CN211426786U - 探测模组和探测装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种探测模组和探测装置。探测模组包括光源、半透半反射镜、胶合透镜组和光探测器。胶合透镜组至少包括多个依次贴合的透镜，光源发射的光束经过半透半反射镜的透射后到达胶合透镜组、再由胶合透镜组准直后出射至目标物体上，由目标物体反射回的光束被胶合透镜组汇聚至半透半反射镜、再由半透半反射镜反射至光探测器。本申请实施方式的探测模组和探测装置采用胶合透镜组，胶合透镜组与非球面透镜相比，胶合透镜组的口径可以做得很大，具有接收信号强、成本较低的优势；胶合透镜组与分离的多透镜组相比，具有容差大、体积紧凑、成本可控的优势，适合批量化生产。

Description

探测模组和探测装置

技术领域

本申请涉及雷达探测技术领域，特别涉及一种探测模组和探测装置。

背景技术

常规的激光雷达探测***多采用非球面透镜。然而，当透镜的口径增大到一定范围时，非球面透镜磨具的加工难度及成本成倍递增，不适合于批量化生产。

实用新型内容

本申请实施方式提供一种探测模组和探测装置。

本申请实施方式提供一种探测模组，所述探测模组包括光源、半透半反射镜、胶合透镜组和光探测器，所述胶合透镜组至少包括多个依次贴合的透镜，所述光源发射的光束经过所述半透半反射镜的透射后到达所述胶合透镜组、再由所述胶合透镜组准直后出射至目标物体上，由所述目标物体反射回的光束被所述胶合透镜组汇聚至所述半透半反射镜、再由所述半透半反射镜反射至所述光探测器。

在某些实施方式中，所述胶合透镜组的多个透镜通过胶合材料胶合，所述胶合透镜组的口径范围大于或等于45mm。

在某些实施方式中，所述多个透镜包括正透镜和负透镜，所述正透镜包括相背的第一面和第二面，所述负透镜包括相背的第三面和第四面，所述光源发射的所述光束依次穿过所述第一面、所述第二面、所述第三面和所述第四面，所述第二面和所述第三面通过胶合材料胶合。

在某些实施方式中，所述正透镜为双凸透镜，所述负透镜为凹凸透镜。

在某些实施方式中，所述正透镜的折射率小于所述负透镜的折射率。

在某些实施方式中，所述正透镜的折射率为1.80～1.87，所述负透镜的折射率为1.98～2.30。

在某些实施方式中，所述正透镜的中心厚度为10±0.03mm～15±0.03mm，所述负透镜的中心厚度为1.5±0.03mm～5±0.03mm。

在某些实施方式中，所述第三面的曲率与所述第二面的曲率相同。

在某些实施方式中，所述第一面的曲率为58mm～62mm，所述第二面的曲率为 60mm～64mm，所述第四面的曲率为950mm～1150mm。

在某些实施方式中，所述第一面、所述第二面、所述第三面以及所述第四面中的至少一个设置有增透介质膜，所述增透介质膜透过光线波长的范围为880nm～950nm。

在某些实施方式中，所述胶合材料为光敏胶，所述光敏胶的折射率大于1.6。

在某些实施方式中，所述胶合透镜组具有一光轴，所述胶合透镜组包括靠近所述光轴的中心区域和远离所述光轴的边缘区域，所述边缘区域设置有油墨。

本申请实施方式还提供一种探测装置，所述探测装置包括壳体、扫描模组和上述任一实施方式所述的探测模组，所述探测模组和所述扫描模组分别与所述壳体结合，所述探测模组用于向所述扫描模组发射光束，所述扫描模组用于改变所述光束的传输方向后出射，经目标物体反射回的光束经过所述扫描模组后入射至所述探测模组，所述探测模组用于根据所述反射回的光束确定所述目标物体相对所述探测装置的距离和/或方向。

在某些实施方式中，所述扫描模组包括运动的光学元件，用于改变来自所述探测模组的光束的传播方向后出射。

在某些实施方式中，所述扫描模组还包括用于驱动所述光学元件运动的驱动元件。

本申请实施方式的探测模组和探测装置采用胶合透镜组，胶合透镜组与非球面透镜相比，胶合透镜组的口径可以做得很大，具有接收信号强、成本较低的优势；胶合透镜组与分离的多透镜组相比，具有容差大、体积紧凑、成本可控的优势，适合批量化生产。

本申请实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点可以从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请某些实施方式的探测装置的模块示意图；

图2是本申请某些实施方式的探测模组的结构示意图；

图3是本申请某些实施方式的探测模组的结构示意图；

图4是本申请某些实施方式的探测模组的结构示意图；

图5是本申请某些实施方式的探测模组的结构示意图；

图6是本申请某些实施方式的探测模组的结构示意图；

图7是本申请某些实施方式的探测模组的结构示意图；

图8是本申请某些实施方式的胶合透镜组的结构示意图；

图9是本申请某些实施方式的胶合透镜组的结构示意图；

图10是本申请某些实施方式的胶合透镜的分解示意图；

图11是本申请某些实施方式的探测装置的探测原理示意图；

图12是本申请某些实施方式的探测装置的探测原理示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中，相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请的实施方式，而不能理解为对本申请的实施方式的限制。

