CN212623504U - 结构光投影仪 - Google Patents

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Abstract

一种结构光投影仪，用于获取一照射物的三维信息，所述结构光投影仪包括：透镜、红外激光器、音圈马达、第一光学镜头以及第二光学镜头。所述透镜包括第一表面以及第二表面，所述第二表面与所述第一表面相背设置；所述红外激光器设置于所述第一表面，所述红外激光器用于发射红外光线；所述音圈马达设置于所述第二表面；所述第一光学镜头活动地收容于所述音圈马达中，所述音圈马达用于调节所述第一光学镜头的焦距，所述第一光学镜头位于所述红外光线的光路上，使所述红外光线经所述第一光学镜头入射至所述照射物；所述第二光学镜头设置于所述第二表面，所述第二光学镜头用于接收经过所述照射物表面反射的所述入射光。

Description

结构光投影仪
技术领域
本申请涉及光学投影领域，尤其涉及一种结构光投影仪。
背景技术
传统的结构光投影仪包括投影仪以及摄像头，所述投影仪投射特定的光斑覆盖照射物的表面，所述摄像头采集照射物反射的光信息，计算所述照射物的位置和深度信息，得到所述照射物的三维信息。
但由于距离的限制，从所述结构光投影仪发射的光斑具有一定的发散角，距离越远，照射于所述照射物表面的散斑会越大，影响所述照射物的深度信息，导致所述结构光投影仪的精度变差。另外，距离越远，较多的散斑不能照射于所述照射物的表面，造成部分能量损耗。
实用新型内容
有鉴于此，有必要提供一种精度高、能耗低的结构光投影仪。
一种结构光投影仪，用于获取一照射物的三维信息，所述结构光投影仪包括：透镜、红外激光器、音圈马达、第一光学镜头以及第二光学镜头。所述透镜包括第一表面以及第二表面，所述第二表面与所述第一表面相背设置；所述红外激光器设置于所述第一表面，所述红外激光器用于发射红外光线；所述音圈马达设置于所述第二表面；所述第一光学镜头活动地收容于所述音圈马达中，所述音圈马达用于调节所述第一光学镜头的焦距，所述第一光学镜头位于所述红外光线的光路上，使所述红外光线经所述第一光学镜头入射至所述照射物；所述第二光学镜头设置于所述第二表面，所述第二光学镜头用于接收经过所述照射物表面反射的所述入射光。
在本申请一实施方式中，所述结构光投影仪还包括感光芯片，所述感光芯片设置于所述第一表面，所述感光芯片位于所述入射光的光路上。
在本申请一实施方式中，所述结构光投影仪还包括驱动处理芯片，所述感光芯片位于所述第一表面和所述驱动处理芯片之间。
在本申请一实施方式中，所述感光芯片为CMOS传感器。
在本申请一实施方式中，所述结构光还包括衍射光学元件，所述衍射光学元件设置于所述音圈马达中，且位于所述第一光学镜头与所述第二表面之间。
在本申请一实施方式中，所述第一表面与所述第二表面平行。
在本申请一实施方式中，所述透镜中设有空腔，所述透镜在形成所述空腔的位置包括第一镜面以及第二镜面，所述第一镜面与所述第一表面的夹角为45°，所述第二镜面平行于所述第一镜面。
在本申请一实施方式中，所述透镜在形成所述空腔的位置还包括第三镜面以及第四镜面，第三镜面与所述第二表面的夹角为45°，所述第四镜面平行于所述第二镜面。
在本申请一实施方式中，所述结构光投影仪还包括电路板，所述电路板设置于所述透镜远离所述第一光学镜头的一侧，所述电路板电连接所述红外激光器、所述第一光学镜头、所述音圈马达以及所述第二光学镜头。
在本申请一实施方式中，所述结构光投影仪还包括红外滤光片，所述红外滤光片设置于所述第二光学镜头与所述透镜之间。
本申请提供的结构光投影仪，通过加入音圈马达，所述音圈马达能够调整所述第一光学镜头的焦距，以使所述结构光投影仪发射出具有完整散斑点阵的输出光于所述照射物的表面，所述输出光的利用率高，降低功耗，从而解决传统的结构光投影仪距离的限制导致功耗增加的问题；另外，所述第一光学镜头的焦距可以调节，即可以调节所述第一光学镜头与所述照射物之间的距离，能够提高所述结构光投影仪的精度；再者，通过记录音圈马达的电流信息后解码，得到所述照射物的深度信息，结合所述照射物的二维图像，得到所述照射物的三维信息，提供了一种新的结构光编码解码方式，所述编码解码方式不受传统结构光三角测量的限制，所述第一光学镜头(投影端)以及第二光学镜头(接收端)可以近距离设置，从而有利于所述结构光投影仪小型化的设计。
附图说明
图1为本申请实施例提供的结构光投影仪的整体结构示意图。
图2为图1所示的结构光沿一方向的截面示意图。
主要元件符号说明
结构光投影仪 100
透镜 10
第一表面 11
第二表面 12
第一镜面 13
