CN108445701A - 检测光强度的光束投影装置及深度相机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测光强度的光束投影装置，包括光源，发射包括投影光和无效光的发射光束；第一光学元件，折射所述发射光束至衍射光学元件；衍射光学元件，接收经所述第一光学元件折射后的投影光束，并向外出射结构光图案；反射元件，反射经所述第一光学元件折射后的无效光至所述第一光学元件上；光束检测器，接收经所述第一光学元件会聚的无效光，并检测获得无效光强度。该装置可以避免对人的伤害。还公开了一种包含该光束投影装置的深度相机。

Description

检测光强度的光束投影装置及深度相机

技术领域

本发明光学成像领域，具体涉及一种检测光强度的光束投影装置及深 度相机。

背景技术

随着科技发展，具备深度相机的移动终端也作为消费品出现在市场中。 深度相机可以获取检测对象的深度信息，从而实现场景建模、手势交互、 人脸识别等功能。深度相机对于深度的识别大大提高了移动终端的使用体 验。

光束投影装置是深度相机不可或缺的构成组件，能够投射光学信息至 检测对象上，深度相机根据获取的投影光学信息计算得到检测对象的深度 信息。但是，在制造、安装以及使用过程中，一些不规范的操作和偏差使 得光束投影装置的投影功率可能会超过限定的最大安全投影功率，因此， 造成对检测对象(例如人眼)的损伤。

由于光源能够发射940nm左右的激光，该激光无法被肉眼识别到，因 此，在生产制造光束投影装置的过程中，当工作人员不小心直视了该激光 时，尽管时间很短，该波段激光仍然造成对工作人员眼睛的损害。特别是 在光束投影装置还未组装完成时，缺少分散光源强度的光学元件例如DOE 时，光束投影装置出射的光线能量很大，非常容易造成对工作人员的损害。

另外，在使用过程中，温度对光源和光学元件的性能都有较大的影响。 可能会使光源出射的激光强度过高，从而达不到激光安全标准致使造成对 人员的伤害。也可能使光源出射的激光强度过低，投射出的光速对比度和 光束距离均较小，影响光束投影装置的使用性能。

水蒸气凝结会影响光学元件的光学性能，当水蒸气凝结在光学元件表 面时，降低了光学元件对光束的散射和折射，进而增大投射光束的强度， 可能造成对人员的伤害。

应用中，在对眼部和脸部识别时，通常的做法是先用正常强度的投影 光束识别到特征点后再降低出射结构光强度。这种做法显然存在很大弊端， 当装置中的光学元件因某些原因改变性能时，会造成出射结构光强度的增 大，即使照射人眼的时间很短，也会造成对人眼不可逆转的损害。

发明内容

本发明的目的是提供一种检测光强度的光束投影装置，该装置能够实 时检测投影光光强，在预设的光强阈值范围内调整光源出射光强度以调节 出射投影光的投影效果。此外，还能够根据实时检测的光强度及时调整或 控制超出阈值的光束，以避免投影光束对人员的伤害。

本发明的另一目的是提供一种采用上述检测光强度的光束投影装置 的深度相机，该相机能够避免对使用者的伤害，还能够提高计算的深度信 息精度。

为实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种检测光强度的光束投影装置，包括：

光源，发射包括投影光和无效光的发射光束；

第一光学元件，折射所述发射光束；

反射元件，反射经所述第一光学元件折射后的无效光至所述第一光学 元件上；

光束检测器，接收经所述第一光学元件会聚的无效光，并检测无效光 强度。

该光束投影装置通过检测无效光以及预先通过实验确定的无效光与 投影光之间的映射关系确定光源出射的投影光强度，以实现对投影光强度 的检测，此外，无效光被光束检测器吸收后，能够净化投射到空间目标或 场景中的投影光，进而提高投影光效果。

所述光束投影装置还包括:

衍射光学元件，接收经所述第一光学元件折射后的投影光，并向外出 射结构光图案。

为了使部分无效光能够反射后不沿着原光路返回，而通过另外的光路 被光束检测器接收到。所述光源与所述光束检测器均向第一光学元件的光 轴倾斜设置。进一步地，所述光源与所述光束检测器沿所述第一光学元件 的光轴对称倾斜设置。这样可以会聚尽可能多经反射元件反射后的无效光 至光束检测器的接收端口以被接收。

