CN113589303B - 激光雷达 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光雷达，其包括：主壳体，具有收置激光发射组件和激光接收组件的前部空间、和用于配置电路板的后部空间；后壳体，以覆盖所述后部空间的方式安装于所述主壳体；和前窗，以覆盖所述前部空间的方式安装于所述主壳体，所述主壳体具有与所述后壳体对合的后壳体安装开口，该后壳体安装开口位于一相对于水平方向在前后方向上倾斜的平面内，所述后壳体具有从侧面观察呈楔形或三角形的形状。根据本发明，能够实现激光雷达的集成化、小型化、大视野。还能够实现激光雷达在大范围内进行扫描、检测，而且能够实现激光雷达的优异的密封特性和散热特性。

Description

激光雷达

技术领域

本发明涉及一种激光雷达，特别涉及装载于车辆上的激光雷达。

背景技术

激光雷达是通过发送一个激光到物体表面，然后通过测量反射回来的光束 的到达时间来实现对目标物体的距离、速度等参数进行测量的设备，是集光学 器件、机械结构、电气以及软件控制于一体的光学仪器。随着自动驾驶等技术 的发展，将激光雷达一体化并安装于车辆等来利用的场景越来越多。

例如在激光雷达安装于车辆等的情况下，希望激光雷达满足集成化、小型 化、大视野、重量轻、安装方便可靠、成本低等要求。

现有产品多采用整体调试组装的制造方式，各子模块之间互为制约，难以 单独更换某一子模块，不适宜大批量生成及缩减成本。

另外，还希望激光雷达具有优异的密封、散热特性。

发明内容

本发明正是基于上述情况而研发的，其第一目的在于提供一种布局合理、 紧凑的集成式激光雷达。其第二目的在于提供大视野、小型化的激光雷达。其 第三目的在于提供具有优异散热性、密封性的激光雷达。

为满足上述各目的，本发明提供了如下技术手段。

(1)一种激光雷达，其特征在于，包括：

主壳体，具有收置激光发射组件和激光接收组件的前部空间、和用于配置 电路板的后部空间；

后壳体，以覆盖所述后部空间的方式安装于所述主壳体；和

前窗，以覆盖所述前部空间的方式安装于所述主壳体，

所述主壳体具有与所述后壳体对合的后壳体安装开口，该后壳体安装开口 位于一相对于水平方向在前后方向上倾斜的平面内，所述后壳体具有从侧面观 察呈楔形或三角形的形状。

根据上述(1)，由于主壳体与后壳体的接合部是斜向接合部，所以当拆去 后壳体时，激光雷达的内部空间能够更大地暴露，从而便于各种零部件的安装、 更换维护等。

而且，由于接合部的开口(后壳体安装开口)处于一平面内，所以，针对 该接合部的密封结构简单且易于安装。有助于简化组装过程、降低成本。

(2)根据上述(1)所述的激光雷达，其特征在于，

所述主壳体包括上壳体面和下壳体面、以及将所述上壳体面和所述下壳体 面连接起来的两个侧壳体面，各所述侧壳体面与所述下壳体面的连接棱边的前 后方向上的长度比各所述侧壳体面与所述上壳体面的连接棱边的前后方向上的 长度长。

根据上述(2)，由于将后壳体形成了楔形/三角形，所以制造容易，且与 主壳体间的拼合安装也容易。而且，能够尽量大地确保内部空间。

(3)根据上述(1)或上述(2)所述的激光雷达，其特征在于，

在所述主壳体的所述后壳体安装开口，沿整个开口缘部设有阶梯状的主壳 体侧卡合部，

在所述后壳体的主壳体安装开口，沿整个开口缘部设有阶梯状的后壳体侧 卡合部，

在所述后壳体安装于所述主壳体的状态下，所述主壳体侧卡合部与所述后 壳体侧卡合部相卡合。

根据上述(3)，由于设有卡合部，所以主壳体与后壳体能够卡合定位，因 此，安装过程中定位容易，不需要额外的定位手段，而且在安装密封圈时，密 封圈的定位和安装也容易。

(4)根据上述(1)或上述(2)所述的激光雷达，其特征在于，

所述主壳体的所述上壳体面的前缘和所述下壳体面的前缘分别具有与所述 前窗的上下方向上的端缘一致的形状，并且，

所述上壳体面的前缘和所述下壳体面的前缘中的一者比另一者更向前突出，

在所述前窗安装于所述主壳体的所述上壳体面的前缘和所述下壳体面的前 缘的状态下，当从侧面观察时，所述前窗在前后方向上倾斜。

当安装(4)所述的激光雷达时，例如可以水平地安装于车辆。

另外，可以考虑要扫描探测的范围、安装该激光雷达的被安装体的情况等， 适宜地选择前窗前倾或前窗后倾的激光雷达，并选择设置于车辆等被安装体的 高处或低处或其他适宜的位置。

