【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及三维成像，尤其涉及一种图案编码投射器及其组装工艺。
技术介绍
1、随着科技和工业的发展，二维成像在一些应用场景的局限性使得三维成像的需求越来越大，而三维成像技术的不断突破和迭代，也让其大规模产业化应用成为可能。目前主流的三维成像技术包括3d结构光成像和飞行时间法成像等，其中3d结构光成像技术以其适应性强、防伪性强、精度高等优点广泛应用于三维成像领域，其最关键的模块之一就是3d结构光投射器。主流的3d结构光投射器包括散斑结构光和图案编码结构光，其中图案编码结构光因其结构图案密度高、远距离测量精度高等优点被广泛应用于远距离场景。
2、现有典型的图案编码投射器如图1所示，包括发光光源101、准直镜102、掩膜版103和投射物镜104。发光光源101发出具有一定发散角度的光，经过准直镜102后被准直为不同角度的平行光，部分平行光穿过掩膜版103，投射出与掩膜版103图案一致的高密度高清晰度的光斑图，再经过投射物镜104投射出光斑图。该图案编码投射器将光斑图向空间区域投射，接收模组中相机接收空间区域的反射光成像，采集得到带有结构特征的光斑图，利用光斑图中像素匹配点在不同距离下的位置偏差量，基于三角测量原理计算得到目标物体的深度信息。其中，由于掩膜版103上刻有高密度的编码图案，编码图案分为透光区域和不透光区域，经过掩膜版103不透光区域的光束被掩膜版103表面反射后会被投射器外壳结构吸收掉，导致最终从投射物镜104出射的有效光束较少，光源能量利用率较低，投射器功耗较大。
3、通过在光源101和掩膜版1
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种图案编码投射器及其组装工艺，使图案编码投射器能够在镜筒为半封闭结构时，实现镜筒内的反射率高、均匀性高、平整性高的反射状态，从而提高图案编码投射器的光源能量利用率和出射能量分布均匀性。
2、为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种图案编码投射器，包括依次设置的电路板、光源、镜筒、掩膜版和投影物镜，所述镜筒为半封闭结构，所述镜筒的底端设置所述电路板，所述光源设置在所述电路板上，所述镜筒的顶端具有光线出口，所述掩膜版盖设于所述光线出口处，所述投影物镜位于所述掩膜版的出射方向上；
4、所述图案编码投射器还包括设于所述镜筒内的反射部件，所述反射部件位于所述电路板和所述掩膜版之间，所述反射部件包括多个基体，多个所述基体与所述镜筒的多个内壁面一一对应设置，绕所述镜筒的内壁面的周向方向的多个所述基体中，一个所述基体的工作面顺次与下一个所述基体的端面相抵接并围合形成空腔，所述空腔与所述光线出口连通设置，所述基体背离所述空腔的一侧与所述镜筒的内壁面贴合设置，所述基体的所述工作面朝向所述空腔，且所述工作面设有反射层，所述反射层为金属反射层、透光介质反射层或棱镜反射层中的任意一种。
5、可选地，所述透光介质反射层包括沿所述基体的厚度方向设置的第一透光介质层和第二透光介质层，所述第一透光介质层朝向所述空腔设置，所述第一透光介质层的折射率小于所述第二透光介质层的折射率，所述第一透光介质层的折射率和所述第二透光介质层的折射率均大于空气折射率。
6、可选地，当所述透光介质反射层设有多个时，所述第一透光介质层和所述第二透光介质层沿所述基体的厚度方向交替设置。
7、可选地，当光线透射到所述第一透光介质层时能够形成第一反射光线并反射回所述空腔，所述光线具有第一光程；当所述光线透射到所述第二透光介质层时能够形成第二反射光线并反射回所述空腔，所述光线具有第二光程，所述第一光程和所述第二光程具有光程差，所述光程差为所述光源的波长的整数倍。
8、可选地，所述棱镜反射层包括多个三角棱镜层和多个凹透镜层，多个所述三角棱镜层和多个所述凹透镜层沿所述基体的表面交替且间隔均匀设置。
9、本专利技术还提供一种图案编码投射器的组装工艺，根据所述图案编码投射器，所述图案编码投射器的组装工艺包括如下步骤：
10、s1，根据镜筒的内壁面的结构准备反射部件的多个基体；
11、准备治具盖子；
12、s2，在所述镜筒的内壁面上点胶；
