CN116609766A - 激光雷达及可移动设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了激光雷达及可移动设备。激光雷达包括壳体、光源模组、光路分离模组与缓冲板。壳体设有一收容腔。光源模组收容于收容腔，用于生成探测光，探测光用于探测目标物体。光路分离模组收容于收容腔，包括安装壳体与光环形器，光环形器安装于安装壳体，光环形器具有第一端口、第二端口和第三端口，第一端口用于接收探测光，第二端口用于出射探测光，以及用于接收回波光，第三端口用于出射回波光。缓冲板安装于底壁，缓冲板包括基板，基板位于底壁与安装壳体之间，基板与底壁相对设置，光路分离模组安装于缓冲板。基板与底壁之间具有第一间隙，或者，基板与安装壳体之间具有第二间隙。该激光雷达改善当前激光雷达探测性能较低的现状。

Description

激光雷达及可移动设备

技术领域

本申请涉及激光探测技术领域，尤其涉及一种激光雷达及可移动设备。

背景技术

激光雷达是以发射激光光束来探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统，其工作原理是先向目标发射探测光，然后将接收到的从目标反射回来的回波光与本振光进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，例如、目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数。

一般地，激光雷达包括壳体、光源模组、光路分离模组、扫描模组以及光电探测模组。其中，光源模组用于生成探测光。扫描模组的扫描部件可以相对于壳体转动，进而可以通过反射探测光而形成对探测光的扫描。光路分离模组位于光源模组与扫描模组之间，其用于将光源模组生成的探测光向扫描模组出射，以及将扫描模组传输过来的回波光向光电探测模组出射，即实现探测光路与回波光路的分离；其中，该回波光由目标物体反射探测光而形成。光电探测模组用于接收由光路分离模组传输过来的回波光。

发明内容

相关技术中通常采用狭缝反射镜来实现探测光路与回波光路的分离，具体来说，是通过狭缝反射镜的狭缝部分实现探测光路（或回波光路）的透射，通过狭缝反射镜的反射区域实现回波光路（或探测光路）的反射，从而实现两光路的分离。但是采用这种方式会由于回波光由狭缝透射透射而损失部分回波信号的能量，进而影响激光雷达的探测性能。

本申请实施例提供了一种激光雷达及可移动设备，以改善当前激光雷达探测性能较低的现状。

第一方面，本申请实施例提供了一种激光雷达，该激光雷达包括壳体、光源模组、光路分离模组与缓冲板。壳体包括底壁、侧壁以及顶壁，所述底壁与所述顶壁之间相对设置，所述侧壁自所述底壁延伸至所述顶壁，所述底壁、所述侧壁以及所述顶壁共同围成一收容腔。光源模组收容于所述收容腔，用于生成探测光，所述探测光用于探测目标物体。光路分离模组收容于所述收容腔，包括安装壳体与光环形器，所述光环形器安装于所述安装壳体，所述光环形器具有第一端口、第二端口和第三端口，所述第一端口用于接收探测光，所述第二端口用于出射探测光，以及用于接收回波光，所述第三端口用于出射回波光，所述回波光由目标物体反射所述探测光形成。缓冲板安装于所述底壁，所述缓冲板包括基板，所述基板位于所述底壁与所述安装壳体之间，所述基板与所述底壁相对设置，所述光路分离模组安装于所述缓冲板。所述激光雷达满足以下条件的至少一者：

a）所述基板与所述底壁之间具有第一间隙；

b）所述基板与所述安装壳体之间具有第二间隙。

在一些实施例中，所述基板与所述底壁之间具有第一间隙。所述壳体包括自所述底壁朝向所述顶壁延伸的第一安装部，所述缓冲板安装于所述第一安装部。

在一些实施例中，所述缓冲板还包括第二安装部，所述第二安装部与所述第一安装部一一对应，每一所述第二安装部安装于一所述第一安装部。所述第二安装部包括第一连接部与第二连接部。第一连接部一端与所述基板连接，另一端沿所述壳体的厚度方向背离所述底壁延伸。第二连接部连接于所述第一连接部背离所述底壁的一端，沿所述厚度方向观察，所述第二连接部的一端与第一连接部连接，另一端背离所述基板延伸，所述第二连接部安装于所述第一安装部。

在一些实施例中，所述基板与所述安装座之间具有第二间隙。所述缓冲板还包括第三安装部，所述第三安装部与所述基板连接，所述第三安装部朝向所述光路分离模组的一端相对于所述基板朝向所述光路分离模组的表面凸出设置，所述光路分离模组安装于所述第三安装部。

在一些实施例中，所述光路分离模组包括设于所述安装壳体的侧壁的第四安装部，所述第四安装部安装于所述第三安装部。

在一些实施例中，所述光路分离模组还包括发射模块、第一透镜模块、接收模块与第二透镜模块。发射模块用于传输探测光，所述发射模块具有第一输出端，所述第一输出端安装于所述底座，并位于所述光环形器具有第一端口的一侧，所述第一输出端用于出射所述探测光。第一透镜模块安装于所述底座，并位于所述第一输出端与所述第一端口之间，用于对所述第一输出端出射的探测光进行准直。接收模块具有用于接收所述回波光的第二输入端，所述第二输入端安装于所述底座，并位于所述光环形器具有第三端口的一侧，所述第二输入端用于接收所述回波光。第二透镜模块安装于所述底座，并位于所述第三端口与所述第二输入端之间，用于对所述第三端口输出的回波光进行聚焦。

在一些实施例中，所述第一透镜模块包括第一安装座以及第一透镜，所述第一安装座安装于所述安装壳体，所述第一透镜安装于所述第一安装座。所述第二透镜模块包括第二安装座以及第二透镜，所述第二安装座安装于所述安装壳体，所述第二透镜安装于所述第二安装座。

