CN218546995U - 激光雷达的发射装置及激光雷达 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种激光雷达的发射装置及激光雷达。激光雷达的发射装置包括：发射器主支架，具有朝向前侧开口的容纳空间；和由树脂材料一体成型的扩束镜。扩束镜具有随着靠近后侧外径尺寸逐渐缩小的渐缩形状，扩束镜在后部具有至少一个第一粘接区域。扩束镜以嵌入容纳空间的方式通过第一胶结构粘接于发射器主支架，第一胶结构夹置于第一粘接区域与发射器主支架之间。本申请能够根据扩束镜与发射器主支架的结构合理设置粘接区域以及位于粘接区域的胶结构，保证扩束镜与发射器主支架通过粘接区域可靠连接，进而获得满足激光雷达工作要求的发射装置。

Description

激光雷达的发射装置及激光雷达

技术领域

本申请涉及激光雷达技术领域，尤其涉及一种激光雷达的发射装置及激光雷达。

背景技术

激光雷达是车辆能够实现自动驾驶技术的重要条件之一。通常，激光雷达通过发射和接收激光束来感知环境信息。为了扩大自动驾驶车辆对环境的感知范围，可以使用多颗激光雷达进行视场拼接以及增大单颗激光雷达的视场角的方式来实现大视场的效果。其中，单颗激光雷达的视场角可以通过对激光雷达的结构进行改进来增大。例如，在激光雷达的发射装置中设计扩束镜。扩束镜对激光束进行扩束，实现成倍的放大激光束的发射角度，增加激光雷达的视场角。

激光雷达中的扩束镜可以通过粘接剂直接粘接于发射器主支架。进一步地，为了保证激光雷达在高温、低温环境使用时粘接剂的粘接强度以及透镜强度，现有技术中的扩束镜通常采用玻璃材料，其热膨胀系数(例如7×10^-6)与发射器主支架采用的材料的热膨胀系数(例如21×10^-6)相似。扩束镜使用玻璃材料可以实现在环境温度变化时，扩束镜的尺寸变化与发射器主支架的尺寸变化区别不大，进而避免扩束镜由于形变而引起粘接区域的点胶结构产生受力，规避粘接强度失效风险。

实用新型内容

本申请要解决的技术问题

如上所述，在使用玻璃材料制作扩束镜的方案中，通常利用玻璃材料与发射器主支架所用材料的热膨胀系数相差不大的特点，来维持激光雷达中扩束镜与发射器主支架的连接的稳定性。然而，由于扩束镜需要实现扩大视场的功能，其外形轮廓往往呈现不规则的扇形。例如，扩束镜的尺寸可以是激光雷达中常规圆形透镜的3-4倍，扩束镜的中厚可以是激光雷达中常规圆形透镜的2-3倍。所以，在使用玻璃材料制造扩束镜这样复杂外形尺寸和轮廓的组件时，必然导致难以量产，无法保证良率。

在实际应用中，针对上述扩束镜加工难的问题，通过组合多个尺寸较小的扩束镜来实现一个大的扩束镜的方案来解决。但是，采用组合小尺寸扩束镜的方案又会增加产品的开发成本、装配工序和操作调试难度，不利于保证光路设计的精度，也不利于产品的集成化和模块化。

本申请是为了解决上述技术问题而研发的，其目的在于提供一种激光雷达的发射装置和激光雷达，从而能够在满足激光雷达大视场要求的同时满足在高温或低温环境下稳定使用的要求且制造组装简单，易于量产。

解决技术问题的方案

本申请的第一方面提供一种激光雷达的发射装置，在一些实施例，发射器主支架，具有朝向前侧开口的容纳空间；和由树脂材料一体成型的扩束镜，扩束镜具有随着靠近后侧外径尺寸逐渐缩小的渐缩形状，扩束镜在后部具有至少一个第一粘接区域，扩束镜以嵌入容纳空间的方式通过第一胶结构粘接于发射器主支架，所述第一胶结构夹置于第一粘接区域与发射器主支架之间。

由于发射器主支架具有朝向前侧开口的容纳空间且扩束镜以嵌入容纳空间的方式通过第一胶结构粘接于发射器主支架，因此只需在扩束镜或者发射器主支架相应的位置进行点胶，再将扩束镜由发射器主支架的前侧开口插入发射器主支架进行装配，就可以使激光雷达的发射装置完成组装，装配工艺简单。其中，由于扩束镜是由树脂材料一体成型的，因此即使扩束镜具有不规则的形状，也能够容易地批量生产。进一步地，由于扩束镜具有随着靠近后侧外径尺寸逐渐缩小的渐缩形状，因此扩束镜的后部的结构更为紧凑，遇热或遇冷时的形变尺寸较小。当第一胶结构夹置于第一粘接区域与发射器主支架之间时，粘接剂受到材料因形变而产生的应力会较小，可以实现将扩束镜和发射器主支架稳定的连接，且不易产生因粘接剂对扩束镜的拉扯力而导致的扩束镜碎裂等不良情况。

