一种线光束发射模组、深度相机及深度相机的控制方法技术

本申请提供了一种线光束发射模组，包括：光源阵列、掩膜和准直透镜；所述掩膜设在所述光源阵列与所述准直透镜之间，所述光源阵列用于发射多个斑点光束，所述多个斑点光束经过所述掩膜调制形成线状光束；所述线状光束经过所述准直透镜准直后投射到目标区域中形成线状光场。通过本申请方案的实施，可以有效的降低多路效应对深度信息采集的影响，从而提高了深度信息的采集精确度。度信息的采集精确度。度信息的采集精确度。

【技术实现步骤摘要】
一种线光束发射模组、深度相机及深度相机的控制方法


[0001]本专利技术属于深度相机
，尤其涉及一种线光束发射模组、深度相机及深度相机的控制方法。

技术介绍

[0002]随着社会的发展，人们越来越追求智能化的生活，智能家居于生活中无处不在。比较常见的是扫地机器人，可以自动清扫垃圾，并且具有避障功能。
[0003]机器人中会使用到很多传感器，需要多个传感器来实现导航和避障功能。常见的是单线激光雷达来测量周边环境和辅助机器人实现导航；双目、结构光、iTOF(indirect Time
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Flight，间接光飞行时间)等3D传感器进行近距深度测量和辅助机器人实现近距的避障功能。因此，当扫地机器人需要进行导航、避障等多项感知功能时，需要安装多个传感器，增加了成本高。
[0004]其中，低成本传感器以机械式激光雷达为主，但是，机械式激光雷达的可靠性与抗震动撞击能力低、尺寸大、以及扫描速度慢。特别是在扫地机器人上，需要在结构上给其避空处理，以及安装在扫地机的顶部增加扫地机高度，从而让扫地机更难进入空间高度较小的位置进行清扫。又因为机器人经常碰撞到其他物体，所以一般需要在结构或者其他方面增加抗震动和碰撞设计，增加了结构复杂度的同时也增加了成本。
[0005]而视觉传感器中也存在诸多问题，现有的基于iTOF技术的深度相机，主要使用泛光发射模组和面阵图像传感器，使得深度相机可以获得更高的有效空间分辨率，但是发射泛光光束进行深度探测会产生多路径效应，在墙角等粗糙表面的地方对深度测量精度有较大影响，而且，面阵图像传感器相对而言功耗较高。特别是应用到扫地机器人中，对于以电池作为动力的机器人，对机器人的功耗产生较大影响。基于主动双目结构光技术的深度相机由于有两个接收模组和一个发射模组，成本相对较高，基于被动双目技术的对白墙、地面等纹理信息较少的场景和暗环境下，不能较好的得到深度信息。
[0006]如何有效解决这些问题是当前关注的重点。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供一种
[0008]线光束发射模组、深度相机及深度相机的控制方法，至少能够解决相关技术中深度相机信息采集准确率低的问题。
[0009]本申请实施例第一方面提供了一种线光束发射模组，包括：光源阵列、掩膜和准直透镜；掩膜设在光源阵列与准直透镜之间，光源阵列用于发射多个斑点光束，多个斑点光束经过掩膜调制形成线状光束；线状光束经过准直透镜准直后投射到目标区域中形成线状光场。
[0010]在一些实施例中，掩膜包括透光区域和非透光区域，透光区域包括多个线透光区域。在一些实施例中，光源阵列包括多个列光源，每个列光源包括多个光源，列光源与线透
光区域一一对应。
[0011]本申请实施例第二方面提供了一种深度相机，包括：线光束发射模组、iTOF图像传感器、驱动单元、电路板以及控制与处理电路；线光束发射模组和iTOF图像传感器安装在电路板上；控制与处理电路用于控制驱动单元驱动线光束发射模组向目标区域发射线状光束；iTOF图像传感器用于采集目标物体反射回的线状光束并生成电信号；控制与处理电路对电信号进行处理计算得到目标物体的深度信息。
[0012]在一些实施例中，控制与处理电路还用于控制驱动单元驱动线光束发射模组执行线扫描发射模式。
[0013]在一些实施例中，深度相机还包括面光束发射模组，用于朝向目标区域发射面光束。深度相机还包括分时控制单元，分时控制单元用于控制线光束发射模组或面光束发射模组开启。控制与处理电路根据工作模式生成激活信号同步到iTOF图像传感器和分时控制单元；分时控制单元根据激活信号调控线光束发射模组或面光束发射模组启动；iTOF图像传感器输出启动信号到驱动单元；驱动单元输出激光驱动电流用于驱动线光束发射模组或面光束发射模组发射光信号。其中，工作模式包括线扫描探测模式和面光束探测模式。
