面陣投影裝置及深度相機制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種面陣投影裝置及深度相機，面陣投影裝置包括：面陣光源，包括多個發光元件，用于發射激光；衍射光學元件，用于對面陣光源發射的激光進行擴束而轉換為圖案化的激光；多個發光元件的排布為第一光學圖案，單束光經過衍射光學元件擴束后形成的圖案為第二光學圖案，圖案化的激光的圖案為第一光學圖案和第二光學圖案復合形成的復合光學圖案，第一光學圖案、第二光學圖案和所述復合光學圖案中包括多個光束；其中復合光學圖案中的光束排列具有局部不相關性，且均勻性指標小于預設閾值。通過上述方式，本發明專利技術能夠實現以更小體積的光源達到更好的光學投影效果，且能夠在較小設備中的集成，提高設備的輕薄化。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及光學領域，特別是涉及一種面陣投影裝置及深度相機。
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?，F有技術中，由紅外投影儀、紅外相機以及處理器可以組成深度相機。其中，紅外投影儀一般由光源、透鏡以及衍射光學元件組成，并被用來向目標空間投射一定圖案的紅外圖像，且現有技術中的光源一般是單個激光光源，其體積較大，不易于集成到更小的投影儀中。
技術實現思路
本專利技術提供一種面陣投影裝置及深度相機，通過合理設置面陣光源的排列及衍射光學元件的擴束圖案，能夠實現以更小體積的光源發射相同功率且擁有更高均勻性的光學圖案。本專利技術采用的一個技術方案是：一種面陣投影裝置，包括：面陣光源，包括多個發光元件，用于發射激光；衍射光學元件，用于對所述面陣光源發射的激光進行擴束而轉換為圖案化的激光；多個發光元件的排布為第一光學圖案，單束光經過所述衍射光學元件擴束后形成的圖案為第二光學圖案，所述圖案化的激光的圖案為所述第一光學圖案和所述第二光學圖案復合形成的復合光學圖案，所述第一光學圖案、所述第二光學圖案和所述復合光學圖案中包括多個光束；其中所述復合光學圖案中的光束排列具有局部不相關性，且均勻性指標小于預設閾值。其中，所述局部不相關性是指所述復合光學圖案中任意一個指定大小的子區中的圖案與指定方向上的其他任意一個同樣大小的子區中的圖案均不相同。其中，所述均勻性指標為將所述復合光學圖案劃分為若干個大小相同的子區域之后，所有所述子區域中的光束數量的方差或者標準差。其中，所述第一光學圖案的長寬分別為所述第二光學圖案中相鄰光束的平均橫縱間距的整數倍，且倍數大于1。其中，將所述第一光學圖案平均劃分為多個大小相同的格子，所有格子中的圖案疊加而得到的第三光學圖案為偏移量小于第一閾值的不規則圖案，其中所述偏移量是指所有相鄰光束之間的橫縱間距的標準差。其中，所述第二光學圖案為偏移量小于第二閾值的不規則圖案，其中所述偏移量是指所有相鄰光束之間的橫縱間距的標準差。其中，所述復合光學圖案中光束數量大于所述第一、第二光學圖案中光束數量乘積的90％。其中，所述面陣投影裝置還包括透鏡，所述透鏡設置于所述面陣光源與所述衍射光學元件之間，用于準直和/或聚焦所述面陣光源中各個發光元件發出的光束。所述透鏡為微透鏡陣列，所述微透鏡陣列中的微透鏡與所述發光元件之間一對一對應或一對多對應。其中，所述的發光元件為垂直腔面發射激光器。為解決上述技術問題，本專利技術采用的另一個技術方案是：提供一種深度相機，包括如上述所述的面陣投影裝置，所述面陣投影裝置用于向目標空間投射圖案化的激光；圖像采集單元，用于采集由所述面陣投影裝置向目標空間中投射的所述圖案化的激光形成的光學圖案；處理器，用于對所述光學圖案進行處理以得到目標空間的深度圖像。本專利技術的有益效果是：提供一種面陣投影裝置及深度相機，通過合理設置面陣光源的排列及衍射光學元件的擴束圖案，可以實現以更小體積的光源達到更好的光學投影效果，且能夠在較小設備中的集成，提高設備的輕薄化。附圖說明圖1是本專利技術面陣投影裝置一實施方式的結構示意圖；圖2是本專利技術多個發光元件一實施方式的光學圖案示意圖；圖3是本專利技術單個發光元件經光學衍射元件后一實施方式的光學圖案示意圖；圖4是本專利技術第一光學圖案與第三光學圖案對比示意圖；圖5是本專利技術面陣光源經光學衍射元件后一實施方式的光學圖案示意圖；圖6是本專利技術深度相機一實施方式的結構示意圖。具體實施方式下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本專利技術的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦＠夹g中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。請參閱圖1，圖1是本專利技術面陣投影裝置一實施方式的結構示意圖。如圖1所示，該面陣投影裝置10包：包括面陣光源12、衍射光學元件14以及透鏡16。其中，面陣光源12進一步包括多個發光元件122，且多個發光元件122均設置于基板18上，在具體實施例中，發光元件122可以為垂直腔面發射激光器，用于發射激光?？蛇x地，在其它實施例中，發光元件122還可以為邊緣發射激光二極管、紅外激光或者其他類型的激光器，本專利技術不作具體限定。