多功能照明模组制造技术

本发明专利技术提供一种多功能照明模组，包括用于发射第一光束的第一光源以及用于发射第二光束的第二光源；所述第一光束的波长与所述第二光束的波长不同；衍射光学元件，复制并扩展所述第一光束以及第二光束；所述第一光束形成的第一入射光束的发散角不小于经所述衍射光学元件后所形成的相邻的衍射光束之间的夹角，以实现泛光照明；所述第二光束形成的第二入射光束的发散角小于经所述衍射光学元件后所形成的相邻的衍射光束之间的夹角，以实现结构光照明。该照明模组将泛光照明以及结构光投影这两种功能融合到一个模组中，实现泛光照明与结构光照明的同步照明；同时，该多功能模组具有体积小、功耗低的特点，有利于被集成到智能设备中。 1

Multi-function lighting module

The present invention provides a multi-functional lighting module, including a first light source for transmitting a first beam and a second light source for transmitting second beams; the wavelength of the first beam is different from the wavelength of the second beam; the diffractive optical element copies and extends the first beam and the second beam; the first beam is the first beam. The divergence angle of the first incident beam is not less than the angle between the adjacent diffractive beams formed after the diffracted optical element to realize the pan light illumination; the divergence angle of the second incident beam formed by the second beams is less than the angle between the adjacent diffractive beams formed after the diffracted optical element, In order to realize structural light illumination. The lighting module combines the two functions of floodlighting and structural light projection into one module to realize the synchronous lighting of floodlighting and structural light illumination. At the same time, the multi-function module has the characteristics of small volume and low power consumption, and is beneficial to the integration into the intelligent equipment. One

