CN113567994B - 激光雷达的光学系统和激光雷达系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及激光雷达技术领域，提供了一种激光雷达的光学系统和激光雷达系统，包括：激光发射模块，发射初始光束；分束转换模块，将初始光束分束处理；第一透镜组，包括至少两个焦距不同的聚焦透镜，将分束处理后的光束均进行聚焦；反射镜组，包括至少两个反射镜，将至少两个聚焦光束反射至MEMS扫描模块；MEMS扫描模块，将接收的光束反射至目标，还将接收的目标反射的回光反射给反射镜组；反射镜组将回光反射，回光通过第一透镜组出射至分束转换模块；分束转换模块将接收的回光转换为线偏振光出射；激光接收模块，根据接收的线偏振光输出光探测值。本发明在不降低出光扫描视场角的情况下，提升系统的通光口径，信噪比高，提高光能利用率。

Description

激光雷达的光学系统和激光雷达系统
技术领域
本发明涉及激光雷达技术领域，尤其涉及一种激光雷达的光学系统和激光雷达系统。
背景技术
激光雷达通过向目标对象发射激光光束并接收从目标对象反射的光束来测量目标对象的位置、速度等信息。随着自动驾驶技术的快速发展，MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微机电光学扫描装置)同轴激光雷达由于发射和接收共光路，信噪比高，被广泛应用。
但是，为满足车规震动要求，一般MEMS口径比较小，但因此限制了整个雷达系统的通光口径，这将导致光束回波能量有限，降低了光能利用率，虽然MEMS同轴方案能够减少噪声(环境光)，但是通光口径受到MEMS口径的限制，导致探测距离不是足够远；若增大通光口径，由光学不变量理论可知，增大通光口径必然会导致出光整体扫描视场角降低，减弱整个雷达系统的探测角度。
发明内容
本发明实施例提供了一种激光雷达的光学系统和激光雷达系统。
本发明实施例的第一方面提供了一种激光雷达的光学系统，包括：激光发射模块、分束转换模块、第一透镜组、反射镜组、MEMS扫描模块和激光接收模块；
所述激光发射模块用于向目标发射初始光束；
所述分束转换模块，用于将所述初始光束进行分束处理，并将分束处理后的光束出射给所述第一透镜组；
所述第一透镜组，设置在所述分束转换模块在第一方向出射光束的一侧，包括至少两个焦距不同的聚焦透镜，用于将所述分束处理后的光束均进行聚焦得到至少两个聚焦光束并出射至所述反射镜组；
所述反射镜组，包括至少两个反射镜，每个反射镜与所述第一透镜组内的聚焦透镜一一对应；所述反射镜组用于将接收的所述至少两个聚焦光束均反射至MEMS扫描模块；
所述MEMS扫描模块用于以可控的偏转角度将接收的所述至少两个聚焦光束反射至目标，以对目标进行扫描，还用于接收从目标上反射的回光，并将所述回光反射给所述反射镜组；
所述反射镜组还用于将所述回光反射至所述第一透镜组；所述回光通过所述第一透镜组出射至所述分束转换模块；
所述分束转换模块还用于将接收的回光出射给所述激光接收模块；
所述激光接收模块，设置在所述分束转换模块在第二方向出射光束的一侧，用于根据接收的回光输出光探测值。
可选的，所述激光发射模块包括：激光器组和准直透镜组；
所述激光器组用于向目标发射初始光束；
所述准直透镜组，设置在所述激光器组发射光束的一侧，用于将所述初始光束进行准直并出射。
可选的，所述分束转换模块包括：分束单元和四分之一波片；其中，所述分束单元包括偏振分束镜；
所述分束单元，设置在所述激光发射模块出射光束的一侧，用于将所述初始光束进行分束处理并出射线偏振光至所述四分之一波片，或将所述四分之一波片出射的线偏振光出射至所述激光接收模块；
