CN111913304A - 分区匀光照明光学系统、分区匀光照明投射系统及电子设备 - Google Patents

分区匀光照明光学系统、分区匀光照明投射系统及电子设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于VCSEL分区光源的分区匀光照明光学系统，包括：衍射光学元件，其包括微结构面，所述微结构面上设置有至少一个微结构图案单元，所述衍射光学元件可接收所述VCSEL分区光源发射出的光束并对所述光束进行相位调制；透镜，设置于所述衍射光学元件的光路下游，用于将所述衍射光学元件调制的光场成像到目标平面上。本发明的实施例中，相邻分区之间存在有间隙，光源分区轮流点亮，每一块光源分区点亮时，目标光场中只有与该分区相对应的区域被均匀照明，且当所有分区一起点亮时，整个目标光场被均匀照明，没有因分区之间的间隙而引起的暗区，实现目标光场的分区均匀照明。

Description

分区匀光照明光学系统、分区匀光照明投射系统及电子设备
技术领域
本发明大致涉及光学技术领域，尤其涉及分区匀光照明光学系统、包括其的分区匀光照明投射系统及电子设备。
背景技术
目前手机行业现有的TOF(Time-Of-Flight)方案是间接飞行时间(IndirectTime-Of-Flight),利用间接的方案，例如发射光场和接收光场的相位变化，计算目标物体的距离，与直接时间戳的飞行时间测距对比，间接测量的误差较大，例如测试多目标时，会折合成平均值，算出一个距离，而且间接测量环境噪声影响大。直接利用时间戳进行飞行时间测距，可以解决这些问题。针对该市场需求，设计了用于直接飞行时间(Direct Time-Of-Flight，即DTOF)的传感器，为匹配该传感器工作，需要实现光场的分区匀光照明。另外，在很多的具体应用中，需要提供一定范围内的均匀分布的光场。
垂直腔面发射激光器VCSEL是广泛使用的激光器。一些衍射光学元件DOE的匀光片是针对整个VCSEL芯片发射的光场进行匀光，但对于VCSEL芯片存在分区、且分区之间存在间隙的情况下，针对整体发射光场进行DOE匀光片的相位分布进行计算设计，可能会导致目标光场区域内与分区之间间隙相对应的部分的光场与其它区域不均匀的情况，从而影响3D信息的重建。
背景技术部分的内容仅仅是发明人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。
发明内容
有鉴于现有技术的至少一个问题，本发明提供一种用于VCSEL分区光源的分区匀光照明光学系统，包括：衍射光学元件，其包括微结构面，所述微结构面上设置有至少一个微结构图案单元，所述衍射光学元件可接收所述VCSEL分区光源发射出的光束并对所述光束进行相位调制；透镜，设置于所述衍射光学元件的光路下游，用于将所述衍射光学元件调制的光场成像到目标平面上，其中，所述VCSEL分区光源包括多个沿第一方向间隔开的光源阵列，所述微结构图案单元配置成将点光源投射成延与所述第一方向相垂直的第二方向延伸的至少一条线形光场，并使得所述VCSEL分区光源中相邻的光源阵列通过所述分区匀光照明光学系统后在所述目标平面上形成的光场区域在所述第一方向上相互邻接或者重叠。
根据本发明的一个方面，所述微结构图案单元配置成将点光源投射成相互间隔的两组光场，每组光场包括延所述第二方向延伸的至少一条线形光场，所述光源阵列中在所述第一方向上相邻的多个点光源所分别投射成的两组光场依次拼接形成连续光场。
根据本发明的一个方面，所述线形光场的视场角范围与每个所述光源阵列所对应的目标光场区域在所述第二方向上的视场角范围相匹配。
根据本发明的一个方面，所述多个光源阵列沿所述第二方向具有间隔，所述线形光场的视场角范围被设置成使得相邻光源阵列在所述目标表面上形成的光场区域在第二方向上相互邻接或者重叠。
根据本发明的一个方面，所述透镜为菲涅尔透镜。
根据本发明的一个方面，所述菲涅尔透镜为进行了枕形畸变校正的菲涅尔透镜。
根据本发明的一个方面，所述VCSEL分区光源中的每个光源阵列对应于至少一个所述微结构图案单元，并针对每个所述微结构图案单元分别进行枕形畸变校正。
