CN108833903A - 结构光投影模组、深度相机及终端 - Google Patents
结构光投影模组、深度相机及终端 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108833903A CN108833903A CN201810504079.XA CN201810504079A CN108833903A CN 108833903 A CN108833903 A CN 108833903A CN 201810504079 A CN201810504079 A CN 201810504079A CN 108833903 A CN108833903 A CN 108833903A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lens
- structured light
- mould group
- light source
- projection mould
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B15/00—Special procedures for taking photographs; Apparatus therefor
- G03B15/02—Illuminating scene
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/50—Constructional details
- H04N23/55—Optical parts specially adapted for electronic image sensors; Mounting thereof
Abstract
本发明公开了一种结构光投影模组、深度相机及终端,该结构光投影模组包括垂直共振腔表面放射激光阵列光源,用于发射图案化光束;反射镜,用于接收并反射图案化光束,形成发射光束;透镜,用于接收并汇聚反射光束,形成透射光束;结构光图案生成器,用于接收经透镜汇聚的透射光束,并投射出结构光图案化光束;通过在光源与透镜之间设置反光镜,以对发射出的图案化光束进行反射,改变图案化光束的光路,以此可以灵活改变光源与透镜之间的设置位置,解决了光源与透镜之间只能相对设置且距离较近导致结构光投影模组散热效果差的问题,通过调整反射镜的位置即可实现光源与透镜之间的光束校准,相对更加容易操作。
Description
技术领域
本发明涉及三维成像技术领域,更具体地说,涉及一种结构光投影模组、深度相机及终端。
背景技术
3D成像技术是新一代人机交互技术的核心,对着移动终端对3D成像技术的硬性需求,深度相机将会被广泛应用于移动终端设备中,例如现有Iphone X移动数字电话机的人脸识别,作为手机新的技术及应用,将带来新的卖点,给消费者全新的感受及体验。这也使得深度相机朝着高性能、小体积的方向发展,以适应移动终端轻薄化的美感设计需求。
结构光投影模组是基于结构光技术的深度相机中的核心设备,其主要组成部分包括光源、准直透镜以及光学衍射元件,请参见图1,其中,光源11用于发出红外光,经准直透镜12进行校准,使得通过准直透镜的光都变成平行光,然后通过光学衍射元件13对该平行光进行散斑衍射,最后照射到需要拍摄的人脸或者其他物体,生成具有深度信息的3D立体图像。
而高性能、小体积的设计通常将带来散热效率较差的问题。继续参见图1,为了适应移动终端轻薄化的设计需求,使得结构光投影模组的光源与准直透镜之间的垂直距离有限,而光源又属于高发热元件,进而导致结构光投影模组散热效率较差的问题,影响深度相机的拍摄性能以及使用寿命。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于:现有结构光投影模组散热效果差。针对该技术问题,提供一种结构光投影模组、深度相机及终端。
为解决上述技术问题,本发明提供一种结构光投影模组,所述结构光投影模组包括:
垂直共振腔表面放射激光阵列光源,用于发射图案化光束;
反射镜,用于接收并反射图案化光束,形成反射光束;
透镜,用于接收并汇聚反射光束,形成透射光束;
结构光图案生成器,用于接收经透镜汇聚的透射光束,并投射出结构光图案化光束。
可选的,透镜为准直透镜,用于接收经反射镜反射后的图案化光束,对图案化光束进行准直处理。
可选的,图案化光束不规则分布。
可选的,不规则分布包括分布密度、图案大小、图案形状、图案样式中的至少一种不规则分布。
可选的,结构光图案生成器包括光学衍射元件、微透镜阵列、光栅中的一种。
可选的,反射镜的中心位于两条直线的交点,所述两条直线分别为穿过垂直共振腔表面放射激光阵列光源中心点,且平行于发射图案化光束方向的第一直线,以及穿过透镜光心且平行于透镜主轴的第二直线。
可选的,图案化光束在反射镜所在平面上的投影区域小于等于反射镜的表面积,且发射光束在透镜所在平面上的投影区域小于等于透镜的表面积。
可选的,准直透镜与结构光图案生成器光心对准,且固定设置为一体结构。
进一步地,本发明还提供了一种深度相机,所述深度相机包括:
