CN220552981U - 一种激光雷达 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种激光雷达，包括壳体，以及设置于所述壳体中的光发射组件、鲍威尔棱镜、分束镜、汇聚透镜和光接收组件，光发射组件用于发射探测光束；鲍威尔棱镜用于将探测光束汇聚处理成一条一字型光束；分束镜用于将鲍威尔棱镜出来的一字型光束分束成至少两条平行的一字型光束；汇聚透镜用于将至少两条平行的一字型光束遇到目标后得到的反射光汇聚至光接收组件；光接收组件用于接收经汇聚透镜汇聚后的反射光。通过在鲍威尔棱镜后增加分束镜，使得鲍威尔棱镜出射的一字型光束在竖直向上经分束镜分成平行的至少两束一字型光束射出，能增加激光雷达在竖直向的探测范围，提升激光雷达的探测灵敏度。

Description

一种激光雷达

技术领域

本申请属于激光探测技术领域，具体涉及一种激光雷达。

背景技术

激光雷达(light detection and ranging，LiDAR)，是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达***。激光雷达的工作原理是向目标发射探测信号(激光束),然后将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数，从而对目标进行探测和识别。

目前，激光雷达一般在光发射组件发出光束后，通过汇聚镜汇聚成一条光束，但在物体下部存在阴影/深色等情况时，会出现识别不出的情况，导致激光雷达的灵敏度较低。

实用新型内容

为解决现有技术中在物体下部存在阴影/深色等情况时，激光雷达会出现识别不出的情况，导致激光雷达的灵敏度较低的技术问题，本申请提供一种激光雷达。

本申请提供一种激光雷达，包括壳体，以及设置于所述壳体中的光发射组件、鲍威尔棱镜、分束镜、汇聚透镜和光接收组件，其中：

所述光发射组件、所述鲍威尔棱镜和所述分束镜依次设置于所述壳体中；

所述光发射组件用于向目标发射探测光束；

所述鲍威尔棱镜用于将所述探测光束汇聚处理成一条一字型光束；

所述分束镜用于将所述鲍威尔棱镜出来的所述一字型光束分束成至少两条平行的一字型光束；

所述汇聚透镜用于将所述至少两条平行的一字型光束遇到目标后得到的反射光汇聚至光接收组件；

所述光接收组件与所述光发射组件并排设置于所述壳体中，用于接收经所述汇聚透镜汇聚后的反射光。

进一步的，所述壳体设置有第一固定孔，所述光发射组件、所述鲍威尔棱镜和所述分束镜安装于所述第一固定孔中，所述第一固定孔的轴线与水平面的夹角为锐角，以使得所述探测光束斜向上射出。

进一步的，所述壳体设置有第二固定孔，所述第二固定孔与所述第一固定孔间隔设置，所述汇聚透镜和光接收组件安装于所述第二固定孔中。

进一步的，所述光发射组件插接于所述第一固定孔的一端，所述光接收组件插接于所述第二固定孔靠近所述光发射组件的一端。

进一步的，所述鲍威尔棱镜和所述分束镜的轴线与所述探测光束位于同一直线上。

进一步的，还包括设置于所述光发射组件和所述鲍威尔棱镜之间的准直透镜，所述准直透镜用于将所述光发射组件发出的光束准直为平行光后提供给所述鲍威尔棱镜。

进一步的，还包括支架，所述支架与所述光发射组件连接，所述准直透镜安装于所述支架上。

进一步的，还包括设置于所述汇聚透镜与所述光接收组件之间的滤波片。

进一步的，所述光接收组件包括光窗，所述滤波片贴装于所述光窗上。

进一步的，所述汇聚透镜采用广角透镜。

根据本申请提供的一种激光雷达，具有如下技术效果：

通过在鲍威尔棱镜后增加分束镜，使得鲍威尔棱镜出射的一条一字型光束，在竖直向上，经分束镜分成平行的至少两束一字型光束射出，能增加激光雷达在竖直向的探测范围，在物体下部存在阴影/深色等情况时或者存在外界光照射等环境光干扰的情况下，如果一束光束在这些区域没能识别出来，由于分布在纵向上的不同位置，其他光束能在一定程度上避开这些区域，从而被识别出来。本实用新型提升了激光雷达的深色物体检出率和环境光抗干扰能力，能提升激光雷达的探测灵敏度。

