[发明专利]一种可变焦的深度测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种可变焦的深度测量装置，其特征在于，包括发射单元、接收单元、以及与所述发射单元和所述接收单元连接的控制与处理电路；其中，所述发射单元包括有光源和光学元件；所述光源用于发射光束，所述光学元件被配置为接收所述光束，并将所述光束投射至目标区域；

所述接收单元包括有TOF图像传感器和变焦透镜；所述TOF图像传感器被配置为采集所述目标区域反射回的至少部分光束并形成电信号；所述变焦透镜被配置为将反射光束投射到所述TOF图像传感器的像素中，通过改变所述变焦透镜的焦距而改变所述TOF图像传感器采集所述反射光束的视场角；其中，所述视场角对应的焦距用于调整所述反射光束的光强度，并将所述光强度调整至阈值范围内；

所述控制与处理电路根据所述电信号计算所述目标区域的深度图像；

所述发射单元朝向目标区域发射斑点图案光束时，增大所述变焦透镜的焦距，使所述TOF图像传感器在小视场角内采集反射光束，

所述发射单元朝向目标区域发射泛光光束时，减小所述变焦透镜的焦距，使所述TOF图像传感器在大视场角内采集反射光束。

2.根据权利要求1所述可变焦的深度测量装置，其特征在于：所述变焦透镜包括至少两个可调焦距；或，所述变焦透镜被配置为可连续变焦。

3.根据权利要求1所述可变焦的深度测量装置，其特征在于：还包括驱动器，所述驱动器对所述变焦透镜的焦距进行调整实现变焦功能。

4.根据权利要求1所述可变焦的深度测量装置，其特征在于：所述变焦透镜被配置为具有第一焦距时，所述TOF图像传感器在第一视场角内采集反射光束；所述变焦透镜被配置为具有第二焦距时，所述TOF图像传感器在第二视场角内采集反射光束；其中，所述第一焦距小于所述第二焦距，所述第一视场角大于所述第二视场角。

5.根据权利要求1所述可变焦的深度测量装置，其特征在于：所述发射单元被配置为朝向目标区域发射泛光光束和斑点图案光束，其包括有多个光源组成的光源阵列和液晶元件。

6.一种可变焦的深度测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

控制发射单元朝向目标区域发射光束；其中，所述发射单元包括光源和光学元件，所述光源发射的光束经过所述光学元件后投射到所述目标区域；

控制接收单元采集所述目标区域反射回的至少部分光束并形成电信号，所述接收单元包括有TOF图像传感器和变焦透镜，通过改变所述变焦透镜的焦距而改变所述TOF图像传感器采集反射光束的视场角；其中，所述视场角对应的焦距用于调整所述反射光束的光强度，并将所述光强度调整至阈值范围内；所述发射单元朝向目标区域发射斑点图案光束时，增大所述变焦透镜的焦距，使所述TOF图像传感器在小视场角内采集反射光束，所述发射单元朝向目标区域发射泛光光束时，减小所述变焦透镜的焦距，使所述TOF图像传感器在大视场角内采集反射光束，

根据所述电信号计算所述目标区域的深度图像。

7.根据权利要求6所述可变焦的深度测量方法，其特征在于：所述变焦透镜包括有至少两个可调焦距；或，所述变焦透镜被配置为可连续变焦。

8.根据权利要求6所述可变焦的深度测量方法，其特征在于：所述变焦透镜被配置为具有第一焦距时，所述TOF图像传感器在第一视场角内采集反射光束；所述变焦透镜被配置为具有第二焦距时，所述TOF图像传感器在第二视场角内采集反射光束；其中，所述第一焦距小于所述第二焦距，所述第一视场角大于所述第二视场角。

9.根据权利要求8所述可变焦的深度测量方法，其特征在于：通过控制与处理电路对所述电信号进行处理并计算所述光束从发射到反射被接收的相位差，基于所述相位差计算所述光束的飞行时间，进一步计算所述目标区域的深度图像；

或，通过控制与处理电路对所述电信号进行处理并计算所述光束从发射到反射被接收的飞行时间，根据所述飞行时间计算所述目标区域的深度图像。