[發(fā)明專利]一種結(jié)構(gòu)光投影儀

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810645586.5
• 申請(qǐng)日: 2018-06-21
• 公開（公告）號(hào): CN108646429B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂方璐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市光鑒科技有限公司
• 主分類號(hào): G02B27/42
• 分類號(hào): G02B27/42
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 羅滿

本發(fā)明涉及一種結(jié)構(gòu)光投影儀，其包括隨機(jī)點(diǎn)陣光源和設(shè)于隨機(jī)點(diǎn)陣光源的出光側(cè)的多個(gè)光柵透鏡，各光柵透鏡與隨機(jī)點(diǎn)陣光源的各出光點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)；光柵透鏡包括襯底和多個(gè)間隔設(shè)于襯底的表面的光柵條，光柵條的折射率大于襯底的折射率，其中，光柵條可以是直條狀結(jié)構(gòu)也可以是環(huán)狀結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)光投影儀便于組裝過程中實(shí)現(xiàn)透鏡對(duì)準(zhǔn)，同時(shí)易于實(shí)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)的微型化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及深度傳感設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種結(jié)構(gòu)光投影儀。

背景技術(shù)

近年來，隨著消費(fèi)電子產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，具有深度傳感功能的3D攝像頭日漸受到消費(fèi)電子界的重視。目前比較成熟的深度測(cè)量方法是結(jié)構(gòu)光方案，即將特定的結(jié)構(gòu)光圖案投影在物體上，然后通過圖案的形變或位移計(jì)算物體不同位置的深度。

一種比較常見的結(jié)構(gòu)光圖案是隨機(jī)點(diǎn)陣，隨機(jī)點(diǎn)陣的光點(diǎn)密度決定了生成深度圖的分辨率，因而每個(gè)光點(diǎn)的大小越小，光點(diǎn)的密度就可以越大，生成深度圖的分辨率就越高。為了得到高分辨率的深度圖，一般須要在產(chǎn)生的隨機(jī)點(diǎn)陣后面放置一系列微型透鏡對(duì)每個(gè)光點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)直，使得其光點(diǎn)大小更小。傳統(tǒng)微型透鏡由具有一定曲面形狀的玻璃材料制成，但是，這種微型透鏡的對(duì)準(zhǔn)非常具有挑戰(zhàn)性，成本也非常高。另外，復(fù)雜微型透鏡的放置也使得結(jié)構(gòu)光投影儀的微型化非常困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)光投影儀，便于組裝過程中實(shí)現(xiàn)透鏡對(duì)準(zhǔn)，同時(shí)易于實(shí)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)的微型化。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)光投影儀，其包括隨機(jī)點(diǎn)陣光源和設(shè)于所述隨機(jī)點(diǎn)陣光源的出光側(cè)的多個(gè)光柵透鏡，各所述光柵透鏡與所述隨機(jī)點(diǎn)陣光源的各出光點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)；所述光柵透鏡包括襯底和多個(gè)間隔設(shè)于所述襯底的表面的光柵條，所述光柵條的折射率大于所述襯底的折射率；

所述光柵條為直條狀結(jié)構(gòu)時(shí)，各所述光柵條的位置及相位均滿足公式(Ⅰ)：

其中，x是所述光柵條的位置，f是焦距，λ是波長(zhǎng)，φ(x)是所述光柵條的相位，φ_max是所述光柵條的最大相位變化；

所述光柵條為環(huán)狀結(jié)構(gòu)時(shí)，各所述光柵條的位置及相位均滿足公式(Ⅱ)：

其中，r是所述光柵條的半徑，φ(r)是所述光柵條的相位，φ_max是所述光柵條的最大相位變化，r_max是所述光柵條的最大半徑。

本實(shí)施例中的光柵透鏡可通過常用的光刻技術(shù)制成，制作簡(jiǎn)單、成本低。具體的，由于隨機(jī)點(diǎn)陣光源內(nèi)部具有光刻結(jié)構(gòu)，其與出光點(diǎn)的位置相對(duì)應(yīng)，組裝時(shí)，將光柵透鏡的光刻標(biāo)記與隨機(jī)點(diǎn)陣光源的光刻結(jié)構(gòu)對(duì)準(zhǔn)，即可完成對(duì)準(zhǔn)操作，操作較為簡(jiǎn)單。同時(shí)，光柵透鏡的厚度相對(duì)較小，易于單片集成于隨機(jī)點(diǎn)陣光源，從而使得該結(jié)構(gòu)光投影儀的整體結(jié)構(gòu)更易于小型化、集成化。

可選地，所述光柵條為直條狀結(jié)構(gòu)時(shí)，各所述光柵條的位置及相位均滿足公式(Ⅲ)：

其中，x、y是所述光柵條的位置且x所在方向與y所在方向垂直，f是焦距，λ是波長(zhǎng)，φ(x，y)是所述光柵條的相位，φ_max是所述光柵條的最大相位變化。

可選地，所述襯底相對(duì)的兩側(cè)端面分別設(shè)有一層所述光柵條，且兩層所述光柵條的焦距之和與所述襯底的厚度相同。

可選地，所述隨機(jī)點(diǎn)陣光源包括激光器和衍射光學(xué)器件；或所述隨機(jī)點(diǎn)陣光源為多個(gè)隨機(jī)分布的激光器。

可選地，所述光柵條的折射率和所述襯底的折射率的差值不小于1。

可選地，所述光柵條的材質(zhì)為硅，所述襯底的材質(zhì)為二氧化硅或氮化硅。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所提供一種結(jié)構(gòu)光投影儀的結(jié)構(gòu)示意圖；