CN110895340A - 一种光学测距模组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光学测距模组，包括：光发射器，用于出射经过调制的光脉冲序列；光束整形器，用于对所述光脉冲序列进行整形后出射，使得出射的光脉冲序列在第一方向上的发散角大于在第二方向上的发散角的N倍，所述第一方向、所述第二方向和所述光脉冲序列的光轴的方向分别两两相互垂直，所述N大于1；光接收器，用于接收所述光脉冲序列经物体反射回的至少部分返回光，根据所述光脉冲序列和所述至少部分返回光的相位差确定所述光学测距模组与所述物体之间的距离；其中，所述光学测距模组在所述第二方向上的视场FOV大于在所述第一方向上的FOV。

Description

一种光学测距模组

技术领域

本发明涉及光学应用技术领域，尤其涉及一种光学测距模组。

背景技术

在许多应用领域，比如无人机定高、避障等应用场景，安防或者轨道交通等工业领域中，会应用到测距设备。目前，利用光测距的方法有很多种，其中，基于飞行时间(Time offlight，TOF)测距法是应用较多的方法之一。飞行时间测距法包括脉冲式时间差测距与相位式测距，脉冲式时间差测距是通过计量激光脉冲在空间中飞行的时间，利用计量时间与光速相乘得到两点间的距离；相位法测距是通过测量强度经过正弦调制的发射光和由目标反射回的返回光间的相位差，将相位差转化为距离信息实现距离测量，相位法测距相比可获得更高的测量精度。

现有技术中的测距设备的出射光一般呈圆锥状，具有圆形范围的视场(Filed OfView,FOV),用于对前方的圆形范围的区域进行扫描。

发明内容

本发明实施例提供了一种光学测距模组，包括：

光发射器，用于出射经过调制的光脉冲序列；

光束整形器，用于对所述光脉冲序列进行整形后出射，使得出射的光脉冲序列在第一方向上的发散角大于在第二方向上的发散角的N倍，所述第一方向、所述第二方向和所述光脉冲序列的光轴的方向分别两两相互垂直，所述N大于1；

光接收器，用于接收所述光脉冲序列经物体反射回的至少部分返回光，根据所述光脉冲序列和所述至少部分返回光的相位差确定所述光学测距模组与所述物体之间的距离；

其中，所述光学测距模组在所述第二方向上的视场FOV大于在所述第一方向上的FOV。

可选地，所述光学测距模组具有长方形的FOV，其中所述长方形的FOV的长边平行于所述第一方向，短边平行于所述第二方向。

可选地，所述第一方向为竖直方向，所述第二方向为水平方向。

可选地，所述N位于1.2至3之间；

和/或，

所述出射光束在所述第一方向上的发散角不大于3度。

可选地，所述光接收器接收所述至少部分返回光时，在所述第一方向上的接收角度大于在所述第二方向上的接收角度。

可选地，所述光接收器在所述第一方向上的接收角度为所述光脉冲序列在所述第一方向上的发散角的0.7倍至1.5倍；

和/或；

所述光接收器在所述第二方向上的接收角度为所述光脉冲序列在所述第二方向上的发散角的0.7倍至1.5倍；

可选地，所述光接收器在所述第一方向上的接收角度为所述光脉冲序列在所述第一方向上的发散角的1倍至1.5倍；

和/或；

所述光接收器在所述第二方向上的接收角度为所述光脉冲序列在所述第二方向上的发散角的1倍至1.5倍；

可选地，所述光发射器的发光面呈长条形，所述光发射器的发光面的长度方向沿所述第一方向；

和/或，

所述光接收器的光探测面呈长条形，所述光接收器的光探测面的长度方向沿所述第一方向。

可选地，所述光发射器包括发光二极管。

可选地，所述光学测距模组还包括呈锥形管状的整形器支架，所述整形器支架包括相对的第一开口和第二开口；

其中，所述第一开口用于与所述光发射器相互配合，所述第二开口用于与所述光束整形器相互配合，使得所述光发射器和所述光束整形器分别与所述第一开口和所述第二开口相互配合时，所述光发射器与所述光束整形器的距离为预设距离。

