CN111323930A - 结构光发射模组、结构光感测模组及电子装置 - Google Patents

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Abstract

一种结构光发射模组，其包括：光源，用以产生激光；衍射光学组件，设置于所述光源发出的激光的光学路径上，用于对激光进行衍射；所述光源发出的激光的光学路径上未设置有透镜。本发明还提供一种包括结构光发射模组的结构光感测模组以及包括该结构光感测模组的电子装置。本发明在减小现有结构光发射模组的体积的同时降低了生产成本。

Description

结构光发射模组、结构光感测模组及电子装置
技术领域
本发明涉及结构光深度感测领域，特别涉及一种结构光发射模组及使用该结构光发射模组的结构光感测模组及电子装置。
背景技术
结构光深度感测技术是利用结构光发射模组主动对投射物或投射空间投射结构光进行特征标定，结构光在投射物或投射空间表面发生反射后，被结构光接收模组接收，通过比对结构光发射模组所投射的结构光的图像及结构光接收模组接收的结构光的图像得到投射物或者投射空间中每一点的偏移量，从而计算投射物或投射空间的深度。结构光深度感测技术被广泛应用于3D人脸辨识、手势辨识、3D扫描仪与精密加工等。然而，现有的结构光发射模组均包含有透镜，一般透镜为多种不同折射率的材料制作且制作工艺复杂，从而限制结构光发射模组制作成本的降低与尺寸的减小。
发明内容
因此，有必要提供一种结构光发射模组,其在降低制作成本与减小尺寸的同时，仍能对投射物或投射空间投射结构光进行特征标定。
一种结构光发射模组，其包括：
光源，用以产生激光；
衍射光学组件，设置于所述光源发出的激光的光学路径上，用于对激光进行衍射；
所述光源发出的激光的光学路径上未设置有透镜。
本发明还提供一种包括上述结构光发射模组的结构光感测模组。
本发明还提供一种电子装置，供感测一空间目标，包括：主体和所述结构光感测模组，其中所述结构光感测模组可工作地安装于所述主体，以供感测所述空间目标。
本发明提供的结构光发射模组在保证能对投射物或投射空间投射结构光进行特征标定的同时，通过取消现有的结构光发射模组中的透镜的设置，以减小现有结构光发射模组的体积并降低生产成本。
附图说明
图1为本发明实施例提供的结构光感测模组的结构框图。
图2为图1所示的结构光感测模组的结构光发射模组的结构示意图。
图3为图2另一实施例的定位支架的结构示意图。
图4为图2所示光源的结构示意图。
图5为图1所示的结构光感测模组的结构光接收模组的结构示意图。
图6为本发明实施例提供的具有结构光感测模组的电子装置的结构示意图。
主要组件符号说明
Figure BDA0001907289710000021
Figure BDA0001907289710000031
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
请参阅图1，本发明实施例的结构光感测模组100包括结构光发射模组10、结构光接收模组20、处理器30及存储器40。处理器30分别与结构光发射模组10、结构光接收模组20、存储器40电性连接，存储器40内存有结构光发射模组10与结构光接收模组20的参数信息、结构光发射模组10与结构光接收模组20的距离信息。
如图1所示，结构光发射模组10可产生不同编码的结构光，并投射至待检测对象50的表面，对待检测对象50进行特征标定。结构光在待检测对象50的表面发生反射后被结构光接收模组20接收。其中由结构光发射模组10发射的结构光可携带有原始位置信息的图案，该图案的原始位置信息在结构光在待检测对象50的表面发生反射后发生改变。
处理器30根据存储器40内存有的结构光发射模组10与结构光接收模组20的距离信息、结构光接收模组20的焦距信息、结构光发射模组10投射的结构光的原始位置信息与结构光接收模组20接收的结构光带有的改变后的原始位置信息计算待检测对象50的深度信息，以完成对待检测对象50的深度感测。其中结构光图案被定义为多个区域，每一个区域可对应计算出一组待检测对象50的深度信息，多组待检测对象50的深度信息被结合计算以形成一具有待检测对象50深度信息的立体图像。
