CN112393692A - 激光投射模组、图像采集模组、深度相机及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种激光投射模组、图像采集模组、深度相机及电子设备。激光投射模组包括光源及光学组件。光源用于发射光线，光线的波长为1350nm～1550nm。光学组件包括准直元件及衍射元件。准直元件用于准直光线。衍射元件用于衍射经准直元件准直后的光线。本申请实施方式的激光投射模组、图像采集模组、深度相机及电子设备使用可以发射波长为1350nm～1550nm光线的光源，以及使用可以仅接收波段为1350nm～1550nm的光线的感光元件。由于环境光线中几乎不存在波长为1350nm～1550nm的背景光线，从而避免背景光线对图像采集模组采集的散斑图像的影响，进一步地可以提升深度信息的获取精度。

Description

激光投射模组、图像采集模组、深度相机及电子设备

技术领域

本申请涉及三维成像技术领域，更具体而言，涉及一种激光投射模组、图像采集模组、深度相机及电子设备。

背景技术

手机中可以安装有深度相机以用于获取场景中目标物体的深度信息。深度相机是通过向场景中投射散斑图案，并采集被目标物体调制后的散斑图案以得到散斑图像，最后根据散斑图像与参考图像计算出目标物体的深度信息。目前深度相机发射的光线的波段通常为850nm或940nm。在户外强光环境下，环境光线中存在有850nm或940nm的光线，这部分光线也会被深度相机接收，这会使得深度相机采集的散斑图像的信噪比较小，散斑点难以被区分，进一步影响深度信息的获取精度。

发明内容

本申请实施方式提供一种激光投射模组、图像采集模组、深度相机及电子设备。

本申请实施方式的激光投射模组包括光源及光学组件。光源用于发射光线，所述光线的波长为1350nm～1550nm。光学组件包括准直元件及衍射元件。所述准直元件用于准直所述光线。所述衍射元件用于衍射经所述准直元件准直后的光线。

本申请实施方式的图像采集模组包括镜头组件和感光元件。感光元件用于仅接收经过所述镜头组件且波段为1350nm～1550nm的光线以获得散斑图像。

本申请实施方式的深度相机包括激光投射模组和图像采集模组。激光投射模组包括光源及光学组件。光源用于发射光线，所述光线的波长为1350nm～1550nm。光学组件包括准直元件及衍射元件。所述准直元件用于准直所述光线。所述衍射元件用于衍射经所述准直元件准直后的光线。图像采集模组包括镜头组件和感光元件。感光元件用于仅接收经过所述镜头组件且波段为1350nm～1550nm的光线以获得散斑图像。

本申请实施方式的电子设备包括机壳及深度相机。所述深度相机与所述机壳结合。深度相机包括激光投射模组和图像采集模组。激光投射模组包括光源及光学组件。光源用于发射光线，所述光线的波长为1350nm～1550nm。光学组件包括准直元件及衍射元件。所述准直元件用于准直所述光线。所述衍射元件用于衍射经所述准直元件准直后的光线。图像采集模组包括镜头组件和感光元件。感光元件用于仅接收经过所述镜头组件且波段为1350nm～1550nm的光线以获得散斑图像。

本申请实施方式的激光投射模组、图像采集模组、深度相机及电子设备使用可以发射波长为1350nm～1550nm光线的光源，以及使用可以仅接收波段为1350nm～1550nm的光线的感光元件。由于环境光线中几乎不存在波长为1350nm～1550nm的背景光线，从而避免背景光线对图像采集模组采集的散斑图像的影响，进一步地可以提升深度信息的获取精度。

本申请的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，或通过本申请的实施方式的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请实施方式的电子设备的结构示意图；

