光发射器、iTOF模组及扫地机器人制造技术

本申请涉及光发射器、iTOF模组及扫地机器人，光发射器包括光源及光调制元件，光源用于发射第一光束；光调制元件设于光源的发射路径上，用于调制第一光束后形成第二光束，第二光束的水平发散角度大于第一光束的水平发散角度，第二光束的竖直发散角度大于第一光束的竖直发散角度，且第二光束的水平发散角度大于第二光束的竖直发散角度的至少两倍。本申请可以降低光发射器靠近地面的信号强度，改善由于靠近地面信号过强带来的散射问题，提高近距探测精度。精度。精度。

【技术实现步骤摘要】
光发射器、iTOF模组及扫地机器人


[0001]本申请属于扫地机器人
，尤其涉及光发射器、iTOF模组及扫地机器人。

技术介绍

[0002]目前的消费级移动式机器人，尤其是扫地机终端产品中，为了满足避障功能和室内SLAM(SimultaneousLocalizationandMapping，即时定位与地图构建)功能的需求，往往使用两种技术不同的传感器，比如在扫地机器人中，为了实现避障功能，常常使用结构光、双目、RGB摄像头等技术；而为了实现室内SLAM，常常使用视觉图像传感器或者激光雷达3D视觉技术。
[0003]当前部分机器人使用iTOF(indirect Time
‑
of
‑
Flight，间接测量飞行时间)传感器，iTOF传感器在视场角(Field of View，FOV)内，可以实现面阵的三维测量，可以同时满足避障和导航的功能需求。
[0004]但是，iTOF传感器应用于扫地机等一些终端设备中时，距离地面比较近，导致靠近地面的信号比较强，容易产生散射的现象，从而导致探测精度不准确；而且，靠近地面的信号过强还容易导致过曝。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本申请实施例提供了一种光发射器、iTOF模组及扫地机器人，以解决现有技术中由于iTOF模组靠近地面的信号过强导致探测精度不准确的问题。
[0006]本申请实施例的第一方面提供了一种光发射器，包括光源及光调制元件，光源用于发射第一光束；光调制元件设于光源的发射路径上，用于对调制第一光束后形成第二光束；其中，第二光束的水平发散角大于第一光束的水平发散角，第二光束的竖直发散角大于第一光束的竖直发散角，且第二光束的水平发散角大于第二光束的竖直发散角的至少两倍。
[0007]本申请采用光调制元件对光源发射的第一光束进行调制，使得光发射器出射的第二光束的水平发散角大于竖直发散角的至少两倍，由此，一方面可以降低靠近地面的信号强度，改善由于靠近地面信号过强带来的散射问题，提高近距探测精度；一方面可以提高投射的光场中心区域的信号强度，提高远距探测精度。
[0008]在一些实施例中，第二光束的竖直发散角在20
°
至53
°
之间，第二光束的水平发散角在64
°
至132
°
之间。
[0009]在一些实施例中，光发射器投射至物体上的光场为非对称光场。在其中一个实施例中，光源的光轴朝竖直向上的方向倾斜，并与光调制元件的中心线形成夹角。
[0010]在一些实施例中，光发射器还包括屏蔽罩，屏蔽罩设置于光调制元件的背离光源的一侧，屏蔽罩形成有出光口，沿过光源光轴的水平面，将出光口划分为上半部分出光口和下半部分出光口，下半部分出光口的宽度小于上半部分出光口的宽度。
[0011]在一些实施例中，光调制元件的数量为多个，不同的光调制元件调制第一光束后
形成的第二光束的发散角不同，光发射器还包括切换件，切换件与多个光调制元件连接，切换件用于切换位于光源的发射路径上的光调制元件。
[0012]本申请实施例的第二方面提供了一种iTOF模组，包括光接收器和如第一方面任一实施例所述的光发射器，光发射器出射的第二光束被物体反射形成反射光束，光接收器用于接收反射光束，光接收器的竖直视场角大于第二光束的竖直发散角。
[0013]在一些实施例中，光接收器和光发射器的基线方向为竖直方向。
[0014]在一些实施例中，iTOF模组包括多个光发射器，不同的光发射器出射的第二光束的竖直发散角和水平发散角中的至少一个不同。
[0015]在一些实施例中，光接收器包括图像传感器，图像传感器包括多个像素，在接收反射光束时，图像传感器中位于光发射器的竖直投射视场角外的至少部分像素处于关闭状态。
[0016]在一些实施例中，iTOF模组还包括壳体及密封减震件，壳体罩设光发射器和光接收器，壳体与光发射器之间、壳体与光接收器之间设有密封减震件。
[0017]在一些实施例中，iTOF模组还包括第一盖板和第二盖板，壳体对应光发射器和光接收器分别设有第一安装槽和第二安装槽，第一盖板安装于第一安装槽，第二盖板安装于第二安装槽，第一盖板包括透光区，透光区用于透过第二光束，沿过光源光轴的水平面，将透光区划分为上半部分透光区和下半部分透光区，下半部分透光区的宽度小于上半部分透光区的宽度。
