CN108333856A - 光学投影装置及应用其的深度相机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光学投影装置及应用其的深度相机，包括具有散热功能的底座、光发射芯片和光束生成器，所述底座包括加强底板和电路板；所述光发射芯片为VCSEL芯片，所述VCSEL芯片包括：半导体衬底和至少二个VCSEL光源排列在半导体衬底上，所述VCSEL芯片发射的所述第一光束与所述VCSEL光源排列的样式一致；光束生成器包括镜座、透镜和衍射光学元件或者包括镜座和扩散器。应用这种光学投影装置的深度相机包括光学投影装置、图像采集装置和处理器或包括光学投影装置、光束接收装置和处理器。本发明的光学投影装置具有体积小、散热性能高且结构稳定的特点，能够做为深度相机的一部分被集成到微型计算设备中。

Description

光学投影装置及应用其的深度相机
【技术领域】
本发明涉及光学及电子技术领域，尤其涉及一种光学投影装置及应用其的深度相机。
【背景技术】
深度相机可以获取目标的深度信息借此实现3D扫描、场景建模、手势交互，与目前被广泛使用的RGB相机相比，深度相机正逐步受到各行各业的重视。例如利用深度相机与电视、电脑等结合可以实现体感游戏以达到游戏健身二合一的效果，微软的KINECT、奥比中光的ASTRA是其中的代表。另外，谷歌的tango项目致力于将深度相机带入移动设备，如平板、手机，以此带来完全颠覆的使用体验，比如可以实现非常真实的AR游戏体验，可以使用其进行室内地图创建、导航等功能。
深度相机中的核心部件是光学投影装置，随着应用的不断扩展，光学投影装置将向越来越小的体积以及越来越高的性能不断进化。一般地，光学投影装置由电路板、光源等部件组成，目前晶圆级大小的垂直腔面发射激光器(VCSEL)阵列光源使得光学投影装置的体积可以减小到被嵌入到手机等微型电子设备中。现有技术中，可以将VSCEL制作在半导体衬底上，并将半导体衬底与柔性电路板(FPC)进行连接，为了解决散热问题，还引入了半导体致冷器(TEC)。TEC可以很好的对光源发热进行控制，但由于本身的功耗较高，且占用较大的体积，使得这种形式的光学投影装置的体积以及功耗仍不理想。
【发明内容】
本发明的目的是为解决提供现有技术中光学投影装置体积与散热效果二者不能兼得的问题，提供一种光学投影装置及应用其的深度相机。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种光学投影装置，其特征在于，包括：
底座，所述底座具有散热性能；
光发射芯片，所述光发射芯片安装在所述底座上与所述底座电性连接并用于发射第一光束；
光束生成器，所述光束生成器安装在所述底座上并用于接收所述第一光束并向外投射出第二光束。
优选地，所述底座包括：
加强底板，所述加强底板具有导热和支撑功能；
电路板，所述电路板与所述加强底板连接；
优选地，所述光发射芯片为VCSEL芯片，所述VCSEL芯片包括：
半导体衬底；
至少二个VCSEL光源排列在半导体衬底上；
所述VCSEL芯片发射的所述第一光束与所述VCSEL光源排列的样式一致。
优选地，所述光束生成器包括：
镜座，所述镜座安装在所述底座上；
透镜，所述透镜安装在所述镜座上用于准直所述第一光束；
衍射光学元件，所述衍射光学元件安装在所述镜座上用于接收经所述透镜准直后的所述第一光束并向外投射出所述第二光束。
优选地，所述光束生成器包括：
镜座，所述镜座安装在所述底座上；
扩散器，所述扩散器安装在所述镜座上用于将所述第一光束扩散后向外投射出所述第二光束。
优选地，所述加强底板为具有导热导电性质的硬质底板或具有导热性质的硬质底板。
优选地，所述电路板中间有孔洞，所述光发射芯片的大小小于所述孔洞的大小；所述光发射芯片置于所述孔洞中且底部与所述加强底板导热连接；所述光发射芯片的两个电极分别与所述电路板及所述加强底板导电连接，所述加强底板与所述电路板导电连接；或所述光发射芯片的两个电极与电路板导电连接。
优选地，所述电路板为印制电路板、柔性电路板、软硬结合板中的一种或结合。
优选地，所述电路板上设有多个焊盘，所述焊盘与所述底座或/和所述光发射芯片导电连接。
优选地，所述镜座包括上、下镜座，所述下镜座安装在所述底座上，所述上镜座中固定了所述透镜与所述衍射光学元件且与下镜座连接，所述连接可以用来调整所述光束生成器与所述光发射芯片之间的距离。