在一些实施例中，所述发射模块包括光纤，所述接收模块包括光纤。所述第一安装座、所述第一透镜与所述缓冲板中至少一个的热膨胀系数与所述光纤的包层的热膨胀系数的比值介于0.8~1.2之间。所述第二安装座、所述第二透镜与所述缓冲板中至少一个的热膨胀系数与所述光纤的包层的热膨胀系数的比值介于0.8~1.2之间。

在一些实施例中，所述激光雷达包括多个发射模块，各所述第一输出端沿第一方向排布。所述激光雷达包括多个接收模块，各所述第二输入端沿第一方向排布。

在一些实施例中，所述光纤的包层包括S_iO₂，所述第一安装座的材料包括W₈₀Cu₂₀，所述第一透镜的材料包括S_iO₂，所述缓冲板的材料包括W₈₀Cu₂₀；所述第二安装座的材料包括W₈₀Cu₂₀，所述第二透镜的材料包括S_iO₂。

在一些实施例中，所述安装壳体包括壳体与顶壳。底壳安装于所述缓冲板，包括第一主体部、第一延伸部与第二延伸部，所述第一延伸部自所述第一主体部的侧壁沿第一方向延伸形成，所述第二延伸部自所述第一主体部的侧壁沿第二方向延伸形成。顶壳包括第二主体部，第三延伸部与第四延伸部，所述第三延伸部自所述第二主体部的侧壁沿所述第一方向延伸形成，所述第四延伸部自所述第二主体部的侧壁沿第二方向延伸形成。所述第一主体部与所述第二主体部沿所述壳体的厚度方向相对设置，并共同限定出第一容置腔，所述光环形器收容于所述第一容置腔。所述第一延伸部与所述第三延伸部沿所述厚度方向相对设置，并共同限定出第二容置腔，所述第一端口朝向所述第二容置腔。所述第二延伸部与所述第四延伸部沿所述厚度方向相对设置，并共同限定出第三容置腔，所述第三端口朝向所述第三容置腔。其中，所述第一方向与所述第二方向均垂直于所述厚度方向，所述第一方向与所述第二方向相交。

在一些实施例中，所述底壳与所述顶壳中的一个于面向另一个的一面的边缘轮廓设有凸起，所述底壳与所述顶壳中的另一个设有与所述凸起相适配的凹槽，所述凸起伸入所述凹槽。

在一些实施例中，所述底壁与所述基板中的一个设有第一安装轴，另一个设有与所述第一安装轴相适配的第一安装孔，所述第一安装轴与所述第一安装孔配合。所述缓冲板通过螺栓固定于所述壳体，所述缓冲板设有供所述螺栓穿过的第二安装孔，所述第二安装孔与所述螺栓的螺杆之间间隙配合。

在一些实施例中，振镜，安装于所述壳体，并可相对所壳体绕第一轴线转动，所述振镜用于接收自所述第二端口出射的探测光并反射。多面转镜，安装于所述壳体，并可相对所述壳体绕第二轴线转动，用于接收经由所述振镜出射的探测光并反射，以使所述探测光出射至所述激光雷达之外，所述第一轴线与所述第二轴线垂直。

在一些实施例中，沿所述第二方向，所述多面转镜与所述第二延伸部位于所述第一主体部的同侧。所述激光雷达还包括第一隔离板，所述第一隔离板环绕所述第一轴线设置，沿所述第一方向观察，所述第一隔离板的至少部分位于所述第二延伸部与所述多面转镜之间。

在一些实施例中，沿所述厚度方向观察，所述第一隔离板的一端位于所述所述第二延伸部与所述多面转镜之间，另一端沿背离所述第一主体部方向环绕所述第一轴线延伸。

在一些实施例中，所述第一隔离板固定于所述底壁。所述激光雷达还包括第二隔离板，所述第二隔离板设于所述第一隔离板背离所述底壁的一端，所述多面转镜位于所述底壁与所述第二隔离板之间。

在一些实施例中，所述光路分离模组还包括。遮光筒固定于所述环形器具有所述第二端口的一端。滤光片设于所述遮光筒的一端。

第二方面，本申请实施例提供了一种可移动设备，包括可移动的主体以及上述的激光雷达。

本申请实施例提供的激光雷达包括壳体、光源模组、光路分离模组。其中，光路分离模组包括光环形器，光环形器具有第一端口、第二端口和第三端口；该第一端口用于接收探测光，第二端口用于出射探测光，以及用于接收回波光，第三端口用于出射回波光，回波光由目标物体反射探测光形成。即该激光雷达通过光环形器实现探测光路与回波光路的分离。

与相关技术中采用狭缝反射镜来实现探测光路与回波光路的分离相比，本申请实施例采用光环形器实现上述效果，可以避免回波光由狭缝透射透射而损失部分回波信号的能量，因此可以改善当前激光雷达探测性能较低的现状。

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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请其中一实施例提供的激光雷达的立体示意图；

图2是图1的分解示意图；

图3是图2中光路分离模组的分解示意图，缓冲板在该图中示出；

图4是本申请其中一实施例提供的可移动设备的示意图。

附图标记说明：

1、激光雷达；

100、壳体；110、底壁；120、侧壁；130、顶壁；140、窗口片；150、第一安装部；160、第一安装轴；101、收容腔；102、窗口；

200、光源模组；

300、光路分离模组；310、安装壳体；320、光环形器；330、发射模块；340、接收模块；350、第一透镜模块；360、第二透镜模块；

311、底壳；312、顶壳；3111、第一主体部；3112、第一延伸部；3113、第二延伸部；3121、第二主体部；3122、第三延伸部；3123、第四延伸部；321、第一端口；322、第二端口；323、第三端口；331、第一输入端；332、第一输出端；341、第二输入端；342、第二输出端；351、第一安装座；352、第一透镜；361、第二安装座；362、第二透镜；3101、第一容置腔；3102、第二容置腔；3103、第三容置腔；

