[實(shí)用新型]光投射模組以及具有其的圖像采集系統(tǒng)和三維傳感系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201821792902.3
• 申請(qǐng)日: 2018-11-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN209570754U
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-11-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 苑京立;朱慶峰;田克漢;尹曉東;張國(guó)偉;蔣超;楊興朋
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京馭光科技發(fā)展有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G02B27/42
• 分類(lèi)號(hào): G02B27/42;G01B11/25
• 代理公司: 北京志霖律師事務(wù)所 11575
• 代理人: 吳艷

本申請(qǐng)公開(kāi)了一種光投射模組以及包括其的圖像采集系統(tǒng)和三維傳感系統(tǒng)，其中光投射模組包括光源和光學(xué)器件，其中，所述光學(xué)器件接收來(lái)自所述光源的光，并形成彼此疊加的結(jié)構(gòu)光光場(chǎng)和泛光照明光場(chǎng)。同時(shí)具備結(jié)構(gòu)光圖案投射和泛光照明能力的光投射模組，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)光光場(chǎng)和均勻背景照明光場(chǎng)，投射光場(chǎng)圖案、功率和對(duì)比度可控，有利于系統(tǒng)的集成化、小型化和降低成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型總體上涉及三維傳感技術(shù)，具體地涉及可應(yīng)用于三維傳感的光投射模組、具有該模組的圖像采集系統(tǒng)和三維傳感系統(tǒng)。

背景技術(shù)

結(jié)構(gòu)光三維傳感技術(shù)在消費(fèi)電子、機(jī)器人、物流、工業(yè)檢測(cè)等領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。傳統(tǒng)三維傳感技術(shù)中分開(kāi)使用結(jié)構(gòu)光光場(chǎng)和泛光照明光場(chǎng)，分別在兩種光場(chǎng)下進(jìn)行圖像采集，并基于由此獲得的不同圖像來(lái)進(jìn)行信息處理。

此外，現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)光投射模組和泛光照明投射模組各自采用不同的光源和光學(xué)器件，形成為分立的部件，在三維傳感技術(shù)的應(yīng)用中二者組合使用，造成系統(tǒng)集成度低、體積大、成本高等問(wèn)題。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種光投射模組以及具有該光投射模組的圖像采集系統(tǒng)和三維傳感系統(tǒng)，其中集成了結(jié)構(gòu)光投射功能和泛光照明光場(chǎng)投射功能，提高了系統(tǒng)集成度，有利于結(jié)構(gòu)小型化，降低成本。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供一種光投射模組，其包括光源和光學(xué)器件，其中，所述光學(xué)器件接收來(lái)自所述光源的光，并形成彼此疊加的結(jié)構(gòu)光光場(chǎng)和泛光照明光場(chǎng)。

有利地，所述泛光照明光場(chǎng)與所述結(jié)構(gòu)光光場(chǎng)的亮度比在1:3～1:50的范圍內(nèi)，優(yōu)選在1:3～1:9的范圍內(nèi)。

在一些有利的實(shí)施例中，所述光學(xué)器件為衍射光學(xué)元件，即DOE，并且該衍射光學(xué)元件形成的結(jié)構(gòu)光光場(chǎng)的亮度與該衍射光學(xué)元件透射雜散光而形成的均勻背景光的亮度的比在3:1～50:1的范圍內(nèi)，優(yōu)選在3:1～9:1的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在4:1～8:1的范圍內(nèi)。

所述光學(xué)器件可以包括第一光學(xué)區(qū)域和第二光學(xué)區(qū)域，所述第一光學(xué)區(qū)域具有用于形成結(jié)構(gòu)光光場(chǎng)的第一光學(xué)微結(jié)構(gòu)，所述第二光學(xué)區(qū)域具有用于形成泛光照明光場(chǎng)的第二光學(xué)微結(jié)構(gòu)。優(yōu)選，所述光學(xué)器件為衍射光學(xué)元件，即DOE。優(yōu)選，所述光學(xué)器件是整體形成的。

所述第一光學(xué)區(qū)域可以包括陣列布置的多個(gè)子區(qū)域，并且所述第二光學(xué)區(qū)域至少部分地圍繞在所述多個(gè)子區(qū)域的周?chē)?/p>

在一些實(shí)施例中，來(lái)自同一光源的光照射到第一光學(xué)區(qū)域和第二光學(xué)區(qū)域二者上。

在另一些實(shí)施例中，所述光源可以包括第一光源和不同于第一光源的第二光源，所述第一光源照射第一光學(xué)區(qū)域，所述第二光源照射第二光學(xué)區(qū)域。

或者，所述光學(xué)器件可以包括第一光學(xué)區(qū)域和第二光學(xué)區(qū)域，所述第一光學(xué)區(qū)域具有用于形成結(jié)構(gòu)光光場(chǎng)的第一光學(xué)微結(jié)構(gòu)，所述第二光學(xué)區(qū)域具有用于形成泛光照明光場(chǎng)的至少一個(gè)透鏡。

所述至少一個(gè)透鏡可以包括微透鏡陣列。

所述光投射模組還可以包括殼體，所述光源和光學(xué)器件安裝在所述殼體中，并且所述殼體內(nèi)壁采用白色漫反射材質(zhì)。

根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)方面，提供了一種圖像采集系統(tǒng)，其包括如上所述的光投射模組、以及用于采集所述光投射模組所投射的彼此疊加的結(jié)構(gòu)光光場(chǎng)和泛光照明光場(chǎng)照射下的對(duì)象的圖像的攝像頭。優(yōu)選，所述攝像頭為紅外攝像頭。

根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)方面，提供了一種三維傳感系統(tǒng)，其包括：如上所述的光投射模組；攝像頭，用于采集所述光投射模組所投射的彼此疊加的結(jié)構(gòu)光光場(chǎng)和泛光照明光場(chǎng)照射下的對(duì)象的圖像；以及計(jì)算單元，其接收所述攝像頭所采集的圖像，并基于所述圖像獲取所述對(duì)象的三維信息。