[发明专利]深度相机

说明书

本发明公开了一种投射不相关图案的衍射光学元件，接收第一图案化光束，并对第一图案化光束衍射后向外投射出第二图案化光束，第二图案化光束由多个第一图案化光束组合排列而成，组合排列包括沿第一方向和第二方向成周期性排列，且第一方向与第二方向不相互垂直。通过对衍射光学元件本身的性能进行设计，使向外投射出的结构光图案沿两个方向成周期性排列，且该两个方向不相互垂直，使得斑点图案沿多个方向上具备高度不相关性，从而提高精度。

技术领域

本发明涉及电子及光学元器件制造领域，尤其涉及一种投射不相关图案的衍射光学元件、结构光投影模组及其深度相机。

背景技术

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。随着移动终端如手机、平板等设备的快速普及，将深度相机嵌入到移动终端中正面临着迫切的需求，拥有深度相机的移动终端可以实现比普通RGB相机更加准确可靠的人脸识别、手势交互，甚至AR等功能。

与传统在电视、电脑等领域中应用的深度相机相比，移动终端对深度相机的要求主要体现在体积小、功耗低等方面，以往的以边发射激光发射器作为光源的深度相机体积和功耗均难以达到要求，为此采用垂直腔面激光发射器阵列将成为趋势。然而采用阵列光源也会带来一些问题，最突出的就是难以投影出具有高度不相关的结构光图案，最终导致深度图像计算精度较低。

发明内容

本发明提出一种衍射光学元件、结构光投影模组及其深度相机，以解决结构光图案不相关的问题。

本发明提供的衍射光学元件，包括：接收第一图案化光束，并对所述第一图案化光束衍射后向外投射出第二图案化光束，所述第二图案化光束由多个所述第一图案化光束组合排列而成，所述组合排列包括沿第一方向和第二方向成周期性排列，且所述第一方向与所述第二方向不相互垂直。

在一些实施例中，所述第一方向与所述第二方向之间夹角α范围是：80°≤α≤89°。

本发明还提供一种结构光投影模组，包括：光源阵列，由多个子光源以二维图案形式排列而成，发出与所述二维图案对应的二维图案光束；衍射光学元件，接收所述二维图案光束，并向外投射出结构光图案光束，所述结构光图案是由多个所述二维图案组合排列而成，所述组合排列包括沿第一方向和第二方向成周期性排列，且所述第一方向与所述第二方向不相互垂直。

在一些实施例中，所述第一方向与所述第二方向之间夹角α范围是：80°≤α≤89°。

本发明还提供一种深度相机，包括：投影模组，用于向目标区域投射结构光图案光束；采集模组，设置在与所述结构光投影模组一定间距的基线上，用于采集所述目标区域中的结构光图案；其中，所述结构光图案是由多个二维图案组合排列而成，所述组合排列包括沿第一方向和第二方向成周期性排列，且所述第一方向与所述第二方向不相互垂直。

在一些实施例中，所述第一方向与所述第二方向之间夹角α范围是：80°≤α≤89°。

在一些实施例中，所述第一方向/第二方向与所述基线方向之间有夹角。所述第一方向/第二方向与所述基线方向的夹角θ范围是1°≤θ≤10°，所述第二方向/第一方向与所述基线方向垂直。或者，所述夹角满足条件：Lsinθ≤ksLtanθ≤ks；其中，θ为第一方向与所述基线方向之间的夹角，L为所述目标区域沿所述基线方向上的尺度，s为所述二维图案沿与所述基线方向垂直的方向上的尺度，k为正整数。所述k满足：1≤k≤10。

本发明的有益效果：通过对衍射光学元件本身的性能进行设计，使向外投射出的结构光图案沿两个方向成周期性排列，且该两个方向不相互垂直，使得斑点图案沿多个方向上具备高度不相关性，从而提高精度。

附图说明

图1为本发明一种实施例的深度相机系统示意图。