CN110094692A - 集成LiDAR***的照明装置及汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种集成LiDAR***的照明装置及汽车，涉及汽车照明及检测技术领域，提出了一种全新的将车灯与LiDAR的融合方案。所述集成LiDAR***的照明装置包括：激光器和光路模块，所述光路模块包括：波长转换装置、光学元件、光线反射镜和主透镜，激光器发出的不同波长的激光入射至波长转换装置，第一波长激光经由波长转换装置转换成照明光并经由主透镜射出；第二波长激光经由波长转换装置反射至光线反射镜，并经由反射镜反射至光学元件，通过光学元件转换后经由主透镜射出以作为探测光。所述集成LiDAR***的照明装置通过光学元件将点激光变化为面激光，从而削减蓝光功率，降低高功率蓝光的风险。

Description

集成LiDAR***的照明装置及汽车
技术领域
本发明涉及汽车照明及检测技术领域，尤其是涉及一种集成LiDAR***的照明装置及汽车。
背景技术
随着车辆的发展，车灯的用途逐渐多样化，除照明功能外，部分车灯还具有对车辆进行激光探测和测距功能。
在一种车灯中，包含有两个光源，两个光源产生的光束的波长不同，其中，第一光源发射蓝光激光，第二光源产生发射红外激光。第一光源产生的蓝光被反射到波长转换装置中，被转换为可见白光后直接经由透镜射出，从而用于车灯照明；第二光源产生的红外激光经过几次反射后经由透镜射出，以作为探测光，用于对车辆进行激光探测和测距。
但是，由于第一光源发射的蓝光激光在波长转换装置中不会完全被转化为可见光，而会有部分蓝光激光残留，蓝光激光经由透镜射出后，易对人眼或者其他物品造成损害。
发明内容
本发明的目的在于提供一种集成LiDAR***的照明装置，以解决现有技术中存在的部分蓝光直接射出易导致人眼损伤的技术问题。
本发明提供的集成LiDAR***的照明装置，包括：激光器和光路模块，所述光路模块包括：波长转换装置、光学元件、光线反射镜和主透镜，
所述激光器发出的不同波长的激光入射至所述波长转换装置，所述激光器发出激光包括第一波长激光和第二波长激光，所述第一波长激光经由所述波长转换装置转换成不同波长光以形成照明光，所述照明光经由所述主透镜射出；所述第二波长激光经由所述波长转换装置反射至所述光线反射镜，并经由所述反射镜反射至所述光学元件，所述光学元件用于将点激光转换为面激光，所述第二波长激光通过所述光学元件转换后经由所述主透镜射出以作为探测光。
在上述任一技术方案中，进一步地，所述光学元件为扩束镜片、扩束镜片组或者匀光片。
在上述任一技术方案中，进一步地，所述光学元件上设置有窄带滤波片，用以阻止所述第一波长激光由所述光学元件射出。
在上述任一技术方案中，进一步地，所述波长转换装置包括荧光层以及设置于所述荧光层上的窄带反射层，所述第二波长激光被所述窄带反射层反射，所述第一波长激光穿透所述窄带反射层进入所述荧光层。
在上述任一技术方案中，进一步地，所述波长转换装置包括荧光层以及设置于所述荧光层上的玻璃片，通过调整所述玻璃片的折射率以使得所述第二波长激光被所述玻璃片反射，所述第一波长激光穿透所述玻璃片以进入所述荧光层。
在上述任一技术方案中，进一步地，还包括激光照明反射镜，所述波长转换装置转换出的不同波长光经由所述激光照明反射镜的反射后射向所述主透镜。
在上述任一技术方案中，进一步地，还包括光纤，所述激光器发射的不同波长的激光经由所述光纤的耦合后射向所述波长转换装置；
所述激光器包括第一激光二极管、第二激光二极管和驱动***，所述驱动***分别与所述第一激光二极管和所述第二激光二极管连接，所述驱动***通过连续驱动方式驱动所述第一激光二极管发射所述第一波长激光，所述驱动***通过脉冲驱动方式或连续驱动方式驱动所述第二激光二极管发射所述第二波长激光。
在上述任一技术方案中，进一步地，还包括散热器，所述光路模块安装于所述散热器上。
在上述技术方案中，进一步地，还包括红外接收***，所述红外接收***包括：红外接收镜结构、主控板、以及集成于所述主控板的接收器件，所述接收器件位于所述红外接收镜结构的出射面一侧，所述红外接收镜结构包括镜头或镜头组。
相对于现有技术，本发明所述的集成LiDAR***的照明装置具有以下优势：
