CN109031872B - 一种光学投影模组及光学投影方法 - Google Patents

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Abstract

本申请适用于光学和电子技术领域，提供了一种光学投影模组，用于投射预设图案至被测目标物上进行感测，其包括光束调制元件及光源结构。所述光源结构包括半导体基底及形成在半导体基底上用于发出具有均匀分布光强的图案光束发光体。所述光束调制元件包括基板及形成在所述基板上的图案化光学纹路。所述图案化光学纹路对应所述图案光束发光体进行设置。所述图案化光学纹路将图案光束发光体发出的光强均匀分布的光场进行重新排布后形成具有预设图案的图案光束投射至被测目标物上。本申请还提供一种光学投影方法。

Description

一种光学投影模组及光学投影方法
技术领域
本申请属于光学技术领域，尤其涉及一种光学投影模组及光学投影方法。
背景技术
现有的三维(Three Dimensional,3D)感测模组通常需要利用具有不规则分布的发光单元的光源投射出不规则分布的光图案来进行三维感测。然而，形成不规则分布的发光单元的工艺较复杂，导致三维感测模组的成本增加，不利于相关产品的普及化。
发明内容
本申请所要解决的技术问题在于提供一种具有较低成本的光学投影模组及光学投影方法。
本申请实施方式提供一种光学投影模组，用于投射预设图案至被测目标物上进行感测，其包括光束调制元件及光源结构。所述光源结构包括半导体基底及形成在半导体基底上发出光强均匀分布光束的图案光束发光体。所述光束调制元件包括基板及形成在所述基板上的图案化光学纹路。所述图案化光学纹路对应所述图案光束发光体进行设置。所述图案化光学纹路将图案光束发光体发出的光强均匀分布的光场进行重新排布后形成具有预设图案的图案光束投射至被测目标物上。
在某些实施方式中，所述预设图案选自不规则分布光斑图案、规则排布的条纹状图案、以及沿不同方向相互交叉的规则网格图案的图案光束中的一种及其组合。
在某些实施方式中，所述图案光束发光体为多个按照预设相同间隔均匀排布的垂直腔面发射激光器发光单元。
在某些实施方式中，所述多个垂直腔面发射激光器发光单元的数量范围为2至12个。
在某些实施方式中，所述图案光束发光体为一个单孔宽面型垂直腔面发射激光器。
在某些实施方式中，所述图案光束发光体形成在半导体基底的中间位置。
在某些实施方式中，所述光源结构还包括多个用于发出具有均匀分布光强的泛光光束发光体。所述泛光光束发光体与图案光束发光体形成在相同的半导体基底上，并可以分别被独立控制发光。
在某些实施方式中，所述图案光束发光体形成在半导体基底的中部。所述泛光光束发光体围绕所述图案光束发光体对称分布。
在某些实施方式中，所述光束调制元件还包括形成在基板上对应泛光光束发光体的扩散光学纹路。所述扩散光学纹路将所述泛光光束发光体所发出的原始光束扩散形成光强均匀分布的泛光光束投射至被测目标物上。
本申请实施方式还提供一种光学投影方法，其用于在一被测目标物上投射出用于感测的预设光图案。所述光学投影方法包括如下步骤：发出光强均匀分布的光束；及将所述光束的光强均匀分布的光场进行重新排布形成具有预设图案的图案光束投射至被测目标物上。
在某些实施方式中，所述光束均匀分布的光场被重新排布以形成能够投射出不规则分布光斑图案的图案光束；或
所述光束是由多个按照相同间隔均匀排布的发光体所发出的光强均匀分布的光场，所述沿同一个预设方向排列的发光体所发出的光被融合形成能够投射出规则排布条纹图案的图案光束；或
所述光束是由多个按照相同间隔均匀排布的发光体所发出的光强均匀分布的光场，所述沿相互交叉的两个预设方向排列的发光体所发出的光被融合形成能够投射出规则网格图案的图案光束。
本申请实施方式所提供的光学投影模组及其投影方法采用制程较简单的均匀排布的VCSEL发光单元与光束调制元件配合来在被测目标物上投射出预设图案，简化了光源的制作难度，也进一步减少了器件的成本。
本申请实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请实施方式的实践了解到。
附图说明
