CN113504678A - 一种透镜、景深传感器、景深测量系统及透镜的制作方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种透镜、景深传感器、景深测量系统及透镜的制作方法，所述透镜包括至少一个透镜单元，其特征在于，所述透镜单元包括衬底基板，在所述衬底基板上设置第一电极和第二电极，在所述第一电极和所述第二电极之间以阵列方式设置多个介质体，围绕所述介质体填充电光材料，所述介质体在沿与所述衬底基板平行方向的截面尺寸根据在所述透镜单元中的位置而变化。本公开实施例利用透镜的任意波前调控能力，通过结合例如液晶分子等电光材料实现透射率变化的动态调制的，可以同时捕获不同的景深特征的表面结构的景深信息并且不需要对光学系统进行物理修改，从而实现对任意形状物体以及图像的精确快速检测。

Description

一种透镜、景深传感器、景深测量系统及透镜的制作方法

技术领域

本公开涉及一种光学测量设备，具体地涉及一种透镜、景深传感器、景深测量系统及透镜的制作方法。

背景技术

现有的视觉景深传感器需要结合相机、计算算法以及光源等以能够感知和采集三维形状物体的景深信息，其中，在雷达系统、时间飞行相机以及结构光系统等使用的景深传感器需要利用有源光源，此外，对于双目立体视觉系统以及光场相机等不具备光源的采集装置也需要利用环境光以用于景深信息的感知和采集。以上这些采集方式和对应的装置已经被广泛用于自动驾驶、无人机、移动手机以及许多其他的应用平台。然而，这些采集方式都需要光源或者通过迭代计算和优化，例如移动传感网络等，这样在信息采集和计算过程中在尺寸、重量以及功耗方面受到限制。

对于上述的缺陷，可替代的方法例如利用光学离焦方法以用于测量景深，这种方式可以潜在地降低景深计算的量并且不需要有源光源，这种方法主要利用算法对比计算同一位置两种不同景深的离焦图像，从而产生单个像素的景深谱，确定单个像素的景深值。然而，这种方式主要的困难来自于光学组件，具体地，利用传统光学组件捕获两种不同的离焦图像通常需要光学系统的结构上的改变比如减低或者扩大孔径或者变形透镜。但是，这些方式不仅增加了光学系统控制的复杂性，而且由于引入不必要的延时以及在移动基本上限制了景深传感器的性能。此外，利用算法比如搜索查询表或者迭代法等方式测量景深，这些方法很难用一种不可区分地方式配置，并且依赖庞大的搜索而不是梯度搜索方法直接决定要求的参数。

发明内容

有鉴于此，本公开实施例提出了一种透镜、景深传感器、景深测量系统及透镜的制作方法，以解决现有技术中存在的光学系统控制的复杂性以及不具有通用性等问题。

一方面，本公开实施例提出了一种透镜，其包括至少一个透镜单元，所述透镜单元包括衬底基板，在所述衬底基板上设置第一电极和第二电极，在所述第一电极和所述第二电极之间以阵列方式设置多个介质体，围绕所述介质体填充电光材料，在每个所述透镜单元内的所述介质体在沿与所述衬底基板平行方向的截面尺寸根据所述介质体的位置而变化。

在一些实施例中，所述介质体是正方体、长方体、圆柱体、圆锥体、球体、椭圆体、半球体中的至少一种。

在一些实施例中，所述介质体是圆柱体,其半径在50nm至150nm的范围内。

在一些实施例中，在所述透镜单元数量为多个的情况下，多个所述透镜单元以阵列方式设置。

在一些实施例中，在所述透镜单元中，多个所述介质体设置在所述衬底基板上的圆形区域内。

在一些实施例中，多个所述介质体设置在所述圆形区域内的圆心处或者基于所述圆心的同心圆环上。

在一些实施例中，在沿所述同心圆环的直径方向上，在越靠近所述圆心处设置的所述介质体的所述截面尺寸越大。

在一些实施例中，在沿所述同心圆环的直径方向上，多个所述介质体的所述截面尺寸大小基于所述圆心对称分布。

在一些实施例中，所述电光材料是液晶分子。

在一些实施例中，所述介质体采用以下中的至少一种材料制成:

