CN218158327U - 多波长的扫描装置、发射模块和激光雷达 - Google Patents

Abstract

一种多波长的扫描装置、发射模块和激光雷达，所述扫描装置包括：第一元件，所述第一元件偏折第一光线以形成第二光线，入射所述第一元件的光路的光轴方向为第一方向；第二元件，所述第二元件偏折所述第二光线形成出射的第三光线，所述第三光线与所述第一方向之间的夹角小于所述第二光线与所述第一方向之间的夹角；所述第一元件为光栅和棱镜中的一个；所述第二元件是光栅和棱镜中的另一个。光栅和棱镜的组合，能够同时实现扫描和扩束的功能外；而且所述第三光线与所述第一方向之间的夹角小于所述第二光线与所述第一方向之间的夹角，第三光线的出射方向接近于所述第一方向，能够有效控制光路尺寸，有利于激光雷达的小型化。

Description

多波长的扫描装置、发射模块和激光雷达

技术领域

本实用新型涉及激光探测领域，特别涉及一种多波长的扫描装置、发射模块和激光雷达。

背景技术

激光雷达是一种常用的测距传感器，具有探测距离远、分辨率高、受环境干扰小等特点，广泛应用于智能机器人、无人机、无人驾驶等领域。激光雷达的工作原理是利用激光往返于雷达和目标之间所用的时间，或者调频连续光在雷达和目标之间往返所产生的频移来评估目标的距离或速度等信息。

为了获得较大的视场范围，激光雷达通常采用扫描装置进行扫描。激光雷达常用的扫描方式有机械旋转式、反射镜扫描式、光学相控阵(OPA)扫描、Flash扫描等。

另外，还有一种扫描方式是波长扫描。波长扫描的扫描装置是利用光栅、棱镜等第一元件基于波长将多波长光源产生的光线分开不同的角度以达到扫描的效果。

但是现有波长扫描的扫描装置往往存在体积大、装配不方便的问题。

实用新型内容

本实用新型解决的问题如何降低波长扫描的扫描装置的装配难度。

为解决上述问题，本实用新型提供一种多波长的扫描装置，包括：

第一元件，所述第一元件偏折第一光线以形成第二光线，入射所述第一元件的光路的光轴方向为第一方向；第二元件，所述第二元件偏折所述第二光线形成出射的第三光线，所述第三光线与所述第一方向之间的夹角小于所述第二光线与所述第一方向之间的夹角；所述第一元件为光栅和棱镜中的一个；所述第二元件是光栅和棱镜中的另一个。

可选的，中心波长的第三光线平行所述第一方向。

可选的，所述第二元件为棱镜，所述第一元件为光栅。

可选的，不同波长的第三光线之间成预设夹角。

可选的，相邻第三光线之间的夹角基本相等。

可选的，还包括：第三元件，所述第三元件位于所述第一元件和所述第二元件之间的光路中；所述第三元件反射所述第二光线至所述第二元件。

可选的，所述第三元件的反射面与所述第一方向的夹角在10°至45°范围内。

可选的，所述第三元件包括反射镜、振镜和转镜中的至少一种。

可选的，所述第三元件的反射面绕转轴转动。

可选的，所述反射面以预设的第一角速度旋转以实现视场拼接，其中所述第一角速度基于多个所述第三光线之间的最大夹角设置。

可选的，所述反射面以预设的第二角速度旋转以增大角分辨率，其中所述第二角速度基于相邻波长的第三光线之间的夹角设置。

可选的，还包括：第四元件，所述第四元件位于所述第二元件光路下游的光路中以反射所述第三光线，所述第四元件的反射面绕转轴转动。

可选的，所述第四元件的反射面的转轴平行所述第一光线入射至所述第一元件的入射面。

相应的，本实用新型还提供一种发射模块，包括：

多波长光源，所述多波长光源适宜于产生多波长的光线；准直光学装置，所述准直光学装置适宜于传输所述多波长光源所产生的光线以形成第一光线；扫描装置，所述扫描装置为本发明的扫描装置。

