一种激光发射接收组件以及激光雷达的制作方法

本实用新型涉及雷达系统技术领域，特别是涉及一种激光发射接收组件以及激光雷达。

背景技术：

激光雷达作为以发射激光来探测目标位置、速度等特征量的雷达系统，其工作原理是向目标发射激光(探测信号)，并接收自目标反射回的激光回波(回波信号)，然后通过飞行时间测量或回波信号与探测信号之间的相位差测量计算出目标的距离。

传统的激光雷达通常包括单点激光雷达和多点激光雷达。顾名思义，单点激光雷达只包括一个激光发射器和一个激光接收器，一次只能测量一个点，导致单点激光雷达的探测效率较低；多点激光雷达包括多个激光发射器和多个激光接收器，一次可以测量多个点，以获得较高的探测效率。然而，无论是单点激光雷达，还是多点激光雷达，在工作时，整个激光雷达的激光发射器、激光接收器以及镜头都要同步转动，以实现该传统激光雷达在不同方位的扫描探测。这样，传统激光雷达的马达不得不同时驱动整个激光雷达的激光发射器、激光接收器以及镜头，使得传统激光雷达的马达存在运动负荷高，磨损大，可靠性下降，以及精度难以准确控制等问题，从而导致传统激光雷达的工作效率较低，稳定性较差，可靠性以及探测精度不足等问题。

而随着无人驾驶、扫地机器人等技术的飞速发展，对激光雷达的工作效率、稳定性、可靠性以及探测精度的要求也相应地提高了，因此市场上急需新的激光雷达以解决传统激光雷达所存在的问题。

技术实现要素：

本实用新型的一目的在于提供一种激光发射接收组件以及激光雷达，其能够提高激光雷达的工作效率、稳定性、可靠性和精度。

本实用新型的另一目的在于提供一种激光发射接收组件以及激光雷达，在本实用新型的一实施例中，其中所述激光雷达的旋转组件仅驱动所述激光发射接收组件旋转，而不驱动所述激光雷达的镜头组件旋转，有助于降低所述旋转组件的工作负荷、功耗以及磨损。

本实用新型的另一目的在于提供一种激光发射接收组件以及激光雷达，在本实用新型的一实施例中，其能够减少运动引起的震动，有助于提高所述激光雷达的探测精度。

本实用新型的另一目的在于提供一种激光发射接收组件以及激光雷达，在本实用新型的一实施例中，其中所述激光发射接收组件的多个激光发射接收器在旋转轴线的径向方向错位分布，有助于提高所述激光雷达的垂直分辨率。

本实用新型的另一目的在于提供一种激光发射接收组件以及激光雷达，在本实用新型的一实施例中，其能够精简所述激光雷达的整体结构，同时有助于保证所述激光雷达具有高质量的工作性能。

本实用新型的另一目的在于提供一种激光发射接收组件以及激光雷达，在本实用新型的一实施例中，其不需要像传统激光雷达那样增加发射接收点，就能够提高所述激光雷达的垂直分辨率。

本实用新型的另一目的在于提供一种激光发射接收组件以及激光雷达，在本实用新型的一实施例中，其能够有效地避免相邻的所述激光发射接收器之间相互干扰，有助于确保所述激光雷达具有高质量的扫描探测精度。

本实用新型的另一目的在于提供一种激光发射接收组件以及激光雷达，在本实用新型的一实施例中，其能够大幅缩短所述激光雷达的扫描探测时间，有助于提高所述激光雷达的工作效率。

本实用新型的另一目的在于提供一种激光发射接收组件以及激光雷达，其中为了达到上述目的，在本实用新型中不需要采用昂贵的材料或复杂的结构。因此，本实用新型成功和有效地提供一解决方案，不只提供一种激光发射接收组件以及激光雷达，同时还增加了所述激光发射接收组件以及激光雷达的实用性和可靠性。

为了实现上述至少一实用新型目的或其他目的和优点，本实用新型提供了一种激光雷达，包括：

一壳体；

一激光发射接收组件，用于发射激光光束，并接收被反射回的激光回波；

一旋转组件，其中所述旋转组件被设置于所述壳体，并且所述激光发射接收组件被安装于所述旋转组件，以通过所述旋转组件旋转所述激光发射接收组件，使得所述激光发射接收组件相对于所述壳体转动；以及

一镜头组件，其中所述镜头组件包括至少一反射元件，其中所述至少一反射元件被固定地设置于壳体，并对应于所述激光发射接收组件的发射接收路径，其中当所述激光发射接收组件相对于所述壳体转动时，所述至少一反射元件相对静止于所述壳体，并始终对应于所述激光发射接收组件的所述发射接收路径，用于通过反射以改变该激光光束的传播方向，并通过反射以改变该激光回波的传播方向而被所述激光发射接收组件接收。

在本实用新型的一实施例中，所述镜头组件的所述至少一反射元件包括一具有第一曲面反射面的第一反射元件，其中所述第一反射元件被固定地安装于所述壳体，并且所述第一反射元件的所述第一曲面反射面面向所述激光发射接收组件，用于通过一次反射将来自所述激光发射接收组件的该激光光束反射出所述壳体。

