CN117518130B - 光探测装置和激光雷达光学系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种光探测装置和激光雷达光学系统。其中，该光探测装置将两个光收发单元分别设置于转镜的两侧，且各光收发单元的光轴与转镜的旋转平面所呈的夹角不同，两个光收发单元共同拼接形成的竖直视场角大于单个光收发单元的竖直视场角，或者将两个光收发单元相互平行地设置于转镜的两侧，且各光收发单元的光轴经光偏转单元偏转后与转镜的旋转平面所呈的夹角不同，两个光收发单元共同拼接形成的竖直视场角大于单个光收发单元的竖直视场角。通过本发明，解决了具有大竖直视场角的激光雷达器的高度高、体积大的问题，实现了具有大竖直视场角的激光雷达的小型化和轻量化。

Description

光探测装置和激光雷达光学系统

技术领域

本申请涉及激光雷达技术领域，特别是涉及光探测装置和激光雷达光学系统。

背景技术

现阶段的激光雷达的难点在于，激光雷达不能既能满足大竖直视场角，同时又能满足激光雷达小型化和轻量化的要求。

相关技术的转镜式激光雷达通过转镜系统实现视场角的覆盖。其中，水平视场的角分辨率可以通过扫描过程中的测量频率进行调节，而在竖直视场的预定角分辨率（例如不小于0.2°）下，只能通过接收端线阵探测器本身的线数（即测量单元数）来增大竖直视场角，即需要选用100线左右或以上线数的探测器才能达到20°以上的竖直视场角。

然而，单个探测器线数越高，所需要采用的发射装置和接收透镜口径都将变大，尤其是高度增加。再加上扫描系统（含转镜以及相关驱动电机），最终的激光雷达的高度将会超过100mm甚至达到150mm，无法满足75mm甚至以下的小型化、轻量化的设计需求。

发明内容

本发明实施例提供的光探测装置和激光雷达光学系统，至少解决相关技术中具有大竖直视场角的激光雷达器的高度高、体积大的问题。

一种光探测装置，包括：转镜和两个光收发单元；所述光收发单元包括光发射模块和光探测模块；所述光发射模块用于产生探测激光，所述转镜用于改变所述探测激光的方向以将所述探测激光反射至目标物体，以及将所述目标物体反射回来的激光回波反射至所述光探测模块；所述光探测模块用于接收所述激光回波；其中，

所述两个光收发单元分别设置于所述转镜的两侧，且各所述光收发单元的光轴与所述转镜的旋转平面所呈的夹角不同，所述两个光收发单元共同拼接形成的竖直视场角大于单个所述光收发单元的竖直视场角。

在其中的一些实施例中，所述两个光收发单元包括第一光收发单元和第二光收发单元；其中，所述第一光收发单元的光轴相对于所述旋转平面的俯角为0~α，所述第二光收发单元的光轴相对于所述旋转平面的仰角为0~β。

在其中的一些实施例中，所述α小于所述第一光收发单元的竖直视场角的一半；所述β小于所述第二光收发单元的竖直视场角的一半。

在其中的一些实施例中，所述第一光收发单元与所述第二光收发单元为相同的光收发单元，且所述第一光收发单元的俯角与所述第二光收发单元的仰角相等。

在其中的一些实施例中，所述两个光收发单元为具有相同尺寸的光收发单元，所述两个光收发单元的最低点均位于与所述旋转平面平行的同一平面内。

在其中的一些实施例中，所述两个光收发单元的最低点不低于所述转镜的最低点，所述两个光收发单元的最高点不高于所述转镜的最高点。

在其中的一些实施例中，所述光探测装置还包括两组反射镜，所述两个光收发单元的光轴朝向光探测装置的视场方向设置，所述两组反射镜分别设置于所述两个光收发单元的光学透镜之后且所述两组反射镜分别平行于所述转镜的转轴，以分别将所述两个光收发单元的探测激光反射至所述转镜，以及将激光回波反射至所述两个光收发单元。

