CN107064906B - 一种测距透镜模组及激光测距装置 - Google Patents

Abstract

本发明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。

Description

一种测距透镜模组及激光测距装置

技术领域

本发明涉及激光测距技术领域，尤其涉及一种测距透镜模组及激光测距装置。

背景技术

本部分向读者介绍可能与本发明的各个方面相关的背景技术，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发明的各个方面。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，chip on board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(Robotic Low Power User Presence Detector)；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FlightSense^TM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。

发明内容

本发明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，本发明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，本发明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接收端。

可选的，所述发射光源为

波长940nm的近红外垂直腔发射半导体激光器，或

波长940nm的近红外发光二极管。

可选的，所述近红外发光二极管的发光角度为120°的郎伯型分布。

可选的，所述发射光源的出射孔设有第一聚焦元件；所述第一聚焦元件用于将所述发射光源发出的光束进行汇聚；

所述接收端的入射孔设有第二聚焦元件；所述第二聚焦元件用于将射向所述接收端的光束进行汇聚。

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；

所述第一聚焦元件与所述第二聚焦元件穿过所述微结构消杂光反射片的镂空区域嵌入所述透镜本体。

可选的，所述第一聚焦元件与所述第二聚焦元件均为复合反射镜或菲涅耳透镜。

可选的，所述发射光源出射的光束经所述复合反射镜聚焦后形成圆锥角为35度的光束；

所述射向所述接收端的光束经所述复合反射镜聚焦后形成圆锥角为25度的光束。

本发明提供的测距透镜模组和激光测距装置，通过在透镜本体靠近光信号收发模块的一侧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主题反射的串扰杂光进行反射后再次从透镜本体的表面射出，从而可以起到消除杂光干扰的作用，提高测距的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为现有技术提供的测距传感器模组的等轴侧爆炸图；

图2为现有技术提供的测距传感器模组的剖面示意图；

图3为现有技术中形成串扰杂光的原理示意图；

图4为本发明实施例1提供的激光测距装置的等轴侧正视爆炸图；

图5为本发明实施例1提供的激光测距装置的等轴侧底视爆炸图；

图6为本发明实施例1提供的透镜本体的下同方向的视图；

图7为本发明实施例1提供透镜的微结构消杂光反射片的下同方向的视图；

图8为本发明实施例1提供的激光测距装置消杂光的原理示意图；

图9为本发明实施例2提供的激光测距装置的等轴侧正视爆炸图；

图10为本发明实施例2提供的激光测距装置的等轴侧底视爆炸图；

图11为本发明实施例2提供的激光测距装置的剖面示意图；

图12为本发明实施例3提供的激光测距装置的等轴侧正视爆炸图；

图13为本发明实施例3提供的激光测距装置的剖面示意图；

图14为本发明实施例4提供的激光测距装置的等轴侧正视爆炸图；

图15为本发明实施例4提供的激光测距装置的等轴侧底视爆炸图；

图16为本发明实施例4提供的激光测距装置的剖面示意图；

图17为本发明实施例5提供的激光测距装置的等轴侧正视爆炸图；

图18为本发明实施例5提供的激光测距装置的等轴侧底视爆炸图；

图19为本发明实施例5提供的激光测距装置的剖面示意图；

图20为本发明实施例6提供的激光测距装置的等轴侧正视爆炸图；

图21为本发明实施例6提供的激光测距装置的等轴侧底视爆炸图；

图22为本发明实施例6提供的激光测距装置的剖面示意图；

图23为本发明实施例7提供的激光测距装置的等轴侧正视爆炸图；

图24为本发明实施例7提供的激光测距装置的等轴侧底视爆炸图；

图25为本发明实施例7提供的激光测距装置的剖面示意图；

图26为本发明实施例8提供的激光测距装置的等轴侧正视爆炸图；

图27为本发明实施例8提供的激光测距装置的等轴侧底视爆炸图；

图28为本发明实施例8提供的激光测距装置的剖面示意图；

图29为本发明实施例9提供的透镜的微结构消杂光反射片的不同方向的视图；

图30为本发明实施例10提供的透镜的微结构消杂光反射片的不同方向的视图；

图31为本发明实施例11提供的透镜的微结构消杂光反射片的不同方向的视图；

图32为本发明实施例杂光反射微结构反射杂光的原理示意图；

图33为本发明实施例12提供的激光测距装置的剖面示意图；

图34为本发明实施例13提供的激光测距装置的剖面示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，部属于本发明保护的范围。下面将结合附图对本发明的实施例进行详细描述。

本发明提供了一种测距透镜模组，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；

光信号收发模块发出的光线依次穿过第一光线透过区域、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透镜本体、第二光线透过区域后进入光信号收发模块；

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。

本发明提供的测距透镜模组，通过在透镜本体靠近光信号收发模块的一侧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主题反射的串扰杂光进行反射后再次从透镜本体的表面射出，从而可以起到消除杂光干扰的作用，提高测距的准确性。

下面对本发明具体实施方式提供的测距透镜模组展开详细描述。本发明实施例以透镜本体的第一面在下，第二面在上，说明本发明实施例提供的测距透镜模组。即第一面称为透镜本体的下表面，第二面称为透镜本体的上表面。其中，透镜本体的第一面在上，第二面在下时也能实现本发明提供的技术方案。

实施例1

本发明实施例1提供了一种测距透镜模组，包括该测距透镜模组的激光测距装置的等轴侧正视爆炸图如图4所示，其等轴侧底视爆炸图如图5所示，该测距透镜模组包括透镜本体130以及设置在透镜本体130和光信号收发模块110之间的微结构消杂光反射片120。透镜本体130的第一面面向光信号收发模块110；透镜本体130的第二面面向待测物。