本发明还提供一种分区匀光照明投射系统，包括：VCSEL分区光源，所述VCSEL分区光源包括多个光源阵列，所述多个光源阵列沿第一方向具有间隔；如上所述的分区匀光照明光学系统，设置在所述VCSEL分区光源的光路下游,接收所述多个光源阵列发射出的光束并在目标平面上投射出分区匀光照明光场。
根据本发明的一个方面，所述多个光源阵列延第二方向具有间隔，所述第二方向与所述第一方向相垂直。
本发明还提供一种电子设备，包括如上所述的分区匀光照明投射系统。
本发明的实施例中，光源阵列可以采用一列分区，也可以采用二列分区，分别可提供不同的解决方案。相邻分区之间存在有间隙，光源分区轮流点亮，每一块光源分区点亮时，目标光场中只有与该分区相对应的区域被均匀照明，且当所有分区一起点亮时，整个目标光场被均匀照明，没有因分区之间的间隙而引起的暗区，实现目标光场的分区均匀照明。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1A示出了根据本发明一个实施例的分区匀光照明投射系统的示意图；
图1B示出了根据本发明另一实施例的分区匀光照明投射系统的示意图；
图2示出了根据本发明一个实施例的VCSEL分区光源的正面的示意图；
图3示出根据本发明一个实施例的光源阵列中在第一方向上相邻的6个VCSEL发光点及其经过衍射光学元件相位调制后所投射出的光场的示意图；
图4示出了根据本发明一个实施例的分区匀光照明投射系统进行仿真得到的投射光场的示意图。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接:可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之"下"可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图1A示出了根据本发明一个实施例的分区匀光照明投射系统100的示意图。分区匀光照明投射系统100包括分区匀光照明光学系统101和VCSEL分区光源20，其中分区匀光照明光学系统101包括衍射光学元件(DOE)10和透镜30，VCSEL分区光源20包括多个光源阵列(参考图2)，所述多个光源阵列沿第一方向具有间隔，下文将详细描述。衍射光学元件10设置在VCSEL分区光源20的光路下游，衍射光学元件10可接收VCSEL分区光源20发射出的光束并对接收到的光束的进行光场相位调制，透镜30设置于衍射光学元件10的光路下游，用于将经衍射光学元件10调制后的光场成像到目标平面40上，形成分区匀光照明光场。S为VCSEL分区光源20到衍射光学元件10之间的距离，g为衍射光学元件10到透镜30之间的距离，L为分区匀光照明光学系统101到目标平面40之间的距离(即工作距离)，工作距离为系统参数，g由L和透镜30的焦距以及成像关系决定。
图1B示出了根据本发明另一实施例的分区匀光照明投射系统100’的示意图。分区匀光照明投射系统100’的构成与上述图1A中所示的系统100基本相同，主要区别为分区匀光照明光学系统101’所包括的透镜为菲涅尔透镜30’。与传统透镜相比，菲涅尔透镜可以制作得更为轻薄，有利于减小系统的尺寸。
图2示出了VCSEL分区光源20的正面的示意图。如图2所示，分区光源阵列20包括多个光源阵列20-1、20-2、…、20-n，其中例如由于工艺的限制，相邻的光源阵列之间具有间隔，如图2中所示，在第一方向(图中的竖直方向)上光源阵列之间具有一定的间隔DS。
如图2所示，在每个光源阵列内部每个白点都代表一个VCSEL发光点，相邻的VCSEL发光点之间的间隔较小，而相邻光源阵列之间的间隔DS通常较大，大于同一个光源阵列内VCSEL发光点之间的距离。为了配合DTOF传感器，的工作，需要实现目标光场的分区匀光照明，即VCSEL分区光源的每个光源阵列可以被分别点亮，每个光源阵列被点亮时仅匀光照亮目标光场的与该光源阵列相对应的部分目标光场，并且需要保证在所有光源阵列都被点亮时整个目标光场的匀光照明。因此，如果衍射光学元件10不进行特殊的光场相位调制，那么在目标平面40上投射出的光场中，将会出现由于相邻光源阵列之间较大的间隔DS所引起的延第二方向延伸的暗区，其中第二方向(图2中的水平方向)与第一方向相垂直。
