[發明專利]一種可調的深度測量裝置及測量方法

有效

• 申請號: 201911384703.8
• 申請日: 2019-12-28
• 公開（公告）號: CN111025317B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 王兆民
• 申請（專利權）人: 奧比中光科技集團股份有限公司
• 主分類號: G01B11/22
• 分類號: G01B11/22;G01S17/36;G01S17/894;G01S7/481
• 代理公司: 深圳漢世知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 44578
• 代理人: 田志立

1.一種可調的深度測量裝置，其特征在于，包括發射單元、接收單元、以及控制與處理電路；其中，

所述發射單元包括有光源陣列和變焦投影透鏡；所述光源陣列至少包括第一子光源陣列和第二子光源陣列，其中，所述第一子光源陣列集中在光源陣列的中間位置且數量比所述第二子光源陣列少，每個子光源陣列用于發射斑點圖案光束；所述變焦投影透鏡被配置為接收所述光束并將所述光束投射至目標區域，通過改變所述變焦投影透鏡的焦距而改變所述光源投射光束的視場角；所述變焦投影透鏡被配置為至少具有第一投影焦距和第二投影焦距，其中第一投影焦距小于第二投影焦距；

所述接收單元包括TOF圖像傳感器和變焦成像透鏡；所述TOF圖像傳感器被配置成采集所述目標區域反射回的至少部分光束并形成電信號；所述變焦成像透鏡被配置為將所述反射光束投射到所述TOF圖像傳感器中，通過改變所述變焦成像透鏡的焦距而改變所述TOF圖像傳感器采集反射光束的視場角；所述變焦成像透鏡被配置為至少具有第一成像焦距和第二成像焦距，其中第一成像焦距小于第二成像焦距；

所述控制與處理電路與所述發射單元和所述接收單元連接，根據所述電信號計算所述目標區域的深度圖像；其中，近距時，控制第一子光源陣列投射光束，并調整變焦投影透鏡的焦距為第二投影焦距，變焦成像透鏡的焦距為第二成像焦距；遠距時，控制第二子光源陣列投射光束，并調整變焦投影透鏡的焦距為第一投影焦距，調整變焦成像透鏡的焦距為第一成像焦距。

2.如權利要求1所述可調的深度測量裝置，其特征在于：還包括有驅動器，所述控制與處理電路控制所述驅動器對所述變焦投影透鏡和所述變焦成像透鏡的焦距進行調整。

3.如權利要求2所述可調的深度測量裝置，其特征在于：所述控制與處理電路中存儲有所述變焦投影透鏡的焦距與所述變焦成像透鏡的焦距之間關系的約束條件，所述控制與處理電路根據所述約束條件控制所述變焦投影透鏡與所述變焦成像透鏡的焦距的調整。

4.如權利要求1所述可調的深度測量裝置，其特征在于：所述光束經過所述變焦投影透鏡以第一投影焦距投射到所述目標區域的第一投影視場角大于以第二投影焦距投射到所述目標區域的第二投影視場角；

所述TOF圖像傳感器經過所述變焦成像透鏡以第一成像焦距采集反射光束的第一成像視場角大于以第二成像焦距采集反射光束的第二成像視場角。

5.如權利要求4所述可調的深度測量裝置，其特征在于：第一子光源陣列朝向目標區域投射光束時，在所述第二投影視場角內投射光束并在所述第二成像視場角內采集反射光束；

第二子光源陣列朝向目標區域投射光束時，在所述第一投影視場角內投射光束并在所述第一成像視場角內采集反射光束。

6.如權利要求1所述可調的深度測量裝置，其特征在于：每個子光源陣列中光源的數量不等并且能夠被單獨控制；所述子光源陣列中的多個光源是不規則排列的。

7.如權利要求1所述可調的深度測量裝置，其特征在于：所述TOF圖像傳感器包括至少一個像素；其中，每個所述像素包括至少兩個抽頭，所述抽頭用于在單個幀周期內以一定的次序依次采集所述反射光束并產生電信號。

8.如權利要求7所述可調的深度測量裝置，其特征在于：所述控制與處理電路接收所述電信號進行處理，計算出反射光束的強度信息并生成結構光圖像，基于所述結構光圖像計算出所述目標區域的深度圖像；或，所述控制與處理電路接收所述電信號進行處理，計算出光束從發射到反射被接收的相位差，基于所述相位差進一步計算出所述目標區域的深度圖像。