光投射模块、三维影像感测装置及其感测方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种光投射模块，包括基板、多个点光源、透镜单元以及制动单元，所述多个点光源设置于所述基板上，用以发射多个光束，所述透镜单元与所述多个点光源间隔设置，所述透镜单元包括多个透镜，用以接收所述多个光束，所述制动单元用以分别调节所述多个透镜之间的距离至第一距离与第二距离，以分别投射出具有第一光点图案的光束与具有第二光点图案的光束至目标区域，所述第二光点图案的密度大于所述第一光点图案的密度。本发明专利技术还提供一种具有该光投射模块的三维影像感测装置、系统及其感测方法，以有效节省所述三维影像感测装置的功耗，较为实用及方便。

Optical Projection Module, 3-D Image Sensing Device and Sensing Method

【技术实现步骤摘要】
光投射模块、三维影像感测装置及其感测方法
本专利技术涉及一种光投射模块、三维影像感测装置及其感测方法。
技术介绍
激光投影已被广泛应用于多种场合。例如，使用激光投影产生具有图案的结构光并将其投射在目标物体上，通过获取在目标物体上投影的图案，并据此获取目标物体的深度信息。然而现有的获取深度信息的方式中，每次均需要投射固定数量的结构光，以寻找脸部等用户特征，显然该种方式较为耗时且功耗较大。
技术实现思路
有鉴于此，有必要提供一种光投射模块、三维影像感测装置及其感测方法。一种光投射模块，包括基板、多个点光源、透镜单元以及制动单元，所述多个点光源设置于所述基板上，用以发射多个光束，所述透镜单元与所述多个点光源间隔设置，所述透镜单元包括多个透镜，用以接收所述多个光束，所述制动单元用以分别调节所述多个透镜之间的距离至第一距离与第二距离，以分别投射出具有第一光点图案的光束与具有第二光点图案的光束至目标区域，所述第二光点图案的密度大于所述第一光点图案的密度。一种三维影像感测装置，包括影像采集模块、运算单元以及上述的光投射模块，所述影像采集模块采集所述目标区域上的第一光点图案，所述运算单元根据采集到的第一光点图案判断所述目标区域内是否存在目标物体，当判断所述目标区域内存在目标物体时，所述运算单元控制所述光投射模块投射所述具有第二光点图案的光束至所述目标物体上。一种三维影像感测方法，应用于一三维影像感测装置，所述三维影像感测装置至少包括上述的光投射模块，所述方法包括：投射具有第一光点图案的光束至目标区域；采集所述目标区域上的第一光点图案；根据采集到的第一光点图案判断所述目标区域内是否存在目标物体；以及当判断所述目标区域存在目标物体时，控制所述光投射模块旋转，使得所述光投射模块精确朝向所述目标物体，并投射具有第二光点图案的光束至所述目标物体上。上述光投射模块、三维影像感测装置及其感测方法可先通过第一次投射寻找到相应的目标物体。当寻找到相应的目标物体时，再进行第二次投射，并调节第二次投射的光点的密度，进而使得第二次投射可精确定位至目标物体。本案中第一次投射时以一定的光点密度进行粗扫，而在找到目标物体后改变第二次投射的光点密度，进而对目标物体进行细扫。如此可有效节省所述三维影像感测装置的功耗，较为实用及方便。附图说明图1为本专利技术较佳实施例中三维影像感测系统的功能模块图。图2为图1所示三维影像感测装置中光投射模块的示意图。图3为图2所示三维影像感测装置中透镜单元的示意图。图4及图5为调节图3所示透镜单元中透镜之间的距离时产生的光点示意图。图6及图7为当开启不同数量的光源，所述光源输出的光束在目标区域形成不同的光点阵列的示意图。图8为图1所示三维影像感测装置的整体示意图。图9及图10为本专利技术较佳实施例中三维影像感测方法的方法流程图。图11为图2所示光投射模块第一次投射于目标区域时的示意图。图12为图2所示光投射模块第二次投射于目标区域时的示意图。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。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，当一个组件被称为“电连接”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“电连接”另一个组件，它可以是接触连接，例如，可以是导线连接的方式，也可以是非接触式连接，例如，可以是非接触式耦合的方式。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。下面结合附图，对本专利技术的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。请参阅图1，本专利技术较佳实施方式提供一种三维影像感测装置100。所述三维影像感测装置100至少包括光投射模块11、麦克风模块12、声音编码模块13、转动模块14、影像采集模块15、影像处理单元16、运算单元17以及内存单元18。请一并参阅图2，所述光投射模块11包括基板111、至少一光源112、光学元件113、光点生成单元114、透镜单元115以及制动单元116。所述光源112设置于所述基板111上，用以发射多个光束。可以理解，所述光源112可以是可见光、不可见光如红外、紫外等激光光源。在本实施例中，所述光源112为垂直腔面发射激光器(Vertical-CavitySurface-EmittingLaser，VCSEL)。所述光学元件113可以为透镜，例如凸透镜。所述光学元件113与所述光源112相对设置，用以接收由所述光源112发射的光束，并对所述光束进行汇聚，例如将发散的VCSEL光束准直成平行光束，以确保所述光源112发射的光束能量更加集中。在本实施例中，所述光点生成单元114可以为衍射光学元件(DiffractiveOpticalElements，DOE)。所述光点生成单元114与所述光学元件113间隔设置，用以对来自所述光学元件113的光束进行扩束或分束。例如当所述光源112射出的光束数量为70，即经由所述光学元件113传输到所述光点生成单元114的光束数量为70时，所述光点生成单元114可以将所述光学元件113输出的光束以某一倍率(例如50)进行扩束或分束，以产生3500个光束B，接着透过所述透镜单元115将所述3500个光束B投射于目标区域上，以于目标区域上产生3500个光点(当然，在一些情况下会有一些光点重叠的情形，导致光点数量减少)。可以理解，在其他实施例中，所述光点生成单元114不局限于上述所述的DOE，其还可以为其他可以进行扩束或分束的光学元件，例如光栅或者多种光学元件的组合。请一并参阅图3，所述透镜单元115与所述光点生成单元114间隔设置，用以接收所述光点生成单元114所扩束或分束的光束B。所述透镜单元115包括多个透镜，且该多个透镜之间彼此间隔设置。在本实施例中，所述透镜单元115包括三个透镜，例如包括第一凸透镜L1、第二凸透镜L2以及凹透镜L3。所述第一凸透镜L1邻近所述光点生成单元114设置，用以接收所述光点生成单元114所扩束或分束的光束B。所述第二凸透镜L2设置于所述第一凸透镜L1远离所述光点生成单元114的一侧。所述凹透镜L3设置于所述第一凸透镜L1与所述第二凸透镜L2之间。可以理解，在其他实施例，所述透镜单元115中透镜的数量以及透镜的类型还可根据具体需求进行调整。可以理解，请再次参阅图1，所述制动单元116可以为步进马达或其他制动元件。所述制动单元116连接至所述透镜单元115，用以调节所述透镜单元115中多个透镜之间的距离，使得所述光点生成单元114输出的光束B通过所述透镜单元115后形成不同的聚光效果，即改变投射在目标区域上的光点密度。在本实施例中，所述制动单元116是通过调节所述第一凸透镜L1与所述凹透镜L本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光投射模块，其特征在于：所述光投射模块包括基板、多个点光源、透镜单元及制动单元，所述多个点光源设置于所述基板上，用以发射多个光束，所述透镜单元与所述多个点光源间隔设置，所述透镜单元包括多个透镜，用以接收所述多个光束，所述制动单元用以分别调节所述多个透镜之间的距离至第一距离与第二距离，以分别投射出具有第一光点图案的光束与具有第二光点图案的光束至目标区域，所述第二光点图案的密度大于所述第一光点图案的密度。