在本实用新型的一实施例中，所述镜头组件的所述至少一反射元件包括一第一反射元件和一设有通孔的第二反射元件，其中所述第一和第二反射元件均被固定地安装于所述壳体，并且所述第二反射元件位于所述第一反射元件和所述激光发射接收组件之间，其中当所述激光发射接收组件相对于所述壳体转动时，所述第二反射元件的所述通孔和所述第一反射元件始终对应于所述激光发射接收组件的所述发射接收路径，使得通过所述激光发射接收组件发射的该激光光束先穿过所述第二反射元件的所述通孔以传播至所述第一反射元件，在经由所述第一反射元件反射至所述第二反射元件之后，再经由所述第二反射元件反射出所述壳体。

在本实用新型的一实施例中，所述第一反射元件具有一面向所述激光发射接收组件的第一曲面反射面，并且所述第二反射元件具有一面向所述第一曲面反射面的第二曲面反射面，使得该激光光束先经由所述第一曲面反射面反射至所述第二曲面反射面，再经由所述第二曲面反射面反射出所述壳体。

在本实用新型的一实施例中，所述第一反射元件具有一面向所述激光发射接收组件的平面反射面，并且所述第二反射元件具有一面向所述平面反射面的第二曲面反射面，使得该激光光束先经由所述平面反射面反射至所述第二曲面反射面，再经由所述第二曲面反射面反射出所述壳体。

在本实用新型的一实施例中，所述镜头组件还包括至少一透镜，其中所述至少一透镜被固定地安装于所述壳体，并位于所述至少一反射元件和所述激光发射接收组件之间，用于对通过所述激光发射接收组件发射的该激光光束和接收的该激光回波进行聚焦。

在本实用新型的一实施例中，所述激光发射接收组件包括一面板和被设置于所述面板的至少一激光发射接收器，其中所述面板被安装于所述旋转组件，其中当所述旋转组件旋转所述面板时，每所述激光发射接收器被所述面板带动以绕着所述旋转组件的旋转轴线旋转。

在本实用新型的一实施例中，所述激光发射接收组件包括一面板和被设置于所述面板的至少一激光发射接收器，其中所述面板被安装于所述旋转组件，并且所述旋转组件的旋转轴线穿过所述面板的旋转轴心，其中当所述旋转组件旋转所述面板时，每所述激光发射接收器被所述面板带动以绕着所述旋转组件的所述旋转轴线旋转。

在本实用新型的一实施例中，所述激光发射接收组件的所述至少一激光发射接收器包括至少两个所述激光发射接收器，其中任意两个所述激光发射接收器与所述面板的所述旋转轴心之间的距离互不相等。

在本实用新型的一实施例中，所有的所述激光发射接收器沿所述旋转组件的所述旋转轴线的径向分布，并在所述面板上形成至少二激光发射接收器列，其中任意两个所述激光发射接收器列中的所述激光发射接收器相互错位。

在本实用新型的一实施例中，所有的所述激光发射接收器在所述面板上沿着一螺旋线分布，其中所述旋转组件的所述旋转轴线穿过该螺旋线的中心。

在本实用新型的一实施例中，在该螺旋线上任意两个相邻的所述激光发射接收器之间的径向距离保持相等。

在本实用新型的一实施例中，所述至少二激光发射接收器列在所述面板上呈米字型分布或呈十字型分布。

在本实用新型的一实施例中，所述壳体具有一环形视窗，其中所述壳体的所述环形视窗对应于所述镜头组件的所述至少一反射元件，使得经由所述至少一反射元件反射的该激光光束能够透过所述壳体的所述环形视窗而被传播出所述壳体。

根据本实用新型的另一方面，本实用新型进一步提供了一种激光发射接收组件，用于与一壳体、一旋转组件以及一镜头组件组装成一激光雷达，其中所述激光发射接收组件包括：

一面板，其中所述面板用于被安装于该旋转组件，并且该旋转组件的旋转轴线穿过所述面板的旋转轴心，以通过该旋转组件绕着该旋转组件的该旋转轴线旋转所述面板，使得所述面板能够相对于该壳体和该镜头组件旋转；和