衍射光学元件10上具有微结构面，所述微结构面包括至少一个具有特定相位分布的微结构图案单元，用于对接收到的来自VCSEL分区光源的光束进行相位调制。微结构图案单元的相位分布被设计成能够将一个点光源投射成延第二方向延伸的至少一条线形光场。例如，在利用计算机辅助软件计算微结构图案单元的相位分布时，将光源定义为点光源，将目标图设计成一条延第二方向延伸的直线段(即线形光场)。由于实际的VCSEL发光点具有一定的物理尺寸，例如直径为几微米至几十微米，可以视为一个小的面光源，另外VCSEL发光点也具有一定的发散角，例如全角发散角为20度左右，因此一个实际的VCSEL发光点所发射的光束经过微结构图案单元进行相位调制后所投射出的实际光场会由线形光场展宽弥散而形成为在第一方向上具有一定宽度的延第二方向延伸的条状光场。两个相邻光源阵列的边缘区域VCSEL发光点所投射出的条状光场相互拼接或重叠，从而可以消除上述暗区。
为了更好地消除上述暗区，根据本发明的一实施例，微结构图案单元的相位分布可以被设计成将点光源投射成相互间隔的两组光场，每组光场包括延第二方向延伸的至少一条线形光场。例如，图3示出了一个光源阵列中在第一方向上相邻的6个VCSEL发光点301～306，每个VCSEL发光点所发出的光束经衍射光学元件(图中未标识)相位调制后投射出两组光场，例如，VCSEL发光点301投射出第一组光场301-1和第二组光场301-2，依次类推。需要注意的是，图3中的虚线仅用来指示VCSEL发光点与相应的两组光场之间的对应关系，并不是实际的光路。在本实施例中，每组光场包括两条线形光场，如上所述，线形光场会展宽弥散成条状光场从而可以相互拼接。并且VCSEL发光点301～306的第一组光场301-1～306-1相互依次拼接，然后再与VCSEL发光点301～306的第二组光场301-2～306-2拼接形成连续的光场，从而消除暗区。本实施例中每组光场包括两条线形光场，但本发明并不限于此，本领域技术人员能够容易地想到根据VCSEL发光点的尺寸、发散角度、VCSEL发光点之间的距离以及光源阵列之间的间隔可以将每组光场设计成包括一条、三条或四条等线形光场。
另外，上述线形光场在第二方向上的视场角范围需要与每个光源阵列所对应的目标光场区域在第二方向上的视场角范围相匹配。例如，以上一维光源阵列的情况，每个光源阵列对应的目标光场在第二方向上的视场角范围与整个目标光场在第二方向上的视场角范围是相同的。设定目标光场在第二方向上的视场角范围为α度，例如α的范围为50～80度，由于光源阵列内延第二方向排列的VCSEL发光点所形成的线形光场会在第二方向上互相差位叠加，为了使该α度视场角范围内的光场亮度均匀，需要使得光源阵列中在第二方向上的边缘VCSEL发光点所形成的线形光场也能够覆盖该目标光场的α度视场角范围，因此线形光场的视场角范围需要大于α度,线形光场的视场角大小由目标光场的α度视场角范围以及VCSEL发光点的光束发散角等参数所决定。由于线形光场的视场角范围大于α度，因此根据本实施例的分区匀光照明投射系统的实际投射光场在第二方向上弥散从而会大于目标光场的α度视场角范围，在该α度视场角范围的两侧形成光场强度小于目标光场的弥散(Blur)区域，但这并不会影响DTOF系统的工作。
图4示出了根据本发明一实施例的分区匀光照明投射系统进行仿真所得到的投射光场，该仿真结果为所有光源阵列都被点亮的情况，可以看到相邻光源阵列所形成的投射光场在第一方向上相互拼接形成连续的无暗区的匀光照明光场，在第二方向上中心光场区域为均匀的匀光光场，在两侧具有展宽的弥散区域。
根据本发明的另一实施例，多个光源阵列沿所述第二方向也具有间隔，例如在第二方向上具有两列光源阵列，VCSEL发光点所投射出的线形光场的视场角范围被设置成使得相邻光源阵列在目标表面上形成的光场区域在第二方向上相互邻接或者重叠。
由于通常的菲涅尔透镜在大视场的情况下会产生枕形畸变，从而使得目标光场产生枕形的变形，影响DTOF系统的工作质量。根据本发明的一实施例，对分区匀光照明光学系统中的菲涅尔透镜进行枕形畸变校正，例如在设计菲涅尔透镜时引入了桶形畸变，用于补偿大视场情况下的枕形畸变，从而保证目标光场为大致的矩形形状。
