CN215298267U - 三维成像模组 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种三维成像模组，包括：投射模组，包括光源和扩散片；光源用于发射带偏振方向的结构光；扩散片设于光源的出光侧，并能够切换为透明状态和/或供结构光散射成均匀红外光的散射状态；接收模组，包括红外芯片和第一偏振片；红外芯片与光源间隔分布；第一偏振片设于红外芯片的入光侧，且第一偏振片的偏振方向与光源发射的结构光的偏振方向一致。通过采用上述技术方案，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。并且，第一偏振片过滤掉大部分环境光，以降低环境光对红外芯片的影响，保证红外芯片能够准确地识别目标物体，从而提高三维成像模组的成像效果。

Description

三维成像模组

技术领域

本申请属于光学成像技术领域，更具体地说，是涉及一种三维成像模组。

背景技术

三维成像模组主要用于获取成像目标的三维成像信息，从而广泛应用于工业测量和人脸识别工作中，其极大地提高了人们的生活水平。

目前，市面上的三维成像模组通常具有以下缺陷：

1、三维成像模组通常包括结构光投射器、红外光照明器、红外接收模组以及彩色相机。其中，红外接收模组用于接收结构光投射器投射的结构光，以得到带结构特征的红外图，该带结构特征的红外图在通过算法后能够得到深度图；且红外接收模组还用于接收红外光照明器投射的均匀红外光，以得到均匀红外图；彩色相机获取彩色图；这样，三维成像模组能够在工作中分别得到带结构特征的红外图、均匀红外图以及彩色图，从而应用于人脸识别领域的人脸识别工作中。但是，为使得三维成像模组适用于人脸识别领域，三维成像模组需设置结构光投射器和红外光照射器两个光源，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。

2、受限于结构光投射器和红外光投射器的发光功率的限制，结构光投射器发射的结构光和红外光投射器发射的均匀红外光的光强度均相对较弱，并且，红外接收模组在成像时容易受到环境光的干扰，特别是在环境光较强的情况下，使得红外接收模组难以从环境光中识别结构光和/或均匀红外光所投射的目标物体，影响了三维成像模组的成像效果，从而影响深度图的精度。

实用新型内容

本申请实施例的目的之一在于：提供一种三维成像模组，旨在解决现有技术中，采用两个光源导致三维成像模组成本高、体积大，红外接收模组在环境光较强的情况下难以识别目标物体的技术问题。

为解决上述技术问题，本申请实施例采用的技术方案是：

提供了一种三维成像模组，包括：

投射模组，包括光源和扩散片；所述光源用于发射带偏振方向的结构光；所述扩散片设于所述光源的出光侧，并能够切换为透明状态和/或供结构光散射成均匀红外光的散射状态；

接收模组，包括红外芯片和第一偏振片；所述红外芯片与所述光源间隔分布；所述第一偏振片设于所述红外芯片的入光侧，且所述第一偏振片的偏振方向与所述光源发射的结构光的偏振方向一致。

本申请实施例提供的三维成像模组的有益效果在于：与现有技术相比，本申请中，一方面，扩散片设于光源的出光侧，并能够切换为透明状态和/或散射状态，则光源发射的结构光在扩散片的作用下，最后能够以结构光的形式和/或均匀红外光的形式投射至目标物体，从而使得接收模组接收结构光和/或均匀红外光，以获取带结构特征的红外图和/或均匀红外图，这样，投射模组只设置了一个光源，即可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，有助于三维成像模组的小型化设计。另一方面，光源用于发射带偏振方向的结构光，使得投射模组投射出的结构光和/或均匀红外光均带偏振方向；第一偏振片设于红外芯片的入光侧，且第一偏振片的偏振方向和光源发射的结构光的偏振方向一致，也即是，第一偏振片的偏振方向与投射模组投射出的结构光和/或均匀红外光的偏振方向一致，这样，使得第一偏振片过滤掉大部分环境光，降低了环境光对红外芯片的影响，保证红外芯片能够准确地识别目标物体，从而获取准确、完整的带结构特征的红外图和/或均匀红外图，从而提高三维成像模组的成像效果和准确度。

在一个实施例中，所述光源包括垂直腔面发射激光器和第二偏振片；所述垂直腔面发射激光器与所述红外芯片间隔分布；所述第二偏振片设于所述垂直腔面发射激光器和所述扩散片之间，且所述第二偏振片和所述第一偏振片的偏振方向一致。

通过采用上述技术方案，设置第一偏振片和第二偏振片，使得投射模组仅采用较为常用的垂直腔面发射激光器即可大大地减少环境光对红外芯片的干扰，从而使得红外芯片能够准确、完整地识别目标物体，提高三维成像模组的成像效果和准确度。

