阅读说明：本技术 准直装置、激光雷达发射系统和激光雷达收发系统 (Collimating device, laser radar transmitting system and laser radar transmitting and receiving system ) 是由 不公告发明人 于 2020-07-29 设计创作，主要内容包括：本申请涉及一种准直装置、激光雷达发射系统和激光雷达收发系统,其中一种准直装置,包括移动反射器件,反射来自激光发射器的探测激光并形成反射激光；移动反射器件可相对于激光发射器进行移动,并调整反射激光相对于移动反射器件的反射角；准直投影镜头,对反射激光进行准直,并将准直后的反射激光投射至目标区域。通过反射装置将激光发射器发射的、未经准直的探测激光反射至准直投影镜头处,准直投影镜头接收未经的探测激光,并对其进行准直,且将准直后的反射激光投射到目标区域,移动反射器件只需进行小范围的移动即可实现激光的准直出射,从而可降低对移动反射器件的要求,进而可降低准直装置的体积,并减小准直装置的整体成本。(The application relates to a collimating device, a laser radar transmitting system and a laser radar receiving and transmitting system, wherein the collimating device comprises a movable reflecting device, a laser receiving device and a laser transmitting device, wherein the movable reflecting device reflects detection laser from a laser transmitter and forms reflected laser; the movable reflecting device can move relative to the laser emitter, and the reflecting angle of the reflected laser relative to the movable reflecting device is adjusted; and the collimation projection lens is used for collimating the reflected laser and projecting the collimated reflected laser to a target area. The detection laser which is emitted by the laser emitter and is not collimated is reflected to the collimating projection lens through the reflecting device, the collimating projection lens receives the detection laser which is not collimated, the detection laser is collimated, the collimated reflection laser after being collimated is projected to a target area, the collimating emitting of the laser can be realized only by moving the reflecting device in a small range, the requirement for moving the reflecting device can be lowered, the size of the collimating device can be further reduced, and the overall cost of the collimating device is reduced.)

准直装置、激光雷达发射系统和激光雷达收发系统

技术领域

本申请涉及光电信息技术领域，特别是涉及一种准直装置、激光雷达发射系统和激光雷达收发系统。

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。传统的激光雷达系统可如图1所示，激光雷达发射系统直接发射一束经透镜准直处理的激光，棱镜对激光进行反射，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。棱镜的旋转带动激光移动，从而可实现扫描探测的目的。探测范围内的物体对激光进行反射，反射光经棱镜被传导至接收机中，从而完成激光收发。

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：传统技术中，对出射至反射装置的激光的准直度具有较高要求，需要设计复杂的出射光路以实现高准直度的出射激光，存在体积大的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够降低出射光路复杂度和减小发射机体积的准直装置、激光雷达发射系统和激光雷达收发系统。

为了实现上述目的，本申请实施例提供了一种准直装置，包括：

移动反射器件，移动反射器件反射来自激光发射器的探测激光，并形成反射激光；移动反射器件可相对于激光发射器进行移动，并调整反射激光相对于移动反射器件的反射角；

准直投影镜头，准直投影镜头对反射激光进行准直，并将准直后的反射激光投射至目标区域。

在其中一个实施例中，移动反射器件包括反射镜和驱动模块；驱动模块连接反射镜；

驱动模块带动反射镜进行旋转。

在其中一个实施例中，反射镜为多面体结构。

在其中一个实施例中，准直投影镜头包括像点位置补偿镜组和准直镜组；

移动反射器件、像点位置补偿镜组和准直镜组依次设置。

在其中一个实施例中，准直镜组为一体化透镜结构；

或者

准直镜组包括透镜组；透镜组包括至少2个透镜。

在其中一个实施例中，移动反射器件为MEMS透镜。

在其中一个实施例中，移动反射器件为旋转棱镜。

在其中一个实施例中，准直投影镜头为一体化结构。

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准直装置；

激光发射器发射探测激光；

准直装置设置在探测激光的传播路径上；准直装置对探测激光进行反射，得到反射激光，并将准直后的反射激光投射至目标区域。

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

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准直装置，包括移动反射器件和准直投影镜头，移动反射器件反射来自激光发射器的探测激光，并形成反射激光；移动反射器件可相对于激光发射器进行移动，并调整反射激光相对于移动反射器件的反射角；准直投影镜头，准直投影镜头对反射激光进行准直，并将准直后的反射激光投射至目标区域。通过反射装置将激光发射器发射的、未经准直的探测激光反射至准直投影镜头处，准直投影镜头接收未经的探测激光，并对其进行准直，且将准直后的反射激光投射到目标区域，移动反射器件只需进行小范围的移动即可实现激光的准直出射，从而可降低对移动反射器件的要求，进而可降低准直装置的体积，并减小准直装置的整体成本。

