结构光发射模组及图像采集装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种结构光发射模组，用于发射结构光至待测物；所述结构光发射模组包括：发光元件，用于发射光源光；光调制器，设置于所述光源光的出射路径上，用于对所述光源光进行调制得到结构光并将所述结构光出射；镜头，所述结构光从所述镜头出射；镜头控制组件，用于根据所述结构光发射模组的当前运动信息驱动所述镜头同步位移，以使得所述结构光出射至所述待测物的预定位置；以及控制器，所述控制器与所述发光元件及所述光调制器电连接，用于控制所述发光元件发射光源光并控制所述光调制器调制所述光源光。本发明专利技术还提供一种图像采集装置。

【技术实现步骤摘要】
结构光发射模组及图像采集装置
本专利技术涉及3D成像
，尤其涉及一种结构光发射模组及应用该结构广发射模组的图像采集装置。
技术介绍
现有的3D视觉结构光装置中，若实现深度信息的测量，则需要采用携带特定的光学图案(如，激光散斑)的结构光投射至待测物表面，由于该结构光装置中的光源本身发出的光束并没有携带特定的光学图案，因而常使用衍射光学元件(DiffractiveOpticalElements，DOE)对光源发出的光束进行散射使光束具备特定的光学图案。一方面，由于衍射光学元件是基于光的衍射原理，利用计算机辅助设计，并采用半导体芯片制造工艺，在基片上(或传统光学器件表面)刻蚀产生台阶型或连续浮雕结构(一般为光栅结构)，通过改变该基片上的浮雕结构来改变入射的光束的发散角和形成的光斑的形貌，实现光束形成特定的光学图案。因此，衍射光学元件需要根据其应用场景定制且只对应一种特定图案，缺乏实用性和灵活性。另外，在检测静态的待测物体的三维立体图像时，结构光装置中出射的结构光希望照射在该待测物体的特定位置。但在检测过程中，结构光装置难免发生移动，例如以手持结构光装置进行检测时，由于无法保证手臂完全处于静止状态会导致结构光装置发生位移，那么结构光装置的位移会导致其出射的结构光照射在待测物体上的位置相对所述特定的位置发生偏移，从而影响检测结果。
技术实现思路
本专利技术一方面提供一种结构光发射模组，用于发射结构光至待测物；所述结构光发射模组包括：发光元件，用于发射光源光；光调制器，设置于所述光源光的出射路径上，用于对所述光源光进行调制得到结构光并将所述结构光出射；镜头，所述结构光从所述镜头出射；镜头控制组件，用于根据所述结构光发射模组的当前运动信息驱动所述镜头同步位移，以使得所述结构光出射至所述待测物的预定位置；以及控制器，所述控制器分别与所述发光元件及所述光调制器电连接，用于控制所述发光元件发射光源光并控制所述光调制器调制所述光源光。本专利技术另一方面提供一种图像采集装置，包括：如上述的结构光发射模组，用于发射结构光至待测物；传感器模组，用于根据待测物反射的结构光生成结构光图像；以及图像处理模组，用于根据所述结构光图像，计算得到所述待测物的位置信息和深度信息，以得到所述待测物的三维立体图像。本专利技术实施例提供的结构光发射模组，通过镜头控制组件，根据所述结构光发射装置的当前运动信息驱动所述镜头同步位移，以使得所述结构光出射至所述待测物的预定位置，可有效改善结构光发射模组的移动影响检测结果的问题；并且，通过设置光调制器以形成不用的结构光图案，可避免使用单一设计的衍射光栅，提高了结构光发射模组的功能灵活性。附图说明图1为本专利技术实施例提供的图像采集装置及待测物的模块结构示意图。图2为图1中结构光发射模组的立体结构示意图。图3为图2所示结构光发射模组的分解示意图。图4为图2所示结构光发射模组沿Ⅳ-Ⅳ线的剖面结构示意图。图5为图4中所示光调制器的工作状态示意图。主要元件符号说明图像采集装置10结构光发射模组100发光元件110光调制器120微反射镜121镜头130电路板140控制器150壳体160收容空间161出光口162光吸收元件170光引导元件180镜头控制组件190运动检测单元191驱动单元192连接引脚1921传感器模组200图像处理模组300待测物400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。具体实施方式实施例一请参阅图1，本实施例提供的图像采集装置10，用于测量待测物400的三维立体图像，可应用于3D扫描、人脸识别等领域。该图像采集装置10可以为智能手机、相机、智能门锁等设备。请继续参阅图1，本实施例提供的图像采集装置10，包括结构光发射模组100、传感器模组200及图像处理模组300。结构光发射模组100用于发射结构光。所述结构光照射在所述待测物400，经待测物400反射，传感器模组200用于接收待测物400反射回的结构光，根据该反射回的结构光生成结构光图像。传感器模组200可例如为电荷耦合元件(ChargeCoupledDevice，CCD)或互补金属氧化物半导体(ComplementaryMetal-OxideSemiconductor，CMOS)。图像处理模组300与传感器模组200电连接，用于接收所述结构光图像，并根据所述结构光图像，计算得到待测物400的位置信息和深度信息，从而得到待测物400的三维立体图像。应当理解，根据待测物400的表面形态，待测物400所反射的结构光相较于从结构光发射模组100发射出的结构光发生了变形，图像处理模组300可根据结构光图案的变形程度来计算得到待测物400的位置信息和深度信息，从而还原待测物400的三维立体图像。请一并参阅图2～图4，本实施例提供的结构光发射模组100，包括发光元件110、光调制器120、镜头130、电路板140、控制器150及壳体160，电路板140与壳体160围合形成一收容空间161，发光元件110、光调制器120设置于电路板140上且位于收容空间161中，控制器150设置于电路板140上且位于收容空间161之外。壳体160开设有一出光口162，镜头130位于出光口162上，结构光发射模组100产生的结构光从镜头130射出。请参阅图4，发光元件110用于发射光源光。发光元件110可为红外激光二极管芯片(包括多个红外激光二极管)或红外发光二极管(包括多个红外发光二极管)。本实施例中，红外激光二极管为垂直腔面发射激光器。垂直腔面发射激光器所需的驱动电压和电流较小，功耗较低；可调变频率高，可达数GHz；与半导体制造工艺兼容，适合大规模集成制造。此外，垂直腔面发射激光器的发光波长随温度的变化量大约只有0.07nm/℃，故使用垂直腔面发射激光器有利于降低温度对激光器的发光波长的影响来提高结构光投射的准确率。控制器150与发光元件110电连接，用于控制发光元件110发光或关闭。请继续参阅图4，本实施例中，光调制器120为数字微镜器件(DigitalMicromirrorDevice，DMD)。具体地，请参阅图5，光调制器120包括间隔排布的多个微反射镜121，每个微反射镜121对应结构光的图案的一个像素122，用于对所述光源光选择性投射到镜头130中。微反射镜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种结构光发射模组，其特征在于，用于发射结构光至待测物；所述结构光发射模组包括：/n发光元件，用于发射光源光；/n光调制器，设置于所述光源光的出射路径上，用于对所述光源光进行调制得到结构光并将所述结构光出射；/n镜头，所述结构光从所述镜头出射；/n镜头控制组件，用于根据所述结构光发射模组的当前运动信息驱动所述镜头同步位移，以使得所述结构光出射至所述待测物的预定位置；以及/n控制器，所述控制器分别与所述发光元件及所述光调制器电连接，用于控制所述发光元件发射光源光并控制所述光调制器调制所述光源光。/n