(5)根据上述(1)和上述(2)所述的激光雷达，其特征在于，

所述主壳体的所述上壳体面的前缘和所述下壳体面的前缘分别具有与所述 前窗的上下方向上的端缘一致的形状，并且，

在所述前窗安装于所述主壳体的所述第一壳体面的前缘和所述第二壳体面 的前缘的状态下，当从侧面观察时，所述前窗相对于水平方向垂直。

当安装(5)所述的激光雷达时，可以将激光雷达安装成前窗朝向水平前 方、或者前窗相对于水平方向前倾(向斜下方俯视)或后倾(向斜上方仰视)。

(6)根据上述(4)或上述(5)所述的激光雷达，其特征在于，

所述前窗包括外框体和由所述外框体包围且与所述外框体一体的内框体，

在所述内框体安装有激光能够透射的发射光罩，在所述内框体与所述外框 体之间安装有激光能够透射的接收光罩，

所述发射光罩和所述接收光罩均为无接缝的整体曲面光罩；

在所述前窗安装于所述主壳体的状态下，所述发射光罩面对着所述激光发 射组件，所述接收光罩面对着配置于所述激光发射组件周围的所述激光接收组 件。

根据上述(6)，本发明的激光雷达能够均匀且大范围地收发激光，且激光 收发用的光罩具有低成本、制造容易、易于更换等优点。

(7)根据上述(6)所述的激光雷达，其特征在于，

所述前窗具有曲面形状，所述曲面形状是由圆柱侧面的一部分构成的圆柱 形曲面。

根据上述(7)，能够以简单的结构满足激光雷达的光学要求，具有视野大 而成本低的优点。

(8)根据上述(3)所述的激光雷达，其特征在于，

在所述主壳体侧卡合部与所述后壳体侧卡合部之间安装有密封圈。

根据上述(8)，能够确保雨水、泥水、灰尘等异物侵入激光雷达的壳体内。

(9)根据上述(2)所述的激光雷达，其特征在于，

在所述主壳体的所述上壳体面、所述下壳体面和所述两个侧壳体面设有散 热鳍片。

根据上述(9)，利用激光雷达壳体本身的结构设置散热装置，从而能够在 不使结构变得复杂的情况下以低成本满足散热要求。

(10)根据上述(1)所述的激光雷达，其特征在于，

所述后壳体包括后壳体上表面、后壳体后表面和两后壳体侧表面，所述后 壳体上表面与所述后壳体后表面与所述后壳体侧表面中的一方相交于一角部，

在所述后壳体的所述后壳体上表面、所述后壳体后表面和两所述后壳体侧 表面设有散热鳍片。

根据上述(10)，能够使后壳体在与主壳体拼合的情况下确保内部收纳空 间。而且，利用激光雷达壳体本身的结构设置散热装置，从而能够在不使结构 变得复杂的情况下以低成本满足散热要求。

(11)根据上述(1)所述的激光雷达，其特征在于，

在所述后壳体的内表面设有多个彼此离开的散热凸台。

根据上述(1)，由于在后壳体的内表面安装有散热凸台，所以能够使后壳 体内部的电路板等有效散热。而且，由于散热凸台被设置成多个彼此离开，例 如热空气在散热凸台彼此间流动，进一步加速散热。

