三维成像系统及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113884019A(43)申请公布日2022.01.04(21)申请号202010630512.1(22)申请日2020.07.03(71)申请人睿镞科技（北京）有限责任公司地址100080北京市海淀区西大街29号3层301(72)发明人杜德涛陈如新(74)专利代理机构北京英赛嘉华知识产权代理有限责任公司11204代理人王达佐王艳春(51)Int.Cl.G01B11/24(2006.01)G02F1/03(2006.01)G02F1/11(2006.01)G02F1/13(2006.01)权利要求书3页说明书11页附图5页(54)发明名称三维成像系统及方法(57)摘要本申请公开了一种三维成像系统，包括：光学发射器，向目标场景发射光脉冲；光学调制器，对至少一部分从光学发射器发射的光脉冲和/或从目标场景返回的光脉冲的光学状态进行调制；光学元件阵列，接收经调制的返回部分，其中，至少在光脉冲发射前的第一预设时间范围内和/或光脉冲发射后的第二预设时间范围内，光学元件阵列具有传输至少三个彼此不同光学状态的光的功能；光电探测器，包括成像透镜，接收通过光学元件阵列的光信号，并将所接收到的光信号转换为电信号；以及控制器，控制器通过电路向光学调制器施加控制，光学调制器基于控制将光脉冲的光学状态调制为时间的函数，并且控制器基于电信号和所施加的控制计算距离和/或相对光强。CN113884019ACN113884019A权利要求书1/3页1.一种三维成像系统，包括：光学发射器，向目标场景发射光脉冲，所述目标场景返回所述光脉冲中的至少一部分光脉冲；其特征在于，所述三维成像系统还包括：光学调制器，对至少一部分从所述光学发射器发射的光脉冲和/或从所述目标场景返回的光脉冲的光学状态进行调制；光学元件阵列，接收经调制的至少一部分光脉冲，其中，至少在光脉冲发射前的第一预设时间范围内和/或光脉冲发射后的第二预设时间范围内，所述光学元件阵列具有传输至少三个彼此不同光学状态的光的功能，所述光学状态包括偏振状态、透射率、反射率中的至少一种；光电探测器，包括成像透镜，接收通过所述光学元件阵列的光信号，并将所接收到的光信号转换为电信号；以及控制器，所述控制器通过电路向所述光学调制器施加控制，所述光学调制器基于所述控制将从所述光学发射器发射的光脉冲和/或从所述目标场景返回的至少一部分光脉冲的光学状态调制为时间的函数，并且所述控制器基于来自所述光电探测器的所述电信号以及施加到所述光学调制器的所述控制计算所述目标场景中各像素点和所述光学发射器之间的距离和/或所述目标场景中各像素点的相对光强。2.根据权利要求1所述的三维成像系统，其中，所述光学状态是光的偏振状态。3.根据权利要求2所述的三维成像系统，其中，所述光学元件阵列包括具有彼此不同的固定偏振方向的至少三个偏振片。4.根据权利要求2所述的三维成像系统，其中，所述光学元件阵列至少包括一个偏振方向可调的偏振部件。5.根据权利要求2所述的三维成像系统，其中，所述光学元件阵列由四个偏振部件组成，所述四个偏振部件呈田字形设置。6.根据权利要求2所述的三维成像系统，其中，所述光学元件阵列包括至少一个光学元件阵列单元，所述至少一个光学元件阵列单元中的每一个包括至少三个具有彼此不同的偏振方向的偏振部件；以及所述光电探测器包括与所述至少一个光学元件阵列单元对应的至少一个光电探测器单元。7.根据权利要求6所述的三维成像系统，其中，所述光学元件阵列单元包括四个偏振片，所述四个偏振片呈田字形设置。8.根据权利要求7所述的三维成像系统，其中，所述四个偏振部件分别是0°方向线偏振片、45°方向线偏振片、90°方向线偏振片和135°方向线偏振片。9.根据权利要求6所述的三维成像系统，其中，所述至少三个具有彼此不同的偏振方向的偏振部件中的三个偏振部件分别是0°方向线偏振片、45°方向线偏振片、以及左旋或右旋偏振片。10.根据权利要求3所述的三维成像系统，其中，所述光学元件阵列包括薄膜偏振片、线栅偏振片、棱镜偏振器、液晶偏振片或其组合。11.根据权利要求1所述的三维成像系统，其中，所述光学调制器包括具有电光调制效2CN113884019A权利要求书2/3页应的晶体、液晶、和/或具有声光调制效应的晶体、液晶。12.根据权利要求1所述的三维成像系统，其中，所述光学调制器包括多个串联连接的光学调制器。13.根据权利要求1所述的三维成像系统，其中，所述光学元件阵列和所述光电探测器一体地集成。14.根据权利要求1所述的三维成像系统，其中，所述光学发射器和所述光电探测器一体地集成、或者单独形成后进行集成。15.根据权利要求1所述的三维成像系统，其中，所述光脉冲的波长为300nm-750nm、70