具体实施方式

以下结合附图，对本发明的实施方式进行说明。

激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。从工作原理上讲，向目标发射探测信号(激光束)，然后将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较,作适当处理后，就可获得目标的有关信息,如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数。工作在红外和可见光波段的，以激光为工作光束的雷达称为激光雷达。它主要由激光发射机、光学接收机、转台和信息处理系统等组成，激光器将电脉冲变成光脉冲发射出去，光接收机再把从目标反射回来的光信号还原成电信号。

激光雷达的基本功能主要是：发射工作波束的功能、接收目标反射波束识别的功能、处理识别信号并输出距离和角度等信息的功能。根据其各部分功能可以将本产品分成发射装置、接收装置、电气处理装置、机械执行装置。本实施例只对激光雷达的接收模块进行具体介绍。

参见图1，为本实施例提供的激光雷达的接收装置的一种结构示意图，下面结合图1，对激光雷达的接收装置的结构进行说明。

本发明的激光雷达的接收装置30主要包括：第一接收组件30A和第二接收组件30B。第一接收组件30A水平配置，用于接收远距离激光；第二接收组件30B以相对于水平方向倾斜(在此，作为一例，向下倾斜)的方式配置，用于接收近距离激光；其中，各接收组件均包括滤光片、光阑、透镜组和APD模块。每个接收组件的配置方式，在保证了接收效率和接收范围的同时实现了接收装置的小型化。

参见图1，激光雷达系统100主要包括主壳体1、后壳2、前窗口组件3、发射装置20、接收装置30和散热鳍片17,27，其中，接收装置30包括第一接收组件30A和第二接收组件30B。从图中可知，在主壳体1的前部空间中，激光雷达的接收装置30在该前部空间中配置于激光的发射装置20的上部和两侧周围。

接收装置30的整体设计使得各个安装子模块之间相互独立，且第一接收组件30A之间或第二接收组件30B之间均独立可互换，其中一个出现故障，其他同类接收组件可以进行替代，维修简单快速，保证了接收效率和接收装置的稳定性，且每个独立的子模块可以批量化生产，降低了制造成本。

现有激光雷达产品多为整体调试组装，每个子模块之间互为约束，不能够满足批量化生产的需求。因此，本实施例旨在使各个安装子模块之间相互独立，各个子模块直接可以作为一个单独的子产品进行生产，每个子模块都可以独立更换，适合大批量生产，有效缩减成本。

在一个实施例中，接收装置30包括至少两个第一接收组件30A和至少一个第二接收组件30B。其中，第一接收组件30A与第二接收组件30B的位置关系，从第一方向看，第二接收组件30B设置的位置在相邻的第一接收组件30A之间；从第二方向看，第二接收组件30B设置的位置在相邻的第一接收组件30A之间。

示例性的，参见图6，激光雷达的接收装置30中的第一接收组件30A通过第一接收组件30A的安装螺钉12A安装于第一接收组件30A的安装面11A；激光雷达的接收装置30中的第二接收组件30B通过第二接收组件30B的安装螺钉12B安装于第二接收组件30B的安装面11B。从上下方向(第一方向)上看，第二接收组件30B安装得比发射装置上方的第一接收组件30A靠下，且第二接收组件30B设置的位置在相邻的第一接收组件30A之间；从左右方向(第二方向)上看，第二接收组件30B安装在相邻的第一接收组件30A之间。图6中，13为发射装置20的安装面，14为前窗口组件3的安装螺钉，15为激光雷达系统100的主壳体1的安装孔。

可选的，本实施例的接收装置30包括：3个第一接收组件30A和2个第二接收组件30B。

由图1和图6可知，所有的接收组件均设置在激光雷达系统的主壳体的最前端。其中，3个第一接收组件30A分别设置在发射装置20的上方、左下和右下，2个第二接收组件30B分别设置在发射装置20的左上和右上，发射装置20和接收装置30整体上呈内发射、外接收的环绕式结构。

将一个第一接收组件30A设置在发射装置20上方而不是下方，可以减小杂散光的干扰。如果将第一接收组件30A设置在发射装置20的下方，发射和接收会存在交叉，发射光和接收光之间会形成干扰。发射光经过接收光路照射到地面上，可能被中间的粉尘反射回激光雷达的接收装置30。因此，本实施例形成了中间发射，上左右三面环绕接收的形式。3个第一接收组件30A为水平安装。2个第二接收组件30B为向下倾斜安装，且用于容置第二接收组件30B的腔体设计为空间曲面结构，在保证视场需求的同时，使得在安装第二接收组件30B后的结构更加紧密，节约空间。此外，发射组件和接收组件形成的前端面在一个圆柱体内，避免干扰。