可选地，所述光发射器与所述光接收器并列设置；

所述整形器支架的侧壁为不透光材料，或者，所述整形器支架的侧壁还用于对入射的光束进行反射。

可选地，所述光束整形器包括透镜模块，所述透镜模块包括：

依次位于所述透镜模块的中心轴上的第一准直面和第二准直面；

其中，所述第一准直面的至少部分由位于第一截面内的第一曲线环绕第一轴旋转得到，所述第二准直面的至少部分由位于第二截面内的第二曲线总体沿平行于所述第一轴的方向平移得到的柱面；

所述第一轴位于所述第一准直面背向所述第二准直面的一侧，且平行于所述第二方向；所述第一截面包括所述第一轴所在的至少一个截面；所述第二截面包括垂直于所述第一轴的至少一个截面；

所述光束整形透镜用于对入射的光束进行整形，其中，所述第一准直面用于对入射的光束在第一截面上进行准直；所述第二准直面用于将来自所述第一准直面的光束在第二截面上进行准直。

可选地，所述光学测距模组还包括覆盖在所述光接收器的光探测面上、且与所述光探测面无缝接触的透光介质；其中，所述透光介质的折射率大于1，且所述透光介质的表面包括曲面。

可选地，所述透光介质的折射率不小于1.3。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

光学测距模组在第一方向上的FOV大于在第二方向上的FOV，这样，光学测距模组安装在机器人(例如扫地机器人)或者其他需要距离传感器对周围环境进行探测的设备上对周围环境探测时，可以在第二方向(例如水平方向)上获取到更大的角度分辨率，有利于提高使用该光学测距模组进行探测时对周围环境的建图性能。

附图说明

图1为本发明实施例提供的光学测距模组的一个实施例的结构示意图；

图2为本实施例光学测距模组发射的脉冲光束与接收的返回光的波形示意图；

图3为光学测距模组中的光发射器的发光面的一种实施例的示意图；

图4为光学测距模组中的光接收器的发光面的一种实施例的示意图；

图5为本发明实施例提供的光束整形透镜的一个实施例的结构示意图；

图6是图5所示透镜在平面X-L上的剖面的一个实施例的示意图；

图7是图5所示透镜在平面Y-L上的剖面的一个实施例的示意图；

图8为本发明实施例提供的光接收器的一个实施例的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的光接收器的又一个实施例的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的光接收器的又一个实施例的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的光接收器的又一个实施例的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的光接收器的又一个实施例的结构示意图；

图13为本发明实施例提供的光接收器的又一个实施例的结构示意图；

图14为本发明实施例提供的光接收器的又一个实施例的结构示意图；

图15是图1所示光学测距模组的立体示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

如图1所示，图1为本发明实施例提供的光学测距模组的一个实施例的结构示意图。光学测距模组10包括光发射器11、光束整形器12和光接收器13。光发射器11用于出射经过调制的光脉冲序列。光束整形器12用于对光发射器11出射的每一个光脉冲进行整形，使得出射的光脉冲在第一方向上的发散角大于在第二方向上的发散角的N倍。

可选地，光发射器11和光接收器13并列设置。光发射器11出射的光脉冲序列中的脉冲光经光束整形器12整形后出射，当遇到物体时被该物体反射或漫反射。该脉冲光经该物体反射或漫反射后的至少部分返回光沿着原来的光路返回光学测距模组10，被光学测距模组10内的光接收器13所接收。光接收器13用于根据该脉冲光与接收到的返回光之间的相位差，来确定物体与光学测距模组10之间的距离，以及物体相对光学测距模组10的方位。

具体的，光接收器13包括光电转换模块和计算模块，其中该光电转换模块包括光探测面，该光电转换模块用于将入射到光探测面上的光束转成电信号，该计算模块用于从该电信号中获取该返回光的相位，以及从光发射器11处获取出射的脉冲光的相位，并基于该返回光的相位和出射的脉冲光的相位之间的相位差来计算物体与光学测距模组10之间的距离。在一些实现方式中，光接收器13的光探测面上方还设置有汇聚透镜14(如图1和图15所示)，用于将返回的光束汇聚到光探测面上。

