CN108398847A - 一种激光投射装置及移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光投射装置，该激光投射装置包括激光光源组件及位于该激光光源组件上的编码遮蔽结构，该激光光源组件朝向该编码遮蔽结构的表面设有多个发光点，该编码遮蔽结构包括设有遮蔽图案的遮蔽区及位于该遮蔽图案外的透光区，该激光投射装置还包括位于该激光光源组件及该编码遮蔽结构间的导光结构，该导光结构将该激光光源组件投射向该遮蔽区的激光导向至由该透光区。通过在激光光源组件投射向该编码遮蔽结构的激光的传播路径上设有导光结构，能够实现使编码遮蔽结构不会吸收激光能量，避免激光能量发生损耗，并避免增加移动终端的功耗。

Description

一种激光投射装置及移动终端

技术领域

本发明涉及激光装置领域，尤其涉及一种提高光能量利用率的激光投射装置及移动终端。

背景技术

在消费电子领域，深度感知技术有助于提高电子产品的智能水平和交互能力，基于结构光主动视觉模式的深度感知技术，如通过激光图形投射器主动投射图形及通过图像传感器采集，可以较为准确的获取目标物体或投射空间的深度信息，与双目立体摄像头相比，结构光主动视觉模式通过结构光对主动投射物或投射空间进行特征标定，所获取的深度信息更稳定可靠、受环境光影响小。

目前的激光图形投射器是通过阵列的激光光源照射编码遮蔽结构，形成编码遮蔽图案，通过聚焦投影物镜将编码遮蔽图案投影到物体表面，在物体表面形成图案；由于编码遮蔽结构为遮蔽吸收式，当激光照射于编码遮蔽结构时，部分激光能量被编码遮蔽结构吸收，激光能量损耗较大，对于移动终端而言需要增加功耗，同时接收激光的图像传感器需要采用大光圈。

发明内容

本发明实施例提供一种激光投射装置及移动终端，以解决部份激光能量被编码遮蔽结构吸收，造成激光能量损耗，增加移动终端的功耗的问题。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

提供了一种激光投射装置，该激光投射装置包括激光光源组件及位于该激光光源组件上的编码遮蔽结构，该激光光源组件朝向该编码遮蔽结构的表面设有多个发光点，该编码遮蔽结构包括设有该遮蔽图案的遮蔽区及位于该遮蔽图案外的透光区，该激光投射装置还包括位于激光光源组件间的导光结构，该导光结构将该激光光源组件投射向该遮蔽区的激光导向至该透光区。

提供一种移动终端，该移动终端包括具有上述的激光投射装置。

在本发明实施例中，通过在激光光源组件投射向该编码遮蔽结构的激光的传播路径上设有导光结构，使编码遮蔽结构不会吸收激光能量，避免激光能量发生损耗，并避免增加移动终端的功耗。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明第一实施例的激光投射装置的示意图。

图2是本发明第一实施例的激光投射装置的光路示意图。

图3是本发明第一实施例的激光投射装置的使用状态图。

图4是本发明第二实施例的激光投射装置的示意图。

图5A是本发明第二实施例的激光投射装置的第一光路示意图。

图5B是本发明第二实施例的激光投射装置的第二光路示意图。

图5C是本发明第二实施例的激光投射装置的第三光路示意图。

图5D是本发明第二实施例的激光投射装置的第四光路示意图。

图6是本发明第三实施例的激光投射装置的示意图。

图7是本发明第四实施例的激光投射装置的示意图。

图8是本发明第五实施例的激光投射装置的示意图。

图9是本发明第六实施例的激光投射装置的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1、图2及图3，其是本发明第一实施例的激光投射装置的示意图、光路示意图及使用状态图；如图所示，本实施例的激光投射装置1包括激光光源组件10、编码遮蔽结构11及导光结构12，激光光源组件10包括座体101及阵列设置于座体101的一表面的多个镭射二极管102，每一个镭射二极管102发射出激光，并形成一个发光点，所以座体101设有多个镭射二极管102的表面具有多个发光点。编码遮蔽结构11设置于座体101具有多个发光点的表面的一侧，换句话说，编码遮蔽结构11位于多个镭射二极管102的激光传播路径上。编码遮蔽结构11设有遮蔽图案，其中遮蔽图案可采用光栅编码、二进制编码、二维网格图案编码、随机图案编码、彩色编码、灰度编码、邻域编码、相位编码或混合编码。编码遮蔽结构11设有遮蔽图案为遮蔽区11a，编码遮蔽结构11未设有遮蔽图案为透光区11b，也就是透光区11b位于遮蔽图案外。导光结构12位于激光光源组件10的多个发光点朝编码遮蔽结构11投射出的激光的传播路径上，在激光光源组件10的多个发光点朝编码遮蔽结构11投射出激光时，导光结构12改变激光光源组件10投射向遮蔽区11a的激光，并导引激光光源组件10投射向遮蔽区11a的激光由透光区11b射出。导光结构12改变激光的方式可通过反射或/和折射并导引激光由透光区11b射出。

