本发明专利技术提供一种规则阵列光源的结构光投影模组,包括:光源阵列,包括以规则形式排列的至少两个子光源;透镜,用于准直或聚焦由所述子光源发射的光束;衍射光学元件,接收由所述透镜出射的子光源的光束后向外发射子斑点图案化光束,所述至少两个子光源形成的至少两个所述子斑点图案化光束组合排列成结构光斑点图案化光束;其中,所述至少两个所述子斑点图案化光束的组合排列形式与所述光源阵列中所述至少两个子光源的排列形式对应。其光源阵列中的子光源是规则排列,衍射光学元件对单个子光源的光束形成不规则图案即子斑点图案,所有子光源形成的子斑点图案构成结构光斑点图案,通过本发明专利技术的合理的设计即保证投影模组的投影效果又降低了成本。
【技术实现步骤摘要】
规则阵列光源的结构光投影模组
本专利技术涉及电子及光学元器件制造领域,尤其涉及一种规则阵列光源的结构光投影模组。
技术介绍
结构光深度相机可以获取目标的深度信息借此实现3D扫描、场景建模、手势交互,与目前被广泛使用的RGB相机相比,深度相机正逐步受到各行各业的重视。例如利用深度相机与电视、电脑等结合可以实现体感游戏以达到游戏健身二合一的效果,微软的KINECT、奥比中光的ASTRA是其中的代表。另外,谷歌的tango项目致力于将深度相机带入移动设备,如平板、手机,以此带来完全颠覆的使用体验,比如可以实现非常真实的AR游戏体验,可以使用其进行室内地图创建、导航等功能。结构光深度相机中的核心部件是其投影模组,按照深度相机种类的不同,激光投影模组的结构与功能也有区别,比如专利CN201610977172A中所公开的投影模组用于向空间中投射散斑图案以实现结构光深度测量,这种散斑结构光深度相机也是目前较为成熟且广泛采用的方案。对于散斑而言,最大的特点就是其高度的不相关性,即需要产生随机散斑,在已有的结构光深度相机中普遍采用两种方案来实现散斑结构光的投射。一种是采用单光源(边发射激光器)加衍射光学元件(DOE);另一种是采用多光源(VCSEL阵列)加DOE的组合。后一种由于光源本身具有功率高、体积小等特点将会逐步取代前一种方案。垂直腔面激光发射器(VCSEL)阵列芯片逐渐被应用在多个领域,比如泛光照明、结构光投影等。在结构光深度相机中,由VCSEL阵列芯片组成的投影模组是影响深度成像质量以及深度相机体积向微型化发展最为重要的因素。VCSEL阵列芯片上各个VCSEL子光源的排列方式至关重要,不规则排列被认为是产生结构光斑点图案的必要排列方式,然而不规则排列增加了VCSEL阵列芯片的设计以及生产难度和成本。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术中为了实现结构光图案的不相关性而使阵列芯片不规则排列带来的设计以及生产难度和成本的问题,提供一种规则阵列光源的结构光投影模组。为了解决上述问题,本专利技术采用的技术方案如下所述:一种规则阵列光源的结构光投影模组,包括:光源阵列,包括以规则形式排列的至少两个子光源;透镜,用于准直或聚焦由所述子光源发射的光束;衍射光学元件,接收由所述透镜出射的子光源的光束后向外发射子斑点图案化光束,所述至少两个子光源形成的至少两个所述子斑点图案化光束组合排列成结构光斑点图案化光束;其中,所述至少两个所述子斑点图案化光束的组合排列形式与所述光源阵列中所述至少两个子光源的排列形式对应。在本专利技术的一种实施例中,所述子斑点图案化光束中斑点的排列为不规则排列;所述子斑点图案是重叠或相互邻接的;所述子光源包括边发射激光器或垂直腔面激光发射器;所述光源阵列还包括衬底,所述至少两个子光源以规则形式排列在所述衬底上;沿第一方向上设置的相邻子光源在与所述第一方向垂直的第二方向上错位;相邻的所述子光源入射到所述衍射光学元件上的光束入射角之间的差值与所述衍射光学元件的衍射角度相等。在本专利技术的一种实施例中,所述透镜是微透镜阵列,所述微透镜阵列中的微透镜单元与所述光源阵列中的子光源一一对应且所述微透镜单元的中心与所述子光源的中心不在一条水平线上。本专利技术还提供一种深度相机,包括:如上任一所述的结构光投影模组,用于向空间中投射出结构光斑点图案;采集模组,用于采集目标空间中的所述结构光斑点图案;处理器,接收所述结构光图案并计算得到目标空间的深度图像;所述采集模组采用卷帘快门的方式采集所述结构光斑点图案,所述投影模组中的子光源被配置成与所述卷帘快门同步的方式依序开启与关闭。本专利技术的有益效果为:提供一种规则阵列光源的结构光投影模组,其光源阵列中的子光源是规则排列,衍射光学元件对单个子光源的光束形成不规则图案即子斑点图案,所有子光源形成的子斑点图案构成结构光斑点图案,通过本专利技术的合理的设计即保证投影模组的投影效果又降低了成本。附图说明图1是根据本专利技术一个实施例的结构光深度相机侧面示意图。图2是根据本专利技术的一个实施例的投影模组的侧视图。图3是根据本专利技术一个实施例由VCSEL阵列组成的投影模组示意图。图4是根据本专利技术一个实施例的光源阵列及结构光斑点图案示意图。图5是根据本专利技术又一个实施例的光源阵列芯片示意图。