在其中的一些实施例中，所述反射镜相对于与视场方向垂直的平面的倾角小于45°。

在其中的一些实施例中，所述两个光收发单元共同拼接形成的竖直视场角为单个所述光收发单元的竖直视场角的1.3倍以上。

一种光探测装置，包括：转镜和两个光收发单元；所述光收发单元包括光发射模块和光探测模块；所述光发射模块用于产生探测激光，所述转镜用于改变所述探测激光的方向以将所述探测激光反射至目标物体，以及将所述目标物体反射回来的激光回波反射至所述光探测模块；所述光探测模块用于接收所述激光回波；其中，所述光探测装置还包括两组光偏转单元，所述两组光偏转单元分别设置于所述两个光收发单元的光学透镜之后；

所述两个光收发单元相互平行地设置于所述转镜的两侧，且各所述光收发单元的光轴经所述光偏转单元偏转后与所述转镜的旋转平面所呈的夹角不同，所述两个光收发单元共同拼接形成的竖直视场角大于单个所述光收发单元的竖直视场角。

在其中的一些实施例中，所述两个光收发单元包括第一光收发单元和第二光收发单元，所述两组光偏转单元包括第一光偏转单元和第二光偏转单元；其中，所述第一光偏转单元用于将第一光收发单元的光轴偏转至相对于所述旋转平面的俯角为0~α，所述第二光偏转单元用于将所述第二光收发单元的光轴偏转至相对于所述旋转平面的仰角为0~β。

在其中的一些实施例中，所述α小于所述第一光收发单元的竖直视场角的一半；所述β小于所述第二光收发单元的竖直视场角的一半。

在其中的一些实施例中，所述第一光收发单元与所述第二光收发单元为相同的光收发单元，所述第一光偏转单元和所述第二光偏转单元为相同的光偏转单元，且所述第一光收发单元的光轴经偏转后的俯角与所述第二光收发单元的光轴经偏转后的仰角相等。

在其中的一些实施例中，所述两个光收发单元为具有相同尺寸的光收发单元，所述两个光收发单元的最低点均位于与所述旋转平面平行的同一平面内。

在其中的一些实施例中，所述两个光收发单元的最低点不低于所述转镜的最低点，所述两个光收发单元的最高点不高于所述转镜的最高点。

在其中的一些实施例中，所述光探测装置还包括两组反射镜，所述两个光收发单元的光轴朝向光探测装置的视场方向设置，所述两组反射镜分别设置于所述两组光偏转单元之后且所述两组反射镜分别平行于所述转镜的转轴，以分别将所述两个光收发单元的探测激光反射至所述转镜，以及将激光回波反射至所述两个光收发单元。

在其中的一些实施例中，所述反射镜相对于与视场方向垂直的平面的倾角小于45°。

在其中的一些实施例中，所述光偏转单元为楔形棱镜。

在其中的一些实施例中，所述两个光收发单元共同拼接形成的竖直视场角为单个所述光收发单元的竖直视场角的1.3倍以上。

一种激光雷达光学系统，包括具有视窗的壳体，以及上述的光探测装置。

本发明实施例提供的光探测装置和激光雷达光学系统，通过将两个光收发单元分别设置于转镜的两侧，且各光收发单元的光轴与转镜的旋转平面所呈的夹角不同，两个光收发单元共同拼接形成的竖直视场角大于单个光收发单元的竖直视场角，或者将两个光收发单元相互平行地设置于转镜的两侧，且各光收发单元的光轴经光偏转单元偏转后与转镜的旋转平面所呈的夹角不同，两个光收发单元共同拼接形成的竖直视场角大于单个光收发单元的竖直视场角，解决了具有大竖直视场角的激光雷达器的高度高、体积大的问题，实现了具有大竖直视场角的激光雷达的小型化和轻量化。