优选地，所述镜座包括上、下镜座，其中所述下镜座安装在所述底座上，所述上镜座中固定了所述扩散器且与下镜座连接，所述连接可以用来调整所述光束生成器与所述光发射芯片之间的距离。
优选地，所述透镜为微透镜阵列，与所述衍射光学元件被设计成单个光学元件。
优选地，所述深度相机用于获取被测目标的深度图像。
本发明的有益效果在于提供了一种光学投影装置及应用其的深度相机，光学投影装置包括具有散热性能的底座、光发射芯片和光束生成器，使光学投影装置具有体积小、散热性能高且结构稳定的特点，能够做为深度相机的一部分被集成到微型计算设备中。
【附图说明】
图1是本发明实施例结构光深度相机系统的侧视图。
图2是本发明实施例的TOF深度相机系统的侧视图。
图3是本发明实施例的光学投影装置的侧视图。
图4是本发明实施例的垂直腔面激光发射器的结构示意图。
图5是本发明实施例的VCSEL芯片主视图。
图6是本发明实施例的光学投影装置底座示意图。
图7是本发明实施例的光学投影装置底座的主视图。
图8是本发明实施例的光学投影装置底座的俯视图,其中图8-a是本发明实施例的光学投影装置底座的加强底板为导热导电性质的硬质底板的底座俯视图，图8-b是本发明实施例的光学投影装置底座的加强底板为导热性质的硬质底板的底座俯视图。
图9是本发明实施例的光学投影装置的示意图。
其中，1-处理器，2-主板，3-光学投影装置，4-图像采集装置，5-接口，6-RGB相机，7-进光窗口，8-光束接收装置，9-光脉冲，10-底座，11-光源，13-上镜座，14-下镜座，15-透镜，16-衍射光学元件(DOE)，17-底部电极，18-半导体衬底，19-P型半导体反射镜，20-有源层，21-限制层，22-N型,23-顶部电极，24-VCSEL光源，25-VCSEL阵列芯片，26-电路板，27-加强底板，28-焊盘，29-金线。
【具体实施方式】
本发明提出一种光学投影装置及应用其的深度相机。以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。实施例中将对光学投影装置应用其的深度相机进行说明，但并不意味着这种光学投影装置仅能应用在深度相机中，任何其他装置中凡是直接或间接利用该方案都应被包含在本发明的权利要求中。
实施例1
如图1所示的基于结构光的深度相机侧面示意图。基于结构光的深度相机主要组成部件有光学投影装置3、图像采集装置4、主板2以及处理器1，在一些深度相机中还配备了RGB相机6。光学投影装置3、图像采集装置4以及RGB相机6一般被安装在同一个深度相机平面上，且处于同一条基线，每个装置或相机都对应一个进光窗口108。一般地，处理器1被集成在主板2上，而光学投影装置3与图像采集模型4通过接口5与主板连接，在一种实施例中所述的接口为FPC接口。其中，光学投影装置3用于向目标空间中投射经编码的结构光图案，图像采集装置采集到该结构光图像后通过处理器的处理从而得到目标空间的深度图像。在一个实施例中，结构光图像为红外激光散斑图案，图案具有颗粒分布相对均匀但具有很高的局部不相关性，这里的局部不相关性指的是图案中各个子区域都具有较高的唯一性。对应的图像采集装置4为与光学投影装置3对应的红外相机。利用处理器获取深度图像具体地指接收到由图像采集装置采集到的散斑图案后，通过计算散斑图案与参考散斑图案之间的偏离值来进一步得到深度图像。
实施例2
如图2所示的是基于时间飞行原理(TOF)的深度相机侧面示意图。基于时间飞行原理(TOF)的深度相机的主要组成部分也是光学投影装置3`与光束接收装置8，另外也包括主板2、处理器1、RGB相机6。光学投影装置3、图像采集装置4以及RGB相机6一般被安装在同一个深度相机平面上，且处于同一条基线，与主板之间的连接可以选取FPC连接5，每个装置或相机都对应一个进光窗口7。与结构光深度相机不同的是其光学投影装置3`用于发射记时的光脉冲9，光束接收装置8采集到该光脉冲9后就可以得到光在空间中的飞行时间，再利用处理器计算出对应的空间点的距离。
尽管实施例2与实施例1中深度相机的组成结构相似，但由于原理不同，因而各个部件的具体结构也会有区别。本发明主要关注光学投影装置，结构光深度相机的光学投影装置向目标空间发射经编码的结构光图案，而TOF深度相机的光学投影装置则是向目标空间发射光脉冲，因而其内部的结构有区别。
