检测光强度的光束投影装置及深度相机制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种检测光强度的光束投影装置，包括光源，发射包括投影光和无效光的发射光束；第一光学元件，折射所述发射光束至衍射光学元件；衍射光学元件，接收经所述第一光学元件折射后的投影光束，并向外出射结构光图案；反射元件，反射经所述第一光学元件折射后的无效光至所述第一光学元件上；光束检测器，接收经所述第一光学元件会聚的无效光，并检测获得无效光强度。该装置可以避免对人的伤害。还公开了一种包含该光束投影装置的深度相机。

【技术实现步骤摘要】
检测光强度的光束投影装置及深度相机
本专利技术光学成像领域，具体涉及一种检测光强度的光束投影装置及深度相机。
技术介绍
随着科技发展，具备深度相机的移动终端也作为消费品出现在市场中。深度相机可以获取检测对象的深度信息，从而实现场景建模、手势交互、人脸识别等功能。深度相机对于深度的识别大大提高了移动终端的使用体验。光束投影装置是深度相机不可或缺的构成组件，能够投射光学信息至检测对象上，深度相机根据获取的投影光学信息计算得到检测对象的深度信息。但是，在制造、安装以及使用过程中，一些不规范的操作和偏差使得光束投影装置的投影功率可能会超过限定的最大安全投影功率，因此，造成对检测对象(例如人眼)的损伤。由于光源能够发射940nm左右的激光，该激光无法被肉眼识别到，因此，在生产制造光束投影装置的过程中，当工作人员不小心直视了该激光时，尽管时间很短，该波段激光仍然造成对工作人员眼睛的损害。特别是在光束投影装置还未组装完成时，缺少分散光源强度的光学元件例如DOE时，光束投影装置出射的光线能量很大，非常容易造成对工作人员的损害。另外，在使用过程中，温度对光源和光学元件的性能都有较大的影响。可能会使光源出射的激光强度过高，从而达不到激光安全标准致使造成对人员的伤害。也可能使光源出射的激光强度过低，投射出的光速对比度和光束距离均较小，影响光束投影装置的使用性能。水蒸气凝结会影响光学元件的光学性能，当水蒸气凝结在光学元件表面时，降低了光学元件对光束的散射和折射，进而增大投射光束的强度，可能造成对人员的伤害。应用中，在对眼部和脸部识别时，通常的做法是先用正常强度的投影光束识别到特征点后再降低出射结构光强度。这种做法显然存在很大弊端，当装置中的光学元件因某些原因改变性能时，会造成出射结构光强度的增大，即使照射人眼的时间很短，也会造成对人眼不可逆转的损害。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种检测光强度的光束投影装置，该装置能够实时检测投影光光强，在预设的光强阈值范围内调整光源出射光强度以调节出射投影光的投影效果。此外，还能够根据实时检测的光强度及时调整或控制超出阈值的光束，以避免投影光束对人员的伤害。本专利技术的另一目的是提供一种采用上述检测光强度的光束投影装置的深度相机，该相机能够避免对使用者的伤害，还能够提高计算的深度信息精度。为实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：一种检测光强度的光束投影装置，包括：光源，发射包括投影光和无效光的发射光束；第一光学元件，折射所述发射光束；反射元件，反射经所述第一光学元件折射后的无效光至所述第一光学元件上；光束检测器，接收经所述第一光学元件会聚的无效光，并检测无效光强度。该光束投影装置通过检测无效光以及预先通过实验确定的无效光与投影光之间的映射关系确定光源出射的投影光强度，以实现对投影光强度的检测，此外，无效光被光束检测器吸收后，能够净化投射到空间目标或场景中的投影光，进而提高投影光效果。所述光束投影装置还包括:衍射光学元件，接收经所述第一光学元件折射后的投影光，并向外出射结构光图案。为了使部分无效光能够反射后不沿着原光路返回，而通过另外的光路被光束检测器接收到。