CN118151367A - 面阵光源装置及电子设备 - Google Patents

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CN118151367A
CN118151367A CN202211565098.6A CN202211565098A CN118151367A CN 118151367 A CN118151367 A CN 118151367A CN 202211565098 A CN202211565098 A CN 202211565098A CN 118151367 A CN118151367 A CN 118151367A
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CN202211565098.6A
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裘文伟
杨佳
张俊明
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Ningbo Sunny Automotive Optech Co Ltd
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Ningbo Sunny Automotive Optech Co Ltd
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Abstract

本申请公开了一种面阵光源装置及电子设备，面阵光源装置包括光源模块、准直模块、扫描模块和微透镜阵列，微透镜阵列包括呈阵列式布置的多个微透镜组；其中，光源模块发射光束，光束经准直模块准直后通过扫描模块被反射至微透镜阵列，扫描模块进行扫描，以将准直后的光束依次反射至微透镜阵列中的每一微透镜组上且形成多束第一面阵光，并使得多束第一面阵光拼接形成第二面阵光。本申请通过扫描模块将准直后的光束依次反射至不同微透镜组上并形成多束第一面阵光，上述多束第一面阵光可拼接形成第二面阵光，从而能够使得该面阵光源装置具有大发光面积且均匀发光，提高了使用该面阵光源装置的电子设备的探测效果。

Description

面阵光源装置及电子设备
技术领域
本申请涉及光学相关技术领域，尤其涉及一种面阵光源装置及电子设备。
背景技术
随着汽车辅助驾驶系统的迅速发展，使得镜头在汽车领域得到广泛应用，例如，镜头可应用于激光雷达探测系统。为了提高激光雷达探测系统的分辨率以及探测视场，其发射端通常采用大发光面积的光源来配合镜头使用。
大发光面积的光源一般为VCSEL面阵光源，其由多个点光源组成，成本高昂，并且发热严重，会影响内部点光源的功率。此外，因受工艺、加工等制程的影响，点光源的质量参差不齐，例如，VCSEL面阵光源内的部分点光源的发光亮度差别较大，或者部分点光源不发光，这些均会影响使用上述VCSEL面阵光源的激光雷达探测系统的探测效果。
发明内容
本申请提供了可至少解决或部分解决现有技术中存在的至少一个问题或者其它问题的面阵光源装置及电子设备。
本申请的一方面提供了这样一种面阵光源，其包括光源模块、准直模块、扫描模块和微透镜阵列，微透镜阵列包括呈阵列式布置的多个微透镜组，每个微透镜组包括多个微透镜；其中，光源模块发射光束，光束经准直模块准直后通过扫描模块被反射至微透镜阵列，扫描模块在第一方向和/或与第一方向垂直的第二方向上进行扫描，以将准直后的光束依次反射至微透镜阵列中的每一微透镜组上且形成多束第一面阵光，并使得多束第一面阵光拼接形成第二面阵光。
根据本申请的一个示例性实施方式，面阵光源装置满足：D1/D3≥2，其中，D1为准直模块中的第一片透镜在第三方向上的有效口径，D3为微透镜的有效口径，其中，第三方向垂直于第一方向且垂直于第二方向。
根据本申请的一个示例性实施方式，面阵光源装置满足：D2/D3≥2，其中，D2为准直模块中的最后一片透镜在第一方向上的有效口径，D3为微透镜的有效口径。
