CN113433567A - 激光雷达和由激光雷达和照灯系统构成的组合系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种激光雷达，其包括光束发射端和激光接收端。其中，光束发射端包括：至少一个激光器，其用作第一光源并设置用于产生对目标物进行扫描和探测的激光光束；发射镜组，其在光路中设置在所述至少一个激光器下游；分光器，其能够导向可见光光束和激光光束，并且设置在从所述至少一个激光器到发射镜组的光路中。其中，分光器设置成能够引导作为第一光源的所述至少一个激光器发射的激光光束通过发射镜组用于对目标物进行扫描和探测，并且能够引导第二光源发射的可见光光束通过发射镜组用于实现投影、成像和/或照明。还提出一种由激光雷达和照灯系统构成的组合系统。由此简化系统结构，降低组装成本，并易于制造、运行和维护。

Description

激光雷达和由激光雷达和照灯系统构成的组合系统

技术领域

本发明涉及一种激光雷达和由激光雷达和照灯系统构成的组合系统。

背景技术

这里的描述仅提供与本发明有关的背景信息，而不必然地构成现有技术。

随着汽车科技的不断革新，智能车灯和激光雷达已经发展成为便捷生活中不可缺少的技术，改善了人们的出行。目前，汽车正在向节能高效、个性化、智能化和定制化方向发展，这些给汽车照明和汽车安全带来了新的发展空间和机遇。

在使用中，智能车灯可以在行驶中实时表达司机的意图或导航路线辅助驾驶者行驶，能够实现投影效果的智能大灯与传感装置进行有效结合，提前警示提前采取安全措施，减少安全事故的发生。

激光雷达的作用是精确测量目标的位置、形状及状态，从而达到探测、识别、跟踪目标的目的。车载激光雷达可以探测行人以及路障起到及时预警的作用，其作为自动驾驶汽车的“眼睛”，是最重要的传感装置之一，并且在保证自动驾驶和智能驾驶的行车安全方面，起着不可忽视的作用。

智能大灯和激光雷达分属于汽车不同的子系统，这些不同子系统的相互配合，为成功实现自动驾驶和未来高度安全可靠的高级驾驶员辅助系统构建了框架，提供了最智能化的驾驶体验。但是在当前阶段，两个子系统在组成结构和工作原理方面相互独立，而且分别占用了较大的车载空间。此外，现有的面阵雷达发射端存在激光能量不足的缺点，从而导致雷达的探测距离受限，因此也有必要改进现有的3D flash雷达等。

发明内容

本发明的目的在于提出一种激光雷达和由激光雷达和照灯系统构成的组合系统，其能够克服现有技术中的诸多缺点，带来有益的技术效果。

因此，根据本发明的第一方面，提出一种激光雷达，其特征在于，所述激光雷达包括光束发射端和激光接收端，其中，所述光束发射端包括：

至少一个激光器，所述至少一个激光器用作第一光源并设置用于产生对目标物进行扫描和探测的激光光束；

发射镜组，所述发射镜组在光路中设置在所述至少一个激光器下游；和

分光器，所述分光器能够导向可见光光束和激光光束，并且设置在从所述至少一个激光器到发射镜组的光路中，

其中所述分光器设置成能够引导作为第一光源的所述至少一个激光器发射的激光光束通过所述发射镜组用于对目标物进行扫描和探测，并且能够引导第二光源发射的可见光光束通过所述发射镜组用于实现投影、成像和/或照明。

根据本发明的第一方面的一些实施方式，所述分光器能够反射作为第一光源的所述至少一个激光器发射的激光光束和透射第二光源发射的可见光光束。

根据本发明的第一方面的一些实施方式，所述分光器能够透射作为第一光源的所述至少一个激光器发射的激光光束和反射第二光源发射的可见光光束。根据本发明的第一方面的一些实施方式，所述分光器是二向色镜或者分光棱镜。

根据本发明的第一方面的一些实施方式，所述分光器集成在激光雷达的光束发射端的壳体中，并与所述至少一个激光器和发射镜组构成一个预装配的模块化的结构单元。

根据本发明的第一方面的一些实施方式，所述至少一个激光器是发射面激光的光源。

根据本发明的第一方面的一些实施方式，所述光束发射端包括至少一个激光整形模块，所述激光整形模块将所述至少一个激光器发射的激光光束整形成面激光。

根据本发明的第一方面的一些实施方式，所述激光雷达还包括设在从所述至少一个激光器到分光器的光路中的整形合束镜组，所述整形合束镜组设置用于对所述至少一个激光器发射的激光光束进行整形合束。

