光处理组件、ToF发射装置以及ToF深度信息探测器制造方法及图纸

一种光处理组件、ToF发射装置以及ToF深度信息探测器。该光处理组件适于一发射光源，其中该发射光源用于发射一探测光至一目标视场，其中该发射光源包括多个光源单元，并且各该光源单元被按照预定的时序点亮。该光处理组件包括：至少一光整形器，其中该至少一光整形器被配置，用于对该发射光源的各个该光源单元发射的探测光进行光束整形，以收窄该探测光的发散角度，并将各个该探测光的中心传播方向导向分区预设的中心角度；和一匀光器，其中该匀光器被配置，用于匀化各个该光源单元发射的该探测光，并向外投射该探测光形成一目标视场区间，其中该匀光器的匀光角用于调整该探测光的照射范围，以在该目标视场内形成连续均匀的照明区域。

【技术实现步骤摘要】
光处理组件、ToF发射装置以及ToF深度信息探测器
本专利技术涉及三维传感
，尤其涉及一光处理组件、ToF发射装置以及ToF深度信息探测器。
技术介绍
目前，在三维传感技术的主流方案中，ToF(Timeofflight，飞行时间)依靠体积小、误差低、直接输出深度数据与抗干扰性强等优势受到诸如智能手机等行业的广泛关注和应用。从技术实现方式来分，ToF有两种，一是直接测距dToF，即通过发射、接收光并测量光子飞行时间从而确定距离；二是市面上很成熟的非直接测距iToF，即通过测量发射波形和接收波形间的相位差换算飞行时间从而确定距离。其中，dToF通过对光进行高频调制之后再进行发射，脉冲重频非常高，脉宽能达到ns～ps量级，能够在极短的时间内获得很高的单脉冲能量，在保持电源低功耗的同时还能够增加信噪比，能够实现较远的探测距离，减少环境光对测距精度的影响，降低了对检测器件的灵敏度和信噪比的要求。同时dToF高频率，窄脉宽的特性使其平均能量很小，能够保证人眼安全。另外，dToF直接通过测量光子飞行时间确定距离，无需换算，能进一步节省算力，快速响应。由于ToF的感测能力和特有优势还可以支持各种功能，在计算机、家用电器和工业自动化、服务机器人、无人机、物联网等领域，都有广阔的应用前景。ToF技术除了应用在手机上之外，也在VR/AR手势交互、汽车电子ADAS、安防监控以及新零售等多个领域都开始大显身手，应用前景十分广阔。与此同时，智能终端的信息需求也对ToF装置的信息获取能力提高了要求，而现有的ToF装置在能耗、探测范围、探测深度等方面还存在较大的缺陷。现有技术的ToF装置的发射装置的光能利用率较低，导致ToF装置能够获取的真实有效的数据较少，从而使得ToF装置存在数据准确性不高，探测范围小等问题。
技术实现思路
本专利技术的一个主要优势在于提供一光处理组件、ToF发射装置以及ToF深度信息探测器，其中所述ToF发射装置划分目标区域为多个分区，并周期性地探测各分区的深度信息，有利于提高所述ToF发射装置的探测性能。本专利技术的另一个优势在于提供一光处理组件、ToF发射装置以及ToF深度信息探测器，其中，在本专利技术的一实施例中，所述ToF发射装置通过分区检测的方式探测各分区的深度信息，有利于扩大所述ToF发射装置的探测范围和/或探测深度。本专利技术的另一个优势在于提供一光处理组件、ToF发射装置以及ToF深度信息探测器，其中，在本专利技术的一实施例中，所述光处理组件中匀光器的匀光角能够调整探测光的照射范围，以在目标视场内形成连续均匀的照明区域，有助于提高所述ToF深度信息探测器的探测精度和探测质量。本专利技术的另一个优势在于提供一光处理组件、ToF发射装置以及ToF深度信息探测器，其中，在本专利技术的一实施例中，所述ToF发射装置能够在较低功耗的情况下实现较远距离的探测。本专利技术的另一个优势在于提供一光处理组件、ToF发射装置以及ToF深度信息探测器，其中，在本专利技术的一实施例中，所述光处理组件、ToF发射装置以及ToF深度信息探测器可被应用在智能手机中，以满足日趋多样化的应用对后置和前置三维深度信息探测的需求。本专利技术的另一个优势在于提供一光处理组件、ToF发射装置以及ToF深度信息探测器，其中，在本专利技术的一实施例中，所述光处理组件、ToF发射装置以及ToF深度信息探测器可被应用在VR/AR中，以满足不断提升的对动作捕捉和识别，以及对环境感知和建模的需求。本专利技术的另一个优势在于提供一光处理组件、ToF发射装置以及ToF深度信息探测器，其中，在本专利技术的一实施例中，所述光处理组件、ToF发射装置以及ToF深度信息探测器的感测能力和特有优势支持各种功能，包括各种创新用户界面的手势感测或接近检测，在计算机、家用电器和工业自动化、服务机器人、无人机、物联网等领域，都有广阔的应用前景。本专利技术的另一个优势在于提供一光处理组件、ToF发射装置以及ToF深度信息探测器，其中，在本专利技术的一实施例中，所述TOF发射装置包括一光整形器，其中所述光整形器收窄发射光源各分区在指定方向的发散角度，并将该分区光束的中心传播方向导向分区预设中心角度，有利于提高光能利用率。本专利技术的另一个优势在于提供一光处理组件、ToF发射装置以及ToF深度信息探测器，其中，在本专利技术的一实施例中，所述TOF发射装置的光整形器和匀光器为一体式结构，有利于缩小所述TOF发射装置的体积，降低装调难度。本专利技术的其它优势和特点通过下述的详细说明得以充分体现并可通过所附权利要求中特地指出的手段和装置的组合得以实现。依本专利技术的一个方面，能够实现前述目的和其他目的和优势的本专利技术的一光处理组件，适于一发射光源，其中所述发射光源用于发射一探测光至一目标视场，其中所述发射光源包括多个光源单元，并且各所述光源单元被按照预定的时序点亮，其中所述光处理组件包括：至少一光整形器，其中所述至少一光整形器被配置，用于对所述发射光源的各个所述光源单元发射的探测光进行光束整形，以收窄该探测光的发散角度，并将各个该探测光的中心传播方向导向分区预设的中心角度；和一匀光器，其中所述匀光器被配置，用于匀化各个所述光源单元发射的该探测光，并向外投射该探测光形成一目标视场区间，其中所述匀光器的匀光角用于调整该探测光的照射范围，以在所述目标视场内形成连续均匀的照明区域。根据本专利技术的一实施例，所述匀光器包括多个匀光单元，其中各所述匀光单元用于匀化对应的所述光源单元所发射的该探测光。根据本专利技术的一实施例，所述匀光器的所述匀光单元的匀光角等于第一角度与第二角度之差，其中所述第一角度为相邻的所述光源单元发出的探测光在经过所述光处理组件处理后形成的相邻照明区域之间不产生间隙所需的最小照明角度；其中所述第二角度为所述光源单元发出的探测光仅经过所述光整形器的整形后形成的照明角度。根据本专利技术的一实施例，所述匀光器的所述匀光单元的匀光角满足以下关系：其中，θH和θV分别表示所述匀光器的各个匀光单元在第一方向和第二方向上的匀光角；Nx和Ny分别为所述发射光源的所述光源单元在第一方向和第二方向上的数量；W和H分别为所述发射光源的所述光源单元在第一方向和第二方向上的尺寸；x和y分别为相邻的所述光源单元在第一方向和第二方向上的间隔距离；FOVH和FOVV分别为在第一方向和第二方向上的总视场角；i和j分别为所述光源单元在第一方向和第二方向上的分区序号。根据本专利技术的一实施例，所述光整形器的焦距满足以下关系：其中，Nx和Ny分别为所述发射光源的所述光源单元在第一方向和第二方向上的数量；W和H分别为所述发射光源的所述光源单元在第一方向和第二方向上的尺寸；x和y分别为相邻的所述光源单元在第一方向和第二方向上的间隔距离；FOVH和FOVV分别为在第一方向和第二方向上的总视场角。根据本专利技术的一实施例，所述匀光器包括一整片匀光片，以用于匀化所述发射光源所发射的所有探测光。根据本专利技术的一实施例，所述光整本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.光处理方法，其特征在于，包括步骤：/n通过至少一光整形器，对经由发射光源的各个光源单元发射的探测光进行光束整形，以收窄该探测光的发散角度，并将各个该探测光的中心传播方向导向分区预设的中心角度；和/n通过一匀光器，匀化经由各个该光源单元发射的该探测光，并调整该探测光的照射范围，以在目标视场内形成连续均匀的照明区间。/n

