[發明專利]微透鏡陣列漫射器

有效

• 申請號: 201780043969.9
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN109477911B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 奧利維爾·瑞波爾;彼得·布拉特納
• 申請（專利權）人: 赫普塔岡微光有限公司
• 主分類號: G02B3/00
• 分類號: G02B3/00;G02B27/09;F21V5/04;G02B5/02
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國;吳啟超

一種可操作以產生實質上漫射照明的微透鏡陣列漫射器包括微透鏡陣列，其中每一微透鏡具有各自的周期性影響特性和各自的表面輪廓。微透鏡陣列包括至少兩個微透鏡，所述至少兩個微透鏡具有彼此不同的各自的周期性影響特性和彼此不同的各自的表面輪廓。每一表面輪廓經設置以產生實質上相等的照明場。微透鏡陣列漫射器可以集成為可操作以產生實質上漫射照明的照明器的一部分。

技術領域

本發明涉及微透鏡陣列漫射器。

背景技術

光電模塊(例如光學測距系統和接近傳感器)通常經設置以使用漫射照明來操作。這樣的光電模塊可以包括：可操作以在特定照明場(FOI)上的場景中產生漫射照明的照明器模塊和可操作以在特定視場(FOV)上收集光的光敏組件。在通常操作中，由光敏組件收集的大部分光源自已從場景中的物體反射的漫射照明。在一些情況下，所收集的光的一部分可歸因于背景光。照明器可包括漫射器(例如，光學元件或一系列光學元件)和光產生組件(例如，LED、VCSEL，或LED或VCSEL陣列)，可共同操作以產生漫射照明。

照明器可(例如，通過漫射器)調試以產生具有允許光電模塊的最佳性能的特定特性的漫射照明。這些特性可包括：1)在特定FOI的漫射照明內的光分布或角度分布(例如，空間功率分布、輻射強度)；2)空間中漫射照明的終止(即，邊緣特性)；和3)在漫射照明內的高頻分量(即，高頻分量存在與否)。

一些照明器可操作以產生具有實質上均勻的光分布(例如，均勻空間功率分布、輻射強度)的漫射照明。其他照明器可操作以產生具有逐漸改變的光分布(例如，線性改變的空間功率分布、輻射強度)的漫射照明。在其邊緣附近具有較高功率的漫射照明可在一些應用中提供優勢?？刹僮饕栽谔囟‵OI上產生均勻光分布或逐漸改變的光分布的照明器可促進(例如)接近和/或測距應用。

一些照明器可操作以產生具有特定高對比度邊緣的漫射照明，以有效利用光。例如，由于光學測距系統和接近傳感器的光敏組件在特定FOV上收集光，漫射照明僅需在此FOV上延伸。在一些情況下，當FOV大于FOI時，背景光可由光敏組件收集，從而混淆接近和/或測距功能。而在其他情況下，當FOV小于FOI時，落在FOV外的光被浪費。因此，特定有效設置利用匹配的FOI和FOV，其中漫射照明突然終止高對比度邊緣，從而允許資源(例如用于驅動光產生組件的電功率)的有效利用。

除上述特性以外，一些照明器產生具有高頻分量的漫射照明。高頻分量可源自衍射假影和/或干擾假影。通常，高頻分量或熱點造成資源(例如電功率)浪費。在一些情況下，所述高頻分量或熱點可不利地影響旨在用于漫射照明的特定應用(例如，接近、測距)的精確度和/或準確度。

一些照明可包括由簡單漫射表面(例如噴砂表面)組成的漫射器。此照明器可產生具有逐漸改變的光分布(例如，空間功率分布、輻射強度)的漫射照明；然而，照明通常將不終止于高對比度邊緣(例如，照明可具有實質上高斯特性)。此外，此漫射器將展現特定高反向散射(即，在漫射器上的一些入射光將不促成漫射照明)，導致減少可操作效率。

一些照明器包括由微透鏡陣列組成的漫射器。微透鏡陣列漫射器可克服上文描述的漫射器的一些限制。例如，在微透鏡陣列漫射器內的每一微透鏡的輪廓可經設置以產生精確地受控光分布，并可經設置以產生具有高對比度邊緣的照明。然而，此微透鏡陣列漫射器可展現明顯的衍射假影和干擾假影，從而導致非最佳性能。通常，由于微透鏡的相對小的有效孔徑尺寸，由微透鏡陣列漫射器內(例如，在每一微透鏡的邊緣)的每一微透鏡產生衍射假影。此外，干擾假影(通常)由此微透鏡陣列漫射器內的微透鏡的周期性排列產生。

因此，可期望實現可操作產生具有以下特性的漫射照明：1)在特定FOI上的均勻光分布或逐漸改變的光分布、2)高對比度邊緣和/或3)最小高頻分量。

發明內容