氮化硅、二氧化钛、非晶硅、晶体硅、多晶硅、二氧化钒、GST。

在一些实施例中，在所述透镜单元的外侧设置与所述衬底基板相对的封装基板。

在一些实施例中，还包括栅线、数据线以及薄膜晶体管，所述薄膜晶体管的源极与所述数据线连接，其栅极与所述栅线连接，其漏极与所述第二电极连接。

在一些实施例中，每个所述透镜单元的焦距与所述第一电极和第二电极之间施加的电压呈正相关。

本公开还提供一种景深传感器，其包括光电传感器以及根据上述任一项技术方案中所述的透镜。

在一些实施例中，所述光电传感器和所述透镜之间设置有黏合胶。

本公开还提供一种景深测量系统，其包括控制装置以及根据上述技术方案中所述的景深传感器。

本公开还提供一种透镜的制作方法，其包括以下步骤：

在衬底基板上形成第二电极，

在所述第二电极上形成介质层，将所述介质层进行图案化获得以阵列方式布置的多个介质体；

在封装基板上形成第一电极，将所述衬底基板和所述封装基板对位贴合；

在每个所述介质体周围填充电光材料。

在一些实施例中，所述将所述介质层进行图案化获得以阵列方式布置的多个介质体，包括：

多个所述介质体在所述衬底基板上形成的圆形区域和与所述圆形区域同心圆环区域排布，其中，在越靠近所述圆心处设置的所述介质体的沿与所述衬底基板平行方向的截面尺寸越大。

本公开实施例利用透镜的任意波前调控能力，通过设置的多个透镜单元，每个透镜单元设置了多个介质体，介质体在沿与衬底基板平行方向的截面尺寸不同来实现每个液晶分子的聚焦，通过每个透镜单元中设置的液晶结构，在液晶上下施加不同的电压，来实现对聚焦焦点移动，即波前移动的效果，即本公开通过介质体实现聚焦，结合例如液晶分子等电光材料实现透射率变化的动态调制的，可以同时捕获不同的景深特征的表面结构的景深信息并且不需要对光学系统进行物理修改，从而实现对任意形状物体以及图像的精确快速检测，满足紧凑、静态采集、单次激发以及低功耗等需求。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例中所述透镜采集景深信息的示意图；

图2为本公开实施例中所述透镜单元的结构示意图；

图3为本公开实施例中所述透镜单元的结构示意图；

图4为本公开实施例中所述透镜单元中所述介质体的半径与透射率的关系示意图；

图5为本公开实施例中所述透镜单元中所述介质体的半径与相位的关系示意图；

图6为本公开实施例中所述透镜单元中所述介质体的布置示意图；

图7为本公开实施例中所述透镜单元中所述介质体的位置与半径的关系示意图；

图8为本公开实施例中所述透镜的相位变化示意图；

图9为本公开实施例中所述透镜的电路结构示意图；

图10为本公开实施例中所述透镜的电路结构示意图；

图11为本公开实施例中所述景深传感器的焦距变化示意图；

图12为本公开实施例中所述景深传感器的结构示意图；

图13为本公开实施例中所述透镜单元的制作示意图。

附图标记：

100-透镜；110-栅线；120-数据线；130-薄膜晶体管；200-被采集对象；300-光电传感器；1-透镜单元；11-衬底基板；12-第一电极；13-第二电极；14-介质体；15-电光材料；20-第二基板；01-黏合胶。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本公开的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本公开作详细说明。下面结合附图和具体实施例对本公开的实施例作进一步详细描述，但不作为对本公开的限定。

本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。

本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

本公开的第一实施例提供一种透镜100，其可以用于景深传感器中，这里的所述景深传感器用于在面对被采集对象200时可以针对所述被采集对象200进行表面结构信息的采集，尤其对于表面结构呈现形状的不规则变化或者具有不同高度的所述被采集对象200，这种所述被采集对象200的表面结构会在信息采集中呈现出不同的景深位置，所述透镜100能够根据被采集对象200的不同高度的表面结构而实现动态调整对焦，例如当被采集对象200是凹凸不平的物体，对于凹陷处，所述透镜100可以调整增大焦距，对于凸起处，所述透镜100可以调整减小焦距，从而能够实现对于所述被采集对象200的不同景深位置的信息的采集和获取。