透镜本体130不同方向的视图如图6A-图6E所示。其中，图6A为透镜本体130的正视图、图6B为透镜本体130的俯视图、图6C为透镜本体130的侧视图，图6D为透镜本体130的底视图，图6为透镜本体130的等轴侧视图。透镜本体130的第一面正对光信号收发模块110的发射光源111以及接收端(如红外接收传感器112)的正上方的位置设置有两个向下突出的第一凸台131以及第二凸台132。第一凸台131及第二凸台132的下表面镀有红外透过、可见光吸收的薄膜，或者也可以直接印刷红外油墨(IR INK)。或者整块透镜本体130的材料可以采用红外透过、可见光吸收的黑色塑胶材料。该透镜本体130让下方发射光源111发出的、光束角为θ1的红外激光，经过第一凸台131之后，可以无阻挡的通过，并照射到被测物体，同时让从被测物体反射回来的光线可以无阻挡地通过第二凸台132，然后入射到红外接收传感器112中，进行信号处理和计算。本具体实施方案代选该第一凸台131及第二凸台132的下表面直接印刷红外油墨(IR INK)。

微结构消杂光灭射片120，其不同方向的视图如图7A-7E所示。其中，图7A为微结构消杂光反射片120的正视图、图7B为微结构消杂光反射片120的俯视图、图7C为微结构消杂光反射片120的侧视图，图7D为微结构消杂光反射片120的底视图，图7E为微结构消杂光反射片120的等轴侧视图。该微结构消杂光反射片120可以是采用带有各种颜色的塑胶材质，不作镀膜，从而使第三杂光反射区域可以包含各种颜包涂层，起到反射不同波长的光线的作用。该微结构消杂光反射片120上方的第三杂光反射区域具有杂光反射微结构123，该杂光反射微结构123可以为呈环形分布的凹凸条纹，如可以是雕刻有圆环状分布的凸起条纹(当然可以理解其他形状的环状分布也可以实现，例如矩形、梯形或者其他多边形等)，例如可以为类似于光碟纹形状的微结构CD(compact disk)纹。杂光反射微结构123的纵向截面为锯齿状，其中凹凸条纹的凹陷处的相邻两个斜面之间的夹角为70°～170°。如图32所示，CD纹纵截面剖面轮廓线的凹陷处的相邻斜面之间的夹角θ在70°～170°之间。杂光反射微结构123将透镜本体130上下表面(即第一面和第二面)部分反射过来的杂光以及外面进来的可见光沿着在CD纹的左右两个斜面反射两次(或以上)，向上并通过透镜本体130的上表面射出，起到消杂光的作用。微结构消杂光反射片120包括第一光线透过区域121和第二光线透过区域122，这个两个区域可以设置为镂空区域，并且可以让透镜本体130下方的第一凸台131嵌入第一光线透过区域121，第二凸台132嵌入第二光线透过区域122。

具体的，本发明实施例1提供的测距透镜模组消除杂光的原理如图8所示。假设O点为光信号收发模块110的发射光源111的等效发光点，光线OP在穿过透镜本体130时，在透镜本体130的上下表面会有少部分的光线产生部分反射、形成杂光，假设该杂光光线为PQ，PQ入射到CD纹其中一个斜面Q点的位置，杂光经过CD纹的第一个斜面反射后，其反射光线为QR，再经过CD纹第二个斜面反射，反射光线为RS，反射后的杂光向上再次经过透镜本体130，从其上表面射出。对于杂光灭射微结构123的纵截面剖面轮廓线为90°夹角时的CD纹，如图32所示，其两次反射后的杂光方向会沿原路返回，再从透镜本体130的上表面射出，对于杂光反射微结构123的纵截面剖面轮廓线的夹角为其他角度的CD纹，反射后的光线不沿原路返回，其偏离一个角度从透镜本体130的上表面射出。因此可以根据需求和加工难度来设置CD纹纵截面轮廓线的夹角，当杂光较多的时候，可以设置CD纹纵截面剖面轮廓线夹角为锐角，让杂光在杂光反射微结构123内部可以多次反射。

透镜本体130以及微结构消杂光反射片120，为上下分体式结构，两者可以独立分开制程，在两者制作完成后可以采用点胶粘合的方法粘接固定组合成一体。对于透镜本体130的外形轮廓及微结构消杂光反射片120的CD纹微结构，微结构消杂光反射片120的杂光反射微结构123与两个镂空区域两者分体式的结构，杂光反射微结构123无需镀膜，通过设置具有回复反射功能的杂光反射微结构123即可以实现消杂光的功能，另第一光线透过区域121和第二光线透过区域122这两个镂空区域(出射光区域及信号传感区域)也无需刻意定位，就可以直接在第一凸台131及第二凸台132的下表面印刷红外油墨(IR INK)，不会因操作不当印刷到域外的区域。由于透镜本体130以及微结构消杂光反射片120两者可以独立分开制程生产，两者组件完成后将其点胶粘接组合在一起，整体工艺非常简化，良率非常高，便于大量生产及推广。

实施例2

本发明实施例2提供了另一种测距透镜模组，与上述实施例1的不同之处在于，微结构消杂光反射片220的第三杂光反射区域可以镀有反射膜，微结构消杂光反射片220与透镜本体230之间可以采用超声波焊接的方法组合成一体。

本发明实施例2提供的测距透镜模组，包括该测距透镜模组的激光测距装置的等轴侧正视爆炸图如图9所示，其等轴侧底视爆炸图如图10所示，该测距透镜模组包括透镜本体230以及设置在透镜本体230和光信号收发模块210之间的微结构消杂光反射片220。透镜本体230的第一面面向光信号收发模块210；透镜本体230的第二面面向待测物。