【技术特征摘要】
1.一种结构光发射模组，其特征在于，用于发射结构光至待测物；所述结构光发射模组包括：
发光元件，用于发射光源光；
光调制器，设置于所述光源光的出射路径上，用于对所述光源光进行调制得到结构光并将所述结构光出射；
镜头，所述结构光从所述镜头出射；
镜头控制组件，用于根据所述结构光发射模组的当前运动信息驱动所述镜头同步位移，以使得所述结构光出射至所述待测物的预定位置；以及
控制器，所述控制器分别与所述发光元件及所述光调制器电连接，用于控制所述发光元件发射光源光并控制所述光调制器调制所述光源光。


2.如权利要求1所述的结构光发射模组，其特征在于，所述镜头控制模组包括：
运动检测单元，用于检测所述结构光发射装置的当前运动信息；以及
驱动单元；
所述运动检测单元及所述驱动单元与所述控制器电连接，所述控制器用于根据所述运动信息输出控制信号，所述驱动单元用于根据所述控制信号控制所述镜头进行同步位移，以使得所述结构光出射至所述待测物的预定位置。


3.如权利要求2所述的结构光发射模组，其特征在于，所述运动信息至少包括运动方向及运动距离。


4.如权利要求3所述的结构光发射模组，其特征在于，所述驱动单元为音圈马达，所述控制信号为电流信号。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄俊耀，林政安，
申请(专利权)人：三赢科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44