CN116125654A - 光学组件及激光发射器 - Google Patents

Abstract

本申请实施例涉及光学技术领域，公开了一种光学组件及激光发射器，包括：光源、调节模组和透镜。通过在光源与透镜之间设置调节模组，调节模组中的第一调节镜与第二调节镜的厚度沿相反方向逐渐增大，且第一调节镜与第二调节镜可以相向或背离移动，使得光束穿透第一调节镜与第二调节镜时，由于介质不同，光源到透镜之间的光程发生变化，当第一调节镜或第二调节镜移动时能够使得光束穿透的部位的厚度发生变化，进而能够对光源到透镜之间的光程进行调整，不需要对光学组件进行重新装配，调整过程更加便利快捷。

Description

光学组件及激光发射器

技术领域

本申请实施例涉及光学技术领域，具体涉及一种光学组件及光学设备。

背景技术

目前，随着技术的发展，人们对光的利用不再局限于照明，在各行各业都能够利用不同的光实现许多技术效果，例如在车载雷达中应用的激光发射模组能够通过射出激光并接受反馈实现精确获取周围环境信息的效果，为了实现这种效果，对光束的质量有很高要求，因此常常将光源与其他光学组件配合形成光学组件，以对光束进行调整。

在光学组件的实际应用中，在光学组件装配时往往需要预先设置光学组件的参数，例如通过设置光学组件中的光源与透镜的距离来精确控制光束在光学组件中的光程，使得经过光学组件处理后的光束的准直和扩散等参数能够满足作业需求。然而，光学组件在运作过程中可能会因为各种原因导致原先设置的参数发生改变，例如光学组件在长时间运作时积累大量热量，导致光学组件的结构部件受热膨胀，部件之间的距离改变，进而导致光束在光学组件内的光程发生改变，影响经过光学组件处理后发出的光束的质量，且作业过程中难以对光学组件的装配参数进行调整，难以保证光学组件长时间作业的效果。

发明内容

鉴于上述问题，本申请实施例提供了一种光学组件及激光发射器，用于解决作业过程中光学组件对激光光源的光程调整困难的问题。

根据本申请实施例的一个方面，提供了一种光学组件，光学组件包括：光源、调节模组和透镜；

光源用于发射光束，光束穿过调节模组射向透镜；

调节模组包括第一调节镜和第二调节镜，第一调节镜和第二调节镜均用于供光束穿透，第一调节镜与第二调节镜之间相背离的两面互相平行，第一调节镜的厚度沿第一方向逐渐增大，第二调节镜的厚度沿第二方向逐渐增大，第一方向与第二方向相反，且第一方向和第二方向均与光束发射的方向互相垂直；

第一调节镜和第二调节镜中的至少一个用于沿第一方向移动，另一个用于沿第二方向移动，以改变第一调节镜和第二调节镜被光束穿透的部位的厚度，进而调整光束从光源到透镜的光程。

通过在光源与透镜之间设置调节模组，调节模组中的第一调节镜与第二调节镜的厚度沿相反方向逐渐增大，且第一调节镜与第二调节镜可以相向或背离移动，使得光束穿透第一调节镜与第二调节镜时，由于介质不同，光源到透镜之间的光程发生变化，当第一调节镜或第二调节镜移动时能够使得光束穿透的部位的厚度发生变化，进而能够对光源到透镜之间的光程进行调整，不需要对光学组件进行重新装配，调整过程更加便利快捷。

在一种可选的方式中，还包括基座和连接座，光源与透镜分别与基座固定连接，连接座沿第一方向连接于第一调节镜和第二调节镜中的一个与基座之间，沿第二方向连接于第一调节镜和第二调节镜中的另一个与基座之间，连接座用于带动第一调节镜和第二调节镜中的一个沿第一方向移动，另一个沿第二方向移动。

通过设置基座和连接座，使光源和透镜与基座固定连接，使第一调节镜和第二调节镜通过连接座与基座连接，为光源、透镜和调节模组提供了较为稳定的固定方式，使光学组件在组装时能够方便地对各个光学部件间的距离进行预先设置。

在一种可选的方式中，基座用于在其温度发生变化时因发生形变而改变尺寸，以带动第一调节镜和第二调节镜中的一个沿第一方向移动，另一个沿第二方向移动，使得第一调节镜和第二调节镜被光束穿透的部位的厚度产生第三变化量，进而使得光束从光源到透镜的光程产生第四变化量；

第二变化量与第四变化量相互抵消，使光束从光源到透镜的光程保持不变。

通过将温度变化作为连接座带动第一调节镜与第二调节镜移动的条件，使得第一调节镜与第二调节镜被光束穿透的部位的厚度能够与透镜与光源由于温度变化在距离上产生的偏差能够在光程上相互对应，使得光学组件对光程的调整能够自动进行，且能将光程自动调整至初始状态，免除了手动操作的繁琐，使得光学组件的使用更加便利。