在一些实施例，扩束镜具有随着靠近后侧而彼此接近的第一侧面和第二侧面、第三侧面和第四侧面。扩束镜还具有位于第一侧面和第二侧面中的至少一者的第二粘接区域，和/或扩束镜还具有位于第三侧面和第四侧面中的至少一者的第三粘接区域。

由于扩束镜还具有位于第一侧面和第二侧面中的至少一者的第二粘接区域，和/或扩束镜还具有位于第三侧面和第四侧面中的至少一者的第三粘接区域，因此，能够通过来自这些粘接区域的粘接力抵抗沿着侧面的变形力，能够分散、缓解在扩束镜的侧面产生的形变应力，避免应力集中，进而能够避免扩束镜从其安装位置脱落或是扩束镜碎裂等不良情况，即，在第二粘接区域和/或第三粘接区域胶接能够在不影响扩束镜使用的前提下增加扩束镜与发射器主支架之间的连接紧密性。

在一些实施例，扩束镜具有位于比第一侧面、第二侧面、第三侧面和第四侧面靠前侧的位置的前表面，扩束镜还具有位于前表面的端缘部的第四粘接区域。

由于扩束镜还具有位于前表面的端缘部的第四粘接区域，因此第四粘接区域的粘接剂能够吸收局部应力，抑制或避免扩束镜前表面的形变或位移，增加扩束镜的前部与发射器主支架之间的装配稳定性。另外，在第四粘接区域，扩束镜变形所引起的应力以正应力为主，因此，与在以剪切应力为主的区域相比，第四粘接区域发生脱胶的风险较小。

在一些实施例，扩束镜还具有至少一个位于第一侧面和第二侧面中的任一者与第三侧面的相连部的第五粘接区域。

由于第五粘接区域位于侧面的相连部附近，因此第五粘接区域的粘接剂能够避免扩束镜相对于发射器主支架的错位变形所引起的剪切应力集中，避免树脂制的扩束镜因应力集中而发生碎裂、脱胶等不良情况。

在一些实施例，发射器主支架具有形成于容纳空间的后部的后定位面，发射器主支架还具有位于后定位面中的至少一个第六粘接区域。

由于发射器主支架具有形成于容纳空间的后部的后定位面，因此可以帮助扩束镜实现快速定位，便于安装。由于第六粘接区域位于因热胀冷缩产生的变形应力比较小的后定位面，因此可以实现在第六粘接区域通过胶接的方式使扩束镜和发射器主支架连接，且不易产生因粘接剂对扩束镜的拉扯力而导致的扩束镜碎裂等不良情况。

在一些实施例，在第六粘接区域和第一粘接区域的一方或双方涂敷有粘接剂，在安装状态，在第六粘接区域与第一粘接区域之间夹置有第一胶结构，第六粘接区域与第一粘接区域相粘接。

由于在安装状态，第六粘接区域与第一粘接区域相粘接，因此能够实现通过第六粘接区域与第一粘接区域完成扩束镜与发射器主支架的定位和连接。

在一些实施例，发射器主支架具有形成于容纳空间的侧部的第一侧定位面和第二侧定位面，在第一侧定位面与第二侧定位面之间还具有第三侧定位面和/或第四侧定位面。发射器主支架还具有位于第一侧定位面和第二侧定位面中的至少一者的第七粘接区域。

由于发射器主支架还具有位于第一侧定位面和第二侧定位面中的至少一者的第七粘接区域，和/或发射器主支架还具有位于第三侧定位面的第八粘接区域，因此，能够通过来自这些粘接区域的粘接力抵抗沿着扩束镜的侧面的变形力，能够分散、缓解在扩束镜的侧面产生的形变应力，避免应力集中，进而能够避免扩束镜从该发射器主支架脱落或是扩束镜碎裂等不良情况，即，在第七粘接区域和/或第八粘接区域胶接能够在不影响扩束镜使用的前提下增加扩束镜与发射器主支架之间的连接紧密性。

在一些实施例，在第二粘接区域和第七粘接区域的一方或双方，以及，在第三粘接区域和第八粘接区域的一方或双方涂敷有粘接剂。在安装状态，在第七粘接区域与第二粘接区域之间夹置有第二胶结构，第七粘接区域与第二粘接区域相粘接；在第八粘接区域与第三粘接区域之间夹置有第三胶结构，第八粘接区域与第三粘接区域相粘接。

由于在安装状态，第七粘接区域与第二粘接区域相粘接，第八粘接区域与第三粘接区域相粘接，因此能够实现通过上述一一对应的粘接区域完成扩束镜与发射器主支架的定位和连接，能够在确保扩束镜与发射器主支架之间的牢固粘接力的同时，缓解扩束镜因变形而在局部受到过大的拉扯力以及由此产生的应力集中。