至少二激光发射接收器，其中所述至少二激光发射接收器被设置于所述面板，并且任意两个所述激光发射接收器与所述面板的所述旋转轴心之间的距离均不相等。

在本实用新型的一实施例中，所有的所述激光发射接收器在所述面板上沿一螺旋线分布，并且所述面板的所述旋转轴心重合于该螺旋线的中心。

在本实用新型的一实施例中，在该螺旋线上任意相邻的两所述激光发射接收器之间的径向距离保持相等。

通过对随后的描述和附图的理解，本实用新型进一步的目的和优势将得以充分体现。

本实用新型的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现。

附图说明

图1是根据本实用新型的一实施例的激光雷达的结构示意图。

图2a和图2b是根据本实用新型的上述实施例的所述激光雷达的状态示意图。

图3示出了根据本实用新型的上述实施例的所述激光雷达的一第一变形实施方式。

图4示出了根据本实用新型的上述实施例的所述激光雷达的一第二变形实施方式。

图5示出了根据本实用新型的上述实施例的所述激光雷达的一激光发射接收组件的结构示意图。

图6a和图6b示出了根据本实用新型的上述实施例的所述激光发射接收组件的状态示意图。

图7示出了根据本实用新型的上述实施例的所述激光发射接收组件的一变形实施方式。

图8是根据本实用新型的一实施例的激光雷达的扫描方法的流程示意图。

图9是根据本实用新型的一实施例的激光雷达系统的系统示意图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本实用新型的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本实用新型的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其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，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，权利要求和说明书中术语“一”应理解为“一个或多个”，即在一个实施例，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个。除非在本实用新型的揭露中明确示意该元件的数量只有一个，否则术语“一”并不能理解为唯一或单一，术语“一”不能理解为对数量的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，属于“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。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，属于“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者一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过媒介间接连接。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。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

传统激光雷达在工作时需要通过驱动马达驱动激光发射器、激光接收器以及镜头进行同步旋转，导致该传统激光雷达的驱动马达的运动负荷较高，产生较大的磨损，进而造成该传统激光雷达的可靠性下降和精度难以准确控制。为了改变这种状况，提高激光雷达的工作效率、稳定性、可靠性和精度，本实用新型提供了一种新的激光雷达。

具体地，参考附图1至图2b所示，根据本实用新型的一实施例的一种激光雷达被阐明，其中所述激光雷达1包括一壳体10、一激光发射接收组件20、一旋转组件30以及一镜头组件40。所述旋转组件30被设置于所述壳体10，并且所述激光发射接收组件20被设置于所述旋转组件30，以通过所述旋转组件30旋转所述激光发射接收组件20，以使所述激光发射接收组件20相对于所述壳体10转动。所述镜头组件40被对应地设置于所述激光发射接收组件20的发射接收路径，其中当所述激光发射接收组件20相对于所述壳体10旋转时，所述镜头组件40相对静止于所述壳体10，并始终对应于所述激光发射接收组件20的所述发射接收路径，以使通过所述激光发射接收组件20发射的激光光束的传播方向得以改变，使得所述激光雷达1进行扫描探测。换句话说，当所述旋转组件30旋转所述激光发射接收组件20以相对于所述壳体10旋转时，所述旋转组件30未驱动所述镜头组件40，以使所述镜头组件40相对静止于所述壳体10，并通过所述镜头组件40改变通过所述激光发射接收组件20发射的激光光束的传播方向，以使该激光光束传播至探测目标，接着，通过该激光光束在该探测目标上发生反射而形成的激光回波，经由所述镜头组件40传播至所述激光发射接收组件20以被接收而实现激光雷达1的探测工作。

值得注意的是，由于所述镜头组件40是整个所述激光雷达1中重量最大、体积最大的部分，而本实用新型的所述激光雷达1的所述旋转组件30仅驱动所述激光发射接收组件20旋转，却不会驱动所述镜头组件40旋转，因此所述激光雷达1的所述旋转组件30的工作负荷得以大幅降低，并有助于减小所述激光雷达1的磨损。此外，所述激光雷达1的旋转部分(如所述激光发射接收组件20)的转动惯量也大幅变小，使得所述激光雷达1的稳定性和可靠性得以大幅提高。

更具体地，如图2a和图2b所示，所述激光雷达1的所述旋转组件30可以绕着所述旋转组件30的旋转轴线300旋转所述激光发射接收组件20以进行360度旋转，所述镜头组件40对应于所述旋转组件30的所述旋转轴线300，以确保当所述激光发射接收组件20绕着所述旋转轴线300旋转时，所述镜头组件40能够始终对应于所述激光发射接收组件20的发射接收路径，用于改变通过所述激光发射接收组件20发射的激光光束的传播方向，以使通过所述激光发射接收组件20发射的激光光束基本沿着所述旋转轴线300的径向方向向外传播，从而实现所述激光雷达1的360度环视扫描。

可以理解的是，在本实用新型的这个实施例中，所述激光发射接收组件20所发射的激光光束基本沿着所述旋转轴线300的轴向方向传播至所述镜头组件40，而所述镜头组件40对应于所述旋转轴线300，这样当所述激光发射接收组件20绕着所述旋转轴线300旋转时，所述激光发射接收组件20所发射的激光光束就能够始终传播至所述镜头组件40，再经由所述镜头组件40改变该激光光束的传播方向，以使该激光光束基本沿所述旋转轴线300的径向方向传播出所述壳体10。

此外，在本实用新型的这个示例中，如图1所示，所述旋转组件30包括一驱动器31和一旋转平台32，其中所述驱动器31用于驱动所述旋转平台32绕着所述旋转轴线300旋转，所述激光发射接收组件20被设置于所述旋转组件30的所述旋转平台32，以通过所述旋转平台32带动所述激光发射接收组件20绕着所述旋转轴线300旋转。可以理解的是，在本实用新型的这个示例中，所述驱动器31可以但不限于被实施为电动马达。当然，在本实用新型的其他示例中，所述驱动器31也可以被实施为其他类型的作动装置。

