CN215494382U - 投射模组、成像装置以及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种投射模组、成像装置以及电子设备，该投射模组包括：光源，用于投射结构光；准直镜，设于光源的出光侧，以将从光源投射的结构光准直为平行光；衍射光学元件，设于准直镜的出光侧；衍射光学元件能够在不同电压的作用下切换为衍射状态和/或扩散状态，以衍射和/或散射从准直镜投射出的平行光。该成像装置包括成像模组和投射模组；该电子设备包括成像装置。通过采用上述技术方案，只设置一个光源即实现结构光和泛红外光的投射，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，有助于实现成像装置的小型化设计。

Description

投射模组、成像装置以及电子设备

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、成像装置以及电子设备。

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，红外相机接收该结构光，以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泛红外光，红外相机接收该泛红外光，以获取目标物体的均匀红外图；彩色相机获取目标物体的彩色图。其中，均匀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，且成像装置的体积相对较大，不利于成像装置的小型化设计。

实用新型内容

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：

光源，用于投射结构光；

准直镜，设于所述光源的出光侧，以将从所述光源投射的结构光准直为平行光；

衍射光学元件，设于所述准直镜的出光侧；所述衍射光学元件能够在不同电压的作用下切换为衍射状态和/或扩散状态，以衍射和/或散射从所述准直镜投射出的平行光。

在一个实施例中，所述衍射光学元件包括设于所述准直镜的出光侧的第一微结构，所述第一微结构背离所述准直镜的一侧设有多个间隔分布的第一凹槽；所述第一微结构的材质为聚合物分散液晶，且所述第一微结构能够在不同电压的作用下切换为透明状态和/或扩散状态。

在一个实施例中，所述衍射光学元件还包括透明的第一基板和透明的第二基板，所述第一基板和所述第二基板沿所述光源的出光方向依次分布，所述第一微结构夹设于所述第一基板和所述第二基板之间。

在一个实施例中，所述衍射光学元件包括第三基板、第四基板以及透明的第二微结构，所述第三基板和所述第四基板沿所述光源的出光方向依次分布，所述第三基板设于所述准直镜的出光侧，所述第二微结构夹设于所述第三基板和所述第四基板之间；所述第二微结构背离所述第三基板的一侧设有多个间隔分布的第二凹槽；

所述第三基板的材质为聚合物分散液晶，所述第三基板能够在不同电压的作用下切换为透明状态和/或扩散状态；或者，所述第四基板的材质为聚合物分散液晶，所述第四基板能够在不同电压的作用下切换为透明状态和/或扩散状态。

在一个实施例中，所述衍射光学元件包括本体部和扩散部；所述本体部设于所述准直镜的出光侧，以衍射从所述准直镜投射出的结构光；所述扩散部为聚合物分散液晶，并设于所述本体部上；所述扩散部能够在不同电压的作用下切换为透明状态和/或扩散状态。

在一个实施例中，所述本体部包括透明的第三微结构，所述第三微结构设于所述准直镜的出光侧，所述第三微结构背离所述准直镜的一侧设有多个间隔分布的第三凹槽，所述扩散部设于所述第三微结构的内部或者设于所述第三微结构沿所述光源的出光方向上的一侧。

在一个实施例中，所述本体部还包括透明的第五基板和透明的第六基板，所述第五基板和所述第六基板沿所述光源的出光方向依次分布，且所述第三微结构夹设于所述第五基板和所述第六基板之间；所述扩散部设于所述第五基板的内部、设于所述第六基板的内部、设于所述第五基板沿所述光源的出光方向上的一侧或者设于所述第六基板沿所述光源的出光方向上的一侧。

在一个实施例中，所述衍射光学元件包括一个衍射区域，所述衍射区域能够在不同电压的作用下切换为衍射状态或扩散状态；

或者，所述衍射光学元件分成多个衍射区域，各所述衍射区域均能够在不同电压的作用下切换为衍射状态或扩散状态。

本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，所述成像模组用于接收所述投射模组投射的光线，以对目标物体进行成像。

本实施例还提供了一种电子设备，包括电子设备本体和所述成像装置，所述成像装置设于所述电子设备本体上。

本申请实施例提供的投射模组、成像装置以及电子设备的有益效果在于：与现有技术相比，本申请中，衍射光学元件能够在不同电压的作用下切换为衍射状态和/或扩散状态。当衍射光学元件切换为衍射状态时，准直镜将从光源投射出的结构光准直为平行光，该平行光在处于衍射状态的衍射光学元件中发生衍射反应，并投射至外部，使得投射模组投射出结构光；当衍射光学元件切换为扩散状态时，准直镜将从光源投射出的结构光准直为平行光，该平行光在处于扩散状态的衍射光学元件中发生扩散反应，并散射形成泛红外光，使得投射模组投射出泛红外光，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仅设置了一个光源，即实现了结构光和泛红外光的投射工作，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电子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投射模组在工作模式一状态下的示意图；

图2为本申请实施例提供的投射模组在工作模式二状态下的示意图；

图3为本申请实施例一提供的投射模组的衍射光学元件的示意图一；

图4为本申请实施例一提供的投射模组的衍射光学元件的示意图二；

图5为本申请实施例二提供的投射模组的衍射光学元件的示意图一；

图6为本申请实施例二提供的投射模组的衍射光学元件的示意图二；

图7为本申请实施例三提供的投射模组的衍射光学元件的示意图一；

图8为本申请实施例三提供的投射模组的衍射光学元件的示意图二；

图9为本申请实施例四提供的衍射光学元件的本体部的示意图。

其中，图中各附图标记：

10-光源；20-准直镜；30-衍射光学元件；31-第一微结构；311-第一聚合物基体；3111-第一凹槽；3112-第一凸部；312-第一液晶微滴；32-第一基板；33-第二基板；34-第二微结构；341-第二凹槽；342-第二凸部；35-第三基板；351-第二聚合物基体；352-第二液晶微滴；36-第四基板；361-第三聚合物基体；362-第三液晶微滴；37-本体部；371-第三微结构；3711-第三凹槽；3712-第三凸部；372-第五基板；373-第六基板；40-导电膜；41-第一导电膜；42-第二导电膜；X-第一方向。

