[發明專利]全空間ToF模組及其測量方法

在審

• 申請號: 202111319417.0
• 申請日: 2021-11-09
• 公開（公告）號: CN114002707A
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 郝成龍;譚鳳澤;朱健
• 申請（專利權）人: 深圳邁塔蘭斯科技有限公司
• 主分類號: G01S17/894
• 分類號: G01S17/894;G01S7/48;G01S7/481
• 代理公司: 深圳市深佳知識產權代理事務所(普通合伙) 44285
• 代理人: 吳欣蔚

本申請提供了一種全空間ToF模組及其測量方法，屬于傳感器技術領域。該全空間ToF模組包括控制單元和多面體結構；其中，所述控制單元設置于所述多面體結構內部；所述多面體結構的每一面均包括ToF單元；所述ToF單元包括發射模組和接收模組；所述發射模組包括輻射源和第一超透鏡；所述接收模組包括光學探測器和第二超透鏡；所述第一超透鏡被配置為將所述輻射源產生的輻射進行準直并在遠場生成點云。該全空間ToF模組，通過在多面體結構的每個面上設置具有超透鏡的發射模組和接收模組，實現了對全空間進行覆蓋，從而實現了對全空間中的對象進行測量。

技術領域

本發明涉及傳感器技術領域，具體而言，涉及一種全空間ToF模組及其測量方法。

背景技術

飛行時間技術(ToF，Time of Flight)的原理是傳感器發射輻射(例如紅外光或激光)，發射出的輻射會從任何遇到的物體反射回到傳感器。根據輻射從發射到回到傳感器的飛行時間，結合光的速度，可以計算出傳感器到物體的精確距離。全空間ToF模組是指對模組所在空間進行360°全方向探測的ToF模組。

相關技術中有一種全空間ToF技術，通過設計超表面的微納結構，使入射的線偏振光發生反射和透射。其中，反射光為左旋圓偏振光和右旋圓偏振光，且強度相同，方向分別對稱分布在入射光的兩側；透射光也是如此。因此，入射光經過超表面的透射和反射呈360°發散，從而形成了全空間的光覆蓋，實現了全空間ToF探測。

相關技術中的全空間ToF探測產生的點云中點分布不均勻，導致獲得的三維圖像不均勻，測量結果不準確。

發明內容

為解決現有存在的技術問題，本申請實施例提供一種全空間ToF模組及其測量方法。

第一方面，本申請實施例提供了一種全空間ToF模組，所述模組包括控制單元和多面體結構；

其中，所述控制單元設置于所述多面體結構內部；所述多面體結構的每一面均包括ToF單元；

所述ToF單元包括發射模組和接收模組；

所述發射模組包括輻射源和第一超透鏡；所述接收模組包括光學探測器和第二超透鏡；

所述第一超透鏡被配置為將所述輻射源產生的輻射進行準直并在遠場生成點云。

可選地，所述多面體結構為正多面體。

可選地，所述發射模組的視場優化采用0視場、0.5視場和1視場聯合優化，優化方式如下：

minR₉₀＝C₀R₉₀|_0FOV+C₁R₉₀|_0.5FOV+C₂R₉₀|_1FOV；

其中，R₉₀為90％的光線的聚焦半徑，R₉₀|_0FOV為0視場下90％的光線的聚焦半徑，C₁R₉₀|_0.5FOV為0.5視場下90％的光線的聚焦半徑，C₂R₉₀|_1FOV為1視場下90％的光線的聚焦半徑，C₀、C₁和C₂為最小化0視場、0.5視場和1視場下90％的光線的聚焦半徑之和對應的權重。

可選地，所述第一超透鏡和所述第二超透鏡均包括基底和納米結構。

可選地，所述第一超透鏡的面積小于所述第二超透鏡的面積。

可選地，所述第一超透鏡的視場角等于或小于所述第二超透鏡的視場角。

可選地，所述第一超透鏡的相位滿足：