一种用于激光雷达的接收系统的制作方法

本实用新型涉及雷达技术领域，特别涉及一种用于激光雷达的接收系统。

背景技术：

作为智能车环境感知硬件系统的重要一环，激光雷达(LIDAR)在自动驾驶中承担了路沿检测、障碍物识别以及实时定位与绘图(SLAM)等重要任务。LIDAR系统包括激光发射系统和一个接收系统。激光器发射系统产生并发射光脉冲，打在物体上并反射回来，最终被接收器所接收。接收器准确地测量光脉冲从发射到被反射回的传播时间。因为光脉冲以光速传播，所以接收器总会在下一个脉冲发出之前收到前一个被反射回的脉冲。鉴于光速是已知的，传播时间即可被转换为对距离的测量。激光雷达能精确测量目标位置(距离和角度)、运动状态(速度、振动和姿态)和形状，探测、识别、分辨和跟踪目标。由于具有测量速度快、精度高和测距远等优点，激光雷达在智能车上得到了广泛应用。

早期的激光成像系统采用单点激光束和与单点激光束对应的探测器，采用扫描探测的方式进行成像。随着阵列APD探测器逐渐出现，以及光纤焦平面面阵接收技术的发展，激光成像系统的探测方式也发生了变化，出现了面阵主动探测和线列推扫探测等方式。

目前应用的车载激光雷达装置重量较重，分布多是对称分布，对称分布的舱位会导致发射舱和接收舱的空间分配不合理，不利于激光雷达的小型化。且接收系统的探测器未充分考虑到保护措施，容易受杂散光和灰尘等异物的影响，从而缩短探测器的使用寿命。此外，接收仓内的各装置的重量也较重，增加了系统的重量和体积，难以实现设备的低成本和小型化。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型公开了一种用于激光雷达的接收系统，包括依次间隔设置的接收透镜组、反射镜组和接收装置；

所述接收透镜组用于汇聚目标物的反射光；

所述反射镜组用于改变光束的路径将所述反射光入射到所述接收装置；

所述接收装置包括接收器件、接收电路支架和至少一块接收电路板，所述接收器件和所述接收电路板分别安装于所述接收电路支架上。

进一步的，所述接收器件包括基板和至少一个APD探测器，所述基板固定于所述接收电路支架上，所述APD探测器设置于所述基板一侧面。

进一步的，所述接收器件还包括保护壳，所述保护壳罩设于所述APD 探测器且所述保护壳安装于所述基板上。

优选的，所述接收器件包括多个所述APD探测器，多个所述APD探测器排列为APD线阵探测器或APD面阵探测器。

进一步的，所述接收装置包括滤光片，所述滤光片设置于所述接收器件朝向所述反射镜组的一侧，所述滤光片贴合安装于所述保护壳远离所述 APD阵列探测器的一侧面。

进一步的，APD线阵探测器，由n个雪崩光电二极管组成，利用光电二极管的雪崩效应将光信号转换为电信号，其中n≥2；

APD面阵探测器，由NXN排布的面阵雪崩光电二极管组成，利用光电二极管的雪崩效应将光信号转换为电信号，其中M≥2，N≥2。

优选的，所述保护壳的材质为金属。

进一步的，所述接收装置还包括柔性电连接件，相邻两个接收电路板之间通过所述柔性电连接件连接。

进一步的，所述接收电路支架包括底板和侧板，所述底板与侧板连接，所述侧板具有第一侧面和第二侧面，多个所述接收电路板依次间隔安装于所述第一侧面，所述接收器件安装于所述第二侧面。

