CN220154640U - 用于激光雷达的光发射模块和激光雷达 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于激光雷达的光发射模块和激光雷达，所述光发射模块包括：电路板；光源，所述光源位于所述电路板表面，所述光源包括多个发光元件，所述发光元件沿垂直所述电路板表面的方向发射探测光；偏折单元，所述偏折单元包括多个楔形镜，不同楔形镜偏折不同发光元件发射的探测光以入射至同一透镜组。利用不同楔形镜偏折不同发光元件发射的探测光以入射至同一透镜组，能够以更小尺寸的偏折单元实现光束偏折，特别是能够减小偏折单元在垂直光束传输方向上的尺寸，从而能够有效减小激光雷达的高度，有利于减小激光雷达尺寸和节约成本。

Description

用于激光雷达的光发射模块和激光雷达

技术领域

本实用新型涉及激光雷达领域，特别涉及一种用于激光雷达的光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。近年来，自动驾驶技术发展迅速，激光雷达作为其距离感知的核心传感器，已不可或缺。

激光光源，即激光器，作为激光雷达核心部件之一，其性能的好坏对激光雷达的性能有着很大的影响。垂直腔面发射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL)，由于其易于在同一电路板上设置成二维阵列的优势，越来越多的作为光源应用于激光雷达中。

如图1所示，激光雷达发射系统10包括面阵光源11和远心透镜组，远心透镜组包括：第一透镜121和第二透镜122，其中第一透镜121靠近所述面阵光源11设置，接收来自所述面阵光源11的激光束L1，进行偏折后产生光束L2，光束L2入射至所述第二透镜122上，所述第二透镜122可以为准直透镜，配置成对经过偏折的所述激光束进行准直并出射。

所述面阵光源11为VCSEL构成的面阵光源，采用VCSEL的激光雷达中光学系统往往设置为远心系统，即光学系统设计为物方远心系统，靠近面阵光源11的第一透镜121的尺寸大于面阵光源的电路板111的尺寸，也就是说，靠近面阵光源11的第一透镜121的直径较大。

如图2所示，远离光学系统的光轴115的激光器为边缘发射通道的激光器112，为了保证边缘发射通道的激光器112从激光雷达出射的出光功率，并且避免边缘发射通道的激光器112所发射激光无法经光学系统传输而出射，因此与面阵光源11相邻的透镜的直径至少需要大于面阵光源11的高度，使得与面阵光源11相邻的透镜的边缘与光轴115之间的距离H2至少大于边缘发射通道的激光器112与光轴115之间的距离H1，即透镜的半径H2大于面阵光源11的半高度H1，从而造成所述激光雷达的高度过大，而且透镜的成本与其尺寸成正比，与面阵光源11相邻的透镜采用大尺寸透镜，因此激光雷达的成本也会增加。

所以，现有采用VCSEL的激光雷达容易出现高度大、成本高的问题。

实用新型内容

本实用新型解决的问题如何减小激光雷达的尺寸和成本。

为解决上述问题，本实用新型提供一种用于激光雷达的光发射模块，包括：

电路板；光源，所述光源位于所述电路板表面，所述光源包括多个发光元件，所述发光元件沿垂直所述电路板表面的方向发射探测光；偏折单元，所述偏折单元包括多个楔形镜，不同楔形镜偏折不同发光元件发射的探测光以入射至同一透镜组。

可选的，所述多个发光元件中至少1个发光元件与所述多个楔形镜中1个所述楔形镜配对。

可选的，所述光源包括：多个沿第一方向排列的发光元件列，所述发光元件列包括多个沿第二方向排列的发光元件组，所述发光元件组包括多个所述发光元件，所述第二方向垂直所述第一方向。

