CN117665753A - 激光雷达 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种激光雷达，包括：发射模块，适于发射探测光束；接收模块，适于接收所述探测光束经目标物返回的回波光束；扫描模块，适于对所述探测光束和所述回波光束进行扫描；光机模块，具有预设高度，适于安装所述激光雷达的光学器件；所述发射模块和所述接收模块分别设置于所述光机模块的两侧；所述发射模块、所述接收模块和所述扫描模块均设置在所述光机模块的预设高度内。本发明所提供的激光雷达，可以降低激光雷达的高度，使得激光雷达的结构小型化，便于激光雷达的组装和生产，且可以满足车体安装环境的要求，易于与车体兼容以及集成。

Description

激光雷达

技术领域

本发明涉及环境感知领域，尤其涉及一种激光雷达。

背景技术

激光雷达是一种感知周围信息的重要传感器，随着前向激光雷达的逐步发展，在量产车领域如何更好的将激光雷达安装到车体(甚至挡风玻璃内侧)变的日益重要。

由于车体的挡风玻璃内侧后视镜附近的区域通常放置有主摄像头等器件，这些器件的高度很低，而现有的激光雷达的高度要高于这些器件的高度，不满足在车体的挡风玻璃内侧后视镜附近的区域设置的要求，当需要将激光雷达安装到外部车体(例如前侧车顶)上时，为了符合车体的运动条件以及整体的外观形态设计，也需要将激光雷达的高度设计的足够小，而现有的激光雷达的高度难以符合实际车体设计需求，且激光雷达难以在小体积和性能参数之间达到平衡。

因此，如何降低激光雷达的高度，就成为亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种激光雷达，以降低激光雷达的高度，使得激光雷达的结构小型化，便于激光雷达的组装和生产，且可以满足车体安装环境的要求，易于与车体兼容以及集成。

为解决上述问题，本发明实施例提供一种激光雷达，包括：

发射模块，适于发射探测光束；

接收模块，适于接收所述探测光束经目标物返回的回波光束；

扫描模块，适于对所述探测光束和所述回波光束进行扫描；

光机模块，具有预设高度，适于安装所述激光雷达的光学器件；

所述发射模块和所述接收模块分别设置于所述光机模块的两侧；

所述发射模块、所述接收模块和所述扫描模块均设置在所述光机模块的预设高度内。

可选地，所述扫描模块包括：

第一扫描模块，适于在第一方向进行光束扫描；

第二扫描模块，适于在第二方向进行光束扫描，所述第二方向与所述第一方向相互垂直。

可选地，在所述激光雷达的高度方向上，所述扫描模块的高度与所述激光雷达的高度的比值范围为大于或等于0.72。

可选地，所述第一扫描模块的高度与所述激光雷达的高度的比值范围为大于或等于0.72。

可选地，所述第一扫描模块包括：

第一扫描镜；

第一驱动装置，所述第一扫描镜的高度与所述第一驱动装置的高度的比值为1。

可选地，所述第一驱动装置包括：

磁性部件；

固定部件，包括适于固定所述第一扫描镜的扭力梁，所述扭力梁的延伸方向平行于所述第二方向，适于带动所述第一扫描镜以所述扭力梁为轴进行往复运动；

所述磁性部件和所述第一扫描镜分别设置于所述固定部件的两侧。

可选地，所述第二扫描模块适于对经所述第一扫描模块形成的第一扫描光束进行扫描并照射至所述激光雷达的外部，以及对所述回波光束进行扫描并照射至所述第一扫描模块。

可选地，所述第二扫描模块的高度与所述激光雷达的高度的比值范围为大于或等于0.8。

可选地，所述第二扫描模块包括：

第二扫描镜；

第二驱动装置，所述第二扫描镜的高度与所述第二驱动装置的高度的比值范围为大于1。

可选地，照射至所述第一扫描模块的第一扫描镜的光束光轴与处于初始位置的所述第一扫描镜的夹角范围为50度-60度。

可选地，经处于初始位置的所述第一扫描模块形成的第一扫描光束光轴与处于初始位置的所述第二扫描模块的第二扫描镜的夹角范围为30度-40度，经处于初始位置的所述第二扫描镜反射所述第一扫描光束形成的第二扫描光束光轴与所述激光雷达的视窗垂直。

可选地，在所述第二方向上，以所述第一扫描模块的第一扫描镜的初始位置为中心，所述第一扫描镜以4度-8度的角度范围进行往复运动，适于对照射至所述第一扫描镜的光束在第一方向进行扫描。

可选地，在所述第一方向上，以所述第二扫描模块的第二扫描镜的初始位置为运动中心，所述第二扫描镜以15度-30度的角度范围进行往复运动，适于对照射至所述第二扫描镜的光束在第二方向进行扫描。

可选地，所述第一扫描模块的扫描方向为所述扫描模块扫描时的快轴方向，所述第二扫描模块的扫描方向为所述扫描模块扫描时的慢轴方向。

可选地，所述发射模块和所述接收模块安装于所述光机模块，且所述发射模块和所述接收模块的延伸方向均垂直于所述激光雷达的高度方向。

可选地，在所述激光雷达的高度方向上，所述发射模块和所述接收模块分别设置于所述光机模块的两侧。

可选地，所述发射模块和所述接收模块斜对称分别设置于所述光机模块的两侧。

可选地，所述光学器件包括：

接收折转反射镜，适于将接收到的所述回波光束反射穿过所述光机模块，并垂直照射至所述接收模块。

可选地，所述光学器件还包括：

匀光部件，设置于靠近所述发射模块的一端，适于调整所述探测光束形成的光斑形状。

可选地，所述光学器件还包括：

发射折转反射镜，在沿所述激光雷达的高度方向上，与所述发射模块相邻设置，适于将穿过所述光机模块的所述探测光束反射，并垂直照射至所述光机模块的光学器件。

可选地，所述光学器件还包括：

准直单元，包括：

快轴准直透镜，沿所述探测光束传输方向，设置于所述匀光部件的上游，适于调整所述探测光束在快轴方向上形成的光斑形状；

慢轴准直透镜，沿所述探测光束传输方向，设置于所述匀光部件的下游，适于调整所述探测光束在慢轴方向上形成的光斑形状。

可选地，所述匀光部件包括柱透镜阵列。

可选地，所述柱透镜阵列包括多个柱透镜单元，在沿所述激光雷达的高度的方向上，各个所述柱透镜单元依次排列设置，所述柱透镜单元适于调整所述探测光束形成的光斑形状。

可选地，所述光机模块包括镜筒和安装单元，所述光学器件还包括：

正透镜、波片和第一负透镜，安装于所述镜筒；

第二负透镜、分光单元、所述准直单元、所述接收折转反射镜和所述匀光部件安装于所述安装单元，且所述安装单元与所述镜筒连通。

可选地，所述安装单元和所述镜筒均设置于所述光机模块，或者所述安装单元和所述镜筒均设置于光学组件镜筒结构，所述光学组件镜筒结构可拆卸安装于所述光机模块。

可选地，所述安装单元和所述镜筒均位于所述光机模块的同一面。

可选地，所述安装单元开设于所述光机模块，所述镜筒可拆卸安装于所述光机模块。

可选地，所述光学组件镜筒结构与所述激光雷达的发射模块固定部一体成型，所述发射模块固定部适于固定安装所述发射模块。

可选地，所述光学组件镜筒结构与所述激光雷达的发射模块固定部、所述激光雷达的接收模块固定部一体成型，所述接收模块固定部适于固定安装所述接收模块。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下优点：