如图1所示，图1示出一种透镜100的结构以及通过所述透镜100针对所述被采集对象200实现景深信息采集的示意方式，所述透镜100可以运用在景深传感器中，在本实施例中，通过具有所述透镜100的例如所述景深传感器能够面向所述被采集对象200以进行其表面结构的景深信息的采集，这种信息例如可以是图像信息或者其他类型的信息。

在一些情况下，由于所述被采集对象200的表面结构的形状的不规则变化或者呈现不同的高度，使得所述被采集对象200的表面结构在进行信息采集时会呈现不同的景深信息，这样，所述景深传感器在获取所述被采集对象200的表面结构的景深信息时，通过所述透镜100可以使得光线形成不同的对焦焦点从而实现对具有不同景深特征的所述被采集对象200的景深信息采集。

进一步，继续如图1所示，所述透镜100包括至少一个透镜单元1，当所述透镜单元1的数量为多个时，多个所述透镜单元1可以在所述透镜100中以阵列方式布置，每个所述透镜单元1均用于使得外部的光线透射，其中，将多个所述透镜单元1以阵列方式布置可以使得所述透镜100能够在面向所述被采集对象200时，对于所述被采集对象200的形状不规则变化或者呈现不同的高度的表面均能够实现光线的对焦，从而实现对于不同景深特征的景深信息的整体采集。

进一步地，每个所述透镜单元1的结构相同，图2示出了每个所述透镜单元1的结构示意图，每个所述透镜单元1可以将例如外部光源发射的光线进行汇聚以在所述被采集对象200的表面结构上形成对焦点F，其中，这里的在所述被采集对象200的表面结构上的对焦点F的位置取决于每个单独使得光线透过的所述透镜单元1的透射率，这里的透射率的改变意味着焦距的变化，为此，可以通过改变每个所述透镜单元1的透射率以改变通过对应的所述透镜单元1的光线在所述被采集对象200的表面结构上对焦点F的位置，因此，根据所述被采集对象200的表面结构，多个所述透镜单元1可以在所述被采集对象200的表面结构上形成多个位置相同或者位置不同的对焦点F。

这样，例如当本公开涉及的所述透镜100用于相机的光感传感器上时，此时所述透镜100作为一种焦距可调节的单元，其中所述透镜100中包含的多个所述透镜单元1均可以独立控制，当用于相机结构中时，所述相机中的光感传感器捕获的光源可以是环境光。

图3示出了所述透镜单元1更加具体的结构，结合图2和图3所示，每个所述透镜单元1包括位于最下方的衬底基板11，在所述衬底基板11上设置第一电极12(材料可以是透明电极材料ITO)和第二电极13(材料可以是透明电极材料ITO)，其中，所述第二电极13设置在所述衬底基板11上，所述第一电极12位于所述第二电极13的上方，以便于与所述第二电极12之间形成空间；可选地，这里的所述衬底基板11采用二氧化硅(Silica)或者玻璃制成；此外，所述第一电极12和所述第二电极13的形状可以是矩形、长方形或者圆形的形状。

在所述第一电极12和所述第二电极13之间可以通过施加电压的方式改变所述第一电极12和所述第二电极13之间的电场强度；进一步地，在所述第一电极12和所述第二电极13之间设置多个介质体14，在所述第一电极12和所述第二电极13之间并围绕每个所述介质体14填充电光材料15，这里的所述介质体14和所述电光材料15相互配合能够在不同强度的电场中改变对于光线传输的光学特性。

可选的，这里的所述介质体14的形状可以是正方体、长方体、圆柱体、圆锥体、球体、椭圆体、半球体中的至少一种。在图3所示出的实施例中，所述介质体14优选采用圆柱体的结构，圆柱体结构的所述介质体14便于制备并且可以使得所述电光材料15围绕所述介质体14均匀填充。

