CN213482452U - 镜头、镜头系统、激光雷达发射、接收和收发系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种镜头、镜头系统、激光雷达发射、接收和收发系统，其中一种镜头，包括超材料镜片和控制电路，控制电路分别电连接各超材料镜片，控制电路根据目标光路、分别向各超材料镜片传输相应的控制电信号；超材料镜片接收控制电信号，并基于控制电信号、调整自身的光学参数，从而可在实际应用中根据目标光路对镜头的光学参数进行调整，进而提高了镜头的适用性。

Description

镜头、镜头系统、激光雷达发射、接收和收发系统

技术领域

本申请涉及光电信息技术领域，特别是涉及一种镜头、镜头系统、激光雷达发射、接收和收发系统。

背景技术

随着探测及测距技术的发展，出现了激光雷达系统。激光雷达系统中，发射机可以是各种形式的激光器。传统的激光雷达系统可如图1所示，发射机向棱镜发射经透镜准直的激光，电机带动棱镜旋转，从而可通过棱镜将激光透射到探测范围内，目标区域内的物体会对激光进行反射，反射光经棱镜被传导至接收机中，从而完成激光收发。由于光速是已知的，可根据激光的传播时间对目标物实现测量，同时，还可结合激光器的地理位置、激光器的高度、激光的扫描角度和激光的发射方向，得到每一个物体的具体坐标，进而实现对目标区域进行探测和测量。

为调整光线的传导路径，在激光雷达系统中一般设置有镜头，例如在激光发射系统中通过镜头调整出射激光的路径，使其能够到达待测区域，或者在激光接收系统中通过镜头调整反射激光的路径，使其能够到达后续的处理模块。

然而，在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：传统应用在激光雷达系统中的镜头，其光学参数在出厂前已经完成设置，无法在出厂后改动镜头的光学参数。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够在出厂后调整自身光学参数的的镜头、镜头系统、激光雷达发射、接收和收发系统。

为了实现上述目的，本申请实施例提供了一种镜头，包括：超材料镜片和控制电路；控制电路分别电连接各超材料镜片；

控制电路根据目标光路、分别向各超材料镜片传输相应的控制电信号；

超材料镜片接收控制电信号，并基于控制电信号、调整自身的光学参数。

在其中一个实施例中，光学参数包括镜片焦距。

在其中一个实施例中，第一接收镜片为柱面透镜；各超材料镜片同轴设置。

本申请实施例提供了一种激光雷达发射系统，包括激光发射器，以及上述任一实施例中的镜头；

激光发射器发射探测光束；

控制电路根据目标投射光路、分别向各超材料镜片传输相应的投影控制电信号；

各超材料镜片接收投影控制电信号，并基于投影控制电信号、调整自身的光学参数，以使镜头将来自镜头物面的探测光束投射至目标区域。

在其中一个实施例中，激光雷达发射系统还包括设置在激光发射器和镜头之间的数字微反射镜；

数字微反射镜将激光发射器发射的探测光束反射至镜头物面上。

在其中一个实施例中，超材料镜片的数量为两个或以上。

本申请实施例提供了一种激光雷达接收系统，包括探测器，以及上述任一实施例中的镜头；探测器设于镜头的像面上；

控制电路根据目标接收光路、分别向各超材料镜片传输接收控制电信号；

各超材料镜片对接收控制电信号进行接收，并基于接收控制电信号、调整自身的光学参数，以使镜头将接收到的反射光束传导至镜头像面上；

探测器将反射光束转换为电信号。

在其中一个实施例中，超材料镜片的数量为两个或以上。

本申请实施例提供了一种激光雷达收发系统，包括上述任一实施例中的激光雷达发射系统，以及上述任一实施例中的激光雷达接收系统。

本申请实施例提供了一种镜头系统，其特征在于，包括两个上述任一实施例中的镜头；

任一镜头将来自镜头物面的探测光束投射至目标区域；另一镜头将来自镜头物面的反射光束传导至镜头像面上；其中，反射光束为目标区域内的物体反射探测光束得到。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

本申请各实施例中的镜头，包括至少两个超材料镜片和控制电路，控制电路分别电连接各超材料镜片，控制电路根据目标光路、分别向各超材料镜片传输相应的控制电信号；超材料镜片接收控制电信号，并基于控制电信号、调整自身的光学参数，即使在出厂后，也可根据实际应用中的目标光路对镜头的光学参数进行调整，进而提高了镜头的适用性。