请参阅图2，结构光发射模组10包括控制器11、设置于设置控制器11上且与控制器11电性连接的光源12以及设置于光源12远离射控制器11一侧的衍射光学组件14。光源12用于产生激光。衍射光学组件14用于对光源12产生的激光进行衍射。衍射光学组件14与控制器11之间设有一定位支架13以固定衍射光学组件14与控制器11的相对位置，且使固定衍射光学组件14与控制器11之间存在一固定间距。
控制器11包括一印刷电路板111、与印刷电路板111电性连接的柔性电路板112、以及与柔性电路板112电性连接的端口113。端口113与处理器30电性连接，以使处理器30可控制传输结构光发射模组10(图未示)投射到待检测对象50(图未示)表面的结构光信息。控制器11用于控制光源12的开启、关闭以及工作功率的大小，以产生不同编码的结构光。
如图2所示，定位支架13大致为板状，其包括朝向光源12的第一表面132、朝向衍射光学组件14的第二表面131及贯穿第一表面132和第二表面131的通孔130。其中定位支架13可与控制器11直接接触，形成一空腔，光源12位于空腔内并与控制器11直接接触。本实施例中，通孔130为横截面为圆形的直孔。其中光源12的几何中心与衍射光学组件14的几何中心对准。光源12所产生的激光通过通孔130，直接照射致衍射光学组件14上，并生成一衍射光学图像(具体为一散斑图像)，投射至待检测对象50的表面(图未示)，以对待检测对象50进行特征标定。即，由光源12所产生的激光照射至衍射光学组件14的光学路径上不设有透镜。且在其它实施例中，定位支架13的通孔130的横截面可为其他形状，如矩形。
在衍射光学组件14远离定位支架13一侧可设置一光栅(图未示)，以扩大结构光发射模组10的投射角度。
本实施例中，衍射光学组件14为一矩形结构，且其尺寸相对于定位支架13较为接近，即衍射光学组件14与定位支架13可在通过两者之间的表面涂覆光学胶(图未示)进行贴合。
请参阅图3，在一实施中，衍射光学组件14为一矩形结构，但相对于定位支架13具有较小的尺寸，且定位支架13朝向衍射光学组件14的第二表面131设有一与衍射光学组件14结构相匹配的凹槽133，所述通孔130开设于凹槽133的底壁。即衍射光学组件14可被镶嵌在凹槽133中，以固定衍射光学组件14与定位支架13的相对位置。
通过取消结构光发射模组10中从光源12到衍射光学组件14之间光学路径上透镜的设置，并在控制器11与衍射光学组件14之间设置一定位支架13以固定两者的相对位置，在保证结构光发射模组10可对待检测对象50进行特征标定的情况下，达到了减小结构光发射模组10的整体体积的效果。
请参阅图4，光源12包括光源基板122与设置在光源基板122上的多个点光源激光发射器121，所述多个点光源激光发射器121为垂直共振腔表面放射激光(Vertical CavitySurface Emitting Laser,VCSE)，并排列成点激光发生器阵列。且多个点光源激光发射器121可通过控制器11(图未示)进行选择性开启。即只开启部分的点光源激光发射器121。通过选择性开启点激光发生器阵列中的点光源激光发射器121，可产生不同编码的结构光。
本实施例中的，光源12产生的激光为红外光，其波长为800-900nm，以保证结构光接收模组20接收待检测对象50表面反射的结构光时不受太阳光干扰，与此同时减小对结构光接收模组20中的组件选择的限制，以降低制作成本。
如图4所示，本实施例中，相邻两行的点光源激光发射器121两两对齐，相邻两列的点光源激光发射器121两两对齐。在其他实施例中，点光源激光发射器121可为不规则排布，且点光源激光发射器121的数量可根据具体需要进行增设或减少。