在一种可选的方式中，连接座包括第一连接件和第二连接件，第一连接件的一端与第一调节镜连接，另一端与基座连接，第二连接件的一端与第二调节镜连接，另一端与基座连接；

第一连接件在于基座连接的一端和第一调节镜之间的部分形成第一调节部，第二连接件在与基座连接的一端和第二调节镜之间的部分形成第二调节部，第一调节部和第二调节部在第一方向所在的平面上的投影在第一方向上的长度相等，且均为第一长度，第一调节镜的入射面与出射面的夹角和第二调节镜的入射面与出射面的夹角相等，第一调节镜与第二调节镜的材料相同；

光源沿光束发射方向到透镜的距离与第一长度满足公式：

其中，L₁指的是光源沿光束发射方向到透镜的距离，L₂指的是第一长度，θ指的是第一调节镜的入射面与出射面的夹角，n指的是第一调节镜的材料折射率，a和b分别指连接座和基座的材料热膨胀系数，且a>b。

通过将光源沿光束发射方向到透镜的距离、第一长度、基座CTE、连接座CTE、第一调节镜与第二调节镜沿光束的发射方向上的两端的端面在以同时平行于光束的发射方向和第一方向的平面作为剖切平面的剖面上所形成的夹角θ以及第一调节镜和第二调节镜的折射率建立公式形成函数关系，使得这样设置的光学组件能够在温度变化导致透镜与光源之间的光程发生变化时自动对光程进行补偿，使得光学组件回复原本预先设置的状态，最大程度减小了温度变化对光学组件中光程的影响，提高了光学组件发出的光束的质量的稳定性。

在一种可选的方式中，连接座与基座通过胶水固定连接。

由于固体材料普遍具有热胀冷缩特性，若连接座与基座卡接，连接座与基座的卡接部位在受热时同时膨胀，当温度降低时，可能由于双方材料的CTE不同，导致结构崩裂，影响光学组件的耐用性与稳定性，通过使用胶水，利用胶水具备的一定延展性，降低了温度变化时基座与连接座的连接部位的损坏概率，提高了结构强度与耐用性。

在一种可选的方式中，连接座为板条状结构，连接座沿光束的发射方向的尺寸小于连接座沿第一方向的尺寸。

通过采用板条状结构且沿光束的发射方向的尺寸小于连接座沿第一方向的尺寸的连接座，使得连接座在温度发生变化时沿第一方向或第二方向的尺寸变化程度更加稳定，不易受结构形状的影响，在温度变化时，板条状结构使得连接座对温度的传导更加迅速，尺寸变化更加及时，并且能够节省一定材料。

在一种可选的方式中，还包括转动装置，转动装置连接于基座与连接座之间，转动装置用于带动连接座在第一方向所在的平面上转动，使连接座带动第一调节镜和第二调节镜中的至少一个在第一方向所在的平面上转动。

由于第一调节镜与第二调节镜存在斜面，当光束从光源发出，穿透第一调节镜与第二调节镜后，光束由于折射会产生一定的偏移，使得光束在透镜上的落点偏移，此时通过旋转第一调节镜或第二调节镜中的至少一个便可以改变光束的折射方向，使得光束在透镜上的落点可以被调整，提高了光学组件的适用性，为光学组件作业过程中需要光束落点更精确的情况提供了一种解决方式。

在一种可选的方式中，还包括丝杆螺母结构，丝杆螺母结构与连接座连接，并与第一调节镜和第二调节镜中的至少一个连接，丝杆螺母结构用于带动第一调节镜和第二调节镜中的至少一个沿第一方向移动，另一个沿第二方向移动。

通过设置丝杆螺母结构，使丝杆螺母结构用于带动第一调节镜和第二调节镜中的至少一个沿第一方向移动，另一个沿第二方向移动，由于丝杆螺母结构的传动具有稳定精细的特点，使得操作人员在通过丝杆螺母结构带动第一调节镜与第二调节镜移动时能够更加精确，可以较为便利地调整细微的移动距离，使得光学组件的使用更加方便，对光程的调整更加精确。

在一种可选的方式中，第一调节镜与第二调节镜相向的两面之间设置有空隙。

通过在第一调节镜与第二调节镜相向的两面之间设置空隙，使得第一调节镜与第二调节镜在相向移动时不会立刻发生接触，预留了一定的移动空间，当对光程的调整需要使第一调节镜与第二调节镜相向移动时，防止了第一调节镜与第二调节镜相向的两面之间接触产生摩擦，阻碍移动，使得第一调节镜与第二调节镜的移动更加顺畅，不易受到阻碍影响作业。

根据本申请实施例的另一方面，提供了一种激光发射器，包括：外壳和如上任意一项实施例的光学组件；

外壳为中空结构，光学组件设置于中空结构内，光源为激光光源。

通过在激光发射器上应用光学组件，使得激光发射器在作业过程中能够通过光学组件的第一调节镜与第二调节镜对光程进行调整，当由于作业过程中的温度变化或是其他意外导致激光发射器中的光程出现偏差，影响激光发射器射出的光束质量时，通过移动光学组件中的第一调节镜与第二调节镜，操作人员可以根据实际情况对激光发射器中的光程进行调整以使光程回归正常，一定程度上恢复激光发射器发出的光束质量，提高了激光发射器的适用性与可操控性，为操作人员的使用提供了便利。