图2是本申请实施方式的深度相机的结构示意图；

图3是本申请实施方式的激光投射模组的立体装配示意图；

图4是本申请实施方式的激光投射模组的立体分解示意图；

图5是图3所示的激光投射模组沿V-V线的一个实施方式的截面示意图；

图6是图3所示的激光投射模组沿V-V线的另一个实施方式的截面示意图；

图7是本申请实施方式的图像采集模组的截面示意图；

图8是图6的激光投射模组中的光源的立体结构示意图；

图9是本申请实施方式的衍射元件的结构示意图；

图10是本申请实施方式的光源的结构示意图；

图11是本申请某些实施方式的图像采集模组的结构示意图；

图12是本申请实施方式的图像采集模组的采用第一光路采集散斑图像的光路示意图；

图13是本申请实施方式的图像采集模组的采用第二光路采集散斑图像的光路示意图；

图14是本申请实施方式的反透棱镜的结构示意图；

图15是图14所示的反透棱镜沿XV-XV线的截面示意图；

图16是本申请实施方式的感光元件的结构示意图；

图17是本申请某些实施方式的激光投射模组输出的光线的功率的示意图。

主要元件符号说明：

电子设备1000、深度相机100、激光投射模组10、基板组件11、电路板111、基板112、过孔113、镜筒12、收容腔121、安装腔122、侧壁123、光源13、发光面130、发光单元131、衬底132、下层N型电极1331、N型磷化铟衬底1332、N型限制层1333、 N型波导层1334、多量子阱有源区1335、P型波导层1336、P型限制层1337、上层P 型电极1338、光学组件190、准直元件14、衍射元件15、入光面1501、出光面1502、镀膜区域1503、非镀膜区域1504、第一衍射元件151、第二衍射元件152、保护盖16、密封胶17、连接器18、光检测器191、高反射膜192、滤光膜193、反射元件194、反射面1941、图像采集模组20、镜头组件201、第一透镜组21、第二透镜组22、反射棱镜23、反射棱镜本体231、第一附和透镜232、反透棱镜24、反透棱镜本体241、第一附加透镜242、第二附加透镜243、透光容器244、液晶材料层245、感光元件25、感光单元251、隔离沟槽252、滤光片26、处理器30、机壳200、正面201、背面202、可见光相机300、显示屏400。

具体实施方式

以下结合附图对本申请的实施方式作进一步说明。附图中相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

另外，下面结合附图描述的本申请的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请的实施方式，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参阅图1至图5，本申请实施方式的电子设备1000包括机壳200及深度相机100。深度相机100与机壳200结合。深度相机100包括激光投射模组10及图像采集模组20。激光投射模组10包括光源13及光学组件190。光学组件190包括准直元件14及衍射元件15。光源13用于发射光线。光线的波长为1350～1550nm。准直元件14用于准直光源13发射的光线。衍射元件15用于衍射经准直元件14准直后的光线。请结合图7，图像采集模组20包括镜头组件201及感光元件25。感光元件25用于仅接收经过镜头组件 201且波段为1350nm～1550nm的光线以获得散斑图像。

基于结构光技术来获取目标物体的深度信息的深度相机中，激光投射模组发射的光线的波段通常为850nm或940nm。环境光线中也存在有波段为850nm或940nm的光线。当深度相机在户外环境下工作时，图像采集模组除了接收到激光投射模组发射的光线以外，还会接收到环境光线中的波段为850nm或940nm的光线(即背景光线)，而这部分背景光线会降低图像采集模组采集的散斑图像的信噪比，导致散斑点难以被区分，进一步地会影响深度信息的获取精度。

本申请实施方式的激光投射模组10、图像采集模组20、深度相机100及电子设备1000使用可以发射波长为1350nm～1550nm光线的光源13，以及使用可以仅接收波段为1350nm～1550nm的光线的感光元件25。由于环境光线中几乎不存在波长为1350nm～1550nm的背景光线，从而可以避免背景光线对图像采集模组20采集的散斑图像的影响，进一步地可以提升深度信息的获取精度。需要说明的是，波段为1350nm～1550nm的光线是指：光线的波长可以是1350nm、1360nm、1370nm、1385nm、1394nm、1400nm、1410nm、1425nm、 1450nm、1480nm、1490nm、1500nm、1520nm、1535nm、1540nm、1550nm中的任意一个值及任意两个值中间的任何值。

具体地，请参阅图1及图2，电子设备1000包括机壳200及深度相机100。电子设备1000可以是手机、平板电脑、智能手表、头显设备、游戏机、笔记本电脑等，本申请以电子设备1000是手机作为示例进行说明，可以理解，电子设备1000的具体形式不限于手机。

机壳200可以作为电子设备1000的功能元件的安装载体，机壳200可以为功能元件提供防尘、防水、防摔等的保护，功能元件可以是电子设备1000的显示屏400、可见光相机300、深度相机100、主板、电源模块等元件。机壳200可以包括正面201及背面202，正面201与背面202相背，功能元件可以安装在正面201或者背面202。例如如图1所示的例子中，显示屏400安装在机壳200上并位于正面201，可见光相机300 安装在机壳200上并位于背面202，深度相机100安装在机壳上并位于背面202，此时，可见光相机300可作为后置相机使用，深度相机100也可作为后置深度相机使用。其中，可见光相机300可以包括长焦相机、广角相机、潜望式相机、黑白相机等中的一个或多个；显示屏400可以是液晶显示屏、OLED显示屏、Micro led显示屏等显示屏400。

当然，在其他实施例中，显示屏400、可见光相机300及深度相机100在机壳200 上的安装位置可以有其他设置方式，例如，显示屏400可以同时设置在正面201及背面 202，可见光相机300还可以设置在正面201以作为前置相机使用，深度相机100也可以安装在正面201以作为前置深度相机使用；另外，可见光相机300还可以设置在显示屏400的下方，即，可见光相机300接收穿过显示屏400的光线以用于成像，深度相机100还可以设置在显示屏400的下方，深度相机100发射的光线穿过显示屏400后进入电子设备1000外界，深度相机100接收从电子设备1000的外界穿过显示屏400后的光线以获取深度信息。

请参阅图1及图2，深度相机100安装在机壳200上，本申请以深度相机100位于机壳200的背面202为例进行说明。深度相机100可以利用结构光测距的原理获取深度信息。深度相机100包括激光投射模组10、图像采集模组20及处理器30。

