CN220367413U - 激光雷达 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种激光雷达，涉及雷达技术领域。本申请提供的激光雷达包括发射模块和接收模块，发射模块的发射反射镜位于回波光束的回波路径中。发射反射镜具发射反射面，发射反射面与回波光束相互倾斜，发射反射镜的边缘设置有倒角。通过在发射反射镜的边缘设置倒角，可以减少发射反射镜在边缘处的对回波光束的阻挡，一部分回波光束可从倒角处不受阻挡地经过发射反射镜的边缘，因此可以增加接收器所接收的回波信号，从而提高激光雷达的量程；进一步的，通过设置倒角，还能够减少杂散光通过接收反射镜进入到接收器。因此，本申请实施例提供的激光雷达具有较佳的探测能力。

Description

激光雷达

技术领域

本申请涉及雷达技术领域，具体而言，涉及一种激光雷达。

背景技术

激光雷达作为一种传感器应用在汽车中，可以为整车提供周围环境的三维点云信息，其探测距离远，探测精度高。相关技术中，激光雷达使用发射和接收光路同轴的光学系统，这种方案的优点在于系统体积小、抗外界环境光干扰较强。但由于发射接收光路同轴，发射反射镜不可避免地会挡住一部分回波光束，使得接收器能接收到信号变弱。相关技术中的激光雷达因其发射反射镜存在结构上的缺陷，对激光雷达的探测能力影响较大。

实用新型内容

本申请的目的包括提供一种激光雷达，其具备较佳的探测能力。

本申请的实施例可以这样实现：

第一方面，本申请提供一种激光雷达，包括发射模块和接收模块，发射模块包括激光器和发射反射镜，激光器用于产生经发射反射镜反射的探测光束；接收模块包括接收器和接收反射镜，接收器用于接收经接收反射镜反射的回波光束；

其中，发射反射镜位于回波光束的回波路径中，发射反射镜具发射反射面，发射反射面与回波光束相互倾斜，发射反射镜的边缘设置有倒角。

本申请提供的激光雷达通过在发射反射镜的边缘设置倒角，可以减少发射反射镜在边缘处的对回波光束的阻挡，一部分回波光束可从倒角处不受阻挡地经过发射反射镜的边缘，因此可以增加接收器所接收的回波信号，从而提高激光雷达的量程；进一步的，通过设置倒角，还能够减少激光器发出的一部分光线经过发射反射镜的边缘反射到接收反射镜进而进入到接收器，因此可以减少杂散光影响，提高信噪比。因此，本申请实施例提供的激光雷达通过对发射反射镜的形状进行改进，可以提高激光雷达的探测能力。

在可选的实施方式中，发射反射镜在平行于发射反射面的方向上具有相对的第一端和第二端，第一端相对于第二端位于回波路径的上游；第一端设置有倒角，第一端的倒角用于避让所述回波光束。通过将倒角设置在第一端有效地对回波光束进行避让。

在可选的实施方式中，发射反射镜在平行于发射反射面的方向上具有相对的第一端和第二端，第一端相对于第二端位于回波路径的上游；第二端设置有倒角，第二端的倒角用于避让回波光束和/或用于将激光器发出的一部分探测光束沿预设路径反射，预设路径避开接收反射镜。通过将倒角设置在第二端，可以有效地对回波光束进行避让，和/或，可以有效地避免激光器照射到发射反射镜第二端边缘的光线被反射至接收反射镜，从而提高信噪比。

在可选的实施方式中，发射反射镜还具有背面，背面与发射反射面分别位于发射反射镜在自身厚度方向上的相对两侧，发射反射镜的第一端和第二端均设置有倒角，第一端处的倒角连接背面，第二端处的倒角连接发射反射面。通过在第一端和第二端均设置倒角，能够尽可能多地提高回波信号强度。

在可选的实施方式中，发射反射镜的第一端和第二端结构对称。将发射反射镜的第一端和第二端设置成对称，有利于激光雷达在不同温度工作时发射反射镜对称地膨胀收缩，减小对光轴的影响，从而提升激光雷达的光轴指向性，提升激光雷达的整体性能。

