CN113138468B - 透射分束器 - Google Patents

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Abstract

本公开的实施例涉及透射分束器。本公开涉及一种包括传感器的电子设备，该传感器具有被配置为提供多个准直光束的透射模块。透射模块包括光源和透射分束器。透射分束器包括多个小透镜。透射分束器被配置为：接收来自光源的一个或多个光束并且折射该一个或多个光束，以形成多个准直光束。

Description

透射分束器
技术领域
本申请总体上涉及分束，并且更具体地涉及透射分束。
背景技术
临近传感器(有时被称为范围传感器)通常用于检测到目标物体的距离。通常，接近传感器包括在目标物体处发射光信号的发射器，并且接近传感器包括接收从目标物体反射回传感器的光信号的接收器。然后，在飞行时间分析中，基于接收到的光信号，计算从传感器到目标物体的距离。
针对多个目标物体和/或针对在单个目标物体上的多个点的飞行时间分析更加复杂，其通常利用多个光源和/或多个光学结构。需要一种紧凑的、成本高效的系统，该系统可以被用来实现针对多个目标物体和/或在单个目标物体上的多个点的飞行时间分析。
发明内容
本公开的实施例涉及从一个或多个光束源提供准直光束的电子设备和电子设备的组件。本公开的实施例可以与用于飞行时间分析的系统和方法结合使用。
在一个实施例中，提供了一种电子设备，电子设备包括传感器，传感器具有被配置为透射多个准直光束的透射模块。透射模块可以包括光源和透射分束器。透射分束器可以包括多个小透镜(lenslet)。透射分束器被配置为：接收来自光源的一个或多个光束，并且折射该一个或多个光束以形成多个准直光束。
在另一个实施例中，提供了一种在电子设备中被使用的传感器。传感器可以包括透射模块，透射模块被配置为将一个或多个光束分成多个准直光束。透射模块可以包括：垂直腔表面发射激光器(VCSEL)光源，其包括用于生成一个或多个光束的一个或多个发射器；以及透射分束器，包括多个小透镜。每个小透镜被配置为接收一个或多个光束，以生成一个或多个相应的准直光束。每个小透镜具有内表面和外表面，并且一个或多个光束通过内表面进入每个小透镜，并且通过外表面离开每个小透镜。
在一个实施例中，每个小透镜的外表面和内表面的三维形状被配置为使得：穿过每个小透镜的一个或多个光束被折射，以形成一个或多个相应的准直光束。
在另一个实施例中，提供了一种透射分束器。透射分束器具有纵向轴线并且包括多个小透镜。多个小透镜可以包括被定位在纵向轴线上的中心小透镜，以及围绕纵向轴线周向定位的多个外围小透镜。每个外围小透镜具有与中心小透镜的周向边缘的一部分连接的顶边缘，并且每个外围小透镜具有两个侧边缘。每个外围小透镜的每个侧边缘与相邻外围小透镜的侧边缘连接。每个小透镜具有内表面和外表面。
在一个实施例中，每个小透镜的外表面和内表面的三维形状被配置为使得：穿过每个小透镜的一个或多个光束被折射以形成一个或多个相应的准直光束。在一个实施例中，一个或多个相应的准直光束具有不同的传播方向。
附图说明
在附图中，相同的附图标记表示相同的特征或元件。在附图中特征的大小和相对位置不必按比例绘制。
图1是根据本公开的实施例的传感器的示意图。
图2是根据本公开的实施例的图1的VCSEL光源的侧视图。
图3是根据本公开的实施例的图2的VCSEL光源的俯视图。
图4A是根据本公开的实施例的从图1的透射分束器上方看的三维透视图。
图4B是根据本公开的实施例的从图1的透射分束器下方看的三维透视图。
图5A图示了根据本公开的实施例的提供五个准直光束的图4的透射分束器。
图5B是根据本公开的一个实施例的从图5A的透射分束器发射的五个准直光束到目标物体上的投影。
图6图示了根据本公开的实施例的通过前述任何附图中的透射分束器的小透镜的内表面和外表面对光束进行的折射。