另一方面，在本实施例中的所述透镜100中，所述介质体14的尺寸可以保持在纳米级别，例如所述介质体14采用圆柱体的情况下，所述圆柱体的横向截面的半径可以在50nm至150nm的范围内，这样设置的所述透镜100的结构不仅焦距调节更加精准，另一方面制备的所述透镜100更加轻薄，例如当用于相机时，便于和光学传感器之间装配或者贴合。

此外，这里的所述介质体14可以采用多种材料制成，例如可以采用氮化硅(SiN)、二氧化钛(TiO2)、非晶硅(a-Si)、晶体硅(c-Si)、多晶硅(p-Si)、二氧化钒(VO2)、GST(Ge2Sb2Te5)等中的至少一种，需要说明的是，所述介质体14要保证在不同的尺寸范围下光线的透过率保持一致。

如上所述，在所述第一电极12和所述第二电极13之间，围绕所述介质体14填充所述电光材料15，这里的所述电光材料15在所述第一电极12和所述第二电极13之间产生电压差的作用下，改变光线的透射率，例如这里的所述电光材料15可以选择液晶分子，所述液晶分子在外部施加电压的情况下，能够改变旋转方向，从而能够改变所述第一电极12和所述第二电极13之间的光线的透射率，调节聚焦焦点位置的变化。当然，也可以选择其他类型的电光材料。

这样，在每个所述透镜单元1设置多个所述介质体14，所述介质体14在沿与所述衬底基板11平行方向的截面尺寸不同来实现通过例如液晶分子的聚焦，通过每个所述透镜单元100中设置液晶分子，在液晶分子上下施加不同的电压，来实现对聚焦焦点移动，即波前移动。因此，本公开实施例通过所述介质体14实现聚焦，结合例如液晶分子等电光材料实现透射率变化对聚焦焦点实现动态调制，得到一个可动态调节焦距的平面化的超透镜，并且所述透镜100包含多个可以分别控制所述透镜单元1，从而实现动态调焦多样性

进一步地，通过在所述介质体14周围填充液晶分子等电光材料15，可通过施加电压改变透射率从而实现每个所述透镜单元1内的动态变焦以形成不同的焦距。进一步地，每个所述透镜单元1的焦距与所述第一电极12和所述第二电极13之间的施加的电压呈正相关，例如如果所述第一电极12和所述第二电极13之间的施加的电压越大，所述透镜单元1的焦距越大，则将会在所述被采集对象200上呈现凹面的位置对焦，同样地，如果所述第一电极12和所述第二电极13之间的施加的电压越小，所述透镜单元1的焦距越小，则将会在所述被采集对象200上呈现凸面的位置对焦，从而能够通过施加的电压控制每个所述透镜单元1的焦距。

进一步地，例如当所述介质体14采用圆柱体结构时，图4和图5示出了不同尺寸的所述介质体14对于光线具有不同透射率和不同相位的示意图，其中，从图4中可以看出不同半径的所述介质体14的透射率都接近于1，即所述介质体的半径变化不会带来光线透过率的显著变化，从图5中可以看出，所述介质体14的半径与相位之间存在对应关系，即不同的半径对应的相位不同。在通过所述透镜单元1对光线实现对焦的过程中，需要保持连续相位，为此，为了使得每个所述透镜单元1都维持较高的透射率并且保持相位的连续变化，从而实现相位0°-360°的全覆盖，可以通过改变不同所述透镜单元1中的所述介质体14的半径等截面尺寸以同时实现较高的透射率以及相位的全覆盖，即在不同的相位都设置对应半径的所述介质体14。

为此，需要所述介质体14在沿与所述衬底基板11平行方向的截面尺寸根据其在所述透镜单元1中的位置而变化，以保持相位的连续和0°-360°全覆盖，而不同横截面尺寸的所述介质体14是每个所述透镜单元1实现聚焦的关键。