为避免因为倾斜设置光源造成出射光束的光线间距偏移，以改变照射 到第一光学元件上的光斑区域，所述光源的出射面为曲面。该曲面能够改 变出射光线彼此之间的光程差，以使投射到第一光学元件的光斑大小一致， 这样能够提高出射结构光图案的准确度，进而提高深度计算的精度，提升 深度相机的性能。

所述光束投影装置还包括：

光源控制器，接收所述光束检测器检测的无效光强度，并根据预设的 无效光阈值执行以下操作：

当所述无效光强度高于所述无效光阈值时，降低所述光源的功率或关 闭所述光源；

当所述无效光强度低于所述无效光阈值时，增加所述光源的功率。

通过光源控制器和无效光阈值的设定，可以实时检测和调控光源的功 率，使得投射的结构光图案既能够满投影装置的使用性能，又能够避免出 射的结构光对人员的伤害。

一种检测光强度的光束投影装置，包括：

光源，所述光源包括检测光源区和投影光源区，用于发射相同功率的 检测光和投影光；

第一光学元件，折射所述检测光和/或投影光；

光束检测器，接收所述光源发射的检测光，或经所述第一光学元件折 射后的检测光，并检测该检测光强度。

由于检测光和投影光具有相同的功率，通过测量检测光强度即可以获 得投影光强度，且该部分检测光不参与投影与深度识别，进而能够提高光 束投影装置的投影精度。

其中，所述光束投影装置还包括：

衍射光学元件，接收经所述第一光学元件折射后的检测光和/或投影 光，并向外出射结构光图案；

所述光束检测器检测经所述衍射光学元件折射后的检测光强度。

其中，所述光束投影装置还包括：

光源控制器，接收所述光束检测器检测的检测光强度，并根据预设的 检测光阈值执行以下操作：

当所述检测光强度高于所述检测光阈值时，降低所述光源的功率或关 闭所述光源；

当所述检测光强度低于所述检测光阈值时，增加所述光源的功率。

通过比较检测光强度和检测光阈值直接控制光源的功率，以避免出射 的高能量的光束对人员的伤害。

具体地，所述光束投影装置还包括导光道，所述导光道的输入端设置 于所述光源发射的检测光的光路上，输出端连接在所述光束检测器的接收 端口，所述光束检测器通过导光道接收检测光，并检测其强度。该种方式 由于直接通过导光道测得光源出射光束的光强度，并利用光源控制器及时 控制光源功率，因此，能够避免光源出射的光束对工作人员的伤害。

具体地，所述光束投影装置还包括支撑所述导光道的导光件，所述导 光件上设有安装槽，所述导光道穿过所述安装槽以实现被所述导光件支撑。

具体地，所述光束投影装置还包括支撑所述导光道的导光件，所述导 光件与所述光束投影装置的封装件形成一个空隙作为安装槽，所述光束检 测器设置于所述光束投影装置的封装件的内部，所述导光道穿过所述空隙 以实现与所述光束检测器的接收端口连接。该种方式直接将光束检测器安 装于封装件的内部，既能够减小结构光投射装置的结构尺寸，也能够提高 光束检测器的稳定性和安全性，还能提高整个光束投影装置的平整度。

其中，所述光束投影装置还包括L型导光道，所述L型导光道贯穿封 装于所述光束投影装置的封装件的内部，所述导光道的输入端设置于经所 述衍射光学元件折射后的检测光的光路上，输出端连接在所述光束检测器 的接收端口，所述光束检测器通过导光道接收检测光，并检测其强度。该 种方式由于检测第一光学元件和衍射光学元件作用后的检测光强度，能够 及时监测第一光学元件和衍射光学元件是否损坏。在损坏的情况下，通过 光源控制器及时降低光源功率或关闭光源，避免出射的强光对用户的伤害。

其中，所述光束投影装置还包括反射元件，经所述第一光学元件折射 后的检测光经所述反射元件反射至所述第一光学元件，再经所述第一光学 元件折射后，被所述光束检测器接收和检测其强度。

