CN112585490B - 激光发射模组及其装调方法、激光雷达及智能感应设备 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例涉及雷达技术领域，提供了一种激光发射模组及其装调方法、激光雷达及智能感应设备。激光发射模组包括沿出射激光依次设置的激光发射装置和准直模块，其中，所述激光发射装置用于产生出射激光，所述准直模块用于对所述激光发射装置产生的出射激光准直后出射；所述准直模块包括沿出射激光依次设置的快轴准直模块和慢轴准直模块，其中，所述快轴准直模块用于接收所述激光发射装置产生的出射激光并对所述出射激光在快轴方向进行准直，所述慢轴准直模块用于接收在快轴方向进行准直后的出射激光并对所述出射激光在慢轴方向进行准直后出射。通过上述方式，本发明实施例提高了装调效率。

Description

激光发射模组及其装调方法、激光雷达及智能感应设备
技术领域
本发明实施例涉及雷达技术领域，特别是涉及一种激光发射模组及其装调方法、激光雷达及智能感应设备。
背景技术
激光雷达是以发射激光光束来探测目标物体的位置、速度等特征量的雷达系统，其工作原理是发射模组先向目标发射用于探测的出射光信号，然后接收模组接收从目标物体反射回来的反射光信号，将反射光信号与出射光信号进行比较，处理后可获得目标物体的有关信息，例如距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数。激光雷达至少包括发射模组和接收模组。
本发明的发明人在实现本发明的过程中，发现：现有技术中，激光雷达的发射模组由多个光学部件组成，在将发射模组应用到激光雷达时，需要对发射模组中的各光学部件进行调整，以使出射激光光束的发散角满足要求。该方式装调不便，导致装调效率低。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷，本发明实施例的主要目的在于提供一种激光发射模组及其装调方法、激光雷达及智能感应设备，解决了现有技术中装调效率低的问题。
本发明实施例采用的一个技术方案是：提供一种激光发射模组，包括沿出射激光依次设置的激光发射装置和准直模块，其中，所述激光发射装置用于产生出射激光，所述准直模块用于对所述激光发射装置产生的出射激光准直后出射；所述准直模块包括沿出射激光依次设置的快轴准直模块和慢轴准直模块，其中，所述快轴准直模块用于接收所述激光发射装置产生的出射激光并对所述出射激光在快轴方向进行准直，所述慢轴准直模块用于接收在快轴方向进行准直后的出射激光并对所述出射激光在慢轴方向进行准直后出射。
可选的，所述快轴准直模块包括一片快轴准直透镜，所述慢轴准直模块包括一片慢轴准直透镜。
可选的，所述快轴准直透镜为非球面柱面透镜，所述慢轴准直透镜为球面柱面透镜。
可选的，所述快轴准直透镜和慢轴准直透镜的母线方向互相垂直。
可选的，所述快轴准直透镜对出射激光的会聚能力大于所述慢轴准直透镜对出射激光的会聚能力。
可选的，所述快轴准直透镜设置于快轴准直镜座内；所述慢轴准直透镜设置于慢轴准直镜座内。
可选的，所述激光发射模组还包括基座，所述快轴准直镜座和所述慢轴准直镜座均与所述基座固定连接。
可选的，所述快轴准直镜座包括一第一立板，所述第一立板上开设有用于竖直设置所述快轴准直透镜的第一安装孔。
可选的，所述快轴准直镜座还包括垂直于所述第一立板延伸的第一侧挡板、第二侧挡板和顶挡板，所述第一侧挡板、所述顶挡板和所述第二侧挡板依次连接，构成一空心框体。
可选的，所述快轴准直镜座还包括从所述第一立板、第一侧挡板和第二侧挡板的底部水平延伸出的第一固定板，通过所述第一固定板将所述快轴准直镜座与所述基座固定连接。
可选的，所述快轴准直镜座还包括压板，所述压板设置于所述第一安装孔前侧，用于固定所述快轴准直透镜。
可选的，所述慢轴准直镜座包括一第二立板，所述第二立板上开设有用于竖直设置所述快轴准直透镜的第二安装孔。
可选的，所述慢轴准直镜座还包括从所述第二立板底部水平延伸出的第三固定板，通过所述第三固定板将所述慢轴准直镜座与所述基座固定连接。
可选的，所述慢轴准直镜座还包括垂直于所述第二立板延伸的第三侧挡板和第四侧挡板，所述第三侧挡板、所述第二立板和所述第四侧挡板依次连接，构成一“ㄩ”型框体。
可选的，所述准直模块还包括固定座，所述快轴准直透镜和所述慢轴准直透镜固定于所述固定座，并通过所述固定座与所述基座固定连接。
可选的，所述激光发射装置包括发射板组件和发射板安装座，所述发射板组件固定于一所述发射板安装座，所述发射板组件通过所述发射板安装座固定于所述基座。
可选的，所述发射板组件包括发射板、发射板调节盖和发射板调节座，所述发射板调节盖和所述发射板调节座将所述发射板夹持固定；所述发射板安装座上设有与所述发射板组件的所述发射板调节座配合的安装导轨，所述发射板组件安装于所述安装导轨内且与所述发射板安装座固定连接。
