激光雷达、组合系统、车辆及运行组合系统的方法与流程

1.本发明涉及一种激光雷达、一种由激光雷达和照灯系统构成的组合系统、一种包括所述激光雷达或所述组合系统的车辆，以及一种运行由激光雷达和照灯系统构成的组合系统的方法。


背景技术：

2.这里的描述仅提供与本发明有关的背景信息，而不必然地构成现有技术。
3.随着汽车科技的不断革新，智能车灯和激光雷达已经发展成为便捷生活中不可缺少的技术，改善了人们的出行。目前，汽车正在向节能高效、个性化、智能化和定制化方向发展，这些给汽车照明和汽车安全带来了新的发展空间和机遇。
4.在使用中，智能车灯可以在行驶中实时表达司机的意图或导航路线辅助驾驶者行驶，能够实现投影效果的智能大灯与传感装置进行有效结合，提前警示提前采取安全措施，减少安全事故的发生。
5.激光雷达的作用是精确测量目标的位置、形状及状态，从而达到探测、识别、跟踪目标的目的。车载激光雷达可以探测行人以及路障起到及时预警的作用，其作为自动驾驶汽车的“眼睛”，是最重要的传感装置之一，并且在保证自动驾驶和智能驾驶的行车安全方面，起着不可忽视的作用。
6.智能大灯和激光雷达分属于汽车不同的子系统，这些不同子系统的相互配合，为成功实现自动驾驶和未来高度安全可靠的高级驾驶员辅助系统构建了框架，提供了最智能化的驾驶体验。但是在当前阶段，两个子系统在组成结构和工作原理方面相互独立，而且分别占用了较大的车载空间。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提出一种激光雷达、一种由激光雷达和照灯系统构成的组合系统、一种包括所述激光雷达或所述组合系统的车辆，以及一种运行由激光雷达和照灯系统构成的组合系统的方法，其能够克服现有技术中的诸多缺点，带来有益的技术效果。
8.因此，根据本发明的第一方面，提出一种激光雷达，所述激光雷达包括激光发射端和激光接收端，其中，所述激光发射端包括：
9.至少一个激光器，所述至少一个激光器用作第一光源并设置用于产生对目标物进行扫描和探测的第一激光光束；
10.所述激光接收端包括：
11.探测器，所述探测器用于获取所接收的激光信号的信息；
12.接收镜组，所述接收镜组设置用于接收并透射由目标物反射回来的第二激光光束，并将第二激光光束汇聚到探测器；和
13.分光器，所述分光器设置在从接收镜组到探测器的光路中，所述分光器能够引导第二激光光束到达探测器，并且能够引导由第二光源发射的可见光光束通过接收镜组射出
以用于实现投影、成像和/或照明。
14.根据本发明第一方面的一些实施方式，所述分光器设置成使所述第二激光光束经由分光器透射进入探测器，并使所述可见光光束经由分光器反射进入接收镜组。
15.根据本发明第一方面的一些实施方式，所述分光器设置成使所述可见光光束经由分光器透射进入接收镜组，并使所述第二激光光束经由分光器反射进入探测器。
16.根据本发明第一方面的一些实施方式，所述分光器集成在激光雷达的激光接收端的壳体中，并与所述探测器和接收镜组构成一个预装配的模块化的结构单元。
17.根据本发明第一方面的一些实施方式，所述激光雷达包括发射镜组，由所述至少一个激光器产生的第一激光光束经由所述发射镜组从激光发射端射出。
18.根据本发明第一方面的一些实施方式，所述发射镜组包括匀光器件，所述匀光器件构造为扩散器或衍射光学元件。
19.根据本发明第一方面的一些实施方式，所述发射镜组包括激光整形模块，所述激光整形模块设置用于对从发射镜组透射的第一激光光束进行整形。
20.根据本发明第一方面的一些实施方式，所述发射镜组包括准直器件，所述准直器件设置用于将从发射镜组透射的第一激光光束进行准直。
21.根据本发明第一方面的一些实施方式，所述激光发射端还包括二维的mems(micro electronic mechanical system,微机电系统)振镜，从所述至少一个激光器射出的第一激光光束投射到二维的mems振镜上，以实现在二维方向上对目标物的扫描。