根据本发明的第一方面的一些实施方式，所述整形合束镜组是透射式整形合束镜组或者反射式整形合束镜组。

根据本发明的第一方面的一些实施方式，所述整形合束镜组是透射式柱面镜、反射式柱面镜或者自由曲面镜。根据本发明的第一方面的一些实施方式，所述整形合束镜组集成在激光雷达的光束发射端的壳体中，并与所述至少一个激光器、所述发射镜组和所述分光器构成一个预装配的模块化的结构单元。

根据本发明的第一方面的一些实施方式，在从所述至少一个激光器到所述整形合束镜组的光路中设有用于对所述至少一个激光器发射的激光光束进行整形的激光整形模块，所述激光整形模块将所述至少一个激光器发射的激光光束整形成面激光。

根据本发明的第一方面的一些实施方式，所述激光接收端包括探测器和接收镜组，所述接收镜组设置用于接收并透射由目标物反射回来的激光光束，并将反射回来的激光光束汇聚到所述激光接收端的探测器上。

根据本发明的第一方面的一些实施方式，所述激光雷达还包括控制模块，所述控制模块与第二光源和/或所述至少一个激光器连接，并对其进行控制。

根据本发明的第一方面的一些实施方式，所述控制模块能够根据获取的目标物的特征信息以闭环控制的方式调节第二光源和/或激光器的发射效果。

根据本发明的第一方面的一些实施方式，设有多个激光器，并且所述控制模块能够选择控制不同数量、位置的激光器和/或特定激光器组合发射激光。

根据本发明的第一方面的一些实施方式，所述激光雷达是车载激光雷达，并且第二光源是汽车照灯的可见光光源，其中所述分光器设置用于将汽车照灯的可见光光源发射的可见光光束引导通过所述发射镜组用于实现投影、成像和/或照明。

根据本发明的第二方面，提出一种由激光雷达和照灯系统构成的组合系统，其中，所述激光雷达是前述的激光雷达，其中所述照灯系统包括用于发射可见光光束的第二光源，其中所述照灯系统的第二光源发射的可见光光束能够利用所述激光雷达的分光器引导通过所述激光雷达的发射镜组用于实现投影、成像和/或照明。

根据本发明的第二方面的一些实施方式，所述激光雷达是车载激光雷达，并且所述第二光源是汽车照灯的可见光光源，其中所述分光器设置用于将汽车照灯的可见光光源发射的可见光光束引导通过所述发射镜组用于实现投影、成像和/或照明。

根据本发明的第二方面的一些实施方式，所述第二光源是汽车的矩阵式智能大灯的可见光光源。

通过本发明提出的激光雷达以及由激光雷达和照灯系统构成的组合系统技术方案，可以显著简化系统的组成结构，而且具有紧凑的结构形式。尤其对于汽车应用情况，显著缩小车载激光雷达系统以及汽车照灯系统占用的体积，节省汽车的装配空间。同时节省车载激光雷达系统以及汽车照灯系统的结构和组装成本，易于制造、运行和维护。由此，一方面为汽车整体外观设计留有充分的自由度，另一方面易于实现模块化和标准化单元，方便整车安装。

附图说明

以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述。在附图中，除非另有说明，相同的附图标记用于表示相同的部件。其中：

图1是提出的激光雷达的一些实施例的光路和组成结构示意图；

图2是如图1所示的激光雷达的一些变型方案的光路和组成结构示意图；

图3是提出的激光雷达的另一些实施例的光路和组成结构示意图；

图4是如图3所示的激光雷达的一些变型方案的光路和组成结构示意图。

具体实施方式

下面参照具体实施例，对本发明的构思进一步详细说明。需要指出，这里列举的实施例仅仅用于清楚地阐述本发明的发明构思，而不应理解成对本发明的限制。在此涉及的激光雷达以及由激光雷达和照灯系统构成的组合系统的技术特征，只要没有违背自然规律或者技术规范，都可以在本发明构思的框架内任意组合或者替换，都在本发明的构思范围内。

