CN116559826A - 光扫描组件、激光系统和激光测量方法 - Google Patents

光扫描组件、激光系统和激光测量方法 Download PDF

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CN116559826A CN202210116225.8A CN202210116225A CN116559826A CN 116559826 A CN116559826 A CN 116559826A CN 202210116225 A CN202210116225 A CN 202210116225A CN 116559826 A CN116559826 A CN 116559826A
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陈如新
杜德涛
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Ruifu Technology Beijing Co ltd
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Abstract

本申请公开了一种光扫描组件、激光系统和激光测量方法。该光扫描组件包括：第一扫描件，将接收到的发射光沿第一扫描方向和第二扫描方向同步偏转方向；多个光偏转部件，依次接收经第一扫描件偏转后的多组发射光；多个光偏转部件中至少两个光偏转部件与第一扫描件的连线的夹角沿第一扫描方向的分量小于或等于第一扫描件沿第一扫描方向的视场角；至少两个光偏转部件的长度方向偏离第二扫描方向的角度的差值的绝对值大于零且小于或等于第一扫描件沿第二扫描方向的视场角；光偏转部件沿其长度方向的两端分别与第一扫描件的连线之间的夹角大于或等于第一扫描件沿第二扫描方向的视场角。本申请可在低成本的前提下实现高速、大角度的扫描。

Description

光扫描组件、激光系统和激光测量方法
技术领域
本申请实施方式涉及雷达技术领域，尤其涉及光扫描组件、激光系统和激光测量方法。
背景技术
雷达是利用电磁波探测目标物体的电子设备，雷达对目标物体发射电磁波并接收其回波，通过处理后可获得目标物体至电磁波发射点的距离、方位、高度等信息。
以激光为工作光束的雷达称为激光雷达。相关技术中激光雷达的光扫描组件通常只能实现低速、大角度的扫描或者高速、小角度的扫描，无法同时实现高速、大角度的扫描。
申请内容
根据本申请第一方面提供的光扫描组件，包括：
第一扫描件，将接收到的发射光沿第一扫描方向和第二扫描方向同步偏转方向；其中，所述第一扫描方向与所述第二扫描方向不同向；以及
多个光偏转部件，在本帧扫描时长内依次接收经所述第一扫描件偏转后的多组所述发射光；
其中，多个所述光偏转部件中至少两个所述光偏转部件与所述第一扫描件的连线的夹角沿所述第一扫描方向的分量小于或等于所述第一扫描件沿所述第一扫描方向的视场角；所述至少两个所述光偏转部件的长度方向偏离所述第二扫描方向的角度的差值的绝对值大于零且小于或等于所述第一扫描件沿所述第二扫描方向的视场角；所述光偏转部件沿其长度方向的两端分别与所述第一扫描件的连线之间的夹角大于或等于所述第一扫描件沿所述第二扫描方向的视场角。
根据本申请第二方面提供的光扫描组件，包括：
第一扫描件，至少将接收到的发射光沿第二扫描方向偏转方向；
多个光偏转部件，沿所述第二扫描方向依次设置；第一个所述光偏转部件用于接收经所述第一扫描件偏转后的所述发射光，相邻两个所述光偏转部件中其中一个所述光偏转部件位于另外一个所述光偏转部件的透射光路上；最后一个所述光偏转部件为反射镜或分光镜，剩余所述光偏转部件均为分光镜；相邻两个所述分光镜中后面的所述分光镜能够反射由前面的所述分光镜透射的至少部分所述发射光；至少一个所述分光镜反射的所述发射光和透射的所述发射光的波长或偏振性不同；以及
第二扫描件，其扫描方向包括第一扫描方向；所述第二扫描件用于将经过所述光偏转部件反射的所述发射光偏转方向后照射至目标场景内的至少一个目标物体；其中，所述第一扫描方向与所述第二扫描方向不同向；以及
其中，多个所述光偏转部件中至少两个所述光偏转部件与所述第一扫描件的连线的夹角沿所述第一扫描方向的分量小于或等于所述第一扫描件沿所述第一扫描方向的视场角；所述至少两个所述光偏转部件的长度方向偏离所述第二扫描方向的角度的差值的绝对值大于零且小于或等于所述第一扫描件沿所述第二扫描方向的视场角；所述光偏转部件沿其长度方向的两端分别与所述第一扫描件的连线之间的夹角大于或等于所述第一扫描件沿所述第二扫描方向的视场角。
根据本申请第三方面提供的光扫描组件，包括：
多个第一扫描件，沿第一扫描方向依次设置；所述第一扫描件用于至少将接收到的发射光沿第二扫描方向偏转方向；
多个光偏转部件，与所述第一扫描件一一对应设置；每个所述光偏转部件用于接收经对应的所述第一扫描件偏转后的所述发射光，最后一个所述光偏转部件为反射镜或分光镜，剩余所述光偏转部件均为分光镜，至少一个所述分光镜反射的所述发射光和透射的所述发射光的波长或偏振性不同；以及
第二扫描件，其扫描方向包括第一扫描方向；所述第二扫描件用于将经过所述光偏转部件反射的所述发射光偏转方向后照射至目标场景内的至少一个目标物体；其中，所述第一扫描方向与所述第二扫描方向不同向；以及
其中，多个所述光偏转部件中至少两个所述光偏转部件的长度方向偏离所述第二扫描方向的角度的差值的绝对值大于零且小于或等于所述第一扫描件沿所述第一扫描方向的视场角；所述光偏转部件沿其长度方向的两端分别与所述第一扫描件的连线之间的夹角大于或等于所述第一扫描件沿所述第二扫描方向的视场角。
根据本申请第四方面提供的激光系统，包括：
光发射组件，生成发射信号并根据所述发射信号在本帧扫描时长内依次射出多组所述发射光；
扫描控制件，生成扫描控制信号；以及
第一方面至第三方面任一方面实施例所述的光扫描组件；所述光扫描组件根据所述扫描控制信号将所述光发射组件发出的多组所述发射光依次偏转方向后照射至目标场景内的至少一个目标物体。
根据本申请第五方面提供的激光测量方法，包括：
生成发射信号并根据所述发射信号在本帧扫描时长内依次射出多组发射光；
生成所述扫描控制信号；根据所述扫描控制信号将多组所述发射光依次偏转方向后照射至目标场景内的至少一个目标物体；
将所述发射光经过所述目标场景中的至少一个所述目标物体反射后的至少一组反射光转换为输出信号；其中，所述输出信号的类型为电信号；
根据所述扫描控制信号、所述发射信号和所述输出信号中的至少一个确定所述目标物体的距离、所述目标物体的方向角度、所述目标物体的反射率和所述目标物体的轮廓中的至少一个。
本申请实施例提供的光扫描组件、光扫描组件、激光系统和激光测量方法，由于本申请实施例中多个光偏转部件中至少两个光偏转部件与第一扫描件的连线的夹角沿第一扫描方向的分量小于或等于第一扫描件沿第一扫描方向的视场角，并且至少两个光偏转部件的长度方向偏离第二扫描方向的角度的差值的绝对值大于零且小于或等于第一扫描件沿第二扫描方向的视场角，光偏转部件沿其长度方向的两端分别与第一扫描件的连线之间的夹角大于或等于第一扫描件沿第二扫描方向的视场角，因此光扫描组件通过采用多个光偏转部件便可扩大其扫描范围，在低成本的前提下实现高速、大角度的扫描。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本申请的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本申请的范围。本申请的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显。附图用于更好地理解本方案，不构成对本申请的限定。在附图中：
图1是根据本申请实施例一的光扫描组件的结构示意图之一；
图2是根据本申请实施例一的光扫描组件的结构示意图之二；
图3是根据本申请实施例一的光扫描组件的结构示意图之三；
图4是根据本申请实施例中第一区域和第二区域的示意图；
图5是根据本申请实施例一的光扫描组件的结构示意图之四；
图6是根据本申请实施例二的光扫描组件的结构示意图；
图7是根据本申请实施例三的光扫描组件的结构示意图；