可选的，一发光元件列的多个所述发光元件组与相邻发光元件列的多个所述发光元件组沿所述第二方向交错设置。

可选的，一发光元件列的多个所述发光元件组中至少部分的发光元件与相邻发光元件列的多个所述发光元件组中至少部分的发光元件沿所述第二方向交错设置。

可选的，同一发光元件组的多个发光元件与同一楔形镜配对。

可选的，还包括：驱动单元，所述驱动单元位于所述电路板表面，所述驱动单元适宜于与所述发光元件电连接以驱动所述发光元件发射探测光。

可选的，所述驱动单元包括：多个驱动子单元，多个所述驱动子单元与多个发光元件组一一对应。

可选的，所述楔形镜包括楔形棱镜；或者，探测光入射所述楔形镜的表面和探测光出射所述楔形镜的表面中至少1个为曲面。

可选的，所述偏折单元中所有楔形镜为一体结构；或者，所述偏折单元中，多个所述楔形镜分成多个楔形镜组，各楔形镜组中的多个所述楔形镜为一体结构。

可选的，还包括：光隔离件，所述光隔离件位于相邻楔形镜或相邻楔形镜组之间。

可选的，不同楔形镜的楔形角相等，不同楔形镜的材料的折射率不相等。

可选的，不同楔形镜的材料的折射率相等，与所述透镜组的主光轴之间距离越大，所述楔形镜的楔形角越大。

可选的，沿垂直所述透镜组的主光轴的方向，多个楔形镜的楔形角呈等差数列。

可选的，所述偏折单元与所述光源之间的距离使每个所述发光元件发射的探测光均直接入射至所述偏折单元。

可选的，所述偏折单元和所述光源之间的最大距离根据所述发光元件的发光面的尺寸、相邻所述发光元件的发光面中心之间的距离和所述探测光的发散角确定。

可选的，在垂直所述透镜组的主光轴的平面内，所述光源中多个所述发光元件对称设置；在垂直所述透镜组的主光轴的平面内，多个楔形镜对称设置。

可选的，所述对称设置包括镜像对称或轴向对称。

相应的，本实用新型还提供一种激光雷达，包括：

光发射模块，所述光发射模块包括：电路板；光源，所述光源位于所述电路板表面，所述光源包括多个发光元件，所述发光元件沿垂直所述电路板表面的方向发射探测光；偏折单元，所述偏折单元包括多个楔形镜，不同楔形镜偏折不同发光元件发射的探测光以入射至同一透镜组；光学模块，所述光学模块包括所述透镜组，所述光学模块传输所述探测光以出射；出射的所述探测光被障碍物反射形成回波光；光接收模块，所述光接收模块适宜于接收所述回波光。

可选的，还包括：扫描模块，所述扫描模块位于所述探测光的光路中所述光学模块的下游位置。

可选的，所述扫描模块使经过光学模块传输的探测光沿第一方向扫描。

可选的，所述激光雷达为车载激光雷达，所述第一方向为水平方向。

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，所述偏折单元包括多个楔形镜，不同楔形镜偏折不同发光元件发射的探测光以入射至同一透镜组。利用楔形镜偏折不同发光元件发射的探测光以入射至同一透镜组，能够以更小尺寸的偏折单元实现光束偏折，特别是能够减小偏折单元在垂直光束传输方向上的尺寸，从而能够有效减小激光雷达的高度，有利于减小激光雷达尺寸和节约成本。

本实用新型可选方案中，一发光元件列的多个所述发光元件组与相邻发光元件列的多个所述发光元件组沿所述第二方向交错设置；或者，一发光元件列的多个所述发光元件组中至少部分的发光元件与相邻发光元件列的多个所述发光元件组中至少部分的发光元件沿所述第二方向交错设置。通过多列发光元件之间的交错排列，不仅能够提高在电路板上发光元件密度，提高探测分辨率，还能够减小光源尺寸，特别是减小电路板尺寸，有利于减小激光雷达高度和成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。

在附图中：

图1是现有技术中一种激光雷达的光路结构示意图；

图2是图1所示激光雷达的结构示意图；

图3是本实用新型用于激光雷达的光发射模块第一实施例的侧视结构示意图；

图4是图3所示光发射模块实施例中电路板、光源和偏折单元的放大结构示意图；

图5是图3所示光发射模块实施例中所述光源沿A方向的结构示意图；

图6是本实用新型用于激光雷达的光发射模块第二实施例的偏折单元的剖面结构示意图；

图7是本实用新型用于激光雷达的光发射模块第三实施例的偏折单元的剖面结构示意图；

图8是本实用新型用于激光雷达的光发射模块第四实施例的侧视结构示意图；

图9是本实用新型用于激光雷达的光发射模块第五实施例中光源的结构示意图；

图10是本实用新型激光雷达一实施例的功能框图；

图11是本实用新型激光雷达另一实施例的光路结构示意图。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，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”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接:可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