400、缓冲板；410、基板；420、第二安装部；430、第三安装部；440、第一安装孔；450、第二安装孔；421、第一连接部；422、第二连接部；

500、扫描模组；510、振镜；520、多面转镜；

600、遮光筒；

700、第一隔离板；710、第二隔离板；

2、可移动设备；21、主体。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施例方式作进一步地详细描述。

下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

相关技术中通常采用狭缝反射镜来实现探测光路与回波光路的分离，具体来说，是通过狭缝反射镜的狭缝部分实现探测光路（或回波光路）的透射，通过狭缝反射镜的反射区域实现回波光路（或探测光路）的反射，从而实现两光路的分离。但是采用这种方式会由于回波光由狭缝透射透射而损失部分回波信号的能量，进而影响激光雷达的探测性能。

本申请实施例旨在提供一种激光雷达，以改善当前采用狭缝反射镜而导致的回波信号能量低，激光雷达探测性能不足的现状。

请参阅图1与图2，其分别示出了本申请其中一些实施例提供的激光雷达的立体示意图与分解示意图，该激光雷达1包括壳体100、光源模组200、光路分离模组300。其中，壳体100是激光雷达1中其余部件的安装基体，其设有收容腔101，以收容其余部件。光源模组200收容于上述收容腔101，其用于生成探测光，以探测目标物体。光路分离模组300包括光环形器320，光环形器320具有第一端口、第二端口和第三端口；其中，第一端口用于接收探测光，第二端口用于出射探测光，以及用于接收回波光，第三端口用于出射回波光，该回波光由目标物体反射探测光形成。

为便于更好地理解本发明，以下先对本申请文件中涉及的部分术语作出说明。本申请文件中所述的“目标物体”意为，激光雷达探测的物体，通过对其探测，激光雷达可以获得周围环境的信息，该目标物体包括但不限于：人、车、树木、建筑、地面。本申请文件中所述的“探测光”意为，激光雷达出射的用于探测上述目标物体的光束。本申请文件所述的“回波光”意为，探测光经由目标物体反射，而形成的射向激光雷达的光束。接下来，以该激光雷达1为调频连续波激光雷达为例，依次对上述壳体100、光源模组200以及光路分离模组300的具体结构作详细说明；但应当理解，在其他实施例中，该激光雷达亦可以为ToF激光雷达，本申请对此不作限定。

对于上述壳体100，请参阅图2与图3，壳体100为光源模组200与光路分离模组300等器件模块的安装基体，其也构成上述器件模块的保护结构。壳体100包括底壁110、侧壁120以及顶壁130，底壁110与顶壁130之间相对设置，侧壁120自底壁110延伸至顶壁130，底壁110、侧壁120以及顶壁130共同围成一收容腔101。本实施例中，底壁110与侧壁120为一体式结构，顶壁130通过胶粘等方式固定于侧壁120背离底壁110的一端。当然，在本申请的其他实施例中，侧壁120也可以是与顶壁130一体式设置，相应地，底壁110固定于侧壁120背离顶壁130的一端。为便于说明，以下将底壁110与顶壁130中一个指向另一个的方向定义为激光雷达的厚度方向Z。

侧壁120上设有一贯通的窗口102，壳体100还包括一设置于该窗口102的窗口片140。窗口片140为可以供探测光穿过的材料制成，例如，在一些实施例中，窗口片140由可透光的塑料制成。窗口片140相对于底壁110略倾斜设置，旨在避免经由窗口片140反射的探测光以一定夹角进行反射，而非原路反射造成干扰。

对于上述光源模组200，请继续参阅图2，其用于生成探测光，以用于探测目标物体。本实施例中，光源模组200包括激光器以及分光器。其中，激光器用于生成源光信号；分光器用于接收源光信号，并分束为多束探测光，该多束探测光对应的探测视场可以共同拼接成一个更大的探测视场。即使本实施例是以激光器与分光器结合的方式得到多束探测光，但本申请并不局限于此；在本申请的其他实施例中，也可以通过多个激光器分别生成探测光的方式得到多束探测光；此外，光源模组还可以仅生成一束探测光。

对于上述光路分离模组300，请参阅图3，其示出了光路分离模组300的分解示意图，同时结合图1至图2，本实施例中，光路分离模组300包括安装壳体310与光环形器320。其中，安装壳体310设有第一容置腔3101，以用于容置光环形器320。本实施例中，安装壳体310包括沿上述厚度方向Z相对设置的底壳311与顶壳312。其中，底壳311较顶壳312更靠近底壁110，底壳311包括第一主体部3111、第一延伸部3112与第二延伸部3113。顶壳312则包括第二主体部3121、第三延伸部3122与第四延伸部3123。上述第一主体部3111与第二主体部3121之间沿厚度方向Z相对设置，两者共同限定出第一容置腔3101，以用于收容光环形器320。第一延伸部3112自第一主体部3111的侧壁沿图示第一方向X延伸形成，第三延伸部3122自第二主体部3121的侧壁沿图示第一方向X延伸形成，两者之间沿厚度方向Z相对设置，并共同限定出第二容置腔3102。第二延伸部3113自第一主体部3111的侧壁沿第二方向Y延伸形成，第四延伸部3123自第二主体部3121的侧壁沿第二方向Y延伸形成，两者之间沿厚度方向Z相对设置，并共同限定出第三容置腔3103。需要说明的是，第一方向X与第二方向Y均垂直于厚度方向Z，且第一方向X与第二方向Y相交；本实施例中，第一方向X与第二方向Y垂直，当然，在其他的实施例中，第一方向X与第二方向Y之间也可以呈其他的夹角。