在一个实施例中，所述光源为水平腔面发射激光器。

通过采用上述技术方案，极大地减小了环境光对红外芯片的干扰，从而使得红外芯片能够更加准确、完整地识别目标物体，同时也节省了投射模组的成本和体积，此外还有助于后续设计衍射光学元件后，衍射光学元件的衍射均匀性和效率的提高。

在一个实施例中，所述扩散片具有多个扩散区域，各所述扩散区域均能够切换为透明状态或散射状态。

通过采用上述技术方案，扩散片上设有多个扩散区域，扩散片和一个光源配合，使得同一时间从扩散片投射出的红外光中既包含结构光的区域又包含均匀红外光的区域，如此可以获得同一个目标物体在不同光照下的状态，也即是获取同一个目标物体的带结构特征的红外图和均匀红外图，增加算法采集红外图片的种类，提高了人脸识别的安全性和防攻击性。

在一个实施例中，多个所述扩散区域呈矩阵分布；或者，多个所述扩散区域向外周依次环设。

通过采用上述技术方案，使得扩散片的多个扩散区域能够根据实际的需求呈矩阵分布或依次向外周环设，且均能够使得红外芯片获取的红外图中同时具有带结构特征的红外图和均匀红外图，如此，有助于扩散片的设置灵活性，同时也保证了三维成像模组的成像作业的准确度。

在一个实施例中，所述扩散片包括两个导电膜和设于两个所述导电膜之间的扩散物，所述导电膜为透明状，且设于所述光源的出光侧；所述导电膜用于外接电压，以供所述扩散物在不同电压作用下切换状态。

通过采用上述技术方案，使得扩散物在电压的作用下切换状态，从而实现整个扩散片的状态切换，使得扩散片的切换状态的操作十分简单，且成本较低。

在一个实施例中，所述扩散物为悬浮粒子或聚合物分散液晶。

通过采用上述技术方案，悬浮粒子或聚合物分散液晶均能够在电压的作用下调节其透光性能，实现了扩散物和导电膜形成的整体的状态切换。并且，悬浮粒子或聚合物分散液晶均较为常见，易于获取，有助于简化扩散片的制作工艺。

在一个实施例中，所述扩散片还包括两个透明基板，两个所述导电膜均设于两个所述透明基板之间。

通过采用上述技术方案，使得两个导电膜和扩散物均设于两个透明基板之间，有助于实现对导电膜和扩散物的封装和保护，从而保证扩散片的状态切换操作。

在一个实施例中，所述投射模组还包括衍射光学元件和准直透镜，所述准直透镜设于所述光源和所述扩散片之间，所述衍射光学元件设于所述扩散片的出光侧或者设于所述准直透镜和所述扩散片之间；或者，所述投射模组还包括衍射光学元件，所述衍射光学元件设于所述光源和所述扩散片之间，且所述衍射光学元件能够准直结构光。

通过采用上述技术方案，使得投射模组投射出的结构光和/或均匀红外光均通过准直作用和衍射作用后再投射至外部的目标物体上，也即是保证了投射模组的衍射作用和准直作用，使得结构光和/或均匀红外光能够更加准确地投射至外部的目标物体上。

在一个实施例中，所述接收模组还包括均设于所述红外芯片和所述第一偏振片之间的成像透镜和滤光片；所述成像透镜设于所述滤光片和所述红外芯片之间，或者，所述成像透镜设于所述滤光片和所述第一偏振片之间。

通过采用上述技术方案，使得从目标物体反射后的结构光和/或均匀红外光均需要经过成像透镜的准直、聚焦作用，从而能够最大化地被红外芯片接收；并且，滤光片还能够过滤掉环境光，防止环境光对红外芯片的干扰，如此，保证了红外芯片对目标物体的识别准确度和成像效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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为本申请实施例提供的三维成像模组的示意图；

图2为图1的三维成像模组的投射模组的示意图；

图3为图1的三维成像模组的接收模组的示意图；

图4为图2的投射模组的光源的示意图；

图5为图2的投射模组的一个实施例的导电膜的示意图；

图6为图3的接收模组的成像结果；

图7为图2的投射模组的另一个实施例的导电膜的示意图；

图8为图2的投射模组的扩散片的示意图。

其中，图中各附图标记：

10-主板；20-投射模组；21-光源；211-垂直腔面发射激光器；212-第二偏振片；22-扩散片；221-导电膜；221a-导电区域；222-扩散物；223-电极；224-透明基板；225-固定胶；23-衍射光学元件；24-准直透镜；30-接收模组；31-红外芯片；32-第一偏振片；33-成像透镜；34-滤光片；35-第二电路板；40-彩色相机。