(12)根据上述(1)所述的激光雷达，其特征在于，

在所述主壳体的内部设有电磁屏蔽罩；

在所述后壳体的内表面设有屏蔽罩。

根据上述(12)，能够避免电磁干扰。

发明效果

根据本发明，能够实现激光雷达的集成化、小型化、大视野。还能够实现 激光雷达在大范围内进行扫描、检测，而且能够实现激光雷达的优异的密封特 性和散热特性。

附图说明

图1为本发明的激光雷达的示意性分解立体图。

图2为本发明的激光雷达的剖视图。

图3为本发明的激光雷达的主壳体的示意性立体图。

图4为本发明的激光雷达的主壳体的示意性立体图。

图5A为本发明的激光雷达的后壳体的示意性立体图。

图5B为本发明的激光雷达的后壳体安装电路板和其他部件后的示意性立 体图。

图6为本发明的激光雷达的前窗的示意性立体图。

图7为本发明的激光雷达的前窗的示意性后视图及示意性剖视图。

图8为本发明的激光雷达的激光发射组件的示意性立体图。

图9为本发明的激光雷达的第一接收组件的示意性立体图。

图10为本发明的激光雷达的第二接收组件的示意性分解立体图。

1-主壳体；2-后壳体；3-前窗；4-上壳体面；5-下壳体面；

6L、6R-侧壳体面；7-后壳体上表面；8-后壳体后表面；

9L、9R-后壳体侧表面；20-激光发射组件；30-激光接收组件；60-密封圈；

30A-第一接收组件；30B-第二接收组件；

11A-第一接收组件的安装面；11B-第二接收组件的安装面；

12A-第一接收组件的安装螺钉；12B-第二接收组件的安装螺钉；

13-发射组件安装面；14-前窗安装螺钉；15-主壳体安装孔；

17,27-散热鳍片；18-后壳体安装螺钉；19-阶梯槽；21-屏蔽罩；22-电路板；

23-连接器压板；24-连接器接头；25-外部连接端子；26-定位部；

28-螺钉孔；31-安装孔；32-安装槽；33-接收光罩；34-发射光罩；

35-外框体；36-内框体；37a,37b,37c,37d-斜口；

41a,41b,41c,41d,41e,41f,41g,41h-发射模块；42-发射侧主支架；

43-发射屏蔽罩；44-MEMS反射镜；45-发射反射镜；46-发射扩束镜；

47-楔形安装面；48-安装凸台；49-水平安装面；51-安装孔；52-安装凸缘；

53-导热层；54A,54B-滤光片；55A,55B-光阑；56A,56B-接收侧支架；

57A,57B-透镜组；58A,58B-APD模块；59A,59B-导热片；61-安装孔；

71-激光器；72-光束调整模块；73-光阑；74-发射模块支架；75-散热凸台；

100-激光雷达。

具体实施方式

以下结合附图，详细说明本发明。

图1为本发明的激光雷达的示意性分解立体图；图2为本发明的激光雷达 的剖视图；图3为本发明的激光雷达的主壳体的示意性立体图；图4为本发明 的激光雷达的主壳体的示意性立体图；图5为本发明的激光雷达的后壳体的示 意性立体图；图6为本发明的激光雷达的前窗的示意性立体图；图7为本发明 的激光雷达的前窗的示意性后视图及示意性剖视图；图8为本发明的激光雷达 的激光发射组件的示意性立体图；图9为本发明的激光雷达的激光发射组件的 示意性立体图；图10为本发明的激光雷达的第一接收组件的示意性立体图。

在本说明书中，为了便于说明，将面对图2进行观察时的上方定义为“上 方”、将下方定义为“下方”、将左侧定义为“前方”、右侧定义为“后方”；关 于垂直于图2的纸面方向，将外侧定义为“左侧”、将内侧定义为“右侧”；将 如图2所示组装而成的激光雷达的各壳体以及前窗所围成的内部空间定义为 “内部空间”，将处于各壳体以及前窗外围的空间称为“外部环境”。本领域技 术人员应当知晓，本申请附图所示具体结构、尺寸、比例系用于说明本发明的 实施方式，并非对本发明的权利要求范围的限定，权利要求的范围应以权利要求书为准。

下面，结合附图，对本发明的实施方式进行说明。

激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。从 工作原理上讲，向目标发射探测信号(激光束),然后将接收到的从目标反射回来 的信号(目标回波)与发射信号进行比较,作适当处理后,就可获得目标的有关信 息,如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数。工作在红外和 可见光波段的，以激光为工作光束的雷达称为激光雷达。

激光雷达的基本功能主要是：发射工作波束的功能、接收目标反射波束识 别的功能、处理识别信号并输出距离和角度的功能。根据其各部分功能可以将 本产品分成发射模块、接收模块、电气及信息处理模块、机械执行模块(转台 等)。

为了在同样的发射和接收条件下尽量压缩结构空间，使得整体体积变小， 需要设计初期规划各个模块之间的结构形式、制造方式、检验方式、装配方式。 以满足总体设计需求。

本方案旨在使各个安装子模块之间相互独立，即各个子模块直接可以作为 一个单独的子产品进行生产，每个子模块都可以独立更换，适合大批量生产， 有效缩减成本。

同时，还使得各个模块合理利用交叉空间，提高空间体积利用率，有效地 缩小体积。具体而言，因发射光先会聚而后经MEMS(微机电系统)反射镜 反射，然后再经过扩束镜扩束，达到整个发射视场，所以光路系统的主要形状 可以想象是一个哑铃形状，两头大中间小。本发明的发明人通过合理设计，令 部分接收模块填充中间小的部分，达到合理利用空间的目的。而且，本发明中， 不以空间的长方体为界限，将各个模块以彼此之间相互填充的模式布局。各个 模块直接定位安装于壳体，安装稳定可靠，且模块间相互影响较小。

下面，对激光雷达的结构进行说明。

如图1至图3所示，本发明的激光雷达的整体结构大体包括：前窗口组件、 主壳体1、激光接收组件20、激光发射组件30、后壳体2。

激光雷达100的壳体结构主要包括：主壳体1，具有收置激光发射组件 30和激光接收组件20的前部空间、和用于配置电路板的后部空间；后壳体2， 以覆盖后部空间的方式安装于主壳体1；和前窗3，以覆盖前部空间的方式安 装于主壳体1。主壳体1具有与后壳体2对合的后壳体安装开口，该后壳体安 装开口位于一相对于水平方向在前后方向上倾斜的平面内，后壳体2具有从侧 面观察呈楔形或三角形的形状。

主壳体1与后壳体2拼合而成的内部空间用于收纳激光雷达100的激光接 收组件20、激光发射组件30、各电路板、线束等用于实现激光雷达功能的各 种部件。本发明的特点之一是，主壳体与后壳体的接合部位于一平面内。下面 将围绕该特点对主壳体与后壳体的构成进行详细说明。

