光扩散系统技术方案

本申请提供了这样一种光扩散系统，该光扩散系统包括：光发射元件，其配置成发射光线；以及至少两个光扩散板，其配置成透射并逐级扩散从所述光发射元件发射的光线。其中，透射过所述至少两个光扩散板的光线在第一方向上的发散角度和在与所述第一方向垂直的第二方向上的发散角度中的至少一个大于120

【技术实现步骤摘要】
光扩散系统


[0001]本申请涉及一种光扩散系统，并且更具体地，涉及一种用于飞行时间原理(TOF)的具有大发散角的光扩散系统。

技术介绍

[0002]随着经济社会的日益发展，人们对于汽车的安全及智能化要求也越来越高。随着3D交互镜头在智能手机中的应用技术越来越成熟，众多3D交互识别技术正把目光投向汽车领域，例如将面部及手势识别等技术应用于车载领域。
[0003]其中，飞行时间原理(TOF)是最常用的面部及手势识别方案。常规的TOF方案是在车内前排顶灯位置处安装红外LED，利用红外LED发出扩散的光线，同时用TOF摄像头接收光线。但作为光发射单元的LED的带宽比较宽，在接收端容易引入杂光影响识别的准确性；此外，LED光的扩散角有限，很难将副驾驶所在范围包含在内。
[0004]垂直腔表面发射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL)是一种出光方向垂直与谐振腔表面的f-p激光器，近年来，其性价比已接近LED，甚至在某些方面更优于LED光源，是作为光发射单元的流行选择。

