CN211378156U - Tof模组、摄像装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种TOF模组、摄像装置及电子设备，所述TOF模组包括：发光单元，所述发光单元包括发光基板，所述发光基板上设有多个子发光单元，所述子发光单元内具有多个随机分布的点光源，所述子发光单元内的所述点光源组成的预定的几何图形；其中，多个所述子发光单元的面积均相等；衍射光学器件，所述衍射光学器件适于对所述发光基板发射的所述预定的几何图形进行衍射并复制、拼接以得到光场图。根据本实用新型的TOF模组，通过在发光基板上设置多个内部具有多个随机分布的点光源的子发光单元，并且使衍射光学器件对发光基板发射的预定的几何图形进行衍射并复制、拼接以得到光场图，使光场图同时具备了散斑结构光和编码结构光的特征，从而可以规避掉散斑结构光和编码结构光各自的劣势，实现二者的优势互补。

Description

TOF模组、摄像装置及电子设备

技术领域

本实用新型涉及光学成像技术领域，尤其是涉及一种TOF模组、摄像装置及电子设备。

背景技术

3D成像技术目前在消费电子领域是热点技术之一，而结构光是3D成像技术的主流方式之一。

相关技术中，结构光的成像策略中，只有散斑结构光和编码结构光两种方案。散斑结构光的优势为能量利用率高、对结构的精度要求较低且制程难度较低，劣势为精度中等且图案无序，算法相对较复杂；编码结构光的优势为精度高、图案理想且算法简单，劣势为能量利用率低、对结构的精度相对较高且制程难度高。在结构光进行3D成像时，采用散斑结构光或编码结构光都无法规避掉各自的缺点。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种TOF模组，所述TOF模组可以同时发出具备散斑结构光和编码结构光的特征的光，实现散斑结构光和编码结构光的优势互补。

本实用新型的另一个目的在于提出一种具有上述TOF模组的摄像装置。

本实用新型的再一个目的在于提出一种具有上述摄像装置的电子设备。

根据本实用新型第一方面实施例的TOF模组，包括：发光单元，所述发光单元包括发光基板，所述发光基板上设有多个子发光单元，所述子发光单元内具有多个随机分布的点光源，所述子发光单元内的所述点光源组成预定的几何图形；其中，多个所述子发光单元的面积均相等；衍射光学器件，所述衍射光学器件适于对所述发光基板发射的所述预定的几何图形进行衍射并复制、拼接以得到光场图。

根据本实用新型实施例的TOF模组，通过在发光基板上设置多个内部具有多个随机分布的点光源的子发光单元，并且使衍射光学器件对发光基板发射的预定的几何图形进行衍射并复制、拼接以得到光场图，使光场图同时具备了散斑结构光和编码结构光的特征，从而可以规避掉散斑结构光和编码结构光各自的劣势，实现二者的优势互补。

根据本实用新型的一些实施例，所述预定的几何图形中所有所述子发光单元的形状均不同。由此，使TOF结构光在实现散斑功能时的散乱度可以更大，随机性更强，从而使TOF模组的成像效果更好。

根据本实用新型的一些实施例，所述子发光单元的形状为正方形、长方形、圆形、三角形或多边形。由此，进一步增强了TOF结构光在实现散斑功能时的散乱度，提升了成像效果。

根据本实用新型的一些实施例，所述子发光单元在所述发光基板上随机排布。如此设置，TOF结构光的随机性更强，能量的利用率较高，且可以降低制程难度，降低对结构的精度要求。

根据本实用新型的一些实施例，所述子发光单元在所述发光基板上阵列设置。由此，可以提高TOF模组的成像精度，使算法更加简单。

根据本实用新型的一些实施例，所述发光基板上形成有多个发光孔，多个所述点光源分别设在多个所述发光孔内。由此，通过设置多个发光孔，多个发光孔可以容纳多个点光源，从而在实现好的成像效果的同时，能够减小发光基板的占用空间。

根据本实用新型的一些实施例，所述衍射光学器件设在所述发光单元的一侧。如此设置，使预定的几何图形的衍射效果更好，从而可以得到同时具备散斑结构光特征和编码结构光特征的光场图。

根据本实用新型第二方面实施例的摄像装置，包括根据本实用新型上述第一方面实施例的TOF模组。

根据本实用新型实施例的摄像装置，通过采用上述TOF模组，摄像装置的成像效果更好，且整体性能更加优异。

根据本实用新型第三方面实施例的电子设备，包括根据本实用新型上述第二方面实施例的摄像装置。

根据本实用新型实施例的电子设备，通过采用上述摄像装置，摄像装置具有很好的拍摄效果，能够充分满足用户需求。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型实施例的发光单元的子发光单元的设计示意图；

