CN111142088A - 一种光发射单元、深度测量装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光发射单元、深度测量装置和方法，该深度测量装置包括以下部件：光发射单元用于发射光束，包括液晶元件和光源阵列，光源阵列包括第一子光源阵列和第二子光源阵列，第一子光源阵列发射具有第一发散角度的第一子光束，第一子光束经液晶元件形成泛光光束；第二子光源阵列发射具有第二发散角度的第二子光束，第二子光束经液晶元件形成斑点图案光束；第一发散角度大于第二发散角度；接收单元用于接收反射光束，并将反射光束的光信号转化为电信号；控制与处理器与光发射单元以及接收单元均连接，用于控制光束发射和接收，并计算获取目标区域的深度信息。本发明的技术方案在降低深度测量的功耗同时，提高深度测量的探测精度和范围。

Description

一种光发射单元、深度测量装置和方法

技术领域

本发明属于光学测量技术领域，尤其涉及一种光发射单元、深度测量装置和方法。

背景技术

在如今的光学测量设备中，深度测量装置可以用来获取物体的深度图像，进而可以进一步进行3D建模、骨架提取、人脸识别等，在3D测量以及人机交互等领域有着非常广泛的应用。

目前的深度测量技术主要有TOF(Time-of-Flight，飞行时间)测距技术、结构光测距技术、双目测距技术等。TOF测距技术是一种通过测量光脉冲在发射/接收装置和目标物体间的往返飞行时间来实现精确测距的技术，分为直接测距技术和间接测距技术。其中，直接测距技术是通过给目标物体连续发送光脉冲，然后利用传感器接收从物体返回的光信号，通过探测这些发射和接收光脉冲的飞行(往返)时间来得到目标物体距离；间接测距技术则是通过给目标物体发射时序上振幅被调制的光束，测量反射光束相对于发射光束的相位延迟，再由相位延迟对飞行时间进行计算；在此，按照调制解调类型方式的不同可以分为连续波(Continuous Wave，CW)调制解调方法和脉冲调制(Pulse Modulated，PM)调制解调方法。具体在一深度测量装置中，通常包括投射发射光束的光发射单元、接收反射光束的接收单元、以及与两者均连接并控制光束发射接收的控制与处理器，然后计算获取目标物体的深度信息。然而，在目前的深度测量装置中，受到目标物体距离的远近、目标物体的反射率以及外界光照环境等因素的影响，由光发射单元发出的发射光束经目标物体反射后形成的反射光的光强度就会过高或过低，从而使得接收单元的图像传感器采集到的光信号会出现误差，进而导致最终的深度测量不准确，而且为保证光照强度和分辨率等，通常光发射单元需要较大功率，进而导致功耗较高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种光发射单元，其旨在解决现有的深度测量过程中功耗较高而探测精度和范围较低的问题。

本发明提出一种光发射单元，用于向目标物体的目标区域投射发射光束，包括液晶元件和由多个光源组成的光源阵列，所述光源阵列包括第一子光源阵列和第二子光源阵列，所述发射光束包括泛光光束或斑点图案光束；所述第一子光源阵列用于发射具有第一发散角度的第一子光束，且所述第一子光束经所述液晶元件后形成所述泛光光束；所述第二子光源阵列用于发射具有第二发散角度的第二子光束，所述第二子光束经所述液晶元件后形成所述斑点图案光束；所述第一发散角度大于所述第二发散角度。

可选地，所述第一子光源阵列包括多个第一光源，所述第二子光源阵列包括多个第二光源，所述第一光源的光学孔径小于所述第二光源的光学孔径。

可选地，多个所述第一光源规则排列，多个所述第二光源不规则排列。

可选地，所述液晶元件具有透明状态和扩散状态，所述第一子光束经扩散状态的所述液晶元件调制后形成所述泛光光束；所述第二子光束经透明状态的所述液晶元件调制后形成所述斑点图案光束。