可选的，所述第一元件偏折同一第一光线形成的不同波长的第二光线均位于第一平面内；所述发射模块包括多个多波长光源，所述多个多波长光源至少部分分布于所述第一平面内。

可选的，所述多个多波长光源还分布于第二平面内，所述第二平面垂直所述第一平面。

可选的，所述多波长光源包括：多个不同波长的激光器，或者至少1个波长可调谐激光器。

而且，本实用新型还提供一种激光雷达，包括：

发射模块，所述发射模块为本发明的发射模块；出射的所述第三光线经待测目标反射后形成回波光线；探测元件，所述探测元件适宜于接收所述回波光线。

可选的，所述激光雷达包括收发装置；所述收发装置包括所述发射模块和接收模块，所述接收模块包括所述探测元件。

可选的，还包括：分光元件，所述分光元件位于所述多波长光源和所述准直光学装置之间的光路上。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有以下优点：

本实用新型技术方案中，同时使用光栅和棱镜，其中光栅具有波长扫描的作用，基于衍射改变光线的角度，所述棱镜可以扩束，并基于折射改变光线的角度；因此光栅和棱镜的组合，除了能够同时实现扫描和扩束的功能外，而且能够使光线向不同的方向进行至少两次偏折，使得所述第三光线与所述第一方向之间的夹角小于所述第二光线与所述第一方向之间的夹角，第三光线的出射方向接近于所述第一方向，从而能够有效控制光路尺寸，有利于激光雷达的小型化；同时，光栅和棱镜的组合中，光栅引入的角度分布不均匀，刚好被棱镜引入的一个相反的角度分布不均匀所补偿，从而能够实现扫描角度间隔均匀。

附图说明

图1是一种波长扫描的扫描装置的光路示意图；

图2是本实用新型多波长的扫描装置一实施例的结构示意图；

图3是图2所示多波长的扫描装置实施例在所述第一元件位置的光路示意图；

图4是图2所示多波长的扫描装置子实施例在所述第二元件中的光路示意图；

图5是图2所示多波长的扫描装置实施例中第一光线入射所述第一元件与第二元件的光路示意图；

图6是本实用新型多波长的扫描装置另一实施例的结构示意图；

图7是本实用新型多波长的扫描装置又一实施例的结构示意图；

图8是本实用新型多波长的扫描装置又一实施例的结构示意图；

图9是本实用新型多波长的扫描装置又一实施例的结构示意图；

图10是图9所示多波长的扫描装置实施例的结构俯视图；

图11是本实用新型发射模块一实施例的结构俯视图；

图12是本实用新型激光雷达一实施例中收发装置的俯视结构示意图；

图13是本实用新型激光雷达另一实施例的结构示意图。

具体实施方式

由背景技术可知，现有技术中的波长扫描的扫描装置存在装配不便的问题。现结合一种波长扫描的扫描装置的光路结构分析其装配不便问题的原因：

图1示出了一种波长扫描的扫描装置的光路示意图。

如图1所示，光源11为多波长光源，即所述光源11能够产生不同波长的光线；第一元件12包括光栅。所述光源11所产生的不同波长的光线以相同的入射角入射至所述第一元件12。根据光栅衍射方程，不同波长的光线经光栅后的衍射角度不同。因此相同角度入射的光线，经所述第一元件12中的光栅偏折后的光线以不同的角度出射，从而将不同波长的光线分开，即可实现扫描效果。

如图1所示，由于光栅-1阶的衍射效率最高，因此通常会用光栅的-1阶衍射光线进行扫描，即衍射光和入射光在法线的同一侧。所以所述第一元件12中的光栅偏折后的光线不可能平行于入射的光线，偏折后的光线向下偏折。