在一些实施例，发射器主支架还具有位于比第一侧定位面、第二侧定位面靠前侧的位置的前框体。发射器主支架还具有位于前框体的内端缘部的第九粘接区域。

由于发射器主支架还具有位于前框体的内端缘部的第九粘接区域，因此能够将扩束镜粘接于发射器主支架的前框体，实现扩束镜与发射器主支架的连接，而且能够吸收扩束镜前表面形变所引起的应力。另外，在第九粘接区域，扩束镜变形所引起的应力以正应力为主，因此，与在以剪切应力为主的区域相比，第九粘接区域发生脱胶的风险较小。

在一些实施例，在第四粘接区域和第九粘接区域的一方或双方涂敷有粘接剂。在安装状态，在第四粘接区域和第九粘接区域之间夹置有第四胶结构，第九粘接区域与第四粘接区域相粘接。

由于在安装状态，第九粘接区域与第四粘接区域相粘接，因此能够实现通过第九粘接区域与第四粘接区域完成扩束镜与发射器主支架的定位和连接。

在一些实施例，发射器主支架还具有至少一个位于第一侧定位面和第二侧定位面中的任一者与第三侧定位面的相连部的第十粘接区域。

由于第十粘接区域位于侧定位面的相连部，因此在第十粘接区域涂覆的粘接剂能够避免扩束镜相对于发射器主支架的错位变形所引起的剪切应力集中，避免树脂制的扩束镜因应力集中而发生碎裂、脱胶等不良情况。

在一些实施例，在第五粘接区域和所述第十粘接区域的一方或双方涂敷有粘接剂。在安装状态，在第五粘接区域和第十粘接区域之间夹置有第五胶结构，第十粘接区域与第五粘接区域相粘接。

由于在安装状态，第十粘接区域与第五粘接区域相粘接，因此能够实现通过第十粘接区域与第五粘接区域完成扩束镜与发射器主支架的定位和连接。

在一些实施例，第二粘接区域和/或第三粘接区域位于靠近扩束镜的后部的位置。

由于第二粘接区域和/或第三粘接区域位于靠近扩束镜的后部的位置，且扩束镜的后部的结构更为紧凑，因热胀冷缩变形的幅度较小，所产生的剪切应力也比较小，因此能够根据该后部紧凑不易形变的特点而保持扩束镜与发射器主支架的连接稳定性且能够缓解粘接区域的应力集中。

在一些实施例，第四粘接区域位于前表面的端缘部的彼此相对的两端的位置，或者，位于前表面的端缘部整周。

由于第四粘接区域位于前表面的端缘部的彼此相对的两端的位置或前表面的端缘部整周，因此能够至少将扩束镜的前表面的两端部进行固定，保证扩束镜与发射器主支架的连接稳定性的同时，使扩束镜受力平衡，缓解粘接区域的应力集中。

在一些实施例，在扩束镜的第一粘接区域设有定位柱，在发射器主支架的第六粘接区域设有定位孔，在安装状态，定位柱插入于定位孔。

由于扩束镜与发射器主支架之间通过定位孔与定位柱之间的配合，再加上粘接剂的粘接，能够进一步提高扩束镜向发射器主支架的安装力。

在一些实施例中，可以在所述第一至第十粘接区域中的至少一者设置凹凸结构。

由于在粘接区域设置凹凸结构，因此能够容易地识别出粘接区域，易于进行准确的点胶作业；而且，凹凸结构也利于保持粘接剂，因此能够减少粘接剂在实施粘接作业前流动到粘接区域以外的风险。

在第二方面，本申请提供了一种激光雷达。该激光雷达包括：接收装置和如第一方面及其可能的实施例中的发射装置，发射装置向目标区域发射激光，接收装置接收来自目标区域的激光的反射光。

本申请的有益效果是：

在本申请中，能够根据扩束镜与发射器主支架的结构合理设置粘接区域，保证扩束镜与发射器主支架通过粘接区域连接，能够有效地避免扩束镜从发射器主支架脱落的情况，还能够降低扩束镜因粘接力引起的应力集中而发生碎裂的风险，进而获得满足激光雷达工作要求的发射装置。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种激光雷达的发射装置的局部分解示意图；

图2为本申请实施例提供的一种激光雷达的发射装置的局部的主视示意图；

图3为本申请实施例提供的一种扩束镜的右视示意图；

图4为本申请实施例提供的一种扩束镜的仰视示意图；

图5为本申请实施例提供的一种扩束镜的后视示意图；

图6为本申请实施例提供的一种发射器主支架的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种发射器主支架的结构示意图。

