[實用新型]一種消畸變的點陣投射裝置

有效

• 申請號: 202020443913.1
• 申請日: 2020-03-31
• 公開（公告）號: CN211905878U
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 陳馳;李安;魯亞東;黃若普
• 申請（專利權）人: 深圳市安思疆科技有限公司
• 主分類號: G02B27/42
• 分類號: G02B27/42;G03B15/02
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 米志鵬

本申請公開一種消畸變的點陣投射裝置，包括陣列光源、逆掃描透鏡和衍射光學元件，所述陣列光源發出的第一光束經逆掃描透鏡出射為第二光束，所述第二光束經衍射光學元件復制為出射的第三光束；所述第二光束102的視場角α和第三光束103的視場角γ存在約束關系：α0.8γ。本申請可以消除投射器所投射的點陣圖案畸變，以便更好的應用在D?TOF3D成像裝置中。

技術領域

本實用新型涉及3D深度成像技術領域，具體涉及一種消畸變的點陣投射裝置。

背景技術

能獲取深度信息，也即物體與拍攝設備的距離信息，這樣的成像裝置我們稱為3D成像裝置。3D成像裝置在市場上已經開始應用于一些電子消費產品，如體感游戲的動作識別，AR/VR對物理世界的3D應用，新一代iphone的3D人臉識別，車載激光雷達等等。3D成像裝置可以大大地豐富用戶的體驗，提升產品競爭力。

TOF技術是實現3D成像的一種關鍵主流技術，TOF的全稱是Time-Of-Flight，即飛行時間，是通過測量發射光從發射時刻到被物體反射至接收端的時間間隔，根據光速不變原理，可以實現距離測定。TOF技術分為I-TOF和D-TOF兩種，目前市場上成熟且常用的是I-TOF技術，即Indirect Time-Of-Flight，I-TOF通過激光發射裝置發射一束時間上周期性調制激光到物體表面上，返回光則在時序上產生一個相對于入射光的時間延遲，具體表現為相位延遲，相位延遲的大小與光的飛行時間具有對應的計算關系，即通過測量相位延遲來“間接”得到光的飛行時間，進而實現距離測量。D-TOF(Direct Time-Of-Flight)技術則是直接對光飛行時間進行測量，而不是通過其他手段間接獲得，目前該技術在科研測試設備、大型工業測量設備、激光雷達等領域有一些應用，消費電子領域的小型化應用也即將開始興起。

不管是何種主動式的3D成像裝置，都包含光投射器和接收器兩部分。在使用點陣方案的D-TOF技術中，必需面臨點陣投射器的畸變控制問題，以便與采集sensor(如SPAD陣列)上的像素位置做精準匹配，否則會帶來較大的測量誤差。

現有技術中，公開號為CN 109946681A和CN 109754425A的專利申請文件提供的基于TOF的標定方法，均是用于TOF相機的內外參數和徑向畸變參數標定，以消除畸變，并不是對裝置本身部件的改進。

實用新型內容

為了解決上述技術問題，本申請提出一種消畸變的點陣投射裝置，消除投射器所投射的點陣圖案畸變，以便更好的應用在D-TOF 3D成像裝置中。

為實現上述實用新型目的，本申請采用如下技術方案：

一種消畸變的點陣投射裝置，包括陣列光源、逆掃描透鏡和衍射光學元件；

所述陣列光源發出的第一光束經逆掃描透鏡出射為第二光束，所述第二光束經衍射光學元件復制為出射的第三光束；所述第二光束的視場角α和第三光束的視場角γ存在約束關系：α0.8γ。

以下還提供了若干可選方式，但并不作為對上述總體方案的額外限定，僅僅是進一步的增補或優選，在沒有技術或邏輯矛盾的前提下，各優選方式可單獨針對上述總體方案進行組合，還可以是多個優選方式之間進行組合。

作為優選的，所述的陣列光源包括若干子光源，每個子光源發射一束子光束，所有出射的子光束組成所述的第一光束。

作為優選的，所述的陣列光源為vcsel陣列光源。

作為優選的，所述的逆掃描透鏡為單透鏡或多個透鏡組成的透鏡組。

作為優選的，所述衍射光學元件的視場角β5°。

作為優選的，所述的衍射光學元件的表面微結構按照隨機相位分布，即隨機相位DOE。

作為優選的，所述的陣列光源由多個單體的激光發射器排列組成。