图1是本申请第一实施方式提供的光源结构的俯视图。
图2是本申请第二实施方式提供的光源结构的俯视图。
图3是本申请第三实施方式提供的光源结构的俯视图。
图4是本申请第四实施方式提供的光学投影模组的结构示意图。
图5是图4中的光学投影模组的光束调制元件的透明基板上的检测线路的示意图。
图6是本申请第五实施方式提供的光学投影模组的结构示意图。
图7是本申请第六实施方式提供的光学投影模组的结构示意图。
图8是本申请第七实施方式提供的光学投影模组的结构示意图。
图9是图8中所述光学投影模组的光源结构的俯视图。
图10是本申请第八实施方式提供的光学投影模组的结构示意图。
图11是图10中所述光学投影模组的光源结构的俯视图。
图12是本申请提供的一种光学投影方法的步骤流程图。
图13是本申请第九实施方式提供的感测装置的结构示意图。
图14是图13中所述感测装置的功能模块示意图。
图15是本申请第十实施方式提供的设备的结构示意图。
具体实施方式
本发明专利申请要求申请日为2018年7月30日、申请号为201810854491.4、发明名称为“一种光源结构、光学投影模组、生物识别装置及设备”的在先申请的国内优先权，该件申请的所有内容在此作为参考。
下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或排列顺序。由此，限定有“第一”、“第二”的技术特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述技术特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定或限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体化连接；可以是机械连接，也可以是电连接或相互通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件之间的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或示例用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文仅对特定例子的部件和设定进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复使用参考数字和/或参考字母，这种重复使用是为了简化和清楚地表述本申请，其本身不指示所讨论的各种实施方式和/或设定之间的特定关系。此外，本申请在下文描述中所提供的各种特定的工艺和材料仅为实现本申请技术方案的示例，但是本领域普通技术人员应该意识到本申请的技术方案也可以通过下文未描述的其他工艺和/或其他材料来实现。
进一步地，所描述的特征、结构可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下文的描述中，提供许多具体细节以便能够充分理解本申请的实施方式。然而，本领域技术人员应意识到，即使没有所述特定细节中的一个或更多，或者采用其它的结构、组元等，也可以实践本申请的技术方案。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构或者操作以避免模糊本申请之重点。
应该理解的是，此处所述的实施方式和/或方法在本质上是示例性的，不应视为对本申请技术方案的局限。此处所描述的实施方式或方法仅是本申请相关技术思想所涵盖的众多技术方案中的一种或多种，因此所描述的方法技术方案的各个步骤可以按照所标示的次序执行，可以按照其他次序执行，可以同时执行，或者在某些情况下被省略，上述的改动均应视为本申请所要求保护的技术方案所涵盖的范围。
如图1所示，本申请第一实施方式提供了一种光源结构1，用于发射光束至一被测目标物上进行感测。所述光束根据感测原理及应用场景可以为具有特定波长的光束。在本实施方式中，所述光束用于感测被测目标物的三维信息，可以为红外或近红外波长光束，波长范围为750纳米(Nanometer,nm)至1650nm。
