光投射模组制造技术

本发明专利技术提供了一种光投射模组

【技术实现步骤摘要】
光投射模组、TOF模组、深度信息获取方法以及移动机器人


[0001]本专利技术涉及
TOF

，特别是涉及一种光投射模组
、TOF
模组
、
深度信息获取方法以及移动机器人
。

技术介绍

[0002]飞行时间法
(Time OfFlight
，
TOF)
通过测量投射模组发出的脉冲信号从发射到接收的时间间隔
t(
常被称为直接飞行时间法，
Direct TOF
，简称
D
‑
TOF)
或激光往返环境目标一次所产生的相位
(
常被称为间接飞行时间法，
Indirect TOF
，简称
I
‑
TOF)
来实现对环境目标的三维结构或三维轮廓的测量
。TOF
模组作为一种精度较高的测距仪器，广泛应用在体感控制
、
行为分析
、
监控
、
自动驾驶
、
人工智能
、
机器视觉和自动
3D
建模等诸多领域
。
而不同的应用领域或应用场景对
TOF
模组的性能要求也不相同，这就需要根据具体的应用领域或应用场景来设计不同的
TOF
模组
。
[0003]目前，移动机器人在实现建图导航功能时，主要是通过
D
‑
TOF
或
LDS(Laser Direct Structuring
；激光直接成型技术
)
来实现二维建图导航；移动机器人在实现避障功能时，主要是通过线结构光技术或
TOF
技术来检测近距离处物体的深度信息，以便实现近距离避障识别功能
。
[0004]然而，现有的移动机器人要同时实现建图导航和避障功能时需要采用多视觉方案搭配实现，如利用线激光
/TOF
与
LDS/D
‑
TOF
相搭配的方案，但这种方案的结构相对复杂，成本较高，不利于推广和普及
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的一个优势在于提供一种光投射模组
、TOF
模组
、
深度信息获取方法以及移动机器人，其能够仅通过一个
TOF
模组来同时实现建图导航和避障功能，以便简化结构，降低成本
。
[0006]本专利技术的另一个优势在于提供一种光投射模组
、TOF
模组
、
深度信息获取方法以及移动机器人，其中，在本专利技术的一个实施例中，所述
TOF
模组能够通过分时点亮强光区和弱光区来对应地获取导航深度信息和避障深度信息以进行建图导航和避障，有助于降低强光场和弱光场之间相互地多径干扰的影响，有助于提高测量精度，便于改善建图和避障的效果
。
[0007]本专利技术的另一个优势在于提供一种光投射模组
、TOF
模组
、
深度信息获取方法以及移动机器人，其中，在本专利技术的一个实施例中，所述
TOF
模组能够将强光场投向前方，以投射到空间更远的区域，便于满足建图导航应用的要求
。
[0008]本专利技术的另一个优势在于提供一种光投射模组
、TOF
模组
、
深度信息获取方法以及移动机器人，其中，在本专利技术的一个实施例中，所述
TOF
模组能够将弱光场投向地面，以在降低弱光斑的多径干扰影响的同时，减少
TOF
模组的视野盲区，改善避障效果
。
[0009]本专利技术的另一个优势在于提供一种光投射模组
、TOF
模组
、
深度信息获取方法以及
移动机器人，其中，在本专利技术的一个实施例中，所述
TOF
模组能够通过较小发散角的强光场来集中光斑，以在实现较高光强的同时，减少强光斑的多径干扰
。
[0010]本专利技术的另一个优势在于提供一种光投射模组
、TOF
模组
、
深度信息获取方法以及移动机器人，其中，在本专利技术的一个实施例中，所述
TOF
模组能够通过较大发散角的弱光场来发散光斑，有利于减少避障盲区，防止移动机器人因无法识别近距离的物体而造成撞击，影响用户体验
。
[0011]本专利技术的另一个优势在于提供一种光投射模组
、TOF
模组
、
深度信息获取方法以及移动机器人，其中，在本专利技术的一个实施例中，所述
TOF
模组能够使避障深度图的帧率大于导航深度图的帧率，以便在满足建图导航需求的同时，改善避障性能
。