第二镜面 14
第三镜面 15
第四镜面 16
空腔 17
红外激光器 20
衍射光学元件 30
第一光学镜头 40
第二光学镜头 50
红外滤光片 52
感光芯片 60
驱动处理芯片 70
音圈马达 80
电路板 90
输出光 L1
入射光 L2
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的所有的和任意的组合。
在本申请的各实施例中，为了便于描述而非限制本申请，本申请专利申请说明书以及权利要求书中使用的术语“连接”并非限定于物理的或者机械的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“上方”、“下方”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
请参阅图1以及图2，本申请实施例提供一种结构光投影仪100，所述结构光投影仪100包括透镜10、红外激光器20、衍射光学元件30(DOE)、第一光学镜头40、第二光学镜头50、感光芯片60、驱动处理芯片70、音圈马达80以及电路板90。
所述结构光投影仪100用于输出一输出光L1并照射一照射物上，所述结构光投影仪100并接收经过所述输出光L1照射所述照射物后反射的入射光L2，对所述入射光L2进行解码，得到所述照射物的三维信息。
其中，所述衍射光学元件30、所述音圈马达80以及所述第一光学镜头40依次设置于所述输出光L1的传输路径上；所述第二光学镜头50、所述感光芯片60以及所述驱动处理芯片70依次位于所述入射光L2的传输路径上。
所述透镜10包括第一表面11以及与所述第一表面11相对设置的第二表面12，所述第一表面11与所述第二表面12平行，所述透镜10用于调节改变光路以及调节光线的传输距离。
具体地，所述透镜10中设置有空腔，所述透镜10在形成所述空腔的位置包括第一镜面13、第二镜面14、第三镜面15以及第四镜面16，所述第一镜面13、第二镜面14、第三镜面15以及第四镜面16位于所述透镜10的内部。所述第一镜面13与所述第二镜面14平行且所述第二镜面14朝向所述第一镜面13设置；所述第三镜面15与所述第四镜面16平行且所述第四镜面16朝向所述第三镜面15设置。为便于描述，所述第一镜面13、第二镜面14、第三镜面15以及第四镜面16均指具有反射面的表面。通过所述透镜10中多个镜面的反射，根据需要改变光路，形成一体化结构，有利于所述结构光投影仪100小型化设计。
其中，所述第一镜面13与所述第一表面11的夹角为45°，所述第二镜面14与所述第一表面11的夹角为135°，即所述第一镜面13与所述第二镜面14平行；第三镜面15与所述第二表面12的夹角为45°，所述第四镜面16与所述第二表面12的夹角为135°，即所述第三镜面15与所述第四镜面16平行。
所述红外激光器20设置于所述第一表面11，所述红外激光器20用于发射红外光线。所述衍射光学元件30设置于所述音圈马达80中，且位于所述第一光学镜头40与所述第二表面12之间，所述衍射光学元件30对所述红外光线进行衍射。所述音圈马达80设置于所述衍射光学元件30远离所述第二表面12的表面，所述第一光学镜头40活动地收容于所述音圈马达80中，所述音圈马达80用于调节所述第一光学镜头40的焦距。所述第一光学镜头40设置于所述音圈马达80远离所述衍射光学元件30的表面，所述第一光学镜头40用于发出经过衍射后的红外光线。
所述第二光学镜头50设置于所述第二表面12，所述第二光学镜头50接收所述入射光L2。所述感光芯片60位于所述第一表面11和所述驱动处理芯片70之间，所述感光芯片60用于将所述入射光L2转换成电信号并传输给所述驱动处理芯片70进行解码。在本实施例中，所述感光芯片60为CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)传感器。所述驱动处理芯片70设置于所述感光芯片60远离所述透镜10的表面。
所述电路板90设置于所述驱动处理芯片70远离所述感光芯片60的表面，所述电路板90与所述红外激光器20、衍射光学元件30、第一光学镜头40、第二光学镜头50、感光芯片60、驱动处理芯片70以及音圈马达80均电性连接。
具体的，所述红外激光器20发射的红外光线垂直于所述第一表面11，即所述红外光线与所述第一镜面13的夹角为45°，所述第一镜面13将所述红外光线反射至所述第二镜面14，经过所述第一镜面13反射后的红外光线与所述第二镜面14的夹角为45°，所述第二镜面14将所述红外光线反射至所述衍射光学元件30，所述衍射光学元件30将所述红外光线衍射成多束红外光线并照射至所述第一光学镜头40，多束红外光线经过所述第一光学镜头40后呈散斑点阵照射于照射至所述照射物的表面。