作为一例，主壳体包括彼此平行的上壳体面4和下壳体面5、以及将上壳 体面4和下壳体面5连接起来的两个侧壳体面6L、6R，各侧壳体面6L、6R 与下壳体面5的连接棱边的长度(前后方向上的长度)比各侧壳体面6L、6R 与上壳体面4的连接棱边的长度(前后方向上的长度)长。后壳体具有从侧面 观察时大致呈三角形或楔形的形状。本领域技术人员能够知晓，上述的上壳体 面4与下壳体面5并非必须平行，只要能够在内部形成收纳空间，则可以是任 何形状。但是，从制造容易性、组装容易性以及向车辆等被安装体安装时的安 装容易性等方面考虑，优选上述的上壳体面4和下壳体面5彼此平行的结构。 另外，上文说明了上连接棱边短且下连接棱边长的情况，本领域技术人员当然 知晓，将上述主壳体和后壳体上下翻转而使上连接棱边长而下连接棱边短的结 构是与本发明实质性相同或者等同的结构。

如图1和图3所示，主壳体1的上壳体面4和下壳体面5平行地设置，且 各自大体由圆弧板部和矩形板部一体地构成。

上壳体面4和下壳体面5的前缘呈圆弧形，优选两前缘具有相同的曲率半 径，更优选两前缘具有相同的圆弧形状。下壳体面5的前缘配置得比上壳体面 靠后(即上壳体面的前缘比下壳体面的前缘更向前突出)，由此使得上壳体面 4的前缘与下壳体面5的前缘之间所夹的圆弧面(曲面)倾斜向下，即，当从 侧面观察时，该圆弧面(曲面)以上端缘靠前而下端缘靠后的方式倾斜。与圆 弧面(曲面)相对合地安装曲面形的前窗。

当将这样的激光雷达安装于例如汽车的规定部位时，可以按上壳体面4和 下壳体面5平行于水平面的方式安装，安装后的激光雷达的覆盖两前缘之间所 夹的圆弧面的前窗以规定角度倾斜地俯视向下。另外，关于上壳体面的前缘与 下壳体面的前缘，也可以与上述相反地设计，即，使上壳体面的前缘比下壳体 面的前缘靠后。由此，安装于此处的前窗以规定角度倾斜地上仰。当然，也可 以使激光雷达相对于水平面以一定的俯仰角度安装，只要能够确保所需视野和 观察范围，可以适当调整。可以考虑要扫描探测的范围、安装该激光雷达的被 安装体的情况等，适宜地选择前窗前倾或前窗后倾的激光雷达，并选择设置于车辆等被安装体的高处或低处或其他适宜的位置。

作为将激光雷达安装于规定部位的安装手段，例如可以采用螺钉安装的方 式。如图4所示，在主壳体的下壳体面5设有若干主壳体安装孔15，利用螺 钉与该主壳体安装孔15的螺纹连接，可以实现主壳体1的安装固定。

上壳体面4和下壳体面5中的矩形板部的同侧边缘通过侧壳体面6L、6R 相连。即，上壳体面4的矩形板部的左侧边缘成为左侧的侧壳体面6L的上边 缘；下壳体面5的矩形板部的左侧边缘成为左侧的侧壳体面6L的下边缘；上 壳体面4的矩形板部的右侧边缘成为右侧的侧壳体面6R的上边缘；下壳体面 5的矩形板部的右侧边缘成为右侧的侧壳体面6R的下边缘。

如图1和图3所示，左侧的侧壳体面6L大致为上边缘短、下边缘长的四 边形板状。右侧的侧壳体面6R与左侧的侧壳体面6L对称地具有相同的形状。 由上壳体面4和下壳体面5的后端缘以及左右的侧壳体面6L、6R的后端缘围 成了处于一平面内的例如矩形的开口部。在后说明的后壳体2以覆盖该开口部 的方式安装于该开口部的周缘，因此，也将该开口部称为“后壳体安装开口”。

该后壳体安装开口以及后述的主壳体安装开口相当于用一个在左右方向延 伸的平面斜向剖切壳体而在被切割出的两壳体的剖切面上的边缘处形成的切口。 被切割出的两壳体相当于主壳体和后壳体。

如图1、图2和图4所示，在主壳体1的前部空间中，激光发射组件20配 置于前部空间的中央，例如中央下部，激光接收组件30在该前部空间中配置 于激光发射组件20的周围，例如上部和两侧。

如图4所示，在主壳体1的内部，从内表面一体地设有用于安装固定激光 发射组件和激光接收组件的多个突出部，激光发射组件和激光接收组件分别通 过例如安装螺钉(例如2个)及相依的楔形结构而安装于该突出部。具体而言， 激光发射组件20位于前部空间的中央下部，激光发射组件20的上部通过安装 螺钉安装于发射组件安装面13；激光接收组件30中的第一接收组件30A通过 第一接收组件的安装螺钉12A安装于第一接收组件的安装面11A；激光接收 组件30中的第二接收组件30B通过第二接收组件的安装螺钉12B安装于第二接收组件的安装面11B。另外，从上下方向上看，第二接收组件30B安装得比 第一接收组件30A靠下；从左右方向上看，第二接收组件30B安装在相邻的 第一接收组件30A之间。在本实施方式中，第一接收组件30A设有3个，第 二接收组件30B设有2个。

