CN211505871U - 激光雷达 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种激光雷达，包括分光组件、扫描组件、接收组件；所述分光组件用于将探测用脉冲激光束分为多束入射光束，并传输至所述扫描组件；所述扫描组件用于将所述多束入射光束反射至所述激光雷达之外的空间中，以及用于接收所述多束入射光束经所述空间中的待测目标反射后的多束回波光束；所述接收组件用于接收并处理所述多束回波光束；所述分光组件设置在第一支架上，所述扫描组件固定在第二支架上，所述接收组件固定在第三支架上，其中所述第一支架、所述第二支架和所述第三支架一体成型。改善了由于激光雷达内部温度升高而引起的激光雷达系统的接收效率低的问题。

Description

激光雷达

技术领域

本申请涉及激光探测领域，尤其涉及激光雷达。

背景技术

在自动驾驶技术中，环境感知系统是基础且至关重要的一环，是自动驾驶汽车安全性和智能性的保障，环境感知传感器中，激光雷达在可靠度、探测范围及测距精度等方面具有不可比拟的优势。

车载激光雷达作为感知周围信息的重要传感器，在行车过程中车载激光雷达处于不间断的工作状态。车载激光雷达在工作过程中会产生大量的热量。如果热量不能及时散出，内部的热量会导致内部光学组件变形。

由于光学组件变形，导致探测激光光路发生变化，从而影响车载激光雷达系统的接收效率。

实用新型内容

本申请提供了一种激光雷达，通过使用一体成型的用于设置分光组件的第一支架、用于设置扫描组件的第二支架、用于设置接收组件的第三支架，改善了由于激光雷达内部温度升高而引起的激光雷达系统的接收效率低的问题。

本申请实施例提供了一种激光雷达，包括分光组件、扫描组件、接收组件；所述分光组件用于将探测用脉冲激光束分为多束入射光束，并传输至所述扫描组件；所述扫描组件用于将所述多束入射光束反射至所述激光雷达之外的空间中，以及用于接收所述多束入射光束经所述空间中的待测目标反射后的多束回波光束；所述接收组件用于接收并处理所述多束回波光束；所述分光组件设置在第一支架上，所述扫描组件固定在第二支架上，所述接收组件固定在第三支架上，其中所述第一支架、所述第二支架和所述第三支架一体成型。

可选地，所述激光雷达还包括激光光源准直组件，所述激光光源准直组件用于将激光器发出的脉冲激光束准直成平行脉冲激光束；所述激光光源准直组件设置在第四支架上，其中，所述第四支架与所述第一支架、所述第二支架以及所述第三支架一体成型。

可选地，所述分光组件包括并排依次设置在所述第一支架上的偏折元件、至少一个分光元件和一第一反射元件，其中所述偏折元件用于将入射到其中的脉冲激光束进行偏折，并将偏折后的脉冲激光束入射至所述至少一个分光元件中的首个分光元件，所述第一反射元件与所述偏折元件之间的距离大于任一分光元件与所述偏折元件之间的距离；所述分光元件用于透过入射到其中的脉冲激光束中的一部分，以及将所述脉冲激光束中的另一部分反射至所述扫描组件；所述第一反射元件用于将经所述分光元件透射到其上的脉冲激光光束反射至所述扫描组件。

可选地，所述接收组件包括依次设置的第二反射元件、会聚元件和探测元件；所述第二反射元件用于反射经所述扫描组件反射后的所述回波光束；所述会聚元件用于会聚经所述第二反射元件反射后的回波光束；所述探测元件用于接收并处理经所述会聚元件会聚后的回波光束。

可选地，所述第一支架、所述第二支架和所述第三支架形成于一支撑体上，以及所述支撑体中还形成有多组光通道，所述光通道用于仅通过所述入射光束和所述回波光束；每组光通道包括第一子光通道和第二子光通道；其中，所述第一子光通道用于通过所述入射光束和所述回波光束；所述第二子光通道用于通过所述回波光束且传输所述回波光束至所述探测元件。

可选地，所述第二反射元件设置在所述入射光束从所述分光组件入射至所述扫描组件所形成的光路路径中；所述第一子光通道和所述第二子光通道连通；其中所述入射光束由所述分光组件通过所述第一子光通道传输至所述扫描组件，所述回波光束由所述扫描组件通过所述第一子光通道传输至所述第二反射元件；经过所述第二反射元件的回波光束经所述第二子光通道传输至所述探测元件。