22.根据本发明第一方面的一些实施方式，所述激光发射端还包括mems振镜，从所述至少一个激光器射出的第一激光光束投射到mems振镜上，以实现在一维方向上对目标物的扫描。
23.根据本发明第一方面的一些实施方式，所述激光器能够发射点状、线状或者面状激光。
24.根据本发明第一方面的一些实施方式，所述探测器为面阵探测器。
25.根据本发明第一方面的一些实施方式，所述分光器是二向色镜或者分光棱镜。
26.根据本发明第一方面的一些实施方式，在所述激光接收端中在探测器和分光器之间设有滤色片，以用于过滤激光雷达所需波长以外的光束。
27.根据本发明第一方面的一些实施方式，所述激光雷达的激光发射端还包括整形合束镜组，所述整形合束镜组设置用于对所述至少一个激光器发射的激光光束进行整形合束。
28.根据本发明第一方面的一些实施方式，所述整形合束镜组是透射式整形合束镜组或者反射式整形合束镜组。
29.根据本发明第一方面的一些实施方式，所述整形合束镜组集成在所述发射镜组中。
30.根据本发明的第二方面，提出了一种由激光雷达和照灯系统构成的组合系统，其中所述激光雷达是前述的激光雷达，其中，所述照灯系统包括用于发射可见光光束的光源，其中，所述照灯系统的用于发射可见光光束的光源用作所述第二光源，由所述照灯系统的用于发射可见光光束的光源所发射的可见光光束能够借助激光雷达的分光器引导通过激光雷达的接收镜组射出，以用于实现投影、成像和/或照明。
31.根据本发明第二方面的一些实施方式，所述第二光源是led或led矩阵。
32.根据本发明第二方面的一些实施方式，所述照灯系统是汽车的矩阵式智能大灯，所述第二光源是汽车的矩阵式智能大灯的可见光光源。
33.根据本发明的第三方面，提供了一种车辆，该车辆包括上述的激光雷达或者包括上述的组合系统。
34.通过本发明提出的激光雷达以及由激光雷达和照灯系统构成的组合系统技术方案，可以显著简化系统的组成结构，而且具有紧凑的结构形式。尤其对于汽车应用情况，显著缩小车载激光雷达系统以及汽车照灯系统占用的体积，节省汽车的装配空间。同时节省车载激光雷达系统以及汽车照灯系统的结构和组装成本，易于制造、运行和维护。由此，一方面为汽车整体外观设计留有充分的自由度，另一方面易于实现模块化和标准化单元，方便整车安装。
35.根据本发明的第四方面，提供了一种运行由激光雷达和照灯系统构成的组合系统的方法，其中在所述组合系统的激光雷达的运行过程中：
[0036]-利用至少一个激光器产生第一激光光束，以对目标物进行扫描和探测；并且
[0037]-利用接收镜组接收由目标物反射回来的第二激光光束，使第二激光光束经过设置在从接收镜组到探测器的光路中的所述分光器，并汇聚到探测器；
[0038]
在所述组合系统的照灯系统的运行过程中：
[0039]-利用所述照灯系统的第二光源发射可见光光束，使发射的可见光光束通过分光器进入所述激光雷达的接收镜组，并从所述激光雷达的接收镜组射出，用于实现投影、成像和/或照明。
[0040]
根据本发明第四方面的一些实施方式，所述由目标物反射回来的第二激光光束经由分光器透射进入探测器，并且由所述照灯系统的第二光源发射的可见光光束经由分光器反射进入接收镜组。
[0041]
根据本发明第四方面的一些实施方式，所述由目标物反射回来的第二激光光束经由分光器反射进入探测器，并且由所述照灯系统的第二光源发射的可见光光束经由分光器透射进入接收镜组。
[0042]
根据本发明第四方面的一些实施方式，所述激光雷达和所述照灯系统同时运行。
[0043]
根据本发明第四方面的一些实施方式，在所述组合系统的激光雷达的运行过程中，使所述至少一个激光器产生的第一激光光束经由发射镜组射出，以对目标物进行扫描和探测。
[0044]
通过本发明提出的运行由激光雷达和照灯系统构成的组合系统的方法，在制造、装配、系统结构以及成本方面实现前述诸多优点的同时，确保了由激光雷达和照灯系统构成的组合系统灵活、高效和可靠的运行，尤其是可以根据具体应用情景，最佳地实现所述组合系统的激光雷达和/或所述照灯系统的协调工作。
