[发明专利]一种用于辅助照明、测距的配光结构及其配光方法

说明书

本发明公开了一种用于辅助照明、测距的配光结构及其配光方法，该配光结构包括：N个发射模块和用于对入射光进行均匀分配的复合式散光透镜，N≥1；复合式散光透镜设置在发射模块的正上方；复合式散光透镜的靠近发射模块的入光面为凸面，入射至复合式散光透镜的边缘入射光线经过凸面折射后，光线与光轴的夹角超过40°。本发明采用由多个平凸透镜或多个凹凸透镜构成的复合式散光透镜，其光束发散角度最大可达170°，实现大广角照明，可以满足广角传感器的均匀照明的需求。

技术领域

本发明涉及摄像辅助照明配光技术领域，具体涉及一种用于辅助照明、测距的配光结构及其配光方法。

背景技术

随着智能手机、智能手表、穿戴式传感器等移动终端日益普及以及快速发展，对传感器的探测距离、探测范围提出越来越高的要求。除了满足普通的摄像和拍照之外，用于3D感知的飞行时间传感器(ToF)、激光测距、虚拟现实/增强现实(AR/VAR)也越来越普及，探测的范围也越来越广。用于3D感知的传感器，其由发射模块发出经调制的近红外光，遇物体后反射，传感器通过计算光线发射和反射时间差或相位差，来换算被拍摄景物的距离，以产生深度信息，此外再结合传统的相机拍摄，就能将物体的三维轮廓以不同颜色代表不同距离的地形图方式呈现出来。

现有用于移动终端3D飞行时间传感器、2D拍照传感器的辅助照明及均匀配光装置，一般采用类似于蝇眼透镜/复眼透镜的配光方式，如专利CN208794326U公开了一种配光均匀的高效闪光灯透镜模组技术，其结构如图1所示，包括发光器，装发在发光器上方的用于对光线进行准直的准直透镜，装设在准直透镜上方的用于均匀配光的调制片，准直透镜为环纹状的全反射准直菲涅尔透镜，准直透镜包括设置于其中间的非球面准直面，围绕非球面准直面的若干圈反射棱镜，反射棱镜包括设置于反射棱镜一侧的锥形入射面和设置于反射棱镜另一侧的全反射面。该技术能形成一个正好覆盖相机镜头视场的均匀光斑，提高光能利用效率同时解决光斑形状、色温均匀性的问题，而且人眼直视不能看到透镜下方发光器件的形状和排布，提高美观度。但由于该专利中这微透镜阵列调制片是由多个双凸透镜复合而成，由于双凸光学曲面的结构限制了输出的光束发散角度，其最大发散角只能在90度以内，对于更大的发散角，这种结构并不能满足要求。随着行业的发展这摄像头的视场角需求日益增大，双凸光学曲面的结构的微透镜阵列调制片无法满足使用。

发明内容

本发明的目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种广角度的用于辅助照明、测距的配光结构及其配光方法。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：

一种用于辅助照明、测距的配光结构，其特征在于，包括：N个发射模块和用于对入射光进行均匀分配的复合式散光透镜，N≥1；复合式散光透镜设置在发射模块的正上方；复合式散光透镜的靠近发射模块的入光面为凸面，入射至复合式散光透镜的边缘入射光线经过凸面折射后，光线与光轴的夹角超过40°。

优选地，复合式散光透镜的配光曲面为XY方向相同轮廓线的对称曲面或者XY方向不同轮廓线的自由曲面，其中配光曲面为凸面。

优选地，发射模块包括：红外垂直强表面发射激光二级管和基板；红外垂直强表面发射激光二级管设置在基板的上表面。

优选地，垂直腔表面发射激光二极管为多颗垂直腔发射激光二极管排列形成，垂直腔表面发射激光二极管为四方形排列、六边形排列、圆形排列、交错排列、或者伪随机阵列的任意一种，垂直腔表面发射激光二极管的输出波长为650～1500nm。

优选地，复合式散光透镜包括：K个凹凸透镜单元，K＞1；其中凹凸透镜单元靠近发射模块的入光面为凸面，凹凸透镜单元上方的出光面为凹面。

优选地，每个凹凸透镜单元的最大配光角度为170°，凹凸透镜单元配光后输出的光斑，相互重叠，叠加后形成大角度长方形的均匀光斑分布。