[发明专利]激光投射模组

说明书

本申请公开了一种激光投射模组，其包括激光光源和衍射光学元件，其中，激光投射模组具有第一工作模式和第二工作模式，在第一工作模式下，来自激光光源的激光光束以第一入射状态照射衍射光学元件，并且衍射光学元件投射出第一光场，第一光场至少包括图案化的光场；在第二工作模式下，来自激光光源的激光光束以不同于第一入射状态的第二入射状态照射衍射光学元件，并且衍射光学元件投射出第二光场，第二光场包括匀光光场。根据本发明实施例，提供了一种具有不同工作模式的激光投射模组，其将投射图案化光场和投射匀光光场的功能集于一身。

技术领域

本发明总体上涉及三维传感技术，具体而言涉及可应用于三维传感装置的激光投射模组。

背景技术

光学三维传感技术主要有三种：双目立体视觉、结构光技术和TOF(Time ofFlying,飞行时间)技术。不同技术的性能不同，适合的应用场合也可能不一样。在消费电子领域(例如手机)，目前应用最广泛的是结构光技术和TOF技术。结构光技术的原理是采用激光光源，投射出经过编码的图案化的光场，光场的图案随着物体表面形貌发生不同的形变，图像传感器将形变后的图案拍下来，基于三角定位法，可以通过计算形变量来得到对应的视差，从而进一步得到深度信息。TOF技术的原理是采用激光光源发射脉冲光或经高频强度调制的连续波到物体上，然后接收从物体反射回去的光，通过探测光的飞行(往返)时间来计算被测物体的深度信息。

结构光技术和TOF技术都需要基于能够投射出预定光场的激光投射模组来实现。结构光技术需要投射出图案化的光场，TOF技术通常采用泛光光场，也可以采用图案化的光场，例如激光点阵。

传统的三维传感技术中，用于投射图案化光场和用于投射泛光光场的投射模组各自采用不同的光源和光学器件，形成为分立的部件，在三维传感技术的应用中二者组合使用，造成系统集成度低、体积大、成本高等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种激光投射模组，其至少部分地克服了现有技术的不足。

根据本发明的一个方面，提供了一种激光投射模组，其包括激光光源和衍射光学元件，衍射光学元件在来自激光光源的激光光束的照射下投射出预定的光场，其中，激光投射模组具有第一工作模式和第二工作模式，在第一工作模式下，来自激光光源的激光光束以第一入射状态照射衍射光学元件，并且衍射光学元件投射出第一光场，第一光场至少包括图案化的光场；在第二工作模式下，来自激光光源的激光光束以不同于第一入射状态的第二入射状态照射衍射光学元件，并且衍射光学元件投射出第二光场，第二光场包括匀光光场。

第一光场可以为激光点阵光场。

优选地，激光光源包括激光器阵列，激光器阵列发出的激光形成光源点阵；并且第一光场为激光点阵光场，该激光点阵光场具有以光源点阵为单元进行周期排列而形成的阵列形式。

优选地，激光光源包括垂直腔表面发射激光器的阵列。

在一些实施例中，激光光源与衍射光学元件中的至少一者构造为能够沿光轴方向移动，以改变衍射光学元件相对于激光光源的工作距离，使得激光投射模组在第一工作模式和第二工作模式之间切换。

优选地，在第一工作模式下，衍射光学元件与激光光源相距第一工作距离；在第二工作模式下，衍射光学元件与激光光源相距第二工作距离，并且第二工作距离小于第一工作距离。

优选地，第一工作距离与第二工作距离的差值在0.2～3mm的范围内。

衍射光学元件可以具有针对发散光设计的衍射结构。优选地，衍射光学元件具有非周期性的衍射结构，或者具有周期大于来自激光光源的激光光束在衍射光学元件上照射的光斑大小的衍射结构。