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包括光源10、准直镜20以及衍射光学元件30，光源10、准直镜20以及衍射光学元件30沿第一方向X依次间隔分布；其中，第一方向X为光源10的出光方向，也即是准直镜20的出光方向和衍射光学元件30的出光方向，可以理解的，准直镜20设于光源10的出光侧，衍射光学元件30设于准直镜20的出光侧。需要说明的是，光源10用于投射结构光；其中，光源10可以设置为垂直腔面发射激光器(VCSEL)，也可以设置为水平腔面发射激光器(HCSEL)。准直镜20用于准直光源10投射的结构光，以将光源10投射的结构光准直为平行光。工作时，光源10投射的结构光先经过准直镜20，在准直镜20的准直作用下形成平行光，然后投射至衍射光学元件30，最后从衍射光学元件30投射至外部的目标物体。

该衍射光学元件30能够在不同电压的作用下切换为衍射状态和/或扩散状态；可以理解的，在不同电压的作用下，衍射光学元件30的状态切换具有三种情况：第一种情况，衍射光学元件30切换为衍射状态，以对平行光进行衍射作用；第二种情况，衍射光学元件30切换为扩散状态，以对平行光进行散射作用；第三种情况，衍射光学元件30的一部分切换为衍射状态，另一部分切换为扩散状态，则衍射光学元件30同时切换为衍射状态和扩散状态，以分区域地对一部分平行光进行衍射作用，且对另一部分平行光进行扩散作用。

需要说明的是，衍射光学元件30上设有导电膜40，导电膜40包括第一导电膜41和第二导电膜42，第一导电膜41和第二导电膜42沿第一方向X依次分布于衍射光学元件30上；第一导电膜41和第二导电膜42上均设有电极，外部的电压设备通过电极来控制第一导电膜41和第二导电膜42的电压，使得衍射光学元件30处于不同的电压下，从而在不同电压的作用下切换状态，具体切换为衍射状态和/或扩散状态。其中，导电膜40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40的材质。

可选的，本实施例中，当导电膜40通电且使得第一导电膜41和第二导电膜42的电压处于预设值时，衍射光学元件30切换为衍射状态；当导电膜40不通电时，衍射光学元件30切换为扩散状态。

还需要说明的是，如图1所示，图1示出了投射模组在工作模式一时的示意图，此时衍射光学元件30处于衍射状态。光源10投射出结构光，并投射至准直镜20；准直镜20准直光源10投射出的结构光，并将该结构光准直成平行光，然后再将该平行光投射至处于衍射状态下的衍射光学元件30；衍射光学元件30衍射该从准直镜20投射出的平行光，具体为对该平行光进行衍射扩束和复制作用，最后将扩束和复制作用后的结构光投射至外部的目标物体上。如此，投射模组将经过准直、衍射作用后的结构光投射至目标物体上，有助于外部的成像模组基于该结构光识别目标物体，以对目标物体进行成像工作，从而得到带结构特征的红外图，以有助于后续深度图的获取。

还需要说明的是，如图2所示，图2示出了投射模组在工作模式二时的示意图，此时衍射光学元件30处于扩散状态。光源10投射的结构光先投射至准直镜20，以在准直镜20的准直作用下准直形成平行光，然后再以平行光投射至处于扩散状态下的衍射光学元件30，该衍射光学元件30对该平行光进行扩散作用，使得该平行光散射形成泛红外光，最后投射至外部的目标物体上。如此，投射模组此时投射泛红外光至目标物体上，有助于外部的成像模组基于该泛红外光识别目标物体，以对目标物体进行成像工作，从而得到均匀红外图；可以理解的，此时的投射模组可以认为是红外补光灯，起到了红外补光的作用，以使得成像模组获取均匀红外图。

本申请实施例中，衍射光学元件30能够在不同电压的作用下切换为衍射状态和/或扩散状态。当衍射光学元件30切换为衍射状态时，准直镜20将从光源10投射出的结构光准直为平行光，该平行光在处于衍射状态的衍射光学元件30中发生衍射反应，并投射至外部，使得投射模组投射出结构光；当衍射光学元件30切换为扩散状态时，准直镜20将从光源10投射出的结构光准直为平行光，该平行光在处于扩散状态的衍射光学元件30中发生扩散反应，并散射形成泛红外光，使得投射模组投射出泛红外光，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仅设置了一个光源10，即实现了结构光和泛红外光的投射工作，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。

在一个实施例中，请一并参阅图1至图4，衍射光学元件30包括第一微结构31，第一微结构31设于准直镜20的出光侧，第一微结构31背离准直镜20的一侧设有多个间隔分布的第一凹槽3111；第一微结构31的材质设置为聚合物分散液晶，也即是第一微结构31采用聚合物分散液晶的材质制成。

在不同电压的作用下，第一微结构31能够切换为透明状态，以使得第一微结构31处于衍射状态；和/或，第一微结构31切换为扩散状态。可以理解的，第一微结构31切换为透明状态，或者，第一微结构31切换为扩散状态，或者，第一微结构31的一部分切换为透明状态，另一部分切换为扩散状态。

