CN113678052A - 一种光源装置、投射装置、光扫描设备及其组装方法 - Google Patents

Abstract

一种光源装置、投射装置及光扫描设备，其中：光源装置包括第一安装件，用于使光源装置与其他装置可拆卸连接；第一光发生器，第一光发生器设置于第一安装件，用于产生第一光束；准直透镜，准直透镜设置于第一安装件，用于使第一光束准直出射；投射装置包括第二安装件，第二安装件与光源装置可拆卸连接；振镜，振镜设置于第二安装件，用于反射来自光源装置的第一光束，振镜摆动使反射后的第一光束扫描；第二安装件与第一安装件可拆卸连接。由此，可以单独对光源装置、投射装置进行校准，从而能够减少校准时光学元件的数量，减少校准时间。

Description

一种光源装置、投射装置、光扫描设备及其组装方法

技术领域

本发明涉及智能汽车技术领域，涉及车载光学设备技术领域，特别涉及一种光源装置、投射装置、光扫描设备及其组装方法。

背景技术

激光具有高亮度、高方向性、高单色性、高相干性(相干性主要描述光波各个部分的相位关系)、传播距离远等优点。很多光扫描设备，例如：雷达、汽车激光头灯、HUD(Head-up display，抬头显示器)中的PGU(Picture Generating Unit，影像生成模块)等，都是基于激光的以上优点，通过扫描的方式来实现其功能。

以HUD中的PGU为例，其通过MEMS(Micro-electromechanical System，微机电系统)驱动激光进行扫描产生图像并向外进行投影。PGU产生的投影经过光学元件的折射与反射后，最终将该图像投射到前挡玻璃上，经反射后投射到驾驶员的眼中，使驾驶员透过前挡玻璃望向车外时，能够看见虚像。由于激光需要经过多次折射及反射后才能够到达驾驶员的眼睛，因此HUD对其内部光学元件的组装精度要求非常高，需要对多个光学元件进行校准后才能正常工作。因此，就光扫描设备来说，在进行组装时必须对其内部的多个光学元件进行校准，由此增加了光扫描设备的组装难度及组装时间，严重影响了光扫描设备的生产效率。

发明内容

本申请提供一种光源装置、投射装置、光扫描设备及其组装方法，其能够降低组装难度及组装时间，提高生产效率。

为达到上述目的，本申请第一方面提供一种光源装置，包括：第一安装件，用于使光源装置与其他装置可拆卸连接；第一光发生器，第一光发生器设置于第一安装件，用于产生第一光束；准直透镜，准直透镜设置于第一安装件，用于使第一光束准直出射第一光束。由此，无需在第一光发生器、准直透镜与其它装置中的光学元件全部安装完成后才进行光学校准，从而能够减少进行光学校准时光学元件的数量，减少光学校准时间和难度。同时，由于光源装置通过第一安装件与其他装置可拆卸连接，在光源装置发生故障后，可以直接使用新的经过光学校准后的光源装置直接替换旧的光源装置，从而节省了维修时间。还可以在使用光源装置的设备发生故障后，避免对光学组件逐一进行故障排查和/或替换，从而能够提高维修效率。

作为第一方面一种可能的实现方式，包括：多个第一光发生器；多个准直透镜，多个准直透镜与多个第一光发生器分别对应设置。由此，可以通过多个第一光发生器发出多个第一光束合成一束，从而提高了光源亮度以及光源装置的使用范围。

作为第一方面一种可能的实现方式，第一光发生器产生的第一光束为红、蓝、绿颜色中的一种或多种的组合。由此，可以使多个第一光束能够获得所需的颜色，进一步提高了光源装置的使用效果。

作为第一方面一种可能的实现方式，光源装置还包括：多个二向色镜，二向色镜用于将多束第一光束合成一束。由此可以通过具有红、蓝、绿颜色或其颜色组合的第一光束合成一束，从而获得所需要的颜色，并提高光束的亮度。

作为第一方面一种可能的实现方式，多个二向色镜与多个第一光发生器分别对应设置，多个二向色镜中每一个二向色镜用于反射对应颜色的第一光束，并透射非对应颜色的第一光束。由此可以通过二向色镜反射对应颜色的第一光束，透射其他颜色的第一光束，从而使多个第一光束能够反射与透射后合成一束，并获得所需的颜色和亮度。

作为第一方面一种可能的实现方式，光发生器发出的第一光束为S偏振光。由于相同入射角度下S偏振光的反射率大于P偏振光，由此可以提高第一光束的反射率，可以使第一光束扫描形成的图案经前挡风玻璃反射进入驾驶员眼睛时，驾驶员看到的图像更加清晰。

作为第一方面一种可能的实现方式，多个光发生器中部分光发生器发出的第一光束为S偏振光，多个第一光发生器中另一部分光发生器发出的第一光束为P偏振光。由于偏光太阳镜可以过滤掉S偏振光，如果第一光束全部为S偏振光，当驾驶员佩戴偏光太阳镜时，就很难看到经前挡风玻璃反射的图案。因此，第一光束采用S偏振光与P偏振光组合的方式，可以保证驾驶员在佩戴偏光太阳镜时仍能看到清晰的图案。

作为第一方面一种可能的实现方式，多个第一光发生器中，发出红、蓝、绿颜色第一光束的光发生器的数量相同。可以理解的，分别发出红、蓝、绿颜色第一光束的光发生器的数量是相同的。由此能够使红、蓝、绿三种颜色的第一光束的强度相同，从而使红、蓝、绿颜色的第一光束合为一束时，更容易对第一光束颜色进行白平衡的调节。

作为第一方面一种可能的实现方式，光发生器为三个，分别发出红、蓝、绿颜色的第一光束。

作为第一方面一种可能的实现方式，光发生器为六个，分别发出红、红、蓝、蓝、绿、绿颜色的第一光束。由此，光源装置能够发出不同规格亮度的第一光束。

作为第一方面一种可能的实现方式，第一光束为非可见光。由此，可以使光源装置成为雷达的光源后，能够通过不可见光进行扫描，以避免第一光束照射人眼时对视线造成的影响。

本申请第二方面提供一种投射装置，包括：第二安装件，用于使投射装置与其他装置可拆卸连接；振镜，振镜设置于第二安装件，用于反射第一光束，振镜摆动使反射后的第一光束扫描。由此，无须在振镜与装置中的其他光学元件全部安装完成才进行光学校准，可以单独对投射装置进行光学校准，从而能够减少光学校准时光学元件的数量，减少光学校准时间。由于投射装置通过第二连接部与其他装置可拆卸连接，还可以在投射装置发生故障后直接更换经光学校准后的投射装置，从而节省了维修时间。

作为第二方面一种可能的实现方式，还包括微机电系统，微机电系统驱动一个振镜以快轴与慢轴为轴心摆动，以使反射后的第一光束扫描。由此，可以通过一个振镜以快轴与慢轴为轴心摆动，从而使第一光束经过振镜进行一次反射后即可完成扫描形成图像，减少了光的损失，提高了投射装置的反射效率。

作为第二方面一种可能的实现方式，还包括微机电系统，振镜与微机电系统为相应设置的两个，一个微机电系统驱动一个振镜以快轴为轴心摆动，另一个微机电系统驱动另一个振镜以慢轴为轴心摆动。由此微机电系统只需要控制振镜在一个快轴或慢轴上摆动，使微机电系统的结构更加简单。