本申请实施例通过改变调节模组中第一调节镜和第二调节镜的厚度，使得穿过第一调节镜和第二调节镜的光束的光程也随之改变，不需要对光学组件中的部件进行拆卸和重新装配，在不同作业需求下能够方便地实现对光学组件中的光程进行调整，便利了光学组件的使用，提高了经过光学组件处理后的光束的可控性。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的光学组件的立体图；

图2A为本发明实施例提供的一个状态下的调节模组的示意图；

图2B为本发明实施例提供的另一个状态下的调节模组的示意图；

图3为本发明实施例提供的光学组件的俯视图；

图4为本发明实施例提供的调节模组的一种实施例的部分结构示意图；

图5为本发明一个实施例提供的调节镜与连接座的结构示意图；

图6为本发明另一个实施例提供的调节镜与连接座的结构示意图。

具体实施方式中的附图标号如下：

100、光学组件；

110、光源；

120、调节模组，121、第一调节镜，122、第二调节镜；

130、透镜；

140、基座；

150、连接座，151、第一连接件，1510、第一调节部，152、第二连接件，1520、第二调节部；

160、丝杆螺母结构，161、丝杆，162、导轨，163、把手。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

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申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，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、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：存在A，同时存在A和B，存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。

在本申请实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

本申请发明人注意到，激光雷达中的光学组件在长时间作业时容易由于热量累积等原因造成的温度变化，使得光学组件中的部件尺寸由于热胀冷缩效应发生变化，影响光学组件中本应被预设的部件距离精确控制的光程，导致最终射出的光束质量受到影响，不利于光学组件的持续作业。

针对上述问题，现在常见的解决方法是在光学组件中的部件制作时尽可能选择热膨胀系数较低的材料，使得光学组件在遇到温度变化时，其内部部件的尺寸变化较小，以减小温度变化对光程带来的影响，然而，任何材料都会有一定的热膨胀系数，仍然无法避免光学组件内部光程受到影响，并且，当影响光程的因素不是温度时，由于光学组件内部部件往往预先固定设置，操作人员难以根据实际情况对产生光程偏差的光学组件进行光程调整。因此，迫切需要设计一种光学组件，能够方便地对光学组件中的光程进行调整，不需要对部件进行拆卸与重新装配。

基于此，本申请发明人经过研究，设计了一种光学组件，在光源与透镜之间设置调节模组，通过改变调节模组中第一调节镜和第二调节镜的厚度，使得穿过第一调节镜和第二调节镜的光束的光程也随之改变，不需要对光学组件中的部件进行拆卸和重新装配，在不同作业需求下能够方便地实现对光学组件中的光程进行调整，便利了光学组件的使用，提高了经过光学组件处理后的光束的可控性。

本申请实施例公开的光学组件可以但不限于用于对激光雷达的光程进行调整，还可以应用于对其他任何需要对光源进行光程调整的装置或设备进行光程调整，在本申请实施例中，以用于对激光雷达进行光程调整为例进行说明。

本申请实施例附图中均使用直线箭头指代运动方向，亦可以理解为第一方向与第二方向，双箭头则表示直线长度或距离。

根据本申请的一些实施例，请参照图1，图1示出了本发明实施例提供的光学组件100的立体图，提供了一种光学组件100，包括：光源110、调节模组120和透镜130；

光源110用于发射光束，光束穿过调节模组120射向透镜130；

调节模组120包括第一调节镜121和第二调节镜122，第一调节镜121和第二调节镜122均用于供光束穿透，第一调节镜121与第二调节镜122之间相背离的两面互相平行，第一调节镜121的厚度沿第一方向逐渐增大，第二调节镜122的厚度沿第二方向逐渐增大，第一方向与第二方向相反，且第一方向和第二方向均与光束发射的方向互相垂直；

第一调节镜121和第二调节镜122中的至少一个用于沿第一方向移动，另一个用于沿第二方向移动，以改变第一调节镜121和第二调节镜122被光束穿透的部位的厚度，进而调整光束从光源110到透镜130的光程。

本实施例中的光源110指的是用于发出光束的元器件或设备，例如光源110可以是激光光源SPL_S4L90A，光源110的种类和光束类型可以根据实际应用场景相应调整，例如在红外传感中使用红外光源，以使发出的光束为红外光。请参考图1，设置光源110的目的是使光源110为光学组件100提供至少一束光束，以配合光学组件100及配套设备实现相应功能，例如在激光雷达模块中，光源110发出的激光在经过光学组件100处理后直射在障碍物上，障碍物反射部分激光，使得传感器接收到障碍物反射的激光，以此得到障碍物信息用于后续计算分析。在本申请实施例中光源110以激光光源为例进行说明。

需要说明的是，本实施例中光源110发出的光束可能为多束或单束，附图中为了便于说明和理解，将光束理想化为单条虚线，实际情况中，由于生产误差或厂商预设的规格参数的影响，光源110直接射出的光束往往不是绝对的平行光束，某些规格的光源110射出的光束也可能发散较大，在应用中一般需要通过凸透镜或凹透镜等组件对光源110直接发出的光束进行聚焦或扩散，以使得最终得到的光束能够满足实际作业需求，例如光源110用于投影时，通过凹透镜使光源110发出的光束扩散以提高投影面积，而用于激光雷达时则可以通过凸透镜使光源110发出的光束聚焦以得到穿透力强、光强高的笔直的光束。