本发明实施例还提供了一种激光发射模组的装调方法，所述方法应用于如上所述的激光发射模组，所述方法包括：调整所述快轴准直透镜和所述慢轴准直透镜之间的距离，并对准所述快轴准直透镜和所述慢轴准直透镜的光轴，将所述快轴准直透镜和所述慢轴准直透镜固定于基座得到所述准直模块；调整所述激光发射装置和所述准直模块之间的位置；当准直后的出射光光束的发散角不大于预设的发散角阈值时，固定所述激光发射装置于基座，得到激光发射模组。
本发明实施例还提供了一种激光雷达，包括如上所述的激光发射模组、分束模组和接收模组；其中，所述激光发射模组用于发射经过准直的出射激光，所述分束模组用于使出射激光穿过后出射到探测区域内，并使与所述出射激光同轴入射的反射激光偏转射向接收模组，所述接收模组用于接收所述反射激光。
本发明实施例还提供了一种智能感应设备，包括如上所述的激光雷达。
本发明实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明实施例提供的激光发射模组中，沿出射激光依次设置激光发射装置和准直模块，将激光发射装置和准直模块组装成一个整体，得到模块化的激光发射模组，该激光发射模组可方便地应用于激光雷达产品中，其装调方便，装调效率高。此外，在准直模块中沿出射激光依次设置快轴准直模块和慢轴准直模块，对出射激光的快慢轴分别准直，快轴准直模块不会对慢轴方向的光线产生偏折，慢轴准直模块也不会对快轴方向的光线产生偏折，两个轴之间互不影响，不会互耦，光调比较容易。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1示出了本发明实施例提供的激光雷达的结构框图；
图2示出了本发明实施例提供的激光发射模组的结构框图；
图3示出了本发明实施例提供的激光发射模组的结构示意图；
图4示出了本发明实施例中快轴准直镜座的结构示意图；
图5示出了本发明另一实施例中快轴准直镜座的结构示意图；
图6示出了本发明实施例中慢轴准直镜座的结构示意图；
图7示出了本发明另一实施例中慢轴准直镜座的结构示意图；
图8示出了放置有快轴准直镜座和慢轴准直镜座的基座的结构示意图；
图9示出了本发明实施例提供的立体光路示意图；
图10示出了本发明实施例提供的快轴方向光路示意图；
图11示出了本发明实施例提供的慢轴方向光路示意图；
图12示出了本发明实施例提供的激光发射模组的装调方法的流程图；
图13示出了本发明实施例提供的激光雷达的装调方法的流程图；
图14示出了本发明实施例提供的激光雷达的结构示意图；
图15示出了本发明另一实施例提供的激光雷达的结构示意图。
具体实施方式中的附图标号如下：
激光雷达100；目标物体200；收发组件10；激光发射模组11；分束模组12；接收模组13；反射镜模组14；聚焦模组15；激光发射装置111；准直模块112；发射板1111；发射板组件1112；发射板安装座1113；发射板调节盖1112a；发射板调节座1112b；安装导轨1113a；快轴准直透镜1121；慢轴准直透镜1122；快轴准直镜座1124；慢轴准直镜座1125；第一立板1124A；第一安装孔1124B；第一侧挡板1124C；第二侧挡板1124D；顶挡板1124F；压板1124G；第一固定板1124E；第二立板1125A；第二安装孔1125B；第三侧挡板1125C；第四侧挡板1125D；第三固定板1125E；分光镜支撑组件121；压块122；接收板座131；反射镜支撑组件141；反射镜盖板142；聚焦镜筒151；基座20；激光发射模组31；发射光学系统32；分束模组33；反射镜模组34；接收光学系统35；接收模组36。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
在本发明的描述中，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”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
图1示出了本发明实施例提供的激光雷达的结构框图，如图1所示，该激光雷达100包括至少一个收发组件10。该收发组件10包括激光发射模组11、分束模组12和接收模组13。其中，激光发射模组11用于发射经过准直的出射激光，分束模组12用于使出射激光穿过后出射到探测区域内，并使与出射激光同轴入射的反射激光偏转射向接收模组13，接收模组13用于接收反射激光。反射激光为出射激光被探测区域内的物体反射后返回的激光。
该激光雷达100还包括基座20，至少一个收发组件10按装调角度固定于基座20上。其中，每个收发组件10在基座20上安装时，都会有一个对应的安装角度，只要按照对应的角度安装到基座20上即可；另外，对于基座20的材质和形状，可以根据实际情况选择，本实施例对此不做限定。
激光发射模组11对准分束模组12，并与基座20固定连接。其中，激光发射模组11和分束模组12在基座20上固定连接时，需要将激光发射模组11和分束模组12对准，使激光发射模组11发射的出射激光能够射向分束模组12，再对二者进行固定；或者，先将其中之一固定，通过调整另一部件的位置，使激光发射模组11发射的出射激光能够射向分束模组12，再对二者进行固定。另外，对于激光发射模组11和基座20的连接，可以是卡扣、螺纹(例如螺钉或螺栓)、销钉、胶粘等连接方式。