一种深度相机，其特征在于，包括：

上述的检测光强度的光束投影装置，用于出射投影光束；

图像采集装置，采集所述光束案投影到空间目标或场景反射的反射光 束；

图像处理器，基于所述投影光束和反射光束计算空间目标或场景的深 度信息。

其中，所述光源为边发射激光器或垂直腔面发射激光器，或者由多个 边发射激光器或者垂直腔面发射激光器组成的阵列。

其中，所述光源为编码光。

其中，所述第一光学元件为准直系统。

其中，所述第一光学元件为光学掩膜。当光源为编码光时，采用光学 掩膜对编码光进行造型，然后出射结构光图案。

其中，所述反射元件为安装在所述衍射光学元件靠近光源一侧面上的 微型反射镜。将微型反射镜设置在无效光或检测光的光路上的特定位置， 即可将微型反射镜安装在无效光或检测光在衍射光学元件的投影位置，实 现对特定无效光或检测光的反射，同时可以改变微型反射镜的安装角度以 实现对无效光或检测光的会聚，即会聚后的无效光或检测光被光束检测器 接收，以增大光束检测器的接收量，提高识别精度。

其中，所述反射元件为贴敷在所述衍射光学元件靠近光源一侧面上的 第一增反膜。增反膜制备简单、成本低廉，且能够对无效光或检测光起反 射作用，进而净化投射到空间目标或场景中的投影光。

所述光束投影装置还包括:

保护玻璃，设置在所述衍射光学元件的出射光束的光路上；

第二增反膜，贴敷于所述保护玻璃靠近外部一侧面上，用于反射环境 中的自然光。

通过安装第二增反膜以排除环境光对无效光的干扰，提高光束检测器 的检测精度，进而提高光源控制器的调控准确性。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

本发明提供的结构光能够实时检测出射投影光强度，并根据预先设定 的阈值及时调控光源的出射功率，在不影响投影精度的基础上，能够避免 对工作人员和使用人员的伤害。

附图说明

图1是本发明一个实施例提供的深度相机的结构示意图；

图2是图1中光束投影装置的一个实施例的结构示意图；

图3是图1中光束投影装置的另一个实施例的结构示意图；

图4是图1中光束投影装置的另一个实施例的结构示意图；

图5是图4中光源的一个实施例的结构示意图；

图6是图1中光束投影装置的另一个实施例的结构示意图；

图7是图1中光束投影装置的另一个实施例的结构示意图；

图8是图1中光束投影装置的另一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及 实施例对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实 施例仅仅用以解释本发明，而非以任何方式限制本发明的保护范围。在说 明书的全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关 联的所有列相目中的一个或多个的任何和全部组合。

应注意，在本说明书中，第一、第二等的表述仅用于将一个特征与另 一特征分开来，而不表示对特征的任何限定。因此，在不背离本申请的教 导的情况下，下文中讨论的第一增反膜也可被称为第二增反膜。

在附图中，为了便于说明，已稍微夸大了物体的厚度、尺寸和形状。 附图仅为示例而非严格按比例绘制。

还应理解的是，用语“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包 含有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、步骤、整体、操 作、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其它特征、步骤、 整体、操作、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“……中的至少 一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，修饰整个所列特征，而不是修饰列表中的单独部件。

如在本文中使用的用语“基本上”、“大约”以及类似的用于用作表示 近似的用语，而不用作表示程度的用语，并且旨在说明将由本领域普通技 术人员认识到的、测量值或计算值中的固有偏差。

除非另有限定，否则本文中使用的所有用语(包括技术用语和科学用 语)均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应 理解的是，用语(例如在常用词典中定义的用语)应被解释为具有与它们 在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且将不被以理想化或过度正 式意义解释，除非本文中明确如此限定。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特 征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1是本发明的一个实施例提供的深度相机的结构示意图。如图1所 示，深度相机100包括光束投影装置101、图像采集装置102、线路板103、 以及图像处理器104，一些深度相机中还配置有GRB模组105。一般情况 下，光束投影装置101、图像采集装置102以及GRB模组105被安装在 同一个深度相机平面上，且处于同一个基准线，每个装置或模组都对应一个进光窗口106，进光窗口106上设有安全玻璃。具体地，图像处理器104 直接集成在线路板103上，光束投影装置101和图像采集装置102通过接 口107与线路板103连接，接口107可以为FPC接口。

