[發(fā)明專利]一種結(jié)構(gòu)光投影模組和深度相機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810244960.0
• 申請日: 2018-03-23
• 公開（公告）號: CN108594453B
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許星
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳奧比中光科技有限公司
• 主分類號: G02B27/42
• 分類號: G02B27/42
• 代理公司: 44223 深圳新創(chuàng)友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 程丹

本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)光投影模組及深度相機，結(jié)構(gòu)光投影模組包括：光源陣列，可獨立控制的第一子光源陣列與第二子光源陣列，第一/二子光源陣列包括以第一/二二維圖案形式排列的多個子光源，用于發(fā)射與第一/二二維圖案相對應(yīng)的第一/二子陣列光束；透鏡，接收并匯聚第一和/或二子陣列光束；衍射光學(xué)元件，接收經(jīng)透鏡匯聚后出射的第一和/或第二子陣列光束，投射出與第一和/或第二子陣列光束對應(yīng)的第一和/或第二次結(jié)構(gòu)光斑點圖案化光束；次結(jié)構(gòu)光斑點圖案由多個子光源產(chǎn)生的多個子斑點圖案平鋪排列而成。該方案既保證了結(jié)構(gòu)光圖案的不相關(guān)度與密度均勻分布，還可以產(chǎn)生投影區(qū)域和密度不同的結(jié)構(gòu)光斑點圖案，應(yīng)用更廣泛。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種結(jié)構(gòu)光投影模組和深度相機。

背景技術(shù)

3D成像技術(shù)是新一代人機交互技術(shù)的核心，隨著移動終端設(shè)備對3D成像技術(shù)的硬性需求，深度相機將會被廣泛應(yīng)用于移動終端設(shè)備中，這也使得深度相機正朝著低功耗、高性能、小體積的方向發(fā)展。

結(jié)構(gòu)光投影模組是基于結(jié)構(gòu)光技術(shù)的深度相機中的核心設(shè)備，其主要利用光源發(fā)射出光束并經(jīng)由光學(xué)元件調(diào)制后向外發(fā)射出結(jié)構(gòu)光圖案，結(jié)構(gòu)光投影模組的大小、耗能以及性能決定了深度相機的體積、功耗以及性能。結(jié)構(gòu)光斑點(散斑)圖案是目前應(yīng)用比較廣泛和成熟的投影方案，其原理主要是利用激光光源、透鏡以及衍射光學(xué)元件(DOE)，其中DOE可以將入射的光束進行分束以產(chǎn)生特定分布的斑點圖案化光束向外發(fā)射。

結(jié)構(gòu)光斑點圖案的強度、分布形式等因素會影響到深度圖像的計算精度以及視場角。強度越高會提高圖案的對比度從而提高計算精度，然而衍射光學(xué)元件的零級衍射問題要求強度不能過高以避免發(fā)生激光安全問題，專利文獻CN2008801199119中提出了利用雙片DOE來解決零級衍射問題。激光斑點圖案的分布形式，比如密度分布、不相關(guān)度(隨機性)等也會影響到計算精度。另外，人們也期望以更少的功耗來實現(xiàn)更大視野的投影，比如采用數(shù)量較少的光源來產(chǎn)生盡可能大的投影區(qū)域結(jié)構(gòu)光圖案。

然而，目前的方案中難以在結(jié)構(gòu)光投影模組的功耗、投影圖案的密度分布、不相關(guān)度等關(guān)鍵指標(biāo)上實現(xiàn)較好的統(tǒng)一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，為解決以上問題中的一個或多個，提供一種結(jié)構(gòu)光投影模組和具有該結(jié)構(gòu)光投影模組的深度相機。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種結(jié)構(gòu)光投影模組，包括：光源陣列，包括可獨立控制的第一子光源陣列與第二子光源陣列，所述第一/二子光源陣列包括以第一/二二維圖案形式排列的多個子光源，用于發(fā)射與所述第一/二二維圖案相對應(yīng)的第一/二子陣列光束；透鏡，接收并匯聚所述第一和/或二子陣列光束；衍射光學(xué)元件，接收經(jīng)所述透鏡匯聚后出射的所述第一和/或第二子陣列光束，并投射出與所述第一和/或第二子陣列光束對應(yīng)的第一和/或第二次結(jié)構(gòu)光斑點圖案化光束；其中，所述次結(jié)構(gòu)光斑點圖案由所述多個子光源中的部分子光源產(chǎn)生的多個子斑點圖案平鋪排列而成，所述子斑點圖案由單個所述子光源經(jīng)衍射光學(xué)元件衍射后形成的不同衍射級數(shù)的斑點組成。

在一些實施例中，所述平鋪排列包括鄰接排列；在另一些實施例中，所述平鋪排列包括間隙排列。

在一些實施例中，所述子斑點圖案的邊緣為非直線且相互耦合。

在一些實施例中，所述二維圖案為規(guī)則排列圖案；所述子斑點圖案中斑點排列形式為不規(guī)則排列。

在一些實施例中，所述光源陣列還包括襯底，所述多個子光源被配置在所述襯底上；所述子光源為垂直腔面激光發(fā)射器。

在一些實施例中，所述第一次結(jié)構(gòu)光斑點圖案與所述第二次結(jié)構(gòu)光斑點圖案之間有交錯重疊區(qū)域，當(dāng)所述第一子光源陣列與所述第二子光源陣列同時打開時，所述結(jié)構(gòu)光投影模組投射由所述第一次結(jié)構(gòu)光斑點圖案與所述第二次結(jié)構(gòu)光斑點圖案重疊而成的結(jié)構(gòu)光斑點圖案，所述結(jié)構(gòu)光斑點圖案的密度大于所述第一次結(jié)構(gòu)光斑點圖案與所述第二結(jié)構(gòu)光斑點圖案。