由背景技术可知，现有技术中的激光雷达容易出现系统尺寸大、成本高的问题。

为解决所述技术问题，本实用新型提供一种用于激光雷达的光发射模块和激光雷达，所述光发射模块包括：所述偏折单元包括多个楔形镜，不同楔形镜偏折不同发光元件发射的探测光以入射至同一透镜组。利用不同楔形镜偏折不同发光元件发射的探测光以入射至同一透镜组，能够以更小尺寸的偏折单元实现光束偏折，特别是能够减小偏折单元在垂直光束方向上的尺寸，从而能够有效减小激光雷达的高度，有利于减小激光雷达尺寸和成本。

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3至图4，示出了本实用新型用于激光雷达的光发射模块一实施例的侧视结构示意图。其中，图3是所述光发射模块实施例的结构示意图；图4是图3所示光发射模块实施例中电路板、光源和偏折单元的放大结构示意图。

所述光发射模块100a包括：电路板110；光源120，所述光源120位于所述电路板110表面，所述光源120包括多个发光元件121，所述发光元件121沿垂直所述电路板110表面的方向发射探测光；偏折单元130，所述偏折单元130包括多个楔形镜131，不同楔形镜131偏折不同发光元件121发射的探测光以入射至同一透镜组151。

利用不同的楔形镜131偏折不同发光元件121发射的探测光以入射至同一透镜组151，能够以更小尺寸的偏折单元130实现光束偏折，特别是能够减小偏折单元130在垂直方向上的尺寸，从而能够有效减小激光雷达的高度，有利于激光雷达尺寸和成本的减小。

下面结合附图详细说明本实用新型用于激光雷达的光发射模块实施例的具体技术方案。

如图3和图4所示，所述光发射模块100a的电路板110用以固定发光元件121并实现电连接。

本实用新型一些实施例中，所述光发射模块100a所应用的激光雷达为车载激光雷达，所述激光雷达的主要探测区域为靠近地面位置，因此所述电路板110垂直水平面设置，即所述电路板110的表面垂直水平面。

所述光源120用以发射探测光。所述光源120包括多个发光元件121，所述发光元件121固定于所述电路板110的表面，且所述发光元件121通过所述电路板110与外部电路相连以实现供电和控制。

需要说明的是，本实用新型一些实施例中，所述光源120的多个发光元件121可以分时发光，即按照预设时序依次发光，以避免不同发光元件之间的串扰；本实用新型其他实施例中，所述光源的多个发光元件也可以同时发光。

还需要说明的是，本实用新型一些实施例中，每个发光元件121所发射探测光适宜于探测垂直视场中的对应区域，不同发光元件121对应于垂直视场中的不同区域，且不同发光元件121所对应的区域之间不交叠，所述光源121中所有发光元件121所对应区域覆盖整个垂直视场范围，即所述光源121中所有发光元件121所产生的探测光能够探测整个垂直视场。

本实用新型一些实施例中，所述发光元件121的发光面平行所述电路板110的表面，所发射的探测光沿垂直所述电路板110表面的方向出射。具体的一些实施例中，所述发光元件121为垂直腔面发射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL)。

结合参考图5，示出了图3所示光发射模块实施例中所述光源沿A方向观察的结构示意图。

本实用新型一些实施例中，所述光源110包括：多个沿第一方向X排列的发光元件列，所述发光元件列包括多个沿第二方向Y排列的发光元件组123，所述发光元件组123包括多个所述发光元件121，所述第二方向Y垂直所述第一方向X。其中，一些具体实施例中，一发光元件列的多个所述发光元件组123与相邻发光元件列的多个所述发光元件组123沿所述第二方向Y交错设置。

如图5所示，所述光发射模块包括：发光元件列122a和发光元件列122b，所述发光元件列122a和所述发光元件列122b沿第一方向X相邻设置，即所述发光元件列122a和所述发光元件列122b之间并未设置其他发光元件或发光元件列。

所述发光元件列122a和所述发光元件列122b分别包括多个发光元件组123，每个所述发光元件组123包括多个发光元件121(如图4所示)。

所述发光元件列122a的多个发光元件组123和所述发光元件列122b的多个发光元件组123，沿所述第二方向Y交错设置，也就是说，沿所述第二方向Y，所述发光元件列122a的发光元件组123位于相邻所述发光元件列122b的两个发光元件组123之间，所述发光元件列122b的发光元件组123位于相邻所述发光元件列122a的两个发光元件组123之间。