需要指出，附图示出的实施例仅作为示例用于具体和形象地解释和说明本发明的构思，其在尺寸结构方面既不必然按照比例绘制，也不构成对本发明构思的限制。在附图中，以实线线条表示激光光束，以虚线线条表示可见光光束。在此，实线线条与虚线线条仅仅用于示意性地区别激光光束和可见光光束，以清楚说明提出的技术方案。

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各个附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。

通过给出的公开内容，提供一种激光雷达，其包括光束发射端和激光接收端。光束发射端包括至少一个激光器、发射镜组和分光器。所述至少一个激光器设置用于产生对目标物进行扫描和探测的激光光束。发射镜组在光路中设置在激光器下游。分光器设置在从激光器到发射镜组的光路中，并且能够导向可见光光束和激光光束。其中，分光器设置成能够引导作为第一光源的所述至少一个激光器发射的激光光束通过发射镜组用于对目标物进行扫描和探测，并且能够引导第二光源发射的可见光光束通过发射镜组用于实现投影、成像和/或照明。

在此，所述激光雷达可以是用于汽车的车载激光雷达。激光雷达以激光作为光源，发射到目标物上。目标物产生漫反射，反射回来的激光被探测器所接收，从而获取目标物的距离、方位、速度和外形等信息，实现对周围环境的三维探测。同样，用于汽车的车载激光雷达通过发射的激光光束，对汽车周围环境以及往来车辆、行人等目标物进行扫描和探测。

在一些实施例中，第二光源可以是照灯系统的可见光光源，尤其是汽车照灯的可见光光源，特别尤其是汽车的矩阵式智能大灯的可见光光源。由此，汽车的照灯系统的可见光光束和激光雷达的激光光束可以共用一个发射镜组，其中照灯系统的可见光光束可以通过发射镜组投影、成像和/或照明，而激光雷达的激光光束可以通过发射镜组对目标物进行扫描和探测。

通过提出的技术方案，例如可以极大程度节省车载激光雷达系统以及汽车照灯系统的结构和组装成本，同时显著缩小车载激光雷达系统以及汽车照灯系统占用的体积，节省汽车的装配空间。由此，一方面为汽车整体外观设计留有充分的自由度，另一方面易于实现模块化和标准化单元，方便整车安装。

图1是提出的激光雷达的一些实施例的光路和组成结构示意图，其中激光雷达主要包括光束发射端3和激光接收端5。在示意性的附图中，光束发射端3和激光接收端5分别在虚线框中示出。在此，光束发射端3构造成具有双重作用的模块组件，既可以投射激光光束，用于对目标物进行扫描和探测，也可以投射可见光光束，例如用于实现投影、成像和/或照明。

如图1所示，激光雷达的光束发射端3例如包括激光器31、分光器33和发射镜组32。激光雷达的激光接收端5包括接收镜组51和探测器52。

在此，激光器31作为激光发生装置，用作第一光源并设置用于产生对目标物进行扫描和探测的激光光束。显然，用作第一光源的激光器31是激光雷达的组成部分。激光器可以选自固体激光器或半导体激光器等类型，例如光纤激光器。激光器31例如可以是红外光源或紫外光源。此外，激光器31可以是面光源，即激光器31直接发射面激光，由此从光束发射端3射出面激光用于扫描和探测。

作为面光源的替代方案，激光器31也可以是点光源或者线光源，即激光器31直接发射点状光斑或者线形光斑。对于激光器31不是面光源的情况，例如为点光源或者线光源的情况，可以选择设置用于对激光器31发射的激光光束进行整形的激光整形模块，通过这种激光整形模块将激光光束例如整形成面激光。最终，从光束发射端3射出面激光，用于对目标物进行扫描和探测。

例如，激光整形模块可以透射由激光器31发射的激光光束，并实现对激光光束的准直、匀化、整形等功能。根据不同设计功能和目的，可以使用准直、匀化、整形这三种功能的一种或多种，例如可以最终形成例如点状光斑、线状光斑或者面状光斑/面激光。例如，激光整形模块可以包括沿着光束的光轴顺序布置的准直镜和匀光片。

