光至所述目标物时，所述第二区的反射率与所述第一区的反射率不相等。分光装置设置所述第一区，能够有效减少被所述分光装置遮挡的回波光，以提高所采集回波信号强度，从而提高激光雷达的近场探测能力、减小近场盲区。

Description

分光装置和激光雷达

技术领域

本实用新型涉及激光探测领域，特别涉及一种分光装置和激光雷达。

背景技术

激光雷达是一种常用的测距传感器，具有探测距离远、分辨率高、受环境干扰小等特点，广泛应用于智能机器人、无人机、无人驾驶等领域。近年来，自动驾驶技术发展迅速，激光雷达作为其距离感知的核心传感器，已不可或缺。

根据发射光路与接收光路的布局方式的不同，可将激光雷达分为非同轴收发和同轴收发，非同轴收发的发射光路和接收光路相互独立，通常采用不同的镜组实现，分别承担激光的发射和接收功能，而同轴收发的发射光路和接收光路共光轴，往往共用一个收发镜组，通过分光元件(如分光镜、小孔反射镜等)来实现发射光束和接收光束的分离和交合。

非同轴收发由于需要具备独立的发射和接收模块，往往造成激光雷达的体积较大、结构不紧凑；此外，非同轴收发还存在装调复杂，成本较高的问题。

但是现有的采用同轴收发的激光雷达，往往近场探测能力较弱，存在较大的近场盲区。

实用新型内容

本实用新型解决的问题是提供一种分光装置和激光雷达，以提高近距离目标探测能力。

为解决上述问题，本实用新型提供一种分光装置，所述分光装置适用于同轴收发的激光雷达，包括：

所述激光雷达的发射光经目标物反射后形成回波光；所述分光装置包括：第一区，所述第一区与所述激光雷达的发射光位置相对应，所述第一区用于消除所述激光雷达的盲区；第二区，所述第二区包围所述第一区；所述第一区反射所述发射光至所述目标物时，所述第二区的透射率与所述第一区的透射率不相等；或所述第一区透射所述发射光至所述目标物时，所述第二区的反射率与所述第一区的反射率不相等。

可选的，所述第一区反射所述发射光至所述目标物时，所述第一区透射部分所述回波光，所述第二区透射所述回波光。

可选的，所述第二区的透射率大于所述第一区的透射率。

可选的，所述第一区的透射率在2％～10％范围内。

可选的，所述第一区透射所述发射光至所述目标物时，所述第一区部分反射所述回波光，所述第二区反射所述回波光。

可选的，所述第二区的反射率大于所述第一区的反射率。

可选的，所述第一区的反射率在2％～10％范围内。

可选的，在所述分光装置光束入射表面的平面内，所述第一区的形状与所述发射光在所述分光装置表面的光斑形状相同。

可选的，所述激光雷达包括VCSEL激光器，在所述分光装置光束入射表面的平面内，所述第一区的形状为椭圆形；或所述激光雷达包括EEL激光器，在所述分光装置光束入射表面的平面内，所述第一区的形状为圆形。

可选的，所述第一区反射所述发射光至所述目标物时，所述分光装置包括入射面、背面和多个连接面，所述入射面和所述背面相背设置，所述连接面位于所述入射面和所述背面之间，所述发射光投射至所述入射面；朝向所述激光雷达的发射模块的连接面背向所述激光雷达的接收装置。

可选的，朝向所述发射模块的连接面的法线方向与所述回波光的方向向量的夹角大于或等于90°。

可选的，部分所述发射光的光轴与部分所述回波光的光轴正交，所述发射光以角度θ入射至所述入射面；朝向所述发射模块的连接面与所述入射面的法线负方向的夹角大于或等于θ。

可选的，所述第一区反射所述发射光至所述目标物时，所述分光装置包括入射面、背面和多个连接面，所述入射面和所述背面相背设置，所述连接面位于所述入射面和所述背面之间，所述发射光投射至所述入射面；背向所述发射模块的连接面平行于所述回波光。