请参阅图1，本申请实施方式提供一种探测装置1000，该探测装置1000可以用来确定探测物相对探测装置1000的距离和/或方向。该探测装置1000可以是激光雷达、激光测距设备等电子设备。在一种实施方式中，探测装置1000可用于感测外部环境信息，例如，环境目标的距离信息、方位信息、反射强度信息、速度信息等。一种实现方式中，探测装置1000可以通过测量探测装置1000和目标物体之间光传播的时间，即光飞行时间(Time-of-Flight，TOF)，来探测目标物体到探测装置1000的距离。或者，探测装置1000也可以通过其他技术来探测目标物体到探测装置1000的距离，例如基于相位移动(phase shift)测量的测距方法，或者基于频率移动(frequency shift)测量的测距方法，在此不做限制。探测装置1000探测到距离和方位可以用于遥感、避障、测绘、建模、导航等。在一种实施方式中，本发明实施方式的探测装置1000可应用于移动平台，探测装置1000可安装在移动平台的平台本体。具有探测装置1000的移动平台可对外部环境进行测量，例如，测量移动平台与障碍物的距离用于避障等用途，和对外部环境进行二维或三维的测绘。在某些实施方式中，移动平台包括无人飞行器、汽车、遥控车、机器人、相机中的至少一种。当探测装置1000应用于无人飞行器时，平台本体为无人飞行器的机身。当探测装置1000应用于汽车时，平台本体为汽车的车身。该汽车可以是自动驾驶汽车或者半自动驾驶汽车，在此不做限制。当探测装置1000应用于遥控车时，平台本体为遥控车的车身。当探测装置1000应用于机器人时，平台本体为机器人。当探测装置1000应用于相机时，平台本体为相机本身。

探测装置1000包括壳体200、扫描模组300和探测模组100，探测模组100和扫描模组300分别与壳体200结合，探测模组100用于向扫描模组300发射光束，扫描模组 300用于改变光束的传输方向后出射，经目标物体反射回的光束经过扫描模组300后入射至探测模组100，探测模组100用于根据反射回的光束确定目标物体相对探测装置 1000的距离和/或方向。此处“确定距离和/或方向”可以理解为探测模组100可以用于根据反射回的光束确定目标物体相对探测装置1000的距离或方向的两个中的一个，或者距离和方向两个都可以确定。

请参阅图2，探测模组100包括光源110、半透半反射镜120、胶合透镜组130和光探测器140。胶合透镜组130至少包括多个依次贴合的透镜。光源110发射的光束经过半透半反射镜120的透射后到达胶合透镜组130、再由胶合透镜组130准直后出射至目标物体上，由目标物体反射回的光束被胶合透镜组130汇聚至半透半反射镜120、再由半透半反射镜120反射至光探测器140。

可以理解，常规的激光雷达探测***多采用非球面透镜或分离的多透镜组结构。然而，当透镜的口径增大到一定范围时，非球面透镜磨具的加工难度及成本成倍递增，不适合于批量化生产；分离的多透镜组结构对透镜间的距离公差及装配要求都较高，且透镜的数量多于两片时，制作成本较高，***的体积也较大，不能满足对集成化及体积要求较高的雷达应用。

本申请实施方式的探测模组100和探测装置1000采用胶合透镜组130，胶合透镜组130与非球面透镜相比，胶合透镜组130的口径可以做得很大，具有接收信号强、成本较低的优势；胶合透镜组130与分离的多透镜组相比，具有容差大、体积紧凑、成本可控的优势，适合批量化生产。

光源110用于发射光束(即光脉冲序列)，可选地，光源110发射出的光束为波长在可见光范围之外的窄带宽光束，例如光源110发射出的光束波长为905nm。在一些实施例中，光源110可以包括激光二极管(Laser diode)，通过激光二极管发射纳秒级别的光束。

半透半反射镜120位于光源110的出射光路上并用于将光源110的出射光路和光探测器140的接收光路合并。具体地，半透半反射镜120设置在胶合透镜组130的一侧，且位于光源110与胶合透镜组130之间。光源110的出射光路和光探测器140的接收光路采用同轴光路，请参阅图2，探测模组100中光源110出射的光束的中心轴111和经半透半反射镜120反射回来的光束的中心轴112可以是重合的。图2至图7示出了本申请的探测模组100采用同轴光路的各个实施例的示意图。半透半反射镜120将探测模组 100内的发射光路和接收光路在光探测器140之前合并，使得发射光路和接收光路可以共用同一个胶合透镜组130，光路更加紧凑，可以减小探测模组100的尺寸，降低***复杂度和成本。

请参阅图2，在一个实施方式中，半透半反射镜120包括透光部分121和反射部分122，透光部分121可以是由机械开孔形成的通孔，光源110发出的光束能够直接穿过透光部分121。反射部分122包括基板123，基板123可由铜、铝等透光率较低的金属制成。基板123还包括相背的第一面1231和第二面1232，第一面1231与光源110相对，第二面1232与胶合透镜组130相对。