根据本申请的一个示例性实施方式，面阵光源装置满足：arctan(D3/(2×f3))/α≥0.8，其中，D3为微透镜的有效口径，f3为微透镜的焦距，α为扫描模块机械转动的有效全角度。
根据本申请的一个示例性实施方式，面阵光源装置满足：Hx×θx/D1≤7°，其中，Hx为光源模块在第三方向上的发光尺寸，θx为光源模块在第二方向和第三方向形成的平面内的发散全角度，D1为准直模块中的第一片透镜在第三方向上的有效口径，其中，第三方向垂直于第一方向且垂直于第二方向。
根据本申请的一个示例性实施方式，面阵光源装置满足：Hy×θy/D2≤7°，其中，Hy为光源模块在第一方向上的发光尺寸，θy为光源模块在第一方向和第二方向形成的平面内的发散全角度，D2为准直模块中的最后一片透镜在第一方向上的有效口径。
根据本申请的一个示例性实施方式，面阵光源装置满足：arctan(D3/(2×f3))/(Hx×θx/(D1×2))≥1，其中，D3为微透镜的有效口径，f3为微透镜的焦距。
根据本申请的一个示例性实施方式，面阵光源装置满足：arctan(D3/(2×f3))/(Hy×θy/(D2×2))≥1，其中，D3为微透镜的有效口径，f3为微透镜的焦距。
根据本申请的一个示例性实施方式，面阵光源装置满足：arctan(D3/(2×f3))/(Hx×θx/(D1×2)+α)≥0.6，其中，D3为微透镜的有效口径，f3为微透镜的焦距，Hx为光源模块在第三方向上的发光尺寸，θx为光源模块在第二方向和第三方向形成的平面内的发散全角度，D1为准直模块中的第一片透镜在第三方向的有效口径，α为扫描模块机械转动的有效全角度，其中，第三方向垂直于第一方向且垂直于第二方向。
根据本申请的一个示例性实施方式，面阵光源装置满足：arctan(D3/(2×f3))/(Hy×θy/(D2×2)+α)≥0.6，其中，D3为微透镜的有效口径，f3为微透镜的焦距，Hy为光源模块在第一方向上的发光尺寸，θy为光源模块在第一方向和第二方向形成的平面内的发散全角度，D2为准直模块中的最后一片透镜在第一方向上的有效口径，α为扫描模块机械转动的有效全角度。
根据本申请的一个示例性实施方式，面阵光源装置满足：0.5≤2×f1×tan(θx/2)/D1≤1.8，其中，f1为准直模块中的第一片透镜在第二方向上的焦距，θx为光源模块在第二方向和第三方向形成的平面内的发散全角度，D1为准直模块中的第一片透镜在第三方向上的有效口径，其中，第三方向垂直于第一方向且垂直于第二方向。
根据本申请的一个示例性实施方式，面阵光源装置满足：0.5≤2×f2×tan(θy/2)/D2≤1.8，其中，f2为准直模块中的最后一片透镜在第二方向上的焦距，θy为光源模块在第一方向和第二方向形成的平面内的发散全角度，D2为准直模块中的最后一片透镜在第一方向上的有效口径。
根据本申请的一个示例性实施方式，面阵光源装置满足：L1-M×cos(β-α/2)/2≥0.1mm，其中，L1为准直模块的最后一片透镜与扫描模块的中心在光轴上的距离，M为扫描模块的有效尺寸，β为扫描模块静止时的轴向方向与光轴的夹角，α为扫描模块机械转动的有效全角度。
根据本申请的一个示例性实施方式，面阵光源装置满足：L2-M×sin(β+α/2)/2≥0.1mm，其中，L2为扫描模块的中心与微透镜阵列在光轴上的距离，M为扫描模块的有效尺寸，β为扫描模块静止时的轴向方向与光轴的夹角，α为扫描模块机械转动的有效全角度。
根据本申请的一个示例性实施方式，面阵光源装置满足：2×L2×tanα/D3＞1，其中，L2为扫描模块的中心与微透镜阵列在光轴上的距离，α为扫描模块机械转动的有效全角度，D3为微透镜的有效口径。
本申请的另一方面提供了这样一种电子设备，其包括上述示例性实施方式的面阵光源装置、光学成像镜头以及用于将光学成像镜头所形成的光学图像转换为电信号的成像元件。
根据本申请的一个或多个上述实施方式，通过扫描模块可将准直后的光束分别反射至微透镜阵列中的不同微透镜组上，并形成多束小面积的第一面阵光，上述多束第一面阵光可拼接形成大面积的第二面阵光，从而能够使得该面阵光源装置具有大发光面积且均匀发光，提高了使用该面阵光源装置的电子设备的探测效果。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施方式的详细描述，本申请实施方式中涉及的其他特征、目的和优点将会变得更加明显。其中：