技术实现思路

[0005]本申请提供了可适用于车载系统的、可至少解决或部分解决现有技术中的上述至少一个缺点的光扩散系统，例如可使用于基于TOF的具有大发散角度的光扩散系统。
[0006]本申请提供了这样一种光扩散系统，该光扩散系统包括：光发射元件，其配置成发射光线；以及至少两个光扩散板，其配置成透射并逐级扩散从所述光发射元件发射的光线。其中，透射过所述至少两个光扩散板的光线在第一方向上的发散角度和在与所述第一方向垂直的第二方向上的发散角度中的至少一个大于120
°
。
[0007]在一个实施方式中，所述至少两个光扩散板具有彼此完全相同的结构。
[0008]在一个实施方式中，所述至少两个光扩散板具有彼此不同的结构。
[0009]在一个实施方式中，所述至少两个光扩散板设置成微透镜阵列结构和衍射光学元件中的至少一种。
[0010]在一个实施方式中，所述微透镜阵列结构包括布置成矩阵形式的多个微透镜单元。
[0011]在一个实施方式中，透射过所述至少两个光扩散板的光线的发散角度通过调整所述多个微透镜单元的在所述第一方向和所述第二方向上的宽度及其面型特征而被改变。
[0012]在一个实施方式中，透射过所述至少两个光扩散板的光线的发散角度还通过调整所述至少两个光扩散板中相邻的光扩散板之间的间隔距离而被改变。
[0013]在一个实施方式中，所述光发射元件配置成发射红外光。
[0014]在一个实施方式中，所述光发射元件为发射红外光斑的垂直腔表面发射激光器。
[0015]在一个实施方式中，所述红外光斑在所述第一方向和所述第二方向上的发散角度
均小于15
°
。
[0016]在一个实施方式中，所述至少两个光扩散板设置为平坦面板，或弧形面板，或二者的组合。
[0017]在一个实施方式中，所述光扩散系统还包括用于改善透光性的增透膜。
[0018]在一个实施方式中，所述光扩散系统还包括一个或多个基板，所述基板设置在所述至少两个光扩散板中的一个或多个处，以对所述光扩散板进行支承和固定。
[0019]在一个实施方式中，所述基板具有高的红外线透射性。
[0020]通过对光扩散板中所包括的多个微透镜单元的尺寸、面型、排列方式以及扩散板的间距等参数进行合理配置，本申请提供的光扩散系统可满足以下至少一个有益效果：(1)在第一方向和第二方向中的至少一个方向上实现大于120
°
的超大光线发散范围；2)在应用于基于TOF的面部及手势识别中时，可以实现包括副驾驶员区域在内的更大的探测范围；3)与垂直腔表面发射激光器(VCSEL)结合使用，能够对车内的部分范围执行精确探测，满足高精度探测的需求。
附图说明
[0021]结合附图，通过以下非限制性实施方式的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将变得更加明显。在附图中：
[0022]图1A和图1B示出了根据本申请的第一实施方式的光扩散系统的分别沿着第一方向x和第二方向y截取的示意性剖视图；
[0023]图2A和图2B分别示出了根据本申请的第一实施方式的第一光扩散板和第二光扩散板的一部分的灰度图；
[0024]图3示出了根据本申请的第一实施方式的经过第一光扩散板和第二光扩散板扩散的光线的扩散光场图；
[0025]图4示出了根据本申请的第二实施方式的光扩散系统的沿着第一方向x截取的示意性剖视图；
[0026]图5A和图5B分别示出了根据本申请的第二实施方式的第一光扩散板和第二光扩散板的一部分的灰度图；
[0027]图6示出了根据本申请的第二实施方式的经过第一光扩散板和第二光扩散板扩散的光线的扩散光场图；
[0028]图7示出了根据本申请的第三实施方式的光扩散系统的沿着第一方向x截取的示意性剖视图；
[0029]图8示出了根据本申请的第三实施方式的经过第一光扩散板、第二光扩散板和第三光扩散板扩散的光线的扩散光场图；
[0030]图9示出了根据本申请的第四实施方式的光扩散系统的示意性剖视图；以及
[0031]图10示出了根据本申请的第五实施方式的光扩散系统的示意性剖视图。
具体实施方式
[0032]为了更好地理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请
特指扩散板对入射至其上的光线的发散能力。
[0042]首先，将结合图1A至图3对本申请的第一实施方式进行详细描述。
[0043]图1A和图1B示出了根据本申请的第一实施方式的光扩散系统10的分别沿着第一方向x和第二方向y截取的示意性剖视图。图2A和图2B分别示出了根据本申请的第一实施方式的第一光扩散板和第二光扩散板的一部分的灰度图。
[0044]在附图中，限定了第一方向x、第二方向y和第三方向z。在平面中，第一方向x可以垂直于第二方向y。第三方向z可以垂直于由第一方向x和第二方向y限定的平面。在以下描述中，第三方向z可以指扩散板的出射表面的法线方向。
[0045]另外，在本文中，措辞“发散角”定义为具有扩散光场中心强度值的一半的光线之间所成的角度。措辞“在第一方向上的发散角度”可以指的是在沿着第一方向(例如，x轴方向)截取的剖视图中，发射/出射的光束中具有扩散光场中心强度值的一半的光线之间所成的角度(该角度小于180
°
)。类似地，措辞“在第二方向上的发散角度”可以指的是在沿着第二方向(例如，y轴方向)截取的剖视图中，发射/出射的光束中具有扩散光场中心强度值的一半的光线之间所成的角度(该角度小于180
°
)。应注意的是，在本文所示出的所有附图中，所示出的发散角度仅是为便于描述而绘制的简化的示意性图示，并不表示真实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.光扩散系统，包括：光发射元件，其配置成发射光线；以及至少两个光扩散板，其配置成透射并逐级扩散从所述光发射元件发射的光线，其中，透射过所述至少两个光扩散板的光线在第一方向上的发散角度和在与所述第一方向垂直的第二方向上的发散角度中的至少一个大于120
°
。2.根据权利要求1所述的光扩散系统，其中，所述至少两个光扩散板具有彼此完全相同的结构。3.根据权利要求1所述的光扩散系统，其中，所述至少两个光扩散板具有彼此不同的结构。4.根据权利要求1所述的光扩散系统，其中，所述至少两个光扩散板设置成微透镜阵列结构和衍射光学元件中的至少一种。5.根据权利要求4所述的光扩散系统，其中，所述微透镜阵列结构包括布置成矩阵形式的多个微透镜单元。6.根据权利要求5所述的光扩散系统，其中，透射过所述至少两个光扩散板的光线的发散角度通过调整所述多个微透...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴尚亮，陈俊逸，谢前森，
申请(专利权)人：宁波舜宇车载光学技术有限公司，
类型：发明
国别省市：