[发明专利]一种光学视窗以及激光雷达

说明书

本发明实施例提供一种光学视窗以及激光雷达，光学视窗包括第一面、第二面和侧壁，侧壁连接第一面和第二面，第一面、第二面以及侧壁围绕形成空腔；第一面平行于第二面，且第一面的面积等于第二面的面积；侧壁围绕光学视窗的中心轴旋转对称，侧壁关于基准面对称，其中，中心轴穿过光学视窗的中心且垂直于第一面，光学视窗的中心位于基准面上，基准面平行于第一面；侧壁包括内侧面和外侧面，外侧面位于内侧面的外围，外侧面背离光学视窗的中心凸起。本发明实施例提供一种光学视窗以及激光雷达，消除了因光学视窗使激光雷达产生像散和激光束发散的不利影响，提高了激光雷达的探测精度和探测能力。

技术领域

本发明涉及激光雷达技术，尤其涉及一种光学视窗以及激光雷达。

背景技术

激光雷达是一种高精度测距仪器，由于具有重量轻、体积小、测距精度高、抗干扰能力强等众多优点，被广泛运用在机器人、驾驶、导航等领域中。特别是针对日趋成熟的360°旋转扫描式二维激光雷达，以使在全视场范围内稳定的扫描和探测，激光雷达系统中的光学视窗起到了非常重要的作用；首先是滤波作用，遮挡激光之外的其他光源进入激光雷达系统内，避免了其他光源被探测器接收，造成探测信噪比降低，严重影响探测能力；其次是防护作用，避免激光雷达内部各零部件直接暴露在环境中，因环境的复杂多变引起的探测精度的降低，甚至是无法正常的工作。

世面常见的激光雷达光学视窗为筒形形状，在水平方向等价于凹透镜，对光的传播具有发散作用，会使激光束的光斑变大，竖直方向等价于形平板，光直线传播，不影响激光束的光斑大小，因此通过该光学视窗的激光束，造成水平和竖直方向上的发散角不一样而产生像散现象，直接的影响因素是扫描方向上的角分辨率降低，同时由于激光束能量的分散引起探测能力的降低。

另外，光学视窗的造型有锥形和异形形状。虽然一定程度上抑制了激光束的发散角，但均存在的问题是从光学视窗中出射的激光束不是沿水平方向照射到被测物上，而是与水平方向存在一定的夹角射向被测物，因此破坏了激光束出射光斑在竖直方向上的对称性，像散并未得到有效的消除。

发明内容

本发明实施例提供一种光学视窗以及激光雷达，消除了因光学视窗使激光雷达产生像散和激光束发散的不利影响，提高了激光雷达的探测精度和探测能力。

第一方面，本发明实施例提供一种光学视窗，包括第一面、第二面和侧壁，所述侧壁连接所述所述第一面和第二面，所述第一面、所述第二面以及所述侧壁围绕形成空腔；所述第一面平行于所述第二面，且所述第一面的面积等于所述第二面的面积；

所述侧壁围绕所述光学视窗的中心轴旋转对称，所述侧壁关于基准面对称，其中，所述中心轴穿过所述光学视窗的中心且垂直于所述第一面，所述光学视窗的中心位于所述基准面上，所述基准面平行于所述第一面；

所述侧壁包括内侧面和外侧面，所述外侧面位于所述内侧面的外围，所述外侧面背离所述光学视窗的中心凸起。

可选地，所述内侧面背离所述光学视窗的中心凸起；

沿着所述中心轴的延伸方向上，所述侧壁各个位置处具有相同的厚度。

可选地，所述外侧面以及所述内侧面均为球面，所述外侧面的半径等于所述内侧面的半径。

可选地，所述内侧面背离所述光学视窗的中心凸起；

沿着所述中心轴的延伸方向上，所述侧壁与所述基准面距离越远位置处的厚度越大。

可选地，所述外侧面以及所述内侧面均为球面，所述外侧面的半径大于所述内侧面的半径。

可选地，所述内侧面背离所述光学视窗的中心凸起；

沿着所述中心轴的延伸方向上，所述侧壁与所述基准面距离越远位置处的厚度越小。

可选地，所述外侧面以及所述内侧面均为球面，所述外侧面的半径小于所述内侧面的半径。