CN109213231B - 温度控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光学及电子技术领域，提供一种温度控制系统，包括温度控制组件、光学模组以及温度控制电路，温度控制组件包括温度传感器和温度调节单元，温度控制电路与温度传感器和温度调节单元均连接；温度传感器用于探测光学模组的温度；温度调节单元与光学模组连接，用于调节光学模组的温度；温度控制电路用于获取温度传感器的温度，并控制温度调节单元；通过温度控制组件对光学模组的温度进行探测和调节，使得光学模组的温度可以调节并稳定在目标温度，此时可获得一系列温度下光学模组中光发射组件发射的光束数据和/或光接收组件采集的图像数据，为建立对光学模组进行温度补偿的算法提供依据，提高算法补偿的有效性，提高测量精度。

Description

温度控制系统

技术领域

本发明涉及光学及电子技术领域，更具体地说，是涉及一种温度控制系统。

背景技术

3D成像技术除了拥有对目标物体进行2D成像能力之外，还可以获取目标物体的深度信息，根据深度信息可以进一步实现3D扫描、场景建模、手势交互等功能，具有真实性更强，精度高，安全系数高等优点。随着科技发展，3D成像技术越来越成熟，应用于消费领域的3D成像技术将不断冲击甚至有望取代传统的2D成像技术。采用3D成像技术的深度相机、特别是结构光深度相机或TOF(时间飞行)深度相机是目前普遍用于3D成像的硬件设备。

深度相机中的核心器件包括光学模组，由于光学模组的性能随着温度的变化而变化，因此在不同的温度下，光学模组的性能会发生显著变化，导致深度相机的测量精度下降。由于光学模组结构复杂、紧凑，现有技术中难以获得温度对光学模组的影响，从而导致无法对光学模组进行补偿，进而导致采用光学模组的深度相机的测量精度不高，测量结果的一致性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种温度控制系统，以解决现有技术中无法获得温度对光学模组影响的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种温度控制系统，包括：

光学模组；

温度控制组件，包括温度传感器和温度调节单元，所述温度调节单元与所述光学模组连接，用于调节所述光学模组的温度；

所述温度传感器用于探测所述光学模组的温度；

温度控制电路，与所述温度传感器和所述温度调节单元均连接，用于获取所述温度传感器的温度，并控制所述温度调节单元。

在一个实施例中，所述光学模组包括光有源器件，所述光有源器件包括光源和/或图像传感器；

所述温度调节单元包括至少一个第一温度调节单元，所述第一温度调节单元与所述光源和/或所述图像传感器连接；

所述温度传感器包括至少一个第一温度传感器，用于探测所述光源和/或所述图像传感器的温度。

在一个实施例中，所述光学模组还包括光无源器件，所述光无源器件包括透镜单元和/或衍射光学元件；

所述温度调节单元还包括至少一个第二温度调节单元，所述第二温度调节单元与所述透镜单元和/或所述衍射光学元件连接；

所述温度传感器还包括至少一个第二温度传感器，用于探测所述透镜单元和/或所述衍射光学元件的温度。

在一个实施例中，所述第一温度调节单元和所述第二温度调节单元之间设有第一隔热件。

在一个实施例中，所述光无源器件包括透镜单元和衍射光学元件，所述第二温度调节单元与所述透镜单元连接，且所述第二温度传感器用于探测所述透镜单元的温度；

所述温度调节单元还包括第三温度调节单元，与所述衍射光学元件连接；

所述温度传感器还包括第三温度传感器，用于探测所述衍射光学元件的温度。

在一个实施例中，所述第二温度调节单元和所述第三温度调节单元之间还设有第二隔热件。

在一个实施例中，所述温度调节单元包括：

热沉，与所述光学模组连接；

半导体致冷器，设于所述热沉表面，与所述温度控制电路连接，用于调节所述光学模组的温度；

温控件，设于所述半导体致冷器上与所述热沉相对的一侧，至少用于传导热量。

在一个实施例中，所述热沉中设有容置孔，所述温度传感器设于所述容置孔中。

在一个实施例中，所述温度控制组件还包括散热件，所述温控件与所述散热件连接。

在一个实施例中，所述散热件设有固定孔，所述温控件通过所述固定孔与所述散热件连接。

本发明提供的一种温度控制系统的有益效果在于：通过温度控制组件对光学模组的温度进行探测和调节，使得光学模组的温度可以调节并稳定在目标温度，此时可以获得一系列温度下光学模组中光发射组件发射的光束数据和/或光接收组件采集的图像数据，从而为建立对光学模组进行温度补偿的算法提供依据，可极大提高算法补偿的有效性，确保了采用光学模组的深度相机的测量结果一致性，提高测量精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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。

