一種激光模組、激光模組制備方法及深度測量裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種激光模組，包括：光源，用于發射激光；準直光學元件，用于準直來自光源的激光；衍射光學元件，用于接收經準直光學元件準直的激光并將其轉換為圖案化的激光；其中光源包括至少兩個發光元件，且準直光學元件包括至少兩個透鏡。本發明專利技術還公開了一種深度測量裝置和激光模組制備方法。通過上述方式，本發明專利技術能夠擴大激光模組出射的結構光的傳播范圍并提高對比度，同時改善散熱問題。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及光學領域，特別是涉及一種激光模組、激光模組制備方法及深度測量裝置。
技術介紹
激光投影已被應用于多種場合。例如，使用激光投影產生具有圖案的結構光并將其投射在物體上，獲取在物體上投影的圖案并據此獲取物體的深度信息，可實現該物體的3D重建。現有技術中一般使用透鏡將激光二極管產生的激光進行準直，然后采用衍射光學元件(Diffractive Optical Elements，DOE)將準直后的激光轉換為具有圖案的結構光。激光二極管產生的激光可看作高斯光束，其強度在垂直于傳播方向的橫截面內為高斯分布，呈現中間高四周低的狀態。激光二極管產生的激光經透鏡準直后仍為高斯光束，但其參數發生了變化。DOE將準直后的激光轉換為具有圖案的結構光，結構光中包括多個小光束，但由于DOE制備工藝的限制，結構光中小光束的數量和小光束的最大功率是有限的。如果使用結構光對人體進行深度測量，則結構光不能對人體造成損傷，需要滿足第一級安全激光的要求，相應的激光二極管的功率也受到限制，使得結構光的傳播范圍有限，進而使得深度測量的范圍有限。
技術實現思路
本專利技術主要解決的技術問題是提供一種激光模組、激光模組制備方法及深度測量裝置，能夠解決現有技術中結構光的傳播范圍有限的問題。為了解決上述技術問題，本專利技術采用的一個技術方案是：提供一種
激光模組，包括：光源，用于發射激光；準直光學元件，用于準直來自光源的激光；衍射光學元件，用于接收經準直光學元件準直的激光并將其轉換為圖案化的激光；其中光源包括至少兩個發光元件，且準直光學元件包括至少兩個透鏡。其中，透鏡中的至少兩個分別對來自光源的激光的不同部分進行準直。其中，發光元件的數量與透鏡的數量相同，且發光元件與透鏡一一對應。其中，光源包括周期性排布的至少兩個發光元件，其中周期性排布是指相鄰發光元件之間的間距均相同；或光源包括非周期性排布的至少兩個發光元件，其中非周期性排布是指相鄰發光元件之間的間距不完全相同。其中，至少兩個發光元件發出激光的傳播方向均平行；或至少兩個發光元件發出激光的傳播方向中的至少部分不平行。其中，準直光學元件包括周期性排布的至少兩個透鏡，其中周期性排布是指相鄰透鏡之間的間距均相同；或準直光學元件包括非周期性排布的至少兩個透鏡，其中非周期性排布是指相鄰透鏡之間的間距不完全相同。其中，至少兩個透鏡的光軸均平行；或至少兩個透鏡的光軸中的至少部分不平行。其中，透鏡的參數根據與其對應的發光元件的參數和準直后的激光參數決定，其中透鏡的參數包括光軸方向、焦距、尺寸、位置、與其他透鏡的間距中的至少一種，發光元件的參數包括位置、與其他發光元件的間距、發出激光的波長、傳播方向、束腰半徑、發散角、功率中的至少一種，準直后的激光參數包括傳播方向、束腰半徑、發散角、功率中的至少一種。其中，發光元件為激光二極管。其中，準直光學元件為微透鏡陣列。為了解決上述技術問題，本專利技術采用的另一個技術方案是：提供一
種深度測量裝置，包括以上任一項描述的激光模組、攝像頭和處理電路；激光模組用于產生圖案化的激光并將其投射至目標上，攝像頭用于獲取包括在目標上投影的激光圖案的圖像；處理電路用于處理攝像頭獲取的圖像以獲取目標的深度信息。為了解決上述技術問題，本專利技術采用的另一個技術方案是：提供一種激光模組制備方法，包括：準備基板；在基板上設置光源，其中光源包括至少兩個發光元件，用于發射激光；將準直光學元件和衍射光學元件安裝在固定件上，其中準直光學元件包括至少兩個透鏡，用于準直來自光源的激光，衍射光學元件用于接收經準直光學元件準直的激光并將其轉換為圖案化的激光。其中，在基板上設置光源的步驟包括：在基板上形成至少兩個發光元件。其中，在基板上設置光源的步驟包括：將至少兩個發光元件安裝在基板上。其中，發光元件的數量與透鏡的數量相同，且發光元件與透鏡一一對應。其中，透鏡的參數根據與其對應的發光元件的參數和準直后的激光參數決定，其中透鏡的參數包括光軸方向、焦距、尺寸、位置、與其他透鏡的間距中的至少一種，發光元件的參數包括位置、與其他發光元件的間距、發出激光的波長、傳播方向、束腰半徑、發散角、功率中的至少一種，準直后的激光參數包括傳播方向、束腰半徑、發散角、功率中的至少一種。本專利技術的有益效果是：通過使用至少兩個透鏡作為準直光學元件，改善準直之后的激光的強度在垂直于傳播方向的橫截面內分布的均勻性，進而擴大激光模組出射的結構光的傳播范圍并提高對比度，使用至少兩個發光元件作為光源，可以改善散熱問題。