请参阅图3至图5，激光投射模组10可用于向目标物体投射光线，光线的波长为1350nm～1550nm。激光投射模组10投射出的光线可以形成散斑图案、条纹图案等。本申请以激光投射模组10投射出可以形成散斑图案的光线为例进行说明。激光投射模组 10包括基板组件11、镜筒12、光源13、光学组件190、光检测器191、高反射膜192、及滤光膜193。

基板组件11可以包括电路板111及基板112。电路板111可以是印刷电路板、柔性电路板、软硬结合板中的任意一种。电路板111一部分被镜筒12罩住，另一部分延伸出来并可以与连接器18连接，连接器18可以将激光投射模组10连接到电子设备1000 的主板上。基板112可以与电路板111结合以增加基板组件11整体的强度，基板112 例如可以是铜板，一方面可以导电，一方面可以加强散热。

请参阅图3至图5，镜筒12设置在电路板111上，镜筒12与电路板111共同围成收容腔121。镜筒12整体可以呈中空的筒状，镜筒12的侧壁123围成收容腔121。镜筒12可以与电路板111连接，例如镜筒12与电路板111可以通过粘胶粘接，以提高收容腔121的气密性。收容腔121可以用于容纳光源13等元器件，收容腔121同时形成激光投射模组10的光路的一部分。在本申请实施例中，镜筒12还可以形成有安装腔122，安装腔122与收容腔121相通，安装腔122可用于安装光学组件190中的衍射元件15。

请参阅图5及图10，光源13用于发射波长为1350nm～1550nm的光线。光源13设置在基板112上并收容在电路板111的过孔113内，光源13位于收容腔121内，且发光面130朝向光学组件190，且光源13可以通过导电线与电路板电性连接。在其他实施方式中，基板组件11可以仅包括电路板111，而不包括基板112，此时，光源13安装在电路板111上并与电路板111电性连接。不管基板组件11的结构是哪一种，光源13 具体可以是垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,VCSEL)或边发射激光器(Edge EmittingLaser，EEL)。在一个例子中，当光源13为垂直腔面发射激光器时，光源13包括衬底132和多个发光单元131，多个发光单元131设置在衬底 132上。每个发光单元131均可以独立地被控制，例如被独立地控制是否发光、被独立地控制发光的功率等。多个发光单元131可以在衬底132上不规则地排列，以使得光源13投射到场景中的散斑图案的不相关性较高。在一个例子中，多个发光单元131可以分为多组，同一个组内的发光单元131可以同时发光，不同组的发光单元131之间的发光状态可以不同，例如，在目标物体的距离较近时，可以控制其中的某一组发光单元131 发光，其余组发光单元131不发光，在目标物体的距离较远时，可以控制所有组发光单元131均发光，以增加照射到目标物体的光线的能量。

每个发光单元131的发散角α小于20度。例如每个发光单元131的发散角为19度、15度、11.5度、10度、7度、5度、3度等任意小于20度的数值。发光单元131的发散角小于20度时，光线经衍射元件15衍射后投射出去的光线的发散角不会太大，即使目标物体的距离较远，激光的照射范围也不会太大，照射到目标物体上的能量密度不会太小，被目标物体反射回的光线的能量也不会太小，有利于提升散斑图案的亮度。散斑图像的亮度较亮时，散斑点容易识别，有利于提升深度图像的获取精度。不同发光单元131 的发散角可以不同，例如第一部分发光单元131的发散角的大小范围为第一范围，第二部分发光单元131的发散角的大小范围为第二范围，第三部分发光单元131的发散角的大小范围为第三范围……第N部分发光单元131的发散角的大小范围为第N范围，其中，第一范围、第二范围、第三范围……第N范围均在小于20度的范围内，在目标物体的距离较近时，控制具有较大的发散角的发光单元131发光，以使光线的能量较发散，避免伤害用户，在目标物体的距离较远时，控制具有较小的发散角的发光单元131发光，以使投射到目标物体的光线的能量密度较高，不容易被干扰。另外，不同应用场景可能要求光源13发射的光线具有不同的目标功率，在某一应用场景下，光源13输出具有对应该应用场景的目标功率的光线时，可以使得投射到该应用场景中的目标物体上的光线具有足够高的能量密度，这将有利于提升图像采集模组20获取的散斑图像的亮度，进一步有利于提升深度信息的获取精度。发光单元131的发散角较小时，投射到目标物体的光线的能量密度较高，此时目标功率可以适当降低，对应的，光源13的工作电流也可以适当降低。由于发散角较小可以提升投射到目标物体的光线的能量密度，因此适当降低工作电流也不会降低投射到目标物体的光线的能量密度，适当降低工作电流还能减小电子设备1000的功耗。

请参阅图3至图5，光学组件190设置在光源13的发光光路上，并收容在收容腔 121内。光学组件190包括准直元件14及衍射元件15。

准直元件14可以安装在收容腔121内，准直元件14位于光源13与衍射元件15之间，光源13发射的光线穿过准直元件14后进入衍射元件15。准直元件14可以是光学透镜，准直元件14用于准直光源13发射的光线，以进一步使得激光投射模组10投射的光线的发散角较小。在一个例子中，光源13发出的光线经过准直元件14的准直后，光线呈平行光的状态入射到衍射元件15上。

