点阵结构光组件和生成点阵结构光的方法技术

本发明专利技术提供了一种点阵结构光组件和生成点阵结构光的方法。点阵结构光组件包括：基底层；第一微透镜阵列层，第一微透镜阵列层设置在基底层的一侧表面上，第一微透镜阵列层远离基底层的一侧表面为入射面；第二微透镜阵列层，第二微透镜阵列层设置在基底层的另一侧表面上，第一微透镜阵列层和第二微透镜阵列层均包括多个微透镜且在相互垂直的第一方向和第二方向上各具有至少两个微透镜，第一微透镜阵列层的周期与第二微透镜阵列层的周期不同。本发明专利技术解决了现有技术中的点阵结构光组件存在亮度分布不均匀的问题。亮度分布不均匀的问题。亮度分布不均匀的问题。

【技术实现步骤摘要】
点阵结构光组件和生成点阵结构光的方法


[0001]本专利技术涉及人工智能领域，具体而言，涉及一种点阵结构光组件和生成点阵结构光的方法。

技术介绍

[0002]目前行业内实现3D成像的方式主要有双目、结构光和TOF，其中结构光具有分辨率高、功耗低等优点。现有散斑结构光主要通过DOE(衍射光学元件)实现，生成的点阵具有以下两个调制难点：一个是亮度分布不均，点阵中心亮、边缘暗；另一个是点阵位置分布不均，中心密、边缘疏。
[0003]现有技术中通常采用一层MLA(微透镜阵列)直接准直即可生成规则的点阵结构光，但因常规VCSEL光源光场分布不均匀，一层微透镜阵列准直生成的点阵各点亮度分布趋势与VCSEL光源光场分布一致，造成最终形成的点阵亮度分布不均，不利于应用。
[0004]也就是说，现有技术中的点阵结构光组件存在亮度分布不均匀的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种点阵结构光组件和生成点阵结构光的方法，以解决现有技术中的点阵结构光组件存在亮度分布不均匀的问题。
[0006]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种点阵结构光组件，包括：基底层；第一微透镜阵列层，第一微透镜阵列层设置在基底层的一侧表面上，第一微透镜阵列层远离基底层的一侧表面为入射面；第二微透镜阵列层，第二微透镜阵列层设置在基底层的另一侧表面上，第一微透镜阵列层和第二微透镜阵列层均包括多个微透镜且在相互垂直的第一方向和第二方向上各具有至少两个微透镜，第一微透镜阵列层的周期与第二微透镜阵列层的周期不同。
[0007]进一步地，微透镜为球面微透镜。
[0008]进一步地，第一微透镜阵列层的微透镜的表面包括自由曲面和多项式曲面中的一种；和/或第二微透镜阵列层的微透镜的表面包括自由曲面和多项式曲面中的一种。
[0009]进一步地，第一微透镜阵列层的周期大于第二微透镜阵列层的周期。
[0010]进一步地，第一微透镜阵列层的周期d0满足：10um<d0<300um；和/或第二微透镜阵列层的周期d1满足：5um<d1<300um。
[0011]根据本专利技术的另一个方面，提供了一种生成点阵结构光的方法，使用上述的点阵结构光组件生成点阵结构光的方法包括：通过调整点阵结构光组件的第一微透镜阵列层的厚度、第二微透镜阵列层的厚度、第一微透镜阵列层的周期、第二微透镜阵列层的周期、第一微透镜阵列层与光源的距离中的一种或多种，从而调整点阵结构光组件生成的点阵结构光的参数。
[0012]进一步地，生成点阵结构光的方法还包括：获取光源，调整光源与第一微透镜阵列层之间的距离，以使得光源出射的光以预设发散角入射至第一微透镜阵列层，光经第一微
透镜阵列层在点阵结构光组件的基底层上汇聚形成多个次光源；多个次光源经第二微透镜阵列层准直后，以多束平行光出射至接收面形成点阵结构光。
[0013]进一步地，在获取光源的过程中，光源包括一个或多个。
[0014]进一步地，在获取光源的过程中，当获取的光源为一个时，光源在接收面形成的点阵结构光的基础周期T满足：
[0015][0016]其中，H为第二微透镜阵列层到接收面的距离；F为次光源到第一微透镜阵列层的距离；d1为第二微透镜阵列层的周期。
[0017]进一步地，在获取光源的过程中，当获取的光源为多个时，多个光源至少包括第一光源和第二光源，通过调整第一光源发射的光经第一微透镜阵列层后形成的第一次光源与第二微透镜阵列层的相对偏移量Δp1、第二光源发射的光经第一微透镜阵列层后形成的第二次光源与第二微透镜阵列层的相对偏移量Δp2，进而调整第一光源和第二光源形成的点阵结构光之间的偏移量p。
[0018]进一步地，通过调整第一光源和第二光源形成的点阵结构光的偏移量p与第一光源和/或第二光源的基础周期T之间的关系，进而调整第一光源和第二光源形成的点阵结构光的间距。