图1示出了根据本申请的示例性实施方式的面阵光源装置的结构示意图；
图2示出了根据本申请的示例性实施方式的微透镜阵列的分布示意图以及面阵光源装置的发光分布图；
图3示出了根据本申请的示例性实施方式的面阵光源装置在X-Z平面的结构示意图；
图4示出了根据本申请的示例性实施方式的面阵光源装置在Y-Z平面的结构示意图；
图5示出了根据本申请的示例性实施方式的面阵光源装置在X-Z平面的结构示意图；
图6示出了根据本申请的示例性实施方式的面阵光源装置在Y-Z平面的结构示意图；
图7示出了根据本申请的示例性实施方式的微透镜阵列的结构示意图；以及
图8示出了根据本申请的示例性实施方式的微透镜阵列在X-Z平面或Y-Z平面的结构示意图。
具体实施方式
为了更好地理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。
应注意，在本说明书中，第一、第二等的表述仅用于将一个特征与另一个特征区分开来，而不表示对特征的任何限制。因此，在不背离本申请的教导的情况下，下文中讨论的第一准直透镜可被称作第二准直透镜，第二准直透镜亦可被称作第一准直透镜。
在附图中，为了便于说明，可能已稍微夸大了各部件的厚度、尺寸和形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。
还应理解的是，用语“包括”、“包括有”、“具有”和/或“配置有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、元件和/或部件，但不排除还存在一个或多个其他特征、元件、部件和/或它们的组合。另外，用于“示例性地”旨在指代示例或举例说明。
除非另有限定，否则本申请中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，术语(例如在常用词典中定义的术语)应被理解为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，而不应以理想化或过于形式化的意义进行解释，除非本申请中明确如此限定。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本申请。
本申请的一个方面提供了一种面阵光源装置1000，该面阵光源装置1000可与普通光学镜头、投影镜头或雷达发射镜头等镜头配合使用。应当理解的是，面阵光源装置1000也可与其他类型的镜头配合使用。
图1示出了根据本申请的示例性实施方式的面阵光源装置1000的结构示意图。图2示出了根据本申请的示例性实施方式的微透镜阵列的分布示意图以及面阵光源装置1000的发光分布图。其中，本申请中的X方向沿图1所指示的方向延伸，Y方向和Z方向分别沿图2所指示的方向延伸，需要说明的是，本申请限定X、Y和Z方向仅是为了便于理解，并不作具体限制。本申请中的X方向亦可称为第三方向，Y方向亦可称为第一方向，Z方向亦可称为第二方向。第一方向、第二方向和第三方向中的任意两个方向均相互垂直。
如图1和图2所示，面阵光源装置1000包括光源模块100、准直模块200、扫描模块300和微透镜阵列400。光源模块100发射光束。准直模块200设置于光源模块100的出光路径上，并用于对光源模块100发射的光束进行准直。扫描模块300设置于准直模块200的出光路径上，并用于将准直后的光束反射至微透镜阵列400。微透镜阵列400包括呈阵列式布置的多个微透镜组410，每个微透镜组410包括多个微透镜411，其中，每个微透镜组410接收经扫描模块300反射的准直后的光束，并且准直后的光束每经一个微透镜组410均会形成一束第一面阵光，第一面阵光由多束点状光组成，每一微透镜411均对应一束点状光。
扫描模块300在第一方向(Y方向)和/或与第一方向垂直的第二方向(Z方向)上进行扫描，以将准直后的光束依次反射至微透镜阵列400中的每一微透镜组410上且形成多束第一面阵光，并使得多束第一面阵光拼接形成如图2所示的第二面阵光。扫描模块300可同时在Y方向和Z方向进行二维扫描，也可在Y方向或Z方向进行一维扫描。
