光学整形模组及激光雷达装置、系统的制作方法

本申请涉及光学，具体而言，涉及一种光学整形模组及激光雷达装置、系统。

背景技术：

1、目前，线光斑发射系统和一维旋转扫描镜的组合(简称“转镜方案”)是激光雷达发射端的主流方案之一，激光雷达发射端模组出射的近场光斑尺寸决定了旋转扫描镜工作面的尺寸，而转镜方案的旋转扫描镜体积约占整个激光雷达体积的50％以上，因此减小发射端模组出射的近场光斑尺寸，同时保证远场的光斑形态，是影响激光雷达小型化这一重要指标的关键因素。

2、目前发射端的光学方案是形成一条慢轴均匀的线光斑，此方案的一个主要问题是在旋转扫描镜工作面处，光斑尺寸过大，因此需要大尺寸旋转扫描镜来兼容，这样会导致激光雷达整体体积过大。常规的解决思路是在光学方案后端加一个成像镜组以解决工作面处光斑尺寸过大的问题，但由于成像镜组需使用多片镜片消除像差，且全部为柱镜，装调困难，成本高，体积也较大，受限于激光雷达的成本和体积要求，此种方案不能被接受。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种光学整形模组及激光雷达装置、系统，能够压缩工作面处的光斑尺寸，减小激光雷达装置的体积。

2、本申请的实施例是这样实现的：

3、本申请的一方面，提供一种光学整形模组，所述光学整形模组被配置为对接收的入射光在第一方向的光束进行压缩和匀化；

4、所述光学整形模组设置为分立元件，包括第一方向压缩模块和第一方向匀化模块，所述第一方向压缩模块包括至少一个第一方向压缩透镜，被配置为压缩所述第一方向的光束，所述第一方向匀化模块包括至少一个第一方向匀化镜，被配置为匀化所述第一方向的光束，所述第一方向压缩模块位于所述第一方向匀化模块的出光侧和/或入光侧；

5、或者，所述光学整形模组设置为一体元件，所述一体元件包括入射面和出射面，所述入射面和/或所述出射面被配置为压缩和匀化所述第一方向的光束。

6、光学整形模组，能够压缩第一方向的近场光斑尺寸，可以在保持相同远场光斑的前提下，压缩近场工作面处的光斑尺寸，在和旋转扫描镜配合使用时，减小旋转扫描镜的体积，进而减小激光雷达装置的体积；同时还能得到和单独匀化镜相同远场光斑的低成本，以适应小型化光学场景的需求。

7、在一个可能的实现中，所述第一方向压缩模块包括至少两个第一方向压缩透镜，至少两个所述第一方向压缩透镜同时设置于所述第一方向匀化模块的同一侧，或者，至少两个所述第一方向压缩透镜分别设置于所述第一方向匀化模块的两侧。

8、在一个可能的实现中，所述第一方向压缩透镜为柱镜，所述柱镜的入射面或出射面在所述第一方向设置为凸面。

9、在一个可能的实现中，所述第一方向压缩透镜为楔形镜，所述楔形镜的入射面或出射面在所述第一方向设置为楔形面。

10、在一个可能的实现中，所述第一方向匀化镜为微柱面阵列透镜。

11、在一个可能的实现中，所述柱镜为球柱面镜或非球柱面镜。

12、上述不同的面型均可在出射面形成不同类型的折射面，以压缩光束。

13、在一个可能的实现中，所述光学整形模组设置为一体元件时，所述入射面和所述出射面在第一方向分别设置为凸面和微阵列，或者，所述入射面或所述出射面在第一方向设置为凸面且在所述凸面上设置微阵列。

14、在一个可能的实现中，所述光学整形模组设置为一体元件时，所述入射面和所述出射面在第一方向分别设置为楔形面和微阵列，或者，所述入射面或所述出射面在第一方向设置为楔形面且在所述楔形面上设置微阵列。