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至图3，本申请实施例提供的三维成像模组包括间隔设置的投射模组20、接收模组30。本实施例中，三维成像模组还包括主板10，投射模组20和接收模组30间隔设于主板10上；当然，在其他的实施例中，三维成像模组还可以不设置主板10，投射模组20和接收模组30均直接电性连接于外部的控制设备。

投射模组20包括光源21和扩散片22。光源21设于主板10上，并电连接于主板10；其中，光源21用于发射出带偏振方向的结构光。扩散片22设于光源21的出光侧，且扩散片22的至少部分能够切换为透明状态或散射状态，使得扩散片22整体能够切换为透明状态和/或散射状态。接收模组30包括红外芯片31和第一偏振片32，红外芯片31设于主板10上，并电连接于主板10，且红外芯片31和光源21间隔分布；第一偏振片32设于红外芯片31的入光侧。可以理解的，工作时，光源21发射出的带偏振方向的结构光，先经过扩散片22的作用，以从扩散片22投射至外部的目标物体，然后在目标物体上发生反射，以在经过第一偏振片32后被红外芯片31接收，从而使得红外芯片31完成成像作业。

此处需要说明的是，扩散片22能够切换为透明状态和/或散射状态，可以理解的，扩散片22能够切换为透明状态、或者切换为散射状态、或者同时切换为透明状态和散射状态。其中，当扩散片22切换为透明状态时，光源21发射的结构光在透明状态的扩散片22的作用下，仍然以结构光的形式投射至外部的目标物体，结构光在目标物体上发生反射，并经过第一偏振片32以被红外芯片31接收，此时，红外芯片31基于结构光获取目标物体的带结构特征的红外图，该带结构特征的红外图在经过计算后能够得到深度图；当扩散片22切换为散射状态时，光源21发射的结构光在散射状态下的扩散片22的作用下发生散射，并以均匀红外光的形式投射至外部的目标物体，则光源21与散射状态的扩散片22配合代替了现有技术中的红外光照明器，以实现均匀红外光的投射，均匀红外光在目标物体上发生反射并经过第一偏振片32以被红外芯片31接收，此时，红外芯片31基于均匀红外光获取目标物体的均匀红外图；当扩散片22同时切换为透明状态和散射状态时，可以理解为扩散片22的一部分区域为透明状态，另一部分区域为散射状态，这样，光源21发射的结构光在扩散片22的作用下，一部分结构光仍然以结构光的形式投射至目标物体，另一部分散射形成均匀红外光，并以均匀红外光的形式投射至目标物体，其中，结构光和均匀红外光均经过第一偏振片32而被红外芯片31接收，从而使得红外芯片31同时获取带结构特征的红外图和均匀红外图。因此，本实施例中，扩散片22的作用，使得红外芯片31能够获取带结构特征的红外图和/或均匀红外图，保证三维成像模组应用于人脸识别作业中。

可以理解的，本实施例中，三维成像模组还包括电连接于主板10的彩色相机40，彩色相机40设于主板10上且分别与光源21、红外芯片31间隔分布。其中，彩色相机40用于获取目标物体的彩色图。

本实施例中，第一偏振片32的偏振方向与光源21发射的结构光的偏振方向一致，并不解释为第一偏振片32的偏振方向与光源21发射的结构光的偏振方向完全相同，可以理解的，第一偏振片32的偏振方向与光源21发射的结构光的偏振方向大致相同或基本一致。此处需要说明的是，成像工作时，光源21发射出带有偏振方向的结构光，在扩散片22的作用下仍然以同样的偏振方向投射至目标物体，也即是，从扩散片22投射至外部的结构光和/或均匀红外光均的偏振方向均与光源21发射出的结构光的偏振方向一致；然后，结构光和/或均匀红外光均经过目标物体而发生反射作用下，由于结构光和/或均匀红外光的偏振方向与第一偏振片32的方向一致，则此时结构光和/或均匀红外光均能够通过第一偏振片32而被红外芯片31接收，外界环境中的与第一偏振片32的偏振方向不一致的环境光则无法经过第一偏振片32，从而无法被红外芯片31接收，这样，光源21用于发射带有偏振方向的结构光和第一偏振片32的设置，减少了环境光对红外芯片31的干扰，从而减少了环境光对红外芯片31的成像工作的影响，使得红外芯片31能够准确、完整地识别目标物体。