进一步地，反射部分122还可以包括设置在基板123上的反射膜124。在一些示例中，反射膜124可以设置在基板123背向光源110的一侧，即设置在第二面1232。在另一些示例中，反射膜124也可以设置在第一面1231上。上述反射膜124可由铝、金、银、钯或钛等金属材质制成。

本申请实施方式的探测模组100中，光源110发出的光线穿过半透半反射镜120时，光源110发出的部分光线能够从半透半反射镜120的透光部分121透过，且光源110发向半透半反射镜120的边缘的光线被半透半反射镜120的反射部分122上的反射膜124 阻挡，而且反射膜124还能够将从探测装置1000外部入射的光线(回光)大部分或几乎全部反射，探测模组100的接收信号较强，有利于探测模组100的探测数据的准确性。

请参阅图3，在另一个实施方式中，半透半反射镜120包括基材125和形成在基材125上的反射膜126(例如高反膜)。

基材125呈平板状，基材125包括透光区1251。透光区1251用于供光源110发射的光束穿过。透光区1251为由透光的材料制成的区域，例如透光区1251可由塑料、树脂、玻璃等透光率较高的材料制成。基材125除透光区1251之外的区域为***区，***区可由铜、铝等透光率较低的金属制成；或者，***区也同样由上述透光的材料制成，此时***区与透光区1251材料相同、一体成型。基材125还包括相背的第一面1252和第二面1253，第一面1252与光源110相对，第二面1253与胶合透镜组130相对。

反射膜126设置在基材125背向光源110的一侧，即设置在第二面1253。一些示例中，反射膜126也可以设置在第一面1252上。反射膜126上开设有通光孔1261。前述透光区1251即为基材125对应通光孔1261处的区域。光源110发射的光脉冲序列穿过透光区1251及通光孔1261后出射。反射膜126可由铝、金、银、钯或钛等金属材质制成，在***区与透光区1251材料相同时，光源110发出的光线能够被反射膜126阻挡，而且反射膜126还能够将从探测装置1000外部入射的光线(回光)大部分或几乎全部反射，探测模组100的接收信号较强，有利于探测模组100的探测数据的准确性。

请参阅图4至图6，当反射膜126上开设有通光孔1261时，在一个实施例中，半透半反射镜120还包括形成在透光区1251上的减反膜1254(即增透膜)。减反膜1254 设置在透光区1251面向光源110的一侧(如图4所示)，即设置在第一面1252；或者，减反膜1254设置在透光区1251背向光源110的一侧(如图5所示)，即设置在第二面 1253，此时，减反膜1254可位于通光孔1261内；或者，减反膜1254同时设置在透光区1251面向光源110的一侧和透光区1251背向光源110的一侧(如图6所示)，即同时设置在第一面1252和第二面1253，此时，设置在第二面1253的减反膜1254可位于通光孔1261内。减反膜1254的材质可以为SiO2、SiN、ZnO、SiON、TiO2、Al2O3、 MgF或ZnS中的一种或多种的组合。可以理解，由于基材125的存在，光源110出射的光脉冲序列会在基材125的第一面1252和第二面1253发生反射，减少了出射光能量。在透光区1251背向光源110的一侧镀减反膜1254，可以减少基材125到空气界面的反射(具体为第二面1253到空气界面的反射)，提高经过半透半反射镜120后的出射光能量。同样地，在透光区1251面向光源110的一侧镀上减反膜1254，可减少空气界面到基材125的反射(具体为空气界面到第一面1252的反射)，进一步提高经过半透半反射镜120后的出射光能量。

请参阅图7，当反射膜126上开设有通光孔1261时，在一个实施例中，透光区1251上设置有偏振透过膜127。偏振透过膜127具体可设置在透光区1251面向光源110的一侧或者透光区1251背向光源110的一侧(如图7所示，此时，偏振透过膜127可位于通光孔1261内)。本实施例中，光源110用于发射具有预定偏振方向的光脉冲序列，偏振透过膜127用于透射具有该预定偏振方向的光脉冲序列。偏振透过膜127的材质可以为树脂或玻璃等。可以理解，在透光区1251上镀用于透过预定偏振方向的光脉冲序列的偏振透过膜127时，探测装置1000出射的光脉冲序列打到被探测物后反射的光脉冲序列的偏振方向会发生一定改变，再次打到偏振透过膜127上时，透过率会降低，部分能量将会被反射到光探测器140，从而提高了回波(回光)接收比例。

需要指出是，上述减反膜1254和偏振透过膜127还可以同时搭配使用。例如，减反膜1254设置在透光区1251面向光源110的一侧，偏振透过膜127设置在透光区1251 背向光源110的一侧；或者偏振透过膜127设置在透光区1251面向光源110的一侧，减反膜1254设置在透光区1251背向光源110的一侧。

