CN111708003A - 消除杂光的装置、方法及探测设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种消除杂光的装置、方法及探测设备，消除杂光的装置包括激光光源、接收器，激光光源发出的激光经被探测物反射至接收器，且在激光光源发出的激光传送至接收器的光路中设置有滤光装置。滤光装置与激光之间形成有一定的夹角改变了激光光源发出的一小部分激光经反射形成的部分杂光的出射角度，使之无法再次经反射传至接收器，从而消除了杂光。

Description

消除杂光的装置、方法及探测设备

技术领域

本发明涉及光学探测技术领域，具体是涉及一种消除杂光的装置、方法及探测设备。

背景技术

激光雷达是利用发射激光光束对周围物体进行感知的设备，以点云数据的形式反映周围物体的位置及形貌。而且，激光雷达可以获得极高的角度、距离和速度的分辨率。通常角分辨率不低于0.1mard也就是说可以分辨3km距离上相距0.3m的两个目标(这是微波雷达无论如何也办不到的)，并可同时跟踪多个目标；距离分辨率可达0.lm；速度分辨率能达到10m/s以内。距离和速度分辨率高，意味着可以利用距离——多谱勒成像技术来获得目标的清晰图像。分辨率高，是激光雷达的最显著的优点，其多数应用都是基于此。(2)激光雷达隐蔽性好、抗有源干扰能力强激光直线传播、方向性好、光束非常窄，只有在其传播路径上才能接收到，因此敌方截获非常困难，且激光雷达的发射系统(发射望远镜)口径很小，可接收区域窄，有意发射的激光干扰信号进入接收机的概率极低；另外，与微波雷达易受自然界广泛存在的电磁波影响的情况不同，自然界中能对激光雷达起干扰作用的信号源不多，因此激光雷达抗有源干扰的能力很强，适于工作在日益复杂和激烈的信息战环境中。(3)激光雷达低空探测性能好，微波雷达由于存在各种地物回波的影响,低空存在有一定区域的盲区(无法探测的区域)。而对于激光雷达来说,只有被照射的目标才会产生反射,完全不存在地物回波的影响，因此可以"零高度"工作，低空探测性能较微波雷达强了许多。(4)激光雷达体积小、质量轻通常普通微波雷达的体积庞大，整套系统质量数以吨记，光天线口径就达几米甚至几十米。而激光雷达就要轻便、灵巧得多，发射望远镜的口径一般只有厘米级，整套系统的质量最小的只有几十公斤，架设、拆收激光雷达都很简便。而且激光雷达的结构相对简单，维修方便，操纵容易，价格也较低。机械扫描式激光雷达是被广泛应用的一种激光雷达，其利用机械扫描控制激光在空间中的运动实现激光扫描功能。光学系统的结构决定了整个激光雷达系统的结构形式。同时在激光扫描过程中激光雷达会发出激光，激光中的绝大部分会穿过激光雷达射向被探测物表面，激光中很少的一部分会经过雷达设备的内壁多次反射进入雷达探测器，这一小部分经多次反射形成的光为杂光，杂光返回激光雷达探测器影响探测效果。

所以现有的技术问题是如何消除激光雷达中的杂光。

发明内容

现有技术的技术问题是如何消除激光雷达中的杂光。

本发明为了解决以上技术问题提供了一种消除杂光的装置，包括：

激光光源，激光光源发出激光对待探测物测量；

接收器，接收器接收对待探测物测量后反射的激光；

滤光装置，激光光源发出的激光传送至接收器的光路中设置有滤光装置，滤光装置用于改变激光光源发出的激光中的部分杂光的出射角度，滤光装置与激光光源所发出的激光之间的角度为非90°。

进一步的，激光光源发出的激光经反射传送至接收器的光路中还包括：

反射镜，反射镜用于将激光光源发出的激光反射后与滤光装置之间呈一定的角度发射出去。

进一步的，激光光源与反射镜之间的光路上还设置有准直透镜，准直透镜用于将激光光源的激光转化成平行的激光。

进一步的，滤光装置设置在反射镜与待探测物的光路上或者/和设置在待探测物与接收器的光路上。

进一步的，待探测物与接收器的光路上还设置有接收透镜。

进一步的，滤光装置的形状为一面开口的瓶状结构，激光光源和接收器设置在瓶状结构的滤光装置中。

进一步的，滤光装置为覆盖激光光源和接收器的薄片状结构或者是包围激光光源和接收器的方块状结构。

进一步的，滤光装置的材料为亚克力板或者PC板。

还提供了一种消除杂光的方法，包括：激光光源发出激光对待探测物进行测量；待探测物反射激光光源发出的激光；在激光光源发出激光的光路上或者/和在待探测物反射的激光的光路上改变激光光源发出的激光中的部分杂光的出射角度。