图8是根据本申请实施例四的激光系统的框图之一；
图9是根据本申请实施例四的激光系统的框图之二；
图10是根据本申请实施例四的动态偏置电压随时间的变化示意图之一；
图11是根据本申请实施例四的动态偏置电压随时间的变化示意图之二；
图12是根据本申请实施例四的比较输入的电压值随时间的变化示意图；
图13是根据本申请实施例四的发射视场和接收视场的示意图；
图14是根据本申请实施例五的激光测量方法的流程示意图。
附图标记：
100、第一扫描件；200、中间扫描件；210、第一偏转镜；
211、第一区域；220、第二偏转镜；221、第二区域；
230、分光镜；240、反射镜；300、第二扫描件；400、激光系统；
500、光发射组件；501、发射视场；600、光扫描组件；
700、接收端组件；701、接收视场；710、光接收组件；
720、光电转换组件；730、偏置电压模块；740、电放大模块；
800、处理装置；810、比较器；820、时长确定模块；
830、处理器；910、目标物体；920、目标场景。
具体实施方式
在本申请实施例的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。另外，各个步骤描述的顺序并不一定指这些步骤的执行顺序，除非根据上下文可以确定这些步骤是顺序执行的。
以下结合附图对本申请的示范性实施例做出说明，其中包括本申请实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本申请的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
实施例一
如图1和图5所示，本申请实施例提供了一种光扫描组件，该光扫描组件包括第一扫描件100和多个光偏转部件；其中，第一扫描件100将接收到的发射光沿第一扫描方向和第二扫描方向同步偏转方向，第一扫描方向与第二扫描方向不同向。其中，多个光偏转部件在本帧扫描时长内依次接收经第一扫描件100偏转后的多组发射光；多个光偏转部件中至少两个光偏转部件与第一扫描件100的连线的夹角沿第一扫描方向的分量小于或等于第一扫描件100沿第一扫描方向的视场角；至少两个光偏转部件的长度方向偏离第二扫描方向的角度的差值的绝对值大于零且小于或等于第一扫描件100沿第二扫描方向的视场角；光偏转部件沿其长度方向的两端分别与第一扫描件100的连线之间的夹角大于或等于第一扫描件100沿第二扫描方向的视场角。
在一些实施例中，第一扫描方向和第二扫描方向为水平方向、竖直方向或倾斜方向；其中，倾斜方向介于竖直方向与水平方向之间。
其中，光偏转部件可以但不限于是偏转镜或扫描件。
如图1所示，光偏转部件为偏转镜，至少两个光偏转部件包括第一偏转镜210和第二偏转镜220。以第一扫描方向为水平方向，第二扫描方向为竖直方向为例，在本帧扫描时长内第一扫描件100的镜面绕某一竖直轴在水平方向摆动，与此同时，第一扫描件100的镜面又会绕某一水平轴在竖直方向摆动。对于任一组发射光来说，当第一扫描件100同时沿水平方向转动θ1、沿竖直方向转动θ2时，该发射光经第一扫描件100反射后偏转(θ1，θ2)。由于第一扫描件100的镜面每次转动的角度不同，因此各组发射光经第一扫描件100偏转后射向不同的方向，经过第一扫描件100偏转方向后的至少一组发射光射向第一偏转镜210，另外至少一组发射光射向第二偏转镜220。
假设第一扫描件100沿第一扫描方向即沿水平方向的视场角为δ，第一扫描件100沿第二扫描方向即沿竖直方向的视场角为α。由于第一偏转镜210的长度方向偏离竖直方向的角度为Z1，第二偏转镜220的长度方向偏离竖直方向的角度为Z2，Z1≠Z2，且|Z1-Z2|≤α，因此如图3所示，沿竖直方向、自第一扫描件100射向第一偏转镜210的发射光经第一偏转镜210偏转射出后就会形成一个以α为圆心角的扇形面，该组发射光在目标场景920内的投射区域为一个条形区域也即第一区域211；同理，沿竖直方向、自第一扫描件100射向第二偏转镜220的发射光经第二偏转镜220偏转射出后也会形成一个以α为圆心角的扇形面，该组发射光在目标场景920内的投射区域也为一个条形区域也即第二区域221。若第一区域211与第二区域221不重叠，第一区域211与第二区域221相互衔接，也就是说，第一区域211与第二区域221彼此相邻的边界线共线，那么沿竖直方向、各组发射光经过第一偏转镜210和第二偏转镜220偏转后共同形成的扇形面的圆心角则恰好等于2α，也就是说，该光扫描组件600沿第二扫描方向的视场角则恰好等于2α。若第一区域211与第二区域221部分重叠，那么沿竖直方向、各组发射光经过第一偏转镜210和第二偏转镜220偏转后共同形成的扇形面的圆心角则大于α且小于2α，也就是说，该光扫描组件600沿第二扫描方向的视场角/>则大于α且小于2α。另外，由于第一偏转镜210和第一扫描件100的连线以及第二偏转镜220与第一扫描件100的连线之间的夹角沿第一扫描方向的分量β小于或等于第一扫描件100沿第一扫描方向的视场角δ，并且第一偏转镜210沿其长度方向的两端分别与第一扫描件100的连线之间的夹角大于或等于第一扫描件100沿第二扫描方向的视场角α，第二偏转镜220沿其长度方向的两端分别与第一扫描件100的连线之间的夹角大于或等于第一扫描件100沿第二扫描方向的视场角α，因此第一扫描件100沿第一扫描方向扫描的过程中，在经过第一偏转镜210或第二偏转镜220时能够反射发射光，同时在沿第二扫描方向的视场角α内的任意角度下反射发射光，进而使得各组发射光分别投射在第一区域211和所述第二区域221。可见，本申请实施例中光扫描组件600通过采用多个偏转镜便可扩大其扫描范围，在低成本的前提下实现高速、大角度的扫描。
如图4所示，第一区域211和第二区域221部分重叠。第一区域211与第二区域221的重叠部分沿第一扫描方向的长度d12与第一基准长度之比大于第一重叠阈值T1，第一基准长度为第一区域211沿第一扫描方向的长度d1与第二区域221沿第一扫描方向的长度d2中的最大值，也就是说，d12÷max(d1,d2)＜T1。其中，第一重叠阈值T1小于或等于1，其取值可以但不限于是1、0.9、0.8或0.6。第一区域211与第二区域221的重叠部分沿第二扫描方向的长度l12与第二基准长度之比小于第二重叠阈值T2；第二基准长度为第一区域211沿第二扫描方向的长度l1与第二区域221沿第二扫描方向的长度l2中的最大值，也就是说，l12÷max(l1,l2)＜T2。其中，第二重叠阈值T2也小于或等于1，第二重叠阈值的取值可以但不限于是0、0.1、0.2或0.5。
为了进一步扩大光扫描组件600沿第一扫描方向的扫描范围，该光扫描组件600还包括第二扫描件300。其中，第二扫描件300的扫描方向包括第一扫描方向，第二扫描件300用于将经过偏转镜反射的发射光偏转方向后照射至目标场景920内的至少一个目标物体910。此外，第二扫描件300还可用于将至少一个目标物体910反射的至少一组反射光偏转方向。
如图2所示，各个光偏转部件偏离第二扫描方向的角度不同。多个偏转镜的镜面的中心与第二扫描件300的反射面的中心共面且平行于第一扫描方向。以第一扫描方向为水平方向，第二扫描方向为竖直方向为例，假设第一扫描件100沿第一扫描方向的视场角为δ，经过第一扫描件100偏转方向后的至少一组发射光射向第一偏转镜210，另外至少一组发射光射向第二偏转镜220。第一偏转镜210将接收到的发射光偏转方向后再射向第二扫描件300，第二偏转镜220将接收到的发射光偏转方向后也射向第二扫描件300，第二扫描件300将接收到的多组发射沿第一扫描方向即水平方向依次偏转方向后射向目标场景920，其中经第一偏转镜210偏转过的发射光在目标场景920内的投射区域为图1中的第一区域211，经第二偏转镜220偏转过的发射光在目标场景920内的投射区域为图1中的第二区域221。由于第一偏转镜210和第一扫描件100的连线以及第二偏转镜220与第一扫描件100的连线之间的夹角沿第一扫描方向的分量β小于或等于第一扫描件100沿第一扫描方向的视场角δ，并且第一偏转镜210沿其长度方向的两端分别与第一扫描件100的连线之间的夹角大于或等于第一扫描件100沿第二扫描方向的视场角α，第二偏转镜220沿其长度方向的两端分别与第一扫描件100的连线之间的夹角大于或等于第一扫描件100沿第二扫描方向的视场角α，因此第一扫描件100沿第一扫描方向扫描的过程中，在经过第一偏转镜210或第二偏转镜220时能够反射发射光，同时在沿第二扫描方向的视场角α内的任意角度下反射发射光，进而使得各组发射光分别投射在第一区域211和所述第二区域221。
