CN115150594A - 激光扫描系统及控制方法、激光成像设备和汽车 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种激光扫描系统及控制方法、激光成像设备和汽车。激光扫描系统包括激光源、偏振调制器、分光器、投影光源和微机电振鏡。偏振调制器用于将激光源的光调制为第一偏振光或第二偏振光。分光器用于透射第一偏振光或反射第二偏振光，经分光器反射的第二偏振光为第一光束，经分光器透射的第一偏振光为第二光束。微机电振鏡用于将投影光源发出的光投影至投影区域。第一光束经微机电振鏡反射后照亮投影区域，第二光束经微机电振鏡反射后照亮目标区域，目标区域的范围与投影区域的范围不同。本申请实现了在激光扫描系统中集成投影功能和照明功能，不但能实现正常的投影功能，还能产生与投影区域不同的照明区域。

Description

激光扫描系统及控制方法、激光成像设备和汽车

技术领域

本发明涉及激光成像技术领域，尤其涉及一种具有照明光路的激光扫描系统(Laser Beam Scanning,LBS)、具有LBS的激光成像设备、抬头显示器及汽车。

背景技术

LBS成像技术广泛应用于不同的激光成像产品中，例如抬头显示器(Head-upDisplay,HUD)。越来越多的汽车设置抬头显示器，通过投影的方式进行成像，例如:在汽车前挡风玻璃上投影仪表盘信息或导航信息等。为了方便人眼观看，通常车内使用的LBS的投影区域为眼盒位置，即人眼及人眼周围小范围的区域，LBS内的具有照明功能的光路也只能照到眼盒位置，无法照到更大的范围，例如，无法照亮整张脸。

随着车用智能化的发展，车内会集成更多的智能系统，车内的很多智能系统需要识别人脸信息，例如：车内监控系统、人脸识别系统等。因此，需要在车内安装照明设备，可以照到人脸，以方便采集人脸信息。额外安装照明设备不但会提升成本，还受空间限制，影响车内外观。

对于LBS的设计，若能够使其中的部分功能可能延伸至其它智能系统的功用，可以实现节约空间，降低成本。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种LBS，其中的照明光路不但可以满足LBS的投影需求，还可以应用于其它智能系统的照明，即本申请提供的LBS中的照明光路不但可以照到眼盒位置，还能照到比眼盒更大的范围，例如照亮人脸。

第一方面，本发明实施例提供了一种激光扫描系统，包括激光源、偏振调制器、分光器、投影光源和微机电振鏡(MEMSMirror，Micro Electrical Mechanical SystemMirror)。激光源用于输出激光束，偏振调制器用于将所述激光束调制为第一偏振光或第二偏振光,所述第一偏振光和所述第二偏振光中的一个为P偏振光，另一个为S偏振光，分光器用于透射所述第一偏振光或反射所述第二偏振光，经所述分光器反射的所述第二偏振光为第一光束，经所述分光器透射的所述第一偏振光为第二光束，MEMS用于将所述投影光源发出的光投影至投影区域；所述第一光束经所述MEMS反射后，照亮所述投影区域；所述第二光束经所述MEMS反射后，照亮目标区域，所述目标区域的范围与所述投影区域的范围不同。

本申请通过在激光扫描系统中设置偏振调制器和分光器，可以根据需求将激光源发出的激光束调制为不同偏振状态的第一偏振光或第二偏振光，分光器设置为透射第一偏振光反射第二偏振光的状态，通过将偏振调制器和分光器结合在激光扫描系统的光路中，可以实现激光扫描系统不但具有激光投影功能还具有照亮目标区域的照明功能，激光源即能照亮投影区域，又能照亮目标区域，投影区域和目标区域不同，使得本申请提供的激光扫描系统中的投影功能和照明功能可以独立应用。

一种可能的实现方式中，所述第一光束入射至所述MEMS的入射角度与所述第二光束入射至所述MEMS的入射角度不同。通过不同的入射角度的配置实现目标区域和投影区域的范围不同，本实施方式中，不需要设置MEMS的调节机构，也就是说，MEMS在光路中的位置确定，及光路中其它的光元件的结构和位置亦确定后，光路基本确定，不需要再根据需要去调节MEMS的摆角，这样的方案的好处在于，光路架构简洁，成本低，适用的场景具有明确的针对性，只要场景匹配，用户可以直接使用，不需要调节，类似傻瓜相机的操作，不需要专业的技术人员。

一种可能的实现方式中，所述第一光束入射至所述MEMS的入射角度与所述第二光束入射至所述MEMS的入射角度相同，所述MEMS的摆动角度具有可调性。本实施方式中，在MEMS的入光侧，第一光束的入射角和第二光束的入射角配置为相同的，通过MEMS的摆角可调的性能实现目标区域和投影区域的范围不同。MEMS的摆角可调的性能，可以理解为，本申请设置MEMS驱动结构，通过驱动结构驱动MEMS摆角调节，以匹配第一光束或第二光束，驱动结构与主控单元电连接，主控单元可以为激光扫描系统内的控制器，也可以集成在激光扫描系统之外的控制中心，主控单元可以判断入射至MEMS的光束为第一光束还是第二光束，当入射至MEMS的光束为第一光束时，主控单元输出信号给驱动结构，使得驱动结构驱动MEMS摆动，并确定MEMS定位在第一位置；当入射至MEMS的光束为第二光束时，主控单元输出信号给驱动结构，使得驱动结构驱动MEMS摆动，并确定MEMS定位在第二位置。

