[发明专利]扩散匀化装置

说明书

扩散匀化装置包括具有多个透镜(6)的第一透镜阵列(3)和具有多个透镜(7)的第二透镜阵列(5)，在该扩散匀化装置工作期间，光连续通过多个透镜(7)，该扩散匀化装置包括具有入射面(2)和出射面(4)的第一透明基板(10)以及具有入射面(2)和出射面(4)的第二透明基板(11)，其中，第一透镜阵列(3)设置在第一基板(10)上且第二透镜阵列(5)设置在第二基板(11)上，或者，第二透镜阵列(5)设置在第一基板(10)上且第一透镜阵列(3)设置在第二基板(11)上，其中，第一基板(10)与第二基板(11)彼此隔开，特别是在第一基板(10)与第二基板(11)之间设置有气隙(12)。一个具有该扩散匀化装置的测距装置和具有该扩散匀化装置的激光雷达装置。

技术领域

本公开涉及光学技术领域，具体而言，涉及一种扩散匀化装置。

背景技术

由于结构尺寸小，以往使用基于湿化学蚀刻或光刻制造的扩散匀化器的扩散匀化装置存在高比例的散射光或衍射光，这降低了光学效率并限制了最大可达到的发散角和强度分布的均匀性。导致这些传感器视野受限、分辨率降低，不具备足够的功能对诸如汽车、机器人、无人机等物体进行周围环境勘测。这必然要增加传感器的数量，这在技术上或经济上都不是有利的。另外，当使用典型的扩散匀化器时，不能确保以高强度产生0级衍射，这限制了该光学解决方案的激光安全性并且可能导致操作许可失效。

例如，从US2019/0187341A1中知晓上述类型的扩散匀化装置。其中描述的设计包括位于透明基板的入射面上的具有多个旋转对称透镜的第一透镜阵列以及位于该基板的相对出射面上的具有多个旋转对称透镜的第二透镜阵列。在扩散匀化装置工作时，待扩展的光可以相继穿过这两个透镜阵列。

发明内容

本公开所要解决的问题在于创造一种上述类型的扩散匀化装置，该扩散匀化装置可以有效地将从其中穿过的光扩展到较宽的角度范围内。本公开还列出具有这种扩散匀化装置的测距装置和具有这种扩散匀化装置的激光雷达装置。

本公开的实施例是这样实现的：

这是通过开头所述类型的具有权利要求1所述特征的扩散匀化装置、开头所述类型的具有权利要求14所述特征的测距装置以及开头所述类型的具有权利要求15所述特征的激光雷达装置来实现的。从属权利要求涉及本发明的优选形式。

权利要求1提供的扩散匀化装置包括：具有入射面和出射面的第一透明基板以及具有入射面和出射面的第二透明基板，其中，第一透镜阵列设置在第一基板上且第二透镜阵列设置在第二基板上，或者其中，第二透镜阵列设置在第一基板上且第一透镜阵列设置在第二基板上，并且其中，第一基板与第二基板彼此隔开，特别是，在第一基板与第二基板之间布置有气隙。通过将两个透镜阵列形成在不同基板上，可以确保由扩散匀化装置产生的光分布基本上是无畸变的。基板例如可以为玻璃或塑料，或者可以包含玻璃或塑料。例如，可以通过适当地选择两个基板之间的距离，来影响可能出现的任何畸变的类型和大小。替代地或附加地，可以通过适当地选择系统的布置而不是适当地选择两个基板之间的距离，来影响可能出现的畸变的类型和大小。例如，为了尽可能减少枕形畸变，可以先使用小角度扩散匀化基板，然后再使用大角度扩散匀化基板。例如，为了获得带有桶形畸变的图案，可以先使用大角度扩散匀化单面结构化基板，然后再使用小角度双面结构化基板。

第一透镜阵列中的透镜和/或第二透镜阵列中的透镜可以为柱面透镜。由于柱面透镜的设计，可以针对两个不同的方向分别优化扩展度。

可以规定，第一透镜阵列中的透镜的柱面轴线在第一方向上延伸，并且第二透镜阵列中的透镜的柱面轴线在垂直于第一方向的第二方向上延伸，特别是，其中第一透镜阵列中的透镜沿第二方向并排布置，并且第二透镜阵列中的透镜沿第一方向并排布置。第一和第二阵列的柱面透镜的交叉布置允许分别对垂直的两个方向优化扩展度。例如，可以为水平方向和与其相垂直的竖直方向选择不同的扩展度。

第一透镜阵列可以位于第一基板或第二基板的入射面或出射面上。替代地或附加地，可以规定，第二透镜阵列布置在第一基板或第二基板的入射面或出射面上。