需要说明的是，第一导电膜41和第二导电膜42分别设置在第一微结构31沿第一方向X上的相对两侧，第一导电膜41和第二导电膜42均通过电极外接外部的电压设备；外部的电压设备通过电极控制第一导电膜41和第二导电膜42之间的电压，从而使得第一微结构31能够处于不同电压下，则第一微结构31能够在不同电压的作用下切换为透明状态和/或扩散状态。其中，当第一导电膜41和第二导电膜42通电且使得电压处于预设值时，对应于第一导电膜41和第二导电膜42的第一微结构31的状态切换为透明状态，基于第一微结构31背离准直镜20的一侧设有多个间隔分布的第一凹槽3111，则第一微结构31具有衍射作用，也即是此时第一微结构31处于衍射状态；当第一导电膜41和第二导电膜42不通电时，对应于第一导电膜41和第二导电膜42的第一微结构31切换为扩散状态。

在具体的实施例中，第一微结构31包括第一聚合物基体311和多个第一液晶微滴312，多个第一液晶微滴312分散设置在第一聚合物基体311上。当第一导电膜41和第二导电膜42不通电时，第一液晶微滴312的光轴处于自由取向，则第一液晶微滴312的折射率与第一聚合物基体311的折射率不同，此时与第一导电膜41和第二导电膜42对应的第一微结构31处于扩散状态；从准直镜20投射出的平行光经过该处于扩散状态的第一微结构31时，该平行光在第一微结构31上散射形成泛红外光，以投射至外部的目标物体上。当第一导电膜41和第二导电膜42通电时，第一液晶微滴312在电压的作用下改变其光轴取向，并在第一导电膜41和第二导电膜42的电压处于预设值时，第一液晶微滴312的折射率发生改变，并改变至其折射率与第一聚合物基体311的折射率相同，则与第一导电膜41和第二导电膜42对应的第一微结构31处于透明状态；基于第一凹槽3111的设计，第一微结构31此时处于衍射状态，则从准直镜20投射出的平行光经过该处于衍射状态的第一微结构31时，该平行光在第一微结构31上扩束、复制，最后投射至外部的目标物体上。

通过采用上述技术方案，第一微结构31采用聚合物分散液晶的材质制成，使得第一微结构31通过其自身的结构就能够分别切换为衍射状态和/或扩散状态，可以理解的，第一微结构31上集成了衍射功能和扩散功能，从而使得投射模组选择性地投射出结构光和/或泛红外光，无需额外设置用来将结构光散射为泛红外光的光学元件，这样，减少了投射模组的光学元件的使用，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，有助于进一步实现成像装置的小型化设计。

还需要说明的是，第一微结构31背离准直镜20的一侧设有多个第一凹槽3111，也即是，第一微结构31的出光侧设有多个第一凹槽3111，多个第一凹槽3111间隔分布在第一微结构31的出光侧；相应的，第一微结构31的出光侧设有多个间隔分布的第一凸部3112，第一凸部3112和第一凹槽3111相邻设置，使得第一微结构31的出光侧呈凹凸不平的设计。这样，在第一微结构31处于透明状态时，第一微结构31的出光侧的第一凸部3112和第一凹槽3111的分布，使得从第一微结构31的出光侧出射的不同入射光的光路程不同，通过改变入射光的光程差实现对入射光的相位进行调制，从而得到复制、扩束后的结构光。其中，第一凹槽3111和第一凸部3112的分布方式需根据所需的第一微结构31的衍射性能来设计，可以呈规律性的分布，也可以呈非规律性的分布，这里不唯一限定。

在具体的实施例中，第一导电膜41和第二导电膜42沿第一方向X依次分布，则第一导电膜41设置在第一微结构31沿第一方向X靠近准直镜20的一侧，第二导电膜42设置在第一微结构31沿第一方向X背离准直镜20的一侧，也即是，第二导电膜42设置在第一微结构31的第一凹槽3111和/或第一凸部3112上。可选地，第一导电膜41和第二导电膜42分别电镀在第一微结构31沿第一方向X上的相对两侧。

在一个实施例中，请一并参阅图3及图4，衍射光学元件30还包括第一基板32和第二基板33，第一基板32和第二基板33均为处于透明状态的结构。准直镜20、第一基板32以及第二基板33沿第一方向X依次分布，第一微结构31夹设于第一基板32和第二基板33之间，且第一基板32设于准直镜20的出光侧；可以理解的，第一微结构31的第一凸部3112和第一凹槽3111均设于第一微结构31靠近第二基板33的一侧。需要说明的是，从准直镜20投射出的平行光依次经过第一基板32、第一微结构31以及第二基板33，再投射至外部的目标物体上；还需要说明的是，第一基板32和第二基板33的设置，有助于实现第一微结构31的封装和保护作用，保证第一微结构31的使用性能。

为便于光线从第一基板32和第二基板33上透过，第一基板32和第二基板33均采用高透过率的材质制成，且可选的，第一基板32和第二基板33为碱土硼铝硅酸盐玻璃材质。

需要说明的是，第一导电膜41和第二导电膜42分别设于第一微结构31沿第一方向X上的相对两侧，则第一导电膜41设于第一微结构31和第一基板32之间，且第二导电膜42设于第一微结构31和第二基板33之间，这样，第一微结构31、第一导电膜41以及第二导电膜42夹设在第一基板32和第二基板33之间；其中，第一凸部3112和第二基板33之间设有第二导电膜42，和/或，第一凹槽3111和第二基板33之间设有第二导电膜42。

在一个实施例中，请一并参阅图1至图4，衍射光学元件30包括一个衍射区域，该衍射区域能够在不同电压的作用下切换为衍射状态或扩散状态；或者，衍射光学元件30分成多个衍射区域，多个衍射区域的分布平面垂直于第一方向X，且各衍射区域均能够在不同电压的作用下切换为衍射状态或扩散状态。

