CN106405525A - 一种基于飞行时间原理的激光雷达光路系统 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于雷达设备领域，提供了一种基于飞行时间原理的激光雷达光路系统。所述光路系统包括壳体，以及位于所述壳体内部、可对目标范围环境进行转动扫描的激光发射接收装置；所述激光发射接收装置包括激光发射模块；以及设于所述激光发射模块一侧的反射光接收模块；其中，所述激光发射模块与所述反射光接收模块的光路之间，设有用于阻隔发射激光在壳体上产生对所述反射光接收模块的回光干扰的隔光件。相对于现有技术，本发明通过在激光发射模块与反射光接收模块的光路之间，设置隔光件来阻隔激光在激光雷达内部产生的漫反射回光，从而降低反射光接收模块受回光干扰的机会，提高激光雷达的测距精度及工作过程中的可靠度。
Description
技术领域
本发明属于雷达设备领域，尤其涉及一种基于飞行时间原理的激光雷达光路系统。
背景技术
激光雷达具有精准度高、作业速度快和效率高等优势，广泛应用与汽车自动驾驶、机器人定位导航、空间环境测绘、安保安防等领域。激光雷达(LiDAR)是通过发射激光束来探测目标位置、速度等特征量的雷达系统，具有测量精度高、方向性好等优点，在军事领域以及民用的地理测绘等领域都有广泛的应用。由于激光雷达可以形成精度高达厘米级的3D环境地图，因此在ADAS及无人驾驶系统中具有重要作用。激光雷达运作时，只需进行非接触扫描可以在短时间内获取物体和环境空间点的三维数据和信息，由于收集的数据是以点的形式组成，所以这些数据被称作点云数据，其最大的特点是可以进行后期的处理，依靠获取的数据便能够建立完整的三维立体模型，而如今随着商用GPS及IMU(惯性测量单元)的发展，通过LIDAR从移动平台上(比如在机器人、飞机上)获得高精度的数据已经成为可能并被广泛应用。
现有的基于飞行时间原理的激光雷达一般采用激光发射和接收模块并排放置的方式，由于雷达内部结构需要在电机的带动下进行高速旋转才能实现全方位扫描探测功能，而雷达外壳是不允许转动的，因而雷达内部结构与外壳的透光罩之间必须保持一定的间距。在激光雷达的工作过程中，激光器发射的部分激光需要穿透外壳的透光罩才能发射到目标物体上，但透光罩并不能保证激光百分百通过，总会有少量的光线在透光罩的作用下形成漫反射，进而使激光接收模块产生一定的回光信号。
所以，现有技术的设计会增加了激光雷达的探测信号噪声，进而影响激光雷达的测距精度，降低设备的可靠性。
发明内容
本发明实施例提供一种基于飞行时间原理的激光雷达光路系统，旨在解决现有技术的设计会增加了激光雷达的探测信号噪声，进而影响激光雷达的测距精度，降低设备的可靠性的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种基于飞行时间原理的激光雷达光路系统，所述光路系统包括壳体，以及位于壳体内部、可对目标范围环境进行转动扫描的激光发射接收装置；
所述激光发射接收装置包括：
激光发射模块；以及
设于所述激光发射模块一侧的反射光接收模块；
其中，所述激光发射模块与所述反射光接收模块的光路之间，设有用于阻隔发射激光在壳体上产生对所述反射光接收模块的回光干扰的隔光件。
本发明实施例通过在激光发射模块与反射光接收模块的光路之间，设置隔光件来阻隔激光在激光雷达内部产生的漫反射回光，从而降低反射光接收模块受回光干扰的机会，提高激光雷达的测距精度及工作过程中的可靠度。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的一种激光雷达光路系统剖面结构图；
图2是本发明实施例一提供的一种激光雷达光路系统俯视图；
图3是本发明实施例二提供的一种激光雷达光路系统剖面结构图；
图4是本发明实施例三提供的一种激光雷达光路系统结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例通过在激光发射模块与反射光接收模块的光路之间，设置隔光件来阻隔激光在激光雷达内部产生的漫反射回光，从而降低反射光接收模块受回光干扰的机会，提高激光雷达的测距精度及工作过程中的可靠度。
实施例一
参见图1，为本发明实施例一中提供的一种激光雷达光路系统结构，为了便于说明，本实施例仅对与本发明相关的内容进行叙述，详述如下：
