[发明专利]面阵投影装置及深度相机

说明书

技术领域

本发明涉及光学领域，特别是涉及一种面阵投影装置及深度相机。

背景技术

激光投影已被应用于多种场合。例如，使用激光投影产生具有图案的结构光并将其投射在物体上，获取在物体上投影的图案并据此获取物体的深度信息。

现有技术中，由红外投影仪、红外相机以及处理器可以组成深度相机。其中，红外投影仪一般由光源、透镜以及衍射光学元件组成，并被用来向目标空间投射一定图案的红外图像，且现有技术中的光源一般是单个激光光源，其体积较大，不易于集成到更小的投影仪中。

发明内容

本发明提供一种面阵投影装置及深度相机，通过合理设置面阵光源的排列及衍射光学元件的扩束图案，能够实现以更小体积的光源发射相同功率且拥有更高均匀性的光学图案。

本发明采用的一个技术方案是：一种面阵投影装置，包括：面阵光源，包括多个发光元件，用于发射激光；衍射光学元件，用于对所述面阵光源发射的激光进行扩束而转换为图案化的激光；多个发光元件的排布为第一光学图案，单束光经过所述衍射光学元件扩束后形成的图案为第二光学图案，所述图案化的激光的图案为所述第一光学图案和所述第二光学图案复合形成的复合光学图案，所述第一光学图案、所述第二光学图案和所述复合光学图案中包括多个光束；其中所述复合光学图案中的光束排列具有局部不相关性，且均匀性指标小于预设阈值。

其中，所述局部不相关性是指所述复合光学图案中任意一个指定大小的子区中的图案与指定方向上的其他任意一个同样大小的子区中的图案均不相同。

其中，所述均匀性指标为将所述复合光学图案划分为若干个大小相同的子区域之后，所有所述子区域中的光束数量的方差或者标准差。

其中，所述第一光学图案的长宽分别为所述第二光学图案中相邻光束的平均横纵间距的整数倍，且倍数大于1。

其中，将所述第一光学图案平均划分为多个大小相同的格子，所有格子中的图案叠加而得到的第三光学图案为偏移量小于第一阈值的不规则图案，其中所述偏移量是指所有相邻光束之间的横纵间距的标准差。

其中，所述第二光学图案为偏移量小于第二阈值的不规则图案，其中所述偏移量是指所有相邻光束之间的横纵间距的标准差。

其中，所述复合光学图案中光束数量大于所述第一、第二光学图案中光束数量乘积的90％。

其中，所述面阵投影装置还包括透镜，所述透镜设置于所述面阵光源与所述衍射光学元件之间，用于准直和/或聚焦所述面阵光源中各个发光元件发出的光束。所述透镜为微透镜阵列，所述微透镜阵列中的微透镜与所述发光元件之间一对一对应或一对多对应。

其中，所述的发光元件为垂直腔面发射激光器。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种深度相机，包括如上述所述的面阵投影装置，所述面阵投影装置用于向目标空间投射图案化的激光；图像采集单元，用于采集由所述面阵投影装置向目标空间中投射的所述图案化的激光形成的光学图案；处理器，用于对所述光学图案进行处理以得到目标空间的深度图像。

本发明的有益效果是：提供一种面阵投影装置及深度相机，通过合理设置面阵光源的排列及衍射光学元件的扩束图案，可以实现以更小体积的光源达到更好的光学投影效果，且能够在较小设备中的集成，提高设备的轻薄化。

附图说明

图1是本发明面阵投影装置一实施方式的结构示意图；

图2是本发明多个发光元件一实施方式的光学图案示意图；

图3是本发明单个发光元件经光学衍射元件后一实施方式的光学图案示意图；

图4是本发明第一光学图案与第三光学图案对比示意图；

图5是本发明面阵光源经光学衍射元件后一实施方式的光学图案示意图；

图6是本发明深度相机一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1是本发明面阵投影装置一实施方式的结构示意图。如图1所示，该面阵投影装置10包：包括面阵光源12、衍射光学元件14以及透镜16。