CN113466884A - 飞行时间深度测量发射装置及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种深度检测发射装置及电子设备，发射装置包括：光源，包括N个发光单元，N个发光单元相互间隔设置并用于发射N束光；准直镜，用于准直N束光；调节装置，准直镜设置于调节装置上，光源的光轴与准直镜的光轴互相平行，调节装置用于调节准直镜在准直镜的光轴上的位置；驱动装置，用于驱动调节装置以将准直镜的位置调节至第一位置以使N束光在目标对象的表面形成散斑光信号，以及驱动调节装置以将准直镜调节至第二位置以使N束光在目标对象的表面形成泛光光信号。本申请的深度检测发射装置能够通过一套光路系统发射两种不同的光，兼具Spot TOF和FloodTOF的优点，简化了深度检测装置的光路，提升了深度检测装置的工作效率。

Description

飞行时间深度测量发射装置及电子设备
技术领域
本申请涉及深度测量技术领域，并且更具体地，涉及一种飞行时间深度测量发射装置及电子设备。
背景技术
3D TOF(Time of flight,TOF)作为目前主流的三维深度测量方法，通过测量信号光在空间中的飞行时间来获取目标对象的深度信息。TOF深度检测装置由发射装置和接收装置组成，发射装置调制光以在目标对象表面形成调制光信号，接收装置接收经目标对象返回的携带深度信息的深度光信号，并根据两个光信号的相位差或时间差等参数计算目标对象的深度信息。作为高端相机系统的关键组件，目前已广泛应用于智能手机、虚拟现实(Virtual reality,VR)设备等领域，实现获取被拍摄物体的景深、辅助快速对焦以及人像虚化算法等功能。
根据TOF发射装置发射的光形成的光场不同，可以将TOF深度检测装置分为泛光TOF(Flood TOF)和散斑光TOF(Spot TOF)。其中，Flood ToF因为在整个视场内都有较均匀的发射光能量分布，所以拍摄的深度图片分辨率高，但是也因为能量分布分散，所以测量距离有限，如果要兼顾3米以上的测量距离就需要非常大的发射功率，功耗较大。Spot ToF将发射能量分解成了若干个能量非常集中的光束上，测量距离可达5m以上，且可以在很低的功耗水平下实现较高的精度，但是因为光束较稀疏，所以深度图分辨率较低。
因此，如何在TOF深度检测装置中同时满足较远的测量距离、较低的功耗以及高分辨率，是一项亟待解决的问题。
发明内容
本申请实施例提供了一种飞行时间深度测量发射装置及电子设备，能够在功耗较低的情况下，还兼具高分辨率与较远的测量距离。
第一方面，提供一种飞行时间深度检测发射装置，所述发射装置包括：光源，所述光源包括N个发光单元，所述N个发光单元相互间隔设置，并用于发射N束光；准直镜，所述准直镜用于准直所述N束光；调节装置，所述准直镜设置于所述调节装置上，所述光源的光轴与所述准直镜的光轴互相平行，所述调节装置用于调节所述准直镜在所述准直镜光轴上的位置；驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述调节装置以将所述准直镜的位置调节至第一位置以使所述N束光在目标对象的表面形成所述散斑光信号，以及驱动所述调节装置以将所述准直镜调节至第二位置以使所述N束光在所述目标对象的表面形成所述泛光光信号，其中，所述第一位置与所述第二位置在所述准直镜的光轴上具有相对位移。
本申请实施例中，驱动调节装置将准直镜的位置调节至不同的位置，使得发射装置在准直镜位于第一位置时，能够发射散斑光信号，在第二位置时，能够发射泛光光信号，实现一个深度检测发射装置仅通过一套光路系统，不需要切换光路就能发射两种不同的光信号，兼具Spot TOF和FloodTOF的优点，简化了深度检测装置的光路，提升了深度检测装置的工作效率。
在一种可能的实现方式中，所述驱动装置根据所述目标对象的位置信息驱动所述调节装置以将所述准直镜的位置调节至所述第一位置以使所述N束光在所述目标对象的表面形成所述散斑光信号；所述驱动装置根据所述目标对象的位置信息驱动所述调节装置以将所述准直镜的位置调节至所述第二位置以使所述N束光在所述目标对象的表面形成所述散斑光信号。
本申请实施例中，发射装置可根据目标对象的位置信息调节准直镜的位置从而向目标对象发射出适合当前位置的光信号。当目标对象距离发射装置较远时，例如，距离达到5米以上，驱动装置将准直镜调节至第一位置向目标对象发射散斑光信号；当目标对象距离发射装置距离较近时，例如，距离在5米以内，驱动装置将准直镜调节至第二位置向目标对象发射泛光光信号。根据目标对象的位置信息发射装置发射不同的光信号，帮助提升了深度检测装置的性能。
在一种可能的实现方式中，所述准直镜包括光入射面和相对于所述光入射面的光出射面，所述准直镜用于准直经所述光入射面穿过并经所述光出射面出射的所述N束光。
