[發(fā)明專利]分區(qū)勻光照明光學系統(tǒng)、包括其的投射系統(tǒng)及電子設備

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011035732.6
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112462528A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發(fā)明（設計）人: 王道泳;尹曉東
• 申請（專利權(quán)）人: 嘉興馭光光電科技有限公司
• 主分類號: G02B27/09
• 分類號: G02B27/09;H01S5/42;H01S5/00
• 代理公司: 北京律和信知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 11446
• 代理人: 郝文博

本發(fā)明提供了一種用于VCSEL分區(qū)光源的分區(qū)勻光照明光學系統(tǒng)，包括：微透鏡陣列，所述微透鏡陣列可接收所述VCSEL分區(qū)光源發(fā)射出的光束并對所述光束進行勻光；透鏡，設置于所述微透鏡陣列的光路下游，用于將所述微透鏡陣列勻光后的光場成像到目標平面上，其中，所述VCSEL分區(qū)光源包括多個沿第一方向間隔開的光源陣列，所述微透鏡陣列配置成將點光源投射成沿與所述第一方向相垂直的第二方向延伸的至少一條線形光場，并使得所述VCSEL分區(qū)光源中相鄰的光源陣列通過所述分區(qū)勻光照明光學系統(tǒng)后在所述目標平面上形成的光場區(qū)域在所述第一方向上相互鄰接或者重疊。

技術領域

本發(fā)明大致涉及光學技術領域，尤其涉及分區(qū)勻光照明光學系統(tǒng)、包括其的分區(qū)勻光照明投射系統(tǒng)及電子設備。

背景技術

目前手機行業(yè)現(xiàn)有的TOF(Time-Of-Flight)方案是間接飛行時間法(IndirectTime-Of-Flight),利用間接的方案，例如發(fā)射光場和接收光場的相位變化，計算目標物體的距離。與直接時間戳的飛行時間測距對比，間接測量的誤差較大，例如測試多目標時，會折合成平均值，算出一個距離，而且間接測量環(huán)境噪聲影響大。直接利用時間戳進行飛行時間測距，可以解決這些問題。針對該市場需求，設計了用于直接飛行時間法(Direct Time-Of-Flight，即DTOF)的傳感器，為匹配該傳感器工作，需要實現(xiàn)光場的分區(qū)勻光照明。另外，在很多的具體應用中，需要提供一定范圍內(nèi)的均勻分布的光場。

垂直腔面發(fā)射激光器VCSEL是廣泛使用的激光器。一些衍射光學元件的勻光片是針對整個VCSEL芯片發(fā)射的光場進行勻光，但對于VCSEL芯片存在分區(qū)、且分區(qū)之間存在間隙的情況下，針對整體發(fā)射光場進行衍射光學元件的相位分布計算，可能會導致目標光場區(qū)域內(nèi)與分區(qū)之間間隙相對應的部分的光場與其它區(qū)域不均勻的情況，從而影響3D信息的重建。

背景技術部分的內(nèi)容僅僅是發(fā)明人所知曉的技術，并不當然代表本領域的現(xiàn)有技術。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于現(xiàn)有技術的至少一個缺陷，本發(fā)明提供一種采用微透鏡陣列作為勻光器件的技術方案。本發(fā)明提供一種用于VCSEL分區(qū)光源的分區(qū)勻光照明光學系統(tǒng)，其特征在于，包括：

微透鏡陣列，所述微透鏡陣列可接收所述VCSEL分區(qū)光源發(fā)射出的光束并對所述光束進行勻光；

透鏡，設置于所述微透鏡陣列的光路下游，用于將所述微透鏡陣列勻光后的光場成像到目標平面上，

其中，所述VCSEL分區(qū)光源包括多個沿第一方向間隔開的光源陣列，所述微透鏡陣列配置成將點光源投射成沿與所述第一方向相垂直的第二方向延伸的至少一條線形光場，并使得所述VCSEL分區(qū)光源中相鄰的光源陣列通過所述分區(qū)勻光照明光學系統(tǒng)后在所述目標平面上形成的光場區(qū)域在所述第一方向上相互鄰接或者重疊。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，其中所述微透鏡陣列配置成將點光源投射成相互間隔的兩組光場，每組光場包括延所述第二方向延伸的至少一條線形光場，所述光源陣列中在所述第一方向上相鄰的多個點光源所分別投射成的兩組光場依次拼接形成連續(xù)光場。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，其中所述線形光場的視場角范圍與每個所述光源陣列所對應的目標光場區(qū)域在所述第二方向上的視場角范圍相匹配。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，其中所述多個光源陣列沿所述第二方向具有間隔，所述線形光場的視場角范圍被設置成使得相鄰光源陣列在所述目標表面上形成的光場區(qū)域在第二方向上相互鄰接或者重疊。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，其中所述透鏡為菲涅爾透鏡。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，其中所述菲涅爾透鏡為進行了枕形畸變校正的菲涅爾透鏡。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，其中所述微透鏡陣列包括與所述多個沿第一方向間隔開的光源陣列相對應的多個微透鏡陣列子單元，并針對所述多個微透鏡陣列子單元中的微透鏡的曲面面型分別進行枕形畸變校正。