本实施例中设置透镜130的目的是对光源110发出的光束进行处理，使穿过透镜130后的光束聚焦或扩散。其中，在光学组件100生产的过程中往往会根据目标作业领域提前设定好合适的聚焦或扩散幅度，决定这一幅度的重要参数即为透镜130与光源110之间的距离，本领域技术人员可以理解，装配光学组件100时调整透镜130与光源110之间的距离目的是调整光源110发出的光束从光源110到透镜130之间的光程，光程的实质是光在介质中传播所经历的路程折合为光在真空中传播的相应路程，同一距离下，光所经过的介质不同，其在该同一距离中的光程也会不同，当透镜130与光源110之间的光程保持不变时，经过透镜130处理后的光束质量也保持不变，而当透镜130与光源110之间的光程发生变化时，经过透镜130处理后的光束质量也会发生改变。

第一调节镜121和第二调节镜122设置的目的是对光源110发出的光束的光程进行调整，为了保证第一调节镜121与第二调节镜122的厚度变化情况更加可控，本领域技术人员应当理解，第一调节镜121和第二调节镜122的入射面与折射面均不需要设置用于光的聚焦或扩散的弧度。

通过在光源110与透镜130之间设置调节模组120，调节模组120中的第一调节镜121与第二调节镜122的厚度沿相反方向逐渐增大，且第一调节镜121与第二调节镜122可以相向或背离移动，使得光束穿透第一调节镜121与第二调节镜122时，由于介质不同，光源110到透镜130之间的光程发生变化，当第一调节镜121或第二调节镜122移动时能够使得光束穿透的部位的厚度发生变化，进而能够对光源110到透镜130之间的光程进行调整，不需要对光学组件100进行重新装配，调整过程更加便利快捷。

根据本申请的一些实施例，请继续参照图1，还包括基座140和连接座150，光源110与透镜130分别于基座140固定连接，连接座150沿第一方向连接于第一调节镜121和第二调节镜122中的一个与基座140之间，沿第二方向连接于第一调节镜121和第二调节镜122中的另一个与基座140之间，连接座150用于带动第一调节镜121和第二调节镜122中的一个沿第一方向移动，另一个沿第二方向移动。

基座140用于为光源110、透镜130和连接座150提供固定，为了使与基座140连接的连接座150能够带动第一调节镜121和第二调节镜122沿相反的方向移动，根据实际需要，基座140可以为内部中空的筒状结构，光源110、透镜130和连接座150均与基座140的内壁连接；基座140也可以为板状结构，连接座150、第一调节镜121和第二调节镜122分别设置在基座140的同一面的两侧。

连接座150用于将第一调节镜121和第二调节镜122固定在基座140上，在一个实施例中，连接座150为两端凸起的凹字型结构，第一调节镜121和第二调节镜122分别固定在连接座150凸起的两端上，连接座150凸起的两端上设置有导轨162或伸缩杆以带动第一调节镜121和第二调节镜122移动。可以理解的是，连接座150和基座140共同配合对光源110、透镜130、第一调节镜121和第二调节镜122发挥固定作用，为了取得理想的固定效果，连接座150与基座140应当采用较为坚硬的材质制作，例如铝合金。

通过设置基座140和连接座150，使光源110和透镜130与基座140固定连接，使第一调节镜121和第二调节镜122通过连接座150与基座140连接，为光源110、透镜130和调节模组120提供了较为稳定的固定方式，使光学组件100在组装时能够方便地对各个光学部件间的距离进行预先设置。

根据本申请的一些实施例，请参照图1，并进一步参照图2A和图2B，图2A为本发明实施例提供的一个状态下的调节模组的示意图，图2B为本发明实施例提供的另一个状态下的调节模组的示意图，基座140用于在其温度发生变化时因发生形变而改变尺寸，以使透镜130与光源110的距离产生第一变化量，进而使光束从光源110到透镜130的光程产生第二变化量；

连接座150用于在其温度发生变化且与基座140的温度变化情况一致时，因发生形变而改变尺寸，以带动第一调节镜121和第二调节镜122中的一个沿第一方向移动，另一个沿第二方向移动，使得第一调节镜121和第二调节镜122被光束穿透的部位的厚度产生第三变化量，进而使得光束从光源110到透镜130的光程产生第四变化量；

第二变化量与第四变化量相互抵消，使光束从光源110到透镜130的光程保持不变。

其中，由于材料普遍的热胀冷缩性质，当温度发生变化时，材料对应其热膨胀系数(Coefficient Of Thermal Expansion)产生膨胀，热膨胀系数时量度固体材料热膨胀程度的物理量，是单位长度或单位体积的物体在温度升高1℃时，其长度或体积的相对变化量。热膨胀系数简称CTE，为了便于描述，以下描述中均以CTE指代热膨胀系数。