在可选的实施方式中，发射反射镜还具有背面和过渡面，背面与发射反射面分别位于发射反射镜在自身厚度方向上的相对两侧，倒角和过渡面相连，倒角远离过渡面的一端连接背面和发射反射面中的一者，过渡面远离倒角的一端连接背面和发射反射面中的另一者。通过设置过渡面，使得倒角与发射反射面或者背面的连接更为平顺，避免出现过于尖锐的棱部划伤装配人员，也有利于提高发射反射镜的边缘结构强度。

在可选的实施方式中，发射反射镜的第一端和第二端均设置有倒角，第一端处的过渡面与发射反射面的夹角为钝角，第二端处的过渡面与背面的夹角为钝角。如此设置，使得过渡面与发射反射面或背面的连接更加平顺，不会出现过于尖锐的棱部，提高安全性与边缘结构强度。

在可选的实施方式中，倒角与经过倒角处的回波光束平行。倒角平行于回波光束能够尽可能多地提供避让空间。

在可选的实施方式中，发射反射面与经过发射反射镜的回波光束呈40°～60°夹角。

在可选的实施方式中，发射反射镜上背离发射反射面的一侧凸设有用于连接外部器件的连接结构。连接结构能够便于与外部器件连接，从而实现对发射反射镜的定位，与调节装置连接后也便于装配调节发射反射镜的位置。

在可选的实施方式中，接收反射镜具有接收反射面，接收反射面与发射反射面平行。将接收反射面与发射反射面平行设置，可以使得发射反射镜上游的探测光束与接收反射镜下游的回波光束平行，有利于发射模块和接收模块在互不干涉的情况下紧凑设置。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为相关技术中一种激光雷达的示意图；

图2为本申请一种实施例中激光雷达的示意图；

图3为本申请另一种实施例中激光雷达的示意图；

图4为本申请再一种实施例中激光雷达的示意图。

图标：010-激光雷达；100-激光器；200-发射反射镜；201-第一端；202-第二端；210-发射反射面；220-背面；231-第一倒角；232-第一过渡面；241-第二倒角；242-第二过渡面；250-连接结构；300-接收器；400-接收反射镜；410-接收反射面；500-发射镜头组；600-接收镜头组。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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申请的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例中的特征可以相互结合。

随着智能驾驶技术的发展，激光雷达得到了广泛的应用。激光雷达主要包括发射模块、接收模块、扫描模块和信息处理模块，其中发射模块发射激光，由扫描模块完成一维或二维扫描，光束入射到目标物体上被散射，散射的部分光线被接收模块接收，然后由信息处理模块处理，获得目标物体的信息，构建出周围环境的点云图像，以辅助智能驾驶。图1为相关技术中一种激光雷达的示意图。如图1所示，激光雷达的发射模块包括激光器100和发射反射镜200，接收模块包括接收器300和接收反射镜400。该激光雷达010为同轴收发，即探测光束的路径和回波光束的路径大部分是同轴的，发射反射镜200位于回波路径之中。从图1中可看出，发射反射镜200为普通反射镜，其截面为矩形，发射反射面210和背面220的边缘通过侧面连接，侧面与背面220垂直，也与发射反射面210垂直。在发射反射镜200的上端边缘处，侧面会阻挡一部分回波光束，使得这部分回波光束无法被接收器300接收，因此导致接收器300接收到的回波信号变弱，从而导致激光雷达量程变短。另外，由于激光器100发出的探测光束不可能达到理想准直状态，探测光束总会存在一定发散角，且存在一定杂散余光。超出发射反射镜200有效孔径范围的杂散光会打到发射反射镜200边缘，被反射至接收反射镜400，最后进入接收器300。比如图1中，发射反射镜200的下端边缘处，发射反射镜200的侧面会将激光器100发出的光束(图1中虚线箭头)反射到接收反射镜400，最后进入接收器300，形成杂散光干扰，使得雷达点云质量变差，影响激光雷达的探测性能。

为此，本申请实施例提供一种激光雷达，通过在发射反射镜的边缘处设置倒角，来改善激光雷达的探测性能。

图2为本申请一种实施例中激光雷达010的示意图。如图2所示，本申请实施例提供的激光雷达010包括发射模块和接收模块。发射模块包括激光器100和发射反射镜200，激光器100用于产生经发射反射镜200反射的探测光束。接收模块包括接收器300和接收反射镜400，接收器300用于接收经接收反射镜400反射的回波光束。在本实施例中，探测光束的发射路径与回波光束的回波路径在分别被发射反射镜200和接收反射镜400反射之后，均呈L形。发射反射镜200下游的探测光束与接收反射镜400上游的回波光束是同轴的，发射反射镜200位于回波光束的回波路径中。回波光束从发射反射镜200的边缘以外经过发射反射镜200，从而到达接收反射镜400，进而被接收反射镜400反射至接收器300，接收器300实现回波信号采集。