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：

图1为传统激光雷达系统的结构示意图；

图2为传统激光雷达系统中透镜组的示意图；

图3为一个实施例中镜头的示意性结构框图；

图4为一个实施例中激光雷达接收系统的示意性结构图；

图5为一个实施例中激光雷达发射系统的第一示意性结构图；

图6为一个实施例中激光雷达发射系统的第二示意性结构图；

图7为一个实施例中激光雷达系统的示意性结构图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“电连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。

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。本文中在本申请的说明书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。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

目前激光雷达系统的结构可如图1所示，包括接收机、发射机、旋转棱镜、旋转电机、轴角编码器和底座。接收机、发射机旋转电机、旋转棱镜和轴角编码器均固定设置于底座上，发射机输出经透镜进行准直的探测光束，探测光束经旋转棱镜进行反射，从而可将探测光束投射到探测范围内。通过旋转电机带动旋转棱镜进行转动，使得探测光束可随着旋转棱镜的转动、被投射至探测区域内的不同位置，从而实现扫描探测。同时，探测区域内的物体会对探测光束进行反射，得到反射光束，反射光束经过旋转棱镜，到达接收机，通过对反射光束进行处理，从而实现对探测区域进行探测。

而在接收机和发射机中，均根据实际情况和设计需求，设置了相应的镜组，例如图2示出的镜组。进一步地，在发射机中，需要根据激光雷达的探测参数，设置相应的像点位置补偿镜组和准直镜组，使得发射机能够输出准直的探测光束。其中，发射机中包含的镜片，都是在激光雷达出厂时就被磨成了一定曲率和厚度，通过将镜片组合成为镜组，使得发射机可实现预设的探测参数。

然而，发射机和接收机中包含的镜片，其光学参数，如曲率和厚度，均是固定且无法更改的，在实际应用中，无法对各镜片的光学参数进行调整，使得激光雷达系统的难以适用于不同的探测需求。

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一个实施例中，如图3所示，提供了一种镜头，包括：超材料镜片和控制电路；控制电路分别电连接各超材料镜片；

控制电路根据目标光路、分别向各超材料镜片传输相应的控制电信号；

超材料镜片接收控制电信号，并基于控制电信号、调整自身的光学参数。

具体地，镜头可应用于激光雷达中，包括但不局限于激光雷达发射系统和激光雷达接收系统。需要说明的是，镜头还可以应用在其他系统中，以实现相应的功能，并不只局限于应用在激光雷达中。

镜头包括控制电路和超材料镜片，其中，控制电路的数量可以为一个或者多个，超材料镜片的数量可以为一个或者多个。需要说明的是，控制电路的数量与超材料镜片的数量之间并无必然关系，本申请的镜头中可以包括一个控制电路与一个或多个的超材料镜片，也可包括一个超材料镜片与多个控制电路。控制电路分别连接各超材料镜片。各超材料镜片可以为同轴设置或者离轴设置，本领域技术人员可以根据实际情况以及设计需求，确定各超材料镜片的设置方式。在一个示例中，各超材料镜片可以同轴设置。

本申请中，镜头可以只包括超材料镜片，也可以包括超材料镜片和一个或多个的普通镜片。其中，普通镜片为普通材料制备而成的镜片，其光学参数在出厂前已经完成设置，无法在出厂后进行改动。

各超材料镜片在初始状态时可以为普通的规则圆柱形结构，初始状态包括但不局限于超材料镜片出厂时的状态，或者各超材料镜片在没有接收到控制电信号时的状态等。控制电路可分别向各超材料镜片传输对应的控制电信号，使得各个超材料镜片可以根据接收到的控制电信号，调整其自身的光学参数。其中，控制电信号包括但不局限于电流信号、电压信号和电磁场信号；超材料镜片的光学参数包括但不局限于折射率、阿贝数和/或镜片焦距。

