[发明专利]规则阵列光源的结构光投影模组

说明书

本发明提供一种规则阵列光源的结构光投影模组，包括：光源阵列,包括以规则形式排列的至少两个子光源；透镜，用于准直或聚焦由所述子光源发射的光束；衍射光学元件，接收由所述透镜出射的子光源的光束后向外发射子斑点图案化光束，所述至少两个子光源形成的至少两个所述子斑点图案化光束组合排列成结构光斑点图案化光束；其中，所述至少两个所述子斑点图案化光束的组合排列形式与所述光源阵列中所述至少两个子光源的排列形式对应。其光源阵列中的子光源是规则排列，衍射光学元件对单个子光源的光束形成不规则图案即子斑点图案，所有子光源形成的子斑点图案构成结构光斑点图案，通过本发明的合理的设计即保证投影模组的投影效果又降低了成本。

技术领域

本发明涉及电子及光学元器件制造领域，尤其涉及一种规则阵列光源的结构光投影模组。

背景技术

结构光深度相机可以获取目标的深度信息借此实现3D扫描、场景建模、手势交互，与目前被广泛使用的RGB相机相比，深度相机正逐步受到各行各业的重视。例如利用深度相机与电视、电脑等结合可以实现体感游戏以达到游戏健身二合一的效果，微软的KINECT、奥比中光的ASTRA是其中的代表。另外，谷歌的tango项目致力于将深度相机带入移动设备，如平板、手机，以此带来完全颠覆的使用体验，比如可以实现非常真实的AR游戏体验，可以使用其进行室内地图创建、导航等功能。

结构光深度相机中的核心部件是其投影模组，按照深度相机种类的不同，激光投影模组的结构与功能也有区别，比如专利CN201610977172A中所公开的投影模组用于向空间中投射散斑图案以实现结构光深度测量，这种散斑结构光深度相机也是目前较为成熟且广泛采用的方案。对于散斑而言，最大的特点就是其高度的不相关性，即需要产生随机散斑，在已有的结构光深度相机中普遍采用两种方案来实现散斑结构光的投射。一种是采用单光源(边发射激光器)加衍射光学元件(DOE)；另一种是采用多光源(VCSEL阵列)加DOE的组合。后一种由于光源本身具有功率高、体积小等特点将会逐步取代前一种方案。垂直腔面激光发射器(VCSEL)阵列芯片逐渐被应用在多个领域，比如泛光照明、结构光投影等。在结构光深度相机中，由VCSEL阵列芯片组成的投影模组是影响深度成像质量以及深度相机体积向微型化发展最为重要的因素。VCSEL阵列芯片上各个VCSEL子光源的排列方式至关重要，不规则排列被认为是产生结构光斑点图案的必要排列方式，然而不规则排列增加了VCSEL阵列芯片的设计以及生产难度和成本。

发明内容

本发明为了解决现有技术中为了实现结构光图案的不相关性而使阵列芯片不规则排列带来的设计以及生产难度和成本的问题，提供一种规则阵列光源的结构光投影模组。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下所述：

一种规则阵列光源的结构光投影模组，包括：光源阵列,包括以规则形式排列的至少两个子光源；透镜，用于准直或聚焦由所述子光源发射的光束；衍射光学元件，接收由所述透镜出射的子光源的光束后向外发射子斑点图案化光束，所述至少两个子光源形成的至少两个所述子斑点图案化光束组合排列成结构光斑点图案化光束；其中，所述至少两个所述子斑点图案化光束的组合排列形式与所述光源阵列中所述至少两个子光源的排列形式对应。

在本发明的一种实施例中，所述子斑点图案化光束中斑点的排列为不规则排列；所述子斑点图案是重叠或相互邻接的；所述子光源包括边发射激光器或垂直腔面激光发射器；所述光源阵列还包括衬底，所述至少两个子光源以规则形式排列在所述衬底上；沿第一方向上设置的相邻子光源在与所述第一方向垂直的第二方向上错位；相邻的所述子光源入射到所述衍射光学元件上的光束入射角之间的差值与所述衍射光学元件的衍射角度相等。

在本发明的一种实施例中，所述透镜是微透镜阵列，所述微透镜阵列中的微透镜单元与所述光源阵列中的子光源一一对应且所述微透镜单元的中心与所述子光源的中心不在一条水平线上。