在一些实施例中，第一扫描件100可以但不限于包括MEMS振镜、光学相控阵列、液晶扫描件、光电偏转器件和声光偏转器中的至少一个。第二扫描件300可以但不限于包括旋转棱镜、光学相控阵列、光电偏转器件、液晶扫描件、旋转楔镜和摆镜中的至少一个。其中，液晶扫描件包括液晶空间光调制器、液晶超晶面、液晶线控阵、透视式一维液晶阵列、透射式二维液晶阵列或液晶显示模组。
当然，光偏转部件除了可以是偏转镜以外，还可以是中间扫描件200。具体地，如图5所示，中间扫描件200的扫描方向包括第一扫描方向；在第一扫描时长内，沿第一扫描方向至少两个中间扫描件200对相应的发射光的偏转角度不同；中间扫描件200沿第一扫描方向的扫描角度变化率与第一扫描件100沿第二扫描方向的扫描角度变化率的比值小于变化率阈值；其中，第一扫描时长大于或等于第二扫描时长的两倍，且第一扫描时长小于本帧扫描时长；第二扫描时长为第一扫描件100沿第二扫描方向扫描一次的时长；变化率阈值为1/2、1/4、1/8、1/16、1/100或1/1000。其中，中间扫描件200可以但不限于是液晶扫描件，液晶扫描件包括液晶空间光调制器、液晶超晶面、液晶线控阵、透视式一维液晶阵列、透射式二维液晶阵列或液晶显示模组。
以两个中间扫描件200为例，由于两个中间扫描件200与第一扫描件100的连线之间的夹角沿第一扫描方向的分量β小于或等于第一扫描件100沿第一扫描方向的视场角δ，并且每个中间扫描件200沿其长度方向的两端分别与第一扫描件100的连线之间的夹角ω大于或等于第一扫描件100沿第二扫描方向的视场角α，而中间扫描件200沿第一扫描方向的扫描角度变化率小于第一扫描件100沿第二扫描方向的扫描角度变化率，并且沿第一扫描方向两个中间扫描件200分别将对应的发射光偏转至不同的方向，因此如图5所示，沿水平方向、每组发射光依次经过第一扫描件100和中间扫描件200偏转后形成的扇形面的圆心角γ大于δ。
在一些实施例中，在第三扫描时长内，至少一个中间扫描件200沿第一扫描方向的扫描角度不变，也就是说，在该时间段内中间扫描件200停止扫描。其中，第三扫描时长大于或等于第二扫描时长，且第三扫描时长小于或等于第一扫描时长。
实施例二
如图6所示，本申请实施例还提供了另外一种光扫描组件，该光扫描组件包括第一扫描件100、第二扫描件300和多个光偏转部件。其中，第一扫描件100至少将接收到的发射光沿第二扫描方向偏转方向；多个光偏转部件沿第二扫描方向依次设置，第一个光偏转部件用于接收经第一扫描件100偏转后的发射光，相邻两个光偏转部件中其中一个光偏转部件位于另外一个光偏转部件的透射光路上；最后一个光偏转部件为反射镜240或分光镜，剩余光偏转部件均为分光镜230；相邻两个分光镜230中后面的分光镜230能够反射由前面的分光镜230透射的至少部分发射光；至少一个分光镜230反射的发射光和透射的发射光的波长或偏振性不同。其中，第二扫描件300的扫描方向包括第一扫描方向；第二扫描件300用于将经过光偏转部件反射的发射光偏转方向后照射至目标场景920内的至少一个目标物体910；其中，第一扫描方向与第二扫描方向不同向。其中，多个光偏转部件中至少两个光偏转部件与第一扫描件100的连线的夹角沿第一扫描方向的分量小于或等于第一扫描件100沿第一扫描方向的视场角；至少两个光偏转部件的长度方向偏离第二扫描方向的角度的差值大于零且小于或等于第一扫描件100沿第二扫描方向的视场角；光偏转部件沿其长度方向的两端分别与第一扫描件100的连线之间的夹角大于或等于第一扫描件100沿第二扫描方向的视场角。
以光偏转部件的数量为两个，其中一个光偏转部件为分光镜230另外一个光偏转部件为反射镜240为例，分光镜230和反射镜240沿第二扫描方向依次设置，且分光镜230临近第一扫描件100。若第一扫描方向为水平方向，第二扫描方向为竖直方向，第一扫描件100沿第二扫描方向即沿竖直方向的视场角为α，分光镜230的长度方向偏离竖直方向的角度为Z1，反射镜240的长度方向偏离竖直方向的角度为Z2，Z1≠Z2，且|Z1-Z2|≤α。假设分光镜230的半透面能够透射波长为λ2或偏振性为v2的发射光，而反射波长为λ1或偏振性为v1的发射光，那么在第一扫描件100接收到至少一组波长为λ1的发射光和至少一组波长为λ2的发射光的情况下，各组发射光经过第一扫描件100偏转方向后依次射向分光镜230。其中，波长为λ1的发射光从分光镜230的半透面反射至第二扫描件300，而波长为λ2的发射光则透过分光镜230直接射向反射镜240，反射镜240将接收到的发射光反射至第二扫描件300。同理，在第一扫描件100接收到至少一组偏振性为v1的发射光和至少一组偏振性为v2的发射光的情况下，各组发射光经过第一扫描件100偏转方向后依次射向分光镜230。其中，偏振性为v1的发射光从分光镜230的半透面反射至第二扫描件300，而偏振性为v2的发射光则依次透过分光镜230直接射向反射镜240。反射镜240将接收到的发射光反射至第二扫描件300。第二扫描件300沿第一扫描方向将接收到的各组发射光依次偏转方向后射向目标场景920。如图6所示，该光扫描组件600沿第一扫描方向的视场角γ大于δ、沿第二扫描方向的视场角恰好等于2α。
需要说明的是，在光偏转部件的数量大于2个时，例如光偏转部件为4个时，那么前三个光偏转部件则为分光镜230，最后一个光偏转部件则为反射镜240或分光镜。
在一些实施例中，第一扫描件100可以但不限于包括MEMS振镜、光学相控阵列、液晶扫描件、光电偏转器件和声光偏转器中的至少一个。第二扫描件300可以但不限于包括旋转棱镜、光学相控阵列、光电偏转器件、液晶扫描件、旋转楔镜和摆镜中的至少一个。
在一些实施例中，第一扫描方向和第二扫描方向为水平方向、竖直方向或倾斜方向；其中，倾斜方向介于竖直方向与水平方向之间。
实施例三
如图7所示，本申请实施例提供了又一种光扫描组件，该光扫描组件包括第二扫描件300、多个第一扫描件100和多个光偏转部件。其中，多个第一扫描件100沿第一扫描方向依次设置，第一扫描件100用于至少将接收到的发射光沿第二扫描方向偏转方向；多个光偏转部件与第一扫描件100一一对应设置，每个光偏转部件用于接收经对应的第一扫描件100偏转后的发射光，最后一个光偏转部件为反射镜或分光镜，剩余光偏转部件均为分光镜230，至少一个分光镜230反射的发射光和透射的发射光的波长或偏振性不同。其中，第二扫描件300的扫描方向包括第一扫描方向；第二扫描件300用于将经过光偏转部件反射的发射光偏转方向后照射至目标场景920内的至少一个目标物体910；其中，第一扫描方向与第二扫描方向不同向；其中，多个光偏转部件中至少两个光偏转部件与第一扫描件100的连线的夹角沿第一扫描方向的分量小于或等于第一扫描件100沿第一扫描方向的视场角；至少两个光偏转部件的长度方向偏离第二扫描方向的角度的差值大于零且小于或等于第一扫描件100沿第二扫描方向的视场角；光偏转部件沿其长度方向的两端分别与第一扫描件100的连线之间的夹角大于或等于第一扫描件100沿第二扫描方向的视场角。