附图标记说明：

1-发射器主支架；2-扩束镜；3-后定位面；4-第一侧定位面；5-第二侧定位面；6-第三侧定位面；7-第六粘接区域；8-第七粘接区域；9-第八粘接区域；10-第九粘接区域；11-第十粘接区域；12-第一侧面；13-第二侧面；14-第三侧面；15-第四侧面；16-第一粘接区域；17-第二粘接区域；18-第三粘接区域；19-第四粘接区域；20-第五粘接区域；21-定位孔；22-定位柱；23-容纳空间；24-安装面；25-前框体。

具体实施方式

下面，结合附图，对本申请的实施方式进行说明。本领域技术人员应当知晓，本申请附图所示具体结构、尺寸、比例是示意性的，还存在局部扩大表示的情况，其目的是使本申请的实施方式易于理解，并非旨在对本申请的权利要求范围进行限定，权利要求的范围应以权利要求书为准。

在本说明书中，除非另有明确的说明，术语“连接”、“固定”等应被理解为广义的含义，包括但不限于直接地、间接地、可拆卸地“连接”、“固定”等。

参见说明书附图，图1为本申请实施例提供的一种激光雷达的发射装置的局部分解示意图，图2为本申请实施例提供的一种激光雷达的发射装置的局部的主视示意图。

下面结合图1至图7，对激光雷达的发射装置的结构进行说明。

如图1和图2所示，本申请实施例中的激光雷达的发射装置主要包括：发射器主支架1和由树脂材料一体成型的扩束镜2。其中，发射器主支架1可用于支承扩束镜2并将扩束镜2安装于激光雷达中规定的位置。发射器主支架1可以由轻质的刚性材料制造，如具有足够刚性的金属或合金材料。优选的，发射器主支架1可以由铝合金材料制造。进一步地，发射器主支架1具有朝向前侧开口的容纳空间23，该容纳空间可以容纳扩束镜2，供扩束镜2嵌入，从而使激光雷达的发射装置的结构更为紧凑，也能够牢固可靠地支承扩束镜2等构件。

在本说明书中，为便于说明，相对于发射装置而言，将出光侧称为前侧，将入光侧称为后侧，以图1为例，图1中的左侧为前侧，右侧为后侧。另外，本说明中所述的上方、下方与图1中的上下方向一致。另外，本领域技术人员应当知晓，此处所谓的前、后、上、下、以及后文提到的左、右均是为了便于说明本申请实施例的结构以及相对位置关系，并非旨在限定本申请实施例中的扩束镜2、发射装置乃至激光雷达在各应用场景中使用时的位置。

扩束镜2可以由树脂材料一体成型，关于形成扩束镜2的树脂材料，只要能够满足扩束镜2的透光性等光学要求以及使扩束镜2具有预定形状的硬度要求，可以由本领域技术人员根据具体情况进行选择，在此不赘述。

由上述可知，扩束镜2可以嵌入发射器主支架1的容纳空间23里。在实际应用中，扩束镜2嵌入发射器主支架1的容纳空间后，为了保持扩束镜2的稳定性，扩束镜2还需要和发射器主支架1进行进一步的连接。通常，扩束镜2可以通过胶接的方式(在后说明)与发射器主支架1连接。

如图3至图5所示，扩束镜2具有随着靠近后侧外径尺寸逐渐缩小的渐缩形状。具体而言，如图3所示，当从扩束镜2的侧面观察时，扩束镜2具有随着靠近后侧(图中右侧)上下方向上的外轮廓逐渐收缩的形状；如图4所示，当从扩束镜2的下方仰视观察时，扩束镜2具有随着靠近后侧(图中下侧)左右方向上的外轮廓逐渐收缩的形状。如图5所示，扩束镜2还具有位于左右两侧的第一侧面12和第二侧面13、以及位于上下两侧的第三侧面14和第四侧面15。第一侧面12、第三侧面14、第二侧面13、第四侧面15彼此相接，且具有越靠后侧越收缩的外轮廓。需要说明的是，图3至图5只是示意性地示出了扩束镜2的轮廓形状，扩束镜2的轮廓形状并不限定于此。

发射器主支架1中的容纳空间23具有大体上与该扩束镜2的外轮廓相仿的形状。如图6所示，在容纳空间23的周围具有位于左右两侧的第一侧定位面4和第二侧定位面5、以及位于下侧的第三侧定位面6，当然，也可以具有位于上侧的第四定位面(未图示)，但是此处以未设置位于上侧的第四定位面的结构为例来进行说明。

另外，在扩束镜2的后部具有至少一处构成为平面的安装面24，作为一例，在图4中示出了左右两处安装面24。在各安装面24上分别设有定位柱22。另外，在发射器主支架1的容纳空间23的后侧设有至少一处后定位面3，图6中示出了设有左右两处后定位面3的例子。

