组合式微透镜阵列匀光结构及装设有该结构的镜头、设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种组合式微透镜阵列匀光结构及装设有该结构的镜头、设备，所述匀光结构包括第一透镜组和第二透镜组；所述第一透镜组包括基底层以及形成于所述基底层的一侧表面上的微透镜阵列，若干个微透镜错位排布形成所述微透镜阵列，若干个所述微透镜无间隔排列；所述第二透镜组包括双凸透镜，所述第一透镜组和所述第二透镜组相对并排设置。本实用新型专利技术公开的匀光结构通过微透镜阵列与双凸透镜的配合，可以使点阵光源发出的光在通过微透镜阵列之后先会聚再发散，从而在保证较大视场角的情况下减小出光孔径。角的情况下减小出光孔径。角的情况下减小出光孔径。

【技术实现步骤摘要】
组合式微透镜阵列匀光结构及装设有该结构的镜头、设备


[0001]本技术涉及三维感知领域，尤其涉及一种具有较大视场角和较小出光孔径的组合式微透镜阵列匀光结构及装设有该结构的镜头、设备。

技术介绍

[0002]ITOF(indirect time of flight，间接测量飞行时间)技术可以进行三维感知与距离测量。ITOF的光学部分主要分为三部分：激光阵列光源、匀光结构和ITOF镜头。ITOF是通过ITOF出光模组出射一种特定光场的光斑至物体表面，然后ITOF探测器通过识别该光场反射回探测器的相位变化，从而感知该物体不同位置处的深度信息的。
[0003]目前，ITOF需要满足电子设备小型化的趋势，微透镜匀光结构作为ITOF出光模组中的重要组成部分，也需要满足其小型化趋势。
[0004]目前的ITOF匀光结构在添加保护玻璃后，如果要达到较大视场角，出光口径需要5mm以上才能使所有的光都从出光孔径中出射，如果不足5mm则会带来大量的反射杂散光，目前的ITOF匀光结构如果要满足出光孔径较小的需求，则视场角会大幅度减小，降低感知深度信息的范围，这严重制约了器件小型化的发展以及采用ITOF的电子设备的小型化发展趋势与美观性。
[0005]因此，亟需提出一种新的技术方案来解决上述问题。

