结构光投射器及结构光深度感测器制造技术

本发明专利技术提供一种结构光投射器，其包括：光源，用于产生激光；第一透镜，设置在所述激光的行进路径上，用于准直所述激光；及反射镜，设置在所述第一透镜远离所述光源一侧，所述反射镜形成有反射图案，用于反射经过所述第一透镜后的激光并将其转换为具有反射图案的结构光。本发明专利技术还提供一种包含上述结构光投射器的结构光深度感测器。本发明专利技术可在不受限于光源点排列方式的情况下提高深度感测精度。

Structured Light Projector and Structured Light Depth Sensor

The present invention provides a structured light projector, which includes a light source for generating lasers, a first lens for collimating the lasers on the path of the laser, and a mirror, which is located on the side of the first lens away from the light source, forming a reflective pattern for reflecting the laser passing through the first lens and converting it into a reflective pattern. Reflective pattern of structured light. The invention also provides a structured light depth sensor comprising the structured light projector. The invention can improve the depth sensing accuracy without restricting the arrangement of light source points.

【技术实现步骤摘要】
结构光投射器及结构光深度感测器
本专利技术涉及感测领域，尤其涉及一种结构光投射器以及包括该结构光投射器的结构光深度感测器。
技术介绍
结构光深度感测器主要分为时间域与空间域两种辨识技术，可广泛应用于3D人脸辨识、手势辨识、3D扫描仪与精密加工等。由于人脸辨识与手势辨识需要快速辨识，并且受限于感测距离等因素，因此大多使用空间域结构光的深度感测技术。结构光深度感测器利用结构光投射器主动对场景(投射物或投射空间)投射结构光(或者称呈既定图案的光辐射)进行特征标定，再由相机拍摄场景，通过比对投射器发出的结构光的图像及相机拍摄的图像得到投射空间中每一点的视差，从而计算其深度。由于比对时需先在投射器的图像中确定一个区块，然后在相机拍摄的图像中匹配到一样的区块，因此区块的匹配精度直接影响到深度感测计算解析度。区块的匹配精度越低，深度感测计算解析度越低。
技术实现思路
本专利技术提供一种结构光投射器，包括：光源，用于产生激光；第一透镜，设置在所述激光的行进路径上，用于准直所述激光；及反射镜，设置在所述第一透镜远离所述光源一侧，所述反射镜形成有反射图案，用于反射经过所述第一透镜后的激光并将其转换为具有反射图案的结构光。本专利技术还提供一种使用上述投射器的结构光深度感测器。本专利技术提供的结构光投射器通过在反射镜的表面设置一反射图案，以将经过所述第一透镜后的激光转换为具有反射图案的结构光。通过衍射元件可形成具有衍射图案的结构光，然衍射图案为单纯的点状散斑，不同区域之间相似度高，造成深度感测计算解析度低。而本专利技术提供的结构光投射器可投射的结构光具有的反射图案不同区域之间相似度低，可提高深度感测计算的解析度。附图说明图1为本专利技术实施例所提供的结构光深度感测器的结构框图。图2为图1所示的结构光深度感测器的结构光投射器的结构示意图。图3为图2所示的结构光投射器的反射镜的反射图案的示意图。图4为图2所示的结构光投射器的反射镜的第一实施例的剖面图。图5为图2所示的结构光投射器的反射镜的第二实施例剖面图。图6为图2所示的结构光投射器的反射镜的第三实施例的反射镜单元结构示意图。图7为图2所示的结构光投射器的反射镜的第四实施例剖面图。主要元件符号说明如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。请参阅图1，结构光深度感测器100包括结构光投射器10、相机20、处理器30及存储器40。处理器30分别与结构光投射器10、相机20、存储器40电性连接。存储器40内存有相机20的参数信息、结构光投射器10与相机20的距离信息。处理器30用于控制结构光投射器10向待检测对象50投射结构光以及控制相机20拍摄由待检测对象50反射的结构光，并根据存储器40内的参数信息、距离信息、结构光投射器10投射的结构光信息及相机20拍摄的反射的结构光信息，计算待检测对象50的深度。请参阅图2，结构光投射器10包括一光源11、第一透镜12、反射镜13及第二透镜14。光源11与反射镜13相对设置。第一透镜12设置于光源11与反射镜13之间，第二透镜14与反射镜13相对设置并位于激光在反射镜13反射后的行进路径上。光源11为激光器且包括至少一个点光源，光源11所产生激光传播至第一透镜12上。第一透镜12为准直透镜，用于准直光源11所产生的激光。反射镜13用于反射经第一透镜12准直的激光并将其转换为图案化的结构光。第二透镜14为发散透镜，用于调节结构光投射器10投射的结构光的发散角度。于一实施例中，光源11可以是波长800-900nm的红外光激光器，根据实际需求可选用产生其他波长的激光器。反射镜13形成有反射图案，以使准直光柱经由反射镜13的表面反射后，形成与反射图案相同的结构光图案，以对待检测对象50进行特征标定。请参阅图3，为反射镜的反射图案的示意图。本实施例中，深色填充部分表示反射图案，可设计为沿着第一方向D1或第二方向D2的一矩形区域P，并且不存在与其图案相同且面积小于或等于的其它区域，以提高计算待检测对象50深度时结构光的匹配精度，从而提高待检测对象50深度信息计算的精度。即，反射图案存在多个区域矩形Pn，在多个区域矩形Pn可任意选取出区域P1、区域P2、区域P3，且区域P与区域P1、区域P2、区域P3之间的图案均不相同。在一些实施例中，反射镜13为主动式反射镜，在不同时间可反射不同图案的结构光。光源11产生激光且经过第一透镜12后，激光形成一准直光柱，并投射至反射镜13上，再经反射镜13反射至第二透镜14。由于反射镜13具有预设的反射图案，故准直光柱经反射镜13反射后，形成的结构光的图案与反射图案相同，并在经过第二透镜14后投射至待检测对象50。具有反射图案的结构光被投射至待检测对象50后，可对待检测对象50进行特征标定。通过在结构光投射器10中的反射镜13的表面设置一反射图案，以将经过第一透镜12后的激光转换为具有反射图案的结构光。具有反射图案的结构光与通过衍射元件形成的具有衍射图案的结构光相比较，避免了因衍射图案为单纯的点状散斑，而导致结构光所具有的图案不同区域之间相似度太高，造成结构光深度感测运算解析度下降。故以具有反射图案的结构光对待检测对象50进行特征标定，可提高结构光深度感测运算解析度。请参阅图4，在第一实施例中的反射镜13包括透明基体130、设置于透明基体130一侧的图案化的金属反射层131及设置于透明基体130远离金属反射层131一侧的光阻层132。金属反射层131图案化形成反射图案。透明基体130可为但不限于透明玻璃。金属反射层131为在透明基体130上设置的一金属层并图案化所形成。金属反射层131的尺寸等于或大于准直后的激光的投影面积，以使准直后的激光照射范围均在金属反射层131的范围之内。光阻层132完全覆盖了透明基体130远离金属反射层131的表面。金属反射层131上形成有多个透光的开孔1311，照射至金属反射层131除开孔1311以外的区域的激光发生反射，照射至开孔1311的激光透过开孔。光阻层132具有吸光及抗光反射的性能，透过开孔1311的激光被光阻层132吸收。在本实施例中，光阻层132为黑矩阵。在其他实施例中，光阻层132可为其他具有吸光及抗光反射的性能的光阻材料所制作。请参阅图5,第二实施例的反射镜13与第一实施例的反射镜13，区别在于光阻层132设置的位置。在本实施例中，光阻层132设置于透明基体130一侧，而金属反射层131设置于光阻层132远离透明基体130一侧。请参阅图6，第三实施例中的反射镜为数字微反射镜(DigtialMicromirrorDevices,DMD)。反射镜为多个反射镜单元形成的阵列。每一个反射镜单元60包括一微反射镜61、设置于微反射镜61一侧并与微反射镜61相连的轭65、与轭65相连的铰链63、与铰链63一端相连的扭臂梁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种结构光投射器，其特征在于，包括：光源，用于产生激光；第一透镜，设置在所述激光的行进路径上，用于准直所述激光；及反射镜，设置在所述第一透镜远离所述光源一侧，所述反射镜形成有反射图案，用于反射经过所述第一透镜后的激光并将其转换为具有反射图案的结构光。

