一种光学投影方法、感测方法及物体三维信息应用方法技术

本申请适用于光学和电子技术领域，光学投影方法，其用于在一被测目标物上投射出用于感测的预设光图案，所述光学投影方法包括如下步骤：沿第一方向发出用于感测的光束；将所述光束的投射方向由第一方向改变为与第一方向不同的第二方向；及将所述光束的光场进行重新排布，以形成能够在被测目标物上投射出预设图案的图案光束。本申请还提供一种基于所投射的预设图案进行感测的感测方法以及基于所获取的被测目标物三维信息的物体三维信息应用方法。

A Method of Optical Projection, Sensing and Application of Three-Dimensional Information of Objects

The present application is applicable to the field of optical and electronic technology, an optical projection method for projecting a preset optical pattern for sensing on a measured object. The optical projection method comprises the following steps: emitting a beam for sensing in the first direction; changing the projection direction of the beam from the first direction to a second direction different from the first direction; and changing the projection direction of the beam to a second direction different from the first direction; The light field is rearranged to form a pattern beam capable of projecting a preset pattern on the object under test. The application also provides a sensing method based on the projected preset pattern and an object three-dimensional information application method based on the acquired three-dimensional information of the object under test.

【技术实现步骤摘要】
一种光学投影方法、感测方法及物体三维信息应用方法
本申请属于光学
，尤其涉及一种光学投影方法、感测方法及物体三维信息应用方法。
技术介绍
现有的三维(ThreeDimensional,3D)感测系统因需要确保足够的投射光程通常会做得比较厚，不符合当前电子设备薄型化的设计趋势。而如果为了满足薄型化设计而压缩3D感测系统的内部光程的话又会影响其感测效果。
技术实现思路
本申请所要解决的技术问题在于提供一种光学投影方法、感测方法及物体三维信息应用方法，可以在保持足够光程的前提下满足薄型化设计需求。本申请实施方式提供一种光学投影方法，其用于在一被测目标物上投射出用于感测的预设光图案，所述光学投影方法包括如下步骤：沿第一方向发出用于感测的光束；将所述光束的投射方向由第一方向改变为与第一方向不同的第二方向；及将所述光束的光场进行重新排布，以形成能够在被测目标物上投射出预设图案的图案光束。在某些实施方式中，所述将光束的光场进行重新排布先于或后于所述将所述光束的投射方向由第一方向改变为与第一方向不同的第二方向。。在某些实施方式中，所述光学投影方法进一步包括步骤：对光束进行准直；或/和对光束进行扩束。在某些实施方式中，所述对光束进行准直先于或/和后于所述将所述光束的投射方向由第一方向改变为与第一方向不同的第二方向。在某些实施方式中，所述对光束进行准直先于所述将光束的光场进行重新排布。在某些实施方式中，所述调整光束使其满足预设的孔径要求先于或/和后于所述将所述光束的投射方向由第一方向改变为与第一方向不同的第二方向。在某些实施方式中，所述调整光束使其满足预设的孔径要求先于所述将光束的光场进行重新排布。在某些实施方式中，所述第一方向与第二方向垂直。在某些实施方式中，所述光束通过光学组件来改变投射方向。所述光学组件包括反射面，利用全反射原理或在所述反射面上设置反射材料的方法将沿第一方向的光束反射至沿第二方向投射。在某些实施方式中，所述光学组件包括光路偏转部，所述光路偏转部包括所述反射面、入光侧表面、和出光侧表面，光束从所述入光侧表面进入所述光路偏转部，并在所述光路偏转部中沿第一方向传输，当传输到所述反射面时发生全反射或被反射材料反射后而沿第二方向传输。在某些实施方式中，所述光路偏转部为梯形棱镜或三棱镜。在某些实施方式中，所述光束通过光学组件中具有光学准直和/或扩束功能的光学结构或光学元件来调制发散角度和孔径。在某些实施方式中，所述光束为红外或近红外光，波长范围为750nm至1650nm。在某些实施方式中，发出所述光束的光源为多个不规则分布的发光单元组成的发光阵列，所述光束的光场通过在基板上对应设置的光学微结构进行重新排布，所述光学微结构复制出多个所述不规则分布的发光单元发出的光束组来形成能够在被测目标物上投射出不规则分布图案的图案光束。在某些实施方式中，发出所述光束的光源为均匀发光的面光源或多个均匀排布的发光单元所组成的发光阵列，所述光束的光场通过在基板上对应设置的光学微结构进行重新排布，所述光学微结构将均匀光场重新排布形成能够在被测目标物上投射出不规则分布图案的图案光束。在某些实施方式中，发出所述光束的光源为多个均匀排布的发光单元所组成的发光阵列，所述光束的光场通过在基板上对应设置的光学微结构进行重新排布，所述光学微结构将沿条纹方向排列的发光单元的光场相互融合以形成规则排布的条纹图案。在某些实施方式中，发出所述原始光束的光源包括用于投射泛光光束的第一发射部和用于投射图案光束的第二发射部，所述第一发射部为面光源或均匀分布的多个发光单元阵列，所述第二发射部为不规则分布的多个发光单元阵列或均匀分布的多个发光单元阵列，所述光束的光场通过在基板上对应设置的光学微结构进行重新排布，对应所述第一发射部所发出光束的光路设置具有扩散光学作用的光学微结构以将第一发射部发出的光强均匀的光束进一步扩散为发散角度更广具有的均匀光强的泛光光束，对应所述第二发射部所发出光束的光路设置具有衍射、折射或反射作用的光学微结构以将第二发射部所发出的光束形成能够投射预设图案的图案光束。在某些实施方式中，所述光束的光场通过直接形成在所述反射面上的光学微结构进行重新排布。在某些实施方式中，所述光学微结构选自衍射光学纹路、微透镜阵列、光栅及其组合。本申请实施方式还提供一种感测方法，用于感测被测目标物的空间信息，所述感测方法包括如下步骤：如前述光学投影方法的步骤；获取投射在被测目标物上的预设图案的光图像；分析所述预设图案的光图像得出被测目标物的三维信息；及根据所获得的被测目标物上所述预设图案覆盖范围内各个位置处的三维信息建构出被测目标物的三维模型。本申请实施方式还提供一种物体三维信息应用方法，该方法包括如下步骤：如前述感测方法的步骤；及根据所构建的被测目标物的三维模型来执行相应的功能。在某些实施方式中，所执行的功能包括根据被测目标物的三维模型对被测目标物的身份进行识别；或根据所构建的被测目标物的三维模型实时显示被测目标物被调整后的三维效果；或根据所构建的被测目标物的三维模型来实现体感交互；或根据所构建的视场范围内的三维场景模型通过机器学习技术判断设备后续的操作。本申请实施方式所提供的光学投影方法、感测方法及物体三维信息应用方法通过将投影光路进行部分偏转以减少物体三维信息感测光学系统沿投影方向的厚度，有利于使用该光学系统的各种设备的薄型化设计。本申请实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请实施方式的实践了解到。附图说明图1是本申请第一实施方式提供的光学组件的结构示意图。图2是本申请第二实施方式提供的光学组件的结构示意图。图3是本申请第三实施方式提供的光学组件的结构示意图。图4是本申请第四实施方式提供的光学组件的结构示意图。图5是本申请第五实施方式提供的光学组件的结构示意图。图6是本申请第六实施方式提供的光学组件的结构示意图。图7是本申请第七实施方式提供的光学组件的结构示意图。图8是本申请第八实施方式提供的光学组件的结构示意图。图9是本申请第九实施方式提供的光学组件的结构示意图。图10是本申请第十实施方式提供的光学投影模组的结构示意图。图11是本申请第十一实施方式提供的光学投影模组的结构示意图。图12是本申请第十二实施方式提供的光学投影模组的结构示意图。图13是本申请第十三实施方式提供的光学投影模组的结构示意图。图14是图13中光学投影模组的光源的结构示意图。图15是本申请提供的一种光学投影方法的步骤流程图。图16是本申请第十四实施方式提供的感测装置的结构示意图。图17是本申请提供的一种感测方法的步骤流程图。图18是本申请第十五实施方式提供的设备的结构示意图。图19是本申请提供的一种物体三维信息应用方法的步骤流程图。具体实施方式下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或排列顺序。由此，限定有“第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学投影方法，其用于在一被测目标物上投射出用于感测的预设光图案，所述光学投影方法包括如下步骤：沿第一方向发出用于感测的光束；将所述光束的投射方向由第一方向改变为与第一方向不同的第二方向；及将所述光束的光场进行重新排布，以形成能够在被测目标物上投射出预设图案的图案光束。