可选地，所述支撑体上还形成有用于隔开各所述第一子光通道的第一隔光组件，以及用于隔开各所述第二子光通道的第二隔光组件。

可选地，所述激光雷达中还包括用于生成控制信号的印刷电路板，以及用于为所述印刷电路板散热的散热组件，其中所述散热组件与所述第一支架、所述第二支架和所述第三支架设置于其上的支撑体连接。

本申请实施例提供的激光雷达，通过使用一体成型的用于设置分光组件的第一支架、用于设置扫描组件的第二支架、用于设置接收组件的第三支架，使得即使激光雷达内部热量散发不及时导致激光雷达内部温度升高时，上述各支架的变形的趋势相同，对入射光束、回波光束的光路指向性，收发配准的影响较小。从而改善了由于激光雷达内部温度升高而引起的激光雷达系统的接收效率低的问题。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本申请实施例提供的激光雷达各组件的一个示意性结构图；

图2为本申请实施例提供的激光雷达的支架的侧前方观察到的一个示意性结构图；

图3为本申请实施例提供的激光雷达的支架的侧后方观察到的一个示意性结构图；

图4为本申请实施例提供的激光雷达的一个示意性结构图；

图5为图3所示的第二隔光组件的局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本申请至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”等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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

请结合图1、图2和图3，图1示出了本申请实施例提供的激光雷达各组件的一个示意性结构图；图2示出了本申请实施例提供的激光雷达的支架的侧前方观察到的一个示意性结构图；图3示出了本申请实施例提供的激光雷达的支架的侧后方观察到的一个示意性结构图。

本申请实施例的激光雷达可以是固态激光雷达。激光雷达的组件通常可以包括分光组件11、扫描组件12和接收组件13。分光组件11用于将探测用脉冲激光束分为多束入射光束。并将入射光束传输至扫描组件12。这里的入射光束的数量可以大于等于2。使用分光组件11将探测用脉冲激光束分束形成多束入射光，从而可以增加脉冲激光束的数量。可以减少激光雷达的体积，并可以降低激光雷达工作时产生的热量。

扫描组件12用于将入射到其上的多束入射光束反射至激光雷达之外的空间中，以及用于接收多束入射光束经上述激光雷达之外的空间中的待测目标反射后的多束回波光束。接收组件13可以用于接收并处理上述多束回波光束。

现有技术中的激光雷达中，用于固定分光组件所在的第一支架、用于固定扫描组件的第二支架、用于固定接收组件的第三支架是各自分离的，在组装激光雷达时，通过螺接或者铆接的方式将上述三个支架组装在一起。这样组装后的激光雷达，在内部温度升高时，各支架发生形变。各支架的形变量不同，且形变趋势不同。当扫描组件对应的第二支架形变与分光组件对应的第一支架形变量不同时，会引起入射光束入射到扫描组件上的光路与水平方向的夹角发生变化，从而使得由激光雷达发射到空间中的扫描光束与水平方向之间的夹角发生变化。另外，如果分光组件、扫描组件和接收组件的形变量以及形变趋势不同，还会使得回波光束不能被接收组件准确接收，从而影响了激光雷达的接收效率。

为了改善上述问题，本申请中，可以将用于固定分光组件的第一支架110、用于固定扫描组件的第二支架120、用于固定接收组件的第三支架130一体成型。也即，在同一支撑体上，通过冲压、锻造等工艺形成上述第一支架110、第二支架120和第三支架130。

上述分光组件11可以包括并排依次设置在上述第一支架110上的偏折元件111、至少一个分光元件和一第一反射元件114。

第一反射元件114与偏折元件111之间的距离大于任一分光元件与偏折元件111之间的距离。分光元件用于透过入射到其中的脉冲激光束中的一部分，以及将脉冲激光束中的另一部分反射至扫描组件12。