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示意性结构图；

图2为一个实施例中准直装置的第一示意性结构框图；

图3为一个实施例中准直装置的第二示意性结构框图；

图4为一个实施例中反射激光在准直投影镜头的传播路径示意图；

图5为一个实施例中激光雷达发射系统的示意性结构框图。

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“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。本申请中“多个”可以为至少两个。

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。

传统的激光雷达系统可如图1所示，发射机发射经透镜准直处理的激光，在通过旋转棱镜将激光投射到探测区域内。激光对探测区域进行扫描探测，依赖于旋转棱镜的旋转角度，要求旋转棱镜应具备较大的旋转角度，使得旋转棱镜反射面大，增加了旋转棱镜的整体体积，进而增加了激光雷达发射系统的体积和成本。同时，激光的扫描角度依赖于旋转棱镜的旋转角度，然而旋转棱镜的旋转速度一般较慢，降低了激光雷达系统的扫描速度。

而本申请通过反射装置将激光发射器发射的、未经准直的探测激光反射至准直投影镜头处，准直投影镜头接收未经的探测激光，并对其进行准直，且将准直后的反射激光投射到目标区域，移动反射器件只需进行小范围的移动即可实现激光的准直出射，从而可降低对移动反射器件的要求，进而可降低准直装置的体积，并减小准直装置的整体成本。

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2所示，提供了一种准直装置，包括：

移动反射器件110，移动反射器件110反射来自激光发射器的探测激光，并形成反射激光；移动反射器件110可相对于激光发射器进行移动，并调整反射激光相对于移动反射器件110的反射角；

准直投影镜头120，准直投影镜头120对反射激光进行准直，并将准直后的反射激光投射至目标区域。

具体地，准直装置包括移动反射器件110和准直投影镜头120。其中，移动反射器件110可设置在探测激光的传播路径上，并用于对激光发射器发射的探测激光进行反射，本申请中，经移动反射器件110反射的探测激光为反射激光。

移动反射器件110可相对于激光发射器进行移动，当移动反射器件110相对于激光发射器进行移动时，探测激光入射至移动反射器件110的入射角发生改变。当探测激光入射至移动反射器件110的入射角有所调整时，反射激光相对于移动反射器件110的反射角也随之发生改变，使得反射激光入射至准直投影镜头120的入射角也发生改变，从而可对目标区域进行扫描。

请参阅图2和图3，激光发射器与地面保持相对静止，当移动反射器件110处于位置1时，探测激光的传播路径可如图2中的实线所示；当移动反射器件110处于位置2时。探测激光的传播路径可如图3中的虚线所示。

移动反射器件110相对于激光发射器进行移动的情况包括但不局限于以下任意一种或任意组合：(1)移动反射器件110相对于激光发射器进行任意方向上的平移；(2)移动反射器件110以任意轴线为旋转轴进行旋转。需要说明的是，本申请中移动反射器件110的移动方向、移动速率和移动距离均可根据实际情况以及设计需求进行确定，并不只局限于本申请所述的方案。

准直投影镜头120用于对接收到的光进行准直和投射，即未经准直的光入射到准直投影镜头120时，准直投影镜头120会对未经准直的光进行准直，并将准直后的光投射到目标区域。

需要说明的是，准直投影镜头120可以根据目标区域进行设计，例如可基于目标区域的尺寸、面积进行设计，和/或基于激光雷达发射系统与目标区域的相对位置来进行设计。

本申请中，准直投影镜头120可以通过多种实施方式进行实现，并不只局限于本申请说明书所列出的情况。准直投影镜头120的各项镜头参数均可基于实际情况以及设计需求确定，本领域技术人员可以根据激光发射系统的应用场景、设计要求和实现精度等，设计得到满足其需求的准直投影镜头120，即准直投影镜头120的镜头参数并不只局限于本申请实施例所列出的情况。