【技术特征摘要】
1.一种光学投影方法，其用于在一被测目标物上投射出用于感测的预设光图案，所述光学投影方法包括如下步骤：沿第一方向发出用于感测的光束；将所述光束的投射方向由第一方向改变为与第一方向不同的第二方向；及将所述光束的光场进行重新排布，以形成能够在被测目标物上投射出预设图案的图案光束。2.如权利要求1所述的光学投影方法，其特征在于，所述将光束的光场进行重新排布先于或后于所述将所述光束的投射方向由第一方向改变为与第一方向不同的第二方向。3.如权利要求2所述的光学投影方法，其特征在于，所述光学投影方法进一步包括步骤：对光束进行准直；或/和对光束进行扩束。4.如权利要求3所述的光学投影方法，其特征在于，所述对光束进行准直先于或/和后于所述将所述光束的投射方向由第一方向改变为与第一方向不同的第二方向。5.如权利要求4所述的光学投影方法，其特征在于，所述对光束进行准直先于所述将光束的光场进行重新排布。6.如权利要求3所述的光学投影方法，其特征在于，所述对光束进行扩束先于或/和后于所述将所述光束的投射方向由第一方向改变为与第一方向不同的第二方向。7.如权利要求6所述的光学投影方法，其特征在于，所述对光束进行扩束先于所述将光束的光场进行重新排布。8.如权利要求1所述的光学投影方法，其特征在于，所述第一方向与第二方向垂直。9.如权利要求1所述的光学投影方法，其特征在于，所述光束通过光学组件来改变投射方向，所述光学组件包括反射面，在所述反射面上利用全反射原理或设置反射材料的方法将沿第一方向的光束反射至沿第二方向投射。10.如权利要求9所述的光学投影方法，其特征在于，所述光学组件包括光路偏转部，所述光路偏转部包括所述反射面、入光侧表面、和出光侧表面，光束从所述入光侧表面进入所述光路偏转部，并在所述光路偏转部中沿第一方向传输，当传输到所述反射面时发生全反射或被反射材料反射后而沿第二方向传输。11.如权利要求10所述的光学投影方法，其特征在于，所述光路偏转部为梯形棱柱体或三棱柱。12.如权利要求1所述的光学投影方法，其特征在于，所述光束为红外或近红外光，波长范围为750nm至1650nm。13.如权利要求1所述的光学投影方法，其特征在于，发出所述光束的光源为多个不规则分布的发光单元组成的发光阵列，所述光束的光场通过在基板上对应设置的光学微结构进行重新排布，所述光学微结构复制出多个所述不规则分布的发光单元发出的光束组来形成能够在被测目...

【专利技术属性】
技术研发人员：王小明，
申请(专利权)人：深圳阜时科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44