一种可能的实现方式中，所述第一偏振光为P偏振光，所述第二偏振光为S偏振光。由于在自然界中S光较容易反射，本申请提供的激光扫描系统中，第二偏振光为S偏振光的配置，使得第一光束为S偏振光，即采用S偏振光照亮投影区域，S偏振光在传播过程中损失小，效率小，这样第一光束的效率也较高。

一种可能的实现方式中，所述激光扫描系统还包括固定式波片，所述固定式波片用于将所述第二光束转向为S方向偏振。本实施方式为了提高第二光束的效率，将第二光束转向为S偏振光。固定式波片位于分光器和MEMS之间的光路上，分光器透射出的第二光束直接进入固定式波片。一种实施方式中，在固定式波片和MEMS之间的光路上配置第二反射镜，第二反射镜用于将第二光束反射至MEMS，通过第二反射镜的角度或位置的配置，可以调节第二光束入射至MEMS的入射角度。

一种实施方式中，本申请可以不设置固定式波片，将固定式波片替换为第三反射镜，通过第三反射镜和第二反射镜的组合将第二光束反射至MEMS的入光面，本实施方式中，第二光束为P偏振光，也可以实现照明的功能。

一种可能的实现方式中，所述投影光源包括光源组和合束镜组，所述光源组包括红色光源、绿色光源和蓝色光源，所述合束镜组包括第一半透半反射镜、第二半透半反射镜和第三半透半反射镜，所述第一半透半反射镜用于透过所述第一光束且反射所述红色光源的光，被所述第一半透半反射镜反射的所述红色光源的光照射至所述第二半透半反射镜，所述第二半透半反射镜用于透过所述第一光束和所述红色光源的光且反射所述绿色光源的光，被所述第二半透半反射镜反射的所述绿色光源的光照射至所述第三半透半反射镜，所述第三半透半反射镜用于透过所述第一光束、所述红色光源的光和所述绿色光源的光且反射所述蓝色光源的光。本实施方式通过将第一半透半反射镜配置为用于透过所述第一光束且反射所述红色光源的光，使得第一光束可以进入投影光源，第一光束与投影光源的光路为同光路照明，以照亮投影区域。可以理解为：所述第一光束沿所述第一方向穿过所述合束镜后形成的光路与所述光源组经过所述合束镜后形成的光路一致。

一种实施方式中，第一半透半反射镜、第二半透半反射镜和第三半透半反射镜沿第一方向依次排列。在第二方向上，第一半透半反射镜与红色光源正对设置，第二半透半反射镜与绿色光源正对设置，第三半透半反射镜与蓝色光源正对设置。

一种实施方式中，所述分光器、所述第一半透半反射镜、所述第二半透半反射镜和所述第三半透半反射镜沿第一方向依次排列为一排。此种排布架构有利于光路的紧凑，利于投影设备的小型化的设计。

一种可能的实现方式中，所述激光源、所述偏振调制器、所述分光器和所述固定式波片沿第二方向依次排列为一排，所述第二方向垂直于所述第一方向。此种排布架构有利于光路的紧凑，利于投影设备的小型化的设计。

一种可能的实现方式中，所述第二光束经过所述固定式波片转向为S方向的偏振光后，再经过反射镜的反射后入射所述MEMS。本实施方式提供的方案，利用S偏振的光束进行照明功能，具有较好的光照效率。

一种可能的实现方式中，所述投影区域位于所述目标区域的范围内，所述目标区域的范围大于所述投影区域的范围；或者，所述投影区域和所述目标区域部分重叠；或者，所述投影区域和所述目标区域无交集。

一种可能的实现方式中，所述偏振调制器为液晶偏振波片，通过电压控制所述偏振调制器内的液晶偏转的方式调节光的偏振方向。

一种可能的实现方式中，所述激光扫描系统还包括照明透镜，所述照明透镜位于所述MEMS的出光侧，从所述MEMS射出的所述第二光束经过所述照明透镜后能够扩大照射范围。

一种可能的实现方式中，所述激光扫描系统还包括扩散片，所述扩散片位于所述照明透镜和所述MEMS之间，所述扩散片邻近所述照明透镜，用于将点光源转变为面光源。

一种可能的实现方式中，所述激光扫描系统还包括主控单元，所述主控单元用于判断是否需要开启照明功能，当需要开启照明功能时，所述主控单元用于判断需要照明所述投影区域还是所述目标区域，当需要照明所述投影区域时，所述主控单元驱动所述偏振调制器将所述激光束调制为所述第二偏振光，当需要照明所述目标区域时，所述主控单元驱动所述偏振调制器将所述激光束调制为所述第一偏振光。