本申请实施方式的探测模组100中，半透半反射镜120的基材125不开孔而是形成在基材125上的反射膜126开设通光孔1261，相较于基材125开孔而言，可以极大地减小开孔处的光散射现象，避免散射光打到光探测器140上而干扰光探测器140对于回波 (即，回光)的检测，因而可以较大程度提高测距精度。可以理解，相较于光源110发射的光脉冲序列，经探测物反射回的光脉冲序列的强度要低很多个数量级，因而探测模组100内部结构导致的杂散光会对回波测量产生干扰。基材125的厚度至少在毫米量级，如果在基材125上开孔，散射截面(基材125的厚度方向上的截面)很大，探测物反射回的光脉冲序列在开孔处会有很强的光散射现象，而反射膜126的厚度在微米量级，甚至更薄，散射截面(反射膜126的厚度方向上的截面)远远小于基材125开孔的方式，因而在反射膜126上开设通光孔1261可以极大地减小开孔处的光散射现象。

胶合透镜组130位于光源110的出射光路上。具体地，胶合透镜组130设置在半透半反射镜120背向光源110的一侧。胶合透镜组130用于准直光源110发射的光束，即将光源110发出的光束准直为平行光。胶合透镜组130还用于将经探测物反射回的光线汇聚至半透半反射镜120。胶合透镜组130的口径范围大于或等于45mm，也即是说，胶合透镜组130的口径为45mm及以上的任意值。例如，胶合透镜组130的口径可以为 45mm、46mm、48mm、50mm、52mm、55mm、58mm、60mm、70mm、80mm等。胶合透镜组130的口径范围大于或等于45mm可以使得探测装置1000的接收信号更强、便于加工以及批量化生产，特别适合于某些大口径激光雷达测距***。

胶合透镜组130至少包括多个依次贴合的透镜131。

在一个实施例中，胶合透镜组130包括多个依次贴合的透镜131，例如图8中，胶合透镜组130包括两个依次贴合的透镜131。当然，在其他实施例中，胶合透镜组130 也可以包括三个或更多个依次贴合的透镜131。多个依次贴合的透镜131共轴设置，且多个透镜131之间无间隙。这使得胶合透镜组130结构更加紧凑，体积小，有利于探测模组100的小型化。

在另一个实施例中，胶合透镜组130包括多个胶合透镜，每个胶合透镜由多个透镜131贴合在一起构成。多个胶合透镜共轴设置，且多个胶合透镜相互间隔，例如相邻的胶合透镜之间可间隔预定距离。多个胶合透镜共轴设置有利于探测模组100的空间布置更加合理，有利于探测模组100的小型化设计。另外，多个胶合透镜相互间隔使得光束在透过胶合透镜组130时，光线更加均匀，避免光线之间相互干扰，有利于探测模组100 的探测数据的准确性。

在又一个实施例中，胶合透镜组130包括多个依次贴合的透镜131、以及一个或多个分立透镜，例如图9中，胶合透镜组130包括两个依次贴合的透镜131、以及一个分立透镜。当然，在其他实施例中，胶合透镜组130还可以包括三个或更多个依次贴合的透镜131、以及两个或更多个分立透镜。多个依次贴合的透镜131、以及一个或多个分立透镜共轴设置。多个依次贴合的透镜131、以及一个或多个分立透镜共轴设置有利于探测模组100的空间布置更加合理，有利于探测模组100的小型化设计。设置三个或更多个依次贴合的透镜131、以及两个或更多个分立透镜可以有效避免光线间相互干扰的现象，提高探测模组100的探测数据的准确性。

本申请实施方式以胶合透镜组130包括多个依次贴合的透镜131为例进行说明。

胶合透镜组130的多个透镜131通过胶合材料胶合。胶合材料可以为高折射率光敏胶，例如折射率大于1.6的光敏胶，也即是说，胶合材料的折射率为1.6及以上的任意值。例如，折射率可以为1.62、1.65、1.70、1.75、1.80、1.85、1.90、1.95、2.00、2.05 等。光敏胶的折射率大于1.6可以有效减小光束在透镜131之间的胶合界面的反射率。可以理解地，胶合透镜组130的多个透镜131均具有高折射率，若胶合材料的折射率较低，由于光束在高折射率和低折射率物质之间穿过会在分界面产生反射(玻璃到空气的反射率约为4％)，光束在透镜131之间穿过时，光束会受到胶合材料的影响在透镜131 与胶合材料的胶合界面产生反射，不利于光线透过胶合透镜组130。因此，胶合材料采用高折射率的光敏胶，减少了光束在胶合界面发生反射，探测模组100测距时出射信号和接收信号都较强，有利于探测模组100探测数据的准确度。