如图4所示，多个突出部包括垂直安装面和水平安装面，由这些垂直安装 面和水平安装面形成安装基准，保证各组件的安装角度和定位，从而能够容易 且准确地安装各组件。而且，楔形安装面保证移动过程中的压紧力形成。

另外，在激光发射组件和激光接收组件安装于各安装面时，在安装部位和 /或安装面涂抹导热硅脂，保证处于壳体内部的各激光组件具有良好的散热性。 上述的楔形结构增加了连接时的面压紧力，从而增强导热硅脂的良好导热。

另外，还可以针对上述的各安装螺钉孔实施去除氧化层的处理，使接触部 位导电，由此还能够作为电磁兼容必需的接地点来利用。

接收模块与主壳体通过螺钉(例如2个)安装固定。安装接触面涂抹导热 硅脂，保证其导热良好。

另外，如图1、图2所示，在主壳体的外表面设有散热鳍片。通过主壳体 的散热鳍片设计，增大设备外表面的散热面积，从而有效的降低整机热平衡温 度。

另外，如图3所示，在主壳体1的顶部可以设置凹槽(例如图3中的方形 凹槽Q)，是为了容纳对应位置的电路板上凸起的元器件，从而压缩空间。使 得电路板和主壳体贴紧，方便电路板上的热量传导出去。

另外，在主壳体1的后部空间中设有主壳体电路板用屏蔽罩S，屏蔽罩里 面的信号不会干扰外面的信号。电磁屏蔽既屏蔽电又屏蔽磁。从图3中可以看 出，主壳体电路板用屏蔽罩S是一个四周包围的结构。电路板上的大部分元件 都需要屏蔽，只有小部分不需要。该主壳体电路板用屏蔽罩S后部的电路板上 也设置了一个小的后部屏蔽罩SR。

如图1和图2所示，将前窗3安装于上壳体面4的前缘和下壳体面5的前 缘，于是，前窗3与两前缘所夹圆弧面(曲面)相对合，且从前部封闭上壳体 面4与下壳体面5之间的内部空间。

前窗3例如通过螺钉(例如4个)与安装孔31的配合而安装于主壳体1。 在图6中示出了位于前窗3的4个角部的安装孔31，但是安装孔的位置和数 量不限于此。前窗3在四周缘设有安装槽32，前窗3经由该安装槽32而安装 于上壳体面4的前缘、下壳体面5的前缘、以及纵向延伸的两侧壳体面6L、 6R的前缘。

在上壳体面4的前缘、下壳体面5的前缘、以及纵向延伸的两侧壳体面 6L、6R的前缘分别设有与前窗3的安装槽32卡合的安装凸缘，该安装凸缘与 安装槽32夹着密封圈而对合并通过前窗安装螺钉14紧固。此处的密封圈例如 是硅橡胶等橡胶制的密封胶圈。由于安装了密封圈，所以确保前窗3与主壳体 1之间的密封，避免灰尘、水滴等渗入主壳体1内。通过采用螺钉安装的方式， 方便后续维修时的拆装。如果采用胶粘安装前窗3，则在维修时拆装困难，容 易造成前窗3的破损。

如图6和图7所示，前窗3为向一侧(安装状态下的前方)凸出的曲面形 状，且该曲面被刚性框体(例如金属框体)分隔成两个部分，即：位于中央发 射光罩和位于该发射光罩周围的接收光罩。此处所谓的“中央”是指激光能够 透射的部分的曲面的周向中央，包括中央上部、中央下部、正中央等。

前窗3包括外框体35和由外框体35包围的内框体36。在内框体36安装 有激光能够透射的发射光罩，在内框体36与外框体35之间安装有激光能够透 射的接收光罩。在前窗3安装于主壳体1的状态下，发射光罩面对着激光发射 组件，接收光罩面对着激光接收组件。前窗3可一体装拆地安装于主壳体1的 前部。

外框体35和内框体36由金属(例如铝合金)、树脂(不透光)等刚性构 件构成，且为一体。例如可以通过CNC(数控加工)或者铸造制成。

接收光罩和发射光罩分别通过粘接剂(例如环氧胶)粘接在内框体和外框 体，以确保各光罩具有足够的结构强度和密封性。构成内框体36的中间环状 金属层保证了发射光和接收光之间的光学隔离，防止窗口内部的串扰(接收光 透过区域与发射光透过区域间的串扰)。另外，如图7的(b)所示，接收光罩 33与外框体35之间的斜口37a、接收光罩33与内框体36之间的斜口37b、内 框体36与发射光罩34之间的斜口37c、以及发射光罩34与外框体35之间的 斜口37d是各光罩的安装结合面。这样的斜口结构能够保证安装压紧强度，适 于粘接胶时的批量生产。

前窗3整体呈圆弧面(曲面)形设计。关于前窗3的曲面形状，是能够使 激光均匀地出射或入射的曲面形状，例如球冠形状、由圆柱侧面的一部分构成 的圆柱形曲面。所谓“由圆柱侧面的一部分构成的圆柱形曲面”，可以看作是 例如用一平行于圆柱轴线的平面切割圆柱体而形成的部分圆柱侧面。在安装时， 该圆柱形曲面的上下端缘分别与主壳体的上壳体面的前缘和下壳体面的前端对 合，该圆柱形曲面的左右端缘分别与侧壳体面6L、6R侧前缘对合，并在夹置 密封圈的状态下紧固安装。