各超材料镜片接收到的控制电信号可以相同或者不同，控制电路可根据目标光路向各超材料镜片传输对应的控制电信号，使得光束在镜头中可以按照目标光路进行传播。

其中，目标光路为光束在镜头中的预设传播路径，可根据镜头的应用场景和设计需求进行确定，例如当镜头应用在激光雷达发射系统时，目标光路可以为目标投射光路，光束在镜头中沿目标投射光路进行传播，使得激光雷达发射系统可将光束投射至目标区域；当镜头应用在激光雷达接收系统时，目标光路可以为目标接收光路，光束在镜头中沿目标接收光路进行传播，使得激光雷达接收系统可将对光束进行接收，并将光束投射至镜头像面上。

具体而言，当超材料镜片接收到控制电信号时，超材料镜片可以调整自身的光学参数，使得镜头的光学参数随之发生改变。其中，镜头的光学参数包括但不局限于焦距、视场角和分辨率。在一个示例中，控制电路可以给各超材料镜片施加特定的数字电流，使得各超材料镜片内部的折射率和/或阿贝数发生变化，实现镜头焦距的调整，进而改变镜头的视场角。

上述镜头中，包括至少两个超材料镜片和控制电路，控制电路分别电连接各超材料镜片，控制电路根据目标光路、分别向各超材料镜片传输相应的控制电信号；超材料镜片接收控制电信号，并基于控制电信号、调整自身的光学参数，即使在出厂后，也可根据实际应用中的目标光路对镜头的光学参数进行调整，进而提高了镜头的适用性。

在一个实施例中，如图4所示，提供了一种激光雷达接收系统，包括探测器，以及上述任一实施例中的镜头；探测器设于镜头的像面上；

控制电路根据目标接收光路、分别向各超材料镜片传输接收控制电信号；

各超材料镜片对接收控制电信号进行接收，并基于接收控制电信号、调整自身的光学参数，以使镜头将接收到的反射光束传导至镜头像面上；

探测器将反射光束转换为电信号。

具体地，激光雷达接收系统包括探测器和镜头，镜头的具体结构可如上述任一实施例所述。激光发射系统向目标区域发送探测光束，目标区域内的物体对探测光束进行反射，得到反射光束，反射光束经过镜头并沿目标接收光路传播。

具体而言，镜头包括控制电路和至少两个超材料镜片，控制电路分别连接各超材料镜片，并根据目标接收电路、分别向各超材料镜片传输接收控制电信号，使得各超材料镜片可以基于接收到的接收控制电信号、调整自身的光学参数，使得镜头可以对反射光束进行接收，并将接收到的反射光束传导至镜头的像面上。探测器设置在镜头的像面上，从而可将反射光束转换为电信号。在一个示例中，探测器可以为雪崩光电二极管。

在一个实施例中，超材料镜片的数量为两个或以上。如此，通过多个超材料镜片的配合来实现光学参数的调整，从而可实现更为复杂的光路，满足多种场合、多种设备的应用需求，提高了镜头的适用场景。进一步地，超材料镜片的具体数量，以及各超材料镜片的设置方式(如同轴设置或离轴设置等)均可根据应用场景、设计需求或目标光学参数来确定，本申请对此不做具体限制。

在一个示例中，超材料镜片的数量可以为三个，从镜头物面到镜头像面依次设置的第一接收镜片、第二接收镜片和第三接收镜片，第一接收镜片、第二接收镜片和第三接收镜片均为超材料镜片。通过将第一接收镜片、第二接收镜片和第三接受镜片进行组合，从而可得到焦距为20mm(毫米)的接收镜头。

需要说明的是，镜头可以包括数量更多或数量更少的接收镜片，并不只限于3个，可以通过更多或更少的镜片进行组合，以得到焦距为20mm的镜头。同时，镜头的焦距并不只限于20mm，本领域技术人员可以根据实际情况以及设计需求进行更改，以提高镜头和激光雷达接收系统的适用性。

在一个实施例中，第一接收镜片为柱面透镜；第一接收镜片的厚度为7mm；第一接收镜片包括第一接收面和第二接收面；第一接收面朝向镜头物面设置；第二接收面朝向第二接收镜片设置；第一接收面的曲率为-45；第二接收面的曲率为-64。

具体地，第一接收镜片可以为柱面透镜。第一接收镜片的厚度为7mm，第一接收镜片设置在镜头物面和第二接收镜片之间，第一接收镜片包括第一接收面和第二接收面，其中，第一接收面朝向镜头物面，第二接收面朝向第二接收镜片。第一接收面的曲率可以为-45，第二接收面的曲率可以为-64。进一步地，第一接收镜片的折射率可以为1.85，第一接收镜片的阿贝数可以为23.8。在一个示例中，第一接收镜片与第二接接收镜片之间的间隔距离可以为5mm。

