一种TOF深度传感模组和图像生成方法技术

本申请提供了一种TOF深度传感模组和图像生成方法。该TOF深度传感模组包括：激光光源、光学元件、光束分束器、接收单元和控制单元，光学元件设置在激光光源发出光束的方向。其中，激光光源用于产生激光光束；光学元件用于对激光光束的方向进行控制，以得到第一出射光束和第二出射光束；光束分束器用于将目标物体对第一出射光束反射得到的第三反射光束，以及目标物体对第二出射光束反射得到的第四反射光束传播接收单元的不同区域。本申请实施例能够降低TOF深度传感模组的热损耗。

【技术实现步骤摘要】
一种TOF深度传感模组和图像生成方法
本申请涉及TOF
，并且更具体地，涉及一种TOF深度传感模组和图像生成方法。
技术介绍
飞行时间(timeofflight,TOF)技术是一种常用的深度或距离测量技术，其基本原理为通过发射端发出连续光或者脉冲光，当连续光或者脉冲光照射到待测物体后会发生反射，然后接收端接收待测物体的反射光。接下来，通过确定从发射端到接收端的光的飞行时间，就可以计算待测物体到TOF系统的距离或深度。由于液晶器件具有出色的偏振和相位调节能力，其被广泛的应用于TOF深度传感模组中，以实现对光束的偏转。但是，由于液晶材料的双折射特性，现有的采用液晶器件的TOF深度传感模组一般都在发射端加入偏振片来实现偏振光的出射。在偏振光出射的过程中，由于偏振片的偏振选择作用，会导致在出射光束时损失一半的能量，损失的这部分能量会被偏振片吸收或者散射而转化为热量，造成TOF深度传感模组的温度升高，影响TOF深度传感模组的稳定性。
技术实现思路
本申请提供一种TOF深度传感模组和图像生成方法，以降低TOF深度传感模组的热损耗，提高TOF深度传感模组的信噪比。第一方面，提供了一种TOF深度传感模组，该TOF深度传感模组包括激光光源、光学元件、光束分束器、接收单元和控制单元，其中，光学元件设置在激光光源发出光束的方向。上述TOF深度传感模组中的各个模块或者单元的功能具体如下：激光光源用于产生激光光束；光学元件用于对激光光束的方向进行控制，以得到第一出射光束和第二出射光束；光束分束器用于将目标物体对第一出射光束反射得到的第三反射光束，以及目标物体对第二出射光束反射得到的第四反射光束传播接收单元的不同区域。其中，上述第一出射光束的出射方向和第二出射光束的出射方向不同，上述第一出射光束和第二出射光束均为单一偏振态的光束，第一出射光束的偏振方向和第二出射光束的偏振方向正交。上述第一出射光束和第二出射光束的偏振态可以分别为左旋圆偏振和右旋圆偏振。或者，上述第一出射光束和第二出射光束的偏振抬可以分别为水平方向的线偏振和竖直方向的线偏振。可选地，上述控制单元用于控制光学元件的双折射率参数得到调整后的双折射率参数，上述光学元件用于基于调整后的双折射率参数对激光光束的方向进行调整，得到第一出射光束和第二出射光束。可选地，上述第一出射光束和第二出射光束是在同一时刻得到的。其中，上述第三反射光束是目标物体对来自光学元件的第一出射光束反射得到的光束，上述第四反射光束是目标物体对来自光学元件的第二出射光束反射得到的光束。上述接收单元可以包括接收镜头和传感器，接收镜头可以将反射光束会聚到传感器，使得传感器能够接收到反射光束，进而获取反射光束被接收单元接收的时刻，得到出射光束对应的TOF，最后可以再根据出射光束对应的TOF生成目标物体的深度图。具体地，接收镜头可以将第三反射光束和第四反射光束会聚到传感器，并通过传感器获取第三反射光束和第四反射光束被接收单元接收的时刻，从而得出第一出射光束和第二出射对应的TOF，最后可以第一出射光束对应的TOF生成目标物体的第一深度图，根据第二出射光束对应的TOF生成目标物体的第二深度图。其中，上述第一出射光束对应的TOF具体可以是指第一出射光束的发出时刻与第三反射光束的接收时刻之间的时间差信息；上述第二出射光束对应的TOF具体可以是指第二出射光束的发出时刻与第四反射光束的接收时刻之间的时间差信息。在上述过程中，激光光源产生的激光光束可以包含多种偏振态。例如，激光光束包括左旋圆偏振、右旋圆偏振和线偏振，那么，经过光学元件的处理后，可以得到具有左旋圆偏振态的第一出射光束和具有右旋圆偏振态的第二出射光束。上述第一出射光束和第二出射光束的出射方向不同具体可以是指第一出射光束的方位角与第二出射光束的方位角不同，但是第一出射光束和第二出射光束的倾斜角可以相同。