CN112771403B - 激光雷达 - Google Patents
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Abstract
一种激光雷达，激光雷达包括至少一个收发组件(10)，收发组件(10)包括：发射模组(101)、分束模组(102)、接收模组(103)；发射模组(101)和分束模组(102)之间还设置有至少一个缩束模组(106)，缩束模组(106)用于减小出射光信号的光束直径。该激光雷达的收发组件(10)装调过程中，将发射模组(101)、接收模组(103)依次对准分束模组(102)后固定在基座上；只需要将多个收发组件(10)进行拼接即可，其装调过程简单快速，探测效果好，后期维护方便；缩束模组(106)用于减小出射光信号的光束直径，经过缩束模组(106)的出射光信号，在至少一个方向上光束直径减小，相当于提高了出射光信号的出射能量密度，提高出射光信号的发射效率，提高探测距离和探测效果。
Description
技术领域
本发明涉及激光雷达领域，尤其是涉及一种激光雷达。
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。
现有技术中，同轴光路的激光雷达，其发射口径和接收口径均受限，激光雷达的探测效果和探测距离均受限，无法满足探测需求。
发明内容
基于此，有必要针对上述激光雷达探测效果不佳的问题，提供一种激光雷达。
本申请实施例提供一种激光雷达，所述激光雷达包括至少一个收发组件，所述收发组件包括：发射模组、分束模组、接收模组；
所述发射模组发出的出射光信号在穿过所述分束模组之后，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光信号，所述反射光信号在经过所述分束模组偏转之后，由所述接收模组接收；
所述发射模组和所述分束模组之间还设置有至少一个缩束模组，所述缩束模组用于减小所述出射光信号的光束直径。
可选的，所述缩束模组包括半波片、反射镜和偏振分光片。
可选的，所述出射光信号包括第一出射光信号和第二出射光信号；所述第一出射光信号穿过所述偏振分光片后出射；所述第二出射光信号穿过所述半波片后，由所述反射镜反射后射向所述偏振分光镜，所述偏振分光镜将所述第二出射光信号偏转后出射。
可选的，经过所述缩束模组后向外出射的所述第一出射光信号的中心光轴和向外出射的所述第二出射光信号的中心光轴平行。
可选的，所述偏振分光片和所述半波片在垂直于所述出射光信号的平面上的投影不相交。
可选的，所述偏振分光片和所述半波片沿所述出射光信号的快轴方向或慢轴方向排列。
可选的，所述第一出射光信号和所述第二出射光信号沿快轴方向或慢轴方向的直径为所述出射光信号的1/2，经过所述缩束模组后向外出射的所述第一出射光信号的中心光轴和向外出射的所述第二出射光信号的中心光轴重合。
可选的，所述分束模组包括反射镜，所述反射镜开设有与经过所述缩束模组的所述出射光信号对应的透光孔。
可选的，所述收发组件还包括准直模组，置于所述发射模组和所述分光模组之间，所述准直模组包括快轴准直镜组、慢轴准直镜组和负透镜组，所述快轴准直镜组用于在快轴方向上准直所述出射光信号，所述慢轴准直镜组用于在慢轴方向上准直所述出射光信号，所述负透镜组用于在慢轴方向和/或快轴方向上扩散所述出射光信号。
可选的，所述负透镜组是负柱面镜组，所述负柱面镜组设置于所述慢轴准直镜组的入射侧，且所述负柱面镜组的母线沿慢轴方向设置。
本申请实施例还提供一种激光雷达，所述激光雷达包括至少一个收发组件，所述收发组件包括：发射模组、准直模组、分束模组、接收模组；
所述发射模组发出的出射光信号，经过所述准直模组准直后，穿过所述分束模组发射到探测区域内，在探测区域内被目标物体反射得到反射光信号，所述反射光信号在经过所述分束模组偏转之后，由所述接收模组接收；
所述准直模组包括快轴准直镜组、慢轴准直镜组和负透镜组，所述快轴准直镜组用于在快轴方向上准直所述出射光信号，所述慢轴准直镜组用于在慢轴方向上准直所述出射光信号，所述负透镜组用于在慢轴方向和/或快轴方向上扩散所述出射光信号。
可选的，所述负透镜组是负柱面镜组，所述负柱面镜组设置于所述慢轴准直镜组的入射侧，且所述负柱面镜组的母线沿慢轴方向设置。