第一反射元件114的反射面与扫描组件所在平面之间的夹角为锐角。第一反射元件114用于将经分光元件透射到其上的脉冲激光光束反射至扫描组件12。

在本实施例中，上述至少一个分光元件可以在上述偏折元件111与第一反射元件114之间依次排列。

由激光光源提供的脉冲激光束首先入射到偏折元件111。偏折元件111用于将入射到其中的脉冲激光束进行偏折，以使得偏折后的脉冲激光束入射到至少一个分光元件中的首个分光元件。每个分光元件可以透射一部分入射到其中的脉冲激光光束，以及反射一部分入射到其中的脉冲激光光束。被一分光元件透射的部分脉冲激光光束可以入射到与该分光元件相邻的、远离偏折元件111的分光元件中。被该分光元件反射的部分脉冲激光束可以入射到扫描组件12上。分光元件的数量可以大于等于2。分光元件的数量可以根据具体的应用场景进行设置，此处不进行限定。

如图1所示，分光元件可以包括设置在偏折元件111与第一反射元件114之间的第一分光元件112和第二分光元件113。第一分光元件112与偏折元件111相邻。经过偏折元件111片折后的脉冲激光光束入射到第一分光元件112中。第一分光元件112可以将部分脉冲激光束透射至第二分光元件112中。第一分光元件112还可以将部分脉冲激光束反射至扫描组件12上。第二分光元件123可以将入射到其中的部分脉冲激光束透射至第一反射元件114，并将部分入射到其中的脉冲激光束反射至扫描组件12上。第一反射元件114可以将经过第二分光元件113透射的部分脉冲激光束反射至上述扫描组件12。

扫描组件可以包括固定部分122和旋转部分121。上述旋转部分121的一个表面可以为镜面，镜面可以反射入射到其中的入射光束，以及反射入射到其中的回波光束。上述旋转部分121通常称为扫描振镜。扫描振镜121可以绕其水平轴和竖直轴进行往复偏转。

通过分光组件可以将激光光源发出的脉冲激光束分为多束入射光束。通过设置分光组件各元件对入射到其中的脉冲激光束的反射角度，来调整不同光束入射到扫描振镜的角度，再经过扫描振镜的偏转，从而调整各束入射光入射到空间的视场角。多束入射光束可以以不同的视场角射入目标空间，可以实现多个扫描视场的扫描。

接收组件13可以分为多组接收组件，每组接收组件可以包括依次设置的第二反射元件131、会聚元件132和探测元件133。第二反射元件131用于反射经扫描组件12反射后的回波光束。会聚元件132用于会聚经第二反射元件131反射后的回波光束。探测元件133用于接收并处理经会聚元件132会聚后的回波光束。一组接收组件可以与一个分光元件一一对应，或者与第一反射元件114一一对应。每组接收组件可以接收与该接收组件对应的回波光束。该组接收组件所对应的回波光束可以由与该组接收组件对应的分光元件反射入扫描振镜的入射光束生成，或者由与该组接收组件对应的第一反射元件114反射入扫描振镜121的入射光束生成。

激光雷达在工作状态时，上述分光组件11、上述扫描组件12会对应形成多个发射光路。上述扫描组件12分别与上述多组接收组件形成多个接收光路。这里的发射光路的数量可以与接收光路的数量相等。发射光路的数量可以与入射光束的数量相等。

在本实施例中，形成第一支架110、第二支架120、第三支架130的支撑体中，还形成有多组光通道。这里的光通道的组的数量可以与发射光路的数量相等。每一组光通道与一入射光束一一对应，且与一回波光束一一对应。

在一些应用场景中，上述光通道的组数可以为3。

每一组光通道的位置和大小可以确保只能通过与该组光通道对应的入射光束和回波光束，以防止环境光的干扰。

每组光通道可以包括第一子光通道和第二子光通道。第一子光通道用于通过入射光束和回波光束。第二子光通道用于通过回波光束且传输上述回波光束至探测元件。也即，发射光路可以为入射光束由分光组件通过第一子光通道传输至扫描组件的光路。接收光路包括回波光束由扫描组件经第一子光通道传输至第二反射元件的第一部分，以及由第二反射元件经第二子通道传输至会聚元件及探测元件的第二部分。

实践中，上述第二反射元件131可以设置在入射光束从分光组件11入射至扫描组件12所形成的光路路径中。这样，上述第一子光通道和上述第二子光通道可以连通。

第二反射元件131中设置可以通过入射光束的通孔。这样，第一子光通道可以形成于分光组件11、第二反射元件131的通孔以及扫描组件12中的扫描振镜121之间的空间中。