本申请第三方面提供一种光扫描设备，包括光源装置与投射装置；光源装置包括：第一安装件，用于使光源装置与其他装置可拆卸连接；第一光发生器，第一光发生器设置于第一安装件，用于产生第一光束；准直透镜，准直透镜设置于第一安装件，用于使第一光束准直出射；投射装置包括：第二安装件，第二安装件与光源装置可拆卸连接；振镜，振镜设置于第二安装件，用于反射来自光源装置的第一光束，振镜摆动使反射后的第一光束扫描。由此，光扫描设备可以通过第一光束扫描形成图像，从而能够设置在车辆上，通过光束扫描形成能够辅助驾驶的图像信息，或者通过白色的第一光束扫描以实现照明。同时，在对光扫描设备进行装配时，无须在振镜与光源装置中的光学元件全部安装完成才进行光学校准，可以单独对投射装置进行光学校准，从而能够减少光学校准时光学元件的数量，减少光学校准时间。同时，由于投射装置通过第二安装件与光源装置可拆卸连接，因此在光扫描设备发生故障后，可以直接更换新的投射装置，如果更换投射装置后故障解除，则能够确认为投射装置发生故障，如果故障未解除，则故障发生在其他装置，由此能够确认故障发生位置。如果投射装置发生故障，还可以直接对投射装置进行更换，从而节省了维修时间。另外，还能够根据需要选择合适规格的投射装置进行更换，便于进行设备升级。

作为第三方面一种可能的实现方式，第二安装件与第一安装件可拆卸连接。由此，可以通过第二安装件与第一安装件的可拆卸连接实现光源装置与投射装置的可拆卸连接。

作为第三方面一种可能的实现方式，还包括与第二安装件可拆卸连接的镜头装置；镜头装置具有第一镜片，用于使第一光束聚焦。由此，光扫描设备可以形成HUD中的PGU，光扫描设备能够通过第一光束扫描形成图案，并能使图案投射后在预定距离聚焦。以使光扫描设备能够设置在HUD中，与HUD中的光学元件配合，使图案经过若干折射与反射后，经前挡风玻璃反射进入驾驶员的眼睛，使驾驶员透过前挡风玻璃能够看到清晰的虚像。

作为第三方面一种可能的实现方式，还包括：接收装置，接收装置具有感光器，感光器用于感应第一光束照射到物体后反射回的光。由此，可以通过光源装置、投射装置与接收装置组合形成雷达装置，从而能够检测周围物体的位置及距离。

作为第三方面一种可能的实现方式，第一光束为非可见光。由此，可以避免光扫描设备对周围进行扫描检测时的第一光束影响驾驶员的视线。

由上，本申请提供一种光源装置、投射装置及光扫描设备，光源装置与投射装置作为单独的装置可以单独进行光学校准，从而能够减少光学校准时光学元件的数量，减少光学校准时间。光扫描设备可以由光源装置与投射装置组装形成，由于光源装置与投射装置已经单独进行了光学校准，因此组装后无需再进行光学校准，从而能够节省组装时间，提高生产效率。光扫描设备出现故障后，可以通过更换光源装置或投射装置来确认故障发生的位置，还可以通过更换光源装置或投射装置直接完成对光扫描设备的修复，从而提高了维修效率。另外，还可以根据需要更换不同规格的光源装置，从而便于对光扫描设备进行升级。或者还可以通过增加镜头装置或者接收装置，使光扫描设备能够形成PGU或者雷达，进一步提高了光扫描设备使用范围。

本申请第四方面提供一种光源装置的组装方法，包括：将第一光发生器与准直透镜预组装于第一安装件；对第一光发生器与准直透镜进行光学校准；将经过光学校准后的第一光发生器与准直透镜固定于第一安装件。

作为第四方面一种可能的实现方式，对第一光发生器与准直透镜进行光学校准，具体包括：使第一光发生器发出的第一光束照射到光束轮廓仪上，光束轮廓仪用于检测第一光束的能量及尺寸；调整第一光发生器与准直透镜，使第一光束的能量大于或等于第一能量阈值，调整第一光发生器与准直透镜，使第一光束的尺寸小于或等于第一尺寸阈值。

本申请第五方面提供一种投射装置的组装方法，包括：将振镜预组装于第二安装件；对振镜进行光学校准；将经过光学校准后的振镜固定于第二安装件。

作为第五方面一种可能的实现方式，对振镜进行光学校准，具体包括：使第二光发生器发出第二光束并使第二光束经振镜反射后投射到光束轮廓仪上；调整振镜使反射后的第二光束投射到轮廓仪上预定位置。

本申请第六方面提供一种光扫描设备的组装方法，光扫描设备包括光源装置与投射装置，组装方法包括：将光源装置与投射装置通过第一安装件与第二安装件可拆卸连接，以得到光扫描设备；光源装置包括第一安装件、第一光发生器和准直透镜，第一光发生器和准直透镜设置于第一安装件，第一光发生器用于产生第一光束，准直透镜用于使第一光束准直出射；投射装置包括第二安装件与振镜，振镜设置于第二安装件，用于反射来自光源装置的第一光束，振镜摆动使反射后的第一光束扫描。

作为第六方面一种可能的实现方式，还包括：将镜头装置与光源装置可拆卸连接，镜头装置用于使第一光束聚焦。

作为第六方面一种可能的实现方式，还包括：将接收装置与光源装置可拆卸连接，接收装置用于感应第一光束照射到物体后反射回的光。

本申请第七方面提供一种抬头显示系统，包括第三方面中任意一种光扫描设备可能的实现方式。

作为第七方面一种可能的实现方式，抬头显示系统还包括：光学元件，光扫描设备将图像投射到光学元件。可以理解的，该图像投射到光学元件经反射后进入人眼。

本申请第八方面提供一种车辆，包括如第三方面中任意一种光扫描设备可能的实现方式；或者，如第七方面中任意一种抬头显示系统可能的实现方式。

本发明的这些和其它方面在以下(多个)实施例的描述中会更加简明易懂。

附图说明

以下参照附图来进一步说明本发明的各个特征和各个特征之间的联系。附图均为示例性的，一些特征并不以实际比例示出，并且一些附图中可能省略了本申请所涉及领域的惯常的且对于本申请非必要的特征，或是额外示出了对于本申请非必要的特征，附图所示的各个特征的组合并不用以限制本申请。另外，在本说明书全文中，相同的附图标记所指代的内容也是相同的。具体的附图说明如下：

图1示出了本申请实施例的光扫描设备所涉及的一种应用场景的示意图；

图2为本申请光扫描设备的一种简略布局示意图；

图3为本申请实施例中一种光源装置的侧部方向结构示意图；

图4为本申请实施例中一种光源装置的侧部方向结构示意图；

图5为本申请实施例中一种光源装置的侧部方向结构示意图；

图6为对本申请实施例中一种光源装置进行校准的顶部方向结构示意图；

图7为对本申请实施例中一种光源装置进行组装的方法的流程图；

图8为本申请实施例中一种投射装置的顶部方向结构示意图；

图9为本申请实施例中一种投射装置的顶部方向结构示意图；

图10为对本申请实施例中投射装置进行校准的顶部方向结构示意图；

图11为对本申请实施例中投射装置进行组装的方法的流程图；

图12为本申请实施例中镜头装置的顶部方向结构示意图；

图13为本申请实施例中接收装置的顶部方向结构示意图；

图14为本申请实施例中安装座的顶部方向结构示意图；

图15为本申请实施例中一种光源装置的结构示意图；

图16为本申请实施例中一种光扫描设备的结构示意图；

图17为本申请实施例中光扫描设备的一种使用场景图；

图18a为本申请实施例中光扫描设备的另一种使用场景图；

图18b为本申请实施例中光扫描设备的另一种使用场景图；

图19为本申请实施例中一种光扫描设备的结构示意图；

图20为本申请实施例中光扫描设备的一种使用场景图；

图21为本申请中光扫描设备一种可能实施例的结构示意图；

图22为本申请实施例中光扫描设备的一种使用场景图；

图23为S偏振光与P偏振光在不同入射角度的反射率的示意图；

图24为本申请实施例中光扫描设备的组装方法的流程图。

具体实施方式

说明书和权利要求书中的词语“第一、第二、第三”等类似用语，仅用于区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本申请实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。