进一步地，激光光源发出激光对待探测物进行测量的步骤包括，激光光源发出的激光首先经过准直转化成平行的激光然后被反射呈一定的角度发射出去对待探测物进行测量。

进一步地，待探测物反射激光光源发出的激光的步骤包括：待探测物反射激光光源发出的激光然后经过汇聚传送至接收器。

还提供了一种探测设备，包括如上的消除杂光的装置。

本发明提供的消除杂光的装置，包括激光光源、接收器。激光光源发出激光经被探测物反射至接收器，且在激光光源发出的激光传送至接收器的光路中设置有滤光装置，滤光装置与激光之间形成有一定的夹角改变了激光光源发出的一小部分激光经反射形成的杂光的出射角度，使之无法再次经反射传至接收器，消除了杂光。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。

图1是本发明消除杂光的装置第一实施例的结构示意图；

图2是本发明消除杂光的装置第二实施例的结构示意图；

图3是本发明消除杂光的装置第三实施例的结构示意图；

图4是本发明消除杂光的装置第四实施例的结构示意图；

图5是本发明探测设备的结构示意方框图；

图6是本发明消除杂光的方法第一实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本发明，但不对本发明的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本发明的部分实施例而非全部实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。本申请实施例中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或组件。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

请参阅图1，是本发明消除杂光的装置第一实施例的结构示意图。在本实施例中提供的消除杂光的装置包括激光光源1、接收器8和滤光装置4。其中激光光源1和待探测物6在同一直线上，激光光源1发出第一激光2，第一激光2中的一小部分经过雷达内部装置的反射后或者第一激光2中的一小部分受到外部环境中的其他反射物的干扰会形成很多杂光3，即就是光线角度分散的激光。滤光装置4设置在激光光源1和待探测物6之间，其中滤光装置4由亚克力板制成，滤光装置4和第一激光2之间的夹角小于90°，所以一部分杂光3经过滤光装置4之后会被散射，所以杂光3改变了之前的出光角度，与其他的第一激光2之间形成夹角发射，并且不会发射到待探测物6上。发射到待探测物6上的第一激光2经过待探测物6反射形成第二激光7反射至接收器8中。在本实施例中滤光装置4设置在激光光源1与待探测物6的光路中，在其他实施例中滤光装置4还可以设置在待探测物6与接收器8的光路中。

请参阅图2，是本发明消除杂光的装置第二实施例的结构示意图。在本实施例中的消除杂光的装置包括激光光源9、接收器18、反射镜11和滤光装置14。其中激光光源9和待探测物16不在同一直线上，激光光源9发出第一激光10，经过反射镜11反射第一激光10射向待探测物16，在反射镜11和待探测物16之间设置有滤光装置14，滤光装置14由PC板制成，第一激光10与滤光装置14之间的夹角小于90°，所以第一激光10经滤光装置14之后，一部分杂光13会被滤光装置14散射与第一激光10之间形成有一定夹角并发射出去，不会射向待探测物16。第一激光10经待探测物16反射形成第二激光17，由于待探测物16表面不是平整的平面所以第二激光17中会掺杂一部分杂光13。第二激光17和掺杂的杂光13射向接收器18。在本实施例中，待探测物16和接收器18之间还设置有滤光装置14，第二激光17穿过滤光装置14，杂光13经过滤光装置14与第二激光17之间形成一定的夹角发射，并不能射向接收器18。消除了杂光13的影响。在本实施例中反射镜11和待探测物16中间设置有一个滤光装置14，在其他实施例中，反射镜11和待探测物16中间可以设置多个滤光装置14。