根据本发明的一实施例，VCSEL分区光源中的每个光源阵列都对应于衍射光学元件的至少一个微结构图案单元，例如，衍射光学元件具有与光源阵列个数相同的微结构图案单元，即光源阵列与微结构图案单元一一对应。由于透镜或菲涅尔透镜在大视场情况下会产生枕形畸变，可以根据每个光源阵列所投射出的光场在整体目标光场上所处的视场区域，对与该光源阵列相对应的微结构图案单元分别进行枕形畸变校正。例如，在设计微结构图案单元时，针对线形光场的直线段目标图引入相应的桶形畸变以对枕形畸变进行补偿，用具有桶形畸变的弯曲线段目标图代替直线段目标图，从而达到枕形畸变校正的目的。本发明并不仅限于此，每个光源阵列还可以对应于多个微结构图案单元，即将上述实施例中的微结构图案单元进一步分割成多个微结构图案单元，并针对每个进一步分割后微结构图案单元进行枕形畸变校正，实现更为精细优化的畸变校正结果，从而保证目标光场更为接近矩形形状。
以上描述了根据本发明实施例的分区匀光照明光学系统以及分区匀光照明投射系统。如上所述的分区匀光照明投射系统可以任意结合到需要进行匀光投射的电子设备中，包括但不限于手机、PAD、电子锁等。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于VCSEL分区光源的分区匀光照明光学系统，其特征在于，包括：
衍射光学元件，其包括微结构面，所述微结构面上设置有至少一个微结构图案单元，所述衍射光学元件可接收所述VCSEL分区光源发射出的光束并对所述光束进行相位调制；
透镜，设置于所述衍射光学元件的光路下游，用于将所述衍射光学元件调制的光场成像到目标平面上，
其中，所述VCSEL分区光源包括多个沿第一方向间隔开的光源阵列，所述微结构图案单元配置成将点光源投射成延与所述第一方向相垂直的第二方向延伸的至少一条线形光场，并使得所述VCSEL分区光源中相邻的光源阵列通过所述分区匀光照明光学系统后在所述目标平面上形成的光场区域在所述第一方向上相互邻接或者重叠。
2.如权利要求1所述的分区匀光照明光学系统，其中，所述微结构图案单元配置成将点光源投射成相互间隔的两组光场，每组光场包括延所述第二方向延伸的至少一条线形光场，所述光源阵列中在所述第一方向上相邻的多个点光源所分别投射成的两组光场依次拼接形成连续光场。
3.如权利要求1所述的分区匀光照明光学系统，其中所述线形光场的视场角范围与每个所述光源阵列所对应的目标光场区域在所述第二方向上的视场角范围相匹配。
4.如权利要求1所述的分区匀光照明光学系统，其中所述多个光源阵列沿所述第二方向具有间隔，所述线形光场的视场角范围被设置成使得相邻光源阵列在所述目标表面上形成的光场区域在第二方向上相互邻接或者重叠。
5.如权利要求1-4任一项所述的分区匀光照明光学系统，其中所述透镜为菲涅尔透镜。
6.如权利要求5所述的分区匀光照明光学系统，其中所述菲涅尔透镜为进行了枕形畸变校正的菲涅尔透镜。
7.如权利要求1-4任一项所述的分区匀光照明光学系统，其中所述VCSEL分区光源中的每个光源阵列对应于至少一个所述微结构图案单元，并针对每个所述微结构图案单元分别进行枕形畸变校正。
8.一种分区匀光照明投射系统，其特征在于，包括：
VCSEL分区光源，所述VCSEL分区光源包括多个光源阵列，所述多个光源阵列沿第一方向具有间隔；
如权利要求1-7中任一项所述的分区匀光照明光学系统，设置在所述VCSEL分区光源的光路下游,接收所述多个光源阵列发射出的光束并在目标平面上投射出分区匀光照明光场。
9.如权利要求8所述的分区匀光照明投射系统，其中所述多个光源阵列延第二方向具有间隔，所述第二方向与所述第一方向相垂直。
10.一种电子设备，包括如权利要求8或9所述的分区匀光照明投射系统。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112379530A (zh) * 2020-11-24 2021-02-19 北京华捷艾米科技有限公司 深度相机的光源装置和深度相机
