WO2023011192A1 - 透镜、激光发射系统和电子设备 - Google Patents

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Abstract

一种透镜、激光发射系统和电子设备，所述透镜（10）具有相反的第一表面（10a）和第二表面（10b），所述第一表面（10a）具有第一光学结构（20），所述第一光学结构（20）至少包括多个第一微透镜（201）和多个第二微透镜（202），所述第一微透镜（201）和所述第二微透镜（202）均为柱面透镜，且所述第一微透镜（201）的轴向子午线（m1）和所述第二微透镜（202）的轴向子午线（m2）平行，所述第一微透镜（201）和所述第二微透镜（202）的曲率半径和/或通光孔径不同。所述第二表面（10b）具有第二光学结构（30）。通过第一光学结构（20）和第二光学结构（30）的作用，使得最终透过透镜（10）的光束，在靠近光轴的一个区域内发光强度较高，而位于该区域外的发光强度较低，提升出射光束中心的能量，使出射光束的能量分布更加适应激光雷达、TOF相机等具有测距功能的设备，减少能量的浪费。

Description

透镜、激光发射系统和电子设备
本申请要求于2021年08月06日提交的申请号为202110902254.2、发明名称为“透镜、激光发射系统和电子设备”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本申请涉及激光测距领域，特别涉及一种透镜、激光发射系统和电子设备。
背景技术
激光发射系统在激光雷达、TOF(time of fight，飞行时间)相机等具有测距功能的设备中都有应用。
激光发射系统包括光源和透镜，为了使激光发射系统对光源发出的光有较高的利用率，减少能量的浪费，所使用的透镜通常包括准直镜或匀光镜。
在进行测距时，对于视场的中心区域的精度要求较高，而对于视场的边缘区域的精度要求则较低。例如在自动驾驶的车辆中，激光雷达在检测周围的障碍物时，靠近视场的中心区域的物体与车辆所处的高度位置更接近，更可能影响到车辆的行驶。准直镜会使光束转换为高斯光束，能量分布不够集中，匀光镜会使各个区域的能量呈均匀分布，两种透镜都会使得在视场角的边缘区域分布有与精度要求不相匹配的能量，导致利用率仍然较低。
发明内容
本申请实施例提供了一种透镜和激光发射系统，能够克服相关技术中所存在的问题，所述技术方案如下：
第一方面，本申请实施例提供了一种透镜，该透镜具有相反的第一表面和第二表面，所述第一表面具有第一光学结构，所述第一光学结构至少包括多个第一微透镜和多个第二微透镜，所述第一微透镜和所述第二微透镜均为柱面透镜，且所述第一微透镜的轴向子午线和所述第二微透镜的轴向子午线平行，所述第一微透镜和所述第二微透镜的以下参数中的至少一个不同：曲率半径、通光孔径。所述第二表面具有第二光学结构。
在一些示例中，所述第一光学结构至少包括多个第一微透镜和多个第二微透镜，所述第一微透镜和所述第二微透镜均为柱面透镜，且所述第一微透镜的轴向子午线和所述第二微透镜的轴向子午线平行。第一微透镜的曲率半径和第二微透镜的曲率半径不同，第一微透镜的通光孔径和第二微透镜的通光孔径相同；或者，第一微透镜的曲率半径和第二微透镜的曲率半径相同，第一微透镜的通光孔径和第二微透镜的通光孔径不同；或者，第一微透镜的曲率半径和第二微透镜的曲率半径不同，并且第一微透镜的通光孔径和第二微透镜的通光孔径也不同。基于上述结构，将该透镜应用到激光发射系统中时，光源发出的光束照射到所述透镜，光束在透过所述第一光学结构和所述第二光学结构时，光束在空间的能量分布会发生变化，通过第一光学结构和第二光学结构的作用，使得最终透过透镜的光束，在靠近中间的一个区 域内发光强度较高，而位于该区域外的发光强度较低，提升出射光束中心的能量，使出射光束的能量分布更加适应激光雷达、TOF相机等具有测距功能的设备，减少能量的浪费。
曲率半径和通光孔径是微透镜的两个重要参数。调整曲率半径能够改变微透镜的屈光能力，调整通光孔径能够改变进入微透镜的光的量。通过第一微透镜和第二微透镜共同对光束的能量进行重新分配，使光束透过透镜后的能量分布与具体的应用场景相适应。
在一些示例中，多个所述第一微透镜位于所述第一表面的中部，多个所述第二微透镜位于多个所述第一微透镜的两侧。多个所述第二微透镜以对称的方式分布在多个所述第一微透镜的两侧，使光束透过所述第一光学结构后在空间的能量分布也呈对称的形式。
在一些示例中，所述第一光学结构包括多个第一微透镜组和多个第二微透镜组，所述第一微透镜组和所述第二微透镜组在第一方向上交替分布，所述第一方向为垂直于所述第一微透镜的轴向子午线的方向。所述第一微透镜组包括m个所述第一微透镜，所述第二微透镜组包括n个所述第二微透镜，m和n均为正整数。所述第一光学结构为周期结构，能够通过调整所述第一微透镜和所述第二微透镜的排列方式，改变周期结构，也能够对光束透过透镜后在空间的能量分布进行调整。
可选地，所述第一微透镜的曲率半径与所述第二微透镜的曲率半径满足如下关系：
0.1≤|R 1/R 2|≤10
其中，R 1为所述第一微透镜的曲率半径，R 2为所述第二微透镜的曲率半径。调整微透镜的曲率半径，能够改变微透镜的屈光能力，在这一范围内调整第一微透镜的曲率半径和第二微透镜的曲率半径，能够使光束透过透镜后，在视场角范围内，靠近中心的区域的发光强度明显高于靠近边缘的区域的发光强度。
可选地，所述第一微透镜的通光孔径与所述第二微透镜的通光孔径满足如下关系：
0.1≤D 1/D 2≤10
其中，D 1为所述第一微透镜的通光孔径，D 2为所述第二微透镜的通光孔径。在这一范围内调整第一微透镜的通光孔径和第二微透镜的通光孔径，使第一微透镜所影响的光和第二微透镜所影响的光呈一定的比例。第一微透镜所影响的光和第二微透镜所影响的光的比例过大或过小，可能会降低视场角范围内，靠近中心的区域的发光强度，使得光束的能量分布难以与具体的应用场景相适应。
在一些示例中，所述第二光学结构包括多个第三微透镜，所述第三微透镜为柱面透镜，且所述第三微透镜的轴向子午线平行于所述第一微透镜的轴向子午线。
通过第一光学结构对光束的能量分布进行调整后，光束再通过第二光学结构，第二光学结构中，多个第三微透镜对光束的能量分布进行调整，使得在视场角范围内，靠近中心的区域发光强度较高，靠近边缘的区域发光强度较低。
可选地，所述第三微透镜的曲率半径与所述第一微透镜的曲率半径满足如下关系：
0.1≤|R 3/R 1|≤10