在一个实施例中，第二接收镜片为柱面透镜；第二接收镜片的厚度为 5.18mm；第二接收镜片包括第三接收面和第四接收面；第三接收面朝向第一接收镜片设置；第四接收面朝向第三接收镜片设置；第三接收面的曲率为27.2；第四接收面的曲率为12.8。

具体地，第二接收镜片可以为柱面透镜。第二接收镜片的厚度为5.18mm，第二接收镜片设置在第一接收镜片和第三接收镜片之间，第二接收镜片包括第三接收面和第四接收面，其中，第三接收面朝向第一接收镜片，在一个示例中，第三接收面可以朝向第二接收面设置；第四接收面朝向第三接收镜片。

第三接收面的曲率可以为27.2，第四接收面的曲率可以为12.8。进一步地，第二接收镜片的折射率可以为1.85，第二接收镜片的阿贝数可以为23.8。在一个示例中，第二接收镜片与第三接收镜片之间的间隔距离可以为3mm。

在一个实施例中，第三接收镜片为柱面透镜；第三接收镜片的厚度为3.2mm；第三接收镜片包括第五接收面和第六接收面；第五接收面朝向第二接收镜片设置；第六接收面朝向镜头像面设置；第五接收面的曲率为223；第六接收面的曲率为35。

具体地，第三接收镜片可以为柱面透镜。第三接收镜片的厚度为3.2mm，第三接收镜片设置在第二接收镜片和镜头像面之间，第三接收镜片包括第五接收面和第六接收面，其中，第五接收面朝向第二接收镜片，在一个示例中，第五接收面可以朝向第四接收面设置；第六接收面朝向镜头像面。

第五接收面的曲率可以为223，第六接收面的曲率可以为35。进一步地，第三接收镜片的折射率可以为1.85，第三接收镜片的阿贝数可以为23.8。在一个示例中，可以将探测器设置在镜头像面上，且第三接收镜片与探测器之间的间隔距离可以为6mm。

上述激光雷达接收系统中，包括探测器和镜头；探测器设于镜头的像面上；控制电路根据目标接收光路、分别向各超材料镜片传输接收控制电信号；各超材料镜片对接收控制电信号进行接收，并基于接收控制电信号、调整自身的光学参数，以使镜头将接收到的反射光束传导至镜头像面上；探测器将反射光束转换为电信号，从而可在实际应用中根据目标接收光路对镜头的光学参数进行调整，无需增加其他组件和设备，提高了激光雷达接收系统的适用性，并降低整体体积和成本。

在一个实施例中，如图5所示，提供了一种激光雷达发射系统，包括激光发射器，以及上述任一实施例中的镜头；激光发射器发射探测光束；控制电路根据目标投射光路、分别向各超材料镜片传输相应的投影控制电信号；

各超材料镜片接收投影控制电信号，并基于投影控制电信号、调整自身的光学参数，以使镜头将来自镜头物面的探测光束投射至目标区域。

具体地，激光雷达发射系统包括激光发射器和镜头，激光发射器发射探测光束，镜头可以设置在激光发射器的出射光路上，从而可将来自激光发射器的探测光束投射至目标区域。

具体而言，镜头包括控制电路和至少两个超材料镜片，控制电路分别连接各超材料镜片，并根据目标投射电路、分别向各超材料镜片传输投影控制电信号，使得各超材料镜片可以基于接收到的投影控制电信号、调整自身的光学参数，镜头可以根据探测需求、将来自镜头的物面的探测光束投影至目标区域，进而无需旋转棱镜进行反射就可以实现激光准直出射，减小了激光雷达发射系统的体积。

当超材料镜片的光学参数发生改变时，镜头的光学参数也随之改变，例如可调整超材料镜片的光学参数，使得镜头的发散角和投影方向可以进行有规律的改变，从而可将探测光束投射至相应的区域内，并实现对目标区域进行扫描。

在一个实施例中，激光雷达发射系统还包括设置在激光发射器和镜头之间的数字微反射镜；数字微反射镜将激光发射器发射的探测光束反射至镜头物面上。

具体地，数字微反射镜包括由多个高速数字光反射开关组成的开关阵列，可将激光发射器发射的探测光束反射至镜头的物面上。激光发射器沿出射光路发射探测光束，数字微反射镜高速翻转，从而能够将激光发射器出射的探测光束扫描至镜头物面上。

