CN114114320A - 激光收发组件及激光雷达 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种激光收发组件及激光雷达，激光收发组件包括：支撑部、发射单元、接收单元和光学组件；发射单元和接收单元，位于支撑部上，发射单元用于发射探测光束，接收单元用于接收回波光束；支撑部的侧面具有开口，开口的朝向与探测光束和回波光束的传输路径不同；光学组件，位于开口中，用于传输探测光束和回波光束，本发明中支撑部、发射单元和接收单元进行模块化的设置，有利于激光收发组件的空间结构合理设置，并且能够独立进行组装和调试，有利于激光收发组件进行批量化生产；激光收发组件也作为独立的模块，便于将激光收发组件集成到激光雷达中，有利于激光雷达的组装、调试以及批量化生产，降低激光雷达的成本。

Description

激光收发组件及激光雷达

技术领域

本发明涉及环境感知领域，尤其涉及一种激光收发组件及激光雷达。

背景技术

激光雷达(LIDAR)，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，在自动驾驶中承担了路沿检测、障碍物识别以及实时定位与绘图(SLAM)等重要任务。激光雷达因其具有分辨率高、隐蔽性好、抗有源干扰能力强、探测性能好、体积小及重量轻等特点，被应用于自动驾驶技术领域，激光雷达作为自动驾驶领域中距离感知的核心传感器，已不可或缺。

激光雷达是一种感知车辆周围信息的重要传感器，视场和扫描精度是其重要的参数。对于水平视场，现有技术通常会通过扫描模块对其采集的视场进行拼接，或者设置多个激光雷达对其采集的视场进行拼接。

为保证自动驾驶汽车的安全性和智能性，激光雷达需要满足可靠性高、高成像帧频、高分辨率、远测距等性能。为此激光雷达中会设置较多的光学器件，导致激光雷达的结构复杂，组装与调试难度大且成本高。

发明内容

本发明提供一种激光收发组件及激光雷达，模块化各个功能部件，便于组装、调试以及批量化生产，降低成本。

为解决上述问题，本发明提供一种激光收发组件，用于激光雷达，包括：支撑部、发射单元、接收单元和光学组件；所述发射单元和接收单元，位于所述支撑部上，所述发射单元用于发射探测光束，所述接收单元用于接收回波光束；所述支撑部的侧面具有开口，所述开口的朝向与所述探测光束和所述回波光束的传输路径不同；所述光学组件，位于所述开口中，用于传输所述探测光束和所述回波光束。

可选的，所述支撑部包括：底座；第一分隔壁，位于所述底座上且沿第一方向延伸；第二分隔壁，位于所述底座上且沿第二方向延伸，所述第二分隔壁与第一分隔壁连接；固定部，位于所述底座上，用于固定所述光学组件。

可选的，所述第一分隔壁包括：发射光通孔，所述发射光通孔低于所述第二分隔壁的顶部，用于通过所述探测光束；接收光通孔，所述接收光通孔高于所述第二分隔壁的顶部，用于通过所述回波光束。

可选的，所述发射单元设置在所述第二分隔壁上，使所述发射单元提供的所述探测光束穿过所述发射光通孔。

可选的，所述接收单元设置在所述第一分隔壁上，使所述接收单元通过所述接收光通孔接收所述回波光束。

可选的，所述固定部与所述第一分隔壁连接，且所述固定部和第二分隔壁分别位于所述第一分隔壁的两侧。

可选的，所述开口位于所述固定部与所述第一分隔壁邻接的侧壁上。

可选的，所述固定部还包括：透光部，与所述开口连通，用于通过所述探测光束和所述回波光束。

可选的，在所述第二方向上，所述第一分隔壁底部相比于所述第一分隔壁顶部远离所述透光部。

可选的，所述光学组件包括在所述固定部的延伸方向上，设置的反射单元、分光单元和透镜单元。

可选的，所述接收单元包括：接收支撑部，设置在所述第一分隔壁背离所述固定部的一侧，且位于所述第二分隔壁顶部；接收板，包括多个光接收单元，设置在所述接收支撑部上。

可选的，所述发射单元包括：发射支撑部，设置在所述第二分隔壁上，且靠近所述发射光通孔；发射板，包括多个光发射单元，设置在所述发射支撑部上。

可选的，所述激光收发组件还包括：波片单元，用于改变所述探测光束的偏振态。

可选的，所述激光收发组件还包括：光束整形单元，位于所述发射单元和所述波片单元之间。

可选的，所述激光收发组件还包括：遮光单元，设置在所述固定部上，用于遮挡所述开口。

本发明还提供一种激光雷达，包括：所述激光收发组件，所述激光收发组件用于发射探测光束和接收回波光束；扫描模块，用于利用所述探测光束和所述回波光束进行空间扫描；光机模块，用于将所述探测光束传输至所述扫描模块，且将所述回波光束传输至所述激光收发组件。

可选的，所述光机模块包括：光机支撑部，用于传输所述探测光束和所述回波光束，且支撑所述扫描模块；反射部，用于将所述探测光束反射至所述扫描模块，且将所述回波光束反射至所述光机支撑部。