本发明实施例所提供的激光雷达，包括：发射模块，适于发射探测光束；接收模块，适于接收所述探测光束经目标物返回的回波光束；扫描模块，适于对所述探测光束和所述回波光束进行扫描；光机模块，具有预设高度，适于安装所述激光雷达的光学器件；所述发射模块和所述接收模块分别设置于所述光机模块的两侧；所述发射模块、所述接收模块和所述扫描模块均设置在所述光机模块的预设高度内。这样，本发明实施例所提供的激光雷达，将发射模块、接收模块和扫描模块均设置在光机模块的预设高度内，从而可以降低激光雷达整体结构的高度。可以看出，本发明实施例所提供的激光雷达，通过发射模块和接收模块分别设置于光机模块的两侧，并且发射模块、接收模块和扫描模块均设置在光机模块的预设高度内，从而可以降低激光雷达整体结构的高度，使得激光雷达的结构小型化，便于激光雷达的组装和生产，且可以满足车体安装环境的要求，易于和车体兼容以及集成。

可选方案中，本发明实施例所提供的激光雷达，所述第一扫描模块的高度与所述激光雷达的高度的比值范围为大于或等于0.72。通过将安装于激光雷达内部的第一扫描模块的高度设置为较低于激光雷达的高度的结构，进一步的降低激光雷达的高度尺寸。

可选方案中，所述第二扫描模块的高度与所述激光雷达的高度的比值范围为大于或等于0.8。通过将安装于激光雷达内部的第二扫描模块的高度设置为较低于激光雷达的高度的结构，进一步的降低激光雷达的高度尺寸。

可选方案中，本发明实施例所提供的激光雷达，所述第一扫描模块包括：第一扫描镜；第一驱动装置，所述第一扫描镜的高度与所述第一驱动装置的高度的比值为1。这样，将组成第一扫描模块的主要结构(第一扫描镜和第一驱动装置)设置为同样高度，在实际设计时，只需保证其中之一的结构的高度为最小化，另一个结构的高度也就为最小化，从而实现第一扫描模块的高度最小化。

可选方案中，本发明实施例所提供的激光雷达，所述发射模块和所述接收模块安装于所述光机模块，且所述发射模块和所述接收模块的延伸方向均垂直于所述激光雷达的高度方向。这样，将激光雷达的发射模块和接收模块在垂直于激光雷达的高度方向上设置于光机模板上，为了能够使得激光雷达正常发射和接收光束，从而可以实现光机模块中的各个光学器件在垂直于激光雷达的高度方向的平面内放置，可以降低接收模块和发射模块在高度方向上所占的空间，进一步降低激光雷达的高度，使得激光雷达整体扁平化设计，提高激光雷达的集成度。

可选方案中，本发明实施例所提供的激光雷达，所述光学器件包括匀光部件，设置于靠近所述发射模块的一端，适于调整所述探测光束形成的光斑形状。从而在激光雷达工作时，发射模块的激光器发射出探测光束，可以通过设置于靠近所述发射模块的一端的匀光部件将多个激光器发射出的探测光束进行匀光，从而形成线状光斑。

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是本申请实施例所提供的激光雷达的一外部结构示意图；

图2是本申请实施例所提供的激光雷达的一内部结构示意图；

图3是本申请实施例所提供的激光雷达的内部结构俯视图；

图4是本申请实施例所提供的激光雷达的爆炸结构示意图；

图5是本申请实施例所提供的激光雷达的第一扫描模块的一结构示意图；

图6是本申请实施例所提供的激光雷达的第一扫描模块的另一结构示意图；

图7是本申请实施例所提供的激光雷达的第二扫描模块的一结构示意图；

图8是本申请实施例所提供的激光雷达的同轴光路布置结构示意图；

图9是本申请实施例所提供的激光雷达的匀光部件的一结构示意图；

图10是本申请实施例所提供的激光雷达的扫描视场的一扫描示意图；

图11a是本申请实施例所提供的激光雷达的发射模块和接收模块的一布置结构示意图；

图11b是图11a所示的激光雷达的发射模块和接收模块布置结构的正面斜视图；

图11c是图11a所示的激光雷达的发射模块和接收模块布置结构的背面斜视图；

图12是本申请实施例所提供的激光雷达的发射模块和接收模块的另一布置结构示意图；

图13是本申请实施例所提供的激光雷达的安装单元和镜筒的一设置位置示意图；

图14是本申请实施例所提供的激光雷达的安装单元和镜筒的另一设置位置示意图；

图15a是本申请实施例提供的激光雷达的部分结构的一结构示意图；

图15b是图15a所示的激光雷达的镜筒的一立体图；

图15c是图15a所示的激光雷达的光机模块的一结构示意图；

图15d是图15a所示的激光雷达的仰视图

图16是本申请实施例所提供的激光雷达的光学组件镜筒的一结构示意图；

图17是本申请实施例所提供的激光雷达的部分结构示意图；

图18是本申请实施例所提供的激光雷达的又一部分结构示意图。

具体实施方式

由背景技术可知，激光雷达的高度较高，集成度较低，不能够满足安装于车体的条件，不适于与车体兼容以及集成。

为降低激光雷达的高度，使得激光雷达的结构小型化，便于激光雷达的组装和生产，且可以满足车体安装环境的要求，易于与车体兼容以及集成，本发明实施例提供了一种激光雷达，包括：发射模块，适于发射探测光束；接收模块，适于接收所述探测光束经目标物返回的回波光束；扫描模块，适于对所述探测光束和所述回波光束进行扫描；光机模块，具有预设高度，适于安装所述激光雷达的光学器件；所述发射模块和所述接收模块分别设置于所述光机模块的两侧；所述发射模块、所述接收模块和所述扫描模块均设置在所述光机模块的预设高度内。

这样，本发明实施例所提供的激光雷达，将发射模块、接收模块和扫描模块均设置在光机模块的预设高度内，从而可以降低激光雷达整体结构的高度。可以看出，本发明实施例所提供的激光雷达，通过发射模块和接收模块分别设置于光机模块的两侧，并且发射模块、接收模块和扫描模块均设置在光机模块的预设高度内，从而可以降低激光雷达整体结构的高度，使得激光雷达的结构小型化，便于激光雷达的组装和生产，且可以满足车体安装环境的要求，易于和车体兼容以及集成。

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。

为了能够使得激光雷达的整体尺寸可以满足集成于车辆等实际应用场景的需求，本申请实施例提供一种激光雷达，以降低激光雷达的高度。

具体的，请参考图1-图4，图1是本申请实施例所提供的激光雷达的一外部结构示意图，图2是本申请实施例所提供的激光雷达的一内部结构示意图，图3是本申请实施例所提供的激光雷达的内部结构俯视图，图4是本申请实施例所提供的激光雷达的爆炸结构示意图。

如图所示，本申请实施例所提供的激光雷达，包括：

发射模块2，适于发射探测光束；

接收模块3，适于接收所述探测光束经目标物返回的回波光束；

扫描模块1，适于对所述探测光束和所述回波光束进行扫描；

光机模块4，具有预设高度，适于安装所述激光雷达的光学器件5；

所述发射模块2和所述接收模块3分别设置于所述光机模块4的两侧；

所述发射模块2、所述接收模块3和所述扫描模块1均设置在所述光机模块4的预设高度内。

所述激光雷达的高度方向如图2所示的箭头H所指方向。

需要说明的是，图1所示的坐标方向(x，y，z)为激光雷达整体结构的正方向，即所述激光雷达最终完成组装后其标准摆置方式为图1所示的放置方式。

所述发射模块2和所述接收模块3安装于所述光机模块4，并分别设置于所述光机模块4的两侧。

根据本申请实施例所提供的激光雷达中发射模块2和接收模块3的安装方式，其最终实现的激光雷达的整体结构可以参考图2和图4所示，这样，将所述发射模块2和所述接收模块3在垂直于激光雷达的高度方向H设置于光机模块4上，并且发射模块2、接收模块3和扫描模块1均设置在光机模块4的预设高度内，使得发射模块2、接收模块3和扫描模块1不会增加激光雷达高度方向的尺寸，从而可以降低激光雷达的高度。