其中，激光雷达100可以包括一个收发组件10，也可以包括多个收发组件10，其包括收发组件10的具体数量可以根据实际使用需求而定，本实施例对此不做限定。每个收发组件10的水平视场角有限，当激光雷达100需要较大的水平视场角时，例如，激光雷达100需要达到的水平视场角是120°，则激光雷达100可以采用四个视场角为30°的收发组件10，并将多个收发组件10沿水平方向拼接。
具体的，激光雷达100的激光发射模组11发出的出射激光在经过分束模组12之后，向探测区域发射，当探测区域内存在目标物体200时，该出射激光被目标物体200反射，得到反射激光，该反射激光在返回时进入分束模组12，分束模组12将该反射激光偏转向接收模组13，再由接收模组13接收。
下面对激光发射模组11的具体结构进行详细描述。
图2示出了本发明实施例提供的激光发射模组的结构框图，图3示出了本发明实施例提供的激光发射模组的结构示意图，如图2和图3所示，该激光发射模组11包括沿出射激光依次设置的激光发射装置111和准直模块112，激光发射装置111用于产生出射激光，准直模块112用于对激光发射装置111产生的出射激光准直后出射，准直模块112设置于激光发射模组11和分束模组12之间，发射光信号在经过准直模块112准直后，射向分束模组12。激光发射装置111和准直模块112之间的位置相对固定。
如图3所示，激光发射装置111固定于基座20上。可选的，激光发射装置111包括以下任一种：半导体激光发射装置111、光纤激光发射装置111。本实施例中，激光发射装置111包括发射板组件1112和发射板安装座1113，发射板组件1112固定于发射板安装座1113，发射板组件1112通过发射板安装座1113固定于基座20。发射板组件1112包括发射板1111、发射板调节盖1112a和发射板调节座1112b，发射板调节盖1112a和发射板调节座1112b将发射板1111夹持固定。发射板安装座1113上设有与发射板组件1112配合的安装导轨1113a，发射板组件1112安装于安装导轨1113a内且与发射板安装座1113固定连接。
发射板安装座1113和基座20的固定方式包括卡扣固定、螺纹固定、销钉固定和胶粘固定中的一种或多种。
准直模块112包括沿出射激光依次设置的快轴准直模块和慢轴准直模块，其中，快轴准直模块用于接收激光发射装置111产生的出射激光并对出射激光在快轴方向进行准直，慢轴准直模块用于接收在快轴方向进行准直后的出射激光并对出射激光在慢轴方向进行准直后出射。
激光发射装置111的快慢轴方向的发光尺寸和发散角不一致，实际应用时，快慢轴分别对应水平和垂直方向，根据需求使得这两个方向上的远场光斑成特定比例。为了分别使得两个方向上达到不同的效果，需要使激光发射装置111快慢轴方向上焦距不同。现有技术中快慢轴准直的方式有光纤和球透镜组、单独的球透镜组等方式。光纤和球透镜组的方式，由于光纤微小，导致光调难度大、光调标准不易制定；球透镜组的方式，快慢轴方向由于焦距相同，无法对于远场光斑比例进行自定义。
因此，针对上述问题，本发明实施例对准直模块112进行了改进设计。本发明实施例中，准直模块112包括沿出射激光依次设置的一片快轴准直透镜1121和一片慢轴准直透镜1122。其中，快轴准直透镜1121为非球面柱面透镜，其为正透镜，最少一个面为柱面，用于对快轴方向的光线进行准直。慢轴准直透镜1122为球面柱面透镜，其为正透镜，最少一个面为柱面，用于对慢轴方向的光线进行准直。快轴准直透镜1121和慢轴准直透镜1122之间的位置相对固定，二者之间的距离可以设定为10-100mm，优选设定为20mm、30mm、40mm。因激光发射装置111和准直模块112之间的位置相对固定，因此激光发射装置111、快轴准直透镜1121和慢轴准直透镜1122之间的位置都是相对固定的。固定后的激光发射模组11作为一个模块化的整体，可以安装应用于激光雷达100中。
快轴准直透镜1121设置于快轴准直镜座1124内，快轴准直镜座1124固定于基座20；慢轴准直透镜1122设置于慢轴准直镜座1125内，慢轴准直镜座1125固定于基座20。快轴准直镜座1124、慢轴准直镜座1125和基座20的固定方式包括卡扣固定、螺纹固定、销钉固定和胶粘固定中的一种或多种。
请同时参考图4所示，图4示出了本发明实施例中快轴准直镜座的结构示意图。本实施例中，快轴准直镜座1124包括第一立板1124A，第一立板1124A上开设有用于竖直设置快轴准直透镜1121的第一安装孔1124B。快轴准直镜座1124还包括从第一立板1124A的底部水平延伸出的第一固定板1124E，通过第一固定板1124E将快轴准直镜座1124与基座20固定连接。