附图说明

图1示出了本申请实施例中，激光雷达的剖视图。

附图标记说明：1-壳体，11-第一固定孔，12-第二固定孔；2-光发射组件；3-准直透镜；4-鲍威尔棱镜；5-分束镜；6-光接收组件，61-光窗；7-汇聚透镜；8-滤波片；9-支架。

具体实施方式

为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，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的一部分实施例，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，都属于本申请保护的范围。

参照图1所示，本申请的实施例提供一种激光雷达，包括壳体1，以及设置于所述壳体1中的光发射组件2、鲍威尔棱镜4、分束镜5、汇聚透镜7和光接收组件6，其中：

所述光发射组件2、所述鲍威尔棱镜4和所述分束镜5依次设置于所述壳体1中；

所述光发射组件2用于向目标发射探测光束；

所述鲍威尔棱镜4用于将所述探测光束汇聚处理成一条一字型光束；

所述分束镜5用于将所述鲍威尔棱镜4出来的所述一字型光束分束成至少两条平行的一字型光束；

所述汇聚透镜7用于将所述至少两条平行的一字型光束遇到目标后得到的反射光汇聚至光接收组件6；

所述光接收组件6与所述光发射组件2并排设置于所述壳体1中，用于接收经所述汇聚透镜7汇聚后的反射光。

本实施例中，鲍威尔棱镜4是一种光学划线棱镜,能使激光束通过后可以最优化地划成光密度均匀、稳定性好、直线性好的一条一字型光束。分束镜5用于将鲍威尔棱镜4输出的一束一字型光束，分为两束或多束一字型光束输出。

本实用新型实施例提出的激光雷达，通过在鲍威尔棱镜4后增加分束镜5，使得鲍威尔棱镜4出射的一条一字型光束，在竖直向上，经分束镜5分成平行的至少两束一字型光束射出，能增加激光雷达在竖直向的探测范围，在物体下部存在阴影/深色等情况时或者存在外界光照射等环境光干扰的情况下，如果一束光束在这些区域没能识别出来，由于分布在纵向上的不同位置，其他光束，能在一定程度上避开了这些区域，就能识别出来，一定程度上提升了激光雷达的深色物体检出率和环境光抗干扰能力，能提升激光雷达的探测灵敏度。

在一些实施例中，所述壳体1设置有第一固定孔11，所述光发射组件2、所述鲍威尔棱镜4和所述分束镜5安装于所述第一固定孔11中；对于一些安装高度较低的应用场景，比如应用于扫地机器人上时，由于安装高度较低，而一般物体下部更容易存在阴影，容易造成激光雷达探测不出来，为提升激光雷达探测灵敏度，所述第一固定孔11的轴线与水平面的夹角为锐角，以使得所述探测光束斜向上射出。比如固定孔轴线与水平面倾角为5°，将光发射组件2固定在壳体1上后，光发射组件2发射的探测光束会与水平面成5°夹角斜向上射出，相比发射光水平射出的结构，增加了激光雷达的探测高度，也能避免在物体下部存在阴影/深色情况或者存在外界环境光照射等影响的情况下出现的识别不出的问题，能提升激光雷达的探测灵敏度。

在一些实施例中，所述壳体1设置有第二固定孔12，所述第二固定孔12与所述第一固定孔11间隔设置，所述汇聚透镜7和光接收组件6安装于所述第二固定孔12中。通过所述汇聚透镜7和光接收组件6安装于所述第二固定孔12中，实现光接收组件6和光发射3组件并排设置。

在一些实施例中，所述光发射组件2插接于所述第一固定孔11的一端，所述光接收组件6插接于所述第二固定孔12靠近所述光发射组件2的一端。通过光发射组件2插接于所述第一固定孔11的一端，所述光接收组件6插接于所述第二固定孔12靠近所述光发射组件2的一端，便于光发射组件2和光接收组件6的安装，提高装置的装配效率。

实际生产中，光发射组件2和光接收组件6，经过耦合光路后，与壳体1固定连接，比如通过环氧胶粘接固定。

在一些实施例中，所述鲍威尔棱镜4和所述分束镜5的轴线与所述探测光束位于同一直线上。通过所述鲍威尔棱镜4和所述分束镜5的轴线与所述探测光束位于同一直线上，使得鲍威尔棱镜4能够件更多的光汇聚为一条一字型光束，提高光束的亮度和射出的距离，提高探测的量程和准确性，进而能提升分束镜分出的光束强度，从而提升激光雷达的探测灵敏度。