在激光雷达的应用中，不同波长的衍射光分布在垂直于水平面的平面内，即通过不同波长的光线向不同角度衍射来实现激光雷达对不同垂直角度的扫描。因此，为了使多束衍射光的出射方向靠近水平面，以实现对垂直0°角和垂直方向正角度和负角度一定范围的扫描，如图1所示，通常在所述第一元件12下游的光路中会设置反射镜13。但是所述反射镜13的反射面与水平方向之间的夹角较大，所以所述反射镜13的设置，会增大光路沿垂直方向的尺寸，使得激光雷达垂直方向的高度增大，从而不利于激光雷达体积的缩小。此外，也会使所述激光雷达的光路上的不同光学元件在不同高度的水平面上，从而造成了激光雷达的安装不便。

为解决所述技术问题，本实用新型提供一种多波长的扫描装置，包括：

第一元件，所述第一元件偏折第一光线以形成第二光线，入射所述第一元件的光路的光轴方向为第一方向；第二元件，所述第二元件偏折所述第二光线形成出射的第三光线，所述第三光线与所述第一方向之间的夹角小于所述第二光线与所述第一方向之间的夹角；所述第一元件为光栅和棱镜中的一个；所述第二元件是光栅和棱镜中的另一个。

本实用新型技术方案中，同时使用光栅和棱镜，其中光栅具有波长扫描的作用，所述棱镜可以扩束；因此光栅和棱镜的组合，除了能够同时实现扫描和扩束的功能外，还能使所述第三光线与所述第一方向之间的夹角小于所述第二光线与所述第一方向之间的夹角，第三光线的出射方向接近于所述第一方向，能够有效控制光路尺寸，有利于激光雷达的小型化。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

参考图2，示出了本实用新型多波长的扫描装置一实施例的结构示意图。

所述扫描装置包括：第一元件111，所述第一元件111偏折第一光线121以形成第二光线122，入射所述第一元件111的光路的光轴方向为第一方向；第二元件112，所述第二元件112偏折所述第二光线122形成出射的第三光线123，所述第三光线123与所述第一方向之间的夹角小于所述第二光线122与所述第一方向之间的夹角；所述第一元件111为光栅和棱镜中的一个；所述第二元件112是光栅和棱镜中的另一个。

所述第一元件111接收并偏折第一光线121，形成第二光线122；所述第二元件112接收并偏折所述第二光线122，形成第三光线123。

如图2所示，本实用新型一些实施例中，所述第一元件111为光栅，所述第二元件112为棱镜。因此，接收所述第一光线121后，基于光栅衍射原理，所述第一元件111将不同波长的第一光线121偏折到不同角度，形成不同传播方向的第二光线122；所述第二元件112接收所述第二光线122，基于折射原理，偏折所述第二光线122以形成第三光线123。

需要说明的是，所述第一光线121包括多种波长。因此不同波长的第一光线121偏折角度不同，从而形成传播方向不同的第二光线122。

具体的，如图3所示，在所述第一元件111的位置，根据光栅方程：

d(sinθ_i+sinθ_d1)＝mλ (1)

式中，d为光栅周期，θ_i与θ_d1分别为光束在光栅上的入射角和衍射角，m为衍射级次，λ是波长。通常光栅-1阶衍射效率最高，即取m＝-1，“-”表示入射光与衍射光在法线同一侧。因此，不同波长的光经过光栅衍射后，衍射光的衍射角不同，且衍射光向下偏折。

如图4所示，在所述第二元件112中，根据棱镜的折射原理，相对于水平方向，棱镜可以将出射光相对于入射光向相反的方向偏折。入射角α与出射角γ反相关，结合图2，从上到下不同波长的光束到棱镜的入射角依次减小，出射角γ依次增大。可以通过位置和角度设计，使中心波长的光束水平出射，其他波长的光束分别向垂直方向正角度和负角度出射，实现垂直方向的扫描。

