用于激光雷达的转镜单元和相应的激光雷达[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN 213210469 U(45)授权公告日 2021.05.14

(21)申请号 202020695953.5(22)申请日 2020.04.29

(73)专利权人 上海禾赛光电科技有限公司

地址 201702 上海市青浦区诸光路1588弄

虹桥世界中心L2-B座9层(72)发明人 韩筱敏　顾亮　曾昭明　向少卿　(74)专利代理机构 北京律和信知识产权代理事

务所(普通合伙) 11446

代理人 郝文博(51)Int.Cl.

G01S 17/02(2020.01)G01S 17/931(2020.01)G01S 7/481(2006.01)

(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利

权利要求书2页 说明书10页 附图9页

(54)实用新型名称

用于激光雷达的转镜单元和相应的激光雷达

(57)摘要

本实用新型公开了一种适用于激光雷达的转镜单元和相应的激光雷达，所述转镜单元包括：多面转镜部，所述多面转镜部具有围成多边形的偶数个反射面，用于改变入射到其上的光束的角度；电机，所述电机配置成可驱动所述多面转镜部围绕其轴线旋转；其中每个反射面包括由隔光区域分开的上部和下部。通过本实用新型的实施例，降低了转镜式激光雷达的高度，缩小了激光雷达的体积，提高和改善了激光雷达的扫描精度和扫描质量。

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1.一种适用于激光雷达的转镜单元，其特征在于，包括：多面转镜部，所述多面转镜部具有围成多边形的偶数个反射面，用于改变入射到其上的光束的角度，所述多面转镜部具有轴线并可绕其轴线转动；

电机，所述电机配置成可驱动所述多面转镜部围绕所述轴线旋转；其中每个反射面包括由隔光区域分开的上部和下部。2.根据权利要求1所述的转镜单元，其特征在于，所述电机被包含于所述反射面围成的多边形空间内。

3.根据权利要求1或2所述的转镜单元，其特征在于，所述多面转镜部还包括用于容纳所述偶数个反射面的转镜架，所述转镜架与所述电机的转子贴合，并由所述电机的转子带动。

4.根据权利要求3所述的转镜单元，其特征在于，所述电机包括主轴，所述转镜架通过至少一个轴承部与所述主轴连接。

5.根据权利要求4所述的转镜单元，其特征在于，所述至少一个轴承部包括上轴承部与下轴承部，所述上轴承部和下轴承部分别用于在所述主轴的上部和下部连接所述多面转镜部的转镜架。

6.根据权利要求1或2所述的转镜单元，其特征在于，所述多面转镜部为正多边形，其中相对的两个反射面与轴线的夹角相同，相邻两个反射面与轴线夹角不同。

7.根据权利要求6所述的转镜单元，其特征在于，所述多面转镜部为四面转镜，其中相对的两个反射面与轴线的夹角相同，相邻两个反射面与轴线的夹角的绝对值相同，符号相反。

8.根据权利要求1或2所述的转镜单元，其特征在于，所述转镜单元还包括设置在所述隔光区域中的隔光板和/或隔光涂层。

9.一种激光雷达，其特征在于，包括：如权利要求1‑8任一项所述的转镜单元，所述转镜单元的多面转镜部围绕其轴线旋转；发射单元，所述发射单元配置成发射探测激光束用于探测目标物，所述探测激光束经所述转镜单元的其中一个反射面的上部或下部反射后出射；

接收单元，所述接收单元配置成可接收所述探测激光束在目标物上反射后的回波，并转换为电信号，所述回波经所述转镜单元的所述其中一个反射面的下部或上部反射后被所述接收单元接收。

10.根据权利要求9所述的激光雷达，其特征在于，所述发射单元包括激光发射模块、第一折转反射镜和发射透镜组；其中，所述激光发射模块配置成发射激光，所述激光依次经过所述第一折转反射镜和所述发射透镜组后出射到所述转镜单元。