图7是根据本公开的实施例的从图5A的透射分束器发射的五个准直光束的远场强度轮廓。
具体实施方式
在以下描述中，阐述了某些特定细节，以提供对所公开主题的各个方面的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践所公开的主题。在一些情况下，没有详细描述电子设备、光学透镜和传感器的公知结构和制造电子设备、光学透镜和传感器的方法，以避免使本公开的其他方面的描述不清楚。
除非上下文另外要求，否则贯穿以下说明书和权利要求，词语“包括”及其变型(诸如“具有”和“包含”)应当以开放、包容性的意义来解释，即“包括，但不限于”。
贯穿说明书，对“一个实施例”或“实施例”的引用意指结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在至少一个实施例中。因此，贯穿说明书，在各处出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”并不一定全都指相同方面。此外，在本公开的一个或多个方面中，可以以任何合适的方式组合特定特征、结构或特性。
贯穿说明书，对集成电路的引用通常旨在包括建立在半导体或玻璃基板上的集成电路组件，无论这些组件是否被耦合在一起成为电路还是能够互连。贯穿说明书，术语“层”以其最广义的含义被使用，以包括薄膜、盖等，并且一个层可以由多个子层组成。
注意，本文阐述的尺寸仅作为示例被提供。针对本实施例和本申请的所有其他实施例的其他尺寸被预期。
图1是根据本公开的一个实施例的传感器10的图。传感器10确定传感器10与传感器10外部的一个或多个目标物体(即，一个或多个目标物体的表面上的一个或多个点)之间的距离。在一个实施例中，传感器10是飞行时间传感器。
传感器10可以被包括在用于各种不同应用的各种电子设备中，诸如移动手持设备、相机、平板计算机、膝上型计算机和计算机。例如，传感器10可以被合并到移动手持设备中并且与相机结合使用，以调整相机的焦点或闪光。
传感器10包括基板12、主体14、光源16、透射光学结构18、检测器20、接收光学结构22和外盖24。光源16和透射光学结构18可以被统称为透射模块，并且接收光学结构22和检测器20可以被统称为接收模块。
基板12为传感器10提供支撑平台。主体14、光源16、透射光学结构18、检测器20和接收光学结构22被定位在基板12上。基板可以是任何类型的刚性材料，诸如塑料、金属、玻璃和半导体材料。在一个实施例中，基板12是印刷电路板，其包括一个或多个电气组件(例如，电容器、晶体管、处理器等)。
基板12和主体14一起形成外壳或封装，其包含光源16、透射光学结构18、检测器20和接收光学结构22。基板12和主体14保护光源16、透射光学结构18、检测器20和接收光学结构22免受外部环境影响。主体14包括输出光圈26和检测光圈28。如所图示的，透射光学结构18具有纵向轴线29。在一些实施例中，纵向轴线29是透射光学结构18和/或输出光圈26的对称轴线。在其他实施例中，纵向轴线29穿过输出光圈26的几何中心。
在一个实施例中，输出光圈26直接覆盖光源16和透射光学结构18，并且与光源16和透射光学结构18对齐。输出光圈26提供孔，以供光信号30(也被称为一个或多个光束)穿过。光信号30是从光源16发射并且被引导到一个或多个目标物体的光信号或光子，针对该一个或多个目标物体，确定在一个或多个目标物体与传感器10之间的多个距离。如所图示的，透射光学结构18从光源16接收光束31并且发射光信号30(即，三个光束30)。
然而，并且如之下结合光源16和透射光学结构18进一步讨论的，本公开的范围涵盖了来自光源的任何数目的光束31，并且对于由透射光学结构18接收的每个光束31，从透射光学结构18发射多个光束30。在一个实施例中，透射光学结构18是透射分束器18。