需要说明的是，上述实施例的第一接收组件30A和第二接收组件30B的个数仅为示例性的，不进行具体限定，第一接收组件30A和第二接收组件30B的个数可以根据激光雷达系统的尺寸、视场需求等情况适当增减。

进一步地，在实际应用中，根据本实施例的激光雷达系统的结构，在安装时可以按照从后往前的顺序插放进去。可选的，本实施例的接收装置30与发射装置20前后存在重叠部分，且在拆卸时，需要先拆卸激光雷达的接收装置30，再拆卸发射装置20。下层的发射装置20占据的宽度大，而发射扩束镜的宽度更小，因此在主壳体1的左下和右下存在未利用的空间。为了达到体积压缩的效果，在左下和右下未利用的空间分别设置一个第一接收组件30A，在左上和右上分别设置一个第二接收组件30B，将主壳体组件垂直方向的截面全部占据，实现空间的最大化利用，减小激光雷达系统的体积。

实际应用中，为了方便加工，制备刀具可以根据一个基准平面连续走动形成多个激光雷达的接收装置30的容纳腔体，为了固定得更加稳定，激光雷达的接收装置30通过螺钉进行固定，因此激光雷达的接收装置30和用于容纳其的腔体之间存在一定的空隙，可以方便螺钉的安装。可选的，本实施例的所有的螺钉孔都是单侧安装的，即可以从一个方向进行安装，在安装过程中最简洁，不需要换方向，例如，将主壳体1设置在安装平台后，安装只需要一次定位，就可以从一个方向将主壳体1内部的部件按顺序插装进去。此外，在批量安装时可以使用电动螺丝刀，电动螺丝刀的工位仅需一个，减少安装的流程。因此，通过本实施例的设计结构，安装的方式简便，主壳体1前部是一次安装，先插发射装置20，再把5个接收装置30分别插进去安装，即在安装接收装置30时按照从后往前的顺序插放进去。

另外，设计成从前往后安装结构的原因，主壳体1后半部分也是同样的从前往后的安装方式，所有的螺丝孔都朝向一个方向。整个主壳体1结构的所有的螺钉孔仅分为三种方向：从前面安装，从后面安装，以及斜向安装的后壳体安装螺钉孔，最大程度减少装卡的时间，减少安装工具的种类。主壳体1内部前半部分和后半部分都是一层一层安装的，最大程度节省空间。

可选的，本实施例的第一接收组件30A和第二接收组件30B外表面均设置导热硅胶片。示例性的，参见图2，第一接收组件30A还可以包括安装孔51、安装凸缘52和导热层53，导热层53即为导热硅胶片。具体的，参见图3和图4，第一接收组件30A包括滤光片54A、光阑55A、第一接收支架56A、透镜组57A、APD模块58A和导热片59A；第二接收组件30B包括滤光片54B、光阑55B、第二接收支架56B、透镜组57B、APD模块58B、导热片59B和安装孔61。

可选的，在激光雷达系统100的主壳体1的最前端，容置第二接收组件30B的腔体为曲面空腔。曲面空腔可以使第二接收组件30B固定更加稳固，同时可以实现空间的最大化利用，减小激光雷达系统的体积。

可选的，本实施例在接收装置30安装于激光雷达系统100的主壳体1的最前端的每个安装面时，在接收装置30的安装部位和/或主壳体1的安装面均涂抹导热硅脂，使得所有接收组件和主壳体1贴合更紧密。

激光雷达的接收装置30与主壳体1通过螺钉(例如2个，4个，也可以为多个)安装固定，在接收装置30安装于主壳体1的各安装面时，在安装部位和/或安装面涂抹导热硅脂，在保证处于壳体内部的各激光组件具有良好的散热性的同时，可以使所有接收组件和主壳体1贴合更紧密。

在一个实施例中，第一接收组件30A还可以包括：设有多个安装槽的第一接收支架；第一接收组件30A的滤光片、光阑、透镜组和APD模块均安装于第一接收支架中对应的所述安装槽内。

对于第一接收组件30A，所有器件可以从前往后或是以从后向前的顺序安装，即采用层叠的方式逐个安装透镜。在实际加工时，使用CNC工艺加工出接收支架上的精准凸台，利用凸台进行限位，将透镜安装到预设位置后采用粘胶，不使用螺钉固定的方式，原因在于，螺钉需要占据的空间多，而粘接所占空间小。接收组件中的APD模块从后往前安装，这种设计方式使得接收组件的体积最小，并且能够满足信号屏蔽的要求。