【技术特征摘要】
1.一种光投射模块，其特征在于：所述光投射模块包括基板、多个点光源、透镜单元及制动单元，所述多个点光源设置于所述基板上，用以发射多个光束，所述透镜单元与所述多个点光源间隔设置，所述透镜单元包括多个透镜，用以接收所述多个光束，所述制动单元用以分别调节所述多个透镜之间的距离至第一距离与第二距离，以分别投射出具有第一光点图案的光束与具有第二光点图案的光束至目标区域，所述第二光点图案的密度大于所述第一光点图案的密度。2.如权利要求1所述的光投射模块，其特征在于：所述光投射模块还包括光学元件，所述光学元件与所述多个点光源间隔设置，用以接收所述多个点光源发射的多个光束，并对所述多个光束进行汇聚。3.如权利要求2所述的光投射模块，其特征在于：所述光投射模块还包括光点生成单元，所述光点生成单元设置于所述光学元件与所述透镜单元之间，所述光点生成单元用以将来自所述光学元件的多个光束进行扩束。4.如权利要求3所述的光投射模块，其特征在于：所述多个点光源为垂直腔面发射激光器，所述光点生成单元为衍射光学元件。5.如权利要求1所述的光投射模块，其特征在于：所述多个点光源形成光点阵列，所述光点阵列包括多个子阵列，通过控制所述多个点光源的开启及关闭，进而开启及关闭相应的子阵列。6.一种三维影像感测装置，其特征在于：所述三维影像感测装置包括影像采集模块、运算单元以及如权利要求1-5中任意一项所述的光投射模块，所述影像采集模块采集所述目标区域上的第一光点图案，所述运算单元根据采集到的第一光点图案判断所述目标区域内是否存在目标物体，当判断所述目标区域内存在目标物体时，所述运算单元控制所述光投射模块投射所述具有第二光点图案的光束至所述目标物体上。7.如权利要求6所述的三维影像感测装置，其特征在于：所述三维影像感测装置还包括麦克风模块以及转动模块，所述运算单元与所述麦克风模块电连接，所述麦克风模块用以接收声音信号，所述运算单元用以根据所述声音信号判断出所述声音信号的声源方向，并通过所述转动模块控制所述光投射模块转动至所述声源方向。8.如权利要求6所述的三维影像感测装置，其特征在于：所述三维影像感测装置还包括转动模块，当判断所述目标区域内存在目标物体时，所述运算单元还用以根据所述目标物体在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：池育阳，蔡铭富，许学丰，
申请(专利权)人：深圳富泰宏精密工业有限公司，群迈通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44