如上任一项所述的结构光投影模组,用于向空间中投射结构光图案化光束;
图像采集装置,用于采集结构光图案化光束在空间中形成的至少部分散斑图案;
处理器,基于散斑图案计算深度值,根据深度值生成深度图像。
进一步地,本发明还提供了一种终端,所述终端包括如上所述的深度相机。
有益效果
本发明提供一种结构光投影模组、深度相机及终端,针对现有结构光投影模组散热效率差的问题;该结构光投影模组包括垂直共振腔表面放射激光阵列光源,用于发射图案化光束;反射镜,用于接收并反射图案化光束,形成发射光束;透镜,用于接收并汇聚反射光束,形成透射光束;结构光图案生成器,用于接收经透镜汇聚的透射光束,并投射出结构光图案化光束;通过在光源与透镜之间设置反光镜,以对发射出的图案化光束进行反射,改变图案化光束的光路,以此可以灵活改变光源与透镜之间的设置位置,解决了光源与透镜之间只能相对设置且距离较近导致结构光投影模组散热效果差的问题,通过调整反射镜的位置即可实现光源与透镜之间的光束校准;相比于需要通过调整光源与透镜的位置进行光束校准,相对更加容易操作。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
图1为一种结构光投影模组的结构示意图;
图2为实现本发明各个实施例一个可选的移动终端的硬件结构示意图;
图3为如图2所示的移动终端的无线通信系统示意图;
图4为本发明第一实施例提供的结构光投影模组的结构示意图;
图5为本发明第一实施例提供的光束图案的分布示意图一;
图6为本发明第一实施例提供的光束图案的分布示意图二;
图7为本发明第一实施例提供的光束图案的分布示意图三;
图8为本发明第一实施例提供的光束图案的分布示意图四;
图9为本发明第一实施例提供的反射镜的位置结构示意图;
图10为本发明第一实施例提供的光束投影区域的位置结构示意图;
图11为本发明第二实施例提供的深度相机的结构示意图;
图12为本发明第三实施例提供的终端的结构示意图。
具体实施方式
应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
在后续的描述中,使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明,其本身没有特定的意义。因此,“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。
终端可以以各种形式来实施。例如,本发明中描述的终端可以包括诸如手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、个人数字助理(Personal Digital Assistant, PDA)、便捷式媒体播放器(Portable Media Player,PMP)、导航装置、可穿戴设备、智能手环、计步器等移动终端,以及诸如数字TV、台式计算机等固定终端。
后续描述中将以移动终端为例进行说明,本领域技术人员将理解的是,除了特别用于移动目的的元件之外,根据本发明的实施方式的构造也能够应用于固定类型的终端。
请参阅图2,其为实现本发明各个实施例的一种移动终端的硬件结构示意图,该移动终端100可以包括:RF(Radio Frequency,射频)单元101、WiFi 模块102、音频输出单元103、A/V(音频/视频)输入单元104、传感器105、显示单元106、用户输入单元107、接口单元108、存储器109、处理器110、以及电源111等部件。本领域技术人员可以理解,图2中示出的移动终端结构并不构成对移动终端的限定,移动终端可以包括比图示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者不同的部件布置。
下面结合图2对移动终端的各个部件进行具体的介绍:
射频单元101可用于收发信息或通话过程中,信号的接收和发送,具体的,将基站的下行信息接收后,给处理器110处理;另外,将上行的数据发送给基站。通常,射频单元101包括但不限于天线、至少一个放大器、收发信机、耦合器、低噪声放大器、双工器等。此外,射频单元101还可以通过无线通信与网络和其他设备通信。上述无线通信可以使用任一通信标准或协议,包括但不限于GSM(Global System of Mobile communication,全球移动通讯系统)、 GPRS(General Packet Radio Service,通用分组无线服务)、CDMA2000(CodeDivision Multiple Access 2000,码分多址2000)、WCDMA(Wideband Code DivisionMultiple Access,宽带码分多址)、TD-SCDMA(Time Division-Synchronous CodeDivision Multiple Access,时分同步码分多址)、 FDD-LTE(Frequency DivisionDuplexing-Long Term Evolution,频分双工长期演进)和TDD-LTE(Time DivisionDuplexing-Long Term Evolution,分时双工长期演进)等。