发射模块2包括激光器21和发射板22，激光器21固定于发射板22上，激光器21的数量很多，在激光雷达发射探测光束时，可以将多个激光器21分成多组，每组激光器21分时发射探测光束，一般可以为6个激光器21，3个激光器21分成1组，先有一组激光器组发射探测光束，然后下一时刻另一组激光器组再发射探测光束，实现每组激光器组分时发射探测光束。

所述激光器21可以为边缘发射激光器(EEL)或垂直腔面发射激光器(VCSEL)。

对于多组激光器21分时发出的探测光束，则分别由对应的探测器组分时探测，用于减小探测器组之间的相互干扰，并提高探测覆盖率，此外在激光雷达发射探测光束时，多个激光器21也可以同时发射探测光束，激光器21可以不再分组，激光器21所处的控制电路板8(示于图2中)单面布板，即其中一面布置电子元件，控制电路板8的另一面露铜，为了方便安装，可以将控制电路板8露铜一面直接贴合在金属背板上，金属背板通过工装装夹，实现三维装调范围，金属背板再固定在光机模块4上，当然，在另一种实施方式中，控制电路板8可以直接固定在光机模块4上。这样，可以保证多个激光器21之间的平面度，同时优化激光器21的散热路径，确保激光器21可以工作在合理的温度区间内。

其中，所述探测器组可以为多个探测器31沿一方向排列的探测器线阵，或者也可以为多个探测器31在一平面沿两个相互垂直的方向排列的探测器面阵。

接收模块3包括探测器31和接收板32，探测器31固定在接收板32上，用于接收返回的回波光束，在一种实施方式中，探测器31可以采用单光子探测器，比如SiPM(硅光电倍增管)或者SPAD(单光子雪崩二极管)。

在一些实施方式中，接收模块3可以包含两个探测器组，每个探测器组包括多个探测器31，探测器组中不同位置探测器31同时接收信号，实现在激光器组发射一次激光时可以探测激光器组中各激光器21发射的沿第二方向B的多个探测光束。

图4为图1所示的激光雷达的倒转放置方式，即图4是激光雷达倒放时的结构，为方便说明激光雷达的内部结构布置，因此选用图4所示的爆炸结构进行介绍本申请实施例所述的激光雷达的完整结构。

图1所述的70即为激光雷达的顶板，相对的图4所示的71即为激光雷达的底板。

如图1所示，可以看到，本发明实施例所提供的激光雷达，由于内部结构的扁平化设计，以及各个功能部件之间结构紧凑的安装，使得最终组装完成的激光雷达的高度足够低，整体结构小型化，可以满足车体的安装需求，实现与车体的兼容与集成。

该扁平化设计，具体地，发射模块2和接收模块3分别设置于光机模块4的两侧；发射模块2、接收模块3和扫描模块1均设置在光机模块4的预设高度内，使得激光雷达高度方向的尺寸相比于宽度和长度方向的尺寸非常小，例如传统扫描式激光雷达高度方向的尺寸至少50mm，本发明的激光雷达高度方向的尺寸相比于传统扫描式激光雷达高度方向的尺寸减小约50％，使得激光雷达的整体尺寸接近二维；并且本发明的激光雷达采用两个扫描模块1进行扫描，这两个扫描模块1在垂直于激光雷达的高度方向的平面内布置；所述发射模块2和所述接收模块3的延伸方向、同轴光路中光学器件5的排布方向均垂直于所述激光雷达的高度方向，各个所述光学器件5均设置于光机模块4中，所述发射模块2和所述接收模块3设置于光机模块4的不同侧；在靠近所述发射模块2一端设置的匀光部件53，用于调整探测光束形成的光斑形状，改变光斑形状后的探测光束配合两个扫描模块1扫描覆盖探测视场。

如图2所示，扫描模块1包括第一扫描模块11和所述第二扫描模块12，安装于所述激光雷达的内部，其中扫描模块1决定着激光雷达高度尺寸，而激光雷达的其他部件，比如光学器件5以及安装光学器件5的光机模块受限于产品性能要求，尺寸没有太多的设计变化，因此需要使扫描模块1的高度尽可能减小到光学器件5以及光机模块的高度，从而降低激光雷达的整体高度，本申请实施例所提供的激光雷达中，将扫描模块1的高度设置为与所述激光雷达的高度的比值范围为大于或等于0.72，即扫描模块1的高度近似于所述激光雷达的高度，这样，当将扫描模块1的高度设置为很小的时候，就可以确保激光雷达的整体高度很小，从而可以降低激光雷达的高度；并且第一扫描模块11和第二扫描模块12在垂直于激光雷达的高度方向(箭头H所指方向)的平面内布置，也有利于降低激光雷达的高度。

基于上述所述的激光雷达的设置，其实现的光路传播可以参考图3所示，激光雷达在工作时，发出的探测光束经过所述第一扫描模块11的扫描，并反射至所述第二扫描模块12，所述第二扫描模块12对所述探测光束进行扫描，并反射至视窗10，所述探测光束从视窗10发射至激光雷达的外部，进行周围物体的探测，当探测到周围物体时，返回的回波光束至视窗10，然后依次经过所述第二扫描模块12和所述第一扫描模块11，并将接收到的回波光束反射至激光雷达的接收模块3进行后续处理。

其具体各个结构的安装可以参考图4，如图所示，在将扫描模块1(即第一扫描模块11和第二扫描模块12)设置于靠近激光雷达外壳9的出光侧和视窗10之后，按照如图所示的箭头N的方向，依次安装本申请实施例所提供的激光雷达的各个其他功能模块，这样，可以使激光雷达内部可以有足够的空间安装光机模块4及其上的各功能部件的同时，降低激光雷达的整体高度。

请结合图4和图3所示的激光雷达的结构布置，可以看到，将激光雷达中空间占比较小的扫描模块1放置于靠近激光雷达外壳9的出光侧和视窗10，将空间占比较大的光机模块4及其上的各功能部件放置于激光雷达内部较为中间的部分，从而可以调整空间占比较小的扫描模块1的布置角度，并配合空间占比较大的光机模块4的布置角度，以实现所有功能模块的最小包络组装。

当然，在其他具体实施方式中，还可以将扫描模块1的高度设置为激光雷达的高度之比大于或等于0.8且小于或等于0.95，根据具体的扫描模块1的高度调整激光雷达的整体高度，实现激光雷达的整体小型化。

这样，本发明实施例所提供的激光雷达，将扫描模块1的高度设置为接近所述激光雷达的高度，降低安装于激光雷达内部的扫描模块1的高度，从而可以降低激光雷达整体结构的高度。可以看出，本发明实施例所提供的激光雷达，通过降低扫描模块1的高度，使得扫描模块1的高度与激光雷达的高度相近，从而可以降低激光雷达整体结构的高度，使得激光雷达的结构小型化，便于激光雷达的组装和生产，且可以满足车体安装环境的要求，易于和车体兼容以及集成。

如前所述，为了能够降低雷达高度，在一种具体实施方式中，本申请实施例所提供的激光雷达的扫描模块1采用两个一维的扫描模块1(即第一扫描模块11和第二扫描模块12)替代一个二维的扫描模块1，具体地，具有二维扫描模块1的激光雷达中，光机模块与二维的扫描模块1通常沿激光雷达高度方向设置(即两者在激光雷达的高度方向上进行上下设置)，而第一扫描模块11和第二扫描模块12在垂直于激光雷达的高度方向的平面内布置，有利于降低激光雷达的高度，具体的，请参考图5-图8，图5是本申请实施例所提供的激光雷达的第一扫描模块的一结构示意图，图6是本申请实施例所提供的激光雷达的第一扫描模块的另一结构示意图，图7是本申请实施例所提供的激光雷达的第二扫描模块的一结构示意图，图8是本申请实施例所提供的激光雷达的同轴光路布置结构示意图。

