[发明专利]ToF相机及衍射光学元件的设计方法

权利要求书

1.一种ToF相机，其特征在于：所述ToF相机包括点阵光源、收光镜头系统及感测器，所述点阵光源用于发出点阵排列的照明光束至目标物体，所述收光镜头系统用于接收所述点阵排列的照明光束照射至目标物体而反射的点阵排列的照明光束以将所述目标物体成像在所述感测器上，所述感测器用于感测所述收光镜头系统成像至所述感测器上的所述点阵排列的照明光束以获得所述目标物体的深度图像信息，其中，所述感测器包括多个像素，所述像素与所述点阵排列的照明光束一一对应，每个像素用于感测对应的一照明光束；

每个像素包括有效感光面积，每个所述像素感测的照明光束覆盖至所述像素的有效感光面积上；

每个所述像素(i,j)中心对应的空间角度包括所述像素(i,j)对应的竖直方向与光轴间的夹角θ^c_i,j及所述像素(i,j)对应的水平方向与所述光轴间的夹角其中，

其中，i及j分别代表所述像素在所述感测器上的像素点阵上的水平行数与竖直列数，FOV_V为竖直方向的视场角度，FOV_h为水平方向的视场角度，N_v为竖直方向的像素数目，N_h为水平方向的像素数目；

所述点阵光源包括光源及调制元件，所述光源发出光源光，所述调制元件用于将所述光源光调制成所述点阵排列的照明光束；所述调制元件为衍射光学元件，其包括多个衍射单元，每个所述衍射单元将接收光源光转换为一照明光束并将所述照明光束经所述收光镜头系统投影至所述感测器上对应的一个像素；每个衍射单元中心对应的空间角度等于对应的所述像素中心对应的空间角度。

2.如权利要求1所述的ToF相机，其特征在于：所述光源为发光二极管或激光光源。

3.如权利要求1所述的ToF相机，其特征在于：所述点阵光源还包括准直透镜，所述准直透镜设置于所述光源及所述调制元件之间，用于将所述光源发出的光源光进行准直后提供至所述调制元件。

4.如权利要求1所述的ToF相机，其特征在于：每个像素(i,j)的有效感光面积对应的空间角度半宽θ^Δ_i,j与符合以下公式：

其中，d_h和d_v为所述有效感光面积在竖直和水平方向上的尺寸，d₁为感测器和收光镜头系统的光学中心的距离。

5.一种投影系统，其特征在于：所述投影系统包括ToF相机，所述ToF相机采用权利要求1-4项任意一项所述的ToF相机。

6.一种机器人，其特征在于：所述机器人包括ToF相机，所述ToF相机采用权利要求1-4项任意一项所述的ToF相机。

7.一种驾驶系统，其特征在于：所述驾驶系统包括驾驶设备及ToF相机，所述ToF相机采用权利要求1-4项任意一项所述的ToF相机。

8.一种电子设备，其特征在于：所述电子设备包括ToF相机，所述ToF相机采用权利要求1-4项任意一项所述的ToF相机。