可选地，该计算模块还用于获取环境参数值，并根据该环境参数值对计算出的距离进行修正，以将环境因素对距离测量的影响考虑在内，可提高距离测量的准确性和测量精度。

具体的，计算模块基于“飞行时间”相位法测距原理，实现对物体与光学测距模组之间的距离测量。本实施例的光学测距模组中，光发射器11包括驱动电路和光源，由驱动电路对光源进行驱动和调制，产生强度经过调制(例如经过正弦波调制)的脉冲光。请参考图2，图2为本实施例光学测距模组发射的脉冲光束与接收的返回光的波形示意图。在一些实现方式中，光发射器13产生的脉冲光束具有固定的调制频率f，调制周期TMOD，光接收器13接收的由物体反射或漫反射返回的返回光与出射的脉冲光有相位差，通过对出射的脉冲光以及返回光进行采样，测得返回光与脉冲光之间的相位差，可根据如下公式计算物体到测距模组的距离：

其中，c表示光速，f表示正弦波调制频率，L表示被测目标到光学测距模组的距离。

在一些实现方式中，光电转换模块包括CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor,互补金属氧化物半导体)或者CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合元件)，用于将光信号转换成电信号。在一些实现方式中，光电转换模块包括CMOS阵列或者CCD阵列。

现有的光学测距模组出射的光束一般为一个近似于圆锥形的光束，在与该光学测距模组具有一定距离的平面上(例如墙上)形成的光斑一般为圆形。与现有的光学测距模组不同的是，本发明中的光学测距模组中，光学测距模组在第一方向上的FOV大于在第二方向上的FOV。该第一方向和第二方向相互垂直，且该第一方向和第二方向分别和出射的脉冲光的光轴相互垂直。

在一些实现方式中，光学测距模组的安装位置和姿态使得光学测距模组在水平方向上的FOV大于在竖直方向(例如重力方向)上的FOV；也即第一方向可以是垂直于水平方向的竖直方向(例如重力方向)，第二方向可以是水平方向。例如，光学测距模组可以安装在机器人(例如扫地机器人)或者其他需要距离传感器对周围环境进行探测的设备上，用于对扫地机器人或其他设备周围的障碍物进行探测。当光学测距模组安装在机器人或其他设备上时，光学测距模组在在水平方向上的FOV大于在竖直方向(例如重力方向)上的FOV。本发明的发明人发现，扫地机器人主要用于对水平方向上的障碍物进行探测。因此，本发明的光学测距模组在水平方向上的FOV小于在竖直方向上的FOV时，光学测距模组在水平方向上的角度分辨率高于在竖直方向上的角度分辨率，有利于提高使用该光学测距模组进行探测时扫地机器人对周围环境的建图性能。

具体的，光发射器出射光脉冲序列中的每一束脉冲光经光束整形器整形成在第一方向上的发散角大于在第二方向上的发散角的N倍的脉冲光后出射，使得该脉冲光在垂直于该脉冲光的光轴的平面上形成的光斑在第一方向上的口径大于在第二方向上的口径的M倍。该N和M均大于1。

一些实现方式中，该光束整形器可以是透镜，例如表面为自由曲面的透镜，用于对光发射器出射的光束进行整形。

一些实现方式中，光发射器可以包括激光二极管(Laser Dioed，LD)，用于出射经过调制的激光脉冲。优选的，光发射器也可以包括发光二级管(Light Emitting Diode，LED)，用于出射经过调制的光束脉冲。相比激光光源，LED光源至少具有以下优点：1、由于LED光源的光能量密度更低，对人眼更加安全；2、LED光源的成本更低；3、由于LED光源的发光面大于激光光源的发光面，LED光源所用的透镜的装配精度可以较低些，有利于透镜的装配；4、LED光源可以直接贴片到电路板上，自动化程度较高；5、LED光源出射的光束形成的光斑的均匀度较高。

