一种激光发射模组和3D成像装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种激光发射模组和3D成像装置，涉及光学器件技术领域，光源组件可以出射光束，出射的光束经准直镜进行准直后出射平行光束，该平行光束经过衍射光学元件后，被复制和拼接形成多束平行光，多束平行光出射至所述缩小镜头后，被以预设倍率进行缩小后后向目标空间中投射生成散斑点图案，从而达到缩小激光发射模组的视场角的目的，提高单位面积内散斑点的密度，同时，利用缩小镜头还可以将散斑点的光斑直径缩小，从而达到提高每个散斑点的光斑的能量密度的目的。进而使得目标空间的纹理更加清晰、对比度更高，便于激光发射模组在远距离应用时能够获取到更加精确的深度测量信息，为其广泛的应用奠定基础。

【技术实现步骤摘要】
一种激光发射模组和3D成像装置
本专利技术涉及光学器件
，具体而言，涉及一种激光发射模组和3D成像装置。
技术介绍
2D成像装置可以获取物体的2D平面信息，但由于人们生活水平的快速提高，传统的2D成像装置已慢慢不能满足人们日常的需求。随着科学技术的深入研究，3D成像装置在2D成像的基础上，还可以进一步的获取物体的深度信息，从而构建出一个立体的3D模型，其广泛应用于工业测量、生物识别、AR、VR等领域。在3D成像装置中，核心部件为激光发射模组，其主要用于向目标空间内投射散斑点图案，通过接收相机获取目标空间内的散斑点图案实现深度信息的测量。但在实际应用中，当物体与激光发射模组相距较远时，由于散斑点的密度较小，光斑的直径变大，能量密度变低，导致目标空间的纹理不清晰、对比度不明显，难以形成有效的深度测量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种激光发射模组和3D成像装置，以解决现有3D成像装置在远距离投射时难以获取到精确的深度测量信息的问题。为实现上述目的，本专利技术实施例采用的技术方案如下：本专利技术实施例的一方面，提供一种激光发射模组，包括：光源组件、准直镜、衍射光学元件以及缩小镜头；从光源组件出射的光束经准直镜后入射衍射光学元件，从衍射光学元件出射的光束经缩小镜头以预设缩小倍率将经衍射光学元件出射的光束的视场角缩小后在目标空间形成散斑点图案。可选的，缩小镜头包括第一正透镜和负透镜；从衍射光学元件出射的光束经第一正透镜汇聚后由负透镜扩束投射，其中，负透镜至第一正透镜的间距小于第一正透镜的焦距。可选的，负透镜至第一正透镜的间距等于第一正透镜的焦距与负透镜的焦距之和的绝对值。可选的，预设缩小倍率等于负透镜的焦距与第一正透镜的焦距的比值。可选的，第一正透镜为双凸透镜，负透镜为平凹透镜。可选的，缩小镜头包括第二正透镜和第三正透镜；从衍射光学元件出射的光束依次经第二正透镜和第三正透镜汇聚后投射，其中，第三正透镜至第二正透镜的间距大于第二正透镜的焦距。可选的，第二正透镜和第三正透镜的间距等于第二正透镜的焦距与第三正透镜的焦距之和。可选的，光源组件包括矩阵排列设置的多个垂直腔面发射激光器。可选的，准直镜包括微透镜阵列；微透镜阵列中的多个微透镜单元与多个垂直腔面发射激光器一一对应设置。本专利技术实施例的另一方面，提供了一种3D成像装置，包括接收模组、处理模组以及上述任一种的激光发射模组，接收模组与激光发射模组于同一基准面设置，接收模组用于采集激光发射模组投射的散斑点图案，处理模组与接收模组电连接，用于根据散斑点图案计算得出深度图像。本专利技术的有益效果包括：本专利技术提供了一种激光发射模组，包括：光源组件、准直镜、衍射光学元件以及缩小镜头。光源组件可以出射光束，出射的光束经准直镜进行准直后出射平行光束，该平行光束经过衍射光学元件后，被复制和拼接形成多束平行光，多束平行光出射至所述缩小镜头后，被以预设倍率进行缩小后向目标空间中投射生成散斑点图案，从而达到缩小激光发射模组的视场角的目的，提高单位面积内散斑点的密度，同时，由于缩小了视场角，使得散斑点的光斑直径也缩小，从而达到提高每个散斑点的光斑的能量密度的目的。进而使得目标空间的纹理更加清晰、对比度更高，便于激光发射模组在远距离应用时能够获取到更加精确的深度测量信息，为其广泛的应用奠定基础。本专利技术还提供了一种3D成像装置，将上述的激光发射模组应用于3D成像中，同时还包括接收模组和处理模组。