本实施例通过于激光光源组件10朝编码遮蔽结构11投射出的激光的传播路径上设置导光结构12，有效避免激光被编码遮蔽结构11的遮蔽区11a吸收，减少激光能量的损耗，大幅提升激光投射装置1的激光能量利用率。本实施例的激光投射装置1于使用时，激光投射装置1更装设聚焦投影物镜13，聚焦投影物镜13设置于编码遮蔽结构11发出激光的一侧，如此从编码遮蔽结构11发出的激光经聚焦投影物镜13形成遮蔽图案于待检测的物体上。接着使用红外线摄像头拍摄形成于物体的遮蔽图案，因本实施例的激光投射装置1所产生的激光能量衰减较小，所述红外线摄像头无需特别作大光圈设计。

更进一步的，本实施例的导光结构12包括第一光反射层121及第二光反射层122，第一光反射层121设置于遮蔽区11a，并位于编码遮蔽结构11朝向激光光源组件10的表面。第二光反射层122设置于激光光源组件10朝向编码遮蔽结构11的表面，并位于多个发光点的周缘，即第二光反射层122不改变多个镭射二极管102，第二光反射层122与第一光反射层121对应。第一光反射层121与第二光反射层122间形成激光传播空间120。当激光光源组件10的多个发光点朝向编码遮蔽结构11投射出激光时，激光通过激光传播空间120，部份的激光直接从透光区11b射出，部份的激光朝遮蔽区11a传播。在激光投射至遮蔽区11a前，第一光反射层121先反射激光，经第一光反射层121反射的激光通过激光传播空间120至第二光反射层122，第二光反射层122再反射经第一光反射层121反射的激光，经第二光反射层122反射的激光可从透光区11b射出。若经第二光反射层122反射的激光再往遮蔽区11a传播时，重复上述方式，最后将激光从透光区11b导出，换句话说，朝遮蔽区11a传播的激光通过第一光反射层121及第二光反射层122反射而导向至透光区11b射出。由上述可知，本实施例通过第一光反射层121或/和反射面10a改变激光光源组件10投射向遮蔽区11a的激光的传播路径，并由第一光反射层121或/和反射面10a将激光光源组件10投射向遮蔽区11a的激光导向至由透光区11b射出。

本实施例中，主要在激光光源组件10设有多个发光点的表面设有第二光反射层122，让激光光源组件10设有多个发光点的表面形成一个反射面10a，反射面10a用以反射经第一光反射层121反射的激光。本发明的另一实施例中，若激光光源组件10的座体101使用金属材质或其他反射材质，使座体101本身成为反射体，座体101本身设有多个发光点的表面为反射面10a，所以可以省去第二光反射层122的设置，也能达到上述作用。

请参阅图4及图5A至图5D，其是本发明第二实施例的激光投射装置的示意图及光路示意图；如图所示，本实施例的激光投射装置1与第一实施例的激光投射装置1不同在于，本实施例的导光结构12更包括微结构层123，微结构层123位于激光光源组件10朝编码遮蔽结构11投射出的激光的传播路径上，并位于激光传播空间120内，且对应第一光反射层121、透光区11b及多个发光点。微结构层123反射或折射经第一光反射层121的激光，改变激光的传播路径，并导向部份激光从透光区11b射出，部份激光往激光光源组件10的反射面10a传播，所以微结构层123不但具有将激光导向透光区11b并提升激光能量利用率的作用，同时也具有减少经第一光反射层121反射的激光能量，保护激光光源组件10的多个镭射二极管102的作用。

在本实施例中，微结构层123包括多个光学镜1231，多个光学镜1231的尺寸相同，并呈规则的矩阵排列。本实施例的光学镜1231可为单球面镜、单非球面镜、双球面镜、双球面镜、棱镜、凹透镜或凸透镜。本实施例的光学镜1231使用单球面镜。