在一种可能的实现方式中，当所述调节装置调节所述准直镜至所述第一位置时，经所述光出射面出射的所述N束光为第一散斑光，所述第一散斑光被投射至所述目标对象以形成所述散斑光信号，当所述调节装置调节所述准直镜至所述第二位置时，经所述光出射面出射的所述N束光为泛光，所述泛光被投射至所述目标对象以形成所述泛光光信号。
在一种可能的实现方式中，当所述调节装置调节所述准直镜至所述第一位置时，经所述光出射面出射的所述N束光为第一散斑光，所述第一散斑光被投射至所述目标对象以形成所述散斑光信号，当所述调节装置调节所述准直镜至所述第二位置时，经所述光出射面出射的所述N束光为第二散斑光，所述第二散斑光被投射至所述目标对象以形成所述泛光光信号。
应理解，在准直镜位于第二位置时，从准直镜光出射面出射的光可以是泛光，泛光被投射至目标对象形成泛光光信号；从准直镜光出射面出射的光也可以是散斑光，散斑光被投射至目标对象，由于该散斑光是准直镜位于第二位置时的散斑光，且发射装置与目标对象之间具有一定距离，该散斑光经过该距离后具有弥散效果，能够在目标对象表面连成一片，形成泛光光信号，该散斑光也可以经过发射装置中的其他光学元件后，达到连成一片的弥散效果，被投射至目标对象形成泛光光信号。
在一种可能的实现方式中，所述第一位置为使得所述N束光通过所述准直镜后经过第一距离到达所述目标对象的所述散斑光信号的光斑直径为5-7mm的位置，其中，所述第一距离小于等于1m。
在一种可能的实现方式中，当所述调节装置调节所述准直镜至所述第一位置时，通过所述准直镜后所述N束光的光束发散角小于等于0.3度；当所述调节装置调节所述准直镜至所述第二位置时，通过所述准直镜后所述N束光的光束发散角大于所述0.3度。
在一种可能的实现方式中，所述第一位置为使得所述准直镜的焦点与所述N束光的束腰重合的位置。
本申请实施例中，当准直镜位于第一位置时，准直镜的焦点位于发射装置光路中的最佳对焦位置，使得光源发出的N束光经过准直镜后的发散角小于等于0.3度，因而投射至目标对象的N束光能够在目标对象上形成N个光斑，形成散斑光场的效果，此时准直镜的焦点与N束光的束腰位置重合，发射装置向目标对象发射散斑光。
应理解，从准直镜出射的N束光的具有N个束腰位置，N个束腰位置重合。
在一种可能的实现方式中，所述第二位置为使得所述N束光通过所述准直镜后的对焦位置离所述准直镜的焦点的偏离量大于等于150μm的位置。
本申请实施例中，当准直镜被调节至第二位置时，准直镜的焦距偏离发射装置光路中的最佳对焦位置，该偏离量大于等于150μm，使得光源发出的N束光经准直镜后发散角大于0.3度，光束弥散后产生“虚焦”效果，投射至目标对象的光斑尺寸较大，N个较大的光斑连成一片，形成类似泛光的效果，此时发射装置向目标对象发射泛光。
在一种可能的实现方式中，所述第二位置为使得所述N束光通过所述准直镜后的对焦位置离所述准直镜的焦点的偏离量小于等于400μm的位置。
本申请实施例中，N束光通过准直镜后的对焦位置为发射装置光路中的最佳对焦位置，通过设置上限，限制准直镜焦距与发射装置光路的最佳对焦位置的偏移量，能够控制投射至目标对象的光斑尺寸的最大值，避免偏离量过大光斑尺寸过大，使得光斑之间重叠部分较多，重叠部分的亮度高于未重叠部分的亮度，从而导致的泛光光信号亮度不均匀现象，提高深度检测发射装置发射的泛光的均匀性。
在一种可能的实现方式中，所述散斑光信号为均匀分布的N个散斑组成的矩阵。
在一种可能的实现方式中，所述散斑光信号为均匀分布的N个散斑组成的图案。
在一种可能的实现方式中，所述散斑光信号为随机分布的N个散斑组成的图案。
本申请实施例中，使用可设计的结构光作为一种检测光信号，使得发射装置仅使用一套光路系统，即可向目标对象发射调制后的结构光以及泛光，有助于提高发射装置的多功能性，提高深度检测的效率。
在一种可能的实现方式中，所述调节装置包括：定子，所述定子设置于所述光源的载板上；动子，所述动子连接在所述载板上，所述准直镜设置于所述动子上，所述动子移动使得所述准直镜相对于所述定子沿所述准直镜的光轴方向移动。
本申请实施例中，调节装置采用定子和动子组合而成的结构，将准直镜固定在动子上，通过调节动子的位置实现准直镜的位置调节，从而改变深度检测发射装置发射的光信号，调节装置的结构简单，调节操作方便。
在一种可能的实现方式中，所述动子移动使得所述准直镜相对于所述定子沿与所述准直镜的光轴方向具有第一夹角的方向移动。
在一种可能的实现方式中，所述定子包括第一支架和第一驱动件；所述动子包括第二支架、第二驱动件和升降元件；所述第一支架固定于所述载板上，所述第一驱动件连接在所述第一支架上；所述准直镜固定在所述第二支架上，所述第二支架通过所述升降元件连接在所述载板上，所述第二驱动件安装于所述第二支架中；所述第一驱动件和所述第二驱动件互相配合并驱动所述第二支架相对于所述第一支架朝远离所述载板的方向运动。
本申实施例中，用第一驱动件和第二驱动件互相配合产生推动力，动子借助推动力沿光轴方向朝远离载板的方向运动，并根据目标对象的位置信息来调节准直镜与光源之间的距离，通过智能化调节准直镜的位置来改变投射至目标对象上光斑的大小，从而能在一个光路系统中实现散斑光场和泛光广场的发光效果。
