成像装置及成像方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种成像装置，包括光发射器、光学绕射片、一对楔形棱镜、旋转单元、光接收器及处理单元。光发射器发射光束。光学绕射片位于光发射器的光通道上，并转换光束为多个绕射光，其中多个绕射光形成第一光斑。此对楔形棱镜位于光通道上，并调整第一光斑的射出方向。旋转单元连接此对楔形棱镜，使此对楔形棱镜彼此相对旋转，使第一光斑依序藉由调整后的射出方向以多个角度射出。光接收器依序接收对应多个角度的多个第一光斑反射回来的多个第二光斑。处理单元连接光接收器，并分别根据多个第二光斑产生多个光斑信息并将多个光斑信息处理为影像信息。

【技术实现步骤摘要】
成像装置及成像方法
本专利技术涉及一种成像装置及成像方法，特别是关于一种利用棱镜及飞行时间(TimeofFlight,TOF)技术的成像装置和成像方法。
技术介绍
近年来由于使用者对于摄影需求逐渐提高，随着半导体快速的发展，成像配置要求较高精度的环境识别及定位。然而，传统的二维影像检测方式不符合现今一些应用的需求，这些应用需要利用三维(3D)测量得到较高的精度及准确度。并且，在各种三维测量技术中，非接触式的光学测量是最常应用技术。一般而言，收集物体的立体信息的方法分为接触式和非接触式测量。二者是以是否接触被测物体来进行区分。并且，由于接触式测量需要藉由探头在物件表面移动，不但探测装置的大小受到限制，其探头亦容易伤害被测物体。目前在各种三维测量的技术中，以利用光学原理的非接触测量为最常应用的技术。光学三维测量技术可以分为被动及主动测量两种方式，前者(即被动测量)如双目立体测量(stereomatching)，后者(即主动测量)如飞行时间(TimeofFlight,TOF)。飞行时间是一种三维主动式光学测距的技术。其测量原理是以仪器向待测物体主动发出光，并于接收由待测物体反射回来的反射光后，计算发射出光与接受到反射光后的相位差或时间差，并由相位差或时间差估算光源的全部运动时间，得到仪器与待测物体的距离或深度信息。
技术实现思路
然而，采用TOF技术的成像装置的拍摄解析度较差及/或拍摄范围较小。有鉴于此，本专利技术提供一种成像装置及成像方法，藉以解决拍摄解析度较差及或拍摄范围较小的问题。在一些实施例中，一种成像装置包括光发射器、光学绕射片、一对楔形棱镜、旋转单元、光接收器以及处理单元。光发射器发射光束。光学绕射片位于光发射器的光通道上。光学绕射转换光束为多个绕射光，其中多个绕射光形成第一光斑。此对楔形棱镜位于光通道上。此对楔形棱镜调整第一光斑的射出方向。旋转单元连接此对楔形棱镜。旋转单元使此对楔形棱镜彼此相对旋转，使第一光斑依序藉由调整后的射出方向以多个角度射出。光接收器依序接收对应多个角度的多个第一光斑反射回来的多个第二光斑。处理单元连接光接收器。处理单元分别根据多个第二光斑产生多个光斑信息并将多个光斑信息处理为影像信息。在一些实施例中，一种成像方法包括发射光束、转换光束为多个绕射光，其中多个绕射光形成第一光斑、调整第一光斑的射出方向，使第一光斑依序藉由调整后的射出方向以多个角度射出、依序接收对应多个角度的多个第一光斑反射回来的多个第二光斑、根据多个第二光斑产生多个光斑信息，以及处理多个光斑信息为一影像信息。综合上述，本专利技术提供一些实施例的成像装置及成像方法，其能藉由旋转一对楔形棱镜来改变光斑的投射方向，藉以达到更广的照射范围或更细的光斑分布，进而改善拍摄范围(即改善视角限制)或拍摄解析度。因此，其可提供较小体积的成像装置及降低成像装置的制造成本。附图说明图1是本专利技术一些实施例的成像装置的示意图；图2A是本专利技术一些实施例的成像装置于第一时间点的使用状态示意图；图2B是图2A的多个反射点示意图；图3A是成像装置于第二时间点的使用状态示意图；图3B是图3A的多个反射点示意图；图4A是成像装置于第三时间点的使用状态示意图；图4B是图4A的多个反射点示意图；图5A是成像装置于第四时间点的使用状态示意图；图5B是图5A的多个反射点示意图；图6A是本专利技术一些实施例的第一时间点的反射光信息a组成的第一组光斑信息示意图；图6B是本专利技术一些实施例的第二时间点的反射光信息b组成的第二组光斑信息示意图；图6C是本专利技术一些实施例的第三时间点的反射光信息c组成的第三组光斑信息示意图；图6D是本专利技术一些实施例的第四时间点的反射光信息d组成的第四组光斑信息示意图；图6E是本专利技术一些实施例的相邻且不重叠的多个光斑信息组成的影像信息；图7A是本专利技术另一些实施例的第一时间点的反射光信息a组成的第一组光斑信息示意图；图7B是本专利技术另一些实施例的第二时间点的反射光信息b组成的第二组光斑信息示意图；图7C是本专利技术另一些实施例的第三时间点的反射光信息c组成的第三组光斑信息示意图；图7D是本专利技术另一些实施例的第四时间点的反射光信息d组成的第四组光斑信息示意图；图7E是本专利技术另一些实施例的相邻且重叠的多个光斑信息组成的影像信息；图8A是本专利技术一些实施例的一光斑信息；图8B是本专利技术一些实施例的另一光斑信息；图8C是本专利技术一些实施例的相邻且重叠的二光斑信息；图9是本专利技术一些实施例的成像方法的流程图；以及图10是图9中步骤S100的流程图。