其中，R 1为所述第一微透镜的曲率半径，R 3为所述第三微透镜的曲率半径。调整第三微透镜的曲率半径，也能够改变光束透过透镜后的能量分布。在调整各微透镜的曲率半径时，各个微透镜相互关联，共同影响透过透镜的光束在空间的能量分布，使光束透过透镜后，在视场角范围内，靠近中心的区域的发光强度能够明显高于靠近边缘的区域的发光强度。
可选地，所述第三微透镜的通光孔径与所述第一微透镜的通光孔径满足如下关系：
0.1≤D 3/D 1≤10
其中，D 1为所述第一微透镜的通光孔径，D 3为所述第三微透镜的通光孔径。调整第三微透镜的通光孔径，会改变第三微透镜接收的光的多少。在调整各微透镜的通光孔径时，各个微透镜相互关联，共同影响透过透镜的光束在空间的能量分布，使光束透过透镜后，在视场角范围内，靠近中心的区域的发光强度能够明显高于靠近边缘的区域的发光强度。
可选地，所述第二光学结构还包括多个第四微透镜，所述第四微透镜为柱面透镜，且所述第四微透镜的轴向子午线平行于所述第三微透镜的轴向子午线。所述第三微透镜的曲率半径和所述第四微透镜的曲率半径不同，所述第三微透镜的通光孔径和所述第四微透镜的通光孔径相同；或者，所述第三微透镜的曲率半径和所述第四微透镜的曲率半径相同，所述第三微透镜的通光孔径和所述第四微透镜的通光孔径不同；或者，所述第三微透镜的曲率半径和所述第四微透镜的曲率半径不同，并且所述第三微透镜的通光孔径和所述第四微透镜的通光孔径也不同。调整所述第三微透镜和所述第四微透镜的曲率半径和通光孔径，能够改变透过所述第二光学结构的光束在空间上的能量分布。第二光学结构和第一光学结构中的微透镜共同配合，对光束在空间上的能量分布进行调整，使得光束透过透镜后，在视场角范围内，靠近中心的区域发光强度较高，靠近边缘的区域发光强度较低。
在一些示例中，多个所述第三微透镜位于所述第二表面的中部，多个所述第四微透镜位于多个所述第三微透镜的两侧。多个所述第四微透镜以对称的方式分布在多个所述第三微透镜的两侧，光束透过所述第一光学结构后，再由所述第四微透镜对光束在空间的能量分布进行调整，使靠近视场角中间的区域的发光强度较高，靠近视场角两侧的区域的发光强度较低。
在一些示例中，所述第二光学结构包括多个第三微透镜组和多个第四微透镜组，所述第三微透镜组和所述第四微透镜组在第二方向上交替分布，所述第二方向为垂直于所述第三微透镜的轴向子午线的方向。所述第三微透镜组包括p个所述第三微透镜，所述第四微透镜组包括q个所述第四微透镜，p和q均为正整数。所述第二光学结构也为周期结构。通过调整所述第三微透镜和所述第四微透镜的排列方式，改变周期结构，也能够对光束透过透镜后在空间的能量分布进行调整。
可循地，所述第三微透镜的曲率半径与所述第四微透镜的曲率半径满足如下关系：
0.1≤|R 3/R 4|≤10
其中，R 3为所述第三微透镜的曲率半径，R 4为所述第四微透镜的曲率半径。调整所述第四微透镜的曲率半径，能够改变光束透过透镜后的能量分布。在调整各微透镜的曲率半径时，各个微透镜相互关联，共同影响透过透镜的光束在空间的能量分布，使光束透过透镜后，在视场角范围内，靠近中心的区域的发光强度能够明显高于靠近边缘的区域的发光强度。
可选地，所述第三微透镜的通光孔径与所述第四微透镜的通光孔径满足如下关系：
0.1≤D 3/D 4≤10
其中，D 3为所述第三微透镜的通光孔径，D 4为所述第四微透镜的通光孔径。调整所述第四微透镜的通光孔径，会改变单个第四微透镜接收的光的多少。在调整各微透镜的通光孔径时，各个微透镜相互关联，共同影响透过透镜的光束在空间的能量分布，使光束透过透镜后，在视场角范围内，靠近中心的区域的发光强度能够明显高于靠近边缘的区域的发光强度。
在一些示例中，所述第二表面为凸面，所述第二表面包括中部区域、第一斜面区域和第二斜面区域，所述第一斜面区域和所述第二斜面区域位于所述中部区域的两侧，所述第三微 透镜位于所述中部区域。
对于该结构的透镜，能够通过调整各个微透镜的曲率半径和通光孔径，以及排列方式，改变光束透过透镜后在空间的能量分布外，还能够通过调整所述第一斜面区域与所述中部区域的夹角、所述第二斜面区域与所述中部区域的夹角，改变光束透过透镜后在空间的能量分布。所述第一斜面区域和所述第二斜面区域使光束透过所述透镜后在空间的能量分布变化更平缓，发光强度渐变。通过调整所述第一斜面区域与所述中部区域所成的夹角的大小以及所述第二斜面区域与所述中部区域所成的夹角的大小，能够改变光束透过透镜后在空间上，发光强度的梯度。
可选地，所述第二斜面区域与所述中部区域所成的夹角，和所述第一斜面区域与所述中部区域所成的夹角相同。能够使得光束从所述第二光学结构所在的一侧透射时，光束在视场角范围内的能量分布也是对称的。
可选地，所述透镜满足如下关系式：
0.3≤N×R 1/[L 1×(N-1)]
0.3≤N×R 2/[L 2×(N-1)]
其中，N为所述透镜的折射率，L 1为所述透镜在所述第一微透镜处的厚度，L 2为所述透镜在所述第二微透镜处的厚度，R 1为所述第一微透镜的曲率半径，R 2为所述第二微透镜的曲率半径。上述关系使第一微透镜处透镜的厚度、第二微透镜处透镜的厚度、透镜的折射率以及第一微透镜和第二微透镜的曲率半径相互关联，共同影响透过透镜的光束在空间的能量分布，使光束透过透镜后，在视场角范围内，靠近中心的区域的发光强度能够明显高于靠近边缘的区域的发光强度。
在一些示例中，所述透镜包括第一镜片和第二镜片。所述第一镜片和所述第二镜片相对布置，所述第一镜片与所述第二镜片相背的一面为所述第一表面，所述第二镜片与所述第一镜片相背的一面为所述第二表面。该透镜能够实现与前述透镜相同的作用，并且该透镜在使用时，能够根据需要选择不同的所述第一镜片和不同的所述第二镜片进行组合，以使得光束透过该透镜后的能量分布满足特定的应用场景。
第二方面，本申请实施例还提供了一种激光发射系统，该激光发射系统包括光源和如前一方面所述的透镜，所述光源位于所述透镜的第一光学结构远离第二光学结构的一侧。
基于上述结构，光源发出的光束在透过所述透镜时，由所述第一光学结构和所述第二光学结构先后调整光束在空间的能量分布，使得在视场角范围内，靠近中心的区域发光强度较高，靠近边缘的区域发光强度较低，将大部分的能量集中在靠近中心的区域，有利于提高光源的能量利用率，减少能量的浪费。
第三方面，本申请实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括如第二方面所述的激光发射系统和处理器，所述激光发射系统用于向目标方向发射激光，所述处理器用于确定位于所述目标方向的目标物体与所述激光发射系统的距离。由于该激光发射系统能够将大部分的能量集中在靠近中心的区域，有利于提高光源的能量利用率，减少能量的浪费从而提高电子设备的测距能力。
附图说明