13、s3，将所述治具盖子从所述镜筒的顶端插入所述镜筒，将多个所述基体依次放入所述镜筒内，或者，将多个所述基体进行预组装后放入所述镜筒内；所述基体的顶端通过所述治具盖子控制位置，所述基体与所述镜筒的内壁面粘接；绕所述镜筒的内壁面周向的多个所述基体中，一个所述基体的工作面顺次和下一个所述基体的端面相抵以围合成空腔；
14、s4，取出所述治具盖子并对胶水进行固化。
15、可选地，步骤s3中在将多个所述基体放入所述镜筒前还包括对所述基体背离工作面的一侧进行防爆处理的步骤。
16、可选地，当多个所述基体进行预组装后放入所述镜筒内时，所述治具盖子的一侧设有第一凸台，所述第一凸台能够插入光线出口内以限制所述基体的顶端插入位置；当多个所述基体依次放入所述镜筒内时，所述第一凸台上还设有第三凸台,所述第三凸台凸出所述光线出口的下方设置以控制所述基体的插入位置。
17、可选地，步骤s3中多个所述基体预组装在治具本体上时，所述治具本体与所述镜筒的内壁面形状相同，多个所述基体围合在所述治具本体的外周面上并通过美纹胶预固定在所述治具本体上，在每个基体端面以及相邻两个所述基体缝隙点胶固定；或，
18、多个所述基体吸附在所述治具本体的外周面上以预固定；
19、所述治具本体的顶端设有第二凸台，当所述治具本体插入所述镜筒内时，所述第二凸台能够与所述第一凸台相抵以限位。
20、可选地，步骤s2中在所述镜筒的内壁面上点胶之前还包括在所述镜筒的内壁开设多个轴向凹槽的步骤，然后在所述轴向凹槽内点胶。
21、本专利技术的有益效果：
22、本专利技术的图案编码投射器，在镜筒内设置反射部件，反射部件包括基体，基体的工作面设有金属反射层、透光介质反射层或棱镜反射层，将反射部件与镜筒进行组装，可以得到具有反射率高、均匀性高、平整性高的反射状态的镜筒，从而提高图案编码投射器的光源能量利用率和出射能量分布均匀性。与现有技术相比，将金属反射层、透光介质反射层或棱镜反射层设置在基体的工作面上之后组装于镜筒，省去了对半封闭式镜筒进行内壁处理和镀膜的工艺，更易于加工和制作，成本低。
23、本专利技术的图案编码投射器的组装工艺，根据镜筒的内壁面的结构特点提供本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.图案编码投射器，包括依次设置的电路板(1)、光源(2)、镜筒(3)、掩膜版(4)和投影物镜(5)，所述镜筒(3)为半封闭结构，所述镜筒(3)的底端设置所述电路板(1)，所述光源(2)设置在所述电路板(1)上，所述镜筒(3)的顶端具有光线出口(31)，所述掩膜版(4)盖设于所述光线出口(31)处，所述投影物镜(5)位于所述掩膜版(4)的出射方向上；其特征在于，所述图案编码投射器还包括设于所述镜筒(3)内的反射部件(6)，所述反射部件(6)位于所述电路板(1)和所述掩膜版(4)之间，所述反射部件(6)包括多个基体(61)，多个所述基体(61)与所述镜筒(3)的多个内壁面一一对应设置，绕所述镜筒(3)的内壁面的周向方向的多个所述基体(61)中，一个所述基体(61)的工作面顺次与下一个所述基体(61)的端面(611)相抵接并围合形成空腔(63)，所述空腔(63)与所述光线出口(31)连通设置，所述基体(61)背离所述空腔(63)的一侧与所述镜筒(3)的内壁面贴合设置，所述基体(61)的所述工作面朝向所述空腔(63)，且所述工作面设有反射层(62)，反射层(62)为金属反射层、透光介质
2.根据权利要求1所述的图案编码投射器，其特征在于，所述透光介质反射层包括沿所述基体(61)的厚度方向设置的第一透光介质层(621)和第二透光介质层(622)，所述第一透光介质层(621)朝向所述空腔(63)设置，所述第一透光介质层(621)的折射率小于所述第二透光介质层(622)的折射率，所述第一透光介质层(621)的折射率和所述第二透光介质层(622)的折射率均大于空气折射率。
3.根据权利要求2所述的图案编码投射器，其特征在于，当所述透光介质反射层设有多个时，所述第一透光介质层(621)和所述第二透光介质层(622)沿所述基体(61)的厚度方向交替设置。
4.根据权利要求2所述的图案编码投射器，其特征在于，当光线透射到所述第一透光介质层(621)时能够形成第一反射光线并反射回所述空腔(63)，所述光线具有第一光程；当所述光线透射到所述第二透光介质层(622)时能够形成第二反射光线并反射回所述空腔(63)，所述光线具有第二光程，所述第一光程和所述第二光程具有光程差，所述光程差为所述光源(2)的波长的整数倍。