本申请所提供的面阵光源装置通过扫描模块300可将经准直模块200准直的光束依次反射至不同的微透镜组410上，并形成多束小面积的第一面阵光，上述多束第一面阵光可拼接形成大面积的第二面阵光。第二面阵光中的所有点状光均由光源模块100发射的同一光束而形成，能够使得该面阵光源装置在具有大发光面积的基础上均匀发光，提高了使用该面阵光源装置的电子设备的探测效果。
在示例性实施方式中，在对微透镜阵列400中的多个微透镜组410扫描时，扫描模块300需不断转动。光源模块100发射的光束在扫描模块300每次转动时均可覆盖一个微透镜组410并可形成一束第一面阵光，在扫描模块300的不断转动下，光源模块100发射的光束覆盖至不同的微透镜组410上，并形成了多束第一面阵光，由不同微透镜组410上所形成的所有第一面阵光可拼接形成第二面阵光，该第二面阵光具有大发光面积且发光均匀。
在示例性实施方式中，光源模块100为点光源，其可例如包括激光二极管(LD)或者光纤光源。采用上述小发光面积的点光源作为光源模块100，能够降低成本。
在示例性实施方式中，准直模块200包括至少一个准直透镜。在一示例中，准直模块200包括多个准直透镜。在另一示例中，准直模块200包括一个准直透镜。准直模块200中的准直透镜为大尺寸透镜，其形状可例如被配置为旋转对称型、双锥型或自由曲面型。
在示例性实施方式中，扫描模块300包括二维MEMS扫描镜或者两个一维旋转棱镜。在进行二维扫描时，扫描模块300机械转动的有效全角度可例如为±5°×±5°。在进行一维扫描时，扫描模块300机械转动的有效全角度可例如为0°×±5°或者±5°×0°。该有效全角度不作具体限定，也可是其他有效全角度。
在示例性实施方式中，图7为微透镜阵列400的结构示意图。该微透镜阵列400包括m×n个微透镜组410，其中，m为微透镜阵列400在Y方向所包含的微透镜组410的数量，n为微透镜阵列400在Z方向所包含的微透镜组410的数量。在一示例中，微透镜阵列400在Y方向和Z方向上可具有相同数量的微透镜组410，即m＝n。在另一示例中，微透镜阵列400在Y方向和Z方向上可具有不同数量的微透镜组410，即m＞n或者m＜n。
在示例性实施方式中，微透镜组410包括p×q个微透镜411,其中，p为微透镜组410在Y方向所包含的微透镜411的数量，q为微透镜组410在Z方向所包含的微透镜411的数量。在一示例中，微透镜组410在Y方向和Z方向上可具有相同数量的微透镜411，即p＝q。在另一示例中，微透镜组410在Y方向和Z方向上可具有不同数量的微透镜411，即p＞q或者p＜q。
在示例性实施方式中，参见图3、图5和图8，面阵光源装置1000还满足：D1/D3≥2，其中，D1为准直模块200中的第一片透镜在X方向上的有效口径，D3为微透镜411的有效口径。微透镜411在Z方向和Y方向上的有效口径相等，均为D3。在示例中，D1/D3≥3。
微透镜411的有效口径D3为定值时，通过控制上述条件式，能够调节准直模块200中的第一片透镜在X方向上的有效口径D1，进而调整微透镜组410的尺寸，实现微透镜阵列400所包含的微透镜组410的数量的调整。例如，准直模块200中的第一片透镜在X方向上的有效口径D1越小，则微透镜组410的尺寸越小，微透镜阵列400所包含的微透镜组410的数量越多。
准直模块200中的第一片透镜在X方向上的有效口径D1为定值时，通过控制上述条件式，能够调节微透镜411的有效口径D3，进而调节微透镜组410在Z方向上所包含的微透镜411的数量。例如，微透镜411的有效口径D3越小，则微透镜组410在Z方向上所包含的微透镜411的数量越多，第一面阵光所包含的点状光的数量越多，进而导致第二面阵光所包含的点状光的数量也越多。
在示例性实施方式中，参见图4、图6和图8，面阵光源装置1000还满足：D2/D3≥2，其中，D2为准直模块200中的最后一片透镜在Y方向上的有效口径，D3为微透镜411的有效口径。微透镜411在Z方向和Y方向上的有效口径相等，均为D3。在示例中，D2/D3≥3。