如图5和图8所示，在另一实施例中，快轴准直镜座1124还包括垂直于第一立板1124A延伸的第一侧挡板1124C、第二侧挡板1124D和顶挡板1124F，所述第一侧挡板1124C、所述顶挡板1124F和所述第二侧挡板1124D依次连接，构成一空心框体。第一固定板1124E是从第一立板1124A、第一侧挡板1124C和第二侧挡板1124D的底部水平延伸出的，通过第一固定板1124E将快轴准直镜座1124与基座20固定连接。快轴准直镜座1124还包括压板1124G，压板1124G设置于第一安装孔1124B前侧，用于固定快轴准直透镜1121。
请同时参考图6所示，图6示出了本发明实施例中慢轴准直镜座的结构示意图。慢轴准直镜座1125包括一第二立板1125A，第二立板1125A上开设有用于竖直设置快轴准直透镜1121的第二安装孔1125B。慢轴准直镜座1125还包括从第二立板1125A底部水平延伸出的第三固定板1125E，通过第三固定板1125E将慢轴准直镜座1125与基座20固定连接。
如图7和图8所示，在另一实施例中，慢轴准直镜座1125还包括垂直于第二立板1125A延伸的第三侧挡板1125C和第四侧挡板1125D，第三侧挡板1125C、第二立板1125A和第四侧挡板1125D依次连接，构成一“ㄩ”型框体。
通过将快轴准直镜座1124和慢轴准直镜座1125设计为框架结构，框架结构的侧板可实现挡光的效果，防止相邻的两路收发组件10的出射激光之间有串扰，产生相互影响；例如：第一路收发组件10的激光器发射的出射激光发散角大，出射后易向两侧扩散进入相邻一路收发组件10的准直镜中。
在一些实施例中，准直模块112还可以包括固定座(图中未示出)，快轴准直镜座1124、慢轴准直镜座1125固定于固定座，固定座固定于基座20。
快轴准直透镜1121为平凸柱面透镜、凸平柱面透镜、凸凸柱面透镜、凸凹柱面透镜、凹凸柱面透镜中的一种，慢轴准直透镜1122为平凸柱面透镜、凸平柱面透镜、凸凸柱面透镜、凸凹柱面透镜、凹凸柱面透镜中的一种。
快轴准直透镜1121和慢轴准直透镜1122的母线方向互相垂直。图9示出了本发明实施例提供的立体光路示意图，如图9所示，该实施例中快轴准直透镜1121采用凸平式柱面透镜，慢轴准直透镜1122采用平凸式柱面透镜，快轴准直透镜1121和慢轴准直透镜1122的母线方向如图9中箭头所示，两个母线的方向相互垂直。
图10示出了本发明实施例提供的快轴方向光路示意图，图11示出了本发明实施例提供的慢轴方向光路示意图，如图10所示，快轴方向的非球面柱面透镜对快轴方向光线进行准直，此时Y方向的光线已经是准直光，X方向的光线继续发散，Y方向的准直光经过慢轴的球面柱面透镜没有发生变化；然后，如图11所示，慢轴方向的球面柱面透镜对于X方向的光线进行准直，此时X和Y方向出来的光线都是准直光。
快慢轴两个方向相互独立，慢轴的透镜不会对快轴方向的光线产生偏折作用，快轴的透镜也不会对慢轴方向的光线产生偏折作用。快轴方向初始发光发散角较大，比较难以将光线聚集起来，本发明实施例中，快轴准直透镜1121对出射激光的会聚能力大于慢轴准直透镜1122对出射激光的会聚能力，且通过在快轴方向采用非球面柱面透镜，使出射到远场的光斑不会过于发散。此外，通过快慢轴分别准直的方式，在设计阶段可以任意定义远场光斑的比例情况。各自仅使用一片透镜，容易装调。
进一步地，激光发射模组11在安装调试时，可以使激光发射装置111先发射一个激光光束，该激光光束在经过准直模块112的准直之后发射出去；在调试激光发射模组11时，可以通过测量该准直后的出射激光的光斑大小来计算得到发散角，当该发散角不大于预设的发散角阈值时，则可以确定为当前的激光发射模组11调试完成，否则继续调整发射板1111和准直模块112之间的位置，以使最终的准直后的激光光束的发散角不大于预设的发散角阈值。
安装调试方法为：将快轴准直透镜1121设置于快轴准直镜座1124内，固定快轴准直镜座1124于基座20；将固定有发射板1111的发射板组件1112置于基座20上的发射板安装座1113中，调节发射板1111，观察快轴准直后的出射光光束的质量；将慢轴准直透镜1122设置于慢轴准直镜座1125内，将慢轴准直镜座1125放置于基座20，根据显示屏上光斑质量调节慢轴准直透镜1122的位置，固定慢轴准直镜座1125于基座20。
另一种安装调试方法为：将快轴准直透镜1121设置于快轴准直镜座1124内，慢轴准直透镜1122设置于慢轴准直镜座1125内，将快轴准直镜座1124和慢轴准直镜座1125置于基座20上，调整快轴准直镜座1124和慢轴准直镜座1125之间的距离，并对准快轴准直透镜1121和慢轴准直透镜1122的光轴，然后将快轴准直镜座1124和慢轴准直镜座1125固定于基座20。图8示出了放置有快轴准直镜座和慢轴准直镜座的基座的结构示意图。然后，将固定有发射板1111的发射板组件1112置于基座20上的发射板安装座1113中，通过调整发射板1111和准直模块112之间的位置，观察快慢轴准直后的出射光光束的质量，当两者之间的位置满足准直后的出射光光束的发散角不大于预设的发散角阈值时，固定发射板1111于基座20。
