飞行时间深度检测的发射装置及电子设备制造方法及图纸

本申请提供一种TOF深度检测发射装置及电子设备，发射装置用于以目标视场角向目标对象投射N个散斑，包括：光源，具有N个发光单元组成的发光阵列，N个发光单元用于发射N束点光，发光阵列包括第一区域和第二区域，发光阵列的几何中心位于第一区域，第二区域环绕于第一区域，N个发光单元中的M个发光单元位于第一区域，其余N

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】飞行时间深度检测的发射装置及电子设备


[0001]本申请涉及深度检测
，并且更具体地，涉及一种飞行时间深度检测的发射装置及电子设备。

技术介绍

[0002]飞行时间(Time of flight,TOF)深度检测是一种常见的三维深度检测方法，其原理为通过测量信号光在空间中的飞行时间来计算目标对象的距离。TOF深度检测装置具有发射装置和接收装置，由发射装置发射入射信号光，接收装置接收经目标对象反射的反射信号光，探测入射信号光与反射信号光的往返时间得到目标对象的距离信息。由于其具有精度高、测量范围大等优点因而在消费电子、无人架驶、增强现实或虚拟现实(AR/VR)等领域拥有巨大的发展前景。
[0003]在TOF深度检测装置中，由于光学部件的本征特性以及光路的设计，将会导致最终成像的图像四周较暗，中心位置较亮，即暗角现象。因此，如何提高TOF深度检测装置成像图像的相对照度全局一致性，是一项亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供了一种飞行时间深度检测的发射装置及电子设备，能够有效改善暗角现象，提高深度检测装置的成像质量。
[0005]第一方面，提供一种飞行时间深度检测的发射装置，其用于以目标视场角向目标对象投射N个散斑组成的散斑光阵列，其特征在于，所述发射装置包括：光源，所述光源具有N个发光单元组成的发光阵列，所述N个发光单元用于发射N束点光，所述发光阵列包括第一区域和第二区域，所述发光阵列的几何中心位于所述第一区域，所述第二区域环绕于所述第一区域，所述N个发光单元中的M个发光单元位于所述第一区域，其余的N
‑
M个发光单元至少部分位于所述第二区域，其中，所述第一区域的发光单元和所述第二区域的发光单元分别以第一功率和第二功率同时发射点光，所述第一功率小于所述第二功率；投射镜头，其具有投射镜头视场角，所述投射镜头用于准直所述N束点光并将所述N束点光投射至所述目标对象以在所述目标对象上产生所述N个散斑组成的散斑光阵列，所述目标视场角等于所述透视镜头的视场角，N与M为正整数，M＜N。
[0006]本申请实施例中，光源的发光阵列被划分成不同的区域，不同区域中的发光单元同时以不同的功率发光，靠近几何中心的发光单元功率较小，远离光源中心的发光功率较大，一方面，能够补偿飞行时间深度检测装置接收镜头的固有照度分布暗角，另一方面，能够补偿点光在光路中的能量损失，使得远离光源中心的点光束以较大的能量通过投射镜头经历较长的光路，靠近光源中心的点光束以较小的能量通过投射镜头经历较短的光路，在同一时间以不同能量发射的点光束经过不同的能量损失达到相近的能量水平，最终对应的成像图像的边缘区域的亮度相对提升，有效改善了暗角现象，提升了成像图像的相对照度的全局一致性，提高了深度检测装置的成像质量。
[0007]应理解，所述几何中心即光源中心，例如，若光源的发光阵列形成圆形发光区域，则光源中心为圆形的圆心；又例如，若光源的发光阵列形成矩形发光区域，则光源中心为矩形的对称中心。
[0008]在一种可能的实现方式中，所述发光阵列为矩形发光区域，所述第一区域为以所述几何中心为圆心的椭圆形区域，所述第二区域为所述矩形发光区域除所述第一区域外的区域。
[0009]在一种可能的实现方式中，所述椭圆形区域与所述矩形区域相切。
[0010]在一种可能的实现方式中，所述发光阵列为具有矩形发光区域，所述第一区域为以所述光源中心为圆心的圆形区域，所述第二区域为所述矩形发光区域除所述第一区域外的区域。
[0011]在一种可能的实现方式中，所述圆形区域与所述矩形区域相切。
[0012]应理解，所述椭圆形、所述圆形及所述矩形为根据所述发光单元拟合的近似图形。
[0013]本申请实施例根据常用点光源的发光区域的形状与成像图像中暗角的形状设置光源的分区，不同区域内的发光单元以不同的功率同时发光，更加有效地补偿了接收装置中接收镜头的固有照度分布暗角，以及远离光源中心、光路较长的点光在发射装置的光路中的能量损失。
[0014]在一种可能的实现方式中，所述第一区域的发光单元与所述第二区域的发光单元的数量比为336:242。
[0015]在一种可能的实现方式中，所述发光阵列还包括第三区域，所述第三区域环绕于所述第二区域之外，所述第三区域的发光单元同时以第三功率发射点光，且所述第二功率小于所述第三功率。
