[发明专利]光像素投射模块

说明书

一种光像素投射模块(1300)，包括像素光源(1302)、光像素投射组件(1304)和用于测量到外部物体(O)的距离的光学ToF测量组件(1306)，所述ToF测量组件(1306)包括ToF光源(1322)、用于将入射光束(IL)分成反射的主光束分量(ILm)和透射衰减的次光束分量(ILs)的分束光学装置(1304)，和基于APD的ToF光电检测器(1324)。分束光学装置(1304)布置在由ToF光源(1322)发射的光束(IL)的光路中，使得它将每个光束(IL)分成离开模块(1300)并朝向外部物体(O)前进的主光束分量(ILm)和留在模块(1300)内并撞击ToF光电检测器(1324)的次光束分量(ILs)。分束光学装置(1304)还用作所述光像素投射组件(1304)。

本申请要求德国专利申请No.102020201453.1的优先权。上述德国专利申请的公开内容在此以引用的方式并入本申请中。

本公开还涉及一种用于集成到电子装置中的光像素投射模块，该光像素投射模块适于发射要被投射到表面上的光像素，该光像素投射模块包括：

-包含像素光源的光像素生成组件；

-光像素投射组件，用于投射由光像素生成组件生成的光像素；和

-光学飞行时间(ToF)测量组件，用于测量投射模块与外部物体之间的距离，

ToF测量组件包括：

a)用于发射光的ToF光源，该光源将被引导到外部物体并从外部物体反射；

b)分束光学装置，用于将入射光束分成反射的主光束分量和透射衰减的次光束分量；和

c)用于光检测的基于APD的ToF光电检测器。

这种光像素投射模块从文献US2019/0310489A1已知。

该已知解决方案的缺点是它需要复杂且耗电的快速电子器件124、170以在ToF测量期间使光电检测与IR激光器510的驱动同步。

因此，本公开的目的在于提供一种具有简单且省电的ToF测量能力的光像素投射模块。

根据本公开，该目的是通过以下来实现的：将分束光学装置设置在ToF光源所发射的光束的光路中，使得其将ToF光源所发射的每一光束分为：

i)离开模块并朝向外部物体前进的主光束分量；和

ii)留在模块内并撞击ToF光电检测器的次光束分量。

由于本公开的分束光学装置，在离开模块时，ToF光束的一小部分被转向到ToF光电检测器上。然后，ToF光电检测器对该次光束分量的检测可用作必要时间测量的触发器。因此，可以省去现有技术中复杂的同步电子器件。

根据优选实施例，本公开的投射模块可以以所有技术上可能的组合包括以下特征中的一个、几个或全部：

-分束光学装置是层堆叠，其上镜面部分用作主要反射镜，下光衰减部分设置在上镜面部分的下方；

-层堆叠沉积在ToF光电检测器的有效表面区域上；

-上镜面部分是光学长通滤光器，其截止波长高于ToF光源发射的光束的最大波长，使得由分束光学装置分开的光束的次光束分量等于不超过光束的总强度的5％；

-下光衰减部分为中性密度滤光器，优选分数透射率不超过0.01％；

-分束光学装置还用作光像素投射组件；

-封装，其容纳投射模块的元件，因此ToF光源和ToF光电检测器共享同一个封装；

-用于检测像素光源和/或ToF光源的辐照度漂移的光电检测器组件；

-光电检测器组件包括一个或多个硅光电倍增管；