可选的，所述负柱面镜组包括一凹柱透镜，所述慢轴准直镜组包括一凸柱透镜。
可选的，所述负透镜组是负柱面镜组，所述负柱面镜组设置于所述快轴准直镜组的入射侧，且所述负柱面镜组的母线沿快轴方向设置。
可选的，所述发射模组和所述分束模组之间还设置有至少一个缩束模组，所述缩束模组用于减小所述出射光信号的光束直径。
可选的，所述缩束模组包括半波片、反射镜和偏振分光片。
可选的，所述出射光信号包括第一出射光信号和第二出射光信号；所述第一出射光信号穿过所述偏振分光片后出射；所述第二出射光信号穿过所述半波片后，由所述反射镜反射后射向所述偏振分光镜，所述偏振分光镜将所述第二出射光信号偏转后出射。
上述激光雷达，该激光雷达包括至少一个收发组件，该收发组件包括发射模组、分束模组、接收模组，在激光雷达对目标区域进行探测时，发射模组发出的出射光信号在穿过分束模组之后，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光信号，该反射光信号在经过分束模组偏转之后，由接收模组接收。激光雷达包括至少一个收发组件，而每个收发组件的发射模组、分束模组、接收模组可在组装前预先调试好，激光雷达整机组装时，只需要将多个收发组件进行拼接，即可满足激光雷达所需的视场角，其装调过程简单快速；维护过程中更换损坏的发射模组或接收模组时，仅需将其中的损坏件更换，并调试对应的一路收发组件即可，无需重调所有发射模组和接收模组，便于产品维护，降低维护成本；每个收发组件分别进行装调，能够确保每一路收发组件的发射和接收效果良好，进而激光雷达的探测效果也能可靠保证。发射模组和分束模组之间还设置有至少一个缩束模组，缩束模组用于减小出射光信号的光束直径，经过缩束模组的出射光信号，在至少一个方向上光束直径减小，相当于提高了出射光信号的出射能量密度，提高出射光信号的发射效率，提高探测距离和探测效果。准直模组包括快轴准直镜组、慢轴准直镜组和负透镜组，负透镜组在慢轴和/或快轴方向扩散出射光信号，占用较小的空间距离，增加了出射光信号在慢轴和/或快轴方向的焦距，减小出射光信号的扩散角，使出射光信号会聚，相当于提到了出射光信号的出射能量密度，提高探测距离和探测效果。
附图说明
图1为本发明一种实施例所述的激光雷达的示意图；
图2为本发明一种实施例所述的激光雷达的收发组件的示意图；
图3为本发明一种实施例所述的激光雷达的收发组件的示意图；
图4为本发明一种实施例所述的激光雷达的收发组件的结构示意图；
图5为本发明一种实施例所述的激光雷达的分束模组和反射镜模组的剖视图；
图6为本发明一种实施例所述的激光雷达的收发组件的结构示意图；
图7为本发明一种实施例所述的激光雷达的收发组件的光学结构示意图；
图8为本发明一种实施例所述的激光雷达的收发组件的结构示意图；
图9为本发明一种实施例所述的激光雷达的底座和扫描组件的结构示意图；
图10为本发明一种实施例所述的激光雷达的硬件组件的结构示意图。
附图标记：
10、收发组件；
101、发射模组；1011、发射板；1012、发射板调节座；1013、发射板调节盖；
102、分束模组；1021、分光镜支撑组件；1022、分光镜；1023、次分光镜；1024、压块；
103、接收模组；1031、接收板座；
104、反射镜模组；1041、反射镜支撑组件；1042、反射镜盖板；1043、反射镜；1044、调节件；
105、准直模组；1051、快轴准直镜筒；1052、慢轴准直镜座；1053、准直镜筒；1054、快轴准直镜组；1055、慢轴准直镜组；1056、负透镜组；
106、聚焦模组；1061、聚焦镜筒；
107、次分束模组；1071、次分光镜支撑组件；
108、缩束模组；1081、半波片；1082、反射镜；1083、偏振分光片。
20、扫描组件；201、振镜模组；2011、振镜；2012、振镜支撑组件；202、折射镜模组；2021、折射镜；2022、折射镜支撑组件；
30、硬件组件；301、支架；302、基板；303、控制板；
400、底板。
具体实施方式
为了便于理解本发明，为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