具体地，为了通过对所述透镜单元1中的多个所述介质体14的位置和截面尺寸进行调整，最终便于能够针对所述被采集对象200呈现的不同景深特征进行景深信息的采集，如图6所示，图6示出了所述透镜单元1中的所述介质体14的分布，可以在所述衬底基板11上设置一圆形区域，这一圆形区域能够适应满足相位的连续变化以及全面覆盖的需要，多个所述介质体14设置在所述衬底基板11上的所述圆形区域内，这样，在所述圆形区域内可以对处于不同位置的所述透镜单元1进行调整。继续参见图6，图6中仅仅示意了所述介质体14是圆柱体的一个所述透镜单元1的俯视图，图中示意了在圆形区域中设置了多个所述介质体14，多个所述介质体14围绕着圆形设置，其中两个虚线示意的同心圆，多个所述介质体14围绕着圆心的不同同心圆环上设置，或者说多个所述介质体14的中心/重心连线在一个同心圆环上，图6示意了包括圆心上的所述介质体14在内的三个同心圆环规则排布的结构，当然也可以包括更多的同心圆环结构，根据实际调整焦距来定，再此不做限定，进一步的，在一个同心圆环上的所述介质体14的截面尺寸相等，且相邻两个所述介质体14的距离相同，从整体结构来看，从中心向四周方向，所述介质体14的截面尺寸即半径逐渐减小，这样设置的好处是可以实现平面聚焦，而且包含的半径不同的所述介质体14越多，对实现相位0°-360°的全覆盖越有利。

结合图5所示，为了实现相位的连续变化以实现相位0°-360°的全覆盖，可以将所述介质体14沿与所述衬底基板11平行方向的截面尺寸与所述介质体14所在所述透镜单元1中的位置进行关联，如图7所示，图7示出了所述透镜单元1中所述介质体14的位置与半径关系，进一步地，在所述圆形区域内，多个所述介质体14设置在例如所述圆形区域内的圆心处或者设置在基于所述圆心的多个同心圆环上，这里的多个所述同心圆环具有不同的半径，这样，所述介质体14的所述截面尺寸与其在所述衬底基板11上的位置实现关联，如图8所示，这种设置方式能够使得每个所述透镜单元1在0°-360°的不同相位上实现光线的透射。

进一步地，根据图5中示出的所述介质体14的位置与相位之间的关系，结合图6，还可以在沿所述同心圆环的直径方向上，在越靠近所述圆心处设置的所述介质体14的截面尺寸越大，这样，在不同半径的所述同心圆环上的具有不同截面尺寸的所述介质体14可以根据距离圆心处的远近进行布置。

进一步地，在沿所述同心圆环的直径方向上，所述介质体14的所述截面尺寸大小基于所述圆心处对称分布。例如在图6中，当所述介质体14采用圆柱体的结构时，在沿所述同心圆环的直径方向上，在所述圆心处设置的所述介质体14的直径最大，其他的所述介质体14的直径大小可以基于所述圆心处对称分布。这样，通过改变所述衬底基板11上不同位置的所述介质体14的直径，从而实现相位的连续和0°-360°全覆盖，最终实现例如外部光线的RGB三色的对焦。此外，上述调整所述介质体14的位置、截面尺寸等方式还可以适用于不同的光线，实现可见光至远红外的波段内的不同光线的特性的应用。

在另一个实施方式中，所述透镜100还包括封装基板20，所述封装基板20与所述衬底基板11相对设置，通过所述封装基板20与所述衬底基板11的配合以便于组装所述透镜100，其中，这里的所述封装基板11可以是玻璃基板，可选的，所述第一电极12可以设置在所述封装基板20的一侧。