附图说明
[0045]
在附图中示出了本发明的一些示例性实施例。本文所公开的实施例和附图应被视作说明性的，而非限制性的。另外值得注意的是，为了图示清楚起见，在附图中对于部分结构细节并不是按照实际比例绘制的。
[0046]
图1是提出的激光雷达的一些实施例的光路和组成结构示意图；
[0047]
图2是如图1所示的激光雷达的一些变型方案的光路和组成结构示意图；
[0048]
图3是提出的激光雷达发射与接收的一些实施例的光路示意图；
[0049]
图4是如图3所示的激光雷达发射与接收的一些变型方案的光路示意图；
[0050]
图5是如图3所示的激光雷达发射与接收的一些变型方案的光路示意图。
具体实施方式
[0051]
下面参照具体实施例，对本发明的构思进一步详细说明。需要指出，这里列举的实施例仅仅用于清楚地阐述本发明的发明构思，而不应理解成对本发明的限制。在此涉及的激光雷达以及由激光雷达和照灯系统构成的组合系统的技术特征，只要没有违背自然规律或者技术规范，都可以在本发明构思的框架内任意组合或者替换，都在本发明的构思范围内。
[0052]
需要指出，附图示出的实施例仅作为示例用于具体和形象地解释和说明本发明的构思，其在尺寸结构方面既不必然按照比例绘制，也不构成对本发明构思的限制。在附图中，以实线箭头表示激光光束，以虚线箭头表示可见光光束。在此，实线箭头与虚线箭头仅仅用于示意性地区别激光光束和可见光光束，以清楚说明提出的技术方案。
[0053]
在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各个附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。
[0054]
通过给出的公开内容，提供一种激光雷达，所述激光雷达包括激光发射端和激光接收端。其中，所述激光发射端包括至少一个激光器。所述至少一个激光器用作第一光源并设置用于产生对目标物进行扫描和探测的第一激光光束。由激光器产生的第一激光光束从激光发射端直接射出，或者可选地经由发射镜组从激光发射端射出。所述激光接收端包括探测器、接收镜组和分光器。所述探测器用于获取所接收的激光信号的信息。所述接收镜组设置用于接收并透射由目标物反射回来的第二激光光束，并将第二激光光束汇聚到探测器上。所述分光器设置在从接收镜组到探测器的光路中，所述分光器能够引导第二激光光束到达探测器，并且能够引导由第二光源发射的可见光光束通过接收镜组射出以用于实现投影、成像和/或照明。
[0055]
在此，所述激光雷达可以是用于汽车的车载激光雷达。激光雷达以激光作为光源，发射到目标物上。目标物产生漫反射，返回的激光经过接收镜组、分光器并最终被探测器所接收，从而获取目标物的距离、方位、速度和外形等信息，实现对周围环境的三维探测。同样，用于汽车的车载激光雷达通过发射的激光光束，对汽车周围环境以及往来车辆、行人等目标物进行扫描和探测。
[0056]
在一些实施例中，第二光源可以是照灯系统的可见光光源，尤其是汽车照灯的可见光光源，特别尤其是汽车的矩阵式智能大灯的可见光光源。由此，汽车的照灯系统的可见光光束和激光雷达中从目标物反射回来的第二激光光束可以共用一个接收镜组，其中照灯系统的可见光光束可以通过激光雷达的接收镜组投影、成像和/或照明，而激光雷达反射回来的激光光束可以通过接收镜组被其探测器接收，以实现对目标物进行扫描和探测。
[0057]
通过提出的技术方案，例如可以极大程度节省车载激光雷达系统以及汽车照灯系统的结构和组装成本，同时显著缩小车载激光雷达系统以及汽车照灯系统占用的体积，节省汽车的装配空间。由此，一方面为汽车整体外观设计留有充分的自由度，另一方面易于实现模块化和标准化单元，方便整车安装。
[0058]