可选的，多个所述激光收发组件并排且间隔设置于所述光机支撑部背离所述反射部的一侧。

可选的，所述光机支撑部包括：多个光通道，沿所述探测光束和回波光束的传输路径设置；多个光学单元，对应设置于各所述光通道中。

可选的，所述光机模块还包括：光机安装部，位于所述光机支撑部的侧部；所述反射部具有反射部安装部，所述反射部安装部位于所述光机安装部之间。

可选的，所述扫描模块包括：固定支撑部，固定于所述光机支撑部的顶部；振镜单元，位于所述固定支撑部上。

可选的，所述振镜单元倾斜设置在所述固定支撑部的顶部，用于使所述探测光束和回波光束被所述振镜单元反射。

可选的，所述激光雷达还包括：主板模块，所述主板模块包括：下主板模块，位于所述激光收发组件背离所述光机模块的一侧，所述下主板模块包括多个主板安装部，多个所述主板安装部与多个所述激光收发组件交错设置；上主板模块，位于所述激光收发组件以及扫描模块的顶部。

可选的，所述激光雷达还包括：壳体，所述光机模块、扫描模块、多个激光收发组件以及主板模块位于所述壳体中，所述上主板模块与所述壳体的顶部连接，所述下主板模块与所述壳体的侧壁连接。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明所提供的激光收发组件的发射单元用于发射探测光束，接收单元用于接收回波光束，支撑部的开口用于组装光学组件，光学组件用于传输所述探测光束和所述回波光束，所述开口的朝向与所述探测光束和所述回波光束的传输路径不同，使得光学组件的安装方向与所述探测光束和回波光束的传输路径不同，降低光学组件的安装难度，提高激光收发组件的性能。本发明实施例中，所述发射单元、接收单元和具有光学组件的支撑部均进行模块化的设置，有利于激光收发组件的空间结构合理设置，使得激光收发组件的结构紧凑，具有较高的集成度；此外，支撑部、发射单元、接收单元能够独立进行组装和调试，有利于激光收发组件进行批量化生产，降低激光收发组件的成本，在激光收发组件出现故障时，易于将故障单元从支撑部上拆卸进行替换，降低维修难度，提高维修效率。

本发明所提供的激光雷达中的激光收发组件、光机模块以及扫描模块也进行模块化的设置，有利于激光雷达进行组装、调试以及批量化生产，降低激光雷达的成本，且因为将激光雷达的不同部件模块化设置，使得激光雷达的空间结构合理，有利于提高激光雷达的集成度；此外，在激光雷达出现故障时，可以将故障模块进行替换，能够降低维修难度、提高维修效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例激光收发组件的结构示意图；

图2是本发明实施例激光收发组件的爆炸图；

图3是本发明实施例支撑部的第一视角结构示意图；

图4是本发明实施例光束整形单元和波片的结构示意图；

图5是本发明实施例支撑部的第二视角结构示意图；

图6是本发明实施例激光雷达的结构示意图；

图7是本发明实施例激光雷达隐藏上主板模块的俯视图；

图8是本发明实施例激光雷达的爆炸图。

具体实施方式

由背景技术可知，现有的激光雷达存在着结构复杂，组装和调试难度大且成本高的问题。

为使得激光雷达便于组装、调试以及批量化生产，降低成本，本发明实施例提供了一种激光收发组件，包括：支撑部、发射单元、接收单元和光学组件；所述发射单元和接收单元，位于所述支撑部上，所述发射单元用于发射探测光束，所述接收单元用于接收回波光束；所述支撑部的侧面具有开口，所述开口的朝向与所述探测光束和所述回波光束的传输路径不同；所述光学组件，位于所述开口中，用于传输所述探测光束和所述回波光束。

本发明所提供的激光收发组件发射单元用于发射探测光束，接收单元用于接收回波光束，支撑部的开口用于组装光学组件，光学组件用于传输所述探测光束和所述回波光束，所述开口的朝向与所述探测光束和所述回波光束的传输路径不同，使得光学组件的安装方向与所述探测光束和回波光束的传输路径不同，降低光学组件的安装难度，提高激光收发组件的性能。本发明实施例中，所述发射单元、接收单元和具有光学组件的支撑部均进行模块化的设置，有利于激光收发组件的空间结构合理设置，使得激光收发组件的结构紧凑，具有较高的集成度；此外，支撑部、发射单元、接收单元能够独立进行组装和调试，有利于激光收发组件进行批量化生产，降低激光收发组件的成本，在激光收发组件出现故障时，易于将故障单元从支撑部上拆卸进行替换，降低维修难度，提高维修效率。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本说明书所涉及到的指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位，以特定的方位构造，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明实施例提供一种激光收发组件，参考图1，示出了本发明实施例激光收发组件的结构示意图，图2示出了本发明实施例激光收发组件的爆炸图。

激光收发组件100包括：支撑部110、发射单元120、接收单元130和光学组件150；所述发射单元120和接收单元130，位于所述支撑部110上，所述发射单元120用于发射探测光束，所述接收单元130用于接收回波光束；所述支撑部110的侧面具有开口144(如图2所示)，所述开口144的朝向与所述探测光束和所述回波光束的传输路径不同；所述光学组件150，位于所述开口144中，用于传输所述探测光束和所述回波光束。

本发明所提供的激光收发组件100的发射单元120用于发射探测光束，接收单元130用于接收回波光束，支撑部110的开口用于组装光学组件150，光学组件150用于传输所述探测光束和所述回波光束，所述开口的朝向与所述探测光束和所述回波光束的传输路径不同，使得光学组件150的安装方向与所述探测光束和回波光束的传输路径不同，降低光学组件150的安装难度，提高激光收发组件100的性能。