通过设置激光整形模块，可以灵活选择和使用激光器类型和光斑形式，提高设计、制造和使用激光雷达的灵活性。因此，本发明提出的技术方案包括但不限于前述的激光器类型，而是可以使用任何能产生并发射适于进行探测和扫描的激光的装置，本发明的构思不限于在此描述的形式。

在一些实施例中，可以在光束发射端3中设置至少一个激光器31，尤其是多个激光器31。在此，为方便技术说明和与其他系统部件进行区分，将光束发射端3的激光器31称为第一光源。也就是说，例如对于车载激光雷达，所述至少一个激光器31整体上用作第一光源。

光束发射端3还包括发射镜组32，其在光路中设置在激光器31下游。也就是说，激光从光束发射端3的激光器31产生后沿着光路传播，然后经过包括发射镜组32在内的其他光学元器件。

在一些实施例中，光束发射端3包括用于对激光器31发射的激光光束进行整形的至少一个激光整形模块。光束发射端3的激光整形模块尤其将由光束发射端3的激光器31发射的激光光束整形成面状光斑/面激光。在此情况下，可以使用通用的激光器31，而将激光光束整形的任务交给光束发射端3的激光整形模块来完成。

另外，如图1所示，在激光雷达的光束发射端3的激光器31到发射镜组32之间的光路中还设有分光器33。也就是说，分光器33设置在从激光器31到发射镜组32的光路中，既能够引导可见光光源8发出的可见光光束，又能够引导激光器31发出的激光光束。也就是说，分光器33在此具有引导可见光光束和激光光束的双重作用。

具体而言，分光器33设置成：能够使作为第一光源的激光器31发射的激光光束引导通过发射镜组32用于对目标物进行扫描探测，并能够使作为第二光源的可见光光源8发射的可见光光束引导通过发射镜组32用于实现投影、成像和/或照明。

在一些实施例中，例如可以采用二向色镜或者分光棱镜作为分光器33。

在此需要指出，作为第二光源的可见光光源8是不同于作为第一光源的激光器31的额外的光源。例如，对于车载激光雷达，第二光源可以是汽车照灯的可见光光源8，尤其是汽车的矩阵式智能大灯的可见光光源8。例如，作为第二光源的可见光光源8可以是LED矩阵，尤其是白光LED矩阵。

因此，作为第二光源的可见光光源8发射的可见光光束和作为第一光源的激光器31发射的激光光束实现共用一个发射镜组32，其中作为第二光源的可见光光源8发射的可见光光束利用分光器33引导通过发射镜组32，从而实现投影、成像和/或照明等功能。例如，可见光光源8发射的可见光光束经过发射镜组32后，实现汽车智能大灯的照明、指示和警告等功能。作为第一光源的激光器31发射的激光光束也利用分光器33引导通过同一个发射镜组32，从而实现对环境或者目标物进行扫描和探测。

由此，通过提出的技术方案，例如简单地实现了汽车智能大灯与车载雷达探测的系统整合，通过共用发射镜组32，能够显著地节省制造、组装、运行和维护成本。同时，汽车智能大灯与车载激光雷达占用的汽车结构空间得以大大缩减，为汽车整体外观设计留有充分的自由度，同时方便安装。

在另一些可选的实施例中，第二光源也可以是激光雷达自身的组成部分，即在激光雷达中额外设置可见光光源8作为第二光源，其发出的可见光光束在射出光束发射端3后用于投影、成像和/或照明，从而在视觉上给出直观的提醒或者警告，或者仅仅用于照明。在此情况下，第二光源也可以集成在激光雷达的光束发射端3的壳体中。

根据具体应用场合的具体性能和结构要求，如图1所示，可以构造分光器33使得作为第一光源的激光器31发射的激光光束透射经过分光器33进入发射镜组32，而作为第二光源的可见光光源8发射的可见光光束从分光器33反射进入发射镜组32。

在一些实施方式中，激光器31、分光器33和发射镜组32既可以构造成一体化结构，也可以构造成分开的部件单独组装。在构造成一体化结构的情况下，能够将光束发射端3预先制成为模块化的结构单元。一方面，这实现了在光学上精确地预先固定和对准光学元器件的光轴，另一方面，大大简化了光束发射端3在激光雷达和汽车中的组装、运行以及维护工作。

