一种点云投射系统的制作方法

本申请涉及点云领域，具体涉及一种点云投射系统。

背景技术：

1、在涉及深度感测的各类应用场景(例如：人脸识别、地貌绘制等)中，无论具体所使用的是结构光技术还是tof(time offlight，飞行时间)技术，均需要先由发射端内的点云投射系统将光源阵列的发射光投射为光斑点阵，然后由接收端对光斑点阵进行感测，由此得到大覆盖范围的具备深度信息的点云数据。

2、相关技术中，通常采用提高子光源功率的方式提高光斑点阵的光强，从而增大点云投射系统的工作距离。但是这种方式容易导致光源阵列的局部温度过高，进而导致光源阵列的使用寿命缩短。

技术实现思路

1、本申请的一个目的在于提出一种点云投射系统，无需提高光源功率，即可在投射所得光斑点阵中，得到至少一个光强提高后的光斑，从而避免由于提高光源功率而对光源阵列的使用寿命造成负面影响。

2、根据本申请实施例的一方面，公开了一种点云投射系统，所述点云投射系统包括：光源阵列；超透镜；

3、所述光源阵列至少包括第一子光源以及第二子光源；

4、所述超透镜所提供相位包括：点阵相位以及准直相位；

5、所述点阵相位用于将所述各子光源的发射光均投射为相同的光斑点阵；任一光斑点阵至少包括第一光斑以及第二光斑；

6、所述准直相位用于对所述各子光源的发射光进行准直，并用于控制所述第一子光源以及所述第二子光源分别所对应的光斑点阵在目标方向上发生偏移；在频域中，所述目标方向为任一光斑点阵中所述第一光斑与所述第二光斑共同所在直线的方向，并且，所述目标方向在所述光源阵列所在二维平面上的投影，平行于所述第一子光源与所述第二子光源共同所在直线；在频域中，并且，在公差范围内，偏移量等于任一光斑点阵中所述第一光斑与所述第二光斑之间的距离。

7、在本申请的一示例性实施例中，所述各子光源的发射光为非相干光。

8、在本申请的一示例性实施例中，所述光源阵列中的子光源至少在平行于所述投影的方向上周期性地间隔分布；在频域中，任一光斑点阵中的光斑至少在所述目标方向上周期性地间隔分布；

9、所述准直相位用于对所述各子光源的发射光进行准直，并用于控制任一对相邻子光源分别所对应的光斑点阵在所述目标方向上发生偏移，所述任一对相邻子光源共同所在直线的方向平行于所述投影；在频域中，所述偏移量小于或等于任一光斑点阵在所述目标方向上的边长，并且，在所述公差范围内，所述偏移量为所述目标方向上的相邻光斑之间距离的整数倍。

10、在本申请的一示例性实施例中，所述准直相位是基于所述超透镜的焦距确定的；

11、所述超透镜满足：

12、其中，f为所述超透镜的焦距；ds为所述任一对相邻子光源之间的距离；dz为由所述超透镜至所述光斑点阵的距离；dp为在频域中，在所述目标方向上的相邻光斑之间距离；n为正整数。

13、在本申请的一示例性实施例中，在频域中，任一光斑点阵中的光斑至少在第一方向以及第二方向上都周期性地间隔分布，所述第一方向与所述第二方向相互交错；所述目标方向为所述第一方向，或者所述第二方向。

14、在本申请的一示例性实施例中，所述准直相位用于控制所述任一对相邻子光源分别所对应的光斑点阵在所述第一方向上发生偏移，所述任一对相邻子光源共同所在直线的方向平行于所述第一方向所对应投影；在频域中，所述偏移量小于或等于任一光斑点阵在所述第一方向上的边长，并且，在所述公差范围内，所述偏移量为在所述第一方向上的相邻光斑之间距离的整数倍。

15、在本申请的一示例性实施例中，所述准直相位是基于所述超透镜的焦距确定的；

16、所述超透镜满足：

17、其中，f为所述超透镜的焦距；dsx为所述任一对相邻子光源之间的距离；dz为由所述超透镜至所述光斑点阵的距离；dpx为在频域中，在所述第一方向上的相邻光斑之间距离；n为正整数。

18、在本申请的一示例性实施例中，所述准直相位用于控制所述任一对相邻子光源分别所对应的光斑点阵在所述第二方向上发生偏移，所述任一对相邻子光源共同所在直线的方向平行于所述第二方向所对应投影；在频域中，所述偏移量小于或等于任一光斑点阵在所述第二方向上的边长，并且，在所述公差范围内，所述偏移量为在所述第二方向上的相邻光斑之间距离的整数倍。

19、在本申请的一示例性实施例中，所述准直相位是基于所述超透镜的焦距确定的；

20、所述超透镜满足：

21、其中，f为所述超透镜的焦距；dsy为所述任一对相邻子光源之间的距离；dz为由所述超透镜至所述光斑点阵的距离；dpy为在频域中，在所述第二方向上的相邻光斑之间距离；n为正整数。