进一步的，所述第一侧面设有第一凹槽，所述第一凹槽内开设有第一通孔，所述第一通孔贯穿所述第一凹槽的底面和所述第二侧面，

所述第一凹槽用于减轻支架的重量同时便于接收电路板的装配，充分避让出电路板芯片等元件的装配空间；

所述第一通孔用于减轻支架的重量，同时便于基板的装配，避让出基板芯片等元件的装配空间。

进一步的，所述接收装置还包括第一螺钉、螺母和垫圈，所述垫圈套设于所述第一螺钉上，所述第一螺钉与所述螺母配合连接。

进一步的，所述基板、所述侧板和所述接收电路板的边角处对应设有装配孔；

所述第一螺钉依次穿过所述基板、所述侧板和所述接收电路板并与所述螺母配合连接。

进一步的，所述接收电路板包括第一电路板、第二电路板和第三电路板。

进一步的，所述第一电路板与所述第二电路板之间通过所述垫圈隔开；所述第二电路板与所述第三电路板之间通过所述垫圈隔开。

进一步的，多个所述接收电路板之间的间距能够通过所述垫圈的厚度调整。

优先的，所述垫圈的材质为绝缘体材料。

进一步的，所述侧板与所述底板垂直连接，且所述第二侧面在所述底板的投影与所述底板远离所述第二侧面板边之间的距离等于所述基板的厚度。

优选的，所述第二侧面沿所述侧板的高度方向还设有定位板，用于快速定位所述基板的安装位置。

进一步的，所述底板远离所述第一侧面的一端延伸有凸板，所述凸板开设有多个用于固定所述接收电路支架的安装孔；

所述底板远离所述第二侧面的一端还延伸有装配耳，所述装配耳开设有用于固定所述接收电路支架的安装孔。

进一步的，所述接收装置还包括多个第二螺钉，所述第二螺钉穿过所述安装孔将所述接收电路支架固定于激光雷达的转子上。

优选的，所述接收电路支架为一体成型结构。

优选的，所述接收电路支架的材质为铜、钼、铝中的任意一种或几种的组合。

进一步的，所述反射镜组包括第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜和第二反射镜相对设置。

进一步的，所述接收透镜组汇聚的目标物反射光，需满足所述APD阵列探测器接收视场角的要求。

进一步的，所述底板均设有倒角。

优选的，所述倒角为直边倒角、圆弧倒角或直角倒角。

采用上述技术方案，本实用新型所述的用于激光雷达的接收系统具有如下有益效果：

1)本实用新型激光雷达接收系统，通过透镜组对目标物反射激光进行汇聚，并通过反射镜组将汇聚的激光入射到接收装置进行处理，实现目标三维图像重构。

2)本实用新型接收装置的滤光片设置于所述接收器件朝向所述反射镜组的一侧，能够过滤杂散光，接收器件的APD探测器还罩设有金属保护壳，能够保护接收器件，避免灰尘等异物进入损坏器件。

3)本实用新型接收装置的接收电路板与接收器件之间以及多块接收电路板彼此之间采用柔性电连接件进行连接，能够适应于激光雷达装调过程中的波动，方便装配；本实用新型激光接收装置的多个所述接收电路板的间距间距能够通过所述垫圈的厚度调整，灵活的适应电路板元器件所需要的空间。

4)本实用新型激光雷达的侧板设有定位板，用于快速定位所述基板的安装位置。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1为该实用新型激光雷达接收系统的示意图；

图2为该实用新型激光雷达接收系统另一视角的示意图；

图3为该实用新型激光雷达接收系统的接收装置示意图；

图4为该实用新型接收器件的主视图；

图5为该实用新型接收器件的左视图；

图6为该实用新型接收电路支架的示意图；

图7为该实用新型接收电路支架的另一视角示意图；

图8为该实用新型棘手系统透镜组的立体示意图。

以下对附图作补充说明：

1-接收透镜组；11-第一透镜；12-第二透镜；13-第三透镜；14-镜筒； 2-反射镜组；21-第一反射镜；22-第二反射镜；3-接收装置；31-滤光片； 32-接收器件；321-基板；323-保护壳；33-接收电路支架；331-底板；3311- 凸板；3312-装配耳；3313-安装孔；332-侧板；3321-第一侧面；3-第二侧面；3323-第一凹槽；3324-第一通孔；3325-定位板；3326-装配孔；34-接收电路板；341-第一电路板；342-第二电路板；343-第三电路板；35-第一螺钉；36-螺母；37-垫圈；38-第二螺钉。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本实用新型至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本实用新型的描述中，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，以便这里描述的本实用新型的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。