微透镜411的有效口径D3为定值时，通过控制上述条件式，能够调节准直模块200中的最后一片透镜在Y方向上的有效口径D2，进而调整微透镜组410的尺寸，实现微透镜阵列400所包含的微透镜组410的数量的调整。例如，准直模块200中的最后一片透镜在Y方向上的有效口径D2越小，则微透镜组410的尺寸越小，微透镜阵列400所包含的微透镜组410的数量越多。
准直模块200中的最后一片透镜在Y方向上的有效口径D2为定值时，通过控制上述条件式，能够调节微透镜411的有效口径D3，进而调节微透镜组410在Y方向上所包含的微透镜411的数量。例如，微透镜411的有效口径D3越小，则微透镜组410在Y方向上所包含的微透镜411的数量越多，第一面阵光所包含的点状光的数量也越多，进而导致第二面阵光所包含的点状光的数量也越多。
在示例性实施方式中，面阵光源装置1000还满足：arctan(D3/(2×f3))/α≥0.8，其中，D3为微透镜411的有效口径，f3为微透镜411的焦距，α为扫描模块300机械转动的有效全角度。在示例中，arctan(D3/(2×f3))/α≥1。通过控制上述条件式，能够使得微透镜411接收的半视场角度大于或略小于经扫描模块300扫描后入射至微透镜组410上光束的主光线与微透镜411光轴的夹角，确保微透镜411可接收扫描模块300扫描的各个视场的光束，同时还能够使得扫描模块300扫描α角度时的像高小于微透镜411的有效口径，且微透镜411成像的光斑位置靠近该微透镜411的光轴位置，以保证点状光相对各个微透镜411位置的均一性。
在示例性实施方式中，参见图3和图5，面阵光源装置1000还满足：Hx×θx/D1≤7°，其中，Hx为光源模块100在X方向上的发光尺寸，θx为光源模块100在X-Z平面内的发散全角度，D1为准直模块200中的第一片透镜在X方向上的有效口径。在示例中，Hx×θx/D1≤5°。在光源模块100在X-Z平面内的发散全角度θx和准直模块200中的第一片透镜在X方向上的有效口径D1为定值的情况下，通过控制上述条件式，能够调节光源模块100在X方向上的发光尺寸Hx，进而调整该口径光束的准直度。例如，光源模块100在X方向上的发光尺寸Hx越小，则该口径光束的准直度越高。
在示例性实施方式中，参见图4和图6，面阵光源装置1000还满足：Hy×θy/D2≤7°，其中，Hy为光源模块100在Y方向上的发光尺寸，θy为光源模块100在Y-Z平面内的发散全角度，D2为准直模块200中的最后一片透镜在Y方向上的有效口径。在示例中，Hy×θy/D2≤5°。在光源模块100在Y-Z平面内的发散全角度θy和准直模块200中的最后一片透镜在Y方向上的有效口径D2为定值的情况下，通过控制上述条件式，能够调节光源模块100在Y方向上的发光尺寸Hy，进而调整该口径光束的准直度。例如，光源模块100在Y方向上的发光尺寸Hy越小，则该口径光束的准直度越高。
在示例性实施方式中，参见图3、图5和图8，面阵光源装置1000还满足：arctan(D3/(2×f3))/(Hx×θx/(D1×2))≥1，其中，D3为微透镜411的有效口径，f3为微透镜411的焦距。在示例中，arctan(D3/(2×f3))/(Hx×θx/(D1×2))≥2。通过控制上述条件式，能够使得微透镜411接收的视场角度大于该口径光束的准直度，确保微透镜411接收准直后的带有一定发散角的光束，同时还能够使得微透镜411接收该准直度的光束的像高小于微透镜411的有效口径，且微透镜411成像的光斑位置靠近该微透镜411的光轴位置，以保证点状光相对各个微透镜411位置的均一性。
在示例性实施方式中，参见图4、图6和图8，面阵光源装置1000还满足：arctan(D3/(2×f3))/(Hy×θy/(D2×2))≥1，其中，D3为微透镜411的有效口径，f3为微透镜411的焦距。在示例中，arctan(D3/(2×f3))/(Hy×θy/(D2×2))≥2。通过控制上述条件式，能够使得微透镜411接收的视场角度大于该口径光束的准直度，确保微透镜411接收准直后的带有一定发散角的光束，同时还能够使得微透镜411接收该准直度的光束的像高小于微透镜411的有效口径，且微透镜411成像的光斑位置靠近该微透镜411的光轴位置，以保证点状光相对各个微透镜411位置的均一性。