所述光源与所述光束检测器均向第一光学元件的光轴倾斜设置。进一步地，所述光源与所述光束检测器沿所述第一光学元件的光轴对称倾斜设置。这样可以会聚尽可能多经反射元件反射后的无效光至光束检测器的接收端口以被接收。为避免因为倾斜设置光源造成出射光束的光线间距偏移，以改变照射到第一光学元件上的光斑区域，所述光源的出射面为曲面。该曲面能够改变出射光线彼此之间的光程差，以使投射到第一光学元件的光斑大小一致，这样能够提高出射结构光图案的准确度，进而提高深度计算的精度，提升深度相机的性能。所述光束投影装置还包括：光源控制器，接收所述光束检测器检测的无效光强度，并根据预设的无效光阈值执行以下操作：当所述无效光强度高于所述无效光阈值时，降低所述光源的功率或关闭所述光源；当所述无效光强度低于所述无效光阈值时，增加所述光源的功率。通过光源控制器和无效光阈值的设定，可以实时检测和调控光源的功率，使得投射的结构光图案既能够满投影装置的使用性能，又能够避免出射的结构光对人员的伤害。一种检测光强度的光束投影装置，包括：光源，所述光源包括检测光源区和投影光源区，用于发射相同功率的检测光和投影光；第一光学元件，折射所述检测光和/或投影光；光束检测器，接收所述光源发射的检测光，或经所述第一光学元件折射后的检测光，并检测该检测光强度。由于检测光和投影光具有相同的功率，通过测量检测光强度即可以获得投影光强度，且该部分检测光不参与投影与深度识别，进而能够提高光束投影装置的投影精度。其中，所述光束投影装置还包括：衍射光学元件，接收经所述第一光学元件折射后的检测光和/或投影光，并向外出射结构光图案；所述光束检测器检测经所述衍射光学元件折射后的检测光强度。其中，所述光束投影装置还包括：光源控制器，接收所述光束检测器检测的检测光强度，并根据预设的检测光阈值执行以下操作：当所述检测光强度高于所述检测光阈值时，降低所述光源的功率或关闭所述光源；当所述检测光强度低于所述检测光阈值时，增加所述光源的功率。通过比较检测光强度和检测光阈值直接控制光源的功率，以避免出射的高能量的光束对人员的伤害。具体地，所述光束投影装置还包括导光道，所述导光道的输入端设置于所述光源发射的检测光的光路上，输出端连接在所述光束检测器的接收端口，所述光束检测器通过导光道接收检测光，并检测其强度。该种方式由于直接通过导光道测得光源出射光束的光强度，并利用光源控制器及时控制光源功率，因此，能够避免光源出射的光束对工作人员的伤害。具体地，所述光束投影装置还包括支撑所述导光道的导光件，所述导光件上设有安装槽，所述导光道穿过所述安装槽以实现被所述导光件支撑。具体地，所述光束投影装置还包括支撑所述导光道的导光件，所述导光件与所述光束投影装置的封装件形成一个空隙作为安装槽，所述光束检测器设置于所述光束投影装置的封装件的内部，所述导光道穿过所述空隙以实现与所述光束检测器的接收端口连接。该种方式直接将光束检测器安装于封装件的内部，既能够减小结构光投射装置的结构尺寸，也能够提高光束检测器的稳定性和安全性，还能提高整个光束投影装置的平整度。其中，所述光束投影装置还包括L型导光道，所述L型导光道贯穿封装于所述光束投影装置的封装件的内部，所述导光道的输入端设置于经所述衍射光学元件折射后的检测光的光路上，输出端连接在所述光束检测器的接收端口，所述光束检测器通过导光道接收检测光，并检测其强度。该种方式由于检测第一光学元件和衍射光学元件作用后的检测光强度，能够及时监测第一光学元件和衍射光学元件是否损坏。在损坏的情况下，通过光源控制器及时降低光源功率或关闭光源，避免出射的强光对用户的伤害。其中，所述光束投影装置还包括反射元件，经所述第一光学元件折射后的检测光经所述反射元件反射至所述第一光学元件，再经所述第一光学元件折射后，被所述光束检测器接收和检测其强度。一种深度相机，其特征在于，包括：上述的检测光强度的光束投影装置，用于出射投影光束；图像采集装置，采集所述光束案投影到空间目标或场景反射的反射光束；图像处理器，基于所述投影光束和反射光束计算空间目标或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种检测光强度的光束投影装置，其特征在于，包括：光源，发射包括投影光和无效光的发射光束；第一光学元件，折射所述发射光束；反射元件，反射经所述第一光学元件折射后的无效光至所述第一光学元件上；光束检测器，接收经所述第一光学元件会聚的无效光，并检测无效光强度。