胶合透镜组130具有容差大、体积紧凑、成本可控的优势，且构成胶合透镜组130的材料易得、加工方案成熟，便于批量化生产，特别适合于某些大口径激光雷达测距***。

请参阅图8和图10，胶合透镜组130中的多个透镜131包括正透镜134和负透镜135。其中，正透镜134的折射率小于负透镜135的折射率，以使得正透镜134和负透镜135的边缘的光线得到更好地矫正，成像时产生的球差更小，有利于提高成像质量。更具体地，正透镜134的折射率可以为1.80～1.87，也即是说，正透镜134的折射率为 1.80至1.87范围内的任意值。例如，正透镜134的折射率可以为1.80、1.81、1.82、1.83、 1.84、1.85、1.855、1.86、1.865、1.87等。负透镜135的折射率可以为1.98～2.30，也即是说，负透镜135的折射率为198至2.30范围内的任意值。例如，负透镜135的折射率可以为1.98、1.99、2.00、2.01、2.02、2.03、2.04、2.05、2.10、2.20等。正透镜134和负透镜135整体的折射率越高越好。可以理解地，正透镜134和负透镜135整体的折射率越高，则正透镜134和负透镜135的光束透过率越大，即探测装置1000的发射信号与接收信号越强，有利于提高探测准确性。若正透镜134和负透镜135整体的折射率较低，则正透镜134中的凸透镜镜面的凸出程度需更大和负透镜135中的凹透镜镜面的凹陷程度需更大，才能使得光束通过正透镜134和负透镜135后的聚光作用产生的点更大，减小球差，使得探测装置1000的发射信号和接收信号都比较强，提高探测准确性，但正透镜134中的凸透镜镜面的凸出程度大和负透镜135中的凹透镜镜面的凹陷程度大会导致胶合透镜组130的厚度和体积都增大，使得探测模组100的体积增大，制造成本增加。本申请实施方式中，正透镜134的折射率和负透镜135的折射率满足上述取值时，正透镜134和负透镜135整体的折射率较高，可以有效减小球差，提高探测模组100的光学性能。

正透镜134的中心厚度为10±0.03mm～15±0.03mm，也即是说，正透镜134的中心厚度为9.97mm至15.03mm范围内的任意值。例如，正透镜134的中心厚度可以为 9.97mm、10mm、10.03mm、11.03mm、12.03mm、13.03mm、14.03mm、14.97mm、15mm、 15.03mm等。负透镜135的中心厚度为1.5±0.03mm～5±0.03mm，也即是说，负透镜135的中心厚度为1.47mm至5.03mm范围内的任意值。例如，负透镜135的中心厚度可以为1.47mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm、5.03mm 等。正透镜134和负透镜135的中心厚度满足上述取值能够在满足光学要求的前提下，降低成本和减小胶合透镜组130的体积，从而降低探测模组100的制造成本和减小探测模组100的体积。

正透镜134包括相背的第一面1341和第二面1342，负透镜135包括相背的第三面1351和第四面1352。光源110发射的光束依次穿过第一面1341、第二面1342、第三面 1351和第四面1352。第二面1342和第三面1351可通过胶合材料胶合。第一面1341的曲率为58mm～62mm，也即是说，第一面1341的曲率为58mm至62mm范围内的任意值。例如，第一面1341的曲率可以为58mm、58.50mm、59mm、59.50mm、60mm、60.50mm、 61mm、61.50mm、61.90mm、62mm等。第二面1342的曲率为60mm～64mm，也即是说，第二面1342的曲率为60mm至64mm范围内的任意值。例如，第二面1342的曲率可以为60mm、60.25mm、60.50mm、61mm、61.50mm、62mm、62.50mm、63mm、63.50mm、 64mm等。第四面1352的曲率为950mm～1150mm，也即是说，第四面1352的曲率为 950mm至1150mm范围内的任意值。例如，第四面1352的曲率可以为950mm、960mm、 970mm、980mm、990mm、1000mm、1010mm、1020mm、1030mm、1040mm、1050mm 等。其中，第三面1351的曲率可与第二面1342的曲率相同，即第三面1351的曲率也在60mm～64mm范围内，以有效保证第二面1342和第三面1351胶合时无空气间隔，使得正透镜134和负透镜135紧密胶合在一块，使得胶合透镜组130结构更加紧凑、体积减小。

在本申请实施例中，正透镜134可为双凸透镜，负透镜135可为凹凸透镜，即正透镜134的第一面1341和第二面1342均为凸面，负透镜135的第三面1351为凹面，第四面1352为凸面。正透镜134具有正屈光度，负透镜135具有负屈光度，有利于减小正透镜134和负透镜135由于聚光产生的弥散斑的球差，也即是说，此时光束经过正透镜134和负透镜135的聚光的点最小。可以理解地，光源110发出的光束在正透镜134 的球面和负透镜135球面上的各点聚光能力不同，光束聚到成像面上不能聚集为一个点，而是形成一个以光轴为中心的对称的弥散斑，这种像差称为球差。本申请实施方式的胶合透镜组130中的正透镜134为双凸透镜、负透镜135为凹凸透镜，即正透镜134具有正屈光度，负透镜135具有负屈光度可以减小球差，使得胶合透镜组130出射的光束在目标探测物上的球差最小。

在其他实施例中，正透镜134也可以为凸凹透镜，负透镜135为双凹透镜，即正透镜134的第一面1341为凸面，第二面1342为凹面，负透镜135的第三面1351和第四面1352均为凹面。此时，正透镜134仍具有正屈光度、负透镜135仍具有负屈光度，能够减小球差，使得探测装置1000的发射信号和接收信号都比较准确，增加探测装置 1000探测数据的可信度。

