[实用新型]用于激光雷达的视窗和激光雷达

说明书

一种用于激光雷达的视窗和激光雷达，所述激光雷达包括：收发模块和扫描装置；其中，所述收发模块产生的探测光经扫描装置偏转后形成发射光；所述发射光透射所述视窗向三维空间出射；出射的发射光经目标物反射后形成回波光；所述回波光透射所述视窗后，经扫描装置偏转以被所述收发模块采集；所述视窗包括衰减部，所述衰减部使发射光经其反射后形成的杂散光衰减。所述视窗的衰减部使发射光经其反射后形成的杂散光呈发散状或经会聚后的发散状以实现衰减，能够有效克服噪点问题，进而能够有效抑制激光雷达的串扰现象、提高信噪比。

技术领域

本实用新型涉及激光探测领域，特别涉及一种用于激光雷达的视窗和激光雷达。

背景技术

激光雷达是一种常用的测距传感器，具有探测距离远、分辨率高、受环境干扰小等特点，广泛应用于智能机器人、无人机、无人驾驶等领域。近年来，自动驾驶技术发展迅速，激光雷达作为其距离感知的核心传感器，已不可或缺。

根据发射光路与接收光路的布局方式的不同，可将激光雷达分为非同轴收发和同轴收发，非同轴收发的发射光路和接收光路相互独立，通常采用不同的镜组实现，分别承担激光的发射和接收功能，而同轴收发的发射光路和接收光路共光轴，往往共用一个收发镜组，通过分光元件(如分光镜、小孔反射镜等)来实现发射光束和接收光束的分离和交合。

众所周知，光束在经过光学器件表面会总会发生反射和/或透射。当激光雷达的视窗材料达到一定反射率时，激光束在透射视窗的过程中会在激光雷达内部发射多次反射从而出现多个出射光斑，进而容易在点云上形成噪点。

具体的，发射装置所产生的发射光束经反射镜反射后投射至视窗上。发射光束在所述视窗发生反射和透射，透射的光束形成从视窗出射的出射主光束，反射的光束形成杂散光束经反射镜再次反射后从视窗的另一个位置出射。从视窗出射的出射主光束被目标物反射后形成回波主光束，从视窗另一位置出射的杂散光束被另一目标物反射后形成杂散回波光束。所述回波主光束和所述杂散光束经反射镜反射后均可能被接收装置接收。

当所述激光雷达采用的是平面视窗，即所述视窗的形状为平板状，视窗的反射角度固定，即所述发射光束与所述杂散光束之间的角度固定。因此，对于同一发射光束所形成的出射主光束和杂散光束而言，接收时的回波主光束和杂散回波光束经反射镜反射后具有相同的路径，即回波主光束和杂散回波光束会被同一接收装置接收，从而使得点云上出现噪点。

当所述激光雷达利用非同轴光路和转镜进行扫描。所述发射装置和所述接收装置上下分离，因此所述发射装置所产生的发射光束和所述接收装置接收的回波光束分离，即两者不会出现部分光束的传输路径相同。

但是，非同轴收发由于需要具备独立的发射和接收模块，往往造成激光雷达的体积较大、结构不紧凑；此外，非同轴收发还存在装调复杂，成本较高的问题。为避免在点云上出现噪点，另一种方法是采用上下部分为非对称结构的异形视窗。如图1所示，将视窗上下部分结构优化形成一定角度，使得回波主光束和杂散回波光束的收发路径不一致，从而杂散光束经转镜反射后不会被同一接收装置所接收，避免其在点云上形成噪点。

当激光雷达利用同轴收发和转镜(图中反射镜)进行扫描，即使将平面视窗改为异形视窗(如图1所示)，即将视窗上下部分形成一定角度不会改变杂散光经过视窗的二次反射后形成的噪点问题。这是因为，当激光雷达采用同轴收发方案的时候(如图2所示)，发射光束41a和回波光束43a部分传输路径相同。发射光束41a和回波光束43a在视窗上形成的光斑部分重叠，即使视窗只上下具有一定角度，也无法改变主光束和杂散光束在接收时具有相同的路径。

如图3所示，在激光雷达采用转镜52的方案中，通常会因为视窗53与转镜52之间发生二次反射，导致在某些角度下，位于一个方向的目标50a会在另一目标50b的方向上形成假点50c，即噪点。