当准直模块包括固定座时，安装调试方法为：将快轴准直透镜1121设置于快轴准直镜座1124内，慢轴准直透镜1122设置于慢轴准直镜座1125内，调整快轴准直镜座1124和慢轴准直镜座1125之间的距离，并对准快轴准直透镜1121和慢轴准直透镜1122的光轴，然后将快轴准直镜座1124和慢轴准直镜座1125固定于固定座。然后将固定有快轴准直镜座1124和慢轴准直镜座1125的固定座固定于基座20。然后，将固定有发射板1111的发射板组件1112置于基座20上的发射板安装座1113中，通过调整发射板1111和准直模块112之间的位置，观察快慢轴准直后的出射光光束的质量，当两者之间的位置满足准直后的出射光光束的发散角不大于预设的发散角阈值时，固定发射板1111于基座20。
在一些实施例中，基座20可以包括第一基座和第二基座，其中第一基座用于固定激光发射装置111和准直模块112，也即使激光发射模组11成为一整体结构。第一基座固定于第二基座上，第二基座还用于安装收发组件10中的其他部件，例如分束模组12、接收模组13等。
分束模组12使出射激光穿过分束模组12后出射，同时使同轴入射的反射激光偏转射向接收模组13。可选的，分束模组12可以包括：中心圆孔反射镜、偏振分光镜、偏振分光平片、组合分光镜(反射镜中心开孔处设置有偏振分光平片)等。
可选的，接收模组13可以包括：探测器和聚焦模块，其中，聚焦模块用于对反射激光进行会聚，探测器用于对经过聚焦模块会聚的反射激光进行接收。可选的，聚焦模块可以包括以下任一种：球透镜、球透镜组、柱透镜组。可选的，探测器可以是雪崩光电二极管(Avalanche Photo Diode，APD)、硅光电倍增管(Silicon photomultiplier，SIPM)、APD阵列、多像素光子计数器(Multi-Pixel Photon Counter，MPPC)、光电倍增管(photomultiplier tube，PMT)、单光子雪崩二极管(single-photon avalanche diode，SPAD)等。
采用柱面透镜，因此两个轴互相不影响，光调容易，两轴之间不会互耦。
图12示出了本发明实施例提供的激光发射模组的装调方法的流程图，如图12所示，该方法应用于如上实施例所述的激光发射模组，该方法包括：
步骤1101：调整所述快轴准直透镜和所述慢轴准直透镜之间的距离，并对准所述快轴准直透镜和所述慢轴准直透镜的光轴，将所述快轴准直透镜和所述慢轴准直透镜固定于基座得到所述准直模块；
步骤1102：调整激光发射装置和准直模块之间的位置；
步骤1103：当准直后的出射光光束的发散角不大于预设的发散角阈值时，固定激光发射装置于基座，得到激光发射模组。
本发明实施例中，首先将快轴准直透镜和慢轴准直透镜之间的位置相对固定，将快轴准直透镜和慢轴准直透镜作为整体的准直模块，然后再调整激光发射装置和准直模块之间的位置，当某位置满足准直后的出射光光束的发散角不大于预设的发散角阈值时，将激光发射装置和准直模块固定在该位置，得到模块化的激光发射模组，该激光发射模组可方便地应用于激光雷达产品中，其装调方便，装调效率高。由于快慢轴都只用一片镜片，装配方便；由于快轴采用非球面柱面透镜，慢轴采用球面柱面透镜，准直效果好；由于快慢轴都采用柱面透镜，因此两个轴互相不影响，光调容易，两轴之间不会互耦。
图13示出了本发明实施例提供的激光雷达的装调方法的流程图，如图13所示，该方法应用于如上实施例所述的激光雷达，该方法可以包括以下步骤：
步骤1201：分束模组与基座为一体结构或固定连接，激光发射模组的出光口对准分束模组的第一端口，并安装固定在基座上。
具体的，在收发组件进行装调时，分束模组与基座为一体结构或不可拆卸的固定连接，接着将激光发射模组的出光口与分束模组的第一端口对准，并安装固定在基座上，该连接可以是卡扣、螺钉、销钉、胶粘等连接方式。
步骤1202：接收模组的入光口对准分束模组的第二端口，获取射向接收模组的反射激光；反射激光是由激光发射模组发出的出射激光从分束模组第一端口入射、第三端口出射后，发射到探测区域内，在探测区域内被目标物体反射得到反射激光，反射激光再从分束模组第三端口入射、经过分束模组偏转后由第二端口出射，射向接收模组。
其中，激光雷达在装调之前，可以预设一个标靶作为目标物体，该标靶与激光雷达的距离为已知的。
具体的，可以利用接收模组的探测器来获取反射激光，该反射激光是激光发射模组发出的出射激光在从分束模组的第一端口进入，并从第三端口出射之后，发射到探测区域内，并在探测区域内被目标物体反射得到，该反射激光再经过分束模组的第三端口入射、第二端口出射之后，射向接收模组。其中，在分束模组和目标物体之间的接收光路与发射光路同轴。
步骤1203：将反射激光与预设的光信号阈值进行对比。
其中，预设的光信号阈值可以是预设的电压信号阈值，还可以是预设的电流信号阈值。