本实施例中，所述支撑部110包括：底座1101；第一分隔壁1102，位于所述底座1101上且沿第一方向x延伸；第二分隔壁1103，位于所述底座1101上且沿第二方向y延伸，所述第二分隔壁1103与第一分隔壁1102连接；固定部1104，位于所述底座1101上，用于固定所述光学组件150。

所述第一分隔壁1102为接收单元130(如图2所示)提供安装的结构基础，第二分隔壁1103为发射单元120(如图2所示)提供安装的结构基础。

本实施例中，所述第二方向y和第一方向x相垂直。所述第二分隔壁1103位于所述第一分隔壁1102一侧，所述第二方向y垂直于第一方向x，使得第一分隔壁1102和第二分隔壁1103围成两个直角区域，相比于第一分隔壁1102和第二分隔壁1103围成一个钝角区域和一个锐角区域相比，两个直角区域更易于安装发射单元120和接收单元130。其他实施例中，第一方向x和第二方向y还可以不垂直。

本实施例中，所述第二分隔壁1103的顶部低于所述第一分隔壁1102的顶部，使得接收单元130设置在第一分隔壁1102中高于所述第二分隔壁1103的部分侧壁，第二分隔壁1103对接收单元130提供支撑作用。

需要说明的是，所述底座1101、第一分隔壁1102、第二分隔壁1103以及固定部1104是一体成型的。其他实施例中，所述底座1101、第一分隔壁1102、第二分隔壁1103以及固定部1104还可以是通过焊接等方式组装接合而成。

图3是本发明实施例支撑部的第一视角结构示意图。本实施例中，所述第一分隔壁1102包括：发射光通孔11021，所述发射光通孔11021低于所述第二分隔壁1103的顶部，用于通过所述探测光束；接收光通孔11022，所述接收光通孔11022高于所述第二分隔壁1103的顶部，用于通过所述回波光束。

所述发射光通孔11021和接收光通孔11022均位于所述第一分隔壁1102上，所述探测光束和回波光束的传输路径均与第一分隔壁1102相交，使得传输探测光束和回波光束的光学组件150能设置在第一分隔壁1102背离所述第二分隔壁1103的一侧，有利于提高激光收发组件100的集成度。

需要说明的是，所述发射光通孔11021和接收光通孔11022，暴露在所述第二分隔壁1103外部，使得探测光束和回波光束不会被第二分隔壁1103阻挡。

发射光通孔11021和接收光通孔11022在第一分隔壁1102上沿竖直方向z间隔设置，分别位于所述第一分隔壁1102的底部和第一分隔壁1102的顶部，且第一分隔壁1102的顶部相比于第一分隔壁1102的底部远离所述第二分隔壁1103，从而第一分隔壁1102的顶部和第一分隔壁1102的底部交界处形成隔光壁11024，发射光通孔11021和接收光通孔11022沿第二方向y通过隔光壁11024错位设置，用于减少沿竖直方向z设置的发射单元120发射的探测光束和接收单元130接收的回波光束之间的相互串扰。

本实施例中，所述发射单元120设置在所述第二分隔壁1103靠近所述发射光通孔11021的侧壁上，使所述发射单元120提供的所述探测光束能够穿过所述发射光通孔11021。

具体的，所述发射单元120包括：发射支撑部121，设置在所述第二分隔壁1103上，且靠近所述发射光通孔11021；发射板122，包括多个光发射单元，设置在所述发射支撑部121上。

发射板122固定在发射支撑部121上，相应的，发射板122通过发射支撑部121固定在第二分隔壁1103上。

本实施例中，所述发射板122上具有激光器1221(即光发射单元)，所述激光器1221包括边发射激光器(EEL)，在发射单元120工作时，所述探测光束的光轴方向平行于所述发射板122表面。其他实施例中，所述激光器1221还可以为垂直腔面发射激光器(VCSEL)，相应的，在发射单元工作时，探测光束与所述发射板表面相垂直。

作为一种示例，所述激光器1221的数量为多个，使得激光雷达探测覆盖率较高，有助于提高激光雷达的探测性能，沿所述固定部1104的延伸方向(竖直方向z)间隔排布在所述发射板122的表面。多个激光器1221产生多个探测光束，在发射单元120工作时，发射板122中的多个激光器1221采用轮巡方式依次开启发射探测光束，即发射板122中的多个激光器1221分时发射探测光束。

具体的，所述第二分隔壁1103上具有第二定位孔11031；所述发射支撑部121上具有背板定位孔(图中未示出)，所述背板定位孔与第二定位孔11031相对应且通过固定件(包括但不限于螺钉)固定，使得发射支撑部121固定在第二分隔壁1103上。

需要说明的是，所述发射板122为PCB板，所述发射板122单面布板，背面露铜，所述背面直接贴合在所述发射支撑部121上，并且所述发射支撑部121为金属，将发射板122的热量通过发射支撑部121传输。相比于发射板和发射支撑部之间设置导热部件的情况，将发射板直接设置在发射支撑部121上传递热量，降低了热阻，有利于散热，确保了激光器1221可以工作在合理温度区间内。

本实施例中，所述发射支撑部121呈板状，发射支撑部121通过外部的调整架装夹在第二分隔壁1103上，能够在第二分隔壁1103表面所在平面内实现发射支撑部121俯仰的装调，相应的带动固定在发射支撑部121上的发射板122实现俯仰的调节，因为激光器之间的相对位置已经固定，因此通过第二分隔壁1103在水平方向上固定发射支撑部121和发射板122，可以保证多个激光器之间的平面度。

