一种光学投影装置、深度相机及终端制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种光学投影装置、深度相机以及终端，该装置包括：光源，用于发射光束；分光装置，用于接收光源所发射的光束并将其分束成多个子光束；图案生成器，用于分别接收多个子光束并向外发射结构光光束图案。该装置还可以包括反射装置，反射装置用于反射至少一个子光束以改变子光束的发射方向。通过分光装置的反射和透射作用，将光源发射的光束分束成多个子光束，子光束再经图案生成器衍射后形成结构光光束向外发射；或部分子光束先经反射装置反射，再经图案生成器向外发射。通过该装置，能够扩发结构光的投影范围，有利于以装置体积小、成本低的方式实现大视场。通过分光装置和反射装置的共同作用，可使多个子光束的方向朝任意的所需要的方向进行发射。

Optical projection device, depth camera and terminal

The utility model discloses a terminal depth camera and optical projection device, the device includes a light source for emitting a light; a light dividing device, for transmitting and receiving light beam and the beam is divided into multiple sub beams; pattern generator for respectively receiving a plurality of beams of light and emit light beam pattern structure. The device may also include a reflecting device for reflecting at least one of the sub beams to change the emission direction of the sub beam. Through the reflection and transmission function of optical splitter, beam light emitted beam into a plurality of sub beams, beam by diffraction pattern generator is formed after the light emitting structure; or part of sub beam reflected from the first device through the reflection emit pattern generator. The device can extend the projection range of the structured light, and is favorable for realizing large field of view in a device with small volume and low cost. Through the interaction of the light splitting device and the reflecting device, the direction of the plurality of sub beams can be transmitted in any desired direction.

【技术实现步骤摘要】
一种光学投影装置、深度相机及终端
本技术涉及光学及电子
，尤其涉及一种光学投影装置及包含该光学投影装置的深度相机。
技术介绍
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。基于结构光技术的深度相机由于成本低、精度及分辩率高等优点，因此使用最为广泛且技术发展最为成熟。尽管如此，结构光深度相机也面临着一些待进一步解决的问题，比如视场较小(普遍的水平视场角在50～60度)、测量范围有限(0.5～6m)等。在一些具体的应用中，比如利用深度相机进行室内定位与绘图，由于视场较小，相比与拥有360度视角的激光雷达而言，绘制相同面积的地图则需要花费更多的时间，且在进行地图拼接时要消耗较大的计算量。解决这类问题，往往是借助于多个深度相机，这样会导致整体成本增加、体积变大，另外不同相机之间的标定也较为麻烦。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术提供一种多向发射的光学投影装置，可以扩发结构光的投影范围，从而有利于实现具有大视场等多种功能的深度信息测量。本技术提供一种光学投影装置，其特征在于，所述光学投影装置包括：光源，用于发射光束；分光装置，用于接收光源所发射的光束并将其分束成多个子光束；图案生成器，用于分别接收所述多个子光束并向外发射结构光光束图案。优选地，分光装置包括分光镜、平面镜、棱镜中的一种或几种，所述多个子光束包括经分光装置的反射作用和透射作用分束的反射子光束和透射子光束。优选地，所述光学投影装置还包括透镜，所述透镜用于准直所述光束或所述子光束。进一步地优选，所述透镜与所述图案生成器设置在不同或相同的光学元件上。优选地，所述光学投影装置还包括：反射装置，所述反射装置用于反射至少一个所述子光束以改变所述子光束的发射方向。进一步地优选，所述反射装置与所述分光装置设置在不同或相同的光学元件上。进一步地优选，所述分光装置及所述反射装置将多个子光束中的至少两个子光束向相反的方向发射。优选地，所述光源为VCSEL光源或VCSEL阵列光源，所述VCSEL阵列光源以一定的图案排列在半导体衬底上。优选地，所述图案生成器包括衍射光学元件(DOE)。优选地，不同的所述图案生成器向外发射不同密度的结构光光束图案。优选地，所述图案生成器中的至少两个分别位于所述光学投影装置的对应平面上，以相反的方向发射结构光图案。优选地，不同的所述结构光光束图案拥有不同的光强。优选地，所述光学投影装置还包括：光学孔径，所述光学孔径与图案生成器一一对应且用于控制所述子光束向外发射的光通量。本技术还提供一种深度相机，所述深度相机包括：如上所述的任一光学投影装置，用于以多个光口向空间中投影结构化光束图像；图像采集装置，用于采集目标空间中的所述结构化光束图像；处理装置，接收由所述图像采集装置采集的结构化光束图像并根据所述结构化光束图像生成所述目标空间的深度图像。优选地，所述图像采集装置的数量与所述光口数量一致或小于所述光口数量；所述处理装置根据所述图像采集装置的相对位置关系将获取的与所述图像采集装置对应的多幅所述深度图像进行融合成一幅整体深度图像。优选地，所述深度相机还包括控制器，所述控制器与光学孔径和图像采集装置相连，用于控制所述光学孔径的开合以及对应图像采集装置是否进行图像采集，以使得所述深度相机针对具体的应用场景采集相对的深度图像。优选地，所述应用场景包括近、远距测量模式，所述近/远距测量模式下，控制器打开用于近/远距测量的孔径及图像采集装置，关闭其他孔径及图像采集装置。在近距测量模式下，所述控制器用于近距测量的光学孔径及图像采集装置处于打开状态，其他光学孔径及图像采集装置处于关闭状态；在远距测量模式下，所述控制器用于远距测量的光学孔径及图像采集装置处于打开状态，其他光学孔径及图像采集装置处于关闭状态。优选地，所述应用场景包括混合测量模式，所述混合距测量模式下，控制器以一定的频率间隔打开用于近/远距测量的孔径以及图像采集装置，关闭其他孔径以及图像采集装置。优选地，所述应用场景包括窄、宽视场测量模式，所述窄/宽视场测量模式下，控制器打开用于窄/宽视场测量的孔径以及图像采集装置，关闭其他孔径以及图像采集装置。在窄视场测量模式下，所述控制器用于窄视场测量的光学孔径及图像采集装置处于打开状态，其他光学孔径及图像采集装置处于关闭状态；在宽视场测量模式下，所述控制器用于宽视场测量的光学孔径及图像采集装置处于打开状态，其他光学孔径及图像采集装置处于关闭状态。优选地，所述应用场景包括前、后置测量模式，所述前/后置测量模式下，控制器打开用于前/后置测量的孔径以及图像采集装置，关闭其他孔径以及图像采集装置。在前置测量模式下，所述控制器用于前置测量的光学孔径及图像采集装置处于打开状态，其他光学孔径及图像采集装置处于关闭状态；在后置测量模式下，所述控制器用于后置测量的光学孔径及图像采集装置处于打开状态，其他光学孔径及图像采集装置处于关闭状态。本技术还提供一种终端，所述终端包括如上任一所述的深度相机。所述终端包括移动终端和固定终端。本技术的有益效果：本技术提供的光学投影装置，通过分光装置的反射和透射作用，将光源发射的光束分束成多个子光束，子光束再经图案生成器衍射后形成结构光光束向外发射。通过该装置，能够扩发结构光的投影范围，从而有利于以装置体积小、成本低的方式实现大视场。在进一步的优选方案中还能获得更多的优点：通过反射装置，将子光束的发射方向进行改变；在分光装置和反射装置的共同作用下，可将光源发射的光束进行分束，并且使多个子光束的方向朝任意的所需要的方向进行发射，如相同的方向、相反的方向等。通过不同的图案生成器向外发射不同密度的结构光光束图案，或通过不同的结构光光束图案拥有不同的光强，可实现不同距离(远、近)物体的投影。通过光学孔径的开合作用，可实现不同应用场景的投影，如：近、远距投影，混合投影，窄、宽视场投影，同、不同方向投影。附图说明图1为本技术技术实施例1的光学投影装置示意图；图2为本技术实施例2的光学投影装置示意图；图3为本技术实施例3的光学投影装置示意图；图4为本技术实施例4的光学投影装置示意图；图5为本技术实施例5的光学投影装置示意图；图6为本技术实施例5的内置深度相机的手机示意图；图7为本技术实施例6的光学投影装置示意图；图8为本技术实施例7的光学投影装置示意图。具体实施方式本技术提出一种光学投影装置以及基于此的深度相机。在后面的说明中将对结构光深度相机以及用于在其中的结构光投影装置为例进行说明，但并不意味着这种光学投影装置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技术的范围中。实施例1一种光学投影装置的示意图如图1所示，光学投影装置100包括光源101、透镜102、分光装置103、图案生成器104以及光学孔径105。其中光源101为激光光源，光源发射的光束110经过透镜102准直后入射到分光装置103上，即入射到分光镜的分光面上，由分光镜的反射及透射作用将光束分成两个子光束：反射子光束111和透射子光束112。分别在子光束所在的光路上设置图案生成器104以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学投影装置，其特征在于，所述光学投影装置包括：光源，用于发射光束；分光装置，用于接收光源所发射的光束并将其分束成多个子光束；图案生成器，用于分别接收所述多个子光束并向外发射结构光光束图案。