本发明的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本发明的其他特征、目的和优点更加简明易懂。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

图1是本实施例一的光探测装置的结构示意图。

图2是本实施例一的光探测装置探测得到的点云的示意图。

图3是本实施例一的光探测装置中器件的位置关系的示意图。

图4是本实施例一的包含反射镜的光探测装置的俯视结构示意图。

图5a是本实施例一的反射镜相对于视场方向垂直的平面的倾角为45°时探测激光经转镜反射的示意图。

图5b是本实施例一的反射镜相对于视场方向垂直的平面的倾角为43°时探测激光经转镜反射的示意图。

图6是本实施例二的光探测装置的结构示意图。

图7是本实施例二的光探测装置中器件的位置关系的示意图。

图8是本实施例二的包含反射镜的光探测装置的俯视结构示意图。

图9a是本实施例二的反射镜相对于视场方向垂直的平面的倾角为45°时探测激光经转镜反射的示意图。

图9b是本实施例二的反射镜相对于视场方向垂直的平面的倾角为43°时探测激光经转镜反射的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本实施例的实施例。虽然附图中显示了本实施例的某些实施例，然而应当理解的是，本实施例可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本实施例。应当理解的是，本实施例的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本实施例的保护范围。

实施例一

为解决相关技术中具有大竖直视场角的激光雷达器的高度高、体积大的问题，在本实施例中采用转镜式激光雷达器，并通过对转镜式激光雷达器的结构进行优化设计，从而降低激光雷达器的高度和体积，实现具有大竖直视场角的激光雷达的小型化和轻量化。

图1是本实施例一的光探测装置的结构示意图，如图1所示，该光探测装置包括：转镜10和至少两个光收发单元，例如图1所示的分别设置于转镜10的两侧的第一光收发单元20和第二光收发单元30。

每个光收发单元分别包括光发射模块和光探测模块。其中，光发射模块用于产生探测激光，转镜10用于改变探测激光的方向以实现对视野范围的扫描，并在扫描过程中将探测激光反射至目标物体，以及将目标物体反射回来的激光回波反射至光探测模块；光探测模块用于接收激光回波。采用上述光探测装置的转镜式激光雷达系统通过测量探测激光的飞行时间来探测目标物体的距离，实现视野范围内障碍物的探测。

为了提高光探测装置的线数或者说分辨率，采用偶数个光收发单元对射的结构，相较于将光收发单元同轴堆叠而言，有效地利用了光探测装置在水平尺寸上的空间，避免了将光探测装置堆叠过高。然而，相关技术中采用偶数个光收发单元对射的结构，通常偶数个光收发单元关于转镜中心旋转180°对称，因而形成对射的两个光收发单元的光轴与转镜的旋转平面所呈的夹角完全相同，使得形成对射的两个光收发单元采集到的点云相互叠加提高了点云分辨率，但光探测装置形成的总体的垂直视场角和水平视场角与单个光收发单元形成的垂直视场角和水平视场角基本相同。

与相关技术中偶数个光收发单元对称对射的结构不同之处在于，如图1所示，本实施例中第一光收发单元20的光轴与转镜的旋转平面所呈的夹角A，第二光收发单元30的光轴与转镜的旋转平面所呈的夹角B，但A与B不相等，且A与B的取值能使得第一光收发单元20和第二光收发单元30共同拼接形成的竖直视场角大于第一光收发单元20或者第二光收发单元30中任一个的竖直视场角。