请参阅图3，是本发明消除杂光的装置第三实施例的结构示意图。在本实施例中的消除杂光的装置包括激光光源19、准直透镜20、接收器30、接收透镜29、反射镜22和滤光装置25。其中激光光源19和待探测物27不在同一直线上，激光光源19发出发散的激光，该发散的激光经过准直透镜20形成平行的第一激光21，第一激光21经过反射镜22反射射向待探测物27，在反射镜22和待探测物27之间设置有滤光装置25，滤光装置25由亚克力板制成，滤光装置25为圆盘型结构，第一激光21与滤光装置25之间的夹角小于90°，所以第一激光21经滤光装置25之后，一部分杂光24会被滤光装置25散射与第一激光21之间形成有一定夹角并发射出去，不会射向待探测物27。第一激光21经待探测物27反射形成第二激光28，第二激光28射向接收器30。在靠近接收器30的位置处设置有接收透镜29，第二激光28穿过接收透镜29，并且被接收透镜29汇聚射向接收器30。在本实施例中反射镜22和待探测物27中间设置有一个滤光装置25，在其他实施例中，反射镜22和待探测物27中间可以设置多个滤光装置25。

请参阅图4，是本发明消除杂光的装置第四实施例的结构示意图。在本实施例中的消除杂光的装置包括激光光源31、准直透镜32、接收器39、接收透镜38、反射镜37和滤光装置34。其中激光光源31和待探测物不在同一直线上，激光光源31发出发散的激光，该发散的激光经过准直透镜32形成平行的第一激光36，第一激光36经过反射镜37反射射向待探测物。滤光装置34由亚克力板制成，在本实施例中滤光装置34为亚克力板制成的瓶装结构，且滤光装置34一端开口。其中激光光源31、准直透镜32、接收器39、接收透镜38和反射镜37设置在滤光装置34的瓶状结构内部。且滤光装置34的侧壁与出射的第一激光36之间的夹角小于90°，所以第一激光36经滤光装置34之后，一部分杂光35会被滤光装置34散射与第一激光36之间形成有一定夹角并发射出去，不会射向待探测物。第一激光36经待探测物反射形成第二激光33，由于待探测物表面不是平整的平面所以第二激光33中会掺杂一部分杂光35，第二激光33和掺杂的杂光35射向接收器39。在第二激光33射向接收器39的光路中会再次经过滤光装置34，第二激光33经过滤光装置34射向接收器39，而杂光35则被滤光装置34散射射向其他方向不会被接收器39接收。在靠近接收器39的位置处设置有接收透镜38，第二激光33穿过接收透镜38，并且被接收透镜38汇聚射向接收器39。在本实施例中消除杂光的装置和待探测物中间设置有一个滤光装置34，在其他实施例中，消除杂光的装置和待探测物中间可以设置多个滤光装置34。

请参阅图5，是本发明探测设备的结构示意方框图。其中探测设备31包括消除杂光的装置32和显示器33，消除杂光的装置32由激光发光器发出激光经待探测物反射至接收器，接收器再把从待探测物反射回来的光脉冲转换成电脉冲，输送到显示器33。操作者可以通过观察显示器33上的波形图和数据到得知待探测物的位置和距离。该探测设备31可以是激光雷达或者红外探测器或者其他光谱类探测设备。该消除杂光的装置32装备在该探测设备31上可以有效地提高探测精度，消除杂光对探测效果的影响。

本发明提供的消除杂光的装置，包括激光光源、接收器。激光光源发出激光经被探测物反射至接收器，且在激光光源发出的激光传送至接收器的光路中设置有滤光装置，滤光装置与激光之间形成有一定的夹角改变了激光光源发出的一部分激光中的部分杂光的出射角度，使之无法再次经反射传至接收器，从而消除了杂光。

请参阅图6，是本发明消除杂光的方法第一实施例的流程示意图。

步骤S01，激光光源发出激光对待探测物进行测量。

本发明提出的消除杂光的方法主要是为了解决激光雷达中会存在部分杂光的技术问题。激光雷达中的激光光源发出激光，激光中的一小部分经过激光雷达内部装置的反射后或者激光中的一小部分受到外部环境中的其他反射物的干扰会形成很多杂光。杂光会影响到激光雷达对待探测物测量的效果。在本实施例中激光光源采用固态激光器，也就是激光二极管发出波长在532纳米至1微米范围内的激光由于激光光源发出的激光的所有光束并不都是平行的，其中还存在一些其他角度的激光，所以需要在激光光源发出激光的一端设置准直透镜，用来将激光光源发出的激光转化成互相平行的光束。然后经过反射镜反射，再射向待探测物。

