动态扫描光源模组和分区扫描动态照明方法技术

本发明专利技术提供了一种动态扫描光源模组和分区扫描动态照明方法。动态扫描光源模组包括：Vcsel光源，Vcsel光源包括多个发光区，各发光区可以独立发光；扩散器，扩散器包括微透镜阵列，微透镜阵列包括多个透光区，多个透光区与多个发光区一一对应设置，且对应设置的透光区与发光区的形状相同。本发明专利技术解决了现有技术中的TOF模组存在功耗高的问题。

【技术实现步骤摘要】
动态扫描光源模组和分区扫描动态照明方法
本专利技术涉及光学成像设备
，具体而言，涉及一种动态扫描光源模组和分区扫描动态照明方法。
技术介绍
目前行业内实现3D成像的方式主要有双目、结构光和TOF，其中双目精度较低，结构光结构复杂成本高，而TOF有足够的精度且成本稍低，已有流行推广的趋势。TOF通常由一个发射端和一个接收端组成，其中发射端主要由一个vcsel光源和一个光扩散器组成。现有TOF模组发射端的照明方式主要为：所有发光点同时点亮照射在整个光扩散器的微透镜阵列，经过折射扩散出去后照射在目标面，使得整个接收端镜头FOV范围内有合理的照明。如此一来，就需要所有vcsel发光点全部点亮，因此功耗高。也就是说，现有技术中的TOF模组存在功耗高的问题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种动态扫描光源模组和分区扫描动态照明方法，以解决现有技术中的TOF模组存在功耗高的问题。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种动态扫描光源模组，包括：Vcsel光源，Vcsel光源包括多个发光区，各发光区可以独立发光；扩散器，扩散器包括微透镜阵列，微透镜阵列包括多个透光区，多个透光区与多个发光区一一对应设置，且对应设置的透光区与发光区的形状相同。进一步地，微透镜阵列包括多个微透镜，相邻的两个微透镜连接且光滑过渡，所有微透镜的表面连接形成扩散面。进一步地，微透镜的表面为自由曲面。进一步地，扩散面为自由曲面。进一步地，扩散面的长度大于等于1微米且小于等于1000微米，扩散面与微透镜上位于扩散面相对一侧的表面之间的距离大于等于1微米且小于等于1000微米。进一步地，各透光区中至少对应有多个微透镜，且同一个透光区中的各个微透镜的形状和尺寸均相同。进一步地，微透镜的长度大于等于1.5微米且小于等于150微米；微透镜的宽度大于等于1.5微米且小于等于150微米；微透镜的厚度大于等于2微米且小于等于200微米。进一步地，微透镜阵列为长方形。进一步地，扩散器还包括基板，微透镜阵列设置在基板上。根据本专利技术的另一方面，提供了一种分区扫描动态照明方法，采用上述的动态扫描光源模组照明，分区扫描动态照明方法包括：步骤S1：驱动电路控制动态扫描光源模组的一个Vcsel光源的发光区发出光束；步骤S2：Vcsel光源发出的光束经动态扫描光源模组的扩散器发生折射，并照射在探测面上，形成局部照明；步骤S3：光束被探测面反射形成反射光，反射光射向Vcsel光源的探测器，探测器根据发光时间和接光时间计算动态扫描光源模组到探测面的距离，形成一个发光区的3D点云；步骤S4：驱动电路控制Vcsel光源的另一个发光区发出光束；步骤S5：重复步骤S2至步骤S4，得到各个发光区的3D点云，并将各个发光区的3D点云拼接成一个Vcsel光源的完整3D点云。应用本专利技术的技术方案，动态扫描光源模组包括：Vcsel光源和扩散器，Vcsel光源包括多个发光区，各发光区可以独立发光；扩散器包括微透镜阵列，微透镜阵列包括多个透光区，多个透光区与多个发光区一一对应设置，且对应设置的透光区与发光区的形状相同。通过设置Vcsel光源包括多个发光区，各发光区可以独立发光，使得对Vcsel光源的发光区进行了规划，实现分区域照明，可根据实际情况选择发光区进行点亮，这样在保证Vcsel光源发光效果的同时降低了Vcsel光源的功耗，有效延长了Vcsel光源的待机时间。同时，保证Vcsel光源工作时能够有效散热，延长了Vcsel光源的使用寿命。另外，因为发光区可以独立发光，大大增加了Vcsel光源的发光功率，因此对应的探测面获得的照明能量增加，可以实现远距离的探测。多个透光区与多个发光区一一对应设置，这样设置使得多个发光区发射的光线能够稳定射入到多个透光区内，光线经过扩散器后传输到具有多个光斑分区的探测面上，实现对探测面上的不同光斑分区的分别测距，最终结合拼接算法实现3D成像，保证了动态扫描光源模组的高分辨率同时保证了动态扫描光源模组的成像品质。对应设置的透光区与发光区的形状相同，这样设置使得发光区发射的光线能够大部分射入到透光区内，用于Vcsel光源对探测面的识别，保证了Vcsel光源的发光效率进而保证动态扫描光源模组能够完整成像。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1示出了本专利技术的实施例一的动态扫描光源模组的结构示意图；图2示出了图1中Vcsel光源的多个发光区的结构示意图；图3示出了图1中扩散器的结构示意图；图4示出了图1中点亮不同透过区时的光线折射效果图和光斑图；图5示出了图1中同时点亮全部透过区时的光线折射效果图；图6示出了图1中同时点亮全部透过区时的光斑图；图7示出了图1中扩散器的俯视图；图8示出了图7中单个微透镜的结构示意图；图9示出了图8中单个微透镜的表面的示意图；图10示出了本专利技术的实施例二的动态扫描光源模组的扩散器结构示意图；图11示出了图10中微透镜排布的示意图；图12示出了图11中单个微透镜的结构示意图；图13示出了本专利技术实施例三的微透镜阵列的分区示意图。其中，上述附图包括以下附图标记：10、Vcsel光源；11、发光区；20、扩散器；21、微透镜阵列；211、微透镜；212、扩散面；22、基板。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。在本专利技术中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本专利技术。为了解决现有技术中TOF模组存在功耗高的问题，本专利技术提供了一种动态扫描光源模组和分区扫描动态照明方法。如图1至图13所示，一种动态扫描光源模组包括Vcsel光源10和扩散器20，Vcsel光源10包括多个发光区11，各发光区11可以独立发光；扩散器20包括微透镜阵列21，微透镜阵列21包括多个透光区，多个透光区与多个发光区11一一对应设置，且对应设置的透光区与发光区11的形状相同。通过将Vcsel光源10设置多个发光区11，各发光区11可以独立发光，使得对Vcsel光源10的发光区11进行了规划，实现分区域照明，可根据实际情况选择发光区11进行点亮，这样在保证Vcsel光源10发光效果的同时降低了Vcsel光源10的功耗，有效延长了Vcsel光源10的待机时间。同时，保证Vcsel光源1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动态扫描光源模组，其特征在于，包括：/nVcsel光源(10)，所述Vcsel光源(10)包括多个发光区(11)，各所述发光区(11)可以独立发光；/n扩散器(20)，所述扩散器(20)包括微透镜阵列(21)，所述微透镜阵列(21)包括多个透光区，多个所述透光区与多个所述发光区(11)一一对应设置，且对应设置的所述透光区与所述发光区(11)的形状相同。/n