在本发明实施例中，光路系统包括壳体1，以及位于壳体1内部、可对目标范围环境进行转动扫描的激光发射接收装置2；激光发射接收装置2包括激光发射模块21；以及设于激光发射模块21一侧的反射光接收模块22；其中，激光发射模块21与反射光接收模块22的光路之间，设有用于阻隔发射激光在壳体1上产生对反射光接收模块22的回光干扰的隔光件3。在激光发射模块21及反射光接收模块22之间设置隔光件3，一方面可以避免激光发射光路与激光接收光路相互干扰，还能减少激光发射过程中在壳体1上反光所造成的回光干扰，提高激光雷达的测距精度。
作为本发明一个实施例，激光发射模块21包括激光器211；以及对激光器211的发射光路进行遮光的第一遮光件212；反射光接收模块22包括激光探测器221；以及与第一遮光件212相靠，对所述激光探测器221的接收光路进行遮光的第二遮光件222。第一遮光件212及第二遮光件222内表面与外表面均可涂覆吸光材料，以保护激光发射及接收光路不受干扰，增强测距的可靠性。可以理解的是，激光器211及激光探测器221均为采用基于飞行时间原理所现有常用模块，可以采用光纤激光器211、二极管激光器211等形式的激光器211。而激光探测器221通常包括聚光模块及光电探测模块。激光器211及激光探测器221具体的结构、位置及型号均可参照现有的设计，本发明实施例对此不作限定。
在本发明实施例中，第一遮光件212与第二遮光件222为水平放置的筒状结构，且所述第一遮光件212与所述第二遮光件222上下相对。该设计可以优化激光雷达的光路结构，提高激光雷达的精准度，当然，可以理解的是，第一遮光件212与第二遮光件222之间的相对位置，可以根据需要设计，例如设计成左右相对等，本发明实施例对此不作限定。
参见图2，为本发明实施例提供的一种激光雷达光路系统俯视结构，在本发明实施例中，壳体1为内部形成空腔的柱状结构，隔光件3为水平设于壳体1上的环形板状结构。可以看出，激光发射接收装置2与隔光件3之间设有一空隙，以方便激光发射接收装置2工作过程中的转动扫描，避免激光发射装置与隔光件3产生物理摩擦。同时，环形板状结构可以保证激光发射接收装置2在转到无论哪个角度上，隔光件3均能对其中的反射光接收模块22起到隔离回光的作用。
在本发明实施例中，隔光件3靠近第一遮光件212及第二遮光件222相靠之处的前端。具体的，隔光件3因其设于壳体1上，且与第一遮光件212及第二遮光件222的相靠之处抵近，可以保证隔离回光的效果，提高激光雷达的测距精准度。
在本发明实施例中，隔光件3表面设有可吸收激光在壳体1上的回光的吸光层。在隔光件3表面设置吸光层，可以有效提高回光的吸收效率，同时可以避免回光在隔光件3上产生二次反射，影响反射光接收模块22的精确度。
实施例二
参见图3，为本发明实施例二中提供的一种激光雷达光路系统的剖面结构，为了便于说明，本实施例仅对与本发明相关的内容进行叙述，详述如下：
在本发明实施例中，与实施例一相比，其不同之处在于第一遮光件212、第二遮光件222与隔光件3之间的相互位置关系。除了以上所说的不同之处，其他部分具体实施方式均可参考实施例一的描述。
作为本发明一个实施例，第一遮光件212位于第二遮光件222上方，第一遮光件212的轴向长度小于第二遮光件222的轴向长度，且隔光件3一端的下部与第二遮光件222外侧面顶部相抵近。
在本发明实施例中，第一遮光件212的轴向长度小于第二遮光件222的轴向长度，便于外壳可以制造成具有一定倾斜度的圆台状结构，使得激光在穿透外壳中的透光罩时，若产生回光也会因为外壳的倾斜度而斜向下射向隔光板；另一方面，隔光件3一端的下部与第二遮光件222外侧面顶部相抵近，如此设计可以使得第一遮光件212、第二遮光件222与隔光件3之间产生相对位置的错位，使得第二遮光件222与隔光件3所在的空间，与第一遮光件212所在的空间相隔离。实施例二中隔光板与第一遮光件212、第二遮光件222之间的相对位置，大大增强隔光件3的隔光效果，使得激光雷达在工作的过程中，可以有效避免激光发射后在壳体1内部产生漫反射，从而造成反射光接收模块22接收到回光噪声的问题，大大提高激光雷达的测距精准度及可靠度。
在本发明实施例中，隔光件3的上表面与第一遮光件212内侧面底部位于同一平面。可以理解的是，这样设计可以使得第一遮光件212一端所设置的激光器211发射的激光不会受到隔光件3的阻隔，使得激光雷达设置隔光件3不会影响到其正常的工作性能。
实施例三