附圖說明圖1是本專利技術激光模組第一實施例的結構示意圖；圖2是本專利技術激光模組第一實施例中光源的俯視圖；圖3是本專利技術激光模組第一實施例中準直光學元件的俯視圖；圖4是本專利技術深度測量裝置第一實施例的結構示意圖；圖5是本專利技術激光模組制備方法第一實施例的流程圖。具體實施方式結合圖1至3，本專利技術激光模組第一實施例包括：光源11、準直光學元件12和衍射光學元件13。準直光學元件12設置于光源11和衍射光學元件13之間。光源11包括四個發光元件111，發光元件111用于發射激光。圖中發光元件111的數量和排布僅為示意，實際發光元件的數量、排布和發出激光的傳播方向可根據結構光的圖案、出射角等設計需要而定。發光元件111可以為邊緣發射激光二極管，也可以為垂直腔面激光二極管，或者其他類型的激光器。優選的，發光元件111發射的激光為紅外激光。圖中所示的四個發光元件111呈2×2矩陣周期性排布，周期性排布是指相鄰發光元件之間的間距均相同。當然，發光元件111也可以呈非周期性排布，即相鄰發光元件111之間的間距不完全相同。在本專利技術激光模組的一個實施例中，所有發光元件發出激光的傳播方向均平行。在本專利技術激光模組的另一個實施例中，所有發光元件發出激光的傳播方向中的至少部分不平行。發光元件111發出的激光具有一定的發散角，準直光學元件12包括四個透鏡121，用于準直來自光源11的激光，壓縮發散角而使其能量更集中。圖中所示的準直光學元件12由四個分立的透鏡121組合而成，其中透鏡121可以為光學透鏡，當然透鏡121也可以為菲涅爾透鏡或者微透鏡陣列。準直光學元件12也可以為包括至少兩個透鏡的微透鏡陣列。圖中透鏡121的數量僅為示意，實際透鏡121的數量根據實際需要而定。圖中所示的四個透鏡121呈2×2周期性排布，即相鄰透鏡121
之間的間距均相同。當然，透鏡也可以呈非周期性排布，即相鄰透鏡之間的間距不完全相同。實際透鏡的數量、排布和光軸方向可根據結構光的圖案、出射角等設計需要而定。圖中所示的四個透鏡121設置在同一平面上。實際透鏡可以設置在不同平面上，例如在激光傳播方向上的兩個或者更多透鏡組成望遠鏡對激光進行準直。在本專利技術激光模組的一個實施例中，透鏡中的至少兩個分別對激光的不同部分進行準直。在本專利技術激光模組的一個實施例中，所有透鏡的光軸均平行。在本專利技術激光模組的另一個實施例中，所有透鏡的光軸中的至少部分不平行。在本專利技術激光模組的一個實施例中，透鏡的參數根據與其對應的發光元件的參數和準直后的激光參數決定，其中透鏡的參數包括光軸方向、焦距、尺寸、位置、與其他透鏡的間距中的至少一種，發光元件的參數包括位置、與其他發光元件的間距、發出激光的波長、傳播方向、束腰半徑、本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種激光模組，其特征在于，包括：光源，用于發射激光；準直光學元件，用于準直來自所述光源的激光；衍射光學元件，用于接收經所述準直光學元件準直的激光并將其轉換為圖案化的激光；其中所述光源包括至少兩個發光元件，且所述準直光學元件包括至少兩個透鏡。

【技術特征摘要】
1.一種激光模組，其特征在于，包括：光源，用于發射激光；準直光學元件，用于準直來自所述光源的激光；衍射光學元件，用于接收經所述準直光學元件準直的激光并將其轉換為圖案化的激光；其中所述光源包括至少兩個發光元件，且所述準直光學元件包括至少兩個透鏡。2.根據權利要求1所述的激光模組，其特征在于，所述透鏡中的至少兩個分別對來自所述光源的激光的不同部分進行準直。3.根據權利要求1所述的激光模組，其特征在于，所述發光元件的數量與所述透鏡的數量相同，且所述發光元件與所述透鏡一一對應。4.根據權利要求1所述的激光模組，其特征在于，所述光源包括周期性排布的至少兩個發光元件，其中所述周期性排布是指相鄰所述發光元件之間的間距均相同；或所述光源包括非周期性排布的至少兩個發光元件，其中所述非周期性排布是指相鄰所述發光元件之間的間距不完全相同。5.根據權利要求1所述的激光模組，其特征在于，所述至少兩個發光元件發出激光的傳播方向均平行；或所述至少兩個發光元件發出激光的傳播方向中的至少部分不平行。6.根據權利要求1所述的激光模組，其特征在于，所述準直光學元件包括周期性排布的至少兩個透鏡，其中所述周期性排布是指相鄰所述透鏡之間的間距均相同；或所述準直光學元件包括非周期性排布的至少兩個透鏡，其中所述非周期性排布是指相鄰所述透鏡之間的間距不完全相同。7.根據權利要求1所述的激光模組，其特征在于，所述至少兩個透鏡的光軸均平行；或所述至少兩個透鏡的光軸中的至少部分不平行。8.根據權利要求1-7中任一項所述的激光模組，其特征在于，所述透鏡的參數根據與其對應的發光元件的參數和準直后的激光參數決定，其中所述透鏡的參數包括光軸方向、焦距、尺寸、位置、與其他透鏡的間距中的至少一種，所述發光元件的參數包括位置、與其他發光元件的間距、發出激光的波長、傳播方向、束腰半徑、發散角、功率中的至少一種，所述準直...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃源浩，肖振中，劉龍，許宏淮，黃杰凡，
申請(專利權)人：深圳奧比中光科技有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東;44