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地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
参见图1和图2所示，本申请实施例的一种激光雷达，其包括至少一个收发组件10，该收发组件10包括：发射模组101、分束模组102、接收模组103；发射模组101发出的出射光信号在穿过分束模组102之后，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光信号，反射光信号在经过分束模组102偏转之后，由接收模组103接收。
其中，激光雷达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，当激光雷达需要较大的水平视场角时，例如，激光雷达需要达到的水平视场角是120°，则激光雷达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。
另外，分束模组102使出射光信号穿过分束模组102后出射，同时使同轴入射的反射光信号偏转射向接收模组103。
具体的，激光雷达的发射模组101发出的出射光信号在经过分束模组102之后，向目标区域发射，当目标区域内存在目标物体时，该出射光信号被目标物体反射，得到反射光信号，该反射光信号在返回时进入分束模组102，分束模组102将该反射光信号偏转向接收模组103，再由接收模组103接收。
可选的，发射模组101包括：激光器、准直模块；激光器用于产生激光信号；准直模块用于对激光器产生的激光信号准直后作为出射光信号出射。其中，可选的，激光器包括以下任一种：半导体激光器、光纤激光器。可选的，准直模块包括以下任一种：球透镜、球透镜组、柱透镜组、柱透镜加球透镜组、非球面透镜、梯度折射率透镜。
进一步地，发射模组101在安装调试时，可以使激光器先发射一个激光光束，该激光光束在经过准直模块的准直之后发射出去；在调试发射模组101时，可以通过测量该准直后的出射光信号激光光束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发射模组101调试完成，否则继续调整准直模块，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满足要求。
可选的，接收模组103可以包括：探测器和聚焦模块，其中，聚焦模块用于对反射光信号进行会聚，探测器用于对经过聚焦模块会聚的反射光信号进行接收。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。
进一步地，接收模组103在安装调试时，可以在聚焦模块的入口发射一个激光光束，经过聚焦模块后，激光光束在探测器的表面位置会聚时，则可以确定接收模组103调试完成，否则继续对聚焦模块进行调试。
参见图3所示，本申请另一实施例的一种激光雷达，在上述实施例的基础上，该收发组件还包括：反射镜模组104；反射镜模组104置于分束模组102和接收模组103之间，反射光信号在经过分束模组102后，经过反射镜模组104反射后射向接收模组103。
经过反射镜模组104的反射光信号的光轴可以与发射光信号的光轴平行，还可以是有一定角度，本实施例对此不做限定，只要经过反射镜模组104的反射光信号可以进入接收模组103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，发射模组101发出的出射光信号在经过分束模组102之后，发射到探测区域，在探测区域被目标物体反射后得到反射光信号，该反射光信号在进入分束模组102后射向反射镜模组104，再经过反射镜模组104反射之后射向接收模组103，最后由接收模组103接收。
如图4和图5所示，激光雷达还包括：基座100；至少一个收发组件10按装调角度固定于基座100上。其中，每个收发组件10在基座100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100上即可；另外，对于基座100的材质和形状，可以根据实际情况而定，本实施例对此不做限定。