光环形器320是一种多端口的具有非互易特性的光器件，当光信号由任一端口输入时，都能按特定的顺序从下一端口以很小的损耗输出，而该端口通向所有其他端口的损耗都很大，成为不相通端口。本实施例中，光环形器320设于上述第一容置腔3101，其具有第一端口321、第二端口322和第三端口323。其中，第一端口321朝向该第二容置腔3102设置，该第一端口用于接收探测光。第二端口322背离上述第一容置腔3101设置，上述第一主体部3111与第二主体部3121设有供第二端口322的出射的光信号通过的过光孔，该第二端口322用于出射探测光，以及用于接收回波光。第三端口朝向上述第三容置腔3103设置，其用于出射回波光，该回波光由目标物体反射探测光形成。第一端口321与第二端口322之间形成探测光的光通道，第二端口322与第三端口323之间形成回波光的光通道。

本实施例中，光路分离模组300还包括发射模块330与接收模块340。其中，发射模块330具有沿其延伸方向相对的第一输入端331与第一输出端332。第一输入端331用于接收上述光源模组200生成的探测光，以使探测光在发射模块330内传输。第一输出端332安装于上述安装壳体310，并位于光环形器320具有第一端口321的一侧；例如，本实施例中，第一输出端332设于上述第二容置腔3102。第一输出端332用于供发射模块330中的探测光出射，以使探测光射向上述第一端口321。

较优地，光路分离模组300还包括安装于安装壳体310，并位于第一输出端332与第一端口之间的第一透镜模块350，该第一透镜模块350用于对探测光进行准直。本实施例中，第一透镜模块350包括第一安装座351以及第一透镜352，第一安装座351安装于上述第一延伸部3112，第一透镜352则安装于第一安装座351。具体地，第一安装座351设有与第一透镜352形状适配的第一固定孔，第一透镜352设于该第一固定孔；另一环形的第一螺纹紧固件设于第一固定孔，并与第一安装座351螺纹连接，从而将第一透镜352固定于第一安装座351。可以理解的是，即使本实施例中是以第一透镜模块350包括一第一透镜为例进行说明，但在本申请的其他实施例中，第一透镜模块350亦可以包括多个沿光轴方向间隔设置的第一透镜，以实现对探测光的准直。

接收模块340具有沿其延伸方向相对的第二输入端341与第二输出端342。第二输入端341安装于上述安装壳体310，并位于光环形器320具有第三端口323的一侧；例如，本实施例中，第二输入端341设于上述第三容置腔3103。该第二输入端341用于接收由第三端口323输出的回波光，以使回波光进入接收模块340，并在接收模块340内传输。第二输出端342则用于供接收模块340中的回波光出射，以便于光电探测模组接收回波光。

较优地，光路分离模组300还包括安装于安装壳体310，并位于第二输入端341与第三端口323之间的第二透镜模块360，该第二透镜模块360用于对回波光进行聚焦。本实施例中，第二透镜模块360包括第二安装座361以及第二透镜362，第二安装座361安装于第二延伸部3113，第二透镜362则安装于第二安装座361。具体地，第二安装座361设有与第二透镜362形状适配的第二固定孔，第二透镜362设于第二固定孔；另一环形的第二螺纹紧固件设于第二固定孔，并与第二安装座361螺纹连接，从而将第二透镜362固定于第二安装座361。可以理解的是，即使本实施例中是以第二透镜模块360包括一第二透镜为例进行说明，但在本申请的其他实施例中，第二透镜模块360亦可以包括多个沿光轴方向间隔设置的第二透镜，以实现对回波光的聚焦。

本实施例中，发射模块330为光纤，其用于将激光器发射的探测光传播至靠近光环形器320的第一端口321处；接收模块340亦为光纤，其用于将回波光自靠近光环形器320的第三端口323处传播至指定位置，以便于光电探测模组接收。可选地，光路分离模组300包括多个发射模块330与多个接收模块340。该多个发射模块330的第一输出端332在厚度方向Z排列呈光纤阵列，如此，多发射模块330各自对应的探测视场可以在厚度方向Z上拼接成一个更大的视场，即激光雷达1的总视场。相应地，该多个接收模块340的第二输入端341在厚度方向Z排列呈光纤阵列，每一接收模块340与一发射模块330对应，以用于接收对应的发射模块330出射的探测光经目标物体反射所形成的回波光。

由于底壳311与顶壳312是各自成型之后，再通过其他的方式固定的，因此两者之间可能存在微小的缝隙，进而使得外部的外部的光线可能经由该缝隙从安装壳体310的侧面进入上述第一容置腔3101、第二容置腔3102与第三容置腔3103，从而引入干扰光束。为克服这一不足，本申请针对安装壳体310作进一步改进。具体地，请继续参阅图3，底壳311于面向顶壳312的一面的边缘轮廓设有凸起，顶壳312则设有与凸起相适配的凹槽，上述凸起伸入该凹槽。如此，当光路分离模组300外部的光线经由安装壳体310侧部的缝隙进入上述第一容置腔3101、第二容置腔3102与第三容置腔3103时，将会受到上述凸起结构的阻挡。因此，本实施例提供的光路分离模组300可以降低光线从侧面缝隙进入内部的风险。可以理解的是，在本申请的其他实施例中，也可以是顶壳312于面向底壳311的一面的边缘轮廓设有凸起，相应地，底壳则是设有与凸起相适配的凹槽。

