[发明专利]结构光发生器及深度数据测量头和测量装置

权利要求书

1.一种结构光发生器，包括：

发光元件，包括两个或多个垂直腔面发射激光器(VCSEL)，所述两个或多个VCSEL的发射激光用于合成一个出射光束；

布置在所述激光的出射光路上的准直元件，用于准直所述出射光束；

布置在所述激光的经准直光路上的衍射光学元件，用于生成结构光；以及

用于固定所述发光元件、所述准直元件和所述衍射光学元件的相对位置的固定件。

2.如权利要求1所述的结构光发生器，其中，由所述两个或多个VCSEL的发射激光合成的所述出射光束以大致呈圆形且均匀辐照度的截面入射所述准直元件。

3.如权利要求1所述的结构光发生器，其中，所述发光元件包括在一个发光平面上括呈同心圆布置的多个VCSEL。

4.如权利要求3所述的结构光发光器，其中，所述多个VCSEL各自与相邻VCSEL的间距相同。

5.如权利要求4所述的结构光发生器，其中，所述多个VCSEL各自具有5-8μm的直径，其与相邻VCSEL的间距为20-25μm。

6.如权利要求1所述的结构光发生器，其中，所述衍射光学元件具有通过光学微加工技术制成的表面微结构，用于使得入射激光发生衍射并使其被调制成具有特定投射规则的离散光斑。

7.如权利要求1所述的结构光发生器，还包括：

布置在所述发光元件和所述准直元件之间的盖体玻璃，所述盖体玻璃用于保护所述发光元件。

8.如权利要求1所述的结构光发生器，其中，所述固定件是用于覆盖所述发光元件、所述准直元件和所述衍射光学元件的至少一部分的壳体，所述壳体具有用于所述结构光出射的开口。

9.如权利要求8所述的结构光发生器，其中，所述衍射光学元件嵌入在所述壳体的所述开口内。

10.如权利要求1所述的结构光发生器，还包括：

布置在所述发光元件和所述准直元件之间的光程增加装置，用于缩短所述发光元件和所述准直元件之间的距离。

11.如权利要求10所述的结构光发生器，其中，所述光程增加装置是主截面呈平行四边形的棱镜或平行布置的两块反射镜。

12.如权利要求1所述的结构光发生器，其中，所述发光元件发射红外光。

13.一种深度数据测量头，包括：

如权利要求1-12中任一项所述的结构光发生器，用于向拍摄区域投射结构光；以及

与所述结构光具有预定相对位置关系的成像单元，用于对所述拍摄区域进行拍摄以获得在所述结构光照射下的二维图像。

14.一种深度数据测量头，包括：

如权利要求1-12中任一项所述的结构光发生器，用于向拍摄区域投射结构光；以及

具有预定相对位置关系的第一和第二成像单元，用于对所述拍摄区域进行拍摄以分别获得在所述结构光照射下的第一和第二二维图像。

15.如权利要求13或14所述的深度数据测量头，还包括：

不与所述结构光发生器同时工作的均匀光投射装置，用于向所述拍摄区域投射基本均匀的均匀光，其中，

所述成像单元还用于拍摄所述均匀光下拍摄区域的二维图像。

16.一种深度数据测量装置，包括：

如权利要求13-15中任一项所述的深度数据测量头，以及

处理器，用于基于所述二维图像以及所述预定相对位置计算所述拍摄区域中目标对象的深度数据。