在本实施方式中，前窗3为由圆柱侧面的一部分构成的圆柱形曲面。如图 7的(a)所示，当从前面或后面观察前窗3时，前窗3呈矩形。如图7的(b) 所示，当用沿着前窗3的圆弧的径向的平面纵向剖切该前窗3时，剖面呈直线 状。前窗3的这样的弧形设计主要满足光学的等距要求，又兼容了易制造的特 点。

光学设计要求以光学中心到窗口(光罩)的等光程距离，即满足厚度均匀 且到光学原点的距离相等。因此，从光学设计的观点来看，前窗3可以是球冠 形，但是，由于球冠形状不利于生产成本的降低。另一方面，虽然设计成平板 易于制造等，但是从利用空间和光学要求方面来看，不优选。本发明采用的圆 柱形结构有效的解决了光学和成本的双重要求。

作为接收光罩和发射光罩的材料，例如可以采用PC材料，镀硬化膜、增 透膜、憎水膜等。对于光罩的材料没有特别的限定，可以在考虑了光学透过率、 防止划伤以及避免雨雪天气的表面积污等方面的基础上，任意地选择材料。

如图1和图2所示，由上壳体面4和下壳体面5的后端缘以及左右的侧壳 体面6L、6R的后端缘围成了例如矩形的开口部、即后壳体安装开口。后壳体 2以覆盖该开口部的方式安装于该开口部的周缘。

如图5A和图5B所示，在本实施方式中，后壳体2大致呈空心三棱柱状。 在后壳体2安装于主壳体1的状态下，当从上方俯视观察时，后壳体上表面7 呈矩形；当从后方观察时，后壳体后表面8呈矩形；当从侧方观察时，后壳体 侧表面9L、9R呈三角形(或楔形)，在本实施例中为直角三角形，即后壳体上 表面7与后壳体后表面8彼此垂直，且与后壳体侧表面中的一方相交于一角部。

后壳体2具有由后壳体上表面1、后壳体后表面8、后壳体侧表面9L、 9R各自的一条棱边围成的一后壳体开口(也称“主壳体安装开口”)。通过将 该后壳体开口与主壳体的后壳体安装开口相对合而将后壳体2安装于主壳体1。 沿主壳体的后壳体安装开口的整个开口缘部设有阶梯状的主壳体侧卡合部，在 后壳体的主壳体安装开口，沿整个开口缘部设有阶梯状的后壳体侧卡合部，在 后壳体2安装于主壳体1的状态下，主壳体侧卡合部与后壳体侧卡合部相卡合。

后壳体通过螺钉(例如4个)安装固定于主壳体，后壳体的主壳体安装开 口与主壳体的后壳体安装开口以夹着密封圈(例如橡胶制密封圈)的方式对合， 由此能够防止灰尘、水分等经由二者接缝进入到壳体内部，从而能够保证整体 结构的密封。

在后壳体2安装于主壳体1的状态下，当从侧面观察时两壳体间的接缝 (即两侧壳体面与后壳体的接缝处)相对于上壳体面4和下壳体面5是倾斜的。 后壳体上表面7与主壳体1的上壳体面4处于同一平面，且平行于主壳体1的 下壳体面5。当然，后壳体上表面7与主壳体1的上壳体面4也可以不处于同 一平面，例如处于同一曲面、弯折面等也可，只要能够在内部形成封闭空间， 没有特别限定。

由于两壳体间的开口是作为一个面的斜面构成的，所以方便密封装配，且 掀开时不会相互干涉。而且，能够在拆掉后壳体后，暴露出大的操作空间，便 于装配。

如图5B所示，在后壳体的内部收纳有电路板22、屏蔽罩21、连接器压 板23。在后壳体2(例如后壳体2的后壳体侧表面9L)设有外部连接端子， 用于与外部电源电缆、信号线缆等连接，以保证电源及电气信号的传输。其中， 连接电缆使用连接器压板23及相应卡扣保证其安装可靠性；安装子口保证安 装时的定位准确，且密封良好。

如图5B所示，电路板22、屏蔽罩21以大致平行于后壳体2的后壳体上 表面7、后壳体后表面8的方式配置于后壳体上表面7、后壳体后表面8的附 近。连接器压板23配置于电路板22附近。

由于收纳于后壳体2中的电路板22与主壳体中收纳的的电路板之间有连 接关系，所以，为了可靠地分成独立模块，设计成为斜向安装的形式，这样的 分仓模式有利于整体尺寸的有效利用，同时提供密封面为单个平面，使得密封 设计可靠性提高。

电路板22安装到后壳体2时，在相应的散热部位涂抹导热层(例如导热 硅脂)，保证其良好散热。针对各电路板等主要器件使用屏蔽罩21，从而满足 电磁兼容需求。由于采用了连接器压板23，所以使分仓连接器之间连接可靠， 在高振动环境下能够稳定可靠使用。

