[發明專利]一種可調發散角的3D傳感照明光源

在審

• 申請號: 202010316170.6
• 申請日: 2020-04-21
• 公開（公告）號: CN111352178A
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 楊勛;吳鵬;譚軍;謝輝
• 申請（專利權）人: 武漢喻湖光電技術有限公司
• 主分類號: G02B3/14
• 分類號: G02B3/14;G02B26/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 嚴彥

本發明涉及一種可調發散角的3D傳感照明光源，包括陣列發光光源，設置能夠變焦的光學散射體和封裝外殼，陣列發光光源設于光學散射體器件上方，封裝外殼固定陣列發光光源和光學散射體器件的位置，保持陣列發光光源和光學散射體器件之間的空間間隔和相對姿態；光學散射體器件朝向陣列發光光源的表面設置有散射體結構，可增大陣列發光光源所發出光束的發散角，通過光學散射體器件的變焦調整輸出最終所需的光束發散角。本發明將光學散射體結構和變焦透鏡相結合，可實現3D傳感的勻化、可調發散角的照明光源。由于是在散射體上重新設計和處理，有效節省了TOF模組的使用成本，不會增加過多的使用空間，可滿足便攜式智能終端的內部空間的技術需求。

技術領域

本發明屬于3D成像/傳感技術領域，具體涉及一種可調發散角的3D傳感照明光源。

背景技術

飛行時間(TOF)探測法現在已經成為主流的3D成像/傳感解決方案。隨著技術發展與成熟，越來越多的如手機的智能終端上開始使用TOF鏡頭模組以后，TOF模組逐漸成為智能終端的標準配置。

傳統的測距技術分為雙向測距技術和單向測距技術。TOF探測方法使用了雙向測距技術，它主要利用光信號在兩個異步收發機(Transceiver)(或被反射面)之間往返的飛行時間來測量節點間的距離。在TOF探測模組里，需要在發射端使用一種能夠覆蓋目標區域的微型化照明光源，目前主流商用模組的技術路線是采用光學衍射原理或折射原理的散射體(Diffuser)器件，結合光源芯片陣列(如垂直發散激光二極管VCSEL、半導體發光二極管LED等)，實現大發散角、大區域覆蓋的3D傳感所需的勻化照明。

隨著手機等智能終端雙鏡頭、多鏡頭成像技術的發展，各手機廠商開始增添配置超寬廣角鏡頭、長焦鏡頭等，從而使手機能對更大視場角范圍或更遠距離范圍的拍照。傳統的TOF模組照明光源的散射體器件是單一固定的發散角設計，因而只適用于固定視場角的應用需求。對于廣角、長焦等視場角變化范圍較大的成像應用，傳統固定發散角的TOF照明光源將難以匹配多鏡頭成像時的距離探測需求，使用時可能會存在視場區域過度覆蓋或者無法覆蓋的情況，導致TOF模組照明光源功率的無效浪費。本發明提出設計一款包含有能夠變焦的散射體器件的TOF模組照明光源解決方案，可方便地精確控制和調節TOF模組照明光源的輸出發散角。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，通過在將光學散射體與可變焦透鏡模組相結合，實現一種可精確控制調節出射發散角的TOF模組照明光源，從而能根據需要靈活控制TOF模組照明光源的發散角輸出，匹配不同的拍攝應用場景需求。

本發明技術方案提供一種可調發散角的3D傳感照明光源，包括陣列發光光源1，設置能夠變焦的光學散射體器件2和封裝外殼3，陣列發光光源1設于光學散射體器件2上方，封裝外殼3固定陣列發光光源1和光學散射體器件2的位置，保持陣列發光光源1和光學散射體器件2之間的空間間隔和相對姿態；光學散射體器件2朝向陣列發光光源1的表面設置有散射體結構，增大陣列發光光源1所發出光束的發散角，通過光學散射體器件2的變焦來調整輸出最終所需的光束發散角。

而且，所述能夠變焦的光學散射體器件2采用電潤型液體透鏡變焦結構實現，包括保護玻璃封窗22、26，散射體結構21，電解液體27，絕緣液體28，導電電極23、25，以及絕緣體間隔24，保護玻璃封窗22設置在上層，保護玻璃封窗26設置在下層，中層邊緣設置導電電極23和25，絕緣體間隔24設置在導電電極23和25之間，內部填充電解液體27和絕緣液體28；散射體結構21設置在保護玻璃封窗22外表面。

而且，通過導電電極23和25所加載的電壓控制，所產生的電浸潤效應將使得兩種液體27和28的界面輪廓曲率半徑發生變換，加載的不同電壓值對應產生不同的光學變焦焦距，進而輸出不同的發散角。

而且，電解液體采用NaCl溶液，絕緣液體采用硅油。