CN112946604A (zh) * 2021-02-05 2021-06-11 上海鲲游科技有限公司 基于dTOF的探测设备和电子设备及其应用
CN112965073A (zh) * 2021-02-05 2021-06-15 上海鲲游科技有限公司 分区投射装置及其光源单元和应用
CN113219675A (zh) * 2021-04-01 2021-08-06 嘉兴驭光光电科技有限公司 衍射光学元件设计方法以及激光投射模组
CN113467077A (zh) * 2021-06-22 2021-10-01 嘉兴驭光光电科技有限公司 衍射光学元件的设计方法以及分区匀光照明系统
CN114137738A (zh) * 2021-11-04 2022-03-04 嘉兴驭光光电科技有限公司 用于悬浮成像的光学系统和方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1380989A (zh) * 2000-05-10 2002-11-20 三菱电机株式会社 图象显示装置及定位调整方法
CN108227231A (zh) * 2018-01-15 2018-06-29 深圳奥比中光科技有限公司 条纹投影模组
CN108604053A (zh) * 2015-10-21 2018-09-28 普林斯顿光电子股份有限公司 编码图案投影仪
CN109917352A (zh) * 2019-04-19 2019-06-21 上海禾赛光电科技有限公司 激光雷达及其发射系统、激光雷达的发射系统的设计方法
CN110275381A (zh) * 2019-06-26 2019-09-24 业成科技（成都）有限公司 结构光发射模组及应用其的深度感测设备

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1380989A (zh) * 2000-05-10 2002-11-20 三菱电机株式会社 图象显示装置及定位调整方法
CN108604053A (zh) * 2015-10-21 2018-09-28 普林斯顿光电子股份有限公司 编码图案投影仪
CN108227231A (zh) * 2018-01-15 2018-06-29 深圳奥比中光科技有限公司 条纹投影模组
CN109917352A (zh) * 2019-04-19 2019-06-21 上海禾赛光电科技有限公司 激光雷达及其发射系统、激光雷达的发射系统的设计方法
CN110275381A (zh) * 2019-06-26 2019-09-24 业成科技（成都）有限公司 结构光发射模组及应用其的深度感测设备

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112379530A (zh) * 2020-11-24 2021-02-19 北京华捷艾米科技有限公司 深度相机的光源装置和深度相机
CN112946604A (zh) * 2021-02-05 2021-06-11 上海鲲游科技有限公司 基于dTOF的探测设备和电子设备及其应用
CN112965073A (zh) * 2021-02-05 2021-06-15 上海鲲游科技有限公司 分区投射装置及其光源单元和应用
CN113219675A (zh) * 2021-04-01 2021-08-06 嘉兴驭光光电科技有限公司 衍射光学元件设计方法以及激光投射模组
CN113219675B (zh) * 2021-04-01 2022-08-30 嘉兴驭光光电科技有限公司 衍射光学元件设计方法以及激光投射模组
CN113467077A (zh) * 2021-06-22 2021-10-01 嘉兴驭光光电科技有限公司 衍射光学元件的设计方法以及分区匀光照明系统
CN114137738A (zh) * 2021-11-04 2022-03-04 嘉兴驭光光电科技有限公司 用于悬浮成像的光学系统和方法

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