【技术特征摘要】
1.一种检测光强度的光束投影装置，其特征在于，包括：光源，发射包括投影光和无效光的发射光束；第一光学元件，折射所述发射光束；反射元件，反射经所述第一光学元件折射后的无效光至所述第一光学元件上；光束检测器，接收经所述第一光学元件会聚的无效光，并检测无效光强度。2.如权利要求1所述的检测光强度的光束投影装置，其特征在于，所述光束投影装置还包括:衍射光学元件，接收经所述第一光学元件折射后的投影光，并向外出射结构光图案。3.如权利要求2所述的检测光强度的光束投影装置，其特征在于，所述反射元件为安装在所述衍射光学元件靠近光源一侧面上的微型反射镜。4.如权利要求2所述的检测光强度的光束投影装置，其特征在于，所述反射元件为贴敷在所述衍射光学元件靠近光源一侧面上的第一增反膜。5.如权利要求1所述的检测光强度的光束投影装置，其特征在于，所述光源与所述光束检测器均向第一光学元件的光轴倾斜设置。6.如权利要求1所述的检测光强度的光束投影装置，其特征在于，所述光源与所述光束检测器沿所述第一光学元件的光轴对称倾斜设置。7.如权利要求6所述的检测光强度的光束投影装置，其特征在于，所述光源的出射面为曲面。8.如权利要求1或2所述的检测光强度的光束投影装置，其特征在于，所述第一光学元件为准直系统。9.如权利要求1或2所述的检测光强度的光束投影装置，其特征在于，所述第一光学元件为光学掩膜。10.如权利要求1或2所述的检测光强度的光束投影装置，其特征在于，所述光束投影装置还包括：光源控制器，接收所述光束检测器检测的无效光强度，并根据预设的无效光阈值执行以下操作：当所述无效光强度高于所述无效光阈值时，降低所述光源的功率或关闭所述光源；当所述无效光强度低于所述无效光阈值时，增加所述光源的功率。11.如权利要求1～7所述的检测光强度的光束投影装置，其特征在于，所述光源为边发射激光器或垂直腔面发射激光器，或者由多个边发射激光器或者垂直腔面发射激光器组成的阵列。12.如权利要求1～7所述的检测光强度的光束投影装置，其特征在于，所述光源为编码光。13.如权利要求1～7任一项所述的检测光强度的光束投影装置，其特征在于，所述光束投影装置还包括:保护玻璃，设置在所述衍射光学元件的出射光束的光路上；第二增反膜，贴敷于所述保护玻璃靠近外部一侧面上，用于反射环境中的自然光。14.一种深度相机，其特征在于，包括：如权利要求1～15任一项所述的检测光强度的光束投影装置，用于出射投影光束；图像采集装置，采集所述光束案投影到空间目标或场景反射的反射光束；图像处理器，基于所述投影光束和反射光束计算空间目标或场景的深度信息。15.一种检测光强度的光束投影装置，其特征在于，包括：光源，所述光源包括检测光源区和投影光源区，用于发射相同功率的检测光和投影光；第一光学元件，折射所述检测光和/或投影光；光束检测器，接收所述光源发射的检测光，或经所述第一光学元件折射后的检测光，并检测该检测光强度。16.如权利要求15所述的检测光强度的光束投影装置，其特征在于，所述光束投影装置还包括：衍射光学元件，接收经所述第一光学元件折射后的检测光和/或投影光，并向外出射结构光图案；所述光束检测器检测经所述衍射光学元件折射后...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈振宇，陈飞帆，潘民杰，
申请(专利权)人：宁波舜宇光电信息有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33