发射模组101对准分束模组102，并与基座100固定连接。其中，发射模组101和分束模组102在基座100上固定连接时，需要将发射模组101和分束模组102对准，使发射模组101发射的出射光信号能够射向分束模组102，再对二者进行固定；另外，对于发射模组101和基座100的连接，可以是卡扣、螺钉、销钉、胶粘等连接方式。
发射模组101包括：发射板支撑组件和发射板1011；发射板1011由发射板支撑组件固定；发射板支撑组件包括发射板调节盖1013和发射板调节座1012，发射板1011由发射板调节盖1013和发射板调节座1012夹持固定，发射板1011对准分束模组102后，将发射板调节座1012固定于基座100上。其中，发射板1011通过发射板调节盖1013和发射板调节座1012夹持固定，将夹持固定后的发射板1011放入基座100上的发射板1011安装位中进行调整，调整完成后，再将发射板调节座1012和基座100进行固定；另外，对于发射板调节座1012和基座100的连接，可以是卡扣、螺钉、销钉、胶粘等连接方式。
收发组件10还包括：准直模组105；准直模组105置于发射模组101和分光模组之间，发射光信号在经过准直模组105准直后，射向分光模组；准直模组105包括快轴准直透镜和慢轴准直透镜；快轴准直透镜通过快轴准直镜筒1051固定于基座100，快轴准直透镜置于快轴准直镜筒1051内；慢轴准直透镜、发射模组101与快轴准直透镜对准后，将慢轴准直透镜和发射模组101固定于基座100上；慢轴准直透镜通过慢轴准直镜座1052固定于基座100，慢轴准直透镜安装于慢轴准直镜座1052上。可选的，快轴准直镜筒1051和基座100之间的连接，可以是卡扣、螺钉、销钉、胶粘等连接方式；可选的，慢轴准直镜座1052和基座100之间的连接，可以是卡扣、螺钉、销钉、胶粘等连接方式。
分束模组102包括：分光镜支撑组件1021和分光镜1022；分光镜支撑组件1021与基座100为一体结构或固定连接，分光镜1022由分光镜支撑组件1021固定。其中，分光镜支撑组件1021为立方体结构件，结构件内设置有分光镜安装位，分光镜1022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1021内。可选的，分光镜支撑组件1021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100可以是一体结构或固定连接，以保证分光镜1022安装时位置的准确性，其材质可以与基座100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1021上即可，对于分光镜1022和分光镜支撑组件1021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102还可以包括：次分光镜1023；次分光镜1023置于分光镜1022和准直模组105之间；次分光镜1023由分光镜支撑组件1021固定，分光镜支撑组件1021内设置有次分光镜1023安装位，次分光镜1023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1021内；并通过压块1024固定。可选的，次分光镜1023可以是偏振分光棱镜(PBS)。在分束模组102内增设次分光镜1023，能够分散射向分光镜1022的偏振光强度，减少局部发热；采用次分光镜1023将S偏振光滤除时，S偏振光偏转后不会进入接收模组103，避免了滤除的S偏振光对接收模组103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102不包括次分光镜1023，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104可以包括：反射镜支撑组件1041和反射镜1043；反射镜1043由反射镜支撑组件1041固定。其中，反射镜模组104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104还包括：反射镜盖板1042；反射镜1043固定于反射镜盖板1042上，将反射镜盖板1042与反射镜支撑组件1041固定连接，即可实现反射镜1043的固定；对于反射镜盖板1042和反射镜支撑组件1041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1021和反射镜支撑组件1041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103与反射镜支撑组件1041对准后固定连接。