CN115248505A - 投射模组、成像装置以及终端设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种投射模组、成像装置以及终端设备，投射模组包括沿第一方向依次间隔分布的光源、第一衍射光栅、准直镜以及第二衍射光栅；光源用于发射结构光；第一衍射光栅能够切换为透明状态或衍射状态；准直镜的焦距为f，光源与准直镜的距离大于2f，以供准直镜在第一衍射光栅切换为透明状态时依次聚焦和扩散从第一衍射光栅出射的结构光；第一衍射光栅能够在切换为衍射状态时衍射光源发射的结构光，以供准直镜准直从第一衍射光栅出射的结构光。成像装置包括成像模组和投射模组，终端设备包括成像装置。本实施例的投射模组只设置一个光源，即实现结构光和均匀红外光的投射，这样，节省了投射模组的制作成本，同时也减小了投射模组的体积。

Description

投射模组、成像装置以及终端设备

技术领域

本申请属于光学成像技术领域，更具体地说，是涉及一种投射模组、成像装置以及终端设备。

背景技术

在光学成像领域中，用于三维成像的成像装置主要包括结构光投射器、红外补光灯、红外相机以及彩色相机。工作时，结构光投射器向目标物体投射结构光，红外相机基于结构光获取目标物体的带结构特征的红外图，并通过算法后得到深度图；红外补光灯向目标物体投射均匀红外光，以获取均匀红外图；彩色相机获取目标物体的彩色图。其中，红外图和彩色图能在不同场景下进行人脸检测、框出人脸、人脸特征对比、人脸识别等工作，深度图增加了目标物体的深度信息，可有效应对平面攻击手段。这样，在刷脸领域中，成像装置上一般具有结构光投射器和红外补光灯两个光源，制作成本较高，且三维成像模组的体积相对较大，不利于三维成像模组的小型化设计。

发明内容

本申请实施例的目的之一在于：提供一种投射模组，旨在解决现有技术中，采用两个光源导致成像装置成本高、体积大的技术问题。

为解决上述技术问题，本申请实施例采用的技术方案是：

提供了一种投射模组，包括沿第一方向依次间隔分布的光源、第一衍射光栅、准直镜以及第二衍射光栅；所述光源用于发射结构光；所述第一衍射光栅能够切换为透明状态或衍射状态；所述准直镜的焦距为f，所述光源与所述准直镜的距离大于2f，以供所述准直镜在所述第一衍射光栅切换为透明状态时依次聚焦和扩散从所述第一衍射光栅出射的结构光；所述第一衍射光栅能够在切换为衍射状态时衍射所述光源发射的结构光，以供所述准直镜准直从所述第一衍射光栅出射的结构光。

在一个实施例中，所述第一衍射光栅与所述准直镜的距离范围为0.9～1.1f。

在一个实施例中，所述第一衍射光栅包括两个透明的导电膜和设于两个所述导电膜之间的衍射层，两个所述导电膜沿所述第一方向依次分布；所述导电膜能够外接电压，以供所述衍射层在不同电压下切换为透明状态或衍射状态。

在一个实施例中，所述衍射层包括至少两个液晶微滴条纹和至少两个透明的聚合物条纹，至少两个所述液晶微滴条纹和至少两个所述聚合物条纹沿第二方向依次交替分布，所述第二方向垂直于所述第一方向；所述液晶微滴条纹能够在不同电压下切换为透明状态，或者切换为不透明状态以供所述衍射层处于衍射状态。

在一个实施例中，所述衍射层具有多个衍射区域，各所述衍射区域均包括至少两个液晶微滴条纹和至少两个透明的聚合物条纹；至少一个所述衍射区域的至少两个所述液晶微滴条纹和至少两个所述聚合物条纹沿第二方向依次交替分布，且至少一个所述衍射区域的至少两个所述液晶微滴条纹和至少两个所述聚合物条纹沿第三方向依次交替分布；各所述衍射区域中，所述液晶微滴条纹能够在不同电压下切换为透明状态，或者切换为不透明状态以供对应的所述衍射区域处于衍射状态；