其中，光束投影装置101投射结构光图案至空间目标或场景中，图像 采集装置102采集结构光图案投影到空间目标或场景反射的结构光光束， 形成结构光图像，图像处理器104比较结构光图案与结构光图像，获得各 像素点的差异值，并根据该差异值计算得到空间目标或场景的深度图像。

当深度相机100为飞行时间相机时，光束投影装置101投射投影光束 至空间目标，图像采集装置102采集投影光束投影到空间目标反射的反射 光束，图像处理器104计算投影光与反射光的相对相移关系，即可求取空 间目标的距离信息。

图2是图1中光束投影装置101的一个实施例的结构示意图。如图2 所示，光束投影装置101包括光源201、第一光学元件202、衍射光学元 件203、反射元件204、光束检测器205。光源201发射光束至第一光学元 件202上，第一光学元件202对接收的投射光束准直后射出，出射的光束 为准直光束，准直光束被衍射光学元件203复制后向外出射结构光图案，例如散斑结构光图案。

虽然设定了光源的出射功率以及出射波长，但是往往出射光束中除了 包括大部分940nm左右的投影光，该投影光用于形成结构光图案，还包括 一部分杂光，例如930±10nm左右的光，这部分杂光称为无效光。本实施 例通过对检测无效光强度和预先实验获得的无效光强度与投影光强度的 映射关系，推算获得投影光强度。

无效光经第一光学元件202准直后被反射元件204反射至第一光学元 件202，再经第一光学元件202折射后被光束检测器205接收并检测其强 度，具体地，光束检测器205设置在第一光学元件的焦点上，这样能够更 多地接收无效光，以提高无效光的检测准确性。

其中，反射元件204可以为安装在衍射光学元件203靠近光源201一 侧面上的微型反射镜。通过控制该微型反射镜的参数，使其仅对无效光进 行作用，即反射无效光至第一光学元件202。将微型反射镜安装在无效光 在衍射光学元件203的投影位置，实现对特定无效光的反射，同时可以改 变微型反射镜的安装角度以实现对无效光的会聚，即会聚后的无效光被光 束检测器205接收，以增大光束检测器205的接收量，提高识别精度。

其中，反射元件205还可以为贴敷在衍射光学元件203靠近光201一 侧面上的第一增反膜。第一增反膜为特定设置的工作波长，仅反射无效光 至第一光学元件202。增反膜制备简单、成本低廉，且能够对无效光起反 射作用，进而净化投射到空间目标或场景中的投影光。

其中，光束投影装置101还包括光源控制器，该光源控制器接收光束 检测器205检测的无效光强度，并根据预设的无效光阈值执行以下操作： 当无效光强度高于无效光阈值时，降低光源的功率或关闭光源；当无效光 强度低于无效光阈值时，增加光源的功率。通过光源控制器和无效光阈值 的设定，可以实时检测和调控光源的功率，使得投射的结构光图案既能够 满投影装置的使用性能，又能够避免出射的结构光对人员的伤害。

具体地，通过大量实验测量确定无效光阈值，该无效光阈值一般为一 个有效范围，测量得到的无效光强度在这范围内，表明光源出射光的光强 度在正常范围内，不需要对其进行调控。当检测得到的无效光强度大于无 效光阈值的最大值时，表明光源出射光会对人造成伤害，应及时减小光源 的功率。当检测得到的无效光强度小于无效光阈值的最小值时，表明光源 出射光不足以满足投影条件，应及时增大光源的功率。

无效光强度与投影光强度存在映射关系，该映射关系通过大量实验确 定，在获得无效光强度时即可通过该映射关系获得投影光强度，因此，通 过根据无效光与无效光阈值的判断，进而可以实现对投影光强度的调控。