请参阅图10，第一面1341、第二面1342、第三面1351以及第四面1352中的至少一个设置有增透介质膜160。增透介质膜160允许透过的波长范围为880nm～950nm，也即是说，增透介质膜160允许透过的波长为880mm至950mm范围内的任意值。例如，增透介质膜160允许透过的波长可以为880nm、890nm、900nm、910nm、920nm、930nm、 935nm、940nm、945nm、950nm等。

具体地，第一面1341、第二面1342、第三面1351以及第四面1352中的至少一个设置有增透介质膜160包括：一个面设置有增透介质膜160、或者两个面设置有增透介质膜160、或者三个面设置有增透介质膜160、或者四个面均设置有增透介质膜160。例如，第一面1341设置有增透介质膜160，或者第一面1341和第二面1342均设置有增透介质膜160，或者第一面1341、第二面1342和第三面1351均设置有增透介质膜160，或者第一面1341、第二面1342、第三面1351和第四面1352均设置有增透介质膜160 等，在此不一一列举。

本申请实施方式中，在正透镜134和负透镜135的表面上设置的增透介质膜160越多，则光源110发出的光束以及经探测物反射的回光在正透镜134和负透镜135的透过率越高，使得探测模组100发射信号及接收信号都较强，提高探测模组100的探测准确度。另外，光源110发射的光束的波长为905nm，而增透介质膜160允许透过的波长范围为880nm～950nm，可以保证光源110发出的光束几乎全部透过正透镜134和负透镜 135，而使得透过880nm至950nm波长范围之外的光束无法透过，有利于探测装置1000 发射信号及接收信号都较强，进一步提高探测装置1000的探测准确度。

请参阅图8和图9，胶合透镜组130具有一光轴136，胶合透镜组130包括靠近光轴136的中心区域和远离光轴136的边缘区域1361，边缘区域1361设置有油墨，或者边缘区域1361也可以设置有在波长为880nm～950nm范围内时具有低反射率、高吸收率的光学专用墨。在胶合透镜组130的边缘区域1361设置油墨或光学专用墨能够使得光源110发出的光束在边缘区域1361反射率较低，光束在边缘区域1361不会发生发散作用，从而保证经过胶合透镜组130的光束(包括入射至胶合透镜组130的光束和胶合透镜组130接收的回光)透过率接近100％，使得探测装置1000的发射信号和接收信号都比较强，增加探测装置1000的探测数据的准确性。此外，在边缘区域1361设置油墨或光学专用墨可以使得射至胶合透镜组130的光束不受外界的光线干扰，有利于提高探测模组100发射信号和接收信号的精确度。再有，在胶合透镜组130的边缘区域1361设置油墨或光学专用墨还可以使得胶合透镜组130的外形更加美观，且油墨或光学专用墨对胶合透镜组130还具有防护作用。

请参阅图2，光探测器140位于半透半反射镜120背向光源110的一侧且与胶合透镜组130同侧，并位于半透半反射镜120和胶合透镜组130之间。经探测物反射回的光束被反射膜124反射后由光探测器140接收，光探测器140用于根据接收的光束确定探测物相对探测模组100的距离和/或方向，即光探测器140可以确定探测物相对探测模组 100的距离，或者确定探测物相对探测模组100的方向，或者确定探测物相对探测模组 100的距离和方向。

探测模组100工作时，光源110发射出光束，该光束从半透半反射镜120的透光部分121(如图2)或透光区1251(如图3至图7)穿过后被胶合透镜组130准直，准直后的光束投射到探测物上，经探测物反射回的光束经过胶合透镜组130后被胶合透镜组 130汇聚到半透半反射镜120的反射部分122，通过反射部分122上的反射膜124(如图 2)或反射膜126(如图3至图7)将至少一部分的回光反射至光探测器140上，光探测器140将该被反射的至少部分回光转换为电信号脉冲，探测模组100再通过该电信号脉冲的上升沿时间和/或下降沿时间确定光束脉冲接收时间。如此，探测模组100可以利用脉冲接收时间信息和脉冲发出时间信息计算飞行时间，从而确定探测物到探测装置1000 的距离，另外，根据不同方向的光脉冲序列还可以确定探测物相对于探测装置1000的方向。

请参阅图11和图12，扫描模组300与探测模组100相对设置且二者之间具有间隙，使得探测模组100和扫描模组300独立开来，探测装置1000工作时，扫描模组300能够相对探测模组100运动。

扫描模组300包括运动的光学元件310、驱动元件320和控制器330。光学元件310用于改变来自探测模组100的光束的传播方向后出射。其中，该光学元件310可以通过对光束进行反射、折射、衍射等等方式来改变光束传播路径，而运动的光学元件310可以在不同时刻将光束反射、折射或衍射至不同的方向。光学元件310可以是透镜、反射镜、棱镜、光栅、光学相控阵(Optical Phased Array)或上述光学元件310的任意组合。驱动元件320可以驱动光学元件310旋转、振动、沿预定轨迹循环移动或者沿预定轨迹来回移动，在此不做限制。控制器330可以控制驱动元件320驱动光学元件310转动的转动参数，例如转动方向(即旋转方向)、转动速度(即旋转速度)、转动角度、转动持续时间等。下面以光学元件310包括棱镜为例，进行举例描述。棱镜位于光脉冲序列的出射光路上。棱镜转动时可以改变经过棱镜的光束的传输方向。