本实施例中，所述接收单元130设置在所述第一分隔壁1102上，使所述接收单元130通过所述接收光通孔11022接收所述回波光束。

具体的，接收单元130包括：接收支撑部131，设置在所述第一分隔壁1102背离所述固定部1104的一侧，且位于所述第二分隔壁1103顶部；接收板132，包括多个光接收单元，设置在所述接收支撑部131上。

接收板132固定在接收支撑部131上，接收板132通过接收支撑部131固定在第一分隔壁1102上。

本实施例中，所述接收板132上具有多个探测器(即光接收单元)，探测器用于接收回波光束，所述探测器包括雪崩光电二极管(Avalanche Photo Diode，APD)、硅光电倍增管(SiPM)或单光子雪崩二极管(SPAD)。所述探测器和探测器表面的滤光片安装在所述接收光通孔11022中，使得探测器易于接收回波光束。

具体的，所述第一分隔壁1102上具有第一定位孔11023(如图3所示)；所述接收板132上具有第一定位柱1321和接收定位孔1322，所述第一定位柱1321用于与所述第一定位孔11023配合连接；所述接收支撑部131上具有接收柱1323，所述接收柱1323贯穿所述接收定位孔1322，且与第一分隔壁1102上的第一定位孔11023固定连接。

所述接收支撑部131在将接收板132固定在高于第二分隔壁1103的第一分隔壁1102的同时，还覆盖并保护所述接收板132。

需要说明的是，所述接收板132为PCB板，接收板132的单面布板。

本实施例中，所述接收支撑部131呈板状，接收支撑部131通过外部的调整架装夹在第一分隔壁1102上，能够在第一分隔壁1102表面所在平面内实现接收支撑部131的旋转，相应的带动固定在接收支撑部131上的接收板132进行旋转调节。

本发明实施例中，所述发射单元120、接收单元130和具有光学组件150的支撑部110均进行模块化的设置，有利于激光收发组件100的空间结构合理设置，使得激光收发组件100的结构紧凑，具有较高的集成度；此外，支撑部110、发射单元120、接收单元130能够独立进行组装和调试，有利于激光收发组件100进行批量化生产，降低激光收发组件100的成本，在激光收发组件100出现故障时，易于将故障单元从支撑部110上拆卸进行替换，降低维修难度，提高维修效率。

本实施例中，所述激光收发组件100还包括：波片单元160(如图2所示)，用于改变所述探测光束的偏振态。

本实施例中，所述发射支撑部121具有波片槽1212，所述波片槽1212位于所述发射支撑部121靠近第一分隔壁1102的区域。

所述波片单元160包括：波片支撑部161，固定设置在所述波片槽1212中；半波片162，固定设置在所述波片支撑部161上。

具体地，半波片162用于改变探测光束的偏振方向使其在偏振分光棱镜上反射。

需要说明的是，所述波片单元160固定设置在波片槽1212中，当发射支撑部121做俯仰调节时，波片单元160也会跟随做俯仰调节，使得发射板122和波片单元160的相对位置不变，发射板122提供的探测光束仍能够穿过半波片162。

图4是本发明实施例光束整形单元和半波片的结构示意图，所述激光收发组件100还包括：光束整形单元170(如图4所示)，位于所述发射单元120和所述波片单元160之间。

所述光束整形单元170用于对探测光束进行快轴压缩。具体的，所述光束整形单元170包括快轴准直透镜，即柱面镜，还可以包括光纤。

本实施例中，所述固定部1104与所述第一分隔壁1102连接，且所述固定部1104和第二分隔壁1103分别位于所述第一分隔壁1102的两侧。

所述固定部1104用于安装所述光学组件150，第二分隔壁1103上安装有发射单元120，固定部1104和第二分隔壁1103分别位于所述第一分隔壁1102的两侧，使得发射单元120提供的探测光束穿过发射光通孔11021经过光学组件150向外部传输，使得激光收发组件100的结构紧凑，集成化程度高。

具体的，所述固定部1104还包括：透光部141(如图1所示)，位于固定部1104的底部，且沿第二方向y贯穿所述固定部1104背离所述第一分隔壁1102的侧壁，所述透光部141与所述开口144连通，用于使所述探测光束和所述回波光束沿传输路径传输。

所述透光部141与所述开口144连通，透光部141使得激光收发组件100的探测光束能够向外部模块传输，并使得外部模块提供的回波光束能够传输至激光收发组件100。具体的，使得发射单元120提供的探测光束通过发射光通孔11021，经光学组件150传输从透光部141通过；并使得回波光束通过透光部141，经光学组件150传输从接收光通孔11022通过，被接收单元130接收。

需要说明的是，在所述第二方向y上，所述第一分隔壁1102底部相比于所述第一分隔壁1102顶部远离所述透光部141。

所述固定部1104用于安装光学组件150，在第二方向y上，所述固定部1104底部的尺寸大于所述固定部1104顶部的尺寸，所述第一分隔壁1102底部相比于所述第一分隔壁1102顶部远离所述透光部141是空间避让的措施，便于容纳固定部1104的底部，使得所述固定部1104与第一分隔壁1102能够贴合在一起，并且使得所述固定部1104沿第二方向y上的前端表面实现平面化，有利于多个激光收发组件100在激光雷达中组装和调试。