11.根据权利要求10所述的激光雷达，其特征在于，所述激光发射模块包括多个激光发射器，其中，至少部分激光发射器在垂直方向顺序排列，其中，所述多面转镜部的反射面与所述轴线之间的夹角，可根据所述激光发射器在垂直方向的排列间隔来确定。

12.根据权利要求11所述的激光雷达，其特征在于，所述激光发射器在垂直方向的排列间隔对应0.5°的光束出射角，所述转镜单元中的其中两个反射面与轴线的夹角为0.09°，另外两个反射面与轴线的夹角为‑0.09°，以在一定视场范围内实现最高为0.25°的分辨率。

13.根据权利要求11所述的激光雷达，其特征在于，所述发射单元还包括补强柱透镜，

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所述激光从所述发射透镜组出射后经过所述补强柱透镜，然后发射至所述转镜单元。

14.根据权利要求10所述的激光雷达，其特征在于，所述接收单元包括接收透镜组、第二折转反射镜和信号接收板，所述回波经过所述转镜单元反射后，依次经过所述接收透镜组和所述第二折转反射镜，然后入射到所述信号接收板。

15.根据权利要求14所述的激光雷达，其特征在于，所述发射透镜组和/或所述接收透镜组包括镜筒和设置在所述镜筒中的镜头，所述镜筒的边缘上具有部分切边结构，所述镜筒中设置有挡光板。

16.根据权利要求14所述的激光雷达，其特征在于，所述转镜单元的多面转镜部为正多边形的多面转镜部，其中所述正多边形的外接圆半径为R，所述接收透镜组的口径与所述外接圆半径相同，且所述接收透镜组的光轴在与该光轴垂直的面上与所述多面转镜部的轴线之间的距离为0.5R。

17.根据权利要求10‑14中任一项所述的激光雷达，其特征在于，所述接收单元位于所述发射单元的上方。

18.根据权利要求10‑14中任一项所述的激光雷达，其特征在于，所述接收单元位于所述发射单元的下方。

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用于激光雷达的转镜单元和相应的激光雷达

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技术领域

[0001]本公开涉及雷达领域，尤其涉及一种用于激光雷达的转镜单元和相应的激光雷达。

背景技术

[0002]激光雷达是通过发射激光束来探测目标位置、速度等特征量的雷达系统，是一种将激光技术与光电探测技术相结合的先进探测方式。激光雷达因其分辨率高、隐蔽性好、抗有源干扰能力强、低空探测性能好、体积小及重量轻等特点，被广泛应用于无人驾驶、无人机、智能机器人、交通通讯、能源安全检测、资源勘探等领域。随着近年来自动驾驶技术的迅猛发展，激光雷达作为自动驾驶领域中距离感知的核心传感器，已不可或缺。[0003]在自动驾驶领域中，车载激光雷达作为自动驾驶汽车的“眼睛”，是最重要的传感器之一，对于保证自动驾驶汽车行车安全具有重要意义。激光雷达能够采用多束激光脉冲绕轴旋转一定的角度以对周围环境进行距离检测，并结合软件绘制点云图，从而为自动驾驶汽车提供足够多的环境信息。

[0004]转镜式车载激光雷达通常设置于车辆的前端或侧面。但是传统的转镜式车载激光雷达的扫描线比较稀疏，导致激光雷达的扫描精度和扫描质量不高。而在激光雷达技术的发展过程中，如何激光雷达的缩小体积，提高其扫描精度，一直都是亟待解决的问题。[0005]背景技术部分的内容仅仅是发明人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

实用新型内容

[0006]本实用新型的转镜式激光雷达通过将电机内置于多面转镜所围成的多边形空间内以缩小其体积，并通过对多面转镜设置相应的角度使扫描线加密，解决了现有技术中激光雷达因高度高而导致体积大以及激光雷达扫描质量差等问题。[0007]为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供一种适用于激光雷达的转镜单元，包括：

[0008]多面转镜部，所述多面转镜部具有围成多边形的偶数个反射面，用于改变入射到其上的光束的角度，所述多面转镜部具有轴线并可绕其轴线转动；[0009]电机，所述电机配置成可驱动所述多面转镜部围绕所述轴线旋转；[0010]其中每个反射面包括由隔光区域分开的上部和下部。[0011]根据本实用新型的一个方面，所述电机被包含于所述反射面围成的多边形空间内。