进一步地，由于激光雷达1的功耗一般较高，尤其是当激光雷达为FMCW雷达时，其功耗更为明显。因此，壳体100一般选用导热率较高的材料制成，如金属材料，例如铝合金。然而即使如此，在高温工况下，壳体100也容易发生一定的形变；若光路分离模组直接简单地安装于壳体100，其容易收到壳体100形变的影响，使得发射模块330、第一透镜模块350与光环形器320的第一端口之间的相对位置发生变化，同理，接收模块340、第二透镜模块360与光环形器320的第三端口之间相对位置发生变化。为改善这一不足，该激光雷达1还包括缓冲板400。

具体地，缓冲板400收容于收容腔101，并安装于壳体100的底壁。缓冲板400包括基板410，基板410呈扁平的板状结构，其设于底壁110与上述光路分离模组300的安装壳体310之间，并分别与底壁110及光路分离模组300的安装壳体310相对设置，以将壳体100和光路分离模组300在物理上分隔开。其中，基板410为缓冲板400中正对光路分离模组300的主体区域。基板410与底壁110之间具有第一间隙；该第一间隙的设置使得两者之间的空气成为隔热介质，进而使得底壁110的热量传递至基板410的速率将降低，其对缓冲板400整体的热影响也将降低。而光路分离模组300固定于缓冲板400，且与基板410相对设置，因此光路分离模组300受到壳体100的热影响也将降低，其受热形变导致其内各器件之间发生的相对位移量也将降低；即，该设置可以改善上述不足。

请先参阅图2，本实施例中，壳体100包括自底壁110朝向顶壁130凸出延伸的多个第一安装部150，缓冲板400承载安装于第一安装部150，以使基板410与底壁110之间具有上述第一间隙。具体地，请再结合图3，缓冲板400包括基板410以及设于基板410边缘的多个第二安装部420，各第二安装部420与上述第一安装部150一一对应，每一第二安装部420安装于一第一安装部150，从而实现缓冲板400与壳体100的固定。更具体地，第二安装部420包括第一连接部421与第二连接部422。其中，第一连接部421位于基板410的边缘，其一端与基板410连接，另一端沿壳体100的厚度方向Z背离底壁110延伸。第二连接部422整体平行于基板410设置，其连接于第一连接部421背离底壁110的一端。沿厚度方向Z观察，第二连接部422的一端与第一连接部421连接，另一端背离基板410延伸；该第二连接部422安装于第一安装部150。基板410和与其相对的底壁100部分的第一间隙介于0.1~0.4mm之间；例如，该第一间隙可以为0.2mm，又例如该第一间隙为0.3mm。第一间隙不必设置过大即可起到较好的隔热效果，第一间隙过大则容易导致激光雷达的整体厚度增大，不利于激光雷达1的小型化。如图3所示，本实施例中，基板410呈矩形形状。上述第二安装部420对应基板410的三条边设置，其中两第二安装部420分别设置与基板410相对的两侧面，另一第二安装部420连接与其他侧面中的一个。

值得一提的是，在本申请的其他实施例中，缓冲板400也可以是整体平整的板状结构，但这样会使得光路分离模组300的所处高度提升，进而增大激光雷达1的整体厚度。与之相比，本申请实施例中，基板410相对于用于固定的第一安装部420呈下凹状则有利于降低光路分离模组300的所处高度，进而有利于降低激光雷达1的厚度，有利于其小型化。此外，本申请实施例中，底壁110在与基板410相对的部分设有凹槽；该凹槽的底面与底壁110的表面之间具有第三间隙，该第三间隙的存在有利于增大底壁110与基板410之间的第二间隙，则在保证第二间隙尺寸满足要求的情况下，基板410的高度可以进一步下移，光路分离模组300的所处高度也可以随之下降，进而减小激光雷达1的整体厚度。

为进一步降低壳体100热量对光路分离模组300的影响，本实施例中，基板410与光路分离模组300的安装壳体310之间还具有第二间隙。具体地，缓冲板400还包括多个第三安装部430，相应地，光路分离模组300包括设于安装壳体310的侧壁的多个第四安装部（图中未示出）。第三安装部430与基板410连接，该第三安装部位于基板410的边缘，其朝向光路分离模组300的一端相对于基板410朝向光路分离模组300的表面凸出设置。第四安装部设于光路分离模组300的安装壳体310的侧壁，每一第四安装部与一第三安装部430位置对应，并相互固定。第三安装部430的上表面相对于基板410的上表面凸出设置，从而有利于使安装壳体310相对于基板410悬空设置，即是使基板410与安装壳体310之间具有第二间隙。第二间隙的设置进一步使安装壳体310与基板410中间的空气构成隔热介质，从而可以进一步降低壳体100热量对光路分离模组300的影响。

应当理解，即使本实施例中，基板410分别与底壁110及安装壳体310之间具有间隙，但本申请并不局限于此，在本申请的其他实施例中，也可以是基板410仅与底壁110之间具有上述第一间隙，或者基板410仅与安装壳体310之间具有上述第二间隙。

至于光路分离模组300中各器件的材料，其可以经过特殊选择，以降低热量对其中各器件的光路耦合造成影响。本实施例中，上述光纤的包层包括S_iO₂，第一安装座351与第一透镜352中至少一个的热膨胀系数与光纤的包层的热膨胀系数的比值介于0.8~1.2之间；由于与包层的热膨胀系数接近，因此在光路分离模组300受热发生形变时，第一安装座351与第一透镜352中与光纤热膨胀系数相近的元件的膨胀比例与光纤近似，因此光耦合位置的变化量小。例如，在一些实施例中，上述光纤的包层包括S_iO₂，第一安装座351的材料包括W₈₀Cu₂₀，第一透镜的材料包括S_iO₂。其中，S_iO₂的热膨胀系数为8PPM/℃，W₈₀Cu₂₀的热膨胀系数为8PPM/℃，由于W₈₀Cu₂₀与S_iO₂的热膨胀系数相近，因此当安装壳体310、发射模块330与第一透镜模块350发生热变形时，各结构的热变形量接近，因此可以一定程度上降低因热变形导致的各结构相对位置变化量，进而降低热变形对发射模块330与第一透镜模块350之间的耦合影响。同理，第二安装座361与第二透镜362也可以相似设计。例如，第二安装座的材料包括W₈₀Cu₂₀，第二透镜的材料包括S_iO₂；该设置同样可以在一定程度上降低因因热变形导致的各结构相对位置变化量，以降低热变形对发射模块330与第一透镜模块350之间的耦合影响。