将接收模组和激光发射模组设置在同一基准面，由于激光发射模组发出的光束具有一定的视场角，接收模组在接收时，也是对于一定角度范围内的图案进行接收，因此，目标空间应刚好位于接收模组和激光发射模组相互交叠的范围内，从而便于准确的识别和接收。在激光发射模组向目标空间内投射形成散斑点图案后，由于该散斑点图案是经过缩小镜头以预设缩小倍率进行缩小后呈现在目标空间内的，故，整个散斑点图案的面积会进行缩小，以此来增加单位面积内的散斑点密度，进而也使得每个散斑点的光束的直径缩小，以此来提高每个散斑点的能量密度，从而在3D成像装置在远距离应用时，有效的提高激光发射模组在目标空间内所投射的散斑点图案的纹理清晰度、对比度等等，从而使得接收模组采集到更加清晰的图像，便于处理模组根据清晰、高对比度的散斑点图案计算分析得出更加精确的目标空间内物体的深度信息，实现精度较高的深度信息测量。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种激光发射模组的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种激光发射模组的缩小镜头的结构示意图之一；图3为本专利技术实施例提供的一种激光发射模组的缩小镜头的结构示意图之二；图4为本专利技术实施例提供的一种激光发射模组的缩小镜头的结构示意图之三；图5为本专利技术实施例提供的一种3D成像装置的结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的激光发射模组的光源组件的结构示意图；图7为本专利技术实施例提供的激光发射模组在目标空间内形成的散斑点图案示意图；图8为现有激光发射模组在目标空间内形成的散斑点图案示意图。图标：100-激光发射模组；110-光源组件；120-准直镜；130-衍射光学元件；140-缩小镜头；141-第一正透镜；142-负透镜；143-第二正透镜；144-第三正透镜；210-第一光束；220-第二光束；230-第三光束；250-现有散斑点图案；260-散斑点图案；300-处理模组；400-接收模组；500-待测物体。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术的实施例中的各个特征可以相互结合，结合后的实施例依然在本专利技术的保护范围内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光发射模组，其特征在于，包括：光源组件、准直镜、衍射光学元件以及缩小镜头；从所述光源组件出射的光束经所述准直镜后入射所述衍射光学元件，从所述衍射光学元件出射的光束经所述缩小镜头以预设缩小倍率将经所述衍射光学元件出射的光束的视场角缩小后在目标空间形成散斑点图案。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光发射模组，其特征在于，包括：光源组件、准直镜、衍射光学元件以及缩小镜头；从所述光源组件出射的光束经所述准直镜后入射所述衍射光学元件，从所述衍射光学元件出射的光束经所述缩小镜头以预设缩小倍率将经所述衍射光学元件出射的光束的视场角缩小后在目标空间形成散斑点图案。


2.如权利要求1所述的激光发射模组，其特征在于，所述缩小镜头包括第一正透镜和负透镜；从所述衍射光学元件出射的光束经所述第一正透镜汇聚后由所述负透镜扩束投射，其中，所述负透镜至所述第一正透镜的间距小于所述第一正透镜的焦距。


3.如权利要求2所述的激光发射模组，其特征在于，所述负透镜至所述第一正透镜的间距等于所述第一正透镜的焦距与所述负透镜的焦距之和的绝对值。


4.如权利要求3所述的激光发射模组，其特征在于，所述预设缩小倍率等于所述负透镜的焦距与所述第一正透镜的焦距的比值。


5.如权利要求2至4任一项所述的激光发射模组，其特征在于，所述第一正透镜为双凸透镜，所述负透镜为平凹透镜。


6.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈展耀，戴书麟，刘风雷，
申请(专利权)人：浙江水晶光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33