一种透镜、景深传感器、景深测量系统及透镜的制作方法技术方案

本公开提供一种透镜、景深传感器、景深测量系统及透镜的制作方法，所述透镜包括至少一个透镜单元，其特征在于，所述透镜单元包括衬底基板，在所述衬底基板上设置第一电极和第二电极，在所述第一电极和所述第二电极之间以阵列方式设置多个介质体，围绕所述介质体填充电光材料，所述介质体在沿与所述衬底基板平行方向的截面尺寸根据在所述透镜单元中的位置而变化。本公开实施例利用透镜的任意波前调控能力，通过结合例如液晶分子等电光材料实现透射率变化的动态调制的，可以同时捕获不同的景深特征的表面结构的景深信息并且不需要对光学系统进行物理修改，从而实现对任意形状物体以及图像的精确快速检测。及图像的精确快速检测。及图像的精确快速检测。

【技术实现步骤摘要】
一种透镜、景深传感器、景深测量系统及透镜的制作方法


[0001]本公开涉及一种光学测量设备，具体地涉及一种透镜、景深传感器、景深测量系统及透镜的制作方法。

技术介绍

[0002]现有的视觉景深传感器需要结合相机、计算算法以及光源等以能够感知和采集三维形状物体的景深信息，其中，在雷达系统、时间飞行相机以及结构光系统等使用的景深传感器需要利用有源光源，此外，对于双目立体视觉系统以及光场相机等不具备光源的采集装置也需要利用环境光以用于景深信息的感知和采集。以上这些采集方式和对应的装置已经被广泛用于自动驾驶、无人机、移动手机以及许多其他的应用平台。然而，这些采集方式都需要光源或者通过迭代计算和优化，例如移动传感网络等，这样在信息采集和计算过程中在尺寸、重量以及功耗方面受到限制。
[0003]对于上述的缺陷，可替代的方法例如利用光学离焦方法以用于测量景深，这种方式可以潜在地降低景深计算的量并且不需要有源光源，这种方法主要利用算法对比计算同一位置两种不同景深的离焦图像，从而产生单个像素的景深谱，确定单个像素的景深值。然而，这种方式主要的困难来自于光学组件，具体地，利用传统光学组件捕获两种不同的离焦图像通常需要光学系统的结构上的改变比如减低或者扩大孔径或者变形透镜。但是，这些方式不仅增加了光学系统控制的复杂性，而且由于引入不必要的延时以及在移动基本上限制了景深传感器的性能。此外，利用算法比如搜索查询表或者迭代法等方式测量景深，这些方法很难用一种不可区分地方式配置，并且依赖庞大的搜索而不是梯度搜索方法直接决定要求的参数。r/>
技术实现思路