至于缓冲板400与光路分离模组300的安装壳体310的材料选择，其同样可以经过特殊选择，以降低热量对其中各器件的光路耦合造成影响。本实施例中，上述光纤的包层包括S_iO₂，安装壳体310与缓冲板400中至少一个的热膨胀系数与光纤的包层的热膨胀系数的比值介于0.8~1.2之间；由于与包层的热膨胀系数接近，因此在光路分离模组300受热发生形变时，安装壳体310与光纤的相对位置变化量也较小。例如，安装壳体310与缓冲板400的材料也包括W₈₀Cu₂₀，一方面，安装壳体310、缓冲板400与上述光纤等结构采用热膨胀系数相近的材料，可以降低热变形对上述器件之间光耦合的影响；另一方面，W₈₀Cu₂₀的材料强度也较高，可以满足激光雷达在车辆行驶过程中颠簸引发的冲击。

此外，该激光雷达还包括扫描模组500。具体地，请参阅图2，沿探测光的光路方向，扫描模组500位于上述第二端口322的下游，其用于接收并反射第二端口322输出的探测光。扫描模组500可以相对于壳体100转动，从而对探测光实现扫描，以使探测光在激光雷达之外形成特定的探测视场。本实施例中，扫描模组500包括振镜510和多面转镜520。其中，振镜510安装于壳体100，并位于光环形器320的第二端口322的一侧；振镜510可相对壳体100绕第一轴线O转动，振镜510用于接收自第二端口322出射的探测光并反射。振镜510为往复运动部件，其反射的探测光会在垂直于第一轴线O的方向上往复偏摆。多面转镜520位于振镜510的附近，沿上述第二方向Y，多面转镜520与上述第二延伸部3113位于第一主体部3111的同一侧。多面转镜520整体呈棱柱状，具有多个绕第二轴线阵列分布的侧面，该侧面为用于反射探测信号和回波信号的反射面。多面转镜520安装于壳体100，并可以绕上述第二轴线P转动；多面转镜520用于接收经由振镜510出射的探测光并反射，以使探测光出射至激光雷达1之外。其中，第一轴线O与第二轴线P垂直，以使该振镜510与多面转镜520实现二维扫描。本实施例中，上述第一轴线O为一水平的轴线，即振镜510用于绕该水平的轴线进行垂直摆动；第二轴线P为一垂直的轴线，即多面转镜520用于绕该垂直的轴线进行水平转动。

为便于激光雷达1装配过程中光路分离模组300与扫描模组500的光调，本实施例中，光路分离模组300可以先预装配，其在彻底固定前配置为相对壳体100可按预设规律活动的，从而可以通过不断地调整光路分离模组300的位置，以使光路分离模组300与扫描模组500之间的光路耦合满足要求。具体地，壳体100的底壁110设有第一安装轴160，第一安装轴160固定于壳体，并沿第一方向延伸；缓冲板400的基板410设有与第一安装轴160相适配的第一安装孔440，第一安装轴160与第一安装孔440轴孔配合而形成预装配的转动连接。另外，缓冲板400通过螺栓固定于壳体100，该缓冲板400设有供螺栓穿过的第二安装孔450，第二安装孔450与螺栓的螺杆之间间隙配合。如此，在对光路分离模组300与扫描模组500进行光调时，可以顺利转动光路分离模组300；在完成光调之后，则可以通过螺栓将光路分离模组300固定于壳体100。可以理解的是，在本申请的其他实施例中，上述第一安装轴160也可以设于基板410，相应地，第一安装孔440则设于底壁110。

在一些实施例中，由于在光环形器320的第二端口322接收回波光的同时，壳体100内部其他的干扰光束也会进入第二端口322，为降低这些干扰光束对回波光接收的影响，该激光雷达还包括遮光筒600与滤光片（图中未示出）。具体地，请参阅图2，遮光筒600呈筒体状结构，其固定于光环形器320具有第二端口322的一端，并位于第二端口322与振镜510之间。遮光筒600整体罩设第二端口，其具有靠近第二端口322的第一通口与远离第二端口322的第二通口。遮光筒600的设置使得第二端口322仅接收由第二通口进入的光束，而第二通口又靠近振镜设置，因此可以降低外部光线进入光环形器320的第二端口322的量。滤光片设于遮光筒的一端，例如上述第一通口或第二通口，以用于滤除波长与探测光（回波光）具有较大差异的光束。

在探测性能方面，激光雷达在水平方向的视场角一般会大于在垂直方向的视场角，因此多面转镜520的转动速率往往高于振镜510的转动速率，一般来说，多面转镜520的转速高于1000r/min。为避免上述发射模块330与接收模块340的光纤卷入多面转镜520，而导致光纤断裂，多面转镜520卡死等故障，该激光雷达1还包括第一隔离板700。第一隔离板700环绕多面转镜的第二轴线P设置，沿第一方向Z观察，第一隔离板700的至少部分位于第二延伸部3113与多面转镜520之间。如此，第一隔离板700将第一延伸部3112、第二延伸部3113均与多面转镜520分隔开，进而使发射模块330与接收模块340的光纤与多面转镜520分隔开，从而可以避免光纤卷入多面转镜。