图1为本发明实施例提供的温度控制系统中光发射组件的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的温度控制系统中光接收组件的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的温度控制系统中温度控制组件与光发射组件连接的结构示意图一；

图4为本发明实施例提供的温度控制系统中温度控制组件与光接收组件连接的结构示意图一；

图5为本发明实施例提供的温度控制系统的结构示意图一；

图6为本发明实施例提供的温度控制系统中温度控制组件的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的温度控制系统的结构示意图二；

图8为本发明实施例提供的温度控制系统中温度控制组件与光发射组件连接的结构示意图二；

图9为本发明实施例提供的温度控制系统中温度控制组件与光接收组件连接的结构示意图二；

图10为本发明实施例提供的温度控制系统的结构示意图三；

图11为本发明实施例提供的温度控制系统中温度控制组件与光发射组件连接的结构示意图三；

图12为本发明实施例提供的温度控制系统中温度控制组件与光发射组件连接的结构示意图四；

图13为本发明实施例提供的温度控制系统中温度控制组件与光发射组件连接的结构示意图五；

图14为本发明实施例提供的温度控制系统中温度控制组件与光接收组件连接的结构示意图二。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实施例中，光有源器件指的是将电信号转换成光信号或将光信号转换成电信号的器件，光无源器件指的是不涉及到光电信号转换的器件。

请参阅图3至图5，一种温度控制系统，包括温度控制组件10、光学模组20以及温度控制电路30，温度控制组件10包括温度传感器11和温度调节单元12，温度控制电路30与温度传感器11和温度调节单元12均连接。其中，温度传感器11用于探测光学模组20的温度；温度调节单元12与光学模组20连接，用于调节光学模组20的温度；温度控制电路30用于获取温度传感器11的温度，并控制温度调节单元12。

请参阅图5，在一个实施例中，光学模组20包括光发射组件21和光接收组件22，其中光发射组件21用于产生并发射光束，该光束照射至物体的表面，经物体反射后传播至光接收组件22，光接收组件22接收光束并成像。温度控制组件10可用于控制光发射组件21和/或光接收组件22的温度，从而使得光发射组件21和/或光接收组件22的温度可以维持在目标温度。目标温度可以是一个定值，也可以是按照要求设定的一系列温度值。

由于光学模组20的性能随着温度的变化而变化，而在实际使用过程中，光学模组20的温度实时变化，从而光学模组20的性能也会实时变化，光学模组20的性能一致性差，导致采用该光学模组20的深度相机的性能不稳定，测量精度低。例如：当光学模组20用于结构光深度相机中时，光发射组件21用于发射经过编码结构光图案光束，光接收组件22用于接收结构光图案光束并成像；随着温度的变化，一方面，光发射组件21中光有源器件以及光无源器件均会受到影响，导致该结构光图案光束会产生图案变形等，此时光接收组件22接收该结构光图案光束后成像会产生图像畸变等情况；另一方面，光接收组件22中光有源器件以及光无源器件也会受到温度变化的影响，导致其采集的图像会发生畸变等，因而无法准确测量物体，获得物体的深度信息等，测量精度低。然而，现有技术中并不能获得不同温度下光学模组20的光信号相关数据，因此无法对光学模组20进行补偿，导致无法提高测量精度。

为了降低温度变化对光学模组20的影响，提高光学模组20的工作性能，可以对光学模组20进行补偿。例如根据光学模组20温度的不同，可通过算法对光发射组件21发射的结构光图案光束和/或光接收组件22采集的图像进行补偿，从而对深度相机的测量结果进行补偿，提高深度相机的测量精度。

本实施例中，温度控制组件10通过对光学模组20的温度进行准确测量和控制，从而可以准确获得不同温度下光学模组20的光信号的相关数据，用于建立对光学模组20进行温度补偿的算法。具体方式可以如下：

将温度调节单元12与光学模组20连接，温度传感器11探测光学模组20的温度，温度控制电路30根据温度传感器11探测的温度控制温度调节单元12对光学模组20的温度进行调节，使得光学模组20在目标温度工作，目标温度为预先设置的一系列温度(例如温度区间可以是T1～T2，相邻两个目标温度的温度差可以为ΔT，此时可以形成一个温度系列：T1、T1+ΔT、T1+2ΔT、······、T2)，此时可以记录不同温度条件下光学模组20中光发射组件21所发射的结构光图案光束数据或光接收模组22所采集的图像数据，该数据用于和光发射组件21或光接收模组22在理想状态下(比如常温温度下)的光学参数相结合、建立对光学模组进行温度校正的算法，从而可极大提高算法补偿的有效性，使得经过算法补偿后的结构光图案光束数据更加接近理想状态下的结构光图案光束数据，提高测量精度。