发射反射镜200在厚度方向上的相对两侧分别设置有发射反射面210和背面220，二者相互平行，探测光束在投射到发射反射面210之后被反射，从而改变方向。发射反射面210与回波光束相互倾斜，可选的，发射反射面210与经过发射反射镜200的回波光束呈40°～60°夹角。具体在本实施例中，发射反射面210与经过发射反射镜200的回波光束呈45°夹角，由于收发同轴，因此发射反射面210也与发射反射镜200下游的探测光束呈45°夹角，发射反射镜200上游和下游的探测光束相互垂直。

进一步的，接收反射镜400具有接收反射面410；在图2的实施例中，接收反射面410与发射反射面210平行，使得接收反射镜400上游和下游的回波光束相互垂直。

在本申请实施例中，发射反射镜200的边缘设置有倒角。在一些情况下，通过设置倒角，可以减少发射反射镜200对回波光束的阻挡，使得更多的回波光束能够到达接收反射镜400，进而到达接收器300。在另一些情况下，通过设置倒角，能够减少照射到发射反射镜200边缘的杂散光被反射至接收反射镜，进而进入接收器300，因此也可以提高信噪比。

进一步的，发射反射镜200在平行于发射反射面210的方向上具有相对的第一端201和第二端202，第一端201相对于第二端202位于回波路径的上游，倒角设置于第一端201和第二端202。在本实施例中，回波路径的上游或下游是以回波路径中回波光束的传输方向为基准，第一端201相对于第二端202位于回波路径的上游，是指第一端201相对第二端202靠近回波光束传来的方向，第二端202相对第一端201靠近回波光束传去的方向。为了方便表述，在本实施例中将位于第一端201的倒角命名为第一倒角231，将位于第二端202的倒角命名为第二倒角241。

从图2中可以看出，通过设置第一倒角231，削减了发射反射镜200的第一端201边缘在垂直于回波光束的方向上的(向左)凸出量，使得更多的回波光束能够不受发射反射镜200阻挡而到达接收反射镜400，进而增加接收器300接收到的回波信号，提高激光雷达010的探测量程。并且，设置第一倒角231对发射反射镜200所带来的削减，完全不会影响发射反射镜200发挥其对探测光束的反射功能。

进一步的，从图2中可以看出，通过设置第二倒角241，削减了发射反射镜200的第二端202边缘在垂直于回波光束的方向上的(向右)凸出量，使得更多的回波光束能够不受发射反射镜200阻挡而到达接收反射镜400，进而增加接收器300接收到的回波信号，提高激光雷达010的探测量程。此外，即便激光器100发出了超出发射反射镜200有效孔径范围的杂散光，比如图2中探测光束中最下方的光线(虚线箭头)，这部分杂散光即便不会照射到发射反射面210上，但也不会像相关技术的激光雷达010(比如图1)那样被发射反射镜200的边缘反射至接收反射镜400，造成信号干扰。原因在于，第二端202设置的第二倒角241能够将激光器100发出的一部分探测光束(杂散光)沿预设路径反射，预设路径避开接收反射镜400。在本实施例中，第二倒角241垂直于激光器100发出的光束方向，因此预设路径的方向即激光器100发射方向的反方向。因此，通过设置第二倒角241，能够在保证发射反射镜200的基本反射功能的前提下，减少杂散光进入接收模块，从而提高激光雷达010的点云质量，增加激光雷达010的探测性能。

可选地，发射反射镜200还具有过渡面，倒角和过渡面相连，倒角远离过渡面的一端连接背面220和发射反射面210中的一者，过渡面远离倒角的一端连接背面220和发射反射面210中的另一者。为了方便表述，将发射反射镜200的第一端201的过渡面定义为第一过渡面232，将发射反射镜200的第二端202的过渡面定义为第二过渡面242。如图2所示，本实施例中，第一倒角231连接背面220，第一过渡面232连接发射反射面210；第二倒角241连接发射反射面210，第二过渡面242连接背面220。