图1是提出的激光雷达的一些实施例的光路和组成结构示意图，其中激光雷达主要包括激光发射端1和激光接收端2。在示意性的附图中，激光发射端1和激光接收端2分别在虚线框中示出。在此，激光接收端2构造成具有双重作用的模块组件，既可以接收激光光束，用于对目标物进行扫描和探测，也可以投射可见光光束，例如用于实现投影、成像和/或照明。在此，实线箭头示意性地表示激光光束及其传播路径，虚线箭头示意性地表示可见光光束及其传播路径。
[0059]
如图1所示，激光雷达的激光发射端1例如包括激光器11和可选的发射镜组12。激光雷达的激光接收端2包括接收镜组21、分光器22和探测器24。
[0060]
在此，激光器11作为激光发生装置，用作第一光源并设置用于产生对目标物进行扫描和探测的激光光束。显然，用作第一光源的激光器11是激光雷达的组成部分。激光器可以选自固体激光器或半导体激光器等类型，例如光纤激光器。激光器11例如可以是红外光源或近红外光源。
[0061]
发射镜组12在光路中设置在激光器11下游。也就是说，第一激光光束从激光发射端1的激光器11产生后沿着光路传播，然后经过包括发射镜组12在内的其他光学元器件向外侧投射出去，以对远处目标进行扫描。
[0062]
在图1示出的实施例中，激光接收端2包括接收镜组21、分光器22和探测器24。接收镜组21沿着激光光束的传播方向设置在探测器24之前，从而接收镜组21能够接收并透射从目标物反射回来的第二激光光束，并将反射回来的第二激光光束汇聚到激光接收端2的探测器24上。换句话说，第二激光光束经目标物反射至接收镜组21，接收镜组21导向该第二激光光束至探测器24，探测器24接收激光信号并获取相关信息。
[0063]
在此，探测器24可以采用光电型探测器或光热型探测器，例如包括雪崩光电二极管、单光子探测器或者光电倍增管。需要知道的是，探测器24包括但不限于前述类型。任何能够将激光信号转换成电信号的探测器24，均可以运用在本发明的技术方案中，本发明在此对其并没有限制。
[0064]
在本发明一些优选的实施例中，探测器24采用面阵探测器。
[0065]
如图1所示，在激光雷达的激光接收端2的探测器24到接收镜组21之间的光路中还设有分光器22。也就是说，分光器22设置在从接收镜组21到探测器24的光路中。从接收镜组21透过的第二激光光束通过分光器22的引导被探测器24接收。另外，分光器22还能够引导可见光光源3发出的作为第二光源的可见光光束。也就是说，分光器22在此具有引导可见光光束和激光光束的双重作用。
[0066]
具体而言，分光器22设置成：能够将透过接收镜组21的第二激光光束引导至探测器24中以实现对目标物的探测；并能够使作为第二光源的可见光光源3发射的可见光光束引导通过接收镜组21射出，用于实现投影、成像和/或照明。
[0067]
在一些实施例中，例如可以采用二向色镜或者分光棱镜作为分光器22。
[0068]
在此需要指出，作为第二光源的可见光光源3是不同于作为第一光源的激光器11
的光源。例如，对于车载激光雷达，第二光源可以是汽车照灯的可见光光源3，尤其是汽车的矩阵式智能大灯的可见光光源3。例如，作为第二光源的可见光光源3可以是led矩阵，尤其是白光led矩阵。
[0069]
因此，作为第二光源的可见光光源3发射的可见光光束和作为第一光源的激光器31发射后被目标物反射回来的第二激光光束实现共用一个接收镜组21，其中作为第二光源的可见光光源3发射的可见光光束利用分光器22引导通过接收镜组21射出到外部环境中，从而例如在汽车周围的探测环境中实现投影、成像和/或照明等功能。例如，可见光光源3发射的可见光光束经过接收镜组21后，实现汽车智能大灯的照明、指示和警告等功能。作为第一光源的激光器31发射后被目标物反射回来的第二激光光束透过同一个接收镜组21并利用分光器22引导后被探测器24接收，从而实现对环境或者目标物进行扫描和探测。
[0070]
通过提出的技术方案，例如简单地实现了汽车智能大灯与车载雷达探测的系统整合，通过共用接收镜组21，能够显著地节省制造、组装、运行和维护成本。同时，汽车智能大灯与车载激光雷达占用的汽车结构空间得以大大缩减，为汽车整体外观设计留有充分的自由度，同时方便安装。
