[發明專利]ToF相機及衍射光學元件的設計方法

有效

• 申請號: 201810225284.2
• 申請日: 2018-03-19
• 公開（公告）號: CN110285788B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 余新;胡飛;魯寧;李屹
• 申請（專利權）人: 深圳光峰科技股份有限公司
• 主分類號: G01C3/02
• 分類號: G01C3/02;G02B27/00;G03B15/02;G03B30/00
• 代理公司: 深圳市賽恩倍吉知識產權代理有限公司 44334
• 代理人: 唐芳芳

1.一種ToF相機，其特征在于：所述ToF相機包括點陣光源、收光鏡頭系統及感測器，所述點陣光源用于發出點陣排列的照明光束至目標物體，所述收光鏡頭系統用于接收所述點陣排列的照明光束照射至目標物體而反射的點陣排列的照明光束以將所述目標物體成像在所述感測器上，所述感測器用于感測所述收光鏡頭系統成像至所述感測器上的所述點陣排列的照明光束以獲得所述目標物體的深度圖像信息，其中，所述感測器包括多個像素，所述像素與所述點陣排列的照明光束一一對應，每個像素用于感測對應的一照明光束；

每個像素包括有效感光面積，每個所述像素感測的照明光束覆蓋至所述像素的有效感光面積上；

每個所述像素(i,j)中心對應的空間角度包括所述像素(i,j)對應的豎直方向與光軸間的夾角θ^c_i,j及所述像素(i,j)對應的水平方向與所述光軸間的夾角其中，

其中，i及j分別代表所述像素在所述感測器上的像素點陣上的水平行數與豎直列數，FOV_V為豎直方向的視場角度，FOV_h為水平方向的視場角度，N_v為豎直方向的像素數目，N_h為水平方向的像素數目；

所述點陣光源包括光源及調制元件，所述光源發出光源光，所述調制元件用于將所述光源光調制成所述點陣排列的照明光束；所述調制元件為衍射光學元件，其包括多個衍射單元，每個所述衍射單元將接收光源光轉換為一照明光束并將所述照明光束經所述收光鏡頭系統投影至所述感測器上對應的一個像素；每個衍射單元中心對應的空間角度等于對應的所述像素中心對應的空間角度。

2.如權利要求1所述的ToF相機，其特征在于：所述光源為發光二極管或激光光源。

3.如權利要求1所述的ToF相機，其特征在于：所述點陣光源還包括準直透鏡，所述準直透鏡設置于所述光源及所述調制元件之間，用于將所述光源發出的光源光進行準直后提供至所述調制元件。

4.如權利要求1所述的ToF相機，其特征在于：每個像素(i,j)的有效感光面積對應的空間角度半寬θ^Δ_i,j與符合以下公式：

其中，d_h和d_v為所述有效感光面積在豎直和水平方向上的尺寸，d₁為感測器和收光鏡頭系統的光學中心的距離。

5.一種投影系統，其特征在于：所述投影系統包括ToF相機，所述ToF相機采用權利要求1-4項任意一項所述的ToF相機。

6.一種機器人，其特征在于：所述機器人包括ToF相機，所述ToF相機采用權利要求1-4項任意一項所述的ToF相機。

7.一種駕駛系統，其特征在于：所述駕駛系統包括駕駛設備及ToF相機，所述ToF相機采用權利要求1-4項任意一項所述的ToF相機。

8.一種電子設備，其特征在于：所述電子設備包括ToF相機，所述ToF相機采用權利要求1-4項任意一項所述的ToF相機。