透镜系统、投影模组及深度相机技术方案

本实用新型专利技术提供一种透镜系统、投影模组及深度相机，透镜系统沿光束出射的方向包括：第一透镜，具有负光焦度，所述第一透镜朝向所述投影侧的表面为凸面，所述第一透镜朝向所述光源的表面为凹面，所述第一透镜是塑料透镜或玻璃透镜；第二透镜，具有正光焦度，所述第二透镜朝向所述投影侧的表面为凸面，所述第二透镜朝向所述光源的表面为凹面，所述第二透镜是塑料透镜或玻璃透镜。通过第一透镜、第二透镜组成的透镜系统降低畸变和像散，从而良好的校正像差；第一透镜、第二透镜均采用塑胶透镜，可以做到更小、更轻，有效减小透镜系统的体积和重量，尤其适用于温差变化不大的模组中，相对于玻璃透镜成本更低，进一步降低投影模组和深度相机的成本。

【技术实现步骤摘要】
透镜系统、投影模组及深度相机
本技术涉及光学及电子
，尤其涉及一种透镜系统、投影模组及深度相机。
技术介绍
现有的光学透镜常被应用于相机、投影仪等电子设备中，特别对于消费级的电子设备如手机、电脑等，光学透镜往往即要体积小，又要成本低、性能稳定，因此设计上有较高的难度。近年来，随着消费级3D成像电子设备，如结构光深度相机的发展，光学透镜将会越来越广泛地被应用。结构光深度相机的关键部件之一是结构光投影模组，模组通过光源发出的光经透镜系统、衍射光学元件(DOE)后向外发射出图案化的结构光，如随机散斑图案，随机散斑图案随后被用来生成深度图像。随机散斑图案的诸多特性，如对比度、图案密度等都会受到透镜系统的影响，另外透镜系统的温度适应性将决定了随机散斑图案的质量稳定性，会直接决定该深度相机是否能输出稳定的深度图像。已有技术中，投影模组中的透镜系统往往温度适应性差、成像或投影性能低，不利于量产及普及。
技术实现思路
本技术为了解决现有的问题，提供一种透镜系统、投影模组及深度相机。为了解决上述问题，本技术采用的技术方案如下所述：一种透镜系统，沿光束出射的方向包括：第一透镜，具有负光焦度，所述第一透镜朝向所述投影侧的表面为凸面，所述第一透镜朝向所述光源的表面为凹面，所述第一透镜是塑料透镜或玻璃透镜；第二透镜，具有正光焦度，所述第二透镜朝向所述投影侧的表面为凸面，所述第二透镜朝向所述光源的表面为凹面，所述第二透镜是塑料透镜或玻璃透镜。在本技术的一种实施例中，所述第一透镜和所述第二透镜满足如下条件：0.42<r1/r2<0.62，-0.35<f1/f<-2.5，1.25<f2/f<1.45，4.0<f12<5.0，1.53<Nd<1.96，其中，f表示透镜系统的有效焦距；f1表示所述第一透镜的有效焦距；f2表示所述第二透镜的有效焦距；r1表示所述第一透镜沿光束出射方向的第一个面的曲率半径；r2表示所述第一透镜沿光束出射方向的第二个面的曲率半径；f12表示所述第一透镜、所述第二透镜的组合焦距；Nd表示所述第一透镜和所述第二透镜的材料在d-line的折射率。在本技术的又一种实施例中，所述第一透镜和所述第二透镜的表面参数如下：表面曲率半径(R)圆锥系数(K)厚度/距离折射率(Nd)阿贝数(Vd)物面无穷大0.0000.175S1-0.554501.6423.5S2-1.04960S3-3.494301.6423.5S4-1.72850Stop无穷大0.000INF像面无穷大0.0000.000其中，S1为所述第一透镜沿光束出射方向的第一个面，S2为所述第一透镜沿光束出射方向的第二个面，S3为所述第二透镜沿光束出射方向的第一个面，S4为所述第二透镜沿光束出射方向的第二个面。在本技术的再一种实施例中，所述第一透镜和所述第二透镜均为非球面透镜。所述第一透镜和所述第二透镜的非球面参数如下：其中，S1为所述第一透镜沿光束出射方向的第一个面，S2为所述第一透镜沿光束出射方向的第二个面，S3为所述第二透镜沿光束出射方向的第一个面，S4为所述第二透镜沿光束出射方向的第二个面。在本技术的又一种实施例中，还包括孔径光阑，所述孔径光阑设置于所述第二透镜沿光束出射方向的一侧。本技术还提供一种投影模组，包括如上任一所述的透镜系统。在本技术的一种实施例中，还包括光源，所述光源是可见光或不可见光。所述光源是边发射激光发射器或垂直腔面激光发射器。本技术又提供一种深度相机，包括如上任一所述的投影模组。本技术的有益效果为：提供一种透镜系统、投影模组及深度相机，通过设置第一透镜、第二透镜组成的透镜系统降低畸变和像散，从而良好的校正像差；第一透镜、第二透镜可以均采用塑胶透镜，由于塑胶透镜可以做到更小、更轻，有效减小透镜系统的体积和重量；第一透镜和第二透镜均采用塑胶透镜，尤其适用于温差变化不大的模组中，相对于玻璃透镜成本更低，可以进一步降低投影模组和深度相机的成本，利于量产；对于温差变化较大的模组，第一透镜和/或第二透镜采用受温度影响小的玻璃材质的透镜，提高热稳定性。附图说明图1是本技术实施例中结构光深度相机的示意图。图2是本技术实施例中投影模组的结构示意图。图3是本技术实施例中透镜系统的调制解调函数的示意图。图4是本技术实施例中透镜系统的像散曲线示意图。图5是本技术实施例中透镜系统的畸变示意图。图6是本技术实施例中透镜系统的视场相对照度的示意图。其中，10-投影模组，20-采集模组，30-处理器，101-光源，102-透镜系统，103-图案生成器，201-图像传感器，202-滤光片，203-透镜组，1021-第一透镜，1022-第二透镜。具体实施方式下面结合附图通过具体实施例对本技术进行详细的介绍，以使更好的理解本技术，但下述实施例并不限制本技术范围。另外，需要说明的是，下述实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本技术的基本构思，附图中仅显示与本技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形状、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。本技术提出一种透镜系统、投影模组以及深度相机，在后面的说明中将重点对透镜系统、结构光投影模组及其深度相机为例进行说明，但并不意味着这种透镜系统仅能应用在结构光投影模组及深度相机中，任何其他装置中凡是直接或间接利用该方案都应被包含在本技术的保护范围内。图1根据本技术一个实施例的结构光深度相机的示意图。深度相机主要组成部件有投影模组10、采集模组20、以及处理器30，在一些深度相机中还配备了彩色相机模组。投影模组10、采集模组20一般以一定的基线距离安装在支架上。其中投影模组10用于向目标空间中投射经编码的结构光图案，采集模组20采集到该结构光图案后通过处理器30的处理从而得到目标空间的深度图像。在一个实施例中，结构光图像为红外激光散斑图案，图案具有颗粒分布相对均匀但局部不相关性很高的特征，这里的局部不相关性指的是图案中各个子区域都具有较高的唯一性，采集模组20为对应的红外相机。利用处理器获取深度图像具体是指接收到由采集模组采集到的散斑图案后，通过计算散斑图案与参考散斑图案之间的偏离本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种透镜系统，其特征在于，沿光束出射的方向包括：/n第一透镜，具有负光焦度，所述第一透镜朝向投影侧的表面为凸面，所述第一透镜朝向光源的表面为凹面，所述第一透镜是塑料透镜或玻璃透镜；/n第二透镜，具有正光焦度，所述第二透镜朝向投影侧的表面为凸面，所述第二透镜朝向光源的表面为凹面，所述第二透镜是塑料透镜或玻璃透镜。/n