【技术特征摘要】
1.一种动态扫描光源模组，其特征在于，包括：
Vcsel光源(10)，所述Vcsel光源(10)包括多个发光区(11)，各所述发光区(11)可以独立发光；
扩散器(20)，所述扩散器(20)包括微透镜阵列(21)，所述微透镜阵列(21)包括多个透光区，多个所述透光区与多个所述发光区(11)一一对应设置，且对应设置的所述透光区与所述发光区(11)的形状相同。


2.根据权利要求1所述的动态扫描光源模组，其特征在于，所述微透镜阵列(21)包括多个微透镜(211)，相邻的两个所述微透镜(211)连接且光滑过渡，所有所述微透镜(211)的表面连接形成扩散面(212)。


3.根据权利要求2所述的动态扫描光源模组，其特征在于，所述微透镜(211)的表面为自由曲面。


4.根据权利要求2所述的动态扫描光源模组，其特征在于，所述扩散面(212)为自由曲面。


5.根据权利要求2所述的动态扫描光源模组，其特征在于，所述扩散面(212)的长度大于等于1微米且小于等于1000微米，所述扩散面(212)与所述微透镜(211)上位于所述扩散面(212)相对一侧的表面之间的距离大于等于1微米且小于等于1000微米。


6.根据权利要求2所述的动态扫描光源模组，其特征在于，各所述透光区中至少对应有多个所述微透镜(211)，且同一个所述透光区中的各个所述微透镜(211)的形状和尺寸均相同。


7.根据权利要求2所述的动态扫描光源模组，其特征在于，
所述微透镜(...

【专利技术属性】
技术研发人员：明玉生，吴沣原，魏明贵，熊羚鹤，孙理斌，陈远，
申请(专利权)人：宁波舜宇奥来技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33