如图所示，所述扫描模块1可以包括：第一扫描模块11，适于在第一方向进行光束扫描；第二扫描模块12，适于在第二方向进行光束扫描，所述第二方向与所述第一方向相互垂直。

为方便理解前述第一方向和第二方向，在图8中进行了标识，其中，所述第一方向如图8所示的箭头A所在的竖直方向(也即图2所示的激光雷达的高度方向H)，所述第二方向如图8所示的箭头B所指的水平方向，第一方向和第二方向相互垂直，即所述第一扫描模块11和所述第二扫描模块12分别对各自对应的一维方向上的光束进行扫描。

当然，在其他实施例中，所述第一方向可以为水平方向，所述第二方向可以为竖直方向。

在一些实施方式中，所述第一扫描模块11可以为振镜模块，所述第二扫描模块12可以为摆镜模块。

当然，在其他实施方式中，根据激光雷达内部的实际布置结构，所述第一扫描模块11和/或第二扫描模块12还可以为其他扫描模块，比如多面转镜模块、电流计镜模块、MEMS模块等。

这样，扫描模块1采用两个一维扫描的第一扫描模块11和第二扫描模块12分别在第一方向和第二方向进行光束扫描的方式，从而可以将发射的探测光束在第一方向和第二方向进行扩展，以形成激光雷达的扫描视场。

为了确保所述激光雷达的高度不会过高，在一种实施方式中，所述第一扫描模块11的高度与所述激光雷达的高度的比值范围为大于或等于0.72。

将第一扫描模块11的高度设置为小于激光雷达的高度，从而可以使得在完成激光雷达组装时，确保所述激光雷达的高度不会过高，以满足激光雷达的使用需求。

当然，为了能够使得所述第一扫描模块11的高度低于所述激光雷达的高度，在一些实施例中，可以将所述第一扫描模块11的高度进行最小化设计，请继续参考图5。

如图中所示，所述第一扫描模块11可以包括：

第一扫描镜111；

第一驱动装置112，所述第一扫描镜111的高度与所述第一驱动装置112的高度的比值为1。

第一扫描镜111可以为振镜，在激光雷达的高度方向上实现光束的扫描，第一驱动装置112支撑所述第一扫描镜111，为第一扫描镜111往复运动提供驱动力，以实现对光束在第一方向A上的扫描。

将第一扫描镜111和第一驱动装置112设置为同样高度，在实际设计时，只需保证其中之一的结构的高度为最小化，另一个结构的高度也就为最小化，从而实现第一扫描模块11的高度最小化。

为了能够使得所述第一扫描模块11能够正常工作，以实现在第一方向A上的光束的扫描，在一种实施方式中，所述第一驱动装置112包括：

磁性部件1121；

固定部件1122，包括适于固定所述第一扫描镜111的扭力梁113，所述扭力梁113的延伸方向平行于所述第二方向B，适于带动所述第一扫描镜111以所述扭力梁113为轴进行往复运动；

所述磁性部件1121和所述第一扫描镜111分别设置于所述固定部件1122的两侧。

上述“所述第一扫描镜111以所述扭力梁113为轴进行往复运动”可以为在磁性部件1121与固定部件1122中的通电线圈之间形成的洛伦兹力作用下带动所述第一扫描镜111以所述扭力梁113为轴进行前后振动，以实现对光束在第一方向上的扫描。

具体的结构请继续参考图5，所述固定部件1122包括扭力梁113和框体结构(框体结构为固定所述第一扫描镜111的结构)，为了降低第一扫描镜111的整体高度，并实现对光束在第一方向上的扫描，因此将所述第一扫描镜111在第一方向A上的尺寸设置为接近且不大于框体结构的尺寸，然后将所述第一扫描镜111固定在所述框体结构上，所述磁性部件1121和所述第一扫描镜111分别位于所述框体结构114的两侧，使得所述第一扫描镜111在第一方向上的高度降低。

进一步的，结合图6所示，图6所示的结构示意图为所述第一扫描模块11的一截面示意图，可以看到，此截面示意图中第一扫描模块11的底部结构为固定部件1122，中间结构为分隔层114，最上层结构即为第一扫描镜111。

为了能够增加第一扫描镜111的镜面尺寸，其中增加第一扫描镜111在第二方向上的镜面尺寸，可以保证沿第二方向上发射的多个探测光束均能被第一扫描镜111反射，且能够使得所述第一扫描镜111对光束在第一方向上实现扫描，从而保证激光雷达在第一方向上的扫描视场角，因此，使用分隔层114将所述第一扫描镜111和所述固定结构1122分隔并将两者固定，使得所述第一扫描镜111和所述固定结构1122之间形成间隙空间，从而有利于增大第一扫描镜111的镜面尺寸，并为所述第一扫描镜111的振动提供余量空间。

第一驱动装置112可以通过磁性部件1121产生磁场，当激光雷达接通电源开始工作时，电流通过框体结构中的线圈产生磁场，与磁性部件1121的磁场相互作用，产生洛伦兹力，通过洛伦兹力驱动所述第一扫描镜111以扭力梁113为轴进行周期性振动，最终完成激光雷达发射的探测光束在第一方向上的扫描，其中所述扭力梁113的形状可以为直线形梁，也可以为蛇形梁或折叠梁(如图5所示)。

在确保所述第一扫描模块11的高度最小化之后，为了能够使得最终组装完成的激光雷达的高度最小化，因此，在一种实施方式中，可以对所述第二扫描模块12进行高度上的设置，请继续参考图7。

如图中所示，所述第二扫描模块12的高度与所述激光雷达的高度的比值范围为大于或等于0.8。

将所述第二扫描模块12的整体高度也设置为接近所述激光雷达的高度，从而可以使得最终完成组装的激光雷达的高度是符合激光雷达的实际需要的。

第二扫描模块12的高度受第二扫描模块12的自身组成结构的影响，因此需要对第二扫描模块12的组成结构的高度进行设置，具体的请继续参考图7。

如图中所示，所述第二扫描模块12包括：

第二扫描镜121；

第二驱动装置122，所述第二扫描镜121的高度与所述第二驱动装置122的高度的比值范围为大于1。

第二扫描镜121可以为摆镜，在第二方向上对经过第一扫描镜111反射过来的光束在第二方向上进行扫描，或者对返回激光雷达的回波光束进行在第二方向上进行扫描，第二驱动装置122为第二扫描镜121提供以转轴(如图7所示的箭头F)为轴进行往复运动的驱动力，所述第二驱动装置122可以为驱动电机，以实现第二扫描镜121在第二方向上扫描光束。

第二扫描模块12的高度由第二扫描镜121的高度确定，因此，只要保证第二扫描镜121的高度为最小化，那么第二扫描模块12的高度就为最小化。

在一些实施方式中，所述第二驱动装置122可以为驱动电机，比如谐振式音圈电机，当第二扫描模块12在进行探测光束或回波光束的扫描时，第二驱动装置122带动所述第二扫描镜121以转轴F为轴进行往复运动，这种驱动方式使得第二扫描镜121的运动区域仅需要为实际激光雷达在第二方向上的扫描视场角设置，不会使第二扫描镜121扫描到在第二方向上的扫描视场角之外的其他角度，而且由于第二扫描模块12实现的是在第二方向上的光束扫描，因此只要保证第二扫描模块12能够全部接收并反射来自第一扫描模块11的光束，并保证激光雷达在第二方向上的扫描视场角，那么在第一方向上的高度限制较小，从而压缩激光雷达高度。