在一种可能的实现方式中，所述驱动装置用于根据所述目标对象的位置信息控制所述第一驱动件和所述第二驱动件以第一电流工作以将所述准直镜调节至所述第一位置；或控制所述第一驱动件和所述第二驱动件以第二电流工作以将所述准直镜调节至所述第二位置。
在一种可能的实现方式中，所述第一驱动件包括线圈，所述线圈设置于所述第一支架与所述第二支架之间，所述驱动装置与所述线圈电连接，所述第二驱动件包括永磁体，所述永磁体设置于所述第二支架面朝所述线圈的表面，所述线圈通电产生沿所述光轴方向的磁力推动所述永磁体运动；或者
所述第二驱动件包括线圈，所述线圈设置于所述第一支架与所述第二支架之间，所述驱动装置与所述线圈电连接，所述第一驱动件包括永磁体，所述永磁体设置于所述第一支架面朝所述线圈的表面，所述线圈通电产生沿所述准直镜的光轴方向的磁力推动所述永磁体运动。
本申请实施例中，采用线圈和永磁体的结构产生磁力，动子借助磁力沿光轴方向朝远离载板的方向运动，且驱动电路可控制线圈电流大小，即能够控制磁力的大小，也就能够控制动子相对于定子的位移量，从而能够实现准直镜镜位置的精确控制。
在一种可能的实现方式中，所述第一支架具有支撑部和悬挂部，所述支撑部自所述载板朝远离所述载板的方向沿所述光轴延伸，所述悬挂部自所述支撑部面朝所述第二支架的内壁向所述第二支架延伸，所述第一驱动件固定连接在所述悬挂部面朝所述载板的下表面。
本申请实施例中，借助设计成横截面为两个倒“L”型结构的第一支架，使得第一驱动件呈现出围绕发光元件的光轴设置的状态，这样第一驱动件和第二驱动件互相配合时所产生的推动力方向就能够和光轴平行，从而使得透镜的位移能够基本沿着光轴运动。
在一种可能的实现方式中，所述准直镜为塑胶材质。
本申请实施例中，采用塑胶材质的准直镜，能够在减轻装置的重量的同时降低装置成本。
在一种可能的实现方式中，所述准直镜包括沿光轴方向前后排列的多个透镜，所述多个透镜用于准直所述N束光。
在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：光学衍射元件，用于复制经所述准直镜的所述N束光得到N*M束光，并将所述N*M束光投射至所述目标对象。
本申请实施例中，发射装置可以不包括光学衍射元件，由准直镜出射的N束光直接投射至目标对象，能够很大程度上降低深度检测装置的成本；发射装置也可以包括光学衍射元件，由准直镜出射的N束光经光学衍射元件衍射后被复制M倍得到N*M束光后被投射至目标对象，能够提高深度检测装置检测范围。
在一种可能的实现方式中，所述相对位移使得所述准直镜在所述第一位置时比在所述第二位置时更靠近所述光源。
第二方面，提供一种电子设备，包括：如第一方面任一种可能的实现方式所述的深度检测发射装置，所述发射装置用于向目标对象发射散斑光以及泛光以在所述目标对象的表面形成散斑光信号以及泛光光信号；深度检测接收装置，用于接收所述散斑光信号以及所述泛光光信号，并将所述光信号转化为对应的电信号；控制单元，用于获取所述目标对象的位置信息并将所述位置信息发送给所述深度检测发射装置；以及根据所述电信号计算深度信息，并根据所述深度信息对所述电子设备进行操作和/或控制。
附图说明
图1是本申请一种Spot TOF深度检测发射装置的示意性结构图。
图2是本申请一种Flood TOF深度检测发射装置的示意性结构图。
图3是本申请一种深度检测发射装置的示意性结构图。
图4是本申请一种深度检测发射装置的光信号效果示意图。
图5是本申请的深度检测发射装置的另一示意性结构图。
图6是本申请的深度检测发射装置的又一示意性结构图。
图7是本申请一种电子设备的示意性结构图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
三维深度检测按照测量原理的不同一般分为：飞行时间法(Time of flight,TOF)、结构光法(Structure light,SL)和双目立体视觉法。其中飞行时间法采用主动光探测方式，通过探测光信号的飞行(往返)时间来获取目标物的距离，飞行时间深度检测装置一般由光源、光学部件、传感器、控制电路以及处理电路等单元组成。根据信号光在物平面的连续状态，飞行时间深度检测发射装置可分为Flood TOF和Spot TOF。
如图1和图2所示，分别为本申请实施例一种Spot TOF深检测发射装置和一种Flood TOF深度检测发射装置。Spot TOF深检测发射装置100中光源101发射的N束光经过准直镜或投射镜头102后被投射至目标对象形成散斑光信号，投射至目标对象上的光为N个散斑组成的点光。Flood TOF深度检测发射装置200中光源201发射的光经光扩散元件202后被投射至目标对象形成泛光光信号，投射至目标对象上的光为均匀分布的面光。其中FloodTOF中的光源经光学元件后投射到达检测目标表面的信号光为较为均匀的泛光，而SpotTOF中的光源经光学元件后到达检测目标表面的信号光为散斑光，即一系列光斑组成的阵列，或称为斑点光。Flood TOF具有均匀分布的发射光，能够得到较高的深度图片分辨率，但其测量距离有限，若要兼顾远距离测量距离需要提高装置的发射功率，能耗较高开销较大。Spot TOF支持较远的测量距离，但由于光束较稀疏，相比于FloodTOF分辨率较低。
