光扩散片和光发射模组制造技术

一种光扩散片和光发射模组，光扩散片包括层叠设置的衬底和具有衍射作用的微结构层，微结构层位于衬底的入光一侧，微结构层用于对入射的光线进行整形，以使衬底投射出的光线分布在多个区块上，多个区块包括多个强光区和至少一个弱光区，每相邻两个强光区之间设有一个弱光区，光线位于强光区的能量强于弱光区的能量。通过设置微结构层，微结构层对入射的光线进行整形，使得衬底投射出的光线分布在多个区块上，强光区和弱光区相间分布，光线的能量主要集中在多个强光区，使得多个区块的讯杂比增加，有利于提高光发射模组对于噪声的抗干扰能力，从而提升了三维解析能力。从而提升了三维解析能力。从而提升了三维解析能力。

【技术实现步骤摘要】
光扩散片和光发射模组


[0001]本专利技术属于光学成像
，尤其是设计一种光扩散片和具有该光扩散片的光发射模组。

技术介绍

[0002]目前主流的光发射模组，如飞行时间(Time of flight，TOF)深度模组，TOF深度模组的基本原理是通过激光源发射调制过的光脉冲，遇到物体反射后，通过飞行时间接收器接收反射回来的光脉冲，并根据光脉冲的往返时间计算与物体之间的距离。TOF深度模组通常包括激光源和光扩散片，光扩散片通常是将激光束均匀化，提高测距的准确性。
[0003]但是，由于光扩散片将光强平均分配到一个有限的视场角范围内，单位区域的讯杂比较小，对噪声干扰较为敏感，噪声会严重影响模组的三维解析能力。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种光扩散片和光发射模组，具有较高的讯杂比，对于噪声的抗干扰能力较强，有利于提高三维解析能力。
[0005]为实现本专利技术的目的，本专利技术提供了如下的技术方案：
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种光扩散片，光扩散片包括层叠设置的衬底和微结构层，所述微结构层位于所述衬底的入光一侧和/或出光一侧，所述微结构层用于对入射的光线进行整形，以使所述衬底投射出的所述光线分布在多个区块上，多个所述区块包括多个强光区和至少一个弱光区，每相邻两个所述强光区之间设有一个所述弱光区，所述光线位于所述强光区的能量强于所述弱光区的能量。
[0007]通过设置微结构层，微结构层对入射的光线进行整形，使得投射出的光线分布在多个区块上，强光区和弱光区相间分布，光线的能量主要集中在多个强光区，使得多个区块的讯杂比增加，有利于提高光发射模组对于噪声的抗干扰能力，从而提升了三维解析能力。
[0008]一种实施方式中，所述微结构层包括多个相互间隔的子区域，每个所述子区域内设置有扩散微结构或衍射微结构，以使投射出的所述光线分布在多个所述区块上。通过在多个互相间隔的子区域上设置扩散微结构或者衍射微结构，衍射微结构对其子区域的入射光线进行建设性干涉和破坏性干涉，以便于将光线分成多个区块，扩散微结构对其子区域的入射光线进行扩散均匀，以便于使得各个强光区的能量均匀。
[0009]一种实施方式中，每个所述子区域位于所述衬底的入光一侧设置有扩散微结构，位于所述衬底的出光一侧设置有衍射微结构。通过在每个子区域位于衬底入光一侧设置扩散微结构，每个子区域位于衬底的出光一侧设置衍射微结构，使得入射光线先经过扩散再进行衍射，有利于保证各个强光区的能量均匀，以及增强强光区的能量和削弱弱光区的能量。
[0010]一种实施方式中，所述光扩散片还包括衍射层，所述衍射层设于所述衬底层的出光一侧。通过在衬底层的出光一侧设置衍射层，可以理解的是，衍射层也具有衍射微结构，
能够提升投射图案中的强光区的数目，有利于进一步提高讯杂比。
[0011]一种实施方式中，所述强光区和所述弱光区在第一方向上排列，所述强光区和所述弱光区均沿垂直于所述第一方向的第二方向延伸。可以理解的是，TOF光发射模组是通过待测物反射光线给由传感器接收后由算法计算出深度变化。通过设置强光区和弱光区的排列方向和延伸方向垂直，强光区和弱光区整体呈矩形的形状，有利于简化传感器的算法。
[0012]一种实施方式中，所述强光区和所述弱光区均包括在所述第二方向依次连接第一边缘部、主体部和第二边缘部，在远离所述主体部的所述第二方向上，所述第一边缘部和所述第二边缘部的能量均逐渐衰弱。通过设置第一边缘部和第二边缘部在远离主体部的第二方向上的能量均逐渐衰弱，有利于将第一边缘部和第二边缘部的能量集中在主体部，从而进一步提高讯杂比。