说明书和权利要求书中使用的术语“包括”不应解释为限制于其后列出的内容；它不排除其它的元件或步骤。因此，其应当诠释为指定所提到的所述特征、整体或部件的存在，但并不排除存在或添加一个或更多其它特征、整体或部件及其组群。因此，表述“包括装置A和B的设备”不应局限为仅由部件A和B组成的设备。

本说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意味着与该实施例结合描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在本说明书各处出现的用语“在一个实施例中”或“在实施例中”并不一定都指同一实施例，但可以指同一实施例。此外，在一个或多个实施例中，能够以任何适当的方式组合各特定特征、结构或特性，如从本公开对本领域的普通技术人员显而易见的那样。

对于光扫描设备而言，不论是通过光束扫描形成图像，还是通过光束扫描对周边物体的距离进行检测，光束通常都是在光扫描设备中由多个光学元件进行多次反射和/或折射后才能实现光束扫描。因此，对光扫描设备中的光学元件的组装精度要求非常高，要实现光扫描设备的正常工作，需要使用专用的光学校准设备对多个光学元件进行光学校准，由此增加了光扫描设备的组装难度及组装时间，严重影响了光扫描设备的生产效率。

同时，由于光扫描设备为高度定制化产品，光学规格、配置坐标、整体体积需求都不相同，因此，当需要对某一款光扫描设备中的部分元件进行升级时，就需要对整个光扫描设备进行重新设计，提高了升级的难度和成本。

另一方面，当光扫描设备中的某一光学元件发生故障时，由于涉及到的光学元件非常多，很难对发生故障光学元件进行定位。同时，在确认发生故障的光学元件，并对该光学元件进行更换后，需要重新对多个光学元件进行光学校准后才能正常工作，因此严重影响了维修效率。

为了解决上述问题，本申请实施例中提供了一种光扫描设备，下面结合附图，对本申请实施例的光扫描设备的具体结构进行详细的描述。

图1示出了本申请实施例的光扫描设备10、20、30所涉及的一种应用场景的示意图。如图1所示，本申请实施例的光扫描设备30可以设置在车辆1驾驶室中的控制台内形成HUD的PGU，光扫描设备30可以向外投射图像，图像经过光学元件的反射及折射，最后经挡风玻璃反射后进入驾驶员的眼中，使驾驶员透过前挡风玻璃望向车外时，能够看到具有一定景深(即图像焦点前后能够呈现清晰图像的距离范围)的虚像。该虚像的内容可以包括道路指示信息、车辆1的速度信息、导航信息、影音娱乐系统信息等，从而使驾驶员在驾驶车辆1时不需要转移视线就能够了解驾驶车辆1所需的信息。避免驾驶员驾驶车辆1时，例如低头查看仪表盘或者中控屏信息，可能导致无法顾及路况而引发的驾驶风险。

如图1所示，本申请实施例的光扫描设备10还可以设置在车头灯或者车辆1的其他位置形成图像式车灯，可以通过光束扫描实现照明，还可以通过光束扫描在路面上形成实像，以对驾驶员或者其他人员发出图像提醒，从而保证驾驶安全。

如图1所示，本申请实施例的光扫描设备20还可以设置在车辆1的顶部、头部或者尾部等位置形成雷达，通过光束对周边环境进行扫描，从而对周边物体的距离进行检测。

图2为本申请实施例的光扫描设备的简略布局示意图。如图2所示，本申请的光扫描设备包括：安装座190；以及设置在安装座190上，与安装座190可拆卸连接的光源装置110、投射装置150、镜头装置170以及接收装置180。其中光源装置110用于提供第一光束，投射装置150设置在光源装置110发出的第一光束的光路上，可以将第一光束反射到镜头装置170，并驱动第一光束来回进行线状扫描。接收装置180可以接收第一光束对外界环境进行扫描后返回的光信号，从而能够对外界环境中物体的位置以及与物体之间的距离进行判断。其中，图2中的光扫描设备可以通过在安装座190上可拆卸连接光源装置110与投射装置150从而形成光扫描设备10；可以通过在安装座190上可拆卸连接光源装置110、投射装置150以及接收装置180从而形成光扫描设备20；或者可以通过在安装座190上可拆卸连接光源装置110、投射装置150以及镜头装置170从而形成光扫描设备30。同时，光源装置110还可以替换为下述光源装置120以及光源装置130；投射装置150还可以替换为下述投射装置160。

光源装置110、投射装置150、镜头装置170以及接收装置180采用模块化结构，可以单独对光源装置110与投射装置150中的光学元件进行光学校准，使光源装置110能够在预定位置以预定的角度发出第一光束，使投射装置150能够在第一光束由预定位置及角度射入后能够由预定的位置及角度射出。由此，能够减少每次光学校准时需要调整的光学元件的数量，从而能够减少光学校准时间。光学校准完成后，只需将各模块安装在安装座190上的预定位置，实现各模块之间的位置固定，即可使光扫描设备10、20、30正常工作，无须对光扫描设备10、20、30的每一个光学组件进行整体的光学校准，由此可以降低光扫描设备10、20、30的组装难度及组装时间，提高生产效率。同时，还可以对光源装置110、投射装置150、镜头装置170以及接收装置180单独进行升级，不需要对整个光扫描设备10进行重新设计，从而节省了开发资源与成本。需要说明的是，镜头装置170与接收装置180是可选的，光扫描设备中添加镜头装置170或接收装置180可以使光扫描设备实现不同的功能。

另一方面，当光扫描设备10、20、30中的某一光学元件发生故障时，可以通过更换光源装置110、投射装置150、镜头装置170或接收装置180来确认故障发生位置。例如更换投射装置150后故障排除，则能够确认为投射装置150发生了故障，其它装置可以正常工作。确认故障发生位置后，只需要直接更换发生故障的光源装置110、投射装置150、镜头装置170或接收装置180即可完成对光扫描设备10的修复，并且在修复完成后无需针对设备中的所有光学组件进行整体校准，从而提高了维修效率。

图3为本申请实施例中一种光源装置110的侧部方向结构示意图。如图3所示，光源装置110包括第一壳体114(相当于第一安装件)，第一壳体114并不限定于壳状部件，还可以是安装支架、安装平台或其他形式的安装件。安装件可以是一个单独的部件，也可以是多个部件组合构成的组合件。第一壳体114的侧部表面上设置有一个第一出射部115，第一出射部115可以是一出射口，例如可以是方形、圆形或其他适合的形状。第一壳体114底部设置有向下伸出的两个呈圆柱形的第一连接部116，用于实现与安装座190之间的定位及可拆卸连接。对于可拆卸连接的具体方式将在之后进行详细说明。第一壳体114内设置有第一激光器111，第一激光器111还可以替换为例如LED(light-emitting diode，发光二极管)或其他光发生器，第一激光器111仅用于对本申请的实施例进行示例性的说明，不应视对本申请实施例的限制。第一激光器111能够发射出波长处于不可见光波长范围的第一光束，例如波长为940nm的第一光束；又或者是第一激光器111能够发出可见光波长范围的纯色第一光束，例如：红、蓝、绿色三原色中的一种颜色的第一光束，或者是红、绿、蓝色三原色中两种或两种以上的颜色组合形成的颜色。第一壳体114内还设置有准直透镜112，准直透镜112设置在第一光束的光路上，能够使第一光束透过准直透镜112后准直出射，形成平行的准直光柱。准直出射的第一光束由第一出射部115的预定位置以预定角度射出，例如由第一出射部115的中心位置，以垂直于第一出射部115的角度射出。