以光偏转部件的数量为两个，两个光偏转部件均为分光镜230为例，若第一扫描方向为水平方向，第二扫描方向为竖直方向，第一扫描件100沿第二扫描方向即沿竖直方向的视场角为α，第一个分光镜230临近第二扫描件300设置，第一个分光镜230的长度方向偏离竖直方向的角度为Z1，第二个分光镜230的长度方向偏离竖直方向的角度为Z2，Z1≠Z2，且|Z1-Z2|≤α。假设第一个分光镜230的半透面能够透射波长为λ2或偏振性为ν2的发射光，而反射波长为λ1或偏振性为ν1的发射光；第二个分光镜230的半透面能够反射波长为λ2或偏振性为v2的发射光。若与第一个分光镜230对应的第一扫描件100接收到波长为λ1或偏振性为v1的发射光，那么这组发射光经过第一扫描件100偏转方向后射向第一个分光镜230，波长为λ1或偏振性为v1的发射光从第一个分光镜230的半透面反射至第二扫描件300。若与第二个分光镜230对应的第一扫描件100接收到波长为λ2或偏振性为v2的发射光，那么这组发射光经过第一扫描件100偏转方向后射向第二个分光镜230，波长为λ2或偏振性为v2的发射光从第二个分光镜230的半透面反射后透过第一个分光镜230照射至第二扫描件300。第二扫描件300沿第一扫描方向将接收到的上述各组发射光依次偏转方向后射向目标场景920。如图7所示，该光扫描组件600沿第一扫描方向的视场角γ大于δ、沿第二扫描方向的视场角恰好等于2α。
实施例四
结合图9至图13所示，本申请实施例提供了一种激光系统400，该激光系统400包括光发射组件500、扫描控制件和上述光扫描组件600。其中，光发射组件500生成发射信号并根据发射信号在本帧扫描时长内依次射出多组发射光，扫描控制件生成扫描控制信号，光扫描组件600根据扫描控制信号将光发射组件500发出的多组发射光依次偏转方向后照射至目标场景920内的至少一个目标物体910。
在激光系统400采用实施例二或实施例三中的光扫描组件600的情况下，发射信号包括表示发射光波长的波长信息和/或表示发射光偏振性的偏振信息。光发射组件500根据波长信息依次向外射出多组波长不同的发射光，同理，光发射组件500也可以根据偏振信息依次向外射出多组偏振性不同的发射光。
在一些实施例中，激光系统400还包括接收端组件700和处理装置800。其中，接收端组件700将发射光经过目标场景920中的至少一个目标物体910反射后的至少一组反射光转换为输出信号；其中，输出信号的类型为电信号。其中，处理装置800分别与光发射组件500、扫描控制件和接收端组件700电连接；处理装置800用于根据扫描控制信号、发射信号和输出信号中的至少一个确定目标物体910的距离、目标物体910的方向角度、目标物体910的反射率和目标物体910的轮廓中的至少一个。
在一些实施例中，接收端组件700包括光接收组件710和光电转换组件720；其中，光接收组件710依次接收经目标物体910反射的多组反射光并将多组反射光依次转换为对应的第一光信号；光电转换组件720将多个第一光信号依次转换为对应的第一电信号。在此情况下，第一电信号作为输出信号。其中，光接收组件710包括至少一组透镜组，透镜组包括至少一个位于反射光的光路上的接收透镜。在光接收组件710包括多组透镜组的情况下，多组透镜组可沿第一扫描方向依次设置。
当然，考虑到第一电信号的信号强度可能较弱，为了提高测量的准确性，在一些实施例中，接收端组件700则包括光接收组件710、光电转换组件720和电放大模块740；其中，光接收组件710依次接收经目标物体910反射的多组反射光并将多组反射光依次转换为对应的第一光信号；光电转换组件720将多个第一光信号依次转换为对应的第一电信号，电放大模块740用于将第一电信号放大为第二电信号。在此情况下，第二电信号作为输出信号。
在一些实施例中，发射信号包括表示每组发射光的发射起始时刻的时刻信息。
另外，考虑到若目标物体910距离光发射组件500较远，那么光发射组件500射出的发射光照射到目标物体910再由目标物体910反射至接收端组件700的时长则较长。同理，若目标物体910距离光发射组件500较近，那么光发射组件500射出的发射光照射到目标物体910再由目标物体910反射至接收端组件700的时长则较短。可见，时长可以表征目标物体910的远近，也就是说，若接收端组件700自发射光发出的发射起始时刻起在第一预设时长内接收到反射光，则说明目标物体910距离较近，反之则说明距离较远。因此，为了避免近距离情况下出现反射光过强，进而导致光电转换放大后的电信号严重饱和失真，同时也为了避免远距离情况下反射光过弱而导致第一电信号太弱，本申请实施例中接收端组件700还包括偏置电压模块730。其中，偏置电压模块730提供动态偏置电压；动态偏置电压的绝对值从发射起始时刻起按照第一预设规律在第一预设时长变化至第一预定阈值、并保持不小于第一预定阈值第二预设时长，且动态偏置电压的绝对值在第一预设时长内小于第一预定阈值。其中，光电转换组件720用于根据动态偏置电压将第一光信号依次转换为对应的第一电信号；第一预设时长小于发射起始时刻与接收时刻的最大差值，接收时刻为反射光被接收端组件700接收的时刻。
若目标物体910距离光发射组件500较远，那么相比于光发射组件500射出的发射光来说，光接收组件710接收到的反射光的光强显著衰减。由于动态偏置电压的绝对值从发射起始时刻起在第一预设时长变化至第一预定阈值、并保持不小于第一预定阈值第二预设时长，而由上文可知发射光经远距离目标物体910反射回来的耗时较长，因此光接收组件710接收反射光的时刻对应的动态偏置电压的绝对值不小于第一预定阈值，从而光电转换组件720根据该动态偏置电压就可将较弱的光信号转换为较强的第一电信号。
同理，若目标物体910距离光发射组件500较近，那么相比于光发射组件500射出的发射光来说，光接收组件710接收到的反射光的光强衰减较少。由于动态偏置电压的绝对值从发射起始时刻起在第一预设时长内小于第一预定阈值，而由上文可知发射光经近距离目标物体910反射回来的耗时较短，因此光接收组件710接收反射光的时刻对应的动态偏置电压的绝对值小于第一预定阈值，从而光电转换组件720根据该动态偏置电压就可将较强的光信号转换为相对较弱的第一电信号，以避免较强的光信号经光电转换放大后饱和失真。
由上可知，本申请实施例中的激光系统基于光束在传播过程中其强度随传播距离即传播时间的增大而衰减的原理，通过采用随时间变化的动态偏置电压，在光电转换过程中就可使自远距离目标物体910反射回来的反射光对应绝对值较大的动态偏置电压也即该动态偏置电压的绝对值不小于第一预定阈值，使自近距离目标物体910反射回来的反射光对应绝对值减小的动态偏置电压也即该动态偏置电压的绝对值小于第一预定阈值，从而不仅可以提高近距离的测量精度、避免近距离反射光束经光电转换放大后饱和失真，而且又不影响远距离的探测能力。
下面以偏置电压模块730提供负动态偏置电压也即动态偏置电压小于零为例，对本申请实施例中的雷达系统进行说明：
作为示例，动态偏置电压小于零时，第一预设规律可以但不限于是动态偏置电压随时间呈整体下降趋势，也就是说，在第一预设时长内动态偏置电压的绝对值呈整体上升趋势。例如，如图10所示，动态偏置电压在t1时刻至t2时刻呈非线性单调递减，在t2时刻减小至动态最终偏置电压即-180v，并在t2时刻至t3时刻稳定在动态最终偏置电压不变。其中，t1时刻为发射起始时刻，t2-t1为第一预设时长，t3-t2为第二预设时长，第一预定阈值为动态最终偏置电压的绝对值。需要说明的是，第一预设时长和/或第二预设时长可以根据发射光的强度、环境条件例如大气传输条件等因素确定，例如第一预设时长小于1us，第二预设时长为1us。若目标物体910距离光发射组件500较近，那么发射光照射到目标物体910的时长以及发射光经目标物体910反射至光接收组件710的时长均较短，从而光接收组件710接收到反射光的时刻即t’时刻(图中未示出)早于t时刻。而偏置电压模块730在t’时刻提供的动态偏置电压大于-180v，也就是说，在t’时刻动态偏置电压的绝对值小于第一预定阈值即小于180v，从而光电转换组件720根据t’时刻的动态偏置电压便可将较强的光信号转换为相对较弱的第一电信号，避免了较强的光信号经光电转换放大后饱和失真。同理，若目标物体910距离光发射组件500较远，那么发射光照射到目标物体910的时长以及发射光经目标物体910反射至光接收组件710的时长均较长，从而光接收组件710接收到反射光的时刻即t”时刻(图中未示出)晚于t2时刻。而偏置电压模块730在t”时刻提供的动态偏置电压为-180v，也就是说，在t’时刻动态偏置电压的绝对值等于第一预定阈值即180v，从而光电转换组件720根据t”时刻的动态偏置电压便可将较弱的光信号转换为较强的第一电信号。
