一种透镜系统、投影模组及深度相机的制作方法

本申请涉及光学成像，具体涉及一种透镜系统、投影模组及深度相机。

背景技术：

1、目前，结构光深度相机包括结构光投影模组及采集模组，结构光投影模组主要由垂直腔面发射激光器(vertical-cavity surface-emitting laser，vcsel)、准直镜及衍射光学元件(diffractive optical elements，doe)构成。vcsel发出的光束通过准直镜准直以后投射到doe，由doe复制若干份，投射到前方空间中。由于vcsel的单点功率相对固定，被doe复制了若干份后，单点能量会降低很多倍，信噪比随之会下降很多倍，导致深度相机的远距离测量能力和户外性能下降。此外，由于doe的衍射效率较低并且受到水汽污垢等污染后，衍射性能会急剧下降，出射的光束大部分会直线透过doe，容易引起人眼安全问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提出一种透镜系统、投影模组及深度相机，可以解决相关技术中的一个或多个技术问题。

2、第一方面，本申请实施例提供一种透镜系统包括由物侧至像侧依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜；其中，第二透镜、第四透镜和第五透镜的光焦度为正，第一透镜和第三透镜的光焦度为负；透镜系统满足以下关系式：0.10<f/ttl<0.2；其中，f为透镜系统的有效焦距，ttl为透镜系统在光轴上的总长度。

3、在一些实施例中，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜满足以下条件：-1.2<f1/f2<-0.8；-0.7<f2/f3<-0.3；-1.0<f3/f4<-0.1；2.0<f4/f5<4；其中，f表示透镜系统的有效焦距；f1表示第一透镜的有效焦距；f2表示第二透镜的有效焦距；f3表示第三透镜的有效焦距；f4表示第四透镜的有效焦距；f5表示第五透镜的有效焦距。第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜满足以下条件：0.5<f1234/f5<0.8；-1.2<f1/f2345<-0.8；1.52<nd<1.65；其中，f1234表示第一透镜、第二透镜、第三透镜及第四透镜的组合焦距；f2345表示第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜的组合焦距；nd表示第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜的折射率。

4、在一些实施例中，透镜系统还包括光阑，光阑设置在第一透镜与第二透镜之间。在一些实施例中，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜均为非球面透镜。在一些实施例中，第一透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；第二透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；第三透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；第四透镜的物侧面为凹面，像侧面为凸面；第五透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面。在其中一些实施例中，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜均为塑料透镜。

5、第二方面，本申请实施例提供一种投影模组，包括如第一方面的透镜系统和光源阵列，其中，光源阵列设置在透镜系统的像平面，用于产生第一散斑图案；透镜系统用于将第一散斑图案准直后，产生第二散斑图案。

6、在一些实施例中，光源阵列包括独立供电的第一子光源阵列、第二子光源阵列及第三子光源阵列，第二子光源阵列位于第一子光源阵列外侧，第三子光源阵列位于第二子光源的外侧，第三子光源阵列的供电电流大于第二子光源的供电电流，第二子光源的供电电流大于第一子光源阵列的供电电流。

7、第三方面，本申请一实施例提供一种深度相机，包括如第二方面的投影模组和采集模组，其中，投影模组，用于向目标区域发射第二散斑图案；采集模组，用于接收由目标区域中的目标物体反射回的至少部分第二散斑图案。

8、本申请提供的技术方案的有益效果：透镜系统包括沿物侧至像侧依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜；第二透镜、第四透镜和第五透镜的光焦度为正，第一透镜和第三透镜的光焦度为负；透镜系统的焦距f和在光轴上的总长度ttl满足以下关系式：0.10<f/ttl<0.20；由此，透镜系统能够具有较大的视场角，应用至投影模组中时，投影模组可投影出较大视场角的散斑图案，散斑图案的单点功率较高，相较于采用doe的投影模组，本申请的投影模组能量利用率及散斑单点功率更高，使得深度相机在远距离测量和户外使用过程中具有较好的性能，并且受到了污染也不易引起人眼安全问题。

技术特征：

1.一种透镜系统，其特征在于，包括沿物侧至像侧依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜；

2.如权利要求1所述的透镜系统，其特征在于，所述透镜系统还满足以下条件：

3.如权利要求1所述的透镜系统，其特征在于，所述透镜系统还满足以下条件：

4.如权利要求1至3任一项所述的透镜系统，其特征在于，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜和所述第五透镜均为非球面透镜。

5.如权利要求4所述的透镜系统，其特征在于，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜和所述第五透镜均为塑料透镜。

6.如权利要求1至3任一项所述的透镜系统，其特征在于，所述第一透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第二透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第三透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第四透镜的物侧面为凹面，像侧面为凸面；所述第五透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面。

7.如权利要求1至3任一项所述的透镜系统，其特征在于，所述透镜系统还包括光阑，所述光阑设置在所述第一透镜与第二透镜之间。

8.一种投影模组，其特征在于，包括：

9.如权利要求8所述的投影模组，其特征在于，所述光源阵列包括独立供电的第一子光源阵列、第二子光源阵列及第三子光源阵列，所述第二子光源阵列位于所述第一子光源阵列外侧，所述第三子光源阵列位于所述第二子光源的外侧，所述第三子光源阵列的供电电流大于所述第二子光源的供电电流，所述第二子光源的供电电流大于所述第一子光源阵列的供电电流。

10.一种深度相机，其特征在于，包括：

技术总结
本申请涉及三维视觉技术领域，公开了一种透镜系统、投影模组及深度相机，透镜系统包括由物侧至像侧依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜；第二透镜、第四透镜和第五透镜的光焦度为正，第一透镜和第三透镜的光焦度为负；透镜系统满足以下关系式：0.10<f/TTL<0.2；其中，f为透镜系统的有效焦距，TTL为透镜系统在光轴上的总长度。本申请的透镜系统具有较大的视场角，应用于投影模组及深度相机时，投射的散斑单点功率以及能量利用率较高，使得深度相机在远距离测量和户外使用时具有较好的性能。

技术研发人员：黄杰凡
受保护的技术使用者：奥比中光科技集团股份有限公司
技术研发日：20221205
技术公布日：2024/1/13