图4为本申请实施例中一种光源装置120的侧部方向结构示意图。如图4所示，光源装置120与光源装置110相比，具有相同的第一壳体114，第一壳体114上设置有相同的第一连接部116及第一出射部115。光源装置120与光源装置110的不同之处在于：第一壳体114内并排设置的三个第一激光器111r、111g、111b。三个第一激光器111r、111g、111b分别能够发出相互平行的红绿蓝(red、green、blue，RGB)颜色光波波长的第一光束，在红、蓝、绿三色第一光束的光路上分别设置有准直透镜112r、112g、112b，准直透镜112r、112g、112b并排设置，可以使相对应颜色的第一光束准直出射。经准直透镜112r、112g、112b准直后出射的红、蓝、绿三色第一光束的光路上分别设置有二向色镜113r、113g、113b，二向色镜113r、113g、113b并排设置。二向色镜113r、113g、113b具有能够对一定波长的光(即，对应颜色的光)完全反射，并能够对其他波长的光(即，非对应颜色的光)完全透射的特性。此处完全反射与完全透射并非限定为100％的反射与透射，可以理解为能够将例如95％或其他数值以上的光进行反射与折射。依据二向色镜113r、113g、113b的这一特性，将三个二向色镜113r、113g、113b配置为能够将与其相应颜色的第一光束反射，对于其他颜色的第一光束透射。例如，二向色镜113b反射蓝色第一光束，透射其他颜色的第一光束。三个二向色镜113r、113g、113b的角度可以设定为可以使红、蓝、绿三色第一光束在二向色镜113r、113g、113b上反射后重合形成一束合成激光束。例如：三个二向色镜113r、113g、113b设定为分别与从准直透镜112r、112g、112b射出的红、蓝、绿三色第一光束呈45°角，可以使红、蓝、绿三色第一光束在二向色镜113r、113g、113b上的入射方向与出射方向之间呈90°角，从而能够使红、蓝、绿三色第一光束反射后重合形成一束激光束。例如：三个二向色镜113r、113g、113b分别与红、蓝、绿三色第一光束呈45°角设置，可以使红、蓝、绿三色第一光束在二向色镜113r、113g、113b上入射、出射之间呈90°角，从而能够使红、蓝、绿三色第一光束反射后合为一束第一光束。合为一束的第一光束由第一出射部115射出，并且射出的位置及角度与光源装置110中第一光束射出的位置及角度相同。通过对三个第一激光器111r、111g、111b进行控制，可以使三个第一激光器111r、111g、111b能够发出不同亮度的红色、蓝色、绿色第一光束，由此，可以控制红色、蓝色、绿色第一光束合成一束形成任意颜色的第一光束。

进一步地，三个二向色镜113r、113g、113b还可以是一体化的三合一棱镜，即三个二向色镜113r、113g、113b设置在一个三合一棱镜上，从而能够保证三个二向色镜113r、113g、113b之间位置固定，以减少对二向色镜113r、113g、113b之间的位置进行光学校准的工序。

图5为本申请实施例中一种光源装置130的侧部方向结构示意图。如图5所示，光源装置130与光源装置120相比，具有相同的第一壳体114，第一壳体114上设置有相同的第一连接部116及第一出射部115。光源装置130与光源装置120的不同之处在于：第一壳体114内设置有六个第一激光器111r、111r`、111g、111g`、111b、111b`，其中五个第一激光器111r、111r`、111g、111g`、111b并排设置，分别能够垂直向上发出红色、红色、蓝色、蓝色、绿色光波波长的第一光束，第六个第一激光器111b`单独设置，能够水平发出绿色光波波长的第一光束。

在红、蓝、绿三色第一光束的光路上分别设置有准直透镜112r、112r`、112g、112g`、112b、112b`，可以使相对应颜色的第一光束准直出射。其中五个准直透镜112r、112r`、112g、112g`、112b与并排设置的五个第一激光器111r、111r`、111g、111g`、111b对应并排设置，经准直透镜112r、112r`、112g、112g`、112b准直后出射的红、蓝、绿三色第一光束的光路上分别设置有二向色镜113r、113r`、113g、113g`、113b，二向色镜113r、113r`、113g、113g`、113b并排设置在与第一出射部115相对的位置，能够将与其相对应颜色的第一光束反射，对于其他颜色的第一光束透射。二向色镜113r、113r`、113g、113g`、113b呈45°设置，能够使垂直的第一光束反射后形成朝向第一出射部115水平出射的第一光束。单独设置的第六个第一激光器111b`及其对应的准直透镜112b`设置在二向色镜113r、113r`、113g、113g`、113b与第一出射部115相背一侧，第一激光器111b`水平发出的绿色第一光束经过准直透镜112b`准直出射后能够在二向色镜113r、113r`、113g、113g`、113b上透射。经过二向色镜113r、113r`、113g、113g`、113b反射和/或透射的呈水平状态的红、蓝、绿三色第一光束合成一束，合成一束后的第一光束由第一出射部115射出，并且射出的位置及角度与光源装置110中第一光束射出的位置及角度相同。

由此，与光源装置120相比，光源装置130中增加了能发出红、蓝、绿三色第一光束的第一激光器111r`、111g`、111b`，以此可以提高光源装置130所发出的第一光束的亮度规格。同时由于RGB三色第一激光器111r`、111g`、111b`增加的数量相同，红、蓝、绿三色第一光束得到了同等的加强，有利于红、蓝、绿三色第一光束合成一束后进行白平衡(红、绿、蓝三基色混合生成后白色精确度的一项指标)的调节。相应增加了准直透镜112r`、112g`、112b`以及二向色镜113r`、113g`，由于第一激光器111b`可以直接发出水平的第一光束，不需要进行反射，因此无须设置与第一激光器111b`对应的二向色镜。这样的设置方式，可以减少二向色镜的数量，有助于降低成本。

进一步地，还可以根据需求增加不同数量的红、蓝、绿色第一光束的第一激光器111r`、111g`、111b`，不同颜色的第一激光器111r、111g、111b数量可以相同，以便于实现白平衡；也可以不同，以满足相应的需求。第一光束的颜色可以为红、蓝、绿颜色中的一种，例如红、红、红或者蓝、蓝、蓝；第一光束的颜色可以为其他组合，例如红、红、蓝或者蓝、蓝、绿又或者红、蓝、绿等。

为了使光源装置110、120、130能够由第一出射部115沿第一光轴在预定位置以预定角度射出第一光束，在对光源装置110、120、130进行装配时，要对光源装置110、120、130中的第一激光器111r、111g、111g`、111b、111r`、准直透镜112r、112g、112g`、112b、112r`、以及二向色镜113r、113g、113g`、113b进行光学校准后才能完成最后的安装固定。

图6为对本申请实施例中一种光源装置120进行光学校准的顶部方向结构示意图，以对光源装置120进行校准为例进行说明，其中光源装置120还可以替换为光源装置110、130。如图6所示，对光源装置120进行光学校准时的设备包括：第一标准平台200，第一标准平台200上设置有用于固定光源装置120的第一夹具210，第一标准平台200上与第一出射部115相对位置设置有一光束轮廓仪300，当第一光束照射到光束轮廓仪300上后，光束轮廓仪300可以检测到第一光束所照射的光点的位置、尺寸及能量大小。

图7为对本申请实施例中一种光源装置120进行组装的方法的流程图。如图7所示，对本申请中的光源装置120进行组装的方法的具体步骤为：

步骤S101、将第一激光器111r、111g、111b、准直透镜112r、112g、112b以及二向色镜113r、113g、113b预组装在第一壳体114上，但是并不进行固定。

步骤S102、将第一壳体114固定在第一夹具210上。

步骤S103、单独打开第一激光器111r，使第一激光器111r发出红色的第一光束。对第一激光器111r以及二向色镜113r进行六轴(空间直角坐标系中x、y、z轴的正负六个轴)调整，使第一光束照射在光束轮廓仪300上的预定位置，从而使第一光束能够沿第一光轴射出第一壳体114。

