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专利号: 2020800345833
申请人: 深圳市汇顶科技股份有限公司
专利类型:其他
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种深度信息图像采集装置,其特征在于,包括:

多个二维光学相位调制结构,所述多个二维光学相位调制结构中的每个二维光学相位调制结构由基板以及设置在所述基板上的一个凸台组成,所述凸台为圆柱形结构;所述二维光学相位调制结构用于对物体反射的光信号进行空间相位调制;

光学传感器,设置在所述多个二维光学相位调制结构的下方,所述光学传感器包括多个像素点阵列,所述多个像素点阵列与所述多个二维光学相位调制结构具有一一对应关系,所述多个像素点阵列中的一个像素点阵列用于接收经过与其对应的二维光学相位调制结构调制后的光信号,所述一个像素点阵列包括多个像素点,所述多个像素点接收的光信号的强度分布用于确定入射至所述对应的二维光学相位调制结构的光信号的入射角度,所述入射角度用于确定所述物体图像的深度信息;

所述一个像素点阵列中的所有像素点组成一个成像像素点,所述多个像素点感测的光信号的强度之和为所述一个成像像素点的感测强度,所述一个像素点阵列检测的深度信息为所述一个成像像素点的深度信息;

其中,所述入射角度包括方位角和倾斜角,所述倾斜角表示光信号与垂直于所述多个二维光学相位调制结构所在平面的方向的夹角,所述方位角表示光信号在所述多个二维光学相位调制结构所在平面的投影与所述平面上的坐标轴的夹角;

所述方位角 根据以下公式计算:

其中,XG表示X方向的像素点接收的光信号的强度在X轴上的重心坐标,YG表示Y方向的像素点接收的光信号的强度在Y轴上的重心坐标;

或者,所述一个像素点阵列为3×3像素点阵列,所述方位角 根据以下公式计算:其中,Gy表示根据索贝尔算子得到的Y方向的强度梯度,Gx表示根据索贝尔算子得到的X方向的强度梯度;

所述倾斜角θ根据预先建立的θ与f(θ)之间的对应关系确定,且f(θ)根据以下公式确定:表示X方向的归一化功率差, 表示Y方向的归一化功率差;

其中,X方向与Y方向为二维光学相位调制结构所在平面上相互垂直的两个方向;

所述入射角度用于形成图像深度探测和三维图像重构,三维图像重构过程使用散焦测距算法,根据所述倾斜角θ判断出是欠焦或过焦,从而确定出物距,通过所述物距确定所述物体图像的深度信息。

2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述凸台的中心与与其对应的像素点阵列的中心重合。

3.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述凸台的中心相对于与其对应的像素点阵列的中心具有偏移量,使得所述对应的像素点阵列确定的入射角度为光信号的实际入射角度‑主光线入射角。

4.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述凸台的横向尺寸与一个像素点的尺寸之间的比值介于0.5 1.5之间。

~

5.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述凸台的高度位于λ/4 5λ之间,λ为入射~至所述凸台的光信号在真空中的波长。

6.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,所述多个二维光学相位调制结构与光学传感器之间的距离H小于10μm。

7.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,一个二维光学相位调制结构中的基板与与其对应的像素点阵列在垂直于所述基板表面的方向上的投影重叠。

8.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述方位角 根据以下公式计算的情况下,所述一个像素点阵列为N×N像素点阵列,N为大于2的正整数。

9.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述方位角 根据以下公式计算的情况下,所述一个像素点阵列为2×2像素点阵列。

10.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述一个像素点阵列接收的光信号的总和用于生成所述物体的图像。

11.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述光学传感器为背照式光学传感器。

12.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述多个二维光学相位调制结构中的凸台的几何尺寸均相同。

13.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述多个二维光学相位调制结构包括至少两种几何尺寸的凸台。

14.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,还包括滤光结构,所述滤光结构设置在所述多个二维光学相位调制结构与所述光学传感器之间,所述滤光结构用于对所述物体反射的光信号进行过滤。

15.根据权利要求14所述的装置,其特征在于,一个二维光学相位调制结构对应一种颜色的滤光结构。

16.根据权利要求14所述的装置,其特征在于,所述滤光结构包括马赛克滤光片。

17.根据权利要求14所述的装置,其特征在于,所述滤光结构包括拜耳滤光阵列。

18.根据权利要求14所述的装置,其特征在于,所述滤光结构包括不同颜色的滤光片,不同颜色的滤光片对应的二维光学相位调制结构的凸台的几何尺寸不同,使得不同二维光学相位调制结构能够探测的光信号入射角度的范围相同。

19.根据权利要求14所述的装置,其特征在于,还包括微透镜阵列,所述微透镜阵列设置在所述多个二维光学相位调制结构与所述光学传感器之间,所述微透镜阵列中的微透镜与所述光学传感器中的像素点具有一一对应的关系,所述微透镜阵列用于将经过所述多个二维光学相位调制结构调制后的光信号汇聚至所述光学传感器。

20.一种电子设备,其特征在于,包括:

如权利要求1‑19中任一项所述的深度信息图像采集装置;以及

处理器,连接至所述深度信息图像采集装置,所述处理器用于根据所述一个像素点阵列中的像素点接收的光信号的强度,确定入射至所述对应的二维光学相位调制结构的光信号的入射角度。

21.根据权利要求20所述的电子设备,其特征在于,所述方位角 根据以下公式计算的情况下,所述一个像素点阵列为3×3像素点阵列,所述处理器用于通过以下公式计算重心坐标(XG,Y)G :其中,Xi,j表示第i行第j列的像素点在X方向上的坐标,Yi,j表示第i行第j列的像素点在Y方向上的坐标,Pi,j表示第i行第j列的像素点接收的光信号的强度,i和j均为正整数。

22.根据权利要求20所述的电子设备,其特征在于,所述方位角 根据以下公式计算的情况下,所述一个像素点阵列为2×2像素点阵列,所述处理器用于通过以下公式计算重心坐标(XG,Y)G :其中,Xi,j表示第i行第j列的像素点在X方向上的坐标,Yi,j表示第i行第j列的像素点在Y方向上的坐标,Pi,j表示第i行第j列的像素点接收的光信号的强度,i和j均为正整数。

23.根据权利要求20所述的电子设备,其特征在于,所述一个像素点阵列为3×3像素点阵列,所述处理器用于通过以下公式确定X方向和Y方向的像素点的归一化功率差:Pi,j表示第i行第j列的像素点接收的光信号的强度。

24.根据权利要求20所述的电子设备,其特征在于,所述方位角 根据以下公式计算的情况下,所述一个像素点阵列为2×2像素点阵列,所述处理器用于通过以下公式确定X方向和Y方向的像素点的归一化功率差:Pi,j表示第i行第j列的像素点接收的光信号的强度。