[0016]在一种可能的实现方式中，所述发光阵列具有矩形发光区域，所述第一区域为以所述几何中心为圆心的椭圆形区域，所述第二区域为以所述几何中心为中心且环绕所述椭圆形区域的环形区域，所述第三区域为所述矩形发光区域除所述第一区域与所述第二区域外的区域。
[0017]在一种可能的实现方式中，所述光源具有矩形发光区域，所述第一区域为以所述几何中心为圆心的圆形区域，所述第二区域为以所述几何中心为中心且环绕所述圆形区域的环形区域，所述第三区域为所述矩形发光区域除所述第一区域与所述第二区域外的区域。
[0018]应理解，所述椭圆形、所述圆形、所述环形以及所述矩形为根据所述发光单元拟合的近似图形。
[0019]本申请实施例通过进一步细化光源的分区，使得越靠近边缘的区域发光功率越大，以此分区同时向目标对象发射点光束时，不同区域的点光束经过不同光程最终达到更加相近的能量水平，能够进一步改善成像图像边缘区域的亮度情况，使得成像图像的全图相对照度更加一致，有效提升深度检测装置的成像质量。
[0020]在一种可能的实现方式中，所述发光单元的功率根据所述N个散斑经所述目标对象后产生的成像图像的相对照度确定。
[0021]在一种可能的实现方式中，所述发光单元的功率使得所述N个散斑经所述目标对象后产生的成像图像的相对照度差异小于预设阈值。
[0022]在一种可能的实现方式中，所述光源为垂直腔面发射激光器。
[0023]在一种可能的实现方式中，所述光源还包括与所述发光阵列的不同区域分别电连接的多个焊盘。
[0024]在一种可能的实现方式中，所述垂直腔面发射激光器的发光孔径为5
‑
8μm。
[0025]在本实施例中，相比于一般的VCSEL，采用发光孔径更小的VCSEL作为光源，使得点光束能量更集中，降低光程中的能量损失，提高达到目标对象的散斑的质量。
[0026]在一种可能的实现方式中，所述投射镜头的焦距为1.2
‑
1.4mm。
[0027]在本实施例中，相比于具有衍射元件的发射装置，采用焦距更小、视场角更大的投射镜头直接将光源发出的光束投射至目标对象，能够在不使用衍射元件的情况下，保证发射装置的视场角大小。通过配置投射镜头的焦距，发射装置的测量范围不再受衍射元件的衍射能力影响，有效保障了发射装置向目标对象发出的光斑的质量。
[0028]在一种可能的实现方式中，所述投射镜头包括沿光轴方向前后排列的多个透镜，所述多个透镜用于准直所述N束点光并将所述N束点光投射至所述目标对象以在所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种飞行时间TOF深度检测的发射装置，其用于以目标视场角向目标对象投射N个散斑组成的散斑光阵列，其特征在于，所述发射装置包括：光源，所述光源具有N个发光单元组成的发光阵列，所述N个发光单元用于发射N束点光，所述发光阵列包括第一区域和第二区域，所述发光阵列的几何中心位于所述第一区域，所述第二区域环绕于所述第一区域，所述N个发光单元中的M个发光单元位于所述第一区域，其余的N
‑
M个发光单元至少部分位于所述第二区域，其中，所述第一区域的发光单元和所述第二区域的发光单元分别以第一功率和第二功率同时发射点光，所述第一功率小于所述第二功率；投射镜头，其具有投射镜头视场角，所述投射镜头用于准直所述N束点光并将所述N束点光投射至所述目标对象以在所述目标对象上产生所述N个散斑组成的散斑光阵列，所述目标视场角等于所述透视镜头的视场角，N与M为正整数，M＜N。2.根据权利要求1所述的发射装置，其特征在于，所述发光阵列为矩形发光区域，所述第一区域为以所述几何中心为圆心的椭圆形区域或圆形区域，所述第二区域为所述矩形发光区域除所述第一区域外的区域。3.根据权利要求2所述的发射装置，其特征在于，所述椭圆形区域或所述圆形区域与所述矩形发光区域相切。4.根据权利要求3所述的发射装置，其特征在于，所述第一区域的发光单元与所述第二区域的发光单元的数量比为336:242。5.根据权利要求1所述的发射装置，其特征在于，所述发光阵列还包括第三区域，所述第三区域环绕于所述第二区域之外，所述第三区域的发光单元同时以第三功率发射点光，且所述第二功率小于所述第三功率。6.根据权利要求5所述的发射装置，其特征在于，所述发光阵列具有矩形发光区域，所述第一区域为以所述几何中心为圆心的椭圆形区域或圆形区域，所述第二区域为以所述几何中心为中心且环绕所述椭圆形区域的环形区域，所述第三区域为所述矩形发光区域除所述第一区域与所述第二区域外的区域。7.根据权利要求1
‑
6中任一项所述的发射装置，其特征在于，所述光源还包括第一焊盘和第二焊盘，所述第一焊盘用于电连接所述第一区域中的所有发光单元，所述第二焊盘用于电连接所述第二区域中的所有发光单元。8.根据权利要求1
‑
6中任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈华，
申请(专利权)人：深圳市汇顶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：