图6是根据本专利技术一个实施例的结构光斑点图案示意图。其中,10-结构光深度相机,101-投影模组,102-采集模组,103-处理器,104-RGB相机,105-主板,106-输出接口,201-光源,202-透镜,203-衍射光学元件,204-斑点图案化光束,205-斑点图案化光束,206-斑点图案化光束,301-半导体衬底,302-垂直腔面激光发射器阵列,401-半导体衬底,402-子光源,403-子斑点图案,60-结构光斑点图案,601~609-子斑点图案。具体实施方式下面结合附图通过具体实施例对本专利技术进行详细的介绍,以使更好的理解本专利技术,但下述实施例并不限制本专利技术范围。另外,需要说明的是,下述实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构思,附图中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的形状、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局形态也可能更为复杂。本专利技术提出一种规则阵列光源的结构光投影模组。在后面的说明中将以深度相机的投影模组为例进行说明,但并不意味着这种方案仅能应用在深度相机中,任何其他装置中凡是直接或间接利用该方案都应被包含在本专利技术的保护范围中。图1所示的是根据本专利技术一个实施例的结构光深度相机侧面示意图。结构光深度相机10主要组成部件有投影模组101、采集模组102、主板105以及处理器103,在一些深度相机中还配备了RGB相机104等。投影模组101、采集模组102以及RGB相机104一般被安装在同一个深度相机平面上,且处于同一条基线,每个模组或相机都对应一个进光窗口(图中未标出)。一般地,处理器103被集成在主板105上,而投影模组101与采集模型102通过接口(图中未标出)与主板105连接,在一种实施例中所述的接口为FPC接口。投影模组101用于向目标空间中投射经编码的结构光图案化光束,采集模组102采集到该结构光图案后通过处理器103计算从而得到目标空间的深度图像。处理器103还包含输出接口106,如USB接口、MIPI接口等,用于将红外图像、深度图像、RGB图像等输出到其他设备。投影模组101主要包含光源以及光学元件,光源可以包含如LED、激光等光源,用于发射可见光以及红外、紫外等不可见光。光学元件如透镜、衍射光学元件、反射镜等,用于对光源发出的光束进行调制,以向外投影出结构光图案光束。这里所说的结构光图案光束指的是该图案光束投射到空间平面上将形成该图案。采集模组102与投影模组101往往一一对应,投影模组101的视场一般需要在测量范围内覆盖采集模组102的视场,另一方面,采集模组102往往需要设置与投影模组101所发射光束波长相对应的滤光片,以便于让更多的结构光图案光束的光通过同时降低其他波长光束通过所带来的图像噪声。在一个实施例中,结构光图案为红外散斑图案(红外斑点图案),图案具有颗粒分布相对均匀但具有很高的局部不相关性,这里的局部不相关性指的是图案中各本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种规则阵列光源的结构光投影模组,其特征在于,包括:光源阵列,包括以规则形式排列的至少两个子光源;透镜,用于准直或聚焦由所述子光源发射的光束;衍射光学元件,接收由所述透镜出射的子光源的光束后向外发射子斑点图案化光束,所述至少两个子光源形成的至少两个所述子斑点图案化光束组合排列成结构光斑点图案化光束;其中,所述至少两个所述子斑点图案化光束的组合排列形式与所述光源阵列中所述至少两个子光源的排列形式对应。
【技术特征摘要】
1.一种规则阵列光源的结构光投影模组,其特征在于,包括:光源阵列,包括以规则形式排列的至少两个子光源;透镜,用于准直或聚焦由所述子光源发射的光束;衍射光学元件,接收由所述透镜出射的子光源的光束后向外发射子斑点图案化光束,所述至少两个子光源形成的至少两个所述子斑点图案化光束组合排列成结构光斑点图案化光束;其中,所述至少两个所述子斑点图案化光束的组合排列形式与所述光源阵列中所述至少两个子光源的排列形式对应。2.如权利要求1所述的规则阵列光源的结构光投影模组,其特征在于,所述子斑点图案化光束中斑点的排列为不规则排列。3.如权利要求1所述的规则阵列光源的结构光投影模组,其特征在于,所述子光源包括边发射激光器或垂直腔面激光发射器。4.如权利要求1所述的规则阵列光源的结构光投影模组,其特征在于,所述光源阵列还包括衬底,所述至少两个子光源以规则形式排列在所述衬底上。5.如权利要求1所述的规则阵列光源的结构光投影模组,其特征在于,相邻的所述子光源入射到所述衍射光学元件上的光...
【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
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