所述光源结构1包括第一发射部10及第二发射部12。所述第一发射部10发出第一光束用于形成光强均匀分布的泛光光束。所述泛光光束投射至被测目标物上用于感测被测目标物的泛光图像。例如，所述泛光光束可用于感测所述被测目标物是否为人脸。所述第二发射部12发出的第二光束用于形成能够在被测目标物上投射出预设图案的图案光束。所述预设图案可被用于感测所述被测目标物的三维信息。
所述第一发射部10与第二发射部12形成在同一个基底14上或相互连接以集成为整体结构。所述半导体基底14上定义出位于半导体基底14中部的第一发光区域122以及围绕所述第一发光区域122设置的第二发光区域102。
所述第一发射部10与第二发射部12的集成方式包括直接连接、间接连接或分别形成在同一个基板14上等。在本实施方式中，所述第一光束和第二光束为波长相同的近红外光。
在本实施方式中，所述第一发射部10包括多个用于发射第一光束的泛光光束发光体100。所述第二发射部12包括多个用于发射第二光束的图案光束发光体120。所述泛光光束发光体100和图案光束发光体120形成在同一个半导体基底14上。所述泛光光束发光体100在半导体基底14的第二发光区域102内按照预设的相同间隔均匀分布。所述图案光束发光体120在所述半导体基底14的第一发光区域122内不规则分布。
所述泛光光束发光体100和图案光束发光体120可以为半导体激光器。优选地，在本实施方式中，所述泛光光束发光体100和图案光束发光体120为垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,VCSEL)，在所述半导体基底14上通过光刻和蚀刻等工艺制成。所述泛光光束发光体100发出的泛光光束和图案光束发光体120发出的图案光束均为波长相同的红外或近红外光线，波长范围为750nm至1650nm。
在本实施方式中，所述位于半导体基底14中部的第一发光区域122为矩形。所述第二发光区域102对应设置在第一发光区域122的四个边角处。所述泛光光束发光体100在第二发光区域102的四个边角沿着第二发光区域102每个边角的两条侧边按照相同间隔均匀排布多层，所述第一发光区域122即为图1中所述虚线围成的包覆住第一发光区域102每一个直角的四个直角框条形区域。所述图案光束发光体102在第一发光区域122内不规则排布，用于发出具有不规则分布图案的第二光束。
所述半导体基底14上设置有与外部电路连接用于控制所述第一发光区域122内的泛光光束发光体100发光的第一焊盘104。所述半导体基底14上设置有与外部电路连接用于控制所述第二发光区域102内的图案光束发光体120发光的第二焊盘124。所以，本实施方式中位于第一发光区域122内的图案光束发光体120以及位于第二发光区域102内的泛光光束发光体100可通过不同的控制信号分别独立工作。
如图2所示，本申请第二实施方式提供了一种光源结构5，其与第一实施方式中的光源结构1基本相同，主要区别在于所述第二发光区域502为所述半导体基底54形成有发光体的表面上除了第一发光区域522以外的其他区域。所述泛光光束发光体500设置在第二发光区域502内。所述图案光束发光体520设置在所述第一发光区域522内。所述泛光光束发光体500和图案光束发光体520都按照预设的相同间隔均匀地排布。
在本实施方式中，所述第一发光区域522的图案光束发光体520所发出的第二光束配合设置在光源结构5上方的光学元件可以形成能够在被测目标物上投射出不规则分布光斑图案、规则排布的条纹状图案、或者沿不同方向相互交叉的规则网格图案的图案光束。
可以理解的是，在图未示出的其他实施方式中，设置在第一发光区域522内的图案光束发光体520也可以不规则地分布。
可以理解的是，在图未示出的其他实施方式中，所述泛光光束发光体500也可以按照预设的相同间隔均匀地分布在第一发光区域522内。所述图案光束发光体520不规则分布在第二发光区域502内。