我们可以通过一系列公式推导得到本实施例提出的设计，请参照图3，图3为本发明实施例提供的光学组件的俯视图，设连接座150的组成材料的CTE为a，设基座140的组成材料的CTE为b，透镜130到光源110之间的距离为L₁，连接座150与基座140连接的一端到第一调节镜121的最短距离，即连接座150连接第一调节镜121与基座140之间的部分的长度，将该长度设为L₂，将第一调节镜121或第二调节镜122的入射面与出射面的夹角设为θ，则可以得出随温度变化时透镜130到光源110之间的距离L₁的变化量公式：ΔL₁＝L₁*b，将ΔL₁与光学组件100中光束穿过的媒介的折射率相乘，即可得到当光学组件100温度变化时，光学组件100中光源110发出的光束的光程的变化量，空气的折射率为1.00029，可以近似为1，即光学组件100中光源110发出的光束的光程的变化量为ΔL₁*1，即为ΔL₁，当光学组件100中光源110发出的光束的光程变化了ΔL₁时，为了使最终经过透镜130射出的光束的质量能够跟温度变化前的一致，应当将ΔL₁作为需要补偿的量，在后续对光程补偿同一数值，本实施例中通过连接座150温度变化带来其尺寸变化，带动第一调节镜121与第二调节镜122移动，使光束穿过第一调节镜121与第二调节镜122的厚度变化来实现光程的调整，使得调整后光程的变化量与ΔL₁互相抵消，以下为公式推导过程。

根据连接座150和基座140的组成材料CTE，可以得出第一调节镜121和第二调节镜122的相对位移量公式：2ΔL₂＝2L₂*(a-b)，其中，如图3所示，由于连接座150与基座140连接，当基座140由于温度变化产生形变时，除了带动透镜130远离光源110外，还会带动连接座150移动，因此需要去除基座140热膨胀系数带动连接座150移动的量，使连接座150在温度变化时的尺寸变化为考虑到基座140热膨胀系数带动连接座150移动的量后，带动第一调节镜121与第二调节镜122移动的实际变化量。

请重新参照图2A和图2B，图2A中A为第一调节镜121与第二调节镜122在未移动状态被光束穿透时，被光束穿透部分等效的平面玻璃，图2B中B为第一调节镜121与第二调节镜122相向移动Δm后被光束穿透时，被光束穿透部分等效的平面玻璃，其相对图2A中A的厚度变化为Δh，根据第一调节镜121与第二调节镜122移动的实际变化量，将第一调节镜121和第二调节镜122被光束穿过部分的厚度理解为三角形的高，结合三角形高的计算方式，可以计算出第一调节镜121和第二调节镜122被光束穿过部分的厚度变化量Δh的公式：Δh＝2ΔL₂*tanθ。

请继续参照图2B，根据第一调节镜121与第二调节镜122的材料，已知其材料折射率，结合上述公式的中第一调节镜121和第二调节镜122被光束穿过部分的厚度变化量，可以得出第一调节镜121和第二调节镜122被光束穿过部分的厚度变化影响光程的变化量，即光束穿透Δh部分的光程为Δh*(n-1)，当第一调节镜121和第二调节镜122的厚度变化影响光程的变化量与温度变化影响光程的变化量一致时，便可以实现对温度变化后光程出现的误差产生补偿，即满足公式：ΔL₁＝Δh*(n-1)。

通过将温度变化作为连接座150带动第一调节镜121与第二调节镜122移动的条件，使得第一调节镜121与第二调节镜122被光束穿透的部位的厚度能够与透镜130与光源110由于温度变化在距离上产生的偏差能够在光程上相互对应，使得光学组件100对光程的调整能够自动进行，且能将光程自动调整至初始状态，免除了手动操作的繁琐，使得光学组件100的使用更加便利。

根据本申请的一些实施例，并进一步参照图4，图4示出了本申请实施例提供的调节模组的一种实施例的部分结构示意图，连接座150包括第一连接件151和第二连接件152，第一连接件151的一端与第一调节镜121连接，另一端与基座140连接，第二连接件152的一端与第二调节镜122连接，另一端与基座140连接；

第一连接件151在与基座140连接的一端和第一调节镜121之间的部分形成第一调节部1510，第二连接件152在与基座140连接的一端和第二调节镜122之间的部分形成第二调节部1520，第一调节部1510和第二调节部1520在第一方向所在的平面上的投影在第一方向上的长度相等，且均为第一长度，第一调节镜121的入射面与出射面的夹角和第二调节镜122的入射面与出射面的夹角相等，第一调节镜121与第二调节镜122的材料相同；

光源110沿光束发射方向到透镜130的距离与第一长度满足公式：

其中，L₁指的是光源110沿光束发射方向到透镜130的距离，L₂指的是第一长度，θ指的是第一调节镜121的入射面与出射面的夹角，n指的是第一调节镜121的材料折射率，a和b分别指连接座150和基座140的材料热膨胀系数，且a>b。

需要说明的是，第一调节镜121的入射面指的是其最先被光束穿过的一面，出射面指的是最后被光束穿过的一面，即光束从第一调节镜121的入射面射入，从出射面射出，第一调节镜121的入射面与出射面的夹角即为θ，同理，第二调节镜122入射面与出射面的夹角也为θ。