第二子通道形成于上述扫描振镜121、第二反射元件131、会聚元件132、探测元133所形成的空间中。其中，第二反射元件接收扫描振镜反射的回波光束的一面为反射面。第二反射元件131的反射面朝向扫描振镜121。会聚元件132可以为凸透镜，或者由多个凸透镜组成的凸透镜组。这里的探测元件133可以是雪崩光电二极管，或者硅光电倍增器。

每一入射光束可以由该入射光束对应的分光元件，或者第一反射元件114通过该入射光束对应的第一子光通道传输至上述扫描组件12的扫描振镜121。扫描振镜121将该入射光束反射到空间中。空间中的待测物体将该入射光束进行反射，产生一回波光束。该回波光束由待测物体传输至上述扫描组件12的扫描振镜121。扫描振镜121可以将该回波光束经过与该回波光束对应的第二子通道反射到与该回波光束对应的一第二反射元件131。该第二反射元件131将上述回波光束进行反射。经过该第二反射元件反射后的该回波光束通过与该回波光束对应的第二子通道传输至与该回波光束对应的会聚元件132。该会聚元件132可以会聚经过上述第二反射元件131反射后的该回波光束。经过该会聚元件132会聚后的该回波光束，可以通过与该回波光束对应的第二子通道传输至与该回波光束对应的探测元件133。该探测元件133接收该回波光束，并对该回波光束进行处理。

在本实施例中，偏折棱镜111还可以将每组光通道对应的上述回波光束通过偏折棱镜返回到各自的光通道中。

如图2、图3所示，为了防止各组光通道传输的光束之间发生光束串扰，可以在上述支撑体上形成用于隔开各第一子光通道的第一隔光组件16，以及用于隔开各第二子光通道的第二隔光组件17。

图5示出了图3所示的第二隔光组件的局部放大图。

如图5所示，第二隔光组件17，可以将多个第二子通道171隔开，以防止不同束的回波光束之间的串扰。

在组装激光雷达时，可以将上述分光组件的各元件设置在上述第一支架上110，将扫描组件12设置在上述第二支架120上，将接收组件13的各元件设置在上述第三支架130上。在组装激光雷达时，通常可以调整分光组件中的各元件、扫描组件12、接收组件13中的各元件的相对位置，使得由激光雷达出射到空间中的探测脉冲激光束与水平方向呈预设夹角；以及从空间中的待测目标反射后的回波光束可以被接收组件13准确接收。组装后的激光雷达可以参考图4。

通过一体成型方式形成的第一支架、第二支架和第三支架，材料相同、且形成于同一支撑体中。当使用上述三个支架形成的激光雷达在工作时，即便内部热量散发不畅，导致激光雷达内部温度升高。但由于上述第一支架110、第二支架120、第三支架130的材料相同、制作工艺相同且一体形成，从而第一支架110、第二支架120、第三支架130的形变量、形变趋势相同。即便第一支架110、第二支架120、第三支架130发生形变，由扫描组件12将多束入射光束反射至空间中的探测脉冲激光束与水平方向的夹角不会发生变化。另外，由于形变量、形变趋势相同，即使第一支架110、第二支架120、第三支架130发生形变，从空间中的待测目标反射后的回波光束可以被接收组件准确接收。从而不会影响激光雷达的接收效率。

此外，激光雷达还包括激光光源准直组件(图中未示出)。激光光源用于产生脉冲激光束。由激光光源产生的脉冲激光束有可能不是平行光束。激光光源准直组件用于将激光器发出的脉冲激光束准直成平行脉冲激光束。在本实施例中，激光光源准直组件设置在第四支架上141。上述第四支架141与上述第一支架110、第二支架120以及第三支架130一体成型。

将设置激光光源准直组件的第四支架141与第一支架110、第二支架120以及第三支架130一体成型，一方面可以减少组装激光雷达时，对激光光源准直组件进行调整的工作量，另一方面，与第一支架110、第二支架120、第三支架130一体成型的第四支架141，在受热变形时，形变量与形变趋势与第一支架110、第二支架120、第三支架130相同，从而被准直后的脉冲激光束可以全部进入到分光组件中。激光光源的效率不会降低。