需要说明的是，衍射光学元件30包括一个衍射区域，可以理解的，整个衍射光学元件30为一个衍射区域，整个衍射光学元件30在不同电压的作用下切换为衍射状态或扩散状态；可选地，衍射光学元件30的第一微结构31用于切换状态，则第一微结构31包括一个衍射区域，则整个第一微结构31为一个衍射区域。如图3所示，图3中示意出第一微结构31只有一个衍射区域的示意图；第一导电膜41和第二导电膜42分别设于第一微结构31沿第一方向X上的相对两侧且对应设置，第一导电膜41和第二导电膜42均设置为一个，则设置在第一微结构31的第一凹槽3111和设置在第一凸部3112上的第二导电膜42连续设置，以连接形成一个第二导电膜42；这样，外部的电压设备通过调节第一导电膜41和第二导电膜42之间的电压，能够实现整个第一微结构31处于不同的电压状态下，则第一微结构31能够在不同的电压下切换为衍射状态或扩散状态，从而使得成像装置获取带结构特征的红外图或均匀红外图。

还需要说明的是，衍射光学元件30分成多个衍射区域，可以理解的，衍射光学元件30由多个衍射区域组成，多个衍射区域的分布方向垂直于第一方向X，则每个衍射区域都能够在不同电压的作用下切换为衍射状态或扩散状态；可选地，第一微结构31用于切换状态，则第一微结构31分成了多个衍射区域，也即是第一微结构31由多个衍射区域组成，多个衍射区域的分布方向垂直于第一方向X，且第一微结构31的每个衍射区域都能够在不同电压的作用下切换为衍射状态或扩散状态。如图4所示，图4中示意出第一微结构31分成了多个衍射区域的示意图；第一导电膜41和第二导电膜42分别设于第一微结构31沿第一方向X上的相对两侧，第一导电膜41和第二导电膜42均设置为多个，多个第一导电膜41和多个第二导电膜42沿第一方向X上一一对应设置，则第一微结构31的一侧设有多个不连续设置的第一导电膜41，且第一微结构31的另一侧设有多个不连续设置的第二导电膜42；并且，各衍射区域沿第一方向X上的相对两侧均设有第一导电膜41和第二导电膜42，一个第一导电膜41和一个第二导电膜42对应设置，以在外部的电压设备的控制下调节对应的一个衍射区域的电压，这样，每个衍射区域都能够在不同电压下切换为衍射状态或扩散状态。其中，各衍射区域沿第一方向X上的相对两侧均设有第一导电膜41和第二导电膜42，且各第一导电膜41和各第二导电膜42均能够被外部的电压设备控制，则外部的电压设备能够通过第一导电膜41和第二导电膜42单独控制每个衍射区域的电压，从而实现单独对每个衍射区域的状态切换的调节。

可以理解的，根据实际的成像需求，如果仅需要获取带结构特征的红外图，那么电压设备调节多个第一导电膜41和第二导电膜42之间的电压，以控制第一微结构31的所有衍射区域的电压，使得所有的衍射区域切换为衍射状态，则经过所有衍射区域后的平行光在经过衍射复制、扩束反应之后，仍然以结构光的形式投射至外部的目标物体，这样，成像模组在成像时能够基于该结构光获取目标物体的带结构特征的红外图；相应的，如果仅需要得到均匀红外图，那么电压设备也能够调节多个第一导电膜41和第二导电膜42之间的电压，以控制所有的衍射区域的电压，使得所有的衍射区域切换为扩散状态，则经过所有衍射区域后的平行光在经过散射作用后，以泛红外光的形式投射至外部的目标物体，这样，成像模组在成像时能够基于该泛红外光获取目标物体的均匀红外图。

还可以理解的，第一微结构31的多个衍射区域的电压都能够通过第一导电膜41和第二导电膜42被外部的电压设备单独控制，使得每个衍射区域都能够在不同电压的作用下切换为衍射状态或扩散状态，则外部的电压设备能够控制部分第一导电膜41和第二导电膜42之间的电压，使得第一微结构31的一部分衍射区域切换为衍射状态，且第一微结构31的另一部分衍射区域切换为扩散状态，如此，第一微结构31的部分衍射区域处于衍射状态，另一部分衍射区域处于扩散状态；从准直镜20投射出的平行光经过衍射光学元件30投射至外部的目标物体时，一部分平行光经过处于衍射状态的扩散区域，并以结构光的形式从该衍射区域投射至目标物体，另一部分平行光经过处于扩散状态的衍射区域并发生散射作用，从而以泛红外光的形式投射至外部的目标物体。因此，衍射光学元件30和一个光源10配合，使得投射模组能够同时投射出相互独立的结构光和泛红外光，则外部的成像模组进行成像工作时，其获取的该目标物体的红外图中既具有带结构特征的红外图的部分，也具有均匀红外图的部分，这样，成像模组基于目标物体同时在结构光和泛红外光的光照下的状态，一次性获取两种种类的红外图，增加了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。

实施例二

请一并参阅图1、图2、图5以及图6，本实施例的投射模组与实施例一的结构大体相同，区别在于衍射光学元件30的具体结构；该衍射光学元件30包括第三基板35、第四基板36以及第二微结构34，准直镜20、第三基板35和第四基板36沿第一方向X依次分布，第三基板35设于准直镜20的出光侧，且第二微结构34夹设于第三基板35和第四基板36之间。其中，第三基板35和第四基板36的设置，实现了对第二微结构34的保护；工作时，从准直镜20投射出的平行光依次经过第三基板35、第二微结构34以及第四基板36后，再投射至外部的目标物体。