还需要说明的是，所述开口144位于所述固定部1104与所述第一分隔壁1102邻接的侧壁上。

在激光收发组件100工作时，所述探测光束和回波光束在开口中传输，透光部使探测光束和回波光束通过，所述开口144位于所述固定部1104与所述第一分隔壁1102邻接的侧壁上，也就是说开口144与透光部141位于固定部1104的不同侧壁，避免组装和调试开口中的光学组件时损坏透光部，影响探测光束发射和回波光束接收。

所述开口144用于安装光学组件150，使得光学组件150能够固定在支撑部110中，因为发射单元120位于所述支撑部110上，接收单元130位于所述支撑部110上，从而光学组件150与发射单元120和接收单元130的相对位置不变，使得发射单元120发射的探测光束能够经光学组件150传输，经光学组件150传输的回波光束能够被接收单元130接收。

本实施例中，所述光学组件150包括在所述固定部1104的延伸方向(竖直方向z)上，设置的反射单元、分光单元152和透镜单元153。

具体的，反射单元包括：第一反射镜151和第二反射镜154，在固定部1104的延伸方向上第一反射镜151、分光单元152、透镜单元153以及第二反射镜154依次设置。

所述第一反射镜151用于对探测光束和回波光束进行反射，改变光束的传输路径。

本实施例中，所述分光单元152可以为偏振分光棱镜(polarizing BeamSplitter，PBS)。其他实施例中，所述分光单元还可以为偏振分光片。

本实施例中，分光单元152与所述发射光通孔11021相对应，使得通过发射光通孔11021的探测光束经过分光单元152的反射沿着固定部1104的延伸方向上传输至第一反射镜151；并使得通过透光部141的回波光束经过第一反射镜151反射，能够穿过所述分光单元152。

本实施例中，透镜单元153包括负透镜，负透镜对回波光束进一步收窄，并延长光学系统焦距，有利于提高接收信号信噪比。

本实施例中，所述第二反射镜154与所述接收光通孔11022对应，第二反射镜154用于将经负透镜收窄的回波光束反射，并穿过接收光通孔11022被接收单元130接收。

需要说明的是，所述开口144位于所述固定部的一个侧壁上，固定部1104为单边槽式结构，相比于非单边槽式结构，该结构可以保证第一反射镜151、分光单元152、透镜单元153、第二反射镜154的定位面均一次加工成型，优化了加工过程，提高了加工精度，降低生产成本，同时这种结构在光学器件的装配过程中也只需要单次装夹，优化了装配定位精度和装配操作。

图5是本发明实施例支撑部的第一视角结构示意图，相应的，所述开口144包括：底镜安装部1441，用于设置所述第一反射镜151；分光单元安装部1442，位于所述底镜安装部1441的上方，用于设置所述分光单元152；透镜安装部1443，位于所述分光单元安装部1442的上方，用于设置所述透镜单元153；顶镜安装部1444，位于所述透镜安装部1443的上方，用于设置所述第二反射镜154；所述底镜安装部1441、分光单元安装部1442、透镜安装部1443以及顶镜安装部1444沿所述固定部1104的延伸方向相连通。

具体的，底镜安装部1441包括：倾斜设置的梯度台14411以及位于梯度台14411底部的阻挡部14412；所述底镜安装部1441的侧壁与所述第一分隔壁1102接触；所述第一反射镜151位于所述梯度台14411上。

本实施例中，所述底镜安装部1441、分光单元安装部1442、透镜安装部1443以及顶镜安装部1444的中均设置定位槽(图中未标示)，所述定位槽用于设置胶水来固定光学组件150(包括第一反射镜151、分光单元152、透镜单元153、第二反射镜154)。所述定位槽设置成圆角，能够在安装或拆卸光学组件150的过程中，避免对光学组件150造成损伤，使得光学组件易于安装。

需要说明的是，所述固定部1104还包括：固定部发射孔142，沿第二方向y贯穿所述开口144的侧壁，将所述开口144与发射光通孔11021连通。具体的，所述固定发射孔将发射光通孔11021与所述偏振分光棱镜对应，使得发射单元120提供的探测光束穿过发射光通孔11021和固定部发射孔142能够被偏振分光棱镜反射。

所述固定部1104还包括：固定部接收孔143，沿第二方向y贯穿所述开口144的侧壁，将所述开口144与接收光通孔11022连通。具体的，所述固定部接收孔143将接收光通孔11022与所述第二反射镜154对应，使得回波光束经过第二反射镜154反射穿过固定部接收孔143和接收光通孔11022被接收单元130接收。

激光收发组件100还包括：遮光单元180(如图2所示)，设置在所述固定部1104上，用于遮挡所述开口144。

所述遮光单元180用于对开口144起到较好的封闭作用，避免外部杂散光对开口144中的探测光束和回波光束的干扰。此外，通常所述激光雷达中的激光收发组件的数量为多个，遮光单元180还用于避免多个激光收发组件100之间的光干扰。

本实施例中，所述遮光单元180包括遮光块，所述遮光块通过螺钉固定在固定部1104上。

还需要说明的是，因为第二方向y上，所述第一分隔壁1102底部相比于所述第一分隔壁1102顶部远离所述透光部141。相应的，在第二方向y上，所述遮光块的顶部的尺寸小于所述遮光块底部的尺寸，使得遮光块顶部能够与第一分隔壁1102顶部贴合，所述遮光块底部与第一分隔壁1102底部贴合。