衍射元件15安装在镜筒12上，衍射元件15位于光源13的光路上。具体地，衍射元件15安装在安装腔122中，光源13发出的光线依次经过准直元件14、衍射元件15 后从激光投射模组10中投射出去。衍射元件15上形成有衍射结构，衍射元件15可以将光线衍射出散斑图案。

请参阅图5，光检测器191设置在电路板111上，并位于收容腔121内。光检测器 191的数量可为一个或多个。光检测器191可以用于接收被光学组件190(包括准直元件14及衍射元件15)反射回的光线以形成检测电信号，检测电信号可以是电流信号、电压信号、根据电流信号或电压信号计算出的功率信号、电阻信号等，在此不作限制。检测电信号可以作为确定光源13是否处于恒功率工作状态的依据，也可以作为确定光学组件190是否处于正常工作状态的依据，还可以在作为确定光源13是否处于恒功率工作状态的依据的同时作为确定光学组件190是否处于正常工作状态的依据。其中，光源13处于恒功率工作状态表示的是光源13输出的功率稳定在一个目标功率上(该目标功率可以是一个值或者是一个范围，当目标功率为一个值时，光源13输出的功率等于目标功率，当目标功率为一个功率范围时，光源13输出的功率位于该功率范围内)，若光源13输出的功率未稳定在一个目标功率上，则说明光源13未处于恒功率工作状态。当然，不同的应用场景对光源13输出的功率的需求可能不一致，比如有些应用场景(例如深度相机100作为后置深度相机使用的应用场景)要求光源13输出的功率稳定在一个较高的功率(一个值或者是一个范围)，例如要求光源13输出的功率稳定在10W。有些应用场景(例如深度相机100作为前置深度相机使用的应用场景)要求光源13输出的功率稳定在一个较低的功率(一个值或者是一个范围)，例如要求光源13输出的功率稳定在5W-6W。其中，对于不同的应用场景，目标功率可以是不一致的。光学组件190处于正常工作状态表示的是光学组件190未损坏(如破裂)也未脱落，当光学组件190损坏和/或脱落时，光学组件190处于非正常工作状态。

具体地，当光源13处于恒功率工作状态并且光学组件190处于正常工作状态时，光源13输出功率稳定的光线，光学组件190完好，光检测器191可以接收到由光学组件190反射回的全部光线，光检测器191输出的检测电信号会等于第一电信号(即一个值)或者是位于第一电信号范围内。由于不同应用场景对光源13输出的功率的要求不同，因此，第一电信号(或第一电信号范围)是根据不同应用场景下的目标功率来决定的，当目标功率较大，第一电信号(或第一电信号范围中的值)也较大；当目标功率较小，第一电信号(或第一电信号范围中的值)也较小。当光源13未处于恒功率工作状态并且光学组件190处于正常工作状态时，检测电信号会等于第二电信号(即一个值)或位于第二电信号范围内，其中，当检测电信号等于第二电信号时，第二电信号小于第一电信号或小于第一电信号范围的最小值；当检测电信号位于第二电信号范围内时，第二电信号范围的最大值小于第一电信号或小于第一电信号范围的最小值。光源13未处于恒功率工作状态可能是由于光源13的温度变化导致，一般地，光源13的温度升高时，光源13输出的功率无法稳定在当前的应用场景要求的目标功率上，光源13输出的功率会降低，光检测器191接收到的由光学组件190反射回的光线的量减少，输出的检测电信号也减小。当光学组件190未处于正常工作状态时，此时无论光源13是否处于恒功率工作状态，检测电信号均会等于第三电信号(即一个值)或位于第三电信号范围内，其中，当检测电信号等于第三电信号时，第三电信号小于第二电信号或小于第二电信号范围的最小值；当检测电信号位于第三电信号范围内时，第三电信号范围的最大值小于第二电信号或小于第二电信号范围的最小值。可以理解，当光学组件190损坏和/或脱落时，无论光源13输出的光线的功率是否稳定在目标功率上，光学组件190反射回来的光线都将大大减少，光检测器191能接收到的被反射回的光线也大大减少，输出的检测电信号会大幅降低。

请参阅图5和图9，高反射膜192设置在光学组件190上，具体地，衍射元件15 包括入光面1501及与入光面1501相背的出光面1502，其中，入光面1501与准直元件 14相对，高反射膜192设置在出光面1502上。光学组件190包括镀膜区域1503和与镀膜区域1503相接的非镀膜区域1504。高反射膜192形成在镀膜区域1503，镀膜区域1503 与光检测器191的收光区域对应；非镀膜区域1503与光源13发射光线的发光区域对应。当光检测器191的数量为一个时，镀膜区域1503与一个光检测器191的收光区域对应；当光检测器191的数量为多个时，镀膜区域1503与多个光检测器191的收光区域对应，示例地，镀膜区域1503可以环绕非镀膜区域1504，以使镀膜区域1503可以对应多个光检测器191的收光区域。高反射膜192用于反射波长为1350～1550nm的光线。可以理解，当户外的环境光线的强度较强时，环境光线中可能会存在少量的1350～1550nm的光线，这部分光线可能穿过光学组件190入射到光检测器191上，那么光检测器191除了能接收到被光学组件190反射回的光线之外，还可能接收到环境光线中的 1350～1550nm的光线。高反射膜192具有高反射率，利用高反射膜192反射环境光线中的1350～1550nm的光线，可以避免环境光线中的1350～1550nm的光线对光检测器191 产生干扰。