[0013]一种实施方式中，在自所述第一边缘部朝向所述第二边缘部的所述第二方向上，所述主体部的能量先衰弱再平缓后增强。通过设置所述主体部的能量先衰弱再平缓后增强，有利于提高主体部的讯杂比。
[0014]一种实施方式中，所述光扩散片在所述第一方向上的视场角为30
°-
65
°
，在所述第二方向上的视场角为45
°-
120
°
。通过满足光扩散片在第一方向上的视场角在30
°
和65
°
之间，在第二方向上的视场角在45
°
和120
°
之间，光发射模组在具有较优的视场范围的同时，区块的能量也较为充裕。
[0015]一种实施方式中，所述光扩散片在所述第一方向上的尺寸为1mm-3mm，在所述第二方向上的尺寸为1mm-3mm。通过满足光扩散片在第一方向和第二方向的尺寸均在1mm和3mm之间，有利于光扩散片能够适配多类光源。
[0016]一种实施方式中，所述微结构层包括多个凸起，相邻的所述凸起之间具有凹槽，所述凹槽的深度为0.2μm-1μm。通过满足凹槽的深度在0.2μm和1μm之间，微结构层具有较优的干涉和衍射的能力，有利于进一步将能量集中在强光区。
[0017]一种实施方式中，所述微结构层包括至少一个微结构单元，所述微结构单元在所述第一方向上的尺寸为0.1mm-3mm，在所述第二方向上的尺寸为0.1mm-3mm。通过满足微结构单元在第一方向上的尺寸和在第二方向上的尺寸均在0.1mm和3mm之间，有利于提高角分辨率和锐利度。
[0018]一种实施方式中，所述强光区的数目至少为3个。通过设置强光区的数目至少为3个，有利于进一步提高讯杂比，提高光发射模组的三维解析能力。
[0019]第二方面，本专利技术还提供了一种光发射模组，光发射模组包括光源和第一方面任一项实施方式所述的光扩散片，所述光源朝向所述光扩散平的微结构层发射光线。通过在光发射模组中加入本专利技术提供的光扩散片，光发射模组具有较高的讯杂比，其抗噪声干扰的能力较强，从而具有较佳的三维解析能力。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1a为现有的TOF深度模组正常情况下的投射图；
[0022]图1b为现有的TOF深度模组受噪声干扰时的投射图；
[0023]图2为一种实施方式的衍射图的角度频率散布图；
[0024]图3a为一种实施方式的光扩散片的正视结构示意图；
[0025]图3b为另一种实施方式的光扩散片的正视结构示意图；
[0026]图3c为另一种实施方式的光扩散片的正视结构示意图；
[0027]图3d为另一种实施方式的光扩散片的正视结构示意图；
[0028]图4a为图3a的光扩散片的仰视结构示意图；
[0029]图4b为图3b的光扩散片的仰视结构示意图；
[0030]图5为图3a的光扩散片配合光源的投射图；
[0031]图6为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光扩散片，其特征在于，包括层叠设置的衬底和微结构层，所述微结构层位于所述衬底的入光一侧和/或出光一侧，所述微结构层用于对入射的光线进行整形，以使所述衬底投射出的所述光线分布在多个区块上，多个所述区块包括多个强光区和至少一个弱光区，每相邻两个所述强光区之间设有一个所述弱光区，所述光线位于所述强光区的能量强于所述弱光区的能量。2.如权利要求1所述的光扩散片，其特征在于，所述微结构层包括多个相互间隔的子区域，每个所述子区域内设置有扩散微结构或衍射微结构，以使投射出的所述光线分布在多个所述区块上。3.如权利要求2所述的光扩散片，其特征在于，每个所述子区域位于所述衬底的入光一侧设置有扩散微结构，位于所述衬底的出光一侧设置有衍射微结构。4.如权利要求2所述的光扩散片，其特征在于，所述光扩散片还包括衍射层，所述衍射层设于所述衬底层的出光一侧。5.如权利要求1至4任一项所述的光扩散片，其特征在于，所述强光区和所述弱光区在第一方向上排列，所述强光区和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：鞠晓山，冯坤亮，李宗政，
申请(专利权)人：江西欧迈斯微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：