CN220626657U - 发射模组和激光雷达 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种发射模组和激光雷达，属于激光雷达技术领域。发射模组包括光源和光学组件。光学组件设置于光源的出光侧，可将光源发射的光束耦合为一条线光束。其能够在多通道的激光雷达中，减少光源的数量，从而可以降低成本和缩小体积。

Description

发射模组和激光雷达

技术领域

本实用新型涉及激光雷达技术领域，具体而言，涉及一种发射模组和激光雷达。

背景技术

激光雷达作为主动测距设备，是以发射探测光束探测目标的距离、空间位置等特征量的雷达系统。激光雷达通过向目标发射探测信号(如激光束)，然后将接收到的从目标反射回来的信号(即回波信号)与发射信号进行比较，即可获得目标的有关信息。

对于多通道的激光雷达一般是一个激光发射器对应一个接收通道，通过堆叠的方式实现，然而这种方式会导致激光雷达的成本高，且体积较大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种发射模组和激光雷达，其能够在多通道的激光雷达中，减少光源的数量，从而可以降低成本和缩小体积。

本实用新型的实施例是这样实现的：

第一方面，本实用新型提供一种发射模组，包括光源和光学组件；

所述光学组件设置于所述光源的出光侧，可将所述光源发射的光束耦合为一条线光束。

在可选的实施方式中，所述光源有多个，多个所述光源线性排布，所述光学组件设置于多个所述光源的出光侧，可将多个所述光源发射的光束耦合一条线光束。

在可选的实施方式中，多个所述光源在竖直方向呈线性排布，且间隔设置。

在可选的实施方式中，所述光学组件可将多个所述光源发射的光束耦合为至少部分在长度方向重合的一条线光束。

在可选的实施方式中，所述光学组件可将多个所述光源发射的光束耦合为完全重合的一条线光束。

在可选的实施方式中，所述光学组件包括准直镜组和匀光器件；

所述准直镜组设置于多个所述光源的出射侧，所述匀光器件设置于所述准直镜组的出光侧，多个所述光源发射的所述光束经所述准直镜组准直后再经所述匀光器件耦合为一条线光束射出。

在可选的实施方式中，所述匀光器件包括微透镜阵列，经过准直的光束，经所述微透镜阵列可耦合为一条线光束射出。

第二方面，本实用新型提供一种激光雷达，包括接收模组、反射扫描镜模组和前述实施方式中任一项所述的发射模组；

所述反射扫描镜模组和所述发射模组设置在所述激光雷达的出光光路，所述反射扫描镜组和所述接收模组设置在所述激光雷达的回反光路。

在可选的实施方式中，所述接收模组具有多个用于接收光线的通道，所述光源的数量少于所述通道的数量，且所述发射模组形成的所述线光束与所有的所述通道对应。

在可选的实施方式中，所述反射扫描镜模组包括第一反射镜、第二反射镜，振镜组件和棱镜组件；

所述发射模组、所述第一反射镜、所述振镜组件和所述棱镜组件设置在所述激光雷达的出光光路；

所述接收模组、所述第二反射镜、所述振镜组件和所述棱镜组件设置在所述激光雷达的回射光路；

所述振镜组件用于实现激光雷达的竖直方向扫描，所述棱镜组件用于实现激光雷达的水平方向扫描。

本实用新型实施例提供的发射模组和激光雷达的有益效果是，包括：

本申请通过设置光学组件，利用光学组件可以将光源发射的光束耦合为一条线光束，这样其耦合形成的一条线光束可与激光雷达的多个通道匹配，结合反射扫描镜模组，这样可以用相对少的数量的光源就可实现激光雷达更高的线束，从而可以节省成本和降低体积，且能够让激光雷达的发射模组和接收模组的装配更加简单和快捷。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的激光雷达的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的发射模组的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的发射模组的示意图。

图标:100-激光雷达；110-接收模组；120-发射模组；121-光源；122-光学组件；123-准直镜组；125-匀光器件；130-振镜组件；140-棱镜组件；150-第二反射镜；160-第一反射镜。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例