当然，动态偏置电压在t1时刻至t2时刻除了可以呈非线性单调递减以外，还可以如图11所示，呈线性单调递减、或者以类似正弦波的形式呈整体下降趋势、又或者以类似方波的形式呈整体下降趋势。此外，动态偏置电压的绝对值在t2时刻至t3时刻既可以稳定在第一预定阈值不变，也可以逐渐增大以大于第一预定阈值。
此外，需要说明的是，处理装置800可以基于多种方法来确定目标物体910的距离、目标物体910的方向角度、目标物体910的反射率和目标物体910的轮廓中的至少一个，例如，处理装置800可以基于飞行时间法、相位法测距或三角式测距法等方法来确定目标物体910的距离。
在处理装置800基于飞行时间法确定目标物体910的距离的情况下，处理装置800包括处理器830、至少一个比较器810以及与比较器810一一对应的时长确定模块820。其中，电放大模块740包括多个相互串联或并联的放大器，多个放大器中至少其中一个放大器输出的放大电信号的强度小于另外一个放大器输出的放大电信号的强度的一半。其中，至少输出最大的放大电信号的放大器的输出端连接至少一个比较器810的输入端，比较器810的比较输入与放大器一一对应。例如，当多个放大器依次串联时，最后一级放大器输出的放大电信号最大，若比较器810的数量为一个，那么在比较器810的数量为一个的情况下，这个比较器810通过最后一级放大器与时长确定模块820连接；当比较器810的数量为多个时，多个放大器的输出端均连接有比较器810，且每个比较器810的比较输入的电压值不同。比较器810接入比较输入，用于将比较输入的电压值与对应放大器输出的电信号进行比较，以确定触发起始时刻、触发结束时刻和脉冲宽度；其中，触发起始时刻和触发结束时刻分别为放大器输出的电信号的强度高于比较输入的电压值的起始时刻和终止时刻，脉冲宽度为触发结束时刻与触发起始时刻的差值；时长确定模块820与比较器810一一对应；时长确定模块820用于根据发射起始时刻与对应比较器810输出的触发起始时刻确定光飞行时长。处理器830根据光飞行时长、脉冲宽度、第二电信号的强度和光速中的至少一个确定目标物体910的距离、方向角度、反射率和轮廓中的至少一个。
以测量目标物体910的距离为例，在此情况下处理器830根据飞行时间法确定目标物体910的距离。由于触发起始时刻受到比较输入的电压值大小的影响，而触发放大器输出的电信号的比较输入的电压值不同时对应的脉冲宽度也不同，因此为了减小上述影响处理器830先根据脉冲宽度修正光飞行时长，然后再根据光速和修正后的光飞行时长确定目标物体910的距离。
其中，比较输入可以是从外部输入比较器810的动态电压曲线，也可以是预存在比较器810内的动态电压曲线。此外，时长确定模块820可以但不限于是TDC(时间数字转换器，全称为时间数字转换器)。时长确定模块820与处理器830可以均为独立部件，也可以集成为一个部件。
考虑到近距离目标物体910反射的反射光的光强较强，而远距离目标物体910反射的反射光的光强较弱，在比较输入的电压值为定值的情况下，若比较输入的电压值偏小，那么由近距离的反射光转换的第二电信号可能导致比较器810产生噪点或者饱和；若比较输入的电压值偏大，那么比较输入的电压值可能大于由远距离的反射光转换的第二电信号进而无法触发，从而为了避免上述情况的发生，如图12所示，本申请实施例中比较输入的电压值自发射起始时刻起按照第二预设规律动态变化，以提高比较器810近距离的分辨能力同时又不影响远距离的探测能力。
比较输入的电压值自发射起始时刻起按照第二预设规律动态变化，且在第一预设时长内变化幅度大于第二预设变化阈值。作为示例，第二预设规律为比较输入的电压值随时间呈整体下降趋势。例如，如图12所示，第二预设规律为单调递减。若目标物体910距离光发射组件500较近，那么光发射组件500射出的发射光经目标物体910反射至接收端组件700的时长较短，从而第二电信号输入比较器810的时刻对应的比较输入的电压值较大，进而避免了比较器810产生噪点或者饱和。若目标物体910距离光发射组件500较远，那么光发射组件500射出的发射光经目标物体910反射至接收端组件700的时长较长，从而第二电信号输入比较器810的时刻对应的比较输入的电压值较小，进而避免了比较输入的电压值大于第二电信号而导致无法触发的情况发生。需要说明的是，第二预设规律除了可以是比较输入的电压值呈单调递减以外，还可以是以类似正弦波的形式呈整体下降趋势、又或者以类似方波的形式呈整体下降趋势。当然，第二预设规律也可以是比较输入的电压值随时间按照正弦或方波规律变化，以便按距离分段提高局部距离的探测能力。
在一些实施例中，光扫描组件600还被配置为将目标物体910反射的反射光偏转方向的同时生成当前扫描角度信号；处理装置800还被配置为根据发射信号、扫描控制信号、当前扫描角度信号、输出信号以及光电转换组件720上输出第一电信号的位置中的至少一个确定发射光照射至目标物体910的照射角度。例如，在光电转换组件720包括多个光电转换单元的情况下，“光电转换组件720上输出第一电信号的位置”一般指代的是输出第一电信号的光电转换单元所在的位置。
为了扩大该激光系统400的应用领域，使其能够应用于AR、VR和元宇宙领域，多组发射光包括至少一组第一发射光和至少一组第二发射光，第一发射光的发射时刻早于第二发射光的发射时刻，第一发射光经对应的目标物体910反射后的反射光被转换为输出信号，第二发射光为可见光，也就是说，第一发射光用于测量目标物体910的距离、方向角度、反射率或轮廓中的至少一个，第二发射光用于投影图像。光扫描组件600被配置为将第一发射光照射至多个目标物体910后，根据距离、照射角度、反射率和轮廓中的至少一个将第二发射光按照预设效果投影于多个目标物体910中的其中一个目标物体910的表面。
由于第二发射光是根据目标物体910的距离、照射角度、目标物体910的反射率和目标物体910的轮廓中的至少一个投影在目标物体910表面的，因此第二发射光在目标物体910表面的成像可以再现真实图像。
例如，目标物体910的表面为球面时，光发射组件500通过探头组件先发射至少一组第一发射光至目标物体910表面，然后再射出至少一组第二发射光。处理器830根据与第一发射光对应的发射信号和/或输出信号确定目标物体910的距离、目标物体910的反射率和目标物体910的轮廓中的至少一个，与此同时，处理器830还根据扫描控制信号、当前扫描角度信号、输出信号以及光电转换组件720上输出第一电信号的位置中的至少一个确定发射光照射至目标物体910的照射角度。之后，光扫描组件600根据处理器830基于第一发射光确定的目标物体910的距离、照射角度、目标物体910的反射率和目标物体910的轮廓中的至少一个，将第二发射光例如昆虫图像投影在目标物体910的表面。由于，第二发射光是根据目标物体910的距离、照射角度、目标物体910的反射率和目标物体910的轮廓中的至少一个投影在目标物体910的表面的，因此昆虫的图像并未被目标物体910的曲面扭曲，而是按照一定的曲率覆盖在目标物体910的曲面，使得目标物体910真实还原了昆虫。其中，第二发射光可以但不限于包括红光、蓝光和绿光中的至少一种。
又如，目标物体910为汽车挡风玻璃或AR眼镜时，光扫描组件600先将第一发射光投影在汽车挡风玻璃或AR眼镜上，然后再根据目标物体910的距离、照射角度、目标物体910的反射率和目标物体910的轮廓中的至少一个，将预设的虚拟AR图像也即第二发射光投影在汽车挡风玻璃或AR眼镜上，以使用户能够看到增强后的现实世界和虚拟世界的景象。
当然，光扫描组件600也可以直接将第一发射光和第二发射光分别投影在两个不同的目标物体910的表面，在此情况下该激光系统400相当于一个普通的投影设备。
在一些实施例中，如图13所示，在本帧扫描时长内，接收端组件700的接收视场701在目标场景920内的位置按照第一指定规律变化和/或接收视场701的形状按照第二指定规律变化；自对应发射光发出的发射起始时刻起，光发射组件500的发射视场501在预设接收时长内位于当前的接收视场701中，且接收视场701的面积大于或等于发射视场501的面积的两倍；其中，第一指定规律包括沿指定方向变动；发射视场501为每组发射光在目标场景920内的投射区域，接收视场701为在预设接收时长内接收端组件700能够接收到的所有光束在目标场景920内对应的区域。