WiFi属于短距离无线传输技术,移动终端通过WiFi模块102可以帮助用户收发电子邮件、浏览网页和访问流式媒体等,它为用户提供了无线的宽带互联网访问。虽然图2示出了WiFi模块102,但是可以理解的是,其并不属于移动终端的必须构成,完全可以根据需要在不改变发明的本质的范围内而省略。
音频输出单元103可以在移动终端100处于呼叫信号接收模式、通话模式、记录模式、语音识别模式、广播接收模式等等模式下时,将射频单元101或WiFi模块102接收的或者在存储器109中存储的音频数据转换成音频信号并且输出为声音。而且,音频输出单元103还可以提供与移动终端100执行的特定功能相关的音频输出(例如,呼叫信号接收声音、消息接收声音等等)。音频输出单元103可以包括扬声器、蜂鸣器等等。
A/V输入单元104用于接收音频或视频信号。A/V输入单元104可以包括图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU)1041和麦克风1042,图形处理器1041对在视频捕获模式或图像捕获模式中由图像捕获装置(如摄像头)获得的静态图片或视频的图像数据进行处理。处理后的图像帧可以显示在显示单元106上。经图形处理器1041处理后的图像帧可以存储在存储器109(或其它存储介质)中或者经由射频单元101或WiFi模块102进行发送。麦克风1042 可以在电话通话模式、记录模式、语音识别模式等等运行模式中经由麦克风 1042接收声音(音频数据),并且能够将这样的声音处理为音频数据。处理后的音频(语音)数据可以在电话通话模式的情况下转换为可经由射频单元101 发送到移动通信基站的格式输出。麦克风1042可以实施各种类型的噪声消除 (或抑制)算法以消除(或抑制)在接收和发送音频信号的过程中产生的噪声或者干扰。
移动终端100还包括至少一种传感器105,比如光传感器、运动传感器以及其他传感器。具体地,光传感器包括环境光传感器及接近传感器,其中,环境光传感器可根据环境光线的明暗来调节显示面板1061的亮度,接近传感器可在移动终端100移动到耳边时,关闭显示面板1061和/或背光。作为运动传感器的一种,加速计传感器可检测各个方向上(一般为三轴)加速度的大小,静止时可检测出重力的大小及方向,可用于识别手机姿态的应用(比如横竖屏切换、相关游戏、磁力计姿态校准)、振动识别相关功能(比如计步器、敲击)等;至于手机还可配置的指纹传感器、压力传感器、虹膜传感器、分子传感器、陀螺仪、气压计、湿度计、温度计、红外线传感器等其他传感器,在此不再赘述。
显示单元106用于显示由用户输入的信息或提供给用户的信息。显示单元 106可包括显示面板1061,可以采用液晶显示器(Liquid Crystal Display,LCD)、有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)等形式来配置显示面板1061。
用户输入单元107可用于接收输入的数字或字符信息,以及产生与移动终端的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。具体地,用户输入单元107 可包括触控面板1071以及其他输入设备1072。触控面板1071,也称为触摸屏,可收集用户在其上或附近的触摸操作(比如用户使用手指、触笔等任何适合的物体或附件在触控面板1071上或在触控面板1071附近的操作),并根据预先设定的程式驱动相应的连接装置。触控面板1071可包括触摸检测装置和触摸控制器两个部分。其中,触摸检测装置检测用户的触摸方位,并检测触摸操作带来的信号,将信号传送给触摸控制器;触摸控制器从触摸检测装置上接收触摸信息,并将它转换成触点坐标,再送给处理器110,并能接收处理器110发来的命令并加以执行。此外,可以采用电阻式、电容式、红外线以及表面声波等多种类型实现触控面板1071。除了触控面板1071,用户输入单元107还可以包括其他输入设备1072。具体地,其他输入设备1072可以包括但不限于物理键盘、功能键(比如音量控制按键、开关按键等)、轨迹球、鼠标、操作杆等中的一种或多种,具体此处不做限定。
进一步的,触控面板1071可覆盖显示面板1061,当触控面板1071检测到在其上或附近的触摸操作后,传送给处理器110以确定触摸事件的类型,随后处理器110根据触摸事件的类型在显示面板1061上提供相应的视觉输出。虽然在图1中,触控面板1071与显示面板1061是作为两个独立的部件来实现移动终端的输入和输出功能,但是在某些实施例中,可以将触控面板1071与显示面板1061集成而实现移动终端的输入和输出功能,具体此处不做限定。
接口单元108用作至少一个外部装置与移动终端100连接可以通过的接口。例如,外部装置可以包括有线或无线头戴式耳机端口、外部电源(或电池充电器)端口、有线或无线数据端口、存储卡端口、用于连接具有识别模块的装置的端口、音频输入/输出(I/O)端口、视频I/O端口、耳机端口等等。接口单元 108可以用于接收来自外部装置的输入(例如,数据信息、电力等等)并且将接收到的输入传输到移动终端100内的一个或多个元件或者可以用于在移动终端100和外部装置之间传输数据。