需要说明的是，第二微结构34的结构与实施例一中的第一微结构31相同，但第二微结构34的材质与第一微结构31的材质不同，第二微结构34并不是采用聚合物分散液晶的材质制成的结构，而是处于透明状态的结构，且可选地，第二微结构34采用高透过率的石英或玻璃材质制成。第二微结构34背离第三基板35的一侧设有多个第二凹槽341，也即是，第二微结构34的出光侧设有多个第二凹槽341，且多个第二凹槽341间隔分布设置；相应的，第二微结构34的出光侧设有多个间隔分布的第二凸部342，第二凸部342和第二凹槽341相邻设置，第二微结构34的出光侧呈凹凸不平的设计。这样，第二微结构34的出光侧的第二凹槽341和第二凸部342的分布，使得不同入射光从第二微结构34的出光侧出射的光路程不同，通过改变入射光的光程差实现对入射光的相位进行调制，从而得到复制、扩束后的出射光，如此，第二微结构34实现了衍射作用。其中，第二凹槽341和第二凸部342的分布方式需根据所需的第二微结构34的衍射性能来设计，可以呈规律性的分布，也可以呈非规律性的分布，这里不唯一限定。其中，第二凹槽341和第二凸部342均设置在第二微结构34背离第三基板35的一侧。

还需要说明的是，第三基板35的结构与实施例一中的第一基板32相同，但第三基板35的材质与第一基板32的材质不同，第三基板35采用聚合物分散液晶的材质制成。在不同电压的作用下，第三基板35能够切换为透明状态，从而使得衍射光学元件30呈衍射状态；和/或，第三基板35能够切换为扩散状态，从而使得衍射光学元件30呈扩散状态。可以理解的，第三基板35切换为透明状态，使得衍射光学元件30呈衍射状态；或者，第三基板35切换为扩散状态，使得衍射光学元件30呈扩散状态；或者，第三基板35的一部分切换为透明状态，另一部分切换为扩散状态，使得衍射光学元件30的一部分切换为衍射状态，另一部分切换为扩散状态。

其中，第四基板36的结构与实施例一中的第二基板33相同，都为处于透明状态的结构，且第四基板36的材质与第二基板33的材质相同。

还需要说明的是，第一导电膜41和第二导电膜42分别设于第三基板35沿第一方向X上的相对两侧，且可选地，第一导电膜41和第二导电膜42采用电镀的方式电镀于第三基板35沿第一方向X上的相对两侧。这样，第一导电膜41设于第三基板35沿第一方向X靠近准直镜20的一侧，第二导电膜42设于第三基板35和第二微结构34之间。

还需说明的是，第三基板35包括第二聚合物基体351和多个第二液晶微滴352，多个第二液晶微滴352分散设置在第二聚合物基体351上。当第三基板35上的第一导电膜41和第二导电膜42通电且使得电压处于预设值时，第二聚合物基体351的折射率和第二液晶微滴352的折射率相同，使得对应于第一导电膜41和第二导电膜42的第三基板35为透明状态，从准直镜20投射出的平行光经过处于透明状态的第三基板35，然后经过第二微结构34的衍射扩束、复制作用，最后通过透明的第四基板36，以以结构光的形式投射至外部的目标物体；此时，对应于第一导电膜41和第二导电膜42的衍射光学元件30处于衍射状态。当第三基板35上的第一导电膜41和第二导电膜42不通电时，第二聚合物基体351的折射率与第二液晶微滴352的折射率不同，则对应于第一导电膜41和第二导电膜42的第三基板35为扩散状态，从准直镜20投射出的平行光先经过处于扩散状态的第三基板35，并在第三基板35的扩散作用下散射形成泛红外光，然后依次经过透明的第二微结构34和第四基板36，最后投射至外部的目标物体；此时，对应于第一导电膜41和第二导电膜42的衍射光学元件30处于扩散状态；其中，平行光经过第三基板35散射形成泛红外光后，第二微结构34此时不再衍射从第三基板35出射的光线，也即是不对该泛红外光进行衍射作用。

通过采用上述技术方案，使得第三基板35采用聚合物分散液晶的材质制成，则第三基板35通过其自身的结构就能够分别切换为透明状态或扩散状态，以相应的使得衍射光学元件30切换为衍射状态或扩散状态，从而使得投射模组选择性地投射出结构光或泛红外光，无需额外设置用来将结构光散射为泛红外光的光学元件，这样，减少了投射模组的光学元件的使用，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，有助于进一步实现成像装置的小型化设计。

在一个实施例中，第三基板35包括一个衍射区域或者包括多个衍射区域。

可选的，如图5所示，第三基板35包括一个上述的衍射区域，则第三基板35沿第一方向X上的两侧设有第一导电膜41和第二导电膜42，且第一导电膜41和第二导电膜42均设置为一个，外部的电压设备通过调节第一导电膜41和第二导电膜42之间的电压，能够实现整个第三基板35处于不同的电压状态下，则第三基板35能够在不同的电压下切换为衍射状态或扩散状态，从而使得成像装置获取带结构特征的红外图或均匀红外图。