需要说的是，“接收视场701在目标场景920内的位置按照第一指定规律变化”一般指代的是每当光发射组件500依次发出多组发射光后接收视场701在目标场景920内的位置变动一次。例如，若本帧扫描时长内多组发射光对应的发射视场501呈矩形点阵分布，那么接收视场701则每间隔一定时长沿矩形点阵的宽度方向移动一次位置。同理，“接收视场701的在目标场景920内的形状按照第二指定规律变化”一般指代的是每当光发射组件500依次发出多组发射光后接收视场701在目标场景920内的形状变化一次。例如，若本帧扫描时长内多组发射光对应的发射视场501呈环形点阵分布，那么接收视场701可为环形区域，则每间隔一定时长接收视场701的宽度增大一次。
考虑到接收视场701大于发射视场501的情况下，接收的背景噪音随之增大，所以，为了适当降低噪音，以平衡噪音、成本和分辨率，如图所示，接收视场701包括至少一个条形的连续区域，本帧扫描时长内多组发射光对应的发射视场501呈点阵分布，点阵的长度方向与接收视场701的长度方向相适应，点阵的宽度方向与指定方向平行。需要说明的是，“点阵的长度方向与接收视场701的长度方向相适应”一般指代的是点阵的长度方向与接收视场701的长度方向相对应。例如，若目标物体910反射的反射光不经过光扫描组件600偏转，同时光接收组件710对反射光也不进行偏转，也就是说，光接收组件710不包括偏转镜例如45°反射镜240，那么点阵的长度方向与接收视场701的长度方向平行。若目标物体910反射的反射光经过光扫描组件600或光接收组件710偏转方向，例如偏转45°，那么点阵的长度方向不再平行于接收视场701的长度方向，而平行于将接收视场701偏转45°以后的长度方向，也即，此时点阵的长度方向与接收视场701的长度方向之间的夹角大于零。
在接收视场701为一整块条形的连续区域的情况下：由于每组发射光对应的接收视场701的面积大于或等于发射视场501的面积的两倍，也即接收视场701的面积远大于发射视场501的面积，因此发射光的发射角度以及反射光射向接收端组件700的方向无需被精确控制，也就是说，发射视场501和接收视场701均无需被精确控制，只要每组发射光经目标物体910反射后的反射光能够从当前的接收视场701的任意位置射出，则均能被接收端组件700接收。从而本申请实施例中的激光系统400无需通过光扫描组件600精准地偏转发射光和反射光来精确的同步匹配发射视场501与接收视场701。例如，如13图所示，在本帧扫描时长内光发射组件500射出的发射光数量大于四组。以前四组发射光为例，在指定时长内也即自第一组发射光发出的发射起始时刻起一直到第四组发射光发出后的预设接收时长终止，接收端组件700的接收视场701在目标场景920内的位置未变化，也就是说，光发射组件500依次射出的四组发射光对应的发射视场501均对应同一个接收视场701，接收视场701每间隔上述指定时长沿指定方向变化一次位置。假设图中目标场景920内每个虚线圆圈所限定的区域即为一个发射视场501，图中目标场景920内虚线矩形框所限定的区域即为接收端组件700能够接收到的所有光束在目标场景920内对应的区域也即当前的接收视场701。那么，对于每组发射光来说，其发射视场501可以为图中任意一个虚线圆圈所限定的区域，也就是说，发射光的发射角度无需被精确控制，发射光投射至上述任意一个虚线圆圈所限定的区域其反射光均能被接收端组件700接收。可见，本申请实施例中发射视场501和接收视场701均无需被精确控制。
在接收视场701包括多个条形的连续区域的情况下：由于自对应发射光发出的发射起始时刻起，光发射组件500的发射视场501在预设接收时长内位于当前的接收视场701中，点阵的长度方向与接收视场701的长度方向相适应，因此，接收视场701的各个连续区域与光发射组件500各个发射视场501一一对应，也就是说，对于任意一组发射光来说，自该发射光发出的发射起始时刻起，在预设接收时长内接收视场701的多个条形的连续区域同时存在。由此，每组发射光只要按照既定的方向射出，该发射光经目标物体910反射后的反射光必定能从接收视场701的对应连续区域射出，进而被接收端组件700接收。从而本申请实施例中的激光系统400无需通过光扫描组件600精准地偏转从目标物体910反射的反射光来精确的同步匹配发射视场501与接收视场701。
此外，还需要说明的是，“条形的连续区域”一般指代的是长宽比大于1的区域，该连续区域既可以为多边形区域例如长方形区域，也可以为曲形区域例如S形区域，或者其他不规则形状的区域例如异形区域等。其中，至少一个连续区域的最大宽度和总长度之比小于第一比例阈值，第一比例阈值不大于0.5，例如第一比例阈值可以但不限于是0.5、0.1、0.01、或者0.001。
在一些实施例中，激光系统400还包括显示部件和/或提示部件；其中，显示部件用于显示目标物体910的距离、照射角度、目标物体910的反射率和目标物体910的轮廓中的至少一个；提示部件用于根据目标物体910的距离、照射角度、目标物体910的反射率和目标物体910的轮廓中的至少一个输出提示信号。其中，提示部件可以但不限于是麦克风或震动器。
在一些实施例中，本申请实施例中的激光系统400还包括主壳体和至少一个探头壳体，探头壳体与主壳体分体设置，探头壳体与目标场景920一一对应。其中，主壳体内设置有光发射组件500、扫描控制件和处理装置800；探头壳体内设置有光接收组件710和光扫描组件600；其中，光电转换组件720设于主壳体或探头壳体。
由于本申请实施例中探头壳体与主壳体分体设置，因此探头壳体和主壳体可以分开固定安装，相比于整个激光系统400来说，探头壳体的体积很小，探头壳体能够安装在小体积的应用对象或应用位置上。以应用对象是盲人眼镜为例，探头壳体可以固定在盲人眼镜的镜架上，主壳体夹持在用户的腰部或者放置在用户的衣服口袋内。再以应用对象是汽车的后视镜为例，探头壳体可以固定在汽车的后视镜上，主壳体则固定在汽车的天花板。可见，安装该激光系统400时便只需将探头壳体安装于应用对象或应用位置，而无需将整个激光系统400安装在应用对象或应用位置上，从而便可扩大激光系统400的适用范围。此外，由于向目标物体910射出发射光的光扫描组件600以及接收目标物体910的反射光的光接收组件710均设置在探头壳体上，而探头壳体安装在应用对象或应用位置上，因此可以保证整个激光系统400的探测范围不受影响。
在探头壳体的数量为多个的情况下，各个探头壳体内的光扫描组件600可分别将对应的发射光照射至不同目标场景920内的目标物体910。
实施例五
如图14所示，本申请实施例提供了一种激光测量方法，该激光测量方法包括：
S1、生成发射信号并根据发射信号在本帧扫描时长内依次射出多组发射光；
S2、生成扫描控制信号；根据扫描控制信号将多组发射光依次偏转方向后照射至目标场景920内的至少一个目标物体910；
S3、将发射光经过目标场景920中的至少一个目标物体910反射后的至少一组反射光转换为输出信号；其中，输出信号的类型为电信号；
S4、根据扫描控制信号、发射信号和输出信号中的至少一个确定目标物体910的距离、目标物体910的方向角度、目标物体910的反射率和目标物体910的轮廓中的至少一个。
在一些实施例中，步骤S3包括：
S3.1、依次接收经目标物体910反射的多组反射光并将多组反射光依次转换为对应的第一光信号；
S3.2、将多个第一光信号依次转换为对应的第一电信号。
执行步骤S2中的生成扫描控制信号的步骤之后，激光测量方法还包括：
将目标物体910反射的反射光偏转方向的同时生成当前扫描角度信号；
根据发射信号、扫描控制信号、当前扫描角度信号、输出信号以及第一光信号的转换位置中的至少一个确定发射光照射至目标物体910的照射角度。
在一些实施例中，步骤S1包括：在本帧扫描时长内依次射出至少一组第一发射光和至少一组第二发射光；第一发射光的发射时刻早于第二发射光的发射时刻；其中，第二发射光为可见光；
步骤S3包括：将第一发射光经对应的目标物体910反射后的反射光转换为输出信号。
在一些实施例中步骤S2包括：
根据扫描控制信号将第一发射光照射至多个目标物体910；以及
