[实用新型]结构光投射装置、深度相机

说明书

本实用新型公开了一种结构光投射装置，包括光源组件、衍射光学元件、准直透镜系统，所述光源发射的光束经所述准直透镜系统准直后照射到所述衍射光学元件上，所述投射装置还包括：第一驱动件，所述第一驱动件驱动所述光源组件或/和所述衍射光学元件，以使所述光束与所述衍射光学元件相对运动，在所述衍射光学元件上形成可变工作区域；所述可变工作区域对所述光束进行衍射后，投射可变结构光图案。同时，还公开了一种采用该结构光投射装置的深度相机，该深度相机能够提高深度图像的成像质量，增加使用场景。

技术领域

本实用新型属于光学成像领域，具体涉及结构光投射装置及深度相机以及基于深度相机的深度图像成像方法。

背景技术

随着科技发展，深度相机技术越来越完善，由于深度相机3D立体感更强，同时具有真实性更强，精度高，安全系数高等优点，因此深度相机正在逐步被应用于各个移动终端上。

结构光投影装置作为深度相机的重要构成部件，其功能的好坏直接影响到整个深度相机的功能，例如结构光投影模组投影效果差，会使得整个深度相机成像质量差。

结构光投影装置的原理是光源发出的光束经准直透镜系统准直后照射到衍射光学元件(Diffractive Optical Elements，DOE)，再经DOE衍射形成结构光图案后投影至空间目标表面。此过程中，DOE起到整束和复制作用，即DOE图案对入射光进行整束，输出结构光图案，使该结构光图案投影到空间目标表面的效果更佳。可以理解的是，不同的空间目标或场景一般需要不同的结构光图案以使投影效果更佳。当然，相同的结构光图案可以运用于不同的空间目标或场景，但需要相应的算法补偿投影误差以使投影效果更佳，否则，投影效果不佳。

现有技术中，DOE上只有部分区域的图案对入射光进行衍射，形成结构光图案，使得DOE图案的利用率低，造成DOE图案的浪费。例如，对于圆形DOE，可能只有中间小部分设置的图案被使用，造成其他区域图案的浪费。

申请公布号为CN107085343A的发明专利申请公开了一种结构光投影装置，该装置包括光源和图案生成器，光源发射的光束经图案生成器形成结构光图案并向外发射，所述结构光图案在至少一个维度上发生变化，使得在所述至少一个维度上当多个所述结构光图案有至少部分重叠时所述结构光图案可以被分辨。该装置仅公开了能够出射在至少一个维度上发生变化的结构光图案，并未公开是以怎样的方式出射变化的结构光图案，导致本领域技术人员不清楚怎样出射不同的结构光图案。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种结构光投射装置，该装置能够充分利用 DOE图案，投射出可变结构光图案，以适配空间场景或目标，进而提高结构光图案的投影效果。

本实用新型的另一目的是提供了一种采用上述结构光投射装置的深度相机，该深度相机能够提高深度图像的成像质量，增加使用场景。

本实用新型的再一目的是提供了一种基于深度相机的深度图像成像方法，该方法通过自动反馈调节形成多个变化的结构光图案，并基于该多个结构光图案的结构光图像计算获得空间目标或场景的深度图像，因此，该方法成像质量高。

为实现上述实用新型目的，本实用新型提供以下技术方案：

一种结构光投射装置，包括光源组件、衍射光学元件、准直透镜系统，所述光源发射的光束经所述准直透镜系统准直后照射到所述衍射光学元件上，其特征在于，所述投射装置还包括：

第一驱动件，所述第一驱动件驱动所述光源组件或/和所述衍射光学元件，以使所述光束与所述衍射光学元件相对运动，在所述衍射光学元件上形成可变工作区域；

所述可变工作区域对所述光束进行衍射后，投射可变结构光图案。

上述结构光投射装置能够根据空间目标或场景的特点，调节投射出与空间目标或场景适配的结构光图案，以提高结构光的投影效果，能够增大对采集的结构光图案的图像计算获得的深度图像的识别精度。