[實用新型]透光窗口及激光雷達

有效

• 申請號: 202020642705.4
• 申請日: 2020-04-24
• 公開（公告）號: CN212060572U
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 羅先萍;任玉松;林建東;李安;李軍建;秦屹
• 申請（專利權）人: 森思泰克河北科技有限公司
• 主分類號: G01S17/02
• 分類號: G01S17/02;G01S7/481
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 田甜

本實用新型適用于激光雷達裝置技術領域，提供了一種透光窗口及激光雷達。透光窗口，內部構設有至少一端開口的空腔結構，包括光束出射部及光束探測部。光束出射部包括用于供激光光源的出射光線自所述空腔結構內射出且等厚度設置的第一曲面殼體，所述第一曲面殼體的內曲面由第一曲線圍繞回轉軸回轉而成；所述第一曲線上各點的曲率不為零。光束探測部用于供反射光線射入空腔結構，與光束出射部相連。本實用新型提供的透光窗口，使得第一曲面殼體對各方向出射的準直光束具有一定的折射聚合作用，提高出射光能量密度，進而提高設有該透光窗口的激光雷達的測距效果。

技術領域

本實用新型屬于激光雷達裝置技術領域，更具體地說，是涉及一種透光窗口及激光雷達。

背景技術

機械掃描激光雷達通過旋轉反射掃描機構來改變光束探測方向從而實現激光的掃描探測，其具有技術成熟、掃描探測角度大、可靠性高等優點，被廣泛應用于工業、激光雷達、智能機器人等領域。

激光雷達透光窗口，即透光罩，作為激光雷達裝置的保護罩，具有防塵、防水等作用，其用于保護雷達內部的光機電器件正常工作，是不可或缺的重要部件。機械掃描激光雷達的透光窗口大多為圓柱筒形，透光窗口具有一定折射率，并且只在水平方向具有曲率，在使用過程中相當于彎月柱透鏡。工作時，準直激光光束經旋轉反射裝置反射，穿透透光窗口形成探測光束。

申請人發現，目前激光雷達的光源多為邊發射激光二極管，其快慢軸發散角相差較大，經過準直透鏡組后光束快慢軸兩方向尺寸相差較大，光束再經旋轉反射裝置反射，從反射點以不同角度打到透光窗口上，再經過單向曲率的透光窗口折射后會導致穿過透光窗口激光光束發散。發散的激光光束會降低光束能量密度，降低接收有效視場角接收光束能量，從而影響雷達測距。

目前一般通過減小準直透鏡的孔徑(降低不同方向通過透光窗口光束尺寸差)或降低透光外罩折射率、減小外罩厚度的方式來降低透光窗口對光束的影響。但是前者在相同的數值孔徑下，減小透鏡縫孔徑，焦距也會相應變短，這會導致準直后光束殘余發散角變大，繼而導致光束尺寸超出接收視場角范圍，而且采用小口徑長焦距透鏡，透過準直透鏡組光束能量會變低，從而影響測距。降低透光外罩折射率、減小外罩厚度的方式由于材料、工藝以及使用場景限制，改善效果有限。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種透光窗口，旨在解決或者至少在一定程度上改善現有激光雷達存在的因激光光束發散而影響雷達測距的技術問題。

為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是，提供一種透光窗口，內部構設有至少一端開口的空腔結構，包括：

光束出射部，包括用于供激光雷達的出射光自所述空腔結構內射出且等厚度設置的第一曲面殼體，所述第一曲面殼體的外曲面為常高斯曲率曲面；以及

光束探測部，用于供反射光線射入所述空腔結構，與所述光束出射部相連。

進一步地，所述第一曲面殼體的外曲面具有主曲率k₁和主曲率k₂，所述主曲率k₁與所述主曲率k₂的比值小于等于1且大于等于0.8。

進一步地，所述第一曲面殼體為球面殼體或部分球面殼體。

進一步地，所述光束探測部包括等厚度設置的第二曲面殼體，所述第二曲面殼體與所述第一曲面殼體相連，所述第二曲面殼體為圓柱筒形殼體結構或部分圓柱筒形殼體結構。

進一步地，所述光束探測部包括等厚度設置的第二曲面殼體，所述第二曲面殼體與所述第一曲面殼體相連，所述第二曲面殼體的外曲面為常高斯曲率曲面，所述第二曲面殼體的外曲面具有主曲率k₃和主曲率k₄，所述主曲率k₃與所述主曲率k₄的比值小于等于1且大于等于0.8。