请一并参阅图1和图3，本申请第三实施方式提供了一种光源结构8，其与第一实施方式中的光源结构1基本相同，主要区别在于所述第二发射部82包括设置在第一发光区域822内的单个图案光束发光体820，所述图案光束发光体820为单孔宽面型VCSEL，以代替第一实施方式中所述第一发光区域122内不规则分布的图案光束发光体120。所述第一发射部80包括每个第一发光区域802内分别对应设置的单个泛光光束发光体800，所述每个泛光光束发光体800为单孔宽面型VCSEL，以代替第一实施方式中所述第二发光区域102内的多个按照预设的相同间隔均匀排布的泛光光束发光体100。所述单孔宽面型VCSEL只有一个发光孔，但发光孔径较大，数十倍于第一实施方式中作为泛光光束发光体100的其中一个VCSEL发光单元。所述单孔宽面型VCSEL的发光效果类似于发光强度均匀的面光源。所述单孔宽面型VCSEL的发光面形状可以为规则的形状，比如矩形；也可以为不规则的形状，例如在本实施方式中所述第二发光区域802的直角框条形状。
如图4所示，本申请第四实施方式提供了一种光学投影模组11，用于投射特定光束至被测目标物上进行感测。所述光学投影模组11包括光束调制元件110及上述第一至第三实施方式中的光源结构1。
所述光束调制元件110包括扩散部111及图案化部112。所述扩散部111对应光源结构1的第一发射部10设置，用于将第一发射部10的所述泛光光束发光体100发出的第一光束扩散形成光强均匀分布的泛光光束。所述图案化部112对应光源结构1的第二发射部12设置，用于将第二发射部12的所述图案光束发光体120发出的第二光束形成能够在被测目标物上投射出预设图案的图案光束以用于感测被测目标物的三维信息。
对应于所述图案光束发光体120设置在第一发光区域122内以发出用于形成图案光束的第二光束，所述泛光光束发光体100设置在第二发光区域102内以发出用于形成泛光图案的第一光束的情况，所述图案化部112设置在光束调制元件110的中间位置以与设置在第一发光区域122内的图案光束发光体120对应。所述扩散部111围绕设置在图案化部112的外围以与设置在第二发光区域102内的泛光光束发光体100对应。
所述图案化部112及扩散部111的功能通过在透明基板113的对应位置形成特定的光学纹路来实现。在本实施方式中，所述光束调制元件110的图案化部112及扩散部111设置在同一个透明基板113上。即，所述透明基板113的中间位置形成有用于重新排布光场的图案化光学纹路1120作为所述图案化部112，所述透明基板113在所述图案化光学纹路1120的外围与光源结构1第一发光区域102对应的位置形成有具有光扩散作用的扩散光学纹路1100作为所述扩散部111。所述图案化光学纹路1120包括但不限于衍射光学纹路、光学微透镜阵列、光栅及其组合。
如图5所示，所述透明基板113的表面上还可以形成检测线路134。所述检测线路可由导电材料制成，其上设有多个检测点135。通过对其中任意两个检测点135进行检测可知道该两点之间线路经过的透明基板113表面是否有崩裂等影响光学元件完整性的瑕疵。
如图6所示，本申请第五实施方式提供了一种光学投影模组15，其与第九实施方式中的光学投影模组11基本相同，主要区别在于所述光学投影模组15还包括光路导向元件16。
所述光路导向元件16设置在光源结构1与光束调制元件110之间，并与所述光源结构1的第一发射部10的出光面对应的位置处。所述光路导向元件16用于将第一发射部10呈发散状出射的第一光束引导照射到所述光束调制元件110的扩散部111。所述光路导向元件16的设置是为了避免在光源结构1的第一发射部10与第二发射部12距离较近的技术方案中，从第一发射部10所发出的用于形成泛光照射的一部分第一光束的光会经过光束调制元件110的图案化部112投射出去形成光强度不规则分布的图案光束，从而影响到泛光光束的均匀性。所述光路导向元件16包括但不限于棱镜、微透镜及光栅。所述光路导向元件16的设置区域与光源结构1的第一发射部10所在的区域保持一致。
如图7所示，本申请第六实施方式提供了一种光学投影模组17，其与第四实施方式中的光学投影模组11基本相同，主要区别在于所述光束调制元件170的扩散部171和图案化部172分别形成在不同的透明基板上。