其中，附图标记：1:成像装置10:反射光信息15:光斑信息15a:第一组光斑信息15b:第二组光斑信息15c:第三组光斑信息15d:第四组光斑信息20:影像信息100:光发射器200:光学绕射片150:准直镜300:一对楔形棱镜300a:楔形棱镜300b:楔形棱镜350:旋转单元400:光接收器500:处理单元550:驱动电路600:光通道700:物体710:反射点a:反射光信息b:反射光信息c:反射光信息d:反射光信息具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述，但不作为对本专利技术的限定。请参阅图1。在一些实施例中，成像装置1包括光发射器100、光学绕射片200、一对楔形棱镜300、旋转单元350、光接收器400及处理单元500。旋转单元350连接此对楔形棱镜300。处理单元500连接光接收器400。光学绕射片200及一对楔形棱镜300位于光发射器100的光通道600上。换言之，光学绕射片200位于光发射器100的输出光轴上。请参阅图1及图9，在一些实施例中，光发射器100发射光束(步骤S100)。光发射器100可以为但不限于激光发射器或高亮度发光二极管(高亮度LED)。光束可以为但不限于任何激光光源或由高亮度LED搭配反射镜与集束光学元件等以形成类似激光效果的光束。在一示范例中，光束为垂直腔面发射激光(Vertical-CavitySurface-EmittingLaser，VCSEL)所发射的激光。接着，光学绕射片200将光束转换为多个绕射光(步骤S200)。于此，多个绕射光形成第一光斑，所述第一光斑例如但不限于矩阵分布的光束，且这些光束投射在一平面上会对应形成矩阵分布的光斑(或光点)。在一些示范例中，上述光学绕射片200为光学绕射元件(DiffractiveOpticalElements,DOE)。接续步骤S200，第一光斑通过一对楔形棱镜300，且此对楔形棱镜300用以调整第一光斑的射出方向，使第一光斑依序藉由调整后的射本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种成像装置，其特征在于，包括：/n光发射器，发射光束；/n光学绕射片，位于该光发射器的光通道上，转换该光束为多个绕射光，其中该多个绕射光形成第一光斑；/n一对楔形棱镜，位于该光通道上，调整该第一光斑的射出方向；/n旋转单元，连接该对楔形棱镜，使该对楔形棱镜彼此相对旋转，使该第一光斑依序藉由调整后的射出方向以多个角度射出；/n光接收器，依序接收对应该多个角度的该多个第一光斑反射回来的多个第二光斑；以及/n处理单元，连接该光接收器，分别根据该多个第二光斑产生多个光斑信息并将该多个光斑信息处理为影像信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种成像装置，其特征在于，包括：
光发射器，发射光束；
光学绕射片，位于该光发射器的光通道上，转换该光束为多个绕射光，其中该多个绕射光形成第一光斑；
一对楔形棱镜，位于该光通道上，调整该第一光斑的射出方向；
旋转单元，连接该对楔形棱镜，使该对楔形棱镜彼此相对旋转，使该第一光斑依序藉由调整后的射出方向以多个角度射出；
光接收器，依序接收对应该多个角度的该多个第一光斑反射回来的多个第二光斑；以及
处理单元，连接该光接收器，分别根据该多个第二光斑产生多个光斑信息并将该多个光斑信息处理为影像信息。


2.如权利要求1所述的成像装置，其特征在于，该处理单元依据各该光斑信息进行飞行时间的运算以产生对应的该影像信息。


3.如权利要求1所述的成像装置，其特征在于，该第一光斑以该多个角度之一照射至物体的表面上形成多个反射点，该多个反射点反射回来的多个反射光形成对应的该多个第二光斑之一，其中各该光斑信息包括多个反射光信息。


4.如权利要求3所述的成像装置，其特征在于，该影像信息由相邻且重叠的该多个光斑信息组成，且该多个光斑信息的该多个反射光信息彼此未重叠。


5.如权利要求3所述的成像装置，其特征在于，该影像信息由相邻且不重叠的该多个光斑信息组成。


6.如权利要求1所述的成像装置，其特征在于，更包括准直镜，该准直镜位于该光发射器及该光学绕射片之间。


7.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏冠杰，颜士杰，
申请(专利权)人：广州立景创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44