[0071]
在一些实施方式中，探测器24、分光器22和接收镜组21既可以构造成一体化结构，也可以构造成分开的部件单独组装。在构造成一体化结构的情况下，能够将激光接收端2预先制成为模块化的结构单元，例如将分光器22集成在激光雷达的激光接收端2的壳体中，并与所述探测器24和接收镜组21预先制成为模块化的结构单元。一方面，这实现了在光学上精确地预先固定和对准光学元器件的光轴，另一方面，大大简化了激光接收端2在激光雷达和汽车中的组装、运行以及维护工作。
[0072]
激光雷达的激光发射端1和激光接收端2可以构造成分别单独制造并分布设置的结构单元。在一些实施例中，也可以考虑将至少一个激光发射端1和至少一个激光接收端2集成为一个构造成单独的结构单元的激光收发模块组。通过构造和布置多个激光收发模块组，能够根据需要实现激光雷达的探测视场的拼接，由此达到激光雷达更大的水平视场角，并可提高重点测试区域的探测精度。
[0073]
在此，分光器22可以集成在激光雷达的激光接收端2的壳体中，并与激光接收端2的其他零部件或者光学元器件，特别是和探测器24、接收镜组21一起构成一个预装配的模块化的结构单元。或者，也可以选择将分光器22集成在激光收发模块组的壳体中。由此能够简化激光雷达的制造、组装和光学校准过程，并降低相应费用。
[0074]
在一些可选的实施例中，作为第二光源的可见光光源3可以与激光雷达独立设置，即可见光光源3设置在激光雷达的激光接收端2的壳体外。在装配的时候，可见光光源3与激光接收端2独立安装。
[0075]
在一些可选的实施例中，作为第二光源的可见光光源3可以预先装配在激光接收端2的壳体外侧，并可通过定位、校准等方式配置好可见光光源3，以使可见光光源3发射出的可见光光束可以通过位于激光接收端2壳体内的分光器22、接收镜组21，实现投影、成像和/或照明等功能。
[0076]
在另一些可选的实施例中，第二光源也可以是激光雷达自身的组成部分，即在激光雷达中额外设置可见光光源3作为第二光源，其发出的可见光光束在射出激光接收端2后用于投影、成像和/或照明，从而在视觉上给出直观的提醒或者警告，或者仅仅用于照明。在
此情况下，第二光源也可以集成在激光雷达的激光接收端2的壳体中。
[0077]
根据具体应用场合的具体性能和结构要求，如图1所示，可以构造分光器22使得作为第一光源的激光器11发射后被目标物反射回来的第二激光光束从所述分光器22透射后进入探测器24，而作为第二光源的可见光光源3发射的可见光光束从分光器22反射进入接收镜组21并通过接收镜组21射出，从而在周围环境中实现投影、成像和/或照明等功能。
[0078]
在本发明一些可选的实施例中，激光接收端2中在探测器24和分光器22之间设有滤色片23，以用于过滤激光雷达所需波长以外的光束。例如当外界有强光照射或者有较多的其它干扰光时，这些干扰的光会随着第二激光光束经接收镜组21、分光器22到达探测器24，影响探测器24的检测精度。为此。在分光器22和探测器24之间设置滤色片23，以过滤掉外界的干扰杂光信号，使得探测器24可以精准地探测待测物信息。
[0079]
在本发明一些可选的实施例中，可以根据探测器24、可见光光源3的布置位置在合理范围内调整分光器22的放置角度，例如包括但不限于将分光器22倾斜45
°
或者60
°
进行布置。
[0080]
图2是基于图1所示的激光雷达的一些变型方案的光路和组成结构示意图。与图1示出的实施例相比，图2示出的实施例的区别在于：可以适当构造分光器22，使得作为第一光源的激光器11发射后被目标物反射回来的第二激光光束从分光器22反射进入探测器24，而作为第二光源的可见光光源3发射的可见光光束透射经过分光器22进入接收镜组21并通过接收镜组21向外射出到周围环境中，从而根据可以根据需求在周围环境中实现投影、成像和/或照明等功能。在图2中，实线箭头同样示意性地表示激光光束及其传播路径，虚线箭头示意性地表示可见光光束及其传播路径。