所述形成有图案化部172的透明基板定义为图案化基板1721。所述图案化基板1721上与光源结构1的第二发射部12相对应的位置处形成有将光束的光场进行重新排布的图案化光学纹路1720。在本实施方式中，对应于所述第二发射部12设置在光源结构1中部的情形，所述图案化光学纹路1720形成在图案化基板1721的中间位置。
所述形成有扩散部171的透明基板定义为扩散基板1710。所述扩散基板1710上与光源结构1的第一发射部10相对应的位置处形成有起到光扩散作用的扩散光学纹路1711。所述扩散基板1710与图案化基板1721上图案化光学纹路1720对应的区域保持透光，所述图案化基板1721与扩散基板1710上扩散光学纹路1711对应的区域保持透光，定义为透光区域1712。在本实施方式中，对应于所述第一发射部10围绕第二发射部12设置的光源结构1，所述扩散基板1710在所述透光区域1712的外围与光源结构1第一发射部10对应的位置处形成有所述扩散光学纹路1711。
所述图案化基板1721和扩散基板1710可相互堆叠在一起，也可以沿着所述光学投影模组17的投影光路分别独立设置在光路上的不同位置。可以理解的是，只需要确保所述扩散基板1710及图案化基板1721上对应光学纹路位置相互对准，对于扩散基板1710和图案化基板1721沿所述投影光路的排列顺序不做特别要求。
如图8和图9所示，本申请第七实施方式提供了一种光学投影模组18，用于发出能够在被测目标物上投射出预设图案的图案光束。所述预设图案可被用于感测所述被测目标物的三维信息。根据感测原理及应用场景，所述光束可以为具有特定波长的光束。在本实施方式中，所述光束用于感测被测目标物的三维信息，可以为红外或近红外波长光束，波长范围为750纳米(Nanometer,nm)至1650nm。
所述光学投影模组18包括光束调制元件180及光源结构181。所述光源结构181包括半导体基底1812及形成在所述半导体基底1812上的图案光束发光体1810。所述图案发光体1810发出光强均匀分布的原始光束。所述光强均匀分布的原始光束经过设置在光源结构181出光面上方的光束调制元件180对光场的重新排布后形成能够投射出预设图案的图案光束。所述预设图案可以为不规则分布光斑图案、规则排布的条纹状图案、以及沿不同方向相互交叉的规则网格图案中的一种及其组合。
所述图案光束发光体1810可以为半导体激光器。所述图案光束发光体1810形成在半导体基底1812的中间位置。优选地，在本实施方式中，所述图案光束发光体1810为多个按照预设相同间隔均匀排布的VCSEL发光单元，通过光刻和蚀刻等工艺形成在所述半导体基底1812上。所述多个VCSEL发光单元的数量范围为2至12个，按照预设相同间隔均匀排布在所述半导体基底1812上。
所述光束调制元件180包括基板1800及形成在所述基板1800上的图案化光学纹路1802。所述图案化光学纹路1802对应所述图案光束发光体1810进行设置。所述图案化光学纹路1802将图案光束发光体1810发出的光强均匀分布的原始光束的光场进行重新排布，以形成能够在被测目标物上投射出预设图案的图案光束。所述图案化光学纹路1802在基板1800上的覆盖范围至少大于所述图案光束发光体1810在光束调制元件180上的照射范围，以将所述原始光束完全转换为图案光束。所述图案化光学纹路1802包括但不限于衍射光学纹路、光学微透镜阵列、光栅及其组合。
可以理解的是，所述光学投影模组18还可以包括设置在光源结构181和光束调制元件180之间用于准直或扩束的光学元件183，以使得光源结构181所发出的原始光束在入射到光束调制元件180之前基本保持准直并满足预设的出光孔径要求。
如图10和图11所示，本申请第八实施方式提供了一种光学投影模组19，其与第七实施方式中的光学投影模组18基本相同，主要区别在于所述光源结构191包括形成在半导体基底1912上的一个图案光束发光体1910。所述单个图案光束发光体为单孔宽面型VCSEL。所述单孔宽面型VCSEL只有一个发光孔，但发光孔径较大，数十倍于第七实施方式中作为图案光束发光体的其中一个VCSEL发光单元。所述单孔宽面型VCSEL的发光效果等同于发光强度均匀的面光源，发出光强均匀分布的原始光束。