在扩束镜2安装于发射器主支架1的状态下，定位柱22可以插入设于发射器主支架侧的定位孔21中，各安装面24可以通过粘接剂安装于发射器主支架侧的各后定位面3；而且，扩束镜2的第一侧面12、第二侧面13、第三侧面14分别面向发射器主支架1中的第一侧定位面4、第二侧定位面5、第三侧定位面6。

另外，如图3和图4所示，扩束镜2还具有位于比上述第一侧面12、第二侧面13、第三侧面14和第四侧面15靠前侧的位置的前表面。该前表面例如为扩束镜2的出光面，出光面例如构成为弧形，经扩束的激光从该出光面射出；在后侧具有入光面。另外，在后侧还可以具有作为反射镜发挥作用的反射面。即，扩束镜2可以是单纯地具有扩束功能的扩束镜，也可以是集成了反射功能的反射扩束镜。需要说明的是，扩束镜2和发射器主支架1可以为不同材料制备的构件，例如，扩束镜2由树脂材料制成，发射器主支架1由铝合金制成。因此，扩束镜2和发射器主支架1可以具有不同的热膨胀系数。示例性的，扩束镜2可以为热膨胀系数为60×10^-6～100×10^-6的树脂材料，更具体地，可以为60×10^-6的树脂材料；发射器主支架1可以为热膨胀系数为21×10^-6的铝合金(例如ADC12铝合金)。在扩束镜2和发射器主支架1通过粘接剂进行粘接时，就需要考虑扩束镜2和发射器主支架1在不同膨胀系数下的形变，进而选择粘接剂受力(例如因热胀冷缩程度不同引起的剪切力)较小的粘接区域，避免在激光雷达使用过程中带来材料碎裂(特别是树脂材质的扩束镜)或粘接失效的风险。

另外，关于粘接剂，只要能够实现扩束镜2与发射器主支架1之间的粘接即可，本领域技术人员可以根据情况具体选择，例如可以是热固化胶，也可以双面胶等。作为一例，例如可以采用UV胶(紫外线固化胶)和紫外线固化工艺来实现粘接；进一步，可以考虑Tg点(玻璃化转变温度)、热膨胀系数等来选择UV胶，例如可以选择Tg点为120℃以上的硬胶，热膨胀系数为21×10^-6。

另外，本申请的发明人通过有限元数值分析，模拟高温、低温载荷，发现低温时树脂制的扩束镜2随发射主支架1向结构中心收缩，高温时反向膨胀，同时扩束镜2在与发射主支架1的配合界面发生相对运动，在后定位面3、第一侧定位面4、第二侧定位面5呈现剪切错位变形，在轮廓外围变形最大，越靠近结构中心相对变形越小。因此，本申请的发明人考虑将点胶结构(点胶区域)设计在界面相对变形小的区域，有利于减少应力集中，避免材料碎裂或粘接失效的风险。发明人进一步通过有限元数值分析，发现通过设计优化点胶结构(点胶区域)能够获得优异的粘接效果且能够有效避免材料碎裂或粘接失效的风险。另外，发明人通过温度冲击和温度循环可靠性试验确认了本申请的有益技术效果。

下面，参照附图对点胶结构(点胶区域)进行详细说明。

在一实施例中，扩束镜2至少在后部具有第一粘接区域16。作为一例，该第一粘接区域16位于扩束镜2的安装面24，相应地，在发射器主支架1的后定位面3设有在粘接状态(也可称为安装状态)下与该第一粘接区域16粘接的粘接区域(第六粘接区域7)。作为一例，第一粘接区域16可以覆盖整个安装面24，第六粘接区域7也可以覆盖整个后定位面3。可以在第一粘接区域16和第六粘接区域7中的一方或双方涂敷粘接剂，由此能够将扩束镜2安装固定于发射器主支架1。即，在安装状态，在第一粘接区域16与第六粘接区域7之间设有胶结构(第一胶结构)。

另外，由于可以在扩束镜2的安装面23设置定位柱22，在发射器主支架1的后定位面3设置定位孔21，因此，在另一实施例中，第一粘接区域16可以围绕在定位柱22的周围，涂敷于第一粘接区域16的粘接剂可以包裹定位柱22的根部；第六粘接区域7可以围绕在定位孔21的周围，涂敷于第六粘接区域7的粘接剂可以覆盖定位孔21的边缘。由此，有利于避免扩束镜2的定位柱22的根部、发射器主支架1的定位孔21在错位变形中因应力集中而发生断裂、破损等。

关于由所涂敷的粘接剂形成的胶结构，只要能够实现可靠的粘接固定且不影响扩束镜乃至发射装置发挥基本功能，对胶结构的厚度等没有特别限定，作为一个具体的例子，胶结构例如可以具有0.05mm的厚度。