为了能够实现视场的扩展，在一种实施方式中，以所述第一扫描模块11的第一扫描镜111的初始位置为中心，所述第一扫描镜111以4度-8度的角度范围进行往复运动(例如按照图8中的方向C进行前后振动)，即第一扫描镜111以初始位置为中心，向前/向后振动的角度范围为4度-8度，适于对照射至所述第一扫描镜111的光束在第一方向进行扫描，具体地，所述第一扫描镜111往复运动在第一方向进行光束扫描的角度范围示于图8中所标识的R1角度。

这样，可以通过第一扫描模块11实现在第一方向上的光束扫描，从而形成在第一方向上的扫描视场。

当然，所述第二扫描模块12的扫描角度同样需要保证所述第二扫描模块12能够在第二方向B上实现光束扫描。

具体的，以所述第二扫描模块12的第二扫描镜121的初始位置为中心，所述第二扫描镜121以15度-30度的角度范围进行往复运动(例如按照方向D进行左右摆动)，即第二扫描镜121以初始位置为中心，向左/向右摆动的角度范围为15度-30度，适于对照射至所述第二扫描镜121的光束在第二方向进行扫描，具体地，所述第二扫描镜121往复运动在第二方向进行光束扫描的角度范围示于图8中所标识的R2角度。

这样，当激光雷达发射探测光束时，首先探测光束从光机模块4发射至所述第一扫描模块11上，第一扫描模块11对所述探测光束进行第一方向A上的扫描，然后将扫描后的探测光束发射至所述第二扫描模块12上，第二扫描模块12继续对所述探测光束进行第二方向B的扫描，因此，通过第二扫描模块12实现在第二方向上的光束扫描，从而形成在第二方向上的扫描视场，结合所述第一扫描模块11在第一方向A上的光束扫描，最终实现激光雷达整个扫描视场。

当然，为了使得激光雷达内部各个部件的安装合理化，提高激光雷达的集成程度，在一种实施方式中，所述第一扫描模块11和所述第二扫描模块12可以安装于靠近所述激光雷达的视窗10的一侧，如图3所示。这样，可以减少第一扫描模块11和第二扫描模块12对激光雷达内部体积的侵占。

为了能够提供足够范围的扫描视场，无需进行扫描视场拼接形成激光雷达整个扫描视场，在一种实施方式中，本申请实施例所提供的激光雷达，所述第一扫描模块11的扫描方向为所述扫描模块1扫描时的快轴方向，所述第二扫描模块12的扫描方向为所述扫描模块1扫描时的慢轴方向。

这样的设置，可以使得扫描模块1的扫描范围更满足扫描视场角的要求。

具体的，可以为所述第一扫描模块11的扫描方向即第一方向A为扫描模块1扫描时的快轴方向，所述第二扫描模块12的扫描方向即第二方向B为扫描模块1扫描时的慢轴方向。

其中，所述第一方向A如图8所示的箭头A所指方向即激光雷达的高度方向(垂直方向)，所述第二方向B如图8所示的箭头B所指的方向即垂直于激光雷达的高度的方向(水平方向)。

如图中所示，可以看到，由于本申请实施例所提供的激光雷达使用的是两个一维扫描相结合的扫描模块1，由于第二扫描模块12的扫描镜面是足够大的，因此在第二方向B上，第二扫描模块12能够摆动的角度的范围是可以满足视场的要求的，为了能够实现激光雷达的整体高度的降低，第一扫描模块11的整体结构的高度是较低的，并且在第一方向A上的扫描范围要较第二方向B上的扫描范围较窄，将第一方向A设置为快轴方向，第二方向B设置为慢轴方向，并且第一方向A对应较小视场的方向，第二方向B对应较大视场的方向，既能够实现降低激光雷达的高度，又可以扩展激光雷达的视场范围。

第一扫描模块11和第二扫描模块12的扫描速度可以根据第一驱动装置112和第二驱动装置122具体设置，根据实际需要，在一些实施例中，可以将第一方向A所对应的第一驱动装置112的驱动扫描速度大于第二方向B所对应的第二驱动装置122的驱动扫描速度。

这样，可以在保证激光雷达整体高度降低的同时，由于同时结合了第一方向A上的第一扫描模块11和第二方向B上的第二扫描模块12，从而可以扩展激光雷达的扫描视场角，增大激光雷达的探测范围。此外，基于前述描述可知，在一些实施方式中，可以将第一扫描镜111的高度与第一驱动装置112的高度的比值设置为1，从而可以增加第一扫描镜111的镜面尺寸，进而达到扩展激光雷达的扫描视场角的效果。

同样的，所述第二扫描镜121的高度与所述第二驱动装置122的高度的比值设置为大于1，从而增加第二扫描镜121的镜面尺寸，以进一步实现扩展激光雷达的扫描视场角的效果。

为了进一步减小激光雷达的体积，实现激光雷达外壳9的包络最小化，在一种实施方式中，对所述第一扫描模块11、所述第二扫描模块12与光机模块4的相对位置进行设置。其中通过调整优化从光机模块4发射出的探测光束光轴与外壳9的中心线C之间的夹角C1，其中如图3所示的箭头C即为外壳中心线，优选地，夹角C1可以为40度，还可以调整优化从光机模块4发射出的探测光束光轴与第一扫描模块11的第一扫描镜111之间的夹角C2以及调整优化经第一扫描镜111反射后的光束光轴与第二扫描模块12的第二扫描镜121之间的夹角C3，使激光雷达垂直于高度方向的平面包络面积最小，即外壳9包络的面积最小，使激光雷达的体积减小。

具体的，本申请实施例所提供的激光雷达，基于所述光机模块4出射的照射至所述第一扫描模块11的第一扫描镜111的光束光轴与处于初始位置的所述第一扫描镜111的夹角范围为50度-60度。

这样，可以在固定从光机模块4出射的探测光束光轴的角度基础上，通过设置第一扫描模块11与光机模块4出射的探测光束光轴之间的角度范围使得激光雷达深度和宽度的包络最小化。

进一步的，在一种实施方式中，经处于初始位置的所述第一扫描模块11形成的第一扫描光束光轴与处于初始位置的所述第二扫描模块12的第二扫描镜121的夹角范围为30度-40度，经处于初始位置所述第二扫描镜121反射所述第一扫描光束形成的第二扫描光束光轴与所述激光雷达的视窗10垂直。

在优化光机模块4出射探测光束光轴角度来减小激光雷达深度和宽度尺寸的基础上，结合第一扫描模块11的设置角度，进一步的设置所述第二扫描模块12的设置角度，使得激光雷达的内部的深度和宽度的包络最小化。

为了提高激光雷达发射探测光束的人眼安全性，可以参考图10所示，图10是本申请实施例所提供的激光雷达的扫描视场的一扫描示意图。

图中所示A-n和B-n(n＝1,2,3,4,5…)分别表示激光雷达的第一激光器组和第二激光器组所包括的各个激光器21同时发射探测光束在扫描视场中所形成的光斑，第一激光器组和第二激光器组可以分时发射探测光束，具体地，第一激光器组中各个激光器21同时发射探测光束在扫描视场中形成光斑，例如A-1，然后下一时刻第二激光器组中各个激光器21再同时发射探测光束在扫描视场中形成光斑，例如B-1，其中，n为1表示第一激光器组和第二激光器组在第一个时间间隔T1内发射的探测光束形成的光斑，n为2表示第一激光器组和第二激光器组在第二个时间间隔T2内发射的探测光束形成的光斑，以此类推，其中第一个时间间隔T1和第二个时间间隔T2为扫描模块1往复运动对应的时间，通过扫描模块1往复运动形成如图10中锯齿形的扫描曲线(图10中的黑色实线所示)，具体地，扫描模块1沿一方向运动对应的时间为第一个时间间隔T1，如图10所示，扫描模块1在第一个时间间隔T1中沿一方向运动形成扫描曲线Q1，相应地，光斑A-1和B-1在第一个时间间隔T1中不同时刻沿扫描曲线Q1依次形成，同样地，扫描模块1沿所述一方向的反方向运动对应的时间为第二个时间间隔T2，如图10所示，扫描模块1在第二个时间间隔T2中沿一方向的反方向形成扫描曲线Q2，相应地，光斑A-2和B-2在第二个时间间隔T2中不同时刻沿扫描曲线Q2依次形成，以此类推，光斑A-n和B-n(n＝3,4,5…)依次形成，从而形成激光雷达的扫描视场。并且在第一个时间间隔T1中不同时刻沿扫描曲线Q1依次形成的光斑A-1和B-1与在第二个时间间隔T2中不同时刻沿扫描曲线Q2依次形成的光斑A-2和B-2在扫描视场中可以交错分开，例如沿扫描曲线Q1依次形成光斑A-1和B-1与沿扫描曲线Q2依次形成光斑A-2和B-2交错分开，同理光斑A-2和B-2分别与光斑A-1和B-1、A-3和B-3交错分开，即一个时间间隔内的光斑A-n、B-n和下一个时间间隔内的光斑A-n+1、n+1是交错分开的，从而可以保证人眼的安全。