请一并参阅图4、图6、图7、图8、图10至图12，本申请还提供一种使用上述任意一实施方式所提供的光学投影模组11在被测目标物上投射出预设图案的光学投影方法。所述光学投影方法包括如下步骤：
步骤S01，发出光强均匀分布的第一光束。所述第一光束由第一发射部10的泛光光束发光体100朝向光束调制元件110的扩散部111发出。
所述泛光光束发光体100可以为多个按照相同间隔均匀排布的VCSEL发光单元，分别发出间隔均匀的多个子光束以组成光强均匀分布的第一光束。
所述每个第一发射部10还可以是一个单孔宽面型VCSEL。每一个所述单孔宽面型VCSEL为单个具有较宽孔径的发光孔，可发出类似于面光源的光强均匀分布的第一光束。
所述整个第一发射部10还可以是单个面光源，独自发出一个完整的光强均匀的第一光束。
步骤S02，将所述第一光束向四周均匀扩散成泛光光束投射到被测目标物上。
所述第一光束经由光束调制元件110的扩散部111进行扩散。因用于形成泛光光束的所述第一光束需要与投射特定图案的第二光束集成在同一个光源结构1内，所述发出第一光束的泛光光束发光体100的位置无法覆盖光源结构1的整个发光面，需要借助所述扩散部111将第一光束向四周均匀扩散以形成覆盖整个投射角度范围的泛光光束。所述扩散部111通过设置在透明基板113上与所述第一发射部10对应的扩散光学纹路1100来实现对第一光束的扩散功能。
步骤S03，发出光强均匀分布或不规则分布的第二光束。所述第二光束由设置在第二发射部12的图案光束发光体120朝向光束调制元件110的图案化部112发出。
所述第一光束和第二光束均要求不受可见光的干扰并且应尽量减少对被测目标物造成影响。在本实施方式中，所述第一光束和第二光束为红外或近红外光，波长范围为750nm至1650nm。
所述图案光束发光体120可以为多个不规则分布的VCSEL发光单元。所述多个不规则分布的VCSEL发光单元发出具有不规则分布光斑图案的第二光束至所述光束调制元件110的图案化部112。
所述图案光束发光体120还可以为多个按照相同间隔均匀排布的VCSEL发光单元，分别发出间隔均匀的多个子光束以组成光强均匀分布的第二光束。
所述图案光束发光体120还可以是一个单孔宽面型VCSEL。每一个所述单孔宽面型VCSEL为单个具有较宽孔径的发光孔，可发出类似于面光源发出光强均匀分布的第二光束。
步骤S04，将所述第二光束的光场进行重新排布以在被测目标物上投射出预设图案。
所述图案化部112形成在光束调制元件110的透明基板113上与所述图案光束发光体120对应的位置，通过在所述透明基板113上形成图案化光学纹路1120来实现对第二光束的光场进行重新排布的功能。所述图案化光学纹路1120包括但不限于衍射光学纹路、光学微透镜阵列、光栅等。
对于所述图案光束发光体120为多个不规则分布的VCSEL发光单元的情况，所述图案化部112将具有不规则分布光斑图案的第二光束复制多个并在预设的扩展角度范围内展开而形成投射在被测目标物上的不规则分布光斑数量更多的图案。
对于所述图案光束发光体120为多个按照相同间隔均匀排布的VCSEL发光单元的情况，所述图案化部112将所述第二光束的光强均匀分布的光场重新排布形成能够在被测目标物上投射不规则分布光斑图案的图案光束。
对于所述图案光束发光体120为多个按照相同间隔均匀排布的VCSEL发光单元的情况，所述图案化部112还可以将所述沿同一个预设方向排列的VCSEL发光单元分别发出的光束融合为具有规则排布条纹图案的图案光束。
对于所述图案光束发光体120为多个按照相同间隔均匀排布的VCSEL发光单元的情况，所述图案化部112还可以将所述沿相互交叉的两个预设方向排列的VCSEL发光单元所发出的光被融合形成能够投射出规则网格图案的图案光束。
对于所述图案光束发光体120是一个单孔宽面型VCSEL的情况，所述图案化部112将所述第二光束的光强均匀分布的光场重新排布形成能够在被测目标物上投射不规则分布图案的图案光束。
如图13及图14所示，本申请第九实施方式提供了一种感测装置21，其用于感测被测目标物的空间信息。所述空间信息包括但不限于被测目标物表面的深度信息、被测目标物在空间中的位置信息、被测目标物的尺寸信息等其他与被测目标物相关的三维信息。所感测到的被测目标物的空间信息可被用于识别被测目标物或构建被测目标物的三维模型。