所述四分之一波片，用于将所述线偏振光转换为圆偏振光，或将所述圆偏振光转换为线偏振光；
其中，所述分束单元、所述四分之一波片和所述第一透镜组均设置在所述第一方向上。
可选的，所述四分之一波片和所述第一透镜组内的每个聚焦透镜均进行双面镀膜。
可选的，所述反射镜组中的每个反射镜均为介质膜反射镜或者金属反射镜。
可选的，所述激光雷达的光学系统还包括：扩束透镜；
所述扩束透镜，用于将所述MEMS扫描模块反射后的至少两个所述聚焦光束均进行扩束处理并出射至目标。
可选的，被所述反射镜组反射的所述至少两个聚焦光束的焦点位置，到所述MEMS扫描模块的中心点的位置的距离均相等。
可选的，被所述反射镜组反射的所述至少两个聚焦光束的焦点中，以所述MEMS扫描模块的中心点为顶点，相邻聚焦光束的焦点之间的夹角等于所述MEMS扫描模块的最大摆动角度的预设倍数。
可选的，所述激光接收模块包括：第二透镜组和光敏探测模块；
所述第二透镜组，包括至少两个焦距相同的聚焦透镜，每个聚焦透镜均用于将接收的所述线偏振光聚焦到所述光敏探测模块上；其中，所述第二透镜组内的聚焦透镜数量与所述第一透镜组内的聚焦透镜数量相同；
所述光敏探测模块，设置在所述第二透镜组出射光束的一侧，包括至少两个光敏探测器，每个所述光敏探测器与所述第二透镜组内的聚焦透镜一一对应；
每个所述光敏探测器均用于接收对应的聚焦透镜聚焦的光束并输出对应的光探测值。
本发明实施例的第二方面提供了一种激光雷达系统，包括信息处理模块，还包括如实施例的第一方面提供的任一项所述的激光雷达的光学系统；
所述信息处理模块用于根据所述激光雷达的光学系统输出的光探测值输出目标信息。
本发明实施例的激光雷达的光学系统和激光雷达系统与现有技术相比存在的有益效果是：
该系统主要包括：激光发射模块、分束转换模块、第一透镜组、反射镜组、MEMS扫描模块和激光接收模块，结构简单，成本低；激光发射模块发射初始光束，分束转换模块将初始光束进行分束处理出射给第一透镜组；第一透镜组包括至少两个焦距不同的聚焦透镜，将所述分束处理后的光束均进行聚焦得到至少两个聚焦光束并出射至反射镜组；反射镜组，包括至少两个反射镜，每个反射镜与第一透镜组内的聚焦透镜一一对应，将接收的所述至少两个聚焦光束均反射至MEMS扫描模块；MEMS扫描模块以可控的偏转角度将接收的所述至少两个聚焦光束反射至目标，以对目标进行扫描，在不降低出光扫描视场角的情况下，增加了从MEMS出光的光束宽度，提升了系统的通光口径，实现了对目标的扫描。
另外，MEMS扫描模块还接收从目标上反射的回光，将回光反射给反射镜组，反射镜组将回光反射至第一透镜组；回光通过第一透镜组出射至分束转换模块；分束转换模块将接收的回光转换为线偏振光并出射给激光接收模块；激光接收模块根据接收的线偏振光输出光探测值，实现了目标的探测，且接收与发射同轴，提高了信噪比，提高了光能利用率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的激光雷达的光学系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的发射初始光束的路径示意图；
图3是本发明实施例提供的聚焦光束的焦点位置示意图；
图4是本发明实施例提供的光束经过扩束透镜的示意图；
图5是本发明实施例提供的接收目标反射的光束的路径示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
参见图1，本实施例提供了一种激光雷达的光学系统。为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。
