分束器涂层158，而面153通常在光束152离开棱镜以及光束154所进入的区域中具有抗反射涂层162。光束转向面160具有用于在棱镜150内反射所接收的光束154的反射涂层(其可以是金属或电介质)。面151可在所接收的光束朝接收器离开150的区域中具有窄带滤光器涂层156，其中通带匹配发射器的发射带，如美国专利申请13/766，811中所述的。棱镜150的剩余区域可涂布有光吸收涂层，以便减少到达接收器的杂散光的量。
[0043]棱镜150的设计使得模块148的对准简单，并且容忍对准的偏离。即使棱镜旋转若干度，但是光束152和154仍然将在前面153处彼此保持对准以及与微镜46保持对准。具体地，因为最小偏离标准的缘故，如果棱镜围绕通过图4的页面的轴旋转小角度△，则光束152和154和面151之间的角度将增大到α + △，而光束和面153之间的角度将减小到α-Δ，或者反之亦然，使得总偏向角保持相同。因为面160平行于面151，所以即使旋转，仍然保持两个光束之间的对准。于是，可以低成本来组装包含模块148的扫描仪，并且对震动和现场热条件的变化将是稳定的。
[0044]可由适当的厚度(例如，根据应用要求，2mm-10mm厚)的光学玻璃板容易地批量生产棱镜150。在切割板之前，在板的将变为面151的侧面上的适当位置处施用涂层156和158，并且向将变为面160的相对侧施用反射涂层。然后以适当的角对板进行切割和抛光以限定面153，然后向其施用涂层162。切割另一个非功能面以便仅在完成涂布过程之后将棱镜150分尚。
[0045]图5是根据本发明的替代实施例的棱镜170的示意性侧视图。在本实施例中，使用与图4中相同的数字来识别棱镜面的涂层。如棱镜150中那样，所发射的光束在最小偏向角附近(尽管在这种情况下并非精确于这个角度)穿过棱镜170。然而，在通过与所发射的光束的进入表面不同的表面离开棱镜之前，棱镜170处的所接收的光束被分束器涂层158转向，然后在棱镜170的转向面172处进行全内反射。因为在棱镜170的设计中部分放宽了最小偏离标准，所以这种设计比棱镜150对失准的容忍度小，但这种放宽在优先考虑物理紧凑性或实施其他设计考虑的应用中可能是有利的。
[0046]在阅读本公开之后，上文阐述的原理的替代具体实施对于本领域的技术人员而言将是显而易见的，并被认为在本发明的范围内。因此，应当理解，上述实施例是以举例的方式引用的，并且本发明不限于上文特别示出和描述的内容。相反，本发明的范围包括上文所述的各种特征、以及本领域的技术人员在阅读以上描述之后会想到的并且在现有技术中没有公开的其变型和修改的组合和子组合两者。
【主权项】
1.一种光电模块，包括: 光束发射器，所述光束发射器被配置为沿光束轴发出至少一个光束； 接收器，所述接收器被配置为感测由所述模块沿所述接收器的收集轴接收的所述光，所述收集轴平行于所述模块内的所述光束轴；和 光束组合光学器件，所述光束组合光学器件被配置为引导所述光束和所接收的光，使得所述光束轴与所述模块外部的所述收集轴对准，并且所述光束组合光学器件包括多个面，所述多个面至少包括被配置用于内反射的第一面和包括分束器的第二面，所述分束器与所述光束轴和所述收集轴两者相交。2.根据权利要求1所述的模块，其中所述光束组合光学器件包括具有所述多个面的棱镜，其中所述光束轴以最小偏向角附近的进入角和离开角来进入和离开所述棱镜的所述面。3.根据权利要求2所述的模块，其中所述第一面和所述第二面彼此平行。4.根据权利要求2所述的模块，其中所述光束轴和所述收集轴两者在不同的相应位置处穿过所述第二面。5.根据权利要求1所述的模块，并且包括微型光学衬底，其中所述光束发射器包括激光器管芯，并且所述接收器包括检测器管芯，所述激光器管芯和所述检测器管芯均安装在所述微型光学衬底上。6.