第二方面，本申请提供一种激光成像设备，包括驱动芯片和第一方面任一种实施方式所述的激光扫描系统，所述驱动芯片用于驱动所述偏振调制器工作。

一种可能的实现方式中，所述激光成像设备为抬头显示器，所述激光成设备还包括图像处理系统，所述图像处理系统用于处理所述激光扫描系统的投影图像。

第三方面，本申请提供一种汽车，包括前挡风玻璃、仪表盘和第二方面所述的激光成像设备，所述激光成像设备位于所述仪表盘和所述前挡风玻璃之间。

第四方面，本申请提供一种控制方法，应用于如第一方面任意一种可能的实施方式所述的激光扫描系统，所述控制方法包括：

当所述激光扫描系统需要启动照明功能时，判断需要照亮投影区域还是目标区域；

当需要照亮所述目标区域时，调节偏振调制器，使得所述偏振调制器将激光源发出激光束调制为第一偏振光；

当需要照亮所述投影区域时，调节偏振调制器，使得所述偏振调制器将激光源发出激光束调制为第二偏振光,所述第一偏振光和所述第二偏振光中的一个为P偏振光，另一个为S偏振光。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或背景技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或背景技术中所需要使用的附图进行说明。

图1是本申请一种实施方式提供的激光扫描系统的示意图；

图2是本申请一种实施方式提供的激光扫描系统的示意图；

图3是本申请一种实施方式提供的激光扫描系统中的投影范围和光照范围的关系示意图；

图4是本申请一种实施方式提供的激光扫描系统中的投影范围和光照范围的关系示意图；

图5是本申请一种实施方式提供的激光扫描系统的示意图；

图6是本申请一种实施方式提供的具有激光扫描系统的激光成像设备的示意图；

图7是本申请一种实施方式提供的具有激光扫描系统的激光成像设备应用在汽车的应用场景中的示意图；

图8是本申请一种实施方式提供的具有激光扫描系统的激光成像设备应用在VR眼镜的应用场景中的示意图；

图9是本申请一种实施方式提供的具有激光扫描系统的激光成像设备应用在投影设备的应用场景中的示意图。

具体实施方式

本申请所涉及的技术术语的解释：

HUD：又被叫做平行显示系统，是指以驾驶员为中心、盲操作、多功能仪表盘。HUD的作用：就是把时速、导航等重要的行车信息，投影到驾驶员前面的挡风玻璃上，让驾驶员尽量做到不低头、不转头就能看到时速、导航等重要的驾驶信息。

偏正分光器：简称PBS(Polarization Beam Splitter)。

液晶偏正波片：LC Polarization Retarder。

激光发射器：简称LD(Laser Diode)。

图像产生单元：简称PGU(Picture Generation Unit)。

S偏振，P偏振：当光线以非垂直角度穿透光学元件(如分光镜)的表面时，反射和透射特性均依赖于偏振现象。这种情况下，使用的坐标系是用含有输入和反射光束的那个平面定义的。如果光线的偏振矢量在这个平面内，则称为P偏振，如果偏振矢量垂直于该平面，则称为S偏振。任何一种输入偏振状态都可以表示为S和P分量的矢量和。

下面结合本发明实施例中的附图对本发明实施例进行描述。

图1所示为本申请一种实施方式提供的激光扫描系统100(LBS)的光路架构示意图。本实施方式中，LBS100包括激光源10、偏振调制器20、分光器30、投影光源40和MEMS 50。

激光源10又称LD，可以为红外激光二极管，用于输出激光束，激光源10发出的激光束具有如下特点：朝一个方向射出，光束的发散角小，接近于理想平行光；具有单色性；亮度高及能量密度大。本申请一种实施方式中，激光源10和投影光源40沿第一方向X1排列，可以理解为：如图1所示，在第一方X1上，投影光源40位于激光源10的右侧。激光源10所发出的激光束的方向为第二方向X2。第一方向X1可以垂直于第二方向X2。

偏振调制器20用于将激光束调制为第一偏振光或第二偏振光，一种实施方式中，偏振调制器20可以为液晶偏振波片，通过电压控制偏振调制器20内的液晶偏转的方式来调节光的偏振方向。其它实施方式中，偏振调制器20也可以为其它类型的波片或其它能够对光的相位实施调节的器件或模组。

分光器30用于透射所述第一偏振光或反射所述第二偏振光，第一偏振光和第二偏振光的偏振方向不同，它们中的一个为P偏振光，另一个为S偏振光。一种实施方式中，分光器30用于将P偏振光进行透射(可以为全透射，当然也有可能为部分透射)，将S偏振光进行反射(可以为90度角的反射，此种反射架构，效率较高)。经所述分光器30反射的所述第二偏振光为第一光束，经所述分光器30透射的所述第一偏振光为第二光束。本申请提供的LBS100具有投影功能和照明功能，第一光束用于投影功能，能够照亮投影区域A1，第二光束用于照明功能，用于照亮目标区域A2。