本实施例的激光雷达的光学系统主要包括：激光发射模块100、分束转换模块200、第一透镜组05、反射镜组06、MEMS扫描模块07和激光接收模块300。
其中，分束转换模块200设置在激光发射模块100出射光束的一侧，且激光发射模块100设置在分束转换模块200的第一方向上，例如激光发射模块100设置在分束转换模块200的水平方向上，或激光发射模块100设置在分束转换模块200的垂直方向上。激光接收模块300设置在分束转换模块200在第二方向出射光束的一侧，即设置在分束转换模块200的第二方向上，例如激光接收模块300设置在分束转换模块200的垂直方向上，或，激光接收模块300设置在分束转换模块200的垂直方向上。
第一透镜组05设置在分束转换模块200在第一方向出射光束的一侧，即设置在分束转换模块200的第一方向上，例如第一透镜组05设置在分束转换模块200的水平方向上，或第一透镜组05设置在分束转换模块200的垂直方向上。第一透镜组05包括至少两个焦距不同的聚焦透镜，反射镜组06包括至少两个反射镜，每个反射镜与第一透镜组05内的聚焦透镜一一对应，即数量相等。
分束转换模块200、第一透镜组05和反射镜组06设置在同一方向上。
实际应用中，为满足车规震动要求，一般MEMS口径比较小，限制了整个雷达系统的通光口径，导致光束回波能量有限，进而导致探测距离不是足够远。另外，现有技术中，在MEMS后增加一个扩束系统，以增大通过口径，但由光学不变量理论可知，增大通光口径，必然会导致出光整体扫描视场角(FOV)降低，减弱整个雷达系统的探测角度。
因此，本实施例提出了一种激光雷达的光学系统，解决同轴MEMS激光雷达系统的通光口径小以及MEMS激光雷达回波口径受限导致测量距离不远的问题。由于同轴激光雷达的发射和接收共光路，接收目标反射光时，只有一个角度的环境光(噪声)进入到雷达系统接收的APD(Avalanche Photo Diode，光敏探测器)通道内，所以具有高信噪比的特点，因此本实施例提供了一种MEMS激光雷达同轴的光学系统。
具体的，激光发射模块100向目标发射初始光束，分束转换模块200将初始光束进行分束处理，并将分束处理后的光束出射给第一透镜组05，例如可以将初始光束分为黄光束和红光束；第一透镜组05将所述分束处理后的光束均进行聚焦得到至少两个聚焦光束并出射至反射镜组06；反射镜组06将接收的所述至少两个聚焦光束均反射至MEMS扫描模块07；MEMS扫描模块07以可控的偏转角度将接收的至少两个聚焦光束进行反射至目标，以对目标进行扫描。本实施例设置在了第一透镜组05和反射镜组06，实现了在不降低出光扫描视场角的情况下，增加了从MEMS出光的光束宽度，提升了系统的通光口径。
MEMS扫描模块07还接收从目标上反射的回光，并将回光反射给反射镜组06；反射镜组06还将所述回光反射至第一透镜组05；回光通过第一透镜组06出射至分束转换模块200，分束转换模块200将接收的回光出射给激光接收模块300，激光接收模块300则根据接收的光输出光探测值，实现了目标的探测，且接收与发射同轴，提高了信噪比，提高了光能利用率。
上述激光雷达的光学系统，在不降低出光扫描视场角的情况下，可以直接提升系统的通光口径，同时提升了光源的光学能利用率，且本实施例发射与接收同轴设计，提高了信噪比。
可选的，本实施例第一透镜组05内的聚焦聚焦透镜面型均可以为非球面、球面和自由曲面中的任意一种。
在一个实施例中，参见图2，激光发射模块100包括：激光器组01和准直透镜组02。
激光器组01用于向目标发射初始光束；准直透镜组02，设置在激光器组01发射光束的一侧，用于将初始光束进行准直，光束以准直光方式出射，保证了激光束的传输质量，滤除干扰。