可选的，所述第一区反射所述发射光至所述目标物时，所述激光雷达还包括：遮光片，所述遮光片位于透射所述第一区的发射光的路径上。

可选的，所述遮光片一端与所述分光装置固定相连，另一端沿平行所述回波光的方向延伸。

可选的，所述激光雷达的接收装置包括接收透镜，所述遮光片的另一端延伸至所述接收透镜，与所述接收透镜的表面相接触。

可选的，所述遮光片朝向所述激光雷达的接收模块一侧的侧面的形状与所述接收透镜的表面形状相适应。

可选的，在高度方向上，所述遮光片的尺寸与所述接收透镜的尺寸相等，所述高度方向与所述发射光和所述回波光均正交。

相应的，本实用新型还提供一种激光雷达，包括：

发射装置，所述发射装置适宜于产生所述发射光；接收装置，所述接收装置适宜于接收所述回波光；分光装置，所述分光装置为本实用新型的分光装置。

可选的，经所述分光装置作用的发射光与所述回波光同轴。

可选的，还包括：转镜，经所述分光装置作用的发射光经所述转镜反射后向三维空间出射；经所述转镜反射后，所述回波光经所述分光装置作用后被所述接收装置接收。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有以下优点：

本实用新型技术方案中，所述第一区和所述第二区对光束的作用效果不同：所述第一区反射所述发射光至所述目标物时，所述第二区的透射率与所述第一区的透射率不相等；或所述第一区透射所述发射光至所述目标物时，所述第二区的反射率与所述第一区的反射率不相等，与所述激光雷达发射光位置相对应的第一区用以消除所述激光雷达的盲区。所以分光装置设置所述第一区，能够有效减少被所述分光装置遮挡的回波光，以提高所采集回波信号强度，从而达到提高近场探测能力、减小近场盲区的目的。

本实用新型可选方案中，所述第一区反射所述发射光时，所述第一区的透射率在2％～10％范围内；所述第一区透射所述发射光时，所述第一区的反射率在2％～10％范围内。将所述第一区的透射率或反射率设置在合理范围内，能够在尽量不影响发射光强度的同时，提高近距离目标的回波信号强度。

本实用新型可选方案中，所述第一区反射所述发射光至所述目标物时，所述分光装置包括入射面、背面和多个连接面，所述入射面和所述背面相背设置，所述连接面位于所述入射面和所述背面之间，所述发射光投射至所述入射面；靠近所述激光雷达的发射模块的连接面背向所述激光雷达的接收装置。由于靠近所述激光雷达的发射模块的连接面背向所述激光雷达的接收装置，因此连接面朝向激光雷达的接收模块反射的光束得以有效减少，从而能够达到抑制杂散光、减小对回波光干扰的目的。

本实用新型可选方案中，所述第一区反射所述发射光至所述目标物时，所述分光装置包括入射面、背面和多个连接面，所述入射面和所述背面相背设置，所述连接面位于所述入射面和所述背面之间，所述发射光投射至所述入射面；背向所述发射模块的连接面平行于所述回波光，以尽量减少所述分光装置对回波光的影响。

本实用新型可选方案中，所述第一区反射所述发射光至所述目标物时，所述激光雷达还包括：遮光片，所述遮光片位于透射所述第一区的发射光的光路上。所述遮光片能够吸收杂散光，从而减小对回波信号的干扰。

本实用新型可选方案中，所述遮光片一端与所述分光装置固定相连，另一端沿平行所述回波光的方向延伸。使沿平行回波光的方向延伸，能够尽量减少遮光片设置对回波光的影响，以保证回波信号强度、保证探测能力。

本实用新型可选方案中，所述遮光片一端与所述分光装置固定相连，另一端沿平行所述回波光的方向延伸；且所述激光雷达的接收模块包括接收透镜，所述遮光片的另一端延伸至所述接收透镜，与所述接收透镜的表面相接触。所述遮光片的另一端与所述接收透镜的表面相接触，从而能够为所述遮光片提供额外的机械支撑，保证遮光片稳定，降低机械振动的干扰，特别是在车载激光雷达中，能够减少振动干扰对光路的影响，提高激光雷达探测能力的稳定性。