一些实现方式中，光学测距模组的出射光束在第一方向上的发散角不大于3度。例如，光发射器的出射光束在竖直方向上的发散角不大于3度。光学测距模组安装在扫地机器人或其他设备上时，若出射光束在竖直方向上的发射角较大(例如大于3度)时，容易出现部分光束照射到地面、扫地机器人或其他设备的表面的情况，这部分光束被地面或者扫地机器人或其他设备的表面反射后有部分光束会返回光学测距模组，对其他物体的探测造成干扰，因此，光学测距模组的出射光束在第一方向上的发散角不大于3度，以减少照射到地面或扫地机器人表面的上的光束。

一些实现方式中，光学测距模组出射的脉冲光中在第一方向上的发散角度为在第二方向上的发散角度的1.2倍～3倍(包括1.2倍和3倍)。

一些实现方式中，如图3所示，图3为光学测距模组中的光发射器的发光面的一种实施例的示意图。光发射器的发光面31呈长条形。可选地，该发光面31的长度方向沿第一方向设置。当光学测距模组安装在机器人或其他设备上时，光学测距模组的安装姿态使得光发射器的发光面31的长度方向沿竖直方向设置。这样的设置方式有利于光发射器出射的光束在第一方向上形成更大的发散角。例如，在采用图3所示的发光面的情况中，可以直接采用一般的旋转对称的透镜就可以实现将光束整形为在第一方向上的发散角大于第二方向上的发散角。一些实现方式中，光发射器的发光面的长度与宽度的比例位于1.2至3之间(包括1.2和3)。

当然，其他实现方式中光发射器的发光面也可以是圆形或者其他形状，在此不做限制。

一些实现方式中，如图4所示，图4为光学测距模组中的光接收器的发光面的一种实施例的示意图。光接收器中的光探测面131呈长条形。其中，该光探测面指的是光探测器上的有效感光区域的面积。可选地，该光探测面的长度方向沿第一方向设置。当光学测距模组安装在机器人或其他设备上时，光学测距模组的安装姿态使得光接收器的光探测面131的长度方向沿竖直方向设置。这样的设置方式有利于光接收器在第一方向上形成更大的接收角度。其中，该第一方向上的接收角度指的是被物体反射后返回的，且入射至光探测面的光束在第一方向上的角度。例如，在采用图4所示的发光面的情况中，可以直接采用一般的旋转对称的透镜就可以实现将在第一方向上的接收角度大于在第二方向上的接收角度。一些实现方式中，光探测器的发光面的长度与宽度的比例位于1.2至3之间(包括1.2和3)。

当然，其他实现方式中光接收器的光探测面也可以是圆形或者其他形状，在此不做限制。

一些实现方式中，光接收器在第一方向上的接收角度为光学测距模组所出射的光脉冲序列在第一方向上的发散角的0.7倍至1.5倍。

一些实现方式中，光接收器在第二方向上的接收角度为光学测距模组所出射的光脉冲序列在第二方向上的发散角的0.7倍至1.5倍。

一些实现方式中，光接收器13在第一方向上的接收角度为光学测距模组所出射的光脉冲序列在第一方向上的发散角的1倍至1.5倍。一些实现方式中，光接收器在第二方向上的接收角度为光学测距模组所出射的光脉冲序列在第二方向上的发散角的1倍至1.5倍。这样，可以使得光接收器13中的光电转换模块具有一定的装配容差，即使该光电转换模块在装配时偏离预设位置时也能在第一方向和/或第二方向上接收到光信号。

图1所示的光学测距模组中的光束整形器可以有多种结构方式。例如，光束整形器具体为一个光束整形透镜。如图5所示，图5为本发明实施例提供的光束整形透镜的一个实施例的结构示意图。光束整形透镜50包括依次位于光束整形透镜50的中心轴L上的第一准直面51和第二准直面52。该第一准直面51和第二准直面52相对设置，分别为入光面和出光面。该第一准直面51和第二准直面52用于在相互垂直、且平行于中心轴L的两个方向上对入射的光束依次进行准直，以分别在该两个方向上减小入射光束的发散角。

可选的，第一准直面51和第二准直面52由侧面53、侧面54、侧面55、侧面56连接。可选的，该四个侧面53、54、55和56可以是平面，也可以是曲面，在此不做限制。