可选的，激光器组01可以包括至少一个激光器，激光器的发光波长可以为905nm至1550nm，且发光具有较高的偏振特性，例如TE/(TE+TM)>98％，同时具有较高的热稳定性，且功率高，功耗小。激光器可以为半导体激光器，光纤激光器等，在本实施例中不限定激光器的类型。
可选的，准直透镜组02可以为单准直透镜，也可以包括多个准直透镜。
在一个实施例中，分束转换模块200包括：半透半反镜。半透半反镜将将初始光束进行分束处理，一部分光出射至反射镜组06，或将反射镜组06反射过来的回光进行分束处理，一部分光出射至激光接收模块300。
在一个实施例中，参见图2或图5，分束转换模块200包括：分束单元03和四分之一波片04。其中，所述分束单元包括偏振分束镜。
分束单元03、四分之一波片04和第一透镜组05均设置在第一方向上。
分束单元03，设置在激光发射模块100出射光束的一侧，用于将初始光束进行分束处理并出射线偏振光至四分之一波片04，或将四分之一波片04出射的线偏振光出射至激光接收模块300。
分束单元03具有将TE光透过TM光反射的特性，或者将TM光透过TE光反射的特性。示例性的，如图2所示，若激光发射模块100设置在分束单元03的水平方向上，分束单元03则将初始光束的TM光反射，TE光透过至四分之一波片04，并出射出多个光束；若激光发射模块100设置在分束单元03的垂直方向上，分束单元03则将初始光束的TM光透过，TE光反射至四分之一波片04。同理，参见图5，若激光接收模块300设置在分束单元03的水平方向上，分束单元03则将线偏振光的TE光反射，TM光透过至激光接收模块300；若激光接收模块300设置在分束单元03的垂直方向上，分束单元03则将线偏振光的TE光透过，TM光反射至激光接收模块300。
可选的，本实施例的分束单元03可以为偏振分束镜或半透半反镜。优选的，本实施例的分束单元03为偏振分束镜，可以降低光能量的损失。
四分之一波片04，用于将线偏振光转换为圆偏振光，或将所述圆偏振光转换为线偏振光。示例性的，通过四分之一波片04的准直光，在经过第一透镜组05后，将会被聚焦在不同的焦点位置上，如上图2所示。反射镜组06将至少两个聚焦光束均反射到MEMS扫描模块07上，或将所述MEMS扫描模块07反射的光束反射给所述第一透镜组05。
可选的，四分之一波片04和第一透镜组05内的每个聚焦透镜均进行双面镀膜。波片04进行双面镀膜，可以降低波片04对角度和波长敏感性。
可选的，反射镜组06中的每个反射镜均为介质膜反射镜或者金属反射镜。
本实施例对反射镜组06与MEMS扫描模块07之间的位置不进行限定。可选的，反射镜组06与MEMS扫描模块07之间的位置可以根据激光发射模块100的位置确定，反射镜组06将接收到的所有的初始光束反射到MEMS扫描模块07即可。比如反射镜组06与激光发射模块100在同一水平线上，反射镜组06可以倾斜30°设置，将多个初始光束均反射到MEMS扫描模块07的反射面上。比如反射镜组06与激光发射模块100不在同一水平线上，反射镜组06可以垂直设置，将多个初始光束均反射到MEMS扫描模块07的反射面上。
在一个实施例中，参见图2或图5，MEMS扫描模块07为微机电光学扫描装置(MEMS)。微机电光学扫描装置07将接收的至少两个聚焦光束均进行反射，即将投射向微机电光学扫描装置07的反射镜上的光束以二维方向扫描出射，实现对目标进行扫描，或接收从目标上反射的回光，并将所述回光反射给反射镜组06。
本实施例的光学系统还包括：扩束透镜08。扩束透镜08用于将反射后的至少两个聚焦光束均进行扩束处理并出射至目标，实现大视场角的目标扫描。