可选地，如图6所示，第三基板35分成了多个上述的衍射区域，第一导电膜41和第二导电膜42分别设置在第三基板35沿第一方向X上的相对两侧，第一导电膜41和第二导电膜42均设置为多个，多个第一导电膜41和多个第二导电膜42一一对应设置，且每个衍射区域沿第一方向X上的相对两侧均具有第一导电膜41和第二导电膜42；这样，外部的电压设备通过单独控制每个衍射区域相对两侧的第一导电膜41和第二导电膜42之间的电压，能够使得该衍射区域切换为衍射状态或扩散状态。这样，外部的电压设备能够通过单独控制多个衍射区域上的第一导电膜41和第二导电膜42之间的电压，使得整个第三基板35上的所有衍射区域都切换为透明状态，这样，从准直镜20投射出的平行光在依次经过第三基板35、第二微结构34以及第四基板36后发生衍射复制、扩束反应，以投射至外部的目标物体，则成像模组能够基于该结构光获取带结构特征的红外图；或者，第三基板35上的所有衍射区域都切换为扩散状态，从准直镜20投射出的平行光在依次经过第三基板35、第二微结构34以及第四基板36后发生散射反应，以与均匀红外光的形式投射至外部的目标物体，则成像模组能够基于该均匀红外光获取均匀红外图；或者，第三基板35上的部分衍射区域切换为透明状态，另一部分衍射区域切换为扩散状态，使得衍射光学元件30的部分切换为衍射状态，另一部分切换为扩散状态。

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。

实施例三

请一并参阅图7及图8，本实施例与实施例二基本相同，区别仅在于：第三基板35的材质与实施例二中的第三基板35的材质不同，本实施例中的第三基板35为处于透明状态的结构，且可选地，第三基板35采用高透过率的石英或玻璃材质制成；第四基板36的材质与第二基板33的材质不同，第四基板36的材质为聚合物分散液晶。

可以理解的，第一导电膜41和第二导电膜42分别设置在第四基板36沿第一方向X上的相对两侧，外部的电压设备通过控制第一导电膜41和第二导电膜42的电压，使得第四基板36在不同电压的作用下切换为透明状态和/或扩散状态。其中，第一导电膜41设于第四基板36和第二微结构34之间，且第二导电膜42设于第四基板36背离第二微结构34的一侧，且可选地，第一导电膜41和第二导电膜42采用电镀的方式电镀在第四基板36沿第一方向X上的相对两侧。可以理解的，第四基板36切换为透镜状态，衍射光学元件30呈衍射状态；或者，第四基板36切换为扩散状态，使得衍射光学元件30呈扩散状态；或者，第四基板36的一部分切换为透明状态，另一部分切换为扩散状态，使得衍射光学元件30的一部分切换为衍射状态，另一部分切换为扩散状态。

需要说明的是，第四基板36包括第三聚合物基体361和多个第三液晶微滴362，多个第三液晶微滴362分散设置在第三聚合物基体361上。当第一导电膜41和第二导电膜42通电且使得电压处于预设值时，第三聚合物基体361的折射率和第三液晶微滴362的折射率相同，使得对应于第一导电膜41和第二导电膜42的第四基板36处于透明状态，从准直镜20投射出的平行光经过处于透明状态的第三基板35，然后经过第二微结构34的衍射扩束、复制作用，最后通过透明的第四基板36，以结构光的形式投射至外部的目标物体；此时，衍射光学元件30处于衍射状态。当第一导电膜41和第二导电膜42不通电时，第三聚合物基体361的折射率与第三液晶微滴362的折射率不同，则对应于第一导电膜41和第二导电膜42的第四基板36为扩散状态，从准直镜20投射出的平行光先经过透明状态的第三基板35，然后经过第二微结构34，最后经过扩散状态的第四基板36，并在第四基板36的扩散作用下散射形成泛红外光，最后投射至外部的目标物体；此时，衍射光学元件30处于扩散状态。

通过采用上述技术方案，使得第四基板36采用聚合物分散液晶的材质制成，则第四基板36通过其自身的结构就能够分别切换为透明状态或扩散状态，以相应的使得衍射光学元件30切换为衍射状态或扩散状态，无需额外设置用来将结构光散射为泛红外光的光学元件，这样，减少了投射模组的光学元件的使用，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，有助于进一步实现成像装置的小型化设计。

还需要说明的是，本实施例中，第四基板36包括一个衍射区域或者包括多个衍射区域。

可选地，如图7所示，第四基板36包括一个上述的衍射区域，则第四基板36沿第一方向X上的相对两侧的第一导电膜41和第二导电膜42均设置为一个，外部的电压设备通过调节第一导电膜41和第二导电膜42之间的电压，使得第四基板36在不同电压的作用下切换为透明状态或扩散状态，从而使得成像装置获取带结构特征的红外图或均匀红外图。

可选地，如图8所示，第四基板36包括多个上述的衍射区域，第四基板36沿第一方向X上的相对两侧的第一导电膜41和第二导电膜42均设置为多个，多个第一导电膜41和多个第二导电膜42一一对应设置，且每个衍射区域沿第一方向X上的相对两侧均设有第一导电膜41和第二导电膜42，这样，外部的电压设备通过单独控制每个衍射区域相对两侧的第一导电膜41和第二导电膜42之间的电压，能够使得该衍射区域切换为衍射状态或扩散状态。可以理解的，当需要获取带结构特征的红外图时，外部的电压设备控制第四基板36上的所有衍射区域的电压，使得第四基板36的所有衍射区域都为透明状态；当需要获取均匀红外图时，外部的电压设备控制第四基板36上的所有衍射区域的电压，使得第四基板36的所有衍射区域都为扩散状态；外部的电压设备还可以控制部分的衍射区域切换为透明状态，另一部分衍射区域切换为扩散状态，以获取既具有带结构特征的红外图，又具有均匀红外图的红外图，增大了红外图的种类。

