[发明专利]可操作用于距离测量的光电模块

说明书

本发明描述了各种光电模块，包括：发射器，所述发射器可操作来产生光(例如，在可见或不可见范围中的电磁辐射)；发射器光学组件，所述发射器光学组件与所述发射器对准以便用由所述发射器产生的光照明所述模块外侧的对象；检测器，所述检测器可操作来检测由所述发射器产生的处于一个或多个波长下的光；以及检测器光学组件，所述检测器光学组件与所述检测器对准以便将由所述对象反射的光朝所述检测器指向。在一些实现方式中，所述模块包括用于扩大或偏移所述检测器的线性光电流响应的特征。

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年6月3日提交的美国临时专利申请号62/170,412的优先权益，所述公开的内容整体以引用方式并入本文。

技术领域

本公开涉及可操作来捕获距离数据的光电模块。

背景技术

可操作来捕获距离数据(例如，对象距光电模块的距离)的光电模块可采用发射器和检测器。由发射器产生且由对象反射的光可由检测器检测。

检测器的响应(即，光电流响应)可与距对象的距离相关。对于一些距离范围，光电流响应趋向于相对于距离呈线性。光电流响应的线性区域可以是从其得出准确、精确距离数据的理想范围。另外，光电流响应的线性区域可相对于发射器、检测器效率和/或对象反射率的变化是稳健的。因此，增加如上文所述使光电流响应呈线性的距离范围将是有利的。另外，线性区可不开始于零距离位置处。然而，在一些示例中，使线性区偏移以使得它在零距离位置处开始可能是有利的。例如，当光电流响应的线性区域朝更靠近于零距离的位置偏移时，更小距离(即，在可操作来捕获距离数据的光电模块与对象之间的距离)可在更靠近的距离处极准确、极精确地被测量、确定。在其他示例中，使线性区偏移使得它在特别大的距离处开始可能是有利的。

发明内容

本公开描述用于扩大或偏移光电模块中检测器的线性光电流响应的各种实现方式。

例如，在一方面，本发明描述各种光电模块，其包括：发射器，所述发射器用来产生光(例如，可见或不可见范围中的电磁辐射)；发射器光学组件，所述发射器光学组件与所述发射器对准以便用由所述发射器产生的光照明所述模块外侧的对象；检测器，所述检测器用来检测由所述发射器产生的处于一个或多个波长下的光；以及检测器光学组件，所述检测器光学组件与所述检测器对准以便将由所述对象反射的光朝所述检测器指向。所述模块包括可操作来扩大或偏移检测器的线性光电流响应的部件。

根据一些实现方式，发射器光学组件包括畸变透镜元件。在一些示例中，畸变透镜元件朝检测器倾斜发射器视场倾斜。另外，在一些情况下，对象上的照明强度侧向变化。

根据其他实现方式，发射器光学组件包括衍射透镜元件。在一些示例中，对象上的照明显现为离散照明特征。另外，在一些情况下，离散照明特征中的每一个在由检测器检测时产生相应的阶梯状光电流响应。在一些实现方式中，离散照明特征中的每一个具有与其他离散照明特征相同的尺寸。另一方面，在一些实现方式中，离散照明特征中的每一个或离散照明特征中相应的子集可具有不同于离散照明特征中的其他特征的尺寸。而且，在一些示例中，离散照明特征中的每一个或离散照明特征中相应的子集可具有不同于离散照明特征中的其他特征的强度。对象上的照明可例如采用几何形状或一系列形状的形式。

根据另外的实现方式，光电模块包括设置在至少发射器光学组件上方的滤波器。在一些情况下，滤波器是设置在发射器光学组件以及检测器光学组件上方的光谱滤波器。光谱滤波器例如可设置在发射器光学组件和检测器光学组件上方的盖玻璃上。

根据另一种实现方式，发射器光学组件包括漫射器。

根据另一方面，光电模块包括多个发射器以产生光。发射器中的第一个可操作来被激活用于检测处于距模块的第一距离范围的对象，并且所述发射器中的第二个可操作来被激活用于检测处于距所述模块的第二距离范围的对象。在一些示例中，发射器可操作来顺序地被激活。另外，在一些情况下，发射器产生具有不同于彼此的波长的光。