图2是根据本实用新型实施例的预定的几何图形和光场图的示意图。

附图标记：

100：TOF模组；

1：发光单元；11：发光基板；111：子发光单元；

112：发光孔；12：预定的几何图形；

2：衍射光学器件；3：光场图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本实用新型的实施例。

下面参考图1-图2描述根据本实用新型第一方面实施例的TOF模组100。需要说明的是，TOF是Time of flight的简写，直译为飞行时间的意思。所谓飞行时间法3D成像，是通过给目标对象连续发送光，然后用接收器接收从物体返回的光，通过探测光的飞行(往返)时间来得到目标对象的距离。

如图1和图2所示，根据本实用新型第一方面实施例的TOF模组100，包括发光单元1和衍射光学器件2。具体而言，发光单元1包括发光基板11，发光基板11上设有多个子发光单元111，子发光单元111内具有多个随机分布的点光源，子发光单元111 内的点光源组成的预定的几何图形12，其中，多个子发光单元111的面积均相等。衍射光学器件2适于对发光基板11发射的预定的几何图形12进行衍射并复制、拼接以得到光场图3。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。

例如，在图1和图2的示例中，多个子发光单元111形成在发光基板11上，且多个子发光单元111由多个点光源组成，且多个点光源是散乱无序排布的，以使TOF结构光具备散斑结构光的随机特性，多个能够自发光的点光源组成预定的几何图形12，预定的几何图形12经过衍射光学器件2衍射后，会复制并拼接到投射目标上，从而形成光场图3。由于多个子发光单元111的面积均相等，TOF结构光同时具备编码结构光的编码特性。通过上述设置，此时的光场图3既是由发光的点光源组成的预定的几何图形12，也是由子发光单元111组成的空间编码图，从而具备了散斑结构光和编码结构光的特征，如此设置的光场图3可以规避掉散斑结构光和编码结构光各自的劣势，且实现二者的优势互补。而且，就获取深度信息算法方面，可以让编码算法和散斑算法同时运行，根据使用条件选取适当的值，或选择更加灵活的算法。

根据本实用新型实施例的TOF模组100，通过在发光基板11上设置多个内部具有多个随机分布的点光源组成的子发光单元111，并且使衍射光学器件2对发光基板11发射的预定的几何图形12进行衍射并复制、拼接以得到光场图3，使光场图3同时具备了散斑结构光和编码结构光的特征，从而可以规避掉散斑结构光和编码结构光各自的劣势，实现二者的优势互补。

可选地，参照图1和图2，多个子发光单元111的面积均相等。例如，在图1的示例中，每个子发光单元111由散乱排布的多个点光源组成，且每个子发光单元111的面积相等。由此，发光单元1发出的光更加均匀，从而可以提升TOF模组100的成像效果。

可选地，如图1所示，预定的几何图形12中所有子发光单元111的形状均不同。由此，使TOF结构光在实现散斑功能时的散乱度可以更大，随机性更强，从而使TOF模组 100的成像效果更好。

可选地，子发光单元111的形状可以为正方形、长方形、圆形、三角形或多边形等。但不限于此，子发光单元111的形状还可以为除正方形、长方形、圆形、三角形、多边形外的其它形状，例如，图1和图2中所示的箭头形状。由此，进一步增强了TOF结构光在实现散斑功能时的散乱度，提升了成像效果。

在本实用新型的一些可选实施例中，子发光单元111在发光基板11上随机排布。如此设置，TOF结构光的随机性更强，能量的利用率较高，且可以降低制程难度，降低对结构的精度要求。

当然，本实用新型不限于此，在本实用新型的另一些可选实施例中，子发光单元111 在发光基板11上阵列设置。由此，可以提高TOF模组100的成像精度，使算法更加简单。

在本实用新型的一些实施例中，参照图1，发光基板11上形成有多个发光孔112，多个点光源分别设在多个发光孔112内。例如，在图1的示例中，多个发光孔112形成在发光基板11上，多个发光孔112内设有多个点光源。其中，多个发光孔112内所有发光的点光源组成预定的几何图形12，发光孔112的数量可以根据实际需求具体设置。由此，通过设置多个发光孔112，多个发光孔112可以容纳多个点光源，从而在实现好的成像效果的同时，能够减小发光基板11的占用空间。