存储器109可用于存储软件程序以及各种数据。存储器109可主要包括存储程序区和存储数据区,其中,存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等;存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外,存储器 109可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非易失性存储器,例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
处理器110是移动终端的控制中心,利用各种接口和线路连接整个移动终端的各个部分,通过运行或执行存储在存储器109内的软件程序和/或模块,以及调用存储在存储器109内的数据,执行移动终端的各种功能和处理数据,从而对移动终端进行整体监控。处理器110可包括一个或多个处理单元;优选的,处理器110可集成应用处理器和调制解调处理器,其中,应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等,调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是,上述调制解调处理器也可以不集成到处理器110中。
移动终端100还可以包括给各个部件供电的电源111(比如电池),优选的,电源111可以通过电源管理系统与处理器110逻辑相连,从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。
尽管图2未示出,移动终端100还可以包括蓝牙模块等,在此不再赘述。
为了便于理解本发明实施例,下面对本发明的移动终端所基于的通信网络系统进行描述。
请参阅图3,图3为本发明实施例提供的一种通信网络系统架构图,该通信网络系统为通用移动通信技术的LTE系统,该LTE系统包括依次通讯连接的UE(User Equipment,用户设备)201,E-UTRAN(Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network,演进式UMTS陆地无线接入网)202,EPC(Evolved Packet Core,演进式分组核心网)203和运营商的IP业务204。
具体地,UE201可以是上述终端100,此处不再赘述。
E-UTRAN202包括eNodeB2021和其它eNodeB2022等。其中,eNodeB2021 可以通过回程(backhaul)(例如X2接口)与其它eNodeB2022连接,eNodeB2021 连接到EPC203,eNodeB2021可以提供UE201到EPC203的接入。
EPC203可以包括MME(Mobility Management Entity,移动性管理实体) 2031,HSS(Home Subscriber Server,归属用户服务器)2032,其它MME2033, SGW(Serving GateWay,服务网关)2034,PGW(PDN Gate Way,分组数据网络网关)2035和PCRF(Policy andCharging Rules Function,政策和资费功能实体)2036等。其中,MME2031是处理UE201和EPC203之间信令的控制节点,提供承载和连接管理。HSS2032用于提供一些寄存器来管理诸如归属位置寄存器(图中未示)之类的功能,并且保存有一些有关服务特征、数据速率等用户专用的信息。所有用户数据都可以通过SGW2034进行发送, PGW2035可以提供UE 201的IP地址分配以及其它功能,PCRF2036是业务数据流和IP承载资源的策略与计费控制策略决策点,它为策略与计费执行功能单元(图中未示)选择及提供可用的策略和计费控制决策。
IP业务204可以包括因特网、内联网、IMS(IP Multimedia Subsystem,IP 多媒体子系统)或其它IP业务等。
虽然上述以LTE系统为例进行了介绍,但本领域技术人员应当知晓,本发明不仅仅适用于LTE系统,也可以适用于其他无线通信系统,例如GSM、 CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA以及未来新的网络系统等,此处不做限定。
基于上述移动终端硬件结构以及通信网络系统,提出本发明方法各个实施例。
第一实施例
为了解决现有结构光投影模组散热效果不佳的问题,本发明实施例提供一种结构光投影模组,在现有结构光投影模组的基础上,增设了一反射镜,用于接收光源发出的图案化光束,形成反射光束,反射到透镜,进而可以灵活设置光源与透镜之间的位置结构,改善现有结构光方案由于光源与透镜之间位置固定,且相距较近导致散热效果不佳的问题。请参见图4,图4为本实施例提供的结构光投影模组的结构示意图,该结构光投影模组40包括如下元件:
垂直共振腔表面放射激光阵列光源41(也即Vertical Cavity Surface EmittingLaser,VCSEL阵列光源),为了便于描述,以下简称VCSEL阵列光源41,用于发射图案化光束S1;反射镜42,用于接收并反射图案化光束S1,形成反射光束S2;透镜43,用于接收并汇聚反射光束S2,形成透射光束S3;结构光图案生成器44,用于接收经透镜43汇聚的透射光束S3,并投射出结构光图案化光束S4。
VCSEL阵列光源41主要由半导体基底411和光源412组成,光源412固定在半导体基底411的表面。在本发明的其他示例中,也可以直接在半导体基底411表面上制作VCSEL光源阵列,具体过程在此不再赘述。
在本发明的其他示例中,VCSEL阵列光源41也可以通过其他光源实施,只要能够发出红外光束即可,包括但不限于红外LED、红外LD(激光二极管),红外波长在700-2500nm之间,可选的,红外波长为800-900nm,以便于目前红外摄像头的采集。
VCSEL阵列光源41中包括多个子光源,用于发射多个子光束,也即图案化光束,各子光源可以成一维排列,例如成水平方向一排,或者竖直方向成一列等。图4中,为了方便示意,仅在一维上示出了2个子光源。本实施例中,各子光源可以在基底上排列成二维阵列,为了使输出的结构光图案化光束具有随机性或不相关性,各子光源可以通过不规则分布实现。请参见图5,各子光源的分布密度不规则分布,也即各子光源之间的间距不规则,使最终输出的结构光图案化光束具有随机性,从而提高深度计算的精度。
在本发明的其他示例中,各子光源之间的不规则分布还可以是图案大小分布的不规则,请参见图6;图案形状分布的不规则,请参见图7;图案样式分布的不规则,请参见图8。当然,子光源分布的不规则可以是分布密度、图案大小、图案样式、图案形状中的多种进行组合,形成不规则分布。
反射镜42的位置可设置为可调节,以将VCSEL阵列光源41发出的图案化光束S1反射到透镜43上,形成反射光束S2。
请参见图9,反射镜42的中心O2位于两条直线的交点,这两条直线分别为穿过VCSEL阵列光源41的中心O1,且平行于发射图案化光束方向的第一直线L1,另一条直线为穿过透镜43的光心O3,且平行于透镜主轴的第二直线L2。第一直线L1与第二直线L2的交点即为反射镜的中心O2。为了充分利用VCSEL阵列光源41发出的图案化光束,提升光束的利用率,应当说明的是,反射镜42可以将VCSEL阵列光源41发出的图案化光束全部或者完全反射到透镜43上,透镜43的中垂线L3刚好平分VCSEL阵列光源41、反射镜 42与透镜43所形成的夹角∠1。
如图9所示,VCSEL阵列光源41、反射镜42与透镜43所形成的夹角∠1 大致为90度,应当理解的是,本发明实施例并不限于此,三者所形成夹角可以是任意的,大于0度,且小于180度即可,例如45度、60度、75度、105 度等。根据结构光投影模组40的散热需求以及终端的容纳空间,灵活设置 VCSEL阵列光源41与反射镜42、透镜43的间距以及位置。例如,对于功率较大的VCSEL阵列光源,则将其与透镜之间的间距设置为较大,对于功率较小的VCSEL阵列光源,则其间距可以适当减小。
在本发明的其他示例中,VCSEL阵列光源与透镜之间的设置间距可以通过光源功率与间距之间的对应关系确定,如图1所示:
VCSEL阵列光源功率p(毫瓦) | 参考间距(毫米) |
p≤P1 | H1 |
P1<p≤P2 | H2 |
P2<p≤P3 | H3 |
p>P3 | H4 |
请参见图10,图案化光束在反射镜42所在平面上的投影区域P1小于等于反射镜42的表面积,也即是图案化光束在反射镜42所在平面的投影区域 P1在反射镜42的表面区域P2范围内,使反射镜42可以完全将图案化光束进行反射,避免图案化光束在反射镜42所在平面的投影区域超过反射镜42的表面区域,部分图案化光束可能无法到达反射镜42,导致光束利用率低的问题。
同样的,经反射镜42反射后的反射光束在透镜43所在平面上的投影区域P3,应当小于等于透镜43的表面积,也即控制发射光束在透镜平面的投影P3 应当在透镜43表面区域范围P4内,尽量避免超过透镜43的表面区域范围,以尽可能使透镜43接收到经反射镜42反射的全部反射光束,提升光利用率。
本方案通过在VCSEL阵列光源41与透镜43之间设置一个反射镜42,以此改变图案化光束的光路,形成一种新的结构光结构,与现有方案相比,一方面可以提高制作的灵活性,改善结构光方案散热差的问题,另一方面,更容易实现光心的对准,操作更加简单,有利于提升处理器对目标图像深度计算的精确度。具体的,现有方案直接将VCSEL阵列光源与透镜相对设置,图案化光束直接从VCSEL阵列光源出口发射到透镜上,由于受到终端厚度的限制, VCSEL阵列光源与透镜之间的间距不可能设置较大,而VCSEL阵列光源又是属于高发热的器件,因此不利于VCSEL阵列光源的散热,本方案在VCSEL 阵列光源41与透镜43之间设置一个反射镜42,以改变从发射光束的光路,使VCSEL阵列光源41与透镜43的位置结构更加灵活多变,可以根据终端尺寸并结合散热需求,灵活设置VCSEL阵列光源41与透镜43之间的位置结构,例如VCSEL阵列光源41可以延终端宽度方向、或者长度方向上增加与透镜 43之间的距离,而避免受到于终端厚度方向间距不足的限制,从而改善结构光投影模组散热效果较差的问题。另外,还可以只通过调节反射镜的位置,实现VCSEL阵列光源41与透镜43的光束校准,而不必通过调节VCSEL阵列光源41与透镜43的位置进行光束校准,相比之下,通过调节反光镜42的方式更加容易操作实现光束的校准,提升深度计算的准确性,进而提升成像质量。