在整个过程中，对光学模组20进行准确控温至关重要。本实施例中温度传感器11可以对光学模组20的温度进行探测，并将探测的温度信号传递至温度控制电路30，温度控制电路30则根据探测的温度控制温度调节单元12对光学模组20的温度进行调节，使得光学模组20的温度可以调节并稳定在目标温度，此时可以获得目标温度下光学模组20中光发射组件21发射的光束数据和/或光接收组件22采集的图像数据。

通过温度控制组件10对光学模组20的温度进行探测和调节，使得光学模组20的温度可以调节并稳定在目标温度，此时可以获得一系列温度下光学模组20中光发射组件21发射的光束数据和/或光接收组件22采集的图像数据，从而为建立对光学模组20进行温度补偿的算法提供依据，可极大提高算法补偿的有效性，确保了采用光学模组20的深度相机的测量结果一致性，提高测量精度。

请参阅图3，在一个实施例中，温度控制组件10用于探测和调节光发射组件21的温度，此时温度调节单元12与光发射组件21连接，温度传感器11用于探测光发射组件21的温度，温度传感器11与光发射组件21可以直接或间接接触，也可以是非接触式连接，只要可以探测光发射组件21的温度即可，此处不做限制。温度控制电路30用于获取温度传感器11的温度数据、并根据该温度数据对温度调节单元12的温度进行控制。温度控制电路30可以由单片机、微处理器、转换电路等组成，温度传感器11可以是负温度系数(NTC)热敏电阻、正温度系数(PTC)热敏电阻等，此处不做限制。

当光发射组件21的温度低于目标温度时，温度调节单元12可以对光发射组件21进行加热，从而使得光发射组件21的温度升高至目标温度；当光发射组件21的温度高于目标温度时，温度调节单元12可以对光发射组件21进行降温，从而使得光发射组件21的温度降低至目标温度，确保光发射组件21维持在目标温度。

请参阅图4，在一个实施例中，温度控制组件10用于探测和调节光接收组件22的温度，此时温度传感器11用于探测光接收组件22的温度，温度调节单元12与光接收组件22连接，确保光接收组件22维持在目标温度。

在一个实施例中，温度控制组件10用于同时探测和调节光发射组件21以及光接收组件22的温度，此时温度传感器11的数量至少为两个，其中至少一个温度传感器11用于探测光发射组件21的温度，至少一个温度传感器11用于探测光接收组件22的温度；温度调节单元12的数量至少为两个，一个温度调节单元12与光发射组件21连接，一个温度调节单元12与光接收组件22连接，确保光发射组件21和光接收组件22维持在目标温度。

请参阅图1，进一步地，光发射组件21包括第一底座211、光源212、第一镜座213、第一透镜单元214以及衍射光学元件215(Diffractive Optical Elements，简写为DOE)，第一镜座213与第一底座211固定连接形成容腔，光源212固定设置在第一底座211上且位于该容腔内，第一透镜单元214和衍射光学元件215均位于该容腔中，且依次设于光源212的出光路径上，其通过与第一镜座213连接，从而位置相对固定。光发射组件21中光有源器件包括光源212，光无源器件包括第一透镜单元214以及衍射光学元件215。光源212发出的光束经第一透镜单元214准直或聚焦后由衍射光学元件215向空间发射，第一透镜单元214位于光源212和衍射光学元件215之间，且第一透镜单元214与光源212之间的距离等于或近似等于第一透镜单元214的焦距，用于汇聚光源212发出的光束。在其他实施例中，第一透镜单元214与衍射光学元件215也可以整合成一个光学元件，例如第一透镜单元214和衍射光学元件215分别形成在一块透明基底的相对两个表面上。

光源212可以是半导体LED、半导体激光等光有源器件，优选采用垂直腔面激光发射器(VCSEL)阵列作为光源，由于VCSEL拥有体积小、光源发射角小、稳定性好等特点，在面积1mmx1mm的半导体衬底上可以布置成百上千个VCSEL子光源，由此构成的VCSEL阵列光源不仅体积小、功耗低，当将该光学模组10应用于结构光深度相机中时，更加有利于生成结构光斑点图案化光束。应当理解的是，在其他实施例中，光源212也可以为其他类型的光源，并不仅限于上述的情形。光源212工作时产生的热量可迅速通过第一底座211传导至容腔外，从而实现快速散热。