激光发射器发射未经准直的探测激光，移动反射器件110可对未经准直的探测激光进行反射，得到未经准直的反射激光。准直投影镜头120设置在反射激光的传播路径上，从而可接收未经准直的反射激光，并对未经准直的反射激光进行准直处理，且将准直后的反射激光进行透射，使得准直后的反射激光能够被透射至目标区域，从而可通过准直后的反射激光对目标区域进行探测。

准直投影镜头120具备相应的发散角，移动反射器件110只需将激光发射器在很小的范围内进行移动即可实现激光的准直出射，无需移动反射器件110进行大角度地移动，从而可降低准直装置的体积和对移动反射器件110的要求，进而可降低准直装置的成本。

当移动反射器件110相对于激光发射器进行移动时，探测激光入射至移动反射器件110的入射角发生改变，使得反射激光入射至准直投影镜头120的入射角也随之发生变化，反射激光在准直投影镜头120中的传播路径发生相应的改变，从而可通过移动移动反射器件110，将激光透射至目标区域内的不同位置，实现对目标区域的扫描。

本申请的准直装置中，通过在移动反射器件110后增加准直投影镜头120，探测激光不需要在经过移动反射器件110之前进行准直，而是通过准直投影镜头120就可以达到所需要的出射，从而可有效降低了对激光准直的要求。

上述准直装置中，包括移动反射器件110和准直投影镜头120，移动反射器件110反射来自激光发射器的探测激光，并形成反射激光；移动反射器件110可相对于激光发射器进行移动，并调整反射激光相对于移动反射器件110的反射角；准直投影镜头120，准直投影镜头120对反射激光进行准直，并将准直后的反射激光投射至目标区域。通过反射装置将激光发射器发射的、未经准直的探测激光反射至准直投影镜头120处，准直投影镜头120接收未经的探测激光，并对其进行准直，且将准直后的反射激光投射到目标区域，移动反射器件110只需进行小范围的移动即可实现激光的准直出射，从而可降低对移动反射器件110的要求，进而可降低准直装置的体积，并减小准直装置的整体成本。

在一个实施例中，提供了一种准直装置，包括：

移动反射器件110，移动反射器件110反射来自激光发射器的探测激光，并形成反射激光；移动反射器件110可相对于激光发射器进行移动，并调整反射激光相对于移动反射器件110的反射角；

准直投影镜头120，准直投影镜头120对反射激光进行准直，并将准直后的反射激光投射至目标区域。

其中，移动反射器件110包括反射镜和驱动模块；驱动模块连接反射镜；

驱动模块带动反射镜进行旋转。

具体地，移动反射器件110可以包括反射镜和驱动模块，其中，反射镜可以包括一个或者多个反射面，当反射镜包括多个反射面时，各反射面的设置方式可以根据实际情况以及设计需求确定，并不只局限于本申请说明书所列出的情况。移动反射器件110中，驱动模块连接反射镜，从而可带动反射镜进行旋转。

本申请中，反射镜的数量可以为一个或者多个，当反射镜的数量为多个时，各反射镜包括的反射面数量可以相等或者不等，同时各反射镜的反射面设置方式可以相同或者不同。

驱动模块可带动反射镜绕任意旋转轴进行转动，且驱动模块可带动反射镜旋转预设角度。其中，预设角度可以为较小的角度，移动反射器件110旋转的角度范围可以根据准直投影镜头120和目标区域进行确定。本申请中，驱动模块只需将反射镜在很小的角度范围内进行移动，即可通过准直投影镜头120实现准直出射，提高了对目标区域的扫描速度，并降低准直装置的体积。在一个示例中，驱动模块可以为电机。

进一步地，移动反射器件110可以为任意类型的旋转镜片。需要说明的是，本申请中，移动反射器件110可以通过多种实施方式进行实现，例如可以通过透镜进行实现，或者通过棱镜进行实现。移动反射器件110的各项参数均可基于实际情况以及设计需求进行确定，其实现方式并不只局限于本申请说明书所列出的情况。