本实施例中,透镜为准直透镜,用于接收经反射镜反射后的图案化光束,也即反射光束,对该反射光束进行准直处理,得到平行或者近似平行的光束。
结构光图案生成器44用于接收经透镜43汇聚或准直后的透射光束,并投射出结构光图案化光束。可选的,结构光图案生成器可以是光学衍射元件(Diffractive OpticalElements,DOE)、微透镜阵列、光栅中的一种,其作用为将数量有限的光束进行衍射复制生成数量更多、密度更大、随机性更高的散斑图案,并投射到目标空间中,以对拍摄对象进行深度计算。
应当理解的是,现有结构光方案在制作过程中,需要对光源、透镜以及结构光图案生成器三者进行光束校准,三者的同时校准对工艺要求高,校准难度大,因此制造良率低。本实施例中,为了降低校准难度,提升制造良率,将透镜43与结构光图案生成器44进行光心对准,且固定设置为一体结构,则透镜 43与结构光图案生成器44之间则不需要单独校准,只需要通过调整反光镜42 实现VCSEL阵列光源41与透镜43的光束校准,即可实现对整个结构光投影模组40的光束校准,相比之下,更容易实现光束校准,降低了工艺制作要求,提升了制造良率。
第二实施例
本发明实施例在第一实施例的基础上,提供一种深度相机,请参见图11,该深度相机50包括:如第一实施例所述的结构光投影模组51,用于向空间中投射结构光图案化光束;图像采集模块52,用于采集该结构光图案化光束在空间中形成的至少部分散斑图案;处理器53,基于采集得到的散斑图案计算图像深度值,根据计算得到的图像深度值生成深度图像。
可选的,结构光投影模组51与图像采集模块52安装于同一深度相机平面上,且处于同一条基线,结构光投影模组51投射出的结构光图案化光束在空间中的投影区域一般大于图像采集模块52的采集区域,从而保证图像采集模块52对应的采集区域中的物体都是被结构光图案化光束覆盖的。应当理解,未被结构光图案化光束覆盖的物体,就算被图像采集模块采集到,也无法形成深度信息,因此不能生成对应的深度图像,只能是2D图像。
深度值的计算可以是基于采集到的散斑图案与预先存储的参考结构光图案进行匹配计算,以获取当前采集到的散斑图案相对于参考结构光图案中各对应像素的偏离值,基于偏离值就可以计算得出深度值,每一个像素的深度值共同构成了深度图像。
本实施例中,结构光投影模组51投射出的散斑图案为红外散斑图案,图像采集模块52对应为红外摄像头,处理器53为专用的SOC(System-on-a-Chip) 芯片。当深度相机50作为嵌入式装置应用到其他计算终端时,例如电脑、平板、手机、电视、游戏机以及物联网设备上时,处理器53所实现的功能可以由终端内的处理器或应用来完成,比如将深度计算功能以软件模块的形式存储中存储器中,由终端内的处理器调用从而实现深度计算。
第三实施例
本实施例在第二实施例的基础上,提供一种终端,参见图12所示,该终端60包括第二实施例所述的深度相机61,用于向空间中投射结构光图案化光束,计算图像深度值,进一步的,还可以生成深度图像。
应当理解,终端60还可以包括如图2所示的射频单元、WiFi模块、音频输出单元、A/V输入单元、传感器、显示单元、用户输入单元、接口单元、存储器、处理器以及电源等部件,或者实施更多或更少的部件,具体请参见对图 2的描述,本实施例对此不作限制。
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。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件,但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中,包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机,计算机,服务器,空调器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
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,这些均属于本发明的保护之内。
Claims (10)
1.一种结构光投影模组,其特征在于,所述结构光投影模组包括:
垂直共振腔表面放射激光阵列光源,用于发射图案化光束;
反射镜,用于接收并反射所述图案化光束,形成反射光束;
透镜,用于接收并汇聚所述反射光束,形成透射光束;
结构光图案生成器,用于接收经所述透镜汇聚的所述透射光束,并投射出结构光图案化光束。