步骤S104、调整对应的准直透镜112r，使第一光束照射在光束轮廓仪300上的光点的能量大于第一能量阈值，使光点的尺寸小于第一尺寸阈值。

步骤S105、将调整后的第一激光器111r、准直透镜112r以及二向色镜113r固定在第一壳体114上。

步骤S106、使用与步骤S103中相同的方式调整第一激光器111g、111b以及二向色镜113g、113b；使用与步骤S104中相同的方式调整准直透镜112g、112b；使用步骤S105中的方式固定第一激光器111g、111b、准直透镜112g、112b以及二向色镜113g、113b。

由上，通过对RGB三种颜色的第一光束分别进行光学校准，使RGB三种颜色的第一光束能够沿第一光轴由第一出射部115在相同位置以相同角度射出，同时使RGB三种颜色的第一光束的能量及尺寸达到预定要求。从而能够使同时出射的RGB三种颜色的第一光束合成一束，使合成一束后的第一光束能够沿第一光轴由第一出射部115在相同位置以相同角度射出，使合成一束后的第一光束的能量及尺寸达到预定要求。

进一步地，可以使用相同的方法对光源装置110或130进行组装。由此，可以使本申请实施例中不同光源装置110、120、130能够沿第一光轴由第一出射部115在相同位置以相同角度射出第一光束。从而能够在光源装置110、120、130发生故障或者需要对光源装置110、120、130进行升级时，可以直接对光源装置110、120、130进行替换，无须再次进行光学校准。

图8为本申请实施例中一种投射装置150的顶部方向结构示意图。如图8所示，投射装置150包括：大致呈矩形的第二壳体151(相当于第二安装件)，位于第二壳体151一侧部表面上设置有第一入射部152，第一入射部152例如是入射口，其形状大小可以与第一出射部115相同，位于该第一入射部152相邻的侧部表面上设置有第二出射部153。第一入射部152与第二出射部153之间布设的角度可以为图7中所示的90°角，也可以是便于第一光束入射及出射的其他角度。第二壳体151下侧外表面上设置有向下伸出的两呈圆柱形的第二连接部154，用于实现与安装座190之间的定位及可拆卸连接。对于可拆卸连接的具体方式将在之后进行详细说明。第二壳体151内设置有一呈板状的振镜155，振镜155设置在2D MEMS(二维扫描微机电系统)上由2D MEMS进行控制，使振镜155能够在两个相互垂直的轴上摆动。当第一光束由第一入射部152预定位置以预定的角度射入第二壳体151时，第一光束经位于初始位置(未进行摆动位置)的振镜155反射后由第二出射部153预定位置以预定角度射出第二壳体151。例如由第一入射部152的中心位置，以垂直于第一入射部152的角度射入；由第二出射部153的中心位置，以垂直于第二出射部153的角度射出。2D MEMS驱动振镜155在两个所述轴上摆动的速度与方向不同，为叙述的方便，摆动速度快的轴称之为快轴，摆动速度慢的轴称之为慢轴。快轴摆动使反射后的第一光束沿慢轴轴向进行“行扫描”，慢轴摆动使反射后的第一光束沿快轴轴向进行“列扫描”，即完成一行的“行扫描”后能够使第一光束进入下一行，以使第一光束能够在下一行继续进行“行扫描”。由此，振镜155在快轴、慢轴上同时摆动，使第一光束能够同时进行“行扫描”与“列扫描”。

进一步地，上述“行”与“列”不应视为对快轴与慢轴扫描方向的限制。“行”与“列”可以是水平为“行”方向，竖直为“列”方向；也可以是水平为“列”方向，竖直为“行”方向；或者其他能够进行来回的“行”与“列”扫描的两个方向。

进一步地，第二壳体151内还可以设置有一个或多个棱镜和/或反射镜，用于通过折射与反射来改变第一光束由第一入射部152进入第二壳体151后的光路方向，以使第一光束由第一入射部152预定位置以预定的角度射入第二壳体151后，能够照射在振镜155的预定位置。由此，第一入射部152与振镜155之间可以是多种布设形式，例如：第一光束由第一入射部152预定位置以预定的角度进入第二壳体151内时，可以是由快轴入射(即第一光束的入射方向平行于经过快轴且与振镜155垂直的面)，也可以是由慢轴入射(即第一光束的入射方向平行于经过慢轴且与振镜155垂直的面)。

图9为本申请实施例中一种投射装置160的顶部方向结构示意图。如图9所示，投射装置160与投射装置150相比，具有相同的第二壳体151，第二壳体151的相同位置设置有相同的第一入射部152与第二出射部153。投射装置160与投射装置150相比，不同之处在于，第二壳体151内设置有两个振镜155，两振镜155之间呈一定的角度，分别由两个1D MEMS(一维扫描微机电系统)进行控制。两个1D MEMS中一个1D MEMS可控制其对应的振镜155在快轴上以较快的速度摆动，另一个1DMEMS可控制其对应的振镜155在慢轴上以较慢的速度摆动，快轴与慢轴之间的扫描方向相互垂直。

当第一光束由第一入射部152预定位置以预定的角度射入第二壳体151内后，照射到位于初始位置的一个振镜155上并发生反射，反射后的第一光束照射到位于初始位置的另一个振镜155后再次发生反射，并由第二出射部153预定位置以预定角度射出第二壳体151。快轴摆动使反射后的第一光束沿慢轴轴向进行“行扫描”，慢轴摆动使反射后的第一光束沿快轴轴向进行“列扫描”，即完成一行的“行扫描”后能够使第一光束进入下一行，以使第一光束能够在下一行继续进行“行扫描”。由此，两振镜155在分别快轴、慢轴上同时摆动，使第一光束能够同时进行“行扫描”与“列扫描”。

为了使沿第一光轴由第一入射部152预定位置以预定的角度射入第二壳体151中的第一光束，能够经过位于初始位置的振镜155反射后，沿第二光轴由第二出射部153预定位置以预定角度射出第二壳体151，要对MEMS及振镜155进行光学校准后才能完成最后的安装固定。

图10为对本申请实施例中投射装置150进行光学校准的顶部方向结构示意图，以对投射装置150进行光学校准为例进行说明，其中，投射装置150还可以替换为投射装置160。如图10所示，对投射装置150、160的MEMS及振镜155进行光学校准的设备包括：一个第二标准平台400，第二标准平台400上设置有用于固定投射装置150、160的第二夹具410。第二标准平台400上还设置有一第二激光器411(相当于第二光发生器)，当投射装置150、160固定在第二夹具上以后，第二激光器411发出的第二光束能够沿第一光轴射入第二壳体151。第二标准平台400上与第二出射部153相对位置设置有一屏幕500，屏幕500中心设置有一光束轮廓仪300，还设置有一朝向屏幕500中心的工业摄像头600，通过光束轮廓仪300与工业摄像头600能够对照射在屏幕上的光点进行检测。第二激光器411的结构可以与第一激光器相同。

图11为对本申请实施例中投射装置150、160进行组装的方法的流程图。如图11所示，对本申请中的投射装置150、160进行组装的方法的具体步骤为：

步骤S201、将MEMS及振镜155预组装在第二壳体151上，并不进行固定。

步骤S202、将第二壳体151固定在第二夹具410上。

步骤S203、打开第二激光器411，第二激光器411发出第二光束沿第一光轴射入第二壳体151，第二光束经过振镜155的反射后沿第二光轴由第二出射部153射出，并照射在屏幕500上的光束轮廓仪300上，在光束轮廓仪300形成一个光点。对MEMS及振镜155进行六轴调整，并通过光束轮廓仪300以及工业摄像头600确认光点位于屏幕500中心后停止。

