本技術涉及光學儀器，尤其涉及一種光束整形組件及光學設備。

背景技術：

1、激光雷達發(fā)射器包括激光發(fā)光器件和用于對光束整形的光束整形元件，通過激光發(fā)光器件和光束整形元件配合，光束整形元件將激光發(fā)光器件發(fā)出的光整合成具有特定屬性的光束，配合激光雷達的其他部件實現(xiàn)對目標空間的探測。目前，通常采用透鏡組對激光發(fā)光器件發(fā)出的光進行整形，該透鏡組包括多個鏡片，由于鏡片的體積和重量均較大，導致該光束整形元件的體積和重量均較大，影響使用體驗，且不適用于空間較小的場合。

技術實現(xiàn)思路

1、本技術第一方面提供一種光束整形組件，所述光束整形組件包括第一層透鏡和第二層透鏡，所述第一層透鏡包括多個第一微透鏡，各所述第一微透鏡沿第一方向和第二方向陣列分布，所述第二層透鏡包括多個第二微透鏡，各所述第二微透鏡沿所述第一方向分布，所述第一層透鏡和所述第二層透鏡沿第三方向分布；其中，所述第一微透鏡沿第三方向具有第一前表面和第一后表面，所述第二微透鏡沿第三方向具有第二前表面和第二后表面，所述第一層透鏡用于對發(fā)光器件發(fā)出的光進行準直和偏轉(zhuǎn)，以使從所述第一后表面射出的光線能夠照射到所述第二前表面，所述第二層透鏡用于對照射到所述第二前表面的光線進行偏轉(zhuǎn)和準直，以便在遠場形成線光斑。

2、因此，該光束整形組件用于將發(fā)光器件發(fā)出的光轉(zhuǎn)換為在遠場的線光斑，當其用于光學設備時，使得該光學設備具有相應的功能。同時，第一微透鏡和第二微透鏡均為微透鏡，在光學系統(tǒng)中，微透鏡用于匯集、發(fā)散光，且體積較小，無法被人眼識別，只有用顯微鏡、掃描電鏡、原子力顯微鏡等設備才能觀察到。本技術實施例中的光束整形元件中，由于第一微透鏡和第二微透鏡的體積較小，從而使得光束整形元件的體積和重量較小，進而使得光學設備的體積和重量較小，該光束整形元件和光學設備能夠用于空間較小的場合。

3、在一種具體實施例中，所述第一微透鏡的光軸偏離其幾何中心，所述第二微透鏡的光軸偏離其幾何中心，從而使得經(jīng)第一微透鏡射出的光發(fā)生偏轉(zhuǎn)以投射到第二微透鏡，從第二微透鏡射出的光發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在遠場形成線光斑。

4、在一種具體實施例中，所述第一前表面為自由曲面，所述第一后表面為平面，所述第二前表面和所述第二后表面均為自由曲面。本實施例中的第一微透鏡的自由曲面和第二微透鏡的自由曲面能夠在遠場形成預設的線光斑，并使得線光斑的線寬和發(fā)散角滿足用戶的特定需求。

5、在一種具體實施例中，所述第一前表面、所述第二前表面和所述第二后表面為球面、拋物面、環(huán)面中的任一者。

6、在一種具體實施例中，所述第一微透鏡為離軸非球面透鏡，所述第二微透鏡為遠場透鏡。

7、在一種具體實施例中，所述第一層透鏡包括m行n列的第一微透鏡，所述第二層透鏡包括1行n列的第二微透鏡，所述第一層透鏡中，第i列第j個第一微透鏡為ij，所述第二層透鏡中的第i個第二微透鏡用于對從第i列的第一微透鏡射出的光進行整形；各所述第二微透鏡的光軸沿第一方向的坐標各不相同，且各所述第二微透鏡的光軸沿第二方向的坐標相同，從而使得一列第一微透鏡和一個第二微透鏡組成的結(jié)構(gòu)單元在遠場形成的小線斑能夠在遠場疊加形成預設的線光斑，避免小線斑相互錯開導致形成的線光斑質(zhì)量下降而影響光學設備的精度。

8、在一種具體實施例中，所述第一層透鏡和所述第二層透鏡滿足下述關系：

9、

10、

11、iδy＝0；

12、其中，i為第i個第二微透鏡的幾何中心沿第一方向的坐標，i為第i個第二微透鏡的幾何中心沿第二方向的坐標，ij為第i列第j個第一微透鏡的幾何中心沿第一方向的坐標，ij為第i列第j個第一微透鏡的幾何中心沿第二方向的坐標；ij△為第i列第j個第一微透鏡的光軸相對于其幾何中心在第一方向的偏移量，ij△為第i列第j個第一微透鏡的光軸相對于其幾何中心在第二方向的偏移量，i△為第i個第二微透鏡的光軸相對于第i列第一微透鏡的光軸在第二方向的偏移量；各所述第一微透鏡的焦距相同且為h1，沿第三方向，所述第二層透鏡中的第i個第二微透鏡與所述第一后表面的距離為h2。