如图1、图2、图5A、图5B所示，在后壳体的外表面设有散热鳍片。后 壳体的散热鳍片设计，增大设备外表面的散热面积，从而有效的降低整机热平 衡温度。

如图5A所示，在后壳体的内表面设有用于散热的散热贴片和多个散热凸 台75(图中示出4个)。该散热贴片用于给大芯片导热。这些散热凸台75主 要起到了电路板的稳定支撑和器件的散热，其位置间隔主要是考虑散热的热量 能流密度尽量减低，其高度被设计成在安装电路板以后应预留间隙涂抹导热硅 脂且不能使电路板变形。如果只设计单个的散热凸台，则散热凸台出的能流密 度过大(热的地方太热)。而设置成多个分离的散热凸台75，每个散热凸台之 间存在空气，相互之间的热量影响很小，相互之间的温度几乎没有影响。电路 板的散热直接通过金属传导至散热凸台，采用传导方式散热，增加了从内到外 传热功率，或者减少热阻。

下面，关于激光雷达的安装特点进行说明。

设计激光雷达系统结构时，考虑整个结构可以在安装时可以从后往前按顺 序插放进去。第一接收组件30A和第二接收组件30B，位于主壳体组件的最前 端。其中，3个第一接收组件30A分别放置在发射模块的上方、左下和右下， 用来接收远距离处目标物体反射的激光。2个第二接收组件30B分别放置在接 收模块的左上和右上，用来接收近距离处目标物体反射的激光。发射模块为一 个整体，发射模块整体安装调试完成之后，可以直接插入主壳体组件。发射模 块和接收模块整体上呈内发射、外接收的环绕式设计。

在往壳体中安装时，主壳体前部是一次安装，先插发射模块，再把5个接 收模块分别插进去安装。

为了固定得更加稳定，接收模块通过螺钉进行固定，因此接收模块和用于 容纳其的腔体之间存在一定的空隙，可以方便螺钉的安装。所有的螺钉孔都是 单侧安装的，即可以从一个方向进行安装，在安装过程中最简洁，不需要换方 向，例如，将主壳体放置在安装平台后，安装只需要一次定位，就可以从一个 方向将主壳体内部的部件按顺序插装进去。此外，在批量安装时例如可以使用 电动螺丝刀，电动螺丝刀的工位仅需一个，减少安装的流程。

主壳体内部的上部设置了3个孔，方便软盘线通过，软盘线负责接收模块 中接收电路板到主控电路板的通信。使用软盘线的原因在于从接收模块到电路 板的信号不能有太多干扰，且软盘线里包含几十个通信通道(线)，如果使用 线缆连接，连接复杂且占用的体积太大。只有使用软盘线才能满足安装需求， 使用硬板线不符合安装需求。

另外，设计成从前往后安装结构的原因，主壳体后半部分也是同样的从前 往后的安装方式，所有的螺丝孔都朝向一个方向。整个主壳体结构的所有的螺 钉孔仅分为三种方向：从前面安装，从后面安装，以及斜向安装的后壳体安装 螺钉孔，最大程度减少装卡的时间，减少安装工具的种类。主壳体组件内部前 半部分和后半部分都是一层一层安装的，最大程度节省空间，

后壳体的上表面和后表面两面分别安装有一个电路板，其中上表面的电路 板在安装后占据主壳体组件上部空间(发射组件和电路板顶部的空间)，后表 面的电路板占据主壳体组件后部的剩余空间，提高空间利用率。

如果在主壳体与后壳体之间采用矩形分割，则拆卸时需要拔开。而设计成 斜向分仓，在拆卸时，只需将后壳体掀开。由于主壳体组件中的电路板和后壳 体中的竖直方向的电路板之间存在软盘线连接，采用斜向分割方式，掀开以后， 软盘连接线可以设计得最短。首先，软盘线越短，信号的传输距离越短，信号 稳定；其次，软盘线不需要考虑拆装时由于结构分离需要预留一定长度的富余， 安装后软盘线不需要折叠，可以节省空间。

第二实施方式

下面，对本发明的第二实施方式进行说明。对于与第一实施方式相同的部 分、结构标注相同的附图标记，并省略说明。在此，仅围绕与第一实施方式的 不同点进行说明。

在本实施方式中，上壳体面4和下壳体面5的前缘呈圆弧形(例如半圆弧 形)，且上壳体面4的前缘与下壳体面5的前缘形成在沿前后方向相同的位置 且具有相同的圆弧形状，由此使得上壳体面4的前缘与下壳体面5的前缘之间 所夹的圆弧面垂直于上壳体面4和下壳体面5。当该激光雷达水平安装时，也 可以称为垂直于水平方向。与圆弧面相对合地安装弧面形(曲面形)的前窗。

针对这样的结构的激光雷达，可以按上壳体面4和下壳体面5平行于水平 面的方式安装于例如车辆的规定部位处，在这样的安装状态下，前窗朝向水平 前方。也可以按上壳体面4和下壳体面5相对于水平面呈一定角度地倾斜地安 装，以使得前窗以一定角度向下倾斜俯视。关于水平安装还是俯视安装，可以 根据激光雷达的安装位置(例如距地高度)、视野范围、主要观察视野等情况 来设定。也可以设置成通过机械结构而俯仰角度可调。