2.如权利要求1所述的结构光投影模组,其特征在于,所述透镜为准直透镜,用于接收经所述反射镜反射后的图案化光束,对所述图案化光束进行准直处理。
3.如权利要求1所述的结构光投影模组,其特征在于,所述图案化光束不规则分布。
4.如权利要求3所述的结构光投影模组,其特征在于,所述不规则分布包括分布密度、图案大小、图案形状、图案样式中的至少一种不规则分布。
5.如权利要求1所述的结构光投影模组,其特征在于,所述结构光图案生成器包括光学衍射元件、微透镜阵列、光栅中的一种。
6.如权利要求1-5任一项所述的结构光投影模组,其特征在于,所述反射镜的中心位于两条直线的交点,所述两条直线分别为穿过所述垂直共振腔表面放射激光阵列光源中心点且平行于发射所述图案化光束方向的第一直线,以及穿过所述透镜光心且平行于所述透镜主轴的第二直线。
7.如权利要求6所述的结构光投影模组,其特征在于,所述图案化光束在所述反射镜所在平面上的投影区域小于等于所述反射镜的表面积,且所述发射光束在所述透镜所在平面上的投影区域小于等于所述透镜的表面积。
8.如权利要求6所述的结构光投影模组,其特征在于,所述准直透镜与所述结构光图案生成器光心对准,且固定设置为一体结构。
9.一种深度相机,其特征在于,所述深度相机包括:
如权利要求1-8任一项所述的结构光投影模组,用于向空间中投射结构光图案化光束;
图像采集装置,用于采集所述结构光图案化光束在空间中形成的至少部分散斑图案;
处理器,基于所述散斑图案计算深度值,根据所述深度值生成深度图像。
10.一种终端,其特征在于,所述终端包括如权利要求9所述的深度相机。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810504079.XA CN108833903A (zh) | 2018-05-23 | 2018-05-23 | 结构光投影模组、深度相机及终端 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810504079.XA CN108833903A (zh) | 2018-05-23 | 2018-05-23 | 结构光投影模组、深度相机及终端 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108833903A true CN108833903A (zh) | 2018-11-16 |
Family
ID=64147266
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201810504079.XA Pending CN108833903A (zh) | 2018-05-23 | 2018-05-23 | 结构光投影模组、深度相机及终端 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108833903A (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109471270A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-03-15 | 宁波舜宇光电信息有限公司 | 一种结构光投射器、深度成像装置 |
CN109708588A (zh) * | 2019-01-14 | 2019-05-03 | 业成科技(成都)有限公司 | 结构光投射器及结构光深度感测器 |
CN110196023A (zh) * | 2019-04-08 | 2019-09-03 | 深圳奥比中光科技有限公司 | 一种双变焦结构光深度相机及变焦方法 |
CN112070844A (zh) * | 2020-08-27 | 2020-12-11 | 合肥的卢深视科技有限公司 | 结构光系统的校准方法及装置、校准工具图、设备及介质 |
CN113740865A (zh) * | 2021-08-31 | 2021-12-03 | 上海悠睿光学有限公司 | 一种结构光投射模组及电子设备 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101419061A (zh) * | 2008-12-08 | 2009-04-29 | 北京航空航天大学 | 一种镜像式结构光视觉测量系统和测量方法 |
CN107167996A (zh) * | 2017-06-05 | 2017-09-15 | 深圳奥比中光科技有限公司 | 自适应调整的激光投影模组及深度相机 |
CN108051929A (zh) * | 2018-01-09 | 2018-05-18 | 北京驭光科技发展有限公司 | 三维信息检测用结构光场光学系统及其方法 |
-
2018
- 2018-05-23 CN CN201810504079.XA patent/CN108833903A/zh active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101419061A (zh) * | 2008-12-08 | 2009-04-29 | 北京航空航天大学 | 一种镜像式结构光视觉测量系统和测量方法 |