通过设置第一过渡面232和第二过渡面242，可以避免第一倒角231与发射反射面210之间形成过于尖锐的棱部，避免第二倒角241与背面220之间形成过于尖锐的棱部。这样有利于保护装配人员不容易被划伤，同时也有利于保证发射反射镜200边缘处的结构强度。

在可选的其他实施例中，也可以省略过渡面，令第一倒角231直接连接背面220和发射反射面210，第二倒角241直接连接背面220和发射反射面210，使得发射反射镜200的截面呈平行四边形。

在可选的其他实施例中，可以仅在发射反射镜200的第一端201设置倒角(即第一倒角231)，或者仅在第二端202设置倒角(即第二倒角241)。

在图2所示的实施例中，第一倒角231与经过第一倒角231处的回波光束平行，第二倒角241与经过第二倒角241处的回波光束平行。应理解，倒角与回波光束平行是指倒角所形成的倒角平面与回波光束平行。在该实施例中，第一倒角231和第二倒角241均45°倾斜于发射反射面210。在可选的其他实施例中，各个倒角与经过它们的回波光束也可以略有倾斜。

图3为本申请另一种实施例中激光雷达010的示意图。在图3所示的实施例中，发射反射镜200为对称结构，具体的，发射反射镜200的第一端201和第二端202结构对称。通过发射反射镜200做成对称结构，有利于激光雷达010在不同温度工作时发射反射镜200对称地膨胀收缩，减小对光轴的影响，从而提升激光雷达010的光轴指向性，提升激光雷达010的整体性能。

在图3实施例中，仅在发射反射镜200的第一端201设置有第一倒角231，而未在第二端202设置用于避让回波光束的第二倒角241。在发射反射镜200的第一端201，发射反射面210、第一过渡面232、第一倒角231以及背面220依次相连。第一过渡面232垂直于发射反射面210；第一倒角231与背面220之间呈135°钝角，与第一过渡面232之间也呈135°钝角。发射反射镜200的第二端202与第一端201相对于对称面(虚拟平面，图中虚线L所示)结构对称。

图4为本申请再一种实施例中激光雷达010的示意图。在图4所示的实施例中，发射反射镜200的第一端201设置有第一倒角231和第一过渡面232，第二端202设置有第二倒角241和第二过渡面242，并且，发射反射镜200的第二端202与第一端201相对于对称面(图中虚线L)结构对称。具体的，在该实施例中，第一过渡面232与第二倒角241对称，第一倒角231与第二过渡面242对称。

在图4实施例中，第一过渡面232与发射反射面210的夹角为钝角，第二过渡面242与背面220的夹角为钝角。具体的，第一过渡面232与发射反射面210之间呈135°钝角，第二过渡面242与背面220之间呈135°钝角，第一倒角231与第一过渡面232呈90°夹角，第二倒角241与第二过渡面242呈90°夹角，第一倒角231与第二过渡面242尺寸一致，第二倒角241与第一过渡面232尺寸一致。如此使得发射反射镜200的第一端201和第二端202结构对称。

应当理解，在不要求发射反射镜200具有结构对称性的其他实施例中，第一倒角231、第一过渡面232、第二倒角241、第二过渡面242、发射反射面210以及背面220之间的夹角关系可以根据需要进行调整。

在上述实施例中，第一倒角231、第二倒角241均为平面倒角，在可选的其他实施例中，各个倒角可以是弧形倒角，使得发射反射镜200的边缘更加圆润。同理，第一过渡面232、第二过渡面242也可以是弧面。

如图2至图4所示，可选地，发射反射镜200上背离发射反射面210的一侧凸设有用于连接外部器件的连接结构250，具体的，连接结构250凸出于背面220。连接结构250的结构形式可以根据需要进行选择，比如，连接结构250为夹持结构，用于在发射反射镜200进行装调时夹持外部的调节装置，从而便利地调节发射反射镜200的位置，提高调节精度，提升激光雷达010性能。在可选的其他实施例中，连接结构250也可以是柱体、卡扣等其他的结构。

可选地，发射模块还包括发射镜头组500，发射镜头组500设置在发射反射镜200与激光器100之间，探测光束在经过发射镜头组500后到达发射反射镜200。发射镜头组500可包括一片或者多片透镜，用于对探测光束进行收束、准直。