【技术特征摘要】
1.一种光学投影装置，其特征在于，所述光学投影装置包括：光源，用于发射光束；分光装置，用于接收光源所发射的光束并将其分束成多个子光束；图案生成器，用于分别接收所述多个子光束并向外发射结构光光束图案。2.如权利要求1所述的光学投影装置，其特征在于，所述分光装置包括分光镜、棱镜，所述子光束包括经分光装置的反射作用和透射作用分束的反射子光束和透射子光束。3.如权利要求1所述的光学投影装置，其特征在于，所述光学投影装置还包括透镜，所述透镜用于准直所述光束或所述子光束。4.如权利要求3所述的光学投影装置，其特征在于，所述透镜与所述图案生成器设置在不同或相同的光学元件上。5.如权利要求1所述的光学投影装置，其特征在于，所述光学投影装置还包括：反射装置，所述反射装置用于反射至少一个所述子光束以改变所述子光束的发射方向。6.如权利要求5所述的光学投影装置，其特征在于，所述分光装置与所述反射装置设置在不同或相同的光学元件上。7.如权利要求5所述的光学投影装置，其特征在于，所述分光装置及所述反射装置将多个子光束中的至少两个子光束向相反的方向发射。8.如权利要求1所述的光学投影装置，其特征在于，所述光源为VCSEL光源或VCSEL阵列光源。9.如权利要求1所述的光学投影装置，其特征在于，所述图案生成器包括衍射光学元件。10.如权利要求1所述的光学投影装置，其特征在于，不同的所述图案生成器向外发射不同密度的结构光光束图案。11.如权利要求1所述的光学投影装置，其特征在于，所述图案生成器中的至少两个分别位于所述光学投影装置的对应平面上，以相反的方向发射结构光图案。12.如权利要求1所述的光学投影装置，其特征在于，不同的所述结构光光束图案拥有不同的光强。13.如权利要求1所述的光学投影装置，其特征在于，所述光学投影装置还包括：光学孔径，所述光学孔径与图案生成器一...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兆民，许星，黄源浩，肖振中，刘龙，
申请(专利权)人：深圳奥比中光科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44