[0081]
通过合理利用分光器22的反射和透射光学特性，能够更加灵活地设计和实现光路结构和光学元器件布置方式，从而满足特定的应用场合和安装要求，尤其是在应用于汽车的情况下，能够有效节省和充分利用车内安装空间。
[0082]
在本发明一些可选的实施方式中，激光器11可以是面光源，即激光器11直接发射面激光，例如面射型激光器，由此从激光发射端1射出面激光用于扫描和探测。作为面光源的替代方案，激光器11也可以是点光源或者线光源，即激光器11直接发射点状光斑或者线形光斑。对于激光器11不是面光源的情况，例如为点光源或者线光源的情况，可以选择设置用于对激光器11发射的激光光束进行整形的激光整形模块，通过这种激光整形模块将激光光束例如整形成面激光。最终，从激光发射端1射出面激光，用于对目标物进行扫描和探测。
[0083]
例如，激光整形模块可以透射由激光器11发射的激光光束，并实现对激光光束的准直、匀化、整形等功能。根据不同设计功能和目的，可以使用准直、匀化、整形这三种功能的一种或多种，例如可以最终形成例如点状光斑、线状光斑或者面状光斑/面激光。例如，激光整形模块可以包括沿着光束的光轴顺序布置的准直镜和/或匀光片。
[0084]
通过设置激光整形模块，可以灵活选择和使用激光器类型和光斑形式，提高设计、制造和使用激光雷达的灵活性。因此，本发明提出的技术方案包括但不限于前述的激光器类型，而是可以使用任何能产生并发射适于进行探测和扫描的激光的装置，本发明的构思不限于在此描述的形式。
[0085]
在一些实施例中，激光整形的任务可以交给发射镜组12来完成，即激光器11发出的光束在通过发射镜组12的时候，发射镜组12会对激光器11发出激光光束进行整形，例如
整形成面阵光束，以用于待测物体的扫描和探测。
[0086]
在一些实施例中，可以在激光发射端1中设置至少一个激光器11，尤其是多个激光器11。例如对于车载激光雷达，所述至少一个激光器11整体上用作第一光源。
[0087]
在一些实施例中，激光雷达还可以包括整形合束镜组，由作为第一光源的多个激光器发射的激光光束首先射到整形合束镜组上，以对多路激光光束进行合束整形，形成一束激光。由此，一方面，提高激光的能量值，增大激光雷达的探测距离和范围；另一方面，使探测器的精度仍然可满足探测距离的要求，尤其是在增大雷达的探测距离和范围的前提下，同时保持系统体积小型化。在给出的实施例中，可以是两个激光器，还可以是更多个，根据光学性能和物理结构的需要进行选择。
[0088]
整形合束镜组可采用多种形式，例如透射式柱面镜、反射式柱面镜或者自由曲面镜等。通过使用反射式整形合束镜组，多个激光器发射的激光光束通过反射实现整形合束，因此光效更优，没有能量损失。由此，能够根据应用环境或者技术要求，提高激光光束的能量值，增大激光雷达的探测距离和范围。通过使用透射式整形合束镜组，能够获得更加优秀的光束整形效果，尤其是激光能量更加集中。
[0089]
在一些可选的实施方式中，整形合束镜组可以集成在发射镜组12中，即激光器11发出的光束在通过发射镜组12的时候，发射镜组12中相应的器件会对激光器11发出激光光束进行整形合束，形成一束激光。
[0090]
图3是本发明提出的激光雷达发射与接收的一些实施例的光路示意图。发射镜组12包括匀光器件，匀光器件根据其原理可以分为多种，例如可通过匀光器件可以把单模或者多模的激光光束转换为能量分布均匀的光斑，并且光斑的波长和形状轮廓可自己定义；或者通过在镜片表面设计微结构图案，改变通过入射激光的相位，以输出任何期望的排布或形状。匀光器件例如可以是扩散器(diffuser)或衍射光学元件(diffractive optical element，简称doe)等。
[0091]