光学元件310包括至少一个光折射元件，请参阅图11，光学元件310包括相对设置的第一光折射元件311和第二光折射元件312。第一光折射元件311和第二光折射元件 312均包括相背的非平行的一对表面。具体地，第一光折射元件311形成有相背的第一倾斜面3111和第一垂直面3112。第一倾斜面3111相对于转动轴314倾斜，即第一倾斜面3111与转动轴314的夹角不呈0度或90度；第一垂直面3112与转动轴314垂直，即第一垂直面3112与转动轴314的夹角呈90度。光脉冲序列穿过第一垂直面3112和第一倾斜面3111。由于第一倾斜面3111与第一垂直面3112不平行，第一光折射元件 311的厚度不均匀，即第一光折射元件311的厚度并不是处处相等的，存在厚度较大的位置及厚度较小的位置。在一个例子中，第一光折射元件311的厚度沿一个方向逐渐增大。同理，第二光折射元件312形成有相背的第二倾斜面3121和第二垂直面3122。第二倾斜面3121相对于转动轴314倾斜，即第二倾斜面3121与转动轴314的夹角不呈0 度或90度；第二垂直面3122与转动轴314垂直，即第二垂直面3122与转动轴314的夹角呈90度。光脉冲序列穿过第二倾斜面3121与第二垂直面3122。由于第二倾斜面 3121与第二垂直面3122不平行，第二光折射元件312的厚度不均匀，即第二光折射元件312的厚度并不是处处相等的，存在厚度较大的位置及厚度较小的位置。在一个例子中，第二光折射元件312的厚度沿一个方向逐渐增大。

请参阅图12，除了第一光折射元件311和第二光折射元件312外，光学元件310 还可包括与第一光折射元件311以及第二光折射元件312并列设置的第三光折射元件 313。第三光折射元件313包括相背的非平行的一对表面。具体地，第三光折射元件313 形成有相背的第三倾斜面3131和第三垂直面3132。第三倾斜面3131相对于转动轴314 倾斜，即第三倾斜面3131与转动轴314的夹角不呈0度或90度；第三垂直面3132与转动轴314垂直，即第三垂直面3132与转动轴314的夹角呈90度。光脉冲序列穿过第三倾斜面3131与第三垂直面3132。由于第三倾斜面3131与第三垂直面3132不平行，第三光折射元件313的厚度不均匀，即第三光折射元件313的厚度并不是处处相等的，存在厚度较大的位置及厚度较小的位置。在一个例子中，第三光折射元件313的厚度沿一个方向逐渐增大。

进一步地，当光学元件310包括第一光折射元件311和第二光折射元件312时，第一倾斜面3111可与第二倾斜面3121不平行，第一垂直面3112可与第二垂直面3122平行。第一光折射元件311和第二光折射元件312的转动轴314可以相同，第一光折射元件311和第二光折射元件312均绕该相同的转动轴314转动；第一光折射元件311和第二光折射元件312的转动轴314也可以不相同，第一光折射元件311和第二光折射元件 312绕不同的转动轴314(各自的转动轴314)转动。

当光学元件310包括第一光折射元件311、第二光折射元件312和第三光折射元件313时，第一倾斜面3111可与第二倾斜面3121不平行，第二倾斜面3121可与第三倾斜面3131平行，第一垂直面3112、第二垂直面3122和第三垂直面3132三者相互平行。第一光折射元件311、第二光折射元件312和第三光折射元件313的转动轴314可以相同，第一光折射元件311、第二光折射元件312和第三光折射元件313均绕该相同的转动轴314转动；第一光折射元件311、第二光折射元件312和第三光折射元件313的转动轴314也可以不相同，第一光折射元件311、第二光折射元件312和第三光折射元件 313绕不同的转动轴314(各自的转动轴314)转动。

上述第一光折射元件311、第二光折射元件312和第三光折射元件313均可以为楔角棱镜。第一光折射元件311、第二光折射元件312和第三光折射元件313能够以不同的速度但相同的方向相对于对应的转动轴314转动；第一光折射元件311、第二光折射元件312和第三光折射元件313也可以以不同的方向但相同的速度相对于对应的转动轴 314转动；第一光折射元件311、第二光折射元件312和第三光折射元件313还可以以不同的速度和不同的方向相对于对应的转动轴314转动。例如，第一光折射元件311和第二光折射元件312相对于转动轴314正转，第三光折射元件313相对于转动轴314反转；又例如，第一光折射元件311以第一速度相对于对应的转动轴314转动，第二光折射元件312以第二速度相对于对应的转动轴314转动，第三光折射元件313以第三速度相对于对应的转动轴314转动，第一速度、第二速度及第三速度可以全部相同，或者全部不同，或者部分相同、部分不同。在一个例子中，第一光折射元件311、第二光折射元件312的转动速度可以根据实际应用中预期扫描的区域和样式确定。