透镜本体230的第一面正对光信号收发模块210的发射光源211以及红外接收传感器212正上方的位置设置有两个向下突出的第一凸台231以及第二凸台232。第一凸台231及第二凸台232的下表面镀有红外透过、可见光吸收的薄膜，其也可以直接印刷红外油墨(IRINK)。或者整块透镜本体230的材料可以采用红外透过、可见光吸收的黑色塑胶材料。发射光源211发出的、光束角为θ1的红外激光，经过第一凸台231之后，可以无阻挡的通过，照射到被测物体，同时让从被测物体反射回来的光线可以无阻挡地通过第二凸台232，然后入射到红外接收传感器212中，进行信号处理和计算。本实施例优选该第一凸台231及第二凸台232的下方直接印刷红外油墨(IR INK)。

微结构消杂光反射片220可以为塑胶材料，其第三杂光反射区域的杂光反射微结构223的表面可以镀有反射膜，用于反射不同波长的光线。与实施例1相同，杂光反射微结构223的形状可以为雕刻有圆环状分布的类似于光碟纹形状的微结构CD(compact disk)纹，CD纹纵截面剖面轮廓线的夹角在70°～170°之间，其将透镜本体230上下表面部分反射过来的杂光以及外面进来的可见光沿着在CD纹的左右两个斜面反射两次(或以上)，向上并通过透镜本体230的上表面射出，起到消杂光的作用。微结构消杂光反射片220包括第一光线透过区域221和第二光线透过区域222，这个两个区域可以设置为镂室区域，并且可以让透镜本体230下方的第一凸台231嵌入第一光线透过区域221，第二凸台232嵌入第二光线透过区域222。

本发明实施例2提供的测距透镜模组其消除杂光的原理与具体实施方案1的相同。具体可以通过杂光反射微结构223的纵截面剖面轮廓线的夹角90°时的CD纹作为回复反射器，让杂光在CD纹的内部产生两次反射，反射后的杂光住相反的方向再次从透镜本体230的上表面射出。

透镜本体230以及微结构消杂光反射片220，可以为分体式的结构，的微结构消杂光反射片220的CD纹经过镀反射膜后，再通过超声波焊接的方法与透镜本体230组合成一体，如图11的剖面图中所示，透镜本体230和微结构消杂光反射片220之间为采用超声波焊接的焊接线224。微结构消杂光反射片220的镀膜无需复杂的退镀等制程及无需底面印刷衬底油墨制程，用常规制程就可以实现在第三杂光反射区域的消杂光反射，另第一光线透过区域221和第二光线透过区域222这两个镂空区域(出射光区域及信号传感区域)也无需刻意定位，就可以直接在第一凸台231及第二凸台232的下表面印刷红外油墨(IRINK)，不会因操作不当印刷到域外的区域，两者可以独立分开制程生产，两者组件完成后通过超声波焊接的方法组合在一起，整体工艺非常简化，良率非常高，便于大量生产及推广。

实施例3

本发明实施例3提供了一种测距透镜模组，与实施例2不同的是，微结构消杂光反射片320，其在镀反射膜之后，再通过双料埋入成型的方法与透镜本体330注塑在一起。

本发明实施例3提供的一种测距透镜模组，包括该测距透镜模组的激光测距装置的等轴侧正视爆炸图如图12所示，其剖面图如图13所示，该测距透镜模组包括透镜本体330以及设置在透镜本体330和光信号收发模块210之间的微结构消杂光反射片220。透镜本体330的第一面面向光信号收发模块210；透镜本体330的第二面面向待测物。

透镜本体330的第一面正对光信号收发模块310的发射光源311以及红外接收传感器312正上方的位置设置有向下突出的第一凸台331以及第二凸台332。第一凸台331及第二凸台332的下表面镀有红外透过、可见光吸收的薄膜，其也可以直接印刷红外油墨(IRINK)。或者整块透镜本体330的材料可以采用红外透过、可见光吸收的黑色塑胶材料。发射光源311发出的、光束角为θ1的红外激光，经过第一凸台331之后，可以无阻挡的通过，照射到被测物体，同时让从被测物体反射回来的光线可以无阻挡地通过第二凸台332，然后入射到红外接收传感器312中，进行信号处理和计算。本实施例优选该第一凸台331及第二凸台332的下方直接印刷红外油墨(IR INK)。

微结构消杂光反射片320可以为塑胶材料，其第三杂光反射区域的杂光反射微结构323的表面镀有反射膜323。杂光反射微结构323上的形状可以为雕刻有圆环状分布的类似于光碟纹形状的微结构CD(compact disk)纹，CD纹其纵截面剖面轮廓线的夹角在70°～170°之间，其将透镜本体330上下表面部分反射过来的杂光以及外面进来的可见光沿着在CD纹的左右两个斜面反射两次(或以上)，向上并通过透镜本体330的上表面射出，起到消杂光的作用。微结构消杂光反射片320包括第一光线透过区域321和第二光线透过区域322，这个两个区域可以设置为镂室区域，并且可以让透镜本体330下方的第一凸台331嵌入第一光线透过区域321，第二凸台332嵌入第二光线透过区域322。

本发明实施例3消除杂光的原理与具体实施方案1的相同。具体可以通过杂光反射微结构323的纵截面剖面轮廓线的夹角90°时的CD纹作为回复灭射器，让杂光在CD纹的内部产生两次反射，反射后的杂光住相反的方向再次从透镜本体330的上表面射出。

透镜本体330以及微结构消杂光反射片320。其通过双料埋入成型的方法注塑在一起，即微结构消杂光反射片320，先在其第三杂光反射区域的杂光灭射微结构323表面镀好灭射膜，然后埋入到透镜本体330的模具中再次注塑与透镜本体330注塑在一起。微结构消杂光反射片320的镀膜无需复杂的退镀等制程及无需底面印刷衬底油墨制程，用常规制程就可以实现在第三杂光反射区域的消杂光反射，另第一光线透过区域321和第二光线透过区域322这两个镂空区域(出射光区域及信号传感区域)也无需刻意定位，就可以直接在第一凸台331及第二凸台332的下表面印刷红外油墨(IR INK)，不会因操作不当印刷到域外的区域。