进一步地，参照图2，衍射光学器件2设在发光单元1的一侧。例如，在图2的示例中，衍射光学器件2设在发光单元1的右侧。如此设置，使预定的几何图形12的衍射效果更好，从而可以得到同时具备散斑结构光特征和编码结构光特征的光场图3。

可选地，发光单元1为VCSEL。需要说明的是，VCSEL全名为垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)，以砷化镓半导体材料为基础研制，具有体积小、圆形输出光斑、单纵模输出、阈值电流小、价格低廉、易集成为大面积阵列等优点，从而可大大减小阵列点光源的空间占用。当然，本实用新型不限于此，发光单元 1还可以为发光二极管或激光二极管等。

可选地，衍射光学器件2为DOE(Diffractive Optical Elements)。由此，通过采用DOE，DOE能够在保持较高衍射效率的同时对光强分布进行精确控制，对发光基板 11发射的预定的几何图形12进行衍射并复制、拼接得到光场图3，可以进一步提升TOF 模组100的成像效果。

根据本实用新型第二方面实施例的摄像装置(图未示出)，包括根据本实用新型上述第一方面实施例的TOF模组100。

根据本实用新型实施例的摄像装置，通过采用上述TOF模组100，摄像装置的成像效果更好，且整体性能更加优异。

根据本实用新型第三方面实施例的电子设备(图未示出)，包括根据本实用新型上述第二方面实施例的摄像装置。

其中，电子设备可以为移动或便携式并执行无线通信的各种类型的计算机***设备中的任何一种。具体的，电子设备可以为移动电话或智能电话(例如，基于iPhone TM，基于Android TM的电话)，便携式游戏设备(例如Nintendo DS TM，Play Station PortableTM，Gameboy Advance TM，iPhone TM)、膝上型电脑、PDA、便携式互联网设备、音乐播放器以及数据存储设备，其他手持设备以及诸如手表、入耳式耳机、吊坠、头戴式耳机等，电子设备还可以为其他的可穿戴设备(例如，诸如电子眼镜、电子衣服、电子手镯、电子项链、电子纹身或智能手表的头戴式设备(HMD))。

电子设备还可以是多个电子设备中的任何一个，多个电子设备包括但不限于蜂窝电话、智能电话、其他无线通信设备、个人数字助理、音频播放器、其他媒体播放器、音乐记录器、录像机、照相机、其他媒体记录器、收音机、医疗设备、车辆运输仪器、计算器、可编程遥控器、寻呼机、膝上型计算机、台式计算机、打印机、上网本电脑、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)、运动图像专家组(MPEG-1或MPEG-2)音频层(MP3)播放器，便携式医疗设备以及数码相机及其组合。在一些情况下，电子设备可以执行多种功能(例如，播放音乐，显示视频，存储图片以及接收和发送电话呼叫)。如果需要，电子设备可以是诸如蜂窝电话、媒体播放器、其他手持设备、腕表设备、吊坠设备、听筒设备或其他紧凑型便携式设备的便携式设备。

根据本实用新型实施例的电子设备，通过采用上述摄像装置，摄像装置具有很好的拍摄效果，能够充分满足用户需求。

根据本实用新型实施例的电子设备的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本实用新型的描述中，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”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种TOF模组，其特征在于，包括：

发光单元，所述发光单元包括发光基板，所述发光基板上设有多个子发光单元，所述子发光单元内具有多个随机分布的点光源，所述子发光单元内的所述点光源组成预定的几何图形；其中，多个所述子发光单元的面积均相等；

衍射光学器件，所述衍射光学器件适于对所述发光基板发射的所述预定的几何图形进行衍射并复制、拼接以得到光场图。

2.根据权利要求1所述的TOF模组，其特征在于，所述预定的几何图形中所有所述子发光单元的形状均不同。

3.根据权利要求1所述的TOF模组，其特征在于，所述子发光单元的形状为正方形、长方形、圆形、三角形或多边形。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的TOF模组，其特征在于，所述子发光单元在所述发光基板上随机排布。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的TOF模组，其特征在于，所述子发光单元在所述发光基板上阵列设置。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的TOF模组，其特征在于，所述发光基板上形成有多个发光孔，多个所述点光源分别设在多个所述发光孔内。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的TOF模组，其特征在于，所述衍射光学器件设在所述发光单元的一侧。

8.一种摄像装置，其特征在于，包括根据权利要求1-7中任一项所述的TOF模组。

9.一种电子设备，其特征在于，包括根据权利要求8所述的摄像装置。

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