[发明专利]光学系统、取像装置、飞行时间深度相机及光学识别装置

说明书

本申请涉及一种光学系统、取像装置、飞行时间深度相机及光学识别装置。光学系统用于红外光成像，其沿着光轴由物侧至像侧包括一具有正光焦度的透镜，该透镜的物侧面近轴区域为凸面。上述光学系统，通过合理调整透镜的光焦度、面型及其有效焦距，使其适用于红外波段成像并具备较大的光圈，以拍摄得到清晰的被摄物体深度图像；同时上述光学系统可以仅具有一个透镜，从而可以显著减小光学系统的总长，实现镜头的小型化。

技术领域

本发明涉及光学成像技术领域，特别是涉及一种光学系统、取像装置、飞行时间深度相机及光学识别装置。

背景技术

近年来，随着科技的发展和电子设备的更新换代，具有三维人脸识别、物体还原、移动支付等功能的终端产品掀起一股热潮，这些功能均与3D成像技术息息相关。

传统手机镜头中的3D成像技术通常使用3D结构光进行成像。然而，3D结构光技术的摄像模组结构复杂、体积较大，造价也较为昂贵，不利于批量化生产。

TOF(Time of flight，TOF)技术是近一两年才被应用到手机摄像头的3D成像技术，其通过向目标物发射连续的特性波长的红外光线脉冲，再由特定传感器接收目标物传回的光信号，计算光线往返的飞行时间或相位差，从而获取目标物体的深度信息。TOF技术相比于成熟的3D结构光具有更远的距离优势，且TOF的模组复杂性低，空间占比小，能辅助主摄像头，达到更好地景深拍摄效果，因此逐渐得到手机厂商的青睐。

发明内容

基于此，有必要针对成熟的3D结构光技术模组复杂，体积较大的问题，提供一种基于TOF技术的光学系统。

一种光学系统，所述光学系统用于红外光成像，其沿着光轴由物侧至像侧包括具有正光焦度的透镜，所述透镜的物侧面近轴区域为凸面。

上述光学系统，通过合理调整透镜的光焦度、面型及有效焦距，可以适用于红外波段成像并具备较大的光圈，以拍摄得到清晰的包含被摄物体深度信息的图像；同时上述光学系统可以仅具有一个透镜，从而能够显著减小光学系统的总长，实现镜头的小型化。

在其中一个实施例中，还包括光阑，所述光阑位于所述透镜的物侧或像侧。

通过设置光阑，可以有效控制入瞳直径的大小，从而可以使光学系统具备要求的光圈数，进一步提升成像品质。

在其中一个实施例中，还包括红外带通滤光片，所述红外带通滤光片位于所述透镜和所述光学系统的成像面之间。

通过设置红外带通滤光片，可以保证仅红外光线通过，而其他波段的光线均被拦截，从而实现红外光线成像。进一步的，可以保证只有与TOF发射端发出的红外光线波长相同的光能通过上述光学系统成像。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足下列关系式：1≤FNO≤2；其中，FNO为所述光学系统的光圈数。

通过控制光学系统的光圈数满足上述关系，可使光学系统具备较大的光圈，从而有利于提升画面的亮度，增强其暗光拍摄能力，获得优良的拍摄性能。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足下列关系式：10°＜FOV＜60°；其中，FOV为所述光学系统的视场角。

通过控制光学系统的视场角满足上述关系，有利于光学系统获取更广阔的的景物影像信息，扩大拍摄范围。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足下列关系式：TTL＜2mm；其中，TTL为所述透镜的物侧面至所述光学系统的成像面在光轴上的距离。

通过控制透镜的物侧面至光学系统的成像面在光轴上的距离满足上述关系，有利于缩短光学系统的总长，实现小型化，以方便光学系统适配至如手机、平板等超薄型的便携式电子设备。