检测光圈28直接覆盖检测器20和接收光学结构22并且与检测器20和接收光学结构22对齐。检测光圈28提供孔，以供光信号32穿过。光信号可以包括任何数目的光束32。光束32是光束30从一个或多个物体(例如，一个或多个目标物体)的反射。
在一个实施例中，光源16发射一或多个光束31，该光束在穿过透射分束器18时被折射，从而形成穿过输出光圈26的一个或多个准直光束30。在一个实施例中，并且如之下进一步详细讨论的，光源16是红外或近红外光源，诸如垂直腔表面发射激光器(VCSEL)。
在一个实施例中，透射分束器18具有透明的顶部33和不透明的基底部分35。在一个实施例中，透射分束器18经由基底部分35物理地耦接到基板12。例如，在一个实施例中，透射分束器18被定位在输出光圈26中并且通过粘合剂附接到主体14。在一个实施例中，透射分束器18的顶部33由一种或多种透明材料制成。例如，在一个实施例中，顶部33由以下一种或多种制成：硅(Si)、二氧化硅(SiO2)、硫化锌(ZnS)、氮化镓(GaN)、硒化锌(ZnSe)、二氧化钛(TiO2)、碳化硅(SiC)、磷化镓(GaP)、砷化镓(GaAs)和氢化硅(Si:H)。
检测器20被定位在基板12上。检测器20直接位于接收光学结构22和检测光圈28之下并且与接收光学结构22和检测光圈28对齐。在一个实施例中，检测器20被集成到半导体基板39中。基板39可以包括各种电气组件(例如，晶体管、电容器、电阻器、处理器等)和设备(例如，基准传感器阵列)。
检测器20接收一个或多个光束40，一个或多个光束40是光束30被一个或多个目标物体反射，穿过检测光圈28并且由接收光学结构22光学处理的结果。检测器20包括多个感测或测量光束40的光电检测器。检测器20可以是测量光信号的任何类型的传感器。在一个实施例中，检测器20是单光子雪崩二极管(SPAD)阵列。
在一个实施例中，接收光学结构22具有一种或多种光学功能。例如，在一个实施例中，接收光学结构22具有光束成形功能、成像功能、准直功能、漫射功能、偏振功能、分束功能、波前编码功能或其组合。
在一个实施例中，接收光学结构22由单个透明材料(即，单片)制成。在一个实施例中，接收光学结构22由一种或多种透明材料制成。例如，接收光学结构22可以包括以下中的一种或多种：硅(Si)、二氧化硅(SiO2)、硫化锌(ZnS)、氮化镓(GaN)、硒化锌(ZnSe)、二氧化钛(TiO2)、碳化硅(SiC)、磷化镓(GaP)、砷化镓(GaAs)和氢化硅(Si：H)。
外盖24覆盖传感器10并且与传感器10对齐。外盖24保护传感器10免受周围环境的影响。在一个实施例中，外盖24是电子设备的组件，传感器10被包括在其中。例如，外盖24可以是移动手持设备的玻璃保护层。
在一个实施例中，外盖24由一种或多种透明材料制成。例如，外盖24可以包括以下中的一种或多种：玻璃、塑料、硅(Si)、二氧化硅(SiO2)、硫化锌(ZnS)、氮化镓(GaN)、硒化锌(ZnSe)、二氧化钛(TiO2)、碳化硅(SiC)、磷化镓(GaP)、砷化镓(GaAs)和氢化硅(Si：H)。
在操作中，传感器10确定在传感器10与周围环境中的一个或多个目标物体之间的距离。光源16发射一个或多个光束31，一个或多个光束31由透射分束器18分成多个准直光束30。多个准直光束30穿过输出光圈26撞击在一个或多个目标物体上，并且被一个或多个目标物体反射。检测器20通过检测光圈28和接收光学结构22接收一个或多个光束40，一个或多个光束40是多个准直光束30从一个或多个目标物体的反射。
在一个实施例中，处理器42在飞行时间分析中使用一个或多个光束31的发射以及一个或多个光束40的接收，从而确定一个或多个光束31中的每个光束从光源16传播到一个或多个目标物体，然后返回检测器20的飞行时间。然后基于飞行时间，确定在传感器10与一个或多个目标物体之间的距离。在一个实施例中，处理器42使用间接飞行时间方法，其中光束31中的每个光束被调制以形成调制信号，并且处理器42基于在一个或多个源光束31与对应的一个或多个接收光束40之间的相对相位，来确定在传感器10与一个或多个目标物体之间的距离。在一个实施例中，基于一个或多个源光束31与对应的一个或多个接收光束40的相对强度，来确定在传感器10与一个或多个目标物体之间的距离。其他方法也是可能的。