[0012]根据本实用新型的一个方面，所述多面转镜部还包括用于容纳所述偶数个反射面的转镜架，所述转镜架与所述电机的转子贴合，并由所述电机的转子带动。[0013]根据本实用新型的一个方面，所述电机包括主轴，所述转镜架通过至少一个轴承部与所述主轴连接。

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根据本实用新型的一个方面，所述至少一个轴承部包括上轴承部与下轴承部，所

述上轴承部和下轴承部分别用于在所述主轴的上部和下部连接所述多面转镜部的转镜架。[0015]根据本实用新型的一个方面，所述多面转镜部为正多边形，其中相对的两个反射面与底面的夹角相同，相邻两个反射面与底面夹角不同。[0016]根据本实用新型的一个方面，所述多面转镜部为四面转镜，其中相对的两个反射面与底面的夹角相同，相邻两个反射面与底面夹角的绝对值相同，符号相反。[0017]根据本实用新型的一个方面，其中两个反射面与底面的夹角为90.09°，另外两个反射面与底面的夹角为.91°。

[0018]根据本实用新型的一个方面，所述转镜单元还包括设置在所述隔光区域中的隔光板和/或隔光涂层。

[0019]本实用新型还涉及一种激光雷达，包括：[0020]如上任一项所述的转镜单元，所述转镜单元的多面转镜部围绕其轴线旋转；[0021]发射单元，所述发射单元配置成发射探测激光束用于探测目标物，所述探测激光束经所述转镜单元的其中一个反射面的上部或下部反射后出射；[0022]接收单元，所述接收单元配置成可接收所述探测激光束在目标物上反射后的回波，并转换为电信号，所述回波经所述转镜单元的所述其中一个反射面的下部或上部反射后被所述接收单元接收。

[0023]根据本实用新型的一个方面，所述发射单元包括激光发射模块、第一折转反射镜和发射透镜组；其中，所述激光发射模块配置成发射激光，所述激光依次经过所述第一折转反射镜和所述发射透镜组后出射到所述转镜单元的任一反射面的上部或下部。[0024]根据本实用新型的一个方面，所述发射单元还包括补强柱透镜，所述激光从所述发射透镜组出射后经过所述补强柱透镜，然后发射至所述转镜单元。[0025]根据本实用新型的一个方面，所述接收单元包括接收透镜组、第二折转反射镜和信号接收板，所述信号接收板设置为位置可调节，所述回波经过所述转镜单元的任一反射面的下部或上部反射后，依次经过接收透镜组和第二折转反射镜，然后入射到所述信号接收板。

[0026]根据本实用新型的一个方面，所述发射透镜组和/或接收透镜组包括镜筒和设置在所述镜筒中的镜头，所述镜筒的边缘上具有部分切边结构，所述镜筒中设置有挡光板。[0027]根据本实用新型的一个方面，所述转镜单元的多面转镜部为正多边形的多面转镜部，其中所述正多边形的外接圆半径为R，所述发射透镜沿着其光轴方向与所述多面转镜部的转轴之间的距离为1.5R，所述接收透镜沿着其光轴方向与所述多面转镜部的转轴之间的距离为1.5R，所述发射透镜的光轴在与光轴垂直的方向与所述多面转镜部的转轴之间的距离为0.6R；所述接收透镜的光轴在与光轴垂直的方向与所述多面转镜部的转轴之间的距离为0.5R

[0028]根据本实用新型的一个方面，所述接收单元位于所述发射单元的上方。[0029]根据本实用新型的一个方面，所述接收单元位于所述发射单元的下方。[0030]在上述实施例中，通过压缩转镜式激光雷达的整体高度缩小了激光雷达的体积，使激光雷达在结构上更小巧、紧凑；而镜面的倾角能够在无需增加发射单元的情况下，增加出射的扫描线数，实现对至少部分扫描区域的线数加密，提高扫描效率；并且，通过增加隔