本发明所述的集成LiDAR***的照明装置在使用过程中，激光器发出不同波长的激光，在激光器发出的激光中，包括有第一波长激光和第二波长激光。第一波长激光和第二波长激光均进入波长转换装置，在波长转换装置处，第一波长激光被转换为可见光，并最终由主透镜射出。第二波长激光在波长转换装置处反射，并再次经由光线反射镜反射至光学元件，在光学元件处被转换为面激光后射出，从而作为探测光用于进行激光探测和测距。
若第一波长激光有部分光线残留未能被波长转换装置转换为可见光，则部分残留的第一波长激光在光路模块内不会射出，部分光线的后续光路将与第二波长激光一致，即经由光线反射镜反射至光学元件，在光学元件处变化为面阵光源后经由主透镜射出。在光学元件将第一波长激光打散成面光源的时候，第一波长激光将损失较多功率，并同时将功率平均分配到面光源，从而避免出现高功率光线射出，进而避免射出的光线损伤人眼。
与现有技术中的车灯相比，本申请提供的照明装置同时具有照明以及进行激光探测和测距的功能，且可避免蓝光直接射出对人眼产生的损害。
本发明的另一目的在于提出一种汽车，以解决现有技术中存在的部分蓝光直接射出易导致人眼损伤的技术问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种汽车，包括车体，所述车体安装有如上述技术方案所述的集成LiDAR***的照明装置。
所述汽车与上述集成LiDAR***的照明装置相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的集成LiDAR***的照明装置的局部剖视图；
图2为本发明实施例提供的集成LiDAR***的照明装置中第一波长激光的光路示意图；
图3为本发明实施例提供的集成LiDAR***的照明装置中第二波长激光的光路示意图；
图4为本发明实施例提供的集成LiDAR***的照明装置中分光镜及波长转换装置的相对位置示意图；
图5为本发明实施例提供的集成LiDAR***的照明装置的结构示意图。
图中：
1-光线反射镜； 2-荧光层； 3-窄带反射层；
4-光学元件； 5-夹持器； 6-主透镜；
7-激光照明反射镜； 8-主控板； 9-红外接收镜结构；
10-散热器； 11-激光器； 12-光纤。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
如图1-图5所示，本发明实施例提供的集成LiDAR***的照明装置，包括：激光器11和光路模块，光路模块包括：波长转换装置、光学元件4、光线反射镜1和主透镜6，其中：
激光器11发出的不同波长的激光入射至波长转换装置，激光器11发出激光包括第一波长激光和第二波长激光。第一波长激光经由波长转换装置转换成不同波长光以形成照明光，照明光经由主透镜6射出。第二波长激光经由波长转换装置反射至光线反射镜1，并经由反射镜反射至光学元件4，光学元件4用于将点激光转换为面激光，第二波长激光通过光学元件4转换后经由主透镜6射出以作为探测光。
在本实施例的一种优选实施方式中，激光器11包括第一激光二极管、第二激光二极管和驱动***，第一激光二极管用于发射第一波长激光，第二激光二极管用于发射第二波长激光，驱动***分别与第一激光二极管以及第二激光二极管连接。驱动***可采用连续驱动方式驱动第一激光二极管，驱动***可采用脉冲驱动方式驱动第二激光二极管，也可采用连续驱动方式驱动第二激光二极管。
本发明实施例的集成LiDAR***的照明装置在使用过程中，激光器11发出不同波长的激光，在激光器11发出的激光中，包括有第一波长激光和第二波长激光。第一波长激光和第二波长激光均进入波长转换装置，在波长转换装置处，第一波长激光被转换为可见光(白光)，并最终由主透镜6射出。第二波长激光在波长转换装置处反射，并再次经由光线反射镜1反射至光学元件4，在光学元件4处被转换为面激光后射出，从而作为探测光用于进行激光探测和测距。
若第一波长激光有部分光线残留未能被波长转换装置转换为可见光，则部分残留的第一波长激光在光路模块内不会射出，部分光线的后续光路将与第二波长激光一致，即经由光线反射镜1反射至光学元件4，在光学元件4处变化为面光源后经由主透镜6射出。在光学元件4将第一波长激光打散成面光源的时候，第一波长激光将损失较多功率，并同时将功率平均分配到面光源，从而避免出现高功率光线射出，进而避免射出的光线损伤人眼。
与现有技术中的车灯相比，本申请提供的照明装置同时具有照明以及进行激光探测和测距的功能，且可避免蓝光直接射出对人眼产生的损害。