技术实现思路

[0006]目前ITOF技术中的匀光器件在减小出光孔径后，视场角也会大幅度减小，导致感知深度信息范围降低。为了解决上述问题，本技术的提出了一种组合式微透镜阵列匀光结构，具体技术方案如下：
[0007]一种组合式微透镜阵列匀光结构，其包括第一透镜组和第二透镜组；所述第一透镜组包括基底层以及形成于所述基底层的一侧表面上的微透镜阵列，若干个微透镜错位排布形成所述微透镜阵列，若干个所述微透镜无间隔排列；所述第二透镜组包括双凸透镜；所述第一透镜组和所述第二透镜组相对并排设置。
[0008]上述技术方案进一步的，所述双凸透镜靠近所述基底层的另一侧表面，所述双凸透镜和所述微透镜阵列分别相对设置在所述基底层的两侧。
[0009]进一步的，所述双凸透镜靠近所述微透镜阵列，所述双凸透镜与所述微透镜阵列设置在所述基底层的同一侧。
[0010]进一步的，组成所述微透镜阵列的若干个微透镜的光学面型包括变形非球面面型。
[0011]进一步的，所述第二透镜组包括一个双凸透镜，所述双凸透镜具有相对设置的两个外凸面，两个所述外凸面的光学面型为变形非球面面型。
[0012]进一步的，组成所述微透镜阵列的若干个微透镜在横向坐标方向上的曲率半径的范围为10μm～300μm，在纵向坐标方向上的曲率半径的范围为10μm～300μm，且所述微透镜
的圆锥系数的范围为
‑
0.95～
‑
8。
[0013]进一步的，组成所述微透镜阵列的若干个微透镜的曲率半径的范围为8μm～360μm。
[0014]进一步的，所述双凸透镜的一个所述外凸面为靠近所述基底层的前凸面，所述双凸透镜的另一个所述外凸面为背离所述基底层的后凸面。
[0015]进一步的，所述前凸面在横向坐标方向上的曲率半径的范围为200μm～700μm，在纵向坐标方向上的曲率半径的范围为200μm～700μm，且所述前凸面的圆锥系数的范围为
‑
1～
‑
8。
[0016]进一步的，所述后凸面在横向坐标方向上的曲率半径的范围为5μm～500μm，在纵向坐标方向上的曲率半径的范围为5μm～500μm，且所述后凸面的圆锥系数的范围为
‑
1～
‑
8。
[0017]进一步的，所述微透镜阵列的折射率范围为1.5～1.8。
[0018]进一步的，所述双凸透镜的折射率范围为1.5～1.8。
[0019]进一步的，所述基底层为透光玻璃基底。
[0020]进一步的，若干个微透镜错位排布形成所述微透镜阵列，具体包括：
[0021]若干个微透镜点阵式排列后每个所述微透镜沿横向和/或纵向在预设距离范围内随机错位排布；
[0022]若干个微透镜点阵式排列后，相邻两个所述组合式微透镜的透镜中心点的间距范围为5～60μm；
[0023]所述预设距离范围为相邻两个所述组合式微透镜的透镜中心点的间距的n倍，n的取值范围为8％～20％。
[0024]基于上述提供的一种组合式微透镜阵列匀光结构，本技术还提供一种ITOF镜头，其包括上述的组合式微透镜阵列匀光结构，所述组合式微透镜阵列匀光结构具有微透镜阵列，所述微透镜阵列与激光阵列光源之间设置有厚度范围为0.1mm～0.5mm的空气层。
[0025]基于上述提供的一种组合式微透镜阵列匀光结构，本技术还提供一种装设有ITOF镜头的设备，其包括上述的ITOF镜头，所述ITOF镜头上安装有上述的组合式微透镜阵列匀光结构。
[0026]与现有技术相比，本技术具有如下有益效果中的一个或多个：
[0027]1、本技术提供一种组合式微透镜阵列匀光结构，该匀光结构包括相对设置的第一透镜组和第二透镜组，该第一透镜组包括微透镜阵列，第二透镜组包括双凸透镜，微透镜阵列起到限制光斑形状与破坏点阵光源的光源像的作用，双凸透镜起到形成较大视场角及形成期望的光场分布的作用，本技术通过微透镜阵列与双凸透镜的配合，可以使点阵光源发出的光在通过微透镜阵列之后先会聚再发散，从而在保证较大视场角的情况下减小出光孔径，解决了现有ITOF技术中的匀光器件在减小出光孔径后，视场角也会大幅度减小，导致感知深度信息范围降低的问题。
[0028]2、本技术提供的组合式微透镜阵列匀光结构可以通过调整微透镜阵列中微透镜面型参数及双凸透镜面型参数控制所形成的光场分布，从而将阵列激光所发出的相干光形成期望的光场图案；通过微透镜阵列与双凸透镜的组合可以使匀光结构的出光孔径减小，以符合目前电子产品小型化需求，并且通过随机排布的微透镜阵列，消除阵列激光所带
来的干涉现象，激光阵列所发出的光通过微透镜阵列与双凸透镜后可以达到较大发散角。
[0029]3、本技术提供的匀光结构将微透镜阵列与双凸透镜组合使用可以较好地消除阵列光源像和干涉条纹，实验证明该匀光结构对光源光束的发散角大于90度，且如果出光孔设置于距离该匀光结构双凸透镜后凸面1.05mm处，出光孔径尺寸小于2.5mm，相比现有技术中出光孔径小于5mm会带来大量的反射杂散光的现象，本技术提供的匀光结构降低了出光孔径且扩大了扩散角，解决了现有技术中的缺陷。
[0030]4.本技术所述的组合式微透镜阵列匀光结构的制作方法相比现有技术中的制作方法降低了微透镜匀光结构的加工难度，且增加了可调节参数使期望光斑的光场分布更容易达到，本技术所述的制作方法中通过光刻制得加工母版，使用该母版可以通过纳米压印的方法批量加工第一透镜组的微透镜阵列。
[0031]5.本技术所述的组合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种组合式微透镜阵列匀光结构，其特征在于，其包括第一透镜组和第二透镜组；所述第一透镜组包括基底层以及形成于所述基底层的一侧表面上的微透镜阵列，若干个微透镜错位排布形成所述微透镜阵列，若干个所述微透镜无间隔排列；所述第二透镜组包括双凸透镜；所述第一透镜组和所述第二透镜组相对并排设置。2.根据权利要求1所述的组合式微透镜阵列匀光结构，其特征在于，所述双凸透镜靠近所述基底层的另一侧表面，所述双凸透镜和所述微透镜阵列分别相对设置在所述基底层的两侧。3.根据权利要求1所述的组合式微透镜阵列匀光结构，其特征在于，所述双凸透镜靠近所述微透镜阵列，所述双凸透镜与所述微透镜阵列设置在所述基底层的同一侧。4.根据权利要求1所述的组合式微透镜阵列匀光结构，其特征在于，组成所述微透镜阵列的若干个微透镜的光学面型包括变形非球面面型；所述第二透镜组包括一个双凸透镜，所述双凸透镜具有相对设置的两个外凸面，两个所述外凸面的光学面型为变形非球面面型。5.根据权利要求1所述的组合式微透镜阵列匀光结构，其特征在于，组成所述微透镜阵列的若干个微透镜在横向坐标方向上的曲率半径的范围为10μm～300μm，在纵向坐标方向上的曲率半径的范围为10μm～300μm，且所述微透镜的圆锥系数的范围为
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0.95～
‑
8。6.根据权利要求1所述的组合式微透镜阵列匀光结构，其特征在于，组成所述微透镜阵列的若干个微透镜的曲率半径的范围为8μm～360μm。7.根据权利要求4所述的组合式微透镜阵列匀光结构，其特征在于，所述双凸透镜的一个所述外凸面为靠近所述基底层的前凸面，所述双凸透镜的另一个所述外凸面为背离所述基底层的后凸面，所述前...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐越，杨明，周振，罗明辉，乔文，
申请(专利权)人：苏州苏大维格科技集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：