此外，本发明的特征和益处通过参考示例性实施例进行说明。相应地，本 发明明确地不应局限于这些说明一些可能的非限制性特征的组合的示例性的实 施例，这些特征可单独或者以特征的其它组合的形式存在。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公 开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化， 这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开 的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性 的，本发明的真正范围和精神以权利要求书为准。

Claims (14)

1.一种激光雷达，其特征在于，包括：

主壳体，包括上壳体面和下壳体面，并且具有收置激光发射组件和激光接收组件的前部空间、和用于配置电路板的后部空间；

后壳体，以覆盖所述后部空间的方式安装于所述主壳体；和

前窗，与所述主壳体的所述上壳体面的前缘和所述下壳体面的前缘所夹圆弧面相对合，以覆盖所述前部空间的方式安装于所述主壳体的所述上壳体面的所述前缘和所述下壳体面的所述前缘，

所述主壳体具有与所述后壳体对合的后壳体安装开口，该后壳体安装开口位于一相对于水平方向在前后方向上倾斜的平面内，所述后壳体具有从侧面观察呈楔形或三角形的形状。

2.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，

所述主壳体还包括将所述上壳体面和所述下壳体面连接起来的两个侧壳体面，各所述侧壳体面与所述下壳体面的连接棱边的前后方向上的长度比各所述侧壳体面与所述上壳体面的连接棱边的前后方向上的长度长。

3.根据权利要求1或2所述的激光雷达，其特征在于，

在所述主壳体的所述后壳体安装开口，沿整个开口缘部设有阶梯状的主壳体侧卡合部，

在所述后壳体的主壳体安装开口，沿整个开口缘部设有阶梯状的后壳体侧卡合部，

在所述后壳体安装于所述主壳体的状态下，所述主壳体侧卡合部与所述后壳体侧卡合部相卡合。

4.根据权利要求1或2所述的激光雷达，其特征在于，

所述主壳体的所述上壳体面的前缘和所述下壳体面的前缘分别具有与所述前窗的上下方向上的端缘一致的形状，并且，

所述上壳体面的前缘和所述下壳体面的前缘中的一者比另一者更向前突出，

在所述前窗安装于所述主壳体的所述上壳体面的前缘和所述下壳体面的前缘的状态下，当从侧面观察时，所述前窗在前后方向上倾斜。

5.根据权利要求1或2所述的激光雷达，其特征在于，

所述主壳体的所述上壳体面的前缘和所述下壳体面的前缘分别具有与所述前窗的上下方向上的端缘一致的形状，并且，

在所述前窗安装于所述主壳体的所述上壳体面的前缘和所述下壳体面的前缘的状态下，当从侧面观察时，所述前窗相对于水平方向垂直。

6.根据权利要求4所述的激光雷达，其特征在于，

所述前窗包括外框体和由所述外框体包围且与所述外框体一体的内框体，

在所述内框体安装有激光能够透射的发射光罩，在所述内框体与所述外框体之间安装有激光能够透射的接收光罩，

所述发射光罩和所述接收光罩均为无接缝的整体曲面光罩；

在所述前窗安装于所述主壳体的状态下，所述发射光罩面对着所述激光发射组件，所述接收光罩面对着配置于所述激光发射组件周围的所述激光接收组件。

7.根据权利要求5所述的激光雷达，其特征在于，

所述前窗包括外框体和由所述外框体包围且与所述外框体一体的内框体，

在所述内框体安装有激光能够透射的发射光罩，在所述内框体与所述外框体之间安装有激光能够透射的接收光罩，

所述发射光罩和所述接收光罩均为无接缝的整体曲面光罩；

在所述前窗安装于所述主壳体的状态下，所述发射光罩面对着所述激光发射组件，所述接收光罩面对着配置于所述激光发射组件周围的所述激光接收组件。

8.根据权利要求6所述的激光雷达，其特征在于，

所述前窗具有曲面形状，所述曲面形状是由圆柱侧面的一部分构成的圆柱形曲面。

9.根据权利要求7所述的激光雷达，其特征在于，

所述前窗具有曲面形状，所述曲面形状是由圆柱侧面的一部分构成的圆柱形曲面。

10.根据权利要求3所述的激光雷达，其特征在于，

在所述主壳体侧卡合部与所述后壳体侧卡合部之间安装有密封圈。

11.根据权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，

在所述主壳体的所述上壳体面、所述下壳体面和所述两个侧壳体面设有散热鳍片。

12.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，

所述后壳体包括后壳体上表面、后壳体后表面和两后壳体侧表面，所述后壳体上表面与所述后壳体后表面与所述后壳体侧表面中的一方相交于一角部，

在所述后壳体的所述后壳体上表面、所述后壳体后表面和两所述后壳体侧表面设有散热鳍片。

13.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，

在所述后壳体的内表面设有多个彼此离开的散热凸台。

14.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，

在所述主壳体的内部设有电磁屏蔽罩；

在所述后壳体的内表面设有屏蔽罩。

Images