具体的，每个发光元件组123包括16个发光元件121，即每个发光元件组123具有16个发射通道，8个发光元件组即可构成128个发射通道。在沿第二方向Y保证128个发射通道的前提下，相比于沿第二方向Y所有发射通道设置成一列，交错设置的方式能够有效减小所述光源120沿第二方向Y的尺寸，特别是能够有效减小电路板110的尺寸，有利于降低激光雷达的高度。

需要说明的是，图5所示的一些实施例中，每个所述发光元件组123中的多个发光元件沿第二方向Y排列以构成一维阵列。本实用新型其他实施例中，所述发光元件组中的多个发光元件也可以沿相互垂直的第一方向和第二方向分别排列以构成二维阵列。本实用新型另一些实施例中，所述发光元件组中的多个发光元件也可以构成其他形状、其他分布方式的阵列。

此外，本实用新型一些实施例中，光发射模块100a(如图3所示)还包括：驱动单元，所述驱动单元位于所述电路板110表面，所述驱动单元适宜于与所述发光元件电连接以驱动所述发光元件发射探测光。

如图5所示，所述驱动单元包括：多个驱动子单元141，多个所述驱动子单元141与多个发光元件组123一一对应。具体的一些实施例中，所述驱动子单元141和所对应的发光元件组123的多个发光元件121集成于同一激光芯片。

一些实施例中，所述光源包括多个激光芯片，同一发光元件组的多个发光元件集成于同一激光芯片，例如同一发光元件组的发光元件为集成于同一激光芯片的VCSEL。

继续参考图3，所述光发射模块100a的偏折单元130用以偏折探测光以入射至同一透镜组151。具体的，所述偏折单元130将所有发光元件121所发射的探测光均偏折至同一透镜组151。

一些实施例中，所述光发射模块100a所应用的激光雷达为车载激光雷达，因此探测光被偏折至所述透镜组151后，由所述透镜组进行光束整形和像差优化，从而使得探测光准直为平行光出射。

本实用新型一些实施例中，所述偏折单元130的楔形镜131为楔形棱镜，即所述楔形镜的各个表面均为平面。本实用新型另一些实施例中，所述楔形镜也可以为楔形的曲面透镜，即探测光入射所述楔形镜的表面和探测光出射所述楔形镜的表面中至少1个为曲面，例如一些实施例中，探测光入射所述楔形镜的表面和探测光出射所述楔形镜的表面中至少1个为凸面。通过将楔形镜的表面设置为曲面，以实现对探测光进行整形的效果。

继续参考图4，楔形镜131偏折光束的角度与楔形镜131的楔形角相关。具体的，通过楔形镜131时，探测光偏折的角度δ由楔形镜131材料的折射率n和楔形镜131的楔形角α确定：δ＝2(n-1)×α。

因此，如图3至图5所示，远离透镜组151的主光轴的发光元件121所发射探测光的偏折角度相对于靠近透镜组151的主光轴的发光元件121所发射探测光的偏折角度更大；结合偏折的角度δ的公式，可以知道，本实用新型一些实施例中，不同楔形镜131的楔形角相等，不同楔形镜131的材料的折射率不相等，以使不同位置的发光元件121所发射的探测光均入射至同一透镜组151。

本实用新型另一些实施例中，可以将不同楔形镜131设置为相同折射率的材料，具体设置为相同的材料，通过对不同楔形镜131设置不同的楔形角，以使不同位置的发光元件121所发射的探测光均入射至同一透镜组151。

具体的一些实施例中，所述楔形镜131的材料为玻璃，玻璃的折射率在1.4至1.9范围内。本实用新型其他实施例中，所述楔形镜131的材料还可以是注塑或纳米压印工艺中所采用的高分子材料。

继续参考图4，本实用新型一些实施例中，所述偏折单元130与所述光源120之间的距离d使每个所述发光元件121发射的探测光均直接入射至所述偏折单元130。

需要说明的是，所述发光元件121发射的探测光直接入射至所述偏折单元130是指，自所述发光元件121的发光面出射的探测光直接投射至所述偏折单元130，所述发光元件121的发光面与所述偏折单元130之间并未设置其他光学元件。

