[发明专利]具有杂散光挡板的光学模块

说明书

本公开涉及具有杂散光挡板的光学模块。光学设备包括基板和光学发射器，所述光学发射器安装在所述基板上并且包括光学发射极和传输透镜组件，所述光学发射极被配置为发出光学辐射光束，所述传输透镜组件被配置为将所述光束沿传输轴朝向目标引导。所述光学接收器与所述光学发射器一起安装在所述基板上，并且包括光学传感器和物镜组件，所述物镜组件被配置为将从所述目标反射的所述光学辐射沿接收轴聚焦到所述光学传感器上。所述光学挡板相对于所述传输轴不对称地设置并且具有不对称形状，所述不对称形状被配置为优先阻挡从所述光学发射器朝向所述接收轴发出的杂散辐射。

技术领域

本发明一般涉及用于光学感测的设备和方法，具体地涉及光学发射器/接收器模块。

背景技术

一些类型的光学感测系统包括光学发射器和光学接收器，该光学发射器朝向目标发射光学辐射光束，该光学接收器收集并感测从目标反射的光学辐射。(如本说明书的上下文和权利要求书中的术语“光学辐射”是指任何可见、红外和紫外光谱范围内的电磁辐射，并且可与术语“光”互换使用。)例如，在一些深度感测系统中，发射器朝向目标发射辐射脉冲，并且光学接收器感测脉冲的飞行时间(ToF)，并且因此测量到目标的距离。

对于许多感测应用，包括基于ToF的深度感测，可能有利的是将发射器和接收器一起封装在紧凑封装中的相同基板上。这种集成光电模块在例如美国专利9,157,790中有所描述。

基于ToF的深度感测设备几乎不可避免地经受杂散反射，该杂散反射从设备内的光学表面反射或以其他方式散射回接收器。一般来讲，此类杂散反射被认为是噪声，并且设备的设计者尽其最好的努力消除它们。另一方面，美国专利9,335,220(其公开内容以引用方式并入本文)描述了一种基于ToF的扫描器，其中杂散反射被有意地用于校准ToF测量。在本发明所公开的扫描仪中，发射器朝向场景发射包括光学脉冲的光束，并且接收器接收光学脉冲的反射并响应于此而输出电脉冲。处理电路耦接到接收器，以便响应于由发射器发射的光学脉冲中的至少一些中的每个光学脉冲，接收由于装置内的杂散反射而在第一时间由接收器输出的第一电脉冲和由于从场景反射的光束而在第二时间由接收器输出的第二电脉冲。处理电路通过获取第一电脉冲和第二电脉冲的输出的相应第一时间和第二时间之间的差值来生成往返于场景中的点的光学脉冲的飞行时间的测量。

发明内容

下文描述的本发明的实施方案提供了用于光学发射和接收的改进的设备。

因此，根据本发明的一个实施方案，提供了一种光学设备，其包括基板和光学发射器，所述光学发射器安装在所述基板上并且包括光学发射极和传输透镜组件，所述光学发射极被配置为发出光学辐射光束，所述传输透镜组件被配置为将所述光束沿传输轴朝向目标引导。所述光学接收器与所述光学发射器一起安装在所述基板上，并且包括光学传感器和物镜组件，所述物镜组件被配置为将从所述目标反射的所述光学辐射沿接收轴聚焦到所述光学传感器上。所述光学挡板相对于所述传输轴不对称地设置并且具有不对称形状，所述不对称形状被配置为优先阻挡从所述光学发射器朝向所述接收轴发出的杂散辐射。

在一些实施方案中，所述基板包括电路基板，所述光学发射极和所述光学传感器安装在所述电路基板上，并且所述设备包括辅助电子部件，所述辅助电子部件安装在所述电路基板上并且通过电路迹线连接到所述光学发射极和所述光学传感器。在本发明所公开的实施方案中，所述设备包括壳体，所述壳体容纳所述传输透镜组件和所述物镜组件，并且固定到所述基板上，使得所述传输透镜组件和所述物镜组件分别设置在所述光学发射极和所述光学传感器上方。

在一些实施方案中，所述传输透镜组件包括安装在透镜镜筒中的一个或多个透镜，并且所述光学挡板在所述传输轴和所述接收轴之间的位置处从所述透镜镜筒朝向所述基板不对称地突出。在一个实施方案中，所述光学挡板是所述透镜镜筒的组成部分。另选地，所述光学挡板包括安装在所述透镜镜筒上的卡圈。除此之外或另选地，所述光学挡板包括孔，所述孔被配置为使所发出的光束的预定义部分朝向所述光学传感器穿过所述挡板。