为下文描述方便，引入第一轴X、第二轴Y、第一截面和第二截面，其中第一轴X是垂直于中心轴L的任意一个轴，且平行于第二方向；第二轴Y垂直于第一轴X，以及垂直于中心轴L，且平行于第一方向。称第一轴X、第二轴Y与中心轴L的交点为原点O。下文称第一轴X与中心轴L所在平面为平面X-L，称第二轴Y与中心轴L所在平面为平面Y-L。第一截面为第一轴X所经过的至少一个截面；第二截面为垂直于第二轴Y的至少一个截面，也即平行于平面X-L的至少一个截面。

图6是图5所示透镜在平面X-L上的剖面的一个实施例的示意图。第一准直面51与第一截面(例如平面X-L)的交线(也即第一曲线511)总体沿着第一轴的方向延伸。第一曲线511上的一点A(例如该第一曲线的中点)与第一轴X的距离是个极小值，且对于第一曲线511上点A两侧的至少部分点，与点A的距离越大的点与第一轴X之间的距离越大。当光源位于原点O处时，光源出射的光束入射至第一准直面51，经第一准直面51准直后，入射光束在第一截面上的发散角减小。在一个实施例中，入射光束在第一截面上经第一准直面51准直为平行光(或接近平行光)。

在一些实现方式中，对于位于原点O处的光源出射的光束，第一曲线511所收集的光束的角度小于80度、70度或者60度。例如，在一个实施例中，第一曲线511所收集的光束的角度为50度左右。

第二准直面52与第一截面(例如平面X-L)的交线具体为一直线段521。当光源位于原点O处时，在第二截面上，光束经第一曲线511准直后穿过该直线段521，且不改变光束传播方向(或方向改变的角度很小)。

图7是图5所示透镜在平面Y-L上的剖面的一个实施例的示意图。第一准直面51与第二截面的交线为一圆弧512。可选的，第一准直面与第二截面的交线为以原点O为圆心的圆弧512，使得当光源位于该原点O上时，该光源在第二截面上出射的光束经过第一准直面51后不改变光束传播方向。

第二准直面52与第二截面的交线为第二曲线522。以第二截面为平面X-L为例，第二曲线522上的一点B(例如该第二曲线的中点)与第二轴Y的距离是个极大值，且对于第二曲线522上点B两侧的至少部分点，与点B的距离越大的点与第二轴Y的距离越小。当光源位于该圆心O上时，在平面Y-L上，穿过第一准直面51的发散光束经过第二曲线522后出射时，该光束的发散角减小。在一个实施例中，经过第二曲线522出射时，该光束被准直为平行光(或接近平行光)出射。

可选的，对于位于原点O处的光源出射的光束，第二曲线522所收集的光束的角度小于80度、70度或者60度，以避免透镜收集光束的较低太大造成小角度和大角度光线准直后的发散角差别比较大，而且角度越大的光线，经折射时造成的菲尼尔损耗也越大。例如，在一个实施例中，第二曲线522所收集的光束的角度为50度左右。

上面对光束准直透镜在平面X-L与平面Y-L上的剖面的一个实施例进行了具体描述。在一些实现方式中，第一准直面51的至少部分是由第一曲线环绕第一轴X旋转一定角度得到的。在一些实现方式中，第一准直面51由第一曲线511以与第一轴X保持固定距离环绕第一轴X旋转一定角度得到。

一些实现方式中，光探测面上还设置有透光介质，且与光探测面无缝连接。该透光介质的折射率大于1，且该透光介质的表面的至少部分为曲面。可选地，透光介质的折射率不小于1.3。可选地，透光介质的透光率大于85％。

由于光探测面可接收的光束的光学扩展量为E＝A*n²*sin(θ)²，其中，A为光探测面的面积，n为光探测面周围介质的折射率。在入射的光束不变的情况下，光探测面可接收的光学扩展量越大，意味着光探测面可接收的光能量越多，信号强度也就越大。本发明中，通过在光探测面表面上设置折射率大于1且表面至少部分为曲面的透光介质，可以提高光探测面所接收的光学扩展量。在光探测面的面积保持不变的情况下，可以提高光探测面单位面积内所接收到的光能量，进而提高光电转换模块对光束的探测能力。