除了上述的位于第一粘接区域16与第六粘接区域7之间的胶结构以外，还可以在扩束镜2的侧面与发射器主支架1的侧定位面之间设置胶结构。

在一实施例中，扩束镜2还可以具有位于第一侧面12和第二侧面13中的至少一者的第二粘接区域17，和/或位于第三侧面14和第四侧面15中的至少一者的第三粘接区域18。相应地，发射器主支架1还具有位于第一侧定位面4和第二侧定位面5中的至少一者的第七粘接区域8，和/或，位于第三侧定位面6和第四侧定位面7中的至少一者的第八粘接区域9。

在一具体实施例中，在扩束镜2的第一侧面12和第二侧面13均设置第二粘接区域17，并且在第三侧面14设置第三粘接区域18。相应地，在发射器主支架1的第一侧定位面4和第二侧定位面5均设置第七粘接区域8，并且在第三侧定位面6设置第八粘接区域9。

在第二粘接区域17和第七粘接区域8的一方或双方，以及，在第三粘接区域18和第八粘接区域8的一方或双方涂敷有粘接剂，在安装状态，第七粘接区域8与第二粘接区域17相胶接，第八粘接区域8与第三粘接区域18相胶接。

通过在扩束镜2的第一侧面12、第二侧面13、第三侧面14与发射器主支架1的第一侧定位面4、第二侧定位面5、第三侧定位面6之间设置胶结构(第二、第三胶结构)，能够抑制因热胀冷缩率差异导致的扩束镜2与发射器主支架1之间的大幅错位，而且能够使粘接力相对均匀地分布。

另外，在一实施例中，第二粘接区域17和/或第三粘接区域18位于靠近扩束镜2的后部的位置。具体而言，在安装状态，在扩束镜2的第一侧面12、第二侧面13、第三侧面14与发射器主支架1的第一侧定位面4、第二侧定位面5、第三侧定位面6之间设置的胶结构位于靠近后定位面3和安装面24的位置。由此能够避开扩束镜2的侧面中心的脱模结构，能够避免粘接区域因基材结构型面突变，还能够避免相对错位变形大导致的应力集中。

关于由所涂敷的粘接剂形成的胶结构，只要能够实现可靠的粘接固定且不影响扩束镜乃至发射装置发挥基本功能，对胶结构的形状、尺寸、厚度等没有特别限定。作为一个具体的例子，在扩束镜2的第一侧面12、第二侧面13与发射器主支架1的第一侧定位面4、第二侧定位面5之间的胶结构(第二胶结构)例如可以具有0.1mm的厚度，并涂敷成尺寸为2.7mm×10mm的矩形形状。作为另一个具体的例子，在扩束镜2的第三侧面14与发射器主支架1的第三侧定位面6之间的胶结构(第三胶结构)可以具有0.1mm的厚度，可以由多个例如直径为3mm的圆形胶结构排列而成。

在上述胶结构的基础上，还可以进一步在扩束镜的前表面的端缘部与发射器主支架1的前框体25(位于比第一侧定位面4、第二侧定位面5靠前侧的位置)之间设置胶结构。

在一实施例中，扩束镜2还具有位于前表面的端缘部的第四粘接区域19。相应地，发射器主支架1还具有位于前框体25的内端缘部的第九粘接区域10。在第四粘接区域19和第九粘接区域10的一方或双方涂敷有粘接剂，在安装状态，第九粘接区域10与第四粘接区域19相胶接。即，在扩束镜2的前表面的端缘部与发射器主支架1的前框体25的内端缘部之间设有胶结构(第四胶结构)。由此能够进一步增加扩束镜2与发射器主支架1之间的粘接力。

在另一实施例中，第四胶结构位于扩束镜2的前表面的端缘部的彼此相对的两端的位置，或者，位于扩束镜2的前表面的端缘部整周。

在一个具体的实施例中，为了增加扩束镜2整体在发射器主支架1上的粘接承载力，并通过有限元数值分析，发现当通过上述的第一至第三胶结构粘接后，所粘接的两个面呈现正拉力或压力的传力关系时，若胶水厚度在0.3mm以上，可以缓解粘接面应力集中，粘接面失效风险会小于剪切面应力风险，因此在扩束镜2的前表面端缘部与发射器主支架1的前框体的内端缘部之间(即，扩束镜2与发射器主支架1的位于前侧的配合间隙)设置第四胶结构，且该第四胶结构位于该配合间隙的正面两端。该第四胶结构具有0.3mm的厚度，且沿着上述配合间隙以长度14.0mm延伸，且前后方向上的深度为0.8mm。该实施例中的胶结构受正应力为主，点胶厚度较大，由此能够缓解单位厚度的应变，有利于局部应力释放。

除了上述第一至第四胶结构外，还可以在扩束镜2与发射器主支架1之间进一步设置第五胶结构。该第五胶结构夹置于扩束镜2侧的侧面间的相连部与发射器主支架1的侧定位面间的相连部之间的间隙中。