值得一提的是，如图1所示，所述激光雷达1的所述镜头组件40包括至少一反射元件41，其中所述至少一反射元件41被对应地设置于所述激光发射接收组件20的发射接收路径，以通过反射的方式改变所述激光发射接收组件20的所述发射接收路径，其中当所述激光发射接收组件20相对于所述壳体10旋转时，所述至少一反射元件41相对静止于所述壳体10，并且所述至少一反射元件41始终对应于所述激光发射接收组件20，使得通过所述激光发射接收组件20发射的激光光束经由所述至少一反射元件41反射以传播至所述激光雷达1的外部。

示例性地，在本实用新型的这个实施例中，如图2a和图2b所示，所述镜头组件40的所述至少一反射元件41包括一第一反射元件411和一第二反射元件412，其中所述第二反射元件412被设置于所述激光发射接收组件20和所述第一反射元件411之间，并且所述第二反射元件412设有一通孔4120，其中当所述激光发射接收组件20绕着所述旋转轴线300旋转时，所述第二反射元件412的所述通孔4120和所述第一反射元件411始终对应于所述激光发射接收组件20，使得通过所述激光发射接收组件20发射的激光光束先穿过所述第二反射元件412的所述通孔4120以传播至所述第一反射元件411，在经由所述第一反射元件411反射回所述第二反射元件412之后，再经由所述第二反射元件412反射以传播出去，也就是说，所述镜头组件40通过二次反射来弯折所述激光发射接收组件20的发射接收路径，使得通过所述激光发射接收组件20发射的激光光束通过所述镜头组件40的二次反射而传播至所述激光雷达1的外部。相应地，被反射回的激光回波则沿着所述激光光束的发射路径原路返回以被所述激光发射接收组件20接收，也就是说，被反射回的该激光回波先经由所述第二反射元件412反射至所述第一反射元件411，接着，当经由所述第一反射元件411反射回所述第二反射元件412时，该激光回波将穿过所述第二反射元件412的所述通孔4120而传播至所述激光发射接收组件20以被接收。

优选地，在本实用新型的这个实施例中，如图2a所示，所述第一反射元件411可以具有一垂直于所述旋转轴线300的平面反射面4111，并且所述第二反射元件412可以具有一第二曲面反射面4121，其中所述第一反射元件411的所述平面反射面4111面向所述激光发射接收组件20和所述第二反射元件412，而所述第二反射元件412的所述第二曲面反射面4121面向所述激光雷达1的外周和所述第一反射元件411，使得通过所述第一反射元件411的所述平面反射面4111反射回的激光光束将被所述第二反射元件412的所述第二曲面反射面4121反射以传播出去，相应地通过所述第二反射元件412的所述第二曲面反射面4121反射回的激光回波将被所述第一反射元件411的所述平面反射面4111反射以穿过所述第二反射元件412的所述通孔4120而被所述激光反射接收组件20接收，从而实现所述激光雷达1的距离探测。

可以理解的是，根据光学反射原理可知，所述第二反射元件412的所述第二曲面反射面4121的曲率可以根据所述激光雷达1的探测范围进行设计，以使通过所述激光雷达1发射的激光光束能够到达适当的探测范围，进而满足探测需求。例如，所述第二反射元件412的所述第二曲面反射面4121可以但不限于被实施为诸如圆锥面、球面、自由曲面以及抛物线曲面等等各种类型的曲面。特别地，所述第二反射元件412的所述第二曲面反射面4121被实施为以所述旋转轴线300为旋转轴的旋转曲面，使得所述第二曲面反射面4121在各个方向上保持一致，以便确保所述激光雷达1在各个方向上发射出的激光光束保持一致，获得准确且一致的探测结果。

更优选地，所述第一反射元件411可以被实施为一平面反射镜，而所述第二反射元件412可以被实施为一曲面反射镜，这样有助于减小所述第一和第二反射元件411、412的重量，进而减小所述激光雷达1的整体重量。当然，在本实用新型的其他示例中，所述第一反射元件411也可以被实施为具有所述平面反射面4111的反射棱镜，而所述第二反射元件412也可以被实施为具有所述第二曲面反射面4121的反射棱镜。

值得注意的是，在本实用新型的这个实施例中，如图1和图2a所示，所述镜头组件40还可以包括至少一透镜42，其中所述至少一透镜42被设置于所述激光发射接收组件20和所述至少一反射元件41之间，并且对应于所述激光发射接收组件20的发射接收路径，其中当所述激光发射接收组件20相对于所述壳体10转动时，所述至少一透镜42相对静止于所述壳体10，并且始终对应于所述激光发射接收组件20的所述发射接收路径，用于对通过所述激光发射接收组件20发射的激光光束进行聚焦，并对通过所述至少一反射元件41反射回的激光回波进行聚焦。这样通过所述至少一透镜42聚焦后的该激光光束的直径将变小，相应地所需的所述至少一反射元件41的尺寸也将减少，有助于减小所述激光雷达1的整体尺寸。与此同时，通过所述至少一透镜42聚焦后的该激光回波的直径也将变小，相应地所述激光发射接收组件20所接收到的激光回波的强度将变大，有助于提高所述激光雷达1的探测精度和探测距离。

