光场调制器及其调制方法技术

一种光场调制器包括：至少一匀光元件和一曲面透光基板。该曲面透光基板具有至少一曲面，并且该匀光元件被对应地设置于该曲面透光基板的该曲面，以使该匀光元件的微结构沿着该曲面透光基板的该曲面排布，用于对光源发出的光进行匀化，使得该光能够均匀高效地照亮对应的该目标区域，提高了光能的利用率。

【技术实现步骤摘要】
光场调制器及其调制方法
本专利技术涉及光学领域，特别涉及一光场调制器及其调制方法。
技术介绍
在诸如激光雷达、TOF相机等应用场景中，往往需要区域化照明感兴趣的目标。而一旦感兴趣的目标区域位于探测光源的光轴之外，就经常会出现探测区畸变、能量利用率降低、均匀性变差的问题。具体来说，畸变是一种轴外像差，是垂轴(即横向)放大率随视场的增大而变化所引起的一种失去物像相似的像差。特别地，离轴量不同，探测光的中心方向将偏折不同角度；换言之，离轴量越大，探测光的中心方向偏离光轴的角度就越大，产生的照明光区的畸变也就越大，需要对畸变进行精准校正。然而，由于不同离轴量的探测光所形成的照明光区的畸变量不同，因此为了解决这个问题，现有技术中往往需要复杂的光学系统，一般需要多个独立的光学元件，这不仅会给模组装调带来极大的不便，而且还会导致模组体积变大，成本变高，不利于模组的应用推广和普及。
技术实现思路
本专利技术的一个优势在于提供一光场调制器及其调制方法，其能够对光源发出的光进行匀化，使得所述光能够均匀地照亮对应的所述目标区域，提高了光能的利用率。本专利技术的另一个优势在于提供一光场调制器及其调制方法，其中，在本专利技术的一实施例中，所述光场调制器能够减小经由光源发出的光形成的照明光区出现畸变的程度，有效减小边缘区域的光所产生的畸变，进而提高了配置有所述光场调制器的模组的探测效果。本专利技术的另一个优势在于提供一光场调制器及其调制方法，其中，在本专利技术的一实施例中，所述光场调制器的一个匀光元件能够被设置于曲面透光基板的曲面，以便在实现匀光的同时，减小照明光区出现的畸变程度。本专利技术的另一个优势在于提供一光场调制器及其调制方法，其中，在本专利技术的一实施例中，所述光场调制器的两个匀光元件能够分别被设置于所述曲面透光基板的相对侧表面，以便将复杂度高且制造难度大的匀光元件的微结构进行功能分解，进而等效成两种相对简单的微结构。本专利技术的另一个优势在于提供一光场调制器及其调制方法，其中，在本专利技术的一实施例中，所述光场调制器能够在匀光的同时偏折所述光源产生的不同区域光的中心方向，使得不同区域光被均匀地投射至对应的区域，有利于提高窗口效率。本专利技术的另一个优势在于提供一光场调制器及其调制方法，其中，在本专利技术的一实施例中，所述光场调制器能够针对不同位置的区域光源产生的光形成畸变量较小的照明光区的，无需根据光源的位置或角度进行单独校正。本专利技术的另一个优势在于提供一光场调制器及其调制方法，其中，在本专利技术的一实施例中，所述光场调制器的光调制区域能够被划分为多个光调制分部，并且至少一个所述光调制分部对应至少一个所述区域光源，使得不同区域光源产生的光经过对应的所述光调制分部后被匀化。本专利技术的另一个优势在于提供一光场调制器及其调制方法，其中，为了达到上述目的，在本专利技术中不需要采用昂贵的材料或复杂的结构。依本专利技术的一个方面，本专利技术提供一种光场调制器，包括：至少一匀光元件；和一曲面透光基板，其中所述曲面透光基板具有至少一曲面，并且所述匀光元件被对应地设置于所述曲面透光基板的所述曲面，以使所述匀光元件的微结构沿着所述曲面透光基板的所述曲面排布。根据本专利技术的一实施例，所述曲面透光基板具有一入光表面和与所述入光表面相对的一出光表面，其中所述入光表面是弯曲的以作为所述曲面透光基板的所述曲面，并且所述匀光元件被设置于所述曲面透镜的所述入光表面。根据本专利技术的一实施例，所述至少一匀光元件包括两个所述匀光元件，其中一个所述匀光元件被设置于所述曲面透光基板的所述入光表面，并且另一个所述匀光元件被设置于所述曲面透光基板的所述出光表面。根据本专利技术的一实施例，所述曲面透光基板的所述出光表面是平整的或弯曲的。根据本专利技术的一实施例，一个所述匀光元件沿着一第一方向被设置于所述曲面透光基板的一侧，另一个所述匀光元件沿着一第二方向被设置于所述曲面透光基板的另一侧，并且所述第一方向和所述第二方向是正交的。根据本专利技术的一实施例，所述曲面透光基板具有一入光表面和与所述入光表面相对的一出光表面，其中所述出光表面是弯曲的以作为所述曲面透光基板的所述曲面，并且所述匀光元件被设置于所述曲面透镜的所述出光表面。根据本专利技术的一实施例，所述曲面透光基板为一曲面透镜，并且所述匀光元件被贴合于所述曲面透镜的表面。根据本专利技术的一实施例，所述曲面透光基板为一曲面透镜，并且所述匀光元件和所述曲面透镜是一体成型的。根据本专利技术的一实施例，所述匀光元件是基于光折射原理的匀光片或是基于光衍射原理的匀光片。根据本专利技术的一实施例，所述匀光元件选自：凸透镜组成的微透镜阵列、凹透镜组成的微透镜阵列、规则微透镜阵列、随机微透镜阵列、球透镜阵列以及非球透镜阵列组成的类型组。根据本专利技术的一实施例，所述曲面透镜选自：平凸非球面柱透镜、球面透镜、非球面透镜、平凸透镜、平凹透镜、双凸透镜、双凹透镜以及弯月透镜组成的类型组。根据本专利技术的一实施例，所述匀光元件采用随机微透镜阵列，每个微透镜的面型可以表示为：其中，为基础非球面项，其中c是曲率，k是圆锥系数；为扩展多项式，其中N是多项式的个数，Ai是第i个扩展多项式项的系数；多项式Ei(x,y)是x和y的幂级数。根据本专利技术的一实施例，所述匀光元件为一维规则微透镜阵列，所述一维规则微透镜阵列的面型被表示为：或其中，cx和cy的取值范围均为-40mm-1至40mm-1；kX和kY的取值范围均为-100至100。根据本专利技术的一实施例，所述匀光元件为一维随机微透镜阵列，所述一维随机微透镜阵列被表示为：或其中cx和cy的取值范围均为-40mm-1至40mm-1；kX和ky的取值范围均为-100至100。根据本专利技术的一实施例，所述光场调制器包括一个或是多个光调制分部，其中所述光调制分部适于对应于一或多个照明光源。根据本专利技术的一实施例，所述光场调制器的匀光角满足以下关系：其中θDf-X、θDf-Y为所述光场调制器的匀光角，GapW、GapH为相邻的照明光源之间的间隔，fx、fy为所述光场调制器的焦距。根据本专利技术的一实施例，所述匀光元件的微结构面型被控制以调控光场分布。根据本专利技术的另一方面，本专利技术进一步提供了一光场调制器的调制方法，包括步骤：经由一光场调制器的至少一匀光元件匀光化处理一光束；和经由该光场调制器的一曲面透光基板偏折该光束，并调整该光束的发散角度范围，其中该曲面透光基板具有至少一曲面，并且该匀光元件被对应地设置于该曲面透光基板的该曲面，以使该匀光元件的微结构沿着该曲面透光基板的该曲面排布。通过对随后的描述和附图的理解，本专利技术进一步的目的和优势将得以充分体现。本专利技术的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明和附图得以充分体现。附图说明图1是根据本专利技术的一实施例的一光场调制器的结构示意图。图2示出了根据本专利技术的上述实施例的所述光场调本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一光场调制器，供调制经由一探测模组的一探测光源发射的探测光，其特征在于，包括：/n至少一匀光元件；和/n一曲面透光基板，其中所述曲面透光基板具有至少一曲面，并且所述匀光元件被对应地设置于所述曲面透光基板的所述曲面，以使所述匀光元件的微结构沿着所述曲面透光基板的所述曲面排布。/n

