一种光扩散器、光学系统及激光雷达的制作方法

本申请实施例涉及光学，具体涉及一种光扩散器、光学系统及激光雷达。

背景技术：

1、在激光雷达的实际应用中，某些应用场景需要避免将激光束的所有能量集中于过小的角度范围内，同时还需要在发散角边缘处保留一定的能量占比，保证边缘的物体也能够被检测到。

2、但是，现有光扩散器主要为同一个微结构单元的周期性阵列，其中，每个微结构单元为一个柱面镜，具有一致的面型，在这种情况下，要实现上述目标效果，需要使用其他二次曲线描述的面型，但是，采用这种设计方式的光扩散器不仅设计难度较大，并且加工工艺复杂，从而导致光扩散器的生产成本提高。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本申请实施例提供了一种光扩散器、光学系统及激光雷达，保证了目标出射光束达到小角度范围内能量最高且趋近于平顶和发散角边缘处更高能量比例的远场能量分布，同时还有助于提高光扩散器的生产效率，降低了光扩散器的生产成本。

2、根据本申请实施例的一个方面，提供了一种光扩散器，该光扩散器包括：多个微柱镜单元，多个微柱镜单元排列设置；微柱镜单元包括第一子柱镜和第二子柱镜，第一子柱镜和第二子柱镜排列设置，且第一子柱镜和第二子柱镜之间的排列方向与多个微柱镜单元之间的排列方向一致，第一子柱镜和第二子柱镜用于供光束穿过，并对光束进行扩散处理；第一子柱镜和第二子柱镜之间的柱面曲率半径和/或沿二者排列方向的尺寸不同。

3、本申请实施例光扩散器中，通过排列设置多个包括第一子柱镜和第二子柱镜的微柱镜单元，且将第一子柱镜和第二子柱镜之间的排列方向与多个微柱镜单元之间的排列方向设置一致，可以使得第一子柱镜和第二子柱镜对光束进行扩散处理，进一步地，通过将第一子柱镜和第二子柱镜之间的柱面曲率半径和排列方向的尺寸中的至少一个设置不同，可以改变光束的角空间能量分布，进而改变光束的远场叠加效果，从而获取小角度范围内能量最高且趋近于平顶和发散角边缘处更高能量比例的远场能量分布的目标出射光束。通过这种方式，不仅可以保证核心探测距离，还可以兼顾边缘物体的探测，进一步地，通过微柱镜的宽度和柱面曲率半径的组合设计，相对增加二次曲面参数要更加简单，可以提高设计效率，并且，可以降低光扩散器的设计难度、制造难度和生产成本。

4、在一种可选的方式中，第一子柱镜和第二子柱镜之间的柱面曲率半径相同，沿排列方向的尺寸不同。

5、在一种可选的方式中，第一子柱镜和第二子柱镜之间的沿排列方向的尺寸的比值为5：3。

6、在一种可选的方式中，第一子柱镜和第二子柱镜之间的柱面曲率半径不同，沿排列方向的尺寸相同。

7、在一种可选的方式中，第一子柱镜和第二子柱镜之间的柱面曲率半径的比值为1：1.5。

8、在一种可选的方式中，第一子柱镜和第二子柱镜之间的柱面曲率半径和沿排列方向的尺寸均不同。

9、在一种可选的方式中，第一子柱镜和第二子柱镜之间的柱面曲率半径的比值为1：1.5，沿排列方向的尺寸的比值为5：3。

10、在一种可选的方式中，微柱镜单元还包括第三子柱镜，第一子柱镜、第二子柱镜和第三子柱镜依次交替排列设置；第一子柱镜、第二子柱镜和第三子柱镜三者中，任意两个之间的柱面曲率半径和/或沿排列方向的尺寸不同。

11、根据本申请实施例的另一方面，提供了一种光学系统，该光学系统包括：准直组件和上述任一实施例提供的光扩散器；准直组件用于供光束穿过并对其进行准直处理；光扩散器设置于准直组件的出光面所在的一侧，光扩散器用于供经过准直的光束进入。

12、根据本申请实施例的又一方面，提供了一种激光雷达，该激光雷达包括：激光发射器和上述任一实施例提供的光学系统；激光发射器设置于准直组件背离光扩散器的一侧，激光发射器用于向准直组件输入激光光束。

13、上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

技术特征：

1.一种光扩散器，其特征在于，所述光扩散器包括：多个微柱镜单元，多个所述微柱镜单元排列设置；

2.根据权利要求1所述的光扩散器，其特征在于，所述第一子柱镜和所述第二子柱镜之间的柱面曲率半径相同，沿所述排列方向的尺寸不同。

3.根据权利要求2所述的光扩散器，其特征在于，所述第一子柱镜和所述第二子柱镜之间的沿所述排列方向的尺寸的比值为5：3。

4.根据权利要求1所述的光扩散器，其特征在于，所述第一子柱镜和所述第二子柱镜之间的柱面曲率半径不同，沿所述排列方向的尺寸相同。

5.根据权利要求4所述的光扩散器，其特征在于，所述第一子柱镜和所述第二子柱镜之间的柱面曲率半径的比值为1：1.5。

6.根据权利要求1所述的光扩散器，其特征在于，所述第一子柱镜和所述第二子柱镜之间的柱面曲率半径和沿所述排列方向的尺寸均不同。

7.根据权利要求6所述的光扩散器，其特征在于，所述第一子柱镜和所述第二子柱镜之间的柱面曲率半径的比值为1：1.5，沿所述排列方向的尺寸的比值为5：3。

8.根据权利要求1所述的光扩散器，其特征在于，所述微柱镜单元还包括第三子柱镜，所述第一子柱镜、所述第二子柱镜和所述第三子柱镜依次交替排列设置；

9.一种光学系统，其特征在于，包括：准直组件和如权利要求1-8中任一项所述的光扩散器；

10.一种激光雷达，其特征在于，包括激光发射器和如权利要求9所述的光学系统；

技术总结
本申请实施例涉及光学技术领域，公开了一种光扩散器、光学系统及激光雷达，该光扩散器包括：多个微柱镜单元，多个微柱镜单元排列设置；微柱镜单元包括第一子柱镜和第二子柱镜，第一子柱镜和第二子柱镜排列设置，且第一子柱镜和第二子柱镜之间的排列方向与多个微柱镜单元之间的排列方向一致，第一子柱镜和第二子柱镜用于供光束穿过，并对光束进行扩散处理；第一子柱镜和第二子柱镜之间的柱面曲率半径和/或沿二者排列方向的尺寸不同。通过上述方式，本申请实施例保证了目标出射光束达到小角度范围内能量最高且趋近于平顶和发散角边缘处更高能量比例的远场能量分布，同时还有助于提高光扩散器的生产效率，降低光扩散器的生产成本。

技术研发人员：陈旭阳,冯亮,杨晓帆
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：20230607
技术公布日：2024/1/15