示例性地，在本实用新型的这个实施例中，如图2a和图2b所示，所述至少一透镜42被设置于所述至少一反射元件41的所述第二反射元件412和所述激光发射接收组件20之间，并且所述至少一透镜42对应于所述第二反射元件412的所述通孔4120，以使通过所述激光反射接收组件20发射的激光光束先被所述至少一透镜42聚焦后，再穿过所述第二反射元件412的所述通孔4120以传播至所述第一反射元件411的所述平面反射面4111。特别地，当所述第二反射元件412被实施为曲面反射镜时，所述第二反射元件412上远离所述第二曲面反射面4121的一侧将形成一空腔，以便容纳所述至少一透镜42，使得所述激光雷达1的整体结构更加紧凑，有助于减小所述激光雷达1的整体尺寸。

当然，在本实用新型的其他示例中，所述至少一透镜42也可以被设置于所述第一反射元件411和所述第二反射元件412之间，使得通过所述激光发射接收组件20发射的激光光束先通过所述第二反射元件412的所述通孔4120，在经由所述至少一透镜42聚焦之后，再被所述第一反射元件411反射回所述第二反射元件412。

值得注意的是，所述激光雷达1的所述镜头组件40还可以包括一滤光元件(图中未示出)，其中所述滤光元件可以被设置于所述至少一透镜42和所述激光发射接收组件20之间，用于过滤该激光回波中的杂光，以提高所述激光雷达1的探测精度。

附图3示出了根据本实用新型的上述实施例的所述激光雷达的一个第一变形实施方式，其中所述至少一反射元件41的所述第一反射元件411具有第一曲面反射面4112，并且所述第二反射元件412具有第二曲面反射面4121，其中所述第一反射元件411的所述第一曲面反射面4112面向所述激光发射接收组件20和所述第二反射元件412，所述第二反射元件412的所述第二曲面反射面4121面向所述激光雷达1的外周和所述第一反射元件41。这样根据光学反射原理可知，通过所述激光发射接收组件20发射的相邻的激光光束在被所述第一反射元件411的所述第一曲面反射面4112反射时，两者之间的间隙将变大，同样相邻的激光光束在被所述第二反射元件412的所述第二曲面反射面4112反射时，两者之间的间隙将进一步变大，有助于扩大所述激光雷达1的探测范围。

值得注意的是，在本实用新型的这个第一变形实施方式中，所述第一和第二反射元件411、412均可以被实施为一曲面反射镜，并且所述第一和第二反射元件411、412的所述第一和第二曲面反射面4112、4121相互对应，使得该激光光束能够被所述第一反射元件411的所述第一曲面反射面4112反射至所述第二反射元件411的所述第二曲面反射面4121，以通过所述第二曲面反射面4121将该激光光束反射出去。

附图4示出了根据本实用新型的上述实施例的所述激光雷达1的一第二变形实施方式，其中所述镜头组件40的所述至少一反射元件41仅包括具有所述第一曲面反射面4112的所述第一反射元件411，而不包括所述第二反射元件412，其中所述第一反射元件411的所述第一曲面发射面4112面向所述激光发射接收组件20和所述激光雷达1的外周，使得通过所述激光发射接收组件20发射的激光光束直接经由所述第一反射元件411的所述第一曲面反射面4112反射出去，相应地被反射回的激光回波则直接经由所述第一反射元件411的所述第一曲面反射面4112反射回所述激光发射接收组件20而被接收，以实现所述激光雷达1的距离探测目的。换句话说，所述镜头组件40通过一次反射来弯折所述激光发射接收组件20的发射接收路径，使得通过所述激光发射接收组件20发射的激光光束通过所述镜头组件40的一次反射而传播至所述激光雷达1的外部，相应地被反射回的激光回波通过所述镜头组件40的一次反射而被所述激光发射接收组件20接收。

值得一提的是，在本实用新型的这个实施例中，如图1和图5所示，所述激光雷达1的所述激光发射接收组件20可以包括一面板21和至少一激光发射接收器22，其中所述面板21被设置于所述旋转组件30，以通过所述旋转组件30驱动所述面板21绕着所述旋转组件30的所述旋转轴线300旋转，其中所述至少一激光发射接收器22被设置于所述面板21，以通过所述面板21带动所述至少一激光发射接收器22绕着所述旋转轴线300旋转。可以理解的是，每所述激光发射接收器22可以包括一激光发射器221和一激光接收器222，其中所述激光发射器221和所述激光接收器222被并排布置，以通过所述激光发射器221发射激光光束，并通过所述激光接收器222接收相应的激光回波，从而实现所述激光雷达1的距离探测。

可以理解的是，在本实用新型的这个示例中，每所述激光发射接收器22的发射接收路径可以偏向所述旋转组件30的所述旋转轴线300，以使不同的所述激光发射接收器22发射的激光光束在所述镜头组件40的所述至少一透镜42处相交，有助于缩小所述至少一透镜42的径向尺寸；相应地也可以增大所述面板21的面积，以便设置更多数量的所述激光发射接收器22。当然，在本实用新型其他示例中，每所述激光发射接收器22的发射接收路径也可以平行于所述旋转组件30的所述旋转轴线300，甚至还可以稍偏离所述旋转组件30的所述旋转轴线300，本实用新型对此不再赘述。