此外，结合参考图5，对于同一传播路径的第一光线，sinθ_i为定值，根据光栅方程(1)取微分可得：

由公式(1)和公式(2)可得，对于以预设角度θ_i入射光栅的第一光线，波长λ越大，衍射角θ_d1越大，但对于相同波长差dλ的第一光线，波长越大，相邻两波长的第一光线被衍射形成的第二光线被分开的角度dθ_d1越大。可见，多个波长的第一光线以相同的预设角度入射光栅，光线会被光栅不均匀的分开，即如图5所示，波长较大的两束第二光线322的夹角Δθ_d1’大于波长较小的两束第二光线322的夹角Δθ_d1。

继续参考图5，第二光线入射棱镜时，入射角与折射角符合菲涅尔定律，如下：

sinθ_i2＝n·sinθ_d2 (3)

其中，θ_i2为入射角，sinθ_d2为折射角，n是棱镜的折射率。

对公式(3)取微分可得：

cosθ_i2·dθ_i2＝n·cosθ_d2dθ_d2 (4)

对公式(4)求导可得dθ_d2/dθ_i2为单调递减函数，即随着dθ_i2增大，dθ_d2减小。

当第一光线的波长增大，相邻两波长的第一光线被衍射形成的第二光线被分开的角度dθ_d1增大；dθ_d1增大的同时dθ_i2增大，则dθ_d2减小，因此经过棱镜后相邻波长的第三光线被分开的角度减小。如图5所示，虽然第二光线Δθ_d1’＞Δθ_d1，经过棱镜折射后的不同波长第三光线之间的夹角Δθ_d2’＝Δθ_d2。由此可见，光栅和棱镜的组合中，光栅引入的角度分布不均匀，刚好被棱镜引入的一个相反的角度分布不均匀所补偿，从而使波长间隔均匀的第一光线形成的第三光线之间夹角基本相同，进而能够实现扫描角度间隔均匀。

本实用新型一些实施例中，所述第二光线122直接投射至所述第二元件112，即所述第一元件111偏折所述第一光线121从而使所形成的第二光线122朝向所述第二元件112传播，直接投射至所述第二元件112，所述第二元件112和所述第一元件111之间的光路中，不存在其他光学元件。

如图2所示实施例中，所述第一元件111为光栅，因此不同波长的第一光线121经所述第一元件111分光后，形成不同传播方向的第二光线122；不同波长、不同传播方向的第二光线122斜入射至所述第二元件112，因此不同波长的第二光线122折射所形成的第三光线123出射方向也不同，从而实现不同视场方向的扫描。

所述第二元件112接收所述第二光线122的表面为第二元件112的入射面，所述第三光线123出射所述第二元件112的表面为第二元件112的出射面。本实用新型一些实际例中，第二元件112的入射面与第二元件112的出射面的交线垂直所述第一方向。使该交线垂直所述第一方向，能够使所述第一光线121的入射面和所述第二光线122的入射面共面，从而使不同波长的第二光线122、不同波长的第三光线123共面。

本实用新型一些实际例中，如图2和图4所示，在所述第二元件112的入射面内，所述第二元件112的入射面在远离所述第一元件111的一侧与所述第二元件112的出射面相交，因此第二光线122在透射所述第二元件112时，朝向第一方向偏折，从而使所形成的第三光线123与第一方向的夹角更小。

本实用新型一些实施例中，中心波长的第三光线123平行所述第一方向。所以通过角度设计，即所述第一元件111和所述第二元件112之间成预设的位置关系，使中心波长的第三光线123平行所述第一方向。

本实用新型一些实施例中，不同波长的第三光线123之间成预设夹角。通过角度设计，即依据光栅方程和所述第二元件112的材料以及形状，使不同波长的第三光线123之间成预设夹角。