其中，所述第二方向和所述第三方向均垂直于所述第一方向，且所述第二方向与所述第三方向平行或形成大于0°的夹角。

在一个实施例中，所述第一衍射光栅还包括两个沿第一方向依次分布的透明基板，所述导电膜和所述衍射层设于两个所述透明基板之间。

在一个实施例中，所述光源为水平腔面发射激光器。

在一个实施例中，所述第二衍射光栅为衍射光学元件。

本申请实施例还提供了一种成像装置，包括成像模组和所述投射模组，所述成像模组用于根据所述投射模组进行成像。

本申请实施例还提供了一种终端设备，包括成像装置。

本申请实施例提供的投射模组、成像装置以及终端设备的有益效果在于：与现有技术相比，本申请中，第一衍射光栅能够切换为透明状态或衍射状态。当第一衍射光栅切换为衍射状态时，第一衍射光栅衍射从光源出射的结构光，然后，准直镜准直从第一衍射光栅出射的结构光，最后，第二衍射光栅对从准直镜出射的结构光进行衍射，使得投射模组投射出结构光；当第一衍射光栅切换为透明状态时，光源发射的结构光直接透过第一衍射光栅而投射至准直镜上，由于准直镜与光源的距离大于准直镜的2倍焦距，则准直镜对从第一衍射光栅出射的结构光先聚焦然后进行扩散，以使得该结构光形成均匀红外光，最后，第二衍射光栅衍射从准直镜出射的均匀红外光，如此，本实施例的投射模组投射出均匀红外光，此时，投射模组充当了红外补光灯的角色。因此，本实施例提供的投射模组只设置了一个光源，即实现了结构光和均匀红外光的投射，这样，节省了投射模组的制作成本，同时也减小了投射模组的体积，有助于成像装置的小型化设计。相应的，本实施例提供的成像装置和终端设备也具备投射模组的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例一提供的投射模组在工作状态一的示意图；

图2为图1提供的投射模组在工作状态二的示意图；

图3为图1提供的投射模组的第一衍射光栅的分布图；

图4为图3提供的第一衍射光栅的衍射层的分布图；

图5为图1提供的投射模组的成像结果；

图6为图2提供的投射模组的成像结果；

图7为本申请实施例二提供的投射模组的衍射层的分布图；

图8为图7提供的投射模组的成像结果；

图9为本申请实施例三提供的成像装置的示意图。

其中，图中各附图标记：

10-投射模组；11-光源；12-第一衍射光栅；1201-衍射区域；12011-第一衍射区域；12012-第二衍射区域；121-导电膜；122-衍射层；1221-液晶微滴条纹； 1222-聚合物条纹；123-透明基板；13-准直镜；14-第二衍射光栅；20-成像模组； 30-彩色相机；X-第一方向；Y-第二方向；Z-第三方向。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，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“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“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申请和简化描述，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申请的限制。

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。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定，其中，两个以上包含两个。

在本申请中，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申请中的具体含义。

以下结合具体附图及实施例进行详细说明：

实施例一

请一并参阅图1及图2，本申请实施例提供的投射模组10包括光源11、第一衍射光栅12、准直镜13以及第二衍射光栅14，光源11、第一衍射光栅12、准直镜13以及第二衍射光栅14沿第一方向X依次间隔分布；其中，第一方向 X为光源11的光路方向，可以理解的，第一衍射光栅12设于光源11的出光侧，准直镜13设于第一衍射光栅12的出光侧，第二衍射光栅14设于准直镜13的出光侧。其中，光源11用于出射结构光，光源11出射的结构光在依次经过第一衍射光栅12、准直镜13以及第二衍射光栅14后，投射至外部的目标物体上。