图2是根据本公开的实施例的VCSEL光源16的侧视图。在一个实施例中，VCSEL光源16包括：在基板12上的基板44，在基板44上的第一反射镜46，在第一反射镜46上的有源层48，在有源层48上的第二反射镜50，在第二反射镜50上的导电接触52，以及在第二反射镜50上或中的一个或多个发射器(图3)。在一个实施例中，基板44是半导体基板。
第一反射镜46和第二反射镜50是高反射性反射镜。在一个实施例中，第一反射镜46和第二反射镜50中的每个反射镜具有在99％与99.9％之间的反射率。在一个实施例中，第一反射镜46具有比第二反射镜50更高的反射率。在一个实施例中，第一反射镜46和第二反射镜50是分布式布拉格反射器。
有源层48被定位在第一反射镜46与第二反射镜50之间。有源层48包括一个或多个激光腔。在一个实施例中，有源层48包括一个或多个量子阱。当电信号被施加到有源层48时，有源层48生成光。
在一个实施例中，第一反射镜46和第二反射镜50彼此相对地掺杂，使得第一反射镜46、有源层48和第二反射镜50形成p-i-n结。例如，在一个实施例中，第一反射镜46具有n型导电类型，并且第二反射镜50具有p型导电类型。相反，在另一个实施例中，第一反射镜46具有p型导电类型，并且第二反射镜50具有n型导电类型。在一个实施例中，基板44具有与第一反射镜46相同的导电类型。
导电接触52被形成在第二反射镜50的上表面56上。导电接触52由诸如金的导电材料制成。导电接触52从被定位在例如基板12上的驱动器电路接收电信号(例如，电压或电流信号)。尽管在图2中未示出，但是VCSEL光源16可以包括另一导电接触以接收电信号。例如，在一个实施例中，VCSEL光源16包括在基板12与基板44之间形成的导电接触。如图3中所示，在一个实施例中，导电接触52包括完全围绕一个或多个发射器54A、54B和54C中的每个发射器的部分。
图3是根据本公开的一个实施例的VCSEL光源16的俯视图。参考图2和图3，发射器54A、54B和54C被形成在第二反射镜50上或第二反射镜50中。发射器54A、54B和54C针对由有源层48生成的光提供窗口，以便光从VCSEL光源16发射。在一个实施例中，发射器54A、54B和54C的形状由形成在VCSEL光源16内的一个或多个阻挡层形成。例如，发射器54A、54B和54C可以是形成在氧化物层58中的窗口(即，通孔)。氧化物层58可以被定位在：有源层48与第二反射镜50之间，有源层48与第一反射镜46之间，基板44与第一反射镜46之间和/或第二反射镜50的上表面56上。尽管在图3的实施例中示出了三个发射器54A、54B和54C，但是VCSEL光源16可以包括任何数目的发射器54A、54B和54C。例如，特别地考虑了包括具有1到6个发射器54A、54B和54C的VCSEL光源16的实施例。如所图示的，在一个实施例中，发射器54A、54B和54C形成直角三角形的顶点，发射器54A和54B位于其上的轴线60与发射器54A和54C位于其上的轴线62形成直角。在一个实施例中，在发射器54A与54B之间的距离为55um，并且在发射器54A与54C之间的距离为55um。然而，本公开的范围涵盖发射器的其他配置，并且涵盖发射器之间的其他距离。
在操作中，导电接触52从被定位在例如基板12上的驱动器电路接收电信号(例如，电压或电流信号)。作为响应，由有源层48的量子阱生成光子。由于第一反射镜46和第二反射镜50是高反射性的，因此光子在第一反射镜46与第二反射镜50之间弹跳，并且作为三个集中(即，强)光束从发射器54A、54B和54C发射。