请参照图1，本实施例提供一种激光雷达100，该激光雷达100可以用于自动驾驶、辅助驾驶或车联网等领域以探测障碍物，从而实现更好地获得外部环境感知信息。

在本实施例中，激光雷达100包括发射模组120、接收模组110和反射扫描镜模组。反射扫描镜模组和发射模组120设置在激光雷达100的出光光路，反射扫描镜组和接收模块设置在激光雷达100的回反光路。激光雷达100利用发射模组120向目标发射探测信号(如激光束)，然后将接收到的从目标反射回来的信号(即回波信号)经过接收模组110接收后与发射信号进行比较，即可获得目标的有关信息，如目标距离、方位姿态、甚至形状等参数。

请参照图1，在本实施例中，反射扫描镜模组包括第一反射镜160、第二反射镜150，振镜组件130和棱镜组件140。发射模组120、第一反射镜160、振镜组件130和棱镜组件140设置在激光雷达100的出光光路。接收模组110、第二反射镜150、振镜组件130和棱镜组件140设置在激光雷达100的回射光路。振镜组件130可在竖直方向上摆动以实现激光雷达100的竖直方向扫描。而棱镜组件140可在水平方向转动可实现激光雷达100的水平方向扫描，从而可完成激光雷达100预设视场的扫描。

请参照图1和图2，在本实施例中，接收模组110具有多个通道，以实现激光雷达100的多线数。发射模组120包括光源121和光学组件122。光学组件122设置于光源121的出光侧，可将光源121发射的光束耦合为一条线光束。该条线光束与接收模组110的多个通道对应，从而使接收模块的多个通道均可分别可接收到障碍物反射的该条线束的与之对应的回波光束。

本实施例通过设置光学组件122，利用光学组件122可以将光源121发射的光束耦合为一条线光束，这样其耦合形成的一条线光束可与激光雷达100的多个通道匹配，这样可以用相对少的数量的光源121就可实现激光雷达100更高的线束，从而可以节省成本和降低体积，且能够让激光雷达100的发射模组120和接收模组110的装配更加简单和快捷。

申请人考虑到，如果采用一个光源121，会导致光束的强度弱，探测距离近的问题，且在该光源121损坏就会导致激光雷达100不能使用的情况。

为改善上述问题，在本实施例中，光源121有多个，多个光源121线性排布，光学组件122设置于多个光源121的出光侧，可将多个光源121发射的光束耦合一条线光束。

本实施例设置多个光源121利用光学组件122将多个光源121的光束耦合为一条线光束这样可以增加发射激光的强度，从而可以提高的激光雷达100的探测范围。

请参照图1和图2在本实施例中，多个光源121在竖直方向呈线性排布，且间隔设置。这样更容易形成一条线性光束。

在本实施例中，光学组件122可将多个光源121发射的光束耦合为至少部分在长度方向重合的一条线光束。

本实施例让多个光源121形成的线光束重合这样可以在其中一个光源121损坏的情况下，也不会影响激光雷达100的通道数和正常使用，从而可以提高安全性。

在本实施例中，光学组件122可将多个光源121发射的光束耦合为完全重合的一条线光束。

本实施例使多个光源121形成的线光束完全重合，这样可以使发射光束的激光较为均匀且只要多个光源121中的一个光源121是正常的激光雷达100就可正常工作。

需要说明的是，上述提到的耦合可是光学组件122将每个光源121的光束先形成为单独的线光束再叠加重合，还可以理解为直接将多个光源121的光束配置为一条线光束。

当然，在本申请的另外一些实施例中，光源121的数量也可外一个。耦合形成的线光束液可是部分重合，例如第一个光源121和第二个光源121的光束耦合形成的线光束重合。第三个光源121和第四个光源121的光束耦合形成的线光束重合。这两条光束再连接为一条线光束。还可以是第一个光源121的光束和第三个光源121耦合形成一个线光束，而第二个和第四个光源121的光束耦合形成另一个线光束，而耦合形成的两个线光束两端拼接形成了一条线光束。

请参照图1和图3，在本实施例中，光学组件122包括准直镜组123和匀光器件125；准直镜组123设置于多个光源121的出射侧，匀光器件125设置于准直镜组123的出光侧，多个光源121发射的光束经准直镜组123准直后再经匀光器件125耦合为一条线光束射出。