例如，第一光收发单元20和第二光收发单元30共同拼接形成的竖直视场角为第一光收发单元20或者第二光收发单元30中任一个的竖直视场角的1.3倍或以上（不大于2倍）。图2是本实施例一的光探测装置探测得到的点云的示意图，如图2所示，第一光收发单元20探测得到图2左边的近似矩形的点云，第二光收发单元30探测得到图2右边的近似矩形的点云，在使用具有三面反射镜的转镜10的情形下，两个光收发单元分别能够达到120°的水平视场角。在竖直视场角方面，两个光收发单元单独能够形成的竖直视场角分别为20°，经过将两个光收发单元的光轴角度布置后，图2中两个光收发单元共同拼接得到的竖直视场角达到30°以上，大于任一个光收发单元的竖直视场角的1.3倍。并且，竖直视场角经过拼接后，竖直视场角0°附近的点云相互穿插，提高了这一区域内的点云分辨率，也符合实际场景中对于中心区域的点云分辨率更高的需求。

在光轴角度布置方面，第一光收发单元20的光轴相对于旋转平面的俯角为0~α，第二光收发单元30的光轴相对于旋转平面的仰角为0~β。例如，第一光收发单元20的光轴相对于旋转平面的俯角为0，第二光收发单元30的光轴相对于旋转平面的仰角为β，以这两个光收发单元单独所形成的竖直视场角均为2β为例，则上述光轴角度布置后，两个光收发单元所能够共同形成的最大竖直视场角为3β。又例如，第一光收发单元20的光轴相对于旋转平面的俯角为α，第二光收发单元30的光轴相对于旋转平面的仰角为0，以这两个光收发单元单独所形成的竖直视场角均为2α为例，则上述光轴角度布置后，两个光收发单元所能够共同形成的最大竖直视场角为3α。如果第一光收发单元20的光轴相对于旋转平面的俯角为α，第二光收发单元30的光轴相对于旋转平面的仰角为β，以第一光收发单元单独所形成的竖直视场角为2α，第二光收发单元单独所形成的竖直视场角为2β为例，则上述光轴角度布置后，两个光收发单元所能够共同形成的最大竖直视场角为2α+2β。

为避免在探测视野的中心区域存在无论是第一光收发单元还是第二光收发单元都无法探测到的探测盲区，第一光收发单元的光轴相对于旋转平面的最大俯角α小于第一光收发单元的竖直视场角的一半；第二光收发单元的光轴相对于旋转平面的最大仰角β小于第二光收发单元的竖直视场角的一半。例如，对于竖直视场角为35°的光收发单元，其光收发单元的最大俯角或者仰角为17.5°。

在其中的一些实施例中，第一光收发单元与第二光收发单元为相同的光收发单元，且第一光收发单元的俯角与第二光收发单元的仰角相等。上述的相同是指型号、尺寸和主要参数相同。型号、尺寸和主要参数相同的第一光收发单元和第二光收发单元被按照相对于旋转平面相同的角度，分别呈俯姿态和仰姿态设置于转镜的两侧。采用相同的光收发单元减少了光探测装置的器件种类，有助于降低生产成本。

图3是本实施例一的光探测装置中器件的位置关系的示意图，如图3所示，在其中的一些实施例中，两个光收发单元为具有相同尺寸的光收发单元，两个光收发单元的最低点均位于与旋转平面平行的同一平面内。尤其是，两个光收发单元的最低点不低于转镜10的最低点，两个光收发单元的最高点不高于转镜的最高点。如此设置，光探测装置的最大高度主要受到转镜10高度的影响，而不受两个光收发单元尺寸（高度）的影响。

在将两个光收发单元设置在转镜两侧，并且采取相互对射的姿态，光收发单元的长度方向沿着光探测装置的宽度方向（即激光雷达光学系统的视窗的水平尺寸方向）延伸。而由于光收发单元中用于准直、汇聚、滤光等功能的光学透镜的影响，光收发单元整体长度通常相较于其宽度尺寸更大，因此，两个光收发单元相互对射的结构设计可能导致光探测装置的宽度较大。为此，在其中的一些实施例中，光探测装置还包括两组反射镜。图4是本实施例的包含反射镜的光探测装置的俯视结构示意图，如图4所示，两个光收发单元的光轴朝向光探测装置的视场方向（即激光雷达光学系统的视窗的法向）设置，两组反射镜分别设置于两个光收发单元的光学透镜之后且两组反射镜21和31分别平行于转镜的转轴，以分别将两个光收发单元的探测激光反射至转镜，以及将激光回波反射至两个光收发单元。通过设置上述的两组反射镜，使得光收发单元能够旋转90°朝向视场方向设置，通过增加些许光探测装置的长度，达到了减小了光探测装置的宽度的目的，同时，由于两个光收发单元经过旋转设置之后，光收发单元中，原本分散在光探测装置两侧的电学器件被集中于光探测装置的背部附近，有利于进行电路部分的集中布置，减少线缆长度。