根据本公开的实施例，图4A是从透射分束器18上方看的三维透视图，图4B是从透射分束器18下方看的三维透视图。一起审阅图4A和图4B是有益的。透射分束器18的顶部33包括多个小透镜。小透镜中的每个小透镜是光学透镜，光学透镜被配置为折射来自光源的光信号(例如，来自光源16的光束31)。在一个实施例中，透射分束器18具有四个外围小透镜64A-64D和中心小透镜64E，然而，本公开的范围覆盖任何数目的外围小透镜。如所图示的，透射分束器18的纵向轴线29(也被称为z轴)穿过中心小透镜64E。在一个实施例中，z轴线是中心小透镜64E的对称轴线。如所图示的，小透镜64A-64E中的每个小透镜具有相应的外表面66，并且小透镜64A-64E中的每个小透镜具有相应的内表面68。此外，外围小透镜64A-64D中的每个小透镜具有相应的顶边缘70，外围小透镜64A-64D中的每个小透镜具有相应的侧边缘72，并且外围小透镜64A-64D中的每个小透镜具有相应的底边缘74。中心小透镜64E具有周向边缘76。透射分束器18的基底35包括上周向部分78、侧周向部分80和下周向部分82。
在一个实施例中，每个外围小透镜64A-64D的顶边缘70与中心小透镜64E的周向边缘76的相应部分物理耦接，每个外围小透镜64A-64D的侧边缘72与不同的相邻外围小透镜64A-64D的相应侧边缘72物理耦接，并且每个外围小透镜64A-64D的底边缘74与基底35的上周向部分78的相应部分物理耦接。透射分束器包括腔37，腔37由小透镜64A-64E的内表面68和基底35的侧周向部分80的内表面86形成。在一个实施例中，VCSEL光源16被定位在腔37下方和/或腔37内，使得从一个或多个发射器54A、54B和54C发射的一个或多个光束31透射通过小透镜64A-64E并且被小透镜64A-64E折射，从而从每个小透镜形成一个或多个准直光束。来自VCSEL光源16的一个或多个光束31通过相应的内表面68进入每个小透镜64A-64E，并且通过相应的外表面66离开每个小透镜64A-64E。
在一个实施例中，并且如下文结合图5A、图5B和图6进一步讨论的，每个小透镜64A-64E的外表面66和内表面68的三维形状被形成(即，设计)为使得：来自VCSEL光源16的穿过每个小透镜64A-64E的一个或多个光束被折射，以形成一个或多个相应的准直光束，每个准直光束具有至少大致不同的传播方向。
图5A图示了根据本公开的一个实施例的提供准直光束30的图1和图4的透射分束器18。如果VCSEL光源16仅具有一个发射器，诸如例如发射器54A，则透射分束器18(具有m＝5个小透镜64A-64E)形成五个准直光束(即，准直光束30A表示光束31通过外围小透镜64A的折射/准直，准直光束30B表示光束31通过外围小透镜64B的折射/准直，准直光束30C表示光束31通过外围小透镜64C的折射/准直，准直光束30D表示光束31通过外围小透镜64D的折射/准直，以及光束30E表示光束31通过中心小透镜64E的折射/准直)。如所图示的，准直光束30A-30E具有不同的传播方向96A-96E。
在另一个实施例中，其中VCSEL光源16具有多个n个发射器，诸如n＝3个发射器(即54A、54B、54C)，然后透射分束器18(具有m＝五个小透镜64A-64E)形成n×m＝15个准直光束(即，每个小透镜64A-64E折射/准直三个间隔紧密的光束(由光束31表示)，以形成三个间隔紧密的准直光束，其中由每个小透镜64A-64E对光的折射/准直形成的三个间隔紧密的准直光束中的每个准直光束由准直光束30A-30E中的每个准直光束表示。