本申请提供了一种深度检测发射装置，基于Spot TOF已有的光路，在光源发射功率一定的情况下，能够兼顾Spot ToF和Flood TOF的远距离测量和高分辨率。利用一个光路系统，仅需一个驱动芯片驱动，实现一种装置既能发射散斑光，又能发射泛光。
本申请实施例所述的深度检测发射装置，如图3所示，一种深度检测发射装置300包括：
光源301，包括N个发光单元，N个发光单元相互间隔设置，用于发射N束光；
准直镜302，用于准直所述N束光；
调节装置303，准直镜302设置于调节装置303上，光源301的光轴与准直镜302的光轴互相平行，用于调节准直镜302在准直镜302的光轴上的位置，；
驱动装置304，用于驱动调节装置303将准直镜302的位置调节至第一位置以使N束光在目标对象的表面形成散斑光信号，以及驱动调节装置303以将准直镜302调节至第二位置以使N束光在目标对象的表面形成泛光光信号，其中，第一位置和第二位置在准直镜的光轴上具有相对位移。在一个实施例中，第一位置的准直镜比第二位置的准直镜更靠近光源301。
可选地，光源301是垂直腔面发射激光器(Vertical cavity surface emittinglaser,VCSEL)。VCSEL是一种半导体二极管激光器，发射的激光束一般从顶表面并且以基本垂直的方式离开该器件，VCSEL光源具有体积小、功率大、光束发散角小、运行稳定等诸多优势，成深度检测系统光源的首选，本申请实施例以VCSEL为示例进行说明。具体的，光源可以是单芯片多点发光的VCSEL芯片，多个发光点呈二维矩阵排列，对应的发射出多束激光信号，形成矩阵式激光信号阵列。
可选地，光源301为边发射激光器(Edge emitting laser,EEL)或发光二极管(Light emitting diodes,LED)。
应理解，光源301可以是一种光源，也可以是上述多种光源的组合。光信号可以是经光学调制、处理或控制的携带空间光学图案的光信号，可以是经光学调制、处理或控制的分区域照明的光信号，也可以是经光学制、处理或控制的周期性照明的光信号，或上述光信号的组合。光源301的光轴位于发光平面几何中心并垂直于发光平面。
可选地，准直镜302采用玻璃或塑胶镜片或者玻璃/塑胶的组合。准直镜能够改变光源301发射的光信号的光束直径和发散角，使光束变为能量更为集中的准直平行光束，获得细小的高密度光斑。应理解，本申请实施例所述的准直镜302也可以是其他能达到光束准直效果的单个光学元件或多个光学元件的组合。
可选地，准直镜302包括沿光轴方向前后排列的多个透镜，多个透镜用于准直N束光，多个透镜中最靠近光源301的那个透镜的入光面为准直镜302的入光面，多个透镜中离光源301最远的那个透镜的出光面作为准直镜302的出光面。
可选地，驱动装置304根据目标对象的位置信息驱动调节装置303以将准直镜302的位置调节至第一位置以使N束光在目标对象的表面形成散斑光信号；驱动装置304根据目标对象的位置信息驱动调节装置303以将准直镜302的位置调节至第二位置以使N束光在目标对象的表面形成散斑光信号。
具体地，驱动装置304可根据目标对象的位置信息对调节装置303进行驱动，示例性地，当目标对象距离发射装置300较远时，例如，距离达到5米以上，当前场景适合适用点光光场，驱动装置304可根据此目标对象的位置信息驱动调节装置303将准直镜302调节至第一位置，发射装置300发射散斑光，散斑光被投射至距离较远的目标对象在目标对象的表面形成散斑光信号；当目标对象距离发射装置300距离较近时，例如，距离在5米以内，当前场景适合适用泛光光场，驱动装置304可根据此目标对象的位置信息驱动调节装置303将准直镜302调节至第二位置，发射装置300此时发射泛光，泛光被投射至距离较近的目标对象在目标对象的表面形成泛光光信号。
本实施例根据目标对象位置信息的不同调节深度检测发射装置发射适用于当前场景的检测光，能够提高深度检测装置的性能，增加深度检测的灵活性。
可选地，驱动装置304根据预先设定的时间周期在不同的时间周期内驱动调节装置303将准直镜302调节至第一位置或第二位置。
示例性地，驱动装置304根据预先设定在第一周期内驱动调节装置303将准直镜302调节至第一位置，使发射装置300在第一周期内发射散斑光；根据预先设定在第二周期内驱动调节装置303将准直镜302调节至第二位置，使得发射装置300在第二周期内发射泛光。
可选地，准直镜302包括光入射面和相对于所述光入射面的光出射面，准直镜用于准直经光入射面穿过并经光出射面出射的N束光。