在一些实施例中，所述激光雷达还包括设置于所述光发射组件2和所述鲍威尔棱镜4之间的准直透镜3，所述准直透镜3用于将所述光发射组件2发出的光束准直为平行光后提供给所述鲍威尔棱镜4。准直透镜3用于将所述光发射组件2发出的光束准直为平行光后，可以更好的将光汇聚为一条一字型光束，提高装置的准确性。

在一些实施例中，所述激光雷达还包括支架9，所述支架9与所述光发射组件2连接，所述准直透镜3安装于所述支架9上。先在壳体1外，将准直透镜3通过支架9安装于光发射组件2上，将光发射组件2与准直透镜3一起***第一固定孔11即可安装固定，可以使装配更加简单快捷。

在一些实施例中，所述激光雷达还包括设置于所述汇聚透镜7与所述光接收组件6之间的滤波片8。通过滤波片8可以过滤外界物体反射的杂散光，避免外界物体反射的杂散光影响光接收组件6的探测结果，提高探测的准确性。

在一些实施例中，所述光接收组件6包括光窗61，所述滤波片8贴装于所述光窗61上。可先在壳体1外，将滤波片8贴装于所述光窗61上，再将光接收组件6与滤波片8一起***第二固定孔12中，可以使装配更加简单快捷。

在一些实施例中，所述汇聚透镜7采用广角透镜。由于广角透镜对反射光束的宽容度更大，可以将更多的反射光束汇聚至光接收组件6，提高装置的稳定性，也可以增大竖直方向上的探测范围，从而提高探测的灵敏度。

激光雷达的工作原理是：光发射组件2发射光束，经准直透镜3准直成平行光，该平行光经鲍威尔棱镜4汇聚处理成一条均衡的一字型光束；一字型光束经分束镜5分束成多条平行的一字型光束射出；射出的多条一字型探测光束，若遇到障碍物则会反射，反射光会通过汇聚透镜7被汇聚至光接收组件6处，根据光接收组件6接收到的信号，***判定前方是否有障碍物。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

另外，在本申请中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

尽管已经示出和描述了本申请的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种激光雷达，其特征在于，包括壳体，以及设置于所述壳体中的光发射组件、鲍威尔棱镜、分束镜、汇聚透镜和光接收组件，其中：

所述光发射组件、所述鲍威尔棱镜和所述分束镜依次设置；

所述光发射组件，用于发射探测光束；

所述鲍威尔棱镜，用于将所述探测光束汇聚处理成一条一字型光束；

所述分束镜，用于将所述鲍威尔棱镜出来的所述一字型光束分束成至少两条平行的一字型光束；

所述汇聚透镜，用于将所述至少两条平行的一字型光束遇到目标后得到的反射光汇聚至光接收组件；

所述光接收组件与所述光发射组件并排设置，用于接收经所述汇聚透镜汇聚后的反射光。

2.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述壳体设置有第一固定孔，所述光发射组件、所述鲍威尔棱镜和所述分束镜安装于所述第一固定孔中，所述第一固定孔的轴线与水平面的夹角为锐角，以使得所述探测光束斜向上射出。

3.根据权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，所述壳体设置有第二固定孔，所述第二固定孔与所述第一固定孔间隔设置，所述汇聚透镜和光接收组件安装于所述第二固定孔中。

4.根据权利要求3所述的激光雷达，其特征在于，所述光发射组件插接于所述第一固定孔的一端，所述光接收组件插接于所述第二固定孔靠近所述光发射组件的一端。

5.根据权利要求4所述的激光雷达，其特征在于，所述鲍威尔棱镜和所述分束镜的轴线与所述探测光束位于同一直线上。

6.根据权利要求5所述的激光雷达，其特征在于，还包括设置于所述光发射组件和所述鲍威尔棱镜之间的准直透镜，所述准直透镜用于将所述光发射组件发出的光束准直为平行光后提供给所述鲍威尔棱镜。

7.根据权利要求6所述的激光雷达，其特征在于，还包括支架，所述支架与所述光发射组件连接，所述准直透镜安装于所述支架上。

8.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，还包括设置于所述汇聚透镜与所述光接收组件之间的滤波片。

9.根据权利要求8所述的激光雷达，其特征在于，所述光接收组件包括光窗，所述滤波片贴装于所述光窗上。

10.根据权利要求1-9任一项所述的激光雷达，其特征在于，所述汇聚透镜采用广角透镜。