具体的，接收模组103包括：接收板(图中未示出)和接收板座1031；接收板由接收板座1031固定。具体的，收发组件10还包括：聚焦模组106，聚焦模组106置于接收模组103和反射镜模组104之间，反射光信号在经过聚焦模组106会聚后，射向接收模组103。其中，聚焦模组106包括：聚焦镜筒1061和聚焦透镜(图中未示出)；聚焦透镜置于聚焦镜筒1061内；聚焦镜筒1061的一端对准反射镜模组104的出光口，另一端对准接收模组103的入光口。其中，接收模组103和聚焦模组106之间的连接、反射镜模组104和聚焦模组106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103的接收板来获取反射光信号。具体的，接收板可以包括APD、APD阵列、MPPC、SPAD、PMT SIPM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。
参见图6所示，本申请另一实施例的一种激光雷达，在前述实施例的激光雷达基础上，发射模组和分束模组之间还设置有至少一个缩束模组108，缩束模组108用于减小出射光信号的光束直径。
上述激光雷达，发射模组和分束模组之间还设置有至少一个缩束模组108，缩束模组108用于减小出射光信号的光束直径，经过缩束模组108的出射光信号，在至少一个方向上光束直径减小，相当于提高了出射光信号的出射能量密度，提高出射光信号的发射效率，提高探测距离和探测效果。
缩束模组108包括半波片1081、反射镜1082和偏振分光片1083；出射光信号包括第一出射光信号和第二出射光信号；第一出射光信号穿过偏振分光片1083后向前出射；第二出射光信号穿过半波片1081后，由反射镜1082反射后射向偏振分光镜，偏振分光镜将第二出射光信号偏转后向前出射。经过缩束模组108后向外出射的第一出射光信号的中心光轴和向外出射的第二出射光信号的中心光轴平行。
如图7所示，以偏振分光片1083和半波片1081沿出射光信号的快轴方向排列，且出射光信号为P光为例，进行说明。第一出射光信号P穿过偏振分光片1083后向前出射，第二出射光信号P穿过半波片1081后转换为第二出射光信号S，第二出射光S被反射镜1082反射后射向偏振分光片1083，第二出射光S被偏振分光片1083偏转后向前出射；相当于第二出射光信号出射时至少部分与第一出射光信号出射时重叠，且第一出射光信号和第二出射光信号均没有多余能量损失(假设缩束模组的效率为1)；经过缩束模组108的出射光信号，在快轴方向光束直径减小，而能量没有损失，相当于提到了出射光信号的出射能量密度，提高出射光信号的发射效率，提高探测距离和探测效果。需要说明的是，偏振分光片1083和半波片1081可以在垂直于出射光信号的平面上的任意方向，经过缩束模组108的出射光信号在该方向上光束直径减小。还需要说明的是，出射光信号可以是P光；可以是S光，相应的偏振分光片1083调整为使S光穿过、P光偏转，效果与出射光信号为P光相同；也可以是P光和S光的混合，缩束模组108对混合光中的P光或S光作用减小光束直径，以前述实施例为例，出射光信号中的P光经过缩束模组108后出射，第一出射光信号中的S光被偏振分光片1083偏转后无法出射，第二出射光信号中的S光经过半波片1081后转换为P光，经过反射镜1082反射后射向偏振分光片1083，直接穿过偏振分光片1083无法出射，出射光信号经过缩束模组108后，出射光信号中的S光无法出射，能量损失较大，能量利用率低，同时无法出射的S光在收发组件和激光雷达内多次反射，增加杂散光影响接收模组的探测效果。