一种实施方式中，第一光束为S偏振光，第二光束为P偏振光。一种实施方式中，第一光束从分光器30处的出光方向为第一方向X1，第二光束从分光器30处的出光方向为第二方向X2。

一种实施方式中，第一偏振光为P偏振光，第二偏振光为S偏振光，由于在自然界中S光较容易反射，本申请提供的LBS100中，第二偏振光为S偏振光的配置，使得第一光束为S偏振光，即采用S偏振光照亮投影区域，S偏振光在传播过程中损失小，效率小，这样第一光束的效率也较高。其它实施方式中，第一偏振光可以为S偏振光，第二偏振光也可以为P偏振光，可以理解为，本实施方式中，第一光束采用P偏振光，效率虽然较低，但也可以实现照亮投影区域A1的功能。

本申请提供的LBS100中的MEMS 50用于将所述投影光源40发出的光投影至投影区域A1。从投影光源40至投影区域A1的光路构成投影光路。一种实施方式中，在投影光路上，于投影光源40和MEMS 50之间可以设置第一反射镜60，用于将投影光源40发出的光反射至MEMS 50。第一反射镜60可以是活动的，也可以是固定的。活动设置在投影光源40和MEMS 50之间的投影光路上的第一反射镜60的位置或夹角是可以调节的，通过调节第一反射镜60的位置或夹角可以调节投影光路在MEMS上的入射位置及入射角度，也可以调节投影区域A1的范围。将第一反射镜60固定设置在投影光源40和MEMS 50之间的投影光路上，虽然不具有调节性能，适用性虽不广泛，但是这种架构可以匹配具体的应用环境，好处是光路简单，有利于控制成本，方便使用。

一种实施方式中，所述投影光源40包括光源组41和合束镜组42，所述光源组41包括红色光源411、绿色光源412和蓝色光源413，具体而言，光源组41也称为RGB光源，红色光源411也称为R光源，绿色光源412也称为G光源，蓝色光源413也称为B光源，一种实施方式中，RGB光源均为S偏振光，第一光束与RGB光源的光路相同，且均为S偏振光，这样的架构使得投影光路具有较高的效率。所述合束镜组42包括第一半透半反射镜421、第二半透半反射镜422和第三半透半反射镜423。一种实施方式中，第一半透半反射镜421、第二半透半反射镜422和第三半透半反射镜423沿第一方向X1依次排列。在第二方向X2上，第一半透半反射镜421与红色光源411正对设置，第二半透半反射镜422与绿色光源412正对设置，第三半透半反射镜423与蓝色光源41正对设置。所述第一半透半反射镜421用于透过所述第一光束且反射所述红色光源411发出的光，被所述第一半透半反射镜421反射的所述红色光源411的光照射至所述第二半透半反射镜422，所述第二半透半反射镜422用于透过所述第一光束和所述红色光源411的光且反射所述绿色光源412的光，被所述第二半透半反射镜422反射的所述绿色光源412的光照射至所述第三半透半反射镜423，所述第三半透半反射镜423用于透过所述第一光束、所述红色光源411的光和所述绿色光源412的光且反射所述蓝色光源413的光。本实施方式中，光源组41中的三种不同颜色的光源所发出的光经过合束镜组42后，整合为合束激光，合束激光经过第一反射镜60的反射后入射至MEMS 50上。由于合束激光是由RGB三色光合束而成，可以通过调节红色光源411、绿色光源412和蓝色光源413的亮度来实现对投影区域的图像的颜色控制。

一种实施方式中，合束镜组42中第一半透半反射镜421、第二半透半反射镜422和第三半透半反射镜423依次相邻设置，可以理解为，任意两个之间不设置其它的光学镜片，通过对这三个反射镜的排列布置方式将光源组41的发光合成为一束光。其它实施方式中，合束镜组42内还可以设置其它的光学镜片，例如：第一半透半反射镜421和第二半透半反射镜422之间设置具有聚光功能的镜片，以将第一半透半反射镜421所反射的红色光源411的光更好地聚焦在第二半透半反射镜422的入光面上。

本申请一种实施方式中，经所述分光器30透射的所述第一偏振光为第二光束，第二光束为P偏振光，第二光束经过MEMS 50反射后，用于照亮目标区域A2。目标区域A2和投影区域A1的范围不同，第一种情况下，如图3所示，目标区域A2的范围大于投影区域A1，且投影区域A1包含在目标区域A2内部，例如投影区域A1为人眼及人眼附近的区域，目标区域A2为人脸或大于人脸的范围。第二种情况下，如图4所示，目标区域A2和投影区域A1部分重叠，即投影区域A1和目标区域A2部分交叉，不完全重叠，有部分目标区域A2在投影区域A1的外部，也有部分投影区域A1在目标区域A2的外部。第三种情况下，如图1和图2所示，投影区域A1和目标区域A2无交集，可以理解为，投影区域A1和目标区域A2是相互独立的两个范围，二者之间没有重叠的区域，这两个区域的范围可以相同，也可以不同。以上三种情况只是举例说明投影区域A1和目标区域A2范围不同的三种示例，本申请不限于此三种示例。可见，本申请可以根据各种不同的照明需求设计LBS内的照明光路，实现不同的目标区域A2的范围的配置。