具体地，沿上述第一方向Z观察，第一隔离板700的一端位于第二延伸部3113与多面转镜520之间，另一端沿背离第一主体部3111方向环绕多面转镜520的第二轴线P延伸。例如图2所示，第一隔离板700的另一端延伸至壳体100的窗口边缘。如此，沿第一方向Z观察，第一隔离板700将光纤与多面转镜520彻底隔离开，从而可以保证第一隔离板700对光纤的隔离效果。本实施例中，第一隔离板700固定于底壁110，其自底壁110朝向顶壁130延伸。第一隔离板700的高度高于多面转镜520的高度位置。

为进一步完善对多面转镜520的保护效果，该激光雷达1还包括第二隔离板710。请参阅图2，第二隔离板710设于第一隔离板700背离底壁110的一端，多面转镜520位于底壁110与第二隔离板710之间。沿第一方向Z观察，第二隔离板710覆盖多面转镜520。第二隔离板710的设置旨在从顶部保护多面转镜520。并且，底壁110、第一隔离板、第二延伸部与第二隔离板共同围成一容置空间，多面转镜安装于该容置空间内，以更好地对多面转镜520形成保护。

综上所述，本申请实施例提供的激光雷达1包括壳体100、光源模组200、光路分离模组300。其中，光路分离模组300包括光环形器320，光环形器320具有第一端口321、第二端口322和第三端口323；该第一端口用于接收探测光，第二端口用于出射探测光，以及用于接收回波光，第三端口用于出射回波光，回波光由目标物体反射探测光形成。即该激光雷达通过光环形器实现探测光路与回波光路的分离。

与相关技术中采用狭缝反射镜来实现探测光路与回波光路的分离相比，本申请实施例采用光环形器实现上述效果，可以避免回波光由狭缝透射透射而损失部分回波信号的能量，因此可以改善当前激光雷达1探测性能较低的现状。

此外，本申请实施例提供的激光雷达1还包括缓冲板400，缓冲板400的基板410设于壳体100的底壁110与光路分离模组300的安装壳体310之间，底壁110与安装壳体310之中的至少一个与缓冲板400之间具有间隙，即上述第一间隙和/或第二间隙。该间隙的设置可能降低壳体100热量向光路分离模组300传递的速率，进而保证光路分离模组300内部各光学器件，或者光路分离模组300与上下游光学器件之间的光路耦合效果。

基于同一发明构思，本申请还提供一种可移动设备2，具体请参阅图4，其示出了本申请其中一实施例提供的可移动设备2的示意图，该可移动设备包括可移动的主体，以及上述任一实施例提供的激光雷达1。本实施例中，该可移动设备2为汽车，上述主体为汽车的车身，激光雷达1搭载于与该车身。可以理解的是，在本申请的其他实施例中，该可移动设备还可以为无人机、机器人等任意地包括有激光雷达的可移动的设备。

由于包括上述激光雷达1，因此该可移动设备2的可以改善当前可移动设备中激光雷达1探测性能较低的现状。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”是指至少两个，例如，两个、三个、四个等等。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

以上所揭露的仅为本申请较佳实施例而已，当然不能以此来限定本申请之权利范围，因此依本申请权利要求所作的等同变化，仍属本申请所涵盖的范围。

Claims (20)

1.一种激光雷达，其特征在于，包括：

壳体，包括底壁、侧壁以及顶壁，所述底壁与所述顶壁之间相对设置，所述侧壁自所述底壁延伸至所述顶壁，所述底壁、所述侧壁以及所述顶壁共同围成一收容腔；

光源模组，收容于所述收容腔，用于生成探测光，所述探测光用于探测目标物体；

光路分离模组，收容于所述收容腔，包括安装壳体与光环形器，所述光环形器安装于所述安装壳体，所述光环形器具有第一端口、第二端口和第三端口，所述第一端口用于接收探测光，所述第二端口用于出射探测光，以及用于接收回波光，所述第三端口用于出射回波光，所述回波光由目标物体反射所述探测光形成；以及

缓冲板，安装于所述底壁，所述缓冲板包括基板，所述基板位于所述底壁与所述安装壳体之间，所述基板与所述底壁相对设置，所述光路分离模组安装于所述缓冲板；

所述激光雷达满足以下条件的至少一者：

a）所述基板与所述底壁之间具有第一间隙；

b）所述基板与所述安装壳体之间具有第二间隙。

2.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述基板与所述底壁之间具有第一间隙；

所述壳体包括自所述底壁朝向所述顶壁延伸的第一安装部，所述缓冲板安装于所述第一安装部。

3.根据权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，所述缓冲板还包括第二安装部，所述第二安装部与所述第一安装部一一对应，每一所述第二安装部安装于一所述第一安装部，所述第二安装部包括：

第一连接部，一端与所述基板连接，另一端沿所述壳体的厚度方向背离所述底壁延伸；以及

第二连接部，连接于所述第一连接部背离所述底壁的一端，沿所述厚度方向观察，所述第二连接部的一端与第一连接部连接，另一端背离所述基板延伸，所述第二连接部安装于所述第一安装部。

4.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述基板与所述安装壳体之间具有第二间隙；

所述缓冲板还包括第三安装部，所述第三安装部与所述基板连接，所述第三安装部朝向所述光路分离模组的一端相对于所述基板朝向所述光路分离模组的表面凸出设置，所述光路分离模组安装于所述第三安装部。