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光区域，避免了出射和入射光束之间的互相干扰。

附图说明

[0031]构成本公开的一部分的附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：[0032]图1A示出了根据本实用新型一个实施例的转镜单元的示意图；[0033]图1B示出了转镜单元沿着图1中的剖切面N‑N的剖面图；

[0034]图2示出了根据本实用新型一个优选实施例的转镜架的示意图；[0035]图3示出了根据本实用新型一个实施例的激光雷达的框图；

[0036]图4示出了根据本实用新型一个实施例的激光雷达的外部结构图；[0037]图5示出了图4所示的激光雷达沿着剖切面N‑N的俯视剖面图；[0038]图6示出了图4所示的激光雷达沿着剖切面P‑P的剖视图；

[0039]图7示出了根据本实用新型一个实施例的发射透镜组的结构图；[0040]图8示出了图4所示的激光雷达沿着剖切面O‑O的剖视图；

[0041]图9示出了根据本实用新型一个实施例的接收透镜组的结构图；[0042]图10A示出了根据本实用新型一个实施例的发射、接收透镜组与多面转镜部的相对位置关系示意图；和

[0043]图10B示出了图10A中的多面转镜部在竖直方向上的比例示意图。[0044]附图标记列表：

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具体实施方式

[0047]在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非性的。[0048]在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语\"中心\"、\"纵向\"、\"横向\"、\"长度\"、\"宽度\"、\"厚度\"、\"上\"、\"下\"、\"前\"、\"后\"、\"左\"、\"右\"、\"竖直\"、\"水平\"、\"顶\"、\"底\"、\"内\"、\"外\"、\"顺时针\"、\"逆时针\"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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方

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位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的。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地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，\"多个\"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

[0049]在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语\"安装\"、\"相连\"、\"连接\"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接:可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。[0050]在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之\"上\"或之\"下\"可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征\"之上\"、\"上方\"和\"上面\"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征\"之下\"、\"下方\"和\"下面\"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

[0051]下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。[0052]以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。[0053]本实用新型的实施例提出了一种转镜式车载激光雷达，通过调整转镜式激光雷达的结构，压缩了其整体高度，并对部分区域扫描线加密，解决了激光雷达体积大、扫描精度和扫描质量不高的问题。

[0054]图1A示出了根据本实用新型一个实施例的转镜单元100的立体图，图1B示出了转镜单元100沿着图1中的剖切面N‑N的剖面图。如图1A和1B所示，所述转镜单元100包括多面转镜部110和电机120。其中所述多面转镜部110具有围成多边形的偶数个反射面111，用于改变入射到其上的光束的角度，其中每个反射面111包括由隔光区域分开的上部111U和下部111L。图1A中示意性示出了多面转镜部110具有四个反射面111，围成正方形。本领域技术人员容易理解，本实用新型不限于此，反射面111的数目可以为6、8以及更多，另外多边形可以为正多边形，也可以为非正多边形，这些都在本实用新型的范围内。如图1A和1B中所示的，多面转镜部110包括隔光板160，用于构成隔光区域，从而将反射面111分隔为上部111U和下部111L，避免或者减轻上部和下部之间的光线串扰。除了或者代替隔光板160，多面转镜部110包括隔光涂层，用于形成位于上部111U和下部111L之间的隔光区域。[0055]如图1B所示，所述电机120包括定子121和转子122，配置成可驱动所述多面转镜部110围绕多面转镜部110的轴线AX旋转。定子121中例如可包括线圈，转子122可包括永磁铁，

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当线圈中通电并产生变化的磁场时，电磁力将驱动转子122绕轴线AX转动。由图1B可知，所述电机120例如被包含于所述多个反射面111围成的多边形空间内，用于驱动所述多面转镜部110以转动。另外通过这样的布置方式，转镜单元100的高度基本与反射面111相同，因此可以有效降低转镜单元100的高度，从而缩小了激光雷达整体的体积，使激光雷达在结构上更小巧、紧凑。所述多面转镜部110可以围绕其轴线AX进行360度的匀速转动，也可以在一定范围内来回摆动，另外其运动速度也可以为非匀速运动，而是遵循预设的运动曲线。转镜单元100还包括电机驱动电路170，电机驱动电路170与所述电机120耦接，用于控制电机120的转动。