本发明还提出一种深度测量装置，包括接收单元、控制与处理器以及如前所述的光发射单元；接收单元用于接收由所述发射光束经所述目标物体反射后形成的反射光束，并将所述反射光束的光信号转化为电信号；控制与处理器与所述光发射单元以及所述接收单元均连接，用于控制所述光发射单元投射所述发射光束和控制所述接收单元接收所述反射光束，并接收所述电信号进行计算以获取所述目标区域的深度信息。

可选地，所述接收单元包括图像传感器、过滤件和透镜件；所述透镜件用于接收至少部分所述反射光束，并将所述反射光束成像在所述图像传感器上；所述过滤件为窄带滤光片，所述图像传感器包括至少一个像素，每一所述像素包括多个抽头。

本发明还提出一种深度测量方法，通过如前所述的深度测量装置完成，所述深度测量方法包括：

S10、控制光发射单元向目标物体的目标区域投射发射光束，所述发射光束包括泛光光束或斑点图案光束；

S20、控制接收单元接收由所述发射光束经所述目标物体反射后形成的反射光束，并将所述反射光束的光信号转化为电信号；

S30、接收所述电信号并根据所述电信号计算获取所述目标区域的深度图像。

可选地，所述光发射单元包括光源阵列和液晶元件，所述光源阵列包括第一子光源阵列和第二子光源阵列，所述第一子光源阵列发射具有第一发散角度的第一光束，所述第二子光源阵列发射具有第二发散角度的第二光束，所述第一发散角度大于所述第二发散角度；所述液晶元件具有透明状态和扩散状态；

所述步骤S10包括：所述第一光束经扩散状态的所述液晶元件调制后形成所述泛光光束；或者，所述第二光束经透明状态的所述液晶元件调制后形成所述斑点图案光束。

可选地，所述目标区域包括第一目标区域和第二目标区域，所述第一目标区域与所述光发射单元之间的距离小于所述第二目标区域与所述光发射单元之间的距离；所述泛光光束投射至所述第一目标区域，所述斑点图案光束投射至所述第二目标区域。

可选地，当所述步骤S10中的发射光束为泛光光束时，所述步骤S20包括步骤：

S21、控制所述接收单元采集至少部分反射光束，获取所述反射光束的光强度值；

S22、接收所述光强度值后，将所述光强度值与预存的光强度阈值比较，若所述光强度值小于所述光强度阈值，则控制所述光发射单元原投射至所述目标区域的所述泛光光束调整为所述斑点图案光束；或者，

当所述步骤S10中的发射光束为斑点图案光束时，所述步骤S20包括步骤：

S23、控制所述接收单元采集至少部分反射光束，获取所述反射光束的光强度值；

S24、接收所述光强度值后，将所述光强度值与预存的光强度阈值比较，若所述光强度值大于所述光强度阈值，则控制所述光发射单元原投射至所述目标区域的所述斑点图案光束调整为所述泛光光束。

基于此结构和方法设计，在本发明的技术方案中，由于光发射单元的光源阵列设置为第一子光源阵列和第二子光源阵列，第一子光源阵列用于发射具有第一发散角度的第一子光束，且第一子光束经液晶元件后形成泛光光束；第二子光源阵列用于发射具有第二发散角度的第二子光束，第二子光束经液晶元件后形成斑点图案光束；第一发散角度大于第二发散角度；故这种将光源阵列设置为具有大发散角和小发散角的多个光源相结合的设计，就可以充分利用不同的光源类型而达到降低功耗和提高测量准确性的目的。其中，具有大发散角(即第一发散角度)的光源投射的光斑尺寸较大，只需要设置较少数量的光源就可以获得大视场角的泛光投影。但是，由于投射到目标区域上的相邻光斑之间会出现重叠，而光斑重叠部分的光强度将远高于未重叠部分的光强度，故增加液晶元件后就可以对投射光斑进行衍射，保证投射的多个光斑照射到目标区域后彼此之间均匀分布，进而获得均匀照度的泛光光束，这样，就能有效提高测量精度，还能够实现低功耗、高精度、大范围的测试目的。同时，通过本发明的深度测量方法，还可以实现在不同距离、不同环境、不同目标时对发射光束的调整，从而可以降低系统功耗而提高探测精度和探测范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的深度测量装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的光发射单元的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的光源阵列的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的光发射单元投射的发射光束的示意图；