15、上述不同的面型均可在出射面形成不同类型的折射面，以压缩和匀化光束。

16、本申请的第二个方面，提供一种激光雷达装置，包括激光光源，以及设置在所述激光光源出光侧的上述的光学整形模组。

17、本申请的第三个方面，提供一种激光雷达系统，包括上述的激光雷达装置。

18、本申请的有益效果包括：本申请实施例提供的光学整形模组及激光雷达装置、系统，激光光源发射的光束经过光学整形模组时，光学整形模组对第一方向的光束进行压缩和匀化，光学整形模组可以分体设置，其包括至少第一方向压缩模块和第一方向匀化模块，第一方向压缩模块位于第一方向匀化模块的出光侧和/或入光侧；也可以一体设置，其入射面和/或出射面被配置为压缩和匀化第一方向的光束。通过光学整形模组，能够压缩第一方向的近场光斑尺寸，可以在保持相同远场光斑的前提下，压缩近场工作面处的光斑尺寸，在和旋转扫描镜配合使用时，减小旋转扫描镜的体积，进而减小激光雷达装置的体积；同时还能得到和单独匀化镜相同远场光斑的低成本，以适应小型化光学场景的需求。

技术特征：

1.一种光学整形模组，其特征在于，所述光学整形模组被配置为对接收的入射光在第一方向的光束进行压缩和匀化；

2.根据权利要求1所述的光学整形模组，其特征在于，所述第一方向压缩模块包括至少两个第一方向压缩透镜，至少两个所述第一方向压缩透镜同时设置于所述第一方向匀化模块的同一侧，或者，至少两个所述第一方向压缩透镜分别设置于所述第一方向匀化模块的两侧。

3.根据权利要求1或2所述的光学整形模组，其特征在于，所述第一方向压缩透镜为柱镜，所述柱镜的入射面或出射面在所述第一方向设置为凸面。

4.根据权利要求1或2所述的光学整形模组，其特征在于，所述第一方向压缩透镜为楔形镜，所述楔形镜的入射面或出射面在所述第一方向设置为楔形面。

5.根据权利要求1或2所述的光学整形模组，其特征在于，所述第一方向匀化镜为微柱面阵列透镜。

6.根据权利要求3所述的光学整形模组，其特征在于，所述柱镜为球柱面镜或非球柱面镜。

7.根据权利要求1所述的光学整形模组，其特征在于，所述光学整形模组设置为一体元件时，所述入射面和所述出射面在所述第一方向分别设置为凸面和微阵列，或者，所述入射面或所述出射面在所述第一方向设置为凸面且在所述凸面上设置微阵列。

8.根据权利要求1所述的光学整形模组，其特征在于，所述光学整形模组设置为一体元件时，所述入射面和所述出射面在所述第一方向分别设置为楔形面和微阵列，或者，所述入射面或所述出射面在所述第一方向设置为楔形面且在所述楔形面上设置微阵列。

9.一种激光雷达装置，其特征在于，包括激光光源，以及设置在所述激光光源出光侧的权利要求1至8任一项所述的光学整形模组。

10.一种激光雷达系统，其特征在于，包括如权利要求9所述的激光雷达装置。

技术总结本申请提供一种光学整形模组及激光雷达装置、系统，涉及光学技术领域，光学整形模组被配置为对接收的入射光在第一方向的光束进行压缩和匀化；光学整形模组设置为分立元件，包括第一方向压缩模块和第一方向匀化模块，第一方向压缩模块包括至少一个第一方向压缩透镜，被配置为压缩第一方向的光束，第一方向匀化模块包括至少一个第一方向匀化镜，被配置为匀化第一方向的光束，第一方向压缩模块位于第一方向匀化模块的出光侧和/或入光侧；或者，光学整形模组设置为一体元件，一体元件包括入射面和出射面，入射面和/或出射面被配置为压缩和匀化第一方向的光束。压缩近场工作面处的光斑尺寸，减小配合使用的旋转扫描镜的体积，适应小型化场景需求。技术研发人员：冯亮,种洪涛,陈旭阳,李勇受保护的技术使用者：西安炬光科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/27