实施例4

本发明实施例4提供了另一种测距透镜模组，包括该测距透镜模组的激光测距装置的等轴侧正视爆炸图如图14所示，其等轴侧底视爆炸图如图15所示，其剖面图如图16所示。该测距透镜模组包括透镜本体430以及设置在透镜本体430和光信号收发模块410之间的微结构消杂光反射片420。透镜本体430的第一面面向光信号收发模块410；透镜本体430的第二面面向待测物。

透镜本体430的第一面可以为平面，即不设置凸台。微结构消杂光反射片420也可以不做镂空处理，而是将微结构消杂光反射片420表面正对光信号收发模块410的红外发射光源411以及红外接收器412的位置、相应的发射光束以及接收光束圆锥角大小的直径区域(即第一光线透过区域421和第二光线透过区域422)做成平面，平面处印刷红外油墨(IR-ink)，其他位置(即第三杂光反射区域)上表面则形成杂光反射微结构423，如雕刻有环形的细微CD纹，该杂光反射微结构423表面再镀反射膜，再用透明的光学胶水与透镜本体430组合在一起。

与具体实施方案1～3的下同之处在于，透镜本体430的下表面是平的，其正对光信号收发模块410的红外发射光源411以及红外接收传感器412正上方的位置并没有设置向下突出的凸台。透镜本体430下表面镀有红外透过、可见光吸收的薄膜，其也可以直接印刷红外油墨(IR INK)。或者整块透镜本体430的材料可以采用红外透过、可见光吸收的黑色塑胶材料。红外发射光源411发出的、光束角为θ1的红外激光，经过透镜本体430之后，可以无阻挡的通过，照射到被测物体，同时让从被测物体反射回来的光线可以无阻挡地通过透镜本体430，然后入射到红外接收传感器412中，进行信号处理和计算。

微结构消杂光反射片420可以为塑胶材料，其下做镂空处理，而是将微结构消杂光反射片420上表面正对红外发射光源411以及红外接收器的第一光线透过区域421及第二光线透过区域422、相应的发射光束以及接收光束圆锥角大小的直径做成平面，平面处印刷红外油墨(IR-ink)，其他位置即第三杂光反射区域上表面则雕刻有环形的细微CD纹，CD纹表面再镀反射膜，CD纹纵截面剖面轮廓线的夹角在70°～170°之间，其将透镜本体430上下表面部分反射过来的杂光以及外面进来的可见光沿着在CD纹的左右两个斜面反射两次(或以上)，向上并通过透镜本体430的上表面射出，起到消杂光的作用。另外，微结构消杂光反射片420正对红外发射光源411以及红外接收器412的第一光线透过区域下表面424及第二光线透过区域下表面425、相应的发射光束以及接收光束圆锥角大小的直径做成平面，平面处印刷红外油墨(IR-ink)，其他位置即第三杂光反射区域下表面426为平面，表面漆成吸光的黑包。

本发明实施例4消除杂光的原理与具体实施方案1的相同。其让杂光在CD纹微结构内部的左右斜面产生两次反射，反射后的杂光住相反的方向再次从透镜本体430的上表面射出。

透镜本体430以及微结构消杂光反射片420可以为分体式的结构，微结构消杂光反射片420的CD纹经过镀灭射膜后，再用透明的光学胶水与透镜本体430胶合成为一体，如图16的剖面图中所示，图中微结构消杂光灭射片420上表面黑色部分表示透明光学胶水。微结构消杂光反射片420的镀膜无需复杂的退镀等制程及无需底面印刷衬底油墨制程，用常规制程就可以实现在第三杂光反射区域的消杂光反射，另微结构消杂光反射片420正对红外发射光源411以及红外接收器412的第一光线透过区域下表面424及第二光线透过区域下表面425，可以直接印刷红外油墨(IR INK)，其他位置第三杂光反射区下表面426则为平面并漆成吸光的黑色。透镜本体430以及微结构消杂光反射片420可以独立分开制程生产，两个组件完成后通过透明的光学胶水组合在一起，整体工艺非常简化，良率非常高，便于大量生产及推广。

实施例5

本发明实施例5提供了一种测距透镜模组，包括该测距透镜模组的激光测距装置的等轴侧正视爆炸图如图17所示，其等轴侧底视爆炸图如图18所示，其剖面图如图19所示，该测距透镜模组包括透镜本体530以及设置在透镜本体530和光信号收发模块510之间的微结构消杂光反射片520。透镜本体530的第一面面向光信号收发模块510；透镜本体530的第二面面向待测物。微结构消杂光反射片520的第三杂光反射区域的杂光反射微结构523可以位于该微结构消杂光反射片520的下表面，即靠近光信号收发模块510一侧的表面。并在杂光反射微结构523表面镀反射膜之后，通过胶水540将微结构消杂光反射片520与透镜本体530粘接在一起。

透镜本体530的第一面正对光信号收发模块510的发射光源511以及红外接收传感器512正上方的位置设置有向下突出的第一凸台531以及第二凸台532。第一凸台531及第二凸台532下表面镀有红外透过、可见光吸收的薄膜，其也可以直接印刷红外油墨(IR INK)。或者整块透镜本体530的材料可以采用红外透过、可见光吸收的黑色塑胶材料。发射光源511发出的、光束角为θ1的红外激光，经过第一凸台531之后，可以无阻挡的通过，照射到被测物体，同时让从被测物体反射回来的光线可以无阻挡地通过第二凸台532，然后入射到红外接收传感器512中，进行信号处理和计算。本实施例优选该第一凸台531及第二凸台532的下方直接印刷红外油墨(IR INK)。