光机模块4中安装有用于传输发射模块2发射出的探测光束和接收模块3接收的回波光束的各个光学器件5，因此将发射模块2和接收模块3设置于光机模块4上，从而可以使得激光雷达的结构紧凑，且可以保证激光雷达的正常工作。

为了降低激光雷达的整体高度，本申请实施例中将激光雷达内部的各个光学器件5在垂直于激光雷达的高度方向上设置，且为了能够保证发射模块2发出的探测光束和接收模块3接收的回波光束都需要经过光机模块4中的各个光学器件5进行传输，因此需要将发射模块2和接收模块3以及各个光学器件5设置为同轴光路，具体的，请继续参考图8，由于同轴光路的特性，需要收发光路(探测光束和回波光束的光束传输路径)位于同一水平面内，而探测器31设置在接收板32上，如果将探测器31完全垂直于回波光束光轴，会需要激光雷达在高度方向上放置接收板32，不利于激光雷达整机高度的降低，因此，在一种实施方式中，所述光学器件5包括：

接收折转反射镜51，适于将接收到的所述回波光束反射穿过所述光机模块4，并垂直照射至所述接收模块3。

采用接收折转反射镜51的方式对接收光路上的回波光束进行90°的折转，使得接收板32在垂直于激光雷达的高度方向上设置，并且回波光束可以垂直照射至所述接收模块3，不会影响激光雷达的正常工作的同时还可以降低激光雷达的高度。

为了使回波光束光斑与探测器31的位置匹配，保证激光雷达边缘视场的测远能力，在一种实施方式中，还可以设置有匀光部件，具体的，请继续结合图8参考图9，图9是本申请实施例所提供的激光雷达的匀光部件的一结构示意图。

如图中所示，所述光学器件5还可以包括：

匀光部件53，设置于靠近所述发射模块2的一端，适于调整所述探测光束形成的光斑形状。具体地，调整各激光器组发射的多个探测光束T形成的光斑形状。

匀光部件53设置于激光器21的正前方，对探测光束进行匀光，将各激光器组中多个激光器21同时发射的探测光束T形成一个均匀的线状光斑。

根据前述可以知道，各激光器组是分时发射探测光束的，因此，在激光器21的正前方增加了匀光部件53，使得发射的多个探测光束T形成均匀的线状光斑，例如形成图10中的光斑A-n/B-n。

在一种实施方式中，所述匀光部件53可以包括柱透镜阵列。

具体结构，可以继续参考图9。

如图中所示，所述柱透镜阵列包括多个柱透镜单元530，通过设置柱透镜单元530的光学面曲率半径和柱透镜单元530之间的间隔，可以提高匀光角度，达到更好的均匀程度，且成本低。

在一种实施方式中，在沿所述激光雷达的高度的方向上，各个所述柱透镜单元530依次排列设置，所述柱透镜单元530适于调整所述探测光束形成的光斑形状。

各个柱透镜单元530的具体排列如图9所示，各个柱透镜单元530在沿竖直方向A上依次排列，各个柱透镜单元530的光学面对应于沿水平方向B上设置的一激光器组的3个所述激光器21发射出的探测光束T，从而实现对多个探测光束的匀光处理。

这样，可以将激光雷达不同激光器组分时发射出的探测光束通过多个柱透镜单元进行匀光处理，使得多个探测光束调整为形成均匀的光斑形状(比如线状光斑)。

当然，为了能够降低探测器31接收到的环境噪声，提高信噪比，在一种实施方式中，在探测器31的正前方还可以设置光阑，以减小环境光对回波光束的影响。

为了减小探测光束的发散角，提高激光雷达的测远性能，在一种实施方式中，还可以增加准直单元。具体的，请继续参考图8。

如图中所示，所述光学器件5还包括：

准直单元54，包括：

快轴准直透镜541，沿所述探测光束传输方向，设置于所述匀光部件53的上游，适于调整所述探测光束在快轴方向上形成的光斑形状；

慢轴准直透镜542，沿所述探测光束传输方向，设置于所述匀光部件53的下游，适于调整所述探测光束在慢轴方向上形成的光斑形状。

快轴准直透镜541(FAC)和慢轴准直透镜542(SAC)，可以减小探测光束的发散角，实现探测光束的光斑从椭圆形变为近似圆形，且使用快轴准直透镜541(FAC)和慢轴准直透镜542(SAC)，容易装调和自动化组装。

当然在其他实施方式中，还可以使用光纤作为调整探测光束在快轴方向上形成的光斑形状的器件。

上述所述快轴准直透镜541设置于所述匀光部件53的上游和慢轴准直透镜542设置于所述匀光部件53的下游是指如图8所示的将所述匀光部件53可以设置于所述快轴准直透镜541和所述慢轴准直透镜542之间，上游即为相较于匀光部件53更靠近所述发射模块2的一端，下游即为相较于匀光部件53更远离发射模块2的一端。

为了降低激光雷达的高度，在一种实施方式中，将所述发射模块2和所述接收模块3的延伸方向均垂直于所述激光雷达的高度方向(示于图11a和图12中)。

这样，可以降低固定发射模块2和接收模块3时，发射模块2和接收模块3在垂直方向即激光雷达的高度方向上的空间占用，以达到降低激光雷达的整体高度的效果。

在一种实施方式中，在所述激光雷达的高度方向上，所述发射模块2和所述接收模块3分别设置于所述光机模块4的两侧。

这样，可以根据光机模块4的结构，将所述发射模块2和所述接收模块3的平面与光机模块4的平面平行(即图11a和图12所示)设置，合理布置接收模块3和发射模块2的位置，从而降低激光雷达的高度。

在另一些实施方式中，所述发射模块2和所述接收模块3斜对称分别设置于所述光机模块4的两侧。

其具体结构设计可以参考图11a-图11c，图11a是本申请实施例所提供的激光雷达的发射模块和接收模块的一布置结构示意图，图11b是图11a所示的激光雷达的发射模块和接收模块布置结构的正面斜视图，图11c是图11a所示的激光雷达的发射模块和接收模块布置结构的背面斜视图。

如图中所示，通过上下交错的方式固定接收模块3和发射模块2，具体地，发射板22和接收板32斜对称设置于所述光机模块4的两侧，可以使得发射模块2的空间增大，从而可以放置另外的控制电路板(如图11b中标记4所指)，合理化布置激光雷达的内部布局，增加激光雷达内部结构之间的集成度，使得激光雷达可以更加小型化。

为了能够满足在不同类型的激光雷达下，实现降低激光雷达的高度问题，在另一种实施方式中，可以将接收模块3和发射模块2设置于光机模块4的同一侧，具体结构设计可以参考图12，图12是本申请实施例所提供的激光雷达的发射模块和接收模块的另一布置结构示意图。