附图说明

图1是一种激光雷达的光路结构示意图；

图2是图1所示激光雷达探测近距离目标和远距离目标的光路示意图；

图3是图1所示激光雷达在接收装置一侧同轴收发中回波光的光斑形状示意图；

图4是同轴收发在所述接收装置一侧所形成光斑与接收装置采集光束范围的比较；

图5是另一种激光雷达的光路结构示意图；

图6是本实用新型分光装置一实施例的结构示意图；

图7是图6所示分光装置实施例中光束入射表面的正视结构示意图；

图8是图6所示分光装置实施例中发射光横截面内的光斑形状与所述发射光投射至所述分光装置上的光斑形状；

图9是图6所示分光装置实施例的剖面结构示意图；

图10是本实用新型分光装置另一实施例的结构示意图；

图11是本实用新型分光装置再一实施例的结构示意图；

图12是图11所述本实用新型分光装置实例中遮光片与接收透镜的结构示意图；

图13是本实用新型分光装置又一实施例的结构示意图。

具体实施方式

由背景技术可知，现有技术中采用同轴收发的激光雷达往往存在近场探测能力弱的问题。现结合一种激光雷达的光路结构分析其探测能力弱的原因：

参考图1，示出了一种激光雷达的光路结构示意图。

所述激光雷达为采用同轴收发的激光雷达。激光雷达所采用的同轴收发包括中心反射的分光方式，图1中以中心反射的分光方式为例进行说明。

如图1所示，发射模块11所产生的光束11a经分光装置12反射后形成朝向三维空间出射的发射光12a，所述发射光12a经目标物10反射后形成投射至接收模块13的回波光12b。

中心反射的同轴收发方案都会存在近距离回波信号弱的问题。其主要原因是近距离目标的回波光的遮挡问题。

参考图2，示出了图1所示激光雷达探测近距离目标和远距离目标的光路示意图。

对于激光雷达而言，特别是车载激光雷达而言，测远距离是非常重要的指标。因此激光雷达光学***(主要有透镜或透镜组等光学元器件构成)的光路主要是针对远距离目标21而设计的，光学***的焦距也是针对远距离目标21而设置的；而在探测近距离目标22的时候，激光雷达的光学***往往处于离焦状态，而且目标距离越近，回波光被遮挡的占比越大；回波光光强越弱、目标探测概率越低。

如图2所示，图1中采用中心反射方式的同轴收发中，区域24(即图2中椭圆虚线区域)的发射光被反射；所述近距离目标22反射发射光形成回波光的光斑23；回波光只有在区域24以外的区域能够被接收装置采集。具体的，如图3所示，在接收装置一侧，同轴收发中，回波光的光斑为同心圆环，其中心的空白区对应于发射光反射的位置(图3中区域31所示位置)。

结合参考图4，其中图4是同轴收发在所述接收装置一侧所形成光斑与接收装置采集光束范围的比较。

如图4所示，同轴收发中，回波光的光斑51为仅能够覆盖部分接收装置采集光束范围(图中区域52所示)的同心圆环。其中接收装置的采集光束范围为图中虚线圆内的区域，即图中区域52所示。

在接收装置采集光束范围面积保持不变的时候，由于近距离目标的回波信号集中于中心区域，回波光在同轴收发***中被分光装置所遮挡，例如在中心反射的方案中，被分光装置所遮挡。

此外，采用同轴收发的激光雷达中，杂散光的存在也会对回波光造成干扰。

参考图5，示出了另一种激光雷达的光路结构示意图。

如图5中，采用中心反射的分光方式的激光雷达中，所述分光装置22包括分光反射镜。发射模块21所产生的光束21a经所述分光装置22反射形成出射至三维空间的发射光22a。发射光22a投射至目标物20上。目标物20反射形成的回波光22b经所述分光装置22被接收模块23接收。为了控制干扰，需要保证从发射光路——分光器件——接收光路的杂散光尽可能弱。

但是如图5所示，对于分光反射镜而言，靠近所述发射模块21的一端，会反射所述发射模块21所产生的部分光束21b，从而形成杂散光22c被接收模块23直接接收。杂散光22c的信号与近距离目标所形成的回波信号间隔较近，难以检测和识别，从而不易探测近距离目标。可见，分光装置反射所形成的杂散光会对近距离目标的回波信号造成较强的干扰。