在另外一个实施例中，光源201与光束检测器205沿第一光学元件202 的光轴对称倾斜设置，如图3所示。这样设置，可以使部分无效光能够反 射后不沿着原光路返回，同时，可以会聚尽可能多经反射元件反射后的无 效光至光束检测器的接收端口以被接收。

图3所示的光束投影装置中，根据需求特定制备第一光学元件202， 靠近光源201一侧为曲面，具体为凸曲面，靠近衍射光学元件203一侧为 平面。这样，该第一光学元件202既能够对发射光束起准直作用，又能够 折射会聚到第一光学元件202上的无效光至光束接检测器205中。为避免 因为倾斜设置光源201造成出射光束的光线间距偏移，以改变照射到第一 光学元件202上的光斑区域，光源201的出射面为曲面。该曲面能够改变 出射光线彼此之间的光程差，以使投射到第一光学元件202的光斑大小一 致，这样能够提高出射结构光图案的准确度，进而提高深度计算的精度， 提升深度相机的性能。

在图3所示的光束投影装置中，由于设定的无效光阈值是在经反射元 件204(第一增反膜或微型反射镜)反射后会聚到第一光学元件202的条 件下，经过大量实验获得的，因此，为提高无效光强度的检测准确性，经 反射元件204反射的无效光会聚到第一光学元件202，并经第一光学元件 202折射后被光束检测器205接收。

上述实施例提供的光束投影装置均是通过对无效光的检测，再根据无 效光强度与投影光强度的映射关系间接获得投影光强度，并通过比较无效 光强度与无效光阈值，间接调控光源的功率。

下面实施例提供的光束投影装置均是将光源分成检测光源区和投影 光源区，检测光源区和投影光源区发射功率相同的检测光和投影光，通过 检测检测光强度既可以直接获得投影光强度，并通过比较检测光强度和检 测光阈值直接控制光源的功率。

图4是图1中光束投影装置101的另一个实施例的结构示意图。如图 4所示，光束投影装置101包括光源401、第一光学元件402、衍射光学元 件403、导光道404、导光件405、光束检测器406。光源401分为检测光 源区A和投影光源区B，如图5所示。其中，检测光源区A发射的检测 光用于检测光强度，投影光源区B发射的投影光用于形成结构光图案，由 于检测光源区A和投影光源区B的功率相同，因此检测和控制检测光强 度即可以直接控制投影光强度。具体地，投影光经过第一光学元件402准 直后，被衍射光学元件403接收复制后，出射结构光图案至空间目标或环 境中。导光件405上设有安装槽，通过安装槽固定支撑导光道404，使得 导光道404的输入端设置于检测光的光路上，输出端连接在光束检测器 406的接收端口，光源401输出的检测光经导光道404被光束检测器406 接收和检测光强度。

其中，光束投影装置101还包括光源控制器。该光源控制器接收光束 检测器406检测到的检测光强度，并根据预设的检测光阈值执行以下操作： 当检测光强度高于检测光阈值时，降低光源401的功率或关闭光源401； 当检测光强度低于检测光阈值时，增加光源401的功率。

在光束投影装置制造和安装的过程中，由于一些光学元件还没有安装 上，光源出射的光能量还没有被散射，能量很高，会造成对工作人员的伤 害。图4所示的光束投影装置中，由于直接通过导光道测得光源出射光束 的光强度，并利用光源控制器及时控制光源功率，因此，能够避免光源出 射的光束对工作人员的伤害。

图6是图1中光束投影装置101的另一个实施例的结构示意图。该实 施例提供的光束投影装置101包括一体成型的封装件601，光束检测器406 通过注塑或压缩成型的方式被固定于封装件601内部，封装件601与导光 件602形成一个安装槽，用于支撑导光道404，当然，也可以在制造封装 件601的过程中，在固定光束检测器406的同时，直接形成有一个安装槽 以实现对导光道404的支撑。其他部件光源401、第一光学元件402以衍 射光学元件403的安装位置以及所起的作用均与图4所示的投影装置相同。 具体地，导光道404的输入端设置于检测光的光路上，输出端连接在光束 检测器406的接收端口，光源输出的检测光经导光道404被光束检测器406 接收和检测光强度。这种方式将光束检测器406固定于封装件601内部， 且利用封装件601与导光件602之间形成的空隙作为安装槽来支持导光道404，既能够减小光束投射装置的结构尺寸，也能够提高光束检测器406 的稳定性和安全性，还能提高整个光束投影装置的平整度。