请参照图2A和图2B，该公式可以由上述实施例中推导的公式：ΔL₁＝Δh*(n-1)变化得到，将Δh＝2ΔL₂*tanθ代入，得到

ΔL₁＝2ΔL₂*tanθ*(n-1)，将2ΔL₂＝2L₂*(a-b)代入，得到ΔL₁＝2L₂*(a-b)*tanθ*(n-1)，此时根据该公式仍难以确定本申请实施例提出的光学组件100的具体结构设置，因此将公式进行变形，得到：

在对光学组件进行设置时，可以根据实际需要预先设定L₁，再根据L₁的值代入公式，灵活选择基座140、连接座150以及第一调节镜121和第二调节镜122的材料，设置合适的第一调节镜121与第二调节镜122的角度θ，并设置合适的L₂使得上述公式成立，即可以实现光学组件100对光程的自动补偿，在实际应用中，上述公式中参数的设置可以不分先后，本领域技术人员能够根据实际需要以合适的先后顺序确定上述公式中的各个参数，以使得公式能够成立。

需要说明的是，由于第一调节镜121的厚度沿第一方向逐渐增大，第二调节镜122的厚度沿第二方向逐渐增大，且它们相背离的两面互相平行，因此第一调节镜121和第二调节镜122上必然存在两个倾角方向相反的斜面，使得光源110发出的光束的光路产生偏折，导致光束在透镜130上的落点发生偏移，在一种设置方式中，请参照图2A和图2B，第一调节镜121和第二调节镜122的两个斜面相向设置，此时第一调节镜121与第二调节镜122之间的距离越大，光束在透镜130上的落点的偏移量便越大；在另一种设置方式中，请参照图4，第一调节镜121和第二调节镜122的两个斜面相背离且互相平行设置，此时第一调节镜121和第二调节镜122的倾角越大，光束在透镜130上的落点的偏移量便越大。

一般情况下，通过上述两个实施例的设置方式，可以使得光束在透镜130上的落点即便产生一定偏移，也不会对光束质量产生较大影响，然而，在一些应用场景中，作业过程对光学组件100经过透镜130后发射的光束质量的要求较高，例如在将本申请实施例提出的光学组件100应用于激光雷达模组时，若光束在透镜130上落点的偏移量过大，可能导致雷达扫描结果出现误差，此时若对第一调节镜121和第二调节镜122采用图2A和图2B的设置方式，可以根据实际情况减小第一调节镜121与第二调节镜122之间的间隙以减小光束在透镜130上的落点的偏移程度，不需要对夹角θ进行更改，若采用图4的设置方式，当光束在透镜130上落点的偏移量较大时，要使偏移量减小便只能通过缩小夹角θ，降低折射角度来实现，实际作业中则意味着需要更换不同的第一调节镜121和第二调节镜122，步骤较为繁琐，不利于操作人员实现，因此，择优地，可以对第一调节镜121与第二调节镜122选择图2A和图2B所示的设置方式，以同时克服落点偏移量大和部件更换步骤繁琐的问题，需要注意的是，由于需要保证第一调节镜121和第二调节镜122中的至少一个可以沿第一方向移动，另一个可以沿第二方向移动，若完全不保留第一调节镜121与第二调节镜122之间的空隙，将使得第一调节镜121与第二调节镜122无法分别沿第一方向和第二方向相向移动，因此本领域技术人员应当能够根据实际需要合理设置第一调节镜121和第二调节镜122之间的间隙。

在一些情况下，为了加强连接座150与第一调节镜121和第二调节镜122连接部位的连接强度，如图5所示，图5为本发明一个实施例提供的调节镜与连接座的结构示意图，连接座150可以在第一调节镜121或第二调节镜122的边缘进行延伸，通过加大连接面积与对第一调节镜121或第二调节镜122进行承托，实现提高连接强度的效果。需要注意的是，由于第一长度需要参与连接座150带动第一调节镜121和第二调节镜122中的一个沿第一方向或第二方向移动的距离的计算，移动的距离的长度取决于连接座150的材料CTE和能够带动第一调节镜121或第二调节镜122移动的部分的长度的乘积，本领域技术人员可以理解，当采用图5所示的或类似的设置方式时，显然连接座150的承托部分并不能在发生热膨胀时直接带动第一调节镜121或第二调节镜122移动，因此，第一长度L₂应当不包含连接座150对第一调节镜121或第二调节镜122的承托部分。

通过将光源110沿光束发射方向到透镜130的距离、第一长度、基座140的CTE、连接座150的CTE、第一调节镜121与第二调节镜122沿光束的发射方向上的两端的端面在以同时平行于光束的发射方向和第一方向的平面作为剖切平面的剖面上所形成的夹角θ以及第一调节镜121和第二调节镜122的折射率建立公式形成函数关系，使得这样设置的光学组件100能够在温度变化导致透镜130与光源110之间的光程发生变化时自动对光程进行补偿，使得光学组件100回复原本预先设置的状态，最大程度减小了温度变化对光学组件100中光程的影响，提高了光学组件100发出的光束的质量的稳定性。

根据本申请的一些实施例，连接座150与基座140通过胶水固定连接。

进一步地，为了使连接座150与基座140的连接部位更不易受到温度变化的影响，胶水可以采用耐高温胶水，根据实际需要，也可以采用橡胶、硅胶等材质作为粘合，以固定连接座150与基座140。