由于从所述分光器30透射出的第二光束为P偏振光，本申请为了提高第二光束的效率，将第二光束转向为S偏振光，本申请通过设置固定式波片70，此固定式波片70用于将第二光束转向为S方向偏振，固定式波片70位于分光器30和MEMS 50之间的光路上，分光器30透射出的第二光束直接进入固定式波片70。一种实施方式中，在固定式波片70和MEMS50之间的光路上配置第二反射镜80，第二反射镜80用于将第二光束反射至MEMS 50，通过第二反射镜80的角度或位置的配置，可以调节第二光束入射至MEMS 50的入射角度。第二反射镜80的配置可以与前述第一反射镜60的配置相同。

一种实施方式中，本申请可以不设置固定式波片70，如图2所示，将图1所示的实施方式中的固定式波片替换为第三反射镜90，通过第三反射镜90和第二反射镜80的组合将第二光束反射至MEMS 50的入光面，本实施方式中，第二光束为P偏振光，也可以实现照明的功能。

参阅图1，所述激光扫描系统100还包括主控单元101，激光源10、偏振调制器20和投影光源40均电连接至主控单元101。所述主控单元101用于判断是否需要开启照明功能，当需要开启照明功能时，所述主控单元101用于判断需要照明所述投影区域A1还是所述目标区域A2，当需要照明所述投影区域A1时，所述主控单元101驱动所述偏振调制器20将所述激光束调制为所述第二偏振光，当需要照明所述目标区域A2时，所述主控单元101驱动所述偏振调制器20将所述激光束调制为所述第一偏振光。

一种实施方式中，所述第一光束入射至所述MEMS 50的入射角度与所述第二光束入射至所述MEMS 50的入射角度不同，通过不同的入射角度的配置实现目标区域A2和投影区域A1的范围不同，本实施方式中，不需要设置MEMS 50的调节机构，也就是说,MEMS 50在光路中的位置确定，及光路中其它的光元件的结构和位置亦确定后，光路基本确定，不需要再根据需要去调节MEMS 50的摆角，这样的方案的好处在于，光路架构简洁，成本低，适用的场景具有明确的针对性，只要场景匹配，用户可以直接使用，不需要调节，类似傻瓜相机的操作，不需要专业的技术人员。

一种实施方式中，所述第一光束入射至所述MEMS 50的入射角度与所述第二光束入射至所述MEMS 50的入射角度相同，所述MEMS 50的摆动角度具有可调性。本实施方式中，在MEMS 50的入光侧，第一光束的入射角和第二光束的入射角配置为相同的，通过MEMS 50的摆角可调的性能实现目标区域A2和投影区域A2的范围不同。MEMS 50的摆角可调的性能，可以理解为，本申请设置MEMS驱动结构，参阅图5，通过驱动结构102驱动MEMS 50的摆角调节，以匹配第一光束或第二光束，驱动结构102与主控单元101电连接，主控单元101可以为激光扫描系统LBS内的控制器，也可以集成在激光扫描系统LBS之外的控制中心，主控单元101可以判断入射至MEMS 50的光束为第一光束还是第二光束，当入射至MEMS 50的光束为第一光束时，主控单元101输出信号给驱动结构102，使得驱动结构102驱动MEMS50摆动，并确定MEMS 50定位在第一位置；当入射至MEMS 50的光束为第二光束时，主控单元101输出信号给驱动结构102，使得驱动结构102驱动MEMS 50摆动，并确定MEMS 50定位在第二位置。

参阅图1，为了整个激光扫描系统LBS的架构具有很好的占空比，节约空间，有利于小型化的产品设计，本申请将分光器30的位置设置为核心位置，分光器30反射出的第一光束的出射方向为第一方向X1，分光器30透射而出的第二光束的出射方向为第二方向X2，第一方向X1垂直于第二方向X2。将激光源10、偏振调制器20和固定式波片70沿第二方向X2排列在分光器30的两侧，将投影光源40沿第一方向X1排列在分光器30的一侧。

一种实施方式中，如图1所示，所述分光器30、所述第一半透半反射镜421、所述第二半透半反射镜422和所述第三半透半反射镜423沿第一方向X1依次排列为一排，一种实施方式中，分光器30和第一半透半反射镜421为相邻的光学器件，即二者之间没有其它的光学器件，一种实施方式中，分光器30和第一半透半反射镜421之间也可以设置其它的光学器件，例如，分光器30和第一半透半反射镜421之间设置聚光结构，将第一光束聚焦在第一半透半反射镜421的入光面上。如图1所示，沿第一方向X1，第一反射镜60排列在第三半透半反射镜423的出光侧。所述第一光束沿所述第一方向X1穿过所述合束镜组42后形成的光路与所述光源组41经过所述合束镜组42后形成的光路一致。