具体的，探测器在得到反射激光之后，可以将该光信号转化成电压信号或者电流信号，之后可以将该电压信号与预设的电压信号阈值进行对比，或者将该电流信号与预设的电压信号阈值进行对比。
步骤1204：当反射激光低于预设的光信号阈值时，则调节接收模组的位置。
以反射激光在探测器上被转化为电压信号为例，当探测器得到对比结果为该电压信号低于预设的电压信号阈值时，则激光雷达可以调节收发组件10中探测器的位置，也即调节接收模组的位置，以使探测器得到的电压信号满足要求。
步骤1205：当反射激光大于或等于预设的光信号阈值时，则确定接收模组的当前位置为接收模组的定位位置。
其中，定位位置指的是接收模组固定的位置，接收模组置于该位置时接收效果佳。
继续以反射激光在探测器上被转化为电压信号为例，当探测器得到的对比结果是该电压信号大于或等于预设的电压信号阈值时，则激光雷达就可以确定探测器的当前位置为探测器的定位位置，也即可以确定接收模组的当前位置为接收模组的定位位置。
步骤1206：根据接收模组的定位位置将接收模组安装固定。
具体的，根据定位位置，将接收模组固定在分束模组上，对于接收模组和分束模组之间的连接，可以是卡扣、螺钉、销钉、胶粘等连接方式。
图14示出了本发明实施例提供的激光雷达的结构示意图，如图14所示，在上述实施例的基础上，本发明实施例的激光雷达100中的收发组件10还包括：反射镜模组14。反射镜模组14置于分束模组12和接收模组13之间，反射激光在经过分束模组12后，经过反射镜模组14反射后射向接收模组13。
经过反射镜模组14的反射激光的光轴可以与发射光信号的光轴平行，还可以有一定角度，本实施例对此不做限定，只要经过反射镜模组14的反射激光可以进入接收模组13即可，实现对接收光路的折叠压缩，减少占用的空间长度，减少占用体积。
具体的，激光发射模组11发出的出射激光在经过分束模组12之后，发射到探测区域，在探测区域被目标物体200反射后得到反射激光，该反射激光在进入分束模组12后射向反射镜模组14，再经过反射镜模组14反射之后射向接收模组13，最后由接收模组13接收。
本实施例提供的激光雷达的装调方法可以包括以下步骤：
步骤1301：分束模组与基座为一体结构或固定连接，激光发射模组的出射光口对准分束模组的第一端口，并安装固定在基座上。
步骤1302：反射镜模组的入光口对准分束模组的第二端口并固定，接收模组的入光口对准反射镜模组的出光口并固定，获取射向接收模组的反射激光；反射激光是由激光发射模组发出的出射激光从分束模组第一端口入射、第三端口出射后，发射到探测区域内，在探测区域内被目标物体反射得到反射激光，反射激光再从分束模组第三端口入射、经过分束模组偏转后由第二端口出射，经过反射镜模组反射后，射向接收模组。
步骤1303：将反射激光与预设的光信号阈值进行对比。
步骤1304：当反射激光低于预设的光信号阈值时，则调节反射镜模组的反射镜的位置。
步骤1305：当反射激光大于或等于预设的光信号阈值时，则确定反射镜模组的反射镜的当前位置为定位位置。
步骤1306：根据反射镜模组的反射镜的定位位置将反射镜安装固定。
本实施例中，分束模组12包括：分光镜支撑组件121和分光镜；分光镜支撑组件121与基座20为一体结构或固定连接，分光镜由分光镜支撑组件121固定。其中，分光镜支撑组件121为立方体结构件，结构件内设置有分光镜安装位，分光镜通过分光镜安装位以预先设定的倾斜角度和位置固定于分光镜支撑组件121内。可选的，分光镜支撑组件121可以是预先设置的与分光镜倾斜角度相同的结构件，其与基座20可以是一体结构或固定连接，以保证分光镜安装时位置的准确性，其材质可以与基座20的材质一样，在安装分光镜时，只需要将分光镜对应装到分光镜支撑组件121上即可，对于分光镜和分光镜支撑组件121之间的连接，可以是卡扣连接、胶粘连接等。可选的，分光镜可以是偏振分光镜、中心开孔的反射镜、半透半反镜等。
分束模组12还可以包括：次分光镜；次分光镜置于分光镜和准直模块112之间；次分光镜由分光镜支撑组件121固定，分光镜支撑组件121内设置有次分光镜安装位，次分光镜通过次分光镜安装位以预先设定的倾斜角度和位置设置于分光镜支撑组件121内；并通过压块122固定。可选的，次分光镜可以是偏振分光棱镜(PBS)。在分束模组12内增设次分光镜，能够分散射向分光镜的偏振光强度，减少局部发热；采用次分光镜将S偏振光滤除时，S偏振光偏转后不会进入接收模组13，避免了滤除的S偏振光对接收模组13的接收影响，提高了探测性能和探测准确性。另，即使分束模组12不包括次分光镜，也能完成收发组件10的收发光信号功能，满足探测性能需求。
反射镜模组14可以包括：反射镜支撑组件141和反射镜；反射镜由反射镜支撑组件141固定。其中，反射镜模组14可以包括至少一个反射镜，该反射镜可以是平面反射镜、柱面反射镜、非球面曲率反射镜等。可选的，反射镜模组14还包括：反射镜盖板142；反射镜固定于反射镜盖板142上，将反射镜盖板142与反射镜支撑组件141固定连接，即可实现反射镜的固定；对于反射镜盖板142和反射镜支撑组件141之间的连接，可以是卡扣连接、胶粘连接等。可选的，分光镜支撑组件121和反射镜支撑组件141对准后固定连接，对于两者之间的连接，可以是卡扣、螺钉、销钉、胶粘等连接方式。