可选的，微机电光学扫描装置中反射镜的反射面的尺寸可以根据MEMS反射镜的共振频率确定，需满足车规要求。
可选的，本实施例的扩束透镜08可以包括单个扩束透镜，也可以为多个扩束透镜，可以是多个光束共用一个面积较大的扩束透镜，也可以是不同的光束用不同的扩束透镜，即本实施例对扩束透镜的个数不进行限定。
可选的，本实施例中，被反射镜组06反射的至少两个聚焦光束的焦点位置，到MEMS扫描模块07的中心点的位置的距离均相等。
具体的，参见图2和图3，反射镜组06可以包括反射镜1和反射镜2。反射镜1将A1光反射，被反射后的A1光的焦点在A1’的位置上，反射镜2将A2光反射，被反射后的A2光的焦点在A2’的位置上，焦点A1’和焦点A2’相对于MEMS扫描模块07的位置，要在以MEMS扫描模块07为圆心的同一圆周上，即两个焦点到MEMS扫描模块07的中心点的位置的距离均相等，可保证反射镜组06的反射的光束均出射在MEMS扫描模块07上，且可以保证MEMS扫描模块07接收的回光均可以反射给反射镜组06，保证激光的利用率。
可选的，被反射镜组06反射的至少两个聚焦光束的焦点中，以MEMS扫描模块07的中心点为顶点，相邻聚焦光束的焦点之间的夹角等于MEMS扫描模块07的最大摆动角度的预设倍数。
示例性的，参见图3，焦点A1’和焦点A2’之间的夹角等于MEMS最大摆动角度*4。
具体的，A1光为上视场经MEMS扫描模块07出射的光线，A2光为下视场经MEMS扫描模块07出射的光线。A1光经过MEMS扫描模块07反射后相对于水平线的角度θ3＝A2光经过MEMS扫描模块07反射后相对于水平线的角度θ4，并且θ3＝θ4＝2*MEMS扫描模块07的最大摆动角度；在MEMS扫描模块07固定不动初始状态下，上下视场经MEMS扫描模块07出射的光线夹角等于θ2＝2*θ3，为此要求A1’点和A2’点的夹角θ1＝θ2＝4*MEMS扫描模块07最大摆动角度。
示例性的，根据图2中具体的结构对发射端扫描目标的过程进行说明。激光器组01发出的光束经过准直透镜组02准直后，整形为平行光出射；准直光束经过分束单元03向前传输，TE光(或TM光)透过，TM光(或TE光)损失掉(由于激光器组01具有高偏振比，因此损失掉的光占比非常小，<2％)。
上述分束单元03通过的光线变为单纯的线偏振光，该线偏振光经过四分之一波片04后，会变成圆偏振光，圆偏振光经过透镜组A(第一透镜组05)。透镜组A由多个焦距不等的聚焦透镜组成，以图2中2个聚焦透镜为例说明，聚焦透镜1和聚焦透镜2的焦距不相等，准直的圆偏振光经过聚焦透镜1和聚焦透镜2后会分别聚焦在不同的焦点位置上，如图2中所示。
然后，反射镜组06中的反射镜1和反射镜2分别将A1光和A2光反射，射向MEMS扫描模块07；经过MEMS扫描模块07扫描出射的光束，经过最后的扩束透镜08，将光束宽度扩大，增大了出光口径，也增大了视场，这样在接收回波时，回波光路的入光口径即为此时的出光口径，即也增大了入光口径，如图4所示，出光口径扩大。
参见图4，θa为经MEMS扫描出射的光束角度，θb为该光束经过扩束透镜08后的出光角度，其中θa>θb。DMEMS为MEMS的口径，Dout为出射光束的宽度，相互关系有：tan(θa)/tan(θb)＝Dout/DMEMS。
由光学理论可知，增大了出光光束宽度，会导致出射光束的角度减小(视场角FOV减小)，但本实施例增加了第一透镜组05和反射镜组06，提前将经微机电光学扫描装置07扫描出射的光束的视场角扩大，因此综合下来，整体的视场角没有降低。
在一个实施例中，参见图5，激光接收模块300包括：第二透镜组09和光敏探测模块10。