在本公开的一个实施例中，透射分束器的尺寸(例如，基底部分35和/或顶部33的直径)为毫米量级，并且VCSEL光源16的尺寸(例如，发射器之间的间隔)为微米量级。因此，每个小透镜64A-64E折射/准直从VCSEL光源16接收的一个或多个光束，以提供一个或多个相应的准直光束，该一个或多个相应的准直光束紧密间隔开(与分束器18的尺寸相比)，并且具有大致相同的传播方向。因此，在VCSEL光源16具有三个发射器的实施例中，每个小透镜64A-64E提供三个准直光束(即，准直光束30A包括具有大致相同传播方向的三个紧密间隔的准直光束，准直光束30B包括具有大致相同传播方向的三个紧密间隔的准直光束，准直光束30C包括具有大致相同传播方向的三个紧密间隔的准直光束，准直光束30D包括具有大致相同传播方向的三个紧密间隔的准直光束，准直光束30E包括具有大致相同传播方向的三个紧密间隔的准直光束)。在该实施例中，如由光束30A-30E表示的十五个光束的传播方向不同。
图5B是从图5A的透射分束器18发射的五个准直光束30A-30E到目标物体88上的投影。在该实施例中，VCSEL光源16包括三个发射器54A-54C，以用于生成三个光束(由图1的光束31表示)，该三个光束中的每个光束由透射分束器18的五个小透镜64A-64E中的每个小透镜折射/准直。如所图示的，三个点90A表示由三个间隔紧密的准直光束30A对目标物体88的照射，三个点90B表示由三个间隔紧密的准直光束30B对目标物体88的照射，三个点90C表示由三个间隔紧密的准直光束30C对目标物体88的照射，三个点90D表示由三个间隔紧密的准直光束30D对目标物体88的照射，以及三个点90E表示由三个间隔紧密的准直光束30E对目标物体88的照射。
在其他实施例中，如果VCSEL光源16例如仅包括单个发射器，则每个准直光束30A-30E将在目标物体88上投射仅一个光点，并且如果VCSEL光源16包括例如五1发射器，则每个准直光束30A-30E将在目标物体88上投射五个光点。
图6图示了根据本公开的一个实施例的，通过透射分束器18的小透镜64A-64E的内表面68和外表面66对光束进行的折射。为了便于说明和解释，在示例性实施例中使用发射单个光束31的光源16，并且示出了小透镜64A、64B、64C和64E。光源16被定位在纵向轴线29上。内表面68中的每个内表面被成形为折射具有第一传播方向92的光束31的球形波前(wavefront)，以形成具有第二传播方向的第一折射光束94。例如，如图6中所示，小透镜64A、64C和64E的内表面68将光束31折射为分别具有第二传播方向95A、95C和95E。在一个实施例中，第一折射光束94中的每个第一折射光束也作为球形小波传播。外表面66中的每个外表面被成形为准直(经由折射)第一折射光束94的球形波前，以形成具有在第三传播方向上传播的平面波前的准直光束98。例如，如图6中所示，小透镜64A、64C和64E的外表面66将光束94折射成分别具有第三传播方向96A、96C和96E。在一个实施例中，第三传播方向不同于第二传播方向(例如，第三传播方向96A不同于第二传播方向95A)。在另一个实施例中，第三传播方向基本上等于第二传播方向(例如，第三传播方向96E基本上等于第二传播方向95E)。
可以对所有小透镜64A-64E执行上述对小透镜的内表面和外表面成形的过程，以设计透射分束器18，从而将从光源18接收的光束31分为具有不同的传播方向的m个准直光束，其中m是小透镜64A-64D的数目。当光源16具有n个发射器时，则透射分束器18将m个接收的光束分成n×m个准直光束，其中每个小透镜将接收的m个光束分成m个准直光束。
在一个实施例中，每个小透镜64A-64E的外表面66和内表面68的三维形状基于多个准直光束(即，96A-96E，图5A)的传播方向和/或多个小透镜64A-64E的折射率。光束被透镜表面折射的量取决于透镜的折射率和透镜周围的环境介质的折射率。
