CN109581328B - 一种激光雷达 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种激光雷达，该激光雷达包括：光收发组件、反射组件和环状的光隔离件，光收发组件包括用于发射第一激光束的发射组件和用于接收第二激光束的接收组件，且发射组件的出光侧和接收组件的入光侧位于同一侧；反射组件位于发射组件的出光侧，用于将第一激光束反射出去，以及将第二激光束反射至接收组件，反射组件能够绕旋转轴旋转，以调整第一激光束的发射方向和入射的第二激光束的方向；反射组件设在光隔离件的中空部分，用于阻隔第一激光束在激光雷达内部形成的杂散光进入接收组件。通过上述方式，本申请激光雷达能够减少进入接收组件的杂散光，降低杂散光对激光雷达测量精度的影响。

Description

一种激光雷达

技术领域

本申请涉及测量测绘技术领域，特别是涉及一种激光雷达。

背景技术

激光雷达通过其发射组件发射激光束打到外部物体上引起散射，并由其接收组件接收部分散射的激光束，根据激光测距原理，就可得到激光雷达到外部物体之间的距离。

现有的激光雷达发出的激光束在激光雷达内部形成的杂散光容易进入接收组件，从而影响激光雷达的测量精度。

发明内容

本申请主要解决的技术问题是提供一种激光雷达，能够减少进入接收组件的杂散光，降低杂散光对激光雷达测量精度的影响。

为解决上述技术问题，本申请采用的技术方案是：提供一种激光雷达，该激光雷达包括：光收发组件、反射组件和环状的光隔离件，光收发组件包括用于发射第一激光束的发射组件和用于接收第二激光束的接收组件，且发射组件的出光侧和接收组件的入光侧位于同一侧；反射组件位于发射组件的出光侧，用于将第一激光束反射出去，以及将第二激光束反射至接收组件，反射组件能够绕旋转轴旋转，以调整第一激光束的发射方向和入射的第二激光束的方向；反射组件设在光隔离件的中空部分，用于阻隔第一激光束在激光雷达内部形成的杂散光进入接收组件。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请提供的激光雷达具有围设于反射组件的光隔离件，光隔离件用于阻隔光收发组件的发射组件发射的第一激光束在激光雷达内部形成的杂散光，进而减少进入与发射组件位于同一侧的接收组件的杂散光，降低杂散光对激光雷达测量精度的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本申请中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

图1是本申请激光雷达一实施方式的爆炸示意图；

图2是图1中旋转件一实施方式的结构示意图；

图3是本申请激光雷达一实施方式的剖视示意图；

图4是图1中壳体和光收发组件一实施方式的俯视示意图。

具体实施方式

下面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一部分实施例，而不是全部实施例。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的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。

请参阅图1，图1是本申请激光雷达一实施方式的爆炸示意图。激光雷达1包括：光收发组件10、反射组件20和环状的光隔离件30，光收发组件10包括用于发射第一激光束A1的发射组件101和用于接收第二激光束A2的接收组件102，且发射组件101的出光侧C和接收组件102的入光侧D位于同一侧；反射组件20位于发射组件101的出光侧C，用于将第一激光束A1反射出去，以及将第二激光束A2反射至接收组件102，反射组件20能够绕旋转轴B旋转，以调整第一激光束A1的发射方向和入射的第二激光束A2的方向；反射组件20设在光隔离件30的中空部分，用于阻隔第一激光束A1在激光雷达1内部形成的杂散光进入接收组件102。在一个实施场景中，光隔离件30围设反射组件20的中空部分为圆形、方形、椭圆形中的任一种，中空部分尺寸大于或等于反射组件20绕旋转轴B形成的旋转体，以使得反射组件20绕旋转轴B旋转时不碰触光隔离件30。在一个实施场景中，光隔离件30表面涂覆有黑色材料，以吸收尽可能多的第一激光束A1在激光雷达1内部形成的杂散光。在一个实施场景中，光隔离件30表面设有微小锯齿状凸起，以对杂散光进行多次反射进而消减杂散光的能量，从而减少进入激光雷达1的接收组件102的杂散光。在另一个实施场景中，光隔离件30表面除了可以设置微小的锯齿状凸起，还可以设置微小的柱状凸起、微小的圆弧状凸起任一种或两者以上的组合。在又一个实施场景中，光隔离件30表面还可以设置微小的凹槽。在一个实施场景中，光隔离件30可以用由金属材料制成，例如铝、钢铁等，光隔离件30表面可以做氧化处理。在另一个实施场景中，光隔离件30还可以由塑料制成，例如聚乙烯、聚氯乙烯等等。