在另一个实施方式中，如图9和图10所示，图9和图10示出了采用不同形状的第二电极13的所述透镜100的电路结构，其中对应的电极分别是四边形和圆形电极，当对应是圆形电极时，多个所述介质体14可以围绕圆形电极的圆形边缘逐层排布半径不同的介质体，当然为了实现精准对焦，即使采用四边性的电极，也同样是将多个半径不同的所述介质体14设置在一个圆形区域的范围内；在本公开的所述透镜100中，可以通过设置驱动电路以控制每个所述透镜单元1内的两个电极间的电压；为了控制所述透镜单元1中的所述第一电极12和/或所述第二电极13的电压，所述透镜100还包括栅线110、数据线120以及薄膜晶体管(TFT)130，其中，所述栅线110和所述数据线120交叉布置，所述薄膜晶体管130的源极与所述数据线120连接，其栅极与所述栅线110连接，其漏极与所述第二电极13连接，这里所述第二电极13可以是对应于每个所述透镜单元1设置的独立的多个块状电极或或者多个开缝的狭缝电极，所述第一电极12可以一整块电极，覆盖多个所述透镜单元1，当所述第一电极12设置在所述封装基板20一侧，所述第一电极12可以通过额外设置的信号线为所述第一电极12供电，这样通过配置的所述栅线110、所述数据线120以及所述薄膜晶体管130能够实现对所述透镜100中每个所述透镜单元1中的两个电极之间电压的控制，以便于调节每个所述透镜单元1的透射率。即当发现焦距需要调节时，可以根据需要调节的区域，控制所述薄膜晶体管130的开关，对需要调节的区域输入不同的所述第二电极13的电压，调节所述第一电极12和所述第二电极13的压差，控制出光的透射率，进而又针对性的调节整个透镜结构的不同所述透镜单元1，最终实现对需要所述被采集对象200的凹凸面精准调焦。

本公开实施例利用透镜的任意波前调控能力，通过结合例如液晶分子等电光材料实现透射率变化的动态调制的，可以同时捕获不同的景深特征的表面结构的景深信息并且不需要对光学系统进行物理修改。

本公开的第二实施例提供一种景深传感器，其包括光电传感器以及上述实施例中任一项技术方案中的所述透镜100，这里的所述景深传感器用于针对所述被采集对象200的表面结构进行景深信息的获取，尤其对于表面结构的形状不规则变化或者呈现不同高度的所述被采集对象200，这种所述被采集对象200的表面结构会在景深信息采集中呈现不同景深位置，所述透镜100能够实现光线在不同表面结构上的对焦，从而能够实现对于所述被采集对象200的表面结构的不同景深位置的信息采集。

为此，通过调节所述透镜100中的每个所述透镜单元1中所述第一电极12和所述第二电极13之间的电压，从而改变围绕所述介质体14的例如液晶分子的电光材料15的位置和方向，从而实现所述透镜100中不同所述透镜单元1内不同透射率的调整，以使得光线能够在所述被采集对象200的表面结构上实现不同的对焦位置。从图11可以看出，由于通过施加不同电压导致液晶分子的旋转不同，从而引发所述透镜单元1内透射率的不同导致对焦点发生的变化，参考图(a)(b)(c)和(a)(b)(c)中的虚线，(a)(b)(c)是在垂直于所述透镜100平面方向的示意图，可以看出当向设置在液晶分子两侧的电极施加不同的电压，控制液晶分子从竖直逐渐变水平的移动，所述透镜单元1的焦点逐渐变化，从图中反映的就是从(a)(b)(c)焦点逐渐远离参考虚线，(d)(f)(e)是从俯视透镜平面下所述透镜单元1聚焦的示意图，可以看出本公开制备的透镜单元实现很好的聚焦效果。

如图12并结合图1所示，可以将光电传感器300和所述透镜100进行组装，例如可以在所述光电传感器300和透镜100之间设置黏合胶01，黏合胶01可以是聚甲基丙烯酸甲酯。

在本实施例的所述景深传感器中，通过将多个可变焦的所述透镜单元1阵列排布以形成所述透镜100，并且与所述光电传感器300黏合起来，从而制备出可以单次激发检测的所述景深传感器。例如当用于相机时，将光电传感器上的透镜设置成本公开的焦距可调的所述透镜100，其中阵列的每一个所述透镜单元1中的焦距均可以调节，将原有的静态焦距或者是整体改变的焦距变成现在的单元像素可调焦距单元，从而实现对不规则物体图像的精准采集。可选的，采集的过程可以是：首先在所有焦距不变化时，在物体表面(所述被采集对象200)进行信息采集，通过光学传感器将光信号转换成电信号通过电路处理模块进行分析处理生成图片，通过图片分析模块对图片分析局部单元的清晰程度，然后对接收信号(即传输给所述透镜单元1的电压信号)进行反馈，如果有局部位置不清晰的位置，将会调节对应位置的电压(电压与焦距成正比)，该过程需要不断反馈与修正，直到最终完成清晰图像的采集，整个过程非常快，比较采集的图像清晰度会比较高，不需要后续的软件算法处理，不会造成大数据量的存储问题。