在一些情况下，从VCSEL光源16发射的光束31的功率输出在径向上可能不是恒定的。为了补偿，在一个实施例中，小透镜64A-64E被缩放以调整透射分束器18的功率输出。例如，在一个实施例中，小透镜64A-64E被缩放以确保准直光束30A-30E的功率输出被平衡。图7是根据本公开的一个实施例的从透射分束器18发射的准直光束30A、30C和30E的远场强度轮廓700。在该实施例中，中心小透镜64E的外表面66和/或内表面68的面积(或备选地，小透镜64E的面积)被设计成小于任何外围小透镜64A-64D的相应外表面66和/或内表面的面积(或备选地，小于任何外围透镜64A-64D的面积)，以相对于从任何外围小透镜64A-64D发射的一个或多个准直光束30A-30D的强度，减小从中心小透镜64E发射的一个或多个准直光束30E的强度。例如，并且如图7中所图示的，如在大约-6度至-18度的角度(如相对于纵向轴线29测量的)上在远场中接收的由外围小透镜64A、64C分别提供的准直光束30A、30C的强度，大于在相对于纵向轴线29的大约-6度至+6度的角度上在远场中接收的由中心小透镜64E提供的准直光束的强度。小透镜64A-64E的表面的区域也可以被设计成产生不同于图7的远场照射轮廓。
上述各种实施例可以被组合以提供另外的实施例。可以根据以上详细描述对实施例进行这些和其他改变。通常，在以下权利要求中，所使用的术语不应当被解释为将权利要求限制为说明书和权利要求中公开的特定实施例，而是应当被解释为包括所有可能的实施例以及赋予这些权利要求的等同物的全部范围。因此，权利要求不受公开内容的限制。

Claims (20)

1.一种设备，包括：
传感器，包括透射模块，所述透射模块被配置为透射多个准直光束，所述透射模块包括：
光源；以及
透射分束器，包括多个小透镜，所述多个小透镜包括中心小透镜和围绕所述中心小透镜的多个外围小透镜，所述透射分束器被配置为：接收来自所述光源的一个或多个光束，以及折射所述一个或多个光束以形成所述多个准直光束；
其中每个小透镜具有内表面和外表面，并且其中每个小透镜的所述外表面和所述内表面的三维形状被配置为使得：来自所述光源的穿过每个小透镜的所述一个或多个光束被折射，以形成相应的所述一个或多个准直光束；以及
其中所述透射分束器还包括腔体，所述腔体由所述多个小透镜的内表面以及所述透射分束器的基底的侧周向部分的内表面形成。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述光源是垂直腔表面发射激光器VCSEL。
3.根据权利要求2所述的设备，其中所述VCSEL包括一个或多个发射器，所述一个或多个发射器用于生成所述一个或多个光束。
4.根据权利要求3所述的设备，其中所述VCSEL包括三个发射器。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述多个外围小透镜环绕所述中心小透镜。
6.根据权利要求1所述的设备，其中所述透射分束器的所述多个小透镜中的每个小透镜被配置为：接收所述一个或多个光束以及折射所述一个或多个光束，以形成相应的一个或多个准直光束。
7.根据权利要求6所述的设备，其中来自所述光源的所述一个或多个光束通过所述内表面进入每个小透镜，并且通过所述外表面离开每个小透镜。
8.根据权利要求7所述的设备，其中所述多个准直光束包括由每个小透镜形成的相应的所述一个或多个准直光束。
9.根据权利要求8所述的设备，其中所述多个准直光束中的每个准直光束具有传播方向，并且其中每个传播方向与每个其他传播方向不同。
10.根据权利要求9所述的设备，其中每个小透镜的所述外表面和所述内表面的所述三维形状基于以下一项或多项：所述多个准直光束的传播方向、以及所述多个小透镜的折射率。
11.根据权利要求7所述的设备，其中所述多个小透镜中的每个小透镜的所述内表面的所述三维形状被配置为：在所述一个或多个光束中的每个光束穿过所述多个小透镜中的每个小透镜的所述内表面时，为所述一个或多个光束中的每个光束提供第一传播方向，并且其中所述多个小透镜中的每个小透镜的所述外表面的所述三维形状被配置为：在所述一个或多个光束中的每个光束穿过所述多个小透镜中的每个小透镜的所述外表面时，为所述一个或多个光束中的每个光束提供第二传播方向。