进一步地，如图2a和图5所示，所述激光发射接收组件20的所述至少一激光发射接收器22包括至少二个所述激光发射接收器22，其中所述至少二激光发射接收器22被设置于所述面板21，并且任意两个所述激光发射接收器22与所述旋转组件30的所述旋转轴线300之间的距离均不相等，其中当所述激光发射接收组件20绕着所述旋转轴线300旋转时，不同的所述激光发射接收器22发射的激光光束不会相互重叠，且发射至不同的位置，有助于获得较大的探测范围，并提高所述激光雷达1的工作效率。当然，在本实用新型的其他示例中，当存在两个所述激光发射接收器22与所述旋转轴线300之间的距离相等时，只需确保这两个所述激光发射接收器22的发射接收路径与所述旋转轴线300之间的夹角不相同，也能够使这两个所述激光发射接收器22分别探测不同的位置，仍能够提高所述激光雷达1的垂直分辨率。

值得注意的是，当所述面板21被设置于所述旋转组件30时，所述旋转组件30的所述旋转轴线300将穿过所述面板21，本实用新型的这个实施例将所述旋转轴线300与所述面板21相交的点定位为所述面板21的旋转轴心210，也就是说，所述激光发射接收器22与所述旋转轴线300之间的距离等于所述激光发射接收器22与所述旋转轴心210之间的距离。可以理解的是，在本实用新型的这个实施例中，所述旋转轴线210可以但不限于被实施为所述面板21的中心。当然，在本实用新型的其他示例中，所述旋转轴线210也可以被实施为所述面板21上的任一点。

优选地，如图5所示，所述激光发射接收组件20的所述至少二激光发射接收器22沿所述旋转组件30的所述旋转轴线300的径向方向被设置于所述面板21，以在所述面板21上形成至少二激光发射接收器列220，其中每所述激光发射接收器列220包括至少一个所述激光发射接收器22，并且任意两所述激光发射接收器列220中所有的所述激光发射接收器22在所述旋转轴线300的径向方向上相互错位，以确保任意两个所述激光发射接收器22与所述旋转组件30的所述旋转轴线300之间的距离均不相同。

值得注意的是，由于所述激光发射接收组件20中所有的所述激光反射接收器22在所述旋转轴线300的径向方向上相互错位，使得任意两个所述激光发射接收器22与所述旋转组件30的所述旋转轴线300之间的距离均不相同，因此当所述激光发射接收组件20绕着所述旋转轴线300旋转时，每个所述激光发射接收器22所发射的激光光束将传播至某一垂直区域内的不同位置，以对所述激光雷达1在该垂直区域的分辨率进行补充，有助于提高所述激光雷达1的垂直分辨率。

示例性地，如图5所示，所述激光发射接收组件20包括两个所述激光发射接收器列220，并且每所述激光发射接收器列220包括两个所述激光发射接收器22，其中两个所述激光发射接收器列220中的所述激光发射接收器22相互错位，也就是说，任意两个所述激光发射接收器22与所述面板21的所述旋转轴心210之间的距离互不相同。当使用所述激光雷达1进行扫描探测时，所述旋转组件30驱动所述激光发射接收组件20绕着所述旋转轴线300旋转，则在t1时刻所述激光发射接收组件20的所述激光发射接收器22所处的位置如图6a所示；而在t2时刻所述激光发射接收组件20的所述激光发射接收器22所处的位置如图6b所示的实线位置；也就是说，从t1至t2时刻，所述激光发射接收器22由图6b所示的虚线位置移动至图6b所示的实线位置。

由此可知，当所述旋转组件30驱动所述激光发射接收组件20绕着所述旋转轴线300进行360度旋转时，任意两个所述激光发射接收器列220将在每一方位处相互重叠。而因为任意两个所述激光发射接收器22与所述旋转轴线330之间的距离互不相同，所以当两个所述激光发射接收器列220在某一方位处相互重叠时，不同的所述激光发射接收器220也不会相互重叠，反而使每个所述激光发射接收器列220中的两个所述激光发射接收器22之间的径向距离(即两者在所述旋转轴心210的径向方向上的距离)大于两个所述激光发射接收器列220中相邻的两个所述激光发射接收器22之间的径向距离(即两者在所述旋转轴心210的径向方向上的距离)，有助于提高所述激光雷达1在该方位处的垂直分辨率。

此外，由于任意两个所述激光发射接收器22在所述旋转轴线300的径向方向相互错位，使得任意两个相邻的所述激光发射接收器22之间的真实距离(即任意两个所述激光发射接收器22在所述面板21上的物理距离)远大于在所述旋转轴线300的径向方向上相邻的两个所述激光发射接收器22之间的径向距离，因此本实用新型的这个实施例在确保所述激光雷达1具有较大的垂直分辨率的同时，也能够有效地避免相邻的所述激光发射接收器22发生相互干扰，有助于提高所述激光雷达1的可靠性和探测精度。