步骤S204、使用点胶机对MEMS上涂抹胶水，使MEMS与第二壳体151相对固定。胶水可以使UV胶(光敏胶)、UV热固胶或其他可用于粘贴固定的胶水。

由上，通过对MEMS及振镜155进行六轴调整，使经过振镜155反射后的第二光束照射到屏幕500中心，并通过光束轮廓仪300以及工业摄像头600对光点位置进行确认，从而能够确认MEMS及振镜155的位置是否正确，并能保证MEMS及振镜155的精度符合要求，以实现对投射装置150、160的光学校准。

进一步地，屏幕500还可以设置在HUD中的扩散片相应的位置，由此可以保证经过光学校准后的投射装置150、160能够在下述PGU中正常工作，使PGU发射出的第一光束能够在扩散片上扫描成像。

图12为本申请实施例中镜头装置170的顶部方向结构示意图。如图12所示，镜头装置170包括：大致呈矩形的第三壳体171，第三壳体171的底部设置有两呈圆柱形的第三连接部172，用于实现与安装座190之间的定位及可拆卸连接。对于可拆卸连接的具体方式将在之后进行详细说明。第三壳体171中间位置水平设置有一通孔状的镜头孔173，镜头孔173内设置有一第一镜片174。第一镜片174可以是平场聚焦透镜(f-theta)，当第一光束照射到第一镜片174上透射后，第一镜片174可以对第一光束起到聚焦作用，从而能够缩小第一光束投射出的光点的尺寸，调整第一光束扫描成像时的焦距。

进一步地，镜头装置170还可以是具有不同焦距规格，即各镜头装置170中具有不同焦距规格的第一镜片174。由此，可以根据情况使用不同焦距规格的镜头装置170。

图13为本申请实施例中接收装置180的顶部方向结构示意图。如图13所示，接收装置180包括：大致呈矩形的第四壳体181，第四壳体181底部设置有向下伸出的两呈圆柱形的第四连接部182，用于实现与安装座190之间的定位及可拆卸连接。对于可拆卸连接的具体方式将在之后进行详细说明。第四壳体181的一侧面上设置有一第二入射部183，第二入射部183上设置有一第二镜片184，外界的光透过第二镜片184后会向第二镜片184的中心方向偏移。第四壳体181内设置有一感光器185，该感光器185可以是光电探测器或其他可以将光信号转换为电信号的元器件。第一光束照射到外界物体后反射回的光会透过第二镜片184改变传播方向后投射到感光器185上，使感光器185感应到该反射光。

图14为本申请实施例中安装座190的顶部方向结构示意图。如图14所示，安装座190呈板状，安装座190上表面呈田字形设置有第一安装部191、第二安装部192、第三安装部193以及第四安装部194。其中，第一安装部191中间位置设置有两通孔状的第一安装孔191a，两第一安装孔191a的位置与光源装置110、120、130底部的第一连接部116相相对应。其中，一个第一安装孔191a为圆形通孔，与一个第一连接部116相适配，用于实现光源装置110、120、130与安装座190的定位。另一个第一安装孔191a为椭圆形通孔，以便于另一个第一连接部116插入，并防止光源装置110、120、130在安装座190上转动。光源装置110、120、130安装在第一安装部191时，通过第一连接部116与第一安装孔191a进行定位配合后能够通过螺栓固定、卡合固定等方式实现可拆卸连接。相似地，第二安装部192与第四安装部194中间位置分别设置有第二安装孔192a及第四安装孔194a，第二安装孔192a与第四安装孔194a分别与投射装置150、160及接收装置180底部的第二连接部154及第四连接部182相对应，以使投射装置150、160与接收装置180能够通过第二连接部154与第二连接孔的配合以及第四连接部182与第四安装孔194a的配合实现可拆卸连接。第三安装部193中间位置设置有两椭圆形通孔状的第三安装孔193a，镜头装置170安装在第三安装部193后，两第三连接部172分别位于两第三安装孔193a内，镜头装置170可以通过第三连接部172与第三安装孔193a之间的配合沿第三安装孔193a滑动，滑动方向与镜头孔173的轴心方向平行，并可在位置确定后通过螺栓固定等方式实现可拆卸连接。

进一步地，当光源装置110、投射装置150、镜头装置170、接收装置180与安装座190固定安装后，光源装置110与投射装置150相邻，第一出射部115与第一入射部152的中心相对应，使第一光束由第一出射部115预定位置以预定角度射出第一壳体114后，能够由第一入射部152预定位置以预定角度射入第二壳体151。镜头装置170与投射装置150、160相邻，位于第二出射部153相对应的位置，以使由第二出射部153射出的第一光束投射到扩散片175上进行扫描成像，并透过第一镜片174射出以能向外进行投影。镜头装置还可以在安装座190上沿第三安装孔193a滑动，从而实现对投影的焦距进行微调，使投影产生的图案更加清晰。接收装置180与镜头装置170相邻，接收装置180的第二入射部183朝向第一光束由第二出射部153射出方向。由此，只需要对光源装置110、120、130与投射装置150、160进行光学校准，使第一光束由第一出射部115预定位置以一定角度射出，第一光束即可由第一入射部152预定位置以预定角度射如第二壳体151内。当需要对光源装置110及投射装置150进行安装或更换时，可以直接将光源装置110及投射装置150安装在预定位置，不需要再次进行光学校准。同时，还可以将光源装置110替换为光源装置120或者光源装置130，还可以将投射装置150替换为投射装置160。

图15为本申请实施例中光源装置140的结构示意图。如图15所示，光源装置140包括第一安装件141，以及设置在第一安装件141上的第一激光器111r、111g、111b准直透镜112r、112g、112b以及二向色镜113r、113g、113b，其设置形式与光源装置120中相同。第一安装件141上还设置有用于与投射装置150、160可拆卸连接的第二安装部141a，与镜头装置170可拆卸连接的第三安装部141b，与接收装置180可拆卸连接的第四安装部141c。第二安装部141a、第三安装部141b以及第四安装部141c的设置形式可以与安装座190上第二安装部192、第三安装部193以及第四安装部194的设置形式相同，使光源装置140形成光源装置120与安装座190的整合形成一个主体，投射装置150、160镜头装置170以及接收装置180直接与光源装置140可拆卸连接。

进一步地，还可以将投射装置150、160与安装座190整合形成一个新的投射装置，使光源装置110、120、130镜头装置170以及接收装置180可以直接与整合后的新的投射装置可拆卸连接。

以下结合实例说明使用上述光源装置以及投射装置的光扫描设备。

1、图像式车灯

图16为本申请实施例中一种光扫描设备10的结构示意图。如图16所示，光扫描设备10包括：安装座190，以及安装在安装座190上相应位置的光源装置110、120、130与投射装置150、160，使第一出射部115与第一入射部152相对应。由此，光扫描设备10可以形成图像式车灯，光扫描设备10中可以选用光源装置110、光源装置120或光源装置130中的任意一种。其中，选用光源装置110及光源装置120，能够有助于节约成本。光扫描设备10中可以选用投射装置150或投射装置160。

由光源装置110、120、130发出的第一光束由第一出射部115预定位置以预定角度射出第一壳体114后，能够由第一入射部152预定位置以预定角度射入第二壳体151，第一光束照射到振镜155后发生反射由第二出射部153射出。振镜155在MEMS的驱动下在快轴与慢轴上进行摆动，使由第二出射部153射出的第一光束能够在屏幕上来回进行线状扫描，以形成图案。屏幕可以是专门设置的幕布，也可以是墙体或地面。

由此，当使用光源装置110作为第一光束的光源时，由于光源装置110中的第一激光器111能够发出纯色的激光，因此，第一光束经过振镜155反射进行扫描成像后，可以形成单一颜色的图案。