可选地，当调节装置303调节准直镜302至第一位置时，经光出射面出射的N束光为第一散斑光，第一散斑光被投射至目标对象以形成散斑光信号，当调节装置303调节准直镜302至第二位置时，经光出射面出射的N束光为泛光，泛光被投射至目标对象以形成泛光光信号。
可选地，当调节装置303调节准直镜302至第一位置时，经光出射面出射的N束光为第一散斑光，第一散斑光被投射至目标对象以形成散斑光信号，当调节装置调节准直镜302至第二位置时，经光出射面出射的N束光为第二散斑光，第二散斑光被投射至目标对象以形成泛光光信号。
具体地，当准直镜位于第二位置时，由于此时准直镜302的焦距偏离整个发射装置的最佳对焦位置，N束光通过准直镜302后由于发散角较大，准直镜302的焦距若偏离最佳对焦位置较远，从准直镜302光出射面出射的光可以是泛光，泛光被投射至目标对象形成泛光光信号；准直镜302的焦距若偏离最佳位置较近，从准直镜302光出射面出射的光也可以是散斑光，散斑光被投射至目标对象，由于该散斑光是准直镜302位于第二位置时的散斑光，且发射装置与目标对象之间具有一定距离，该散斑光经过该距离后具有弥散效果，能够在目标对象表面连成一片，形成泛光光信号，该散斑光也可以经过发射装置300中的其他光学元件后，达到连成一片的弥散效果，被投射至目标对象形成泛光光信号。
应理解，本申请实施例中，当准直镜302位于第二位置时，从准直镜302光出射面出射的泛光或散斑光到达目标对象的表面后均形成泛光光信号，换言之，准直镜302位于第二位置时，发射装置300发射泛光。
可选地，第一位置为使得N束光通过准直镜302后经过第一距离到达目标对象的散斑光信号的光斑直径为5-7mm的位置，其中，第一距离小于等于1m。
具体地，当驱动装置304驱动调节装置303将准直镜302调节至第一位置时，经过准直镜302出射的N束光经过1m后投射至目标对象上形成的光斑直径被控制在5-7mm，使得到达目标对象的散斑光能够达到点光光场的效果。
可选地，当调节装置303调节准直镜302至第一位置时，通过准直镜302后N束光的光束发散角小于等于0.3度；当调节装置303调节准直镜302至第二位置时，通过准直镜302后N束光的光束发散角大于0.3度。
具体地，通过透镜的光束均具有一定的发散角，发散角越小，光束的发散程度越低，投射至目标对象形成的光斑尺寸越小。反之，发散角越大，光束的发散程度越大，投射至目标对象形成的光斑直径越大，能够连城一片达到泛光光场的效果。准直镜302位于第一位置时，光束的发散角小于等于0.3度，光束发散程度低，被投射至目标对象能够在目标对象的表面形成散斑光信号，准直镜302位于第二位置时，光束的发散角大于0.3度，光束发散程度高，被投射至目标对象能够在目标对象表面形成泛光光信号。
可选地，第一位置为使得准直镜302的焦点与N束光的束腰重合的位置。
应理解，从准直镜302出射的N束光的具有N个束腰位置，N个束腰位置重合。
本申请实施例中，当准直镜302位于第一位置时，准直镜302的焦点位于发射装置光路中的最佳对焦位置，使得光源301发出的N束光经过准直镜302后的发散角小于等于0.3度，因而投射至目标对象的N束光能够在目标对象上形成点光光场的效果，此时准直镜302的焦点与N束光的束腰位置重合，发射装置300向目标对象发射散斑光。
可选地，第二位置为使得N束光通过准直镜302后的对焦位置离准直镜302的焦点的偏离量大于等于150μm的位置。
本申请实施例中，当准直镜302被调节至第二位置时，准直镜302的焦距将偏离发射装置光路中的最佳对焦位置，该偏离量大于等于150μm，使得光源301发出的N束光经准直镜302后发散角大于0.3度，光束发散后产生“虚焦”效果，投射至目标对象的光斑直径较大，N个较大的光斑连成一片，形成类似泛光的效果，此时发射装置300向目标对象发射泛光。
具体地，如图4所示，为本申请一种深度检测发射装置300的光信号效果示意图。
准直镜302位于第一位置时，若发射装置300距离目标对象1m，发射装置300能够发射如401所示的光斑直径为5-7mm的散斑光；准直镜302位于第二位置时，发射装置300能够发射如402所示的光斑直径较大从而互相连成一片的泛光光信号。
可选地，第二位置为使得N束光通过准直镜302后的对焦位置离准直镜的焦点的偏离量小于等于400μm的位置。
本实施例的发射装置通过设置上限，限制准直镜焦距与发射装置光路的最佳对焦位置的偏移量，能够控制投射至目标对象的光斑尺寸的最大值，避免偏离量过大，避免光斑尺寸过大使得光斑之间重叠部分较多，重叠部分的亮度高于未重叠部分的亮度，导致泛光光信号的亮度不均匀，能够帮助提高泛光光信号的均匀性。
可选地，散斑光信号为均匀分布的N个散斑组成的矩阵。
具体地，发射装置300可以向目标对象投射光矩阵，该光矩阵由N个均匀分布散斑组成，该光矩阵被投射至目标对象在目标对象的表面产生散斑光信号。
可选地，散斑光信号为均匀分布的N个散斑组成的图案。
可选地，散斑光信号为随机分布的N个散斑组成的图案。
