[发明专利]分区投射装置及其光源单元和应用

说明书

分区投射装置及其光源单元和应用，其中分区投射装置包括多个分区布置的光源单元和光调制元件，其中光调制元件与光源单元对应，其中光调制元件用于对不同分区的光源单元发出的光进行调制，形成特定的光场分布，以供所述接收装置接收反射光，其中光调制元件具有多个分区布置的光调制面，其中光调制面与光源单元对应，各分区的光源单元发射的光经对应的光调制面调制后，均匀地照亮对应的区域。相比于传统的探测设备，应用本发明的所述分区投射装置的所述探测设备能够在较低功耗下，实现较远距离的探测。

技术领域

本发明涉及TOF探测领域，进一步涉及一分区投射装置及其光源单元和应用。

背景技术

TOF(Time of Flight)，是一种基于飞行时间的技术，其依靠体积小、误差低、直接输出深度数据与抗干扰性强等优势受到诸如智能手机等行业的广泛关注和应用。

目前TOF分为两种，一种为直接测距dTOF，其通过发射、接收光并测量光子飞行时间，从而确定探测距离；另一种为市面上较为成熟的非直接测距iTOF，其通过测量发射波形和接收波形之间的相位差，换算飞行时间从而确定探测距离。相比于iTOF，dTOF能够直接通过测量光子飞行时间确定探测距离，其中探测距离D与光子飞行时间T的计算公式为：D＝T/2×光速c，无需换算，节省算力，具有较高的响应速度。

基于dTOF的探测设备通过一投射装置对光进行高频调制之后再发射，脉冲重频较高，脉宽能达到ns-ps量级，能够在极短的时间内获得很高的单脉冲能量，在保持电源低功耗的同时还能增加信噪比，能够实现较远的探测距离，减少环境光对测距精度的影响，降低了对探测设备的灵敏度和信噪比的要求。此外，dTOF具有高频率、窄脉宽的特性，使其平均能量很小，在使用时能够保证人眼的安全。

在三维传感技术的应用中，传统的投射装置采用激光发射器(VCSEL)投射一照明光至一定视场角内的目标场景，由一接收装置接收反射光，从而获得深度信息。然而，传统的探测设备在实际应用中存在着诸多问题，例如，在实现探测时，投射装置的功耗较高，限制了基于dTOF的探测设备在实际应用中的发展。

发明内容

本发明的一个优势在于提供一分区投射装置及其光源单元和应用，其适用于基于dTOF的一探测设备，以实现距离探测，相比于传统的探测设备，应用本发明的所述分区投射装置的所述探测设备能够在较低功耗下，实现较远距离的探测。

本发明的另一个优势在于提供一分区投射装置及其光源单元和应用，其中所述分区投射装置具有预设分区排布的光源单元，不同分区的光源单元照亮对应的区域，实现了对目标场景的分区探测。

本发明的另一个优势在于提供一分区投射装置及其光源单元和应用，其中相应分区的光源单元发出的光经调制后，在预设范围内被匀化，有利于形成均匀的光场，提高探测质量。

本发明的另一个优势在于提供一分区投射装置及其光源单元和应用，其中不同分区的光源单元能够按照预设的时间进行点亮，不同时刻照亮对应的区域。进一步地，不同分区的所述光源单元能够周期性地点亮对应的区域，一个周期完成对整个目标场景的照明。

本发明的另一个优势在于提供一分区投射装置及其光源单元和应用，其中应用所述分区投射装置的所述探测设备能够用于获取深度信息，适用于深度相机、智能机器人(如扫地机器人)、三维电子设备或智能手机等。应用所述分区投射装置的所述探测设备能够满足对环境感知和建模、动作捕捉和识别等需求，适用于智能手机以及VR/AR等终端设备。应用所述分区投射装置的所述探测设备能够满足各种创新用户界面的手势感测或接近探测的需求，在计算机、家用电器和工业自动化、服务机器人、无人机、物联网等领域，有着广泛的应用前景。

本发明的另一个优势在于提供一分区投射装置及其光源单元和应用，其能耗较低，成本低。