[0056]如图2所示，根据本实用新型的一个实施例，所述多面转镜部110还包括用于容纳所述偶数个反射面的转镜架130。如图所示，所述转镜架130根据多面转镜部110也设置为具有相同偶数个侧面的多面支架。所述转镜架130的每一个侧面上都贴合有反射镜面，从而构成多面转镜部110的所述多个反射面。所述转镜架130例如具有圆形的内周，与所述电机的转子122贴合固定在一起，并由所述电机的转子122带动。所述转镜架130构成所述多面转镜部110的主体，并在转镜架130的侧面上贴附反光面，构成所述反射面111。[0057]如图1B所示，所述转镜单元100还包括主轴140。主轴140沿着所述多面转镜部110的轴线AX的方向延伸。所述转镜架130通过至少一个轴承部与所述主轴140连接并由主轴

转子122带动转镜架130随转子140承载。当电机驱动电路170驱动电机的转子122转动时，

122一起绕主轴140做旋转运动。图1B中示出了所述至少一个轴承部包括上轴承部151与下轴承部152，所述上轴承部151和下轴承部152分别用于在所述主轴140的上部和下部连接所述多面转镜部110的转镜架130，使多面转镜部110和转镜架130可绕主轴140做旋转运动。[0058]如图1A所示，将多个反射面的每一个所述隔光板160随多面转镜部110一起转动，反射面分隔为上部111U和下部111L，当用在激光雷达中时，所述分隔开的上部和下部分别用于发射激光雷达的探测光束或者接受激光雷达的回波。所述转镜单元100还包括端面螺母180和码盘190。所述端面螺母180用于固定所述上轴承部151，从而将转镜单元100安装固定在一起。码盘190位于转镜架130的下方，码盘190配置成可随着电机的转子122一起旋转，从而可用于测量多面转镜部110的角度位置。码盘190例如具有环形码道，其上分布有规则的孔眼。当与光电编码器配合使用时，通过码道区域上透射/不透射区域的周期性变化给出相对准确的角度信息。

[0059]根据本实用新型的一个优选实施例，所述激光发射模块包括多个激光发射器，其中，至少部分激光发射器在垂直方向顺序排列，其中，所述多面转镜部的所述反射面与所述转轴之间的夹角，可根据所述激光发射器在垂直方向的排列间隔来确定。[0060]具体地，可基于相邻两个激光发射器所对应的光束出射角度，以及希望达到的一定视场范围内的目标分辨率，来确定多面转镜部的反射面与转轴之间的倾角。[0061]如图1A所示，根据本实用新型的一个优选实施例，所述多面转镜部110为四面转

相邻两个反射面与底面夹角的绝对值相镜，其中相对的两个反射面与主轴AX的夹角相同，

同，但符号相反。其中，所述激光发射模块中的多个激光发射器中，相邻两个激光发射器的垂直间距可以对应0.5°左右的光束出射角，并在90°左右的垂直视场内实现0.25°的分辨率的扫描目标，由此设定反射面与转轴之间的倾角为±0.09°。[0062]更优选地，所述激光发射模块中的多个激光发射器中，中间部分的激光发射器间

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距较小，两侧的激光发射器间距较大。

[0063]根据本实用新型的一个优选实施例，参考图2。如图2所示的一个优选实施例中，其中示出了相邻的两个转镜表面，分别为左侧的转镜表面130‑1以及右侧的转镜表面130‑2，其中左侧的转镜表面130‑1(以及与其相对的转镜表面)与转镜架130底面的夹角θ1为.91°，右侧的转镜表面130‑2(以及与其相对的转镜表面)与转镜架130底面的夹角θ2为90.09°(本实用新型中，转镜表面与底面的夹角，采用该转镜表面与多面转镜部外侧的底面之间的夹角来表达)。其中，根据本实施例所示的，采用±0.09°的转镜得到的扫描线，平均垂直角分辨率例如为0.33°，中心视场分辨率为0.25°，边缘最差情形分辨率为0.44°。[00]优选地，转镜镜面与主轴的夹角的精度为±0.009°。继续对前述实施例进行说明，左侧转镜表面130‑1与转镜架130底面的实际夹角可以在.901°至.919°之间；右侧转镜