该第一衍射光栅12能够切换为透明状态或衍射状态。

如图1所示，图1示出了投射模组10在工作状态一下的示意图，此时第一衍射光栅12切换为衍射状态；光源11出射结构光，以投射至第一衍射光栅12；第一衍射光栅12衍射从光源11出射的结构光，再将该衍射后的结构光投射至准直镜13上；准直镜13准直从第一衍射光栅12出射的结构光，并将准直后的结构光投射至第二衍射光栅14；第二衍射光栅14衍射从准直镜13出射的结构光，最后将衍射后的结构光投射至外部的目标物体上。如此，实现了投射模组 10投射进行衍射、准直作用后的结构光的功能。此处需要说明的是，第一衍射光栅12和第二衍射光栅14均具有复制作用，光源11出射的结构光先在第一衍射光栅12的衍射作用下产生第一次的复制作用，在经过第二衍射光栅14时，该结构光在第二衍射光栅14的衍射作用下产生第二次的复制作用，这样，相较于常见的投射模组，两次复制作用，增大了从第二衍射光栅14出射的结构光的光斑密度，使得投射模组10投射出的结构光的视场角更大，如此，有助于提高深度图的获取精度。

准直镜13的焦距为f，光源11与准直镜13的距离大于2f，以供准直镜13 在第一衍射光栅12切换为透明状态时依次聚焦和扩散从第一衍射光栅12出射的结构光。可以理解的，当第一衍射光栅12切换为透明状态时，投射模组10 处于工作状态二，如图2所示；光源11出射的结构光直接透过第一衍射光栅 12，以投射至准直镜13上，则光源11出射的结构光需经过大于准直镜13的2 倍焦距的距离后才能够投射至准直镜13，从而使得从光源11以较小的扩散角度将结构光投射至准直镜13，如此，准直镜13不再起到准直结构光的作用，而是起到对该从第一衍射光栅12出射的结构光进行先聚焦后扩散的作用，使得结构光在准直镜13的扩散作用下扩散形成均匀红外光，然后，准直镜13将该均匀红外光投射至第二衍射光栅14；第二衍射光栅14衍射该从准直镜13出射的均匀红外光，实现对均匀红外光的复制和进一步扩束作用，从而扩大了均匀红外光的视场角，最后将该均匀红外光投射至外部的目标物体上，如此，实现了投射模组10投射出视场角较大的均匀红外光的功能，从而有助于成像工作的实现。其中，本实施例中，基于图2，准直镜13对从第一衍射光栅12出射的结构光依次进行聚焦和扩散作用时，结构光在准直镜13的作用下先在准直镜 13和第二衍射光栅14之间聚焦，再扩散至第二衍射光栅14，以供第二衍射光栅14衍射。

本申请实施例中，第一衍射光栅12能够切换为透明状态或衍射状态，且光源11与准直镜13的距离大于准直镜13的2倍焦距。如此，当第一衍射光栅 12切换为衍射状态时，投射模组10投射出结构光，有助于带特征结构的红外图的获取；当第一衍射光栅12切换为透明状态时，投射模组10投射出均匀红外光，此时，投射模组10充当了红外补光灯的角色，有助于均匀红外图的获取。因此，本实施例提供的投射模组10只设置了一个光源11，即实现了结构光和均匀红外光的投射，这样，节省了投射模组10的制作成本，同时也减小了投射模组10的体积，有助于成像装置的小型化设计。并且，在第一衍射光栅12处于衍射状态时，光源11投射的结构光需在依次经过第一衍射光栅12和第二衍射光栅14的衍射作用后才投射至外部的目标物体，这样，使得结构光进行了两次复制作用，相较于常见的投射模组，本实施例提供的投射模组10投射的结构光的光斑密度更高，出射的视场角也更大，有助于提高深度图的精度；此外，第一衍射光栅12的设置，使得光源11可以采用单孔发射光源来替代常用的多孔发射光源，如此使得光源11的结构更加简单。

