[实用新型]结构光发生器

说明书

本实用新型公开了一种结构光发生器。该结构光发生器包括：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。由此，通过引入合理排布的VCSEL，能够实现可以比拟边沿发射型激光二极管的高功率光束，并且能够实现更为紧凑的布局、更低的功耗和成本及更小的发热量。

技术领域

本实用新型涉及激光发射装置，尤其涉及一种结构光发生器。

背景技术

传统的图像拍摄方法只能获得物体的二维信息，无法得到物体的空间深度信息(亦称景深信息)，但实际上物体表面的空间深度信息，尤其是深度信息的实时获取在各种工业、生活及娱乐应用中都起着至关重要的作用。

目前，有一种基于结构光检测的三维测量方法能够实时地对物体表面进行三维测量。基于结构光检测的三维测量方法是一种能够对运动物体表面进行实时三维检测的方法。简单地说，该测量方法首先向自然体表面投射带有编码信息的激光纹理图案，例如离散化的散斑图，由另一位置相对固定的图像采集装置对激光纹理进行连续采集，处理单元将采集的激光纹理图案与预先存储在存储器内的已知纵深距离的参考面纹理图案进行比较，根据所采集到的纹理图案和已知的参考纹理图案之间的差异，计算出投射在自然体表面的各个激光纹理序列片段的纵深距离，并进一步测量得出待测物表面的三维数据。基于结构光检测的三维测量方法采用并行图像处理的方法，因此能够对运动物体进行实时检测，具有能够快速、准确进行三维测量的优点，特别适用于对实时测量要求较高的使用环境。

随着技术的发展和消费需求的激增，越来越多的便携式移动设备(例如，智能电话等)期望并入上述三维测量功能。但现有技术中缺乏能够满足移动设备小型化和低功耗要求的结构光发生装置。

实用新型内容

为了解决上述至少一个问题，本实用新型提出了一种新型结构光发生器，该结构光发生器通过引入合理排布的垂直腔面发射激光器(VCSEL)，能够实现可以比拟边沿发射型激光二极管的高功率光束。另外由于VCSEL的激光垂直于顶面射出且光电转化率高，因此相比于现有的基于边沿发射型激光二极管的结构光发生器，能够实现更为紧凑的布局、更低的功耗和成本且发热量更小。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种结构光发生器，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。

优选地，所述发光元件可以包括在一个发光平面上括呈同心圆布置的多个VCSEL。

优选地，所述多个VCSEL各自可以与相邻VCSEL的间距相同。

优选地，所述多个VCSEL各自可以具有5-8μm的直径，其与相邻VCSEL的间距为20-25μm。

优选地，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。

优选地，该结构光发生器还可以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。

优选地，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。

优选地，所述衍射光学元件嵌入在所述壳体的所述开口内。