实施例1：

如图1和图2所示，一种用于激光雷达的接收系统，包括接收透镜组1、反射镜组2和接收装置3；

接收透镜组1，用于汇聚目标物的反射光；

反射镜组2，用于改变光束的路径将所述反射光入射到所述接收装置3；

所述接收装置3包括滤光片31、接收器件32、接收电路支架33和多块接收电路板34，所述接收器件32和所述接收电路板34安装于所述接收电路支架33上，所述滤光片31设置于所述接收器件32朝向所述反射镜组 2的一侧，用于过滤杂散光32；所述接收器件32用于获取距离信息，将接收的光信号转换成电信号；所述接收电路板34用于处理所述接收器件32 获取的距离信息。

结合图3至图5所示，所述接收器件32包括基板321、APD阵列探测器(图中未示出)和保护壳323，所述基板321固定于所述接收电路支架 33上，所述APD阵列探测器设置于所述基板321一侧面，所述保护壳323 罩设于所述APD阵列探测器且所述保护壳323安装于所述基板321上。

结合图3至图5所示，所述滤光片31贴合安装于所述保护壳323远离所述APD阵列探测器的一侧面。

所述APD阵列探测器为APD面阵探测器，由NXN排布的面阵雪崩光电二极管组成，利用光电二极管的雪崩效应将光信号转换为电信号，其中M ≥2，N≥2。如4×4,4×8,8×8等，具体地，所述NXN排布取决于激光雷达的激光器布置方式。

所述保护壳323的材质为金属。

所述接收装置3还包括柔性电连接件，相邻两个接收电路板34之间通过所述柔性电连接件连接。

结合图3、图6和图7所示，所述接收电路支架33包括底板331和侧板332，所述底板331与侧板332连接，所述侧板332具有第一侧面3321 和第二侧面3，多个所述接收电路板34依次间隔安装于所述第一侧面3321，所述接收器件32安装于所述第二侧面3。

如图6和图7所示，所述第一侧面3321设有第一凹槽3323，所述第一凹槽3323内开设有第一通孔3324，所述第一通孔3324贯穿所述第一凹槽 3323的底面和所述第二侧面3，

所述第一凹槽3323用于减轻支架的重量同时便于接收电路板34的装配，充分避让出电路板芯片等元件的装配空间；

所述第一通孔3324用于减轻支架的重量，同时便于基板321的装配，避让出基板321芯片等原件的装配空间。

如图3所示，所述接收装置3还包括第一螺钉35、螺母36和垫圈37，所述垫圈37套设与所述第一螺钉35上，所述第一螺钉35与所述螺母36 配合连接。

结合图3、图6和图7所示，所述基板321、所述侧板332和所述接收电路板34的边角处对应设有装配孔3326，

所述第一螺钉35依次穿过所述基板321、所述侧板332和所述接收电路板34并与所述螺母36配合连接。

如图3所示，所述接收电路板34包括第一电路板341、第二电路板342 和第三电路板343。

所述第一电路板341与所述第二电路板342之间通过所述垫圈37隔开；所述第二电路板342与所述第三电路板343之间通过所述垫圈37隔开。

多个所述接收电路板34之间的间距能够通过所述垫圈37的厚度调整。

所述垫圈37的材质为绝缘体材料。

如图6和图7所示，所述侧板332与所述底板331垂直连接，且所述第二侧面3在所述底板331的投影与所述底板331远离所述第二侧面3板边之间的距离等于所述基板321的厚度。

