[發明專利]一種光學視窗以及激光雷達

有效

• 申請號: 202010142293.2
• 申請日: 2020-03-04
• 公開（公告）號: CN111308721B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 李璟;劉玉平;馬如豹
• 申請（專利權）人: 廣東博智林機器人有限公司
• 主分類號: G02B27/02
• 分類號: G02B27/02
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 孟金喆

本發明實施例提供一種光學視窗以及激光雷達，光學視窗包括第一面、第二面和側壁，側壁連接第一面和第二面，第一面、第二面以及側壁圍繞形成空腔；第一面平行于第二面，且第一面的面積等于第二面的面積；側壁圍繞光學視窗的中心軸旋轉對稱，側壁關于基準面對稱，其中，中心軸穿過光學視窗的中心且垂直于第一面，光學視窗的中心位于基準面上，基準面平行于第一面；側壁包括內側面和外側面，外側面位于內側面的外圍，外側面背離光學視窗的中心凸起。本發明實施例提供一種光學視窗以及激光雷達，消除了因光學視窗使激光雷達產生像散和激光束發散的不利影響，提高了激光雷達的探測精度和探測能力。

技術領域

本發明涉及激光雷達技術，尤其涉及一種光學視窗以及激光雷達。

背景技術

激光雷達是一種高精度測距儀器，由于具有重量輕、體積小、測距精度高、抗干擾能力強等眾多優點，被廣泛運用在機器人、駕駛、導航等領域中。特別是針對日趨成熟的360°旋轉掃描式二維激光雷達，以使在全視場范圍內穩定的掃描和探測，激光雷達系統中的光學視窗起到了非常重要的作用；首先是濾波作用，遮擋激光之外的其他光源進入激光雷達系統內，避免了其他光源被探測器接收，造成探測信噪比降低，嚴重影響探測能力；其次是防護作用，避免激光雷達內部各零部件直接暴露在環境中，因環境的復雜多變引起的探測精度的降低，甚至是無法正常的工作。

世面常見的激光雷達光學視窗為筒形形狀，在水平方向等價于凹透鏡，對光的傳播具有發散作用，會使激光束的光斑變大，豎直方向等價于形平板，光直線傳播，不影響激光束的光斑大小，因此通過該光學視窗的激光束，造成水平和豎直方向上的發散角不一樣而產生像散現象，直接的影響因素是掃描方向上的角分辨率降低，同時由于激光束能量的分散引起探測能力的降低。

另外，光學視窗的造型有錐形和異形形狀。雖然一定程度上抑制了激光束的發散角，但均存在的問題是從光學視窗中出射的激光束不是沿水平方向照射到被測物上，而是與水平方向存在一定的夾角射向被測物，因此破壞了激光束出射光斑在豎直方向上的對稱性，像散并未得到有效的消除。

發明內容

本發明實施例提供一種光學視窗以及激光雷達，消除了因光學視窗使激光雷達產生像散和激光束發散的不利影響，提高了激光雷達的探測精度和探測能力。

第一方面，本發明實施例提供一種光學視窗，包括第一面、第二面和側壁，所述側壁連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側壁圍繞形成空腔；所述第一面平行于所述第二面，且所述第一面的面積等于所述第二面的面積；

所述側壁圍繞所述光學視窗的中心軸旋轉對稱，所述側壁關于基準面對稱，其中，所述中心軸穿過所述光學視窗的中心且垂直于所述第一面，所述光學視窗的中心位于所述基準面上，所述基準面平行于所述第一面；

所述側壁包括內側面和外側面，所述外側面位于所述內側面的外圍，所述外側面背離所述光學視窗的中心凸起。

可選地，所述內側面背離所述光學視窗的中心凸起；

沿著所述中心軸的延伸方向上，所述側壁各個位置處具有相同的厚度。

可選地，所述外側面以及所述內側面均為球面，所述外側面的半徑等于所述內側面的半徑。

可選地，所述內側面背離所述光學視窗的中心凸起；

沿著所述中心軸的延伸方向上，所述側壁與所述基準面距離越遠位置處的厚度越大。

可選地，所述外側面以及所述內側面均為球面，所述外側面的半徑大于所述內側面的半徑。

可選地，所述內側面背離所述光學視窗的中心凸起；

沿著所述中心軸的延伸方向上，所述側壁與所述基準面距離越遠位置處的厚度越小。

可選地，所述外側面以及所述內側面均為球面，所述外側面的半徑小于所述內側面的半徑。