参见图4，为本发明实施例三中提供的一种激光雷达光路系统的剖面结构，为了便于说明，本实施例仅对与本发明相关的内容进行叙述，详述如下：
在本发明实施例中，与实施例一和实施例二相比，其不同之处在于第一遮光件212、第二遮光件222与隔光件3之间的相互位置关系。除了以上所说的不同之处，其他部分具体实施方式均可参考实施例一的描述。
作为本发明一个实施例，第一遮光件212位于第二遮光件222下方，第一遮光件212的轴向长度大于第二遮光件222的轴向长度，且隔光件3一端的上部与所述第二遮光件222外侧面底部相抵近。如此设计可以使得第一遮光件212、第二遮光件222与隔光件3之间产生相对位置的错位，使得第二遮光件222与隔光件3所在的空间，与第一遮光件212所在的空间相隔离。该设计与实施例二具有相似性，但当激光器211与激光探测器221位置相互置换的时候，隔光件3的位置同样需要进行调整，以大大增强隔光件3的隔光效果，使得激光雷达在工作的过程中，可以有效避免激光发射后在壳体1内部产生漫反射，从而造成反射光接收模块22接收到回光噪声的问题，大大提高激光雷达的测距精准度及可靠度。
在本发明实施例中，隔光件3的下表面与第一遮光件212内侧面顶部位于同一平面。可以理解的是，这样设计可以使得第一遮光件212一端所设置的激光器211发射的激光不会受到隔光件3的阻隔，使得激光雷达设置隔光件3不会影响到其正常的工作性能。
总而言之，本发明实施例通过在激光发射模块与反射光接收模块的光路之间，设置隔光件来阻隔激光在激光雷达内部产生的漫反射回光，且通过设置第一遮光件、第二遮光件与隔光件之间的相对位置，使得第二遮光件与隔光件所在的空间，与第一遮光件所在的空间相隔离，大大增强隔光件的隔光效果，使得激光雷达在工作的过程中，可以有效避免激光发射后在壳体内部产生漫反射，从而造成反射光接收模块接收到回光噪声的问题，大大提高激光雷达的测距精准度及可靠度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于飞行时间原理的激光雷达光路系统，其特征在于，所述光路系统包括壳体，以及位于所述壳体内部、可对目标范围环境进行转动扫描的激光发射接收装置；
所述激光发射接收装置包括：
激光发射模块；以及
设于所述激光发射模块一侧的反射光接收模块；
其中，所述激光发射模块与所述反射光接收模块的光路之间，设有用于阻隔发射激光在壳体上产生对所述反射光接收模块的回光干扰的隔光件。
2.如权利要求1所述的基于飞行时间原理的激光雷达光路系统，其特征在于，所述激光发射模块包括：
激光器；以及
对所述激光器的发射光路进行遮光的第一遮光件；
所述反射光接收模块包括：
激光探测器；以及
与所述第一遮光件相靠，对所述激光探测器的接收光路进行遮光的第二遮光件。
3.如权利要求2所述的基于飞行时间原理的激光雷达光路系统，其特征在于，所述第一遮光件与所述第二遮光件为轴向水平放置的筒状结构，且所述第一遮光件与所述第二遮光件上下相对。
4.如权利要求3所述的基于飞行时间原理的激光雷达光路系统，其特征在于，所述壳体为内部形成空腔的柱状结构，所述隔光件为水平设于所述壳体上的环形板状结构。
5.如权利要求4所述的基于飞行时间原理的激光雷达光路系统，其特征在于，所述隔光件靠近所述第一遮光件及第二遮光件相靠之处的前端。
6.如权利要求4所述的基于飞行时间原理的激光雷达光路系统，其特征在于，所述第一遮光件位于所述第二遮光件上方，所述第一遮光件的轴向长度小于所述第二遮光件的轴向长度，且所述隔光件一端的下部与所述第二遮光件外侧面顶部相抵近。
7.如权利要求6所述的基于飞行时间原理的激光雷达光路系统，其特征在于，所述隔光件的上表面与所述第一遮光件内侧面底部位于同一平面。
8.如权利要求4所述的基于飞行时间原理的激光雷达光路系统，其特征在于，所述第一遮光件位于所述第二遮光件下方，所述第一遮光件的轴向长度大于所述第二遮光件的轴向长度，且所述隔光件一端的上部与所述第二遮光件外侧面底部相抵近。
9.如权利要求8所述的基于飞行时间原理的激光雷达光路系统，其特征在于，所述隔光件的下表面与所述第一遮光件内侧面顶部位于同一平面。
10.如权利要求1-9任一项所述的基于飞行时间原理的激光雷达光路系统，其特征在于，所述隔光件表面设有可吸收激光在所述壳体上的回光的吸光层。
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