[发明专利]光学整形模组、装置及激光雷达系统

说明书

本申请提供一种光学整形模组、装置及激光雷达系统，涉及光学技术领域。包括准直模块和整形模块，准直模块被配置对激光光源发射的激光光束在快轴和慢轴方向上进行准直形成准直光束；整形模块被配置为对准直光束的慢轴方向整形，使得整形后的光束在慢轴方向上的角空间范围内的能量呈高斯分布。可基于多通道EEL芯片(有源区较大)，且原始能量分布为“火山口”式，通过本申请的光学整形模组，实现慢轴呈高斯分布的均匀线光斑，可配合转镜、MEMS等实现二维扫描，实现激光雷达测距。实现高斯分布可有效利用激光发射能量，对激光雷达探测的核心区域(中部)实现更远的探测距离，快速实现方案升级。

技术领域

本申请涉及光学技术领域，具体而言，涉及一种光学整形模组、装置及激光雷达系统。

背景技术

随着光学技术的发展和应用，激光雷达被应用于各种探测领域，例如汽车自动驾驶探测技术领域、导航定位技术领域、工程测距技术领域等。

在汽车自动驾驶探测技术领域，现有技术大部分都是基于快轴做光学整形设计，以获得满足激光雷达应用需求的线光斑。然而，随着汽车自动驾驶技术的发展，如何在汽车行驶的方向获得更远的探测距离同时又兼顾较大的探测角度范围，成为目前本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种光学整形模组、装置及激光雷达系统，旨在解决现有技术中无法同时满足探测距离远且探测角度大的技术问题。本申请实施例提供的光学整形模组，能够实现慢轴呈高斯分布的均匀线光斑。

本申请的实施例是这样实现的：

本申请的一方面，提供一种光学整形模组，包括准直模块和整形模块，所述准直模块被配置对激光光源发射的激光光束在快轴和慢轴方向上进行准直形成准直光束；所述整形模块被配置为对所述准直光束的慢轴方向整形，使得整形后的光束在慢轴方向上的角空间范围内的能量呈高斯分布。

光源采用激光光源，激光光源发射激光光束，准直模块对激光光束进行准直，形成准直光束；准直时，准直模块同时对快轴方向和慢轴方向准直。形成的准直光束再通过整形模块，整形模块对准直光束的慢轴方向整形，实现慢轴光斑能量分布呈高斯分布，可形成均匀的线光斑。

在一个可能的实现中，所述准直模块被配置为单非球面透镜或准直透镜组，所述单非球面透镜为双凸单透镜或者平凸单透镜。

采用单非球面透镜实现准直时，系统成本低，装调简单。采用准直透镜组准直时，能适应更严苛的系统体积要求。

在一个可能的实现中，所述整形模块被配置为柱面镜组或微柱面阵列透镜。

均由柱面镜组成的整形模块成本相对较低，采用微柱面阵列透镜，对LD慢轴发散角的变动不敏感，整形后的慢轴光束发散角不会随LD慢轴发散角的变动改变。

在一个可能的实现中，所述整形模块被配置为柱面镜组和微柱面阵列透镜。

柱面镜组和微柱面阵列透镜同时设置时，准直光束依次通过柱面镜组和微柱面阵列透镜，对准直光束的慢轴方向整形，实现慢轴光斑能量分布呈高斯分布，整形效果成倍呈现。

在一个可能的实现中，通过设置所述柱面镜组种各个透镜的曲率和透镜之间的距离，不同出瞳高度上的光束有不同的发散角光束密度，使得整形后的光束在慢轴方向上的角空间范围内的能量呈高斯分布。

利用系统的像差，通过控制柱面镜组中柱面镜的曲率和各柱面镜之间的距离，增大系统的球差，以使系统不同出瞳高度上的光线有不同的发散角光线密度，使得成像呈弥散斑，最终使得整个光束在角空间范围内达到高斯分布。

在一个可能的实现中，通过设置所述微柱面阵列透镜的面型，使得通过每个微柱面的子光束在慢轴方向上角空间范围内的能量呈高斯分布。

不同的微柱面阵列透镜的面型，可适应不同多样化的需求，满足慢轴光斑能量分布呈高斯分布。