本实施例的其余部分与实施例二相同，在本实施例中未解释的特征，均采用实施例二的解释，这里不再进行赘述。

实施例四

请一并参阅图1、图2以及图9，本实施例分别与实施例一、实施例二以及实施例三的区别在于衍射光学元件30的具体结构。

本实施例中的衍射光学元件30包括本体部37和扩散部(图未示)。该本体部37设于准直镜20的出光侧，且本体部37为衍射光学元件30用以进行对光线进行衍射作用的结构；本体部37为处于透明状态的结构。该扩散部为聚合物分散液晶，扩散部设于本体部37上；在不同电压的作用下，扩散部能够切换为透明状态和/或扩散状态。

需要说明的是，本体部37用以进行衍射作用。扩散部用以在不同电压的作用下切换为透明状态和/或扩散状态；可以理解的，导电膜40的第一导电膜41和第二导电膜42分别设置在扩散部沿第一方向X上的相对两侧，外部的加压设备通过控制第一导电膜41和第二导电膜42的电压，使得扩散部在不同电压的作用下切换为透明状态和/或扩散状态。其中，扩散部切换为透明状态，使得衍射光学元件30呈衍射状态；或者，扩散部切换为扩散状态，使得衍射光学元件30呈扩散状态；或者，扩散部的一部分切换为透明状态，另一部分切换为扩散状态，使得衍射光学元件30的一部分切换为衍射状态，另一部分切换为扩散状态。当第一导电膜41和第二导电膜42通电且使得电压处于预设值时，对应于第一导电膜41和第二导电膜42的扩散部切换为透明状态，则从准直镜20投射出的平行光在经过处于透明状态的扩散部和本体部37后，进行衍射扩束、复制，然后以结构光的形式投射至外部的目标物体；此时，衍射光学元件30处于衍射状态。当第一导电膜41和第二导电膜42不通电时，对应于第一导电膜41和第二导电膜42的扩散部切换为扩散状态，则从准直镜20投射出的平行光在经过处于扩散状态的扩散部时散射形成泛红外光，最后投射至外部的目标物体；此时，衍射光学元件30处于扩散状态。

其中，扩散部为聚合物分散液晶，则扩散部包括聚合物基体和多个分散设置在聚合物基体上的液晶微滴；在不同电压的作用下，通过调节扩散部液晶微滴的折射率，使得扩散部切换为透明状态和/或扩散状态。

通过采用上述技术方案，使得衍射光学元件30能够切换为扩散状态或衍射状态，则投射模组只设置了一个光源10，即可实现结构光和泛红外光的投射工作，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。

在一个实施例中，请参阅图9，该本体部37包括第三微结构371，第三微结构371设于准直镜20的出光侧。

第三微结构371背离准直镜20的一侧设有多个第三凹槽3711，也即是，第三微结构371的出光侧设有多个第三凹槽3711，多个第三凹槽3711间隔分布；相应的，第三微结构371的出光侧设有多个间隔分布的第三凸部3712，第三凸部3712和第三凹槽3711相邻设置，使得第三微结构371的出光侧呈凹凸不平的设计；这样，通过改变入射光的光程差实现对入射光的相位进行调制，实现对入射光的衍射扩束、复制作用，则第三微结构371用以进行衍射作用。其中，第三微结构371的结构分别与上述实施例中的第一微结构31和第二微结构34相同，区别在于：第三微结构371为处于透明状态的结构，用于起到衍射作用。

扩散部设于第三微结构371的内部；或者，扩散部设于第三微结构371沿第一方向X上的一侧。由于扩散部能够切换为透明状态或扩散状态，这样，从准直镜20出射的平行光能够经过透明状态的扩散部或经过扩散状态的扩散部。

通过采用上述技术方案，将扩散部集成于第三微结构371的内部或设于第三微结构371的一侧，且扩散部能够在不同电压的作用下切换为透明状态和/或扩散状态，使得衍射光学元件30能够在扩散部切换状态时切换为衍射状态和/或扩散状态；并且，扩散部集成于第三微结构371的内部，提高了第三微结构371和扩散部的集成度，有助于进一步减小投射模组的体积；扩散部设于第三微结构371的一侧，有助于简化第三微结构371和扩散部的结合工艺。

在一个实施例中，请参阅图9，本体部37还包括第五基板372和第六基板373，准直镜20、第五基板372和第六基板373沿第一方向X依次分布，第五基板372设于准直镜20的出光侧，且第三微结构371夹设于第五基板372和第六基板373之间；工作时，从准直镜20投射出的平行光依次经过第五基板372、第三微结构371以及第六基板373，然后投射至外部的目标物体。其中，第五基板372与上述实施例中的第一基板32、第三基板35的结构相同，第六基板373与上述实施实力中的第二基板33、第四基板36的结构相同，区别仅在于：第五基板372和第六基板373均为处于透明状态的结构，也即是，衍射光学元件30的整个本体部37均为处于透明状态的结构，且本体部37整体的材质均不是聚合物分散液晶。

需要说明的是，第五基板372和第六基板373的设置，实现了对第三微结构371的保护。

还需要说明的是，扩散部设于第五基板372的内部，或者，扩散部设于第六基板373的内部，或者，扩散部设于第五基板372沿第一方向X上的一侧，或者，扩散部设于第六基板373沿第一方向X上的一侧。通过采用上述技术方案，使得扩散部能够设置在第五基板372的内部、第五基板372的一侧、第六基板373的内部或者第六基板373的一侧，提高了扩散部设置的灵活性，有助于实现衍射光学元件30在衍射状态和扩散状态之间的切换。

在一个实施例中，扩散部具有一个上述的衍射区域，本体部37沿第一方向X上的相对两侧的第一导电膜41和第二导电膜42均设置为一个，外部的电压设备通过调节第一导电膜41和第二导电膜42之间的电压，使得扩散部在不同电压的作用下切换为透明状态和/或扩散状态，从而使得成像装置获取带结构特征的红外图或均匀红外图。