一些实现方式中，透光介质可以包括硅胶、环氧树脂、有机塑料、玻璃或者其他折射率大于1的透光材料。

透光介质的具体形状结构可以有多种，下面对其中的一些进行举例描述。

在一些实现方式中，如图8所示，透光介质15具体呈半球状。在一些实际应用中，光接收器13的光入射方向上还设置有汇聚透镜(例如图1中的透镜14)，用于将入射的光束(例如平行光束)汇聚至光探测面131。这样，经汇聚透镜汇聚光束通过透光介质入射至光探测面时，该光束的光路未被透光介质所改变，或者被透光介质改变的程度较小。可选地，该半球体的球半径与光探测面的口径的比例不小于1.5。可选地，该半球体的球半径与光探测面的口径的比例不大于50。其中，该光探测面的口径可以是指该光探测面的最大口径，或者最小口径，或者部分方向上的平均口径，或者所有口径的平均值，在此不做限制。

如图9所示，图9为本发明实施例提供的光接收器的又一个实施例的结构示意图。本实施例中，透光介质15具体呈一个半球经两个平行的平面截取两侧后剩余的结构体，也即透光介质的表面包位于光探测面131正上方的球带状曲面91，以及位于该曲面两侧的、大致垂直于光接收器表面的两个平面92和93。可选地，该透光介质所在的半球体的球半径与光探测面的口径的比例不小于1.5。可选地，该透光介质所在的半球体的球半径与光探测面的口径的比例不大于50。其中，该光探测面的口径可以是指该光探测面的最大口径，或者最小口径，或者部分方向上的平均口径，或者所有口径的平均值，在此不做限制。

一些实现方式中，透光介质可以对入射的光束进行汇聚。

例如，在光接收器的光入射方向上还设置有汇聚透镜的情况中，经汇聚透镜所汇聚的光束在入射至透光介质后，经该透光介质再一次汇聚并入射至光探测面上。如图10所示，图10为本发明实施例提供的光接收器的又一个实施例的结构示意图。透光介质15的表面包括位于所述光探测面131上方的第一曲面1001，所述第一曲面1001用于将入射的汇聚光束再次进行汇聚，并入射至所述光探测面131。经第一曲面321汇聚的光束角度大于此曲面汇聚前的光束角度(如虚线所示)。这样使经第一曲面321汇聚的光斑尺寸小于汇聚前的汇聚光斑，增加了汇聚光斑的光功率密度。在一个示例中，该透光介质15的表面可以是球面。在一个示例中，该透光介质32的表面比凸透镜的表面的曲率更大，或者，该透光介质的表面也可以是自由曲面，在此不做限制。

可选地，透光介质15的表面即该第一曲面1001，该第一曲面类似椭球面，一直延伸至光电转换单元的表面。

可选地，如图11所示，透光介质15的表面还包括环绕第一曲面的柱面或者锥面1002，该柱面或者锥面1002一直延伸至光接收器13的表面。

在一些实际应用中，光接收器的光入射方向上也可以不设置有用于将入射光束汇聚至光接收器的汇聚透镜，而是通过对位于光探测面上方的透光介质的表面进行设计，使得透光介质将入射的光束汇聚至光探测面上。

如图12所示，图12为本发明实施例提供的光接受器的又一个实施例的结构示意图。透光介质15的表面包括位于光探测面131上方的第一曲面1201，该第一曲面1201用于将入射的光束汇聚至光探测面131。例如，入射的光束为平行光(或接近平行光)时，光探测面131位于透光介质15的表面的焦平面上，透光介质15用于将入射的平行光(或接近平行光)汇聚至光探测面131上。其中，该透光介质15的表面可以是球面，或者，该透光介质15的表面也可以是自由曲面，在此不做限制。

可选地，透光介质15的表面还包括环绕第一曲面1201的柱面或者锥面1202，该柱面或者锥面一直延伸至光电转换单元的表面。

可选地，如图13所示，透光介质15的表面还包括位于第一曲面1201周缘的、呈环状的第一平面1301，以及位于该第一平面1301下方的环形反射面1302。具体的，该环形反射面1302从第一平面1301的周缘延伸至光接收器13的表面。第一平面1301总体沿平行于光探测面131的方向延伸，或者与光探测面131的夹角小于5度。该第一平面1301用于将入射光束透射至环形反射面1302上，该环形反射1302面用于将入射的光束反射至光探测面131上。