在图3示意出的实施例中，激光器11发出的第一激光光束经过发射镜组12。可选地，例如在发射镜组12中进行整形，例如整形成成面阵光束，然后射出对目标物或待测物体进行扫描。扫描后返回的第二激光光束通过接收镜组21以及可能的其它光学器件(例如本发明中的分光器等)并最终被探测器24接收，实现目标物或待测物体的扫描和探测。
[0092]
图4是本发明提出的激光雷达发射与接收的另外一些实施例的光路示意图。可选地，发射镜组12可以包括准直器件(未示出)，通过发射镜组12中的准直器件，能够将激光器11发出的第一激光光束(点状激光)进行准直。激光发射端1可以包括二维的mems振镜13。二维的mems振镜13是能够沿两个轴做简谐振动的光学反射镜，将其设置在激光光束中位于发射镜组12下游的位置。从发射镜组12射出的第一激光光束投射到二维的mems振镜13上，以实现在二维方向上对目标物或待测物的扫描。
[0093]
在图4示意出的实施例中，激光器11发出的第一激光光束经过发射镜组12，可选地通过发射镜组12中的准直器件进行准直，然后第一激光光束投射到二维的mems振镜13上，使得可以在二维方向上对目标物进行扫描，扫描后返回的第二激光光束通过接收镜组21以及可能的其它光学器件(例如本发明中的分光器)并最终被探测器24接收，实现对目标物或待测物体的扫描和探测。
[0094]
图5是本发明提出的激光雷达发射与接收的另外一些实施例的光路示意图。可选
地，发射镜组12包括整形器件(未示出)，通过发射镜组12中的整形器件，可以将激光器11发出的第一激光光束整形成线形光束。激光发射端1还包括mems振镜14，该mems振镜14为一维振镜，并设置在激光光束中位于发射镜组12下游的位置。从发射镜组12射出的第一激光光束投射到mems振镜14上，以实现第一激光光束在一维方向上对目标物的扫描。
[0095]
在图5示意出的实施例中，激光器11发出的第一激光光束经过发射镜组12，可选地，通过发射镜组12中的整形器件整形成线形光束，然后第一激光光束投射到mems振镜14上，使得可以在一维方向上对目标物进行扫描，扫描后返回的第二激光光束通过接收镜组21和可能的其它光学器件(例如本发明中的分光器)并最终被探测器24接收，实现对目标物或待测物体的扫描和探测。
[0096]
本发明还提出一种由激光雷达和照灯系统构成的组合系统，其中激光雷达采用前述的激光雷达，其中所述照灯系统包括用于发射可见光光束的第二光源，其中所述照灯系统的用于发射可见光光束的光源用作所述第二光源，由所述照灯系统的用于发射可见光光束能够利用所述激光雷达的激光接收端2的分光器22引导通过所述激光雷达的激光接收端2的接收镜组21用于实现投影、成像和/或照明。
[0097]
在一些可选的实施方式中，所述第二光源是led或led矩阵。尤其是，所述照灯系统是汽车的矩阵式智能大灯，所述第二光源是汽车的矩阵式智能大灯的可见光光源8。
[0098]
本发明还提出一种车辆，包括前述的激光雷达，或者由激光雷达和照灯系统构成的组合系统。在此，在组合系统应用于汽车的情况下，第二光源可以是汽车照灯的可见光光源3，尤其是汽车的矩阵式智能大灯的可见光光源3。由此，对于应用于汽车的情况，汽车照灯系统的可见光光束和车载激光雷达的激光光束可以共享部分光路和光学元器件，尤其是分光器22和/或接收镜组21。其中，汽车照灯系统、尤其汽车前照灯发射的可见光光束可以在通过接收镜组21后用于投影、成像和/或照明，而返回的激光光束或者回波信号可以在通过接收镜组21后被探测器24接收，以用于对目标物或待测物进行扫描和探测。
[0099]
通过提出的由激光雷达和照灯系统构成的组合系统，尤其对于机动车、汽车等应用情况，可以极大程度节省车载激光雷达系统以及汽车照灯系统的结构空间和组装成本，显著缩小车载激光雷达系统以及汽车照灯系统占用的安装体积，节省汽车内部的装配空间。这为汽车整体外观设计留有充分的自由度，同时易于实现模块化和标准化的结构单元，方便整车安装。此外，照灯系统能够简便地采用大孔径和高光效的投影系统，并兼顾前照灯的整体照度值和探测器系统发光面的能量值，由此实现更佳的光学性能。