编码遮蔽结构11的遮蔽图案为光栅图案，其具有间隔排列的多个条状遮蔽图块111，相邻的二个条状遮蔽图块111间具有透光区块112，多个条状遮蔽图块111为遮蔽区11a，多个透光区块112为透光区11b。本实施例的微结构层123设置于编码遮蔽结构11朝向激光光源组件10的表面，并覆盖第一光反射层121及透光区11b，微结构层123的每一个光学镜1231对应相邻的遮蔽图块111及透光区块112。

进一步的说明本实施例的激光投射装置1的激光路径，第一种激光路径为激光光源组件10所投射的激光先通过微结构层123的每一个光学镜1231，光学镜1231折射激光，直接将激光导向透光区11b，激光从透光区11b射出，如图5A所示。第二种激光路径为激光光源组件10所投射的激光先通过微结构层123的光学镜1231，激光在光学镜1231及第一光反射层121间进行多次反射，最后激光被光学镜1231导向透光区11b并从其射出，如图5B所示。第一种激光路径及第二种激光路径是微结构层123或/和第一光反射层121改变激光光源组件10投射向遮蔽区11a的激光的传播路径，并由微结构层123或/和第一光反射层121将激光光源组件10投射向遮蔽区11a的激光导向至由透光区11b射出。

第三种激光路径为第一种激光路径及第二种激光路径中，部份激光被光学镜折射并朝向激光光源组件10的反射面10a投射，反射面10a反射被折射的激光至另一光学镜1231，激光经光学镜1231折射而导向透光区11b，并从透光区11b射出，如图5B及图5C所述。第三种激光路径为反射面10a改变通过从微结构层123朝向反射面10a射出的激光的传播路径，并由微结构层123或/和第一光反射层121将经反射面10a朝向遮蔽区11a反射的的激光导向至由透光区11b射出。

第四种激光路径为激光光源组件10所投射出的激光经光学镜1231反射至相邻的光学镜1231，再由相邻的光学镜1231将激光通过反射或折射方式导引至透光区11b，如图5D所示。上述激光路径仅为本发明举出的几种激光路径，不应以此为限。

由上述可知，本实施例的微结构层123可直接折射激光并将激光导向透光区，也可通过与第一光反射层121间进行多次反射并将激光导向透光区11b，仅有少量的激光被反射或折射至激光光源组件10的反射面10a，所以本发明的另一实施例可选择省去于激光光源组件10的反射面10a的设置，也能达到上述实施例的作用。

请参阅图6，其是本发明第三实施例的激光投射装置的示意图；如图所示，本实施例的激光投射装置1与第二实施例的激光投射装置1不同在于，本实施例的微结构层123的多个光学镜1231分成多个第一光学镜1231a及与多个第一光学镜1231a交错排列的多个第二光学镜1231b，第一光学镜1231a对应相邻的二个遮蔽图块111及位于二个遮蔽图块111间的透光区块112，第二光学镜1231b对应相邻的二个透光区块112及位于二个透光区块112间的遮蔽图块111。本实施例说明了另一种微结构层123，其能达到上述实施例中的微结构层123的作用，于此不再赘述。

请参阅图7，其是本发明第四实施例的激光投射装置的示意图；如图所示，本实施例提供一种微结构层123，第二实施例及第三实施例的微结构层123的多个光学镜1231呈规则排列，本实施例的微结构层123的多个光学镜1231呈不规则排列，多个光学镜1231中的至少一个对应相邻的遮蔽图块111及透光区块112，多个光学镜1231中的至少一个对应相邻的二个遮蔽图块111及位于二个遮蔽图块111间的透光区块112，多个光学镜1231中的至少一个对应相邻的二个透光区块112及位于二个透光区块112间的遮蔽图块111。本实施例的微结构层123也能达到与上述实施例的微结构层123相同的作用，于此不再赘述。

请参阅图8，其是本发明的第五实施例的激光投射装置的示意图；如图所示，本实施例提供另一种微结构层123，本实施例的微结构层123设置于激光光源组件10的反射面10a，其包括光学透明体1232，光学透明体1232设置于激光光源组件10的反射面10a上，光学透明体1232朝向编码遮蔽结构11的表面是锯齿面、波浪面或凹凸面，并折射或反射激光光源组件10所投射的激光、第一反射层121所反射的激光或激光光源组件10的反射面10a所反射的激光。然本实施例的微结构层123能达到与上述实施例的微结构层123相同的作用，于此不再赘述。当然本实施例的微结构层123也可改设置于位于编码遮蔽结构11的第一反射层121，微结构层123的光学透明体1232的锯齿面、波浪面或凹凸面朝向激光光源组件10的反射面10a。