相同的地方在于光源，在一些实施例中，两种相机都采用红外激光做为其光源。目前单一的深度相机由于体积较大，大都是作为独立的外设，通过USB等数据接口与其他设备如电脑、手机等连接，并将其获取的深度等信息传输给其他设备进行进一步的处理。随着深度相机的应用越来越广泛，将深度相机与其他设备进行集成、整合将会是未来的发展方向。在主板与处理器的集成方面可以将深度相机的主板、处理器与电脑手机等设备的主板、处理器进行整合；在采集相机与激光投影装置的集成方面，目前电脑等大型设备都有相关的方案，然而对于手机等微型设备，只有体积小的激光投影装置才能满足要求，目前能满足这些要求的较佳的方案是采用VCSEL阵列激光器。另一方面，由于激光投影的功耗较大、发热较多，因此拥有较高的散热性也是光学投影装置的必要性能。
实施例3
图3是实施例1中光学投影装置的一种实施例。投影装置包括底座10、光源11、上下镜座13与14、透镜15以及衍射光学元件(DOE)16。透镜15与DOE16共同构成了光束生成器，光源11发出的第一光束经透镜15准直后由DOE16向空间以第二光束发射。一般地透镜15位于光源11以及衍射光学元件16之间，透镜15与光源11之间的距离最好等于透镜的焦距。在其它实施例中透镜15与DOE16也可以整合成一个光学元件。上下镜座之间可以通过螺纹连接也可以直接接触连接，前种方式便于调整焦距，而后种方式调节较为麻烦，但是除了可以调节焦距外还可以调节光轴。底座10一方面要求具有足够的硬度来支撑光源，另一方面还需要有较高的散热性。
在一些实施例中，图3所示的也可以是实施例2中TOF深度相机的激光投影装置。与实施例1中激光投影装置不同的是，透镜15以及衍射光学元件(DOE)16指的是起扩散作用的光学元件组合，这里也可以仅有一个光学元件，也可以由3个或以上的光学元件组成。
光学投影装置的体积影响整个深度相机的大小，而其中光源11与底座10的大小则是影响激光投影装置体积的重要因素。
实施例4
如图4所示的是单个VCSEL的结构示意图。在光源的选择中，垂直腔面激光发射器(VCSEL)拥有体积小、光源发射角小、稳定性好等优点可以用来作为投影装置的光源以减小整体的体积。一般地，VCSEL的有源层20在中间，与有源层连接的是限制层21，限制层的作用是用来控制光场和电流以实现对激光形状等的控制，有源层两端还有P型与N型的半导体反射镜19与22，反射镜22的另一侧是顶部电极23(P极、正极)，反射镜19的一侧分别是半导体衬底18以及底部电极17(N极、负极)。
图5所示的是VCSEL阵列示意图。当单个VCSEL光源的功率等达不到应用要求时，通过将多个VCSEL24以阵列的形式布置在同一个半导体衬底18上可以提高光源功率，另外在同一个半导体衬底上同时制造多个VCSEL光源也可以大幅提高制造效率。VCSEL阵列芯片25目前可以达到晶圆级的尺度，即可以在1mm2的芯片上布置成百上千个VCSEL光源。对光源的控制可以有不同的模式，在一种实施例中，芯片上所有的VCSEL光源被同步控制打开与关闭；在另一种实施例中，芯片上的VCSEL被独立或分组控制以产生不同的光照密度。VCSEL24的形式及排列按照具体的应用需求可以有多种，比如均匀规则地排列或者以一定的不相关图案进行不规则排列。单个VCSEL的形状、面积也可以不相同。形式上的不规则化会带来制造效率的降低。
在一些实施例中，VCSEL芯片按特殊的用途也可以进行封装，类似于电脑的CPU等芯片，将正负极通过连接到引脚在同一侧与外界连接。针对本发明所述的深度相机实施例而言，由于要求体积小，因而较佳的处理方式是直接将未封装的VCSEL半导体切片芯片置于底座10上。芯片的底部与负极相连，顶部与正极相连。在以下说明中将以VCSEL切片芯片为例进行说明，但应理解的是封装芯片也包含在本发明的保护范围内。
与边发射激光器相比，VCSEL芯片拥有更小的体积以及更高的光发射功率，另外VCSEL芯片在发光时随温度的影响也更小。在一个实施例中，将VCSEL芯片作为结构光深度相机中激光投影装置的光源11，发出的第一光束图案与VCSEL芯片上VCSEL光源布置的图案一致，当第一光束被透镜15准直后由DOE16向空间中发射出第二光束，一般地第二光束的数量要远远多于第一光束的数量，另外第二光束所形成的图案应该是第一光束图案的复合，具体的细节可以参见中国专利申请201610977171.9及201610977172.3。
实施例5