图17为本申请实施例中光扫描设备10的一种使用场景图。如图17所示，光扫描设备10可以设置在车辆1上例如车头灯位置、车尾中间位置或者车辆1顶部等位置。将光扫描设备10设置在车辆1上后，可以在地面扫描形成带有警示信息的图案。例如如图16所示，车辆1在停车礼让行人时，设置在车头灯位置的光扫描设备10可以在车辆1前方的路面上扫描形成图案及文字，以提醒行人可以通过。设置在车辆1后方的光扫描设备10可以向车辆1后方一定距离的路面上扫描形成文字及警示图案，提醒后车保持车距。

当使用光源装置120、130作为第一光束的光源时，由于光源装置120、130可以发出任意颜色的第一光束，因此，可以扫描形成彩色图案，从而能够提升使用体验。另外，光源装置120、130还可以发出白色的第一光束，由此，可以将光扫描设备10设置在车辆1头灯位置用于提供照明，并可以通过更改扫描所形成的图像来调整照明范围。由此，可以根据需要来控制照明的范围。

图18a为本申请实施例中光扫描设备10的另一种使用场景图；图18b为本申请实施例中光扫描设备10的另一种使用场景图。如图18a、图18b所示，光扫描设备10可以根据需要来控制照明的范围，例如，如图18a所示的在夜间车辆1转弯时，增加转弯方向的照明范围，以提升驾驶员对转弯位置路况的了解；或者如图18b所示的在夜间会车时，不在对向车辆1位置进行照明，以避免照射到对向车辆1驾驶员的眼睛，影响对向车辆1的驾驶。

2、雷达

图19为本申请实施例中一种光扫描设备20的结构示意图。如图19所示，光扫描设备20包括：安装座190，以及安装在安装座190上相应位置的光源装置110与投射装置150以及接收装置180，使第一出射部115与第一入射部152相对应。其中，投射装置150还可以替换为投射装置160。由此，光扫描设备20可以形成雷达。

光源装置110可以提供例如波长为940nm或1050nm的第一光束，或其他处于不可见光波长范围的第一光束。第一光束由第一出射部115预定位置以预定角度射出第一壳体114后，能够由第一入射部152预定位置以预定角度射入第二壳体151，第一光束照射到振镜155后发生反射由第二出射部153射出。振镜155在MEMS的驱动下在快轴与慢轴上进行摆动，使由第二出射部153射出的第一光束能够来回进行线状扫描，以对外界环境进行扫描。第一光束照射到外界的物体后会发生反射，反射后的光透过第二入射部183中的第二镜片184后投射到感光器185上，可以被感光器185感知到，进而获得外界物体的点云信息。由于光的传播速度是已知的，因此可以根据第一光束发出的时间与感光器185感知的时间之间的时间差来计算与外界物体之间的距离。

图20为本申请实施例中光扫描设备20的一种使用场景图。如图20所示，将光扫描设备20设置在车辆1上后，能够通过光束扫描获取目标物的点云信息，并提取目标物的特征点，得到特征点的精确位置，从而能够检测目标物的形状及位置，以此可以用来例如辅助自动驾驶。

3、PGU

图21为本申请中光扫描设备30一种可能实施例的结构示意图。如图20所示，光扫描设备30包括：安装座190，以及安装在安装座190上相应位置的光源装置110、投射装置150以及镜头装置170，安装后第一出射部115与第一入射部152相对应，第二出射部153与第一镜片174相对应。其中，光源装置110还可以替换为下述光源装置120以及光源装置130；投射装置150还可以替换为下述投射装置160。

由光源装置110、120、130发出的第一光束由第一出射部115预定位置以预定角度射出第一壳体114后，能够由第一入射部152预定位置以预定角度射入第二壳体151，第一光束照射到振镜155后发生反射由第二出射部153射出，照射到镜头装置170的第一镜片174上。第一光束在第一镜片174上透射，第一镜片174对第一光束起到聚焦作用，能够缩小第一光束投射出的光点的尺寸。振镜155在MEMS的驱动下在快轴与慢轴上进行摆动，使由第二出射部153射出的第一光束能够来回进行线状扫描。当光扫描设备30安装在HUD中时，第一光束可以在HUD中的扩散片上扫描形成图像，图像透过扩散片投射，投射的图案经过若干光学元件(平面镜、自由曲面镜等)的折射或者反射后投射向汽车的前挡风玻璃，经过前挡风玻璃的反射后进入驾驶员的眼睛，使车辆1内的驾驶员透过挡风玻璃看向车外时，能够看到清晰的虚像。

图22为本申请实施例中光扫描设备30的一种使用场景图。如图22所示，当驾驶员透过前挡风玻璃望向车外时，能够看到具有一定景深(即图像焦点前后的范围内所呈现的清晰图像的距离)的虚像。该虚像的内容可以包括道路指示信息、车辆1的速度信息、导航信息、影音娱乐系统信息等，从而使驾驶员在驾驶车辆1时不需要转移视线就能够了解驾驶车辆1所需的信息。避免驾驶员驾驶车辆1时，例如低头查看仪表盘或者中控屏信息，可能导致无法顾及路况而引发的驾驶风险。

其中，当使用光源装置110作为光源时，由于光源装置110只能发出纯色的第一光束，因此扫描产生的图像为单色图像。当使用光源装置120、130作为光源时，由于光源装置120、130能够产生任意颜色的第一光束，因此可以扫描产生彩色图像。同时，由于光源装置120与光源装置130中第一激光器111的个数不同，由此光源装置120与光源装置130产生的第一光束的亮度不同，从而使扫描产生的图像亮度不同。根据光源装置110、光源装置120以及光源装置130之间的上述特征，可以根据需要选择合适亮度规格的光源装置110、120、130。

另外，对于投射装置150、160而言，投射装置150由于可以通过一个MEMS来控制振镜在快轴、慢轴上摆动，因此，投射装置150中的MEMS及振镜155在进行光学校准时更加简单省时。同时，投射装置150中只需要在振镜155上进行一次反射即可实现“行扫描”及“列扫描”，减少了光在反射时的损耗，因此投射装置150具有更好的光效率。投射装置160中的MEMS只需要控制振镜155在快轴或者慢轴上摆动，因此。投射装置160中的MEMS结构及设计更加简单，便于生产制造，成本低。根据投射装置150与投射装置160的上述特征，可以根据需要选择合适的投射装置150、160。

进一步地，可以通过更换不同焦距规格的镜头装置170以实现对成像焦距的控制，更换时还可以通过第三连接部172与第三安装孔193a之间的配合，使镜头装置170沿第三安装孔193a滑动，从而对焦距进行调整，以使驾驶员能够看到清晰的图案。

图23为S偏振光与P偏振光在不同入射角度的反射率的示意图。当光的波动方向与传播方向呈水平时为S偏振光，当光的波动方向与传播方向呈垂直时为P偏振光。如图23所示，以S偏振光与P偏振光由折射率n₁(光在真空中的传播速度与光在该介质中的传播速度之比)为1的介质射入折射率n₂为2的的介质中为例，S偏振光的反射率会随入射角的增大而增大，P偏振光的反射率随入射角的增大而减小，当P偏振光的入射角位于布鲁斯特角(Brewster angle，又称为起偏振角，当入射光以此角度射入界面时，反射光与折射光线互相垂直)时，P偏振光的反射率为0，当P偏振光的入射角继续增大时，反射率会逐渐增大。有基于此，由于光扫描设备30投射出的图像最后需要经过前挡风玻璃的反射后投射入驾驶员的眼睛，因此光扫描设备30投射出的图像在前挡风玻璃上的入射角需要大于布鲁斯特角，以提高反射率，使更多的光投射进驾驶员的眼睛，从而提高成像效果。

同时，可以将光源装置中的RGB三色第一光束全部配置为S偏振光，由此形成全S偏振模式，从而提高光扫描设备30投射的图像在前挡风玻璃上的反射率，以使更多的光投射进驾驶员的眼睛，从而提高成像效果。