第一透镜单元214可以包含一个透镜，也可以包含沿光路依次设置的多个透镜，从而实现光束的汇聚或准直。每个透镜除了可以采用单个透镜之外，也可以采用多个微透镜构成的微透镜阵列(MLA)；微透镜阵列中可以每个微透镜与光源212中的每个子光源对应，也可以一个微透镜与多个子光源对应，此处不做限制。

衍射光学元件215用于接收通过第一透镜单元214的光束并向外发射出能形成结构光图案的结构光图案光束。例如当光源212中子光源的数量为100时，即经由第一透镜单元214传输到衍射光学元件215上的光束为100，衍射光学元件215可以将来自第一透镜单元214的光束以某一倍率N(例如N为200)进行扩束，最终向外发射的光束数量为100N(N为200时，光束数量为20000)，此时理想情况下将会看到有20000个斑点(在一些情况下会有一些斑点重叠的情形，导致斑点数量减少)。通过对光源212以及衍射光学元件215的合理设计则可以产生随机、相对均匀的斑点图案。

请参阅图2，光接收组件22包括第二底座221、图像传感器222、滤光片223、第二透镜单元224以及第二镜座225，第二镜座225与第二底座221固定连接形成容腔，图像传感器222固定设置在第二底座221上且位于该容腔内，第二透镜单元224以及滤光片223均位于该容腔中，且依次设于图像传感器222的入光路径上，通过与第二镜座225连接，从而位置相对固定。光接收组件22中光有源器件包括图像传感器222，其可以是CCD图像传感器、CMOS图像传感器等，此处不做限制；光无源器件包括滤光片223和第二透镜单元224。第二透镜单元224接收来自外部的光束并聚焦到图像传感器222上，图像传感器222将接收到的光信号转换成电信号，并进一步转换成数字信号以生成图像。滤光片223可用于需要进行滤光的实施例中，例如红外成像光学模组中需要使用红外滤光片，此时仅允许一定波段的红外光通过；或者彩色成像光学模组中往往需要配备拜尔滤光片，用以生成彩色图像。第二透镜单元224可以包含一个透镜，也可以包含沿光路依次设置的多个透镜，从而实现光束的汇聚或准直。

请参阅图6，进一步地，温度调节单元12包括温控件1201、半导体致冷器1202以及热沉1203，其中温控件1201和热沉1203分别设于半导体致冷器1202的相对两侧。其中温控件1201具有吸热、散热、支撑等作用，可以对半导体致冷器1202起到支撑作用，同时也可传导热量。半导体致冷器1202与温度控制电路30连接，用于调节光学模组20的温度；其是一种热泵，可应用于空间受到限制的位置，可靠性高，既可致冷又可加热，温度调节效果良好。热沉1203与光学模组20连接，用于将光学模组20工作时产生的热量传导至半导体致冷器1202上，其可以是金属、陶瓷、合金等材料制成。

应当理解的是，光学模组20与热沉1203之间的连接可以有多种形式，例如可以在热沉1203中开设用于容置光学模组20的容置槽的形式，或者是其他形式，此处不做限制。相邻器件之间可以通过导热性能良好的材料(例如导热硅脂等)相互连接，例如温控件1201与半导体致冷器1202、半导体致冷器1202与热沉1203、热沉1203与光学模组20之间可通过导热硅脂相互连接，确保了光学模组20产生的热量能够迅速传导至温控件1201上。

进一步地，为了更好地探测光学模组20的温度，在热沉1203中开设了可以容纳温度传感器11的容置孔，确保温度传感器11与光学模组20之间具有更大的接触面积(可以为直接或间接接触)，且容置孔位于靠近光学模组20的位置，从而确保温度传感器11测得的光学模组20的温度更准确，同时也更加节省空间。应当理解的是，容置孔也可开设于热沉1203中其他位置，此处不做限制。

进一步地，温度传感器11包括第一温度传感器111，用于探测光学模组20中光有源器件的温度；温度调节单元12包括第一温度调节单元121，与光有源器件连接，用于调节光有源器件的温度。其中光有源器件可以是光发射组件21中的光源212和/或光接收组件22中的图像传感器222。