步骤S02，待探测物反射激光光源发出的激光。

激光光源发出的激光经准直反射至待探测物，然后待探测物再次将激光反射至激光雷达的接收器。由于激光经待探测物反射后属于平行的激光，反射至激光雷达的接收器之前还需要对待探测物反射的激光进行汇聚，在本实施例中在接收器接收待探测物反射的激光之前设置一个聚光透镜，将待探测物反射的激光汇聚传送至接收器。

步骤S03，在激光光源发出激光的光路上或者/和在待探测物反射的激光的光路上改变激光光源发出的激光中的部分杂光的出射角度。

由于激光雷达中的杂光主要包括了两部分。一部分是激光光源发出的激光中的一小部分经过激光雷达内部装置的反射后形成的杂光，另一部分是激光中的一小部分受到外部环境中的其他反射物的干扰形成的杂光。针对杂光形成的两种不同原因，可以在激光光源发出激光的光路上或者/和在待探测物反射的激光的光路上设置一个滤光装置，滤光装置法线与激光光源发出激光或者待探测物反射的激光存在一定的夹角，该夹角不为零，也就是滤光装置与激光光源所发出的激光或者待探测物反射的激光之间的角度为非90°。滤光装置的材料为亚克力板或者PC板，由于滤光装置与激光光源所发出的激光或者待探测物反射的激光之间的角度为非90°激光中少量的杂光经过滤光装置的折射或者反射就会改变出射方向，从而导致杂光不会被传送至接收器，所以也就改善了激光雷达对探测物的测量效果。

本发明提供的消除杂光的方法通过在在激光光源发出激光的光路上或者/和在待探测物反射的激光的光路上设置一滤光装置，来改变激光光源发出的激光中的部分杂光的出射角度。使杂光无法再次经反射传至接收器，从而消除了杂光，改善了激光雷达的测量效果。

以上仅为本发明的部分实施例，并非因此限制本发明的保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效装置或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种消除杂光的装置，其特征在于，包括：

激光光源，所述激光光源发出激光对待探测物测量；

接收器，所述接收器接收对所述待探测物测量后反射的激光；

滤光装置，所述激光光源发出的激光传送至所述接收器的光路中设置有滤光装置，所述滤光装置用于改变所述激光光源发出的激光中的部分杂光的出射角度，所述滤光装置与所述激光光源所发出的激光之间的角度为非90°。

2.根据权利要求1所述的消除杂光的装置，其特征在于，所述激光光源发出的激光经反射传送至所述接收器的光路中还包括：

反射镜，所述反射镜用于将所述激光光源发出的激光反射后与所述滤光装置之间呈一定的角度发射出去。

3.根据权利要求1或2所述的消除杂光的装置，其特征在于，所述激光光源与所述反射镜之间的光路上还设置有准直透镜，所述准直透镜用于将所述激光光源的激光转化成平行的激光。

4.根据权利要求3所述的消除杂光的装置，其特征在于，所述滤光装置设置在所述反射镜与所述待探测物的光路上或者/和设置在所述待探测物与所述接收器的光路上。

5.根据权利要求4所述的消除杂光的装置，其特征在于，所述待探测物与所述接收器的光路上还设置有接收透镜。

6.根据权利要求1所述的消除杂光的装置，其特征在于，所述滤光装置的形状为一面开口的瓶状结构，所述激光光源和所述接收器设置在瓶状结构的所述滤光装置中。

7.根据权利要求1所述的消除杂光的装置，其特征在于，所述滤光装置为覆盖所述激光光源和所述接收器的薄片状结构或者是包围所述激光光源和所述接收器的方块状结构。

8.根据权利要求6或7所述的消除杂光的装置，其特征在于，所述滤光装置的材料为亚克力板或者PC板。

9.一种消除杂光的方法，其特征在于，包括：

激光光源发出激光对待探测物进行测量；

所述待探测物反射所述激光光源发出的所述激光；

在所述激光光源发出激光的光路上或者/和在所述待探测物反射的激光的光路上改变所述激光光源发出的激光中的部分杂光的出射角度。

10.根据权利要求9所述的消除杂光的方法，其特征在于，所述激光光源发出激光对待探测物进行测量的步骤包括，所述激光光源发出的激光首先经过准直转化成平行的激光然后被反射呈一定的角度发射出去对所述待探测物进行测量。

11.根据权利要求9所述的消除杂光的方法，其特征在于，所述待探测物反射所述激光光源发出的所述激光的步骤包括：所述待探测物反射所述激光光源发出的所述激光然后经过汇聚传送至接收器。

12.一种探测设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的消除杂光的装置。

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