图5是本发明实施例提供的深度测量方法的流程图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	深度测量装置	11	光发射单元
12	接收单元	13	控制与处理器
				20	目标物体	30	发射光束
40	反射光束	111	光源
				112	光学元件	121	图像传感器
122	过滤件	123	透镜件
				201	光源阵列	203	液晶元件
2011	第一子光源阵列	2012	第二子光源阵列
				205	第一子光束	204	第二子光束
301	泛光光束	302	斑点图案光束
				202	扩展光学元件

具体实施方式

为了使本发明的目的、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详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

还需要说明的是，本发明实施例中的左、右、上和下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例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例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”和“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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发明中的具体含义。

本发明实施例提供一种光发射单元和具有该光发射单元的深度测量装置。

请参阅图1和图2，在一实施例中，该深度测量装置10包括光发射单元11、接收单元12以及控制与处理器13。其中，光发射单元11用于向目标物体20的目标区域投射发射光束30，包括液晶元件203和由多个光源111组成的光源阵列201，光源阵列201包括第一子光源阵列2011和第二子光源阵列2012，发射光束30包括泛光光束301或斑点图案光束302；第一子光源阵列2011用于发射具有第一发散角度的第一子光束205，且第一子光束205经液晶元件203后形成泛光光束301；第二子光源阵列2012用于发射具有第二发散角度的第二子光束204，第二子光束204经液晶元件203后形成斑点图案光束302；第一发散角度大于第二发散角度；接收单元12用于接收由发射光束30经目标物体20反射后形成的反射光束40，并将反射光束40的光信号转化为电信号；控制与处理器13，与光发射单元11以及接收单元12均连接，用于控制光发射单元11投射发射光束30和控制接收单元12接收反射光束40，并接收电信号进行计算以获取目标区域的深度信息。

在此需说明的是，深度测量装置10的光发射单元11通常包括光源111、光学元件112以及光源驱动器(未图示)等。其中，光源111可以但不限于是发光二极管(LED)、边发射激光器(EEL)、垂直腔面发射激光器(VCSEL)等，也可以是如本发明的技术方案中如图2所示的由多个光源111组成的光源阵列201的形式，光源111发射的光束可以是任意需要波长的光束，可以但不限于是可见光、红外光、紫外光等。控制与处理器13包括控制与处理电路，光源驱动器可在控制与处理电路的控制下，控制光源111向外发射光束30，例如光源111在控制下以一定的频率发射脉冲调制光束、方波调制光束、正弦波调制光束等，在此，用于控制光源111的可以是控制与处理电路中的一部分，也可以是独立于控制与处理电路存在的子电路，例如但不限于脉冲信号发生器等。光学元件112可以是透镜、衍射光学元件、微透镜阵列、超表面(Metasurface)光学元件、掩膜板、反射镜、MEMS振镜等形式中的一种或多种组合，具体在本发明的技术方案中，光学元件112包括如图2所示的液晶元件203。光学元件112主要用于接收来自光源111的光束并整形后投射到目标物体20的目标区域上。例如，在一实施例中，光学元件112接收来自光源111的脉冲光束，并将脉冲光束进行例如衍射、折射、反射等光学调制，随后向空间中发射被调制后的发射光束30，该发射光束30可以但不限于是聚焦光束、泛光光束、结构光光束等，该发射光束30发射至目标空间中照明目标物体20后，至少部分发射光束30经目标物体20反射后形成反射光束40，然后，反射光束40中的至少部分光束被接收单元12接收。