如图中所示，在所述激光雷达的高度方向上，所述发射模块2和所述接收模块3设置于所述光机模块4的同一侧，具体地，发射板22和接收板32设置于所述光机模块4的同一侧，例如图12中的下侧，所述光学器件5还包括：

发射折转反射镜，在沿所述激光雷达的高度方向上，与所述发射模块2相邻设置，适于将穿过所述光机模块4的所述探测光束反射，并垂直照射至所述光机模块4的光学器件5。

采用发射折转反射镜的方式对发射光路上的探测光束进行90°的折转，使得探测光束可以垂直照射至所述光机模块4内的光学器件5上，不会影响激光雷达的正常工作的同时还可以降低激光雷达的高度。

为了能够说明在通过将发射模块2和接收模块3在垂直激光雷达高度的方向上设置于光机模块4上，实现降低激光雷达的高度的同时，保证激光雷达内部的各个光学器件5的正常工作，本申请将结合图8参考图11a-图12进行介绍。

前述所述各个光学器件5，如接收折转反射镜51或发射折转反射镜、滤光片52、匀光部件53、准直单元54、在安装于所述光机模块4时，与设置于所述光机模块4的接收模块3和发射模块2形成的收发光路是同轴的，为了能够理解本申请所述的同轴光路的各个光学器件5、接收模块3和发射模块2的布置情况，可以继续参考图8。

如图中所示，光机模块4包括发射模块2(包括激光器21和发射板22)、接收模块3(包括探测器31和接收板32)以及光学器件5，从光学角度出发，同轴光路包括安装于发射板22的激光器21、快轴准直透镜541、匀光部件53、慢轴准直透镜542、接收折转反射镜51。

当然，当所述接收模块3和所述发射模块2设置于所述光机模块4的同一侧时，为了能够保证发射模块2发射的探测光束可以垂直照射至光机模块4的光学器件5上，在激光器21的前方可以设置发射折转反射镜52，其他的各个光学器件5的同轴光路布置如图8所示。为了方便激光雷达的整体加工、提高光学器件5的定位精度、优化装配操作并考虑各个光学器件5的可靠性问题，在一种实施方式中，可以采用分类组装的方式分别安装各个光学器件5。

参考图8和11b，如图11b所示，所述光机模块4包括镜筒41和安装单元42，所述光学器件5还包括：

正透镜55、波片56和第一负透镜57，安装于所述镜筒41；

第二负透镜58、分光单元59、所述准直单元54、所述接收折转反射镜51和所述匀光部件53安装于所述安装单元42，且所述安装单元42与所述镜筒41连通。

正透镜55、波片56、第一负透镜57、第二负透镜58、分光单元59可以继续参考图8所示，同样为同轴光路中的光学部件。

由于正透镜55、波片56、第一负透镜57的镜面面积较大，因此在实际组装时，需要考虑正透镜55、波片56、第一负透镜57的镜片和固定各个镜片的镜筒41之间粘接的热应力风险，尽可能减少镜片的切边和切边粘接，因此采用镜筒41固定的结构，对镜片的圆弧面进行粘接，而对于如第二负透镜58、分光单元59、准直单元54、接收折转反射镜541和匀光部件53等镜片面积较小的光学器件5，由于这些镜片的面积较小且大多不是以圆形镜片的切割而来，可以采用安装单元42固定的方式，这样，可以保证分光单元59(例如偏振分光棱镜)、慢轴准直透镜542、匀光部件53、快轴准直透镜541、滤光片52、第二负透镜58的定位面实现一次装夹，加工成型，从而可以大幅优化加工过程，提高加工精度，降低生产成本，并确保光学器件5在由于激光雷达工作时产生的热量而发生光机模块4等结构件热形变过程中的热适配性。

为了能够方便理解各个光学器件5在同轴光路中的光路传播，本申请继续结合图3和图8对上述各个光学器件5进行同轴光路传播的说明。

当激光雷达的激光器21发射探测光束时，探测光束首先经过快轴准直透镜541，然后经过匀光部件53进行匀光处理，之后在经过慢轴准直透镜542，然后发射至分光单元59，再经过第一负透镜57、波片56、正透镜55，然后经第一扫描镜111在第一方向A上扫描并反射至第二扫描镜121，第二扫描镜121对该探测光束进行第二方向B上的扫描并反射至激光雷达的外部。

当激光雷达探测到外界物体时，返回回波光束，首先第二扫描镜121接收回波光束，并将回波光束反射至第一扫描镜111，第一扫描镜111处理后反射至正透镜55、波片56、第一负透镜57，然后在分光单元59处将该回波光束反射至滤光片52、第二负透镜58、接收折转反射镜51，经过接收折转反射镜51折转，将回波光束垂直反射至探测器31上。

在一种实施方式中，所述安装单元42可以包括安装槽。

安装槽的结构不仅可以方便实现分光单元59、慢轴准直透镜542、匀光部件53、快轴准直透镜541、滤光片52、第二负透镜58的定位面的一次装夹，大幅优化加工过程，提高加工精度，降低生产成本，而且安装槽的加工过程中引入的避空槽也可以作为光学器件5粘接的胶槽。

为了提高镜筒41和安装单元42的实用性，在一种实施方式中，所述安装单元42和所述镜筒41均设置于所述光机模块4，或者所述安装单元42和所述镜筒41均设置于光学组件镜筒结构6，所述光学组件镜筒结构6可拆卸安装于所述光机模块4。

将镜筒41和安装单元42设计为与光机模块4一体成型的结构或者设计为相对于光机模块4的之外的可拆卸安装于光机模块4的独立结构，从而可以根据激光雷达的实际设计需求，设计合适的镜筒41和安装单元42，完成激光雷达的组装。

在一种具体实施例中，可以将所述安装单元42和所述镜筒41均位于所述光机模块4的正面，具体结构可以参考图13，图13是本申请实施例所提供的激光雷达的安装单元和镜筒的一设置位置示意图。

如图中所示，将所述安装单元42和所述镜筒41与光机模块4一体成型并集成到激光雷达的外壳上，光机模块4中的所有光学器件5均切边为方形放置在一体成型的安装单元42和镜筒41中，提高光学器件5固定的可靠性，减少激光雷达中结构件(如单独加工的安装槽42、镜筒41、光机模块4)的数量。

在另一种实施方式中，还可以将所述安装单元42和所述镜筒41均位于所述光机模块4的背面，具体结构可以参考图14，图14是本申请实施例所提供的激光雷达的安装槽和镜筒的另一设置位置示意图。

这样的设计结构，对激光雷达的内部空间布局进行优化，将光学器件5、发射板22、接收板32的安装位置均在激光雷达外壳的背面进行加工和布置，这样，可以提高激光雷达内部空间的利用率。

当考虑到光学器件5的可靠性问题时，在一种实施方式中，可以将正透镜55、波片56和第一负透镜57作为独立的小模块进行组装，具体的，请参考图15a-图15d，图15a是本申请实施例提供的激光雷达的部分结构的一结构示意图，图15b是图15a所示的激光雷达的透镜组镜筒结构的一立体图，图15c是图15a所示的激光雷达的光机模块的一结构示意图，图15d是图15a所示的激光雷达的仰视图。

如图中所示，所述安装单元42开设于所述光机模块4，所述镜筒41可拆卸安装于所述光机模块4。

这种设计方式，由于形成同轴光路的光学器件5(如分光单元59、慢轴准直透镜542、匀光部件53、快轴准直透镜541、滤光片52、第二负透镜58、接收折转反射镜51)均光机模块4的安装单元42中，对后续光学器件5(如正透镜55、波片56和第一负透镜57)的定位精度相对要求较低，所以可以拆分成独立的镜筒41组装，优先保证光学器件5的可靠性问题。另外接收板32的定位精度相比于发射板22的定位精度也较低，所以可以将接收板32设置于相对于发射板22的一面，使得发射板22和接收板32斜对称分别设置于所述光机模块4的两侧，增大激光雷达的内部空间利用率。