如图3所示，芯片都需要有承载和连接机构，以保证芯片的正常功能。例如电脑CPU有为其独立设计的卡套式连接与固定机构；对于一些发热量不大的专用芯片，会直接通过引脚与主板进行直接相连；而对于本发明所述的芯片为VCSEL阵列芯片，由于是用来发射光束，需要较大的功率，发热量较大，另外还需要被集成到体积较小的微型设备中，散热问题需要解决；另一方面，对于光学投影装置，底座10还需要承载含有光学元件的镜座14、13，因而要求底座还要有足够的强度，以确保有稳定的光发射输出。因此，底座就要求即拥有小的体积以便于集成，又需要有较好的散热性能以及稳固的连接。
如图6所示，在一种实施例中，图3中的底座10被设置成如图6所示的芯片嵌入装置，包括电路板26以及加强底板27，二者结合在一起。电路板26通过其接口5接入电极以供电或控制VCSEL芯片25。27为加强底板，用于放置VCSEL芯片，并且与VCSEL芯片连接起到散热或电极连接的作用，常用的材料为铜镀金、陶瓷等。该装置可以方便地与其他控制单元如主板进行连接，且可以稳定地支撑芯片。
一种实施例中，为了减小整体的体积，采取的是在电路板26中间增加孔洞的形式，加强底板27与电路板26胶接，并且覆盖了孔洞(一般地，孔洞中心与电路板602中间重合)，然后将芯片置于孔洞中且与基底连接。这种设置的好处在于可以同时兼顾电路板与芯片之间的连接以及整体厚度的控制。
在一种实施例中，电路板26为柔性电路板(FPC)，加强底板27为铜镀金材料，VCSEL芯片位于孔洞中心，且通过导电银浆与加强底板27连接，加强底板27与电路板26胶接。在FPC的孔洞周围布置了一些焊盘，焊盘通过线路与接口5连接。
如图7所示的实施例中的焊盘28，正极焊盘通过金线29与VCSEL芯片顶端电极连接，负极焊盘直接与加强底板27连接，由于加强底板27与芯片的底部电极通过导电银浆相连，因而也就实现了焊盘与底部电极的间接连接。另外，由于VCSEL芯片25与加强底板27连接，且加强底板27具有很好的导热性，因此VCSEL芯片25的散热问题也得到了解决。
在一种实施例中，电路板26与加强底板27之间通过物理连接，比如螺栓等。若利用胶水连接，优点在于不占用空间，操作便捷，但缺点是由于胶水的电阻较大，因而不利于散热，会增加功耗。具体的连接方式在此不做限定。
在一种实施例中，电路板26为印制电路板(PCB)或者软硬结合板，与FPC相比，PCB硬度高，承载性能较好，但是连接则较为困难。因此，在一种实施例中，采用了二者结合的方式，即接口所在部位用FPC，而在与基底连接的部位采用软硬结合板。
如图8-a所示，电路板26通过金线29分别与芯片25以及加强底板27连接。一般地，电路板的孔洞大小应大于芯片25的大小，一方面便于安装以及为金线29与加强底板27的连接留出操作空隙，另一方面进一步提高了加强底板27的散热性能。孔洞的形状一般为圆形或方形，在此不做限定。
在一种实施例中，连接用的金线也可以为其他任何可以实现导电连接的材料。
如图8-b所示，为了进一步地减小体积，可以在基底上为芯片开凹槽，这种方式可以进一步减小整体的厚度。需要注意的是，当基底本身厚度就较薄时不建议开凹槽，以避免当芯片发热时会导致基底材料的变形。
在一种实施例中，基底也可以是其他导热材料，比如陶瓷。此时，VCSEL芯片与基底仅导热连接，与电路板的正、负极导电连接，连接方式可以采取任何其他可以实现导电连接的方式，在此不做限定。
在一些实施例中，基底也可以被设计成适合散热的形状，比如增加扇叶等方式以增加散热面积等。在与手机等设备进行集成过程中也可以将基底与其他散热材料进行连接以提升散热性能。
实施例6
如图9所示的是光学投影装置的一种实施例，其中镜座13、14直接与电路板26连接，电路板26与加强底板27连接，这种方式中的电路板26宜采用FPC与PCB结合的形式，其中与加强底板以及镜座连接的部分采用PCB，则可以提高镜座的稳定性。在另一种实施例中，镜座也可以全部或部分的直接与加强底板连接。

Claims (13)

1.一种光学投影装置，其特征在于，包括：
底座，所述底座具有散热性能；
光发射芯片，所述光发射芯片安装在所述底座上与所述底座电性连接并用于发射第一光束；
光束生成器，所述光束生成器安装在所述底座上并用于接收所述第一光束并向外投射出第二光束。
2.如权利要求1所述的光学投影装置，其特征在于，所述底座包括：
加强底板，所述加强底板具有导热和支撑功能；