在本发明的技术方案中，组成光源阵列201的多个光源111通常设置在单片或多片基底上，该基底可以是半导体基底、金属基底等。在本实施例中，光源阵列201优选由设置在半导体基底上的多个VCSEL光源所组成的阵列VCSEL芯片形成，而光源阵列201可在光源驱动器的驱动下发出例如连续波调制或脉冲调制等光束。

进一步地，请参阅图2至图4，在本实施例中，第一子光源阵列2011包括多个第一光源，第二子光源阵列2012包括多个第二光源，第一光源的光学孔径小于第二光源的光学孔径。具体来说，第一光源是具有小光学孔径，并在相关驱动电路的控制下发射出具有大发散角度即第一发散角度的第一子光束205；第二光源是具有大光学孔径，并在另一相关驱动电路的控制下发射出具有小发散角度即第二发散角度的第二子光束204。

进一步地，在本实施例中，优选第一子光源阵列2011和第二子光源阵列2012分区域排列，可以是设置在同一个基底的不同区域上也可以是分别设置在不同的基底上，且优选多个第一光源规则排列，多个第二光源不规则排列，具体如图3所示。当然，于其他实施例中，并不仅限于仅有第一子光源阵列2011和第二子光源阵列2012，还可以包括第三子光源阵列、第四子光源阵列等等，即子光源阵列的数量并没有限制；而且第一子光源阵列2011和第二子光源阵列2012也可以是交叉排列，并设置在同一个基底上由不同的驱动电路控制发光；此外，第一光源和第二光各自的具体数量、排列方式等在此也不做限制。

在此还需特别说明的是，在本发明的技术方案中，液晶元件203具有透明状态和扩散状态，具体是当液晶元件203打开时处于透明状态，而关闭时处于扩散状态。第一子光束205经扩散状态的液晶元件203调制后形成泛光光束301；第二子光束204经透明状态的液晶元件203调制后形成斑点图案光束302，如此，就可以通过液晶元件203两种状态的转换，进而实现对发射光束30的调整。

当然，于其他实施例中，光发射单元11还包括扩展光学元件202，用于将接收到的光束进行扩束，以扩大视场角，该扩展光学元件202可以但不限于是透镜单元、衍射光学元件112(DOE)、微透镜阵列中的一种或几种的组合。

请参阅图1，接收单元12包括图像传感器121、过滤件122和透镜件123，透镜件123用于接收至少部分反射光束40，并将反射光束40成像在图像传感器121上，且优选地，过滤件122为与光源111波长相匹配的窄带滤光片，该窄带滤光片可用于抑制其余波段的背景光噪声。具体在本实施例中，图像传感器121为TOF图像传感器，该TOF图像传感器可以是电荷耦合元件(CCD)、互补金属氧化物半导体(CMOS)、雪崩二极管(AD)、单光子雪崩二极管(SPAD)等组成的图像传感器。在本实施例中，TOF图像传感器优选由单光子雪崩光电二极管(SPAD)组成，或者是由多个SPAD像素组成的阵列像素单元；其中，阵列像素单元的阵列大小代表着该深度相机的分辨率，比如320x240等。在此，SPAD可以对入射的单个光子进行响应从而实现对单光子的检测，还可以基于时间相关单光子计数法(TCSPC)而实现对光信号的采集以及飞行时间的计算，例如，控制与处理器13可以控制光源111发射脉冲光束，并控制TOF图像传感器中的每个SPAD像素在同一时刻接收反射光束40，并计算光束从发射到被TOF图像传感器接收的飞行时间，然后由此得到目标区域的深度图像。此外，与TOF图像传感器连接的其他部件还包括由信号放大器、时数转换器(TDC)、模数转换器(ADC)等器件中的一种或多种组成的读出电路(未示出)。