一些实施例中，所述偏折单元130和所述光源120之间的最大距离d根据所述发光元件121的发光面的尺寸a1、相邻所述发光元件121的发光面中心之间的距离a2和所述探测光的发散角a3确定。如图4所示，所述偏折单元130和所述光源120之间的距离d应小于(a2-a1)/(2*tana3)。

另一方面，垂直透镜组151的主光轴的平面内，所述楔形镜131的最大尺寸为(a2-a1)。由此可见，所述楔形镜131距离所述发光元件121越近，即所述偏折单元130和所述光源120之间的距离d越小，垂直透镜组151的主光轴的平面内，所述楔形镜131的尺寸可以做的越小。

如图4所示，所述偏折单元130包括多个楔形镜131。利用不同楔形镜131偏折不同发光元件121发射的探测光以入射至同一透镜组，能够以更小尺寸的偏折单元130实现光束偏折，特别是能够减小偏折单元130在垂直光束方向上的尺寸，从而能够有效减小激光雷达的高度，有利于激光雷达尺寸和成本的减小。

本实用新型一些实施例中，所述多个发光元件121中至少1个发光元件121与所述多个楔形镜131中1个所述楔形镜131配对。具体如图4所示的一些实施例中，所述多个发光元件121与所述多个楔形镜131一一配对。采用发光元件121与楔形镜131一一配对的方法，即每个发光元件121对应设置一个楔形镜131以进行光束偏折，能够精确控制每个发光元件121所发射探测光的出射方向。

需要说明的是，本实用新型一些实施例中，所述光发射模块100a还包括：光隔离件(图中未示出)，所述光隔离件位于相邻楔形镜131之间。在每个所述楔形镜131上通过涂墨处理以形成所述光隔离件，能够优化杂散光问题，即相邻发光元件121因距离较近，光束可能进入相邻发光元件对应的楔形镜131，经所述楔形镜131偏折而出射后所形成的杂散光问题。

继续参考图3和图5，本实用新型一些实施例中，在垂直所述透镜组151的主光轴的平面内，所述光源120中多个所述发光元件121对称设置；在垂直所述透镜组151的主光轴的平面内，与所述发光元件121配对的楔形镜131也对称设置。具体的，所述对称设置包括镜像对称或轴向对称。

具体的一些实施例中，所述光发射模块100a所应用的激光雷达为车载激光雷达，在所述电路板110表面，多个所述发光元件121以水平面为对称面镜像对称；在垂直所述透镜组151的主光轴的平面内，所配对的楔形镜131也以水平面为对称面镜像对称。

还需要说明的是，所述偏折单元130中，不同楔形镜131的楔形角相等，不同楔形镜131的材料的折射率不相等。本实用新型其他实施例中，也可以将多个楔形镜设置为相同材料，并通过不同大小的楔形角实现不同的偏折角度。

参考图6，示出了本实用新型用于激光雷达的光发射模块另一实施例的偏折单元的剖面结构示意图。

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，不同楔形镜231的材料的折射率相等，所述楔形镜231与所述透镜组151的主光轴之间距离越大，所述楔形镜231的楔形角越大。如图6所示的一些具体实施例中，沿垂直所述透镜组的主光轴的方向，多个楔形镜231的楔形角呈等差数列。

采用相同材料制造所述偏折单元230中的多个楔形镜231，通过设置不同大小的楔形角，实现不同位置发光元件所发射探测光偏折角度的不同，不仅能够有效降低制造成本，而且还能够拓展制造材料可选范围，以及拓展制造工艺选择范围，尤其是当采用注塑或纳米压印工艺形成多个所述楔形镜231时，能够实现批量化制造，从而能够进一步节约生产成本。

如图6所示，本实用新型一些实施例中，所述偏折单元230的多个楔形镜231为一体结构，也就是说，所述偏折单元230的多个楔形镜231之间一体相连，没有明显界限。多个所述楔形镜231一体相连，即将多个所述楔形镜231集成为一阵列，便于所述偏折单元230的生产与集成。当然本实用新型其他实施例中，如图4所示，所述偏折单元的多个楔形镜之间也可以相互分离。

