光学整形单元及包括光学整形单元的光学发射系统技术方案

本实用新型专利技术涉及光学整形单元及包括光学整形单元的光学发射系统，光学整形单元包括第一光学元件和第二光学元件，所述光学整形单元的入射面由第一光学元件的作用面和第二光学元件的作用面叠加形成，所述第一光学元件是透镜，并且所述第二光学元件是由若干个曲率半径不等的透镜组成的阵列结构。本实用新型专利技术还涉及包括上述光学发射系统的汽车激光雷达装置以及包括上述光学发射系统的红外测距装置。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种光学整形单元，以及包括此光学整形单元的光学发射系统。 本技术还涉及包括这种光学发射系统的汽车激光雷达装置和红外测距装置。
技术介绍
在很多领域中，例如激光雷达系统、光学测距装置、轿厢照明灯、照明装置、激光系统，以及材料加工、光学仪器等，通常需要采用不同能量、相位或者偏振分布的光束以用于不同的应用。特别地，有些应用需要均勻地照射特定的目标区域。例如用于监控汽车内座位占用情况的监控系统，再例如用于夜间照明系统的距离传感器，这些应用都需要具有预定距离的均勻光束，以便预定的目标区域可以被均勻照亮。光学发射系统通常由被称作光学均勻器的光束整形单元和分光器构成。光源，例如发光二极管、固态激光器、半导体激光器、光纤激光器和气体激光器，发出的光照射到光束整形单元上，被聚焦并且被均勻化。分光器则用于使光学发射系统发出的光束照射向预定的目标区域。现有技术中存在各种光学发射系统。例如，2007年5月10日公布的专利DE 102005053361A1公开了一种光学发射系统。图1为与上述专利中的光学发射系统类似的一种光学发射系统的示意图。在图1中光学发射系统由参考标记10表示。其中，上图表示光学发射系统10的正视图，下图表示光学发射系统10的俯视图。光学发射系统10包括三个基本的光学元件，它们是位于左侧的第一光学元件、中间的第二光学元件和右侧的棱镜组13，第一光学元件是柱面透镜11而第二光学元件是阵列结构12。其中，柱面透镜11和阵列结构12结构上叠加而形成光束整形单元，棱镜组13 用作分光器。光束整形单元与分光器结构上叠加构成光学发射系统10。阵列结构12是由柱面凸透镜组成的透镜阵列。图3a中的左侧视图是其俯视图的放大视图，从该放大视图中可以看出，组成阵列结构12的柱面凸透镜具有相等的曲率半径。柱面透镜11的柱面与组成阵列结构12的凸柱面阵列叠加形成光束整形单元的入射面也就是光学发射系统10的入射面10. 1。在与入射面10. 1相反的光学发射系统10的另一侧，被称为分光器作用面的棱镜组13的表面用作发射面10. 2。光束从入射面10. 1进入光学发射系统10，从发射面10. 2发射出来照向预定的离散的目标区域。如本领域内技术人员已知的，并且如图1中所示，柱面透镜只沿一个方向弯曲，并且只在位于垂直于柱面透镜中心轴线的平面内的方向上引导光束，也就是说只对光束进行一维聚焦。本领域内技术人员还已知，从光源发出的光束例如高斯光束在中心处光的强度较强，随着距中心处距离的增加光强度逐渐减弱。所以，包括由柱面透镜11和相等曲率半径的阵列结构12构成的光学整形单元的光学发射系统10发射出的光束的强度分布的均勻性不够好。因此需要提供一种能够使从光学发射系统发射出的光束的强度分布更均勻的光学整形单元。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种克服了上述缺点的光学整形单元，以及包括这种光学整形单元的光学发射系统，从根据本技术的光学发射系统发出的光的强度分布更均勻。根据本技术的一个方面，提供了一种光学整形单元，包括第一光学元件和第二光学元件，所述光学整形单元的入射面由第一光学元件的作用面和第二光学元件的作用面叠加形成，其特征在于，所述第一光学元件是透镜，并且所述第二光学元件是由若干个曲率半径不等的透镜组成的阵列结构。