【技术实现步骤摘要】
多功能照明模组
本专利技术涉及半导体照明领域，尤其涉及一种多功能照明模组。
技术介绍
视觉信息正逐渐成为智能设备获取信息、感知世界的重要途径，随着智能设备功能的不断增多、应用场景多样化，基于视觉信息所实现的需求也越来越广泛。比如，基于人脸识别的解锁与支付、基于人体信息的手势与动作交互等功能性需求，同时这些功能还需要在不同场景下、不同环境光照条件下有较高的可靠性。传统设备中利用相机获取彩色图像信息已难以满足这些需求，基于主动光照明的视觉信息获取，如红外图像，则可以提升不同场景、不同环境光照条件视觉信息获取的可靠性，而利用深度相机获取深度图像则可以实现普通彩色图像难以实现的功能，如高精度的人脸识别、手势交互。另外，利用深度相机进行人脸识别等情形，在夜间场合，需要对目标进行泛光照明，以实现高精度的识别。红外照明、红外相机、深度相机等将越来越多地被应用于智能设备中以获取红外、深度图像等视觉信息。然而，由此也带来了一些问题。智能设备的微型化、轻薄化趋势使得集成如此多的器件变得尤为困难。一方面，更多的器件会带来更高的功耗由此会降低智能设备的续航能力；另一方面，多器件的集成对组装工艺的要求大幅提升，使得产品良率下降，生产成本增加。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种多功能照明模组，实现泛光照明与结构光照明的同步照明。本专利技术提供的多功能照明模组，包括：用于发射第一光束的第一光源以及用于发射第二光束的第二光源；所述第一光束的波长与所述第二光束的波长不同；衍射光学元件，复制并扩展所述第一光束以及第二光束；其中，所述第一光束形成的第一入射光束的发散角不小于经所述衍射光学元件后所形成的相邻的衍射光束之间的夹角，所述第一光束经所述衍射光学元件后形成泛光照明；所述第二光束形成的第二入射光束的发散角小于经所述衍射光学元件后所形成的相邻的衍射光束之间的夹角，所述第二光束经所述衍射光学元件后形成结构光照明。在一些实施例中，所述多功能照明模组还包括透镜，所述透镜位于所述阵列光源与所述衍射光学元件之间，所述阵列光源发射的所述第一光束与所述第二光束经所述透镜折射后形成所述入射光束入射到所述衍射光学元件。所述第一光源和/或所述第二光源包括阵列光源；所述透镜包括微透镜阵列，所述微透镜阵列中的各个单元与所述阵列光源中的子光源对应。在一些实施例中，所述衍射光束以规则形式排布。在一些实施例中，所述衍射光束以不规则形式排布。在一些实施例中，所述衍射光束的排列密度不均匀，所述衍射光束中高阶衍射光束的排列密度大于低阶衍射光束的排列密度。本专利技术还提供一种成像装置，包括：如上述任一项的多功能照明模组，用于提供泛光照明以及结构光照明；至少一个图像传感器以及处理器，所述处理器与所述照明模组及所述图像传感器连接，并控制所述照明模组在泛光照明及结构光照明下利用图像传感器采集泛光图像以及结构光图像。在一些实施例中，所述处理器基于所述结构光图像计算出深度图像。在一些实施例中，所述图像传感器为单个图像传感器，所述成像装置还包括允许所述第一波长以及第二波长光束通过的滤光片。本专利技术的有益效果：通过设置两种光源及其相适应的衍射光学元件，使该照明模组将泛光照明以及结构光投影这两种功能融合到一个模组中，并实现泛光照明与结构光照明的同步照明；同时，该多功能照明模组具有体积小、功耗低的特点，有利于被集成到智能设备中。附图说明图1为本专利技术一实施例中泛光照明模组示意图。图2为本专利技术一实施例中包含透镜的泛光照明模组示意图。图3为本专利技术一实施例中聚焦照明示意图。图4a为本专利技术一实施例中规则泛光图案示意图。图4b为本专利技术一实施例中规则斑点图案示意图。图5a为本专利技术一实施例中不规则泛光图案示意图。图5b为本专利技术一实施例中不规则斑点图案示意图。图6为本专利技术一实施例中重叠排布泛光图案示意图。图7为本专利技术一实施例中密度变化排布泛光图案示意图。图8为本专利技术一实施例中含光束形状调制器的泛光照明模组示意图。图9为本专利技术一实施例中方形光束所形成的泛光图案示意图。图10a为本专利技术一实施例中阵列光源形成的不规则泛光图案示意图。图10b为本专利技术一实施例中阵列光源形成的不规则斑点图案示意图。图11为本专利技术一实施例中泛光及结构光照明模组示意图。图12为本专利技术一实施例中光源示意图。图13为本专利技术一实施例中阵列光源示意图。图14为本专利技术一实施例中泛光及结构光照明模组示意图。图15为本专利技术一实施例中成像装置示意图。图16为本专利技术一实施例中动态投影示意图。具体实施方式图1是根据本专利技术一个实施例的泛光照明模组示意图。模组10包括光源11、衍射光学元件(DOE)12，光源11可以是LED、激光等光源，用于发射红外、紫外、可见光等光束。光源11发射出光束，在DOE12的入射面形成入射光束，DOE12接收入射光束后将入射光束进行衍射后扩散到更宽的空间13以实现泛光照明，在一个实施例中DOE12起到分束的作用，即将单个入射光束在不改变基本属性的情况下复制并扩展成多个出射光束，这里的基本属性包括光束尺寸、偏振方向、相位、发散角等。如图1所示，光源11发射的光束经DOE12衍射后形成多个衍射级(图中仅示出-1、0、1级衍射光束)的出射光束，多个出射光束对空间13进行照明。为了达到泛光照明的目的，多个出射光束需要基本覆盖填充被照射空间13，这里所说的基本覆盖填充指的是多个出射光束需要覆盖被照明的空间，使得被照明空间各区域均得到照明，没有出现明显的未被照明区域，一种理想的情形是使得被照明空间中的光强分布基本均匀，具体可参考图4(a)、图5(a)、图6及图7，相邻出射光束之间没有明显的间隙，出射光束相邻接或者相互重叠。在一些实施例中，照明模组用于提供主动红外光照明，光源11可以是边发射激光发射器、垂直腔面激光发射器(VCSEL)等，相较而言，不同的激光器的光束形状、发散角等存在区别，因此，根据不同的激光发射器类型，实现泛光照明对DOE的要求也存在区别，比如边发射激光发射器的发散角较之垂直腔面激光发射器大，因此利用DOE在对边发射激光发射器发射出的光束进行分束时，在进行DOE设计时可以将相邻衍射级的光束之间的夹角设置的较大。另外，边发射激光发射器往往发射的是椭圆形截面的光束，因此为了实现泛光照明，在进行DOE设计时可以将沿椭圆长轴方向上的相邻衍射级光束之间的夹角设置为小于沿椭圆短轴方向上相邻衍射级光束之间的夹角。在一些实施例中，为了对光源光束进行进一步调制以实现所需要的泛光照明，还可以在光源和DOE之间增加透镜。如图2所示，透镜20设置在光源与DOE之间，光源11发射出光束，透镜20折射光源发射的光束以实现汇聚、发散光束，从透镜折射出的光束在DOE的入射面形成入射光束，DOE接收入射光束后将入射光束进行衍射后扩散到目标空间区域。透镜可为凹透镜、凸透镜等，凹透镜用以实现光束的发散，凸透镜用以实现光束的汇聚。比如在一个实施例中，为了增加泛光照明的距离，通过设置汇聚透镜20以减少入射到DOE上入射光束的截面积，同时增加单位面积内的光强度，由此通过DOE分束后可以照射到更远的空间区域；相反可以通过设置发散透镜20来实现近距离的照明。在一些实施例中，还可以通过设置光源与透镜之间的距离来实现DOE入射/出射光束截面积的控制，进一步控制光束强度。以凸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多功能照明模组，其特征在于，包括：

【技术特征摘要】
1.一种多功能照明模组，其特征在于，包括：用于发射第一光束的第一光源，用于发射第二光束的第二光源；所述第一光束的波长与所述第二光束的波长不同；衍射光学元件，复制并扩展所述第一光束以及第二光束；其中，所述第一光束形成的第一入射光束的发散角不小于经所述衍射光学元件后所形成的相邻的衍射光束之间的夹角，所述第一光束经所述衍射光学元件后形成泛光照明；所述第二光束形成的第二入射光束的发散角小于经所述衍射光学元件后所形成的相邻的衍射光束之间的夹角，所述第二光束经所述衍射光学元件后形成结构光照明。2.如权利要求1所述的多功能照明模组，其特征在于，还包括透镜，所述透镜位于所述阵列光源与所述衍射光学元件之间，所述阵列光源发射的所述第一光束与所述第二光束经所述透镜折射后形成所述入射光束入射到所述衍射光学元件。3.如权利要求2所述的多功能照明模组，其特征在于，所述第一光源和/或所述第二光源包括阵列光源；所述透镜包括微透镜阵列，所述微透镜阵列中的各个单元与所述阵列光源中的子光源对应。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：许星，
申请(专利权)人：深圳奥比中光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44