一种测距透镜模组及激光测距装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种测距透镜模组和激光测距装置，其中测距透镜模组包括：透镜本体；透镜本体包括第一面和第二面，第一面与第二面相背离；第一面为面向光信号收发模块的一面；第二面为面向待测物的一面；第一面与光信号收发模块之间，设置有微结构消杂光反射片；微结构杂光反射片包括第一光线透过区域、第二光线透过区域和第三杂光反射区域；其中，光信号收发模块发出的第一面和/或第二面反射的杂光射向第三杂光反射区域，经第三杂光反射区域反射后从透镜本体射出。本发明专利技术通过设置微结构消杂光反射片，该微结构消杂光反射片的杂光反射区域可以将被透镜反射的串扰杂光进行反射后再次从透镜的表面射出，从而可以起到消除杂光干扰的作用。

【技术实现步骤摘要】
一种测距透镜模组及激光测距装置
本专利技术涉及激光测距
，尤其涉及一种测距透镜模组及激光测距装置。
技术介绍
本部分向读者介绍可能与本专利技术的各个方面相关的
技术介绍
，相信能够向读者提供有用的背景信息，从而有助于读者更好地理解本专利技术的各个方面。因此，可以理解，本部分的说明是用于上述目的，而并非构成对现有技术的承认。由于人工智能、无人机以及智能手机的快速发展，对激光测距系统提出越来越高的要求，传统的激光测距系统由于其体积较大、重量较重，完全不能应用于这些智能系统上面，而且传统的激光测距技术通过测量反射光的光量来估算距离，这种方法的最大缺点是被测物体的颜包和表面对测量精度影响很大。对于人工智能、无人机以及智能手机来说，要求其激光测距系统可以集成到芯片上(即COB，chiponboard式的)，这对激光测距系统的发射模块、接收模块、光学元件提出了非常苛刻的要求。集成模块的激光测距系统可以广泛用于人工智能、无人机以及智能手机的激光辅助自动对焦、触摸屏的接近传感器、平板电脑的用户检测、人工智能的移动物体探测、一维姿态识别、机器人的低功率个人存在传感器(RoboticLowPowerUserPresenceDetector)；在工业4.0中具有广泛的应用前景。ST(意法半导体)在2013年推出了一种基于飞行时间(Time-of-Flight)技术的传感器，叫做FlightSenseTM传感器，其可以精确测量光线从传感器照射到被测物体然后反射到传感器所用时间，以此计算两者之间的距离。这种飞行时间(Time-of-Flight)式方法可忽略反射光量，只计算光线完成住返全程所用时间。这是飞行时间(Time-of-Flight)技术首次被运用在小尺寸设计中，能够集成至空间限制最严格的智能手机内。这项技术的突破大幅提升了现有接近检测传感器的性能，解决当前智能手机与用户面部接触造成的断线问题，还可实现创新的人机互动方式。该系统由红外发射器、极速光检测器和微处理器(CPU)组成，其中，红外发射器用于发射光脉冲，检测器接收从被测物体眨射回来的光脉冲，微处理器计算脉冲发射时间与返回检测时间的差值。该传感器模组的等轴侧爆炸图如图1所示、剖面图如图2所示，其下方为收发传感器模块1、上方为平面透镜2。所述的收发传感器模块1，其红外发射光源11为940nm的近红外垂直腔发射半导体激光器(VCSEL)，其发射光束的圆锥角为θ1，其为35°；其接收端为一个红外接收传感器12，其接收的光束圆锥角θ2为25°；红外发射光源11以及红外接收器12与具有距离计算及修正功能的微处理器连接在一起。其测量原理为：其通过测量从红外发射光源11发射的光线，照射到被测物体然后反射回到红外接收器12所用时间，以此来计算被测物体3到收发传感器模块1的距离。该传感器模组所述的透镜2，其为红外透射、可见光吸收的平面透镜，或者是在透明材料的塑料透镜上镀红外透射、可见光吸收的薄膜。其有一个比较明显的缺陷，就是杂光干扰十分严重，由于透镜2是平面透镜，从红外发射光源11发出的光线，容易在平面透镜的上下两个面进行部分反射，形成串扰杂光4，如图3所示，这些串扰杂光4进入到红外接收传感器12之后，就形成噪音，导致接收信号不清晰，探测距离下降。