微结构消杂光反射片520可以为塑胶材料，其用于消杂光的杂光反射微结构523位于该微结构消杂光反射片520的下表面，杂光反射微结构523表面镀有反射膜。杂光反射微结构523的形状可以为雕刻有圆环状分布的类似于光碟纹形状的微结构CD(compact disk)纹，CD纹纵截面剖面轮廓线的夹角在70°～170°之间，其将透镜本体530上下表面部分反射过来的杂光以及外面进来的可见光沿着在CD纹的左右两个斜面眨射两次(或以上)，向上并通过透镜本体530的上表面射出，起到消杂光的作用。微结构消杂光反射片520包括第一光线透过区域521和第二光线透过区域522，这个两个区域可以设置为镂室区域，并且可以让透镜本体530下方的第一凸台531嵌入第一光线透过区域521，第二凸台532嵌入第二光线透过区域522。

本发明实施例5消除杂光的原理与具体实施方案1的相同。其让杂光在CD纹微结构内部的左右斜面产生多次反射，反射后的杂光住相反的方向再次从透镜本体530的上表面射出。

透镜本体530以及微结构消杂光反射片520可以为分体式的结构，微结构消杂光反射片520的CD纹经过镀反射膜后，再用胶水与透镜本体530组合成一体，胶水540的位置如图19的剖面图中所示。微结构消杂光反射片520的镀膜无需复杂的退镀等制程及无需底面印刷衬底油墨制程，用常规制程就可以实现在第三杂光灭射区域的消杂光反射，另第一光线透过区域521和第二光线透过区域522这两个镂空区域(出射光区域及信号传感区域)也无需刻意定位，就可以直接在第一凸台531及第二凸台532的下表面印刷红外油墨(IR INK)，不会因操作不当印刷到域外的区域，透镜本体530以及微结构消杂光反射片520可以独立分开制程生产，两者组件完成后通过胶水540固定在一起，整体工艺非常简化，良率非常高，便于大量生产及推广。

实施例6

本发明实施例6涉及另一种测距透镜模组。与实施例5不同的是，透镜本体630的第一面可以为平面，即不设置凸台。微结构消杂光反射片620，其用于消杂光的杂光反射微结构623可以位于该微结构消杂光反射片620的下表面，即靠近光信号收发模块510一侧的表面。微结构消杂光反射片620可以不做镂空处理，而是将正对发射光源611以及红外接收器612的位置、相应的发射光束以及接收光束圆锥角大小的直径做成平面，平面处印刷红外油墨(IR-ink)，其他位置则雕刻有环形的细微CD纹，杂光反射微结构623表面再镀反射膜，再通过双面胶640与透镜本体630粘合在一起。

本发明实施例6提供的测距透镜模组，包括该测距透镜模组的激光测距装置的等轴侧正视爆炸图如图20所示，其等轴侧底视爆炸图如图21所示，其剖面图如图22所示，该测距透镜模组包括透镜本体630以及设置在透镜本体630和光信号收发模块610之间的微结构消杂光反射片620。透镜本体630的第一面面向光信号收发模块610；透镜本体630的第二面面向待测物。其中，透镜本体630的第一面与微结构消杂光眨射片620之间可以通过双面胶固定连接。

透镜本体630的第一面是平的，其正对光信号收发模块610的发射光源611以及红外接收传感器612正上方的位置并没有设置向下突出的凸台。透镜本体630的第一面镀有红外透过、可见光吸收的薄膜，其也可以直接印刷红外油墨(IR INK)。或者整块透镜本体630的材料可以采用红外透过、可见光吸收的黑色塑胶材料。发射光源611发出的、光束角为θ1的红外激光，经过透镜本体630之后，可以无阻挡的照射到被测物体，同时让从被测物体反射回来的光线可以无阻挡地通过透镜本体630，然后入射到红外接收传感器612中，进行信号处理和计算。

微结构消杂光反射片620可以为塑胶材料，其下做镂空处理，其消杂光用的杂光反射微结构623如CD纹可以位于该微结构消杂光反射片620的下表面，即靠近光信号收发模块610一侧的表面。微结构消杂光反射片620下表面正对发射光源611以及红外接收器612的第一光线通过区域621和第二光线透过区域622、相应的发射光束以及接收光束圆锥角大小的直径做成平面，平面处印刷红外油墨(IR-ink)，其他位置即第三杂光反射区域的下表面则形成杂光反射微结构623如雕刻有环形的细微CD纹，该杂光反射微结构623表面再镀反射膜，该CD纹纵截面剖面轮廓线的夹角可以为90°，其用来将反射过来的杂光以及外面进来的可见光沿着原路返回、反射出去，其相当于在反射片的底面增加许多细微的屋脊棱镜，将杂光返回。如图32所示。

双面胶640的上下两面将透镜本体630及微结构消杂光反射片620粘合在一起。

本发明实施例6其消除杂光的原理与具体实施方案1的相同。其让杂光在CD纹微结构内部的左右斜面产生多次反射，反射后的杂光向上再次从透镜本体630的上表面射出。

实施例7

本发明实施例7提供了另一种测距透镜模组。与上述实施例不同的是，透镜本体730与消杂光微结构反射片可以为一体式结构。透镜本体730的第一面直接作为微结构消杂光反射片；具体的，可以通过在透镜本体730的第一面形成杂光反射微结构733，如雕刻消杂光的CD纹微结构来实现。透镜本体730的第一面正对发射光源711以及红外接收器712的位置、相应的发射光束以及接收光束圆锥角大小的直径做成平面(即第一光线透过区域731和第二光线透过区域732)，平面处印刷红外油墨(IR-ink)，其他位置即第三杂光反射区域则形成杂光反射微结构733，如雕刻有圆环形的细微CD纹，该杂光反射微结构733表面可以再镀反射膜。