请参阅图8，在一个实施例中，光有源器件为光发射组件21中的光源212。第一温度调节单元121与第一底座211连接，且位于与光源212相对的一侧，从而可以通过第一底座211对光源212进行升温或者降温。第一温度传感器111可设于第一镜座213的外壁，从而可以探测光发射组件21的温度。在进行温度控制时，第一温度传感器111采集光发射组件21的实时温度，并将温度反馈到温度控制电路30，温度控制电路30将实时温度与目标温度进行对比，并计算二者之间的差距，根据差距来控制第一温度调节单元121对光发射组件21进行升温或者降温，直到实时温度与目标温度相同或在目标温度范围内。优选地，第一温度传感器111可设于第一镜座213的外壁且位于靠近光源212的一端，以便获得的温度更加接近光源212的温度，有利于第一温度调节单元121准确调节光源212的温度。在其他实施例中，第一温度传感器111也可以位于其他位置，只要能够探测光发射组件21的温度即可，此处不做限制。

请参阅图9，在一个实施例中，光有源器件为光接收组件22中的图像传感器222。第一温度调节单元121与第二底座221连接，且位于与图像传感器222相对的一侧，从而可以通过第二底座221对图像传感器222进行升温或者降温。第一温度传感器111可设于第二镜座225的外壁，从而可以探测光接收组件22的温度。对图像传感器222的温度控制过程与上述对光源211的温度控制过程相似，此处不再赘述。在其他实施例中，第一温度传感器111也可以位于其他位置，只要能够探测光接收组件22的温度即可，此处不做限制。

请参阅图7，在一个实施例中，光有源器件包括光源212和图像传感器222。此时第一温度传感器111和第一温度调节单元121的数量均为至少两个，其中至少一个第一温度传感器111设于第一镜座213的外壁，从而可以探测光发射组件21的温度，一个第一温度调节单元121与第一底座211连接，从而可以通过第一底座211对光源212进行升温或者降温；至少一个第一温度传感器111设于第二镜座225的外壁，从而可以探测光接收组件22的温度，一个第一温度调节单元121与第二底座221连接，从而可以通过第二底座221对图像传感器222进行升温或者降温。

为了更加准确地利用温度控制组件10对光学模组20的温度进行控制，其与光学模组20之间的接触方式非常重要。

请参阅图8和图9，进一步地，第一温度调节单元121的结构与温度调节单元12的结构类似，包括依次设置的第一温控件1211、第一半导体致冷器1212以及第一热沉1213，其中第一温控件1211和第一热沉1213分别设于第一半导体致冷器1212的相对两侧，第一半导体致冷器1212与温度控制电路30连接，第一热沉1213与光学模组20连接。第一热沉1213中开设有第一容置孔，第一温度传感器111容置于第一容置孔中。应当理解的是，光学模组20与第一热沉1213之间的连接可以有多种形式，例如可以在第一热沉1213中开设用于容置光学模组20的底座(包括第一底座211或第二底座221)的容置槽的形式，或者是其他形式，此处不做限制。

请参阅图8，在一个实施例中，第一温度调节单元121用于调节光源212的温度。此时第一热沉1213与第一底座212连接，从而便于光源212工作时产生的热量能够迅速传导至第一温控件1211。

请参阅图9，在一个实施例中，第一温度调节单元121用于调节图像传感器222的温度。此时第一热沉1213与第二底座222连接，从而便于图像传感器222工作时产生的热量能够迅速传导至第一温控件1211。

请参阅图7，在一个实施例中，第一温度调节单元121用于调节光源212和图像传感器222的温度。第一温度传感器111和第一温度调节单元121的数量均为至少两个，其中至少一个第一温度调节单元121用于对光源212进行升温或者降温，该第一热沉1213的第一容置孔中对应设有一个第一温度传感器111，用于探测光源212的温度；至少一个第一温度调节单元121用于对图像传感器222进行升温或者降温，该第一热沉1213的第一容置孔中的第一温度传感器111，用于探测图像传感器222的温度。

应当理解的是，第一半导体致冷器1212的数量可以为一个，也可以为多个，多个第一半导体致冷器1212可分别设于第一热沉1213的多个位置进行控温，此时第一温度传感器111的数量也可以相应为一个或多个，每个第一热沉1213中可设有至少一个第一温度传感器111，从而可以探测光无源器件不同位置的温度。

上述情形只考虑到了对光学模组20中光有源器件进行温度控制的情形，在实际的一些应用场景中，除了需要对光有源器件进行温度控制以外，还需要对光无源器件进行温度控制，以便能更好地控制光学模组20的温度。