散斑点阵照射于照射至所述照射物后反射的入射光L2经过所述第二光学镜头50后依次经过所述第三镜面15以及第四镜面16的反射后照射至所述感光芯片60，所述感光芯片60识别反射入射光L2解码后传输给所述驱动处理芯片70，所述驱动处理芯片70控制所述音圈马达80进行调焦，以调节所述第一光学镜头40的焦距，并记录第一光学镜头40与所述照射物在最佳位置时所述音圈马达80中电流数值，所述驱动处理芯片70根据所述电流数值解码得到所述照射物的深度信息；所述感光芯片60还识别所述入射光L2的X-Y信息，即所述照射物的二维信息，结合所述深度信息以及X-Y信息从而得出所述照射物的三维信息。
进一步地，所述结构光投影仪100还包括红外滤光片52，所述红外滤光片52位于所述第二光学镜头50与所述透镜10之间，所述红外滤光片52用于过滤所述第二光学镜头50收集的入射光L2中的红外线。
本申请提供的结构光投影仪100，通过加入音圈马达80，所述音圈马达80能够调整所述第一光学镜头40的焦距，以使所述结构光投影仪100发射出具有完整散斑点阵的输出光L1于所述照射物的表面，所述输出光L1的利用率高，降低功耗，从而解决传统的结构光投影仪距离的限制导致功耗增加的问题；另外，所述第一光学镜头40的焦距可以调节，即可以调节所述第一光学镜头40与所述照射物之间的距离，能够提高所述结构光投影仪100的精度；再者，通过记录音圈马达80的电流信息后解码，得到所述照射物的深度信息，结合所述照射物的二维图像，得到所述照射物的三维信息，提供了一种新的结构光编码解码方式，所述编码解码方式不受传统结构光三角测量的限制，所述第一光学镜头40(投影端)以及第二光学镜头50(接收端)可以近距离设置，从而有利于所述结构光投影仪100小型化的设计。
以上实施方式仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本申请技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种结构光投影仪，用于获取一照射物的三维信息，其特征在于，所述结构光投影仪包括：
透镜，所述透镜包括第一表面以及第二表面，所述第二表面与所述第一表面相背设置；
红外激光器，所述红外激光器设置于所述第一表面，所述红外激光器用于发射红外光线；
音圈马达，所述音圈马达设置于所述第二表面；
第一光学镜头，所述第一光学镜头活动地收容于所述音圈马达中，所述音圈马达用于调节所述第一光学镜头的焦距，所述第一光学镜头位于所述红外光线的光路上，使所述红外光线经所述第一光学镜头入射至所述照射物；以及
第二光学镜头，所述第二光学镜头设置于所述第二表面，所述第二光学镜头用于接收经过所述照射物表面反射的入射光。
2.根据权利要求1所述的结构光投影仪，其特征在于，所述结构光投影仪还包括感光芯片，所述感光芯片设置于所述第一表面，所述感光芯片位于所述入射光的光路上。
3.根据权利要求2所述的结构光投影仪，其特征在于，所述结构光投影仪还包括驱动处理芯片，所述感光芯片位于所述第一表面和所述驱动处理芯片之间。
4.根据权利要求2所述的结构光投影仪，其特征在于，所述感光芯片为CMOS传感器。
5.根据权利要求1所述的结构光投影仪，其特征在于，所述结构光还包括衍射光学元件，所述衍射光学元件设置于所述音圈马达中，且位于所述第一光学镜头与所述第二表面之间。
6.根据权利要求1所述的结构光投影仪，其特征在于，所述第一表面与所述第二表面平行。
7.根据权利要求6所述的结构光投影仪，其特征在于，所述透镜中设有空腔，所述透镜在形成所述空腔的位置包括第一镜面以及第二镜面，所述第一镜面与所述第一表面的夹角为45°，所述第二镜面平行于所述第一镜面。
8.根据权利要求7所述的结构光投影仪，其特征在于，所述透镜在形成所述空腔的位置还包括第三镜面以及第四镜面，第三镜面与所述第二表面的夹角为45°，所述第四镜面平行于所述第二镜面。
9.根据权利要求1所述的结构光投影仪，其特征在于，所述结构光投影仪还包括电路板，所述电路板设置于所述透镜远离所述第一光学镜头的一侧，所述电路板电连接所述红外激光器、所述第一光学镜头、所述音圈马达以及所述第二光学镜头。
10.根据权利要求1所述的结构光投影仪，其特征在于，所述结构光投影仪还包括红外滤光片，所述红外滤光片设置于所述第二光学镜头与所述透镜之间。
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