[发明专利]一种镜头及TOF成像设备

说明书

本发明属于光学技术领域，特别涉及一种镜头及TOF成像设备。本发明提供一种镜头，沿光轴方向从物侧至像侧依次设置第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和一个成像面，镜头第一透镜与第二透镜之间的空气间隔G12与镜头的光学总长TTL满足G12/TTL≤0.02；第二透镜与第三透镜之间的空气间隔G23与镜头的光学总长TTL满足G23/TTL≤0.09；第三透镜与第四透镜之间的空气间隔G34与镜头的光学总长TTL满足G34/TTL≤0.37。通过本发明技术方案提供的镜头和TOF成像设备，能保持复杂环境中成像质量高的同时，具有小型化、轻薄化的特点，能更好地满足移动和消费电子领域应用TOF技术成像的需求。

技术领域

本发明属于光学技术领域，特别涉及一种镜头及TOF成像设备。

背景技术

在移动和消费电子领域，3D感知技术在近几年得到快速应用，其中，基于飞行时间法(TOF)的3D感知技术的应用尤其得到人们的关注。近几年，TOF成像技术在工业和科研领域等方面有较多的应用，其设备尺寸比较大，像素比较低；在移动和消费电子领域要得到应用，首先要求像素能达到VGA级别以获得更多的深度信息，其次要求小型化轻薄化，这需要对光学系统及相应的光学结构进行改进，从而得到更轻薄化的光学设备和获得更高的成像效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种镜头及TOF成像设备，解决现有技术尺寸大、像素低的问题。

本发明解决其技术问题提供的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种镜头，沿光轴方向从物侧至像侧依次设置第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和一个成像面，镜头满足：第一透镜与第二透镜之间的空气间隔G12与镜头的光学总长TTL满足：G12/TTL≤0.02；第二透镜与第三透镜之间的空气间隔G23与镜头的光学总长TTL满足：G23/TTL≤0.09；第三透镜与第四透镜之间的空气间隔G34与镜头的光学总长TTL满足：G34/TTL≤0.37；镜头的光学总长TTL与镜头的焦距EFL满足：1.2≤TTL/EFL≤1.5。合理设置透镜之间的空气间隔与光学总长的比值，利于在保证合理的光线走势、提高成像质量的基础上保持光学系统的小型化；合理设置镜头的光学总长TTL与镜头的焦距EFL的比值，能在保持光学系统小型化的同时保证成像质量。

第二方面，本发明提供一种TOF成像设备，包括发射端和接收端，其中，

发射端包括红外发射器，用于向目标物发射波长为940nm的光信号；接收端包括：镜头，所述镜头为本发明所提供的第一方面中任一项所述镜头，用于汇聚目标物反射的光信号；窄带滤波片，设置在镜头的第四透镜和成像面之间，用于选取与所述红外发射器所发射波长一致波长的光，滤除干扰光；图像传感器，所述图像传感器为CCD传感器或CMOS传感器，设置于所述镜头的成像面，用于测量物体与镜头之间的距离，并生成深度图像或3D图像。该TOF成像设备可以通过发射940nm的光信号，经目标物反射光信号并转化为深度数据信息，从而获得目标物的2维信息以及3维信息进行目标物的分类、建模、检测、与交互等方面的应用，能满足应用TOF技术成像的需求。

本发明的有益效果包括：本发明提供的镜头通过对透镜及光兰的合理设置，在满足成像质量高的同时，具有小型化、轻薄化的特点；本发明提供的TOF成像设备，采用兼具成像质量高和小型化轻薄化的镜头，能适应复杂环境的变化提供高质量的图像信息，可以满足TOF技术成像的需求，应用于智能手机、支付终端、智能家居、AR/VR等场景。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明实施例镜头的结构示意图。

图2是本发明实施例镜头的像散场曲和畸变的曲线图。

图3是本发明实施例镜头的相关照度图。

图4是本发明实施例镜头的网格畸变图。