在本实施例的一种具体实施方案中，第一波长激光的波长处于400nm-480nm之间，即为蓝光激光；第二波长激光的波长处于770nm-1mm之间，即为红外激光。
在本实施例的一种优选实施方式中，集成LiDAR***的照明装置还包括光纤12，激光器11与光路模块之间通过光纤12连接，激光器11发射的不同波长的激光经由光纤12的耦合后射向波长转换装置。也就是说，第一波长激光与第二波长激光经由激光器11发出，在光纤12处耦合后射向波长转换装置。其中，第一波长激光采用连续的工作方式，用于进行照明；第二波长激光采用脉冲式或连续式的工作方式，用于探测。激光器11大小可以实现小型化设计，由于两种激光由光纤12引出，故其光斑可非常均匀，并且可控制在任意直径大小，第一波长激光以及第二波长激光的功率均可控。此外，由于光纤12连接于光路模块与激光器11之间，因此使得光路模块与激光器11之间的距离得以增大，可以分别安装于不同位置，从而便于对车灯内部进行优化布局。
在本实施例提供的集成LiDAR***的照明装置中，光学元件4用于将点激光转换为面激光，具体地，光学元件4可采用扩束镜片、扩束镜片组或者匀光片，用于将光纤12射出的点激光扩束为固定视场角的面光源。上述扩束镜片为单片镜片，用于点激光扩束；上述扩束镜片组包含多个镜片，由多个镜片相互配合，从而实现扩束效果。
在本实施例的一种优选实施方式中，光学元件4上设置有窄带滤波片，用以阻止第一波长激光由光学元件4射出。具体地，窄带滤波片与第二波长激光的波长相对应，以使得第二波长激光可经由光学元件4射出，而第一波长激光在光学元件4处反射。部分经由光学元件4反射的第一波长激光回到波长转换装置中，再次经由波长转换装置进行转换，从而可提高第一波长激光的转化率。
波长转换装置用于将第一波长激光转化为多种波长光以形成可见光用于照明，且将第二波长激光反射到光线反射镜1处，在本实施例的一种具体实施方式中，波长转换装置包括荧光层2，以及设置于荧光层2上且与第二波长激光的波长相对应的窄带反射层3，第二波长激光被窄带反射层3反射到光线反射镜1处；第一波长激光穿透窄带反射层3进入荧光层2，与荧光层2反射后形成照明白光(可见光)。
窄带反射层3可以由一个带有红外窄带滤波的镜片实现。
在本实施例的另一种具体实施方式中，波长转换装置包括荧光层2以及设置于荧光层2上的玻璃片，通过调整玻璃片的折射率以使得第二波长激光被玻璃片反射，第一波长激光穿透玻璃片以进入荧光层2。
为将荧光层2反射出的可见光汇聚并导向主透镜6方向，集成LiDAR***的照明装置还包括激光照明反射镜7，波长转换装置转换出的不同波长光经由激光照明反射镜7的反射后射向主透镜6。具体地，激光照明反射镜7朝向主透镜6的一侧为凹面侧，波长转换装置转换出的白光经由激光照明反射镜7汇聚后，经过主透镜6射出。
如图2所示，激光器11发射的激光经由光纤12射入光学模块，射入光学模块的激光A中包含有第一波长激光和第二波长激光，在波长转换装置处，激光A中的第一波长激光大部分被荧光层2转换为白光D后射出，白光D在激光照明反射镜7的反射后经由主透镜6射出。少部分第一波长激光未能被荧光层2转换，而是从波长转换装置中反射向光线反射镜1，如图中光线C，光线C经由光线反射镜1反射后射入光学元件4，在光学元件4处变化为面光源后经由主透镜6射出。
如图3所示，激光器11发射的激光经由光纤12射入光学模块，射入光学模块的激光A中包含有第一波长激光和第二波长激光，在波长转换装置处，激光A中的第二波长激光经由窄带反射层3反射，如图中光线B1，并再次经由光线反射镜1反射至光学元件4，在光学元件4处被转换为面激光B2后经由主透镜6射出。
如图4所示，射入光学模块的激光中的第二波长激光A1在窄带反射层3处反射，从而与其他波长光分离，成为第二波长激光B1光束后射出；射入光学模块的激光中的第一波长激光A2中，部分光线与其他波长光线分离，穿透窄带反射层3后进入荧光层2，经由荧光层2转换为白光D后射出；另外部分残留的第一波长激光A2经由荧光层2反射后形成第一波长激光C后射向与第二波长激光B1相同的方向。
在本实施例的一种优选实施方式中，集成LiDAR***的照明装置还包括散热器10，光路模块安装于散热器10上。具体地，散热器10包括连接板和散热翅片，光路模块安装于连接板的顶部，散热翅片安装于连接板的底部，且散热翅片与连接板垂直或呈一定夹角，各散热翅片相互平行，相邻的散热翅片之间形成散热通道，以增强散热效果。