[0004]有鉴于此，本公开实施例提出了一种透镜、景深传感器、景深测量系统及透镜的制作方法，以解决现有技术中存在的光学系统控制的复杂性以及不具有通用性等问题。
[0005]一方面，本公开实施例提出了一种透镜，其包括至少一个透镜单元，所述透镜单元包括衬底基板，在所述衬底基板上设置第一电极和第二电极，在所述第一电极和所述第二电极之间以阵列方式设置多个介质体，围绕所述介质体填充电光材料，在每个所述透镜单元内的所述介质体在沿与所述衬底基板平行方向的截面尺寸根据所述介质体的位置而变化。
[0006]在一些实施例中，所述介质体是正方体、长方体、圆柱体、圆锥体、球体、椭圆体、半球体中的至少一种。
[0007]在一些实施例中，所述介质体是圆柱体,其半径在50nm至150nm的范围内。
[0008]在一些实施例中，在所述透镜单元数量为多个的情况下，多个所述透镜单元以阵列方式设置。
[0009]在一些实施例中，在所述透镜单元中，多个所述介质体设置在所述衬底基板上的
圆形区域内。
[0010]在一些实施例中，多个所述介质体设置在所述圆形区域内的圆心处或者基于所述圆心的同心圆环上。
[0011]在一些实施例中，在沿所述同心圆环的直径方向上，在越靠近所述圆心处设置的所述介质体的所述截面尺寸越大。
[0012]在一些实施例中，在沿所述同心圆环的直径方向上，多个所述介质体的所述截面尺寸大小基于所述圆心对称分布。
[0013]在一些实施例中，所述电光材料是液晶分子。
[0014]在一些实施例中，所述介质体采用以下中的至少一种材料制成:
[0015]氮化硅、二氧化钛、非晶硅、晶体硅、多晶硅、二氧化钒、GST。
[0016]在一些实施例中，在所述透镜单元的外侧设置与所述衬底基板相对的封装基板。
[0017]在一些实施例中，还包括栅线、数据线以及薄膜晶体管，所述薄膜晶体管的源极与所述数据线连接，其栅极与所述栅线连接，其漏极与所述第二电极连接。
[0018]在一些实施例中，每个所述透镜单元的焦距与所述第一电极和第二电极之间施加的电压呈正相关。
[0019]本公开还提供一种景深传感器，其包括光电传感器以及根据上述任一项技术方案中所述的透镜。
[0020]在一些实施例中，所述光电传感器和所述透镜之间设置有黏合胶。
[0021]本公开还提供一种景深测量系统，其包括控制装置以及根据上述技术方案中所述的景深传感器。
[0022]本公开还提供一种透镜的制作方法，其包括以下步骤：
[0023]在衬底基板上形成第二电极，
[0024]在所述第二电极上形成介质层，将所述介质层进行图案化获得以阵列方式布置的多个介质体；
[0025]在封装基板上形成第一电极，将所述衬底基板和所述封装基板对位贴合；
[0026]在每个所述介质体周围填充电光材料。
[0027]在一些实施例中，所述将所述介质层进行图案化获得以阵列方式布置的多个介质体，包括：
[0028]多个所述介质体在所述衬底基板上形成的圆形区域和与所述圆形区域同心圆环区域排布，其中，在越靠近所述圆心处设置的所述介质体的沿与所述衬底基板平行方向的截面尺寸越大。
[0029]本公开实施例利用透镜的任意波前调控能力，通过设置的多个透镜单元，每个透镜单元设置了多个介质体，介质体在沿与衬底基板平行方向的截面尺寸不同来实现每个液晶分子的聚焦，通过每个透镜单元中设置的液晶结构，在液晶上下施加不同的电压，来实现对聚焦焦点移动，即波前移动的效果，即本公开通过介质体实现聚焦，结合例如液晶分子等电光材料实现透射率变化的动态调制的，可以同时捕获不同的景深特征的表面结构的景深信息并且不需要对光学系统进行物理修改，从而实现对任意形状物体以及图像的精确快速检测，满足紧凑、静态采集、单次激发以及低功耗等需求。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]图1为本公开实施例中所述透镜采集景深信息的示意图；
[0032]图2为本公开实施例中所述透镜单元的结构示意图；
[0033]图3为本公开实施例中所述透镜单元的结构示意图；
[0034]图4为本公开实施例中所述透镜单元中所述介质体的半径与透射率的关系示意图；
[0035]图5为本公开实施例中所述透镜单元中所述介质体的半径与相位的关系示意图；
[0036]图6为本公开实施例中所述透镜单元中所述介质体的布置示意图；
[0037]图7为本公开实施例中所述透镜单元中所述介质体的位置与半径的关系示意图；
[0038]图8为本公开实施例中所述透镜的相位变化示意图；
[0039]图9为本公开实施例中所述透镜的电路结构示意图；
[0040]图10为本公开实施例中所述透镜的电路结构示意图；
[0041]图11为本公开实施例中所述景深传感器的焦距变化示意图；
[0042]图12为本公开实施例中所述景深传感器的结构示意图；
[0043]图13为本公开实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种透镜，其包括至少一个透镜单元，其特征在于，所述透镜单元包括衬底基板，在所述衬底基板上设置第一电极和第二电极，在所述第一电极和所述第二电极之间以阵列方式设置多个介质体，围绕所述介质体填充电光材料，在每个所述透镜单元内的所述介质体在沿与所述衬底基板平行方向的截面尺寸根据所述介质体的位置而变化。2.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述介质体是正方体、长方体、圆柱体、圆锥体、球体、椭圆体、半球体中的至少一种。3.根据权利要求2所述的透镜，其特征在于，所述介质体是圆柱体,其半径在50nm至150nm的范围内。4.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，在所述透镜单元数量为多个的情况下，多个所述透镜单元以阵列方式设置。5.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，在所述透镜单元中，多个所述介质体设置在所述衬底基板上的圆形区域内。6.根据权利要求5所述的透镜，其特征在于，多个所述介质体设置在所述圆形区域内的圆心处或者基于所述圆心的同心圆环上。7.根据权利要求6所述的透镜，其特征在于，在沿所述同心圆环的直径方向上，在越靠近所述圆心处设置的所述介质体的所述截面尺寸越大。8.根据权利要求7所述的透镜，其特征在于，在沿所述同心圆环的直径方向上，多个所述介质体的所述截面尺寸大小基于所述圆心对称分布。9.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述电光材料是液晶分子。10.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述介质体采用以下中的至少一种材料制成:氮化硅、二氧化钛、非晶硅、晶体硅、多晶硅、二氧化钒、GST...

【专利技术属性】
技术研发人员：周健，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：