扩散单元、发射系统、激光雷达及车辆技术方案

本发明专利技术涉及激光雷达的技术领域，具体提供一种扩散单元、发射系统、激光雷达及车辆，旨在解决现有扩散单元难以将单束激光转变为面阵激光的问题。为此目的，本发明专利技术的扩散单元包括透镜，透镜包括互相相对的入射面和出射面，出射面的基面为曲面，出射面包括多个出射平面，出射平面为平面，任意两个出射平面之间的夹角大于0

【技术实现步骤摘要】
扩散单元、发射系统、激光雷达及车辆


[0001]本专利技术涉及激光雷达的
，具体提供一种扩散单元、发射系统、激光雷达及车辆。

技术介绍

[0002]激光雷达是实现自动驾驶的关键部件，激光雷达能够测绘车身周边的物体，以形成高精度的3D地图，车辆依据激光雷达测绘形成的地图进行自动驾驶。激光雷达包括发射系统和接收系统，发射系统能够向指定方向发射面阵激光，激光遇到障碍物后会反射，被接收系统接收。通过测定发射系统与目标物体之间的传播距离，分析物体表面的反射能量大小、反射波普的幅度、频率和相位等信息，从而呈现出目标物精确的三维结构信息。
[0003]激光雷达根据发射系统的不同而分为三种类型，分别为机械式激光雷达、半固态激光雷达和固态激光雷达。机械式激光雷达能够实现360
°
扫描，半固态激光雷达和固态激光雷达能够实现一定角度的扫描。半固态激光雷达和固态激光雷达的扫描角度越大，成像的范围越大，因此在半固态激光雷达和固态激光雷达的发射系统中包括扩散单元，扩散单元能够扩大激光的发射角度，以提升扫描的角度。
[0004]以半固态激光雷达为例，半固态激光雷达的发射系统包括多个激光发射器、MEMS(Micro
‑
Electro
‑
Mechanical System)微振镜和扩散单元，MEMS能够驱动微振镜进行高速的摆动，每束激光发射器对应一个MEMS微振镜，每束激光束照射至微振镜后，经过微振镜的反射形成线阵激光，线阵激光经扩散单元后能够扩大线阵激光的发散角度。激光发射器、MEMS微振镜和扩散单元产生的线阵激光阵列组合后，能够形成面阵激光。
[0005]目前常用的扩散单元包括一组或一组以上的透镜组，每组透镜组包括沿激光发射方向依次设置的凸透镜和凹透镜，凹透镜朝向凸透镜的一侧面为凹面，凹透镜远离凸透镜的一侧面为平面。射向凸透镜的激光经凸透镜后转变为平行光，再经过凹透镜后转变为扩散光，以更大的广角向外扩散。该种扩散单元的不足之处在于，难以直接将单束激光转变为面阵激光。
[0006]因此，目前亟需一种扩散单元、发射系统、激光雷达及车辆，以解决现有扩散单元难以将单束激光转变为面阵激光的问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术旨在解决上述技术问题，即，解决现有扩散单元难以将单束激光转变为面阵激光的问题。
[0008]在第一方面，本专利技术提供一种扩散单元，该扩散单元包括透镜，透镜包括入射面和出射面，出射面的基面为曲面，出射面包括多个基于基面设置的出射平面，任意两个出射平面之间的夹角大于0
°
且小于180
°
；当光束自入射面射入时，光束经透镜的折射从出射平面射出，以形成扩散的面阵光。
[0009]在上述扩散单元的具体实施方式中，入射面为平面，基面为凸面；或者，入射面和
基面均为凸面。
[0010]在上述扩散单元的具体实施方式中，入射面为平面，基面为凹面；或者，入射面和基面均为凹面。
[0011]在上述扩散单元的具体实施方式中，所有出射平面的面积均相同；并且/或者，任意相邻两个出射平面之间的间距相同。
[0012]在上述扩散单元的具体实施方式中，出射面在中心截面上的基线为双曲线的一支，基面为基线绕主光轴旋转获得，且任意一个出射平面与基面对应的外切平面平行。
[0013]在上述扩散单元的具体实施方式中，出射平面的边缘设置有遮光件。
[0014]在上述扩散单元的具体实施方式中，其包括第一透镜和多个第二透镜，第一透镜和第二透镜均与透镜的结构相同，第一透镜的多个出射平面与多个第二透镜一一对应设置；当光束从第一透镜的入射面射入时，光束经第一透镜的出射平面折射出的光能够射入第二透镜，之后经第二透镜折射射出。
[0015]在第二方面，本专利技术提供了一种发射系统，该发射系统包括上述的扩散单元和激光发射器，激光发射器能够发出平行激光，激光从入射面射入透镜后转变为扩散光。