图5a和图5b分别是本实施例的反射镜相对于视场方向垂直的平面的倾角为45°和43°时探测激光经转镜反射的示意图。图中的水平参考线为与水平视场方向垂直的直线。如图5a，探测激光经倾斜45°的反射镜反射至转镜10，此时转镜上平面镜需要设计的最小尺寸为L1，如图5b，探测激光经倾斜43°反射镜反射至转镜10，此时转镜上平面镜需要设计的最小尺寸为L2，显然在其他条件均相同的情况下，采取倾斜43°的反射镜能够使得转镜尺寸能够更小，从而使得光探测装置能够更紧凑，所占用的空间越小。因此，在其中的一些实施例中，反射镜相对于与视场方向垂直的平面的倾角小于45°，以进一步减小光探测装置的体积。

实施例二

与图1所示的光探测装置不同地，在本实施例中还提供了一种通过光偏转单元来实现光轴偏转，从而不需要将光收发单元倾斜设置的光探测装置。这种光探测装置采用与图1所示的光探测装置相近的构思，降低了激光雷达的高度和体积，实现了具有大竖直视场角的激光雷达的小型化和轻量化。

图6是本实施例二的光探测装置的结构示意图，如图6所示，该光探测装置包括：转镜10和至少两个光收发单元。例如图6所示的分别设置于转镜10的两侧的第一光收发单元20和第二光收发单元30。

每个光收发单元分别包括光发射模块和光探测模块。其中，光发射模块用于产生探测激光，转镜10用于改变探测激光的方向以实现对视野范围的扫描，并在扫描过程中将探测激光反射至目标物体，以及将目标物体反射回来的激光回波反射至光探测模块；光探测模块用于接收激光回波。采用上述光探测装置的转镜式激光雷达系统通过测量探测激光的飞行时间来探测目标物体的距离，实现视野范围内障碍物的探测。

为了提高光探测装置的线数或者说分辨率，采用偶数个光收发单元对射的结构，相较于将光收发单元同轴堆叠而言，有效地利用了光探测装置在水平尺寸上的空间，避免了将光探测装置堆叠过高。然而，相关技术中采用偶数个光收发单元对射的结构，通常偶数个光收发单元关于转镜中心旋转180°对称，因而形成对射的两个光收发单元的光轴与转镜的旋转平面所呈的夹角完全相同，使得形成对射的两个光收发单元采集到的点云相互叠加提高了点云分辨率，但光探测装置形成的总体的垂直视场角和水平视场角与单个光收发单元形成的垂直视场角和水平视场角基本相同。

与相关技术中偶数个光收发单元对称对射的结构不同之处在于，如图6所示的光探测装置还包括两组光偏转单元41和42，两组光偏转单元41和42分别设置于两个光收发单元的光学透镜之后；两个光收发单元相互平行地设置于转镜的两侧，且各光收发单元的光轴经光偏转单元偏转后与转镜的旋转平面所呈的夹角不同，两个光收发单元共同拼接形成的竖直视场角大于单个光收发单元的竖直视场角。