在一个实施例中，请一并参阅图1及图2，第一衍射光栅12与准直镜13 的距离范围为0.9～1.1f；可以理解的，第一衍射光栅12与准直镜13的距离大约为准直镜13的1倍焦距，通过采用上述技术方案，一方面，使得第一衍射光栅12衍射后的结构光投射至准直镜13时，准直镜13能够对该衍射后的结构光进行准直作用，从而保证结构光投射至外部的目标物体；另一方面，使得第一衍射光栅12衍射后的结构光能够最大化地投射至准直镜13，减少投射至准直镜13外的结构光，提高了光源11出射的结构光的利用率，从而有助于成像工作的实现。

在一个实施例中，请一并参阅图1及图3，第一衍射光栅12包括两个透明的导电膜121和衍射层122，两个导电膜121沿第一方向X依次分布设置，且衍射层122设于两个导电膜121之间；可以理解的，工作时，光源11出射的结构光依次经过第一个导电膜121、衍射层122以及第二个导电膜121之后投射至准直镜13。其中，导电膜121为可以采用纳米铟锡金属氧化物、碳纳米管导电镀膜、纳米银线等形成，此处不唯一限定导电膜121的材质。

导电膜121能够外接电压，以供衍射层122在不同电压下切换为透明状态或衍射状态；可以理解的，导电膜121上设有电极，外部设备通过电极控制导电膜121的电压，使得衍射层122在不同电压的作用下切换为透明状态或衍射状态。其中，当衍射层122切换为透明状态时，由于导电膜121呈透明状态，则整个第一衍射光栅12处于透明状态，使得投射模组10基于透明状态的第一衍射光栅12投射出均匀红外光；当衍射层122切换为衍射状态时，由于导电膜 121呈透明状态，则整个第一衍射光栅12处于衍射状态，工作时，第一衍射光栅12能够衍射光源11出射的结构光，使得投射模组10基于衍射状态的第一衍射光栅12投射出结构光；从而，使得投射模组10基于能够切换为透明状态或衍射状态的衍射层122能够投射出结构光或均匀红外光。

在一个实施例中，请一并参阅图1、图3、图4以及图9，衍射层122包括至少两个液晶微滴条纹1221和至少两个透明的聚合物条纹1222，液晶微滴条纹1221和聚合物条纹1222均设于两个导电膜121之间；液晶微滴条纹1221 和聚合物条纹1222均为条形状，至少两个液晶微滴条纹1221和至少两个聚合物条纹1222沿第二方向Y依次交替分布，且第二方向Y垂直于第一方向X。如此，液晶微滴条纹1221和聚合物条纹1222呈现规律性的分布，使得第一衍射光栅12为液晶全息光栅。

该液晶微滴条纹1221能够在不同电压下切换为透明状态或不透明状态。

具体的，当导电膜121不加压时，液晶微滴条纹1221的光轴处于自由取向，则液晶微滴条纹1221的折射率与聚合物条纹1222的折射率不同，液晶微滴条纹1221处于不透明状态，聚合物条纹1222处于透明状态，从而使得衍射层122 处于衍射状态，此时衍射层122主要由聚合物条纹1222进行透光作用，投射模组10处于工作状态一；工作时，光源11出射的结构光在经过第一衍射光栅12 时，结构光先经过第一个导电膜121，然后通过聚合物条纹1222，最后通过第二个导电膜121，以投射至准直镜13上。此处需要说明的是，当光源11的长轴平行于衍射层122的光栅狭缝方向时，光源11发射的结构光在衍射层122 上发生多缝衍射效应，形成多条明暗相间的条状的结构光；该衍射后的多条结构光依次经过准直镜13、第二衍射光栅14，以照射至目标物体后，外部的成像模组20基于该条状的结构光获取带结构特征的红外图，从而获取了具有多个条状光斑的光斑红外图，如图5所示，图5中的M指的是带结构特征的红外图。当光源11的长轴垂直于衍射层122的光栅狭缝方向时，光源11发射的结构光在衍射层122上发生多缝衍射效应，形成了多个点状的结构光；最后，外部的成像模组20基于该点状的结构光获取带结构特征的红外图，从而获取了具有多个点状光斑的光斑红外图。其中，光栅狭缝方向为液晶微滴条纹1221和聚合物条纹1222的条形延伸方向，这里设置液晶微滴条纹1221和聚合物条纹1222 的条形延伸方向为第三方向Z，由于至少两个液晶微滴条纹1221和至少两个聚合物条纹1222沿第二方向Y依次交替分布，则第三方向Z分别垂直于第一方向X和第二方向Y；因而，当光源11的长轴平行于衍射层122的光栅狭缝方向时，光源11的长轴平行于第三方向Z；当光源11的长轴垂直于衍射层122 的光栅狭缝方向时，光源11的长轴平行于第二方向Y。

