匀化模块及点云发射系统技术方案

本申请公开了匀化模块和点云发射系统。本申请的匀化模块包括准直透镜阵列、光学细分器和光学积分器，并且本申请的点云发射系统包括该匀化模块。由此，通过该匀化模块可以对光源出射的光进行良好的匀化处理，从而使点云图案更加均匀，提高探测结果准确度，此外，通过调整减小点云单元中光点数量可以实现点云的匀化和/或增强，从而使得本申请的点云发射系统可以在较远的探测距离上使用。以在较远的探测距离上使用。以在较远的探测距离上使用。

【技术实现步骤摘要】
匀化模块及点云发射系统


[0001]本申请涉及激光应用
，具体涉及一种匀化模块和点云发射系统。

技术介绍

[0002]点云发射系统广泛应用在ToF(Time of Flight)装置、激光雷达等设备上，具有广泛的发展前景和市场空间。由于高功率激光器的成本高，为了降低成本，在点云发射系统中通常使用较低功率的多个不同的单个激光光源，然而这些单个光源之间存在特性差异较大的问题，例如其强度、光束发散度、角辐照度、波长、脉冲形状或者热分布差异大，会对点云发射系统造成影响，使得最终形成不均匀的光斑图案投影。

技术实现思路

[0003]为了解决现有技术中的上述问题，在本申请的第一方面中，本申请的实施例提供了一种匀化模块，用于对从光源阵列出射的光进行匀化，匀化模块在光源阵列的光的出射方向上依次包括：
[0004]准直透镜阵列，所述准直透镜阵列的每个准直透镜单元的中轴线与光源阵列的每个光源的中心同轴设置，所述准直透镜阵列配置为，将从光源阵列出射的光准直射出；
[0005]光学细分器，所述光学细分器配置为，将准直入射的光细分为多个子光束并且分别聚焦形成二次光源；
[0006]光学积分器，所述光学积分器配置为，在进光侧将从光学细分器出射的多个子光束进行准直，并且在出光侧使光会聚射出。
[0007]在本申请的匀化模块的一个实施方式中，光学积分器包括：积分器准直超透镜，所述积分器准直超透镜包括多个子区域，所述子区域对应于二次光源的位置和数量设置，并且将入射至多个子区域的光分别准直射出；以及积分器会聚超透镜，其配置为，将从积分器准直超透镜出射的准直光束会聚射出。
[0008]在本申请的匀化模块的一个实施方式中，积分器准直超透镜和积分器会聚超透镜一体地构成。
[0009]在本申请的匀化模块的一个实施方式中，准直透镜阵列包括准直超透镜阵列或由准直超透镜阵列构成。
[0010]在本申请的匀化模块的一个实施方式中，准直透镜单元的口径k满足：
[0011]k≥2(d+h)，
[0012]其中h为光源阵列的单个光源的半高，d为相邻光源之间的间距。
[0013]在本申请的匀化模块的一个实施方式中，相邻光源之间的间距d满足：
[0014]d≥2*f*tanθ，
[0015]其中f为单个准直透镜单元的焦距，θ为单个光源发散半角。
[0016]在本申请的匀化模块的一个实施方式中，光学细分器和光学积分器之间的间距d3满足：
[0017]d3＝f2+f3，
[0018]其中f2为光学细分器的焦距，并且f3为光学细分器的进光侧的焦距。
[0019]在本申请的匀化模块的一个实施方式中，准直透镜阵列、光学细分器和光学积分器通过晶圆级封装结合。
[0020]在本申请的第二方面中，本申请的实施例提供一种点云发射系统，其包括：
[0021]光源阵列，所述光源阵列包括m个光源；
[0022]根据本申请的匀化模块，用于将从光源阵列出射的光均匀化，并且会聚射出；
[0023]点云产生模块，所述点云产生模块用于从匀化模块的出射光中产生点云，其中所述点云包括多个点云单元，每个所述点云单元中的光点数量为n，
[0024]其中n≤m。
[0025]在本申请的点云发射系统的一个实施方式中，光源阵列设置在所述匀化模块的准直透镜阵列设置的物方焦面处。
[0026]在本申请的点云发射系统的一个实施例中，点云产生模块包括：会聚透镜，用于将从匀化模块出射的光分成多个子光束并且会聚，点云生成透镜，用于对会聚透镜出射的光进行调制，以产生点云单元；点云复制透镜，用于将点云单元复制成点云阵列。
[0027]本申请的技术方案所能够实现的有益效果为：
[0028]1、通过本申请的匀化模块可以对由光源阵列出射的光进行更加均匀的能量分配，从而实现出色的匀化处理；
[0029]2、相较于使用单个大功率激光器，借助本申请的匀化模块可以显著地降低整个系统的成本；
[0030]3、由于可以借助本申请的匀化模块得到尤其均匀的光，使得本申请的点云发射系统中的点云图案更加均匀，因此探测精度显著提高；