[0014]本申请实施例第三方面提供了一种应用于深度相机的深度测量方法，其特征在于，所述方法包括：根据工作模式启动线光束发射模组向目标区域投射线状光束，或启动面光束发射模组向目标区域发射面光束；接收被目标反射回的线状光束或面光束并生成电信号；接收电信号并进行处理计算出目标对应的深度信息。
[0015]由上可见，根据本申请方案所提供的一种线光束发射模组、深度相机、深度相机的深度测量方法，通过光源阵列发射多个斑点光束，多个斑点光束经过掩膜调制形成线状光束，再经过准直透镜准直后投射到目标区域中形成线状光场，在接收模组进行光源接收时，可以有效的降低多路效应对深度信息采集的影响，从而提高了深度信息的探测精确度。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1为本申请实施例提供的深度相机的结构示意图；
[0018]图2为本申请实施例提供的线光束发射模组的结构示意图；
[0019]图3为本申请实施例提供的线阵区域与列光源的关系图；
[0020]图4为本申请实施例提供的深度相机的线状光束的效果图；
[0021]图5为本申请实施例提供的深度相机的框架示意图；
[0022]图6为本申请实施例提供的深度相机的另一结构示意图。
具体实施方式
[0023]为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，而非全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人
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。
[0024]图1是根据本专利技术一个实施例的深度相机的结构示意图。深度相机10包括发射器11、采集器12以及连接于发射器与采集器的控制与处理电路13。其中，发射器11用于向目标物体连续发射时序上振幅被调制的发射光束，至少部分发射光束经过目标点反射形成反射光束，反射光束中的至少部分光束被采集器12接收并生成电信号，控制与处理电路13同步发射器11与采集器12的触发信号，并接收电信号进行处理计算出反射光束相对发射光束的飞行时间，进一步根据飞行时间计算出目标的深度信息。
[0025]发射器11包括光源111、发射光学元件112以及驱动器113等。光源111可以是发光二极管(LED)、边发射激光器(EEL)、垂直腔面发射激光器(VCSEL)等单个光源，也可以是在单块半导体基底上生成多个VCSEL光源以形成的VCSEL阵列光源芯片。其中，光源111可以在驱动器113(其可以进一步被控制和处理电路13控制)的控制下以一定的时序振幅被调制向外发射光束，比如在一个实施例中，光源111在控制下以一定的频率发射脉冲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种线光束发射模组，其特征在于，包括：光源阵列、掩膜和准直透镜；所述掩膜设在所述光源阵列与所述准直透镜之间；所述光源阵列用于发射多个斑点光束，所述多个斑点光束经过所述掩膜调制形成线状光束；所述线状光束经过所述准直透镜准直后投射到目标区域中形成线状光场。2.根据权利要求1所述的线光束发射模组，其特征在于，所述掩膜包括透光区域和非透光区域，所述透光区域包括多个线透光区域。3.根据权利要求2所述的线光束发射模组，其特征在于，所述光源阵列包括多个列光源，每个所述列光源包括多个光源，所述列光源与所述线透光区域一一对应。4.一种深度相机，其特征在于，包括：如权利要求1
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3任一项所述的线光束发射模组、iTOF图像传感器、驱动单元、电路板以及控制与处理电路；所述线光束发射模组和所述iTOF图像传感器安装在所述电路板上；所述控制与处理电路用于控制所述驱动单元驱动所述线光束发射模组向目标区域发射线状光束；所述iTOF图像传感器用于采集目标物体反射回的所述线状光束并生成电信号；所述控制与处理电路对所述电信号进行处理计算得到目标物体的深度信息。5.根据权利要求4所述的深度相机，其特征在于，所述控制与处理电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑德金，
申请(专利权)人：奥比中光科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：