22、在本申请的一示例性实施例中，所述准直相位满足：

23、其中，为所述准直相位；r为由所述超透镜上的点至所述超透镜的中心点的距离；k为波矢；i与n均为正整数；ai为对应于第i阶的准直系数；为基准相位。

24、在本申请的一示例性实施例中，当i＝2时，

25、其中，f为所述超透镜的焦距。

26、在本申请的一示例性实施例中，所述光源阵列中周期性排布的光源子阵列的图样，包括如下任一一种：矩形；三角形；六边形；菱形；

27、所述光斑点阵中周期性排布的光斑子点阵的图样，包括如下任一一种：矩形；三角形；六边形；菱形。

28、本申请实施例所提供的点云投射系统，包括光源阵列以及超透镜。超透镜所提供的准直相位主要用于对光源阵列中各子光源的发射光进行准直，并用于控制第一子光源以及第二子光源分别所对应的光斑点阵在目标方向上发生偏移；在频域中，目标方向为任一光斑点阵中第一光斑与第二光斑共同所在直线的方向，并且，目标方向在光源阵列所在二维平面上的投影，平行于第一子光源与第二子光源共同所在直线；在频域中，并且，在公差范围内，偏移量等于任一光斑点阵中第一光斑与第二光斑之间的距离。由此，至少第一子光源所对应光斑点阵中的第一光斑会与第二子光源所对应光斑点阵中的第二光斑恰好完全重叠，或者，至少第一子光源所对应光斑点阵中的第二光斑会与第二子光源所对应光斑点阵中的第一光斑恰好完全重叠。显然，完全重叠的光斑，其光强可以得到提升。由此可见，本申请实施例中，无需提高光源功率，即可在投射所得光斑点阵中，得到至少一个光强提高后的光斑，从而避免由于提高光源功率而对光源阵列的使用寿命造成负面影响。

29、本申请的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本申请的实践而习得。

30、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

技术特征：

1.一种点云投射系统，其特征在于，所述点云投射系统包括：光源阵列；超透镜；

2.根据权利要求1所述的点云投射系统，其特征在于，所述各子光源的发射光为非相干光。

3.根据权利要求1所述的点云投射系统，其特征在于，所述光源阵列中的子光源至少在平行于所述投影的方向上周期性地间隔分布；在频域中，任一光斑点阵中的光斑至少在所述目标方向上周期性地间隔分布；

4.根据权利要求3所述的点云投射系统，其特征在于，所述准直相位是基于所述超透镜的焦距确定的；

5.根据权利要求3所述的点云投射系统，其特征在于，在频域中，任一光斑点阵中的光斑至少在第一方向以及第二方向上都周期性地间隔分布，所述第一方向与所述第二方向相互交错；所述目标方向为所述第一方向，或者所述第二方向。

6.根据权利要求5所述的点云投射系统，其特征在于，所述准直相位用于控制所述任一对相邻子光源分别所对应的光斑点阵在所述第一方向上发生偏移，所述任一对相邻子光源共同所在直线的方向平行于所述第一方向所对应投影；在频域中，所述偏移量小于或等于任一光斑点阵在所述第一方向上的边长，并且，在所述公差范围内，所述偏移量为在所述第一方向上的相邻光斑之间距离的整数倍。

7.根据权利要求6所述的点云投射系统，其特征在于，所述准直相位是基于所述超透镜的焦距确定的；

8.根据权利要求5所述的点云投射系统，其特征在于，所述准直相位用于控制所述任一对相邻子光源分别所对应的光斑点阵在所述第二方向上发生偏移，所述任一对相邻子光源共同所在直线的方向平行于所述第二方向所对应投影；在频域中，所述偏移量小于或等于任一光斑点阵在所述第二方向上的边长，并且，在所述公差范围内，所述偏移量为在所述第二方向上的相邻光斑之间距离的整数倍。

9.根据权利要求8所述的点云投射系统，其特征在于，所述准直相位是基于所述超透镜的焦距确定的；

10.根据权利要求3所述的点云投射系统，其特征在于，所述光源阵列中周期性排布的光源子阵列的图样，包括如下任一一种：矩形；三角形；六边形；菱形；

11.根据权利要求1所述的点云投射系统，其特征在于，所述准直相位满足：

12.根据权利要求11所述的点云投射系统，其特征在于，当i＝2时，

技术总结本申请提供了一种点云投射系统，点云投射系统包括：光源阵列；超透镜；光源阵列至少包括第一子光源以及第二子光源；超透镜所提供相位包括：点阵相位以及准直相位；点阵相位用于将各子光源的发射光均投射为相同的光斑点阵；任一光斑点阵至少包括第一光斑以及第二光斑；准直相位用于控制第一子光源以及第二子光源分别所对应的光斑点阵在目标方向上发生偏移；在频域中，并且，在公差范围内，偏移量等于任一光斑点阵中第一光斑与第二光斑之间的距离。本申请所提供的点云投射系统无需提高光源功率，即可在投射所得光斑点阵中，得到至少一个光强提高后的光斑，从而避免由于提高光源功率而对光源阵列的使用寿命造成负面影响。技术研发人员：席科磊,郝成龙,谭凤泽,朱健受保护的技术使用者：深圳迈塔兰斯科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5