当将镜筒41和安装单元42设计为独立结构时，具体的，如图16所示，图16是本申请实施例所提供的激光雷达的光学组件镜筒结构的一结构示意图。

如图中所示，光机模块4拆分成包括所有光学器件5在内的独立镜筒结构，可以将加工精度要求较高的光学器件5相关的区域独立出来，从而使体积较大的激光雷达的外壳的整体加工精度需求降低，降低成本。

在一种实施方式中，所述光学组件镜筒结构6与所述激光雷达的发射模块固定部00一体成型，所述发射模块固定部00适于固定安装所述发射模块2。

具体结构可以参考图17，图17是本申请实施例所提供的激光雷达的部分结构示意图。

如图所示，这样的设置方式可以提升发射板22和光学器件5之间的定位精度和热适配性。

在另一种实施方式中，所述光学组件镜筒结构6与所述激光雷达的发射模块固定部00、所述激光雷达的接收模块固定部01一体成型，所述接收模块固定部01适于固定安装所述接收模块3。

具体的结构可以参考图18，图18是本申请实施例所提供的激光雷达的又一部分结构示意图。

如图所示，这样的设置方式可以进一步的提升发射板22、接收板32和光学器件5之间的定位精度和热适配性。

当镜筒41和安装单元42为一体成型的结构(即光学组件镜筒结构6)时，在一种实施方式中，所述安装单元42和所述镜筒41均位于所述光机模块4的同一面。

这样，可以方便镜筒41和安装单元42的加工，从而优化装配操作。

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 (29)

1.一种激光雷达，其特征在于，包括：

发射模块，适于发射探测光束；

接收模块，适于接收所述探测光束经目标物返回的回波光束；

扫描模块，适于对所述探测光束和所述回波光束进行扫描；

光机模块，具有预设高度，适于安装所述激光雷达的光学器件；

所述发射模块和所述接收模块分别设置于所述光机模块的两侧；

所述发射模块、所述接收模块和所述扫描模块均设置在所述光机模块的预设高度内。

2.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述扫描模块包括：

第一扫描模块，适于在第一方向进行光束扫描；

第二扫描模块，适于在第二方向进行光束扫描，所述第二方向与所述第一方向相互垂直。

3.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，在所述激光雷达的高度方向上，所述扫描模块的高度与所述激光雷达的高度的比值范围为大于或等于0.72。

4.如权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，所述第一扫描模块的高度与所述激光雷达的高度的比值范围为大于或等于0.72。

5.如权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，所述第一扫描模块包括：第一扫描镜；

第一驱动装置，所述第一扫描镜的高度与所述第一驱动装置的高度的比值为1。

6.如权利要求5所述的激光雷达，其特征在于，所述第一驱动装置包括：磁性部件；

固定部件，包括适于固定所述第一扫描镜的扭力梁，所述扭力梁的延伸方向平行于所述第二方向，适于带动所述第一扫描镜以所述扭力梁为轴进行往复运动；

所述磁性部件和所述第一扫描镜分别设置于所述固定部件的两侧。

7.如权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，所述第二扫描模块适于对经所述第一扫描模块形成的第一扫描光束进行扫描并照射至所述激光雷达的外部，以及对所述回波光束进行扫描并照射至所述第一扫描模块。

8.如权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，所述第二扫描模块的高度与所述激光雷达的高度的比值范围为大于或等于0.8。

9.如权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，所述第二扫描模块包括：第二扫描镜；

第二驱动装置，所述第二扫描镜的高度与所述第二驱动装置的高度的比值范围为大于1。

10.如权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，照射至所述第一扫描模块的第一扫描镜的光束光轴与处于初始位置的所述第一扫描镜的夹角范围为50度-60度。

11.如权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，经处于初始位置的所述第一扫描模块形成的第一扫描光束光轴与处于初始位置的所述第二扫描模块的第二扫描镜的夹角范围为30度-40度，经处于初始位置的所述第二扫描镜反射所述第一扫描光束形成的第二扫描光束光轴与所述激光雷达的视窗垂直。

12.如权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，在所述第二方向上，以所述第一扫描模块的第一扫描镜的初始位置为中心，所述第一扫描镜以4度-8度的角度范围进行往复运动，适于对照射至所述第一扫描镜的光束在第一方向进行扫描。

13.如权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，在所述第一方向上，以所述第二扫描模块的第二扫描镜的初始位置为中心，所述第二扫描镜以15度-30度的角度范围进行往复运动，适于对照射至所述第二扫描镜的光束在第二方向进行扫描。

14.如权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，所述第一扫描模块的扫描方向为所述扫描模块扫描时的快轴方向，所述第二扫描模块的扫描方向为所述扫描模块扫描时的慢轴方向。

15.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述发射模块和所述接收模块安装于所述光机模块，且所述发射模块和所述接收模块的延伸方向均垂直于所述激光雷达的高度方向。

16.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，在所述激光雷达的高度方向上，所述发射模块和所述接收模块分别设置于所述光机模块的两侧。

17.如权利要求16所述的激光雷达，其特征在于，所述发射模块和所述接收模块斜对称分别设置于所述光机模块的两侧。

18.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述光学器件包括：

接收折转反射镜，适于将接收到的所述回波光束反射穿过所述光机模块，并垂直照射至所述接收模块。

19.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述光学器件包括：

匀光部件，设置于靠近所述发射模块的一端，适于调整所述探测光束形成的光斑形状。

20.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述光学器件包括：

发射折转反射镜，在沿所述激光雷达的高度方向上，与所述发射模块相邻设置，适于将穿过所述光机模块的所述探测光束反射，并垂直照射至所述光机模块的光学器件。

21.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述光学器件包括：

准直单元，包括：

快轴准直透镜，沿所述探测光束传输方向，设置于所述匀光部件的上游，适于调整所述探测光束在快轴方向上形成的光斑形状；

慢轴准直透镜，沿所述探测光束传输方向，设置于所述匀光部件的下游，适于调整所述探测光束在慢轴方向上形成的光斑形状。

22.如权利要求19所述的激光雷达，其特征在于，所述匀光部件包括柱透镜阵列。

23.如权利要求22所述的激光雷达，其特征在于，所述柱透镜阵列包括多个柱透镜单元，在沿所述激光雷达高度的方向上，各个所述柱透镜单元依次排列设置，所述柱透镜单元适于调整所述探测光束形成的光斑形状。

24.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述光机模块包括镜筒和安装单元，所述光学器件包括：

正透镜、波片和第一负透镜，安装于所述镜筒；

第二负透镜、分光单元、所述准直单元、所述接收折转反射镜和所述匀光部件安装于所述安装单元，且所述安装单元与所述镜筒连通。

25.如权利要求24所述的激光雷达，其特征在于，所述安装单元和所述镜筒均设置于所述光机模块，或者所述安装单元和所述镜筒均设置于光学组件镜筒结构，所述光学组件镜筒结构可拆卸安装于所述光机模块。

26.如权利要求24所述的激光雷达，其特征在于，所述安装单元和所述镜筒均位于所述光机模块的同一面。

27.如权利要求24所述的激光雷达，其特征在于，所述安装单元开设于所述光机模块，所述镜筒可拆卸安装于所述光机模块。

28.如权利要求25所述的激光雷达，其特征在于，所述光学组件镜筒结构与所述激光雷达的发射模块固定部一体成型，所述发射模块固定部适于固定安装所述发射模块。

29.如权利要求25所述的激光雷达，其特征在于，所述光学组件镜筒结构与所述激光雷达的发射模块固定部、所述激光雷达的接收模块固定部一体成型，所述接收模块固定部适于固定安装所述接收模块。