在一个实施例中，超材料镜片的数量可以为两个或以上。如此，通过多个超材料镜片的配合来实现光学参数的调整，从而可实现更为复杂的光路，满足多种场合、多种设备的应用需求，提高了镜头的适用场景。进一步地，本实施例中，超材料镜片的具体数量，以及各超材料镜片的设置方式(如同轴设置或离轴设置等)均可根据应用场景、设计需求或目标光学参数来确定，本申请对此不做具体限制。

在一个示例中，超材料镜片的数量为4个，从投影镜头物面到投影镜头像面依次设置的第一投影镜片、第二投影镜片、第三投影镜片和第四投影镜片，第一投影镜片、第二投影镜片、第三投影镜片和第四投影镜片均可为超材料镜片。通过将多个超材料镜片同轴设置，从而可达到普通镜头的作用，并将探测光束投射至目标区域。进一步地，镜头的焦距可以为62mm。

需要说明的是，投影镜头可以包括数量更多或数量更少的投影镜片，并不只限于4个，可以通过更多或更少投影镜片的组合，得到焦距为62mm的投影镜头。同时，投影镜头的焦距可以根据实际情况以及设计需求进行更改，以提高镜头和激光雷达发射系统的适用性。

在一个实施例中，第一投影镜片为柱面透镜；第一投影镜片的厚度为10mm；第一投影镜片包括第一发射面和第二发射面；第一发射面朝向镜头物面设置；第二发射面朝向第二投影镜片设置；第一发射面的曲率为-180；第二发射面的曲率为-121。

具体地，第一投影镜片可以为柱面透镜。第一投影镜片的厚度为10mm，第一投影镜片设置在镜头物面和第二投影镜片之间，第一投影镜片包括第一发射面和第二发射面，其中，第一发射面朝向镜头物面；第二发射面朝向第二投影镜片。

第一发射面的曲率可以为-180，第二发射面的曲率可以为-121。进一步地，第一投影镜片的折射率可以为1.755，第一投影镜片的阿贝数可以为52.33。在一个示例中，可将激光发射器设置在镜头物面上，且第一投影镜片与激光发射器之间的间隔距离可以为70mm。

在一个实施例中，第二投影镜片为柱面透镜；第二投影镜片的厚度为10mm；第二投影镜片包括第三发射面和第四发射面；第三发射面朝向第一投影镜片设置；第四发射面朝向第三投影镜片设置；第三发射面的曲率为43；第四发射面的曲率为143。

具体地，第二投影镜片可以为柱面透镜。第二投影镜片的厚度为10mm，第二投影镜片设置在第一投影镜片和第三投影镜片之间，第二投影镜片包括第三发射面和第四发射面，其中，第三发射面朝向第一投影镜片，在一个示例中，第三发射面可以朝向第二发射面设置；第四发射面朝向第三投影镜片。

第三发射面的曲率可以为43，第四发射面的曲率可以为143。进一步地，第二投影镜片的折射率可以为1.6，第二投影镜片的阿贝数可以为58.4。在一个示例中，第二投影镜片与第一投影镜片之间的间隔距离可以为30mm。

在一个实施例中，第三投影镜片为柱面透镜；第三投影镜片的厚度为3mm；第三投影镜片包括第五发射面和第六发射面；第五发射面朝向第二投影镜片设置；第六发射面朝向第四投影镜片设置；第五发射面的曲率为-45；第六发射面的曲率为43。

具体地，第三投影镜片可以为柱面透镜。第三投影镜片的厚度为3mm，第三投影镜片设置在第二投影镜片和第四投影镜片之间，第三投影镜片包括第五发射面和第六发射面，其中，第五发射面朝向第二投影镜片，在一个示例中，第五发射面可以朝向第四发射面设置；第六发射面朝向第三投影镜片。

第五发射面的曲率可以为-45，第六发射面的曲率可以为43。进一步地，第三投影镜片的折射率可以为1.80，第三投影镜片的阿贝数可以为25.48。在一个示例中，第三投影镜片与第二投影镜片之间的间隔距离可以为30mm。