在示例性实施方式中，参见图3、图5和图8，面阵光源装置1000还满足：arctan(D3/(2×f3))/(Hx×θx/(D1×2)+α)≥0.6，其中，D3为微透镜411的有效口径，f3为微透镜411的焦距，Hx为光源模块100在X方向上的发光尺寸，θx为光源模块100在X-Z平面内的发散全角度，D1为准直模块200中的第一片透镜在X方向上的有效口径，α为扫描模块300机械转动的有效全角度。在示例中，arctan(D3/(2×f3))/(Hx×θx/(D1×2)+α)≥0.8。通过控制上述条件式，能够使得微透镜411接收的半视场角度大于或略小于经扫描模块300扫描后入射至微透镜组410上光束的主光线与微透镜411光轴的夹角以及该口径光束的准直度的一半的总和，确保微透镜411接收准直后的带有一定发散角的光束，同时使得微透镜411成像的光斑位置靠近该微透镜411的光轴位置，以保证点状光相对各个微透镜411位置的均一性。
在示例性实施方式中，参见图4、图6和图8，面阵光源装置1000还满足：arctan(D3/(2×f3))/(Hy×θy/(D2×2)+α)≥0.6，其中，D3为微透镜411的有效口径，f3为微透镜411的焦距，Hy为光源模块100在Y方向上的发光尺寸，θy为光源模块100在Y-Z平面内的发散全角度，D2为准直模块200中的最后一片透镜在Y方向上的有效口径，α为扫描模块300机械转动的有效全角度。在示例中，arctan(D3/(2×f3))/(Hy×θy/(D2×2)+α)≥0.8。通过控制上述条件式，能够使得微透镜411接收的半视场角度大于或略小于经扫描模块300扫描后入射至微透镜组410上光束的主光线与微透镜411光轴的夹角以及该口径光束的准直度的一半的总和，确保微透镜411接收准直后的带有一定发散角的光束，同时使得微透镜411成像的光斑位置靠近该微透镜411的光轴位置，以保证点状光相对各个微透镜411位置的均一性。
在示例性实施方式中，参见图3和图5，面阵光源装置1000还满足：0.5≤2×f1×tan(θx/2)/D1≤1.8，其中，f1为准直模块200中的第一片透镜在Z方向上的焦距，θx为光源模块100在X-Z平面内的发散全角度，D1为准直模块200中的第一片透镜在X方向上的有效口径。在示例中，0.7≤2×f1×tan(θx/2)/D1≤1.5。通过控制上述条件式，能够确保光源模块100在X-Z平面内位于准直模块200的焦点附近，进而提高该口径光束的准直度。
在示例性实施方式中，参见图4和图6，面阵光源装置1000还满足：0.5≤2×f2×tan(θy/2)/D2≤1.8，其中，f2为准直模块200中的最后一片透镜在Z方向上的焦距，θy为光源模块100在Y-Z平面内的发散全角度，D2为准直模块200中的最后一片透镜在Y方向上的有效口径。在示例中，0.7≤2×f2×tan(θy/2)/D2≤1.5。通过控制上述条件式，能够确保光源模块100在Y-Z平面内位于准直模块200的焦点附近，进而提高该口径光束的准直度。
在示例性实施方式中，参见图3和图5，面阵光源装置1000还满足：L1-M×cos(β-α/2)/2≥0.1mm，其中，L1为准直模块200的最后一片透镜与扫描模块300的中心在光轴上的距离，M为扫描模块300的有效尺寸，β为扫描模块300静止时的轴向方向与光轴的夹角，α为扫描模块300机械转动的有效全角度。在示例中，L1-M×cos(β-α/2)/2≥0.2mm。通过控制上述条件式，能够保证扫描模块300旋转时不会与准直模块200中的最后一片透镜发生干涉。
在示例性实施方式中，参见图3和图5，面阵光源装置1000还满足：L2-M×sin(β+α/2)/2≥0.1mm，其中，L2为扫描模块300的中心与微透镜阵列400在光轴上的距离，M为扫描模块300的有效尺寸，β为扫描模块300静止时的轴向方向与光轴的夹角，α为扫描模块300机械转动的有效全角度。在示例中，L2-M×sin(β+α/2)/2≥0.2mm。通过控制上述条件式，能够保证扫描模块300旋转时不会与微透镜阵列400发生干涉。