根据权利要求1-5中任一项所述的模块，并且包括形成于所述面中的一个面上的滤光器，以便排除所述光束发射器的发射频带之外的所接收的光。7.根据权利要求1-5中任一项所述的模块，其中所述分束器包括位于所述第二面上的偏振分束器涂层。8.根据权利要求1-5中任一项所述的模块，其中所述多个面包括第三面，所述光束轴和所述收集轴在所述第三面上的所述光束轴和所述收集轴两者共用的位置处通过所述第三面离开所述模块。9.根据权利要求1-5中任一项所述的模块，其中所述光束组合光学器件包括至少一个透镜，所述至少一个透镜被配置为使至少一个激光束准直，并将所接收的光聚焦到所述检测器管芯上。10.一种光学扫描头，所述光学扫描头包括扫描镜和根据权利要求1-5中任一项所述的模块，所述扫描镜被配置为在扫描区域上方扫描所述光束轴和所述收集轴两者。11.一种光学方法，包括: 沿光束轴从光电模块中的光束发射器朝扫描仪发出至少一个光束； 沿与所述光电模块内的所述光束轴平行的收集轴从所述扫描仪接收所述光；以及 使用光束组合光学器件来向所述扫描仪引导所述光束和所接收的光以及从所述扫描仪引导所述光束和所接收的光，使得在所述扫描仪处所述光束轴与所述收集轴对准，所述光束组合光学器件包括多个面，所述多个面至少包括被配置用于内反射的第一面和包括分束器的第二面，所述分束器与所述光束轴和所述收集轴两者相交。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述光束组合光学器件包括具有所述多个面的棱镜，其中所述光束轴以最小偏向角附近的进入角和离开角来进入和离开所述棱镜的所述面。13.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一面和所述第二面彼此平行。14.根据权利要求12所述的方法，其中所述光束轴和所述收集轴两者在不同的相应位置处穿过所述第二面。15.根据权利要求11-14中任一项所述的方法，并且包括在所述面中的一个面上形成滤光器，以便排除所述光束发射器的发射频带之外的所接收的光。16.根据权利要求11-14中任一项所述的方法，其中所述分束器包括位于所述第二面上的偏振分束器涂层。17.根据权利要求11-14中任一项所述的方法，其中所述多个面包括第三面，所述光束轴和所述收集轴在所述第三面上的所述光束轴和所述收集轴两者共用的位置处通过所述第三面离开所述光电模块。18.根据权利要求11-14中任一项所述的方法，其中引导所述激光束和所接收的光包括应用至少一个透镜来使所述至少一个激光束准直，并聚焦从所述扫描仪接收的所述光。19.根据权利要求11-14中任一项所述的方法，并且包括使用所述扫描仪来在扫描区域上方扫描所述光束轴和所述收集轴两者。20.根据权利要求19所述的方法，其中发出所述至少一个光束包括发出光脉冲，并且其中接收所述光包括测量所述脉冲往返于所述扫描区域中的对象的相应飞行时间。
【专利摘要】本发明公开了一种光电模块(130,148)，该光电模块包括光束发射器(104)和接收器(114)，该光束发射器沿光束轴发出至少一个光束，该接收器感测由模块沿该接收器的收集轴接收的光，该收集轴平行于模块内的光束轴。光束组合光学器件(142,150,170)引导光束和所接收的光，使得该光束轴与模块外部的收集轴对准。光束组合光学器件包括多个面，该多个面至少包括被配置用于内反射的第一面(144,160,172)和包括分束器(158)的第二面(146,151)，该分束器与光束轴和收集轴两者相交。
【IPC分类】G02B5/00
【公开号】CN105324688
【申请号】CN201480034451
【发明人】A·施庞特, B·科恩
【申请人】苹果公司
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2014年6月15日
【公告号】WO2014203139A1, WO2014203139A4