一种实施方式中，如图1所示，所述激光源10、所述偏振调制器20、所述分光器30和所述固定式波片70沿第二方向X2依次排列为一排，这四个光学器件可以为相邻设置的架构，也可以在其中任意两个光学器件之间增设其它的光学器件，例如，在分光器30和固定式波片70之间设置聚光结构，将第二光束聚焦在固定式波片70的入光面上。一种实施方式中，第二反射镜80沿第一方向X1排列在固定式波片70的出光侧。

一种实施方式中，本申请提供的偏振调节器20、分光器30、固定式波片70固定在一个整体的结构内，构成一个光模块，此光模块与投影组件(包括投影光源40和MEMS 50)安装为一体构成激光成像设置中的核心部分。

一种实施方式中，参阅图1至图5所示的任意一种实施方式，所述激光扫描系统LBS100还包括照明透镜103，所述照明透镜103位于所述MEMS 50的出光侧，从所述MEMS 50射出的所述第二光束经过所述照明透镜103后能够扩大照射范围。所述激光扫描系统LBS100还包括扩散片104，所述扩散片104位于所述照明透镜103和所述MEMS 50之间，所述扩散片104邻近所述照明透镜103，用于将点光源转变为面光源。

本申请涉及一种通过投影的方式进行成像的激光扫描系统100，该激光扫描系统100能够产生第一光束和第二光束，第一光束用于成像光路的照明，以照亮投影区域A1；第二光束用于构成照明光路，照亮目标区域A2，照明光路区别于成像光路。参阅图6，本申请提供的激光扫描系统100应用于激光成像设备1000，激光扫描系统100中可以不设置主控单元101，而是将主控单元101设置激光成像设备1000内，主控单元101不只是用于驱动激光扫描系统100，也可以驱动激光成像设备1000内的其它系统或电路模块。本申请一种实施方式中，也可以将激光扫描系统内的照明透镜103和扩散片104设置在激光扫描系统100的外部，即在激光成像设备1000中设置独立于激光扫描系统100的照明透镜103和扩散片104，并且，照明透镜103的位置设置在MEMS 50的出光侧，使得从所述MEMS 50射出的所述第二光束经过所述照明透镜103后能够扩大照射范围。将扩散片104设置在照明透镜103的入光侧，使得第二光束进入照明透镜103前先经过扩散片104，以将点光源转变为面光源。

在激光成像设备1000内部，第一光束和第二光束射出激光扫描系统100之后的光路视为后段光路，在后段光路上，第一光束所经过的光路为后段投影光路，第二光束经过的光路为后段照明光路。一种实施方式中，后段投影光路上可以设置其它光学器件，在后段照明光路上也可以设置其它光学器件，例如，这些光学器件可以为：折射光学元件(ROE，Refractive Optical Element)、绕射光学元件(DOE，Diffractive Optical Element)、平面镜、准直镜、反射镜、扩散镜等。如图6所示，在后段投影光路上设置透射光学器件105、反射光学器件106和反射光学器件107，第一光束从MEMS 50的出光面射出后，依次经过透射光学器件105、反射光学器件106和反射光学器件107，然后照亮投影区域A1。在后段照明光路上设置扩散片104、照明透镜103、反射件108、透射件109，第二光束从MEMS 50的出光面射出后，依次经过扩散片104、照明透镜103、反射件108、透射件109，然后照亮目标区域A2。

对于激光成像设备1000而言，第一光束的出光位置和第二光束的出光位置可以为不同的位置，如图6所示，第一光束的出光位置位于激光成像设备1000的顶面，第二光束的出光位置位于激光成像设备1000的侧面，顶面和侧面为不同的表面。可以根据具体的应用场景的需求设置第一光束的出光位置和第二光束的出光位置。

一种实施方式中，激光成像设备1000可以为HUD，HUD可以应用于汽车或其它的交通工具。不同的应用场景可，可以根据不同的需求选择使用LBS产生第一光束或第二光束。参阅图7，图7是本申请一种实施例提供的一种LBS应用在汽车上的HUD中的示意图。汽车包括前挡风玻璃1001、仪表盘1002和激光成像设备1000，激光成像设备1000位于仪表盘1002和前挡风玻璃1001之间的位置。当需要执行LBS的投影功能时，LBS产生第一光束照亮投影区域A1，如图7所示，投影区域A1为人眼附近的区域，可以称为眼盒的区域。当需要开启照明光路时，例如：需要启动车内的监控系统检测人脸时，或者需要启动照相机功能拍摄区域时，LBS产生第二光束，开启照明模式，如图7所示，照明模式下，第二光束照亮目标区域A2，目标区域A2包括人脸。