可选地，在透光介质15的入射光为平行光(或接近平行光)时，第一平面1301不改变入射光的传播方向，或者对入射光的传播方向的改变程度较小。穿过第一平面1301的入射光直接入射至环形反射面1302上，然后被环形反射面1302反射至光探测面131。可选地，该环形反射面1302可是向下延伸的锥面，也可以是向下延伸的凸曲面，在此不做限制。

一些实现方式中，透光介质可以仅包括一种折射率的介质。

一些实现方式中，透光介质也可以包括至少两种折射率的介质。如图14所示，图14为本发明实施例提供的光接收器的又一个实施例的结构示意图。透光介质15包括第一部分151，以及填充在第一部分和光探测面131之间、用于连接第一部分和光探测面131的第二部分152。其中，第二部分152的折射率大于第一部分151的折射率。这样可以避免光束在第二部分152内发生全内反射。

可选地，第一部分151的折射率于第二部分152的折射率相近。例如，第二部分152的折射率与第一部分151的折射率的比值不大于1.4。可选地，第一部分151包括折射率为位于1.3至1.5之间的聚甲基丙烯酸甲酯(Poly(methyl methacrylate),PMMA)，第二部分152包括折射率位于1.4至1.6之间的硅胶。例如，第一部分151为折射率为1.49的PMMA。例如，第二部分152为折射率为1.54的硅胶。

可选地，第二部分152的厚度小于0.2毫米。其中，该第二部分152的厚度可以是指第二部分152的最大厚度，或者第二部分152的最小厚度，或者第二部分152的至少部分的平均厚度，在此不做限制。

一些实现方式中，光学测距模组还包括用于固定住光发射器的整形器支架。下面结合图1和图15对该整形器支架进行举例描述。如图15所示，图15是图1所示光学测距模组的立体示意图。该整形器支架16总体呈锥形管状，包括相对的第一开口161和第二开口162。其中，第二开口162的面积大于第一开口161大面积。

光发射器(图15中未示)固定在电路板17上。整形器支架16的第一开口161的面积和形状分别与光发射器的面积和形状相当，使得当整形器支架16立在电路板上时，该第一开口161刚好可以容纳光发射器，与该光发射器相互配合。整形器支架16的第二开口162用于固定光束整形器12。可选的，该第二开口162处设置有限位台阶163。该限位台阶163可以环绕第二开口162设置，也可以只设置在第二开口162的部分位置。光束整形器12的表面上设有凸台121，当光束整形器12固定在第二开口162处时，光束整形器12的凸台121抵接在第二开口162的限位台阶163上；以此，光束整形器12与整形器支架16的第二开口162相互配合。

优选的，整形器支架16的高度使得当光发射器与第一开口161配合，且光束整形器12与第二开口162配合时，光发射器与光束整形器12之间的间距等于预设距离。这样可以避免在安装光束整形器12时调整光束整形器12的位置，而是通过整形器支架16的结构设置来使得当光发射器与光束整形器12分别与整形器支架16相互固定时即满足间距等于预设距离。

一些实现方式中，整形器支架16的侧壁为不透光材料，或者，整形器支架16的侧壁还用于对入射的光束进行反射。这样可以避免光发射器出射的光束对光接收器造成干扰。

一些实现方式中，光接收器13和光发射器固定在同一个电路板17上。一些实现方式中，光接收器13的上方还设置有至少两个支柱18，用于对光接收器13上方的汇聚透镜14进行支撑和固定。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

以上所述，以上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，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (14)

1.一种光学测距模组，其特征在于，包括：

光发射器，用于出射经过调制的光脉冲序列；

光束整形器，用于对所述光脉冲序列进行整形后出射，使得出射的光脉冲序列在第一方向上的发散角大于在第二方向上的发散角的N倍，所述第一方向、所述第二方向和所述光脉冲序列的光轴的方向分别两两相互垂直，所述N大于1；