本发明实施例7的测距透镜模组，包括该测距透镜模组的激光测距装置的等轴侧正视爆炸图如图23所示，其等轴侧底视爆炸图如图24所示，其剖面图如图25所示，该测距透镜模组包括透镜本体730以及设置在透镜本体730和光信号收发模块710之间的微结构消杂光反射片。透镜本体730的第一面面向光信号收发模块710；透镜本体730的第二面面向待测物。透镜本体730和微结构消杂光眨射片一体成型，透镜本体的第一面直接作为微结构消杂光反射片正对发射光源711以及红外接收器712的位置、相应的发射光束以及接收光束圆锥角大小的直径做成平面，即第一光线透过区域731和第二光线透过区域732，其平面处印刷红外油墨(IR-ink)，其他位置即第三杂光反射区域则可以形成杂光反射微结构733如雕刻有圆环形的细微CD纹，杂光反射微结构733表面再镀反射膜。CD纹让杂光在CD纹微结构内部的左右斜面产生多次反射，反射后的杂光向上再次从透镜本体730的上表面射出。

实施例8

本发明实施例8提供了另一种测距透镜模组，与上述实施例不同的是，微结构消杂光反射片820的上表面第三杂光反射区域的边缘可以设置一个凹槽824，凹槽824的外侧可以设置较宽的平台。通过在凹槽824内填充粘结剂(如胶水)，可以将微结构消杂光反射片820与上方的透镜本体830组合在一起。

本发明实施例8提供的测距透镜模组，包括该测距透镜模组的激光测距装置的等轴侧正视爆炸图如图26所示，其等轴侧底视爆炸图如图27所示，其剖面图如图28所示，该测距透镜模组包括透镜本体830以及设置在透镜本体830和光信号收发模块810之间的微结构消杂光反射片820。透镜本体830的第一面面向光信号收发模块810；透镜本体830的第二面面向待测物。

透镜本体830取消了具体实施方案1～7中所示的用于装配的平台。实施例8将这部分平台设置在下方微结构消杂光反射片820的外侧。透镜本体830的第一面正对光信号收发模块810的发射光源811以及红外接收传感器812正上方的位置设置向下突出的第一凸台831以及第二凸台832。第一凸台831及第二凸台832的下表面镀有红外透过、可见光吸收的薄膜，其也可以直接印刷红外油墨(IR INK)。或者整块透镜本体830的材料可以采用红外透过、可见光吸收的黑色塑胶材料。发射光源811发出的、光束角为θ1的红外激光，经过第一凸台831之后，可以无阻挡的照射到被测物体，同时让从被测物体反射回来的光线可以无阻挡地通过第二凸台832，然后入射到红外接收传感器812中，进行信号处理和计算。本实施例优选该第一凸台831及第二凸台832的下表面直接印刷红外油墨(IR INK)。

微结构消杂光反射片820的杂光反射微结构823可以为CD纹，该杂光反射微结构823的边缘设置了一个凹槽824，凹槽824的外侧设置了较宽的平台。微结构消杂光反射片820可以为带有各种颜色的塑胶材质，用以反射不同波长的光线，也可以在杂光反射微结构823的上表面镀膜。杂光反射微结构823可以为雕刻有圆环状分布的类似于光碟纹形状的微结构CD(compact disk)纹，CD纹的纵截面剖面轮廓线的夹角在70°～170°之间，其将透镜本体830上下表面部分反射过来的杂光以及外面进来的可见光沿着在CD纹的左右两个斜面反射两次(或以上)，向上并通过透镜本体830的上表面射出，起到消杂光的作用。微结构消杂光反射片820包括第一光线透过区域821和第二光线透过区域822，这个两个区域可以设置为镂室区域，并且可以让透镜本体830下方的第一凸台831嵌入第一光线透过区域821，第二凸台832嵌入第二光线透过区域822。

透镜本体830以及微结构消杂光反射片820为分体式的结构，通过在凹槽824内填充胶水，使微结构消杂光反射片820与透镜本体830通过胶水固定连接。

实施例9-11

本发明实施例9-11提供了另一种测距透镜模组，该测距透镜模组与实施例1-8的不同之处在于，微结构消杂光反射片，除了实施例1-8中列举的采用环状分布的凹凸条纹，如类似于光碟纹形状的微结构CD(compact disk)纹作为杂光反射微结构图案之外，其还可以设置为其他的微结构图案，如可以设置为：微型角锥棱镜阵列、微型金字塔形四方棱锥阵列、微型圆锥阵列等图案。

本发明实施例9中微结构消杂光反射片920的不同方向的视图如图29A-29E所示。其中，图29A为微结构消杂光反射片920的正视图、图29B为微结构消杂光反射片920的俯视图、图29C为微结构消杂光反射片920的侧视图，图29D为微结构消杂光反射片920的底视图，图29E为微结构消杂光反射片920的等轴侧视图。微结构消杂光反射片920的上表面为杂光反射微结构923，该杂光反射微结构923为按照6边形排列的微型角锥棱镜阵列，角锥棱镜为由三个斜面形成的一个立体角锥，其起到消杂光的作用，将入射的光线在杂光反射微结构923内部的三个斜面灭射多次，再次通过上方透镜本体的上表面射出。

本发明实施例10中微结构消杂光反射片1020的不同方向的视图如图30A-30E所示。其中，图30A为微结构消杂光反射片1020的正视图、图30B为微结构消杂光反射片1020的俯视图、图30C为微结构消杂光眨射片1020的侧视图，图30D为微结构消杂光反射片1020的底视图，图30E为微结构消杂光反射片1020的等轴侧视图。微结构消杂光反射片1020的上表面为杂光反射微结构1023，该杂光反射微结构1023为按照4边形排列的微型金字塔形的四方棱锥阵列，四方棱锥为由4个斜面形成的一个立体角锥，其起到消杂光的作用，将入射的光线在杂光反射微结构1023内部的四个斜面反射多次，再次通过上方透镜本体的上表面射出。