具体地，发射装置300可以向目标对象投射结构光，该结构光由均匀或随机分布的散斑组成，结构光的图案可通过软件设计控制发光单元来实现。
本实施例的发射装置能够使用结构光，将可设计的结构光作为一种检测光信号，使得发射装置仅使用一套光路系统，即可向目标对象发射调制后的结构光以及泛光，使得发射装置能够向目标对象发射结构光以及泛光，有助于提高发射装置的多功能性，拓展深度检测装置的应用场景，提高深度检测的效率。
可选地，发射装置300还包括：载板305，光源301设置于载板305上。
应理解，发射装置可以不包括载板，直接集成于深度检测相机的功能模块上，载板305可以是发射装置的载板，也可以是光源301的载板。
优选地，如图3所示，调节装置303包括：
定子3031，设置载板305上；动子3032，动子连接在载板305上，准直镜302设置于动子3032上，动子3032移动使得准直镜302相对于定子3031沿准直镜的光轴方向移动。
调节装置303采用简单的定子和动子组合结构，将准直镜固定在动子上，通过调节动子的位置实现准直镜的位置调节，从而改变深度检测发射装置发射的光信号，在提高深度检测装置的性能的同时，调节装置的结构简单，操作方便，便于加工。
应理解，加工误差可能导致准直镜的移动方向与准直镜的光轴方向具有一定角度的偏差。
可选地，动子移动使得准直镜相对于定子沿与准直镜的光轴方向具有第一夹角的方向移动。
可选地，定子3031包括：第一支架10和第一驱动件11；动子3032包括：第二支架20、第二驱动件22和升降元件21。
其中第一支架10固定于载板305上，第一驱动件11连接在第一支架10上；准直镜302固定在第二支架20上，第二支架20通过升降元件21连接在载板305上，第二驱动件22安装于第二支架20中；第一驱动件11和第二驱动件22互相配合并驱动第二支架20相对于第一支架10朝远离载板305的方向运动。
具体地，第一支架10具有支撑作用，第一驱动件11能够驱动动子3032。第二支架20能够支撑并带动准直镜302移动，升降元件21能够被第一驱动件11和第二驱动件22驱动以调节第二支架20的位置，从而带动准直镜302移动。
本申实施例中，用第一驱动件和第二驱动件互相配合产生推动力，动子借助推动力沿光轴方向朝远离载板的方向运动，并根据目标对象的位置信息来调节准直镜与光源之间的距离，通过智能化调节准直镜的位置来改变投射至目标对象上光斑的大小，从而能在一个光路系统中实现点光光场和泛光广场的发光效果。
可选地，第一驱动件11包括线圈，驱动装置304能够通过第一驱动件11产生电磁场。第二驱动件22包括永磁体，当第一驱动件11通电产生沿光轴方向的磁力后能够推动第二驱动件22运动。
应理解，第一驱动件和第二驱动件的具体设置不限于此，比如可以将线圈与永磁体互换，具体的，第二驱动件22包括线圈，线圈设置于第一支架10与第二支架20之间，驱动电路与线圈电连接，第一驱动件11包括永磁体，永磁体设置于第一支架10面朝线圈的表面，线圈通电产生沿光轴方向的磁力推动永磁体运动。
可选地，所述驱动装置用于根据所述目标对象的位置信息控制所述第一驱动件和所述第二驱动件以第一电流工作以将所述准直镜调节至所述第一位置；或控制所述第一驱动件和所述第二驱动件以第二电流工作以将所述准直镜调节至所述第二位置。
本申请实施例中，采用线圈和永磁体的结构产生磁力，动子借助磁力沿光轴方向朝远离载板的方向运动，且驱动电路可控制线圈电流大小，即能够控制磁力的大小，也就能够控制动子相对于定子的位移量，从而能够实现准直镜镜位置的精确控制。
可选地，第一支架10具有支撑部30和悬挂部31，支撑部30自载板305朝远离载板305的方向沿光轴延伸，悬挂部31自支撑部30面朝第二支架20的内壁向第二支架20延伸，第一驱动件11固定连接在悬挂部31面朝载板305的下表面。
具体地，借助设计成横截面为两个倒“L”型结构的第一支架，使得第一驱动件呈现出围绕发光元件的光轴设置的状态，这样第一驱动件和第二驱动件互相配合时所产生的推动力方向就能够和光轴平行，从而使得透镜的位移能够基本沿着光轴运动。
可选地，升降元件21可以是弹性件比如弹簧。在将准直镜302从第一位置调节至第二位置的过程中，弹性件所产生的与磁力的方向相反的弹力能够有效地起到阻尼的作用，且弹力随着准直镜302的位移而不断增大，客观上造成准直镜302的移动速度越来越慢，最终在第二位置时达到力平衡状态，而在准直镜302复位时，弹性件可以提供拉动准直镜302移动的拉力，同时还能提供缓冲以保护准直镜302。在其他优选实施方式中，升降元件21也可以采用其他结构，比如液压升降机、滑轮滑轨组件等，但是相对来说，弹簧具有组装方便、重量轻、体积小、易维护等诸多优点。
可选地，如图5所示，深度检测发射装置300还包括：光学衍射元件306，用于复制经准直镜302的N束光得到N*M束光，并将N*M束光投射至目标对象。
具体地，由准直镜出射的N束光经光学衍射元件衍射后被复制M倍得到N*M束光后被投射至目标对象，能够提高深度检测装置检测范围，M和N均为正整数。
