[发明专利]光点阵投影模组和深度相机

说明书

本发明公开了一种光点阵投影模组和深度相机。包括：光源，用于提供预设的第一斑点图案；准直透镜，设置在所述光源的出光侧，以接收所述第一斑点图案并将所述第一斑点图案调制为准直第一斑点图案；达曼光栅，所述达曼光栅设置在所述准直透镜的出光侧，以接收所述准直第一斑点图案并将其复制扩展，以获得第二斑点图案；投影透镜，所述投影透镜设置在所述达曼光栅的出光侧，以接收所述第二斑点图案并将所述第二斑点图案按照预定比例投射至待测目标场景。采用达曼光栅进行点阵复制扩展，可以使得光点阵投影模组的衍射强度均匀性更好，因此，深度相机具有比较统一的深度测量指标，为后续应用开发提供了更高的自由度与更精确的基础参数值。

技术领域

本发明涉及三维深度测量技术领域，特别涉及一种光点阵投影模组和深度相机。

背景技术

三维深度测量技术可采集场景目标的深度坐标信息，为后端开发提供额外的数据处理自由度。随着移动终端器件与智能交互设备的普及，三维深度测量技术越来越成为新一代人机交互的核心技术，在工业检测、安防零售、体感游戏、移动支付和生物医学等方面都有着广泛的应用前景。

散斑结构光技术是当前广泛采用的一种三维深度测量方案。它采用编码后随机、伪随机或规则排布的斑点光线簇投射至具体的空间场景，通过比对特征斑点的变形位移计算得到场景的深度信息。投影模组将预设的散斑模式投射至实际场景，是散斑结构光深度测量的硬件基础。通常投影模组包括光源、准直透镜和衍射光学元件(DiffractiveOptical Element，DOE)。其中光源可采用边发射激光器(Edge-Emitted Laser,EEL)或垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL)，波长选择红外波段，如940nm或者其他传输效率高的波段。准直透镜的作用是将光束整形，可采用单透镜、组合透镜、全息透镜、微透镜阵列或菲涅尔透镜来实现。DOE为具有一定周期的衍射光栅，其功能是接收光源的照明光束并将其调制为斑点阵列，形成覆盖场景物体的散斑结构光照明。

当前深度测量技术的应用愈加广泛，因此对于光点阵投影模组的投影质量要求也越来越高，强度均匀性好、信噪比高的投影模组成为行业内迫切的研究需求。然而当前常用的投影模组中DOE衍射级次间的强度均匀性仍有不足，投影出的光斑往往中心区域与边缘区域间强度值相差较大，影响了场景整体的深度获取精度，尤其在测量较远或较近距离物体时，强度的非均匀性影响显得更为突出，这大大制约了三维深度测量技术的发展。

综上可知，在三维深度测量领域中，如何设计出强度均匀性好信噪比高的散斑投影模组成为当前亟待解决的技术问题之一。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种光点阵投影模组和一种深度相机。

为了实现上述目的，本发明的第一方面，提供了一种光点阵投影模组，包括：

光源，所述光源用于提供预设的第一斑点图案；

准直透镜，所述准直透镜设置在所述光源的出光侧，以接收所述第一斑点图案并将所述第一斑点图案调制为准直第一斑点图案；

达曼光栅，所述达曼光栅设置在所述准直透镜的出光侧，以接收所述准直第一斑点图案并将其复制扩展，以获得第二斑点图案；

投影透镜，所述投影透镜设置在所述达曼光栅的出光侧，以接收所述第二斑点图案并将所述第二斑点图案按照预定比例投射至待测目标场景。

可选地，所述光源采用激光光源，所述激光光源包括若干个子激光光源，所述若干个子激光光源呈阵列排布。

可选地，所述达曼光栅包括沿所述光点阵投影模组的光轴方向依次层叠设置的若干层达曼子光栅，以实现满足预设要求的衍射级次分布模式。

可选地，每层所述达曼子光栅均包括若干级衍射级次，其中，在垂直于基线方向上，至少一层所述达曼子光栅的相邻衍射级次间具有预设的错位量。