通常现有技术消除这些噪音的方法是在传感器模组模组中多放置了一个专门用来探测杂光的第二红外接收传感器13，其收集噪音信号用来做信号处理的背景。将红外接收传感器12接收的信号再减去这噪音信号的背景，就是真正从被测物体发射回来的信号。上述消除杂光干扰的方案需要增设探测杂光的第二红外接收传感器，从而增加了测距传感器模组的成本，由于需要额外收集噪音信号用来作为信号处理的背景，增加了信号处理的成本，同时减慢了探测的速度。另外，因为收发传感器模块1和上方的平面透镜2采用两个相互平行设置的平面结构，透镜2的外观美观度比较单调，不受使用者的青睐。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的缺陷，提供一种测距透镜模组，从而在不增加信号处理成本的前提下，消除串扰杂光的对测距的影响。为此目的，本专利技术提出了一种测距透镜模组，包括：透镜本体；所述透镜本体包括第一面和第二面，所述第一面与所述第二面相背离；所述第一面为面向光信号收发模块的一面；所述第二面为面向待测物的一面；所述第一面与所述光信号收发模块之间，设置有微结构消杂光反射片；所述微结构杂光反射片包括第一光线透过区域、第二光线透过区域和第三杂光反射区域；所述光信号收发模块发出的光线依次穿过所述第一光线透过区域、所述透镜本体后射向待测物表面，经待测物体反射后的光线依次穿过所述透镜本体、所述第二光线透过区域后进入所述光信号收发模块；其中，所述光信号收发模块发出的所述第一面和或第二面反射的杂光射向所述第三杂光反射区域，经所述第三杂光反射区域反射后从所述透镜本体射出。可选的，所述第一光线透过区域和所述第二光线透过区域均为镂空区域；所述透镜本体的第一面设有凸台；所述凸台嵌入所述镂室区域。可选的，所述凸台的表面设置有红外透过且可见光吸收的薄膜层或红外油墨层。可选的，所述透镜本体的材料为红外透过且可见光吸收的塑胶材料。可选的，所述第三杂光反射区域包含各种颜包涂层，用于反射各种不同波长的光线。可选的，所述第三杂光反射区域镀有反射膜，用于反射各种下同波长的光线。可选的，所述第三杂光反射区域靠近所述透镜本体的表面或者靠近所述光信号收发模块的表面设有杂光反射微结构，所述杂光灭射微结构用于将被所述透镜本体反射的杂光经过多次反射后再次从所述透镜本体射出。可选的，所述杂光反射微结构为呈环形分布的凹凸条纹。可选的，所述杂光反射微结构的纵向截面为锯齿状，所述凹凸条纹的凹陷处的相邻两个斜面之间的夹角为70°-170°。可选的，所述夹角为90°。可选的，所述杂光反射微结构为角锥棱镜阵列、四棱锥阵列或圆锥棱镜阵列。可选的，所述杂光反射微结构是玻璃珠或石英珠涂层。可选的，所述玻璃珠或石英珠的直径为3-5微米。可选的，所述杂光反射微结构为多个半球形透镜拼接而成的阵列。可选的，所述透镜本体与所述微结构消杂光反射片粘接固定。可选的，所述透镜本体与所述微结构消杂光反射片焊接固定。可选的，所述透镜本体与所述微结构消杂光反射片注塑成一体。可选的，所述第三杂光反射区域的外缘设有凹槽；所述凹槽用于填充粘结剂，以使所述微结构杂光反射片与所述透镜本体组合成一体。可选的，所述透镜本体与所述微结构杂光反射片为一体式成型；所述第一光线透过区域、第二光线透过区域和第三杂光反射区域均位于所述透镜本体的第一面。可选的，所述透镜本体的第一面为平面；所述第一光线透过区域和所述第二光线透过区域的表面均设置有红外油墨层。可选的，所述透镜本体的第一面设置有红外透过且可见光吸收的薄膜层或红外油墨层。可选的，所述第三杂光反射区域靠近所述光信号收发模块的外表面为黑色。可选的，所述透镜本体与所述微结构消杂光灭射片通过透明的光学胶粘接固定。另一方面，本专利技术实施例还提供了一种激光测距装置，包括上述任意一种所述的测距透镜模组。