特别地，由于任意两个所述激光发射接收器22在所述旋转轴线300的径向方向相互错位，使得相邻的两个所述激光发射接收器22之间的径向距离可以摆脱每所述激光发射接收器22的自身尺寸的限制，因此相邻的两个所述激光发射接收器22之间的径向距离理论上可以无限小，以最大限度地提高所述激光雷达1的垂直分辨率，而不必担心因相邻的两个所述激光发射接收器22之间的径向距离过小而导致两者的光信号相互干扰。

附图7示出了根据本实用新型的上述实施例的所述激光雷达1的所述激光发射接收组件20的一个变形实施方式，其中所述激光反射接收组件20中所有的所述激光发射接收器22在所述面板21上沿螺旋线200(如图7中的虚线)分布，并且所述面板21的所述旋转轴心210位于所述螺旋线200的中心，使得任意两个所述激光发射接收器22与所述旋转轴心210之间的距离各不相同。

优选地，如图7所示，在所述螺旋线200上，任意两个相邻的所述激光发射接收器22之间的径向距离保持相等，使得所述激光雷达1在任一方位上所发射的激光光束保持均匀，以便提高所述激光雷达1的可靠性和精度。例如，如图7所示，在所述螺旋线200上每所述激光发射接收器22与所述旋转轴心210(即所述螺旋线200的中心)之间的距离依次为r1、r2、r3、r4、…，则r2-r1＝r3-r2＝r4-r3＝…＝常数c。可以理解的是，所述常数c的大小将直接决定着所述激光雷达1的垂直分辨率，并且所述常数c的数值越小，所述激光雷达1的垂直分辨率就越大。

更优选地，所有的所述激光发射接收器22同时沿所述旋转轴线300的径向方向排列，以在所述面板21上形成若干个所述激光发射接收器列220。这样在旋转所述激光发射接收组件20时，不同的所述激光发射接收器列220中的所述激光发射接收器22相互补充，有助于大幅提高所述激光雷达1的垂直分辨率。

示例性地，如图7所示，所述激光发射接收组件20中所有的所述激光发射接收器列220呈米字型分布，其中每个所述激光发射接收器列220包括四个所述激光发射接收器22，并且所有的所述激光发射接收器22沿着所述螺旋线200分布。当然，在本实用新型的其他示例中，所述激光发射接收组件20中所有的所述激光发射接收器列220也可以呈诸如十字型分布等等其他类型的分布，本实用新型对此不再一一赘述。

值得一提的是，根据本实用新型的上述实施例，如图1和图2a所示，所述激光雷达1的所述壳体10具有一容纳腔11，其中所述激光发射接收组件20、所述旋转组件30以及所述镜头组件40均位于所述容纳腔11内，以防因外部环境的干扰而影响所述激光雷达1的正常工作。

进一步地，所述壳体10还具有一环形视窗12，其中所述环形视窗12以所述旋转轴线300为轴环绕在所述镜头组件40周围，也就是说，所述壳体10的所述环形视窗12对应于所述镜头组件40，使得经由所述镜头组件40反射的激光光束可透过所述壳体10的所述环形视窗12而传播出所述激光雷达1，与此同时，被反射回的激光回波可透过所述壳体10的所述环形视窗12而传播至所述镜头组件40，以经由所述镜头组件40反射至所述激光发射接收组件20而被接收。

可以理解的是，所述壳体10的所述环形视窗12可以但不限于被实施为由诸如透明塑料、玻璃等等透明材料制成。在本实用新型的其他示例中，所述壳体10的所述环形视窗12也可以由半透明材料制成，只要允许该激光光束和该激光回波透过即可，本实用新型对此不作进一步限制。特别地，所述壳体10的所述环形视窗12上还可以贴附滤光膜(图中未示出)，用于过滤被反射回的该激光回波中的杂光，以提高所述激光发射接收组件20所接收到的激光回波的纯度，有助于提高所述激光雷达1的探测精度。

根据本实用新型的另一方面，本实用新型的一实施例提供了一激光雷达的扫描方法。具体地，如图8所示，所述激光雷达1的扫描方法包括步骤：

s610：通过所述激光雷达1的旋转组件30绕着所述旋转组件30的旋转轴线300旋转所述激光雷达1的激光发射接收组件20，以使所述激光发射接收组件20相对于所述激光雷达1的壳体10转动；

s620：通过所述激光雷达1的镜头组件40转向由所述激光发射接收组件20发射的激光光束，以使该激光光束传播出所述壳体10，其中所述镜头组件40相对静止于所述壳体10；以及

s630：通过所述镜头组件40转向被反射回的激光回波，以使所述激光发射接收组件20接收该激光回波，使得所述激光雷达1进行扫描。

值得注意的是，在本实用新型的这个示例中，如图8所示，所述步骤s620可以包括步骤：

s621：通过所述镜头组件40的至少一透镜42，对通过所述激光发射接收组件20发射的激光光束进行聚焦，其中所述至少一透镜42相对静止于所述壳体10；和

s622：通过所述镜头组件40的至少一反射元件41，对被聚焦后的激光光束进行反射，以改变该激光光束的传播方向，其中所述至少一反射元件41相对静止于所述壳体10。

进一步地，在本实用新型的一示例中，所述步骤s622可以包括步骤：

通过所述至少一反射元件41的第一反射元件411的平面反射面4111，将通过所述激光发射接收组件20发射的激光光束反射至所述至少一反射元件41的第二反射元件412的第二曲面反射面4121；和