接收模组13与反射镜支撑组件141对准后固定连接。具体的，接收模组13包括：接收板(图中未示出)和接收板座131；接收板由接收板座131固定。具体的，收发组件10还包括：聚焦模组15，聚焦模组15置于接收模组13和反射镜模组14之间，反射激光在经过聚焦模组15会聚后，射向接收模组13。其中，聚焦模组15包括：聚焦镜筒151和聚焦透镜(图中未示出)；聚焦透镜置于聚焦镜筒151内；聚焦镜筒151的一端对准反射镜模组14的出光口，另一端对准接收模组13的入光口。其中，接收模组13和聚焦模组15之间的连接、反射镜模组14和聚焦模组15之间的连接，可以是卡扣、螺钉、销钉、胶粘等连接方式。其中，可以利用接收模组13的接收板来获取反射激光。具体的，接收板可以包括APD、APD阵列、MPPC、SPAD、PMTSIPM中至少一种探测器中的至少一种。其中，接收光路和发射光路同轴。
图15示出了本发明另一实施例提供的收发组件10的结构示意图，如图15所示，该收发组件10包括沿出射激光依次设置的激光发射模组31、发射光学系统32、分束模组33、反射镜模组34、接收光学系统35和接收模组36。其中，激光发射模组31包括发射板，在发射板上设置有用于发射出射激光的发射器；发射光学系统32包括准直模块，用于准直发射器发射的出射激光；分束模组33用于使出射激光穿过后出射到探测区域内，并使与出射激光同轴入射的反射激光偏转射向反射镜模组34；反射镜模组34用于接收经过分束模组12反射的反射激光，并将该反射激光后射向接收光学系统35；接收光学系统35用于会聚反射激光，并将会聚后的反射激光射向接收模组36；接收模组36用于接收反射激光。其中，发射光学系统32、分束模组33、反射镜模组34、接收光学系统35和接收模组36均设置于一整体的收发壳体内，并通过预设结构对各个器件进行限位固定。
本实施例中，激光发射模组31、发射光学系统32、分束模组33、反射镜模组34、接收光学系统35和接收模组36的具体光学组成及结构可参考前述实施例。具体的，激光发射模组31的光学组成及结构可参考前述实施例中的激光发射装置111，发射光学系统32的光学组成及结构可参考前述实施例中的准直模块112，分束模组33的光学组成及结构可参考前述实施例中的分束模组12，反射镜模组34的光学组成及结构可参考前述实施例中的反射镜模组14，接收光学系统35的光学组成及结构可参考前述实施例中的聚焦模组15，接收模组36的光学组成及结构可参考前述实施例中的接收模组13，此处不再赘述。
本实施例中，激光发射模组31设置于一收发壳体内，作为一个模块，发射光学系统32、分束模组33、反射镜模组34、接收光学系统35和接收模组36均设置于一整体的收发壳体内，作为一个单独的模块，上述模块化设计有利于模块化应用，方便光调、组装和替换。
本发明另一实施例还提供了一种激光雷达，所述激光雷达包括上述实施例所述的收发组件10以及扫描模组，扫描模组可以是MEMS振镜(Micro-electro-mechanicalSystem)。所述激光雷达还包括折射镜模组，包括多个折射镜，每个折射镜和收发组件10一一对应设置。收发模组300的出射激光射向对应的折射镜，经折射镜反射后射向MEMS振镜，MEMS振镜将出射激光向外出射至探测区域并进行扫描，探测区域内的物体反射产生的反射激光返回由MEMS振镜接收后，射向折射镜，折射镜将反射激光反射后射向对应的收发组件10，收发组件10接收反射激光。
更进一步的，基于上述激光雷达，本发明实施例提出了一种包含上述实施例中的激光雷达的智能感应设备，该智能感应设备可以是汽车、无人机、机器人以及其他涉及到使用激光雷达进行智能感应和探测的设备。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (15)

1.一种激光发射模组(11)，其特征在于，包括沿出射激光依次设置的激光发射装置(111)和准直模块(112)，其中，所述激光发射装置(111)用于产生出射激光，所述准直模块(112)用于对所述激光发射装置(111)产生的出射激光准直后出射；
所述准直模块(112)包括沿出射激光依次设置的快轴准直模块和慢轴准直模块，其中，所述快轴准直模块用于接收所述激光发射装置(111)产生的出射激光并对所述出射激光在快轴方向进行准直，所述慢轴准直模块用于接收在快轴方向进行准直后的出射激光并对所述出射激光在慢轴方向进行准直后出射；
所述快轴准直透镜(1121)设置于快轴准直镜座(1124)内；所述慢轴准直透镜(1122)设置于慢轴准直镜座(1125)内；
所述快轴准直镜座(1124)包括一第一立板(1124A)，所述第一立板(1124A)上开设有用于竖直设置所述快轴准直透镜(1121)的第一安装孔(1124B)；