图7是图1中光束投影装置101的另一个实施例的结构示意图。该实 施例提供的光束投影装置101基本与图6所示的光束投影装置101基本相 同，不同的是封装件601中开有一个L型的安装槽，该安装槽用于支撑L 型导光道404，在安装槽靠近光源的一端设有光束检测器406，L型导光 道404的输入端设置于经衍射光学元件403衍射后的检测光的光路上，输 出端连接在光束检测器406的接收端口，经衍射光学元件403衍射后的检 测光经L型导光道404被光束检测器406接收和检测光强度。

在应用的过程中，由于温度等外界因素的影响，有时会直接降低第一 光学元件和衍射光学元件的性能，在用户不知道该些元件被损坏的情况下， 衍射光学元件对光束的衍射能力降低，导致会出射能量很大的光束，直接 危害用户的人身安全。

图7所示的光束投影装置由于检测第一光学元件和衍射光学元件作用 后的检测光强度，能够及时监测第一光学元件和衍射光学元件是否损坏。 在损坏的情况下，通过光源控制器及时降低光源功率或关闭光源，避免出 射的强光对用户的伤害。

图8是图1中光束投影装置101的另一个实施例的结构示意图。该实 施例提供的光束投影装置101包括光源401、第一光学元件402、衍射光 学元件403、光束检测器406。光源401与图4所示的光源401相同，均 能够出射检测光和投影光，投影光经过第一光学元件402准直后，被衍射 光学元件403接收复制后，出射结构光图案至空间目标或环境中。光束投影装置101还包括反射元件801，利用反射元件801，将经第一光学元件 402准直后的检测光反射回至第一光学元件402，再经第一光学元件402 折射后被光束检测器406接收并检测强度。相比于图4所示的结构光装置， 将导光道和导光件替换为反射元件，利用反射元件改变检测光的光路，进 而被光束检测器接收。

其中，反射元件801可以为安装在衍射光学元件403靠近光源401一 侧面上的微型反射镜。通过控制该微型反射镜的具体安装位置和参数，使 其仅对检测光进行作用，即反射检测光至第一光学元件402，再通过光束 检测器406接收和检测经第一光学元件402折射后的检测光强度。

其中，反射元件801还可以为贴敷在衍射光学元件403靠近光401一 侧面上的第三增反膜。通过控制该第三增反膜的具体安装位置和工作波长， 仅反射检测光至第一光学元件402，再通过光束检测器406接收和检测经 第一光学元件402折射后的检测光强度。

上述实施例中，通过检测与投影光功率相同的检测光直接获得检测光 强度，也就是投影光强度，在保证检测准确性的基础上，由于该部分检测 光不参与投影与深度识别，进而能够提高光束投影装置以及深度相机的投 影和成像精度。

上述实施例中，光源可以为边发射激光器或垂直腔面发射激光器 (VCSEL)，也可以是由多个边发射激光器或垂直腔面发射激光器组成的 光源阵列，光源还可以为编码光。

上述实施例中，当光束投影装置用作结构光投影装置时，若光源为散 斑光，第一光学元件一般为准直系统，对光源的发射光束起准直作用，若 光源为编码光，第一光学原件一般为光学掩膜，对光源的发射光束起造型 作用。但无论光源是哪种，衍射光学元件均对接收的光束起复制扩散作用。 准直系统可以是现有的任意准直系统，并不做限制。

上述实施例中，当光束投影装置作为飞行时间相机的光束投射模组时， 无论光源是哪种，第一光学元件是起到折射光束作用的任意光学元件。且 可以不需要衍射光学元件，只要光源发射光束足够多，即可以不需要衍射 光学元件对光束进行复制。若光源发射光束不足够，需要衍射光学元件对 光束复制扩散后射出至空间目标。