在其他实施例中，图像传感器121包括至少一个像素，且与传统的仅用于拍照的图像传感器121相比，本图像传感器121的每一像素包括多个抽头(tap)。该抽头主要用于在相应电极的控制下存储并读取或者排出由入射光子产生的电荷信号，具体在实施例中，可以在单个帧周期或单次曝光时间内，以一定的次序依次切换抽头，以采集相应的光子，然后将接收的光子的光信号转换成电信号。具体来说，控制与处理器13提供光源111发射激光光束时所需的调制信号即发射信号，光源111在调制信号的控制下向目标物体20发射光束30；同时，控制与处理器13还提供图像传感器121中各像素中各抽头的解调信号即采集信号，各抽头在相应的解调信号的控制下采集由目反射光束40所产生的电信号，随后，控制与处理器13对该电信号进行处理并计算出反映光束从发射到接收的相位差，并基于该相位差计算光束的飞行时间，以进一步获得目标区域的深度图像。

此外，为进一步拓展深度测量装置10的各项功能，本深度测量装置10还包括驱动电路、电源、彩色相机、红外相机、IMU等在附图中未示出的器件，这样，本深度测量装置10就可以被嵌入到手机、平板电脑、计算机等电子产品中，并通过这些器件的组合从而实现更加丰富的例如3D纹理建模、红外人脸识别、SLAM等功能。

本发明还提出一种深度测量方法，请参阅图5，在一实施例中，该深度测量方法通过如前所述的深度测量装置10完成，包括以下步骤：

S10、控制光发射单元11向目标物体20的目标区域投射发射光束30，发射光束30包括泛光光束301或斑点图案光束302；

S20、控制接收单元12接收由发射光束30经目标物体20反射后形成的反射光束40，并将反射光束40的光信号转化为电信号；

S30、接收电信号并根据该电信号计算获取目标区域的深度图像。

具体地，计算获取目标区域的深度图像的方法至少有以下两种：其一、控制与处理器13根据采集到的反射光束40获得光束从发射到接收的相位差，再利用相位差计算得到飞行时间，然后利用飞行时间获取目标区域的深度图像；其二、控制与处理器13根据采集光束获取光束从发射到接收的飞行时间，然后利用飞行时间获取目标区域的深度图像。

一并参阅图1，在一实施例中，如前所述，光发射单元11包括光源阵列201和液晶元件203，光源阵列201包括第一子光源阵列2011和第二子光源阵列2012，第一子光源阵列2011发射具有第一发散角度的第一子光束205，第二子光源阵列2012发射具有第二发散角度的第二光束，第一发散角度大于第二发散角度；液晶元件203具有透明状态和扩散状态；则步骤S10包括：第一光束经扩散状态的液晶元件203调制后形成泛光光束301；或者，第二光束经透明状态的液晶元件203调制后形成斑点图案光束302。这样，通过不同的发散角度的光束分别经过不同状态的液晶元件203，就能调制形成泛光光束301或斑点图案光束302，换言之，通过对发射光束30的发散角度控制以及对液晶元件203的状态控制，就能调整转换成不同类型的发射光束30。

可以理解，在实际的深度测量过程中，是有多方面的因素来影响光信号强度进而导致测量结果不准确的。例如，当两个相同的目标处于不同的距离处时，同一光束照射到目标区域后反射回的光束强度不同，而返回的光强度过低或过高时，由图像传感器121采集的光信号会出现误差进而导致最终的深度测量不准确；对于具有不同反射率的目标物体20，受到目标物体20反射率的影响也会导致返回光信号的强度不同而最终导致测量结果的不准确；在不同的应用场景中，在环境光较强和环境光较弱的测量区域中返回光强度也会有所不同，同样也会导致深度测量的结果不够准确。

针对目标区域中距离远近而造成的影响，在一实施例中，目标区域包括第一目标区域和第二目标区域，第一目标区域与光发射单元11之间的距离小于第二目标区域与光发射单元11之间的距离；泛光光束301投射至第一目标区域，斑点图案光束302投射至第二目标区域。具体来说，控制与处理器13可以控制第一子光源阵列2011和扩散态的液晶元件203朝向近距离的目标区域投射泛光光束301；还可以控制第二子光源阵列2012和透明态的液晶元件203朝向远距离的目标区域投射斑点图案光束302，这样，就可以实现当需投射至远近不同的目标区域时，根据距离远近的不同转换合适的发射光束30，从而实现测量准确性的提高。