在此提出的激光雷达还包括激光接收端5。激光雷达的光束发射端3和激光接收端5可以构造成分别单独制造并分布设置的结构单元。在一些实施例中，也可以考虑将至少一个光束发射端3和至少一个激光接收端5集成为一个构造成单独的结构单元的激光收发模块组。通过构造和布置多个激光收发模块组，能够根据需要实现激光雷达的探测视场的拼接，由此达到激光雷达更大的水平视场角，并可提高重点测试区域的探测精度。

在此，分光器33可以集成在激光雷达的光束发射端3的壳体中，并与光束发射端3的其他零部件或者光学元器件，特别是激光器31和发射镜组32，一起构成一个预装配的模块化的结构单元。或者，也可以选择将分光器33集成在激光收发模块组的壳体中。由此能够简化激光雷达的制造、组装和光学校准过程，并降低相应费用。

在图1示出的实施例中，激光接收端5包括接收镜组51和探测器52。具体地，接收镜组51沿着激光光束的传播方向设置在探测器52之前，从而接收镜组51能够接收并透射从目标物反射回来的激光光束，并将反射回来的激光光束汇聚到激光接收端5的探测器52上。换句话说，激光光束经目标物反射至接收镜组51，接收镜组51导向激光光束至探测器52，探测器52接收激光信号并获取相关信息。

在此，可以使用光电型探测器52或光热型探测器52探测激光信号，例如包括雪崩光电二极管、单光子探测器52或者光电倍增管。但是，探测器52包括但不限于前述类型。任何能够将激光信号转换成电信号的探测器52，均可以用在本发明提出的技术方案中，本发明对此没有限制。

图2是基于图1所示的激光雷达的一些变型方案的光路和组成结构示意图。与图1示出的实施例相比，图2示出的实施例的区别在于：可以适当构造分光器33，使得作为第一光源的激光器31发射的激光光束从分光器33反射进入发射镜组32，而作为第二光源的可见光光源8发射的可见光光束透射经过分光器33进入发射镜组32。

通过合理利用分光器33的反射和透射光学特性，能够更加灵活地设计和实现光路结构和光学元器件布置方式，从而满足特定的应用场合和安装要求，尤其是在应用于汽车的情况下，能够有效节省和充分利用车内安装空间。

图3是提出的激光雷达的另一些实施例的光路和组成结构示意图。

在一些实施例中，激光雷达还可以包括整形合束镜组34，其设置在激光器31到分光器33之间的光路中。如图3所示，由作为第一光源的两个激光器31发射的激光光束首先射到反射式整形合束镜组34上，在整形合束镜组34上经过反射后才入射分光器33，然后经过分光器33进入发射镜组32，接着从发射镜组32射出用于对目标物进行扫描和探测。其中，在经过反射式整形合束镜组34后，由作为第一光源的两个激光器31发射的激光光束可以继续在分光器33上反射或者透射，然后进入到发射镜组32。在所有给出的实施例中，两个激光器仅仅作为示例，也可以根据光学性能和物理结构的需要，选择其他数量的激光器，尤其采用多个激光器。

尽管没有在附图中示出，在一些实施例中也可以考虑，将用于对激光器31发射的激光光束进行整形的激光整形模块设置在从激光器31到整形合束镜组34的光路中，所述激光整形模块将激光器31发射的激光光束特别是整形成面激光。由此，激光光束从激光器31产生后，通过激光整形模块整形成期望的形状，尤其是面激光，然后入射到分光器33，并经过分光器33进入发射镜组32，并最终从光束发射端3以面激光的形式射出，用于对目标物进行探测和扫描。此外，激光器31和对激光器31发射的激光光束进行整形的激光整形模块可以形成预装配的模块化的结构单元，由此简化激光雷达的制造、安装和调试。

与此相应，由作为第二光源的可见光光源8发射的可见光光束直接入射分光器33，并在分光器33处透射或者反射后直接进入发射镜组32，用于实现投影、成像和/或照明。

尤其是，当激光器数量大于等于两个时，可增加整形合束镜组34，利用整形合束镜组34对多个激光光束进行整形合束，形成一束激光。由此，一方面，提高激光的能量值，增大激光雷达的探测距离和范围；另一方面，使探测器的精度仍然可满足探测距离的要求，尤其是在增大雷达的探测距离和范围的前提下，同时保持系统体积小型化。