【技术特征摘要】
1.一种透镜系统，其特征在于，沿光束出射的方向包括：
第一透镜，具有负光焦度，所述第一透镜朝向投影侧的表面为凸面，所述第一透镜朝向光源的表面为凹面，所述第一透镜是塑料透镜或玻璃透镜；
第二透镜，具有正光焦度，所述第二透镜朝向投影侧的表面为凸面，所述第二透镜朝向光源的表面为凹面，所述第二透镜是塑料透镜或玻璃透镜。


2.如权利要求1所述的透镜系统，其特征在于，所述第一透镜和所述第二透镜满足如下条件：
0.42<r1/r2<0.62
-0.35<f1/f<-2.5
1.25<f2/f<1.45
4.0<f12<5.0
1.53<Nd<1.96
其中，f表示透镜系统的有效焦距；f1表示所述第一透镜的有效焦距；f2表示所述第二透镜的有效焦距；r1表示所述第一透镜沿光束出射方向的第一个面的曲率半径；r2表示所述第一透镜沿光束出射方向的第二个面的曲率半径；f12表示所述第一透镜、所述第二透镜的组合焦距；Nd表示所述第一透镜和所述第二透镜的材料在d-line的折射率。


3.如权利要求2所述的透镜系统，其特征在于，所述第一透镜和所述第二透镜的表面参数如下：












表面
曲率半径(R)
圆锥系数(K)
厚度/距离
折射率(Nd)
阿贝数(Vd)


物面
无穷大
0.000
0.175




S1
-0.5545
0

1.64
23.5


S2
-1.0496
0

【专利技术属性】
技术研发人员：黄杰凡，
申请(专利权)人：深圳奥比中光科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44