在一实施例中，扩束镜还可以具有至少一个位于第一侧面12和第二侧面13中的任一者与第三侧面14的相连部附近的第五粘接区域20。相应地，发射器主支架1还具有至少一个位于第一侧定位面4和第二侧定位面5中的任一者与第三侧定位面6的相连部的第十粘接区域11。

在一具体实施例中，扩束镜具有位于第一侧面12和第二侧面13与第三侧面14的相连部附近的第五粘接区域20。相应地，发射器主支架1具有位于第一侧定位面4和第二侧定位面5与第三侧定位面6的相连部的第十粘接区域11。

在第五粘接区域20和第十粘接区域11的一方或双方涂敷有粘接剂，在安装状态，第十粘接区域11与第五粘接区域20相胶接。

通过在扩束镜2侧的相连部与发射器主支架1侧的相连部所夹的间隙中设置胶结构(第五胶结构)，能够进一步规避因热膨胀率的差别所引起的错位变形而产生剪切应力集中。

关于由所涂敷的粘接剂形成的胶结构，只要能够实现可靠的粘接固定且不影响扩束镜乃至发射装置发挥基本功能，对胶结构的形状、尺寸、厚度等没有特别限定。作为一个具体的例子，第五胶结构形成为薄层结构，例如可以具有0.3mm的厚度，并形成为长度8mm、宽度2.3mm的长条形。另外，在施胶时控制点胶量，还能够避免溢胶。

通过以上共五处胶结构(第一至第五胶结构)，既解决了粘接区域透镜应力集中碎裂和脱胶问题，又保证了扩束镜粘接承载力和位置稳定性，避免使用过程中扩束镜脱落，能够满足光学精度要求。

另外，在一些实施例中，可以在上述的第一至第十粘接区域中的至少一者设置凹凸结构。凹凸结构例如可以通过镭雕工艺、蚀刻工艺等形成。这样的凹凸结构可以提高粘接区域的视觉辨认性，便于施胶；而且还有助于减少粘接剂的流动。在一个具体的例子中，在发射器主支架1的第六粘接区域7、第七粘接区域8、第八粘接区域9设置了凹凸结构。

下面对施胶以及安装过程进行说明。

在一个具体实施例中，在发射器主支架1的第六粘接区域7、第七粘接区域8和第八粘接区域9施胶；然后将扩束镜2装配于发射器主支架1的容纳空间23中，并使得扩束镜2的第一粘接区域16、第二粘接区域17、第三粘接区域18分别与发射器主支架1的第六粘接区域7、第七粘接区域8和第八粘接区域9对准、接触；而后，通过紫外线固化工艺进行预固化，保证扩束镜2的固定位置精度；接着，在扩束镜2的第四粘接区域19与发射器主支架1的第九粘接区域10之间、以及扩束镜2的第五粘接区域20与发射器主支架1的第四粘接区域11之间施胶，并通过紫外线固化工艺预固化；而后对安装在一起的扩束镜2和发射器主支架1的组装体进行高温固化。由此实现了扩束镜2相对于发射器主支架1的可靠的安装固定。

另外，由于激光雷达使用温度多在-40℃～130℃，因此对扩束镜2、发射器主支架1、各胶结构进行温度冲击、温度循环等可靠性试验。从热变形、热应力理论出发，在高温、低温等温度场载荷作用下，零部件以结构中心为支点向外膨胀或收缩，当热膨胀系数相差较大的两种基材通过上述的胶结构实现了装配时，会产生较大的错位变形。经试验验证，如上述实施例那样将胶结构设计于结构中心为最优，周边设计光学面。

基于相同的发明构思，本申请提供了一种激光雷达。该激光雷达包括：接收装置和如上述实施例中的发射装置，发射装置向目标区域发射激光，接收装置接收来自目标区域的激光的反射光。其中，发射装置的结构可以参考上述图1至图7实施例的详细描述，为了说明书的简洁，这里将不再赘述。

此外，本申请的特征和益处通过参考示例性实施例进行说明。相应地，本申请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。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、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申请技术的一般性原理并包括本申请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，本申请的真正范围和精神以权利要求书为准。

Claims (18)