图1是本申请实施例提供的一种透镜的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的一种激光发射系统的出射光的发光强度分布曲线图；
图3是图1所示透镜的侧视图；
图4是本申请实施例提供的一个柱面透镜的结构示意图；
图5是本申请实施例提供的一种激光发射系统的出射光的发光强度分布曲线图；
图6是本申请实施例提供的一种透镜的结构示意图；
图7是本申请实施例提供的一种激光发射系统的出射光的发光强度分布曲线图；
图8是本申请实施例提供的一种透镜的结构示意图；
图9是本申请实施例提供的一种激光发射系统的出射光的发光强度分布曲线图；
图10是本申请实施例提供的一种透镜的结构示意图；
图11是本申请实施例提供的一种激光发射系统的出射光的发光强度分布曲线图；
图12是本申请实施例提供的一种透镜的结构示意图；
图13是本申请实施例提供的一种激光发射系统的出射光的发光强度分布曲线图；
图14是本申请实施例提供的一种透镜的结构示意图；
图15是本申请实施例提供的一种激光发射系统的出射光的发光强度分布曲线图；
图16是本申请实施例提供的一种激光发射系统的结构示意图。
具体实施方式
图1是本申请实施例提供的一种透镜的结构示意图。如图1所示，该透镜10具有相反的第一表面10a和第二表面10b。第一表面10a具有第一光学结构20，第二表面10b具有第二光学结构30。
本公开实施例中通过第一光学结构20和第二光学结构30对光束进行调制，调整光束在空间的能量分布，使得在视场角范围内，靠近中心的区域发光强度较高，靠近边缘的区域发光强度较低，将大部分的能量集中在靠近中心的区域，有利于提高光源的能量利用率，减少能量的浪费。
对于激光雷达、TOF相机等具有测距功能的设备，在进行测距时，会向目标物体发射激光束。以激光雷达为例，激光雷达的角分辨率通常并不是均匀的，而是靠近视场中间的位置分辨率较高，靠近两侧的位置分辨率较低。对于视场中间的位置测距能力要求更高，两侧的位置则要求较低，通过本申请实施例中所提及的透镜，对光源发出的光束进行调制，改变光束的能量分布，使光束的能量分布更加集中，将更多的能量集中在靠近视场中间的位置，减少能量的浪费，提高能量利用率，有利于提升激光雷达、TOF相机等具有测距功能的设备的测距能力。图2是本申请实施例提供的一种激光发射系统的出射光的发光强度分布曲线图。该激光发射系统包括本申请实施例所提供的一种透镜。该图中的横坐标数值和纵坐标数值仅作为示例，并不用以限定具体的数值大小。如图2所示，该透镜能够改变在角度空间上的发光强度，使得在与激光发射系统的正前方呈第一角度α的角度范围内，发光强度大于位于第一角度α的角度范围之外的发光强度。
第一角度α的大小根据不同的应用场景确定。对于不同的激光发射系统，由于使用场景不同，第一角度α的大小可能不同。例如，对于一种激光雷达中的激光发射系统，第一角度α可以为10°，对于另一种激光雷达中的激光发射系统，第一角度α可以为14°。
第一光学结构20包括不同的两种微透镜。图3是图1所示透镜的侧视图。结合图1和图 3所示，第一光学结构20包括多个第一微透镜201和多个第二微透镜202。第一微透镜201和第二微透镜202均为柱面透镜，且第一微透镜201的轴向子午线m 1和第二微透镜202的轴向子午线m 2平行。图4是本申请实施例提供的一个柱面透镜的结构示意图。如图4所示，柱面透镜包括一个矩形平面1和一个曲面2，该曲面2为柱面的一部分。柱面透镜具有轴向子午线m 0和屈光力子午线n 0。轴向子午线m 0是曲面2中，平行于柱面的中心轴的子午线，屈光力子午线n 0是垂直于柱面的中心轴的平面与曲面2的交线，是一条圆弧曲线，轴向子午线m 0垂直于屈光力子午线n 0。图中示出了一个第一微透镜201的轴向子午线m 1和一个第二微透镜202的轴向子午线m 2，轴向子午线m 1和轴向子午线m 2均垂直于图示方向。
柱面透镜的横截面为弓形，柱面透镜的曲率半径R 0是柱面透镜的横截面中的圆弧曲线的半径，柱面透镜的通光孔径D 0是柱面透镜的横截面中的线段的长度。第一微透镜201和第二微透镜202为不同的两种微透镜，是指第一微透镜201和第二微透镜202的曲率半径和通光孔径这两个参数中的至少一个不同。例如，在一些示例中，第一微透镜201的曲率半径R 1和第二微透镜202的曲率半径R 2不同，第一微透镜201的通光孔径D 1和第二微透镜202的通光孔径D 2相同；在一些示例中，第一微透镜201的曲率半径R 1和第二微透镜202的曲率半径R 2相同，第一微透镜201的通光孔径D 1和第二微透镜202的通光孔径D 2不同；在一些示例中，第一微透镜201的曲率半径R 1和第二微透镜202的曲率半径R 2不同，并且第一微透镜201的通光孔径D 1和第二微透镜202的通光孔径D 2也不同。
微透镜的曲率半径不同，微透镜的焦距也就不同，光在通过微透镜时传播方向发生的偏折也就不同。光束照射到透镜时，波前在空间上被多个微透镜分成多个微小的部分，并分别进入对应的微透镜中。微透镜的通光孔径越大，进入微透镜的光就越多，反之越小。第一微透镜201的通光孔径和第二微透镜202的通光孔径不同，进入第一微透镜201，由第一微透镜201进行调制的光和进入第二微透镜202，由第二微透镜202进行调制的光也就不一样多。调整第一微透镜201和第二微透镜202的曲率半径和通光孔径，能够改变透过第一光学结构20的光束在空间上的能量分布。最终对透射透镜的光束在空间上的能量分布进行调整，使光束透过透镜后，在视场角范围内，靠近中心的区域发光强度较高，靠近边缘的区域发光强度较低。而且还能对能量的集中程度进行调整，使光束透过透镜后的能量分布与具体的应用场景相适应。
在一些示例中，第一微透镜201的曲率半径与第二微透镜202的曲率半径满足如下关系：
0.1≤|R 1/R 2|≤10         (1)
其中，R 1为第一微透镜201的曲率半径，R 2为第二微透镜202的曲率半径。
调整微透镜的曲率半径，能够改变光束透过微透镜时传播方向的偏折程度，在这一范围内调整第一微透镜201的曲率半径R 1和第二微透镜202的曲率半径R 2，能够使光束透过透镜后，在视场角范围内，靠近中心的区域的发光强度明显高于靠近边缘的区域的发光强度。
可选地，第一微透镜201的通光孔径与第二微透镜202的通光孔径满足如下关系：
0.1≤D 1/D 2≤10          (2)
其中，D 1为第一微透镜201的通光孔径，D 2为第二微透镜202的通光孔径。
