[实用新型]光投射模组以及具有其的图像采集系统和三维传感系统

说明书

本申请公开了一种光投射模组以及包括其的图像采集系统和三维传感系统，其中光投射模组包括光源和光学器件，其中，所述光学器件接收来自所述光源的光，并形成彼此叠加的结构光光场和泛光照明光场。同时具备结构光图案投射和泛光照明能力的光投射模组，能够同时实现结构光光场和均匀背景照明光场，投射光场图案、功率和对比度可控，有利于系统的集成化、小型化和降低成本。

技术领域

本实用新型总体上涉及三维传感技术，具体地涉及可应用于三维传感的光投射模组、具有该模组的图像采集系统和三维传感系统。

背景技术

结构光三维传感技术在消费电子、机器人、物流、工业检测等领域的应用越来越广泛。传统三维传感技术中分开使用结构光光场和泛光照明光场，分别在两种光场下进行图像采集，并基于由此获得的不同图像来进行信息处理。

此外，现有的结构光投射模组和泛光照明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。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种光投射模组以及具有该光投射模组的图像采集系统和三维传感系统，其中集成了结构光投射功能和泛光照明光场投射功能，提高了系统集成度，有利于结构小型化，降低成本。

根据本实用新型的一个方面，提供一种光投射模组，其包括光源和光学器件，其中，所述光学器件接收来自所述光源的光，并形成彼此叠加的结构光光场和泛光照明光场。

有利地，所述泛光照明光场与所述结构光光场的亮度比在1:3～1:50的范围内，优选在1:3～1:9的范围内。

在一些有利的实施例中，所述光学器件为衍射光学元件，即DOE，并且该衍射光学元件形成的结构光光场的亮度与该衍射光学元件透射杂散光而形成的均匀背景光的亮度的比在3:1～50:1的范围内，优选在3:1～9:1的范围内，更优选在4:1～8:1的范围内。

所述光学器件可以包括第一光学区域和第二光学区域，所述第一光学区域具有用于形成结构光光场的第一光学微结构，所述第二光学区域具有用于形成泛光照明光场的第二光学微结构。优选，所述光学器件为衍射光学元件，即DOE。优选，所述光学器件是整体形成的。

所述第一光学区域可以包括阵列布置的多个子区域，并且所述第二光学区域至少部分地围绕在所述多个子区域的周围。

在一些实施例中，来自同一光源的光照射到第一光学区域和第二光学区域二者上。

在另一些实施例中，所述光源可以包括第一光源和不同于第一光源的第二光源，所述第一光源照射第一光学区域，所述第二光源照射第二光学区域。

或者，所述光学器件可以包括第一光学区域和第二光学区域，所述第一光学区域具有用于形成结构光光场的第一光学微结构，所述第二光学区域具有用于形成泛光照明光场的至少一个透镜。

所述至少一个透镜可以包括微透镜阵列。

所述光投射模组还可以包括壳体，所述光源和光学器件安装在所述壳体中，并且所述壳体内壁采用白色漫反射材质。

根据本实用新型的另一个方面，提供了一种图像采集系统，其包括如上所述的光投射模组、以及用于采集所述光投射模组所投射的彼此叠加的结构光光场和泛光照明光场照射下的对象的图像的摄像头。优选，所述摄像头为红外摄像头。

根据本实用新型的另一个方面，提供了一种三维传感系统，其包括：如上所述的光投射模组；摄像头，用于采集所述光投射模组所投射的彼此叠加的结构光光场和泛光照明光场照射下的对象的图像；以及计算单元，其接收所述摄像头所采集的图像，并基于所述图像获取所述对象的三维信息。