电路板，所述电路板与所述加强底板连接。
3.如权利要求1所述的光学投影装置，其特征在于，所述光发射芯片为VCSEL芯片，所述VCSEL芯片包括：
半导体衬底；
至少二个VCSEL光源排列在半导体衬底上；
所述VCSEL芯片发射的所述第一光束与所述VCSEL光源排列的样式一致。
4.如权利要求1所述的光学投影装置，其特征在于，所述光束生成器包括：
镜座，所述镜座安装在所述底座上；
透镜，所述透镜安装在所述镜座上用于准直所述第一光束；
衍射光学元件，所述衍射光学元件安装在所述镜座上用于接收经所述透镜准直后的所述第一光束并向外投射出所述第二光束。
5.如权利要求1所述的光学投影装置，其特征在于，所述光束生成器包括：
镜座，所述镜座安装在所述底座上；
扩散器，所述扩散器安装在所述镜座上用于将所述第一光束扩散后向外投射出所述第二光束。
6.如权利要求2所述的光学投影装置，其特征在于，所述加强底板为具有导热导电性质的硬质底板或具有导热性质的硬质底板。
7.如权利要求6所述的光学投影装置，其特征在于，
所述电路板中间有孔洞，所述光发射芯片的大小小于所述孔洞的大小；
所述光发射芯片置于所述孔洞中且底部与所述加强底板导热连接；
所述光发射芯片的两个电极分别与所述电路板及所述加强底板导电连接，所述加强底板与所述电路板导电连接；或所述光发射芯片的两个电极与电路板导电连接。
8.如权利要求2所述的光学投影装置，其特征在于，所述电路板为印制电路板、柔性电路板、软硬结合板中的一种或结合。
9.如权利要求2所述的光学投影装置，其特征在于，所述电路板上设有多个焊盘，所述焊盘与所述底座或/和所述光发射芯片导电连接。
10.如权利要求4所述的光学投影装置，其特征在于，所述镜座包括上、下镜座，所述下镜座安装在所述底座上，所述上镜座中固定了所述透镜与所述衍射光学元件且与下镜座连接，所述连接可以用来调整所述光束生成器与所述光发射芯片之间的距离。
11.如权利要求5所述的光学投影装置，其特征在于，所述镜座包括上、下镜座，其中所述下镜座安装在所述底座上，所述上镜座中固定了所述扩散器且与下镜座连接，所述连接可以用来调整所述光束生成器与所述光发射芯片之间的距离。
12.如权利要求4所述的光学投影装置，其特征在于，所述透镜为微透镜阵列，与所述衍射光学元件被设计成单个光学元件。
13.一种采用如权利要求1-12任一所述的光学投影装置的深度相机，所述深度相机用于获取被测目标的深度图像。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109061879A (zh) * 2018-08-22 2018-12-21 Oppo广东移动通信有限公司 光投射器及其破裂的检测方法、深度相机和电子装置
CN109471321A (zh) * 2018-11-24 2019-03-15 深圳阜时科技有限公司 一种光源结构、光学投影模组、感测装置及设备
CN111830521A (zh) * 2020-07-31 2020-10-27 帷幄匠心科技（杭州）有限公司 一种激光感应条及感应方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109870866B (zh) * 2019-04-16 2021-08-06 业成科技（成都）有限公司 光源安全装置
CN116231440B (zh) * 2023-02-22 2023-12-15 江苏瑞博光电科技有限公司 一种易于安装的广角度红外发射管装置及安装方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001284237A (ja) * 2000-03-31 2001-10-12 Canon Inc 照明装置及びそれを用いた露光装置
CN101388522A (zh) * 2008-10-22 2009-03-18 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 电泵浦顶发射垂直外腔面发射激光器
US20130038881A1 (en) * 2011-08-09 2013-02-14 Primesense Ltd. Projectors of Structured Light