所述快轴准直镜座(1124)还包括垂直于所述第一立板(1124A)延伸的第一侧挡板(1124C)、第二侧挡板(1124D)和顶挡板(1124F)，所述第一侧挡板(1124C)、所述顶挡板(1124F)和所述第二侧挡板(1124D)依次连接，构成一空心框体；
所述慢轴准直镜座(1125)包括一第二立板(1125A)，所述第二立板(1125A)上开设有用于竖直设置所述快轴准直透镜(1121)的第二安装孔(1125B)；
所述慢轴准直镜座(1125)还包括垂直于所述第二立板(1125A)延伸的第三侧挡板(1125C)和第四侧挡板(1125D)，所述第三侧挡板(1125C)、所述第二立板(1125A)和所述第四侧挡板(1125D)依次连接，构成一“ㄩ”型框体。
2.根据权利要求1所述的激光发射模组(11)，其特征在于，所述快轴准直模块包括一片快轴准直透镜(1121)，所述慢轴准直模块包括一片慢轴准直透镜(1122)。
3.根据权利要求2所述的激光发射模组(11)，其特征在于，所述快轴准直透镜(1121)为非球面柱面透镜，所述慢轴准直透镜(1122)为球面柱面透镜。
4.根据权利要求3所述的激光发射模组(11)，其特征在于，所述快轴准直透镜(1121)和慢轴准直透镜(1122)的母线方向互相垂直。
5.根据权利要求3所述的激光发射模组(11)，其特征在于，所述快轴准直透镜(1121)对出射激光的会聚能力大于所述慢轴准直透镜(1122)对出射激光的会聚能力。
6.根据权利要求1所述的激光发射模组(11)，其特征在于，所述激光发射模组(11)还包括基座(20)，所述快轴准直镜座(1124)和所述慢轴准直镜座(1125)均与所述基座(20)固定连接。
7.根据权利要求1所述的激光发射模组(11)，其特征在于，所述快轴准直镜座(1124)还包括从所述第一立板(1124A)、第一侧挡板(1124C)和第二侧挡板(1124D)的底部水平延伸出的第一固定板(1124E)，通过所述第一固定板(1124E)将所述快轴准直镜座(1124)与所述基座(20)固定连接。
8.根据权利要求1所述的激光发射模组(11)，其特征在于，所述快轴准直镜座(1124)还包括压板(1124G)，所述压板(1124G)设置于所述第一安装孔(1124B)前侧，用于固定所述快轴准直透镜(1121)。
9.根据权利要求6所述的激光发射模组(11)，其特征在于，所述慢轴准直镜座(1125)还包括从所述第二立板(1125A)底部水平延伸出的第三固定板(1125E)，通过所述第三固定板(1125E)将所述慢轴准直镜座(1125)与所述基座(20)固定连接。
10.根据权利要求6所述的激光发射模组(11)，其特征在于，所述准直模块(112)还包括固定座，所述快轴准直透镜(1121)和所述慢轴准直透镜(1122)固定于所述固定座，并通过所述固定座与所述基座(20)固定连接。
11.根据权利要求6所述的激光发射模组(11)，其特征在于，所述激光发射装置(111)包括发射板组件(1112)和发射板安装座(1113)，所述发射板组件(1112)固定于所述发射板安装座(1113)，所述发射板组件(1112)通过所述发射板安装座(1113)固定于所述基座(20)。
12.根据权利要求11所述的激光发射模组(11)，其特征在于，所述发射板组件(1112)包括发射板(1111)、发射板调节盖(1112a)和发射板调节座(1112b)，所述发射板调节盖(1112a)和所述发射板调节座(1112b)将所述发射板(1111)夹持固定；
所述发射板安装座(1113)上设有与所述发射板组件(1112)的所述发射板调节座(1112b)配合的安装导轨(1113a)，所述发射板组件(1112)安装于所述安装导轨(1113a)内且与所述发射板安装座(1113)固定连接。
13.一种激光发射模组的装调方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1-12任一项所述的激光发射模组，所述方法包括：
调整所述快轴准直透镜和所述慢轴准直透镜之间的距离，并对准所述快轴准直透镜和所述慢轴准直透镜的光轴，将所述快轴准直透镜和所述慢轴准直透镜固定于基座得到所述准直模块；
调整所述激光发射装置和所述准直模块之间的位置；
当准直后的出射光光束的发散角不大于预设的发散角阈值时，固定所述激光发射装置于基座，得到激光发射模组。
14.一种激光雷达(100)，其特征在于，包括根据权利要求1-12任一项所述的激光发射模组(11)、分束模组(12)和接收模组(13)；
其中，所述激光发射模组(11)用于发射经过准直的出射激光，所述分束模组(12)用于使出射激光穿过后出射到探测区域内，并使与所述出射激光同轴入射的反射激光偏转射向接收模组(13)，所述接收模组(13)用于接收所述反射激光。
15.一种智能感应设备，其特征在于，包括权利要求14所述的激光雷达(100)。
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