可选的，该装置还包括光信号收发模块；所述光信号收发模块包括发射光源和接收端；所述发射光源发出的光线依次穿过所述第一光线透过区域、所述透镜本体后射向待测物表面，经待测物体灭射本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测距透镜模组，其特征在于，包括：透镜本体；所述透镜本体包括第一面和第二面，所述第一面与所述第二面相背离；所述第一面为面向光信号收发模块的一面；所述第二面为面向待测物的一面；所述第一面与所述光信号收发模块之间，设置有微结构消杂光反射片；所述微结构杂光反射片包括第一光线透过区域、第二光线透过区域和第三杂光反射区域；所述光信号收发模块发出的光线依次穿过所述第一光线透过区域、所述透镜本体后射向待测物表面，经待测物体反射后的光线依次穿过所述透镜本体、所述第二光线透过区域后进入所述光信号收发模块；其中，所述光信号收发模块发出的所述第一面和/或第二面反射的杂光射向所述第三杂光反射区域，经所述第三杂光反射区域反射后从所述透镜本体射出。

【技术特征摘要】
1.一种测距透镜模组，其特征在于，包括：透镜本体；所述透镜本体包括第一面和第二面，所述第一面与所述第二面相背离；所述第一面为面向光信号收发模块的一面；所述第二面为面向待测物的一面；所述第一面与所述光信号收发模块之间，设置有微结构消杂光反射片；所述微结构杂光反射片包括第一光线透过区域、第二光线透过区域和第三杂光反射区域；所述光信号收发模块发出的光线依次穿过所述第一光线透过区域、所述透镜本体后射向待测物表面，经待测物体反射后的光线依次穿过所述透镜本体、所述第二光线透过区域后进入所述光信号收发模块；其中，所述光信号收发模块发出的所述第一面和/或第二面反射的杂光射向所述第三杂光反射区域，经所述第三杂光反射区域反射后从所述透镜本体射出。2.根据权利要求1所述的测距透镜模组，其特征在于，所述第一光线透过区域和所述第二光线透过区域均为镂室区域；所述透镜本体的第一面设有凸台；所述凸台嵌入所述镂空区域。3.根据权利要求2所述的测距透镜模组，其特征在于，所述凸台的表面设置有红外透过且可见光吸收的薄膜层或红外油墨层。4.根据权利要求1所述的测距透镜模组，其特征在于，所述透镜本体的材料为红外透过且可见光吸收的塑胶材料。5.根据权利要求1所述的测距透镜模组，其特征在于，所述第三杂光反射区域包含各种颜色涂层，用于反射各种不同波长的光线。6.根据权利要求1所述的测距透镜模组，其特征在于，所述第三杂光反射区域镀有反射膜，用于反射各种不同波长的光线。7.根据权利要求1所述的测距透镜模组，其特征在于，所述第三杂光反射区域靠近所述透镜本体的表面或者靠近所述光信号收发模块的表面设有杂光反射微结构，所述杂光反射微结构用于将被所述透镜本体反射的杂光经过多次反射后再次从所述透镜本体射出。8.根据权利要求7所述的测距透镜模组，其特征在于，所述杂光反射微结构为呈环形分布的凹凸条纹。9.根据权利要求8所述的测距透镜模组，其特征在于，所述杂光反射微结构的纵向截面为锯齿状，所述凹凸条纹的凹陷处的相邻两个斜面之间的夹角为70°-170°。10.根据权利要求9所述的测距透镜模组，其特征在于，所述夹角为90°。11.根据权利要求7所述的测距透镜模组，其特征在于，所述杂光反射微结构为角锥棱镜阵列、四棱锥阵列或圆锥棱镜阵列。12.根据权利要求7所述的测距透镜模组，其特征在于，所述杂光反射微结构是玻璃珠或石英珠涂层。13.根据权利要求12所述的测距透镜模组，其特征在于，所述玻璃珠或石英珠的直径为3-5微米。14.根据权利要求7所述的测距透镜模组，其特征在于，所述杂光反射微结构为多个半球形透镜拼接而成的阵列。15.根据权利要求1所述的测距透镜模组，其特征在于，所述透镜本体与所述微结构消杂光反射片粘接固定。16.根据权利要求1所述的测距透镜模组，其特征在于，所述透镜本...

【专利技术属性】
技术研发人员：郎欢标，
申请(专利权)人：东莞市美光达光学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44