12.根据权利要求7所述的设备，其中所述中心小透镜在纵向轴线上被对称定位。
13.根据权利要求12所述的设备，其中所述透射分束器包括至少四个外围小透镜，其中所述多个外围小透镜中的每个外围小透镜包括物理地耦接到所述中心小透镜的周向边缘的一部分的顶边缘，并且其中所述多个外围小透镜中的每个外围小透镜包括两个侧边缘，所述多个外围小透镜中的每个外围小透镜的每个侧边缘物理地耦接到相邻外围小透镜的侧边缘。
14.根据权利要求12所述的设备，其中所述中心小透镜的所述外表面的面积小于所述多个外围小透镜中的任一个外围小透镜的所述外表面的面积，使得离开所述中心小透镜的相应的所述一个或多个准直光束的强度小于离开所述多个外围小透镜的相应的所述一个或多个准直光束的强度。
15.根据权利要求12所述的设备，其中所述中心小透镜的所述外表面和所述内表面的所述三维形状被配置为使得：来自所述光源的穿过所述中心小透镜的所述一个或多个光束被折射，以形成大致平行于所述纵向轴线传播的相应的所述一个或多个准直光束。
16.根据权利要求1所述的设备，其中所述传感器还包括接收模块，所述接收模块被配置为接收多个光束，其中所述多个光束是所述多个准直光束来自一个或多个物体的反射，并且其中所述传感器还包括处理器，所述处理器被配置为：基于对所述多个准直光束中的每个准直光束的飞行时间分析，确定从所述传感器到所述一个或多个物体的距离。
17.一种设备，包括：
光源，包括一个或多个发射器，所述一个或多个发射器用于生成一个或多个光束；
透射分束器，包括多个小透镜，所述多个小透镜中的每个小透镜被配置为：接收所述一个或多个光束并且生成相应的一个或多个准直光束，所述多个小透镜中的每个小透镜包括内表面和外表面，所述一个或多个光束通过所述内表面进入所述多个小透镜中的每个小透镜，并且通过所述外表面离开所述多个小透镜中的每个小透镜，所述多个小透镜中的每个小透镜的所述外表面和所述内表面的三维形状被配置为使得：穿过所述多个小透镜中的每个小透镜的所述一个或多个光束被折射，以形成相应的所述一个或多个准直光束；以及
其中所述透射分束器还包括腔体，所述腔体由所述多个小透镜的内表面以及所述透射分束器的基底的侧周向部分的内表面形成。
18.根据权利要求17所述的设备，其中所述透射分束器包括多个外围小透镜和中心小透镜，其中所述中心小透镜被定位在所述透射分束器的纵向轴线上，其中每个外围小透镜具有与所述中心小透镜的周向边缘的一部分连接的顶边缘，并且所述多个外围小透镜中的每个外围小透镜包括两个侧边缘，所述多个外围小透镜中的每个外围小透镜的每个侧边缘与相邻外围小透镜的侧边缘连接。
19.一种透射分束器，具有纵向轴线，所述透射分束器包括：
中心小透镜，被定位在所述纵向轴线上；以及
多个外围小透镜，围绕所述纵向轴线周向地定位，
其中所述多个外围小透镜中的每个外围小透镜包括与所述中心小透镜的周向边缘的一部分连接的顶边缘，
其中所述多个外围小透镜中的每个外围小透镜包括两个侧边缘，
其中所述多个外围小透镜中的每个外围小透镜的每个侧边缘与相邻外围小透镜的侧边缘连接，
其中所述多个小透镜中的每个小透镜包括内表面和外表面，并且所述多个小透镜中的每个小透镜的所述外表面和所述内表面的三维形状被配置为使得：穿过每个小透镜的一个或多个光束被折射，以形成相应的一个或多个准直光束，相应的所述一个或多个准直光束具有不同的传播方向；以及
腔体，由所述多个小透镜的内表面以及所述透射分束器的基底的侧周向部分的内表面形成。
20.根据权利要求19所述的透射分束器，其中所述多个外围小透镜中的每个外围小透镜的所述外表面大于所述中心小透镜的所述外表面。
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