本申请实施例中，由于发射端没有偏振过滤器件，因此，激光光源发出的光束可以几乎没有损耗的到达光学元件(偏振过滤器件一般会吸收较多的光能量，进而会产生一定的热损耗)，能够降低TOF深度传感模组的热损耗。上述光束分束器是被动选择器件，一般不受控制单元控制，能够将混合偏振态的光束中不同偏振态的光束分别传播到接收单元的不同区域。结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，上述光学元件包括：横向偏振控制片、横向液晶偏振光栅、纵向偏振控制片和纵向液晶偏振光栅。可选地，在上述光学元件中，横向偏振控制片、横向液晶偏振光栅、纵向偏振控制片和纵向液晶偏振光栅与激光光源的距离依次变大。可选地，在上述光学元件中，纵向偏振控制片、纵向液晶偏振光栅、横向偏振控制片和横向液晶偏振光栅与激光光源的距离依次变大。结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，上述光束分束器基于液晶偏振光栅LCPG、偏振分束棱镜PBS以及偏振滤光片中的任意一种实现的。结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，上述TOF深度传感模组还包括：准直镜头，该准直镜头设置在激光光源和光学元件之间，该准直镜头用于对激光光束进行准直处理，以得到准直处理后的光束；上述光学元件用于对准直处理后的光束的方向进行控制，以得到第一出射光束和第二出射光束。上述通过准直镜头对光束进行准直处理，能够得到近似平行的光束，可以提高光束的功率密度，进而可以提高后续采用光束进行扫描的效果。可选地，上述准直镜头的通光孔径小于或者等于5mm。由于上述准直镜头的尺寸较小，因此，包含准直镜头的TOF深度传感模组比较容易被集成到终端设备中，能够在一定程度上减少在终端设备中占用的空间。结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，上述TOF深度传感模组还包括：匀光器件，该匀光器件设置在激光光源和光学元件之间，该匀光器件用于对激光光束的角空间强度分布进行调整，以得到匀光后的光束；该光学元件用于对匀光后的光束的方向进行控制，以得到第一出射光束和第二出射光束。结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，上述匀光器件为微透镜扩散片或衍射光学扩散片。结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，上述激光光源为垂直腔面发射激光器(verticalcavitysurfaceemittinglaser，VCSEL)。可选地，上述激光光源为法布里-珀罗激光器(可以简称为FP激光器)。与单个VCSEL相比，单个FP激光器可以实现更大的功率，同时电光转换效率也较VCSEL高，进而能够提高TOF深度传感模组的扫描效果。可选地，上述激光光源发射的激光光束的波长大于900nm。由于太阳光中大于900nm的光线的强度相对较弱，因此，当激光光束的波长大于900nm时有助于降低太阳光造成的干扰，进而能够提高TOF深度传感模组的扫描效果。可选地，上述激光光源发射的激光光束的波长为940nm或者1550nm。由于太阳光中940nm或者1550nm附近的光线的强度相对较弱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种TOF深度传感模组，其特征在于，所述TOF深度传感模组包括激光光源、光学元件、光束分束器、接收单元和控制单元，其中，所述光学元件设置在激光光源发出光束的方向；/n所述激光光源用于产生激光光束；/n所述控制单元用于控制所述光学元件的双折射率参数得到调整后的双折射率参数；/n所述光学元件用于基于所述调整后的双折射率参数对所述激光光束的方向进行调整，得到第一出射光束和第二出射光束，其中，在所述光学元件的双折射率不同时，所述光学元件能够将所述激光光束调整到不同的方向，其中，所述第一出射光束的出射方向和所述第二出射光束的出射方向不同，所述第一出射光束和所述第二出射光束均为单一偏振态的光束，所述第一出射光束的偏振方向和所述第二出射光束的偏振方向正交；/n所述光束分束器用于将目标物体对所述第一出射光束反射得到的第三反射光束，以及所述目标物体对所述第二出射光束反射得到的第四反射光束传播所述接收单元的不同区域。/n