一种实施方式中，参阅图8，激光成像设备1000可以为AR眼镜。LBS 100设置在AR眼镜的镜腿内位置，当然也可以设置在眼镜框内。在AR眼镜的应用，AR眼镜可以具有一般的投影成像功能和人脸检测功能，当需要使用AR眼镜的投影成像功能时，LBS 100产生第一光束照亮人眼区域，当需要使用AR眼镜的人脸检测功能时，LBS 100产生第二光束照亮人脸。

一种实施方式中，参阅图9，激光成像设备1000也可以为一般的投影设备，LBS 100设置在激光成像设备1000内。激光成像设备1000除了具有产生第一光束，照亮投影区域A1，执行投影功能，还能产生第二光束，照亮目标区域A2，执行照明功能，例如，投影设备使用人脸识别登录，在环境需要的情况下，需要启动照明功能检测人脸，就可以使用本申请的照明功能。

本申请还提供一种LBS的控制方法，控制方法包括如下步骤：

LBS判断是否需要启动照明功能，具体而言，LBS可以根据环境的亮度判断是否启动照明功能，例如，夜晚或环境光较暗的情况下，需要启动照明功能才能看清投影图像或待识别的目标。

当LBS需要启动照明功能时，判断需要照亮投影区域还是目标区域，可以理解为，是需要启动LBS的投影成像功能还是单纯的照明功能，例如，在车载抬头显示器的应用中，这步骤可以判断是需要启动投影功能还是要识别脸部信息；

当需要照亮所述目标区域时，调节偏振调制器，使得所述偏振调制器将激光源发出激光束调制为第一偏振光，即P偏振光，此P偏振光穿过分光器进入照明光路，最终照亮目标区域，在照明光路中，可以设置固定式波片，将P偏振光转为S偏振光，利用S偏振光照明，效率更高；

当需要照亮所述投影区域时，调节偏振调制器，使得所述偏振调制器将激光源发出激光束调制为第二偏振光，即S偏振光，此S偏振光被分光器反射，进入投影光路，S偏振光与投影光源在投影光路内经过相同的光路，然后出射，照亮投影区域。

一种具体的实施方式中，LBS为应用在汽车内的抬头显示器中，本申请提供的具有LBS的抬头显示器不但能实现投影功能，还具有照明功能。具体而言，一种实施方式中，抬头显示器的投影功能指的是抬头显示器能够将仪表盘上的显示信号投影在前接风玻璃上，司机可以驾驶过程中，不用低头看仪表盘，直接在前挡风玻璃上就可以看到需要的信息。或者，抬头显示器也可以将车内的导航(或终端设备上的导航)投影至前挡风玻璃，这样，导航地图结合具体的道路实景，呈现在司机的眼前，体验感更好。抬头显示器的照明功能指的是抬头显示器除了具有照亮上述投影区域外，还能照亮不同于这个投影区域的目标区域。一种实施方式中投影区域可以理解为人眼的位置，目标区域可以理解为人脸。

本申请提供的控制方法，应用在抬头显示器的控制过程，具体如下。

司机在驾驶的过程中，需要启动抬头显示器时，LBS根据环境亮度判断是否需要启动照明功能。

当环境光较亮的情况下，不需要启动照明功能。此时，可以直接启动LBS投影功能，进行正常的投影成像，将仪表盘上的信息或导航信号投影在前挡风玻璃上。

当环境光较弱的情况下，需要启动照明功能。此时，LBS判断将执行投影功能还是照明功能(例如人脸检测)。判断需要照亮哪个区域，若执行投影功能就需要照亮投影区域，即照亮人眼；若执行照明功能就需要照亮目标区域，即需要照亮人脸。可见照明区域是大于投影区域的。

当LBS判断需要照亮人脸时，调节偏振调制器，使得偏振调制器将激光源发出的光调制为P偏振光，P偏振光穿过分光器进入照明光路，最终照亮人脸，此时可以启动人脸检测装置进行人脸检测。

当LBS判断需要将仪表盘上的信息或导航信号投影在前挡风玻璃上时，调节偏振调制器，使得所述偏振调制器将激光源发出激光束调制为S偏振光，S偏振光被分光器反射至投影光路，最终照亮人眼，执行投影功能。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (19)

1.一种激光扫描系统，其特征在于，包括：

激光源，用于输出激光束；

偏振调制器，用于将所述激光束调制为第一偏振光或第二偏振光，所述第一偏振光和所述第二偏振光中的一个为P偏振光，另一个为S偏振光；

分光器，用于透射所述第一偏振光或反射所述第二偏振光，经所述分光器反射的所述第二偏振光为第一光束，经所述分光器透射的所述第一偏振光为第二光束；

投影光源和微机电振鏡，所述微机电振鏡用于将所述投影光源发出的光投影至投影区域；

所述第一光束经所述微机电振鏡反射后，照亮所述投影区域；所述第二光束经所述微机电振鏡反射后，照亮目标区域，所述目标区域的范围与所述投影区域的范围不同。

2.如权利要求1所述的激光扫描系统，其特征在于，所述第一光束入射至所述微机电振鏡的入射角度与所述第二光束入射至所述微机电振鏡的入射角度不同。

3.如权利要求1所述的激光扫描系统，其特征在于，所述第一光束入射至所述微机电振鏡的入射角度与所述第二光束入射至所述微机电振鏡的入射角度相同，所述微机电振鏡的摆动角度具有可调性。