本申请实施例中，一方面，扩散片22设于光源21的出光侧，并能够切换为透明状态和/或散射状态，则光源21发射的结构光在扩散片22的作用下，最后能够以结构光的形式和/或均匀红外光的形式投射至目标物体，从而使得接收模组30接收结构光和/或均匀红外光，以获取带结构特征的红外图和/或均匀红外图，这样，投射模组20只设置了一个光源21，即可实现结构光和均匀红外光的投射，这样，节省了投射模组20的制作成本，同时也减小了投射模组20的体积，有助于三维成像模组的小型化设计。另一方面，光源21用于发射带偏振方向的结构光，使得投射模组20投射出的结构光和/或均匀红外光均带偏振方向；第一偏振片32设于红外芯片31的入光侧，且第一偏振片32的偏振方向和光源21发射的结构光的偏振方向一致，也即是，第一偏振片32的偏振方向与投射模组20投射出的结构光和/或均匀红外光的偏振方向一致，这样，使得第一偏振片32过滤掉大部分环境光，以降低环境光对红外芯片31的影响，保证红外芯片31能够从环境光中准确地识别出目标物体，以获取准确、完整的带结构特征的红外图和/或均匀红外图，从而提高三维成像模组的成像效果和准确度。

在一个实施例中，请一并参阅图1、图2以及图4，光源21包括垂直腔面发射激光器211和第二偏振片212。垂直腔面发射激光器211设于主板10上，并电连接于主板10；可以理解的，垂直腔面发射激光器211可以直接贴设于主板10上，并电连接于主板10，当然，垂直腔面发射激光器211还可以设于第一电路板上，第一电路板通过连接器固定于主板10上，使得垂直腔面发射激光器211通过第一电路板与主板10形成电性连接。垂直腔面发射激光器211用于发射结构光，且与红外芯片31间隔分布。第二偏振片212设于垂直腔面发射激光器211的出光侧和扩散片22的入光侧之间，可以理解的，垂直腔面发射激光器211发射出的结构光，先经过第二偏振片212并在第二偏振片212的偏振作用下发生偏振，以变成有固定偏振方向的结构光，再经过扩散片22而投射至外部的目标物体。此处需要说明的是，第二偏振片212的偏振方向和第一偏振片32的偏振方向一致。

此处需要说明的是，垂直腔面发射激光器211(Vertical-CavitySurface-Emitting Laser，简称VCSEL，又译垂直共振腔面射型激光)为较为常用的结构光发射器，如图4所示，垂直腔面发射激光器211主要用于发射出点状的结构光，发光功率相对较低，在室外或者环境光较强的场景下，接收模组30的红外芯片31容易受到环境光的影响，难以将点状的结构光在目标物体上形成的像从环境光中识别出来。由于第二偏振片212的偏振方向和第一偏振片32的偏振方向一致，则垂直腔面发射激光器211发射出的点状的结构光在第二偏振片212的偏振作用下发生偏振，从而形成与第一偏振片32的偏振方向相同的结构光，这样，该经过第二偏振片212的偏振作用的结构光在经过扩散片22和目标物体而反射经过第一偏振片32时，能够顺利地通过第一偏振片32以被红外芯片31接收，如此，外界环境中的与第一偏振片32的偏振方向不一致的环境光则无法经过第一偏振片32，从而无法被红外芯片31接收，这样，第一偏振片32和第二偏振片212的设置，减少了环境光对红外芯片31的干扰，从而减少了环境光对红外芯片31的成像工作的影响。

此处需要说明的是，如图4所示，垂直腔面发射激光器211发出的结构光均能够分解成两个偏振方向垂直的分量，示意图中的圆圈代表垂直于光束传播平面的分量，示意图中的短线代表平行于光束传播平面的分量，第二偏振片212上的箭头代表第二偏振片212的偏振方向是平行于光束传播平面的，这样，经垂直腔面发射激光器211发射的结构光的平行于光束传播平面的分量能够全部透过第二偏振片212，以投射至目标物体。相应的，如图3所示，第一偏振片32上的箭头代表第一偏振片32的偏振方向是平行于光束传播平面的，这样，从目标物体反射的结构光和/或均匀红外光的平行于光束传播平面的分量能够全部透过第一偏振片32。

本实施例中，通过采用上述技术方案，设置第一偏振片32和第二偏振片212，使得投射模组20仅采用较为常用的垂直腔面发射激光器211即可大大地减少环境光对红外芯片31的干扰，从而使得红外芯片31能够从环境光中准确、完整地识别出目标物体，提高三维成像模组的成像效果和准确度。