本发明实施例提供一种激光雷达，参考图6至图8，示出了激光雷达的结构示意图。

激光雷达包括：所述激光收发组件100，所述激光收发组件100用于发射探测光束和接收回波光束；扫描模块300，用于利用所述探测光束和所述回波光束进行空间扫描；光机模块200，用于将所述探测光束传输至所述扫描模块300，且将所述回波光束传输至所述激光收发组件100。

本发明实施例提供的激光雷达中的激光收发组件100、光机模块200以及扫描模块300用于实现的功能不同，本发明实施例将不同功能的部件进行模块化的设置，有利于激光雷达进行组装、调试和批量化生产，降低激光雷达的成本，且因为将激光雷达的不同部件模块化设置，使得激光雷达的空间结构合理，各个模块之间更加紧凑，集成度更高，有利于使得激光雷达小型化；此外，在激光雷达出现故障时，可以将故障模块进行替换，能够降低维修难度、提高维修效率。

在激光雷达工作时，激光收发组件100提供的探测光束，经光机模块200传输后向扫描模块300照射，扫描模块300改变探测光束的方向，照射至三维空间，对三维空间进行扫描；探测光束经过三维空间的物体的反射后形成回波光束，照射至扫描模块300，扫描模块300再将回波光束传输至激光收发组件，然后激光收发组件对回波光束进行接收。

本实施例中，所述激光收发组件100包括支撑部和位于所述支撑部上的发射单元、接收单元，支撑部安装有光学组件。所述发射单元提供探测光束，所述接收单元提供回波光束，光学组件用于传输所述探测光束和回波光束。

需要说明的是，所述激光收发组件100的数量为多个，多个激光收发组件能够扩大激光雷达的扫描范围，从而扩大激光雷达的视场范围。作为一种示例，图中示出了三个激光收发组件100。其他实施例中，所述激光收发组件的数量还可以为两个或者多于三个。

本实施例中，多个所述激光收发组件的底座位于同一平面内，从而多个激光收发组件100中发射单元提供的探测光束和接收单元接收的回波光束位于处于同一平面内。

本实施例中，所述光机模块200包括光机支撑部201，用于传输所述探测光束和所述回波光束，且支撑所述扫描模块300；反射部202，用于将所述探测光束反射至所述扫描模块300，且将所述回波光束反射至所述光机支撑部201。

在激光雷达工作时，所述光机模块200用于对探测光束进行光学整形，使得探测光束照射至扫描模块300；并且光机模块200也可以用于对回波光束进行光学整形，使得回波光束能够通过激光收发组件100的透光部。

所述光机支撑部201用于对探测光束准直，将探测光束照射向反射部202；所述光机支撑部201用于对反射部202反射的回波光束进行会聚，并返回激光收发组件100。

具体的，所述光机支撑部201包括：多个光通道(图中未示出)，沿所述探测光束和回波光束的传输路径设置；多个光学单元(图中未示出)，对应设置于各所述光通道中。

所述光通道为所述光学单元提供安装空间，多个光通道分开并相互隔离，在激光雷达工作时，可以避免一个光通道中的探测光束或回波光束，对另一个光通道中的探测光束或回波光束产生影响，有利于提高激光雷达的性能。

需要说明的是，所述光机支撑部201包括：框体，所述框体包括在竖直方向z上间隔的底板(图中未示出)和顶板2011，以及位于所述底板和顶板之间的侧板2012，使得所述框体的前端和后端连通。

所述光机支撑部201还包括：多个分隔板(图中未示出)，间隔位于所述侧板2012之间，所述底板(图中未标示)、顶板2011、侧板2012和分隔板围成光通道，或者底板、顶板2011和分隔板围成光通道，所述光通道的延伸方向贯穿所述框体的前端和后端。

所述光学单元，用于对探测光束和回波光束进行光学整形，以提高传输光束的能量密度，从而提高接收单元130获取信号的强度。

反射部202用于将经光机支撑部201准直的探测光束反射至扫描模块300，所述反射部202用于将经扫描模块300扫描的回波光束反射至光机支撑部201。

本实施例中，所述反射部202用于反射通过所述光机支撑部201的所述探测光束，或者用于反射通过扫描模块300的回波光束。

本实施例中，所述光机模块200还包括：光机安装部2015，位于所述光机支撑部201的侧部。所述反射部202具有反射部安装部2022，所述反射部安装部位于所述光机安装部2015之间。

所述反射部安装部2022位于所述光机安装部2015之间，有利于优化光机模块200的空间结构，提高光机模块200的结构紧凑度。

还需要说明的是，多个所述激光收发组件100并排且间隔设置于所述光机支撑部201背离所述反射部202的一侧。

探测光束和回波光束能够经过光机支撑部201中的光学单元的光学整形。

所述扫描模块300包括：固定支撑部301，固定设置于所述光机支撑部201的顶部；振镜单元302，位于所述固定支撑部301上。

扫描模块300改变光束的方向，照射至三维空间，对三维空间进行扫描，发射光束经过三维空间的物体的反射后得到接收光束，照射至扫描模块300，扫描模块300再将接收光束传输至光机模块200。

本实施例中，所述固定支撑部301固定设置于所述光机支撑部201的顶部，使得所述光机支撑部201和扫描模块300位于所述反射部202的同一侧，有利于反射部202反射探测光束和回波光束，将探测光束和回波光束在光机支撑部201和扫描模块300之间传输。