需要指出，整形合束镜组34可采用多种形式，例如透射式柱面镜、反射式柱面镜或者自由曲面镜等。在图3示出的实施例中，示意地采用了反射式整形合束镜组34，即激光光束经过整形合束镜组34反射到分光器33。

通过使用反射式整形合束镜组34，多个激光器31发射的激光光束通过反射实现整形合束，因此光效更优，没有能量损失。由此，能够根据应用环境或者技术要求，提高激光光束的能量值，增大激光雷达的探测距离和范围。

图4是如图3所示的激光雷达的一些变型方案的光路和组成结构示意图。

与图3示出的实施例相比，图4示出的实施例的区别在于：替代反射式整形合束镜组34，使用了透射式整形合束镜组34。如图4所示，由作为第一光源的两个激光器31发射的激光光束首先入射透射式整形合束镜组34，再透射经过整形合束镜组34后入射分光器33，然后经过分光器33进入发射镜组32，接着从发射镜组32射出用于对目标物进行扫描和探测。其中，在经过透射式整形合束镜组34后，由作为第一光源的两个激光器31发射的激光光束可以继续在分光器33上反射或者透射，然后进入到发射镜组32。

与此相应，由作为第二光源的可见光光源8发射的可见光光束直接入射分光器33，并在分光器33处透射或者反射后直接进入发射镜组32，用于实现投影、成像和/或照明。

通过使用透射式整形合束镜组34，能够获得更加优秀的光束整形效果，尤其是激光能量更加集中。

在一些实施例中，整形合束镜组34可以集成在激光雷达的光束发射端3的壳体中，尤其是与光束发射端3的其他零部件，尤其包括激光器31、分光器33和发射镜组32，一起构成一个结构单元，特别是预装配的模块化的结构单元。

还提出一种由激光雷达和照灯系统构成的组合系统，其中激光雷达采用前述的激光雷达，其中所述照灯系统包括用于发射可见光光束的第二光源，其中所述照灯系统的第二光源发射的可见光光束能够利用所述激光雷达的光束发射端3的分光器33引导通过所述激光雷达的光束发射端3的发射镜组32用于实现投影、成像和/或照明。

在此，在组合系统应用于汽车的情况下，第二光源可以是汽车照灯的可见光光源8，尤其是汽车的矩阵式智能大灯的可见光光源8。由此，对于应用于汽车的情况，汽车照灯系统的可见光光束和车载激光雷达的激光光束可以共享部分光路和光学元器件，尤其是分光器33和发射镜组32。其中，汽车照灯系统、尤其汽车前照灯发射的可见光光束可以在通过发射镜组32后用于投影、成像和/或照明，而激光雷达的激光光束可以在通过发射镜组32后用于对目标物进行扫描和探测。

在另一些实施方式中，第二光源也可以是激光雷达自身的组成部分，即在激光雷达中额外设置可见光光源8作为第二光源，其发出的可见光光束在射出光束发射端3后用于投影、成像和/或照明。因此，激光雷达利用自身集成的可见光光源，能够在视觉上给出直观的提醒或者警告，或者仅仅用于照明。在此情况下，第二光源也可以集成在激光雷达的光束发射端3的壳体中，并且例如根据激光雷达的扫描和探测结构，由控制模块进行控制和调节。

通过提出的由激光雷达和照灯系统构成的组合系统，尤其对于机动车、汽车等应用情况，可以极大程度节省车载激光雷达系统以及汽车照灯系统的结构空间和组装成本，显著缩小车载激光雷达系统以及汽车照灯系统占用的安装体积，节省汽车内部的装配空间。这为汽车整体外观设计留有充分的自由度，同时易于实现模块化和标准化的结构单元，方便整车安装。此外，照灯系统能够简便地采用大孔径和高光效的投影系统，并兼顾前照灯的整体照度值和探测器系统发光面的能量值，由此实现更佳的光学性能。

尽管没有在附图中示出，提出的激光雷达以及由激光雷达和照灯系统构成的组合系统还可以包括控制模块，其设置用于对激光发射和接收进行控制，并通过后期信号数据处理获取目标物的特征信息，和/或用于控制照灯系统的可见光光源8发射和调整可见光光束。