根据一个优选实施例，所述第一光学元件选自于下述之一球面凸透镜、非球面凸透镜、椭球面凸透镜、柱面凸透镜、球面凹透镜、非球面凹透镜、椭球面凹透镜、柱面凹透镜。根据一个优选实施例，所述阵列结构的中央处的透镜的曲率半径最小，沿朝向边缘的方向，透镜的曲率半径逐渐增大。根据一个优选实施例，所述透镜阵列结构是一维或二维的阵列结构。根据一个优选实施例，所述阵列结构包括下述至少一种透镜柱面凸透镜、柱面凹透镜、球面凸透镜、非球面凸透镜、椭球面凸透镜、球面凹透镜、非球面凹透镜或椭球面凹透ο根据本技术的另一方面，提供了一种光学整形单元，包括第一光学元件和第二光学元件，所述光学整形单元的入射面由第一光学元件的作用面和第二光学元件的作用面叠加形成，其特征在于，所述第一光学元件选自下述之一球面凸透镜、非球面凸透镜、椭球面凸透镜、球面凹透镜、非球面凹透镜、椭球面凹透镜或柱面凹透镜，所述第二光学元件是由若干个曲率半径相等的透镜组成的阵列结构。在根据本技术的光学整形单元中，通过采用由中央处透镜曲率半径最小朝向边缘透镜曲率半径逐渐增大的透镜阵列，能够更好的均勻化从光学发射系统发出的光束的强度分布。根据本技术的另一方面，提供了一种光学发射系统，包括如上所述的光学整形单元以及分光器，所述光学发射系统的入射面由所述光学整形单元的入射面形成，并且所述光学发射系统的发射面由所述分光器的作用面形成，所述分光器由一个或多个棱镜构成，构成分光器的棱镜的数目、形状、定向可以不同。本技术另外提供了一种包括如上所述的光学发射系统的汽车激光雷达装置， 其中发射系统发出的光的强度分布更均勻，并且因而可以提高雷达的性能。本技术另外提供了一种包括如上所述的光学发射系统的红外测距装置。附图说明本技术的上述特征以及其它特征和优势将在下面参照附图描述的实施例中得到更好的理解。其中图1示出了现有技术的光学发射系统的示意图，其中上面一行和下面一行视图分别是其正视图和俯视图，已在前面进行了描述；图2示出了根据本技术第一实施例的光学发射系统的示意图，其中上面一行和下面一行视图分别是其正视图和俯视图；图3a是图1中光学发射系统的第二光学元件的俯视放大图与图2中光学发射系统的第二光学元件的俯视放大图的比较图示，而图北是图1中光学发射系统的俯视放大图与图2中光学发射系统的俯视放大图的比较图示；图4示出了根据本技术第二实施例的光学发射系统的示意图，其中上面一行和下面一行视图分别是其正视图和俯视图；图fe是图1中光学发射系统的第二光学元件的正视放大图与图4中光学发射系统的第二光学元件的正视放大图的比较图示，而图恥是图1中光学发射系统的正视放大图与图4中光学发射系统的正视放大图的比较图示；图6示出了根据本技术第三实施例的光学发射系统的示意图，其中上面一行和下面一行视图分别是其正视图和俯视图；图7a是图1中光学发射系统的第一光学元件的正视放大图与图6中光学发射系统的第一光学元件的正视放大图的比较图示，而图7b是图1中光学发射系统的正视放大图与图6中光学发射系统的正视放大图的比较图示。具体实施方式现在将参照附图2_7b描述根据本技术的光学发射系统的实施例。图2描述了根据本技术第一实施例的光学发射系统20，其中上面一行和下面一行视图分别是其正视图和俯视图。该光学发射系统20包括位于左侧的第一光学元件、中间的第二光学元件和右侧的棱镜组23。在本第一实施例中，第一光学元件是柱面透镜21，第二光学元件是阵列结构 22，柱面透镜21和阵列结构22结构上叠加而形成光束整形单元，棱镜组23用作分光器。光束整形单元与分光器23结构上叠加构成光学发射系统20。在图3a中比较了现有技术的光学发射系统10的阵列结构12的俯视图(左侧) 与光学发射系统20的阵列结构22的俯视图(右侧)。从图3a的放大图的比较中可以看出，与阵列结构12不同，阵列结构22中的柱面凸透镜阵本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘嘉，宋阳，卢玉坤，
申请(专利权)人：博世汽车部件苏州有限公司，
类型：实用新型
国别省市：