进一步优选的，偏振分光片1083和半波片1081沿出射光信号的快轴方向或慢轴方向排列；第一出射光信号和第二出射光信号沿快轴方向或慢轴方向的直径均为出射光信号的1/2，经过缩束模组108后向外出射的第一出射光信号的中心光轴和向外出射的第二出射光信号的中心光轴重合。以前述实施例为例，第一出射光信号和第二出射光信号沿快轴方向的直径为出射光信号的1/2，偏振分光片1083和半波片1081沿出射光信号的快轴方向排列，即沿快轴方向出射光信号的一半为第一出射光信号，另一半为第二出射光信号；第一出射光信号穿过偏振分光片1083后向前出射，其光束直径不变，第二出射光信号经过半波片1081、反射镜1082和偏振分光片1083后向前出射，其光束直径也不变，且第二出射光信号出射时的中心光轴沿快轴方向向上偏移了1/2出射光信号光束直径的距离，出射时第一出射光信号的中心光轴和第二出射光信号的中心光轴重合。该实施例所述的激光雷达，出射光信号经过缩束模组108后光束直径在快轴方向压缩为原来的一半，相当于提到了出射光信号的出射能量密度，提高出射光信号的发射效率；第一出射光信号和第二出射光信号在快轴方向上的光束直径为出射光信号的1/2，且出射时的第一出射光信号和第二出射光信号的中心光轴重合，经过缩束模组108的出射光信号的能量密度分布均匀，有利于对物体进行准确的探测，同时缩束模组108对出射光信号的光束直径压缩效果最好，能量利用率高。需要说明的是，偏振分光片1083和半波片1081沿出射光信号的快轴方向排列时，第一出射光信号和第二出射光信号沿快轴方向的直径均为出射光信号的1/2，此时缩束模组108在快轴方向将出射光信号的光束直径压缩一半；偏振分光片1083和半波片1081沿出射光信号的慢轴方向排列时，第一出射光信号和第二出射光信号沿慢轴方向的直径均为出射光信号的1/2，此时缩束模组108在慢轴方向将出射光信号的光束直径压缩一半。
偏振分光片1083和半波片1081在垂直于出射光信号的平面上的投影不相交。避免出射光信号中的部分光束，经过半波片1081后又射向偏振分光片1083，被偏振分光片1083偏转后无法出射，造成能量浪费。以前述实施例为例，出射光信号为P光，P光穿过半波片1081后转换为S光，出射光信号S射向偏振分光片1083后被偏振分光片1083偏转，无法向前出射，造成出射光信号能量的浪费。
分束模组包括反射镜1082，反射镜1082开设有与经过缩束模组108的出射光信号对应的透光孔。出射光信号经过缩束模组108后，穿过反射镜1082上的透光孔出射；经过缩束模组108后的出射光信号的光束直径缩小，反射镜1082上开设的透光孔的直径也相应减小，只要不遮挡出射光信号即可；同轴返回的反射光信号经过反射镜1082反射后射向接收模组，由于反射镜1082上开设的透光孔减小，经过反射镜1082反射的反射光信号更多，接收模组接收到的反射光信号也更多，探测距离和探测效果都有提高。需要说明的是，分束模组也可以是分光镜、偏振分光平片、偏振分光棱镜等。
参见图8所示，本申请另一实施例的一种激光雷达，在前述实施例的激光雷达基础上，收发组件还包括准直模组105，发射模组发出的出射光信号，经过准直模组105准直后，穿过分束模组发射到探测区域内，在探测区域内被目标物体反射得到反射光信号，反射光信号在经过分束模组偏转之后，由接收模组接收；准直模组105包括快轴准直镜组1054、慢轴准直镜组1055和负透镜组1056，快轴准直镜组1054用于在快轴方向上准直出射光信号，慢轴准直镜组1055用于在慢轴方向上准直出射光信号，负透镜组1056用于在慢轴方向和/或快轴方向上扩散出射光信号。
准直模组105包括快轴准直镜组1054、慢轴准直镜组1055和负透镜组1056，负透镜组1056在慢轴和/或快轴方向扩散出射光信号，占用较小的空间距离，增加了出射光信号在慢轴和/或快轴方向的焦距，减小出射光信号的扩散角，使出射光信号会聚，相当于提到了出射光信号的出射能量密度，提高探测距离和探测效果。
如图7所示，负透镜组1056是负柱面镜组，负柱面镜组设置于慢轴准直镜组1055的入射侧，且负柱面镜组的母线沿慢轴方向设置；用于在慢轴方向先扩散出射光信号，再通过慢轴准直镜组1055准直，增加出射光信号在慢轴方向的焦距；由于出射光信号的扩散角和焦距的乘积为固定值(该固定值由激光器的类型和特性决定)，在占用的空间距离没有增加的情况下，出射光信号在慢轴方向的焦距增加，则出射光信号的扩散角减小，出射光信号会聚，相当于提到了出射光信号的出射能量密度，提高探测距离和探测效果。进一步优选的，负柱面镜组包括一凹柱透镜，慢轴准直镜组1055包括一凸柱透镜；采用较少的光学镜片，实现增加焦距的效果；降低组装和装调难度。