本实用新型一些实施例中，相邻第三光线123之间的夹角基本相等，从而实现扫描角度间隔均匀。具体的，任意两个相邻第三光线123之间的夹角均为相等的预设角度，可以使激光雷达的扫描角度间隔均匀，但实际应用中存在一定的误差，相邻第三光线123之间的夹角与预设角度的差不超过该预设角度的10％，视为基本相等。

具体的，如图2所示实施例中，准直后的所述第一光线121沿水平方向入射至所述第一元件111，即所述第一方向为水平方向；所述第一元件111将不同波长的第一光线121分开，形成传播方向不同程度偏离第一方向的第二光线122；所述第二元件112将不同波长的第二光线122反向偏折，使所形成的第三光线123的传播方向更接近于水平方向。

而且，所述第一元件111和所述第二元件112之间的距离较小，基本处于同一高度，因此光栅和棱镜的配合使用，在实现波长扫描的同时，不会过多增加扫描装置的高度和体积，有利于激光雷达的小型化。

此外，基于折射原理，棱镜对光线的偏折中，光线的出射方向和入射方向不同，同时会引起光束宽度的变化，因此在光栅进行分光的同时，配合棱镜的偏折作用，可以对光线起到扩束的作用，能够增大激光雷达的口径，增加激光雷达能够接收的光能量，提升测远能力。

需要说明的是，前述实施例中，所述第一元件111为光栅，所述第二元件112为棱镜。但是这种设置方式仅为一示例。本实用新型其他实施例中，所述第一元件111也可以为棱镜，所述第二元件112也可以为光栅，能够实现相同的技术效果。

参考图6，示出了本实用新型多波长的扫描装置另一实施例的结构示意图。

与前述实施例相同之处，本实用新型在此不再赘述。与前述实施例不同之处在于，本实用新型一些实施例中，所述扫描装置还包括：第三元件213，所述第三元件213位于所述第一元件211和所述第二元件212之间的光路中；所述第三元件213反射所述第二光线222至所述第二元件212。通过第三元件213将所述第二光线222反射至所述第二元件212，能够进一步折叠光路，进一步缩小光路体积，有利于激光雷达的小型化。

本实用新型一些实施例中，所述第三元件213的几何中心与所述第一元件211的几何中心之间的连线与所述第一方向之间的夹角大于45°，也就是说，沿所述第一方向，第一元件211的投影和所述第三元件213的投影位置接近，有利于装置小型化。

本实用新型一些实施例中，所述第三元件213的反射面与所述第一方向的夹角在10°至45°范围内。限制所述第三元件213与所述第一方向的夹角，能够减小第三元件213在所述第一方向的垂面内的投影面积，从而有利于压缩光路尺寸，有利于激光雷达小型化。具体的，如图6所示，本实用新型一些实施例中，所述第三元件213为反射镜，所述反射镜的反射面朝向所述第一元件211和所述第二元件212。

本实用新型另一些实施例中，如图7所示，所述第三元件213的反射面绕转轴转动。使反射镜绕转轴转动，所述转轴垂直于所述第一方向，随着反射镜绕轴转动的角度变化，改变第二光线的反射角度，能够扩大扫描视场范围，或者提高扫描分辨率。具体的，所述第三元件213可以包括振镜、转境、摆镜中的至少一种。

结合参考图7，所述反射面213a以预设的第一角速度旋转以实现视场拼接，其中所述第一角速度基于波长最大的第三光线223与波长最小的第三光线223之间的夹角设置。图7中第三光线中的实线表示反射面213a在第一角度反射不同波长的第二光线形成的第三光线，第三光线中的虚线表示反射面213a在第二角度反射第二光线并形成的第三光线。可见，所述反射面213a的转动速度较快，使所述反射面213a反射不同发射周期的多个第二光线222的视场相拼接，从而扩大扫描视场范围。