根据距离、照射角度、反射率和轮廓中的至少一个将第二发射光按照预设效果投影于多个目标物体910中的其中一个目标物体910的表面。
在一些实施例中步骤S2包括：根据扫描控制信号将发射光偏转方向后，将第一发射光和第二发射光分别照射至两个不同的目标物体910。
上述具体实施方式，并不构成对本申请保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本申请的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请保护范围之内。

Claims (39)

1.一种光扫描组件，其特征在于，包括：
第一扫描件，将接收到的发射光沿第一扫描方向和第二扫描方向同步偏转方向；其中，所述第一扫描方向与所述第二扫描方向不同向；以及
多个光偏转部件，在本帧扫描时长内依次接收经所述第一扫描件偏转后的多组所述发射光；
其中，多个所述光偏转部件中至少两个所述光偏转部件与所述第一扫描件的连线的夹角沿所述第一扫描方向的分量小于或等于所述第一扫描件沿所述第一扫描方向的视场角；所述至少两个所述光偏转部件的长度方向偏离所述第二扫描方向的角度的差值的绝对值大于零且小于或等于所述第一扫描件沿所述第二扫描方向的视场角；所述光偏转部件沿其长度方向的两端分别与所述第一扫描件的连线之间的夹角大于或等于所述第一扫描件沿所述第二扫描方向的视场角。
2.根据权利要求1所述的光扫描组件，其中，所述光偏转部件为中间扫描件，所述中间扫描件的扫描方向包括所述第一扫描方向；在第一扫描时长内，沿所述第一扫描方向至少两个所述中间扫描件对相应的所述发射光的偏转角度不同；所述中间扫描件沿所述第一扫描方向的扫描角度变化率与所述第一扫描件分别沿所述第二扫描方向的扫描角度变化率的比值小于变化率阈值；
其中，所述第一扫描时长大于或等于第二扫描时长的两倍，且所述第一扫描时长小于所述本帧扫描时长；所述第二扫描时长为所述第一扫描件沿所述第二扫描方向扫描一次的时长；所述变化率阈值为1/2、1/4、1/8、1/16、1/100或1/1000。
3.根据权利要求2所述的光扫描组件，其中，在第三扫描时长内，至少一个所述中间扫描件沿所述第一扫描方向的扫描角度不变；其中，所述第三扫描时长大于或等于所述第二扫描时长，且所述第三扫描时长小于或等于所述第一扫描时长。
4.根据权利要求2所述的光扫描组件，其中，所述中间扫描件为液晶扫描件，所述液晶扫描件包括液晶空间光调制器、液晶超晶面、液晶线控阵、透视式一维液晶阵列、透射式二维液晶阵列或液晶显示模组。
5.根据权利要求1所述的光扫描组件，其中，所述光偏转部件为偏转镜。
6.根据权利要求5所述的光扫描组件，其中，所述光扫描组件还包括：
第二扫描件，其扫描方向包括第一扫描方向；所述第二扫描件用于将经过所述偏转镜反射的所述发射光偏转方向后照射至目标场景内的至少一个目标物体。
7.根据权利要求6所述的光扫描组件，其中，所述第二扫描件还用于将至少一个所述目标物体反射的至少一组反射光偏转方向。
8.根据权利要求6所述的光扫描组件，其中，多个所述偏转镜的镜面的中心与所述第二扫描件的反射面的中心共面且平行于所述第一扫描方向。
9.根据权利要求6所述的光扫描组件，其中，所述第二扫描件包括旋转棱镜、光学相控阵列、光电偏转器件、液晶扫描件、旋转楔镜和摆镜中的至少一个。
10.根据权利要求5至9任一项所述的光扫描组件，其中，所述至少两个所述光偏转部件包括第一偏转镜和第二偏转镜；与所述第一偏转镜对应的第一区域以及与所述第二偏转镜对应的第二区域部分重叠或相互衔接；
其中，所述第一区域为经过所述第一偏转镜偏转的所述发射光在目标场景内的投射区域；所述第二区域为经过所述第二偏转镜偏转的所述发射光在所述目标场景内的投射区域。
11.根据权利要求10所述的光扫描组件，其中，所述第一区域与所述第二区域的重叠部分沿所述第一扫描方向的长度与第一基准长度之比大于第一重叠阈值；所述第一区域与所述第二区域的重叠部分沿所述第二扫描方向的长度与第二基准长度之比小于第二重叠阈值；
其中，所述第一基准长度为所述第一区域沿所述第一扫描方向的长度与所述第二区域沿所述第一扫描方向的长度中的最大值；所述第二基准长度为所述第一区域沿所述第二扫描方向的长度与所述第二区域沿所述第二扫描方向的长度中的最大值；其中，所述第一重叠阈值和所述第二重叠阈值均小于或等于1。
12.根据权利要求1至9任一项所述的光扫描组件，其中，各个所述光偏转部件偏离所述第二扫描方向的角度不同。
13.根据权利要求1至9任一项所述的光扫描组件，其中，所述第一扫描方向和所述第二扫描方向为水平方向、竖直方向或倾斜方向；其中，所述倾斜方向介于所述竖直方向与所述水平方向之间。
14.根据权利要求1至9任一项所述的光扫描组件，其中，所述第一扫描件包括MEMS振镜、光学相控阵列、液晶扫描件、光电偏转器件和声光偏转器中的至少一个。
15.一种光扫描组件，其特征在于，包括：
第一扫描件，至少将接收到的发射光沿第二扫描方向偏转方向；
多个光偏转部件，沿所述第二扫描方向依次设置；第一个所述光偏转部件用于接收经所述第一扫描件偏转后的所述发射光，相邻两个所述光偏转部件中其中一个所述光偏转部件位于另外一个所述光偏转部件的透射光路上；最后一个所述光偏转部件为反射镜或分光镜，剩余所述光偏转部件均为分光镜；相邻两个所述分光镜中后面的所述分光镜能够反射由前面的所述分光镜透射的至少部分所述发射光；至少一个所述分光镜反射的所述发射光和透射的所述发射光的波长或偏振性不同；以及
第二扫描件，其扫描方向包括第一扫描方向；所述第二扫描件用于将经过所述光偏转部件反射的所述发射光偏转方向后照射至目标场景内的至少一个目标物体；其中，所述第一扫描方向与所述第二扫描方向不同向；
其中，多个所述光偏转部件中至少两个所述光偏转部件与所述第一扫描件的连线的夹角沿所述第一扫描方向的分量小于或等于所述第一扫描件沿所述第一扫描方向的视场角；所述至少两个所述光偏转部件的长度方向偏离所述第二扫描方向的角度的差值的绝对值大于零且小于或等于所述第一扫描件沿所述第二扫描方向的视场角；所述光偏转部件沿其长度方向的两端分别与所述第一扫描件的连线之间的夹角大于或等于所述第一扫描件沿所述第二扫描方向的视场角。
16.一种光扫描组件，其特征在于，包括：
多个第一扫描件，沿第一扫描方向依次设置；所述第一扫描件用于至少将接收到的发射光沿第二扫描方向偏转方向；
多个光偏转部件，与所述第一扫描件一一对应设置；每个所述光偏转部件用于接收经对应的所述第一扫描件偏转后的所述发射光，最后一个所述光偏转部件为反射镜或分光镜，剩余所述光偏转部件均为分光镜，至少一个所述分光镜反射的所述发射光和透射的所述发射光的波长或偏振性不同；以及
第二扫描件，其扫描方向包括第一扫描方向；所述第二扫描件用于将经过所述光偏转部件反射的所述发射光偏转方向后照射至目标场景内的至少一个目标物体；其中，所述第一扫描方向与所述第二扫描方向不同向；
其中，多个所述光偏转部件中至少两个所述光偏转部件与所述第一扫描件的连线的夹角沿所述第一扫描方向的分量小于或等于所述第一扫描件沿所述第一扫描方向的视场角；所述至少两个所述光偏转部件的长度方向偏离所述第二扫描方向的角度的差值的绝对值大于零且小于或等于所述第一扫描件沿所述第二扫描方向的视场角；所述光偏转部件沿其长度方向的两端分别与所述第一扫描件的连线之间的夹角大于或等于所述第一扫描件沿所述第二扫描方向的视场角。
17.一种激光系统，其特征在于，包括：
光发射组件，生成发射信号并根据所述发射信号在本帧扫描时长内依次射出多组所述发射光；
扫描控制件，生成扫描控制信号；以及
如权利要求1至16任一项所述的光扫描组件；所述光扫描组件根据所述扫描控制信号将所述光发射组件发出的多组所述发射光依次偏转方向后照射至目标场景内的至少一个目标物体。
18.根据权利要求17所述的激光系统，其中，所述激光系统还包括：
接收端组件，将所述发射光经过所述目标场景中的至少一个所述目标物体反射后的至少一组反射光转换为输出信号；其中，所述输出信号的类型为电信号；
处理装置，分别与所述光发射组件、所述扫描控制件和所述接收端组件电连接；所述处理装置用于根据所述扫描控制信号、所述发射信号和所述输出信号中的至少一个确定所述目标物体的距离、所述目标物体的方向角度、所述目标物体的反射率和所述目标物体的轮廓中的至少一个。