本公开实施例利用透镜的任意波前调控能力，通过结合例如液晶分子等电光材料实现透射率变化的动态调制的，可以同时捕获不同的景深特征的表面结构的景深信息并且不需要对光学系统进行物理修改。

本公开的第三实施例提供一种景深测量系统，其包括控制装置以及上述实施例中任一项技术方案中的所述景深传感器，这里的所述控制装置用于控制所述透镜单元1中的两电极间电压。在一些实施例中，还包括有源光源。

由于目前的图像识别技术主要基于ToF(Time of Flight)技术，需要结合固体激光器以及硬件电路计算获得，例如利用激光器发射光，然后探测反射光的时间进行计算不规则表面不同位置的形貌特征，从而最终还原图像信息。此外，还可以结合相机与深度学习算法，通过相机抓取图像信息，然后利用高性能计算机进行算法运算获取最终图像信息。以上两种方式，涉及的方式非常复杂并且耗时，本实施例涉及的景深测量系统，通过对例如形状不规则的被采集对象进行感知反馈从而自动调节拍摄焦距，可以一次性快速读获取图像信息，不需要后续进行的处理运算，实现真正地单次激发以及图像快速获取的特点。

本公开实施例提供的景深测量系统能够满足紧凑、静态采集、单次激发以及低功耗等需求，从而避免由于人工操作带来的重影，潜在地提高了景深传感器的时间分辨率。此外，将所述景深传感器结合图像处理算法完全可分辨地形成视觉图像信号，保证了数据驱动、计算参数能够基于梯度搜索算法进行校准。

在本实施例中，针对所述透镜或者，具体地按照以下的制作方法进行制作，参考图13，所述制作方法包括以下步骤：

S101，在衬底基板11上形成第二电极13。

在本步骤中，可以预先提供例如硅衬底或者玻璃等材料的衬底基板11，在所述衬底基板11，采用化学气相沉积工艺(CVD)在所述衬底基板11上设置所述第二电极13，需要说明的是，在制备所述第二电极13之前或者之后还包括制作所述薄膜晶体管开关130和栅线110，数据线120(图中未示出)，所述第二电极13上还可设置有聚酰亚胺(PI)(图中未示出)。

S102，在所述第二电极13上形成介质层，将所述介质层进行图案化获得以阵列方式布置的多个所述介质体14。

在本步骤中，通过化学气相沉积工艺(CVD)或者原子层沉积工艺(ALD)在所述第二电极13上设置介质层，这里的介质层例如可以由非晶硅(a-Si)材料制成，将所述介质层进行图案化加工获得阵列方式布置的多个所述介质体14，这里的所述介质体14的排布方式需要考虑根据预先划分的所述透镜单元1的区域，所述介质体14的形状、数量以及排布方式可以根据需求确定。

S103，在封装基板20上形成第一电极12，将所述衬底基板11和所述封装基板20对位贴合，这里的衬底基板11和所述封装基板20对位贴合指的是将各个膜层制备完毕后的所述衬底基板11和所述封装基板20。

在本步骤中，在封装基板20上采用化学气相沉积工艺(CVD)设置第一电极12，在所述第一电极12上设置聚酰亚胺(PI)(图中未示出)，然后在所述衬底基板11或者所述封装基板20一侧涂布封框胶，将所述衬底基板11和所述封装基板20对位贴合。

S104，在每个所述介质体周围填充电光材料。

在本步骤中，在每个所述介质体14周围填充例如液晶分子的电光材料15，以形成所述透镜100，

接下来，可以将所述透镜100通过例如黏合胶01固定在所述光电传感器300上，从而完成所述景深传感器的制作.