在示例性实施方式中，参见图3、图5和图8，面阵光源装置1000还满足：2×L2×tanα/D3＞1，其中，L2为扫描模块300的中心与微透镜阵列400在光轴上的距离，α为扫描模块300机械转动的有效全角度，D3为微透镜411的有效口径。在示例中，2×L2×tanα/D3≥2。通过控制上述条件式，能够控制扫描模块300在对微透镜组410扫描时在一个方向上覆盖多个微透镜411，提高与微透镜组410对应的第一面阵光所包含的点状光的数量。
在示例性实施方式中，准直模块200所包含的准直透镜以及微透镜阵列400所包含的微透镜可例如为非球面镜片，其可具有良好的解像质量。或者，准直模块200所包含的准直透镜以及微透镜阵列400所包含的微透镜可例如为玻璃镜片，其可具有良好的温度性能。
下面参照附图进一步描述可适用于上述实施方式的面阵光源装置1000的具体实施例。
实施例1
以下参照图3至图4描述根据本申请实施例1的面阵光源装置1000。图3示出了根据本申请的实施例1的面阵光源装置1000在X-Z平面内的结构示意图。图4示出了根据本申请的实施例1的面阵光源装置1000在Y-Z平面内的结构示意图。
如图3和图4所示，面阵光源装置1000包括光源模块100、准直模块200、扫描模块300和微透镜阵列400。准直模块200包括第一准直透镜210和第二准直透镜220，其中，第一准直透镜210位于准直模块200靠近光源模块100的一侧，且为准直模块200中的第一片透镜，第二准直透镜220位于准直模块200靠近扫描模块300的一侧，且为准直模块200中的最后一片透镜。
表1示出了实施例1的面阵光源装置的基本参数表。
表1
实施例1的面阵光源装置的条件式满足表2中所示的关系。
条件式 实施例1
D1/D3 7.33
D2/D3 10.33
arctan(D3/(2×f3)) 11.00°
arctan(D3/(2×f3))/α 1.10
Hx×θx/D1 1.82°
Hy×θy/D2 2.18°
arctan(D3/(2×f3))/(Hx×θx/(D1×2)) 12.09
arctan(D3/(2×f3))/(Hy×θy/(D2×2)) 10.09
arctan(D3/(2×f3))/(Hx×θx/(D1×2)+α) 1.01
arctan(D3/(2×f3))/(Hy×θy/(D2×2)+α) 0.99
2×f1×tan(θx/2)/D1 1.19
2×f2×tan(θy/2)/D2 0.96
L1-M×cos(β-α/2)/2 0.62mm
L2-M×sin(β+α/2)/2 0.62mm
2×L2×tanα/D3 11.76
表2
实施例2
以下参照图5至图6描述根据本申请实施例2的面阵光源装置1000。图5示出了根据本申请的实施例2的面阵光源装置1000在X-Z平面内的结构示意图。图6示出了根据本申请的实施例2的面阵光源装置1000在Y-Z平面内的结构示意图。
如图5和图6所示，面阵光源装置1000包括光源模块100、准直模块200、扫描模块300和微透镜阵列400。准直模块200包括一个准直透镜。
表3示出了实施例2的面阵光源装置的基本参数表。
参数 实施例1
光源模块在X-Z平面内的发散全角度θx 40°
光源模块在Y-Z平面内的发散全角度θy 13.5°
光源模块在X方向上的发光尺寸Hx 10μm
光源模块在Y方向上的发光尺寸Hy 20μm
准直模块中的第一片透镜在X方向上的有效口径D1 0.35mm
准直模块中的最后一片透镜在Y方向上的有效口径D2 0.1mm
准直模块中的第一片透镜在Z方向上的焦距f1 0.51mm
准直模块中的最后一片透镜在Z方向上的焦距f2 0.51mm
扫描模块机械转动的有效全角度α 10°
扫描模块的有效尺寸M 1mm
扫描模块静止时的轴向方向与光轴的夹角β 45°
准直模块的最后一片透镜与扫描模块的中心在光轴上的距离L1 0.7mm
扫描模块的中心与微透镜阵列在光轴上的距离L2 1mm
微透镜的有效口径D3 30μm
微透镜的焦距f3 0.077mm
表3
实施例2的面阵光源装置的条件式满足表4中所示的关系。
表4