请参阅图10，进一步地，温度传感器11还包括第二温度传感器112，用于探测光学模组20中光无源器件的温度；温度调节单元12还包括第二温度调节单元122，与光无源器件连接，用于调节光无源器件的温度；第二温度传感器112和第二温度调节单元122均与温度控制电路30连接。其中光无源器件可以是透镜单元(包括第一透镜单元214和/或第二透镜单元224)和/或衍射光学元件215。

请参阅图11，进一步地，第二温度调节单元122的结构与温度调节单元12的结构类似，包括依次设置的第二温控件1221、第二半导体致冷器1222以及第二热沉1223，其中第二温控件1221和第二热沉1223分别设于第二半导体致冷器1222的相对两侧，第二半导体致冷器1222与温度控制电路30连接。第二热沉1223中开设有第二容置孔，第二温度传感器112容置于第二容置孔中。应当理解的是，光学模组20与第二热沉1223之间的连接可以有多种形式，例如可以将第二热沉1223环设于光无源器件的外侧，也可以在第二热沉1223和/或第二温控件1221中部开设相应通孔，并将光无源器件容置于该通孔中，光无源器件的四周位于第二热沉1223和/或第二温控件1221中，确保光束能顺利通过光无源器件。

请参阅图11至图13，在一个实施例中，第二温度调节单元122用于调节光发射组件21中光无源器件(包括第一透镜单元214和/或衍射光学元件215)的温度。此时第二热沉1223环设于该光无源器件外侧，第二温度传感器112用于探测该光无源器件的温度。为了更好地容置该光无源器件，可以在第二热沉1223和/或第二温控件1221中部开设相应通孔，并将该光无源器件容置于该通孔中，该光无源器件的四周位于第二热沉1223和/或第二温控件1221中，光束能顺利通过第一透镜单元214和衍射光学元件215。

请参阅图14，在一个实施例中，第二温度调节单元122用于调节光接收组件22中光无源器件(包括第二透镜单元224)的温度。此时第二热沉1223环设于第二透镜单元224外侧，第二温度传感器112用于探测第二透镜单元224的温度。为了能更好地容置第二透镜单元224，可以在第二热沉1223和/或第二温控件1221中部开设相应通孔，并将第二透镜单元224容置于该通孔中，第二透镜单元224的四周位于第二热沉1223和/或第二温控件1221中，光束能顺利通过第二透镜单元224。

请参阅图10，在一个实施例中，第二温度调节单元122用于调节光发射组件21中光无源器件(包括第一透镜单元214和/或衍射光学元件215)和光接收组件22中光无源器件(包括第二透镜单元224)的温度。此时第二温度传感器112和第二温度调节单元122的数量均至少为一个，其中至少一个第二热沉1223环设于光发射组件21中光无源器件外侧，至少一个第二温度传感器112用于探测光发射组件21中光无源器件的温度。至少一个第二热沉1223环设于光接收组件22中光无源器件外侧，至少一个第二温度传感器112用于探测光接收组件22中光无源器件的温度。

应当理解的是，第二半导体致冷器1222的数量可以为一个，也可以为多个，多个第二半导体致冷器1222可分别设于第二热沉1223的多个位置进行控温，此时第二温度传感器112的数量也可以相应为一个或多个，每个第二热沉1223中可设有至少一个第二温度传感器112，从而可以探测光无源器件不同位置的温度。

请参阅图11至图14，为了防止光学模组20的光发射组件21或光接收组件22中不同器件之间的热量传导，在第一温度调节单元121和第二温度调节单元122之间还设置有第一隔热件124，第一隔热件124可以由任意隔热的材料制成，例如可以是空气、玻璃纤维、真空板等，其可以包覆在光学模组20中镜座(包括第一镜座213和第二镜座225)的表面，也可以代替镜座，起到支撑作用。通过设置第一隔热件124，从而使得光发射组件21(或光接收组件22)中不同器件之间相互隔绝，热量不会相互传递，而只能通过与各个组件相配合的温度调节单元进行散热，且通过相应的温度调节单元进行温度控制，实现了对光发射组件21(或光接收组件)中光有源器件和光无源器件的单独控温。

请参阅图12，在一个实施例中，第二温度调节单元122用于调节光发射组件21中透镜单元(即第一透镜单元214)的温度时，温度控制组件12还包括第三温度调节单元123，与衍射光学元件215连接，用于调节衍射光学元件215的温度；温度传感器11还包括第三温度传感器113，用于探测光学模组20中衍射光学元件215的温度；第三温度传感器113和第三温度调节单元123均与温度控制电路30连接。