[0100]
在本发明的一些实施方式中，为了满足镜头小型化的设计需求，可以在合理范围内配置照灯系统和激光雷达系统的光学参数。例如可以配置照灯系统发射端与激光雷达接收端共用镜头焦距f、照灯系统的光学系统总长ttl1、激光雷达的光学系统总长ttl2之间满足以下关系：ttl1/f≤3.5且ttl2/f≤3.5。
[0101]
在本发明的一些实施方式中，为了保证激光雷达系统接收光束与照灯系统出射光束不被机构件遮挡，提升光学系统传输效率，可以在合理范围内配置照灯系统和激光雷达系统的部分光学参数。参考图1，例如可以配置共用镜头(接收镜组21)的远离分光器22一侧的第一枚镜片的最大通光口径d、照灯系统光路中最后一枚透镜靠近像面侧的最大通光口径d1、激光雷达最大接收视场角所对应的第一透镜物侧面的最大通光口径d2之间满足以下关系：d≥d1且d≥d2。
[0102]
在本发明的一些实施方式中，为了保证照灯系统光源出射光束和激光雷达接收光束均能被有效利用，提升照灯系统的出光效率和激光雷达的接收效率，可以在合理范围内配置照灯系统和激光雷达系统的部分光学参数。参考图1，例如可以配置共用光学镜头(接收镜组21)的最大视场角fov、照灯系统光源出射光束发散角θ1、激光雷达入射到探测器的视场角θ2之间满足以下关系：fov≥θ1且fov≥θ2。
[0103]
在本发明的一些实施方式中，光学镜头的光学后焦，即所述光学镜头(接收镜组21)最后一片透镜像方侧中心到成像面的中心距离bfl，与所述光学镜头的透镜组长度，即所述光学镜头第一个透镜的物方侧中心至所述光学镜头的最后一片透镜像方侧中心的距离tl之间满足以下关系：bfl/tl≥0.30。使得在小型化设计的基础上保证了较长的后焦，有利于模组的组装。而且透镜组长度tl短，结构紧凑，可以降低镜片对mtf(modulation transfer function，调制传递函数)的敏感度，提高生产良率，降低生产成本。
[0104]
本发明还提出一种运行由激光雷达和照灯系统构成的组合系统的方法，其中在所述组合系统的激光雷达的运行过程中，利用至少一个激光器11产生第一激光光束，使所述第一激光光束直接射出，或者经由发射镜组12射出，以对目标物进行扫描和探测；并且利用接收镜组21接收由目标物反射回来的第二激光光束，使第二激光光束经过设置在从接收镜组21到探测器24的光路中的所述分光器22，并汇聚到探测器24。此外，在所述组合系统的照灯系统的运行过程中，利用所述照灯系统的第二光源发射可见光光束，使发射的可见光光束通过分光器进入所述激光雷达的接收镜组21，并从所述激光雷达的接收镜组21射出，用于实现投影、成像和/或照明。
[0105]
在一些可选的实施方式中，所述由目标物反射回来的第二激光光束经由分光器22透射进入探测器24，并且由所述照灯系统的第二光源发射的可见光光束经由分光器22反射进入接收镜组21并通过接收镜组21向外射出到周围环境中，从而在周围环境中实现投影、成像和/或照明等功能。在另一些可选的实施方式中，所述由目标物反射回来的第二激光光束经由分光器22反射进入探测器24，并且由所述照灯系统的第二光源发射的可见光光束经由分光器22透射进入接收镜组21。
[0106]
所述激光雷达和所述照灯系统可以同时运行。可选地，所述激光雷达和所述照灯系统也可以根据设定程序交替运行，或者根据具体应用场景或情况，采用相互协调的运行策略。
[0107]
通过本发明提出的运行由激光雷达和照灯系统构成的组合系统的方法，在制造、装配、系统结构以及成本方面实现前述诸多优点的同时，确保了由激光雷达和照灯系统构成的组合系统灵活、高效和可靠的运行，尤其是可以根据具体应用情景，最佳地实现所述组合系统的激光雷达和/或所述照灯系统的协调工作。
[0108]
需要指出，在此提出的技术方案不仅仅局限于上述说明中的示例性的实施例，本领域技术人员可以在不脱离本发明的发明思想的前提下，对上述实施例进行多种变型和修改，而这些变型和修改均属于本发明的保护范围。