调整微透镜的通光孔径，会改变该微透镜所影响的光的量，在这一范围内调整第一微透镜201的通光孔径D 1和第二微透镜202的通光孔径D 2，使第一微透镜201所影响的光和第二微透镜202所影响的光呈一定的比例，光束透过透镜后，在视场角范围内，靠近中心的区 域的发光强度明显高于靠近边缘的区域的发光强度。第一微透镜201所影响的光和第二微透镜202所影响的光的比例过大或过小，可能会降低视场角范围内，靠近中心的区域的发光强度，使得光束的能量分布难以与具体的应用场景相适应。
如图3所示，第二光学结构30包括多个第三微透镜301。第三微透镜301为柱面透镜，且第三微透镜301的轴向子午线m 3平行于第一微透镜201的轴向子午线m 1。
光束从透镜的第一光学结构20所在的一侧射入透镜，在通过第一光学结构20对光束的能量分布进行调整后，光束再通过第二光学结构30，第二光学结构30中，多个第三微透镜301对光束的能量分布进行调整，使得在视场角范围内，靠近中心的区域发光强度较高，靠近边缘的区域发光强度较低。
在一些示例中，第三微透镜301的曲率半径与第一微透镜201的曲率半径满足如下关系：
0.1≤|R 3/R 1|≤10         (3)
其中，R 1为第一微透镜201的曲率半径，R 3为第三微透镜301的曲率半径。
调整第三微透镜301的曲率半径，也能够改变光束透过透镜后的能量分布。在调整各微透镜的曲率半径时，第一微透镜201的曲率半径R 1、第二微透镜202的曲率半径R 2和第三微透镜301的曲率半径R 3相互关联，共同影响透过透镜的光束在空间的能量分布，使光束透过透镜后，在视场角范围内，靠近中心的区域的发光强度能够明显高于靠近边缘的区域的发光强度。
可选地，第三微透镜301的通光孔径与第一微透镜201的通光孔径满足如下关系：
0.1≤D 3/D 1≤10        (4)
其中，D 1为第一微透镜201的通光孔径，D 3为第三微透镜301的通光孔径。
调整第三微透镜301的通光孔径D 3，会改变单个第三微透镜301接收的光的多少。在调整各微透镜的通光孔径时，第一微透镜201的通光孔径D 1、第二微透镜202的通光孔径D 2和第三微透镜301的通光孔径D 3相互关联，共同影响透过透镜的光束在空间的能量分布，使光束透过透镜后，在视场角范围内，靠近中心的区域的发光强度能够明显高于靠近边缘的区域的发光强度。
当第二光学结构30包括第三微透镜301时，多个第三微透镜301可以布满透镜10的第二表面10b。在另一些示例中，第二光学结构30也可以包括不同的两种微透镜。
例如图3所示，第二光学结构30还包括多个第四微透镜302。第四微透镜302也为柱面透镜。第四微透镜302的轴向子午线m 4平行于第三微透镜301的轴向子午线m 3。
第三微透镜301和第四微透镜302为不同的两种微透镜，是指第三微透镜301和第四微透镜302的曲率半径和通光孔径这两个参数中的至少一个不同。例如，在一些示例中，第三微透镜301的曲率半径R 3和第四微透镜302的曲率半径R 4不同，第三微透镜301的通光孔径D 3和第四微透镜302的通光孔径D 4相同；在一些示例中，第三微透镜301的曲率半径R 3和第四微透镜302的曲率半径R 4相同，第三微透镜301的通光孔径D 3和第四微透镜302的通光孔径D 4不同；在一些示例中，第三微透镜301的曲率半径R 3和第四微透镜302的曲率半径R 4不同，并且第三微透镜301的通光孔径D 3和第四微透镜302的通光孔径D 4也不同。
调整第三微透镜301和第四微透镜302的曲率半径和通光孔径，能够改变透过第二光学结构30的光束在空间上的能量分布。第二光学结构30中的第三微透镜301和第四微透镜302与第一光学结构20中的第一微透镜201和第二微透镜202共同配合，对光束在空间上的能量 分布进行调整，使得光束透过透镜后，在视场角范围内，靠近中心的区域发光强度较高，靠近边缘的区域发光强度较低。
在一些示例中，第三微透镜301的曲率半径与第四微透镜302的曲率半径满足如下关系：
0.1≤|R 3/R 4|≤10         (5)
其中，R 3为第三微透镜301的曲率半径，R 4为第四微透镜302的曲率半径。
调整第四微透镜302的曲率半径R 4，能够改变光束透过透镜后的能量分布。在调整各微透镜的曲率半径时，第一微透镜201的曲率半径R 1、第二微透镜202的曲率半径R 2、第三微透镜301的曲率半径R 3和第四微透镜302的曲率半径R 4相互关联，共同影响透过透镜的光束在空间的能量分布，使光束透过透镜后，在视场角范围内，靠近中心的区域的发光强度能够明显高于靠近边缘的区域的发光强度。
可选地，第三微透镜301的通光孔径与第四微透镜302的通光孔径满足如下关系：
0.1≤D 3/D 4≤10          (6)
其中，D 3为第三微透镜301的通光孔径，D 4为第四微透镜302的通光孔径。
调整第四微透镜302的通光孔径D 4，会改变单个第四微透镜302接收的光的多少。在调整各微透镜的通光孔径时，第一微透镜201的通光孔径D 1、第二微透镜202的通光孔径D 2、第三微透镜301的通光孔径D 3和第四微透镜302的通光孔径D 4相互关联，共同影响透过透镜的光束在空间的能量分布，使光束透过透镜后，在视场角范围内，靠近中心的区域的发光强度能够明显高于靠近边缘的区域的发光强度。
为了进一步调整光束透过透镜后在空间中的能量分布，透镜还满足以下关系中的至少一个：
0.3≤N×R 1/[L 1×(N-1)]       (7)
0.3≤N×R 2/[L 2×(N-1)]        (8)
其中，N为透镜的折射率，L 1为透镜在第一微透镜201处的厚度，L 2为透镜在第二微透镜202处的厚度，R 1为第一微透镜201的曲率半径，R 2为第二微透镜202的曲率半径。
如图3所示，透镜在第一微透镜201处的厚度L 1为多个第一微透镜201的公切面与多个第三微透镜201的公切面的间距，透镜在第二微透镜202处的厚度L 2为多个第二微透镜202的公切面与多个第四微透镜302的共前面的间距。上述关系限定了第一微透镜201处透镜的厚度、第二微透镜202处透镜的厚度、透镜的折射率以及第一微透镜201和第二微透镜202的曲率半径之间的关系，使第一微透镜201处透镜的厚度、第二微透镜202处透镜的厚度、透镜的折射率以及第一微透镜201和第二微透镜202的曲率半径相互关联，共同影响透过透镜的光束在空间的能量分布，使光束透过透镜后，在视场角范围内，靠近中心的区域的发光强度能够明显高于靠近边缘的区域的发光强度。
此外，除了通过调整第一微透镜201、第二微透镜202、第三微透镜301和第四微透镜302的曲率半径和通光孔径，能够改变光束透过透镜后在空间的能量分布外，调整第一微透镜201和第二微透镜202在透镜10的第一表面10a的排列方式、第三微透镜301和第四微透镜302在透镜10的第二表面10b的排列方式也能够改变光束透过透镜后在空间的能量分布。