通过上述实施方式，本申请激光雷达1具有围设于反射组件20的光隔离件30，光隔离件30用于阻隔光收发组件10的发射组件101发射的第一激光束A1在激光雷达1内部形成的杂散光，进而减少进入与发射组件101位于同一侧的接收组件102的杂散光，降低杂散光对激光雷达测量精度的影响。

请继续参阅图1，反射组件20包括反射镜201，在一个实施场景中，反射镜201为平面反射镜。反射镜201分别倾斜于发射组件101的发射光轴E1和接收组件102的接收光轴E2设置，在一个实施场景中，反射镜201与反射光轴E1和接收光轴E2的夹角为44-46度，例如44度、45度、46度。反射镜201在绕旋转轴B旋转时的任一位置在设定平面(图中未标示)上的正投影至少覆盖反射组件101和接收组件102，以使得反射镜201在绕旋转轴B旋转时的任一位置处都可以反射发射组件101发射的第一激光束A1以及反射接收组件102接收的第二激光束A2。其中，设定平面为经过旋转轴B与光收发组件10相交的设定点(图中箭头F所指)且与发射光轴E1和接收光轴E2垂直的平面。旋转轴B可以位于发射光轴E1与接收光轴E2之间，旋转轴B也可以位于其他位置。本实施方式不限制旋转轴B的具体位置。

激光雷达1还包括用于驱动反射组件20旋转的驱动件40，驱动件40设置于反射组件20远离光收发组件10的一侧。在一个实施场景中，驱动件40为直流电机、交流电机中的任一种。反射组件20还包括旋转件202，旋转件202的第一端部2021与反射镜201相连，旋转件202的第二端部2022与驱动件40相连。第二端部2022设有第一孔洞G1，驱动件40至少部分穿设于第一孔洞G1。在一个实施场景中，第一孔洞G1向第一端部2021延伸，以使得旋转件20为中空结构，从而驱动件40以较小的力驱动旋转件202旋转。在一个实施场景中，旋转件202由金属制成，例如铝、钢铁等。在另一个实施场景中，旋转件202由塑料制成，例如聚乙烯、聚氯乙烯等。

请继续参阅图1，激光雷达1还包括壳体50，用于容置光收发组件10，且开设有与光收发组件10尺寸匹配且相对设置的第二孔洞G2，以使得光收发组件10穿过第二孔洞G2发射第一激光束A1和接收第二激光束A2。在一个实施场景中，驱动件40设于至壳体50内，且与壳体50连接，以使得反射组件20与壳体50连接。

激光雷达1还包括透光罩60，透光罩60相对于第二孔洞G2设置于壳体50上，用于将反射组件20、光隔离件30包围于其内。透光罩60由塑料制成，例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、苯乙烯丙烯腈(AS)、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(MS)等等。光隔离件30与透光罩60连接，在一个实施场景中，光隔离件30与透光罩60连接，例如光隔离件30通过点胶与透光罩60连接，本实施方式不限制光隔离件30与透光罩60的连接方式。

请参阅图2，图2为图1中旋转件202一实施方式的结构示意图。第一端部2021的侧面设有至少一个槽道J，槽道J用于放置配重物，以使得旋转件202与反射镜201相连后的质心位于旋转轴B上，在一个实施场景中，槽道J的深度至少为4mm，例如4mm、5mm、6mm等等。第二端部2022设有码盘I，码盘I的边缘设有至少一个第一计数孔I1和至少一个与第一计数孔I1交错设置的第二计数孔I2，第一计数孔I1用于确定旋转件202的旋转角度，第二计数孔I2用于确定旋转件202的旋转周数。在一个实施场景中，第一计数孔I1等间隔设置，例如，相邻两个第一计数孔I1之间的弧度为π/180，第一计数孔的数量为270个，在其他实施场景中，相邻两个第一计数孔I1之间的弧度还可以为其他值，例如π/360、π/90等等。在一个实施场景中，第二计数孔I2等间隔设置，例如，相邻两个第二计数孔I2之间的弧度为π/180，第二计数孔I2的数量为1个、2个、3个等等。在一个实施场景中，激光雷达1还包括计数器(图中未标示)，计数器设有信号发射件和信号接收件，信号发射件和信号接收件分别位于码盘I边缘的两侧。

请结合参阅图3和图4，图3为本申请激光雷达1一实施方式的剖视示意图，图4为图1中壳体50和光收发组件10一实施方式的俯视示意图。光隔离件30上的至少部分位置K与设定点F所在的设定平面L之间的第一距离H与位置相对于设定平面L上经过设定点F的设定直线M的角度θ相关，其中，角度θ为位置K在设定平面L上的投影K’与设定点F之间的连线N与设定直线M之间的夹角。反射镜201中的第一交点O与设定平面L的第二距离a，发射组件101靠近接收组件102的边沿与旋转轴B的第三距离b，接收组件102靠近发射组件101的边沿与旋转轴B的第三距离c，其中，第一交点O为经过设定点F且与设定平面L垂直的直线与反射镜201相交的点。隔离件30上的每个位置K的第一距离H与位置的角度θ、第二距离a、第三距离b和第四距离c之间的关系满足以下公式：