具体的，所述固定支撑部301位于所述光机支撑部201的顶板2011的顶部，所述固定支撑部301上具有通孔，所述顶板2011上具有对应的螺纹孔，螺钉贯穿所述固定支撑部301的通孔与顶板2011上的螺纹孔固定连接。

所述振镜单元302用于反射光机模块200传输的探测光束对三维空间进行扫描，还用于接收三维空间提供的回波光束。

本实施例中，振镜单元302包括振镜3021和位于所述振镜边缘的振镜支架3022，所述振镜支架3022与所述固定支撑部301固定连接，所述振镜3021用于反射所述探测光束和回波光束通过。

在激光雷达工作时，多个所述激光收发组件100发射的多个探测光束穿过对应的光通道，探测光束经过光通道中的光学单元的光学整形后，经过反射部202的反射共同照射在所述振镜3021的中心位置；并且与所述多个探测光束对应的回波光束同样会照射在所述振镜3021的中心位置，多个回波光束经过所述振镜3021和反射部202反射后，分别穿过各个对应的光通道，经光通道中的光学单元的光学整形后，传输至激光收发组件100。

所述振镜单元302还包括：驱动结构(图中未示出)，所述驱动结构的输出端与所述振镜3021连接，用于驱动所述振镜3021在水平和竖直方向进行周期性转动，从而实现扫描。具体的，所述驱动结构在洛仑磁力的作用下驱动振镜3021，进行周期性的转动扫描。

本实施例中，所述振镜单元302倾斜设置在所述固定支撑部301的顶部，用于使所述探测光束和回波光束被所述振镜单元302反射。

具体的，所述固定支撑部301顶部具有：连接壁3011，振镜单元302通过连接壁3011倾斜设置在所述固定支撑部301的顶部，使得振镜单元302正对反射部202，用于使所述探测光束和回波光束在振镜单元302和反射部202之间传输。

具体的，所述连接壁3011上具有通孔，所述振镜支架3022上具有螺纹孔，螺钉贯穿所述连接壁3011上的通孔与振镜支架3022上的螺纹孔固定连接。

所述激光雷达还包括：主板模块400。

主板模块400与激光收发组件100电连接，具体的主板模块400与所述发射单元120和接收单元130电连接，主板模块400使得发射单元120能够提供探测光束，保证主板模块400能够接收到经接收单元光电转换的电信号，并进行信号的处理。

本实施例中，所述主板模块400包括：下主板模块401，位于所述激光收发组件100背离所述光机模块的一侧，所述下主板模块401的底部包括多个主板安装部402，多个所述主板安装部402与多个所述激光收发组件100交错设置。

多个所述主板安装部402和多个所述激光收发组件100交错设置有利于充分利用激光雷达内部的空间结构，提高激光雷达的紧凑性。

所述主板模块400还包括：上主板模块403，位于所述激光收发组件100以及扫描模块300的顶部。

所述上主板模块403和下主板模块401分别位于所述激光收发组件100和扫描模块300的顶部和背面，与上主板模块403和下主板模块401叠放的情况相比，有利于主板模块400的热量散发，提高激光雷达的工作性能。

所述激光雷达还包括；壳体500(如图7所示)，所述光机模块200、扫描模块300、多个激光收发组件100以及主板模块400位于所述壳体500中，所述上主板模块403与所述壳体500的顶部连接，所述下主板模块401与所述壳体500的侧壁连接。

具体的，激光收发组件100通过销钉与壳体500的底部定位，所述激光收发组件100中的底座1101上具有底座通孔，所述壳体500的底部上具有与所述底座通孔对应的螺纹孔，螺钉贯穿所述底部通孔将激光收发组件100与壳体500固定连接。

作为一种示例，所述底部通孔分散位于所述固定部和第一分隔壁围成的底座1101上，以及第一分隔壁和第二分隔壁露出的所述底座1101上。所述底部通孔分散设置能提高激光收发组件与壳体结合的牢固程度。

具体的，光机支撑部201通过销钉与壳体500的底部定位，所述光机安装部2015上有安装部通孔，所述壳体500的底部上具有与所述安装部通孔对应的螺纹孔，螺钉贯穿所述安装部通孔将光机支撑部201与壳体500固定连接。

具体的，反射部202通过销钉与壳体500的底部定位，所述反射部202的反射部安装部2022上有反射部通孔，所述壳体500的底部上具有与所述反射部通孔对应的螺纹孔，螺钉贯穿所述反射部通孔将反射部202与壳体500固定连接。

相应的，本实施例中，所述下主板模块401通过螺钉固定在所述壳体500的侧壁，所述上主板模块403通过螺钉与所述壳体500顶部固定连接。

本发明提供的激光雷达中的激光收发组件100、光机模块200以及主板模块400固定在所述壳体500内部，所述扫描模块300通过与光机模块200的光机支撑部201固定连接，使得扫描模块300与壳体500相对固定，从而激光收发组件100、光机模块200、扫描模块300以及主板模块400之间的相对位置固定，此外，激光收发组件100、光机模块200、扫描模块300以及主板模块400模块化地安装在壳体500的内部，使得激光雷达的空间结构合理，提高了激光雷达的集成度。

虽然本发明实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (24)