本申请的另一方面提供了一种电子设备，其包括上述示例性实施方式的面阵光源装置1000、光学成像镜头以及用于将光学成像镜头所形成的光学图像转换为电信号的成像元件。
以上所述仅是本申请的示例性实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种面阵光源装置，其特征在于，包括：
光源模块；
准直模块，设置于所述光源模块的出光路径上；
扫描模块，设置于所述准直模块的出光路径上；以及
微透镜阵列，包括呈阵列式布置的多个微透镜组，每个所述微透镜组包括多个微透镜；
其中，所述光源模块发射光束，所述光束经所述准直模块准直后通过所述扫描模块被反射至所述微透镜阵列，
所述扫描模块在第一方向和/或与所述第一方向垂直的第二方向上进行扫描，以将准直后的光束依次反射至所述微透镜阵列中的每一所述微透镜组上且形成多束第一面阵光，并使得多束所述第一面阵光拼接形成第二面阵光。
2.根据权利要求1所述的面阵光源装置，其特征在于，所述面阵光源装置满足：
arctan(D3/(2×f3))/α≥0.8，
其中，D3为所述微透镜的有效口径，f3为所述微透镜的焦距，α为所述扫描模块机械转动的有效全角度。
3.根据权利要求1所述的面阵光源装置，其特征在于，所述面阵光源装置满足：
arctan(D3/(2×f3))/(Hx×θx/(D1×2))≥1，
其中，D3为所述微透镜的有效口径，f3为所述微透镜的焦距。
4.根据权利要求1所述的面阵光源装置，其特征在于，所述面阵光源装置满足：
arctan(D3/(2×f3))/(Hx×θx/(D1×2)+α)≥0.6，
其中，D3为所述微透镜的有效口径，f3为所述微透镜的焦距，Hx为所述光源模块在第三方向上的发光尺寸，θx为所述光源模块在所述第二方向和第三方向形成的平面内的发散全角度，D1为所述准直模块中的第一片透镜在所述第三方向的有效口径，α为所述扫描模块机械转动的有效全角度，其中，所述第三方向垂直于所述第一方向且垂直于所述第二方向。
5.根据权利要求1所述的面阵光源装置，其特征在于，所述面阵光源装置满足：
0.5≤2×f1×tan(θx/2)/D1≤1.8，
其中，f1为所述准直模块中的第一片透镜在所述第二方向上的焦距，θx为所述光源模块在所述第二方向和第三方向形成的平面内的发散全角度，D1为所述准直模块中的第一片透镜在所述第三方向上的有效口径，其中，所述第三方向垂直于所述第一方向且垂直于所述第二方向。
6.根据权利要求1所述的面阵光源装置，其特征在于，所述面阵光源装置满足：
0.5≤2×f2×tan(θy/2)/D2≤1.8，
其中，f2为所述准直模块中的最后一片透镜在所述第二方向上的焦距，θy为所述光源模块在所述第一方向和所述第二方向形成的平面内的发散全角度，D2为所述准直模块中的最后一片透镜在所述第一方向上的有效口径。
7.根据权利要求1所述的面阵光源装置，其特征在于，所述面阵光源装置满足：
L1-M×cos(β-α/2)/2≥0.1mm，
其中，L1为所述准直模块的最后一片透镜与所述扫描模块的中心在光轴上的距离，M为所述扫描模块的有效尺寸，β为所述扫描模块静止时的轴向方向与光轴的夹角，α为所述扫描模块机械转动的有效全角度。
8.根据权利要求1所述的面阵光源装置，其特征在于，所述面阵光源装置满足：
L2-M×sin(β+α/2)/2≥0.1mm，
其中，L2为所述扫描模块的中心与所述微透镜阵列在光轴上的距离，M为所述扫描模块的有效尺寸，β为所述扫描模块静止时的轴向方向与光轴的夹角，α为所述扫描模块机械转动的有效全角度。
9.根据权利要求1所述的面阵光源装置，其特征在于，所述面阵光源装置满足：
2×L2×tanα/D3＞1，
其中，L2为所述扫描模块的中心与所述微透镜阵列在光轴上的距离，α为所述扫描模块机械转动的有效全角度，D3为所述微透镜的有效口径。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：
如权利要求1至9中任一项所述的面阵光源装置；
光学成像镜头；以及
成像元件，用于将所述光学成像镜头所形成的光学图像转换为电信号。
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