此外，与前述实施例另一不同之处在于，本实用新型一些实施例中，所述多个发光元件(图中未示出)与1个所述楔形镜231相配对。具体的一些实施例中，所述光源包括多个发光元件组，所以同一发光元件组的多个发光元件与同一楔形镜231相配对。

由于一些实施例中，同一发光元件组的多个发光元件集成于同一激光芯片，使与同一楔形镜231相配对的发光元件属于同一发光元件组，能有效简化所述偏折单元的结构，并且简化所述光发射模块的结构。

此外，本实用新型另一些实施例中，如图7所示，所述偏折单元330包括：多个楔形镜组332，所述楔形镜组332具有多个所述楔形镜331，所述楔形镜组332中的多个楔形镜331为一体结构。此外，图7所示的一些实施例中，所述光发射模块还包括光隔离件334，所述光隔离件334位于相邻楔形镜组332之间。具体的，所述偏折单元330分为多段，每段为一个楔形镜组332，相邻楔形镜组332之间具有光隔离件334，以抑制不同楔形镜组之间发生串扰。

需要说明的是，图7所示的一些实施例中，所述偏折单元330中楔形镜组332可以为一体结构，还可以为分体结构，即各个楔形镜组332之间可以一体相连，也可以分离设置，只要保证同一楔形镜组332能够与同一发光元件组配对即可。

需要说明的是，一些实施例中，所述光发射模块具有多个发光元件组，同一发光元件组的多个发光元件集成于同一激光芯片；所述光发射模块的多个发光元件组与所述偏折单元330的多个楔形镜组332一一配对，即每个激光芯片分配一个一体结构的楔形镜组。与发光元件121与楔形镜131一一配对的设置方式相比，多个发光元件组与多个楔形镜组一一配对，能够有效提高装配效率，降低装配难度，有利于批量化生产。

还需要说明的是，前述实施例中，所述发光元件与所述楔形镜一一配对。本实用新型另一些实施例中，所述发光元件和所述楔形镜之间也可以采用其他配对方式。如图8所示，多个所述发光元件421与1个所述楔形镜431相配对，或者包括多个所述发光元件421的1个发光元件组与1个所述楔形镜431相配对。具体的，图8所示的一些具体实施例在，4个所述发光元件421与1个所述楔形镜431相配对，即4个所述发光元件421所发射的探测光经同一所述楔形镜431偏折。

需要说明的是，一些实施例中，如图5所示，不同发光元件列的发光元件组交错设置的方式。这种排布方式仅为一示例。其他一些实施例中，一发光元件列的多个所述发光元件组中至少部分的发光元件与相邻发光元件列的多个所述发光元件组中至少部分的发光元件沿所述第二方向交错设置。具体的，沿所述第二方向Y，某一发光元件列中发光元件组的发光元件位于其相邻发光元件列中发光元件组的2个发光元件之间。

如图9所示的一些具体实施例中，所述光发射模块包括：发光元件列522a和发光元件列522b，所述发光元件列522a和所述发光元件列522b沿第一方向X相邻设置，即所述发光元件列522a和所述发光元件列522b之间并未设置其他发光元件或发光元件列。所述发光元件列522a和所述发光元件列522b分别包括多个发光元件组523，每个所述发光元件组523包括多个发光元件521。

所述发光元件列522a的多个发光元件组523中至少部分的发光元件521和所述发光元件列522b的多个发光元件组523中至少部分的发光元件521沿所述第二方向Y交错设置，也就是说，沿所述第二方向Y，所述发光元件列522a内的发光元件组523中的发光元件521位于所述发光元件列522b的发光元件组523中相邻的2个发光元件521之间，同样地，所述发光元件列522b内的发光元件组523中的发光元件521位于所述发光元件列522a的发光元件组523中相邻的2个发光元件521之间。

需要说明的是，图9中以虚线示出了沿所述第二方向Y，所述发光元件列522a内的发光元件组523中的发光元件521的位置，图9中以点虚线示出了沿所述第二方向Y，所述发光元件列522b内的发光元件组523中的发光元件521的位置。