H＝a+(b×cosθ+c×cosθ)/2

其中，设定点F为旋转轴B与光收发组件10相交的第二交点F，设定平面L为经过第二交点F且与发射光轴E1和接收光轴E2均垂直的平面，发射光轴E1在设定平面L上的第三交点P1、接收光轴E2在设定平面L上的第四交点P2与第二交点F位于同一直线M上，且第三交点P1、第四交点P2和第二交点F所在的直线为设定直线M。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种激光雷达，其特征在于，所述激光雷达包括：

光收发组件，包括用于发射第一激光束的发射组件和用于接收第二激光束的接收组件，且所述发射组件的出光侧和所述接收组件的入光侧位于同一侧；

反射组件，位于所述发射组件的出光侧，用于将所述第一激光束反射出去，以及将所述第二激光束反射至所述接收组件，所述反射组件能够绕旋转轴旋转，以调整所述第一激光束的发射方向和入射的所述第二激光束的方向；

环状的光隔离件，所述反射组件设在所述光隔离件的中空部分，且所述光隔离件围设于所述反射组件，用于阻隔所述第一激光束在所述激光雷达内部形成的杂散光进入所述接收组件；

驱动件，所述驱动件用于驱动所述反射组件旋转，且所述驱动件设置于所述反射组件远离所述光收发组件的一侧。

2.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，

所述光隔离件上的至少部分位置与设定点所在的设定平面之间的第一距离H与所述位置相对于所述设定平面上经过所述设定点的设定直线的角度θ相关，其中，所述角度θ为所述位置在所述设定平面上的投影与所述设定点之间的连线与所述设定直线之间的夹角。

3.根据权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，

所述反射组件包括反射镜，所述反射镜分别倾斜于所述发射组件的发射光轴和所述接收组件的接收光轴设置；

所述光隔离件上的至少部分位置的第一距离H还与以下参数相关：所述反射镜中的第一交点与所述设定平面的第二距离A1，所述发射组件靠近所述接收组件的边沿与所述旋转轴的第三距离A2，所述接收组件靠近所述发射组件的边沿与所述旋转轴的第三距离c，其中，所述第一交点为经过所述设定点且与所述设定平面垂直的直线与所述反射镜相交的点。

4.根据权利要求3所述的激光雷达，其特征在于，

所述隔离件上的每个位置的第一距离H与所述位置的角度θ、第二距离A1、第三距离A2和第四距离c之间的关系满足以下公式：

H＝A1+(A2×cosθ+c×cosθ)/2

其中，所述设定点为所述旋转轴与所述光收发组件相交的第二交点，所述设定平面为经过所述第二交点且与所述发射光轴和所述接收光轴均垂直的平面，所述发射光轴在所述设定平面上的第三交点、所述接收光轴在所述设定平面上的第四交点与所述第二交点位于同一直线上，且所述第三交点、所述第四交点和所述第二交点所在的直线为所述设定直线。

5.根据权利要求3所述的激光雷达，其特征在于，

所述反射镜在绕所述旋转轴旋转时的任一位置在所述设定平面上的正投影至少覆盖所述反射组件和所述接收组件。

6.根据权利要求3所述的激光雷达，其特征在于，所述反射组件还包括：

旋转件，所述旋转件的第一端部与所述反射镜相连，所述旋转件的第二端部与所述驱动件相连；

其中，所述第一端部的侧面设有至少一个槽道，所述槽道用于放置配重物，以使得所述旋转件与所述反射镜相连后的质心位于所述旋转轴上；和/或，所述第二端部设有码盘，所述码盘的边缘设有至少一个第一计数孔和至少一个与所述第一计数孔交错设置的第二计数孔，所述第一计数孔用于确定所述旋转件的旋转角度，所述第二计数孔用于确定所述旋转件的旋转周数。

7.根据权利要求6所述的激光雷达，其特征在于，

所述第二端部设有第一孔洞，所述驱动件至少部分穿设于所述第一孔洞。

8.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述激光雷达还包括：

壳体，用于容置所述光收发组件，且开设有与所述光收发组件尺寸匹配且相对设置的第二孔洞，以使得所述光收发组件穿过所述第二孔洞发射所述第一激光束和接收所述第二激光束。

9.根据权利要求8所述的激光雷达，其特征在于，所述激光雷达还包括：

透光罩，相对于所述第二孔洞设置于所述壳体上，用于将所述反射组件、所述光隔离件包围于其内。

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