负柱面镜组设置于快轴准直镜组1054的入射侧，且负柱面镜组的母线沿快轴方向设置。用于在快轴方向先扩散出射光信号，再通过快轴准直镜组1054准直，增加出射光信号在快轴方向的焦距，则出射光信号的在快轴方向的扩散角减小，出射光信号会聚，相当于提到了出射光信号的出射能量密度，提高探测距离和探测效果。进一步优选的，负柱面镜组包括一凹柱透镜，快轴准直镜组1054包括一凸柱透镜；降低组装和装调难度。
负透镜组1056也可以同时在快轴方向和慢轴方向对出射光信号进行扩散，负透镜组1056设置于快轴准直镜的入射侧，再分别通过快轴准直镜组1054和慢轴准直镜组1055进行准直，同时在快轴方向和慢轴方向增加出射光信号的焦距，则出射光信号在快轴方向和慢轴方向的扩散角减小，出射光信号会聚，提高了出射光信号的出射能量密度，提高探测距离和探测效果。
需要说明的是，负透镜组1056可以只在快轴方向增加出射光信号的焦距，可以只在慢轴方向增加出射光信号的焦距，也可以在快轴和慢轴方向同时增加出射光信号的焦距。由于快轴方向的出射光信号扩散角小于慢轴方向的出射光信号扩散角，为了减少器件成本，可以只对慢轴方向增加焦距、减小扩散角。
参见图7所示，本申请另一实施例的一种激光雷达，包括前述实施例的激光雷达的收发组件，前述实施例的缩束模组108和前述实施例准直模组105的负透镜组1056。出射光信号通过准直模组105的负透镜组1056，在慢轴方向和/或快轴方向上扩散出射光信号，占用较小的空间距离，在慢轴方向和/或快轴方向上增加焦距、减小扩散角，使出射光信号会聚，相当于提到了出射光信号的出射能量密度，提高探测距离和探测效果。接着，出射光信号通过缩束模组108，在至少一个方向上减小出射光信号的光束直径，相当于提高了出射光信号的出射能量密度，提高出射光信号的发射效率，提高探测距离和探测效果。进一步优选的，分束模组包括反射镜1082，反射镜1082开设有与经过缩束模组108的出射光信号对应的透光孔。出射光信号经过缩束模组108后，穿过反射镜1082上的透光孔出射；经过缩束模组108后的出射光信号的光束直径缩小，反射镜1082上开设的透光孔的直径也相应减小；同轴返回的反射光信号经过反射镜1082反射后射向接收模组，由于反射镜1082上开设的透光孔减小，经过反射镜1082反射的反射光信号更多，接收模组接收到的反射光信号也更多，探测距离和探测效果都有提高。
如图9和图10所示，激光雷达包括多个收发组件10；还包括外壳组件40、硬件组件30和扫描组件20。
外壳组件包括顶盖和底板400，多个收发组件10、硬件组件30和扫描组件20均设置于顶盖和底板400合围而成的空腔内。
硬件组件30包括基板302、控制板303和支架301，支架301包括平台和多个支腿，多个支腿均匀置于平台的下方用于支撑整个平台，支腿的下端与底板400固定连接，基板302和控制板303均固定在支架301上。
扫描组件20包括振镜模组201和折射镜模组202；振镜模组201包括振镜2011和振镜支撑组件2012，振镜2011通过振镜支撑组件2012固定在底板400上；折射镜模组202包括多个折射镜2021，折射镜2021和收发组件10一一对应设置；每个折射镜2021通过折射镜支撑组件2022与底板400固定连接。
收发组件10的出射光信号射向对应的折射镜2021，经折射镜2021反射后射向振镜2011，振镜2011将出射光信号向外出射并进行扫描；目标物体反射产生的反射光信号由振镜2011接收后，射向折射镜2022，折射镜2022将反射光信号反射后射向对应的收发组件10，收发组件10接收反射光信号。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。需要说明的是，本申请的“一实施例中”、“例如”、“又如”等，旨在对本申请进行举例说明，而不是用于限制本申请。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (11)
1.一种激光雷达，其特征在于，所述激光雷达包括至少一个收发组件，所述收发组件包括：发射模组、分束模组、接收模组；