具體地，該垂直腔面發射激光器122是一種半導體，其激光垂直于頂面射出，與一般用切開的獨立芯片制成，激光由邊緣射出的邊射型激光有所不同，且相比于其他激光器而言，具有體積小、光源發散角小等特點。進一步地，衍射光學元件14(DiffractiveOpticalElements，DOE)，又稱二元光學器件，主要用于激光束整形，比如均勻化、準直、聚焦、形成特定圖案等，根據不同的應用需求，衍射光學元件14可以作為全息片或菲涅耳波帶片。在具體實施例中，該衍射光學元件14用于面陣光源12發射的激光進行擴束而轉換為圖案化的激光，也可以采用液晶光閥取代衍射光學元件14來將面陣光源12發射的激光進行擴束而轉換為圖案化的激光。進一步地，該面陣投影裝置10還包括透鏡16，透鏡16用于準直或聚焦面陣光源12各個發光元件122的光束。圖中所示的透鏡16為微透鏡陣列。其中，微透鏡陣列是由通光孔徑及浮雕深度為微米級的透鏡組成的陣列，它不僅具有傳統透鏡的聚焦、成像等基本功能，而且具有單元尺寸小、集成度高的特點，使得它能夠完成傳統光學元件無法完成的功能，并能構成許多新型的光學系統。可選地，在其它實施例中，透鏡16也可以為菲涅爾透鏡或者光學透鏡，且透鏡16與發光元件122之間可以一對一對應或一對多對應?？蛇x地，在其它實施例中，可以不包括透鏡16，由面陣光源12各個發光元件122的光束直接經過衍射光學元件14進行擴束而轉換為圖案化的激光。更近一步地，透鏡16與衍射光學元件14可以設置為同一元件，即將透鏡16的準直或聚焦功能以及衍射光學元件14的擴束功能集成在一個元件上，具體地，在該元件的一面具有準直或聚焦功能，另一面具有擴束功能。此種設計方式，有利于裝置的輕薄化設計，提高空間利用率。請參閱圖2至圖5，圖2是本專利技術多個發光元件一實施方式的光學圖案示意圖，圖3是本專利技術單個發光元件經光學衍射元件后一實施方式的光學圖案示意圖，圖4是本專利技術第一光學圖案與第三光學圖案對比示意圖；圖5是本專利技術面陣光源經光學衍射元件后一實施方式的光學圖案示意圖。具體描述如下：如圖2所示，該發光元件122的排布為第一光學圖案20，其中，第一光學圖案20中每個黑色斑點代表一個發光元件122。如圖3，單束光經過衍射光學元件14擴束后形成的圖案為第二光學圖案40，圖中每個黑色斑點代表的是一個光束，其中斑點的個數僅為示意。在具體實施例中，因衍射光學元件14的擴束功能，隨著目標空間的距離增加，第二光學圖案40所能到達的空間也越來越大。從圖中可以看出，第二光學圖案40為不規則圖案，其中斑點的排列不規則，即相互之間的距離不相等，但斑點總體上的排列仍相對均勻，斑點相互之間的橫、縱向距離相差不大。具體而言，第二光學圖案40的偏移量小于第二閾值，其中偏移量是指所有相鄰光束之間的橫縱間距的標準差，且第二閾值與相鄰光束之間的平均橫縱間距的比值在0.1～1.本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種面陣投影裝置，其特征在于，包括：面陣光源，包括多個發光元件，用于發射激光；衍射光學元件，用于對所述面陣光源發射的激光進行擴束而轉換為圖案化的激光；所述多個發光元件的排布為第一光學圖案，單束光經過所述衍射光學元件擴束后形成的圖案為第二光學圖案，所述圖案化的激光的圖案為所述第一光學圖案和所述第二光學圖案復合形成的復合光學圖案，所述第一光學圖案、所述第二光學圖案和所述復合光學圖案中包括多個光束；其中所述復合光學圖案中的光束排列具有局部不相關性，且均勻性指標小于預設閾值。

【技術特征摘要】
1.一種面陣投影裝置，其特征在于，包括：面陣光源，包括多個發光元件，用于發射激光；衍射光學元件，用于對所述面陣光源發射的激光進行擴束而轉換為圖案化的激光；所述多個發光元件的排布為第一光學圖案，單束光經過所述衍射光學元件擴束后形成的圖案為第二光學圖案，所述圖案化的激光的圖案為所述第一光學圖案和所述第二光學圖案復合形成的復合光學圖案，所述第一光學圖案、所述第二光學圖案和所述復合光學圖案中包括多個光束；其中所述復合光學圖案中的光束排列具有局部不相關性，且均勻性指標小于預設閾值。2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述局部不相關性是指所述復合光學圖案中任意一個指定大小的子區中的圖案與指定方向上的其他任意一個同樣大小的子區中的圖案均不相同。3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述均勻性指標為將所述復合光學圖案劃分為若干個大小相同的子區域之后，所有所述子區域中的光束數量的方差或者標準差。4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一光學圖案的長寬分別為所述第二光學圖案中相鄰光束的平均橫縱間距的整數倍，且倍數大于1。5.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于，將所述第一光學圖案平均劃分為多個大小相同的格子，所有格子...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃源浩，劉龍，肖振中，許星，
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