在一个实施例中，第四投影镜片为柱面透镜；第四投影镜片的厚度为5mm；第四投影镜片包括第七发射面和第八发射面；第七发射面朝向第三投影镜片设置；第八发射面朝向镜头像面设置；第七发射面的曲率为64.8；第八发射面的曲率为-86。

具体地，第四投影镜片可以为柱面透镜。第四投影镜片的厚度为5mm，第四投影镜片设置在第三投影镜片和镜头像面之间，第四投影镜片包括第七发射面和第八发射面，其中，第七发射面朝向第三投影镜片，在一个示例中，第七发射面可以朝向第六发射面设置；第八发射面朝向镜头像面。

第七发射面的曲率可以为64.8，第八发射面的曲率可以为-86。进一步地，第三投影镜片的折射率可以为1.80，第三投影镜片的阿贝数可以为25.48。在一个示例中，第四投影镜片与第三投影镜片之间的间隔距离可以为3mm。

上述激光雷达发射系统中，镜头将来自镜头物面的探测光束投射至目标区域，无需使用旋转棱镜即可完成激光的准直出射，从而降低了出射激光准直的要求，并减小了激光雷达发射系统的体积和成本。

在一个实施例中，提供了一种激光雷达收发系统，包括上述任一实施例中的激光雷达发射系统，和上述任一实施例中的激光雷达接收系统。

具体地，激光雷达发射系统包括激光发射器和镜头(即投影镜头)，激光雷达接收系统包括探测器和镜头(即接收镜头)。激光雷达发射系统中，控制电路的数量可以为一个或者多个，即可通过一个控制电路分别连接各投影镜片和各接收镜片，或者通过多个控制电路分别为各投影镜片传输相应的投影控制电信号，并为各接收镜片传输相应的接收控制电信号。需要说明的是，投影控制电信号与接收控制电信号可以相同或不同类型的电信号，例如投影接收信号可以为电流信号，接收控制电信号可以为电压信号；或者，投影接收信号和接收控制电信号均可以为电压信号。

本申请通过控制电路分别向投影镜头中的各投影镜片传输投影控制电信号，并调整各投影镜片的光学参数，以及通过控制电路分别向接收镜头中的各接收镜片传输接收控制电信号，并调整各接收镜片的光学参数，从而可调整激光雷达系统的视场和分辨率。

为便于理解本申请的方案，下面通过一个具体的示例进行说明，如图7所示，提供了一种激光雷达系统，包括激光发射器、数字微反射镜、控制电路、第一投影镜片、第二投影镜片、第三投影镜片、第四投影镜片、第一接收镜片、第二接收镜片、第三接收镜片和APD(Avalanche Photon Diode，雪崩光电二极管)。数字微反射镜用于将激光发射器出射的探测光束扫描至超材料镜片物面上，通过将控制电路分别连接第一投影镜片、第二投影镜片、第三投影镜片和第四投影镜片，从而能够通过第一投影镜片、第二投影镜片、第三投影镜片和第四投影镜片的组合，将来自投影镜头物面的探测光束投影至目标区域。

同时接收镜头接收反射光束，通过将控制电路分别连接第一接收镜片、第二接收镜片和第三接收镜片，从而能够通过第一接收镜片、第二接收镜片和第三接收镜片的组合，将反射光束传导至接收镜头像面，并通过APD接收反射的光信号。

其中，第一接收镜片包括第一接收面和第二接收面，第一接收面和第二接收面的设置方式和镜片参数如上述实施例所述；第二接收镜片包括第三接收面和第四接收面，第三接收面和第四接收面的设置方式和镜片参数可如上述实施例所述；第三接收镜片包括第五接收面和第六接收面，第五接收面和第六接收面的设置方式和镜片参数可如上述实施例所述。

第一投影镜片包括第一发射面和第二发射面，第一发射面和第二发射面的设置方式和镜片参数如上述实施例所述；第二投影镜片包括第三发射面和第四发射面，第三发射面和第四发射面的设置方式和镜片参数如上述实施例所述；第三投影镜片包括第五发射面和第六发射面，第五发射面和第六发射面的设置方式和镜片参数如上述实施例所述；第四投影镜片包括第七发射面和第八发射面，第七发射面和第八发射面的设置方式和镜片参数如上述实施例所述。