【技术特征摘要】
1.一光场调制器，供调制经由一探测模组的一探测光源发射的探测光，其特征在于，包括：
至少一匀光元件；和
一曲面透光基板，其中所述曲面透光基板具有至少一曲面，并且所述匀光元件被对应地设置于所述曲面透光基板的所述曲面，以使所述匀光元件的微结构沿着所述曲面透光基板的所述曲面排布。


2.如权利要求1所述的光场调制器，进一步包括多个光调制分部，并且该探测光源包括相互间隔的多个照明光源，其中每个所述光调制分部适于对应于一或多个该照明光源。


3.如权利要求2所述的光场调制器，其中，每个该照明光源分别对应目标区域中不同的指定区域，并且该多个照明光源按照预定时序被点亮，使得该多个照明光源依次产生该探测光。


4.如权利要求2所述的光场调制器，其中，所述光场调制器的匀光角满足以下关系：






其中θDf-X、θDf-Y为所述光场调制器的匀光角，GapW、GapH为相邻的该照明光源之间的间隔，fx、fy为所述光场调制器的焦距。


5.如权利要求1至4中任一所述的光场调制器，其中，所述曲面透光基板具有一入光表面和与所述入光表面相对的一出光表面，其中所述入光表面是弯曲的以作为所述曲面透光基板的所述曲面，并且所述匀光元件被设置于所述曲面透光基板的所述入光表面。


6.如权利要求5所述的光场调制器，其中，所述至少一匀光元件包括两个所述匀光元件，其中一个所述匀光元件被设置于所述曲面透光基板的所述入光表面，并且另一个所述匀光元件被设置于所述曲面透光基板的所述出光表面。


7.如权利要求6所述的光场调制器，其中，一个所述匀光元件沿着一第一方向被设置于所述曲面透光基板的一侧，另一个所述匀光元件沿着一第二方向被设置于所述曲面透光基板的另一侧，并且所述第一方向和所述第二方向是正交的。


8.如权利要求1至4中任一所述的光场调制器，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟玉凰，黄河，楼歆晔，郑旭君，林涛，
申请(专利权)人：上海鲲游光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31