可选的，扩散部分成多个上述的衍射区域，第一导电膜41和第二导电膜42分别设置在扩散部沿第一方向X上的相对两侧，且每个衍射区域沿第一方向X上的相对两侧均具有第一导电膜41和第二导电膜42；这样，外部的电压设备通过单独控制每个衍射区域相对两侧的第一导电膜41和第二导电膜42之间的电压，从而使得每个衍射区域都切换为衍射状态或扩散状态。

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。

实施例五

请一并参阅图1及图2，本实施例提供了一种成像装置，该成像装置包括成像模组和投射模组，投射模组用于将结构光和/或泛红外光投射至外部的目标物体，成像模组接收投射模组投射至目标物体上的结构光和/或泛红外光，以通过该投射模组投射出的结构光和/或泛红外光识别目标物体，从而对目标物体进行成像。需要说明的是，成像模组基于投射模组投射的结构光和/或泛红外光获取的目标物体的红外图，为带结构特征的红外图，或者为均匀红外图，或者既具有带结构特征的红外图的区域，且也具有均匀红外图的区域。

其中，成像模组包括红外相机和彩色相机，红外相机能够基于结构光获取带结构特征的红外图，并能够基于泛红外光获取均匀红外图，且彩色相机用于获取彩色图。因此，本实施例提供的成像装置，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。

通过采用上述技术方案，投射模组仅设置了一个光源10，即实现了结构光和泛红外光的投射工作，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。

本实施例的其余部分与实施例一、二、三或四相同，在本实施例中未解释的特征，均采用实施例一、二、三或四的解释，这里不再进行赘述。

实施例六

请一并参阅图1及图2，本实施例提供了一种电子设备，包括电子设备本体和成像装置，成像装置设于电子设备本体上。

通过采用上述技术方案，投射模组仅设置了一个光源10，即实现了结构光和泛红外光的投射工作，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，从而有助于电子设备的小型化设计。

需要说明的是，通过上述实施例的构思，使得本实施例提供的电子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，本实施例提供的电子设备本体可以但不限定为手机、平板或者笔记本电脑等终端。

本实施例的其余部分与实施例一、二、三、四或五相同，在本实施例中未解释的特征，均采用实施例一、二、三、四或五的解释，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)

1.一种投射模组，其特征在于，包括：

光源，用于投射结构光；

准直镜，设于所述光源的出光侧，以将从所述光源投射的结构光准直为平行光；

衍射光学元件，设于所述准直镜的出光侧；所述衍射光学元件能够在不同电压的作用下切换为衍射状态和/或扩散状态，以衍射和/或散射从所述准直镜投射出的平行光。

2.如权利要求1所述的投射模组，其特征在于，所述衍射光学元件包括设于所述准直镜的出光侧的第一微结构，所述第一微结构背离所述准直镜的一侧设有多个间隔分布的第一凹槽；所述第一微结构的材质为聚合物分散液晶，且所述第一微结构能够在不同电压的作用下切换为透明状态和/或扩散状态。

3.如权利要求2所述的投射模组，其特征在于，所述衍射光学元件还包括透明的第一基板和透明的第二基板，所述第一基板和所述第二基板沿所述光源的出光方向依次分布，所述第一微结构夹设于所述第一基板和所述第二基板之间。

4.如权利要求1所述的投射模组，其特征在于，所述衍射光学元件包括第三基板、第四基板以及透明的第二微结构，所述第三基板和所述第四基板沿所述光源的出光方向依次分布，所述第三基板设于所述准直镜的出光侧，所述第二微结构夹设于所述第三基板和所述第四基板之间；所述第二微结构背离所述第三基板的一侧设有多个间隔分布的第二凹槽；

所述第三基板的材质为聚合物分散液晶，所述第三基板能够在不同电压的作用下切换为透明状态和/或扩散状态；或者，所述第四基板的材质为聚合物分散液晶，所述第四基板能够在不同电压的作用下切换为透明状态和/或扩散状态。

5.如权利要求1所述的投射模组，其特征在于，所述衍射光学元件包括本体部和扩散部；所述本体部设于所述准直镜的出光侧，以衍射从所述准直镜投射出的结构光；所述扩散部为聚合物分散液晶，并设于所述本体部上；所述扩散部能够在不同电压的作用下切换为透明状态和/或扩散状态。

6.如权利要求5所述的投射模组，其特征在于，所述本体部包括透明的第三微结构，所述第三微结构设于所述准直镜的出光侧，所述第三微结构背离所述准直镜的一侧设有多个间隔分布的第三凹槽，所述扩散部设于所述第三微结构的内部或者设于所述第三微结构沿所述光源的出光方向上的一侧。

7.如权利要求6所述的投射模组，其特征在于，所述本体部还包括透明的第五基板和透明的第六基板，所述第五基板和所述第六基板沿所述光源的出光方向依次分布，且所述第三微结构夹设于所述第五基板和所述第六基板之间；所述扩散部设于所述第五基板的内部、设于所述第六基板的内部、设于所述第五基板沿所述光源的出光方向上的一侧或者设于所述第六基板沿所述光源的出光方向上的一侧。

8.如权利要求1-7任一项所述的投射模组，其特征在于，所述衍射光学元件包括一个衍射区域，所述衍射区域能够在不同电压的作用下切换为衍射状态或扩散状态；

或者，所述衍射光学元件分成多个衍射区域，各所述衍射区域均能够在不同电压的作用下切换为衍射状态或扩散状态。

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，所述成像模组用于接收所述投射模组投射的光线，以对目标物体进行成像。

10.一种电子设备，包括电子设备本体，其特征在于，还包括如权利要求9所述的成像装置，所述成像装置设于所述电子设备本体上。

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