在一个实施例中，请一并参阅图2、图5以及图6，扩散片22具有多个相互独立的扩散区域，各扩散区域均能够切换透明状态或散射状态。可以理解的，扩散片22上具有多个电极223，各扩散区域上均设有电极223，电极223用于外接电压，因而，外部设备能够通过各扩散区域对应的电极223来控制该扩散区域的电压，从而使得该扩散区域切换为透明状态或散射状态；也即是，多个扩散区域之间的电极223是相互独立的，外部设备通过不同的电极223能够对不同扩散区域的电压进行控制，如此，多个扩散区域之间能够被单独控制，以切换为透明状态或散射状态。

本实施例中，扩散片22的多个扩散区域中，一部分扩散区域在外部设备的电压控制下切换为透明状态，且另一部分扩散区域在外部设备的电压控制下切换为散射状态；光源21发射出的结构光经过扩散片22而投射至外部的目标物体，其中，一部分结构光经过处于透明状态的扩散区域，并仍然以结构光的形式从该扩散区域投射至目标物体，另一部分经过处于散射状态的扩散区域并发生散射作用，从而以均匀红外光的形式从该扩散区域投射至外部。因此，一个光源21的设置，通过改变扩散片22的结构，使得投射模组20同时投射出相互独立的结构光和均匀红外光，这样，结构光和均匀红外光在经过目标物体的反射作用后均经过第一偏振片32以被红外芯片31接收，红外芯片31基于结构光和均匀红外光获取红外图，且该红外图的分布刚好与扩散片22的结构对应；可以理解的，此时红外芯片31获取的红外图上具有多个相互独立的成像区域，其中一部分成像区域为带结构特征的红外图，另一部分成像区域为均匀红外图，如图6所示，标号M表示的成像区域是带结构特征的红外图，标号N表示的成像区域是均匀红外图。

因此，通过采用上述技术方案，扩散片22上设有多个扩散区域，使得扩散片22和一个光源21配合，即可实现红外芯片31获取的一张红外图中同时具有带结构特征的红外图和均匀红外图；具体地，在实际的应用中，一个光源21发射出的结构光在扩散片22的作用后投射至目标物体上，也即是，目标物体同时在结构光和均匀红外光的光照下，红外芯片31一次性获取目标物体同时在结构光和均匀红外光的光照下的状态，以一次性获取两种种类的红外图，如此，红外芯片31无需进行两次接收作业即可同时获取带结构特征的红外图和均匀红外图，也即是无需切换扩散片22的状态或者切换光源21来依次实现带结构特征的红外图和均匀红外图的获取。这样，同一时间从扩散片22投射出的红外光中既包含结构光的区域又包含均匀红外光的区域，如此可以获得同一个目标物体在不同光照下的状态，也即是获取同一个目标物体的带结构特征的红外图和均匀红外图，增加算法采集红外图片的种类，提高了识别的安全性和防攻击性。

当然，本实施例中，根据实际的具体需求，如果仅仅需要获取带有结构特征的红外图，那么外部设备能够控制扩散片22的所有扩散区域的电压，以将扩散片22的所有扩散区域切换为透明状态，使得结构光经过所有扩散区域后仍然以结构光的形式投射至外部，最后被红外芯片31接收；相应的，如果仅仅需要获取均匀红外图，那么外部设备能够控制扩散片22的所有扩散区域的电压，以将扩散片22的所有扩散区域切换为散射状态，使得结构光经过所有扩散区域后以均匀红外光的形式投射至外部，最后被红外芯片31接收。

在一个实施例中，请一并参阅图5及图6，多个扩散区域呈矩阵分布，可以理解的，各扩散区域均大致呈块状，多个块状的扩散区域相互独立且呈矩阵分布；这样，当部分扩散区域切换为透明状态，且另一部分扩散区域切换为散射状态时，光源21发射的结构光经过扩散片22的作用后，一部分结构光经过透明状态的扩散区域，另一部分结构光经过散射状态的扩散区域以形成均匀红外光，则结构光和均匀红外光投射至外部并被红外芯片31接收，从而使得红外芯片31获取红外图，该红外图中具有一部分的带结构特征的红外图和一部分均匀红外图，此时带结构特征的红外图和均匀红外图均大致呈块状，且带结构特征的红外图和均匀红外图也对应于扩散片22的结构呈矩阵分布，如此，有助于后续对带结构特征的红外图和均匀红外图的分析、计算，从而实现人脸识别功能。

请参阅图7，本实施例中，多个扩散区域还可以设置为向外周依次环设；可以理解的，第一个扩散区域位于扩散片22的中部，第二个扩散区域环设于第一个扩散区域的外周，第三个扩散区域环设于第二个扩散区域的外周，以同时环设于第一个扩散区域的外周，第四个扩散区域环设于第三个扩散区域的外周……以此类推，从而实现多个扩散区域向外周依次环设。