驱动元件320用于驱动第一光折射元件311、第二光折射元件312和第三光折射元件313以不同的速度和/或方向旋转。具体地，驱动元件320可包括第一驱动器321和第二驱动器322和第三驱动器323，第一驱动器321用于驱动第一光折射元件311绕转动轴314转动，第二驱动器322用于驱动第二光折射元件312绕转动轴314转动，第三驱动器323用于驱动第三光折射元件313绕转动轴314转动。光脉冲序列经一个棱镜改变方向后，还可以由另一个棱镜或者另外两个棱镜再次改变方向，以增加扫描模组300整体改变光束传播方向的能力，以扫描较大的空间范围，并且，可以通过设置不同的转动速度和/或转动方向，使得光脉冲序列扫描出预定的扫描形状。第一驱动器321、第二驱动器322和第三驱动器323可以均为电机或其他驱动器。可以理解，在其他实施方式中，第一光折射元件311、第二光折射元件312和第三光折射元件313也可以由共同的一个驱动器驱动。

控制器330与驱动元件320连接，具体地，控制器330分别与第一驱动器321、第二驱动器322、第三驱动器323连接，控制器330用于依据控制指令控制第一驱动器321、第二驱动器322和第三驱动器323分别驱动第一光折射元件311、第二光折射元件312 和第三光折射元件313转动。具体地，控制器330可以控制第一驱动器321驱动第一光折射元件311转动的转动参数(转动方向、转动速度、转动角度、转动持续时间等，下同)，控制第二驱动器322驱动第二光折射元件312转动的转动参数，第三驱动器323 驱动第三光折射元件313转动的转动参数。

在本说明书的描述中，参考术语“某些实施方式”、“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个，除非另有明确具体的限定。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (15)

1.一种探测模组，其特征在于，包括光源、半透半反射镜、胶合透镜组和光探测器，所述胶合透镜组至少包括多个依次贴合的透镜，所述光源发射的光束经过所述半透半反射镜的透射后到达所述胶合透镜组、再由所述胶合透镜组准直后出射至目标物体上，由所述目标物体反射回的光束被所述胶合透镜组汇聚至所述半透半反射镜、再由所述半透半反射镜反射至所述光探测器。

2.根据权利要求1所述的探测模组，其特征在于，所述胶合透镜组的多个透镜通过胶合材料胶合，所述胶合透镜组的口径范围大于或等于45mm。

3.根据权利要求1或2所述的探测模组，其特征在于，所述多个透镜包括正透镜和负透镜，所述正透镜包括相背的第一面和第二面，所述负透镜包括相背的第三面和第四面，所述光源发射的所述光束依次穿过所述第一面、所述第二面、所述第三面和所述第四面，所述第二面和所述第三面通过胶合材料胶合。

4.根据权利要求3所述的探测模组，其特征在于，所述正透镜为双凸透镜，所述负透镜为凹凸透镜。

5.根据权利要求3所述的探测模组，其特征在于，所述正透镜的折射率小于所述负透镜的折射率。

6.根据权利要求5所述的探测模组，其特征在于，所述正透镜的折射率为1.80～1.87，所述负透镜的折射率为1.98～2.30。

7.根据权利要求3所述的探测模组，其特征在于，所述正透镜的中心厚度为10±0.03mm～15±0.03mm，所述负透镜的中心厚度为1.5±0.03mm～5±0.03mm。

8.根据权利要求3所述的探测模组，其特征在于，所述第三面的曲率与所述第二面的曲率相同。

9.根据权利要求3所述的探测模组，其特征在于，所述第一面的曲率为58mm～62mm，所述第二面的曲率为60mm～64mm，所述第四面的曲率为950mm～1150mm。

10.根据权利要求3所述的探测模组，其特征在于，所述第一面、所述第二面、所述第三面以及所述第四面中的至少一个设置有增透介质膜，所述增透介质膜透过光线波长的范围为880nm～950nm。

11.根据权利要求2所述的探测模组，其特征在于，所述胶合材料为光敏胶，所述光敏胶的折射率大于1.6。

12.根据权利要求2所述的探测模组，其特征在于，所述胶合透镜组具有一光轴，所述胶合透镜组包括靠近所述光轴的中心区域和远离所述光轴的边缘区域，所述边缘区域设置有油墨。

13.一种探测装置，其特征在于，包括：

壳体；

扫描模组；和

权利要求1至12任意一项所述的探测模组，所述探测模组和所述扫描模组分别与所述壳体结合，所述探测模组用于向所述扫描模组发射光束，所述扫描模组用于改变所述光束的传输方向后出射，经目标物体反射回的光束经过所述扫描模组后入射至所述探测模组，所述探测模组用于根据所述反射回的光束确定所述目标物体相对所述探测装置的距离和/或方向。

14.根据权利要求13所述的探测装置，其特征在于，所述扫描模组包括运动的光学元件，用于改变来自所述探测模组的光束的传播方向后出射。

15.根据权利要求14所述的探测装置，其特征在于，所述扫描模组还包括用于驱动所述光学元件运动的驱动元件。

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