至90.099°之间。表面130‑2与转镜架130底面的实际夹角可以在90.081°

[0065]通过这样的方式，当多面转镜部110每绕主轴140转过90°时，四面转镜的相邻两个反射面使激光雷达收发单元的扫描区域在垂直角度上错开。当拼接相邻的两个转镜反射面得到扫描区域时，可以得到一个垂直方向上扫描线加密的扫描图像，从而实现在不增加发射单元的情况下对部分区域扫描线加密，提高扫描效率。[0066]本领域技术人员应可理解，当在本方案中应用六边形、八边形或更多边形的转镜时，同样的，相对的两个反射面与底面的夹角相同，相邻两个反射面与底面夹角不同。[0067]更优选地，本领域技术人员可根据实际情况和需要，确定相邻镜面之间的夹角角度差。[0068]例如，对于六边形转镜，具有三对转镜镜面，其中设定一对相对于主轴AX的夹角为0.09°，一对相对于主轴AX的夹角为0°；一对相对于主轴AX的夹角为‑0.09°等。[0069]本实用新型还涉及包括所述转镜单元100的激光雷达，图3示出了根据本实用新型一个实施例的激光雷达的框图。如图所示，所述激光雷达400包括转镜单元100、发射单元200和接收单元300。其中所述转镜单元100的多面转镜部110围绕其主轴140的轴线旋转，所述发射单元200配置成发射探测激光束L1用于探测目标物OB，所述探测激光束L1经所述转镜单元100的其中一个反射面的上部或下部反射后出射至探测目标物OB，经探测目标物OB漫反射，所述接收单元300配置成可接收所述探测激光束L1在目标物OB上反射后的回波L1’，并转换为电信号，所述回波L1’经所述转镜单元100的所述其中一个反射面的下部或上部反射后被所述接收单元300接收。

[0070]图4示出了激光雷达400的外部结构图。如图所示，所述激光雷达400的外形为长方体，所述转镜单元100、发射单元200和接收单元300置于所述激光雷达400的内部(如图5所示)。所述激光雷达400还包括顶盖410、视窗420和底座430。其中所述顶盖410用于密封所述激光雷达400的内部部件，所述视窗420提供一个探测窗口，所述发射单元200和接收单元300的激光束及激光束回波可分别通过所述视窗420出射与接收，所述底座430为所述激光

用于承载支撑所述激光雷达400的内部部件。雷达400的基座，

[0071]更优选地，该底座430可用于将激光雷达400安装到车辆上，诸如车辆顶棚或者车前进气格栅的位置上等。下面将结合附图5至图9对所述激光雷达400的内部结构做详细说明。

[0072]图5示意了对图4所示的激光雷达400沿着剖切面N‑N的俯视剖面图；图6示意了对

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图4所示的激光雷达400沿着剖切面P‑P的俯视剖面图；图8示意了对图4所示的激光雷达400沿着剖切面O‑O的俯视剖面图。

[0073]图5至图9示意出了一种将发射单元200和接收单元300沿着垂直方向上下布置，且发射单元200位于接收单元300之下的优选实施例。[0074]如图5所示，所述激光雷达400的内部大致被划分为两个区域，图中左边的区域容纳有转镜单元100，图中右边的区域分别容纳有发射单元200和接收单元300，其中所述接收单元300和发射单元200为上下布置。本领域技术人员应可理解，接收单元300和发射单元200的相对位置可以根据需要进行互换和调整，例如，接收单元300在下，发射单元200在上等，此处不再赘述。