【技术特征摘要】
1.一种TOF深度传感模组，其特征在于，所述TOF深度传感模组包括激光光源、光学元件、光束分束器、接收单元和控制单元，其中，所述光学元件设置在激光光源发出光束的方向；
所述激光光源用于产生激光光束；
所述控制单元用于控制所述光学元件的双折射率参数得到调整后的双折射率参数；
所述光学元件用于基于所述调整后的双折射率参数对所述激光光束的方向进行调整，得到第一出射光束和第二出射光束，其中，在所述光学元件的双折射率不同时，所述光学元件能够将所述激光光束调整到不同的方向，其中，所述第一出射光束的出射方向和所述第二出射光束的出射方向不同，所述第一出射光束和所述第二出射光束均为单一偏振态的光束，所述第一出射光束的偏振方向和所述第二出射光束的偏振方向正交；
所述光束分束器用于将目标物体对所述第一出射光束反射得到的第三反射光束，以及所述目标物体对所述第二出射光束反射得到的第四反射光束传播所述接收单元的不同区域。


2.如权利要求1所述的TOF深度传感模组，其特征在于，所述光学元件包括：横向偏振控制片、横向液晶偏振光栅、纵向偏振控制片和纵向液晶偏振光栅。


3.如权利要求2所述的TOF深度传感模组，其特征在于，所述横向偏振控制片、所述横向液晶偏振光栅、所述纵向偏振控制片和所述纵向液晶偏振光栅与所述激光光源的距离依次变大，或者，所述纵向偏振控制片、所述纵向液晶偏振光栅、所述横向偏振控制片和所述横向液晶偏振光栅与所述激光光源的距离依次变大。


4.如权利要求1-3中任一项所述的TOF深度传感模组，其特征在于，所述光束分束器基于液晶偏振光栅LCPG、偏振分束棱镜PBS以及偏振滤光片中的任意一种实现的。


5.如权利要求1-4中任一项所述的TOF深度传感模组，其特征在于，所述TOF深度传感模组还包括：
准直镜头，所述准直镜头设置在所述激光光源和所述光学元件之间，所述准直镜头用于对所述激光光束进行准直处理，以得到准直处理后的光束；
所述光学元件用于对所述准直处理后的光束的方向进行控制，以得到所述第一出射光束和所述第二出射光束。


6.如权利要求5所述的TOF深度传感模组，其特征在于，所述准直镜头的通光孔径小于或者等于5mm。


7.如权利要求1-4中任一项所述的TOF深度传感模组，其特征在于，所述TOF深度传感模组还包括：
匀光器件，所述匀光器件设置在所述激光光源和所述光学元件之间，所述匀光器件用于对所述激光光束的角空间强度分布进行调整，以得到匀光后的光束；
所述光学元件用于对所述匀光后的光束的方向进行控制，以得到所述第一出射光束和所述第二出射光束。


8.如权利要求7所述的TOF深度传感模组，其特征在于，所述匀光器件为微透镜扩散片或衍...

【专利技术属性】
技术研发人员：高少锐，罗伟城，吴巨帅，邱孟，郭帮辉，宋小刚，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44