相应的，本实用新型还提供一种激光雷达。

参考图10，示出了本实用新型激光雷达一实施例的功能框图。结合参考图3和图4，示出了图10所示激光雷达实施例中光发射模块的结构示意图。

所述激光雷达包括：光发射模块100a，所述光发射模块100a包括：电路板110；光源120，所述光源120位于所述电路板110表面，所述光源120包括多个发光元件121，所述发光元件121沿垂直所述电路板110表面的方向发射探测光；偏折单元130，所述偏折单元130包括多个楔形镜131，不同楔形镜131偏折不同发光元件121发射的探测光以入射至同一透镜组151；光学模块100b，所述光学模块100b包括所述透镜组151，所述光学模块100b传输所述探测光以出射；出射的所述探测光被障碍物反射形成回波光；光接收模块100c，所述光接收模块100c适宜于接收所述回波光。

具体的一些实施例中，所述光发射模块100a为本实用新型的光发射模块。所述光发射模块的具体技术方案，参考前述光发射模块的实施例，本实用新型在此不再赘述。

所述光学模块100b包括所述透镜组151。所述光学模块100b传输所述探测光，并在传输所述探测光的过程中对所述探测光进行准直、整形等形状调整。如图10所示的一些实施例中，所述激光雷达还包括：扫描模块100d，所述扫描模块100d位于所述探测光的光路中所述光学模块100b的下游位置，以及位于所述回波光的光路中所述光学模块100b的上游位置。

所述扫描模块100d改变所述探测光的出射方向以实现对整个视场的扫描。

本实用新型一些实施例中，所述扫描模块100d使经过光学模块100b传输的探测光沿第一方向X扫描。具体的，所述扫描模块100d包括反射面，所述探测光经所述反射面反射以实现出射。所述反射面绕沿第二方向设置的转轴转动，以使经所述反射面反射的探测光改变传播方向，从而对激光雷达周围环境进行扫描，其中第二方向垂直所述第一方向。具体的，所述激光雷达为车载激光雷达，所述第一方向X为水平方向，即所述反射面绕沿竖直方向设置的转轴转动。

具体的，所述扫描模块100d包括扫描镜，所述扫描镜的反射面绕垂直所述水平方向的转轴转动，即所述扫描镜在水平方向进行扫描。其中，所述扫描镜可以为振镜、摆镜、电流计镜和多面转镜中的至少一种。

所述光接收模块100c对回波光的光信号进行光电转换。具体的，所述光接收模块100c包括多个探测元件，以进行光电转换。

需要说明的是，障碍物253(如图11所示)反射所形成的回波光被所述扫描模块100d和光学模块100b接收并传输至所述光接收模块100c。

需要说明的是，本实用新型一些实施例中，所述光学模块100b的透镜组151还适宜于将所述回波光传输至所述光接收模块100c，即所述激光雷达的光发射模块和光接收模块共用同一透镜组151。

本实用新型另一些实施例中，如图11所示，所述光发射模块200a的偏折单元将不同发光元件发射的探测光21偏折至的透镜组为发射透镜组251，所述光学模块(图中未标示)还包括接收透镜组252，所述接收透镜组252适宜于传输所述回波光22至所述光接收模块200c，即所述激光雷达的光发射模块和光接收模块各有一透镜组。

综上，所述偏折单元包括多个楔形镜，不同楔形镜偏折不同发光元件发射的探测光以入射至同一透镜组。利用不同楔形镜偏折不同发光元件发射的探测光以入射至同一透镜组，能够以更小尺寸的偏折单元实现光束偏折，特别是能够减小偏折单元在垂直光束方向上的尺寸，从而能够有效减小激光雷达的高度，有利于激光雷达尺寸和成本的减小。

而且，一发光元件列的多个所述发光元件组与相邻发光元件列的多个所述发光元件组沿所述第二方向交错设置；或者，一发光元件列的多个所述发光元件组中至少部分的发光元件与相邻发光元件列的多个所述发光元件组中至少部分的发光元件沿所述第二方向交错设置。通过发光元件的交错排列，不仅能够提高在电路板上发光元件密度，提高探测分辨率，还能够减小光源尺寸，特别是减小电路板尺寸，有利于减小激光雷达高度和成本。

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 (22)