由于固体材料普遍具有热胀冷缩特性，若连接座150与基座140卡接，连接座150与基座140的卡接部位在受热时同时膨胀，当温度降低时，可能由于双方材料的CTE不同，导致结构崩裂，影响光学组件100的耐用性与稳定性，通过使用胶水，利用胶水具备的一定延展性，降低了温度变化时基座140与连接座150的连接部位的损坏概率，提高了结构强度与耐用性。

根据本申请的一些实施例，连接座150为板条状结构，连接座150沿光束的发射方向的尺寸小于连接座150沿第一方向的尺寸。

通过采用板条状结构且沿光束的发射方向的尺寸小于连接座150沿第一方向的尺寸的连接座150，使得连接座150在温度发生变化时沿第一方向或第二方向的尺寸变化程度更加稳定，不易受结构形状的影响，在温度变化时，板条状结构使得连接座150对温度的传导更加迅速，尺寸变化更加及时，并且能够节省一定材料。

根据本申请的一些实施例，还包括转动装置，转动装置连接于基座140与连接座150之间，转动装置用于带动连接座150在第一方向所在的平面上转动，使连接座150带动第一调节镜121和第二调节镜122中的至少一个在第一方向所在的平面上转动。

根据基座140的形状不同，转动装置也应当具有相应不同的设置，例如，当基座140为筒状结构时，转动装置应当同样为筒状结构且外壁与基座140的内壁连接，连接座150连接于转动装置的内壁，转动装置的外壁与基座140的内壁可以通过设置导轨162或自润滑结构等以使转动装置可以相对于基座140转动，以带动连接座150在第一方向所在的平面上转动，从而使连接座150带动第一调节镜121与第二调节镜122中的至少一个在第一方向所在的平面上转动，而当基座140为平面板状结构时，转动装置可以为圆框或半弧形结构，连接座150设置在转动装置的圆框内框或是内弧处，且转动装置与连接座150可活动连接，使得连接座150可以沿转动装置的圆框或半弧边缘移动，实现连接座150带动第一调节镜121和第二调节镜122中的至少一个在第一方向所在平面上转动的效果。

由于第一调节镜121与第二调节镜122存在斜面，当光束从光源110发出，穿透第一调节镜121与第二调节镜122后，光束由于折射会产生一定的偏移，使得光束在透镜130上的落点偏移，此时通过旋转第一调节镜121或第二调节镜122中的至少一个便可以改变光束的折射方向，使得光束在透镜130上的落点可以被调整，提高了光学组件100的适用性，为光学组件100作业过程中需要光束落点更精确的情况提供了一种解决方式。

根据本申请的一些实施例，请参照图6，图6为本发明另一个实施例提供的调节镜与连接座的结构示意图，还包括丝杆螺母结构160，丝杆螺母结构160与连接座150连接，并与第一调节镜121和第二调节镜122中的至少一个连接，丝杆螺母结构160用于带动第一调节镜121和第二调节镜122中的至少一个沿第一方向移动，另一个沿第二方向移动。

如图6所示，丝杆螺母结构160中的导轨162与丝杆161可转动连接第一调节镜121和第二调节镜122中的至少一个，丝杆161穿透连接座150，并在连接座150的另一端伸出，且与把手163连接，连接座150被丝杆161穿透的通孔内应当设置有与丝杆161相配合的螺纹结构，导轨162用于为丝杆螺母结构160连接的连接座150提供支撑，使得当丝杆161转动时，第一调节镜121与第二调节镜122中的一个沿可以导轨162方向移动，导轨162方向应当与第一方向相反或一致。上述实施例仅给出了丝杆螺母结构160的一种装配方式，根据实际情况与作业需要，还可以有不同的装配方式以实现本申请实施例提出的光学组件100中第一调节镜121和/或第二调节镜122的移动，本申请实施例对此不作特殊限定。

通过设置丝杆螺母结构160，使丝杆螺母结构160用于带动第一调节镜121和第二调节镜122中的至少一个沿第一方向移动，另一个沿第二方向移动，由于丝杆螺母结构160的传动具有稳定精细的特点，使得操作人员在通过丝杆螺母结构160带动第一调节镜121与第二调节镜122移动时能够更加精确，可以较为便利地调整细微的移动距离，使得光学组件100的使用更加方便，对光程的调整更加精确。

根据本申请的一些实施例，第一调节镜121与第二调节镜122相向的两面之间设置有空隙。

通过在第一调节镜121与第二调节镜122相向的两面之间设置空隙，使得第一调节镜121与第二调节镜122在相向移动时不会立刻发生接触，预留了一定的移动空间，当对光程的调整需要使第一调节镜121与第二调节镜122相向移动时，防止了第一调节镜121与第二调节镜122相向的两面之间接触产生摩擦，阻碍移动，使得第一调节镜121与第二调节镜122的移动更加顺畅，不易因移动受到阻碍导致影响第一调节镜121与第二调节镜122对光程调节的效果。