请参阅图5，结构光接收模组20包括基板21、设置于基板上的镜筒23。镜筒23为套筒状，镜筒23包括一中空的通道及围绕中空信道的侧壁，信道内设有一透镜24。且基板21上设有一感光组件22，感光组件22的几何中心与透镜24几何中心对准。结构光在经过待检测对象50(图未示)的表面反射后在透镜24上聚焦并投射在感光组件22上，感光组件22将接到的结构光的光学信息转换为电信息并传输到处理器30(图未示)。
感光组件22仅对特定波长的光进行响应。例如波长为800-900nm的红外线。如图1所所示，即结构光接收模组20中的感光组件22(图未示)仅对结构光发射模组10投射在待检测对象50的表面发生反射并被结构光接收模组20接收的结构光进行响应，并转换为电信号，以确保根据所接收的结构光信息可得出正确的待检测对象50的深度信息。
感光组件22可为互补金属氧化物半导体(Complementary Metal OxideSemiconductor，CMOS)。
请参阅图6，本发明实施例提供的电子装置200包括主体201及结构光发射模组10、结构光接收模组20、处理器30、存储器40。其中结构光发射模组10、结构光接收模组20、处理器30、存储器40均被可工作地安装于所述主体201。可以理解的是，处理器30和存储器40可以集成于主体201的控制主板。
结构光发射模组10可投射有特征图案的结构光至空间目标60的表面并反射出一反射光束，其中所述反射光束被结构光接收模组20接收。结构光接收模组20可通讯地连接与处理器30，以供处理器30生成对应图像。处理器30根据存储器40内存有的结构光发射模组10与结构光接收模组20的距离信息、结构光接收模组20的焦距信息、结构光发射模组10投射的结构光信息以及结构光接收模组20接收的反射光束的信息进行空间目标的深度信息计算。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，图示中出现的上、下、左及右方向仅为了方便理解，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种结构光发射模组，其包括：
光源，用以产生激光；
衍射光学组件，设置于所述光源发出的激光的光学路径上，用于对激光进行衍射；
其特征在于：所述光源发出的激光的光学路径上未设置有透镜。
2.如权利要求1所述的结构光发射模组，其特征在于，所述结构光发射模组用于向待检测对象投射不同编码的结构光。
3.如权利要求1所述的结构光发射模组，其特征在于，所述衍射光学组件与所述光源相对设置，用于将所述光源的激光形成一衍射图像。
4.如权利要求1所述的结构光发射模组，其特征在于，设置于所述光源与所述衍射光学组件之间设有定位支架，以使所述激光发射器与所述衍射光学组件形成间隔，并固定两者的相对位置。
5.如权利要求4所述的结构光发射模组，其特征在于，所述定位支架包括一中空通道及围绕中空通道的边框，以使所述激光发生器发射的激光可穿过中空通道并照射在衍射光学组件上。
6.如权利要求1所述的结构光发射模组，其特征在于，所述光源包括多个点光源，所述多个点光源为垂直腔面发射激光器。
7.如权利要求6所述的结构光发射模组，其特征在于，所述结构光发生模组还包括一控制器，用以控制所述多个点光源的产生激光。
8.一种结构光感测模组，其特征在于，包括权利要求1中所述的结构光发射模组。
9.如权利要求8所述的结构光感测模组，其特征在于，所述结构光感测模组还包括一结构光接收模组，所述结构光发射模组将一结构光投射至待检测对象表面，并发生反射，所述结构光接收模组则用于接收待检测对象表面所反射的结构光。
10.如权利要求9所述的结构光感测模组，其特征在于，所述结构光感测模组还包括一处理器与一存储器，所述处理器用根据所述存储器内的参数信息，所述结构光发射模组投射的结构光的信息及所述结构光接收模组接收的结构光的信息计算所述待检测对象的深度。
11.一种电子装置，供感测一空间目标，其特征在于，包括：主体和如权利要求8-10任意一项所述的结构光感测模组，其中所述结构光感测模组可工作地安装于所述主体，以供感测所述空间目标。
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