在一实施例中，当步骤S10中的发射光束30为泛光光束301时，步骤S20包括步骤：

S21、控制接收单元12采集至少部分反射光束40，获取反射光束40的光强度值；

S22、接收光强度值后，将光强度值与预存的光强度阈值比较，若光强度值小于光强度阈值，则控制光发射单元11原投射至目标区域的泛光光束301调整为斑点图案光束302。

而在另一实施例中，当步骤S10中的发射光束30为斑点图案光束302时，步骤S20包括步骤：

S23、控制接收单元12采集至少部分反射光束40，获取反射光束40的光强度值；

S24、接收光强度值后，将光强度值与预存的光强度阈值比较，若光强度值大于光强度阈值，则控制光发射单元11原投射至目标区域的斑点图案光束302调整为泛光光束301。

可以理解，由于泛光光束301具有大视场角，扫描范围更广，故利用泛光光束301照射目标区域可获得较高的分辨率；而斑点图案光束302具有较高的光强度，利用斑点图案光束302照射目标区域可获得精度较高的深度图。在此，控制与处理器13可以控制光发射单元11发射泛光光束301或斑点图案光束302，而当图像传感器121采集到的反射光束40的光强度不满足预定义的条件时，则控制与处理器13就可以控制发射单元调整发射光束30，例如从泛光光束301调整为斑点图案光束302，或者从斑点图案光束302调整为泛光光束301，以获取合适的光照强度，从而有利于提高测量准确性。当然，在一些实施例中，当反射光束40的光强度小于预设的光强度阈值时，图像传感器121将无法采集到有效信息，故光强度阈值的条件可根据图像传感器121的配置而设置，但其具体的设定方式不做限制。

综上所述，在本发明的技术方案中，由于光发射单元11的光源阵列201设置为第一子光源阵列2011和第二子光源阵列2012，第一子光源阵列2011用于发射具有第一发散角度的第一子光束205，且第一子光束205经液晶元件203后形成泛光光束301；第二子光源阵列2012用于发射具有第二发散角度的第二子光束204，第二子光束204经液晶元件203后形成斑点图案光束302；第一发散角度大于第二发散角度；故这种将光源阵列201设置为具有大发散角和小发散角的多个光源相结合的设计，就可以充分利用不同的光源类型而达到降低功耗和提高测量准确性的目的。其中，具有大发散角(即第一发散角度)的光源投射的光斑尺寸较大，只需要设置较少数量的光源就可以获得大视场角的泛光投影。但是，由于投射到目标区域上的相邻光斑之间会出现重叠，而光斑重叠部分的光强度将远高于未重叠部分的光强度，故增加液晶元件203后就可以对投射光斑进行衍射，保证投射的多个光斑照射到目标区域后彼此之间均匀分布，进而获得均匀照度的泛光光束301，这样，就能有效提高测量精度，还能够实现低功耗、高精度、大范围的测试目的。同时，通过本发明的深度测量方法，还可以实现在不同距离、不同环境、不同目标时对发射光束30的调整，从而可以降低系统功耗而提高探测精度和探测范围。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光发射单元，其特征在于，用于向目标物体的目标区域投射发射光束，包括液晶元件和由多个光源组成的光源阵列，

所述光源阵列包括第一子光源阵列和第二子光源阵列，所述发射光束包括泛光光束或斑点图案光束；

所述第一子光源阵列用于发射具有第一发散角度的第一子光束，且所述第一子光束经所述液晶元件后形成所述泛光光束；

所述第二子光源阵列用于发射具有第二发散角度的第二子光束，所述第二子光束经所述液晶元件后形成所述斑点图案光束；

所述第一发散角度大于所述第二发散角度。

2.如权利要求1所述的光发射单元，其特征在于，所述第一子光源阵列包括多个第一光源，所述第二子光源阵列包括多个第二光源，所述第一光源的光学孔径小于所述第二光源的光学孔径。