因此，通过采用上述技术方案，使得扩散片22的多个扩散区域能够根据实际的需求呈矩阵分布或依次向外周环设，且均能够使得红外芯片31获取的红外图中同时具有带结构特征的红外图和均匀红外图，且带结构特征的红外图和均匀红外图均能够清晰地进行展示，如此，有助于扩散片22的设置灵活性，同时也保证了三维成像模组的成像作用的准确度。

在一个实施例中，请参阅图8，扩散片22包括两个导电膜221和设于两个导电膜221之间的扩散物222，导电膜221为透明状，且设于光源21的出光侧。导电膜221用于外接电压，从而使得扩散物222在不同电压作用下切换状态，具体包括扩散物222切换为透明状态、切换为散射状态以及同时切换为透明状态和散射状态三种情况；可以理解的，电极223设于导电膜221上，外部设备通过电极223控制导电膜221的电压，从而切换整个扩散片22的状态；还可以理解的，扩散物222在电压的作用下改变扩散物222阻挡结构光的性能，以改变结构光直接透过导电膜221的量，从而改变扩散物222和导电膜221形成的整体的状态。此处需要说明的是，本实施例中，外部设备控制导电膜221的电压后，扩散物222在电压的作用下切换为透明状态，也即是实现整个扩散片22的透明状态；扩散物222还能够切换为散射状态，也即是实现整个扩散片22的透明状态；扩散物222还能够同时切换为透明状态和散射状态，也即是部分扩散物222为透明状态，且部分扩散为散射状态，如此使得透过导电膜221的结构光，部分以结构光的形式投射出外部，另一部分以均匀红外光的形式投射出外部。

通过采用上述技术方案，使得扩散物222在电压的作用下以切换状态，从而实现整个扩散片22的状态切换，使得扩散片22的切换状态的操作十分简单，且成本较低。

在本实施例中，导电膜221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221的材质。

在具体的实施例中，请一并参阅图5、图7以及图8，扩散片22上具有多个扩散区域；可以理解的，导电膜221上具有多个导电区域221a，每个导电区域221a上均设有电极223，且每个导电区域221a上均分布有扩散物222，一个导电区域221a及其上的扩散物222组成一个扩散区域。此处需要说明的是，每个导电区域221a均通过电极223外接电压，则外部设备能够通过各导电区域221a对应的电极223来控制该导电区域221a的电压，从而切换该导电区域221a上的扩散物222的状态，也即是切换导电膜221和扩散物222形成的整体的状态，从而使得导电膜221和扩散物222形成的整体中的一部分为透明状态，且另一部分为散射状态，从而使得红外芯片31能够同时获取既具有带结构特征的红外图和均匀红外图的红外图。

相对应的，导电膜221的多个导电区域221a呈矩阵分布，使得多个扩散区域呈矩阵分布；或者，导电膜221的多个导电区域221a向外周依次环设，使得多个扩散区域向外周依次环设。

在一个实施例中，请参阅图8，扩散物222为悬浮粒子或聚合物分散液晶。通过采用上述技术方案，使得悬浮粒子能够在电压的作用下重新排列，以调节其对结构光的透过性能；或者，聚合物分散液晶在电压的作用下调节聚合物分散液晶的液晶微滴的折射率；这样，实现对扩散物222的透光性能的调节，以实现悬浮粒子或聚合物分散液晶的状态的切换，从而实现对扩散物222和导电膜221形成的整体的结构光的透过性能的调节，如此，实现了扩散物222和导电膜221形成的整体的状态切换。并且，悬浮粒子或聚合物分散液晶均较为常见，易于获取，有助于简化扩散片22的制作工艺。

在一个实施例中，请参阅图8，扩散片22还包括两个透明基板224，透明基板224为玻璃基板，两个导电膜221均设于两个透明基板224之间，且扩散物222设于两个导电膜221之间。通过采用上述技术方案，使得扩散物222设于两个导电膜221之间，这样，两个导电膜221夹设扩散物222，实现对扩散物222的封装和保护，有助于防止扩散物222的泄露，从而保证扩散片22的状态切换操作；并且，透明基板224为透明状，有助于结构光和/或均匀红外光的透过，且两个导电膜221和扩散物222均设于两个透明基板224之间，有助于实现对导电膜221和扩散物222的封装和保护，从而保证扩散片22的状态切换操作。

此处需要说明的是，光源21发出的结构光先依次经过一个透明基板224和一个导电膜221，并在通过扩散物222之后形成结构光和/或均匀红外光，最后依次通过另一个导电膜221和另一个透明基板224，以投射至外部的目标物体。当然，在本实施例中，透明基板224也可以设置为三个、四个或者五个以上，具体分布可以根据实际需求来设定。