其中，所述将所述介质层进行图案化获得以阵列方式布置的多个所述介质体14，包括：

在所述衬底基板11上设置多个同心圆环区域，将多个所述介质体14设置在圆心或者所述同心圆环上，其中，在越靠近所述圆心处设置的所述介质体14的沿与所述衬底基板11平行方向的截面尺寸越大。

本公开实施例利用透镜的任意波前调控能力，通过设置的多个透镜单元，每个透镜单元设置了多个介质体，介质体在沿与衬底基板平行方向的截面尺寸不同来实现每个液晶分子的聚焦，通过每个透镜单元中设置的液晶结构，在液晶上下施加不同的电压，来实现对聚焦焦点移动，即波前移动的效果，即本公开通过介质体实现聚焦，结合例如液晶分子等电光材料实现透射率变化的动态调制的，可以同时捕获不同的景深特征的表面结构的景深信息并且不需要对光学系统进行物理修改，从而实现对任意形状物体以及图像的精确快速检测，满足紧凑、静态采集、单次激发以及低功耗等需求。

以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这不应当理解为要求这些操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行来执行。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本公开的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实施例中。相反地，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实施例中。

尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。

以上对本公开多个实施例进行了详细说明，但本公开不限于这些具体的实施例，本领域技术人员在本公开构思的基础上，能够做出多种变型和修改实施例，这些变型和修改都应落入本公开所要求保护的范围。

Claims (19)

1.一种透镜，其包括至少一个透镜单元，其特征在于，所述透镜单元包括衬底基板，在所述衬底基板上设置第一电极和第二电极，在所述第一电极和所述第二电极之间以阵列方式设置多个介质体，围绕所述介质体填充电光材料，在每个所述透镜单元内的所述介质体在沿与所述衬底基板平行方向的截面尺寸根据所述介质体的位置而变化。

2.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述介质体是正方体、长方体、圆柱体、圆锥体、球体、椭圆体、半球体中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的透镜，其特征在于，所述介质体是圆柱体,其半径在50nm至150nm的范围内。

4.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，在所述透镜单元数量为多个的情况下，多个所述透镜单元以阵列方式设置。

5.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，在所述透镜单元中，多个所述介质体设置在所述衬底基板上的圆形区域内。

6.根据权利要求5所述的透镜，其特征在于，多个所述介质体设置在所述圆形区域内的圆心处或者基于所述圆心的同心圆环上。

7.根据权利要求6所述的透镜，其特征在于，在沿所述同心圆环的直径方向上，在越靠近所述圆心处设置的所述介质体的所述截面尺寸越大。

8.根据权利要求7所述的透镜，其特征在于，在沿所述同心圆环的直径方向上，多个所述介质体的所述截面尺寸大小基于所述圆心对称分布。

9.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述电光材料是液晶分子。

10.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述介质体采用以下中的至少一种材料制成:

氮化硅、二氧化钛、非晶硅、晶体硅、多晶硅、二氧化钒、GST。

11.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，在所述透镜单元的外侧设置与所述衬底基板相对的封装基板。

12.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，还包括栅线、数据线以及薄膜晶体管，所述薄膜晶体管的源极与所述数据线连接，其栅极与所述栅线连接，其漏极与所述第二电极连接。

13.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，每个所述透镜单元的焦距与所述第一电极和第二电极之间施加的电压呈正相关。

14.一种景深传感器，其特征在于，包括光电传感器以及根据权利要求1-13中任一项所述的透镜。

15.根据权利要求14所述的景深传感器，其特征在于，所述光电传感器和所述透镜之间设置有黏合胶。

16.一种景深测量系统，其特征在于，包括控制装置以及权利要求14或15所述的景深传感器。

17.根据权利要求16所述的景深测量系统，其特征在于，还包括有源光源。

18.一种透镜的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

在衬底基板上形成第二电极，

在所述第二电极上形成介质层，将所述介质层进行图案化获得以阵列方式布置的多个介质体；

在封装基板上形成第一电极，将所述衬底基板和所述封装基板对位贴合；

在每个所述介质体周围填充电光材料。

19.根据权利要求18所述的制作方法，其特征在于，所述将所述介质层进行图案化获得以阵列方式布置的多个介质体，包括：

多个所述介质体在所述衬底基板上形成的圆形区域和与所述圆形区域同心圆环区域排布，其中，在越靠近所述圆心处设置的所述介质体的沿与所述衬底基板平行方向的截面尺寸越大。

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