例如，图3中，多个第一微透镜201位于透镜10的第一表面10a的中部，多个第二微透镜202位于多个第一微透镜201的两侧。
多个第二微透镜202以对称的方式分布在多个第一微透镜201的两侧，光束透过第一光学结构20后在空间的能量分布也呈对称的形式。
多个第一微透镜201分布的总宽度会影响光线透过透镜后，在与激光发射系统的正前方呈第一角度α的角度范围内的发光强度，增大多个第一微透镜201分布的总宽度，会提高第一角度α的角度范围内的发光强度。
如图3所示，多个第三微透镜301位于第二表面10b的中部，多个第四微透镜302位于多个第三微透镜301的两侧。
多个第四微透镜302以对称的方式分布在多个第三微透镜301的两侧，光束透过第一光学结构20后，再由第四微透镜302对光束在空间的能量分布进行调整，使靠近视场角中间的区域的发光强度较高，靠近视场角两侧的区域的发光强度较低。
作为一种示例，本申请实施例中，第一微透镜201的曲率半径R 1为0.65mm，通光孔径D 1为0.26mm。第二微透镜202的曲率半径R 2为0.7mm，通光孔径D 2为0.61mm。第一微透镜201的曲率半径R 1与第二微透镜202的曲率半径R 2的比值为0.93，第一微透镜201的通光孔径D 1与第二微透镜202的通光孔径D 2的比值为0.42。并且还满足如下关系：
N×R 1/[L 1×(N-1)]＝0.72           (9)
N×R 2/[L 2×(N-1)]＝0.72           (10)
其中，N为透镜的折射率，L 1为透镜在第一微透镜201处的厚度，L 2为透镜在第二微透镜202处的厚度。
第三微透镜301的曲率半径R 3为0.65mm，通光孔径D 3为0.26mm，与第一微透镜201的曲率半径R 1和通光孔径D 1相同。第四微透镜302的曲率半径R 4为0.7mm，通光孔径D 4为0.61mm，与第二微透镜202的曲率半径R 2和通光孔径D 2相同。
图5是本申请实施例提供的一种激光发射系统的出射光的发光强度分布曲线图。该激光发射系统包括图3所示的透镜。发散的光束从第一光学结构20所在的一侧入射，从第二光学结构30所在的一侧出射，如图5所示，光束透过该透镜后，能量分布在与激光发射系统正前方呈13°的角度范围内，在与激光发射系统正前方呈6.1°的角度范围内，发光强度明显大于与激光发射系统正前方呈6.1°的角度范围之外的发光强度。中心视场角与全视场角的比值为0.47。这里的全视场角是指光束透过透镜后所照射的角度范围，中心视场角是指光束透过透镜后，在全视场角的范围内，发光强度明显高于其他区域的角度范围。在本示例中，由于光束透过该透镜后，能量分布在与激光发射系统正前方呈13°的角度范围内，本申请实施例中，以视场角的偏置为0°，即视场角对称为例，因此光束所照射的范围为26°，即全视场角为26°；由于在与激光发射系统正前方呈6.1°的角度范围内，发光强度明显大于与激光发射系统正前方呈6.1°的角度范围之外的发光强度，因此中心视场角为12.2°。在中心视场角中的能量占总能量的42％。
图6是本申请实施例提供的一种透镜的结构示意图。该透镜中，第一光学结构20为周期结构。如图6所示，该透镜中，第一光学结构20包括多个第一微透镜组21和多个第二微透镜组22，第一微透镜组21和第二微透镜组22在第一方向A上交替分布，第一方向A为垂直于第一微透镜201的轴向子午线m 1的方向。
在本示例中，第一微透镜组21包括1个第一微透镜201，第二微透镜组22包括2个第二微透镜202。第一光学结构20的每个周期包括1个第一微透镜201和2个第二微透镜202。
在透镜10的第一表面10a，第一微透镜201的轴向子午线m 1和第二微透镜202的轴向子午线m 2均平行，第一微透镜201和第二微透镜202在第一方向A上排列成周期结构。在不改变第一微透镜201和第二微透镜202的曲率半径、通光孔径的情况下，通过调整第一微透镜201和第二微透镜202的排列方式，改变周期结构，也能够对光束透过透镜后在空间的能量分布进行调整。
如图6所示，第二光学结构30也为周期结构。第二光学结构30包括多个第三微透镜组31和多个第四微透镜组32，第三微透镜组31和第四微透镜组32在第二方向B上交替分布，第二方向B为垂直于第三微透镜301的轴向子午线m 3的方向。
在本示例中，第三微透镜组31包括1个第三微透镜301，第四微透镜组32包括2个第四微透镜302。第二光学结构30的每个周期包括1个第三微透镜301和2个第四微透镜302。
在透镜10的第二表面10b，第三微透镜301的轴向子午线m 3和第四微透镜302的轴向子午线m 4均平行，第三微透镜301和第四微透镜302在第二方向B上排列成周期结构。在不改变第三微透镜301和第四微透镜302的曲率半径、通光孔径的情况下，通过调整第三微透镜301和第四微透镜302排列方式，改变周期结构，也能够对光束透过透镜后在空间的能量分布进行调整。
作为一种示例，本申请实施例中，第一微透镜201的曲率半径R 1为0.5mm，通光孔径D 1为0.39mm。第二微透镜202的曲率半径R 2为0.5mm，通光孔径D 2为0.18mm。第一微透镜201的曲率半径R 1与第二微透镜202的曲率半径R 2的比值为1，第一微透镜201的通光孔径D 1与第二微透镜202的通光孔径D 2的比值为2.17。并且还满足如下关系：
N×R 1/[L 1×(N-1)]＝0.82      (11)
N×R 2/[L 2×(N-1)]＝0.82        (12)
其中，N为透镜的折射率，L 1为透镜在第一微透镜201处的厚度，L 2为透镜在第二微透镜202处的厚度。
第三微透镜301的曲率半径R 3为0.5mm，通光孔径D 3为0.39mm，与第一微透镜201的曲率半径R 1和通光孔径D 1相同。第四微透镜302的曲率半径R 4为0.5mm，通光孔径D 4为0.18mm，与第二微透镜202的曲率半径R 2和通光孔径D 2相同。
图7是本申请实施例提供的一种激光发射系统的出射光的发光强度分布曲线图。该激光发射系统包括图6所示的透镜。发散的光束从第一光学结构20所在的一侧入射，从第二光学结构30所在的一侧出射，如图7所示，光束透过该透镜后，能量分布在与激光发射系统正前方呈12.1°的角度范围内，在与激光发射系统正前方呈5.7°的角度范围内，发光强度明显大于与激光发射系统正前方呈5.7°的角度范围之外的发光强度。全视场角为24.2°，中心视场角为11.4°，中心视场角与全视场角的比值为0.47。在中心视场角中的能量占总能量的62％。