如图1和图3所示，本实施例的第一接收组件30A组装后整体可以形成一个柱体，在柱体的两个侧面设置安装螺钉的法兰，柱体尾部的有线出去，出去的线与设置在柱体尾部的APD模块连接。第一接收组件30A前端为透镜，后端为APD电路板，透镜组57A中除了前面用于接收光的透镜，其他方向都要求严格屏蔽，避免其他方向进入的杂散光的干扰，如果透镜采用插入的方式安装，周围会存在漏光。因此，本实施例将第一接收组件30A中每个器件以从前往后的顺序依次装入柱体，即依次装入第一接收支架，或者每个器件以从后往前的顺序依次装入柱体，或者以光阑54A、滤波片55A以及一个透镜(透镜组57A中的与光阑54A紧挨的一个透镜)为基准，将透镜组57A的其他两个透镜从两侧安装，这样安装的结构更加紧密，同时保证透镜组57A安装精准，不透光。

可选的，本实施例在第一接收组件30A还包括：设置在第一接收组30A件的第一侧面上的第一法兰，和设置在第一接收组件30A上的与第一侧面对立侧面的第二法兰；其中，所述第二法兰的螺钉孔和所述第一法兰的螺钉孔类型不同。

具体的，参见图2和图3，第一接收组件30A设置了左右两组螺钉孔，根据安装的位置不同，用于固定的螺钉孔不同。这种将结构件设计为统一的方法，可以通过不同的装配模式达到不同的效果，减小结构件的种类，并且通过与连接的APD模块的位置不同的配合，使用相同的结构件形成不同功能的模块，例如，分别完成左视和右视功能。

第二接收组件30B还可以包括：设有多个安装槽的第二接收支架；第二接收组件30B的滤光片、光阑、透镜组和APD模块均安装于第二接收支架中对应的所述安装槽内。

接收支架设置每个器件对应的安装槽可以使每个器件固定的更加稳定，且实现接收组件的小型化。可选的，本实施的接收支架还包括安装子母口，安装子母口保证了每个器件安装的定位精度，同时兼容了安装的便捷性。小型模块的设计，保证其生产是可以独立的成为一个生产线，保证其批量生产的独立性。可选的，单独的支架可以CNC(计算机数控精密机械)加工完成，保证了其精度，且降低制造和装调成本。可选的，透镜组与接收支架之间可以通过UV胶粘接，使光学装调简单易行。

可选的，每个所述第二接收组件还可以包括：设置在所述第二接收组件的中间用于固定所述透镜组的第三法兰。

具体的，由于第二接收组件30B中的透镜特别薄，如果按一个方向一次性的方式安装，第二接收组件30B的后部需要预留一定的空间，用于设置支撑架，造成空间的浪费，所以本实施例将第二接收组件30B中的螺钉法兰设置在第二接收组件30B的柱体中间，合理利用两个透镜之间的空间，为了使得第二接收组件30B的前部和后部都不需要预留支撑透镜的支撑架的空间，透镜可以一个从前往后的方式安装，另一个从后往前的方式安装，中间的螺钉法兰形成一个基准定位，这样既能减小体积，又能保证整体的密封。两个第二接收组件30B安装的时候是一个镜像结构，且形成的对称结构和最小的法兰式安装结构，可以方便安装，以及方便进行光学设计和调试。

可选的，本实施例为了降低成本的同时保证批量生产的稳定性，一般采用注塑工艺制造透镜。

在一个实施例中，在本发明的激光接收装置和激光发射装置的前方(激光返回时所来自的方向)设有一前窗口组件，以便在不影响激光透射的情况下将激光接收装置和激光发射装置封闭在壳体(用于收纳激光接收装置和激光发射装置的壳体。图中未示出。)空间内。

如图5所示，前窗口组件3为向一侧(与接收装置所在侧相反的一侧)凸出的曲面形状，且该曲面被刚性框体(例如金属框体)分隔成两个部分，即：位于中央的发射光罩和位于该发射光罩周围的接收光罩。此处所谓的“中央”是指激光能够透射的部分的曲面的周向中央，包括中央上部、中央下部、正中央等。

前窗口组件3包括外框体35和由外框体35包围的内框体36。在内框体36安装有激光能够透射的发射光罩，在内框体36与外框体35之间安装有激光能够透射的接收光罩。在前窗口组件3安装于激光雷达的外壳体的状态下，发射光罩面对着激光的发射装置，接收光罩面对着激光的接收装置。例如，可以通过将激光的接收装置配置在激光的发射装置的上部和两侧周围的方式来使得激光的发射装置面对发射光罩、激光的接收装置面对接收光罩。