4.如权利要求1-3任一项所述的激光扫描系统，其特征在于，所述第一偏振光为所述P偏振光，所述第二偏振光为所述S偏振光。

5.如权利要求4所述的激光扫描系统，其特征在于，所述激光扫描系统还包括固定式波片，所述固定式波片用于将所述第二光束转向为S方向偏振。

6.如权利要求5所述的激光扫描系统，其特征在于，所述投影光源包括光源组和合束镜组，所述光源组包括红色光源、绿色光源和蓝色光源，所述合束镜组包括第一半透半反射镜、第二半透半反射镜和第三半透半反射镜，所述第一半透半反射镜用于透过所述第一光束且反射所述红色光源的光，被所述第一半透半反射镜反射的所述红色光源的光照射至所述第二半透半反射镜，所述第二半透半反射镜用于透过所述第一光束和所述红色光源的光且反射所述绿色光源的光，被所述第二半透半反射镜反射的所述绿色光源的光照射至所述第三半透半反射镜，所述第三半透半反射镜用于透过所述第一光束、所述红色光源的光和所述绿色光源的光且反射所述蓝色光源的光。

7.如权利要求6所述的激光扫描系统，其特征在于，所述分光器、所述第一半透半反射镜、所述第二半透半反射镜和所述第三半透半反射镜沿第一方向依次排列为一排。

8.如权利要求7所述的激光扫描系统，其特征在于，所述第一光束沿所述第一方向穿过所述合束镜后形成的光路与所述光源组经过所述合束镜后形成的光路一致。

9.如权利要求7所述的激光扫描系统，其特征在于，所述激光源、所述偏振调制器、所述分光器和所述固定式波片沿第二方向依次排列为一排，所述第二方向垂直于所述第一方向。

10.如权利要求5所述的激光扫描系统，其特征在于，所述第二光束经过所述固定式波片转向为S方向的偏振光后，再经过反射镜的反射后入射所述微机电振鏡。

11.如权利要求1-10任一项所述的激光扫描系统，其特征在于，

所述投影区域位于所述目标区域的范围内，所述目标区域的范围大于所述投影区域的范围；或者，

所述投影区域和所述目标区域部分重叠；或者，

所述投影区域和所述目标区域无交集。

12.如权利要求1-11任一项所述的激光扫描系统，其特征在于，所述偏振调制器为液晶偏振波片，通过电压控制所述偏振调制器内的液晶偏转的方式调节光的偏振方向。

13.如权利要求1-12任一项所述的激光扫描系统，其特征在于，所述激光扫描系统还包括照明透镜，所述照明透镜位于所述微机电振鏡的出光侧，从所述微机电振鏡射出的所述第二光束经过所述照明透镜后能够扩大照射范围。

14.如权利要求13所述的激光扫描系统，其特征在于，所述激光扫描系统还包括扩散片，所述扩散片位于所述照明透镜和所述微机电振鏡之间，所述扩散片邻近所述照明透镜，用于将点光源转变为面光源。

15.如权利要求1-14任一项所述的激光扫描系统，其特征在于，所述激光扫描系统还包括主控单元，所述主控单元用于判断是否需要开启照明功能，当需要开启照明功能时，所述主控单元用于判断需要照明所述投影区域还是所述目标区域，当需要照明所述投影区域时，所述主控单元驱动所述偏振调制器将所述激光束调制为所述第二偏振光，当需要照明所述目标区域时，所述主控单元驱动所述偏振调制器将所述激光束调制为所述第一偏振光。

16.一种激光成像设备，其特征在于，包括驱动芯片和如权利要求1至15任意一项所述的激光扫描系统，所述驱动芯片用于驱动所述偏振调制器工作。

17.如权利要求16所述的激光成像设备，其特征在于，所述激光成像设备为抬头显示器，所述激光成设备还包括图像处理系统，所述图像处理系统用于处理所述激光扫描系统的投影图像。

18.一种汽车，其特征在于，包括前挡风玻璃、仪表盘和如权利要求16或17所述的激光成像设备，所述激光成像设备位于所述仪表盘和所述前挡风玻璃之间。

19.一种控制方法，应用于如权利要求1至15任意一项所述的激光扫描系统，其特征在于，所述控制方法包括：

当所述激光扫描系统需要启动照明功能时，判断需要照亮投影区域还是目标区域；

当需要照亮所述目标区域时，调节偏振调制器，使得所述偏振调制器将激光源发出激光束调制为第一偏振光；

当需要照亮所述投影区域时，调节偏振调制器，使得所述偏振调制器将激光源发出激光束调制为第二偏振光；

所述第一偏振光和所述第二偏振光中的一个为P偏振光，另一个为S偏振光。

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