在一个具体的实施例中，反射镜为多面体结构。

具体地，反射镜可以为多面体结构，从而可降低对驱动模块的要求，降低准直装置的成本。

在一个具体的实施例中，移动反射器件110为MEMS透镜。

具体地，移动反射器件110可以为MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统)透镜。

在一个具体的实施例中，移动反射器件110为旋转棱镜。

具体地，移动反射器件110可以为旋转棱镜，旋转棱镜可以包括电机和转镜，转镜连接电机，从而可在电机的驱动下进行转动。进一步地，旋转棱镜还可包括轴角编码器。需要说明的是，本申请中旋转棱镜可以为任意类型的旋转棱镜，其所包含的部件可以与本申请说明书示出的有所区别。应当理解的是，本领域技术人员可根据准直装置的应用场景、设计需求和实现精度，设计或选用满足其需求的旋转棱镜，旋转棱镜并不只局限于本申请实施例所列出的情况。

本申请中，旋转棱镜接收激光发射器发射的、未经准直的探测激光，并对探测激光进行反射，得到未经准直的反射激光，准直投影镜头120对未经准直的反射激光进行准直，并将准直后的反射激光透射至目标区域，旋转棱镜只需在很小的范围内进行移动即可实现激光的准直出射，无需移动反射器件110进行大角度地移动，降低了对旋转棱镜的旋转角度要求，从而可减小旋转棱镜反射面的面积，进而可降低准直装置的体积和成本。

上述准直装置中，移动反射器件110包括反射镜和驱动模块，驱动模块连接反射镜，驱动模块带动反射镜进行旋转，从而可占用较小的空间完成移动，进而减小了准直装置的体积。

在一个实施例中，提供了一种准直装置，包括：

移动反射器件110，移动反射器件110反射来自激光发射器的探测激光，并形成反射激光；移动反射器件110可相对于激光发射器进行移动，并调整反射激光相对于移动反射器件110的反射角；

准直投影镜头120，准直投影镜头120对反射激光进行准直，并将准直后的反射激光投射至目标区域。

其中，准直投影镜头120包括像点位置补偿镜组和准直镜组；

移动反射器件110、像点位置补偿镜组和准直镜组依次设置。

具体地，准直投影镜头120可以包括像点位置补偿镜组和准直镜组，移动反射器件110、像点位置补偿镜组和准直镜组依次设置，移动反射器件110对激光发射器发射的探测激光进行反射，像点位置补偿镜组对反射激光进行像点位置补偿，准直镜组对补偿后的反射激光进行准直，准直后的反射激光透射至目标区域内。在一个示例中，反射激光在准直投影镜头120的传播路径可如图4所示。

在一个具体的实施例中，准直镜组为一体化透镜结构。

在一个具体的实施例中，准直镜组包括透镜组；透镜组包括至少2个透镜。

具体地，准直镜组可包括透镜组，透镜组可包括至少2个透镜，各透镜的光学参数可根据准直镜组的整体入射参数和整体出射参数进行确定。通过将2个透镜进行组合，使得透镜组能够对未经准直的探测激光进行准直。本申请采用透镜组实现准直镜组，具有结构简单、光路设计简单的优点。

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130，以及上述任一实施例中的准直装置；

激光发射器130发射探测激光；

准直装置设置在探测激光的传播路径上；准直装置对探测激光进行反射，得到反射激光，并将准直后的反射激光投射至目标区域。

具体地，准直装置的结构可如上述任一实施例所示。激光发射器130可以为任意类型和/或任意数量的激光发射器130。激光发射器130可以相对于地面保持静止，准直装置中的移动反射器件110可相对于激光发射器130进行移动，当移动反射器件110相对于激光发射器130进行移动时，探测激光入射至移动反射器件110的入射角发生改变，则反射激光相对于移动反射器件110的反射角也随之发生改变，使得反射激光入射至准直投影镜头120的入射角也发生改变，从而可对目标区域进行扫描。

需要说明的是，本申请中准直装置的数量与激光发射器130的数量并不存在必然联系。

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

具体地，激光雷达发射系统的结构可参阅上述任一实施例，激光雷达发射系统中的激光发射器发射未经准直的探测激光，移动反射器件110对未经准直的探测激光进行准直，并进行反射。准直投影镜头120接收移动反射器件110反射的、未经准直的反射激光，并对其进行准直处理，将准直激光投射至目标区域。若目标区域内存在目标物，则目标物对激光雷达发射系统发射的准直激光进行反射，激光雷达接收系统可接收目标物反射的激光，并根据目标物反射的激光，得到目标物的像。

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发明专利范围的限制。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。