[0075]图6和图8中更清晰地示出了发射单元200和接收单元300。根据本实用新型的一个

与优选实施例，所述接收单元300在垂直于底座430的方向上位于所述发射单元200的上方，

此相对应的，多面转镜部110的每个反射面的下部用于接收并出射激光雷达的探测激光束，每个反射面的上部用于接收并反射来自激光雷达外部的回波。本实用新型不限于此，接收单元300也可以位于发射单元200的下方，多面转镜部110的每个反射面的上部用于接收并出射激光雷达的探测激光束，每个反射面的下部用于接收并反射来自激光雷达外部的回波。

[0076]如图6所示，所述发射单元200包括激光发射模块210、第一折转反射镜220和发射透镜组230，其中所述第一折转反射镜220位于所述激光发射模块210的光路下游，所述发射透镜组230位于所述第一折转反射镜220的光路下游。所述激光发射模块210上设置有信号发射元件(例如激光器)211。所述发射透镜组230例如使用远心透镜组，所述远心透镜组可选用三片高斯型透镜。所述信号发射元件211发射激光，所述激光依次经过所述第一折转反射镜220和所述发射透镜组230后出射到所述转镜单元100的任一反射面的下部。优选地发射透镜组230设置为沿光轴方向可调，使其后焦平面与信号发射元件211重合。[0077]根据本实施例的一个优选方案，所述发射单元200例如还可包括补强柱透镜240。补强柱透镜240设置在发射透镜组230的光路下游，用于近距离的光补强。所述激光从所述发射透镜组230出射后经过所述补强柱透镜240，然后发射至所述转镜单元100的下部，由转镜单元100的下部向周围环境出射。通过采用补强柱透镜240，可增强近距离如0‑4m区域内的脉冲信号，以消除近距离盲区。[0078]优选地，所述信号发射元件211例如位于激光发射单元210的L型支架212上，分布在支架上的两块PCB板上。L型支架212可在例如沿着图6中的左右方向自由调节。例如，所述L型支架212设置在一导轨上，可通过微电机驱动L型支架212沿着导轨移动，从而调节信号发射元件211的位置。信号发射元件211可选地为边发射激光器或垂直腔面发射激光器(VCSEL)。

[0079]作为一个优选方案，继续参考图6。如图6所示的实施例的中，所述激光雷达200还包括光电编码器191。光电编码器191可以是透射式光电编码器或者反射式光电编码器，固定连接至所述激光雷达200的壳体上，与转镜单元100的码盘190配合工作，通过码道区域透射/不透射区域的周期性变化给出转镜单元100的相对准确的角度信息。[0080]图8示出了图4所示的激光雷达沿着剖切面O‑O的剖视图。如图8所示，所述接收单元300包括接收透镜组310、第二折转反射镜320和信号接收板330，其中所述接收透镜组310

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设置在所述转镜单元100的光路下游，所述第二折转反射镜320设置在所述接收透镜组310的光路下游，所述信号接收板330设置在所述第二折转反射镜320的光路下游。所述信号接收板330上设置有信号接收元件(图中未示出)，所述信号接收元件可为例如APD(avalanche photodiode，雪崩光电二极管)、SPAD(Single Photon Avalanche Diodes，单光子雪崩二极管)、SiPM(Silicon Photomultiplier，硅光电倍增管)等电子器件。所述回波经过所述转镜单元100的任一反射面反射后，依次经过接收透镜组310和第二折转反射镜320，然后入射到所述信号接收板330，由信号接收元件接收。[0081]优选地，且将信号接收板330设置为位置可调节，用于收发校准，即沿光轴方向可对信号接收板330进行调节，以使其后焦平面与所述信号接收元件重合。[0082]优选地，图7示出了根据本实用新型一个实施例的发射透镜组的结构图。如图所示，所述发射透镜组230包括镜筒231、挡光板232、隔圈233和压圈234。[0083]其中所述镜筒231中设置有镜头或镜头组，根据本实施例所述的镜筒231的边缘上具有部分切边结构235。所述切边结构235有利于发射光束更多的能量沿指定方向发出，使激光雷达在部分角度的发射效率提高，尤其是在发射光束以接近20°角出射时。[0084]所述挡光板232通常制成塑料薄片，设置在所述镜筒231中，用于防止杂散光进入镜筒231。所述隔圈233和压圈234将发射透镜组230固定在所述镜筒231中并且避免相对之间发生干涉和碰撞。