为解决所述技术问题，本实用新型提供一种分光装置，所述分光装置适用于同轴收发的激光雷达，包括：所述激光雷达的发射光经目标物反射后形成回波光；所述分光装置包括：第一区，所述第一区与所述激光雷达的发射光位置相对应，所述第一区用于消除所述激光雷达的盲区；第二区，所述第二区包围所述第一区；所述第一区反射所述发射光至所述目标物时，所述第二区的透射率与所述第一区的透射率不相等；或所述第一区透射所述发射光至所述目标物时，所述第二区的反射率与所述第一区的反射率不相等。

本实用新型技术方案，所以分光装置设置所述第一区，能够有效减少被所述分光装置遮挡的回波光，以提高所采集回波信号强度，从而达到提高近场探测能力、减小近场盲区的目的。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

参考图6，示出了本实用新型分光装置一实施例的结构示意图，

需要说明的是，所述分光装置120适用于同轴收发的激光雷达，部分发射光的光路与部分回波光的光路在同一光轴上。具体的，所述激光雷达的发射光111a经目标物100反射后形成回波光111b。图6中示出的是采用本实用新型分光装置实施例的同轴收发的激光雷达的光路结构示意图。图6中，发射光光路中分光装置120下游的部分光路与回波光光路中所述分光装置120上游的部分光路在同一光轴上。

结合参考图7，示出了所述分光装置120光束入射表面的正视结构示意图。

所述分光装置包括：

第一区121，所述第一区121与所述激光雷达的发射光111a位置相对应，所述第一区121用于消除所述激光雷达的盲区；第二区122，所述第二区122包围所述第一区121。包围所述第一区121的第二区122对光束的作用与所述第一区121对光束的作用并不相同。

本实施例中，所述激光雷达为中心反射式的同轴收发激光雷达，即所述第一区121反射所述发射光111a至所述目标物100时，所述第二区122的透射率与所述第一区121的透射率不相等。

具体的，如图6和图7所示，所述第一区121反射所述发射光111a至所述目标物100时，所述第二区122透射所述回波光111b，另外所述第一区121透射部分所述回波光111b，以使透射的部分回波光111c投射至所述接收模块130，从而达到消除所述激光雷达盲区、实现补盲作用。

本实用新型一些实施例中，所述第一区121反射所述发射光111a至所述目标物100时，所述第二区122的透射率大于所述第一区121的透射率。具体的，所述第一区121的透射率在2％～10％范围内；所述第二区122完全透射所述回波光111b，例如，所述第二区122的透射率大于95％。将所述第一区121的透射率和所述第二区122的透射率设置在合理范围内，能够在尽量不影响发射光强度的同时，提高近距离目标的回波信号强度。

本实施例中，所述分光装置120第一区121具有2％～10％的透射率，因此投射至所述第一区121的回波光中能够有2％～10％实现透射，进而被所述接收装置130采集，对于近距离测距的补盲基本已经足够，从而能够有效解决近距离目标的回波信号弱的问题。

继续参考图6和图7，本实用新型一些实施例中，在所述分光装置122光束入射表面的平面内，所述第一区121的形状与所述发射光111a在所述分光装置120表面的光斑形状相同。使所述第一区121的形状与所述发射光111a光斑形状相同，能够尽量控制所述第一区121的面积，尽量降低所述第一区121对发射光111a出射的影响，有利于保证所述激光雷达的测远能力。

具体的，所述分光装置120的第一区121的位置和形状根据所述激光雷达收发参数进行调整，主要基于发射光111a的光斑形状和大小进行确定。

参考图8，示出了图6所示分光装置实施例中发射光111a横截面内的光斑形状与所述发射光111a投射至所述分光装置120上的光斑形状。

本实用新型一些实施例中，所述激光雷达的发射装置110包括VCSEL激光器，因此所形成发射光111a的横截面内的光斑111为圆形，即L1＝L2，其中，L1和L2分别为光斑111正交的两个直径的长度。在所述发射光111a投射至所述分光装置120上的光斑123为椭圆形，其中L1’＝L1，