光接收器，用于接收所述光脉冲序列经物体反射回的至少部分返回光，根据所述光脉冲序列和所述至少部分返回光的相位差确定所述光学测距模组与所述物体之间的距离；

其中，所述光学测距模组在所述第二方向上的视场FOV大于在所述第一方向上的FOV。

2.根据权利要求1所述的光学测距模组，其特征在于，所述光学测距模组具有长方形的FOV，其中所述长方形的FOV的长边平行于所述第一方向，短边平行于所述第二方向。

3.根据权利要求1或2所述的光学测距模组，其特征在于，所述第一方向为竖直方向，所述第二方向为水平方向。

4.根据权利要求1或2所述的光学测距模组，其特征在于，所述N位于1.2至3之间；

和/或，

所述出射光束在所述第一方向上的发散角不大于3度。

5.根据权利要求1或2所述的光学测距模组，其特征在于，所述光接收器接收所述至少部分返回光时，在所述第一方向上的接收角度大于在所述第二方向上的接收角度。

6.根据权利要求5所述的光学测距模组，其特征在于，所述光接收器在所述第一方向上的接收角度为所述光脉冲序列在所述第一方向上的发散角的0.7倍至1.5倍；

和/或；

所述光接收器在所述第二方向上的接收角度为所述光脉冲序列在所述第二方向上的发散角的0.7倍至1.5倍。

7.根据权利要求6所述的光学测距模组，其特征在于，所述光接收器在所述第一方向上的接收角度为所述光脉冲序列在所述第一方向上的发散角的1倍至1.5倍；

和/或；

所述光接收器在所述第二方向上的接收角度为所述光脉冲序列在所述第二方向上的发散角的1倍至1.5倍。

8.根据权利要求1或2所述的光学测距模组，其特征在于，所述光发射器的发光面呈长条形，所述光发射器的发光面的长度方向沿所述第一方向；

和/或，

所述光接收器的光探测面呈长条形，所述光接收器的光探测面的长度方向沿所述第一方向。

9.根据权利要求1所述的光学测距模组，其特征在于，所述光发射器包括发光二极管。

10.根据权利要求1所述的光学测距模组，其特征在于，所述光学测距模组还包括呈锥形管状的整形器支架，所述整形器支架包括相对的第一开口和第二开口；

其中，所述第一开口用于与所述光发射器相互配合，所述第二开口用于与所述光束整形器相互配合，使得所述光发射器和所述光束整形器分别与所述第一开口和所述第二开口相互配合时，所述光发射器与所述光束整形器的距离为预设距离。

11.根据权利要求10所述的光学测距模组，其特征在于，所述光发射器与所述光接收器并列设置；

所述整形器支架的侧壁为不透光材料，或者，所述整形器支架的侧壁还用于对入射的光束进行反射。

12.根据权利要求1所述的光学测距模组，其特征在于，所述光束整形器包括透镜模块，所述透镜模块包括：

依次位于所述透镜模块的中心轴上的第一准直面和第二准直面；

其中，所述第一准直面的至少部分由位于第一截面内的第一曲线环绕第一轴旋转得到，所述第二准直面的至少部分由位于第二截面内的第二曲线总体沿平行于所述第一轴的方向平移得到的柱面；

所述第一轴位于所述第一准直面背向所述第二准直面的一侧，且平行于所述第二方向；所述第一截面包括所述第一轴所在的至少一个截面；所述第二截面包括垂直于所述第一轴的至少一个截面；

所述光束整形透镜用于对入射的光束进行整形，其中，所述第一准直面用于对入射的光束在第一截面上进行准直；所述第二准直面用于将来自所述第一准直面的光束在第二截面上进行准直。

13.根据权利要求1所述的光学测距模组，其特征在于，所述光学测距模组还包括覆盖在所述光接收器的光探测面上、且与所述光探测面无缝接触的透光介质；其中，所述透光介质的折射率大于1，且所述透光介质的表面包括曲面。

14.根据权利要求13所述的光学测距模组，其特征在于，所述透光介质的折射率不小于1.3。

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