深度相机及其投影模组制造技术

本发明专利技术公开了一种深度相机及其投影模组，该投影模组包括衬底；以规则晶格的形式排列在所述衬底上的光源；所述光源包括多个子光源，多个所述子光源排列构成多个子光源阵列，分别用于发射多个不规则的、疏密不同的光束阵列；所述子光源阵列由规则晶格上多个位置不同的所述子光源交错排列构成；透镜，用于准直或聚焦所述光束阵列，并向外发射与所述光束阵列相对应的斑点图案光束。本发明专利技术的投影模组不再以不规则晶格来设置光源，通过在一个规则晶格上设置的多个子光源构成的多个子光源阵列以分别发射多个不规则的、疏密不同的光束阵列，从而实现结构光的投影，降低了投影模组的设计、生产、制造成本。

Depth camera and its projection module

A depth camera and its projection module comprising a substrate, a light source arranged on the substrate in a regular lattice, and a plurality of sub-light sources arranged in a plurality of sub-light sources to form a plurality of sub-light source arrays for emitting a plurality of irregular, dense and different lights, respectively, are disclosed. The sublight source array is composed of a plurality of interlaced sublight sources with different positions on a regular lattice, and a lens is used to collimate or focus the beam array and to emit a speckle pattern beam corresponding to the beam array. The projection module of the present invention no longer sets the light source in an irregular lattice, and emits a plurality of irregular and dense different beam arrays by a plurality of sub-light source arrays formed by a plurality of sub-light sources arranged on a regular lattice, thereby realizing the projection of structured light and reducing the design, production and manufacture of the projection module. Cost.