US20150097947A1 (en) * 2013-10-09 2015-04-09 Microsoft Corporation Illumination modules that emit structured light
CN204790289U (zh) * 2014-06-19 2015-11-18 高准精密工业股份有限公司 激光投影装置结构
CN105319811A (zh) * 2014-07-28 2016-02-10 苹果公司 重叠图案投影仪
US20160254638A1 (en) * 2015-02-27 2016-09-01 Princeton Optronics Inc. Miniature Structured Light Illuminator
CN206470523U (zh) * 2017-01-19 2017-09-05 深圳奥比中光科技有限公司 光学投影装置及应用其的深度相机

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10319871A (ja) * 1997-05-19 1998-12-04 Kouha:Kk Ｌｅｄディスプレイ装置
CN201803228U (zh) * 2010-07-07 2011-04-20 杨东佐 一种led集成结构
CN203385981U (zh) * 2012-03-15 2014-01-08 普莱姆森斯有限公司 结构光的投影机
WO2016020073A1 (en) * 2014-08-08 2016-02-11 Cemb S.P.A. Vehicle equipment with scanning system for contactless measurement
CN205862083U (zh) * 2016-07-25 2017-01-04 浙江鑫朗能源工程有限公司 一种led投影灯

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001284237A (ja) * 2000-03-31 2001-10-12 Canon Inc 照明装置及びそれを用いた露光装置
CN101388522A (zh) * 2008-10-22 2009-03-18 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 电泵浦顶发射垂直外腔面发射激光器
US20130038881A1 (en) * 2011-08-09 2013-02-14 Primesense Ltd. Projectors of Structured Light
US20150097947A1 (en) * 2013-10-09 2015-04-09 Microsoft Corporation Illumination modules that emit structured light
CN204790289U (zh) * 2014-06-19 2015-11-18 高准精密工业股份有限公司 激光投影装置结构
CN105319811A (zh) * 2014-07-28 2016-02-10 苹果公司 重叠图案投影仪
US20160254638A1 (en) * 2015-02-27 2016-09-01 Princeton Optronics Inc. Miniature Structured Light Illuminator
CN206470523U (zh) * 2017-01-19 2017-09-05 深圳奥比中光科技有限公司 光学投影装置及应用其的深度相机

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109061879A (zh) * 2018-08-22 2018-12-21 Oppo广东移动通信有限公司 光投射器及其破裂的检测方法、深度相机和电子装置
CN109471321A (zh) * 2018-11-24 2019-03-15 深圳阜时科技有限公司 一种光源结构、光学投影模组、感测装置及设备
CN111830521A (zh) * 2020-07-31 2020-10-27 帷幄匠心科技（杭州）有限公司 一种激光感应条及感应方法

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