本发明实施例11中微结构消杂光反射片1120的不同方向的视图如图31A-31E所示。其中，图31A为微结构消杂光反射片1120的正视图、图31B为微结构消杂光反射片1120的俯视图、图31C为微结构消杂光反射片1120的侧视图，图31D为微结构消杂光反射片1120的底视图，图31E为微结构消杂光反射片1120的等轴侧视图。微结构消杂光反射片1120的上表面为杂光反射微结构1123，该杂光反射微结构1123上表面1123为按照6边形排列的微结构圆锥阵列，微结构圆锥是由纵截面为等腰三角形的剖面轮廓线回转形成，其起到消杂光的作用，将入射的光线在杂光反射微结构1123内部的锥面反射两次或多次，再次通过上方透镜本体的上表面射出。

如图32所示，为实施例9、10、11杂光反射微结构反射杂光的原理，当部分反射的杂光入射到杂光眨射微结构右边斜面上一点时，若杂光反射微结构纵截面剖面轮廓线的夹角θ为90°，其作用相当于一个回复反射器，杂光在杂光反射微结构内部产生两次反射，反射后的杂光向上沿原路返回，再次经过上方透镜本体，从其上表面射出。当杂光反射微结构纵截面剖面轮廓线的夹角θ非90°时，而是介于70°～170°之间的其它角度时，反射后的光线不沿原路返回，其偏离一个角度再从透镜本体的上表面射出。具体的，根据需求和加工难变来设置CD纹纵截面轮廓线的夹角，当杂光较多的时候，可以设置CD纹横截面剖面轮廓线夹角为锐角，让杂光在杂光反射微结构内部可以多次反射。

本发明实施例提供的测距透镜模组的微结构消杂光反射片，除了具体实施方案1～8的采用圆环状分布的凹凸条纹，如类似于光碟纹形状的微结构CD(compact disk)纹、以及具体实施方案9～11的微型角锥棱镜阵列、微型金字塔形四方棱锥阵列、微型圆锥阵列雕刻图案之外，其还可以通过在微结构消杂光灭射片上涂敷一层直径3～5微米大小的玻璃微珠或石英微珠的反光涂料作为杂光反射微结构，从而获得比较好的反射杂光的消杂光作用，使部分反射过来的杂光可以沿原路返回，再通过透镜本体上表面射出。除此之外，微结构消杂光灭射片可以采用多个接近于半球形的微透镜拼接而成的阵列作为杂光反射微结构，对消杂光的作用也比较明显。当然，杂光反射微结构不限于上述列举的形式，其他能够使光束进行多次眨射后从透镜本体射出的结构也应在本发明的保护范围内。

实施例12

本发明实施例12提供了一种激光测距装置。该激光测距装置包括上述实施例的测距透镜模组。本发明提供的激光测距装置，通过在透镜本体靠近光信号收发模块的一侧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主题反射的串扰杂光进行反射后再次从透镜本体的表面射出，从而可以起到消除杂光干扰的作用，提高测距的准确性。

进一步，该装置还包括光信号收发模块；光信号收发模块包括发射光源和接收端；发射光源发出的光线依次穿过第一光线透过区域、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透镜本体、第二光线透过区域后进入接收端。

根据所需测距距离的远近要求，该激光测距装置的发射光源出射孔及接收端传感器的入射孔的上方可以设置不同的聚焦元件(即第一聚焦元件和第二聚焦元件)，第一聚焦元件用于将发射光源发出的光束进行汇聚；第二聚焦元件用于将射向接收端的光束进行汇聚。当探测距离变远至几米远至十米以内时，其可以在发射光源出射孔及接收端传感器的入射孔的上方设置复合灭射镜对出射光束及接收光束进行一定程变的会聚。光信号收发模块的发射光源可以为波长为940nm的近红外垂直腔发射半导体激光器(VCSEL)之外，其还可以采用相应波长、发光角度比较大的近红外LED(发光二极管)。

具体的，本发明实施例12提供的激光测距装置，其剖面图如图33所示。该激光测距装置包括透镜本体1230、微结构消杂光反射片1220、光信号收发模块1210，光信号收发模块1210包括发射光源1211和红外接收传感器1212(即接收端的传感器)，以及位于发射光源1211上方的第一复合反射镜1251和位于红外接收传感器1212上方的第二复合反射镜1252。微结构消杂光反射片1220位于透镜本体1230和光信号收发模块1210之间，透镜本体1230和微结构消杂光反射片1220之间通过胶水1240固定连接。如图33所示，透镜本体1230以及微结构消杂光反射片1220可以通过胶水1240采用点胶粘合的方法组合成一体。

光信号收发模块1210的发射光源1211为940nm的发光二极管(LED)，其为发光角度为120°的郎伯型分布，其采用第一复合反射镜1251进行会聚，经过第一复合反射镜1251反射后，输出光束的圆锥角为θ1，优选的，可以为35°；光信号收发模块1210的接收端可以为一个红外接收传感器1212，其接收的光束的圆锥角θ2可以为25°，其通过第二复合灭射镜1252进行聚光；发射光源1211以及红外接收器1212与具有距离计算及修正功能的微处理器电连接或通信连接。

透镜本体1230可以与第一复合反射镜1251及第二复合灭射镜1252镶嵌在一起，透镜本体1230的第一面可以镀有红外透过、可见光吸收的薄膜，也可以直接印刷红外油墨(IRINK)。或者整块透镜本体1230的材料可以采用红外透过、可见光吸收的黑色塑胶材料。

微结构消杂光反射片1220可以采用带有各种颜色的塑胶材质，不作镀膜。微结构消杂光反射片1220的第一光线透过区域和第二光线透过区域可以为镂空区域，该第一复合反射镜1251嵌入第一光线透过区域，第二复合反射镜1252嵌入第二光线透过区域；微结构消杂光反射片1220的第三杂光反射区域的表面形成杂光反射微结构1223，如雕刻有环状分布的凹凸条纹，如类似于光碟纹形状的微结构CD(compact disk)纹或其他各种微结构阵列，其用来将透镜本体1230反射过来的杂光以及外面进来的可见光反射多次后射向上方，并通过透镜本体1230的上表面射出。