进一步地，光学元件4通过夹持器5固定于散热器10。
在本实施例提供的集成LiDAR***的照明装置中，还包括红外接收***，红外接收***包括红外接收镜结构9，红外接收镜结构9可以单一的用于接收红外激光的镜头；或者，红外接收镜结构9还可以为镜头组，镜头组内包含有多个镜头，多个镜头相互配合，从而完成红外激光的接收导向作用。
如图1所示，红外接收镜结构9固定于散热器10旁。
红外接收***还包括主控板8和集成于主控板8上的接收器件，接收器件位于红外接收镜结构9的出射面一侧。
接收器件优选为基于CMOS或CCD等工艺的面阵接收器件，也可为APD(AvalanchePhoto Diode，雪崩光电二极管)等光敏二极管。经由光路模块发射的第二波长激光在外界被物体反射后被红外接收镜结构9接收，并穿过红外接收镜结构9以射入接收器件。
在本实施例提供的优选实施方式中，主控板8上集成有Tofsensor(Time ofFlight Mass Spectrometer sensor，飞行时间传感器)。
在本实施例的一种具体实施方式中，光线反射镜1旁设置有挡光片，挡光片用于调节照明光的光型。
实施例二
本发明实施例的另一目的在于提出一种汽车，包括车体，车体安装有实施例一提供的集成LiDAR***的照明装置。
汽车与上述集成LiDAR***的照明装置相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种集成LiDAR***的照明装置，其特征在于，包括：激光器和光路模块，所述光路模块包括：波长转换装置、光学元件、光线反射镜和主透镜，
所述激光器发出的不同波长的激光入射至所述波长转换装置，所述激光器发出激光包括第一波长激光和第二波长激光，所述第一波长激光经由所述波长转换装置转换成不同波长光以形成照明光，所述照明光经由所述主透镜射出；所述第二波长激光经由所述波长转换装置反射至所述光线反射镜，并经由所述反射镜反射至所述光学元件，所述光学元件用于将点激光转换为面激光，所述第二波长激光通过所述光学元件转换后经由所述主透镜射出以作为探测光。
2.根据权利要求1所述的集成LiDAR***的照明装置，其特征在于，所述光学元件为扩束镜片、扩束镜片组或者匀光片。
3.根据权利要求1或2所述的集成LiDAR***的照明装置，其特征在于，所述光学元件上设置有窄带滤波片，用以阻止所述第一波长激光由所述光学元件射出。
4.根据权利要求1所述的集成LiDAR***的照明装置，其特征在于，所述波长转换装置包括荧光层以及设置于所述荧光层上的窄带反射层，所述第二波长激光被所述窄带反射层反射，所述第一波长激光穿透所述窄带反射层进入所述荧光层。
5.根据权利要求1所述的集成LiDAR***的照明装置，其特征在于，所述波长转换装置包括荧光层以及设置于所述荧光层上的玻璃片，通过调整所述玻璃片的折射率以使得所述第二波长激光被所述玻璃片反射，所述第一波长激光穿透所述玻璃片以进入所述荧光层。
6.根据权利要求1所述的集成LiDAR***的照明装置，其特征在于，还包括激光照明反射镜，所述波长转换装置转换出的不同波长光经由所述激光照明反射镜的反射后射向所述主透镜。
7.根据权利要求1所述的集成LiDAR***的照明装置，其特征在于，还包括光纤，所述激光器发射的不同波长的激光经由所述光纤的耦合后射向所述波长转换装置；
所述激光器包括第一激光二极管、第二激光二极管和驱动***，所述驱动***分别与所述第一激光二极管和所述第二激光二极管连接，所述驱动***通过连续驱动方式驱动所述第一激光二极管发射所述第一波长激光，所述驱动***通过脉冲驱动方式或连续驱动方式驱动所述第二激光二极管发射所述第二波长激光。
8.根据权利要求1所述的集成LiDAR***的照明装置，其特征在于，还包括散热器，所述光路模块安装于所述散热器上。
9.根据权利要求1所述的集成LiDAR***的照明装置，其特征在于，还包括红外接收***，所述红外接收***包括：红外接收镜结构、主控板、以及集成于所述主控板的接收器件，所述接收器件位于所述红外接收镜结构的出射面一侧，所述红外接收镜结构包括镜头或镜头组。
10.一种汽车，其特征在于，包括车体，所述车体安装有如权利要求1-9任一项所述的集成LiDAR***的照明装置。
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