第二透镜组09，包括至少两个焦距相同的聚焦透镜，每个聚焦透镜均用于将接收的线偏振光聚焦到光敏探测模块10上。参见图5，第二透镜组09(透镜组B)为接收透镜组，焦距相等，其数目、口径尺寸均要和第一透镜组05(透镜组A)相同，即第二透镜组09内的聚焦透镜个数、第一透镜组05内的聚焦透镜个数和反射镜组06内的反射镜个数均相等；第二透镜组09用于接收回波光束，将经过光学系统,准直的回波光束聚焦在光敏探测模块10的光敏面上。
光敏探测模块10，设置在第二透镜组09出射光束的一侧，包括至少两个光敏探测器，每个光敏探测器与第二透镜组09的聚焦透镜一一对应。每个光敏探测器均用于接收对应的聚焦透镜聚焦的光束并输出对应的光探测值。
参见图5，为本实施例中提供的接收目标反射的光束的路径示意图，因为本发明为收发同轴光路设计，因此对接收光路进行简述：
具体的，接收回光按照原路径返回，接收回光经过扩束透镜08，然后经过MEMS反射至反射镜组06，反射镜组06将回光反射至透镜组A，经过透镜组A的圆偏振光经过四分之一波片04后，变成TM线偏振光，然后经过分束单元03反射后，射向接收透镜组B。
进一步地，如图5，透镜组B可以包括两个焦距相等的聚焦透镜B1和聚焦透镜B2。由于上下视场光束在分束单元03中的路径彼此不重合，经分束单元03偏转出射后，分别经过聚焦透镜B1和聚焦透镜B2，聚焦透镜B1将上视场的光束聚焦在APD1(光敏探测器)上，聚焦透镜B2将下视场的光束聚焦在APD2上，即APD1用于上视场光束的接收探测，APD2用于下视场光束的接收探测，1个光敏探测器在接收某一角度回收信号光时只能同时接收单一角度的环境光，可以提高系统的信噪比，提高光能利用率。
上述实施例中，接收与发射同轴，提高了系统的信噪比；分束转换模块200将初始光束进行分束处理出射，第一透镜组05中的聚焦透镜将所述分束处理后的光束均进行聚焦得到至少两个聚焦光束并出射至反射镜组06；反射镜组06中每个反射镜与第一透镜组05内的聚焦透镜一一对应，将接收的所述至少两个聚焦光束均反射至MEMS扫描模块07；MEMS扫描模块07以可控的偏转角度将接收的至少两个聚焦光束反射，并通过扩束透镜08进行扩束，以对目标进行大视场扫描，实现了在不降低出光扫描视场角的情况下，增加了从MEMS出光的光束宽度，提升了系统的通光口径，实现了对目标的扫描。另外，MEMS扫描模块07还接收从目标上反射的回光，将回光反射给反射镜组06，反射镜组06将回光反射至第一透镜组05；回光通过第一透镜组05出射至分束转换模块200；分束转换模块200将接收的回光转换为线偏振光并出射给激光接收模块300；激光接收模块300根据接收的线偏振光输出光探测值，实现了目标的探测，且1个光敏探测器在接收某一角度回收信号光时，只能同时接收单一角度的环境光，提高了系统的信噪比，提高了光能利用率。
本实施例还提供了一种激光雷达系统，包括信息处理模块，还包括如上述实施例中提供的任一项的激光雷达的光学系统，也具有上述实施例中的任一种有益效果。
信息处理模块用于根据激光雷达的光学系统输出的光探测值输出目标信息。激光雷达系统还可以包括用于激光雷达探测的各种数字处理转换电路和驱动电路板等等，本实施例不进行具体限定。
以上所述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精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光雷达的光学系统，其特征在于，包括：激光发射模块、分束转换模块、第一透镜组、反射镜组、MEMS扫描模块和激光接收模块；
所述激光发射模块用于向目标发射初始光束；
所述分束转换模块，用于将所述初始光束进行分束处理，并将分束处理后的光束出射给所述第一透镜组；