[0018]在一些实施例中，部分第二光束在iTOF模组内部发生反射而形成第三光束，iTOF模组还包括隔断结构，隔断结构设于光发射器和光接收器之间，用于阻隔至少部分所述第三光束进入所述光接收器。
[0019]本申请实施例的第三方面提供了一种扫地机器人，包括主板和第二方面任一项的iTOF模组，iTOF模组与主板连接。
[0020]在一些实施例中，扫地机器人具有第一工作模式和第二工作模式；当扫地机器人处于第一工作模式时，iTOF模组的曝光方式为自动曝光；当扫地机器人处于第二工作模式时，iTOF模组的曝光方式为以第一曝光时长和第二曝光时长为一个曝光周期组合曝光，第一曝光时长小于第二曝光时长。
[0021]本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：光调制元件对光源发射的第一光束进行调制后，输出的第二光束的水平发散角大于竖直发散角的至少两倍，如此，降低了光发射器靠近地面的信号强度，改善了由于靠近地面信号过强带来的散射问题，提高了近距探测精度。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1是本申请实施例提供的光发射器的剖面图；
[0024]图2是本申请实施例提供的光发射器投射的一种光场示意图；
[0025]图3是本申请实施例提供的光发射器投射的另一种光场示意图。
[0026]图4是本申请实施例提供的iTOF模组的立体图；
[0027]图5是本申请实施例提供的图4对应的剖面图；
[0028]图6是本申请实施例提供的带壳体的iTOF模组的剖面图；
[0029]图7是本申请实施例提供的iTOF模组的成像时场景示意图；
[0030]图8是本申请实施例提供的一种扫地机器人应用场景示意图；
[0031]图9是本申请实施例提供的另一种扫地机器人应用场景示意图；
[0032]图10是本申请实施例提供的扫地机器人中iTOF模组与主板之间的安装示意图。
[0033]附图标记：
[0034]100
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光发射器；110
‑
光源；120
‑
光调制元件；130
‑
屏蔽罩；140
‑
光发射器的电路板；150
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光发射器，其特征在于，包括：光源，用于发射第一光束；光调制元件，设于所述光源的发射路径上，用于调制所述第一光束后形成第二光束；其中，所述第二光束的水平发散角大于所述第一光束的水平发散角，所述第二光束的竖直发散角大于所述第一光束的竖直发散角，且所述第二光束的水平发散角大于所述第二光束的竖直发散角的至少两倍。2.根据权利要求1所述的光发射器，其特征在于，所述第二光束的竖直发散角在20
°
至53
°
之间，所述第二光束的水平发散角在64
°
至132
°
之间。3.根据权利要求1所述的光发射器，其特征在于，所述第二光束对应的光场为非对称光场。4.根据权利要求3所述的光发射器，其特征在于，所述光源的光轴朝竖直向上的方向倾斜，并与所述光调制元件的中心线形成夹角。5.根据权利要求1所述的光发射器，其特征在于，所述光发射器还包括屏蔽罩，所述屏蔽罩设置于所述光调制元件的背离所述光源的一侧，所述屏蔽罩形成有出光口，过所述光源光轴的水平面，将所述出光口划分为上半部分出光口与下半部分出光口，所述下半部分出光口的宽度小于所述上半部分出光口的宽度。6.根据权利要求1所述的光发射器，其特征在于，所述光发射器还包括切换件，所述光调制元件的数量为多个，不同的所述光调制元件调制所述第一光束后形成的所述第二光束的发散角不同，所述切换件与多个所述光调制元件连接，所述切换件用于切换位于所述光源的发射路径上的所述光调制元件。7.一种iTOF模组，其特征在于，包括光接收器和如权利要求1至6任一项所述的光发射器；所述光发射器出射的所述第二光束被物体反射形成反射光束；所述光接收器接收所述反射光束，其中，所述光接收器的竖直视场角大于所述第二光束的竖直发散角。8.根据权利要求7所述的iTOF模组，其特征在于，所述光发射器和所述光接收器的基线方向为竖直方向。9.根据权利要求7所述的iTOF模组，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙瑞，刘欣，向绍成，焦健楠，陶郅，黄泽铗，王飞，
申请(专利权)人：奥比中光科技集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：