请参阅图12，进一步地，第三温度调节单元123的结构与温度调节单元12的结构类似，包括依次设置的第三温控件1231、第三半导体致冷器1232以及第三热沉1233，第三热沉1233用于环设于衍射光学元件215外侧，第三温度传感器113设于第三热沉1233中，便于探测衍射光学元件215的温度。为了更好地探测衍射光学元件215的温度，在第三热沉1233中设置了可以容纳第三温度传感器113的第三容置孔，且第三容置孔位于靠近衍射光学元件215的位置，从而确保第三温度传感器113测得的温度更准确。

应当理解的是，第三半导体致冷器1232的数量可以为一个，也可以为多个，多个第三半导体致冷器1232可分别设于第三热沉1233的多个位置进行控温，此时第三温度传感器113的数量也可以相应为一个或多个，每个第三半导体致冷器1232中可设有至少一个第三温度传感器113，从而可以探测衍射光学元件215不同位置的温度。

请参阅图12，为了进一步防止光发射组件21中第一透镜单元214和衍射光学元件215之间的热量传导，在第二温度调节单元122和第三温度调节单元123之间设置有第二隔热件125，第二隔热件125可以由任意隔热的材料制成，例如可以是空气、玻璃纤维、真空板等，其可以包覆在第一镜座213的表面，也可以代替第一镜座213，起到支撑作用。通过设置隔热件(包括第一隔热件124和第二隔热件125)，从而使得光发射组件21中光源212、第一透镜单元214和衍射光学元件215之间相互隔绝，热量不会相互传递，而只能通过与其相配合的温度调节单元(第一温度调节单元121、第二温度调节单元122以及第三温度调节单元123)进行散热，且通过相应的温度调节单元进行温度控制，实现了对光发射组件21中光源212、第一透镜单元214以及衍射光学元件215的单独控温。

请参阅图7和图10，进一步地，为了更好地进行散热以便于精确控温，温度控制组件10还包括散热件126，散热件126与不同温度调节单元的温控件(第一温控件1211和/或第二温控件1221和/或第三温控件1231)连接，进一步对热量进行快速传导，从而实现快速控温。散热件126可以是金属、陶瓷等热传导材料制成，同时还可以起到支撑、定位作用，其还可以包括水冷散热器、风扇等，具有更好的快速控温的效果。

请参阅图7，在一个实施例中，第一温度调节单元121与散热件126连接，此时散热件126连接于第一温控件1211上与第一半导体致冷器1212相对的一侧，从而可以进一步对光有源器件的热量进行快速传导，且散热件126还可以起到支撑作用。当第一温度调节单元121的数量为一个时，其可以与光发射组件21和/或光接收组件22连接，此时第一温度调节单元121用于对光发射组件21的光源212和/或光接收组件22的图像传感器222的温度进行控制。当第一温度调节单元121的数量为至少两个时，其中至少一个第一温度调节单元121与光发射组件21连接，用于对光发射组件21的光源212的温度进行控制；至少一个第一温度调节单元121与光接收组件22连接，用于对光接收组件22的图像传感器222的温度进行控制。

请参阅图10、图13和图14，在一个实施例中，第一温度调节单元121和第二温度调节单元122均与散热件126连接，此时散热件126连接于第一温控件1211上与第一半导体致冷器1212相对的一侧，第二温控件1221与散热件126连接，第一温控件1211和第二温控件1221之间设有第一隔热件124。由于第一温控件1211和第二温控件1221均与散热件126连接，不仅整体结构更加紧凑，而且可以进一步对光学模组20的光有源器件和光无源器件的热量进行快速传导，散热性能更加，同时散热件126还可以起到支撑作用。第一温度调节单元121与光学模组20的连接情况如上所述，此处不再赘述。当第二温度调节单元122的数量为一个时，其可以与光发射组件21和/或光接收组件22连接，此时第二温度调节单元122用于对光发射组件21中光无源器件(包括第一透镜单元214和/或衍射光学元件215)和/或光接收组件22中光无源器件(包括第二透镜单元224)的温度进行控制。当第二温度调节单元122的数量为至少两个时，其中至少一个第二温度调节单元122与光发射组件21连接，用于对光发射组件中光无源器件的温度进行控制；至少一个第二温度调节单元122与光接收组件22连接，用于对光接收组件22中光无源器件的温度进行控制。