例如，第一光收发单元20和第二光收发单元30共同拼接形成的竖直视场角为第一光收发单元20或者第二光收发单元30中任一个的竖直视场角的1.3倍或以上（不大于2倍）。图6所示的光探测装置的点云与图2所示的点云相似。如图2所示，第一光收发单元20探测得到图2左边的近似矩形的点云，第二光收发单元30探测得到图2右边的近似矩形的点云，在使用具有三面反射镜的转镜10的情形下，两个光收发单元分别能够达到120°的水平视场角。在竖直视场角方面，两个光收发单元单独能够形成的竖直视场角分别为20°，经过将两个光收发单元的光轴偏转后，图2中两个光收发单元共同拼接得到的竖直视场角达到30°以上，大于任一个光收发单元的竖直视场角的1.3倍。并且，竖直视场角经过拼接后，竖直视场角0°附近的点云相互穿插，提高了这一区域内的点云分辨率，也符合实际场景中对于中心区域的点云分辨率更高的需求。

在光轴偏转角度方面，两个光收发单元包括第一光收发单元和第二光收发单元，两组光偏转单元包括第一光偏转单元和第二光偏转单元；其中，第一光偏转单元将第一光收发单元的光轴偏转至相对于旋转平面的俯角为0~α，第二光偏转单元用于将第二光收发单元的光轴偏转至相对于旋转平面的仰角为0~β。例如，第一光偏转单元将第一光收发单元20的光轴偏转角度0（即相当于不偏转），第二光偏转单元将第二光收发单元30的光轴偏转为仰角β，以这两个光收发单元单独所形成的竖直视场角均为2β为例，则上述光轴偏转角度后，两个光收发单元所能够共同形成的最大竖直视场角为3β。又例如，第一光偏转单元将第一光收发单元20的光轴偏转为俯角α，第二光偏转单元将第二光收发单元30的光轴偏转角度0（即相当于不偏转），以这两个光收发单元单独所形成的竖直视场角均为2α为例，则上述光轴偏转角度后，两个光收发单元所能够共同形成的最大竖直视场角为3α。如果第一光偏转单元将第一光收发单元20的光轴偏转为俯角α，第二光偏转单元将第二光收发单元30的光轴偏转为仰角β，以第一光收发单元单独所形成的竖直视场角为2α，第二光收发单元单独所形成的竖直视场角为2β为例，则上述光轴偏转角度后，两个光收发单元所能够共同形成的最大竖直视场角为2α+2β。

为避免在探测视野的中心区域存在无论是第一光收发单元还是第二光收发单元都无法探测到的探测盲区，第一光偏转单元偏转第一光收发单元的光轴的最大角度α小于第一光收发单元的竖直视场角的一半；第二光偏转单元偏转第二光收发单元的光轴的最大角度β小于第二光收发单元的竖直视场角的一半。例如，对于竖直视场角为35°的光收发单元，其光收发单元的最大偏转角度为17.5°。

在其中的一些实施例中，第一光收发单元与第二光收发单元为相同的光收发单元，第一光偏转单元和第二光偏转单元为相同的光偏转单元，且第一光收发单元的光轴经偏转后的俯角与第二光收发单元的光轴经偏转后的仰角相等。采用相同的光收发单元减少了光探测装置的器件种类，有助于降低生产成本。

图7是本实施例二的光探测装置中器件的位置关系的示意图，如图7所示，在其中的一些实施例中，两个光收发单元为具有相同尺寸的光收发单元，两个光收发单元的最低点均位于与旋转平面平行的同一平面内。尤其是，两个光收发单元的最低点不低于转镜10的最低点，两个光收发单元的最高点不高于转镜的最高点。如此设置，光探测装置的最大高度主要受到转镜10高度的影响，而不受两个光收发单元尺寸（高度）的影响。