在其他示例中，第一光学结构20的每个周期还可以包括其他数量的第一微透镜201和第二微透镜202。第二光学结构30的每个周期也可以包括其他数量的第三微透镜301和第四微透镜302。
例如图8是本申请实施例提供的一种透镜的结构示意图。如图8所示，该透镜中，第一光学结构20的每个周期包括1个第一微透镜201和1个第二微透镜202。第二光学结构30的每个周期包括1个第三微透镜301和1个第四微透镜302。该透镜中，第一微透镜201的曲率半径和通光孔径、第二微透镜202的曲率半径和通光孔径、第三微透镜301的曲率半径 和通光孔径、第四微透镜302的曲率半径和通光孔径，均与图6中所示的透镜相同，并且也满足关系式(11)和关系式(12)。
图9是本申请实施例提供的一种激光发射系统的出射光的发光强度分布曲线图。该激光发射系统包括图8所示的透镜。发散的光束从第一光学结构20所在的一侧入射，从第二光学结构30所在的一侧出射，如图9所示，光束透过该透镜后，能量分布在与激光发射系统正前方呈12.1°的角度范围内，在与激光发射系统正前方呈5.5°的角度范围内，发光强度明显大于与激光发射系统正前方呈5.5°的角度范围之外的发光强度。全视场角为24.2°，中心视场角为11°，中心视场角与全视场角的比值为0.45。在中心视场角中的能量占总能量的43％。
可选地，第一微透镜组21包括m个第一微透镜201，第二微透镜组22包括n个第二微透镜202，m和n均为正整数。通过选择不同的m和n，改变第一光学结构20每个周期的结构，能够对光束透过透镜后，能量在空间的分布进行调整，使能量的分布与具体的场景相适应。
同理，第三微透镜组31包括p个第三微透镜301，第四微透镜组32包括q个第四微透镜302，p和q均为正整数。通过选择不同的p和q，改变第二光学结构30每个周期的结构，也能够对光束透过透镜后，能量在空间的分布进行调整，使能量的分布与具体的场景相适应。
作为示例，透镜为对称结构，第一光学结构20与第二光学结构30对称。图3、图6和图8所示的透镜均为对称结构，第一微透镜201在第二表面10b的正投影，与第三微透镜301重合。第二微透镜202在第二表面10b的正投影，与第四微透镜302重合。结构对称的该透镜，在使用时无需区分透镜的两面，光束由第一光学结构20所在的一侧入射，从第二光学结构30所在的一侧出射，或者光束由第二光学结构30所在的一侧入射，从第一光学结构20所在的一侧出射，均能够使光束透过透镜后，在视场角范围内，靠近中心的区域的发光强度高于靠近边缘的区域的发光强度。
在其他示例中，透镜为非对称结构，第一光学结构20与第二光学结构30不对称。例如，第一微透镜201在第二表面10b的正投影，一部分位于第三微透镜301内，另一部分位于第三微透镜301外。第二微透镜202在第二表面10b的正投影，一部分位于第四微透镜302内，另一部分位于第四微透镜302外。
图10是本申请实施例提供的一种透镜的结构示意图。如图10所示，该透镜中，第一光学结构20包括多个第一微透镜201和多个第二微透镜202。第二光学结构30包括多个第三微透镜301。该透镜10的第二表面10b为凸面。第二表面10b包括中部区域101、第一斜面区域102和第二斜面区域103，第一斜面区域102和第二斜面区域103位于中部区域101的两侧，第三微透镜301位于中部区域101。
对于该结构的透镜，能够通过调整第一微透镜201、第二微透镜202和第三微透镜301的曲率半径和通光孔径，以及排列方式，改变光束透过透镜后在空间的能量分布外，还能够通过调整第一斜面区域102与中部区域101的夹角、第二斜面区域103与中部区域101的夹角，改变光束透过透镜后在空间的能量分布。
可选地，第二斜面区域103与中部区域101所成的夹角，和第一斜面区域102与中部区域101所成的夹角相同。第二光学结构30以及两个斜面区域对称分布，使光束从第二光学结构30所在的一侧透射时，光束在视场角范围内的能量分布也是对称的。
从图5、图7和图9可以看出，光束透过透镜后在空间的能量分布存在突变的区域，以 图5为例，在与激光发射系统正前方呈6.1°的位置，发光强度的梯度很大，在很小的范围内，发光强度从1.6e5W/cm 2/立体角变化到8e4W/cm 2/立体角。对于图10所示的透镜，由于第一斜面区域102和第二斜面区域103的存在，能够使光束透过透镜后在空间的能量分布变化更平缓，发光强度渐变。通过调整第一斜面区域102与中部区域101所成的夹角θ 1的大小以及第二斜面区域103与中部区域101所成的夹角θ 2的大小，能够改变光束透过透镜后在空间上，发光强度的梯度。
作为一种示例，本申请实施例中，第一微透镜201的曲率半径为0.7mm，通光孔径为0.64mm。第二微透镜202的曲率半径为0.95mm，通光孔径为0.64mm。第一微透镜201的曲率半径与第二微透镜202的曲率半径的比值为0.73，第一微透镜201的通光孔径与第二微透镜202的通光孔径的比值为1。并且还满足如下关系：
N×R 1/[L 1×(N-1)]＝0.72           (13)
其中，N为透镜的折射率，L 1为透镜在第一微透镜201处的厚度。
第三微透镜301的曲率半径为0.7mm，通光孔径为0.64mm。第一斜面区域102与中部区域101所成的夹角θ 1、第二斜面区域103与中部区域101所成的夹角θ 2均为8°。此外，本公开实施例中，第一斜面区域102与中部区域101所成的夹角θ 1、第二斜面区域103与中部区域101所成的夹角θ 2均为正值，第一斜面区域102和第二斜面区域103均位于中部区域101靠近第一表面10a的一侧。在其他示例中，第一斜面区域102与中部区域101所成的夹角θ 1、第二斜面区域103与中部区域101所成的夹角θ 2也可以为负值，第一斜面区域102和第二斜面区域103位于中部区域101远离第一表面10a的一侧。
图11是本申请实施例提供的一种激光发射系统的出射光的发光强度分布曲线图。该激光发射系统包括图10所示的透镜。发散的光束从第一光学结构20所在的一侧入射，从第二光学结构30所在的一侧出射，如图11所示，光束透过该透镜后，能量分布在与激光发射系统正前方呈13.5°的角度范围内，在与激光发射系统正前方呈6.4°的角度范围内，发光强度大于与激光发射系统正前方呈6.4°的角度范围之外的发光强度。全视场角为27°，中心视场角为12.8°，中心视场角与全视场角的比值为0.47。在中心视场角中的能量占总能量的28％。从图11看出，在中心视场角之外的区域，发光强度是渐变的。
对于图1～图11所示的透镜，透镜10包括一个镜片，第一光学结构20和第二光学结构30位于同一镜片相反的两面。在一些示例中，透镜10也可以包括两个镜片。