在一个实施例中，第一温度调节单元121、第二温度调节单元122以及第三温度调节单元123均与散热件126连接，此时散热件126连接于第一温控件1211上与第一半导体致冷器1212相对的一侧，第二温控件1221和第三温控件1231均与散热件126连接，第一温控件1211和第二温控件1221之间设有第一隔热件124，第二温控件1221和第三温控件1231之间设有第二隔热件125。由于第一温控件1211、第二温控件1221和第三温控件1231均与散热件126连接，不仅整体结构更加紧凑，而且可以进一步对光发射组件21的光有源器件和光无源器件的热量进行快速传导，散热性能更好，同时散热件126还可以起到支撑作用。第一温度调节单元121、第二温度调节单元122以及第三温度调节单元123与光学模组20的连接情况如上所述，此处不再赘述。

在其他实施例中，散热件126还可通过其他形式与不同温度调节单元(第一温度调节单元121和/或第二温度调节单元122和/或第三温度调节单元123)的温控件连接，并不仅限于上述的情形，此处不做限制。

请参阅图7和图10，进一步地，为了能更好地将与散热件126连接的温控件进行固定，散热件126中还开设有固定孔1261，从而可以通过固定柱将相应温控件固定在固定孔1261中，在进行组装、拆卸或更换时更加方便，且可以对相互独立的温度调节单元进行整体安装或拆卸而不会影响到其他部分的结构。同时由于温控件固定，因此温度控制组件10与光学模组20的相对位置也确定，避免了在温度控制过程中由于光学模组20的位置发生变化而引入其他误差。应当理解的是，温度调节单元的固定形式并不仅限于上述的情形，此处不做限制。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种温度控制系统，其特征在于，包括：

光学模组，包括光发射组件和光接收组件，其中所述光发射组件用于产生并发射光束，该光束照射至物体的表面，经物体反射后传播至所述光接收组件，所述光接收组件接收光束并成像；

温度控制组件，包括温度传感器和温度调节单元，所述温度调节单元与所述光学模组连接，用于调节所述光学模组的温度；

所述温度传感器用于探测所述光学模组的温度；

温度控制电路，与所述温度传感器和所述温度调节单元均连接，用于获取所述温度传感器的温度，并控制所述温度调节单元；

所述温度控制组件用于控制光发射组件和光接收组件的温度，从而使得光发射组件和光接收组件维持在目标温度，并获得所述目标温度下所述光学模组中光发射组件发射的光束数据和光接收组件采集的图像数据，用于建立对所述光学模组进行温度补偿的算法；

所述目标温度为预先设置的一系列温度。

2.如权利要求1所述的温度控制系统，其特征在于，所述光学模组包括光有源器件，所述光有源器件包括光源和/或图像传感器；

所述温度调节单元包括至少一个第一温度调节单元，所述第一温度调节单元与所述光源和/或所述图像传感器连接；

所述温度传感器包括至少一个第一温度传感器，用于探测所述光源和/或所述图像传感器的温度。

3.如权利要求2所述的温度控制系统，其特征在于，所述光学模组还包括光无源器件，所述光无源器件包括透镜单元和/或衍射光学元件；

所述温度调节单元还包括至少一个第二温度调节单元，所述第二温度调节单元与所述透镜单元和/或所述衍射光学元件连接；

所述温度传感器还包括至少一个第二温度传感器，用于探测所述透镜单元和/或所述衍射光学元件的温度。

4.如权利要求3所述的温度控制系统，其特征在于，所述第一温度调节单元和所述第二温度调节单元之间设有第一隔热件。

5.如权利要求3所述的温度控制系统，其特征在于，所述光无源器件包括透镜单元和衍射光学元件，所述第二温度调节单元与所述透镜单元连接，且所述第二温度传感器用于探测所述透镜单元的温度；

所述温度调节单元还包括第三温度调节单元，与所述衍射光学元件连接；

所述温度传感器还包括第三温度传感器，用于探测所述衍射光学元件的温度。

6.如权利要求5所述的温度控制系统，其特征在于，所述第二温度调节单元和所述第三温度调节单元之间还设有第二隔热件。

7.如权利要求1～6任一项所述的温度控制系统，其特征在于，所述温度调节单元包括：

热沉，与所述光学模组连接；

半导体致冷器，设于所述热沉表面，与所述温度控制电路连接，用于调节所述光学模组的温度；

温控件，设于所述半导体致冷器上与所述热沉相对的一侧，至少用于传导热量。

8.如权利要求7所述的温度控制系统，其特征在于，所述热沉中设有容置孔，所述温度传感器设于所述容置孔中。

9.如权利要求7所述的温度控制系统，其特征在于，所述温度控制组件还包括散热件，所述温控件与所述散热件连接。

10.如权利要求9所述的温度控制系统，其特征在于，所述散热件设有固定孔，所述温控件通过所述固定孔与所述散热件连接。

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