[0019]应用本专利技术的技术方案，点阵结构光组件包括基底层、第一微透镜阵列层和第二微透镜阵列层，第一微透镜阵列层设置在基底层的一侧表面上，第一微透镜阵列层远离基底层的一侧表面为入射面；第二微透镜阵列层设置在基底层的另一侧表面上，第一微透镜阵列层和第二微透镜阵列层均包括多个微透镜且在相互垂直的第一方向和第二方向上各具有至少两个微透镜，第一微透镜阵列层的周期与第二微透镜阵列层的周期不同。
[0020]本申请通过设置第一微透镜阵列层和第二微透镜阵列层，采用双层微透镜阵列层的形式，通过合理调节第一微透镜阵列层和第二微透镜阵列层上微透镜的排布和周期，能够有效调节点阵结构光组件的分辨率，进而得到位置及亮度都均匀分布的点阵结构光。且点阵结构光中各点的亮度均匀一致，这样有利于提高点阵结构光组件整机的性能。得到的点阵间距均匀，使得采集信息更加均匀精确。另外，本方案的点阵结构光组件可用于人脸识别、深度探测、自动驾驶等多种三维成像的人工智能领域。
附图说明
[0021]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0022]图1示出了现有技术中的点阵结构光组件的结构示意图；
[0023]图2示出了常规VCSEL光场分布示意图；
[0024]图3示出了图1中的点阵结构光组件的点阵结构光效果图；
[0025]图4示出了图1中的点阵结构光组件的接收面光场分布图；
[0026]图5示出了本专利技术的一个可选实施例的点阵结构光组件的光线传输原理图；
[0027]图6示出了本专利技术的另一个可选实施例的点阵结构光组件的光线传输原理图；
[0028]图7示出了本专利技术的一个可选实施例的点阵结构光组件生成点阵结构光的示意
图；
[0029]图8示出了图7的局部放大图；
[0030]图9示出了本专利技术的一个可选实施例的点阵结构光组件的三维结构图；
[0031]图10示出了本专利技术的点阵结构光组件的一个角度的局部示意图；
[0032]图11示出了本专利技术的点阵结构光组件的另一个角度的局部示意图；
[0033]图12示出了本专利技术的实施例一的点阵结构光组件的示意图；
[0034]图13示出了图12中的点阵结构光组件的点阵效果图；
[0035]图14示出了图12中的点阵结构光组件的点阵强度剖线图；
[0036]图15示出了本专利技术的实施例二的点阵结构光组件的示意图；
[0037]图16示出了图15中的点阵结构光组件的点阵效果图；
[0038]图17示出了图15中的点阵结构光组件的点阵强度剖线图；
[0039]图18示出了本专利技术的实施例三的点阵结构光组件的示意图；
[0040]图19示出了图18中的点阵结构光组件的点阵效果图；
[0041]图20示出了图18中的点阵结构光组件的点阵强度剖线图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种点阵结构光组件，其特征在于，包括：基底层(10)；第一微透镜阵列层(20)，所述第一微透镜阵列层(20)设置在所述基底层(10)的一侧表面上，所述第一微透镜阵列层(20)远离所述基底层(10)的一侧表面为入射面；第二微透镜阵列层(30)，所述第二微透镜阵列层(30)设置在所述基底层(10)的另一侧表面上，所述第一微透镜阵列层(20)和所述第二微透镜阵列层(30)均包括多个微透镜且在相互垂直的第一方向和第二方向上各具有至少两个所述微透镜，所述第一微透镜阵列层(20)的周期与所述第二微透镜阵列层(30)的周期不同。2.根据权利要求1所述的点阵结构光组件，其特征在于，所述微透镜为球面微透镜。3.根据权利要求1所述的点阵结构光组件，其特征在于，所述第一微透镜阵列层(20)的所述微透镜的表面包括自由曲面和多项式曲面中的一种；和/或所述第二微透镜阵列层(30)的所述微透镜的表面包括自由曲面和多项式曲面中的一种。4.根据权利要求1所述的点阵结构光组件，其特征在于，所述第一微透镜阵列层(20)的周期大于所述第二微透镜阵列层(30)的周期。5.根据权利要求1至4中任一项所述的点阵结构光组件，其特征在于，所述第一微透镜阵列层(20)的周期d0满足：10um<d0<300um；和/或所述第二微透镜阵列层(30)的周期d1满足：5um<d1<300um。6.一种生成点阵结构光的方法，其特征在于，使用权利要求1至5中任一项所述的点阵结构光组件生成点阵结构光的方法包括：通过调整所述点阵结构光组件的第一微透镜阵列层(20)的厚度、第二微透镜阵列层(30)的厚度、所述第一微透镜阵列层(20)的周期、...

【专利技术属性】
技术研发人员：程治明，明玉生，王聪，贾敏，孙理斌，陈远，
申请(专利权)人：宁波舜宇奥来技术有限公司，
类型：发明
国别省市：