如图7所示，所述第二侧面3沿所述侧板332的高度方向还设有定位板3325，用于快速定位所述基板321的安装位置。

如图6所示，所述底板331远离所述第一侧面3321的一端延伸有凸板 3311，所述凸板3311开设有多个用于固定所述接收电路支架33的安装孔 3313；

如图7所示，所述底板331远离所述第二侧面3322的一端还延伸有装配耳3312，所述装配耳3312开设有用于固定所述接收电路支架33的安装孔3313。

如图3所示，所述接收装置3还包括多个第二螺钉38，所述第二螺钉 38穿过所述安装孔3313将所述接收电路支架33固定于激光雷达的转子上。

所述接收电路支架33为一体成型结构。

所述接收电路支架33的材质为铜、钼、铝中的任意一种或几种的组合。

如图1所示，所述反射镜组2包括第一反射镜21和第二反射镜22，所述第一反射镜21和第二反射镜22相对设置。

所述接收透镜组1汇聚的目标物反射光，需满足所述APD阵列探测器接收视场角的要求。

如图8所示，所述接收透镜组1，包括：

第一透镜11，具有第一表面和第二表面，第一表面为朝向目标物的凸面，第二表面为非球面；

第二透镜12，具有第三表面和第四表面，第三表面上设有第一凹陷部，第四表面上设有第二凹陷部；

第三透镜13，具有第五表面和第六表面，第五表面为非球面，第六表面为远离目标物的凸面；

第一透镜11、第二透镜12和接收第三透镜13沿光轴方向依次排列；

镜筒14，用于固定第一透镜11、第二透镜12和第三透镜13。

所述底板331均设有倒角。

所述倒角为直边倒角、圆弧倒角或直角倒角。

APD(Avalanche Photo Diode)阵列探测器即雪崩光电二极管探测器是由多个独立APD单元探测器集成，其结构紧凑、体积小、重量轻。所述 APD探测器即为APD单元探测器，可以实现无扫描激光探测，单脉冲即可三维成像；APD阵列探测器能直接获取三维信息，成像速度更快，且系统结构简单。探测系统对阵列探测器每一单元接收到的激光回波信号进行多路并行处理，进而实现线阵成像。

实施例2：

如图1和图2所示，一种用于激光雷达的接收系统，包括接收透镜组1、反射镜组2和接收装置3；

接收透镜组1，用于汇聚目标物的反射光；

反射镜组2，用于改变光束的路径将所述反射光入射到所述接收装置3；

所述接收装置3包括滤光片31、接收器件32、接收电路支架33和多块接收电路板34，所述接收器件32和所述接收电路板34安装于所述接收电路支架33上，所述滤光片31设置于所述接收器件32朝向所述反射镜组 2的一侧，用于过滤杂散光32；所述接收器件32用于获取距离信息，将接收的光信号转换成电信号；所述接收电路板34用于处理所述接收器件32 获取的距离信息。

结合图3至图5所示，所述接收器件32包括基板321、APD阵列探测器和保护壳323，所述基板321固定于所述接收电路支架33上，所述APD 阵列探测器设置于所述基板321一侧面，所述保护壳323罩设于所述APD 阵列探测器且所述保护壳323安装于所述基板321上。

结合图3至图5所示，所述滤光片31贴合安装于所述保护壳323远离所述APD阵列探测器的一侧面。

所述APD阵列探测器为APD线阵探测器，由n个雪崩光电二极管组成，利用光电二极管的雪崩效应将光信号转换为电信号，其中n≥2。如 2,4,16,32等，具体地，所述n取决于激光雷达的激光器布置方式。

所述保护壳323的材质为金属。

所述接收装置3还包括柔性电连接件，相邻两个接收电路板34之间通过所述柔性电连接件连接。

结合图3、图6和图7所示，所述接收电路支架33包括底板331和侧板332，所述底板331与侧板332连接，所述侧板332具有第一侧面3321 和第二侧面3，多个所述接收电路板34依次间隔安装于所述第一侧面3321，所述接收器件32安装于所述第二侧面3。

如图6和图7所示，所述第一侧面3321设有第一凹槽3323，所述第一凹槽3323内开设有第一通孔3324，所述第一通孔3324贯穿所述第一凹槽 3323的底面和所述第二侧面3，

所述第一凹槽3323用于减轻支架的重量同时便于接收电路板34的装配，充分避让出电路板芯片等元件的装配空间；

所述第一通孔3324用于减轻支架的重量，同时便于基板321的装配，避让出基板321芯片等原件的装配空间。

如图3所示，所述接收装置3还包括第一螺钉35、螺母36和垫圈37，所述垫圈37套设与所述第一螺钉35上，所述第一螺钉35与所述螺母36 配合连接。

结合图3、图4和图6所示，所述基板321、所述侧板332和所述接收电路板34的边角处对应设有装配孔3326，

所述第一螺钉35依次穿过所述基板321、所述侧板332和所述接收电路板34并与所述螺母36配合连接。

所述接收电路板34包括第一电路板341、第二电路板342和第三电路板343。

所述第一电路板341与所述第二电路板342之间通过所述垫圈37隔开；所述第二电路板342与所述第三电路板343之间通过所述垫圈37隔开。

多个所述接收电路板34之间的间距能够通过所述垫圈37的厚度调整。

所述垫圈37的材质为绝缘体材料。

如图6和图7所示，所述侧板332与所述底板331垂直连接，且所述第二侧面3在所述底板331的投影与所述底板331远离所述第二侧面3板边之间的距离等于所述基板321的厚度。