[0085]图9示出了根据本实用新型一个实施例的接收透镜组的结构图。如图所示，所述接收透镜组310包括镜筒311、挡光板312、隔圈313和压圈314。其中所述镜筒311中设置有镜头。

[0086]优选地，通过采用切边结构315，减少入所述镜筒的边缘上具有部分切边结构315。射光束所受到的阻挡，提高激光雷达在部分角度的接受效率。[0087]所述挡光板312通常为塑料或金属制成的薄片，设置在所述镜筒311中，防止杂散光进入镜筒311。所述隔圈313和压圈314将接收透镜组310固定在所述镜筒231中。[0088]本领域技术人员应可理解，为提高测距能力，选取尽可能大的接收透镜口径以及较小的感光元件，例如APD的光敏面面积。

[00]图10A示出了根据本实用新型一个实施例的发射透镜组、接收透镜组与多面转镜部的相对位置关系示意图。如图10A所示，所述转镜单元100的多面转镜部110为正多边形的多面转镜部。

[0090]优选地，所述正多边形的外接圆半径为R，接收透镜310的口径与所述外接圆半径R相同。亦即，所述该接收透镜310的光轴在与该光轴垂直的面上与所述多面转镜部的转轴之间的距离β2为0.5R。

[0091]根据一个优选方案，其中，发射透镜组230的口径小于所述接收透镜组310的口径。[0092]优选地，可根据发射透镜组230的口径来确定该发射透镜组230的光轴在与该光轴

β1。更优选地，β1大于β2。垂直的面上与所述多面转镜部的转轴之间的距离

[0093]对于出射透镜组，在位于多面转镜部近距离的位置上时，会由于透镜组本身的遮挡而影响测距；然而，当在较远距离时，其垂直方向的光束边界上，会由于受到激光雷达本身高度的影响，而影响其测距。[0094]亦即，透镜组的口径越小，其与多面转镜部110的距离可以越近。因此，需要在与多

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面转镜部110的距离从近到远的过程中，找到一个与当前的透镜组口径相适应的距离，以获得最好的测距水平。

[0095]根据又一个优选方案，其中，所述发射透镜组230的出光面，在沿着其光轴方向上，与所述多面转镜部110的转轴之间的距离α1为1.5R；和/或，接收透镜组310的入光面，在沿着其光轴方向上，与所述多面转镜部的转轴之间的距离α2为1.5R。[0096]本领域技术人员应可理解，在选择合适的透镜口径情况下，采用1.5R的距离能够获得最优的测距水平。

[0097]图10B示出了所述多面转镜部110在竖直方向上的比例示意图。其中多面转镜部110的镜面高度为h2，多面转镜部110的反射面的下部的高度h1，所述上部与下部之间的隔光区域的高度为h3。优选地，所述镜面高度h2可以与整机高度相关，跟视窗高度相关，跟收发镜筒位置相关。

[0098]根据本实用新型的一个优选实施例，其中所述反射面的下部的高度h1为33.5mm，反射面的上部的高度同样为33.5mm，中间的隔光区域的高度h3为4mm，整个镜面高度h2为71mm。

[0099]综上所述，本实用新型采用了一种电机内置的多面转镜式结构的车载激光雷达，使电机内置于多面转镜部中转镜架的内部从而降低激光雷达的整体高度、减小体积，并通过对多面转镜部的多个反射面与底面设置相应的夹角，优化了目标测距范围内的垂直扫描线密度与扫描帧率，同时保持水平角分辨率。同时，通过对发射透镜组和/或接收透镜组的镜筒采用部分切边的结构，提高了收发效率，增加了激光雷达在大角度范围内的测距能力。本实用新型的提出解决了现有技术中激光雷达体积大、扫描精度低的问题。[0100]最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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