光学系统装置的制作方法

本发明涉及一种光学系统装置。

背景技术：

1、使用飞行时间（time of flight，tof）法的三维测量传感器被用于可携式设备、车辆、机器人等。其为根据从光源照射到对象物的光被反射回来为止的时间来测量对象物的距离的传感器。如果来自光源的光均匀地照射到对象物的规定区域，则可测定被照射的各点的距离，可检测对象物的立体结构。

2、所述传感器系统包括：发送机（tx模块），向对象物照射光；以及接收机（rx模块），检测从对象物的各点反射来的光。发送机主要包括：照射部，照射光；以及光学元件，对所述光进行控制而照射到规定区域。另外，接收机主要包括：照相机部，接受光；以及运算部，根据所述照相机部接受到的信号计算对象物的距离。此处，由于接收机的照相机部以及运算部可使用现有的互补金属氧化物半导体（complementary metal oxide semiconductor，cmos）成像器以及中央处理器（central processing unit，cpu），因此所述系统的特征性部分成为发送机。

3、在发送机的光学元件中，例如有扩散滤波器，所述扩散滤波器通过使照射部的光透过而对所述光进行整形，对规定范围的对象物进行均匀的光照射。作为所述扩散滤波器，使用无规地配置有各透镜的微透镜阵列等。

4、另一方面，tof有远距离测定的需求，照射光需要具有与可进行远距离测定对应的光强度或对比度。但是，扩散滤波器使照射光的均匀性高，相应地光强度或对比度变低，因此不适合远距离测定。

5、因此，作为可节省电力且发送强光信号的发送机，正在研究通过光学元件而将照射部的光控制为多个点状光的分布即点状图案来进行照射的光学系统装置。点状图案与扩散滤波器相比，分辨率变低，但各点的光强度或对比度变高。作为照射点状图案的光学系统装置，有包括规则排列有规定间距p的透镜的光学元件以及从所述光学元件隔开规定距离而配置的照射部的装置。此处，光学元件与照射部配置成当将光源的光的波长设为λ、将n设为1以上的自然数、将光学元件与照射部的光源的距离设为l0时，满足下述式a（例如专利文献1）。

6、[数式1]

7、···式a

8、现有技术文献

9、专利文献

10、专利文献1：国际公开第2021/229848

技术实现思路

1、发明所要解决的问题

2、近年来，期望光学系统装置的小型化、薄型化。为此，需要减小微透镜与光源的距离l0。为了减小所述距离l0，根据式a，只要减小光学元件的透镜的间距p即可。

3、另一方面，由于透镜的间距p受到光源的间距限制，因此透镜的间距依赖于光源的间距或排列。此处，现有的光源使用可以少的电力预估高输出的垂直腔面发射激光器（vertical cavity surface emitting laser，vcsel）。所述vcsel以六角排列为主流，四角排列的vcsel花费成本。因此，考虑将透镜的平面形状设为六边形，但平面形状为六边形的透镜难以将照射的点状图案设计为四边形形状。因此，透镜的平面形状优选为使用四边形或与其近似的形状。

4、作为将光源设为六角排列的vcsel、将透镜的平面形状设为四边形的结构，以往有将透镜的短边与光源的最小间距p匹配、将长边与第二小的间距(3)p匹配而设计的结构（参照引用文献1的图57）。但是，在此种情况下，为了使最小间距p与第二小的间距(3)p此两者满足式a，需要使式a的n为3的倍数。于是，距离l0变大，因此妨碍光学系统装置的小型化、薄型化。

5、因此，本发明的目的在于提供一种即使光源为六角排列、透镜的平面为四边形或与其近似的形状，点状图案的对比度也高，并且可减小透镜与光源之间的距离的光学系统装置。

6、解决问题的技术手段

7、为了实现所述目的，本发明的光学系统装置的特征在于包括：光学元件，透过波长λ的光，并且穿过光轴中心的x方向的宽度为p、y方向的宽度为(3)p/2的透镜使所述光轴中心在x方向上以间距p呈正六角排列而成；以及照射部，将波长λ的光照射到多个所述透镜的光源在x方向上以间距p呈正六角排列而成，当将所述透镜的焦距设为f、将n设为1以上的自然数时，所述照射部与所述光学元件的焦点位置的距离l1满足下述式1

8、[数式2]

9、····（式1）。

10、在所述情况下，所述光学元件中，透镜的xy平面的形状优选为四边形，例如可设为长方形。

11、另外，所述距离l1优选为满足下述式2

12、[数式3]

13、····（式2）。

14、另外，所述距离l1优选为满足下述式3

15、[数式4]

16、····（式3）。

17、另外，所述距离l1优选为满足下述式4

18、[数式5]

19、····（式4）。

20、发明的效果

21、本发明的光学系统装置可提供一种即使光源为六角排列、透镜为四边形或与其近似的形状，点状图案的对比度也高的光学系统装置。另外，可提供一种可缩短透镜与光源之间的距离的光学系统装置。

1.一种光学系统装置，其特征在于包括：光学元件，透过波长λ的光并且穿过光轴中心的x方向的宽度为p、y方向的宽度为(3)p/2的透镜使所述光轴中心在x方向上以间距p呈正六角排列而成；以及

2.根据权利要求1所述的光学系统装置，其特征在于，所述光学元件中，透镜的xy平面的形状为四边形。

3.根据权利要求1所述的光学系统装置，其特征在于，所述光学元件中，透镜的xy平面的形状为长方形。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的光学系统装置，其特征在于，

5.根据权利要求1至3中任一项所述的光学系统装置，其特征在于，

6.根据权利要求1至3中任一项所述的光学系统装置，其特征在于，