进一步的，接收模块还包括接收镜头组600，接收镜头组600设置在接收反射镜400与接收器300之间，回波光束在经过接收镜头组600后到达接收器300，从而被采集。接收镜头组600可包括一片或者多片透镜，用于将回波光束精准地投向接收器300。

在本申请实施例中，激光器100的类型可根据需要选择，比如选择垂直腔面发射激光器(VCSEL)；接收器300可选为接收芯片。

应理解，本申请实施例提供的激光雷达010还可包括用于实现激光雷达010基本功能的其他模块，比如还包括用于实现扫描的扫描模块和处理回波信号的信息处理模块。上述模块的相关结构和原理可以参考现有技术，此处不再赘述。

本申请上述实施例提供的激光雷达010具有以下优点：

1)通过设置第一倒角231和第二倒角241，能够减小发射反射镜200对回波光束的阻挡，提升激光雷达010的回波信号强度，从而提升雷达的探测距离，提升雷达的探测性能；

2)通过设置第二倒角241，能够减小探测光束中杂散光对回波信号的影响，提升激光雷达010点云质量，提升其信噪比，从而提升激光雷达010的探测性能；

3)通过在发射反射镜200的背面220设置连接结构250，便于发射反射镜200装调时的连接，提高装调精度，从而提升激光雷达010的性能；

4)通过将发射反射镜200设计为对称结构，有利于激光雷达010在不同温度工作时发射反射镜200对称地膨胀收缩，减小对光轴的影响，提升激光雷达010的光轴指向性，从而提升激光雷达010的整体性能。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种激光雷达，其特征在于，包括发射模块和接收模块，所述发射模块包括激光器和发射反射镜，所述激光器用于产生经所述发射反射镜反射的探测光束；所述接收模块包括接收器和接收反射镜，所述接收器用于接收经所述接收反射镜反射的回波光束；

其中，所述发射反射镜位于所述回波光束的回波路径中，所述发射反射镜具发射反射面，所述发射反射面与所述回波光束相互倾斜，所述发射反射镜的边缘设置有倒角。

2.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述发射反射镜在平行于所述发射反射面的方向上具有相对的第一端和第二端，所述第一端相对于所述第二端位于所述回波路径的上游；所述第一端设置有所述倒角，所述第一端的所述倒角用于避让所述回波光束。

3.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述发射反射镜在平行于所述发射反射面的方向上具有相对的第一端和第二端，所述第一端相对于所述第二端位于所述回波路径的上游；所述第二端设置有所述倒角，所述第二端的所述倒角用于避让所述回波光束和/或用于将所述激光器发出的一部分探测光束沿预设路径反射，所述预设路径避开所述接收反射镜。

4.根据权利要求2或3所述的激光雷达，其特征在于，所述发射反射镜还具有背面，所述背面与所述发射反射面分别位于所述发射反射镜在自身厚度方向上的相对两侧；所述发射反射镜的所述第一端和所述第二端均设置有所述倒角，所述第一端处的所述倒角连接所述背面，所述第二端处的所述倒角连接所述发射反射面。

5.根据权利要求4所述的激光雷达，其特征在于，所述发射反射镜的所述第一端和所述第二端结构对称。

6.根据权利要求2或3所述的激光雷达，其特征在于，所述发射反射镜还具有背面和过渡面，所述背面与所述发射反射面分别位于所述发射反射镜在自身厚度方向上的相对两侧，所述倒角和过渡面相连，所述倒角远离所述过渡面的一端连接所述背面和所述发射反射面中的一者，所述过渡面远离所述倒角的一端连接所述背面和所述发射反射面中的另一者。

7.根据权利要求6所述的激光雷达，其特征在于，所述发射反射镜的所述第一端和所述第二端均设置有所述倒角，所述第一端处的所述过渡面与所述发射反射面的夹角为钝角，所述第二端处的所述过渡面与所述背面的夹角为钝角。

8.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述倒角与经过所述倒角处的所述回波光束平行。

9.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述发射反射面与经过所述发射反射镜的所述回波光束呈40°～60°夹角。

10.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述发射反射镜上背离所述发射反射面的一侧凸设有用于连接外部器件的连接结构。

11.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述接收反射镜具有接收反射面，所述接收反射面与所述发射反射面平行。