在将两个光收发单元设置在转镜两侧，并且采取相互对射的姿态，光收发单元的长度方向沿着光探测装置的宽度方向（即激光雷达光学系统的视窗的水平尺寸方向）延伸。而由于光收发单元中用于准直、汇聚、滤光等功能的光学透镜的影响，光收发单元整体长度通常相较于其宽度尺寸更大，因此，两个光收发单元相互对射的结构设计可能导致光探测装置的宽度较大。为此，在其中的一些实施例中，光探测装置还包括两组反射镜。图8是本实施例二的包含反射镜的光探测装置的俯视结构示意图，如图8所示，两个光收发单元的光轴朝向光探测装置的视场方向设置（即激光雷达光学系统的视窗的法向），两组反射镜分别设置于两组光偏转单元之后且两组反射镜分别平行于转镜的转轴，以分别将两个光收发单元的探测激光反射至转镜，以及将激光回波反射至两个光收发单元。通过设置上述的两组反射镜，使得光收发单元能够旋转90°朝向视场方向设置，通过增加些许光探测装置的长度，达到了减小了光探测装置的宽度的目的，同时，由于两个光收发单元经过旋转设置之后，光收发单元中，原本分散在光探测装置两侧的电学器件被集中于光探测装置的背部附近，有利于进行电路部分的集中布置，减少线缆长度。

图9a和图9b分别是本实施例二的反射镜相对于视场方向垂直的平面的倾角为45°和43°时探测激光经转镜反射的示意图。图中的水平参考线为与水平视场方向垂直的直线。如图9a，探测激光经倾斜45°的反射镜反射至转镜10，此时转镜上平面镜需要设计的最小尺寸为L1，如图9b，探测激光经倾斜43°反射镜反射至转镜10，此时转镜上平面镜需要设计的最小尺寸为L2，显然在其他条件均相同的情况下，采取倾斜43°的反射镜能够使得转镜尺寸能够更小，从而使得光探测装置能够更紧凑，所占用的空间越小。因此，在其中的一些实施例中，反射镜相对于与视场方向垂直的平面的倾角小于45°，以进一步减小光探测装置的体积。

上述的光偏转单元例如可以为楔形棱镜，楔形棱镜的结构设计以所要达到的偏转角度为设计依据。

本实施例还提供了一种激光雷达光学系统，包括具有视窗的壳体，以及上述的光探测装置。

需要说明的是，本发明实施例使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。本发明实施例中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。

“实施例”一词在本说明书中指的是结合实施例描述的具体特征、结构或特性可以包括在本发明的至少一个实施例中。该短语出现在说明书中的各个位置并不一定意味着相同的实施例，也不意味着与其它实施例相互排斥而具有独立性或可供选择。本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见。尤其，对于装置、设备、系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对专利保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (18)

1.一种光探测装置，其特征在于包括：转镜和两个光收发单元；所述光收发单元包括光发射模块和光探测模块；所述光发射模块用于产生探测激光，所述转镜用于改变所述探测激光的方向以将所述探测激光反射至目标物体，以及将所述目标物体反射回来的激光回波反射至所述光探测模块；所述光探测模块用于接收所述激光回波；其中，

所述两个光收发单元分别设置于所述转镜的两侧，且各所述光收发单元的光轴与所述转镜的旋转平面所呈的夹角不同，所述两个光收发单元共同拼接形成的竖直视场角为单个所述光收发单元的竖直视场角的1.3倍以上。

2.根据权利要求1所述的光探测装置，其特征在于，所述两个光收发单元包括第一光收发单元和第二光收发单元；其中，所述第一光收发单元的光轴相对于所述旋转平面的俯角为0~α，所述第二光收发单元的光轴相对于所述旋转平面的仰角为0~β。

3.根据权利要求2所述的光探测装置，其特征在于，所述α小于所述第一光收发单元的竖直视场角的一半；所述β小于所述第二光收发单元的竖直视场角的一半。

4.根据权利要求2所述的光探测装置，其特征在于，所述第一光收发单元与所述第二光收发单元为相同的光收发单元，且所述第一光收发单元的俯角与所述第二光收发单元的仰角相等。