5.根据权利要求1所述的图案编码投射器，其特征在于，所述棱镜反射层包括多个三角棱镜层(623)和多个凹透镜层(624)，多个所述三角棱镜层(623)和多个所述凹透镜层(624)沿所述基体(61)的表面交替且间隔均匀设置。
6.图案编码投射器的组装工艺，其特征在于，根据权利要求1-5任一项所述的图案编码投射器，所述图案编码投射器的组装工艺包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的图案编码投射器的组装工艺，其特征在于，步骤S3中在将多个所述基体(61)放入所述镜筒(3)前还包括对所述基体(61)背离工作面的一侧进行防爆处理的步骤。
8.根据权利要求6所述的图案编码投射器的组装工艺，其特征在于，当多个所述基体(61)进行预组装后放入所述镜筒(3)内时，所述治具盖子(7)的一侧设有第一凸台(71)，所述第一凸台(71)的外径等于所述镜筒(3)的内径，所述第一凸台(71)能够从所述镜筒(3)的顶端插入以限制所述基体(61)的顶端插入位置；当多个所述基体(61)依次放入所述镜筒(3)内时，所述第一凸台(71)上还设有第三凸台(72),所述第三凸台(72)凸出所述镜筒(3)内光线出口(31)的下方设置以控制所述基体(61)的插入位置。
9.根据权利要求8所述的图案编码投射器的组装工艺，其特征在于，步骤S3中多个所述基体(61)预组装在治具本体(8)上时，所述治具本体(8)与所述镜筒(3)的内壁面形状相同，多个所述基体(61)围合在所述治具本体(8)的外周面上并通过美纹胶预固定在所述治具本体(8)上，在每个基体(61)的端面(611)以及相邻两个所述基体(61)缝隙点胶固定；或，
10.根据权利要求6所述的图案编码投射器的组装工艺，其特征在于，步骤S2中在所述镜筒(3)的内壁面上点胶之前还包括在所述镜筒(3)的内壁开设多个轴向凹槽(32)的步骤，然后在所述轴向凹槽(32)内点胶。
...【技术特征摘要】
1.图案编码投射器，包括依次设置的电路板(1)、光源(2)、镜筒(3)、掩膜版(4)和投影物镜(5)，所述镜筒(3)为半封闭结构，所述镜筒(3)的底端设置所述电路板(1)，所述光源(2)设置在所述电路板(1)上，所述镜筒(3)的顶端具有光线出口(31)，所述掩膜版(4)盖设于所述光线出口(31)处，所述投影物镜(5)位于所述掩膜版(4)的出射方向上；其特征在于，所述图案编码投射器还包括设于所述镜筒(3)内的反射部件(6)，所述反射部件(6)位于所述电路板(1)和所述掩膜版(4)之间，所述反射部件(6)包括多个基体(61)，多个所述基体(61)与所述镜筒(3)的多个内壁面一一对应设置，绕所述镜筒(3)的内壁面的周向方向的多个所述基体(61)中，一个所述基体(61)的工作面顺次与下一个所述基体(61)的端面(611)相抵接并围合形成空腔(63)，所述空腔(63)与所述光线出口(31)连通设置，所述基体(61)背离所述空腔(63)的一侧与所述镜筒(3)的内壁面贴合设置，所述基体(61)的所述工作面朝向所述空腔(63)，且所述工作面设有反射层(62)，反射层(62)为金属反射层、透光介质反射层或棱镜反射层中的任意一种。
2.根据权利要求1所述的图案编码投射器，其特征在于，所述透光介质反射层包括沿所述基体(61)的厚度方向设置的第一透光介质层(621)和第二透光介质层(622)，所述第一透光介质层(621)朝向所述空腔(63)设置，所述第一透光介质层(621)的折射率小于所述第二透光介质层(622)的折射率，所述第一透光介质层(621)的折射率和所述第二透光介质层(622)的折射率均大于空气折射率。
3.根据权利要求2所述的图案编码投射器，其特征在于，当所述透光介质反射层设有多个时，所述第一透光介质层(621)和所述第二透光介质层(622)沿所述基体(61)的厚度方向交替设置。
4.根据权利要求2所述的图案编码投射器，其特征在于，当光线透射到所述第一透光介质层(621)时能够形成第一反射光线并反射回所述空腔(63)，所述光线具有第一光程；当所述光线透射到所述第二透光介质...
【专利技术属性】
技术研发人员：李安，张思曼，陈驰，张莉萍，鲁亚东，
申请(专利权)人：深圳市安思疆科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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