3.如权利要求2所述的光发射单元，其特征在于，多个所述第一光源规则排列，多个所述第二光源不规则排列。

4.如权利要求1所述的光发射单元，其特征在于，所述液晶元件具有透明状态和扩散状态，所述第一子光束经扩散状态的所述液晶元件调制后形成所述泛光光束；所述第二子光束经透明状态的所述液晶元件调制后形成所述斑点图案光束。

5.一种深度测量装置，其特征在于，包括接收单元、控制与处理器以及如权利要求1至4任一项所述的光发射单元；

所述接收单元用于接收由所述发射光束经所述目标物体反射后形成的反射光束，并将所述反射光束的光信号转化为电信号；

所述控制与处理器与所述光发射单元以及所述接收单元均连接，用于控制所述光发射单元投射所述发射光束和控制所述接收单元接收所述反射光束，并接收所述电信号进行计算以获取所述目标区域的深度信息。

6.如权利要求5所述的深度测量装置，其特征在于，所述接收单元包括图像传感器、过滤件和透镜件；所述透镜件用于接收至少部分所述反射光束，并将所述反射光束成像在所述图像传感器上；所述过滤件为窄带滤光片；所述图像传感器包括至少一个像素，每一所述像素包括多个抽头。

7.一种深度测量方法，其特征在于，通过如权利要求5或6所述的深度测量装置完成，所述深度测量方法包括：

S10、控制光发射单元向目标物体的目标区域投射发射光束，所述发射光束包括泛光光束或斑点图案光束；

S20、控制接收单元接收由所述发射光束经所述目标物体反射后形成的反射光束，并将所述反射光束的光信号转化为电信号；

S30、接收所述电信号并根据所述电信号计算获取所述目标区域的深度图像。

8.如权利要求7所述的深度测量方法，其特征在于，所述光发射单元包括光源阵列和液晶元件，所述光源阵列包括第一子光源阵列和第二子光源阵列，所述第一子光源阵列发射具有第一发散角度的第一子光束，所述第二子光源阵列发射具有第二发散角度的第二光束，所述第一发散角度大于所述第二发散角度；所述液晶元件具有透明状态和扩散状态；

所述步骤S10包括：所述第一光束经扩散状态的所述液晶元件调制后形成所述泛光光束；或者，所述第二光束经透明状态的所述液晶元件调制后形成所述斑点图案光束。

9.如权利要求7所述的深度测量方法，其特征在于，所述目标区域包括第一目标区域和第二目标区域，所述第一目标区域与所述光发射单元之间的距离小于所述第二目标区域与所述光发射单元之间的距离；所述泛光光束投射至所述第一目标区域，所述斑点图案光束投射至所述第二目标区域。

10.如权利要求7所述的深度测量方法，其特征在于，当所述步骤S10中的发射光束为泛光光束时，所述步骤S20包括步骤：

S21、控制所述接收单元采集至少部分反射光束，获取所述反射光束的光强度值；

S22、接收所述光强度值后，将所述光强度值与预存的光强度阈值比较，若所述光强度值小于所述光强度阈值，则控制所述光发射单元原投射至所述目标区域的所述泛光光束调整为所述斑点图案光束；或者，

当所述步骤S10中的发射光束为斑点图案光束时，所述步骤S20包括步骤：

S23、控制所述接收单元采集至少部分反射光束，获取所述反射光束的光强度值；

S24、接收所述光强度值后，将所述光强度值与预存的光强度阈值比较，若所述光强度值大于所述光强度阈值，则控制所述光发射单元原投射至所述目标区域的所述斑点图案光束调整为所述泛光光束。

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