其中，α为发射光111a投射至所述分光装置120上的入射角。

因此，所述激光雷达包括VCSEL激光器，在所述分光装置120光束入射表面的平面内，所述第一区121的形状为椭圆形，即所述分光装置120的第一区121为短轴长度和长轴长度分别为L1’＝L1和

的椭圆形。

本实用新型另一些实施例中，所述激光雷达的发射装置包括EEL激光器，所形成发射光的横截面内的光斑为椭圆形，快轴方向的长度为L1，发散角为2*W1，慢轴方向的长度为L2，发散角为2*W2，W1>W2，经光学***准直后，L1′＝f*tan W1，L2′＝f*tan W2，在所述发射光投射至所述分光装置上的光斑为圆形或近似圆形，L1″＝L1′，

其中α为发射光投射至所述分光装置上的入射角。

因此，所述激光雷达包括EEL激光器，在所述分光装置光束入射表面的平面内，所述第一区的形状为圆形，即所述分光装置的第一区为在快轴方向和慢轴方向上长度相等的圆形。

本实用新型一些实施例中，所述分光装置为异形分光装置，结合参考图9，示出了图6所示分光装置实施例中所述分光装置的放大结构示意图。

本实施例中，所述分光装置120的第一区121反射所述发射光111a至所述目标物100；所述分光装置120包括入射面124、背面125和多个连接面(连接面126a、连接面126b等)，所述入射面124和所述背面125相背设置，所述连接面(连接面126a、连接面126b等)位于所述入射面124和所述背面125之间，所述发射光111a投射至所述入射面124；靠近所述激光雷达的发射模块110(如图6所示)的连接面126a背向所述激光雷达的接收装置130，以避免发射光111d被所述连接面126a偏转至所述接收装置130。因此连接面126a朝向激光雷达的接收模块130反射光束得以有效减少，从而能够达到抑制杂散光、减小对回波光干扰的目的。

如图9所示，朝向所述发射模块110的连接面126a的法线方向与所述回波光111c的方向向量的夹角大于或等于90°，即朝向所述发射模块110的连接面126a的法线方向与所述回波光111c的方向向量的夹角为钝角，从而使得所述连接面126a的法线方向朝向远离所述激光雷达的接收装置130的方向。

具体的，如图6所示，本实施例中，部分所述发射光111a的光轴与部分所述回波光111c光轴正交，所述发射光以角度θ入射至所述入射面124；朝向所述发射模块110的连接面126a与所述入射面124的法线负方向的夹角大于或等于θ。如图9所示，朝向所述发射模块110的连接面126a与所述入射面124延伸方向的夹角β小于或等于45°，其中角度θ和β互为余角，即朝向所述发射模块110的连接面126a与所述入射面124的法线负方向的夹角大于或等于45°。

此外，继续参考图9，本实施例中，背向所述发射模块110(如图6所示)的连接面126b平行于所述回波光111c，以尽量减小垂直所述回波光111c光轴的平面内，所述分光装置120的投影面积，从而减少所述分光装置120对回波光111c的影响。

需要说明的是，本实施例中，所述分光装置为异形分光装置的做法仅为一示例。本实用新型其他实施例中，所述分光装置的截面也可以是平行四边形。

参考图10，示出了本实用新型分光装置另一实施例的结构示意图。

本实施例中，所述激光雷达也是中心反射式的同轴收发激光雷达，即所述分光装置220的第一区反射所述发射光211a。本实施例与前述实施例相同之处，本实用新型在此不再赘述。本实施例与前述实施例不同之处在于，本实施例中，所述激光雷达还包括：遮光片240，所述遮光片240位于透射所述第一区的发射光111e的路径上。所述遮光片240能够吸收杂散光，从而减小对回波信号的干扰。

所述遮光片240独立设置于透射所述第一区的发射光111e的光路下游，且所述遮光片240的表面垂直于所述发射光111e的光轴。

需要说明的是，所述遮光片240的形状主要与所述发射装置210所产生发射光211a的光斑形状、大小相关。遮光片240大小需要遮挡所述分光装置220透射的所有残余发射光211e。此外所述遮光片240的面积不宜太大，以覆盖残余发射光211e的面积即可。尺寸太大会导致接收回波光211c的能量有一定的能量损耗，遮光片越大，回波光211e的能量损耗越大。所述遮光片240为薄片，其厚度尽量小。本实施例中，所述遮光片240的厚度小于0.5mm。