5.根据权利要求4所述的激光雷达，其特征在于，所述光路分离模组包括设于所述安装壳体的侧壁的第四安装部，所述第四安装部安装于所述第三安装部。

6.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述光路分离模组还包括：

发射模块，用于传输探测光，所述发射模块具有第一输出端，所述第一输出端安装于所述安装壳体，并位于所述光环形器具有第一端口的一侧，所述第一输出端用于出射所述探测光；

第一透镜模块，安装于所述安装壳体，并位于所述第一输出端与所述第一端口之间，用于对所述第一输出端出射的探测光进行准直；

接收模块，具有用于接收所述回波光的第二输入端，所述第二输入端安装于所述安装壳体，并位于所述光环形器具有第三端口的一侧，所述第二输入端用于接收所述回波光；以及

第二透镜模块，安装于所述安装壳体，并位于所述第三端口与所述第二输入端之间，用于对所述第三端口输出的回波光进行聚焦。

7.根据权利要求6所述的激光雷达，其特征在于：

所述第一透镜模块包括第一安装座以及第一透镜，所述第一安装座安装于所述安装壳体，所述第一透镜安装于所述第一安装座；

所述第二透镜模块包括第二安装座以及第二透镜，所述第二安装座安装于所述安装壳体，所述第二透镜安装于所述第二安装座。

8.根据权利要求7所述的激光雷达，其特征在于，所述发射模块包括光纤，所述接收模块包括光纤；

所述第一安装座、所述第一透镜与所述缓冲板中至少一个的热膨胀系数与所述光纤的包层的热膨胀系数的比值介于0.8~1.2之间；

所述第二安装座、所述第二透镜与所述缓冲板中至少一个的热膨胀系数与所述光纤的包层的热膨胀系数的比值介于0.8~1.2之间。

9.根据权利要求8所述的激光雷达，其特征在于，所述光纤的包层包括S_iO₂，所述第一安装座的材料包括W₈₀Cu₂₀，所述第一透镜的材料包括S_iO₂，所述缓冲板的材料包括W₈₀Cu₂₀；

所述第二安装座的材料包括W₈₀Cu₂₀，所述第二透镜的材料包括S_iO₂。

10.根据权利要求6所述的激光雷达，其特征在于：

所述激光雷达包括多个发射模块，各所述第一输出端沿第一方向排布；

所述激光雷达包括多个接收模块，各所述第二输入端沿第一方向排布。

11.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述安装壳体包括：

底壳，安装于所述缓冲板，包括第一主体部、第一延伸部与第二延伸部，所述第一延伸部自所述第一主体部的侧壁沿第一方向延伸形成，所述第二延伸部自所述第一主体部的侧壁沿第二方向延伸形成；以及

顶壳，包括第二主体部，第三延伸部与第四延伸部，所述第三延伸部自所述第二主体部的侧壁沿所述第一方向延伸形成，所述第四延伸部自所述第二主体部的侧壁沿第二方向延伸形成；

所述第一主体部与所述第二主体部沿所述壳体的厚度方向相对设置，并共同限定出第一容置腔，所述光环形器收容于所述第一容置腔；

所述第一延伸部与所述第三延伸部沿所述厚度方向相对设置，并共同限定出第二容置腔，所述第一端口朝向所述第二容置腔；

所述第二延伸部与所述第四延伸部沿所述厚度方向相对设置，并共同限定出第三容置腔，所述第三端口朝向所述第三容置腔；

其中，所述第一方向与所述第二方向均垂直于所述厚度方向，所述第一方向与所述第二方向相交。

12.根据权利要求11所述的激光雷达，其特征在于，所述底壳与所述顶壳中的一个于面向另一个的一面的边缘轮廓设有凸起，所述底壳与所述顶壳中的另一个设有与所述凸起相适配的凹槽，所述凸起伸入所述凹槽。

13.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于：

所述底壁与所述基板中的一个设有第一安装轴，另一个设有与所述第一安装轴相适配的第一安装孔，所述第一安装轴与所述第一安装孔配合；

所述缓冲板通过螺栓固定于所述壳体，所述缓冲板设有供所述螺栓穿过的第二安装孔，所述第二安装孔与所述螺栓的螺杆之间间隙配合。

14.根据权利要求11所述的激光雷达，其特征在于，还包括：

振镜，安装于所述壳体，并可相对所壳体绕第一轴线转动，所述振镜用于接收自所述第二端口出射的探测光并反射；

多面转镜，安装于所述壳体，并可相对所述壳体绕第二轴线转动，用于接收经由所述振镜出射的探测光并反射，以使所述探测光出射至所述激光雷达之外，所述第一轴线与所述第二轴线垂直。

15.根据权利要求14所述的激光雷达，其特征在于，沿所述第二方向，所述多面转镜与所述第二延伸部位于所述第一主体部的同侧；

所述激光雷达还包括第一隔离板，所述第一隔离板环绕所述第一轴线设置，沿所述第一方向观察，所述第一隔离板的至少部分位于所述第二延伸部与所述多面转镜之间。

16.根据权利要求15所述的激光雷达，其特征在于，沿所述厚度方向观察，所述第一隔离板的一端位于所述第二延伸部与所述多面转镜之间，另一端沿背离所述第一主体部方向环绕所述第一轴线延伸。

17.根据权利要求16所述的激光雷达，其特征在于，所述第一隔离板固定于所述底壁；

所述激光雷达还包括第二隔离板，所述第二隔离板设于所述第一隔离板背离所述底壁的一端，所述多面转镜位于所述底壁与所述第二隔离板之间。

18.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述光路分离模组还包括：

遮光筒，固定于所述环形器具有所述第二端口的一端；以及

滤光片，设于所述遮光筒的一端。

19.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述底壁在与所述基板相对的部分设有凹槽。

20.一种可移动设备，其特征在于，包括可移动的主体以及如权利要求1至19中任一项所述的激光雷达。