[0012]本专利技术的另一个优势在于提供一种光投射模组
、TOF
模组
、
深度信息获取方法以及移动机器人，其中，在本专利技术的一个实施例中，所述移动机器人能够仅通过一个
TOF
模组来实现建图导航和避障功能，降低了整机的设计和组装难度，大幅地降低了成本，便于推广和普及
。
[0013]本专利技术的另一个优势在于提供一种光投射模组
、TOF
模组
、
深度信息获取方法以及移动机器人，其中为了达到上述目的，在本专利技术中不需要采用复杂的系统
。
因此，本专利技术成功和有效地提供一种解决方案，不只提供一种简单的光投射模组
、TOF
模组
、
深度信息获取方法以及移动机器人，同时还增加了所述光投射模组
、TOF
模组
、
深度信息获取方法以及移动机器人的实用性和可靠性
。
[0014]为了实现本专利技术的上述至少一个优势或其他优点和目的，本专利技术提供了一种光投射模组，包括：
[0015]分区光源，所述分区光源具有用于发射第一输入光场的第一发光区域和用于发射第二输入光场的第二发光区域；和
[0016]扩散元件，所述扩散元件被对应地设置于所述分区光源的发光路径，用于分别将该第一输入光场和该第二输入光场对应地扩散成第一输出光场和第二输出光场，其中该第一输入光场的光强大于该第二输入光场的光强；所述分区光源被分时分区地控制，以分时地点亮所述第一发光区域和所述第二发光区域
。
[0017]根据本申请的一实施例，该第一输出光场的垂直发散角小于该第二输出光场的垂直发散角
。
[0018]根据本申请的一实施例，该第一输出光场的垂直发散角在5°
和
30
°
之间；该第二输出光场的垂直发散角在
20
°
至
90
°
之间
。
[001本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
光投射模组，其特征在于，包括：分区光源，所述分区光源具有用于发射第一输入光场的第一发光区域和用于发射第二输入光场的第二发光区域；和扩散元件，所述扩散元件被对应地设置于所述分区光源的发光路径，用于分别将该第一输入光场和该第二输入光场对应地扩散成第一输出光场和第二输出光场，其中该第一输入光场的光强大于该第二输入光场的光强；所述分区光源被分时分区地控制，以分时地点亮所述第一发光区域和所述第二发光区域
。2.
根据权利要求1所述的光投射模组，其特征在于，该第一输出光场的垂直发散角小于该第二输出光场的垂直发散角
。3.
根据权利要求2所述的光投射模组，其特征在于，该第一输出光场的垂直发散角在5°
和
30
°
之间；该第二输出光场的垂直发散角在
20
°
至
90
°
之间
。4.
根据权利要求1所述的光投射模组，其特征在于，所述光投射模组用于斜向下地投射该第二输出光场，且该第二输出光场位于该第一输出光场的下方
。5.
根据权利要求1至4中任一所述的光投射模组，其特征在于，所述分区光源中的所述第二发光区域位于所述第一发光区域的下方，并且所述第一发光区域的发光孔数多于所述第二发光区域的发光孔数
。6.
根据权利要求5所述的光投射模组，其特征在于，所述扩散元件具有对应于所述第一发光区域的第一扩散区和对应于所述第二发光区域的第二扩散区，所述第一扩散区的光学微结构不同于所述第二扩散区的光学微结构
。7.
根据权利要求6所述的光投射模组，其特征在于，所述扩散元件进一步具有被布置于所述第一扩散区和所述第二扩散区之间的标识区，所述标识区用于被视觉识别以区分所述第一扩散区和所述第二扩散区
。8.
根据权利要求1至4中任一所述的光投射模组，其特征在于，所述分区光源中的所述第一发光区域和所述第二发光区域被控制以一次对一次地交替循环点亮
。9.
根据权利要求1至4中任一所述的光投射模组，其特征在于，所述分区光源中的所述第一发光区域和所述第二发光区域被控制以一次对多次地交替循环点亮
。10.TOF

【专利技术属性】
技术研发人员：陈清清，周婷，赵圳凯，章斌，罗孟杰，鲁丁，谷佳桦，
申请(专利权)人：余姚舜宇智能光学技术有限公司，
类型：发明
国别省市：