图12是本申请实施例提供的一种透镜的结构示意图。如图12所示，该透镜10包括第一镜片11和第二镜片12。第一镜片11和第二镜片12相对布置。第一镜片11与第二镜片12相背的一面为第一表面10a，第二镜片12与第一镜片11相背的一面为第二表面10b。第一镜片11具有第一光学结构20，第二镜片12具有第二光学结构30。
对于该透镜，在使用时，能够根据需要选择不同的第一镜片11和不同的第二镜片12进行组合，以使得光束透过该透镜后的能量分布满足特定的应用场景，并且还能够通过调整第一镜片11和第二镜片12之间的间隙来改变光束透过透镜后在空间的能量分布。
在一种示例中，该透镜的第一光学结构20中，第一微透镜201的曲率半径为0.65mm，通光孔径为0.26mm。第二微透镜202的曲率半径为0.7mm，通光孔径为0.61mm。第一微透镜201的曲率半径与第二微透镜202的曲率半径的比值为0.93，第一微透镜201的通光孔径与第二微透镜202的通光孔径的比值为0.42。第三微透镜301的曲率半径为0.65mm，通光孔 径为0.26mm，与第一微透镜201的曲率半径和通光孔径相同。第四微透镜302的曲率半径为0.7mm，通光孔径为0.61mm，与第四微透镜302的曲率半径和通光孔径相同。
将第一镜片11和第二镜片12相对放置，调整第一镜片11和第二镜片12的间距，使得透镜的厚度满足关系式(9)和关系式(10)。此时透镜的厚度包括第一镜片11的厚度、第二镜片12的厚度以及第一镜片11和第二镜片12之间的间隙的宽度。发散的光束从第一光学结构20所在的一侧入射第一镜片11，从第二光学结构30所在的一侧出射。图13是本申请实施例提供的一种激光发射系统的出射光的发光强度分布曲线图。该激光发射系统包括图13所示的透镜。如图13所示，光束透过该透镜后，能量分布在与激光发射系统正前方呈15°的角度范围内，在与激光发射系统正前方呈7°的角度范围内，发光强度明显大于与激光发射系统正前方呈7°的角度范围之外的发光强度。全视场角为30°，中心视场角为14°，中心视场角与全视场角的比值为0.47。在中心视场角中的能量占总能量的43％。
图12所示的透镜中，第一光学结构20与图3所示的透镜的第一光学结构20相同，第二光学结构30与图3所示的透镜的第二光学结构30相同，并且透镜的厚度也相同。对比出射光的发光强度分布曲线图，这两个透镜对于光束的能量分布的调整基本是相同的。在不考虑误差造成的影响的情况下，这两个透镜的作用完全相同。
图14是本申请实施例提供的一种透镜的结构示意图。如图14所示，该透镜10也包括第一镜片11和第二镜片12。第一镜片11具有第一光学结构20，第一光学结构20中，第一微透镜201的曲率半径为0.7mm，通光孔径为0.64mm。第二微透镜202的曲率半径为0.95mm，通光孔径为0.64mm。第一微透镜201的曲率半径与第二微透镜202的曲率半径的比值为0.73，第一微透镜201的通光孔径与第二微透镜202的通光孔径的比值为1。第一光学结构20与图10所示的透镜的第一光学结构20相同。
第二镜片12具有第二光学结构30，第二光学结构30包括第三微透镜301，第三微透镜301的曲率半径为0.7mm，通光孔径为0.64mm。第二光学结构30与图10所示的透镜的第二光学结构30相同。该透镜的第二表面10b，即第二镜片12具有第二光学结构30的一面，也为凸面，第一斜面区域102与中部区域101所成的夹角θ 1、第二斜面区域103与中部区域101所成的夹角θ 2均为8°。
图15是本申请实施例提供的一种激光发射系统的出射光的发光强度分布曲线图。该激光发射系统包括图14所示的透镜。发散的光束从第一光学结构20所在的一侧入射，从第二光学结构30所在的一侧出射，如图15所示，光束透过该透镜后，能量分布在与激光发射系统正前方呈13°的角度范围内，在与激光发射系统正前方呈6.1°的角度范围内，发光强度大于与激光发射系统正前方呈6.1°的角度范围之外的发光强度。全视场角为26°，中心视场角为12.2°，中心视场角与全视场角的比值为0.47。在中心视场角中的能量占总能量的28％。对比出射光的发光强度分布曲线图，这两个透镜对于光束的能量分布的调整也基本是相同的。在不考虑误差造成的影响的情况下，这两个透镜的作用完全相同。
通过更换第一镜片11和/或第二镜片12，例如将第一镜片11更换成具有图6所示的第一光学结构20的镜片，将第二镜片12更换成具有图6所示的第二光学结构30的镜片，就能够得到与图6所示的透镜作用相同的透镜。具有不同光学结构的第一镜片11和第二镜片12能够任意进行组合，只要能够使光束的能量分布满足要求即可。
本申请实施例还提供了一种激光发射系统。该激光发射系统可以是但不限于是激光雷达、TOF相机中的激光发射系统。
图16是本申请实施例提供的一种激光发射系统的结构示意图。如图16所示，该激光发射系统包括光源40和透镜10。该透镜为图1～图15所示的任一种透镜。光源40位于透镜10的第一光学结构20远离第二光学结构30的一侧。
光源发出的光束在透过透镜时，由第一光学结构和第二光学结构先后调整光束在空间的能量分布，使得在视场角范围内，靠近中心的区域发光强度较高，靠近边缘的区域发光强度较低，将大部分的能量集中在靠近中心的区域，有利于提高光源的能量利用率，减少能量的浪费。
本申请实施例还提供了一种电子设备。该电子设备可以是但不限于是激光雷达、TOF相机等具有测距能力的电子设备。该电子设备包括如图16所示的激光发射系统和处理器。该激光发射系统用于向目标方向发射激光。该处理器用于确定位于目标方向的目标物体与激光发射系统的距离。例如在汽车自动驾驶中，目标方向可以是车辆的前方，目标物体可以是其他车辆。通过该电子设备就能够确定出出现在本车前方的其他车辆与本车的距离，以方便控制车辆进行避障等操作。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则相对位置关系也可能相应地改变。
以上仅为本申请一个实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (19)

  1. 一种透镜，其特征在于，所述透镜(10)具有相反的第一表面(10a)和第二表面(10b)，所述第一表面(10a)具有第一光学结构(20)，所述第一光学结构(20)至少包括多个第一微透镜(201)和多个第二微透镜(202)，所述第一微透镜(201)和所述第二微透镜(202)均为柱面透镜，且所述第一微透镜(201)的轴向子午线(m 1)和所述第二微透镜(202)的轴向子午线(m 2)平行，所述第一微透镜(201)和所述第二微透镜(202)的以下参数中的至少一个不同：