具体的，当导电膜121加压且使得电压处于预设值时，液晶微滴条纹1221 的光轴得到调节，使得液晶微滴条纹1221的折射率与聚合物条纹1222的折射率相同，则聚合物条纹1222和液晶微滴条纹1221都处于透明状态，这样，第一衍射光栅12处于透明状态，投射模组10处于工作状态二。工作时，光源11 发射的结构光直接透过透明状态的第一衍射光栅12而投射至准直镜13上，在依次通过准直镜13和第二衍射光栅14之后，以均匀红外光的形式投射至目标物体，外部的成像模组20基于该均匀红外光获取均匀红外图，具体如图6所示，图6中的N为均匀红外图。

此处需要说明的是，液晶微滴条纹1221和聚合物条纹1222的尺寸、数量均可以根据实际需求来设计，其中，液晶微滴条纹1221、聚合物条纹1222的尺寸可以包括长度、宽度等尺寸。并且，第二方向Y可以为垂直于第一方向X 的任意一个方向，也即是只要至少两个液晶微滴条纹1221和至少两个聚合物条纹1222的分布方向垂直于第一方向X即可；此外，聚合物条纹1222设置为透明状的聚合物条纹1222，这里可以根据需求来获取聚合物条纹1222，只要聚合物条纹1222为透明状，且至少两个聚合物条纹1222能够与至少两个液晶微滴条纹1221依次交替分布于两个导电膜121之间即可。

此处还需要说明的是，第一衍射光栅12还可以设置为除了液晶全息光栅之外的光栅结构，只要能够实现第一衍射光栅12能够切换为透明状态或衍射状态即可。

在一个实施例中，请一并参阅图1及图3，第一衍射光栅12还包括两个透明基板123，两个透明基板123沿第一方向X依次分布，且导电膜121和衍射层122设于两个透明基板123之间；可以理解的，工作时，光源11出射的结构光依次经过第一个透明基板123、第一个导电膜121、衍射层122、第二个导电膜121以及第二个透明基板123之后投射至准直镜13。此处需要说明的是，透明基板123的设置，有助于实现对导电膜121、衍射层122的封装和保护。

在一个实施例中，请一并参阅图1及图9，光源11为水平腔面发射激光器 (HCSEL)。此处需要说明的是，水平腔面发射激光器具有以下优点：第一，水平腔面发射激光器主要用于发射出线型的结构光，这样，使得当光源11的长轴平行于衍射层122的光栅狭缝方向时，光源11发射的结构光在衍射层122 上发生多缝衍射效应后，能够形成多条明暗相间的条状的结构光；并且，当光源11的长轴垂直于衍射层122的光栅狭缝方向时，光源11发射的结构光在衍射层122上发生多缝衍射效应后，能够形成了多个点状的结构光，如此，有助于提高结构光出射的灵活性，提高了带特征结构的红外图的多样性和随机性，有助于提高深度图的精度。第二，水平腔面发射激光器发射出的结构光带有偏振方向，且该结构光的偏振性较好，实际偏振度能够达到95％以上，这样，在设置第二衍射光栅14时能够根据水平腔面发射激光器的偏振性能来对应设置，使得第二衍射光栅14的均匀性更好，衍射效率更高；并且，此时第二衍射光栅 14能够过滤掉部分与结构光的偏振方向不同的环境光，如此能够减弱环境光对外部的成像模组20的干扰，使得成像模组20能够更加准确、完整地识别目标物体。第三，水平腔面发射激光器相对于常用的垂直腔面发射激光器来说，发光功率更高，且水平腔面发射激光器作为光源11的整个面均能够发光，发光密度相对较大，使得成像模组20更好地识别目标物体，且可照射距离更远的目标物体，扩展了结构光的应用场景。