参考图11，示出了本实用新型分光装置再一实施例的结构示意图。

本实施例与前述实施例相同之处，本实用新型在此不再赘述。本实施例与前述实施例不同之处在于，本实施例中，所述遮光片340一端与所述分光装置320固定相连，例如，所述遮光片340的一端粘接于所述分光装置320背向所述发射装置的连接面上；另一端沿平行所述回波光311c的方向延伸。使遮光片340沿平行回波光311c的方向延伸，能够尽量降低遮光片340对回波光311c的影响，同时增大遮光片340面积，从而减小残余发射光对回波信号的干扰。

如图11所示，所述遮光片340的另一端延伸至所述接收模块330，且与所述接收模块330相接触。具体的，结合参考图12，所述激光雷达的接收装置330包括接收透镜331，所述遮光片340的另一端延伸至所述接收透镜331，与所述接收透镜331的表面相接触。使所述遮光片340的另一端与所述接收模块330相接触，从而能够为所述遮光片340提供额外的机械支撑，保证遮光片340稳定，降低机械振动的干扰，特别是在车载激光雷达中，能够减少振动干扰对光路的影响，提高激光雷达探测能力的稳定性。而且，所述遮光片340与所述接收透镜331接触到部分为软质材料，比如橡胶、硅胶，以避免镜面划伤。

此外，本实施例中，在高度方向(图12中箭头H所示)上，所述遮光片340的尺寸与所述接收透镜331的尺寸相等，从而可以不增加光学***的高度，同时高度一致容易固定。而且，所述遮光片340朝向所述激光雷达的接收模块330一侧的侧面形状与所述接收透镜331的表面形状相适应，以包围接收透镜331。

参考图13，示出了本实用新型分光装置再一实施例的结构示意图。

本实施例与前述实施例相同之处，本实用新型在此不再赘述。本实施例与前述实施例不同之处在于，本实施例中，所述激光雷达是中心透射式的同轴收发激光雷达，即如图13所示，所述分光装置420的第一区透射所述发射光411a至所述目标物400时，所述第二区的反射率与所述第一区的反射率不相等。

具体的，所述激光雷达的发射装置410产生的发射光411a透射所述分光装置420的第一区形成朝向三维空间出射的发射光；所述发射光被目标物400反射后形成回波光411b，投射至所述分光装置420的第二区的回波光411b被所述分光装置420完全反射至所述接收装置430；投射至所述第一区的回波光411b被所述第一区部分反射(如图13中光束411c所示)至所述接收装置430。

本实用新型一些实施例中，所述第一区421透射所述发射光411a至所述目标物100时，所述第二区的反射率大于所述第一区的反射率。具体的，所述第一区的反射率在2％～10％范围内；所述第二区完全反射所述回波光411b，例如，所述第二区的反射率大于95％。将所述第一区的反射率和所述第二区的反射率设置在合理范围内，能够在尽量不影响发射光强度的同时，提高近距离目标的回波信号强度。

本实施例中，所述分光装置420第一区具有2％～10％的反射率，因此投射至所述第一区的回波光中能够有2％～10％实现反射，进而被所述接收装置430采集，对于近距离测距的补盲基本已经足够，从而能够有效解决近距离目标的回波信号弱的问题。

相应的，本实用新型还提供一种激光雷达。

参考图6，示出了本实用新型激光雷达一实施例的光路结构示意图。

所述激光雷达包括：发射装置110，所述发射装置110适宜于产生所述发射光111a；接收装置130，所述接收装置130适宜于接收所述回波光111c；分光装置120，所述分光装置120为本实用新型的分光装置。

由于所述分光装置120为本实用新型的分光装置，即所述分光装置具有第一区和第二区，因此分光装置设置所述第一区，能够有效减少被所述分光装置120遮挡的回波光，所述激光雷达所采集回波信号较强，所述激光雷达具有较高的近场探测能力和较小的近场盲区。