1.一种激光收发组件，用于激光雷达，其特征在于，包括：

支撑部、发射单元、接收单元和光学组件；

所述发射单元和接收单元，位于所述支撑部上，所述发射单元用于发射探测光束，所述接收单元用于接收回波光束；

所述支撑部的侧面具有开口，所述开口的朝向与所述探测光束和所述回波光束的传输路径不同；

所述光学组件，位于所述开口中，用于传输所述探测光束和所述回波光束。

2.如权利要求1所述的激光收发组件，其特征在于，所述支撑部包括：

底座；

第一分隔壁，位于所述底座上且沿第一方向延伸；

第二分隔壁，位于所述底座上且沿第二方向延伸，所述第二分隔壁与第一分隔壁连接；

固定部，位于所述底座上，用于固定所述光学组件。

3.如权利要求2所述的激光收发组件，其特征在于，所述第一分隔壁包括：

发射光通孔，所述发射光通孔低于所述第二分隔壁的顶部，用于通过所述探测光束；

接收光通孔，所述接收光通孔高于所述第二分隔壁的顶部，用于通过所述回波光束。

4.如权利要求3所述的激光收发组件，其特征在于，所述发射单元设置在所述第二分隔壁上，使所述发射单元提供的所述探测光束穿过所述发射光通孔。

5.如权利要求3所述的激光收发组件，其特征在于，所述接收单元设置在所述第一分隔壁上，使所述接收单元通过所述接收光通孔接收所述回波光束。

6.如权利要求2所述的激光收发组件，其特征在于，所述固定部与所述第一分隔壁连接，且所述固定部和第二分隔壁分别位于所述第一分隔壁的两侧。

7.如权利要求2所述的激光收发组件，其特征在于，所述开口位于所述固定部与所述第一分隔壁邻接的侧壁上。

8.如权利要求2所述的激光收发组件，其特征在于，所述固定部还包括：透光部，与所述开口连通，用于通过所述探测光束和所述回波光束。

9.如权利要求8所述的激光收发组件，其特征在于，在所述第二方向上，所述第一分隔壁底部相比于所述第一分隔壁顶部远离所述透光部。

10.如权利要求2所述的激光收发组件，其特征在于，所述光学组件包括在所述固定部的延伸方向上，设置的反射单元、分光单元和透镜单元。

11.如权利要求2所述的激光收发组件，其特征在于，所述接收单元包括：

接收支撑部，设置在所述第一分隔壁背离所述固定部的一侧，且位于所述第二分隔壁顶部；

接收板，包括多个光接收单元，设置在所述接收支撑部上。

12.如权利要求3所述的激光收发组件，其特征在于，所述发射单元包括：

发射支撑部，设置在所述第二分隔壁上，且靠近所述发射光通孔；

发射板，包括多个光发射单元，设置在所述发射支撑部上。

13.如权利要求12所述的激光收发组件，其特征在于，所述激光收发组件还包括：波片单元，用于改变所述探测光束的偏振态。

14.如权利要求13所述的激光收发组件，其特征在于，所述激光收发组件还包括：光束整形单元，位于所述发射单元和所述波片单元之间。

15.如权利要求2所述的激光收发组件，其特征在于，所述激光收发组件还包括：

遮光单元，设置在所述固定部上，用于遮挡所述开口。

16.一种激光雷达，其特征在于，包括：

如权利要求1至15任一项的多个所述激光收发组件，所述激光收发组件用于发射探测光束和接收回波光束；

扫描模块，用于利用所述探测光束和所述回波光束进行空间扫描；

光机模块，用于将所述探测光束传输至所述扫描模块，且将所述回波光束传输至所述激光收发组件。

17.如权利要求16所述的激光雷达，其特征在于，所述光机模块包括：

光机支撑部，用于传输所述探测光束和所述回波光束，且支撑所述扫描模块；

反射部，用于将所述探测光束反射至所述扫描模块，且将所述回波光束反射至所述光机支撑部。

18.如权利要求17所述的激光雷达，其特征在于，多个所述激光收发组件并排且间隔设置于所述光机支撑部背离所述反射部的一侧。

19.如权利要求17所述的激光雷达，其特征在于，所述光机支撑部包括：

多个光通道，沿所述探测光束和回波光束的传输路径设置；

多个光学单元，对应设置于各所述光通道中。

20.如权利要求17所述的激光雷达，其特征在于，所述光机模块还包括：

光机安装部，位于所述光机支撑部的侧部；

所述反射部具有反射部安装部，所述反射部安装部位于所述光机安装部之间。

21.如权利要求17所述的激光雷达，其特征在于，所述扫描模块包括：

固定支撑部，固定于所述光机支撑部的顶部；

振镜单元，位于所述固定支撑部上。

22.如权利要求21所述的激光雷达，其特征在于，所述振镜单元倾斜设置在所述固定支撑部的顶部，用于使所述探测光束和回波光束被所述振镜单元反射。

23.如权利要求16所述的激光雷达，其特征在于，所述激光雷达还包括：

主板模块，所述主板模块包括：下主板模块，位于所述激光收发组件背离所述光机模块的一侧，所述下主板模块包括多个主板安装部，多个所述主板安装部与多个所述激光收发组件交错设置；上主板模块，位于所述激光收发组件以及扫描模块的顶部。

24.如权利要求23所述的激光雷达，其特征在于，所述激光雷达还包括：壳体，所述光机模块、扫描模块、多个激光收发组件以及主板模块位于所述壳体中，所述上主板模块与所述壳体的顶部连接，所述下主板模块与所述壳体的侧壁连接。

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