在一个实施例中，请参阅图1，第二衍射光栅14为衍射光学元件。此处需要说明的是，采用较为常用的衍射光学元件，即可实现对结构光或均匀红外光的衍射作用，成本较低，且衍射光学元件的结构更加简单，简化了投射模组10 的结构。当然，在其他的实施例中，衍射光学元件也可以设置为液晶全息光栅或其他的光栅结构。

实施例二

请一并参阅图7至图9，本实施例与实施例一大体相同，区别仅在于：衍射层122具有多个衍射区域1201，每个衍射区域1201都包括至少两个液晶微滴条纹1221和至少两个透明的聚合物条纹1222，且每个衍射区域1201的液晶微滴条纹1221和聚合物条纹1222都设于两个导电膜121之间。其中，本实施例中，各衍射区域1201大致呈块状，多个块状的衍射区域1201相互独立，且呈矩形分布；当然，在其他实施例中，多个衍射区域1201中，第一个衍射区域 1201位于衍射层122的中部，第二个衍射区域1201环设于第一个衍射区域1201 的外周，第三个衍射区域1201环设于第二个衍射区域1201的外周……以此类推，使得多个衍射区域1201向外周依次环设。

此处需要说明的是，至少一个衍射区域1201为第一衍射区域12011，第一衍射区域12011中，至少两个液晶微滴条纹1221和至少两个聚合物条纹1222 沿第二方向Y依次交替分布；至少一个衍射区域1201为第二衍射区域12012，第二衍射区域12012中，至少两个液晶微滴条纹1221和至少两个聚合物条纹 1222沿第三方向Z依次交替分布。并且，第一衍射区域12011和第二衍射区域 12012中的液晶微滴条纹1221都能够在不同电压下切换为透明状态或不透明状态。其中，第二方向Y和第三方向Z均垂直于第一方向X。

本实施例中，第二方向Y垂直于第三方向Z，可以理解的，第一衍射区域12011中的至少两个液晶微滴条纹1221和至少两个聚合物条纹1222的交替分布方向与第二衍射区域12012的至少两个液晶微滴条纹1221和至少两个聚合物条纹1222的交替分布方向垂直，则第一衍射区域12011的光栅狭缝方向垂直于第二衍射区域12012的光栅狭缝方向。当投射模组10处于工作状态一，衍射层 122的第一衍射区域12011和第二衍射区域12012都处于衍射状态；工作时，当光源11的长轴平行于第一衍射区域12011的光栅狭缝方向，则光源11发射的结构光在第一衍射区域12011上发生多缝衍射效应，形成多条明暗相间的条状的结构光；相应的，此时，光源11的长轴垂直于第二衍射区域12012的光栅狭缝方向，则光源11发射的结构光在第二衍射区域12012上发生多缝衍射效应，形成多个点状的结构光；该点状的结构光和条状的结构光依次经过准直镜13、第二衍射光栅14，以照射至目标物体后，外部的成像模组20基于该条状的结构光获取带结构特征的红外图，从而获取了具有多个条状光斑的光斑红外图，外部的成像模组20还基于该点状的结构光获取带结构特征的红外图，从而获取了具有多个点状光斑的光斑红外图。因此，本实施例中，投射模组10能够投射出条状的结构光和点状的结构光，使得成像模组20获取的红外图中，既具有条状的光斑红外图，如图8中的M1，也具有点状的光斑红外图，如图8中的M2，这样，使得成像模组20获取的红外图中，图案更加复杂，且随机性、多样性更强，可以增强结构光的精度和稳定性，从而提高了深度图的精度和稳定性。