图6示出了本申请的深度检测发射装置的又一示意性结构图，准直镜302位于第二位置，发射装置发射泛光光信号。
本申请实施例还涉及一种电子设备700，包括：
深度检测发射装置300，用于向目标对象发射散斑光以及泛光以在目标对象的表面形成散斑光信号以及泛光光信号；
深度检测接收装置701，用于接收所述散斑光信号以及所述泛光光信号，并将所述光信号转化为对应的电信号；
控制单元702，用于获取所述目标对象的位置信息并将所述位置信息发送给所述深度检测发射装置；以及根据所述电信号计算深度信息，并根据所述深度信息对所述电子设备进行操作和/或控制。
应理解，控制单元702可以是电子设备中的处理器、控制器等。
作为示例而非限定，本申请实施例中的电子设备可以为终端设备、手机、平板电脑、笔记本电脑、台式机电脑、游戏设备、车载电子设备或穿戴式智能设备等便携式或移动计算设备，以及电子数据库、汽车、银行自动柜员机(Automated Teller Machine，ATM)等其他电子设备。该穿戴式智能设备包括功能全、尺寸大、可不依赖智能手机实现完整或部分的功能，例如：智能手表或智能眼镜等，以及只专注于某一类应用功能，需要和其它设备如智能手机配合使用，如各类进行体征监测的智能手环、智能首饰等设备。
需要说明的是，在不冲突的前提下，本申请描述的各个实施例和/或各个实施例中的技术特征可以任意的相互组合，组合之后得到的技术方案也应落入本申请的保护范围。
应理解，在本申请实施例和所附权利要求书中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请实施例。例如，在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“上述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本申请实施例方案的目的。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (23)

1.一种深度检测发射装置，其特征在于，所述发射装置包括：
光源，所述光源包括N个发光单元，所述N个发光单元相互间隔设置，并用于发射N束光；
准直镜，所述准直镜用于准直所述N束光；
调节装置，所述准直镜设置于所述调节装置上，所述光源的光轴与所述准直镜的光轴互相平行，所述调节装置用于调节所述准直镜在所述准直镜的光轴上的位置；
驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述调节装置以将所述准直镜的位置调节至第一位置以使所述N束光在目标对象的表面形成散斑光信号，以及驱动所述调节装置以将所述准直镜调节至第二位置以使所述N束光在所述目标对象的表面形成泛光光信号，其中，所述第一位置与所述第二位置在所述准直镜的光轴方向上具有相对位移。
2.根据权利要求1所述的发射装置，其特征在于，所述驱动装置根据所述目标对象的位置信息驱动所述调节装置以将所述准直镜的位置调节至所述第一位置以使所述N束光在所述目标对象的表面形成所述散斑光信号；所述驱动装置根据所述目标对象的位置信息驱动所述调节装置以将所述准直镜的位置调节至所述第二位置以使所述N束光在所述目标对象的表面形成所述散斑光信号。
3.根据权利要求1所述的发射装置，其特征在于，所述准直镜包括光入射面和相对于所述光入射面的光出射面，所述准直镜用于准直经所述光入射面穿过并经所述光出射面出射的所述N束光。
4.根据权利要求3所述的发射装置，其特征在于，当所述调节装置调节所述准直镜至所述第一位置时，经所述光出射面出射的所述N束光为第一散斑光，所述第一散斑光被投射至所述目标对象以形成所述散斑光信号，当所述调节装置调节所述准直镜至所述第二位置时，经所述光出射面出射的所述N束光为泛光，所述泛光被投射至所述目标对象以形成所述泛光光信号。
5.根据权利要求3所述的发射装置，其特征在于，当所述调节装置调节所述准直镜至所述第一位置时，经所述光出射面出射的所述N束光为第一散斑光，所述第一散斑光被投射至所述目标对象以形成所述散斑光信号，当所述调节装置调节所述准直镜至所述第二位置时，经所述光出射面出射的所述N束光为第二散斑光，所述第二散斑光被投射至所述目标对象以形成所述泛光光信号。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的发射装置，其特征在于，所述第一位置为使得所述N束光通过所述准直镜后经过第一距离到达所述目标对象的所述散斑光信号的光斑直径为5-7mm的位置，其中，所述第一距离小于等于1m。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的发射装置，其特征在于，当所述调节装置调节所述准直镜至所述第一位置时，通过所述准直镜后所述N束光的光束发散角小于等于0.3度；当所述调节装置调节所述准直镜至所述第二位置时，通过所述准直镜后所述N束光的光束发散角大于0.3度。