所述感测装置21包括如上述第四至第八实施方式所提供的光学投影模组11及感测模组210。所述光学投影模组11用于投射特定光束至被测目标物上。所述感测模组210包括镜头211、图像传感器212和图像分析处理器213。所述图像传感器213通过镜头211感测所述特定光束在被测目标物上形成的图像。所述图像分析处理器213分析所感测到的投射在被测目标物上的图像获取被测目标物的三维信息。
在本实施方式中，所述感测装置21为感测被测目标物表面的三维信息并据此识别被测目标物身份的3D脸部识别装置。
所述特定光束包括强度均匀的泛光光束以及可以在被测目标物上投射出预设图案的图案光束。所述感测模组210根据所感测到的泛光光束在被测目标物上形成的图像来识别所靠近的被测目标物是否为脸部。所述感测模组210根据所感测到的图案光束在被测目标物上投射出的预设图案的形状变化来分析出被测目标物表面的三维信息并据此对被测目标物进行脸部识别。
如图15所示，本申请第十实施方式提供一种设备22，例如手机、笔记本电脑、平板电脑、触控交互屏、门、交通工具、机器人、自动数控机床等。所述设备19包括至少一个上述第十二实施方式所提供的感测装置18。所述设备19用于根据该感测装置18的感测结果来对应执行相应的功能。所述相应功能包括但不限于识别使用者身份后解锁、支付、启动预设的应用程序、避障、识别使用者脸部表情后利用深度学习技术判断使用者的情绪和健康情况中的任意一种或多种。
在本实施方式中，所述感测装置21为感测被测目标物表面的三维信息并据此识别被测目标物身份的3D脸部识别装置。所述设备22为装有所述3D脸部识别装置的手机、笔记本电脑、平板电脑、触控交互屏等电子终端、门、交通工具、安检、出入境等涉及进出权限的设备。
与现有的用于感测三维信息的光源结构需要分别设置泛光发射器和光图案发射器相比，本申请所提供的光源结构1将投射泛光光束和图案光束的发射器集成在一起，不仅体积更小有利于设备的外观设计，而且也进一步减少了器件的成本。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅为本申请的较佳实施方式而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种光学投影模组，用于投射预设图案至被测目标物上进行感测，其包括光束调制元件及光源结构，所述光源结构包括半导体基底及形成在半导体基底上发出光强均匀分布光束的图案光束发光体，所述光束调制元件包括基板及形成在所述基板上的图案化光学纹路，所述图案化光学纹路对应所述图案光束发光体进行设置，所述图案化光学纹路将图案光束发光体发出的光强均匀分布的光场进行重新排布后形成具有预设图案的图案光束投射至被测目标物上；所述图案光束发光体为一个单孔宽面型垂直腔面发射激光器或者为多个按照预设相同间隔均匀排布的垂直腔面发射激光器发光单元；
所述光源结构还包括多个发出光强均匀分布光束的泛光光束发光体，所述泛光光束发光体与图案光束发光体形成在相同的半导体基底上，并可以分别被独立控制发光；
所述图案光束发光体形成在半导体基底的中部，所述泛光光束发光体围绕所述图案光束发光体对称分布；
所述光束调制元件还包括形成在基板上对应泛光光束发光体的扩散光学纹路，所述扩散光学纹路将所述泛光光束发光体所发出的原始光束扩散形成光强均匀分布的泛光光束投射至被测目标物上，所述图案化光学纹路设置在所述基板的中间位置，所述扩散光学纹路围绕设置在所述图案化光学纹路的外围。
2.如权利要求1所述的光学投影模组，其特征在于，所述预设图案选自不规则分布光斑图案、规则排布的条纹状图案、以及沿不同方向相互交叉的规则网格图案的图案光束中的一种及其组合。
3.如权利要求1所述的光学投影模组，其特征在于，所述多个垂直腔面发射激光器发光单元的数量范围为2至12个。
4.如权利要求1所述的光学投影模组，其特征在于，所述图案光束发光体形成在半导体基底的中间位置。
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