在另一个实施例中，第二方向Y与第三方向Z平行，也即是，第一衍射区域12011的光栅狭缝方向平行于第二衍射区域12012的光栅狭缝方向。结构光在第一衍射区域12011和第二衍射区域12012中形成点状的结构光，以供成像模组20获取点状的光斑红外图；或者，结构光在第一衍射区域12011和第二衍射区域12012中形成条状的结构光，从而获取条状的光斑红外图。在又一个实施例中，第二方向Y与第三方向Z不平行也不垂直，且第二方向Y与第三方向 Z形成大于0°的夹角；可以理解的，第一衍射区域12011的光栅狭缝方向与第二衍射区域12012的光栅狭缝不平行也不垂直，且形成大于0°的夹角。甚至，至少一个衍射区域1201还可以为第三衍射区域1201，第一衍射区域12011 的光栅狭缝方向平行或者垂直于第二衍射区域12012的光栅狭缝方向，第三衍射区域1201的光栅狭缝方向与第一衍射区域12011的光栅狭缝方向、第二衍射区域12012的光栅狭缝方向不平行也不垂直，且形成大于0°的夹角，这样，提高了结构光的类型的随机性，从而提高了红外图的图案的复杂性和随机性，从而增强深度图的精度和稳定性。

实施例三

请一并参阅图1及图9，本申请还提供了一种成像装置，该成像装置包括成像模组20和投射模组10，其中，本实施例中的投射模组10与实施例一或实施例二中的投射模组10相同，具体请参阅实施例一或实施例二中投射模组10 的相关描述，此处不赘述。

具体地，投射模组10与成像模组20间隔分布，且成像模组20用于根据投射模组10进行成像；可以理解的，工作时，投射模组10向目标物体投射出结构光，成像模组20基于结构光获取目标物体的带结构特征的红外图；或者，投射模组10向目标物体投射出均匀红外光，成像模组20基于均匀红外光获取目标物体的均匀红外图。

本实施例中，通过采用实施例一或实施例二中的投射模组10的改进，投射模组10只设置了一个光源11，即实现了结构光和均匀红外光的投射，这样，节省了投射模组10的制作成本，同时也减小了投射模组10的体积，有助于成像装置的小型化设计。并且，在第一衍射光栅12处于衍射状态时，结构光需在经过两次复制作用之后才投射至目标物体，这样，使得结构光的光斑密度更高，视场角更大，有助于提高深度图的精度；此外，基于第一衍射光栅12的设置，光源11可以设置为单孔发射光源，结构更加简单。

在具体的实施例中，成像装置还包括用于获取彩色图的彩色相机30。

此处需要说明的是，成像模组20包括偏振片(图未示)和成像芯片(图未示)，成像芯片用于基于投射模组10投射的结构光或均匀红外图进行成像；可以理解的，投射模组10向目标物体投射出结构光时，成像芯片基于结构光获取目标物体的带结构特征的红外图；投射模组10向目标物体投射出均匀红外光时，成像芯片基于结构光获取目标物体的均匀红外图。偏振片设于成像芯片的入光侧。这样，工作时，投射模组10向目标物体投射结构光或均匀红外光，结构光或均匀红外光在目标物体上发生反射，并在经过偏振片后反射至成像芯片，从而使得成像芯片基于结构光或均匀红外光进行成像工作。此处还需要说明的是，偏振片的设置，使得偏振片能够过滤掉与偏振片的偏振方向不一致的结构光或均匀红外光，从而减弱环境光对成像芯片的成像工作的干扰作用，使得成像芯片能够更加准确、完整地识别目标物体；并且，基于水平腔面发射激光器的设置，偏振片可设置为偏振片的偏振方向与光源11的发出的结构光的偏振方向一致，从而与水平腔面发射激光器进行配合，以进一步减弱环境光对成像芯片的干扰。