在具体的实施例中，透明基板224和导电膜221之间设有固定胶225，固定胶225用于实现透明基板224和导电膜221的固定。

在一个实施例中，请参阅图2，投射模组20还包括衍射光学元件23和准直透镜24，准直透镜24设于光源21的出光侧和扩散片22的入光侧之间，可以理解的，当光源21包括垂直腔面发射激光器211和第二偏振片212时，准直透镜24设于第二偏振片212的出光侧和扩散片22的入光侧之间。衍射光学元件23设于准直透镜24的出光侧和扩散片22的入光侧之间，可以理解的，光源21、准直透镜24、衍射光学元件23以及扩散片22沿光源21的出光侧依次分布，光源21发出的结构光先经过准直透镜24的准直作用，然后经过衍射光学元件23的衍射作用，最后通过扩散片22的扩散作用投射至外部。当然，在其他的实施例中，衍射光学元件23还可以设置为位于扩散片22的出光侧。

在另一个实施例中，投射模组20还包括用于衍射结构光的衍射光学元件23，衍射光学元件23设于光源21的出光侧和扩散片22的入光侧之间，可以理解的，当光源21包括垂直腔面发射激光器211和第二偏振片212时，衍射光学元件23设于第二偏振片212的出光侧和扩散片22的入光侧之间。并且，本实施例中，衍射光学元件23还能够准直结构光。本实施例中，通过衍射光学元件23集成了衍射和准直两个功能，使得从光源21发出的结构光经过衍射光学元件23后能够实现衍射和准直作用，这样，减少了光学元件的使用，从而降低了投射模组20的设计成本和体积。

通过采用上述技术方案，使得投射模组20投射出的结构光和/或均匀红外光均通过准直作用和衍射作用后再投射至外部的目标物体上，也即是保证了投射模组20的衍射作用和准直作用，使得结构光和/或均匀红外光能够更加准确地投射至外部的目标物体上。

在一个实施例中，请参阅图3，接收模组30还包括成像透镜33和滤光片34，成像透镜33和滤光片34均设于红外芯片31和第一偏振片32之间。成像透镜33设于滤光片34的入光侧和第一偏振片32的出光侧之间。可以理解的，目标物体反射的结构光和/或均匀红外光先经过第一偏振片32的偏振作用，然后经过成像透镜33以实现聚焦，最后通过滤光片34的滤光作用以被红外芯片31接收。此处需要说明的是，目标物体反射的结构光和/或均匀红外光在经过目标物体的反射作用后，与环境光同时入射到第一偏振片32上，第一偏振片32会将与其偏振方向垂直的光过滤掉，也即是将大部分的环境光过滤掉，这样，结构光和/或均匀红外光与小部分环境光经过成像透镜33的聚焦作用后，再经过滤光片34的过滤作用，最后使得结构光和/或均匀红外光被红外芯片31接收，也即是滤光片34将环境光过滤掉，如此，避免了环境光对红外芯片31的干扰，保证了红外芯片31对目标物体的识别准确度和成像效果。通过采用上述技术方案，使得从目标物体反射后的结构光和/或均匀红外光均需要经过成像透镜33的聚焦作用，从而能够最大化地被红外芯片31接收；并且，滤光片34还能够过滤掉环境光，防止环境光对红外芯片31的干扰，如此，保证了红外芯片31对目标物体的识别准确度和成像效果。此外，还需要说明的是，第一偏振片32能够过滤掉与第一偏振片32的偏振方向不同的环境光，且滤光片34还能够过滤掉其他的环境光，且第一偏振片32、滤光片34能够供全部的结构光和/或均匀红外光通过，从而极大地避免了环境光对红外芯片31的干扰。

当然，在其他的实施例中，成像透镜33还可以设置为设于滤光片34的出光侧和红外芯片31的入光侧之间，

在具体的实施例中，接收模组30还包括第二电路板35，红外芯片31设于第二电路板35上，且第二电路板35设于主板10上，并电连接于主板10，则红外芯片31通过第二电路板35与主板10形成电性连接；当然，在其他的实施例中，红外芯片31还能够直接贴设于主板10上，并电连接于主板10。