如图7所示，所述第二侧面3沿所述侧板332的高度方向还设有定位板3325，用于快速定位所述基板321的安装位置。

如图6所示，所述底板331远离所述第一侧面3321的一端延伸有凸板 3311，所述凸板3311开设有多个用于固定所述接收电路支架33的安装孔 3313；

如图7所示，所述底板331远离所述第二侧面3322的一端还延伸有装配耳3312，所述装配耳3312开设有用于固定所述接收电路支架33的安装孔3313。

如图3所示，所述接收装置3还包括多个第二螺钉38，所述第二螺钉38穿过所述安装孔3313将所述接收电路支架33固定于激光雷达的转子上。

所述接收电路支架33为一体成型结构。

所述接收电路支架33的材质为铜、钼、铝中的任意一种或几种的组合。

如图1所示，所述反射镜组2包括第一反射镜21和第二反射镜22，所述第一反射镜21和第二反射镜22相对设置。

所述接收透镜组1汇聚的目标物反射光，需满足所述APD阵列探测器接收视场角的要求。

如图8所示，所述接收透镜组1，包括：

第一透镜11，具有的第一表面和第二表面，第一表面为朝向目标物的凸面，第二表面为非球面；

第二透镜12，具有的第三表面和第四表面，第三表面上设有第一凹陷部，第四表面上设有第二凹陷部；

第三透镜13，具有的第五表面和第六表面，第五表面为非球面，第六表面为远离目标物的凸面；

第一透镜11、第三透镜12和接收第三透镜13沿光轴方向依次排列；

镜筒14，用于固定第一透镜11、第二透镜12和第三透镜13。

所述底板331均设有倒角。

所述倒角为直边倒角、圆弧倒角或直角倒角。

所述底板331均设有倒角。

所述倒角为直边倒角、圆弧倒角或直角倒角。

APD(Avalanche Photo Diode)阵列探测器即雪崩光电二极管探测器是由多个独立APD单元探测器集成，其结构紧凑、体积小、重量轻。所述 APD探测器即为APD单元探测器，可以实现无扫描激光探测，单脉冲即可三维成像；APD阵列探测器能直接获取三维信息，成像速度更快，且系统结构简单。探测系统对阵列探测器每一单元接收到的激光回波信号进行多路并行处理，进而实现线阵成像。

实施例3：

该实施例与实施例1的区别在于：

所述接收器件包括基板和一个APD探测器，所述基板固定于所述接收电路支架上，所述APD探测器设置于所述基板一侧面；所述接收器件还包括保护壳，所述保护壳罩设于所述APD探测器且所述保护壳安装于所述基板上。

APD(Avalanche Photo Diode)阵列探测器即雪崩光电二极管探测器是由多个独立APD单元探测器集成，其结构紧凑、体积小、重量轻。上述实施例中所述APD探测器为APD单元探测器，可以实现无扫描激光探测，单脉冲即可三维成像；APD阵列探测器能直接获取三维信息，成像速度更快，且系统结构简单。探测系统对阵列探测器每一单元接收到的激光回波信号进行多路并行处理，进而实现线阵成像。

采用上述技术方案，本实用新型所述的用于激光雷达的接收系统具有如下有益效果：

本实用新型激光雷达接收系统，通过透镜组对目标物反射激光进行汇聚，并通过反射镜组将汇聚的激光入射到接收装置进行处理，实现目标三维图像重构。

本实用新型接收装置的滤光片设置于所述接收器件朝向所述反射镜组的一侧，能够过滤杂散光，接收器件的APD探测器还罩设有金属保护壳，能够保护接收器件，避免灰尘等异物进入损坏器件。

本实用新型接收装置的接收电路板与接收器件之间以及多块接收电路板彼此之间采用柔性电连接件进行连接，能够适应于激光雷达装调过程中的波动，方便装配；本实用新型激光接收装置的多个所述接收电路板的间距能够通过所述垫圈的厚度调整，灵活的适应电路板元器件所需要的空间。

本实用新型激光雷达的侧板设有定位板，用于快速定位所述基板的安装位置。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，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。