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的发射装置，其特征在于，所述第一位置为使得所述准直镜的焦点与所述N束光的束腰重合的位置。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的发射装置，其特征在于，所述第二位置为使得所述N束光通过所述准直镜后的对焦位置离所述准直镜的焦点的偏离量大于等于150μm的位置。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的发射装置，其特征在于，所述第二位置为使得所述N束光通过所述准直镜后的对焦位置离所述准直镜的焦点的偏离量小于等于400μm的位置。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的发射装置，其特征在于，所述散斑光信号为均匀分布的N个散斑组成的矩阵。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的发射装置，其特征在于，所述散斑光信号为均匀分布的N个散斑组成的图案。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的发射装置，其特征在于，所述散斑光信号为随机分布的N个散斑组成的图案。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的发射装置，其特征在于，所述调节装置包括：
定子，所述定子设置于所述光源的载板上；
动子，所述动子连接在所述载板上，所述准直镜设置于所述动子上，所述动子移动使得所述准直镜相对于所述定子沿所述准直镜的光轴方向移动。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的发射装置，其特征在于，
所述定子包括第一支架和第一驱动件；
所述动子包括第二支架、第二驱动件和升降元件；
所述第一支架固定于所述载板上，所述第一驱动件连接在所述第一支架上；
所述准直镜固定在所述第二支架上，所述第二支架通过所述升降元件连接在所述载板上，所述第二驱动件安装于所述第二支架中；
所述第一驱动件和所述第二驱动件互相配合并驱动所述第二支架相对于所述第一支架朝远离所述载板的方向运动。
16.根据权利要求1-15中任一项所述的发射装置，其特征在于，所述驱动装置用于根据所述目标对象的位置信息控制所述第一驱动件和所述第二驱动件以第一电流工作以将所述准直镜调节至所述第一位置；或控制所述第一驱动件和所述第二驱动件以第二电流工作以将所述准直镜调节至所述第二位置。
17.根据权利要求1-16中任一项所述的发射装置，其特征在于，
所述第一驱动件包括线圈，所述线圈设置于所述第一支架与所述第二支架之间，所述驱动装置与所述线圈电连接，所述第二驱动件包括永磁体，所述永磁体设置于所述第二支架面朝所述线圈的表面，所述线圈通电产生沿所述光轴方向的磁力推动所述永磁体运动；或者
所述第二驱动件包括线圈，所述线圈设置于所述第一支架与所述第二支架之间，所述驱动装置与所述线圈电连接，所述第一驱动件包括永磁体，所述永磁体设置于所述第一支架面朝所述线圈的表面，所述线圈通电产生沿所述准直镜的光轴方向的磁力推动所述永磁体运动。
18.根据权利要求1-17中任一项所述的发射装置，其特征在于，所述第一支架具有支撑部和悬挂部，所述支撑部自所述载板朝远离所述载板的方向沿所述光轴延伸，所述悬挂部自所述支撑部面朝所述第二支架的内壁向所述第二支架延伸，所述第一驱动件固定连接在所述悬挂部面朝所述载板的下表面。
19.根据权利要求1-18中任一项所述的发射装置，其特征在于，所述准直镜为塑胶材质。
20.根据权利要求1-19中任一项所述的发射装置，其特征在于，所述准直镜包括沿光轴方向前后排列的多个透镜，所述多个透镜用于准直所述N束光。
21.根据权利要求1-20中任一项所述的发射装置，其特征在于，所述装置还包括：光学衍射元件，用于复制经所述准直镜的所述N束光得到N*M束光，并将所述N*M束光投射至所述目标对象。
22.根据权利要求1所述的发射装置，其特征在于，所述相对位移使得所述准直镜在所述第一位置时比在所述第二位置时更靠近所述光源。
23.一种电子设备，其特征在于，包括：
如权利要求1-22所述的深度检测发射装置，所述发射装置用于向目标对象发射散斑光以及泛光以在所述目标对象的表面形成散斑光信号以及泛光光信号；
深度检测接收装置，用于接收所述散斑光信号以及所述泛光光信号，并将所述光信号转化为对应的电信号；
控制单元，用于获取所述目标对象的位置信息并将所述位置信息发送给所述深度检测发射装置；以及根据所述电信号计算深度信息，并根据所述深度信息对所述电子设备进行操作和/或控制。
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