实施例二

本实施例与实施例一的内容大致相同，区别仅在于：光源21为水平腔面发射激光器。其中，水平腔面发射激光器通过第一电路板固定于主板10上，并与主板10形成电性连接；或者，水平腔面发射激光器直接贴设于主板10上，并与主板10形成电性连接。此处需要说明的是，水平腔面发射激光器(HCSEL)作为光源21具有以下几个优点：第一，水平腔面发射激光器主要用于发射出线型的结构光，水平腔面发射激光器发射出的结构光带有偏振方向，且其发射出的结构光的偏振方向和第一偏振片32的偏振方向一致，使得水平腔面发射激光器发射出的结构光能够在扩散片22的作用后经过第一偏振片32以被红外芯片31接收，则水平腔面发射激光器和第一偏振片32的配合，过滤掉了大部分的环境光，从而极大地减小了环境光对红外芯片31的干扰，从而使得红外芯片31能够更加准确、完整地识别目标物体。第二，水平腔面发射激光器的发光功率较高，且水平腔面发射激光器作为光源21的整个面均能够发光，发光密度相对较大，从而使得红外芯片31能够更好地识别目标物体。第三，水平腔面发射激光器发射的结构光的偏振性相对较好，有助于在匹配水平腔面发射激光器的偏振特性来设计衍射光学元件23时，使得衍射光学元件23的衍射均匀性和衍射效率更高。第四，水平腔面发射激光器的发散角相对较小，也即是从水平腔面发射激光器发射出的结构光具有一定的准直效果，从而降低了准直镜的设计难度，这样，能够直接将准直镜的准直功能整合到衍射光学元件23上，以使得衍射光学元件23上具有准直功能，从而进一步节省了投射模组20的设计成本，也减小了投射模组20的体积，有助于三维成像模组的小型化设计。

本实施例的其余部分与实施例一相同，在本实施例中未解释的特征，均采用实施例一的解释，这里不再进行赘述。

实施例三

本实施例与实施例一的内容大致相同，区别仅在于：扩散片22还可以设置为只有一个扩散区域，相应的，导电膜221也只有一个导电区域221a，这样，外部设备通过控制导电膜221的电压，使得导电膜221上的扩散物222在导电膜221上活动，从而使得扩散片22切换为透明状态或散射状态。

本实施例的其余部分与实施例一相同，在本实施例中未解释的特征，均采用实施例一的解释，这里不再进行赘述。

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)

1.一种三维成像模组，其特征在于，包括：

投射模组，包括光源和扩散片；所述光源用于发射带偏振方向的结构光；所述扩散片设于所述光源的出光侧，并能够切换为透明状态和/或供结构光散射成均匀红外光的散射状态；

接收模组，包括红外芯片和第一偏振片；所述红外芯片与所述光源间隔分布；所述第一偏振片设于所述红外芯片的入光侧，且所述第一偏振片的偏振方向与所述光源发射的结构光的偏振方向一致。

2.如权利要求1所述的三维成像模组，其特征在于，所述光源包括垂直腔面发射激光器和第二偏振片；所述垂直腔面发射激光器与所述红外芯片间隔分布；所述第二偏振片设于所述垂直腔面发射激光器和所述扩散片之间，且所述第二偏振片和所述第一偏振片的偏振方向一致。

3.如权利要求1所述的三维成像模组，其特征在于，所述光源为水平腔面发射激光器。

4.如权利要求1所述的三维成像模组，其特征在于，所述扩散片具有多个扩散区域，各所述扩散区域均能够切换为透明状态或散射状态。

5.如权利要求4所述的三维成像模组，其特征在于，多个所述扩散区域呈矩阵分布；或者，多个所述扩散区域向外周依次环设。

6.如权利要求1-5任一项所述的三维成像模组，其特征在于，所述扩散片包括两个导电膜和设于两个所述导电膜之间的扩散物，所述导电膜为透明状，且设于所述光源的出光侧；所述导电膜用于外接电压，以供所述扩散物在不同电压作用下切换状态。

7.如权利要求6所述的三维成像模组，其特征在于，所述扩散物为悬浮粒子或聚合物分散液晶。

8.如权利要求6所述的三维成像模组，其特征在于，所述扩散片还包括两个透明基板，两个所述导电膜均设于两个所述透明基板之间。

9.如权利要求1-5任一项所述的三维成像模组，其特征在于，所述投射模组还包括衍射光学元件和准直透镜，所述准直透镜设于所述光源和所述扩散片之间，所述衍射光学元件设于所述扩散片的出光侧或者设于所述准直透镜和所述扩散片之间；或者，所述投射模组还包括衍射光学元件，所述衍射光学元件设于所述光源和所述扩散片之间，且所述衍射光学元件能够准直结构光。

10.如权利要求1-5任一项所述的三维成像模组，其特征在于，所述接收模组还包括均设于所述红外芯片和所述第一偏振片之间的成像透镜和滤光片；所述成像透镜设于所述滤光片和所述红外芯片之间，或者，所述成像透镜设于所述滤光片和所述第一偏振片之间。

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