滤光膜193设置在光检测器191上。当光检测器191的个数为一个时，滤光膜193 也为一个，该一个滤光膜193设置在该一个光检测器191上；当光检测器191的个数为多个时，滤光膜193也为多个，每个光检测器191上均设置有一个滤光膜193。滤光膜193可以用于仅透过波长1350nm～1550nm的光线。可以理解，虽然设置了高反射膜192，但环境光线中的波长位于1350nm～1550nm以外的光线可能穿过光学组件190入射到光检测器191上。在光检测器191上设置滤光膜193，可以阻挡环境光线中的波长位于 1350nm～1550nm以外的光线入射到光检测器191上，光检测器191可以仅接收到被光学组件190反射的光线以输出检测电信号，该检测电信号的准确度更高，基于准确度更高的检测电信号确定出来的光源13的工作状态和/或光学组件190的工作状态更为准确。

请参阅图1及图7，图像采集模组20可以用于采集由激光投射模组10向目标物体投射，并由目标物体反射的光线以获得散斑图像。图像采集模组20包括感光元件25、镜头组件201、及滤光片26。沿感光元件25的收光方向，镜头组件201、滤光片26、及感光元件25依次设置。

感光元件25用于仅接收经过镜头组件201且波段为1350nm～1550nm的光线。感光元件25的材料可以包括硅和锗，其中，锗的占比小于或等于10％，比如，锗的占比可以是0.1％、1％、2.5％、3.8％、5％、7％、8％、9％、10％等等。感光元件25的材料还可以包括硅和铟镓砷。可以理解，由硅制成的感光元件只能响应波段为350nm-1064nm的光线，无法响应波段为1350nm～1550nm的光线，而由硅和锗制成的感光元件25或者由硅和铟镓砷制成的感光元件25可以响应波长较长的光线，如1350nm～1550nm的光线，因此，可以使用硅和锗制作感光元件25或者使用硅和铟镓砷来制作感光元件25。感光元件25接收光线后即可输出散斑图像，该散斑图像可以用于深度信息的计算。

滤光片26设置在感光元件25上方。滤光片26用于仅透过波长为1350nm～1550nm的光线，如此感光元件25仅能接收到波长为1350nm～1550nm的光线。

镜头组件201可以由多个(如3个、4个、5个、6个、7个、10个等)镜片组成。光线入射时，首先穿过镜头组件201并入射到滤光片26上，滤光片26过滤掉波长位于 1350nm～1550nm之外的光线，最终仅1350nm～1550nm的光线可以汇聚到感光元件25上。图7所示的镜头组件201为定焦镜头，定焦镜头的体积较小，装有定焦镜头的图像采集模组20的体积也会较小，在将图像采集模组20集成到手机等电子设备1000中时，不会使得电子设备1000的厚度太厚。

请参阅图1、图2及图5，处理器30可以设置在深度相机100外，例如，设置在电子设备1000的主板上，并与深度相机100电连接。处理器30也可以设置在深度相机100 内，例如设置在激光投射模组10内或设置在图像采集模组20内等。处理器30获取由图像采集模组20采集的散斑图像后，可以根据散斑图像及预存的参考图像计算目标物体的深度信息。处理器30还可以接收光检测器191输出的检测电信号，并根据检测电信号确定光源13是否处于恒功率工作状态和/或确定光学组件190是否处于正常工作状态，具体确定过程如前所述，在此不再赘述。处理器30还可以根据光源13是否处于恒功率工作状态和/或光学组件190是否处于正常工作状态来控制光源13。

具体地，当检测电信号等于第一电信号或位于第一电信号范围内时，处理器30用于控制驱动光源13发光的驱动电路仍旧以当前的工作电流来驱动光源13发光。

当检测电信号等于第二电信号或位于第二电信号范围内时，处理器30可以控制驱动电路提高工作电流来驱动光源13发光，以使光源13输出的功率保持在目标功率。在一个例子中，工作电流提高后的值可以借助温度检测器来选定，具体地，激光投射模组 10还可以包括温度检测器(图未示)，温度检测器可以设置在基板111上且与光源13 邻近，温度检测器用于检测光源13的温度。在检测电信号等于第二电信号或位于第二电信号范围内时，处理器30控制温度检测器检测光源13的温度，处理器30再根据该温度及目标功率从工作电流-功率-温度曲线(不同温度对应不同的工作电流-功率曲线)中找出目标工作电流，在当前光源13的温度下，目标工作电流对应的功率处于目标功率。处理器30可以控制驱动电路以目标工作电流来驱动光源13发光，以使得光源13 输出功率恒定的光线。在处理器30控制驱动电路以升高后的目标工作电流驱动光源13 发光后，光检测器191还可以继续接收被光学组件190反射回的光线并输出检测电信号，此时，若检测电信号等于第一电信号或位于第一电信号范围内，则处理器30继续控制驱动电路以升高后的目标工作电流来驱动光源13发光；若检测电信号等于第二电信号或位于第二范围内，则处理器30再次控制温度检测器检测光源13的温度，并根据温度更新目标工作电流(更新后的目标工作电流高于更新前的目标工作电流)，处理器30 控制更新后的目标工作电流来驱动光源13发光。如此循环往复，处理器30根据光检测器191的反馈逐步提升驱动光源13发光的工作电流，如此通过软件设计保证光源13始终能够输出功率恒定的光线，实现激光投射模组10的自动功率控制(Automatic Power Control，APC)调节功能(图17所示)。