【技术特征摘要】
1.光处理方法，其特征在于，包括步骤：
通过至少一光整形器，对经由发射光源的各个光源单元发射的探测光进行光束整形，以收窄该探测光的发散角度，并将各个该探测光的中心传播方向导向分区预设的中心角度；和
通过一匀光器，匀化经由各个该光源单元发射的该探测光，并调整该探测光的照射范围，以在目标视场内形成连续均匀的照明区间。


2.如权利要求1所述的光处理方法，其中，该发射光源的各个该光源单元按照预定的时序点亮，使得各个该光源单元按照预定的时序发射该探测光，并且被处理后的该探测光所形成的目标视场区间组合成该目标视场。


3.如权利要求1所述的光处理方法，其中，该匀光器是基于自身表面的微结构对光的折射作用来进行匀光，并通过改变微结构的形状和排布来调整匀光角度、光场的空间和能量分布。


4.如权利要求3所述的光处理方法，其中，设置该光整形器于该匀光器的光入射方向，以通过该光整形器对经由该发射光源投射至该匀光器的探测光进行光场预整形。


5.如权利要求3所述的光处理方法，其中，设置该光整形器于该匀光器的光出射方向，以通过该光整形器将经由该匀光器匀化的该发射光源各分区光束导向对应的角度范围。


6.如权利要求1至5中任一所述的光处理方法，其中，该匀光器包括多个匀光单元，其中各该匀光单元用于匀化对应的该光源单元所发射的该探测光，其中该匀光器的该匀光单元的匀光角满足以下关系：






其中，θH和θV分别表示该匀光器的各个匀光单元在第一方向和第二方向上的匀光角；Nx和Ny分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟玉凰，黄河，楼歆晔，郑旭君，林涛，
申请(专利权)人：上海鲲游光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31