在一些实施例中，根据实际应用需求，控制模块可以构造成相对激光雷达或者由激光雷达和照灯系统构成的组合系统独立的电子装置，在组成结构和布置位置上与激光雷达本体分离，由此例如实现单独设计、制造和安装控制模块，或者实现对激光雷达或者由激光雷达和照灯系统构成的组合系统进行远程控制和数据分析。

在另一些实施例中，也可以选择将控制模块构造成激光雷达或者由激光雷达和照灯系统构成的组合系统的一个组成部分，例如布置在激光雷达壳体中或者与其他光电装置相集成，由此例如在制造和安装激光雷达或者由激光雷达和照灯系统构成的组合系统时，能够获得具备控制组件的功能完整的激光雷达系统或者由激光雷达和照灯系统构成的组合系统。

在一些实施例中，控制模块可以与可见光光源8和/或激光器31连接，并对其进行控制。例如，控制模块可以控制可见光光源8的光参数，包括但不限于可见光光束的光通量、照度、光强、色温、显色性、亮度、光源效率和/或光束角等，此外还可以控制可见光光束的发射时机、角度、时长和/或成像内容。尤其在设有多个激光器31时，控制模块还可以控制发射激光的激光器31的数量、位置和/或特定激光器31组合。

具体地，在设有多个激光器31时，控制模块可选择地控制不同数量、位置的激光器31和/或特定激光器31组合发射激光：当需要探测较远距离的目标物时，可以增加发射激光的激光器31的数量，由此可提高激光的能量值，从而提高激光的探测效果；当需要探测较近距离的目标物时，可以适当减少发射激光的激光器31的数量，例如只用一个或者两个激光器31发射激光，既满足激光探测的需求，也可以节省能耗。此外，可以预设不同激光器的组合，从而针对特定的应用情况，仅运行特定的激光器组合，或者在不同的激光器组合之间切换工作，以达到快速和最佳地调整激光雷达探测和扫描性能的目的。

此外，控制模块还可以控制探测器52接收目标物反射的激光信号并分析获取目标物的特征信息，例如目标物的速度、距离、方位和外形等特征信息。由此，控制模块还可以形成闭环控制回路，即根据获取的目标物的特征信息，自动调节可见光光源8和/或激光器31的发射效果。换句话说，控制模块能够根据获取的目标物的特征信息反馈，调节可见光光源8和/或激光器31发射光束的时机、方式、强度、亮度和/能量效率等，从而能够以闭环控制的方式自动调节可见光光束的投影、成像和/或照明效果，或者调节激光光束的扫描和探测特性，例如激光雷达的视场和/或扫描分辨率。

在另外一些实施例中，控制模块还可以监控可见光光源8、激光器31、和/或探测器52是否处于正常工作状态。当一个或者多个元器件处于非正常工作状态时，可以发出报警。为此，也可以考虑在激光雷达中设置对应的备用元器件。例如设置备用激光器31，当工作激光器31出现故障时，能够通过控制模块调用备用激光器31替换故障激光器31，避免停机维修或者中断正常工作。特别地，也可以设置备用的整形合束镜组34以备故障时替换。

提出的激光雷达以及由激光雷达和照灯系统构成的组合系统特别适用于汽车，即用作车载激光雷达，并且由汽车照灯系统，尤其是汽车的矩阵式智能大灯，与车载激光雷达相结合构成组合系统，其通过子系统之间光学元器件和光路的组合和共享，能够带来汽车内的系统性能、结构以及制造和安装成本方面的诸多技术优点。

需要指出，在此提出的技术方案不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本发明的发明思想的前提下，对上述实施例进行多种变型和修改，而这些变型和修改均属于本发明的保护范围。

Claims (17)