为了使得激光雷达正常工作，在激光雷达中还设置了用于生成控制信号的印刷电路板(图中未示出)。印刷电路板可以生成控制激光光源产生脉冲激光信号的控制信号，驱动振镜旋转的控制信号，以及控制探测元件对回波信号进行处理的控制信号。上述印刷电路板在工作中，也会产生热量。为了对上述印刷电路板进行散热，可以设置为印刷电路板散热的散热组件。上述散热组件可以贴装在上述印刷电路板上。

进一步地，散热组件与所述第一支架第二支架和所述第三支架设置于其上的支撑体连接。这样可以加快散热组件的对印刷电路板进行散热。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (8)

1.一种激光雷达，其特征在于，包括分光组件、扫描组件、接收组件；

所述分光组件用于将探测用脉冲激光束分为多束入射光束，并传输至所述扫描组件；

所述扫描组件用于将所述多束入射光束反射至所述激光雷达之外的空间中，以及用于接收所述多束入射光束经所述空间中的待测目标反射后的多束回波光束；所述接收组件用于接收并处理所述多束回波光束；

所述分光组件设置在第一支架上，所述扫描组件固定在第二支架上，所述接收组件固定在第三支架上，其中

所述第一支架、所述第二支架和所述第三支架一体成型。

2.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述激光雷达还包括激光光源准直组件，所述激光光源准直组件用于将激光器发出的脉冲激光束准直成平行脉冲激光束；

所述激光光源准直组件设置在第四支架上，其中，所述第四支架与所述第一支架、所述第二支架以及所述第三支架一体成型。

3.根据权利要求1或2所述的激光雷达，其特征在于，所述分光组件包括并排依次设置在所述第一支架上的偏折元件、至少一个分光元件和一第一反射元件，其中

所述偏折元件用于将入射到其中的脉冲激光束进行偏折，并将偏折后的脉冲激光束入射至所述至少一个分光元件中的首个分光元件，所述第一反射元件与所述偏折元件之间的距离大于任一分光元件与所述偏折元件之间的距离；

所述分光元件用于透过入射到其中的脉冲激光束中的一部分，以及将所述脉冲激光束中的另一部分反射至所述扫描组件；

所述第一反射元件用于将经所述分光元件透射到其上的脉冲激光光束反射至所述扫描组件。

4.根据权利要求3所述的激光雷达，其特征在于，所述接收组件包括依次设置的第二反射元件、会聚元件和探测元件；

所述第二反射元件用于反射经所述扫描组件反射后的所述回波光束；

所述会聚元件用于会聚经所述第二反射元件反射后的回波光束；

所述探测元件用于接收并处理经所述会聚元件会聚后的回波光束。

5.根据权利要求4所述的激光雷达，其特征在于，所述第一支架、所述第二支架和所述第三支架形成于一支撑体上，以及

所述支撑体中还形成有多组光通道，所述光通道用于仅通过所述入射光束和所述回波光束；

每组光通道包括第一子光通道和第二子光通道；其中，

所述第一子光通道用于通过所述入射光束和所述回波光束；所述第二子光通道用于通过所述回波光束且传输所述回波光束至所述探测元件。

6.根据权利要求5所述的激光雷达，其特征在于，所述第二反射元件设置在所述入射光束从所述分光组件入射至所述扫描组件所形成的光路路径中；所述第一子光通道和所述第二子光通道连通；其中

所述入射光束由所述分光组件通过所述第一子光通道传输至所述扫描组件，所述回波光束由所述扫描组件通过所述第一子光通道传输至所述第二反射元件；经过所述第二反射元件的回波光束经所述第二子光通道传输至所述探测元件。

7.根据权利要求5所述的激光雷达，其特征在于，所述支撑体上还形成有用于隔开各所述第一子光通道的第一隔光组件，以及用于隔开各所述第二子光通道的第二隔光组件。

8.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述激光雷达中还包括用于生成控制信号的印刷电路板，以及用于为所述印刷电路板散热的散热组件，其中

所述散热组件与所述第一支架、所述第二支架和所述第三支架设置于其上的支撑体连接。

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