第二投影镜片、第三投影镜片、第四投影镜片、第一接收镜片、第二接收镜片和第三接收镜片的具体参数可如上述实施例所述。

上述激光雷达系统中，投影镜头将来自投影镜头物面的探测光束投射至目标探测区域，无需使用旋转棱镜即可完成激光的准直出射，从而降低了出射激光准直的要求，并减小了激光雷达系统的体积；通过将探测器置于接收镜头像面上，并接收经接收镜头传导的反射光束，从而可降低激光雷达系统的成本。

在一个实施例中，提供了一种镜头系统，包括两个上述任一实施例中的镜头；

任一镜头将来自镜头物面的探测光束投射至目标区域；另一镜头将来自镜头物面的反射光束传导至镜头像面上；其中，反射光束为目标区域内的物体反射探测光束得到。

具体地，镜头系统包括两个镜头，镜头系统可以包括一个或者多个控制电路，即可通过一个控制电路分别连接两个镜头中的各超材料镜片，或者通过多个控制电路分别连接各镜头的超材料镜片进行实现。

控制电路根据目标投射光路、分别向任意一个镜头(即投影镜头)的各超材料镜片传输对应的投影控制电信号，投影镜头的各超材料镜片基于接收到的投影控制电信号、调整自身的光学参数，从而使得投影镜头可以将来自投影镜头的物面的探测光束投射至目标区域。

目标区域内的物体对探测光束进行反射，得到反射光束。控制电路根据目标接收光路、分别向另一镜头(即接收镜头)的各超材料镜片传输对应的接收控制电信号，接收镜头的各超材料镜片基于接收到的接收控制电信号、调整自身的光学参数，从而使得接收镜头可以接收反射光束，并将接收到的反射光束传导至接收镜头的像面上。

需要说明的是，投影控制电信号与接收控制电信号可以为相同或不同类型的电信号，例如投影接收信号可以为电流信号，接收控制电信号可以为电压信号；或者，投影接收信号和接收控制电信号均可以为电压信号。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

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

Claims (9)

1.一种镜头，其特征在于，包括：超材料镜片和控制电路；所述控制电路分别电连接各所述超材料镜片，各所述超材料镜片同轴设置；

所述控制电路根据目标光路、分别向各所述超材料镜片传输相应的控制电信号；所述超材料镜片接收所述控制电信号，并基于所述控制电信号、调整自身的光学参数。

2.根据权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述光学参数包括镜片焦距。

3.一种激光雷达发射系统，其特征在于，包括激光发射器，以及如权利要求1或2所述的镜头；

所述激光发射器发射探测光束；

控制电路根据目标投射光路、分别向各超材料镜片传输相应的投影控制电信号；

各所述超材料镜片接收所述投影控制电信号，并基于所述投影控制电信号、调整自身的光学参数，以使所述镜头将来自镜头物面的所述探测光束投射至目标区域。

4.根据权利要求3所述的激光雷达发射系统，其特征在于，所述激光雷达发射系统还包括设置在所述激光发射器和所述镜头之间的数字微反射镜；

所述数字微反射镜将所述激光发射器发射的所述探测光束反射至所述镜头物面上。

5.根据权利要求3所述的激光雷达发射系统，其特征在于，所述超材料镜片的数量为两个或以上。

6.一种激光雷达接收系统，其特征在于，包括探测器，以及如权利要求1或2所述的镜头；所述探测器设于所述镜头的像面上；

控制电路根据目标接收光路、分别向各超材料镜片传输接收控制电信号；

各所述超材料镜片接收所述接收控制电信号，并基于所述接收控制电信号、调整自身的光学参数，以使所述镜头将接收到的反射光束传导至镜头像面上；

所述探测器将所述反射光束转换为电信号。

7.根据权利要求6所述的激光雷达接收系统，其特征在于，所述超材料镜片的数量为两个或以上。

8.一种激光雷达收发系统，其特征在于，包括如权利要求3至5任一项所述的激光雷达发射系统，以及如权利要求6或7所述的激光雷达接收系统。

9.一种镜头系统，其特征在于，包括两个如权利要求1或2所述的镜头；

任一所述镜头将来自镜头物面的探测光束投射至目标区域；另一所述镜头将来自镜头物面的反射光束传导至镜头像面上；其中，反射光束为所述目标区域内的物体反射所述探测光束得到。

Images