在本实施例中，匀光器件125包括微透镜阵列，经过准直的光束，经微透镜阵列可耦合为一条线光束射出。

由于微透镜阵列是由通光孔径及浮雕深度为微米级的透镜组成的阵列。它和传统透镜一样，最小功能单元也可以是球面镜、非球面镜、柱镜、棱镜等，同样能在微光学角度实现聚焦、成像，光束变换等功能，而且因为单元尺寸小、集成度高，使得它能构成许多新型的光学系统，完成传统光学元件无法完成的功能。其可根据需求设计实现将多个光源121的线束耦合为一条完全重合的线光束。

在本实施例中，微透镜阵列的数量为一个。当然，在本申请的另外一些实施例中也可采用多个微透镜振列来实现。

本实施例利用微透镜阵列来实现光束的耦合这样体积小，更利于激光雷达100的小型化。

当然在本实施例中，光学组件122还可利用凸透镜、凹透镜、棱镜等一些光学镜片的组合来实现将多个光源121的光束耦合为一条线光束。

当然，本实施例提供的发射模组120还可应用其他的光学设备，可见本实施例并不限定该发射模组120仅能用于激光雷达100。

还需说明的是，光源121可以与光学组件122封装为一体，也可单独设置，再组装到激光雷达100中。

综上，本实施例提供的发射模组120和激光雷达100的有益效果是，其能够减少激光雷达100中光源121的数量，且可提高激光雷达100使用的安全性。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种发射模组(120)，其特征在于，包括光源(121)和光学组件(122)；

所述光学组件(122)设置于所述光源(121)的出光侧，可将所述光源(121)发射的光束耦合为一条线光束。

2.根据权利要求1所述的发射模组(120)，其特征在于，所述光源(121)有多个，多个所述光源(121)线性排布，所述光学组件(122)设置于多个所述光源(121)的出光侧，可将多个所述光源(121)发射的光束耦合一条线光束。

3.根据权利要求2所述的发射模组(120)，其特征在于，多个所述光源(121)在竖直方向呈线性排布，且间隔设置。

4.根据权利要求2所述的发射模组(120)，其特征在于，所述光学组件(122)可将多个所述光源(121)发射的光束耦合为至少部分在长度方向重合的一条线光束。

5.根据权利要求2所述的发射模组(120)，其特征在于，所述光学组件(122)可将多个所述光源(121)发射的光束耦合为完全重合的一条线光束。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的发射模组(120)，其特征在于，所述光学组件(122)包括准直镜组(123)和匀光器件(125)；

所述准直镜组(123)设置于多个所述光源(121)的出射侧，所述匀光器件(125)设置于所述准直镜组(123)的出光侧，多个所述光源(121)发射的所述光束经所述准直镜组(123)准直后再经所述匀光器件(125)耦合为一条线光束射出。

7.根据权利要求6所述的发射模组(120)，其特征在于，所述匀光器件(125)包括微透镜阵列，经过准直的光束，经所述微透镜阵列可耦合为一条线光束射出。

8.一种激光雷达，其特征在于，包括接收模组(110)、反射扫描镜模组和权利要求1-7中任一项所述的发射模组(120)；

所述反射扫描镜模组和所述发射模组(120)设置在所述激光雷达的出光光路，所述反射扫描镜模组和所述接收模组(110)设置在所述激光雷达的回反光路。

9.根据权利要求8所述的激光雷达，其特征在于，所述接收模组(110)具有多个用于接收光线的通道，所述光源(121)的数量少于所述通道的数量，且所述发射模组(120)形成的所述线光束与所有的所述通道对应。

10.根据权利要求8所述的激光雷达，其特征在于，所述反射扫描镜模组包括第一反射镜(160)、第二反射镜(150)，振镜组件(130)和棱镜组件(140)；

所述发射模组(120)、所述第一反射镜(160)、所述振镜组件(130)和所述棱镜组件(140)设置在所述激光雷达的出光光路；

所述接收模组(110)、所述第二反射镜(150)、所述振镜组件(130)和所述棱镜组件(140)设置在所述激光雷达的回射光路；

所述振镜组件(130)用于实现激光雷达的竖直方向扫描，所述棱镜组件(140)用于实现激光雷达的水平方向扫描。