[0016]在上述发射系统的具体实施方式中，发射系统还包括转动器，激光发射器和扩散单元均安装于转动器。
[0017]在第三方面，本专利技术提供了一种激光雷达，该激光雷达包括上述的发射系统。
[0018]在第四方面，本专利技术提供了一种车辆，该车辆包括上述的激光雷达。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0020]本专利技术提供的扩散单元包括透镜，透镜包括入射面和出射面，出射面的基面为曲面，出射面包括多个基于基面设置的出射平面，任意两个出射平面之间的夹角大于0
°
且小于180
°
；单束光从透镜的入射面射入，并从出射面上的多个出射平面射出，从每个出射平面射出的光汇聚呈一束光束，从一个透镜的多个出射平面射出的多束光束扩散形成面阵光。
[0021]更进一步，出射平面的边缘处设置有遮光件，遮光件能够对出射平面的边缘处进行遮挡，避免激光在出射平面的边缘处发生无序散射，以提升激光雷达测绘结果的准确性。
[0022]更进一步，扩散单元包括第一透镜和多个第二透镜，第一透镜的多个出射平面与多个第二透镜一一对应设置；当光束从第一透镜的入射面射入时，光束经第一透镜的出射平面折射出的光能够射入第二透镜，之后经第二透镜折射射出。当光束射向第一透镜的入射面时，光束经过第一透镜扩散后从第一透镜的出射面射出多束一次光束，每束一次光束均射向一个第二透镜的入射面，一次光束经过第二透镜扩散后从第二透镜的出射面射出多束二次光束，经过每个第二透镜扩散后射出的多束二次光束能够形成面阵光，多个第二透镜扩散后形成的面阵光组合后能够形成一个面积更大的面阵光，以提升光束的扩散范围。
附图说明
[0023]下面结合附图来描述本专利技术的优选实施方式，附图中：
[0024]图1是本专利技术实施例一提供的透镜的主视图；
[0025]图2是本专利技术实施例二提供的透镜的左视图
[0026]图3是图2中的A
‑
A向剖视图；
[0027]图4是图3中的局部B处放大图；
[0028]图5是图2中的局部C处放大图；
[0029]图6是经本专利技术实施例一提供的透镜扩散后形成面阵激光的示意图；
[0030]图7是激光经本专利技术实施例一提供的一种扩散单元后所形成的光路图；
[0031]图8是激光经本专利技术实施例一提供的另一种扩散单元后所形成的光路图；
[0032]图9是本专利技术实施例二提供的透镜的主视图。
[0033]附图标记说明：
[0034]1、透镜；11、入射面；12、出射面；121、出射平面；13、主光轴；2、遮光件；14、第一透镜；15、第二透镜。
具体实施方式
[0035]下面参照附图来描述本专利技术的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本专利技术的技术原理，并非旨在限制本专利技术的保护范围。
[0036]需要说明的是，在本专利技术的描述中，术语“上”、“下”、“左本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种扩散单元，包括透镜(1)，所述透镜(1)包括入射面(11)和出射面(12)，所述出射面(12)的基面为曲面，其特征在于：所述出射面(12)包括多个基于所述基面设置的出射平面(121)，任意两个出射平面(121)之间的夹角大于0
°
且小于180
°
；当光束自所述入射面(11)射入时，所述光束经所述透镜(1)的折射从多个所述出射平面(121)射出，以形成扩散的面阵光。2.根据权利要求1所述的扩散单元，其特征在于，所述入射面(11)为平面，所述基面为凸面；或所述入射面(11)和所述基面均为凸面。3.根据权利要求1所述的扩散单元，其特征在于，所述入射面(11)为平面，所述基面为凹面；或所述入射面(11)和所述基面均为凹面。4.根据权利要求1所述的扩散单元，其特征在于，所有所述出射平面(121)的面积均相同；并且/或者任意相邻两个所述出射平面(121)之间的间距相同。5.根据权利要求1所述的扩散单元，其特征在于，所述透镜(1)具有主光轴(13)，所述出射面(12)在中心截面上的基线为双曲线的一支，所述基面为所述基线绕所述主光轴(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：纳霄，
申请(专利权)人：蔚来汽车科技安徽有限公司，
类型：发明
国别省市：