【技术实现步骤摘要】
深度相机及其投影模组
本专利技术涉及光学元器件制造领域，特别是涉及一种深度相机及其投影模组。
技术介绍
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。以上
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本专利技术的专利技术构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
技术实现思路
本专利技术目的在于提出一种深度相机及其投影模组，以解决上述现有技术存在的不规则排列导致的设计以及生产难度和成本大的技术问题。为此，本专利技术提出一种投影模组，包括衬底；以规则晶格的形式排列在所述衬底上的光源；所述光源包括多个子光源，多个所述子光源排列构成多个子光源阵列，分别用于发射多个不规则的、疏密不同光束阵列；所述子光源阵列由规则晶格上多个位置不同的所述子光源交错排列构成；透镜，用于准直或聚焦所述光束阵列，并向外发射与所述光束阵列相对应的斑点图案光束。一个实施例中，所述子光源阵列包括第一子光源阵列和第二子光源阵列，分别用于发射第一光束阵列与第二光束阵列，通过透镜准直或聚焦并向外发射与所述第一光束阵列和\或所述第二光束阵列相对应的第一斑点图案光束、第二斑点图案光束或第三斑点图案光束。一个实施例中，所述衬底包括两个以上面积大小不同的规则晶格。所述第一子光源阵列和所述第二子光源阵列的子光源均设置在第一规则晶格上。一个实施例中，所述第一子光源阵列的子光源设置在第一规则晶格上，所述第二子光源阵列的子光源设置在第二规则晶格上，所述第二规则晶格的面积大于所述第一规则晶格；所述第三斑点图案光束为所述第一子光源阵列和所述第二子光源阵列共同发射所得到的。一个实施例中，所述斑点图案光束投影至目标空间以形成斑点图案。一个实施例中，还包括衍射光学元件，所述衍射光学元件用于接收通过所述透镜的所述斑点图案光束，经衍射后入射到目标空间以形成复制斑点图案，所述复制斑点图案是由多个所述斑点图案光束组合而成。一个实施例中，所述组合指多个所述斑点图案光束以相互邻接的方式组合以覆盖视场区域。一个实施例中，所述第一子光源阵列与所述第二子光源阵列中所述子光源的数量相当。此外，本专利技术还提供了一种深度相机，包括：如上述任一项所述的投影模组，用于向目标空间投射斑点图案化光束；采集模组，用于采集结构光图案；处理器，接收所述结构光图案并计算出深度图像。本专利技术与现有技术对比的有益效果包括：本专利技术的投影模组不再以不规则晶格来设置光源，通过在一个规则晶格上设置的多个子光源构成的多个子光源阵列以分别发射多个不规则的、疏密不同的光束阵列，从而实现结构光的投影，降低了投影模组的设计、生产、制造成本。附图说明图1是本专利技术具体实施方式的结构光深度相机侧面示意图；图2是本专利技术具体实施方式的投影模组的侧视图。图3是本专利技术具体实施方式的又一光源阵列芯片示意图。图4(a)是本专利技术具体实施方式的投影模组一个子光源阵列所投影的斑点图案示意图。图4(b)是本专利技术具体实施方式的投影模组又一个子光源阵列所投影的斑点图案示意图。图5是本专利技术具体实施方式的又一光源阵列芯片示意图。图6是本专利技术具体实施方式的含DOE的投影模组示意图。图7是本专利技术具体实施方式的含有DOE的投影模组投射的斑点图案示意图。具体实施方式下面结合具体实施方式并对照附图对本专利技术作进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本专利技术的范围及其应用。参照以下附图，将描述非限制性和非排他性的实施例，其中相同的附图标记表示相同的部件，除非另外特别说明。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103、采集模组105、主板102以及处理器101，在一些深度相机中还配备了RGB相机104等。投影模组103、采集模组105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106。一般地，处理器101被集成在主板102上，而投影模组103与采集模组105通过接口与主板102连接，在一种实施例中所述的接口为FPC接口。投影模组103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105采集到该结构光图案后通过处理器101计算从而得到目标空间的深度图像。投影模组103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105与投影模组103往往一一对应，投影模组103的视场一般需要在测量范围内覆盖采集模组105的视场，另一方面，采集模组105往往需要设置与投影模组103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个子区域都具有较高的唯一性，此时采集模组105为对应的红外相机。结构光图案也可以是条纹、二维图案等其他形式。图2是根据本专利技术一个实施例的投影模组的侧视图。该投影模组103包括由衬底201、VCSEL子光源202组成的光源阵列芯片与投影透镜203。衬底可以是半导体衬底、金属衬底、电路板衬底等的一种或组合。VCSEL子光源202发出的光束经投影透镜203调制后向空间中发射图案化光束。图2中仅以在一维上排列的3个VCSEL子光源为例进行说明，实际上，在一些实施例中，光源阵列芯片上设置了多个VCSEL子光源202，这些子光源共同组成了一个二维点阵图案，投影透镜203接收来自子光源的光束阵列后将该光束阵列向空间目标中进行投影，形成斑点图案，所投影的光束阵列在空间平面上所形成的结构光图案与子光源所组成的二维点阵图案对应，这里的对应可以是中心对称、复制等。由于子光源一般发射的是发散光束，投影透镜203对子光源光束的作用包括准直或聚焦、同时还以一个发射中心向空间中投射出结构光图案。投影透镜203一般由多片透镜组成，比如3片或4片透镜组成。图3是根据本专利技术一个实施例的光源阵列芯片示意图。光源阵列芯片由衬底301以及布置在衬底上的多个子光源组成的阵列构成。所有的子光源均排列在规则晶格304(仅示例，实际的产品中也可以没有该晶格线)上。在本实施例中，“规则晶格”指的是其子光源组成的阵列中的相邻元件之间(例如，在VCSEL阵列中的相邻光源之间)的间距恒定或以恒定间距的整数倍排列的二维图案。在这个意义上说，术语“规则晶格”与周期性晶格同义。在本实施例中，晶格为方形晶格，子光源设置在方形晶格的四个角的任本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种投影模组，其特征在于，包括：衬底；以规则晶格的形式排列在所述衬底上的光源；所述光源包括多个子光源，多个所述子光源排列构成多个子光源阵列，分别用于发射多个不规则的、疏密不同的光束阵列；所述子光源阵列由规则晶格上多个位置不同的所述子光源交错排列构成；透镜，用于准直或聚焦所述光束阵列，并向外发射与所述光束阵列相对应的斑点图案光束。

【技术特征摘要】
1.一种投影模组，其特征在于，包括：衬底；以规则晶格的形式排列在所述衬底上的光源；所述光源包括多个子光源，多个所述子光源排列构成多个子光源阵列，分别用于发射多个不规则的、疏密不同的光束阵列；所述子光源阵列由规则晶格上多个位置不同的所述子光源交错排列构成；透镜，用于准直或聚焦所述光束阵列，并向外发射与所述光束阵列相对应的斑点图案光束。2.如权利要求1所述的投影模组，其特征在于：所述子光源阵列包括第一子光源阵列和第二子光源阵列，分别用于发射第一光束阵列与第二光束阵列，通过所述透镜准直或聚焦并向外发射与所述第一光束阵列和\或所述第二光束阵列相对应的第一斑点图案光束、第二斑点图案光束或第三斑点图案光束。3.如权利要求2所述的投影模组，其特征在于：所述衬底包括两个以上面积大小不同的规则晶格。4.如权利要求3所述的投影模组，其特征在于：所述第一子光源阵列和所述第二子光源阵列的子光源均设置在第一规则晶格上。5.如权利要求3所述的投影模组，其特征在于：所述第一子光源阵列的子光源设置在第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兆民，黄源浩，肖振中，
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