所述分光装置120为本实用新型的分光装置，因此所述分光装置120的具体技术方案参考前述分光装置120的实施例，本实用新型在此不再赘述。

需要说明的是，本实施例中，所述激光雷达为同轴激光雷达，即经所述分光装置120作用的发射光111a与所述回波光111b同轴。具体的，所述激光雷达为采用中心反射式的同轴收发的激光雷达。

还需要说明的是，本实施例中，所述激光雷达还包括：转镜(图中未示出)，经所述分光装置120作用的发射光111b经所述转镜反射后向三维空间出射；经所述转镜反射后，所述回波光111c经所述分光装置120作用后被所述接收装置130接收。具体的，所述转镜位于所述分光装置120和所述激光雷达的出光口之间，用于实现对三维空间中的目标物的扫描。

综上，所述第一区和所述第二区对光束的作用效果不同：所述第一区反射所述发射光至所述目标物时，所述第二区的透射率与所述第一区的透射率不相等；或所述第一区透射所述发射光至所述目标物时，所述第二区的反射率与所述第一区的反射率不相等，与所述激光雷达发射光位置相对应的第一区用以消除所述激光雷达的盲区。所以分光装置设置所述第一区，能够有效减少被所述分光装置遮挡的回波光，以提高所采集回波信号强度，从而达到提高近场探测能力、减小近场盲区的目的。

而且，所述第一区反射所述发射光时，所述第一区的透射率在2％～10％范围内；所述第一区透射所述发射光时，所述第一区的反射率在2％～10％范围内。将所述第一区的透射率或反射率设置在合理范围内，能够在尽量不影响发射光强度的同时，提高近距离目标的回波信号强度。

另外，所述第一区反射所述发射光至所述目标物时，所述分光装置包括入射面、背面和多个连接面，所述入射面和所述背面相背设置，所述连接面位于所述入射面和所述背面之间，所述发射光投射至所述入射面；靠近所述激光雷达的发射模块的连接面背向所述激光雷达的接收装置。由于靠近所述激光雷达的发射模块的连接面背向所述激光雷达的接收装置，因此连接面朝向激光雷达的接收模块反射光束得以有效减少，从而能够达到抑制杂散光、减小对回波光干扰的目的。

此外，所述第一区反射所述发射光至所述目标物时，所述分光装置包括入射面、背面和多个连接面，所述入射面和所述背面相背设置，所述连接面位于所述入射面和所述背面之间，所述发射光投射至所述入射面；背向所述发射模块的连接面平行于所述回波光，以尽量减少所述分光装置对回波光的影响。

进一步，所述第一区反射所述发射光至所述目标物时，所述激光雷达还包括：遮光片，所述遮光片位于透射所述第一区的发射光的光路上。所述遮光片能够吸收杂散光，从而减小对回波信号的干扰。

再进一步，所述遮光片一端与所述分光装置固定相连，另一端沿平行所述回波光的方向延伸。使沿平行回波光的方向延伸，能够尽量减少遮光片设置对回波光的影响，以保证回波信号强度、保证探测能力。

另外，所述遮光片一端与所述分光装置固定相连，另一端沿平行所述回波光的方向延伸；且所述激光雷达的接收模块包括接收透镜，所述遮光片的另一端延伸至所述接收透镜，与所述接收透镜的表面相接触。所述遮光片的另一端与所述接收透镜的表面相接触，从而能够为所述遮光片提供额外的机械支撑，保证遮光片稳定，降低机械振动的干扰，特别是在车载激光雷达中，能够减少振动干扰对光路的影响，提高激光雷达探测能力的稳定性。

虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (21)