实施例13

本发明实施例13提供了另一种激光测距装置。与实施例12不同的是，实施例13中的第一聚焦元件和第二聚焦元件为菲涅尔透镜。需要说明的是，根据测距距离的远近要求，该激光测距装置的发射光源出射孔及接收端传感器的入射孔的上方设置不同的光学元件。当探测距离要求更远至十米至几十米以上时，其发射光源出射孔及接收端传感器的入射孔的上方通过设置用于准直和聚光的菲涅尔透镜，该菲涅尔透镜可以单独设置，也可以与外侧透镜本组合在一起。

本发明实施例13提供的激光测距装置的剖面图如图34所示，该激光测距装置包括透镜本体1330、微结构消杂光反射片1320、光信号收发模块1310，光信号收发模块1310包括发射光源1311和红外接收传感器1312(即接收端的传感器)，以及位于发射光源1311上方的第一菲涅尔透镜1351和位于红外接收传感器1312上方的第二菲涅尔透镜1352。微结构消杂光反射片1320位于透镜本体1330和光信号收发模块1310之间，透镜本体1330和微结构消杂光反射片1320之间通过胶水1340固定连接。如图34所示，透镜本体1330以及微结构消杂光反射片1320可以通过胶水1340采用点胶粘合的方法组合成一体。

光信号收发模块1310的发射光源1311可以为940nm的发光二极管(LED)，其为发光角度为120°的郎伯型分布，其采用第一菲涅尔透镜1351进行准直，经过第一菲涅耳透镜1351反射后，输出光束为圆锥角约为几度的窄角度光束；光信号收发模块1310的接收端为一个红外接收传感器1312，其通过第二菲涅尔透镜1352对从远距离被测物体反射回来的光束进行会聚；发射光源1311以及红外接收器1312与具有距离计算及修正功能的微处理器电连接或通信连接。

第一菲涅尔透镜1351及第二菲涅耳透镜1352，其可以单独设置，也可以与外侧透镜本体1330组合在一起。第一菲涅尔透镜1351及第二菲涅耳透镜1352采用红外透过、可见光吸收的材料。

微结构消杂光反射片1320可以采用带有各种颜色的没有镀膜的塑胶材质，也可以在其上方镀反射膜。微结构消杂光反射片1320的第一光线透过区域和第二光线透过区域可以为镂空区域，第一菲涅尔透镜1351设置在第一光线透过区域；第二菲涅耳透镜1352设置在第二光线透过区域；微结构消杂光反射片1320的第三杂光反射区域的上表面形成杂光反射微结构1323，如雕刻有圆环状分布的类似于光碟纹形状的微结构CD(compact disk)纹或其他各种微结构阵列，用来将透镜本体1330反射过来的杂光以及外面进来的可见光灭射多次后射向上方，并通过透镜本体1330的上表面射出。

综上所述，针对现有技术的缺陷，本发明提出了一种能够消除串扰杂光、增加信号清晰度以及增加探测距离的测距方案。通过在透镜本体底部或透镜与光信号收发模块之间设置微结构消杂光反射片，在发射光源出射孔及接收端传感器入射孔上方的光束圆锥角的周边位置设置了带有图案特征的杂光反射微结构，通过杂光反射微结构有效减少了杂光对接收端传感器的信号干扰，从而只需一个红外接收传感器接收待测物体反射的光束，不需要再多设置一个专门用来探测杂光的红外接收传感器。同时根据探测距离的远近要求，发射光源出射孔及接收端传感器的入射孔的上方可以设置不同的光学元件来增加其探测距离和信号灵敏度。

最后需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而能够理解的是，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公如的方法、结构和技术，以便下模糊对本说明书的理解。类似地，应当理解，为了精简本发明公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并下应将该公开的方法解释呈反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中听明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。需要说明的是，在下冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明并不局限于任何单一的方面，也下局限于任何单一的实施例，也下局限于这些方面和/或实施例的任意组合和/或置换。而且，可以单独使用本发明的每个方面和/或实施例或者与一个或更多其他方面和/或其实施例结合使用。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并下使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (31)

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，所述透镜本体与所述微结构消杂光反射片焊接固定。

17.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注塑成一体。

18.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。

19.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。

20.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。

21.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。

22.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光信号收发模块的外表面为黑色。

23.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通过透明的光学胶粘接固定。

24.一种激光测距装置，其特征在于，包括权利要求1-23任意一项所述的测距透镜模组。

25.根据权利要求24所述的激光测距装置，其特征在于，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接收端。

26.根据权利要求25所述的激光测距装置，其特征在于，所述发射光源为

波长940nm的近红外垂直腔发射半导体激光器，或

波长940nm的近红外发光二极管。

27.根据权利要求26所述的激光测距装置，其特征在于，所述近红外发光二极管的发光角度为120°的郎伯型分布。

28.根据权利要求25所述的激光测距装置，其特征在于，所述发射光源的出射孔设有第一聚焦元件；所述第一聚焦元件用于将所述发射光源发出的光束进行汇聚；

所述接收端的入射孔设有第二聚焦元件；所述第二聚焦元件用于将射向所述接收端的光束进行汇聚。

29.根据权利要求28所述的激光测距装置，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空区域；

所述第一聚焦元件与所述第二聚焦元件穿过所述微结构消杂光反射片的镂空区域嵌入所述透镜本体。

30.根据权利要求28所述的激光测距装置，其特征在于，所述第一聚焦元件与所述第二聚焦元件均为复合反射镜或菲涅耳透镜。

31.根据权利要求30所述的激光测距装置，其特征在于，所述发射光源出射的光束经所述复合反射镜聚焦后形成圆锥角为35度的光束；

所述射向所述接收端的光束经所述复合反射镜聚焦后形成圆锥角为25度的光束。

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