外框体35和内框体36由金属(例如铝合金)、树脂(不透光)等刚性构件构成，且为一体。例如可以通过CNC(数控加工)或者铸造制成。

接收光罩和发射光罩分别通过粘接剂(例如环氧胶)粘接在内框体和外框体，以确保各光罩具有足够的结构强度和密封性。构成内框体36的中间环状金属层保证了发射光和接收光之间的光学隔离，防止窗口内部的串扰(接收光透过区域与发射光透过区域间的串扰)。

前窗口组件3整体呈圆弧面(曲面)形设计。关于前窗口组件3的曲面形状，是能够使激光均匀地出射或入射的曲面形状，例如球冠形状、由圆柱侧面的一部分构成的圆柱形曲面。所谓“由圆柱侧面的一部分构成的圆柱形曲面”，可以看作是例如用一平行于圆柱轴线的平面切割圆柱体而形成的部分圆柱侧面。

在本实施方式中，前窗口组件3为由圆柱侧面的一部分构成的圆柱形曲面。如图3所示，当从前面或后面观察前窗口组件3时，前窗口组件3呈矩形。当用沿着前窗口组件3的圆弧的径向的平面纵向剖切该前窗口组件3时，剖面呈直线状。前窗口组件3的这样的弧形设计主要满足光学的等距要求，又兼容了易制造的特点。

光学设计要求以光学中心到窗口(光罩)的等光程距离，即满足厚度均匀且到光学原点的距离相等。因此，从光学设计的观点来看，前窗口组件3可以是球冠形，但是，由于球冠形状不利于生产成本的降低。另一方面，虽然设计成平板易于制造等，但是从利用空间和光学要求方面来看，不优选。本发明采用的圆柱形结构有效的解决了光学和成本的双重要求。

作为接收光罩和发射光罩的材料，例如可以采用PC材料，镀硬化膜、增透膜、憎水膜等。对于光罩的材料没有特别的限定，可以在考虑了光学透过率、防止划伤以及避免雨雪天气的表面积污等方面的基础上，任意地选择材料。

另外，本实施例还可以针对上述的各安装螺钉孔实施去除氧化层的处理，使接触部位导电，由此还能够作为电磁兼容必需的接地点来利用。

上述实施例中，接收装置不以空间的长方体为界限，将各个模块以彼此之间相互填充的模式布局，且组件内各个模块直接定位安装于支架，安装稳定可靠，各模块间相互影响较小；各个组件合理利用交叉空间，提高空间体积利用率，有效地缩小体积，实现激光雷达系统的集成化、小型化和大视野，可以接收大范围内的反射信号，能够确保所希望的接收功率和接收范围，即在保证了接收功率和接收范围的同时实现了接收装置的小型化，达到了接收装置的功率、接收范围和体积之间的均衡。

基于上述实施例的激光雷达的接收装置，本实施例还提供了一种激光雷达的接收装置的装调方法，详述如下：

沿光路行进方向依次安装透镜组、光阑、滤光片和APD模块形成第一接收组件，沿光路行进方向依次安装滤光片、光阑、透镜组和APD模块形成第二接收组件；其中，所述第一接收组件用于接收近距离激光，所述第二接收组件用于接收远距离激光。

然后将所述第一接收组件水平安装，以及将所述第二接收组件以相对于水平方向倾斜的方式安装。

可选的，所述第一接收组件还包括：设有多个安装槽的第一接收支架。

采用层叠的方式逐个将所述第一接收组件的所有透镜从前向后装入所述第一接收支架对应的安装槽内。

所述第二接收组件包括：第三法兰；所述第二接收组件的透镜组包括两个透镜。

将所述第三法兰设置在所述第二接收组件的柱体中间，并以所述第三法兰为基准，将所述第二接收组件的透镜组中的一个设置在所述第三法兰的一侧，将所述第二接收组件的透镜组中的另一个透镜设置在所述第二法兰的另一侧。

可选的，安装所述第一接收组件和/或第二接收组件的所有螺钉孔均进行除氧化层处理。

本实施例的装调方法，不以空间的长方体为界限，将各个模块以彼此之间相互填充，且组件内各个模块直接定位安装于支架，安装稳定可靠，使得各模块间相互影响较小，提高了空间体积利用率，有效地缩小体积，实现激光雷达系统的集成化、小型化和大视野，可以接收大范围内的反射信号，能够确保所希望的接收功率和接收范围，即在保证了接收功率和接收范围的同时实现了接收装置的小型化，达到了接收装置的功率、接收范围和体积之间的均衡。

本实施例还提供了一种激光雷达系统，包括发射装置、和/或、上述实施例提供的任一种所述的接收装置，也具有上述实施例中接收装置的任一种有益效果。所述接收装置的所述第一接收组件和所述第二接收组件以环绕着所述发射装置的方式配置在该发射装置的周围。

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