【技术特征摘要】
1.一种结构光投射器，其特征在于，包括：光源，用于产生激光；第一透镜，设置在所述激光的行进路径上，用于准直所述激光；及反射镜，设置在所述第一透镜远离所述光源一侧，所述反射镜形成有反射图案，用于反射经过所述第一透镜后的激光并将其转换为具有反射图案的结构光。2.如权利要求1所述的结构光投射器，其特征在于，所述光源产生的激光在所述反射镜发生反射后的出射路径上设有一发散透镜，用于调节所述激光在所述反射镜反射后的发散角。3.如权利要求1所述的结构光投射器，其特征在于，所述反射镜包括图案化的金属反射层，所述金属反射层形成所述反射图案，所述激光在所述反射镜的表面发生反射后形成与所述反射图案相同的结构光图案。4.如权利要求3所述的结构光投射器，其特征在于，所述反射镜包括一透明基体、设置于所述透明基体一侧的所述金属反射层以及设置于所述透明基体远离所述金属反射层一侧的光阻层。5.如权利要求3所述的结构光投射器，其特征在于，所述反射镜包括一透明基体、设置于所述透明基体一侧的所述金属反射层以及设置于所述透明基体与所述金属反射层之间的光阻层。6.如权利要求1所述的结构光投射器，其特征在于，所述反射镜为数位微型反射镜，包括多个反射镜单元，通过调节各反射镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢依珊，
申请(专利权)人：业成科技成都有限公司，业成光电深圳有限公司，英特盛科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51