13、本實施例中，一列第一微透鏡和一個第二微透鏡組成的結(jié)構(gòu)單元滿足以上所述的約束條件時，使得各結(jié)構(gòu)單元能夠在遠場形成小線斑，且多個結(jié)構(gòu)單元形成的小線斑在遠場疊加，形成線光斑，以滿足用戶的需求。

14、在一種具體實施例中，相鄰所述第一微透鏡的幾何中心沿第一方向的間距h3滿足：1≤h3≤5mm，和/或，相鄰所述第一微透鏡的幾何中心沿第二方向的間距h4滿足：0.02mm≤h4≤0.1mm。相鄰第一微透鏡的幾何中心沿第一方向的間距h3與遠場線光斑的發(fā)散角有關，h3越大，遠場線光斑的發(fā)散角越小，但是，h3過大時，會導致光束整形組件的體積過大。因此，能夠根據(jù)所需要形成的線光斑的發(fā)散角以及光束整形組件的體積兩方面綜合考慮來選取h3的值。相鄰第一微透鏡的幾何中心沿第二方向的間距h4較小時，能夠減小光束整形組件的整體體積，進而減小光學設備的體積。

15、在一種具體實施例中，各所述第二微透鏡的口徑為d，所述光束整形組件形成的遠場線光斑的發(fā)散角為θ，滿足：

16、

17、其中，λ為光的波長。

18、本實施例中，當?shù)诙⑼哥R的口徑滿足上述關系時，能夠使得在現(xiàn)場形成的線光斑的發(fā)散角較小，以滿足用戶的需求。

19、在一種具體實施例中，所述第一微透鏡的口徑小于或等于32μm，該第一微透鏡的口徑不會過大，使得該光束整形組件的體積不會過大。

20、本技術實施例第二方面提供一種光學設備，所述光學設備包括：

21、殼體；

22、發(fā)光器件，所述發(fā)光器件設置于所述殼體內(nèi)；

23、光束整形組件，所述光束整形組件安裝于所述殼體；

24、其中，所述光束整形組件為以上所述的光束整形組件。

25、本實施例中，該光學設備的光束整形組件通過第一微透鏡和第二微透鏡實現(xiàn)時，使得該光學設備的體積和重量均較小，能夠用于空間較小的場合，且該光學設備能夠?qū)l(fā)光器件發(fā)出的光轉(zhuǎn)變?yōu)檫h場的線光斑，以滿足用戶的需求。

26、在一種具體實施例中，所述發(fā)光器件包括多個點光源，多個所述點光源沿第一方向和第二方向陣列分布，且所述點光源和所述第一微透鏡一一對應。本實施例中，該光束整形組件能夠?qū)㈥嚵蟹植嫉狞c光源發(fā)出的光轉(zhuǎn)變?yōu)檫h場的線光斑。

27、在一種具體實施例中，所述第二微透鏡的光軸和與其對應的一列點光源沿第一方向的坐標相同，能夠避免各結(jié)構(gòu)單元形成的多個小線斑相互之間沿第一方向偏離，使得各小線斑能夠在遠場沿第一方向疊加，以形成線光斑，并提高線光斑的質(zhì)量。

28、在一種具體實施例中，沿第一方向，相鄰所述點光源之間的距離l1滿足：1≤l1≤5mm，和/或，沿第二方向，相鄰所述點光源之間的間距l(xiāng)2滿足：0.02mm≤l2≤0.1mm。相鄰點光源沿第一方向的距離l1與遠場線光斑的發(fā)散角有關，l1越大，遠場線光斑的發(fā)散角越小，但是，l1過大時，會導致光束整形組件的體積過大。因此，能夠根據(jù)所需要形成的線光斑的發(fā)散角以及光束整形組件的體積兩方面綜合考慮來選取l1的值。相鄰點光源沿第二方向的間距l(xiāng)2較小時，能夠減小光束整形組件的整體體積，進而減小光學設備的體積。

29、在一種具體實施例中，所述光學設備為激光雷達發(fā)射器。

30、在一種具體實施例中，所述光學設備為激光投影儀。

31、應當理解的是，以上的一般描述和后文的細節(jié)描述僅是示例性的，并不能限制本技術。