结合参考图8，所述反射面213b以预设的第二角速度旋转以增大角分辨率，其中所述第二角速度基于相邻波长的第三光线223之间的夹角设置。图8中第三光线中的实线表示反射面213a在第一角度反射不同波长的第二光线形成的第三光线，第三光线中的虚线表示反射面213a在第二角度反射第二光线并形成的第三光线。可见，所述反射面213b的转动速度较慢，所述反射面213b反射不同发射周期的多个第二光线222所对应的视场相互交错，从而可以提高扫描的角分辨率。

参考图9，示出了本实用新型多波长的扫描装置又一实施例的结构示意图(侧视图)。图10示出了图9所示多波长的扫描装置实施例的结构俯视图。

与前述实施例相同之处，本实用新型在此不再赘述。与前述实施例不同之处在于，本实用新型一些实施例中，所述扫描装置还包括：第四元件314，所述第四元件314位于所述第二元件312光路下游以反射所述第三光线323，所述第四元件314的反射面绕转轴转动。

如图9所示，第四元件314的反射面与第三光线323分布的平面具有夹角，所述转轴平行所述第一光线321入射至所述第一元件311的入射面，因此随着所述第四元件314的反射面的转动，经所述第四元件314反射的第三光线323在垂直所述第一光线321入射至所述第一元件311的入射面的平面内转动。

如图9和图10所示，本实用新型一些实施例中，所述转轴垂直所述水平面，因此随着所述第四元件314的反射面的转动，经所述第四元件314反射的第三光线323在水平面内偏转，从而实现水平方向的扫描。

相应的，本实用新型还提供一种发射模块。

参考图9，示出了本实用新型发射模块一实施例的结构示意图。

所述发射模块包括：多波长光源315，所述多波长光源315适宜于产生多波长的光线；准直光学装置316，所述准直光学装置316适宜于传输所述多波长光源315所产生的光线以形成第一光线321；扫描装置310，所述扫描装置310为本实用新型的发射模块。

所述多波长光源315用以产生光线以进行探测。

所述多波长光源315产生的光线为多波长光线，即所述多波长光源315产生的光线包括多个波长。具体的，一些实施例中，所述多波长光源315包括：多个不同波长的激光器，或者至少1个波长可调谐激光器。其中，所述波长可调谐激光器可以包括但不限于染料激光器，固体激光器，准分子激光器等。

具体的，所述多波长光源315所产生的光线经传输后，形成第一光线321。

所述准直光学装置316适宜于对所述多波长光源315所产生的光线进行准直。

具体的，所述准直光学装置316包括：至少一个准直透镜。

所述扫描装置310适宜于改变出射的光线的传播方向以实现扫描。

所述扫描装置310为本实用新型的扫描装置310，所扫描装置310的具体技术方案参考前述扫描装置310的实施例，本实用新型在此不再赘述。

所述多波长光源315依次输出不同波长的光线，不同波长的光线分别被扫描装置310偏折到垂直方向的不同角度，从而实现多个垂直角度的依次扫描。

具体的，所述第一元件311偏折同一第一光线321形成的不同波长的第二光线322均位于第一平面内；本实用新型一些实施例中，所述发射模块包括多个多波长光源315，所述多个多波长光源315至少部分分布于所述第一平面内，即所示多个多波长光源315共面设置。在所述第一平面内共面设置多个多波长光源315，每个多波长光源315所产生光线也会在同一平面内朝向不同方向出射；进一步通过所述扫描装置310的波长扫描，不同波长的光线在同一平面内分开，在波长数量不变的情况，多个多波长光源315和本实用新型扫描装置310的结合，能够在波长数量不变的情况下，成倍增加扫描线数，能够大幅提升扫描视场范围和/或扫描视场分辨率。