当检测电信号位于第三电信号范围内时，表明光学组件190未处于正常工作状态，即光学组件190损坏或脱落，此时，处理器30可以控制驱动电路停止向光源13提供工作电流以关闭光源13。可以理解，当光学组件190损坏或脱落时，光学组件190无法准直光源13发射的光线和/或衍射光源13发射的光线，这将导致深度相机100无法正常使用。在光学组件190损坏或脱落时，处理器30关闭光源13可以避免深度相机100在无法正常使用的情况下持续发射光线，从而可以节省电子设备1000的能耗。

综上，本申请实施方式的激光投射模组10、图像采集模组20、深度相机100及电子设备1000中，激光投射模组10发射波长为1350nm～1550nm光线，图像采集模组20 接收波长为1350nm～1550nm光线，环境光线中几乎不存在波长为1350nm～1550nm的背景光线，从而避免背景光线对图像采集模组20采集散斑图像的影响，进一步地可以提升深度信息的获取精度。此外，波长较长的光线的能量较低，且根据人眼的特性，波长较长的光线不会汇聚在视网膜上，因此，使用波长为1350nm～1550nm光线可以避免对人眼造成伤害。

另外，激光投射模组10中还设置了光检测器191来检测光源13的工作状态以及光学组件190的工作状态，从而可以根据光检测器191来检测光源13的工作状态以及光学组件190的工作状态更好地控制光源13。在光学组件190正常工作但光源13未处于恒功率工作状态时，提升光源13的工作电流从而保障激光投射模组10可以输出功率稳定的光线，进一步可以提升深度信息的获取精度。在光学组件190未能正常工作时，关闭光源13可以减小电子设备1000的功耗。

再者，本申请实施方式的电子设备1000中，光源13中的每个发光单元131的发散角小于20度，经过衍射元件15后投射出去的光线的发散角较小，光线投射到较远距离的目标物体上的能量密度不至于太小，有利于提升散斑图像的亮度，根据亮度较亮的散斑图像计算得到的深度信息也较准确，用户在利用该深度信息进行游戏(例如AR游戏)、建模(例如3D建模)、测量(例如应用于AR尺子)时的体验较好。

请参阅图6，在某些实施方式中，激光投射模组10还可包括反射元件194，反射元件194位于收容腔121内。当基板组件11包括电路板111及基板112时，反射元件194 设置在电路板111上且收容在过孔113中；当基板组件11仅包括电路板111时，反射元件194设置在电路板111上。光源13的发光面130朝向反射元件194。光源13发射的光线经反射元件194的反射面1941反射，并依次穿过准直元件14、衍射元件15后出射到场景中。其中，光源13可以是垂直腔面发射激光器，也可以是边发射激光器。

请参阅图6和图8，在某些实施方式中，光源13为边发射激光器。其中，边发射激光器的数量可以为一个或多个。当边发射激光器为多个时，多个边发射激光器并联连接。在一个例子中，光源13包括下层N型电极1331、N型磷化铟(n-InP)衬底1332、N 型限制层1333、N型波导层1334、多量子阱有源区1335、P型波导层1336、P型限制层1337、及上层P型电极1338。沿垂直于边发射激光器的方向(即线A-A指示的方向)，下层N型电极1331、N型磷化铟(n-InP)衬底1332、N型限制层1333、N型波导层 1334、多量子阱有源区1335、P型波导层1336、P型限制层1337、上层P型电极1338 依次设置。其中，上层P型电极1338有多个，例如，可以为2个、3个、4个、5个、 6个、8个、10个、15个、20个等等。多个上层P型电极1338均设置在P型限制层1337 上，且相邻两个上层P型电极1338间隔设置。多个上层P型电极1338共用下层N型电极1331、N型磷化铟(n-InP)衬底1332、N型限制层1333、N型波导层1334、多量子阱有源区1335、P型波导层1336、及P型限制层1337，每个上层P型电极1338与下层N型电极1331、N型磷化铟(n-InP)衬底1332、N型限制层1333、N型波导层1334、多量子阱有源区1335、P型波导层1336、及P型限制层1337形成一个边发射激光器。由于单个边发射激光器发出的光线的功率较低，设置多个边发射激光器可以增大光源13 发出的光线的功率，这有利于提升深度信息的获取精度。若边发射激光器的个数为多个，在采用打线的方式将光源13与电路板111电连接时，可以使用多条导电线连接光源13 与电路板111。在一个例子中，导电线的数量为16条，其中8条导电线连接光源13的正极，其余8条导电线连接光源13的负极。当然，导电线的数量并不限于此，导电线的数量还可以是4条、8条、12条、20条、30条、36条、40条等等，导电线的具体数量可以根据边发射激光器的数量来决定，在此不作限定。多条导电线可以起到分担电流的作用。可以理解，在光源13由多个边发射激光器组成时，光源13所需的工作电流也将增大。多条导电线可以分担较大的工作电流，使得每条导电线承担的工作电流减小，从而保证导电线不会因为工作电流过大而损坏，可以提升导电线使用的可靠性。