请参阅图9，其是本发明的第六实施例的激光投射装置的示意图；如图所示，本实施例的微结构层123与第五实施例的微结构层123不同在于，本实施例的微结构层123设置于激光光源组件10与编码遮蔽结构11间，即不与激光光源组件10与编码遮蔽结构11接触。光学透明体1232朝向激光光源组件10的反射面10a和编码遮蔽结构11的表面是锯齿面、波浪面或凹凸面。然本实施例的微结构层123能达到与上述实施例的微结构层123相同的作用，于此不再赘述。

本发明更提供一种移动终端，移动终端具有激光投射装置，激光投射装置可使用上述实施例的激光投射装置。

综上所述，本发明提供一种激光投射装置及移动终端，其通过在激光光源组件投射向该编码遮蔽结构的激光的传播路径上设有导光结构，导光结构改变朝向编码遮蔽结构的遮蔽区的激光的传播路径，使编码遮蔽结构的遮蔽区不会吸收激光能量，避免激光能量发生损耗，并避免增加移动终端的功耗，同时检测端所使用的红外线摄像头也无须因此加大光圈。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。

Claims (9)

1.一种激光投射装置，其包括激光光源组件及位于所述激光光源组件上的编码遮蔽结构，所述激光光源组件朝向所述编码遮蔽结构的表面设有多个发光点，所述编码遮蔽结构包括设有遮蔽图案的遮蔽区及位于所述遮蔽图案外的透光区，其特征在于，还包括位于所述激光光源组件及所述编码遮蔽结构间的导光结构，所述导光结构将所述激光光源组件投射向所述遮蔽区的激光导向至所述透光区。

2.如权利要求1所述的激光投射装置，其特征在于，所述导光结构包括第一光反射层，所述第一光反射层设置于所述遮蔽区，并位于所述编码遮蔽结构朝向所述激光光源组件的表面，所述激光光源组件朝向所述编码遮蔽结构的表面为反射面，所述第一光反射层反射所述激光光源组件投射向所述遮蔽区的激光，并由所述反射面将所述激光光源组件投射向所述遮蔽区的激光导向至所述透光区。

3.如权利要求1所述的激光投射装置，其特征在于，所述导光结构包括第一光反射层及微结构层，所述第一光反射层设置于所述遮蔽区，并位于所述编码遮蔽结构朝向所述激光光源组件的表面，所述微结构层设置于所述激光光源组件投射向所述编码遮蔽结构激光的传播路径上，并对应所述第一反射层、所述透光区及所述多个发光点，所述微结构层或/和所述第一光反射层反射或折射所述激光光源组件投射向所述遮蔽区的激光，并由所述微结构层或/和所述第一光反射层将所述激光光源组件投射向所述遮蔽区的激光导向至所述透光区。

4.如权利要求3所述的激光投射装置，其特征在于，所述激光光源组件朝向所述编码遮蔽结构的表面为反射面，所述反射面反射通过从所述微结构层朝向所述反射面射出的激光，并由所述微结构层或/和所述第一光反射层将经所述反射面朝向所述遮蔽区反射的的激光导向至所述透光区。

5.如权利要求2或4所述的激光投射装置，其特征在于，所述导光结构更包括第二光反射层，所述第二光反射层设置于所述激光光源组件朝向所述编码遮蔽结构的表面，并位于所述多个发光点的周缘，使所述激光光源组件朝向所述编码遮蔽结构的表面为所述反射面。

6.如权利要求3或4所述的激光投射装置，其特征在于，所述微结构层包括多个光学镜，多个所述光学镜排列于所述激光光源组件投射向所述编码遮蔽结构的激光的传播路径上。

7.如权利要求6所述的激光投射装置，其特征在于，所述遮蔽区包括多个遮蔽图块，所述透光区包括与多个遮蔽图块交错排列的多个透光区块，所述光学镜对应相邻的所述遮蔽图块及所述透光区块设置；或者所述光学镜对应相邻的二个所述遮蔽图块及位于二个所述遮蔽区块的所述透光区块设置；或者所述光学镜对应相邻的二个所述透光区块及位于二个所述透光区块间的所述遮蔽图块设置。

8.如权利要求3或4所述的激光投射装置，其特征在于，所述微结构层包括光学透明体，所述光学透明体朝向所述激光光源组件或/和所述第一反射层的表面是锯齿面、波浪面或凹凸面。

9.一种移动终端，其特征在于，其包括具有如权利要求1-8中任一项所述的激光投射装置。