通过所述第二反射元件412的所述第二曲面反射面4121将经由所述平面反射面4111反射的激光光束反射出所述壳体10。

当然，在本实用新型的另一示例中，所述步骤s622也可以包括步骤：

通过所述至少一反射元件41的第一反射元件411的第一曲面反射面4112，将通过所述激光发射接收组件20发射的激光光束反射至所述至少一反射元件41的第二反射元件412的第二曲面反射面4121；和

通过所述第二反射元件412的所述第二曲面反射面4121将经由所述第一曲面反射面4112反射的激光光束反射出所述壳体10。

此外，在本实用新型的又一示例中，所述步骤s622也可以包括步骤：

通过所述至少一反射元件41的第一反射元件411的第一曲面反射面4112，将通过所述激光发射接收组件20发射的激光光束反射出所述壳体10。

值得一提的是，根据本实用新型的一示例，在所述步骤s610中，所述激光发射接收组件20包括一面板21和至少二激光发射接收器22，其中所述面板21被设置于所述旋转组件30，以通过所述旋转组件30驱动所述面板21绕着所述旋转轴线300旋转，其中所述至少二激光发射接收器22被错位地设置于所述面板21，以使每所述激光发射接收器22与所述旋转轴线300的距离各不相同。

根据本实用新型的另一方面，本实用新型进一步提供了一种激光雷达系统。具体地，如图9所示，所述激光雷达系统包括：

一激光发射接收组件20，用于发射激光光束，并接收被反射回的激光回波；

一旋转组件30，其中所述激光发射接收组件20被安装于所述旋转组件30，以通过所述旋转组件30旋转所述激光发射接收组件20，使得所述激光发射接收组件20绕着所述旋转组件30的旋转轴线300转动；以及

一镜头组件40，其中所述镜头组件包括至少一反射元件41，其中当所述激光发射接收组件20绕着所述旋转轴线300转动时，所述至少一反射元件41相对静止于所述旋转轴线300，并始终对应于所述激光发射接收组件20的所述发射接收路径，用于通过反射以转向该激光光束，并通过反射以转向该激光回波而被所述激光发射接收组件20接收。

在本实用新型的一示例中，所述镜头组件40的所述至少一反射元件41可以包括一具有第一曲面反射面4112的第一反射元件411，其中所述第一反射元件411相对静止于所述旋转轴线300，并且所述第一反射元件411的所述第一曲面反射面4112面向所述激光发射接收组件20，用于通过一次反射将来自所述激光发射接收组件20的该激光光束反射出所述激光雷达系统。

在本实用新型的一示例中，所述镜头组件40的所述至少一反射元件41可以包括一第一反射元件411和一设有通孔4120的第二反射元件412，其中所述第一和第二反射元件411、412均相对静止于所述旋转轴线300，并且所述第二反射元件412位于所述第一反射元件411和所述激光发射接收组件20之间，其中当所述激光发射接收组件20相对于所述旋转轴线300转动时，所述第二反射元件412的所述通孔4120和所述第一反射元件411始终对应于所述激光发射接收组件20的所述发射接收路径，使得通过所述激光发射接收组件20发射的该激光光束先穿过所述第二反射元件412的所述通孔4120以传播至所述第一反射元件411，在经由所述第一反射元件411反射至所述第二反射元件412之后，再经由所述第二反射元件412反射出所述激光雷达系统。

在本实用新型的一示例中，所述第一反射元件411可以具有一面向所述激光发射接收组件20的第一曲面反射面4112，并且所述第二反射元件412具有一面向所述第一曲面反射面4112的第二曲面反射面4121，使得该激光光束先经由所述第一曲面反射面4112反射至所述第二曲面反射面4121，再经由所述第二曲面反射面4121反射出所述激光雷达系统。

在本实用新型的一示例中，所述第一反射元件411可以具有一面向所述激光发射接收组件20的平面反射面4111，并且所述第二反射元件412具有一面向所述平面反射面4111的第二曲面反射面4121，使得该激光光束先经由所述平面反射面4111反射至所述第二曲面反射面4121，再经由所述第二曲面反射面4121反射出所述激光雷达系统。

在本实用新型的一示例中，所述镜头组件40还可以包括至少一透镜42，其中所述至少一透镜42位于所述至少一反射元件41和所述激光发射接收组件20之间，并相对静止于所述旋转轴线300，用于对通过所述激光发射接收组件20发射的该激光光束和接收的该激光回波进行聚焦。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本实用新型的实施例只作为举例而并不限制本实用新型。本实用新型的目的已经完整并有效地实现。本实用新型的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本实用新型的实施方式可以有任何变形或修改。