19.根据权利要求18所述的激光系统，其中，所述接收端组件包括：
光接收组件，依次接收经所述目标物体反射的多组反射光并将多组所述反射光依次转换为对应的第一光信号；以及
光电转换组件，将多个所述第一光信号依次转换为对应的第一电信号。
20.根据权利要求19所述的激光系统，其中，所述发射信号包括表示每组所述发射光的发射起始时刻的时刻信息；所述接收端组件还包括：
偏置电压模块，提供动态偏置电压；所述动态偏置电压的绝对值从所述发射起始时刻起按照第一预设规律在第一预设时长变化至第一预定阈值、并保持不小于所述第一预定阈值第二预设时长，且所述动态偏置电压的绝对值在所述第一预设时长内小于所述第一预定阈值；
其中，光电转换组件用于根据所述动态偏置电压将所述第一光信号依次转换为对应的第一电信号；所述第一预设时长小于所述发射起始时刻与接收时刻的最大差值，所述接收时刻为所述反射光被所述接收端组件接收的时刻。
21.根据权利要求20所述的激光系统，其中，所述动态偏置电压小于零，所述第一预设规律为所述动态偏置电压随时间呈整体下降趋势。
22.根据权利要求21所述的激光系统，其中，所述接收端组件还包括电放大模块，所述电放大模块用于将所述第一电信号放大为第二电信号。
23.根据权利要求22所述的激光系统，其中，所述电放大模块包括多个相互串联或并联的放大器，多个所述放大器中至少其中一个所述放大器输出的放大电信号的强度小于另外一个所述放大器输出的放大电信号的强度的一半。
24.根据权利要求23所述的激光系统，其中，所述处理装置包括：
至少一个比较器；至少输出最大放大电信号的所述放大器的输出端连接至少一个所述比较器的输入端，所述比较器的比较输入与所述放大器一一对应；所述比较器用于将所述比较输入的电压值与对应所述放大器输出的电信号进行比较，以确定触发起始时刻、触发结束时刻和脉冲宽度；其中，所述触发起始时刻和所述触发结束时刻分别为所述放大器输出的电信号的强度高于所述比较输入的电压值的起始时刻和终止时刻，所述脉冲宽度为所述触发结束时刻与所述触发起始时刻的差值；
时长确定模块，与所述比较器一一对应；所述时长确定模块用于根据所述发射起始时刻与对应所述比较器输出的所述触发起始时刻确定光飞行时长；以及
处理器，根据所述光飞行时长、所述脉冲宽度、所述第二电信号的强度和光速中的至少一个确定所述距离、所述反射率和所述轮廓中的至少一个。
25.根据权利要求24所述的激光系统，其中，所述比较输入的电压值自所述发射起始时刻起按照第二预设规律动态变化，且在第一预设时长内变化幅度大于第二预设变化阈值。
26.根据权利要求25所述的激光系统，其中，所述第二预设规律为所述比较输入的电压值随时间呈整体下降趋势。
27.根据权利要求19至26任一项所述的激光系统，其中，所述光扫描组件还被配置为将所述目标物体反射的反射光偏转方向的同时生成当前扫描角度信号；所述处理装置还被配置为根据所述发射信号、所述扫描控制信号、所述当前扫描角度信号、所述输出信号以及所述光电转换组件上输出所述第一电信号的位置中的至少一个确定所述发射光照射至所述目标物体的照射角度。
28.根据权利要求27所述的激光系统，其中，多组所述发射光包括至少一组第一发射光和至少一组第二发射光，所述第一发射光的发射时刻早于所述第二发射光的发射时刻，所述第一发射光经对应的所述目标物体反射后的反射光被转换为所述输出信号，所述第二发射光为可见光；
其中，所述光扫描组件将所述第一发射光照射至多个所述目标物体后，根据所述距离、所述照射角度、所述反射率和所述轮廓中的至少一个将所述第二发射光按照预设效果投影于多个所述目标物体中的其中一个所述目标物体的表面；或者，
所述光扫描组件将所述第一发射光和所述第二发射光分别照射至两个不同的所述目标物体。
29.根据权利要求28所述的激光系统，其中，所述第二发射光包括红光、蓝光和绿光中的至少一种。
30.根据权利要求18至26任一项所述的激光系统，其中，在所述本帧扫描时长内，所述接收端组件的接收视场在所述目标场景内的位置按照第一指定规律变化和/或所述接收视场的形状按照第二指定规律变化；自对应所述发射光发出的发射起始时刻起，所述光发射组件的发射视场在预设接收时长内位于当前的所述接收视场中，且所述接收视场的面积大于或等于所述发射视场的面积的两倍；
其中，所述第一指定规律包括沿指定方向变动；所述发射视场为每组所述发射光在所述目标场景内的投射区域，所述接收视场为在所述预设接收时长内所述接收端组件能够接收到的所有光束在所述目标场景内对应的区域。
31.根据权利要求30所述的激光系统，其中，所述接收视场包括至少一个条形的连续区域，所述本帧扫描时长内多组所述发射光对应的所述发射视场呈点阵分布，所述点阵的宽度方向与所述指定方向平行。
32.根据权利要求20至26任一项所述的激光系统，其中，所述激光系统还包括：
主壳体，设置有所述光发射组件、所述扫描控制件、所述偏置电压模块和所述处理装置；
至少一个探头壳体，与所述主壳体分体设置；每个所述探头壳体内均设置有所述光接收组件和所述光扫描组件，所述探头壳体与所述目标场景一一对应；
其中，所述光电转换组件设于所述主壳体或所述探头壳体。
33.根据权利要求18至26任一项所述的激光系统，其中，所述激光系统还包括：
显示部件，显示所述距离、所述反射率和所述轮廓中的至少一个；和/或
提示部件，根据所述距离、所述反射率和所述轮廓中的至少一个输出提示信号。
34.一种基于权利要求17至33任一项所述的激光系统的激光测量方法，其特征在于，包括：
生成发射信号并根据所述发射信号在本帧扫描时长内依次射出多组发射光；
生成所述扫描控制信号；根据所述扫描控制信号将多组所述发射光依次偏转方向后照射至目标场景内的至少一个目标物体；
将所述发射光经过所述目标场景中的至少一个所述目标物体反射后的至少一组反射光转换为输出信号；其中，所述输出信号的类型为电信号；
根据所述扫描控制信号、所述发射信号和所述输出信号中的至少一个确定所述目标物体的距离、所述目标物体的方向角度、所述目标物体的反射率和所述目标物体的轮廓中的至少一个。
35.根据权利要求34所述的激光测量方法，其中，将所述发射光经过目标场景中的至少一个目标物体反射后的至少一组反射光转换为输出信号，包括：
依次接收经所述目标物体反射的多组反射光并将多组所述反射光依次转换为对应的第一光信号；
将多个所述第一光信号依次转换为对应的第一电信号。
36.根据权利要求35所述的激光测量方法，其中，执行生成扫描控制信号的步骤之后，所述激光测量方法还包括：
将所述目标物体反射的反射光偏转方向的同时生成当前扫描角度信号；
根据所述发射信号、所述扫描控制信号、所述当前扫描角度信号、所述输出信号以及所述第一光信号的转换位置中的至少一个确定所述发射光照射至所述目标物体的照射角度。
37.根据权利要求36所述的激光测量方法，其中，生成发射信号并根据所述发射信号在本帧扫描时长内依次射出多组发射光的步骤，包括：
在本帧扫描时长内依次射出至少一组第一发射光和至少一组第二发射光；所述第一发射光的发射时刻早于所述第二发射光的发射时刻；其中，所述第二发射光为可见光；
其中，将所述发射光经过目标场景中的至少一个目标物体反射后的至少一组反射光转换为输出信号的步骤，包括：
将所述第一发射光经对应的所述目标物体反射后的反射光转换为所述输出信号。
38.根据权利要求37所述的激光测量方法，其中，根据所述扫描控制信号将所述发射光偏转方向后照射至所述目标场景内的至少一个所述目标物体的步骤，包括：
根据所述扫描控制信号将所述第一发射光照射至多个所述目标物体；以及
根据所述距离、所述照射角度、所述反射率和所述轮廓中的至少一个将所述第二发射光按照预设效果投影于多个所述目标物体中的其中一个所述目标物体的表面。
39.根据权利要求37所述的激光测量方法，其中，根据所述扫描控制信号将所述发射光偏转方向后照射至所述目标场景内的至少一个所述目标物体的步骤，包括：
根据所述扫描控制信号将所述发射光偏转方向后，将所述第一发射光和所述第二发射光分别照射至两个不同的所述目标物体。
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