#技术巡猎# #华为#“光学镜头及光学成像装置”，面向量产的一个专利。晚上下雨的时候，高速路上，车的前面溅起一层水雾，我们的视觉有时很难看清路况对吧？激光雷达也一样，它要在“空气里到处都是反射点”的情况下，把远处的车、锥桶、护栏线条梳理出来，这时候发射光束的质量就非常要命：光束的能量密度如果越可控，回波信噪就越稳定，但光束一散、旁瓣多起来以后，雾里就等于拿手电筒乱照，回来的全是无效信息。

但光束要实现准直，照射距离更远的话，常见思路就是“扩束”。
把一束小光变成更大口径、更小发散角的光束。可是问题也在这里：一旦做多通道（为了更高刷新率/更细分辨率），每一路都要扩束，与此同时你还希望每一路的出射方向能略微错开（让多束光覆盖不同角度），传统的做法就很容易变成“光学件越堆越多”，系统越长、装配越难、成本越高的情况。

量产就最怕这种情况，实验室还不错？上了产线，呵呵。

这份专利就是要解决这个问题---前面一层做阵列，后面一层是组合。

第一层叫第一透镜阵列，M行N列，每个小透镜对准一束入射的平行光。
它采用了负光焦度，相当于先把每一路平行光变成发散光。
你可以这么理解：先让“光”松弛下来，让光束尺寸在短距离内变大。

第二层叫目标透镜组合，正光焦度，它负责两件事：把前面发散开的光再“收回来”变成平行光（完成扩束后的准直），同时让每一路光束带上一个不同的指向角。这个“指向角”的来源很关键，它不要后面再加什么复杂的摆镜了，而是让每一路光进入目标透镜组合时，相对主光轴的位置有所差异，于是自然就会出不同的出射角。

专利里给了一个直观的关系：出射角和“入射光束离主光轴的距离L1”以及目标透镜焦距f1有关，L1越大，角度越大；f1越长，角度越小---就是用几何去解决控制的复杂度。

扩束倍率它也给了一个比较克制的范围：|f1/f2|大概5到10（f2是第一透镜焦距，负的）。一个示例参数：第一透镜焦距大概-14mm，目标透镜组合焦距大概111mm，倍率在8倍左右。这个数字并不算特别极限，主要追求的是“够用、稳定、能量产”。

它对“体积”也非常敏感。
专利提到了，第一透镜阵列到目标透镜组合的间距可以小于目标透镜组合的焦距，简单说就是镜头不用拉得很长。大家都知道车载雷达最怕什么：前脸空间寸土寸金，你多长10mm，整车布置就……能把长度压下来，量产价值就出来了。

目标透镜组合的实现非常具体：它可以由多片透镜共轴组成，示例里是四片（G2到G5），其中有两片是负光焦度、两片是正光焦度，面型用双凹、弯月、双凸之类的经典组合，去压住像差，1550nm波段（1540-1560nm）也明确了，就是在告诉你它瞄准的就是车载远距那条路。

可这玩意最终怎么证明它真有用呢？
专利走的是典型的光学验证路径：看波前质量（PV、RMS）和MTF。它声称多通道情况下波前误差可以控制在很小的量级，MTF接近衍射极限，也就是说，多通道扩束以后不能糊、不要过多发散、不要把能量应用在奇怪的地方。

当然了，这个专利最核心的意义，并不在于“激光雷达突然变得如何如何”，主要是它可以让多通道发射端，变得更像是一个模块化光机---每路光斑尺寸一致、准直一致。就量产来说，光学系统最难的从来不是“画图”，偏偏就是这个“一致性”：第1台和第10万台的差距，才是真正的护城河。

当然，阵列对准、振动、污染带来的杂散光，还是有一些情况的。
所以它也提到了一些抑制杂散光的做法，比如让光学元件倾斜放置、窗口片/滤光片/偏振相关件等。
总之，很实用的一个专利。