所述发射模组发出的出射光信号在穿过所述分束模组之后，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光信号，所述反射光信号在经过所述分束模组偏转之后，由所述接收模组接收；所述出射光信号包括第一出射光信号和第二出射光信号；
所述发射模组和所述分束模组之间还设置有至少一个缩束模组，所述缩束模组用于减小所述出射光信号的光束直径，从所述缩束模组出射时，所述第一出射光信号和所述第二出射光信号至少部分重叠；所述缩束模组包括半波片、第一反射镜和偏振分光片；所述第一出射光信号穿过所述偏振分光片后出射；所述第二出射光信号穿过所述半波片后，由所述第一反射镜反射后射向所述偏振分光片，所述偏振分光片将所述第二出射光信号偏转后出射；所述偏振分光片和所述半波片在垂直于所述出射光信号的平面上的投影不相交。
2.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，经过所述缩束模组后向外出射的所述第一出射光信号的中心光轴和向外出射的所述第二出射光信号的中心光轴平行。
3.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述偏振分光片和所述半波片沿所述出射光信号的快轴方向或慢轴方向排列。
4.根据权利要求3所述的激光雷达，其特征在于，所述第一出射光信号和所述第二出射光信号沿快轴方向或慢轴方向的直径为所述出射光信号的1/2，经过所述缩束模组后向外出射的所述第一出射光信号的中心光轴和向外出射的所述第二出射光信号的中心光轴重合。
5.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述分束模组包括第二反射镜，所述第二反射镜开设有与经过所述缩束模组的所述出射光信号对应的透光孔。
6.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述收发组件还包括准直模组，置于所述发射模组和所述缩束模组之间，所述准直模组包括快轴准直镜组、慢轴准直镜组和负透镜组，所述快轴准直镜组用于在快轴方向上准直所述出射光信号，所述慢轴准直镜组用于在慢轴方向上准直所述出射光信号，所述负透镜组用于在慢轴方向和/或快轴方向上扩散所述出射光信号。
7.根据权利要求6所述的激光雷达，其特征在于，所述负透镜组是负柱面镜组，所述负柱面镜组设置于所述慢轴准直镜组的入射侧，且所述负柱面镜组的母线沿慢轴方向设置。
8.一种激光雷达，其特征在于，所述激光雷达包括至少一个收发组件，所述收发组件包括：发射模组、准直模组、分束模组、接收模组；
所述发射模组发出的出射光信号，经过所述准直模组准直后，穿过所述分束模组发射到探测区域内，在探测区域内被目标物体反射得到反射光信号，所述反射光信号在经过所述分束模组偏转之后，由所述接收模组接收；所述出射光信号包括第一出射光信号和第二出射光信号；
所述准直模组包括快轴准直镜组、慢轴准直镜组和负透镜组，所述快轴准直镜组用于在快轴方向上准直所述出射光信号，所述慢轴准直镜组用于在慢轴方向上准直所述出射光信号，所述负透镜组用于在慢轴方向和/或快轴方向上扩散所述出射光信号；所述准直模组和所述分束模组之间还设置有至少一个缩束模组，所述缩束模组用于减小所述出射光信号的光束直径，从所述缩束模组出射时，所述第一出射光信号和所述第二出射光信号至少部分重叠；所述缩束模组包括半波片、反射镜和偏振分光片，所述第一出射光信号穿过所述偏振分光片后出射；所述第二出射光信号穿过所述半波片后，由所述反射镜反射后射向所述偏振分光片，所述偏振分光片将所述第二出射光信号偏转后出射；所述偏振分光片和所述半波片在垂直于所述出射光信号的平面上的投影不相交。
9.根据权利要求8所述的激光雷达，其特征在于，所述负透镜组是负柱面镜组，所述负柱面镜组设置于所述慢轴准直镜组的入射侧，且所述负柱面镜组的母线沿慢轴方向设置。
10.根据权利要求9所述的激光雷达，其特征在于，所述负柱面镜组包括一凹柱透镜，所述慢轴准直镜组包括一凸柱透镜。
11.根据权利要求8所述的激光雷达，其特征在于，所述负透镜组是负柱面镜组，所述负柱面镜组设置于所述快轴准直镜组的入射侧，且所述负柱面镜组的母线沿快轴方向设置。
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