所述第一透镜组，设置在所述分束转换模块在第一方向出射光束的一侧，包括至少两个焦距不同的聚焦透镜，用于将所述分束处理后的光束均进行聚焦得到至少两个聚焦光束并出射至所述反射镜组；
所述反射镜组，包括至少两个反射镜，每个反射镜与所述第一透镜组内的聚焦透镜一一对应；所述反射镜组用于将接收的所述至少两个聚焦光束均反射至MEMS扫描模块；
所述MEMS扫描模块用于以可控的偏转角度将接收的所述至少两个聚焦光束反射至目标，以对目标进行扫描，还用于接收从目标上反射的回光，并将所述回光反射给所述反射镜组；
所述反射镜组还用于将所述回光反射至所述第一透镜组；所述回光通过所述第一透镜组出射至所述分束转换模块；
所述分束转换模块还用于将接收的回光出射给所述激光接收模块；
所述激光接收模块，设置在所述分束转换模块在第二方向出射光束的一侧，用于根据接收的回光输出光探测值。
2.根据权利要求1所述的激光雷达的光学系统，其特征在于，所述激光发射模块包括：激光器组和准直透镜组；
所述激光器组用于向目标发射初始光束；
所述准直透镜组，设置在所述激光器组发射光束的一侧，用于将所述初始光束进行准直并出射。
3.根据权利要求1所述的激光雷达的光学系统，其特征在于，所述分束转换模块包括：分束单元和四分之一波片；其中，所述分束单元包括偏振分束镜；
所述分束单元，设置在所述激光发射模块出射光束的一侧，用于将所述初始光束进行分束处理并出射线偏振光至所述四分之一波片，或将所述四分之一波片出射的线偏振光出射至所述激光接收模块；
所述四分之一波片，用于将所述线偏振光转换为圆偏振光，或将所述圆偏振光转换为线偏振光；
其中，所述分束单元、所述四分之一波片和所述第一透镜组均设置在所述第一方向上。
4.根据权利要求3所述的激光雷达的光学系统，其特征在于，所述四分之一波片和所述第一透镜组内的每个聚焦透镜均进行双面镀膜。
5.根据权利要求1所述的激光雷达的光学系统，其特征在于，所述反射镜组中的每个反射镜均为介质膜反射镜或者金属反射镜。
6.根据权利要求1所述的激光雷达的光学系统，其特征在于，所述激光雷达的光学系统还包括：扩束透镜；
所述扩束透镜，用于将所述MEMS扫描模块反射后的至少两个所述聚焦光束均进行扩束处理并出射至目标。
7.根据权利要求1所述的激光雷达的光学系统，其特征在于，被所述反射镜组反射的所述至少两个聚焦光束的焦点位置，到所述MEMS扫描模块的中心点的位置的距离均相等。
8.根据权利要求1所述的激光雷达的光学系统，其特征在于，被所述反射镜组反射的所述至少两个聚焦光束的焦点中，以所述MEMS扫描模块的中心点为顶点，相邻聚焦光束的焦点之间的夹角等于所述MEMS扫描模块的最大摆动角度的预设倍数。
9.根据权利要求1至8任一项所述的激光雷达的光学系统，其特征在于，所述激光接收模块包括：第二透镜组和光敏探测模块；
所述第二透镜组，包括至少两个焦距相同的聚焦透镜，每个聚焦透镜均用于将接收的线偏振光聚焦到所述光敏探测模块上；其中，所述第二透镜组内的聚焦透镜数量与所述第一透镜组内的聚焦透镜数量相同；
所述光敏探测模块，设置在所述第二透镜组出射光束的一侧，包括至少两个光敏探测器，每个所述光敏探测器与所述第二透镜组内的聚焦透镜一一对应；
每个所述光敏探测器均用于接收对应的聚焦透镜聚焦的光束并输出对应的光探测值。
10.一种激光雷达系统，其特征在于，包括信息处理模块，还包括如权利要求1至9任一项所述的激光雷达的光学系统；
所述信息处理模块用于根据所述激光雷达的光学系统输出的光探测值输出目标信息。
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