1.一种激光雷达的发射装置，其特征在于，包括：

发射器主支架，具有朝向前侧开口的容纳空间；和

由树脂材料一体成型的扩束镜，所述扩束镜具有随着靠近后侧外径尺寸逐渐缩小的渐缩形状，所述扩束镜在后部具有至少一个第一粘接区域，

所述扩束镜以嵌入所述容纳空间的方式通过第一胶结构粘接于所述发射器主支架，所述第一胶结构夹置于所述第一粘接区域与所述发射器主支架之间。

2.根据权利要求1所述的发射装置，其特征在于，

所述扩束镜具有随着靠近后侧而彼此接近的第一侧面和第二侧面、第三侧面和第四侧面，

所述扩束镜还具有位于所述第一侧面和所述第二侧面中的至少一者的第二粘接区域，和/或

所述扩束镜还具有位于所述第三侧面和所述第四侧面中的至少一者的第三粘接区域。

3.根据权利要求2所述的发射装置，其特征在于，

所述扩束镜具有位于比所述第一侧面、所述第二侧面、所述第三侧面和所述第四侧面靠前侧的位置的前表面，

所述扩束镜还具有位于所述前表面的端缘部的第四粘接区域。

4.根据权利要求3所述的发射装置，其特征在于，

所述扩束镜还具有至少一个位于所述第一侧面和所述第二侧面中的任一者与所述第三侧面的相连部的第五粘接区域。

5.根据权利要求4所述的发射装置，其特征在于，

所述发射器主支架具有形成于所述容纳空间的后部的后定位面，所述发射器主支架还具有位于所述后定位面中的至少一个第六粘接区域。

6.根据权利要求5所述的发射装置，其特征在于，

在所述第六粘接区域和所述第一粘接区域的一方或双方涂敷有粘接剂，

在安装状态，在所述第六粘接区域与所述第一粘接区域之间夹置有所述第一胶结构，所述第六粘接区域与所述第一粘接区域相粘接。

7.根据权利要求5所述的发射装置，其特征在于，

所述发射器主支架具有形成于所述容纳空间的侧部的第一侧定位面和第二侧定位面，在所述第一侧定位面与所述第二侧定位面之间还具有第三侧定位面，

所述发射器主支架还具有位于所述第一侧定位面和所述第二侧定位面中的至少一者的第七粘接区域，和/或

所述发射器主支架还具有位于所述第三侧定位面的第八粘接区域。

8.根据权利要求7所述的发射装置，其特征在于，

在所述第二粘接区域和所述第七粘接区域的一方或双方，以及，在所述第三粘接区域和所述第八粘接区域的一方或双方涂敷有粘接剂，

在安装状态，在所述第七粘接区域与所述第二粘接区域之间夹置有第二胶结构，所述第七粘接区域与所述第二粘接区域相粘接；在所述第八粘接区域与所述第三粘接区域之间夹置有第三胶结构，所述第八粘接区域与所述第三粘接区域相粘接。

9.根据权利要求7所述的发射装置，其特征在于，

所述发射器主支架还具有位于比所述第一侧定位面、所述第二侧定位面靠前侧的位置的前框体，

所述发射器主支架还具有位于所述前框体的内端缘部的第九粘接区域。

10.根据权利要求9所述的发射装置，其特征在于，

在所述第四粘接区域和所述第九粘接区域的一方或双方涂敷有粘接剂，

在安装状态，在所述第四粘接区域和所述第九粘接区域之间夹置有第四胶结构，所述第九粘接区域与所述第四粘接区域相粘接。

11.根据权利要求9所述的发射装置，其特征在于，

所述发射器主支架还具有至少一个位于所述第一侧定位面和所述第二侧定位面中的任一者与所述第三侧定位面的相连部的第十粘接区域。

12.根据权利要求11所述的发射装置，其特征在于，

在所述第五粘接区域和所述第十粘接区域的一方或双方涂敷有粘接剂，

在安装状态，在所述第五粘接区域和所述第十粘接区域之间夹置有第五胶结构，所述第十粘接区域与所述第五粘接区域相粘接。

13.根据权利要求2所述的发射装置，其特征在于，

所述第二粘接区域和/或所述第三粘接区域位于靠近所述扩束镜的后部的位置。

14.根据权利要求3所述的发射装置，其特征在于，

所述第四粘接区域位于所述前表面的端缘部的彼此相对的两端的位置，或者，位于所述前表面的端缘部整周。

15.根据权利要求6所述的发射装置，其特征在于，

在所述扩束镜的所述第一粘接区域设有定位柱，在所述发射器主支架的第六粘接区域设有定位孔，

在安装状态，所述定位柱插入于所述定位孔。

16.根据权利要求4所述的发射装置，其特征在于，

在所述第一粘接区域、所述第二粘接区域、所述第三粘接区域、所述第四粘接区域、所述第五粘接区域中的至少一者设置凹凸结构。

17.根据权利要求11所述的发射装置，其特征在于，

在所述第六粘接区域、所述第七粘接区域、所述第八粘接区域、所述第九粘接区域、所述第十粘接区域中的至少一者设置凹凸结构。

18.一种激光雷达，其特征在于，包括：接收装置和权利要求1至17中任一项所述的发射装置，所述发射装置向目标区域发射激光，所述接收装置接收来自所述目标区域的所述激光的反射光。

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