如图9所示实施例中，所述第一平面垂直水平面，即同一第一光线321所形成的不同波长的第二光线322在垂直水平面的方向上分开；因此多个所述多波长光源315至少部分分布在垂直水平面的平面内分开，位于该平面内的不同的多波长光源315所产生的光线本就会在垂直水平面的平面内分开，朝向不同方向出射；所述扫描装置310利用不同多波长光源315所产生光线进行波长扫描，同一光源产生的不同波长的光在垂直方向再进一步分开以更大的视场范围和/或视场分辨率对垂直方向进行扫描。

参考图11，示出了本实用新型发射模块另一实施例的结构俯视图。

与前述实施例相同之处，本实用新型在此不再赘述。与前述实施例不同之处在于，本实用新型一些实施例中，所述多个多波长光源415还分布于所述第二平面内，所述第二平面垂直所述第一平面。

如图11所示，所述第二平面垂直于同一第一光线421形成的不同波长的第二光线共同位于的第一平面，不同第二平面内的多波长光源415位于准直透镜准416焦平面的不同位置，因此经所述准直透镜416准直之后的第一光线421平行第一方向出射，经所述扫描装置410传输后形成的第三光线423在所述第二平面内朝向不同的方向出射，从而实现第二平面内的扫描。

具体的，所述第二平面为水平面，因此使多个所述多波长光源415中的部分分布于同一水平面内，同一水平面内的多波长光源415位于所述准直透镜准416的焦平面的不同位置，因此所形成的第三光线423在水平面内朝向不同方向出射，进而实现水平方向的扫描。

需要说明的是，本实用新型另一些实施例中，所述多波长光源也可以为二维阵列以直接实现大范围的二维扫描，即无需第四元件也可以直接实现大范围的二维扫描。

此外，本实用新型还提供一种激光雷达。所述激光雷达包括：发射模块，所述发射模块为本实用新型的发射模块；出射的所述第三光线经待测目标反射后形成回波光线；探测元件，所述探测元件适宜于接收所述回波光线。

所述发射模块适宜于发射光线以进行探测。所述发射模块为本实用新型的发射模块，因此所述发射模块的具体技术方案参考前述发射模块的实施例，本实用新型在此不再赘述。

所述探测元件适宜于接收回波光线以获得点云数据。本实用新型一些实施例中，所述激光雷达包括收发装置。所述收发装置包括所述发射模块和接收模块，所述接收模块包括所述探测元件。所述探测元件包括光探测器。其中，所述光探测器包括但不限于PINPD，APD，SiPM，SPAD，CMOS，CCD中的至少一种。

如图12所示，本实用新型另一些实施例中，所述收发装置510包括多个封装结构520，每个封装结构520包括：具有多波长光源的发射单元521和具有探测元件的接收单元522。通过封装结构520集成发射单元521和接收单元522，能够使同一个封装结构520同时实现发射和接收，从而构成一个同轴光路。

需要说明的是，本实用新型另一些实施例中，所述封装结构520也可以为收发波导，即相对应的发射单元521和接收单元522均耦合至同一收发波导，出射用于探测的第三光线从所述收发波导出射，回波光线同样被收发波导耦合接收。与收发波导连接的分光器件进行发射光束和接收光束的分光。

参考图13，示出了本实用新型激光雷达另一实施例的结构示意图。

与前述实施例相同之处，本实用新型在此不再赘述。与前述实施例不同之处在于，本实用新型一些实施例中，本实用新型一些实施例中，所述激光雷达还包括：分光元件640，所述分光元件640位于所述多波长光源和所述准直光学装置之间的光路上。

本实用新型一些实施例中，所述激光雷达为同轴光路的激光雷达。上述发射模块610和所述接收模块620相分离，通过所述分光元件640，例如偏振分光器将第一光线和回波光线的光路相分离。这种同轴光路能够实现收发解耦。

综上，同时使用光栅和棱镜，其中光栅具有波长扫描的作用，所述棱镜可以扩束；因此光栅和棱镜的组合，除了能够同时实现扫描和扩束的功能外；而且所述第三光线与所述第一方向之间的夹角小于所述第二光线与所述第一方向之间的夹角，第三光线的出射方向接近于所述第一方向，能够有效控制光路尺寸，有利于激光雷达的小型化。

虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (20)

1.一种多波长的扫描装置，其特征在于，包括：

第一元件，所述第一元件偏折第一光线以形成第二光线，入射所述第一元件的光路的光轴方向为第一方向；

第二元件，所述第二元件偏折所述第二光线形成出射的第三光线，所述第三光线与所述第一方向之间的夹角小于所述第二光线与所述第一方向之间的夹角；

所述第一元件为光栅和棱镜中的一个；所述第二元件是光栅和棱镜中的另一个。

2.如权利要求1所述的扫描装置，其特征在于，中心波长的第三光线平行所述第一方向。

3.如权利要求1所述的扫描装置，其特征在于，所述第二元件为棱镜，所述第一元件为光栅。

4.如权利要求1或3所述的扫描装置，其特征在于，不同波长的第三光线之间成预设夹角。

5.如权利要求4所述的扫描装置，其特征在于，相邻第三光线之间的夹角基本相等。

6.如权利要求1所述的扫描装置，其特征在于，还包括：第三元件，所述第三元件位于所述第一元件和所述第二元件之间的光路中；

所述第三元件反射所述第二光线至所述第二元件。

7.如权利要求6所述的扫描装置，其特征在于，所述第三元件的反射面与所述第一方向的夹角在10°至45°范围内。

8.如权利要求6所述的扫描装置，其特征在于，所述第三元件包括反射镜、振镜和转镜中的至少一种。

9.如权利要求6所述的扫描装置，其特征在于，所述第三元件的反射面绕转轴转动。

10.如权利要求9所述的扫描装置，其特征在于，所述反射面以预设的第一角速度旋转以实现视场拼接，其中所述第一角速度基于多个所述第三光线之间的最大夹角设置。

11.如权利要求10所述的扫描装置，其特征在于，所述反射面以预设的第二角速度旋转以增大角分辨率，其中所述第二角速度基于相邻波长的第三光线之间的夹角设置。

12.如权利要求1所述的扫描装置，其特征在于，还包括：第四元件，所述第四元件位于所述第二元件光路下游的光路中以反射所述第三光线，所述第四元件的反射面绕转轴转动。

13.如权利要求12所述的扫描装置，其特征在于，所述第四元件的反射面的转轴平行所述第一光线入射至所述第一元件的入射面。

14.一种发射模块，其特征在于，包括：

多波长光源，所述多波长光源适宜于产生多波长的光线；

准直光学装置，所述准直光学装置适宜于传输所述多波长光源所产生的光线以形成第一光线；

扫描装置，所述扫描装置如权利要求1～13中任一项所述。

15.如权利要求14所述的发射模块，其特征在于，所述第一元件偏折同一第一光线形成的不同波长的第二光线均位于第一平面内；

所述发射模块包括多个多波长光源，所述多个多波长光源至少部分分布于所述第一平面内。

16.如权利要求15所述的发射模块，其特征在于，所述多个多波长光源还分布于第二平面内，所述第二平面垂直所述第一平面。

17.如权利要求14所述的发射模块，其特征在于，所述多波长光源包括：多个不同波长的激光器，或者至少1个波长可调谐激光器。

18.一种激光雷达，其特征在于，

发射模块，所述发射模块如权利要求14～17中任一项所述；

出射的所述第三光线经待测目标反射后形成回波光线；

探测元件，所述探测元件适宜于接收所述回波光线。

19.如权利要求18所述的激光雷达，其特征在于，所述激光雷达包括收发装置；

所述收发装置包括所述发射模块和接收模块，所述接收模块包括所述探测元件。

20.如权利要求19所述的激光雷达，其特征在于，还包括：分光元件，所述分光元件位于所述多波长光源和所述准直光学装置之间的光路上。

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