1.一种用于激光雷达的光发射模块，其特征在于，包括：

电路板；

光源，所述光源位于所述电路板表面，所述光源包括多个发光元件，所述发光元件沿垂直所述电路板表面的方向发射探测光；

偏折单元，所述偏折单元包括多个楔形镜，不同楔形镜偏折不同发光元件发射的探测光以入射至同一透镜组。

2.如权利要求1所述的光发射模块，其特征在于，所述多个发光元件中至少1个发光元件与所述多个楔形镜中1个所述楔形镜配对。

3.如权利要求1所述的光发射模块，其特征在于，所述光源包括：多个沿第一方向排列的发光元件列，所述发光元件列包括多个沿第二方向排列的发光元件组，所述发光元件组包括多个所述发光元件，所述第二方向垂直所述第一方向。

4.如权利要求3所述的光发射模块，其特征在于，一发光元件列的多个所述发光元件组与相邻发光元件列的多个所述发光元件组沿所述第二方向交错设置。

5.如权利要求3所述的光发射模块，其特征在于，一发光元件列的多个所述发光元件组中至少部分的发光元件与相邻发光元件列的多个所述发光元件组中至少部分的发光元件沿所述第二方向交错设置。

6.如权利要求3所述的光发射模块，其特征在于，同一发光元件组的多个发光元件与同一楔形镜配对。

7.如权利要求1所述的光发射模块，其特征在于，还包括：驱动单元，所述驱动单元位于所述电路板表面，所述驱动单元适宜于与所述发光元件电连接以驱动所述发光元件发射探测光。

8.如权利要求7所述的光发射模块，其特征在于，所述驱动单元包括：多个驱动子单元，多个所述驱动子单元与多个发光元件组一一对应。

9.如权利要求1所述的光发射模块，其特征在于，所述楔形镜包括楔形棱镜；

或者，探测光入射所述楔形镜的表面和探测光出射所述楔形镜的表面中至少1个为曲面。

10.如权利要求1所述的光发射模块，其特征在于，所述偏折单元中所有楔形镜为一体结构；

或者，所述偏折单元中，多个所述楔形镜分成多个楔形镜组，各楔形镜组中的多个所述楔形镜为一体结构。

11.如权利要求10所述的光发射模块，其特征在于，还包括：光隔离件，所述光隔离件位于相邻楔形镜或相邻楔形镜组之间。

12.如权利要求1所述的光发射模块，其特征在于，不同楔形镜的楔形角相等，不同楔形镜的材料的折射率不相等。

13.如权利要求1所述的光发射模块，其特征在于，不同楔形镜的材料的折射率相等，与所述透镜组的主光轴之间距离越大，所述楔形镜的楔形角越大。

14.如权利要求13所述的光发射模块，其特征在于，沿垂直所述透镜组的主光轴的方向，多个楔形镜的楔形角呈等差数列。

15.如权利要求1所述的光发射模块，其特征在于，所述偏折单元与所述光源之间的距离使每个所述发光元件发射的探测光均直接入射至所述偏折单元。

16.如权利要求15所述的光发射模块，其特征在于，所述偏折单元和所述光源之间的最大距离根据所述发光元件的发光面的尺寸、相邻所述发光元件的发光面中心之间的距离和所述探测光的发散角确定。

17.如权利要求1所述的光发射模块，其特征在于，在垂直所述透镜组的主光轴的平面内，所述光源中多个所述发光元件对称设置；

在垂直所述透镜组的主光轴的平面内，多个所述楔形镜对称设置。

18.如权利要求17所述的光发射模块，其特征在于，所述对称设置包括镜像对称或轴向对称。

19.一种激光雷达，其特征在于，包括：

光发射模块，所述光发射模块包括：电路板；光源，所述光源位于所述电路板表面，所述光源包括多个发光元件，所述发光元件沿垂直所述电路板表面的方向发射探测光；偏折单元，所述偏折单元包括多个楔形镜，不同楔形镜偏折不同发光元件发射的探测光以入射至同一透镜组；

光学模块，所述光学模块包括所述透镜组，所述光学模块传输所述探测光以出射；出射的所述探测光被障碍物反射形成回波光；

光接收模块，所述光接收模块适宜于接收所述回波光。

20.如权利要求19所述的激光雷达，其特征在于，还包括：扫描模块，所述扫描模块位于所述探测光的光路中所述光学模块的下游位置。

21.如权利要求20所述的激光雷达，其特征在于，所述扫描模块使经过光学模块传输的探测光沿第一方向扫描。

22.如权利要求21所述的激光雷达，其特征在于，所述激光雷达为车载激光雷达，所述第一方向为水平方向。