1.一种分光装置，所述分光装置适用于同轴收发的激光雷达，其特征在于，

所述激光雷达的发射光经目标物反射后形成回波光；

所述分光装置包括：

第一区，所述第一区与所述激光雷达的发射光位置相对应，所述第一区用于消除所述激光雷达的盲区；

第二区，所述第二区包围所述第一区；

所述第一区反射所述发射光至所述目标物时，所述第二区的透射率与所述第一区的透射率不相等；

或所述第一区透射所述发射光至所述目标物时，所述第二区的反射率与所述第一区的反射率不相等。

2.如权利要求1所述的分光装置，其特征在于，所述第一区反射所述发射光至所述目标物时，所述第一区透射部分所述回波光，所述第二区透射所述回波光。

3.如权利要求2所述的分光装置，其特征在于，所述第二区的透射率大于所述第一区的透射率。

4.如权利要求1～3中任一项所述的分光装置，其特征在于，所述第一区的透射率在2％～10％范围内。

5.如权利要求1所述的分光装置，其特征在于，所述第一区透射所述发射光至所述目标物时，所述第一区部分反射所述回波光，所述第二区反射所述回波光。

6.如权利要求4所述的分光装置，其特征在于，所述第二区的反射率大于所述第一区的反射率。

7.如权利要求1、5或6所述的分光装置，其特征在于，所述第一区的反射率在2％～10％范围内。

8.如权利要求1所述的分光装置，其特征在于，在所述分光装置光束入射表面的平面内，所述第一区的形状与所述发射光在所述分光装置表面的光斑形状相同。

9.如权利要求8所述的分光装置，其特征在于，所述激光雷达包括VCSEL激光器，在所述分光装置光束入射表面的平面内，所述第一区的形状为椭圆形；

或所述激光雷达包括EEL激光器，在所述分光装置光束入射表面的平面内，所述第一区的形状为圆形。

10.如权利要求1所述的分光装置，其特征在于，所述第一区反射所述发射光至所述目标物时，所述分光装置包括入射面、背面和多个连接面，所述入射面和所述背面相背设置，所述连接面位于所述入射面和所述背面之间，所述发射光投射至所述入射面；

朝向所述激光雷达的发射模块的连接面背向所述激光雷达的接收装置。

11.如权利要求10所述的分光装置，其特征在于，朝向所述发射模块的连接面的法线方向与所述回波光的方向向量的夹角大于或等于90°。

12.如权利要求11所述的分光装置，其特征在于，部分所述发射光的光轴与部分所述回波光的光轴正交，所述发射光以角度θ入射至所述入射面；

朝向所述发射模块的连接面与所述入射面的法线负方向的夹角大于或等于θ。

13.如权利要求1所述的分光装置，其特征在于，所述第一区反射所述发射光至所述目标物时，所述分光装置包括入射面、背面和多个连接面，所述入射面和所述背面相背设置，所述连接面位于所述入射面和所述背面之间，所述发射光投射至所述入射面；

背向所述发射模块的连接面平行于所述回波光。

14.如权利要求1所述的分光装置，其特征在于，所述第一区反射所述发射光至所述目标物时，所述激光雷达还包括：遮光片，所述遮光片位于透射所述第一区的发射光的路径上。

15.如权利要求14所述的分光装置，其特征在于，所述遮光片一端与所述分光装置固定相连，另一端沿平行所述回波光的方向延伸。

16.如权利要求14所述的分光装置，其特征在于，所述激光雷达的接收装置包括接收透镜，所述遮光片的另一端延伸至所述接收透镜，与所述接收透镜的表面相接触。

17.如权利要求16所述的分光装置，其特征在于，所述遮光片朝向所述激光雷达的接收模块一侧的侧面的形状与所述接收透镜的表面形状相适应。

18.如权利要求16所述的分光装置，其特征在于，在高度方向上，所述遮光片的尺寸与所述接收透镜的尺寸相等，所述高度方向与所述发射光和所述回波光均正交。

19.一种激光雷达，其特征在于，包括：

发射装置，所述发射装置适宜于产生所述发射光；

接收装置，所述接收装置适宜于接收所述回波光；

分光装置，所述分光装置为权利要求1～18任一项所述的分光装置。

20.如权利要求19所述的激光雷达，其特征在于，经所述分光装置作用的所述发射光与所述回波光同轴。

21.如权利要求19所述的激光雷达，其特征在于，还包括：转镜，经所述分光装置作用的所述发射光经所述转镜反射后向三维空间出射；经所述转镜反射后，所述回波光经所述分光装置作用后被所述接收装置接收。

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