镜头、diffuser、DOE

        三种常见的光学器件：镜头、扩散器（diffuser）、衍射光学元件（DOE）

	lens	diffuser	DOE
	镜头	扩散器	衍射光学器件
作用	聚焦或发散	均匀化光束	生成特定形状的光斑
应用领域		TOF	结构光算法

1.1 镜头（Lens）

• 定义：由一片或多片弧面（通常为球面）光学玻璃组成的透明光学部件，用于聚集或分散被摄物发出的光，生成被摄物的实像或虚像 。
• 功能：镜头在相机中聚焦光线，使光线汇聚在图像传感器上，形成清晰的图像。
• 工作原理：利用光的折射原理，通过不同曲率的透镜元件，控制光线的传播方向，从而实现聚焦。

1.2 扩散器（Diffuser）

• 定义：一种用于散射光线的光学元件，可以将光线均匀地分散开来，减少光的强度并照亮更大的区域 。
• 功能：扩散器用于将集中的光分布到更宽广的区域，减少光的强度，提供均匀的照明。
• 工作原理：通常通过具有粗糙或特殊结构的表面来散射入射光，使得光线在各个方向上均匀分布。

        TOF里面的Diffuser就是一个匀光效果，把VCSEL发出的光变成一个特定FOV的均匀面光源，主要应用于iTOF。可以用衍射的方法做也可以用折射的方法做。衍射就是Diffractive Diffuser，折射就是Refractive Diffuser

1.3 衍射光学元件（DOE）

        DOE全称叫做Diffractive Optical Elements，是从原理上对这类光学元器件进行命名。

• 定义：基于光波衍射理论，利用计算机辅助设计，在基片上刻蚀出台阶或连续浮雕结构而形成的光学元件 。
• 功能：衍射光学元件可以调制光波的相位、振幅和偏振，用于实现光束整形、光束分裂、光束聚焦等多种光学功能。
• 工作原理：通过表面微结构的衍射效应，控制光波的传播路径，实现对光波前和光谱的调制。

        DOE主要应用于结构光算法，根据算法的要求，将VCSEL准直后的光通过衍射的方法按照需求复制，在需要的FOV里一个大的点阵。

        准直：指将一束光线调整为平行或接近平行的过程

参考资料

【自有技术大讲堂】衍射光学元件DOE介绍

(73 封私信) vcsel中的DOE WLO diffuser lens都有什么区别 ？ - 知乎 (zhihu.com)

衍射光学元件（DOE）、玻璃扩散板 ｜ 产品信息 ｜ AGC

3D视觉传感技术：时间飞行法 (ToF) 技术分析-腾讯云开发者社区-腾讯云 (tencent.com)