    曲率半径；
    通光孔径；
    所述第二表面(10b)具有第二光学结构(30)。
  2. 根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，多个所述第一微透镜(201)位于所述第一表面(10a)的中部，多个所述第二微透镜(202)位于多个所述第一微透镜(201)的两侧。
  3. 根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述第一光学结构(20)包括多个第一微透镜组(21)和多个第二微透镜组(22)，所述第一微透镜组(21)和所述第二微透镜组(22)在第一方向(A)上交替分布，所述第一方向(A)为垂直于所述第一微透镜(201)的轴向子午线(m 1)的方向；
    所述第一微透镜组(21)包括m个所述第一微透镜(201)，所述第二微透镜组(22)包括n个所述第二微透镜(202)，m和n均为正整数。
  4. 根据权利要求1～3任一项所述的透镜，其特征在于，所述第一微透镜(201)的曲率半径与所述第二微透镜(202)的曲率半径满足如下关系：
    0.1≤|R 1/R 2|≤10
    其中，R 1为所述第一微透镜(201)的曲率半径，R 2为所述第二微透镜(202)的曲率半径。
  5. 根据权利要求1～4任一项所述的透镜，其特征在于，所述第一微透镜(201)的通光孔径与所述第二微透镜(202)的通光孔径满足如下关系：
    0.1≤D 1/D 2≤10
    其中，D 1为所述第一微透镜(201)的通光孔径，D 2为所述第二微透镜(202)的通光孔径。
  6. 根据权利要求1～5任一项所述的透镜，其特征在于，所述第二光学结构(30)包括多个第三微透镜(301)，所述第三微透镜(301)为柱面透镜，且所述第三微透镜(301)的轴向子午线(m 3)平行于所述第一微透镜(201)的轴向子午线(m 1)。
  7. 根据权利要求6所述的透镜，其特征在于，所述第三微透镜(301)的曲率半径与所述第一微透镜(201)的曲率半径满足如下关系：
    0.1≤|R 3/R 1|≤10
    其中，R 1为所述第一微透镜(201)的曲率半径，R 3为所述第三微透镜(301)的曲率半径。
  8. 根据权利要求6或7所述的透镜，其特征在于，所述第三微透镜(301)的通光孔径与所述第一微透镜(201)的通光孔径满足如下关系：
    0.1≤D 3/D 1≤10
    其中，D 1为所述第一微透镜(201)的通光孔径，D 3为所述第三微透镜(301)的通光孔径。
  9. 根据权利要求6～8任一项所述的透镜，其特征在于，所述第二表面(10b)为凸面，所述第二表面(10b)包括中部区域(101)、第一斜面区域(102)和第二斜面区域(103)，所述第一斜面区域(102)和所述第二斜面区域(103)位于所述中部区域(101)的两侧，所述第三微透镜(301)位于所述中部区域(101)。
  10. 根据权利要求9所述的透镜，其特征在于，所述第二斜面区域(103)与所述中部区域(101)所成的夹角，和所述第一斜面区域(102)与所述中部区域(101)所成的夹角相同。
  11. 根据权利要求6～8任一项所述的透镜，其特征在于，所述第二光学结构(30)还包括多个第四微透镜(302)，所述第四微透镜(302)为柱面透镜，且所述第四微透镜(302)的轴向子午线(m 4)平行于所述第三微透镜(301)的轴向子午线(m 3)，所述第三微透镜(301)和所述第四微透镜(302)的以下参数中的至少一个不同：
    曲率半径；
    通光孔径。
  12. 根据权利要求11所述的透镜，其特征在于，多个所述第三微透镜(301)位于所述第二表面(10b)的中部，多个所述第四微透镜(302)位于多个所述第三微透镜(301)的两侧。
  13. 根据权利要求11所述的透镜，其特征在于，所述第二光学结构(30)包括多个第三微透镜组(31)和多个第四微透镜组(32)，所述第三微透镜组(31)和所述第四微透镜组(32)在第二方向(B)上交替分布，所述第二方向(B)为垂直于所述第三微透镜(301)的轴向子午线(m 3)的方向；
    所述第三微透镜组(31)包括p个所述第三微透镜(301)，所述第四微透镜组(32)包括q个所述第四微透镜(302)，p和q均为正整数。
  14. 根据权利要求11～13任一项所述的透镜，其特征在于，所述第三微透镜(301)的曲率半径与所述第四微透镜(302)的曲率半径满足如下关系：
    0.1≤|R 3/R 4|≤10
    其中，R 3为所述第三微透镜(301)的曲率半径，R 4为所述第四微透镜(302)的曲率半径。
  15. 根据权利要求11～14任一项所述的透镜，其特征在于，所述第三微透镜(301)的通光孔径与所述第四微透镜(302)的通光孔径满足如下关系：
    0.1≤D 3/D 4≤10
    其中，D 3为所述第三微透镜(301)的通光孔径，D 4为所述第四微透镜(302)的通光孔径。
  16. 根据权利要求11～15任一项所述的透镜，其特征在于，所述透镜(10)满足以下关系中的至少一个：
    0.3≤N×R 1/[L 1×(N-1)]
    0.3≤N×R 2/[L 2×(N-1)]
    其中，N为所述透镜(10)的折射率，L 1为所述透镜(10)在所述第一微透镜(201)处的厚度，L 2为所述透镜(10)在所述第二微透镜(202)处的厚度，R 1为所述第一微透镜(201)的曲率半径，R 2为所述第二微透镜(202)的曲率半径。
  17. 根据权利要求1～16任一项所述的透镜，其特征在于，所述透镜(10)包括第一镜片(11)和第二镜片(12)，所述第一镜片(11)和所述第二镜片(12)相对布置，所述第一镜片(11)与所述第二镜片(12)相背的一面为所述第一表面(10a)，所述第二镜片(12)与所述第一镜片(11)相背的一面为所述第二表面(10b)。
  18. 一种激光发射系统，其特征在于，包括光源(40)和如权利要求1～17任一项所述的透镜(10)，所述光源(40)位于第一光学结构(20)远离第二光学结构(30)的一侧。
  19. 一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求18所述的激光发射系统和处理器，所述激光发射系统用于向目标方向发射激光，所述处理器用于确定位于所述目标方向的目标物体与所述激光发射系统的距离。
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