一种TOF深度传感模组和图像生成方法技术

本申请提供了一种TOF深度传感模组和图像生成方法。该TOF深度传感模组包括：激光光源、偏振过滤器件、光学元件、控制单元和接收单元，激光光源能够产生多种偏振态的光，偏振过滤器件位于激光光源和光学元件之间。其中，激光光源用于产生激光光束；偏振过滤器件用于对激光光束进行过滤，得到单一偏振态的光束；控制单元用于调整光学元件的双折射率参数得到调整后的双折射率参数；光学元件用于基于调整后的双折射率参数对单一偏振态的光束的方向进行调整，其中，在光学元件的双折射率不同时，光学元件能够将单一偏振态的光束调整到不同的方向。本申请实施例可以更加灵活的对周围环境和目标物体的深度或距离测量。

【技术实现步骤摘要】
一种TOF深度传感模组和图像生成方法
本申请涉及TOF
，并且更具体地，涉及一种TOF深度传感模组和图像生成方法。
技术介绍
飞行时间(timeofflight,TOF)技术是一种常用的深度或距离测量技术，其基本原理为通过发射端发出连续光或者脉冲光，当连续光或者脉冲光照射到待测物体后会发生反射，然后接收端接收待测物体的反射光。接下来，通过确定从发射端到接收端的光的飞行时间，就可以计算待测物体到TOF系统的距离或深度。传统的TOF深度传感模组一般是采用机械转动或振动部件带动光学结构(例如反射镜、透镜和棱镜等)或发射光源本身转动或振动的方式来改变激光光束的传播方向，以实现对目标物体的不同区域的扫描。但是这种TOF深度传感模组的尺寸较大，不太适合安装到一些空间有些的设备(例如，移动终端)中。同时，这种类型的TOF深度传感模组一般采用连续的扫描方式进行扫描，产生的扫描轨迹一般也是连续的，在对目标物体进行扫描时的灵活性较差，无法快速定位到感兴趣区域(regionofinterest，ROI)。
技术实现思路
本申请提供一种TOF深度传感模组和图像生成方法，以实现对目标物体的离散扫描，快速定位到感兴趣的扫描区域。第一方面，提供了一种TOF深度传感模组，该TOF深度传感模组包括激光光源、偏振过滤器件、光学元件、控制单元和接收单元，其中，激光光源能够产生多种偏振态的光，偏振过滤器件位于激光光源和光学元件之间；上述TOF深度传感模组中的各个模块或者单元的功能具体如下：激光光源用于产生激光光束；偏振过滤器件用于对激光光束进行过滤，得到单一偏振态的光束；控制单元用于调整光学元件的双折射率参数得到调整后的双折射率参数；光学元件用于基于调整后的双折射率参数对单一偏振态的光束的方向进行调整，其中，在光学元件的双折射率不同时，该光学元件能够将单一偏振态的光束调整到不同的方向；接收单元用于接收目标物体的反射光束。其中，上述单一偏振态为上述多种偏振态中的一种。上述多种偏振态可以包括线偏振、左旋圆偏振以及右旋圆偏振，上述单一偏振态可以是线偏振、左旋圆偏振以及右旋圆偏振中的任意一种。另外，上述光学元件的双折射率参数可控，在光学元件的双折射率不同时，光学元件能够将单一偏振态的光束调整到不同的方向。上述目标物体的反射光束是目标物体对出射光束进行反射得到的光束。本申请实施例中，由于光学元件的双折射率不同时能够将光束调整到不同的方向，因此，通过控制光学元件的双折射率参数，就能够调整光束的传播方向，从而实现了以非机械转动的方式对光束传播方向的调整，能够实现光束的离散扫描，可以更加灵活的对周围环境和目标物体的深度或距离测量。结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，上述控制单元还用于：根据激光光束对应的TOF，生成目标物体的深度图。上述激光光束对应的TOF具体可以是指激光光束对应的反射光束被接收单元接收的时刻与激光光源发出激光光束的时刻之间的时间差信息。其中，激光光束对应的反射光束具体可以是指激光光束经过偏振过滤器件、光学元件的处理后到达目标物体，并经过目标物体后反射后产生的光束。结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，上述光学元件包括：横向偏振控制片、横向液晶偏振光栅、纵向偏振控制片和纵向液晶偏振光栅。结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，在上述光学元件中，横向偏振控制片、横向液晶偏振光栅、纵向偏振控制片和纵向液晶偏振光栅与激光光源的距离依次变大。结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，在上述光学元件中，纵向偏振控制片、纵向液晶偏振光栅、横向偏振控制片和横向液晶偏振光栅与激光光源的距离依次变大。结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，上述TOF深度传感模组还包括：准直镜头，该准直镜头位于激光光源和偏振过滤器件之间，该准直镜头用于对激光光束进行准直处理；偏振过滤器件用于对准直镜头进行准直处理后的光束进行过滤，得到单一偏振态的光束。结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，上述准直镜头的通光孔径小于或者等于5mm。由于上述准直镜头的尺寸较小，因此，包含准直镜头的TOF深度传感模组比较容易被集成到终端设备中，能够在一定程度上减少在终端设备中占用的空间。结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，上述激光光束为单束准平行光，激光光束的发散角小于1°。结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，上述激光光源为垂直腔面发射激光器(verticalcavitysurfaceemittinglaser，VCSEL)。可选地，上述激光光源为法布里-珀罗激光器(可以简称为FP激光器)。与单个VCSEL相比，单个FP激光器可以实现更大的功率，同时电光转换效率也较VCSEL高，进而能够提高TOF深度传感模组的扫描效果。可选地，上述激光光源发射的激光光束的波长大于900nm。由于太阳光中大于900nm的光线的强度相对较弱，因此，当激光光束的波长大于900nm时有助于降低太阳光造成的干扰，进而能够提高TOF深度传感模组的扫描效果。可选地，上述激光光源发射的激光光束的波长为940nm或者1550nm。由于太阳光中940nm或者1550nm附近的光线的强度相对较弱，因此，当激光光束的波长为940nm或者1550nm时能够大大降低太阳光造成的干扰，进而能够提高TOF深度传感模组的扫描效果。结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，上述激光光源的发光面积小于或者等于5×5mm2。由于上述激光光源的尺寸较小，因此，包含激光光源的TOF深度传感模组比较容易被集成到终端设备中，能够在一定程度上减少在终端设备中占用的空间。结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，上述TOF深度传感模组的平均输出光功率小于800mw。当TOF深度传感模组的平均输出光功率小于或者等于800mw时，TOF深度传感模组的功耗较小，便于设置在终端设备等对功耗比较敏感的设备中。第二方面，提供一种图像生成方法，该图像生成方法应用于含有上述第一方面中的TOF深度传感模组的终端设备，该图像生成方法包括：控制激光光源产生激光光束；利用偏振过滤器件对激光光束进行过滤，得到单一偏振态的光束；控制光学元件在M个不同时刻分别为不同的双折射率参数，以得到M个不同方向的出射光束；利用接收单元接收M个反射光束；根据M个不同方向的出射光束对应的TOF，生成目标物体的深度图。其中，上述单一偏振态为多种偏振态中的一种。例如，上述多种偏振态可以包括线偏振、左旋圆偏振以及右旋圆偏振，上述单一偏振态可以是线偏振、左旋圆偏振以及右旋圆偏振中的任意一种。另外，上述光学元件的双折射率参数可控，在光学元件的双折射率不同时，光学元件能够将单一偏振态的光束调整到不同的方向。上述M为大于1的正整数。上述M个反射光束是目标物体对M个不同方向的出射光束进行反射得到的光束。上述M个不同方向的出射光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种TOF深度传感模组，其特征在于，所述TOF深度传感模组包括激光光源、偏振过滤器件、光学元件、控制单元和接收单元，其中，所述激光光源能够产生多种偏振态的光，所述偏振过滤器件位于所述激光光源和所述光学元件之间；/n所述激光光源用于产生激光光束；/n所述偏振过滤器件用于对所述激光光束进行过滤，得到单一偏振态的光束，所述单一偏振态为所述多种偏振态中的一种；/n所述控制单元用于调整所述光学元件的双折射率参数得到调整后的双折射率参数；/n所述光学元件用于基于所述调整后的双折射率参数对所述单一偏振态的光束的方向进行调整，得到出射光束，其中，在所述光学元件的双折射率不同时，所述光学元件能够将所述单一偏振态的光束调整到不同的方向；/n所述接收单元用于接收目标物体的反射光束，其中，所述目标物体的反射光束是所述目标物体对所述出射光束进行反射得到的光束。/n