CN107167996A (zh) * | 2017-06-05 | 2017-09-15 | 深圳奥比中光科技有限公司 | 自适应调整的激光投影模组及深度相机 |
CN108051929A (zh) * | 2018-01-09 | 2018-05-18 | 北京驭光科技发展有限公司 | 三维信息检测用结构光场光学系统及其方法 |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109471270A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-03-15 | 宁波舜宇光电信息有限公司 | 一种结构光投射器、深度成像装置 |
CN109708588A (zh) * | 2019-01-14 | 2019-05-03 | 业成科技(成都)有限公司 | 结构光投射器及结构光深度感测器 |
CN110196023A (zh) * | 2019-04-08 | 2019-09-03 | 深圳奥比中光科技有限公司 | 一种双变焦结构光深度相机及变焦方法 |
CN110196023B (zh) * | 2019-04-08 | 2024-03-12 | 奥比中光科技集团股份有限公司 | 一种双变焦结构光深度相机及变焦方法 |
CN112070844A (zh) * | 2020-08-27 | 2020-12-11 | 合肥的卢深视科技有限公司 | 结构光系统的校准方法及装置、校准工具图、设备及介质 |
CN113740865A (zh) * | 2021-08-31 | 2021-12-03 | 上海悠睿光学有限公司 | 一种结构光投射模组及电子设备 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108833903A (zh) | 结构光投影模组、深度相机及终端 | |
US20190033976A1 (en) | Display device, self-luminous display panel and gesture recognition method | |
RU2628488C2 (ru) | Способ, терминальное устройство и сервер для передачи данных nfc | |
US20170057170A1 (en) | Facilitating intelligent calibration and efficeint performance of three-dimensional printers | |
CN109213728A (zh) | 基于增强现实的文物展示方法及系统 | |
US20160178906A1 (en) | Virtual wearables | |
EP3407177B1 (en) | Method for capturing fingerprint and associated products | |
US20200249012A1 (en) | Projector, camera module, and terminal device | |
WO2021129776A1 (zh) | 成像处理方法和电子设备 | |
CN108271012A (zh) | 一种深度信息的获取方法、装置以及移动终端 | |
CN109165606B (zh) | 一种车辆信息的获取方法、装置以及存储介质 | |
CN107450841B (zh) | 交互对象控制方法及装置 | |
CN103475392B (zh) | 信息获取方法、装置和终端 | |
CN111311757B (zh) | 一种场景合成方法、装置、存储介质及移动终端 | |
CN112950694A (zh) | 图像融合的方法、单颗摄像头模组、拍摄装置及存储介质 | |
CN111246073B (zh) | 成像装置、方法及电子设备 | |
CN104751404A (zh) | 一种图像变换的方法及装置 | |
CN108683850A (zh) | 一种拍摄提示方法及移动终端 | |
CN109451578A (zh) | 一种定位方法及装置 | |
CN103458362B (zh) | 数值转移方法、终端、服务器及系统 | |
CN108197558A (zh) | 人脸识别方法、装置、存储介质和电子设备 | |
CN108225278A (zh) | 一种测距方法、移动终端 | |
CN109471119A (zh) | 一种控制功耗的方法及终端设备 | |
CN103679506B (zh) | 一种获取信息的方法、装置、终端及服务器 | |
CN109240024B (zh) | 一种结构光支架及终端设备 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20181116 |