5.根据权利要求1所述的光探测装置，其特征在于，所述两个光收发单元为具有相同尺寸的光收发单元，所述两个光收发单元的最低点均位于与所述旋转平面平行的同一平面内。

6.根据权利要求1所述的光探测装置，其特征在于，所述两个光收发单元的最低点不低于所述转镜的最低点，所述两个光收发单元的最高点不高于所述转镜的最高点。

7.根据权利要求1所述的光探测装置，其特征在于，所述光探测装置还包括两组反射镜，所述两个光收发单元的光轴朝向光探测装置的视场方向设置，所述两组反射镜分别设置于所述两个光收发单元的光学透镜之后且所述两组反射镜分别平行于所述转镜的转轴，以分别将所述两个光收发单元的探测激光反射至所述转镜，以及将激光回波反射至所述两个光收发单元。

8.根据权利要求7所述的光探测装置，其特征在于，所述反射镜相对于与视场方向垂直的平面的倾角小于45°。

9.一种光探测装置，其特征在于包括：转镜和两个光收发单元；所述光收发单元包括光发射模块和光探测模块；所述光发射模块用于产生探测激光，所述转镜用于改变所述探测激光的方向以将所述探测激光反射至目标物体，以及将所述目标物体反射回来的激光回波反射至所述光探测模块；所述光探测模块用于接收所述激光回波；其中，所述光探测装置还包括两组光偏转单元，所述两组光偏转单元分别设置于所述两个光收发单元的光学透镜之后；

所述两个光收发单元相互平行地设置于所述转镜的两侧，且各所述光收发单元的光轴经所述光偏转单元偏转后与所述转镜的旋转平面所呈的夹角不同，所述两个光收发单元共同拼接形成的竖直视场角为单个所述光收发单元的竖直视场角的1.3倍以上。

10.根据权利要求9所述的光探测装置，其特征在于，所述两个光收发单元包括第一光收发单元和第二光收发单元，所述两组光偏转单元包括第一光偏转单元和第二光偏转单元；其中，所述第一光偏转单元用于将第一光收发单元的光轴偏转至相对于所述旋转平面的俯角为0~α，所述第二光偏转单元用于将所述第二光收发单元的光轴偏转至相对于所述旋转平面的仰角为0~β。

11.根据权利要求10所述的光探测装置，其特征在于，所述α小于所述第一光收发单元的竖直视场角的一半；所述β小于所述第二光收发单元的竖直视场角的一半。

12.根据权利要求10所述的光探测装置，其特征在于，所述第一光收发单元与所述第二光收发单元为相同的光收发单元，所述第一光偏转单元和所述第二光偏转单元为相同的光偏转单元，且所述第一光收发单元的光轴经偏转后的俯角与所述第二光收发单元的光轴经偏转后的仰角相等。

13.根据权利要求9所述的光探测装置，其特征在于，所述两个光收发单元为具有相同尺寸的光收发单元，所述两个光收发单元的最低点均位于与所述旋转平面平行的同一平面内。

14.根据权利要求9所述的光探测装置，其特征在于，所述两个光收发单元的最低点不低于所述转镜的最低点，所述两个光收发单元的最高点不高于所述转镜的最高点。

15.根据权利要求9所述的光探测装置，其特征在于，所述光探测装置还包括两组反射镜，所述两个光收发单元的光轴朝向光探测装置的视场方向设置，所述两组反射镜分别设置于所述两组光偏转单元之后且所述两组反射镜分别平行于所述转镜的转轴，以分别将所述两个光收发单元的探测激光反射至所述转镜，以及将激光回波反射至所述两个光收发单元。

16.根据权利要求15所述的光探测装置，其特征在于，所述反射镜相对于与视场方向垂直的平面的倾角小于45°。

17.根据权利要求9所述的光探测装置，其特征在于，所述光偏转单元为楔形棱镜。

18.一种激光雷达光学系统，其特征在于，包括具有视窗的壳体，以及如权利要求1至8或者权利要求9至17中任一项所述的光探测装置。