【技术特征摘要】
1.一种TOF深度传感模组，其特征在于，所述TOF深度传感模组包括激光光源、偏振过滤器件、光学元件、控制单元和接收单元，其中，所述激光光源能够产生多种偏振态的光，所述偏振过滤器件位于所述激光光源和所述光学元件之间；
所述激光光源用于产生激光光束；
所述偏振过滤器件用于对所述激光光束进行过滤，得到单一偏振态的光束，所述单一偏振态为所述多种偏振态中的一种；
所述控制单元用于调整所述光学元件的双折射率参数得到调整后的双折射率参数；
所述光学元件用于基于所述调整后的双折射率参数对所述单一偏振态的光束的方向进行调整，得到出射光束，其中，在所述光学元件的双折射率不同时，所述光学元件能够将所述单一偏振态的光束调整到不同的方向；
所述接收单元用于接收目标物体的反射光束，其中，所述目标物体的反射光束是所述目标物体对所述出射光束进行反射得到的光束。


2.如权利要求1所述的TOF深度传感模组，其特征在于，所述控制单元还用于：
根据所述激光光束对应的TOF，生成目标物体的深度图。


3.如权利要求1或2所述的TOF深度传感模组，其特征在于，所述光学元件包括：横向偏振控制片、横向液晶偏振光栅、纵向偏振控制片和纵向液晶偏振光栅。


4.如权利要求3所述的TOF深度传感模组，其特征在于，所述横向偏振控制片、所述横向液晶偏振光栅、所述纵向偏振控制片和所述纵向液晶偏振光栅与所述激光光源的距离依次变大，或者，所述纵向偏振控制片、所述纵向液晶偏振光栅、所述横向偏振控制片和所述横向液晶偏振光栅与所述激光光源的距离依次变大。


5.如权利要求1-4中任一项所述的TOF深度传感模组，其特征在于，所述TOF深度传感模组还包括：
准直镜头，所述准直镜头位于所述激光光源和所述偏振过滤器件之间，所述准直镜头用于对所述激光光束进行准直处理；
所述偏振过滤器件用于对所述准直镜头进行准直处理后的光束进行过滤，得到所述单一偏振态的光束。


6.如权利要求5所述的TOF深度传感模组，其特征在于，所述准直镜头的通光孔径小于或者等于5mm。


7.如权利要求1-6中任一项所述的TOF深度传感模组，其特征在于，所述激光光束为单束准平行光，所述激光光束的发散角小于1°。


8.如权利要求1-6中任一项所述的TOF深度传感模组，其特征在于，所述激光光源为法布里-珀罗FP激光器。


9.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：高少锐，吴巨帅，郭帮辉，宋小刚，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44