1.一种激光雷达，其特征在于，所述激光雷达包括光束发射端(3)和激光接收端(5)，其中，所述光束发射端(3)包括：

至少一个激光器(31)，所述至少一个激光器(31)用作第一光源并设置用于产生对目标物进行扫描和探测的激光光束；

发射镜组(32)，所述发射镜组(32)在光路中设置在所述至少一个激光器(31)下游；和

分光器(33)，所述分光器(33)能够导向可见光光束和激光光束，并且设置在从所述至少一个激光器(31)到发射镜组(32)的光路中，

其中所述分光器(33)设置成能够引导作为第一光源的所述至少一个激光器(31)发射的激光光束通过所述发射镜组(32)用于对目标物进行扫描和探测，并且能够引导第二光源发射的可见光光束通过所述发射镜组(32)用于实现投影、成像和/或照明。

2.根据权利要求1所述的激光雷达，其中，所述分光器(33)是二向色镜或者分光棱镜。

3.根据权利要求1所述的激光雷达，其中，所述分光器(33)集成在激光雷达的光束发射端(3)的壳体中，并与所述至少一个激光器(31)和发射镜组(32)构成一个预装配的模块化的结构单元。

4.根据权利要求1到3中任一项所述的激光雷达，其中，所述至少一个激光器(31)是发射面激光的光源。

5.根据权利要求1到3中任一项所述的激光雷达，其中，所述光束发射端(3)包括至少一个激光整形模块，所述激光整形模块将所述至少一个激光器(31)发射的激光光束整形成面激光。

6.根据权利要求1到3中任一项所述的激光雷达，其中，所述激光雷达还包括设在从所述至少一个激光器(31)到分光器(33)的光路中的整形合束镜组(34)，所述整形合束镜组(34)设置用于对所述至少一个激光器(31)发射的激光光束进行整形合束。

7.根据权利要求6所述的激光雷达，其中，所述整形合束镜组(34)是透射式整形合束镜组或者反射式整形合束镜组。

8.根据权利要求6所述的激光雷达，其中，所述整形合束镜组(34)集成在激光雷达的光束发射端(3)的壳体中，并与所述至少一个激光器(31)、所述发射镜组(32)和所述分光器(33)构成一个预装配的模块化的结构单元。

9.根据权利要求6所述的激光雷达，其中，在从所述至少一个激光器(31)到所述整形合束镜组(34)的光路中设有用于对所述至少一个激光器(31)发射的激光光束进行整形的激光整形模块，所述激光整形模块将所述至少一个激光器(31)发射的激光光束整形成面激光。

10.根据权利要求1到3中任一项所述的激光雷达，其中，所述激光接收端(5)包括探测器(52)和接收镜组(51)，所述接收镜组(51)设置用于接收并透射由目标物反射回来的激光光束，并将反射回来的激光光束汇聚到所述激光接收端(5)的探测器(52)上。

11.根据权利要求1到3中任一项所述的激光雷达，其中，所述激光雷达还包括控制模块，所述控制模块与第二光源和/或所述至少一个激光器(31)连接，并对其进行控制。

12.根据权利要求11所述的激光雷达，其中，所述控制模块能够根据获取的目标物的特征信息以闭环控制的方式调节第二光源和/或激光器(31)的发射效果。

13.根据权利要求11所述的激光雷达，其中，设有多个激光器(31)，并且所述控制模块能够选择控制不同数量、位置的激光器和/或特定激光器组合发射激光。

14.根据权利要求1到3中任一项所述的激光雷达，其中，所述激光雷达是车载激光雷达，并且第二光源是汽车照灯的可见光光源(8)，其中所述分光器(33)设置用于将汽车照灯的可见光光源(8)发射的可见光光束引导通过所述发射镜组(32)用于实现投影、成像和/或照明。

15.一种由激光雷达和照灯系统构成的组合系统，其中，所述激光雷达是如前述权利要求1到13中任一项所述的激光雷达，其中所述照灯系统包括用于发射可见光光束的第二光源，其中所述照灯系统的第二光源发射的可见光光束能够利用所述激光雷达的分光器(33)引导通过所述激光雷达的发射镜组(32)用于实现投影、成像和/或照明。

16.根据权利要求15所述的组合系统，其中，所述激光雷达是车载激光雷达，并且所述第二光源是汽车照灯的可见光光源(8)，其中所述分光器(33)设置用于将汽车照灯的可见光光源(8)发射的可见光光束引导通过所述发射镜组(32)用于实现投影、成像和/或照明。

17.根据权利要求16所述的组合系统，其中，所述第二光源是汽车的矩阵式智能大灯的可见光光源(8)。

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