上述实施例中，光源控制器可以是处理器，或者其他电路元器件。光 源控制器可以被放置在光束投影装置或者深度相机中，当光源控制器被安 装在光束投影装置中时，可以在制造过程中实时调控光束投影装置的光源 强度，以防止工作人员在生产制造过程中被光源伤害。当然，光源控制器 也可以与移动终端的处理器的方式一样，被集成在移动终端中，该种方式 能够减小光束投影装置的尺寸，进而减小深度相机的尺寸。

在上述任意一个实施例基础上，在保护玻璃靠近外部一侧面上贴敷有 第二增反膜。该第二增反膜用于反射环境中的非工作波长的光束，以排除 环境光对无效光的干扰，提高光束检测器的检测精度，进而提高光源控制 器的调控准确性。

上述实施例中，光束检测器均可以采用LDS电子电路图案的方式连 接到线路板上，该种连接方式在不影响光束投影装置的基础上，减小结构 尺寸。

上述实施例中，通过粘接或连接的方式将导光件安装在线路板上。导 光道可以是光纤，通过控制光纤的参数(光纤芯径、光纤的数值孔径等) 调控光纤的工作波长，以使其能够接收检测光，并将检测光传输至光束接 收装置。

以上所述的具体实施方式对本发明的技术方案和有益效果进行了详 细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的最优选实施例，并不用于限制 本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等， 均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (29)

1.一种检测光强度的光束投影装置，其特征在于，包括：

光源，发射包括投影光和无效光的发射光束；

第一光学元件，折射所述发射光束；

反射元件，反射经所述第一光学元件折射后的无效光至所述第一光学元件上；

光束检测器，接收经所述第一光学元件会聚的无效光，并检测无效光强度。

2.如权利要求1所述的检测光强度的光束投影装置，其特征在于，所述光束投影装置还包括:

衍射光学元件，接收经所述第一光学元件折射后的投影光，并向外出射结构光图案。

3.如权利要求2所述的检测光强度的光束投影装置，其特征在于，所述反射元件为安装在所述衍射光学元件靠近光源一侧面上的微型反射镜。

4.如权利要求2所述的检测光强度的光束投影装置，其特征在于，所述反射元件为贴敷在所述衍射光学元件靠近光源一侧面上的第一增反膜。

5.如权利要求1所述的检测光强度的光束投影装置，其特征在于，所述光源与所述光束检测器均向第一光学元件的光轴倾斜设置。

6.如权利要求1所述的检测光强度的光束投影装置，其特征在于，所述光源与所述光束检测器沿所述第一光学元件的光轴对称倾斜设置。

7.如权利要求6所述的检测光强度的光束投影装置，其特征在于，所述光源的出射面为曲面。

8.如权利要求1或2所述的检测光强度的光束投影装置，其特征在于，所述第一光学元件为准直系统。

9.如权利要求1或2所述的检测光强度的光束投影装置，其特征在于，所述第一光学元件为光学掩膜。

10.如权利要求1或2所述的检测光强度的光束投影装置，其特征在于，所述光束投影装置还包括：

光源控制器，接收所述光束检测器检测的无效光强度，并根据预设的无效光阈值执行以下操作：

当所述无效光强度高于所述无效光阈值时，降低所述光源的功率或关闭所述光源；

当所述无效光强度低于所述无效光阈值时，增加所述光源的功率。

11.如权利要求1～7所述的检测光强度的光束投影装置，其特征在于，所述光源为边发射激光器或垂直腔面发射激光器，或者由多个边发射激光器或者垂直腔面发射激光器组成的阵列。

12.如权利要求1～7所述的检测光强度的光束投影装置，其特征在于，所述光源为编码光。

13.如权利要求1～7任一项所述的检测光强度的光束投影装置，其特征在于，所述光束投影装置还包括:

保护玻璃，设置在所述衍射光学元件的出射光束的光路上；

第二增反膜，贴敷于所述保护玻璃靠近外部一侧面上，用于反射环境中的自然光。

14.一种深度相机，其特征在于，包括：

如权利要求1～15任一项所述的检测光强度的光束投影装置，用于出射投影光束；

图像采集装置，采集所述光束案投影到空间目标或场景反射的反射光束；

图像处理器，基于所述投影光束和反射光束计算空间目标或场景的深度信息。

15.一种检测光强度的光束投影装置，其特征在于，包括：

光源，所述光源包括检测光源区和投影光源区，用于发射相同功率的检测光和投影光；

第一光学元件，折射所述检测光和/或投影光；

光束检测器，接收所述光源发射的检测光，或经所述第一光学元件折射后的检测光，并检测该检测光强度。

16.如权利要求15所述的检测光强度的光束投影装置，其特征在于，所述光束投影装置还包括：

衍射光学元件，接收经所述第一光学元件折射后的检测光和/或投影光，并向外出射结构光图案；

所述光束检测器检测经所述衍射光学元件折射后的检测光强度。

17.如权利要求15或16所述的检测光强度的光束投影装置，其特征在于，所述光束投影装置还包括：

导光道，所述导光道的输入端设置于所述光源发射的检测光的光路上，输出端连接在所述光束检测器的接收端口，所述光束检测器通过导光道接收检测光，并检测其强度。

18.如权利要求17所述的检测光强度的光束投影装置，其特征在于，所述光束投影装置还包括：

支撑所述导光道的导光件，所述导光件上设有安装槽，所述导光道穿过所述安装槽以实现被所述导光件支撑。

19.如权利要求17所述的检测光强度的光束投影装置，其特征在于，所述光束投影装置还包括：

支撑所述导光道的导光件，所述导光件与所述光束投影装置的封装件形成一个空隙作为安装槽，所述光束检测器设置于所述光束投影装置的封装件的内部，所述导光道穿过所述空隙以实现与所述光束检测器的接收端口连接。

20.如权利要求15或16所述的检测光强度的光束投影装置，其特征在于，所述光束投影装置还包括：

L型导光道，所述导L型光道贯穿封装于所述光束投影装置的封装件的内部，所述导光道的输入端设置于经所述衍射光学元件折射后的检测光的光路上，输出端连接在所述光束检测器的接收端口，所述光束检测器通过导光道接收检测光，并检测其强度。

21.如权利要求15或16所述的检测光强度的光束投影装置，其特征在于，所述光束投影装置还包括：

反射元件，经所述第一光学元件折射后的检测光经所述反射元件反射至所述第一光学元件，再经所述第一光学元件折射后，被所述光束检测器接收和检测其强度。

22.如权利要求21所述的检测光强度的光束投影装置，其特征在于，所述反射元件为安装在所述衍射光学元件靠近光源一侧面上的微型反射镜。

23.如权利要求21所述的检测光强度的光束投影装置，其特征在于，所述反射元件为贴敷在所述衍射光学元件靠近光源一侧面上的第三增反膜。

24.如权利要求15或16所述的检测光强度的光束投影装置，其特征在于，所述第一光学元件为准直系统。

25.如权利要求15或16所述的检测光强度的光束投影装置，其特征在于，所述第一光学元件为光学掩膜。

26.如权利要求15或16所述的检测光强度的光束投影装置，其特征在于，所述光束投影装置还包括：

光源控制器，接收所述光束检测器检测的检测光强度，并根据预设的检测光阈值执行以下操作：

当所述检测光强度高于所述检测光阈值时，降低所述光源的功率或关闭所述光源；

当所述检测光强度低于所述检测光阈值时，增加所述光源的功率。

27.如权利要求15或16所述的检测光强度的光束投影装置，其特征在于，所述光源为边发射激光器或垂直腔面发射激光器，或者由多个边发射激光器或者垂直腔面发射激光器组成的阵列。

28.如权利要求15或16所述的检测光强度的光束投影装置，其特征在于，所述光束投影装置还包括:

保护玻璃，设置在所述衍射光学元件的出射光束的光路上；

第二增反膜，贴敷于所述保护玻璃靠近外部一侧面上，用于反射环境中的自然光。

29.一种深度相机，其特征在于，包括：

如权利要求15～28任一项所述的检测光强度的光束投影装置，用于出射投影光束；

图像采集装置，采集所述光束案投影到空间目标或场景反射的反射光束；

图像处理器，基于所述投影光束和反射光束计算空间目标或场景的深度信息。