在某些实施方式中，激光投射模组10中也可以不设置滤光膜193。此时，光检测器191可以设置为仅能接收1350nm～1550nm的光线的元件。具体地，可以通过改变光检测器191中的材料构成来改变光检测器191的工作波段，使得光检测器191仅工作在 1350nm～1550nm这一波段中。

在某些实施方式中，激光投射模组10可以不设置滤光片26，此时，感光元件25 可为仅接收1350nm～1550nm的光线的感光元件。具体地，也可以通过改变感光元件25中的材料构成来改变感光元件25的工作波段，使得感光元件25仅工作在1350nm～1550nm这一波段中。

请参阅图10，在某些实施方式中，当每个发光单元131的发散角小于7度时，发光单元131发出的光线直接到达衍射元件15。此时，每个发光单元131的发散角可以是6 度、5度、3度等任意小于7度的数值。此时，准直元件14(图5所示)可以被省略掉，以减小激光投射模组10的结构复杂度及尺寸。

请参阅图5，在某些实施方式中，激光投射模组10还可包括保护盖16，保护盖16 罩设在镜筒12上。保护盖16用于限制衍射元件15安装在镜筒12上，保护盖16与镜筒12的外壁之间的间隙由密封胶17密封。

保护盖16罩设在镜筒12上，保护盖16可以与侧壁123通过卡扣连接，以使保护盖16在正常使用时不会与镜筒12分离，而衍射元件15安装在安装腔122内，保护盖 16保护住衍射元件15，避免衍射元件15从安装腔122中脱出。密封胶17可以是保护盖16罩设在镜筒12上后，在保护盖16与侧壁123之间的间隙中点胶，以使密封胶17 填充在保护盖16与侧壁123之间，密封胶17环绕镜筒12，避免液体或粉尘通过保护盖16与侧壁123之间的间隙进入到衍射元件15的衍射结构中，防止衍射结构被破坏。

请参阅图11至图13，在另一实施方式中，图像采集模组20可包括第一透镜组21、第二透镜组22、反射棱镜23、反透棱镜24及感光元件25。其中，第一透镜组21、第二透镜组22、反射棱镜23、及反透棱镜24组成镜头组件；第一透镜组21的光轴与第二透镜组22的光轴均为第一方向(如图11至图13中的X方向)并且互相平行。反透棱镜24能够在透射模式与反射模式之间切换。

如图12所示的例子中，当反透棱镜24处于透射模式时，从第一透镜组21进入的光线经过反射棱镜23反射至第二方向(如图11至图13中的Y方向)并经过反透棱镜 24的透射以作为第一光路，以第一光路穿过第一透镜组21、反射棱镜23及反透棱镜24 后的光线到达感光元件25。如图13所示的例子中，当反透棱镜24处于反射模式时，从第二透镜组22进入的光线经过反透棱镜24反射至第二方向以作为第二光路，以第二光路穿过第二透镜组22及反透棱镜24后的光线到达感光单元251。第二方向可以与第一方向不同，在一个例子中，第二方向与第一方向垂直。

反射棱镜23包括反射棱镜本体231及第一附和透镜232。第一附和透镜232的数量可以是一个或多个。第一附和透镜232可以粘接在反射棱镜本体231上，第一附和透镜 232也可以与反射棱镜本体231一体设置。反透棱镜24包括反透棱镜本体241、第一附加透镜242及第二附加透镜243。第一附加透镜242及第二附加透镜243可以是一个或多个。第一附加透镜242及第二附加透镜243可以粘贴在反透棱镜本体241上，第一附加透镜242、第二附加透镜243及反透棱镜本体241也可以是一体设置。

请参阅图11及图12，第一透镜组21、反射棱镜本体231、第一附和透镜232、第一附加透镜242、反透棱镜本体241和第二附加透镜243作为第一光路的镜片组合并具有第一焦距；请参阅图11及图13，第二透镜组22、反透棱镜本体241和第二附加透镜 243形成第二光路组合并具有第二焦距，第一焦距和第二焦距不同。在使用时，可以在第一透镜组21与第二透镜组22上设置遮光片(图未示)，在需要使用第一焦距进行对焦时，则驱动遮光片遮挡第二透镜组22，以使光线从第一透镜组21进入图像采集模组 20内；在需要使用第二焦距进行对焦时，则驱动遮光片遮挡第一透镜组21，以使光线从第二透镜组22进入图像采集模组20内；如此，用户可以依据目标物体的距离切换图像采集模组20的焦距，以便于在更多的场景下均能获得较为清晰的散斑图像。