[0031]4、通过有针对性地设置点云单元中的光点数量，能够灵活地对点云进行匀化或增强处理，在增强处理的情况下，本申请的点云发射系统可以在较大的距离之上工作；
[0032]5、由于超透镜的使用，可以显著地降低总体系统的体积和重量，并且超透镜组件之间可以晶圆级封装，确保整个系统具有较高的对准精度。
附图说明
[0033]所包括的附图用于提供本申请的进一步理解，并且被并入本说明书中构成本说明书的一部分。附图示出了本申请的实施方式，连同下面的描述一起用于说明本申请的原理。
[0034]图1示出了本申请的匀化模块的一个实施例的结构示意图。
[0035]图2示出了本申请的匀化模块的另一实施例的结构示意图。
[0036]图3示出了本申请的点云发射系统的一个实施例的结构示意图。
[0037]图4示出了本申请实施例提供的点云能量的对比图。
[0038]图5示出了本申请实施的超透镜的纳米结构单元的结构示意图。
[0039]图6示出了本申请实施例提供的超结构单元的排列的结构示意图。
[0040]图中附图标记分别表示：
[0041]1、光源阵列；2、准直透镜阵列；3、光学细分器；4、光学积分器；41、积分器准直超透镜；42、积分器会聚超透镜；5、会聚透镜；6、点云单元生成透镜；7、点云单元复制透镜；8、匀
化模块；91、基底；92、纳米结构；93、填充材料。
具体实施方式
[0042]现将在下文中参照附图更全面地描述本申请，在附图中示出了各实施方式。然而，本申请可以以许多不同的方式实施，并且不应被解释为限于本文阐述的实施方式。相反，这些实施方式被提供使得本申请将是详尽的和完整的，并且将向本领域技术人员全面传达本申请的范围。通篇相同的附图标记表示相同的部件。再者，在附图中，为了清楚地说明，部件的厚度、比率和尺寸被放大。
[0043]本文使用的术语仅用于描述具体实施方式的目的，而非旨在成为限制。除非上下文清楚地另有所指，否则如本文使用的“一”、“一个”、“该”和“至少之一”并非表示对数量的限制，而是旨在包括单数和复数二者。例如，除非上下文清楚地另有所指，否则“一个部件”的含义与“至少一个部件”相同。“至少之一”不应被解释为限制于数量“一”。“或”意指“和/或”。术语“和/或”包括相关联的列出项中的一个或更多个的任何和全部组合。
[0044]除非另有限定，否则本文使用的所有术语，包括技术术语和科学术语，具有与本领域技术人员所通常理解的含义相同的含义。如共同使用的词典中限定的术语应被解释为具有与相关的技术上下文中的含义相同的含义，并且除非在说明书中明确限定，否则不在理想化的或者过于正式的意义上将这些术语解释为具有正式的含义。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种匀化模块，用于对从光源阵列(1)出射的光进行匀化，其特征在于，所述匀化模块在光源阵列(1)的光的出射方向上依次包括：准直透镜阵列(2)，所述准直透镜阵列(2)的每个准直透镜单元的中轴线与所述光源阵列(1)的每个光源的中心同轴设置，所述准直透镜阵列(2)配置为，将从所述光源阵列(1)出射的光准直射出；光学细分器(3)，所述光学细分器(3)配置为，将准直入射的光细分为多个子光束并且分别聚焦形成二次光源；光学积分器(4)，所述光学积分器(4)配置为，在进光侧将从所述光学细分器(3)出射的多个子光束进行准直，并且在出光侧使光会聚射出。2.根据权利要求1所述的匀化模块，其特征在于，所述光学积分器(4)包括：积分器准直超透镜(41)，所述积分器准直超透镜(41)包括多个子区域，所述子区域对应于所述二次光源的位置和数量设置，并且将入射至所述多个子区域的光分别准直射出；以及积分器会聚超透镜(42)，其配置为，将从所述积分器准直超透镜(41)出射的准直光束会聚射出。3.根据权利要求2所述的匀化模块，其特征在于，所述积分器准直超透镜(41)和所述积分器会聚超透镜(42)一体地构成。4.根据权利要求1所述的匀化模块，其特征在于，所述准直透镜阵列(2)包括准直超透镜阵列或由准直超透镜阵列构成。5.根据权利要求1所述的匀化模块，其特征在于，所述准直透镜单元的口径k满足：k≥2(d+h)，其中h为所述光源阵列(1)的单个光源的半高，d为相邻光源之间的间距。6.根据权利要求1所述的匀...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵小波，朱瑞，郝成龙，谭凤泽，朱健，
申请(专利权)人：深圳迈塔兰斯科技有限公司，
类型：新型
国别省市：