实施例四

请一并参阅图1及图9，本申请实施例还提供了一种终端设备，该终端设备包括终端本体和设于终端本体上的成像装置；其中，本实施例提供的成像装置与实施例三中的成像装置相同，具体请参阅实施例三中成像装置的相关描述，此处不赘述。相应的，本实施例提供的终端设备具有实施例三提供的成像装置的优点，一方面，本实施例提供的终端设备，只设置一个光源11，即实现了结构光和均匀红外光的投射，这样，节省了投射模组10的制作成本，同时也减小了投射模组10的体积，有助于成像装置的小型化设计，从而有助于终端设备的小型化设计；另一方面，投射模组10投射结构光时，结构光经过了两次复制作用，光斑密度更高，视场角更大，深度图的精度更高，且光源11的结构可以设置为更加简单。

此处需要说明的是，通过采用实施例三提供的成像装置，使得本实施例提供的终端设备具有获取目标物体的深度图、均匀红外图以及彩色图的功能，并能够应用于刷脸领域中，以有效地应对平面攻击手段。其中，本实施例提供的终端本体可以但不限定为手机、平板或者笔记本电脑等终端。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，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 (10)

1.一种投射模组，其特征在于，包括沿第一方向依次间隔分布的光源、第一衍射光栅、准直镜以及第二衍射光栅；所述光源用于发射结构光；所述第一衍射光栅能够切换为透明状态或衍射状态；所述准直镜的焦距为f，所述光源与所述准直镜的距离大于2f，以供所述准直镜在所述第一衍射光栅切换为透明状态时依次聚焦和扩散从所述第一衍射光栅出射的结构光；所述第一衍射光栅能够在切换为衍射状态时衍射所述光源发射的结构光，以供所述准直镜准直从所述第一衍射光栅出射的结构光。

2.如权利要求1所述的投射模组，其特征在于，所述第一衍射光栅与所述准直镜的距离范围为0.9～1.1f。

3.如权利要求1或2所述的投射模组，其特征在于，所述第一衍射光栅包括两个透明的导电膜和设于两个所述导电膜之间的衍射层，两个所述导电膜沿所述第一方向依次分布；所述导电膜能够外接电压，以供所述衍射层在不同电压下切换为透明状态或衍射状态。

4.如权利要求3所述的投射模组，其特征在于，所述衍射层包括至少两个液晶微滴条纹和至少两个透明的聚合物条纹，至少两个所述液晶微滴条纹和至少两个所述聚合物条纹沿第二方向依次交替分布，所述第二方向垂直于所述第一方向；所述液晶微滴条纹能够在不同电压下切换为透明状态，或者切换为不透明状态以供所述衍射层处于衍射状态。

5.如权利要求3所述的投射模组，其特征在于，所述衍射层具有多个衍射区域，各所述衍射区域均包括至少两个液晶微滴条纹和至少两个透明的聚合物条纹；至少一个所述衍射区域的至少两个所述液晶微滴条纹和至少两个所述聚合物条纹沿第二方向依次交替分布，且至少一个所述衍射区域的至少两个所述液晶微滴条纹和至少两个所述聚合物条纹沿第三方向依次交替分布；各所述衍射区域中，所述液晶微滴条纹能够在不同电压下切换为透明状态，或者切换为不透明状态以供对应的所述衍射区域处于衍射状态；

其中，所述第二方向和所述第三方向均垂直于所述第一方向，且所述第二方向与所述第三方向平行或形成大于0°的夹角。

6.如权利要求4所述的投射模组，其特征在于，所述第一衍射光栅还包括两个沿第一方向依次分布的透明基板，所述导电膜和所述衍射层设于两个所述透明基板之间。

7.如权利要求1或2所述的投射模组，其特征在于，所述光源为水平腔面发射激光器。

8.如权利要求1或2所述的投射模组，其特征在于，所述第二衍射光栅为衍射光学元件。

9.一种成像装置，包括成像模组，其特征在于，还包括如权利要求1-8任一项所述的投射模组，所述成像模组用于根据所述投射模组进行成像。

10.一种终端设备，其特征在于，包括如权利要求9所述的成像装置。

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