根据本申请的另一个实施例，提供了一种激光发射器，包括外壳和如上任意一项实施例的光学组件100；

外壳为中空结构，光学组件100设置于中空结构内，光源110为激光光源110。

通过在激光发射器上应用光学组件100，使得激光发射器在作业过程中能够通过光学组件100的第一调节镜121与第二调节镜122对光程进行调整，当由于作业过程中的温度变化或是其他意外导致激光发射器中的光程出现偏差，影响激光发射器射出的光束质量时，通过移动光学组件100中的第一调节镜121与第二调节镜122，操作人员可以根据实际情况对激光发射器中的光程进行调整以使光程回归正常，一定程度上恢复激光发射器发出的光束质量，提高了激光发射器的适用性与可操控性，为操作人员的使用提供了便利。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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申请各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种光学组件，其特征在于，包括：光源、调节模组和透镜；

所述光源用于发射光束，所述光束穿过所述调节模组射向所述透镜；

所述调节模组包括第一调节镜和第二调节镜，所述第一调节镜和所述第二调节镜均用于供所述光束穿透，所述第一调节镜与所述第二调节镜之间相背离的两面互相平行，所述第一调节镜的厚度沿第一方向逐渐增大，所述第二调节镜的厚度沿第二方向逐渐增大，所述第一方向与所述第二方向相反，且所述第一方向和所述第二方向均与所述光束发射的方向互相垂直；

所述第一调节镜和所述第二调节镜中的至少一个用于沿所述第一方向移动，另一个用于沿所述第二方向移动，以改变所述第一调节镜和所述第二调节镜被所述光束穿透的部位的厚度，进而调整所述光束从所述光源到所述透镜的光程。

2.根据权利要求1所述的光学组件，其特征在于，还包括基座和连接座，所述光源与所述透镜分别与所述基座固定连接，所述连接座沿所述第一方向连接于所述第一调节镜和所述第二调节镜中的一个与所述基座之间，沿所述第二方向连接于所述第一调节镜和所述第二调节镜中的另一个与所述基座之间，所述连接座用于带动所述第一调节镜和所述第二调节镜中的一个沿所述第一方向移动，另一个沿所述第二方向移动。

3.根据权利要求2所述的光学组件，其特征在于，所述基座用于在其温度发生变化时因发生形变而改变尺寸，以使所述透镜与所述光源的距离产生第一变化量，进而使所述光束从所述光源到所述透镜的光程产生第二变化量；

所述连接座用于在其温度发生变化且与所述基座的温度变化情况一致时，因发生形变而改变尺寸，以带动所述第一调节镜和所述第二调节镜中的一个沿所述第一方向移动，另一个沿所述第二方向移动，使得所述第一调节镜和所述第二调节镜被所述光束穿透的部位的厚度产生第三变化量，进而使得所述光束从所述光源到所述透镜的光程产生第四变化量；

所述第二变化量与所述第四变化量相互抵消，使所述光束从所述光源到所述透镜的光程保持不变。

4.根据权利要求3所述的光学组件，其特征在于，所述连接座包括第一连接件和第二连接件，所述第一连接件的一端与所述第一调节镜连接，另一端与所述基座连接，所述第二连接件的一端与所述第二调节镜连接，另一端与所述基座连接；

所述第一连接件在与所述基座连接的一端和所述第一调节镜之间的部分形成第一调节部，所述第二连接件在与所述基座连接的一端和所述第二调节镜之间的部分形成第二调节部，所述第一调节部和所述第二调节部在所述第一方向所在平面上的投影在所述第一方向上的长度相等，且均为第一长度，所述第一调节镜的入射面与出射面的夹角和所述第二调节镜的入射面与出射面的夹角相等，所述第一调节镜与所述第二调节镜的材料相同；

所述光源沿所述光束发射方向到所述透镜的距离与所述第一长度满足公式：

其中，L₁指的是所述光源沿所述光束发射方向到所述透镜的预设距离，L₂指的是所述第一长度，θ指的是所述第一调节镜的入射面与出射面的夹角，n指的是所述第一调节镜的材料折射率，a和b分别指所述连接座和所述基座的材料热膨胀系数，且a>b。

5.根据权利要求2所述的光学组件，其特征在于，所述连接座与所述基座通过胶水固定连接。

6.根据权利要求2所述的光学组件，其特征在于，所述连接座为板条状结构，所述连接座沿所述光束的发射方向的尺寸小于所述连接座沿所述第一方向的尺寸。

7.根据权利要求2所述的光学组件，其特征在于，还包括转动装置，所述转动装置连接于所述基座与所述连接座之间，所述转动装置用于带动所述连接座在所述第一方向所在的平面上转动，使所述连接座带动所述第一调节镜和所述第二调节镜中的至少一个在所述第一方向所在的平面上转动。

8.根据权利要求2所述的光学组件，其特征在于，还包括丝杆螺母结构，所述丝杆螺母结构与所述连接座连接，并与所述第一调节镜和所述第二调节镜中的至少一个连接，所述丝杆螺母结构用于带动所述第一调节镜和所述第二调节镜中的至少一个沿所述第一方向移动，另一个沿所述第二方向移动。

9.根据权利要求1-8所述的光学组件，其特征在于，所述第一调节镜与所述第二调节镜相向的两面之间设置有空隙。

10.一种激光发射器，其特征在于，包括外壳和如权利要求1-9中任意一项所述的光学组件；

所述外壳为中空结构，所述光学组件设置于所述中空结构内，所述光源为激光光源。

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