请参阅图14及图15，在某些实施方式中，反透棱镜24包括透光容器244和设置在透光容器244内的液晶材料层245。液晶材料层245能够在电信号的作用下使反透棱镜 24在反射模式与透镜模式之间切换。液晶材料层245可采用向列型液晶材料或胆固醇液晶材料等等。在某些实施方式中，液晶材料层245在没有电信号时，为反射状态，即在没有通电时，反透棱镜24为反射模式。在有电信号输入时，液晶材料层245为透射状态，即在通电的情况下，反透棱镜24为透射模式。这里的电信号可以是电流信号或电压信号。

在一个例子中，液晶材料层245采用胆固醇液晶材料，胆固醇液晶材料由手性掺杂物和向列型液晶构成。在有手性掺杂物存在的情况下，反透棱镜24处于反射模式时，向列型液晶的分子沿纵向的分子轴被拉长，形成螺旋排列。当反透棱镜24处于透射模式时，向列型液晶的分子未排列，处于散布状态，胆固醇液晶材料层245变得透光。分子散布或分子排列使胆固醇液晶材料层245在反射状态和透射状态之间来回切换。

请参阅图16，感光元件25可用于依据接收到的光线生成电信号，具体地，接收到的光线的强度越强，则生成的电信号的量越多。感光元件25包括多个感光单元251，相邻的感光单元251之间形成隔离沟槽252。多个感光单元251可以呈阵列排布，例如多个感光单元251排成多行多列的矩阵。隔离沟槽252可以是由浅沟槽隔离工艺(shallow trenchisolation,STI)或由深沟槽隔离工艺(Deep Trench Isolation,DTI)制成的隔离沟槽252，以防止光线在相邻的感光单元251之间形成串扰，提升图像采集模组20采集的散斑图像的精确性。进一步地，还可以在隔离沟槽252上设置隔离件，以进一步阻隔光线在相邻的感光单元251之间的传播。

在本说明书的描述中，参考术语“某些实施方式”、“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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。

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至少一个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个，除非另有明确具体的限定。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (14)

1.一种激光投射模组，其特征在于，所述激光投射模组包括：

光源，所述光源用于发射光线，所述光线的波长为1350nm～1550nm；和

光学组件，所述光学组件包括：

准直元件，所述准直元件用于准直所述光线；和

衍射元件，所述衍射元件用于衍射经所述准直元件准直后的光线。

2.根据权利要求1所述的激光投射模组，其特征在于，所述光源为边发射激光器时，所述边发射激光器为多个，多个所述边发射激光器并联连接。

3.根据权利要求2所述的激光投射模组，其特征在于，所述光源通过多条导电线与电路板连接。

4.根据权利要求1所述的激光投射模组，其特征在于，所述激光投射模组还包括光检测器，所述光检测器用于接收被所述光学组件反射回的光线以形成检测电信号，所述检测电信号作为确定所述光源是否处于恒功率工作状态的依据和/或作为确定所述光学组件是否处于正常工作状态的依据。

5.根据权利要求1所述的激光投射模组，其特征在于，所述衍射元件包括相背的入光面和出光面，所述入光面与所述准直元件相对，所述出光面上设置有高反射膜，所述高反射膜用于反射波长为1350nm～1550nm的光线。

6.根据权利要求5所述的激光投射模组，其特征在于，所述衍射元件包括镀膜区域和与所述镀膜区域相接的非镀膜区域，所述高反射膜形成在所述镀膜区域，所述非镀膜区域与所述光源的发光区域对应，所述镀膜区域与所述光检测器的收光区域对应。

7.根据权利要求5所述的激光投射模组，其特征在于，所述光检测器的工作波段为1350nm～1550nm。

8.根据权利要求6所述的激光投射模组，其特征在于，所述光检测器上设置有滤光膜，所述滤光膜用于仅透过波长为1350nm～1550nm的光线。

9.一种图像采集模组，其特征在于，所述图像采集模组包括：

镜头组件；和

感光元件，所述感光元件用于仅接收经过所述镜头组件且波段为1350nm～1550nm的光线以获得散斑图像。

10.根据权利要求9所述的图像采集模组，其特征在于，所述图像采集模组还包括滤光片，所述滤光片用于仅透过波长为1350nm～1550nm的光线。

11.根据权利要求9所述的图像采集模组，其特征在于，所述感光元件的材料包括硅和锗；或

所述感光元件的材料包括硅和铟镓砷。

12.一种深度相机，其特征在于，所述深度相机包括：

权利要求1-8任意一项所述的激光投射模组；和

权利要求9-11任意一项所述的图像采集模组。

13.根据权利要求12所述的深度相机，其特征在于，所述激光投射模组包括用于接收被所述光学组件反射回的光线以形成检测电信号的光检测器时，所述深度相机还包括处理器，所述处理器用于：

根据所述检测电信号确定所述光源是否处于恒功率工作状态和/或确定所述光学组件是否处于正常工作状态；和

根据所述光源是否处于恒功率工作状态和/或所述光学组件是否处于正常工作状态控制所述光源。

14.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

机壳；和

权利要求13所述的深度相机，所述深度相机与所述机壳结合。

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