进一步地，由于驾驶员在驾驶车辆1时，经常会佩戴偏光太阳镜，以避免强光对眼睛的影响。大部分的偏光太阳镜会过滤掉S偏振光，因此如果驾驶员在佩戴偏光太阳镜时使HUD，驾驶员所看到的图像亮度会大大降低。由此，对于光源装置130还可以设置为第一激光器111r、111g、111b发射出S偏振光，第一激光器111r`、111g`、111b`发射出P偏振光。由此可以使第一光束同时包含S偏振光与P偏振光。从而能够提高驾驶员佩戴偏光太阳镜时看到HUD的图像亮度，提高成像效果。

进一步地，本申请的光扫描设备中的光源装置110、120、130、投射装置150、160、镜头装置170以及接收装置180，不但可以通过固定在安装座190上以实现相对固定，从而使第一光束由第一出射部115预定位置以预定角度射出第一壳体114后，能够由第一入射部152预定位置以预定角度射入第二壳体151。还可以通过设置在光源装置110、120、130、投射装置150、160、镜头装置170以及接收装置180之间的定位粘合结构、卡合结构或者螺栓等固定方式实现相对固定连接。

图24为本申请实施例中光扫描设备10、20、30的组装方法的流程图。如图24所示，光扫描设备10、20、30的组装方法的具体流程包括：

步骤S301、获取光源装置110、120、130、投射装置150、160以及安装座190，或者是获取光源装置140与投射装置150、160。

步骤S302、将获取的光源装置110、120、130与投射装置150、160安装在安装座190上，以使光源装置110、120、130与投射装置150、160可拆卸连接，或者将投射装置150、160安装在光源装置140的第一安装件141上，以使光源装置140与投射装置150、160可拆卸连接。

由此，可以将光扫描设备10组装呈图像式车灯。

步骤S303、获取镜头装置170。

步骤S304、将镜头装置170可拆卸连接在安装座190上，或者将镜头装置170可拆卸连接在光源装置140的第一安装件141上。

由此，可以将光扫描设备30组装成PGU。

步骤S305、获取接收装置180。

步骤S306、将接收装置180可拆卸连接在安装座190上，或者将接收装置180可拆卸连接在光源装置140的第一安装件141上。

由此，可以将光扫描设备20组装成雷达。

注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用的技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明的构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，均属于本发明的保护范畴。

Claims (23)

1.一种光源装置，其特征在于，包括：

第一安装件，用于使所述光源装置与其他装置可拆卸连接；

第一光发生器，所述第一光发生器设置于所述第一安装件，用于产生第一光束；

准直透镜，所述准直透镜设置于所述第一安装件，用于使所述第一光束准直出射。

2.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，包括：

多个所述第一光发生器；

多个所述准直透镜，所述多个准直透镜与所述多个第一光发生器分别对应设置。

3.根据权利要求2所述的光源装置，其特征在于，

所述第一光束的颜色为红、蓝、绿颜色中的一种或多种的组合。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的光源装置，其特征在于，所述光源装置还包括：多个二向色镜，所述二向色镜用于将多束所述第一光束合成一束。

5.根据权利要求4所述的光源装置，其特征在于，

所述多个二向色镜与所述多个第一光发生器分别对应设置，所述多个二向色镜中每一个二向色镜用于反射对应颜色的第一光束，并透射非对应颜色的第一光束。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的光源装置，其特征在于，所述第一光发生器发出的所述第一光束为S偏振光。

7.根据权利要求2-5任一项所述的光源装置，其特征在于，所述多个第一光发生器中部分第一光发生器发出的第一光束为S偏振光，所述多个第一光发生器中另一部分第一光发生器发出的第一光束为P偏振光。

8.根据权利要求2-7任一项所述的光源装置，其特征在于，所述多个第一光发生器中，发出红、蓝、绿颜色第一光束的第一光发生器的数量相同。

9.一种投射装置，其特征在于，包括：

第二安装件，用于使所述投射装置与其他装置可拆卸连接；

振镜，所述振镜设置于所述第二安装件，用于反射第一光束，所述振镜摆动使所述反射后的所述第一光束扫描。

10.一种光扫描设备，其特征在于，包括光源装置与投射装置；

所述光源装置包括：

第一安装件，用于使所述光源装置与其他装置可拆卸连接；

第一光发生器，所述第一光发生器设置于所述第一安装件，用于产生第一光束；

准直透镜，所述准直透镜设置于所述第一安装件，用于使所述第一光束准直出射；

所述投射装置包括：

第二安装件，所述第二安装件与所述光源装置可拆卸连接；

振镜，所述振镜设置于所述第二安装件，用于反射所述第一光束，所述振镜摆动使所述反射后的所述第一光束扫描。

11.根据权利要求10所述的光扫描设备，其特征在于，所述第二安装件与所述第一安装件可拆卸连接。

12.根据权利要求10或11所述的光扫描设备，其特征在于，还包括与所述第二安装件可拆卸连接的镜头装置；

所述镜头装置具有第一镜片，用于使所述第一光束聚焦。

13.根据权利要求10-12任一项所述的光扫描设备，其特征在于，还包括：

接收装置，所述接收装置具有感光器，所述感光器用于感应所述第一光束照射到物体后反射回的光。

14.一种光源装置的组装方法，其特征在于，包括：

将第一光发生器与准直透镜预组装于第一安装件；

对所述第一光发生器与所述准直透镜进行光学校准；

将经过所述光学校准后的所述第一光发生器与所述准直透镜固定于所述第一安装件。

15.根据权利要求14所述的组装方法，其特征在于，所述对所述第一光发生器与所述准直透镜进行光学校准，具体包括：

使所述第一光发生器发出的第一光束照射到光束轮廓仪上，所述光束轮廓仪用于检测所述第一光束的能量及尺寸；

调整所述第一光发生器与所述准直透镜，使所述第一光束的能量大于或等于第一能量阈值，使所述第一光束的尺寸小于或等于第一尺寸阈值。

16.一种投射装置的组装方法，其特征在于，包括：

将振镜预组装于第二安装件；

对所述振镜进行光学校准；

将经过所述光学校准后的所述振镜固定于所述第二安装件。

17.根据权利要求16所述的组装方法，其特征在于，所述对所述振镜进行光学校准，具体包括：

使第二光发生器发出第二光束并使所述第二光束经所述振镜反射后投射到光束轮廓仪上；

调整所述振镜使所述反射后的所述第二光束投射到所述轮廓仪上预定位置。

18.一种光扫描设备的组装方法，其特征在于，所述光扫描设备包括光源装置与投射装置，所述组装方法包括：

将所述光源装置与所述投射装置通过第一安装件与第二安装件可拆卸连接，以得到所述光扫描设备；

所述光源装置包括所述第一安装件、第一光发生器和准直透镜，所述第一光发生器和所述准直透镜设置于所述第一安装件，所述第一光发生器用于产生第一光束，所述准直透镜用于使所述第一光束准直出射；

所述投射装置包括所述第二安装件与振镜，所述振镜设置于所述第二安装件，用于反射来自所述光源装置的第一光束，所述振镜摆动使所述反射后的所述第一光束扫描。

19.根据权利要求18所述的组装方法，其特征在于，还包括：

将镜头装置与所述光源装置可拆卸连接，所述镜头装置用于使所述第一光束聚焦。

20.根据权利要求18所述的组装方法，其特征在于，还包括：

将接收装置与光源装置可拆卸连接，所述接收装置用于感应所述第一光束照射到物体后反射回的光。

21.一种抬头显示系统，其特征在于，包括如权利要求10-13任一项所述的光扫描设备。

22.根据权利要求21所述的抬头显示系统，其特征在于，所述抬头显示系统还包括：

光学元件，所述光扫描设备将图像投射到所述光学元件。

23.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求10-13任一项所述的光扫描设备；或者，如权利要求21或22所述的抬头显示系统。

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