[发明专利]结构光模组及电子设备

说明书

本发明公开一种结构光模组，包括结构光投射器、红外接收相机和彩色相机，所述结构光投射器、红外接收相机和彩色相机均至少包括一调光元件，其中至少一调光元件为超表面结构。本发明还公开一种电子设备，所述电子设备安装有所述的结构光模组。本发明采用超表面结构替代了原始传统的调光元件，并在超表面结构上集成了其它光学元件的功能，简化结构光模组的结构，较少加工难度和成本，同时具有小型化、便携化高分辨率的特点。

技术领域

本发明涉及人工智能领域，具体涉及一种基于光学超表面的超薄3D结构光模组及电子设备。

背景技术

人工智能已开始慢慢渗透到人们的日常生活中，机器人、自动驾驶、无人机、智能门锁、人脸支付等都给我们生活带来了诸多的便利，未来智能产品也将赢来爆发式增长。作为机器的“眼睛”——视觉感知也成为人工智能最重要的一个组成部分，其中3D结构光技术因其高精度、计算简单快速，能获知被测物的三维信息等优势被广泛地应用在刷脸支付、安防安检、服务机器人等领域。当然，从工业应用逐渐向消费电子的迁移也对3D结构光技术的小型化、低成本等提出了更高的要求。

常见的3D结构光模组主要包含：结构光投射器、红外接收相机、彩色相机；红外接收相机接收到投射在待测物体上的结构光，成像得到红外散斑图，散斑图经算法转换得到待测物的深度图，彩色相机接收到待测物体反射的可见光，成像得到彩色图像。其中结构光投射器通常包含光源、准直镜、DOE；红外接收相机通常包含：成像芯片、红外窄带滤光片、成像透镜；彩色相机通常包含：成像芯片、红外截止滤光片和成像透镜。

现有公开号CN108462774B的专利申请文件提供一种结构光模组，所述结构光模组包括：光源组件、支架和扩散光学元件；光源组件、支架和扩散光学元件连接形成的密闭腔体。以及公开号CN108594460A的专利申请文件提供的一种结构光模组，包括沿激光射出方向顺次设置的激光光源、光学衍射元件、以及保护元件；激光光源用于发射第一激光；光学衍射元件用于将第一激光衍射为第二激光。

上述现有技术中的准直镜、成像透镜、光学衍射元件(或扩散光学元件)都是传统的光学元件，通过调控界面的几何形状或折射率改变光束光程，实现对光束的调控，因此体积较大，难集成化；另外结构光投射器、红外接收相机和彩色相机各部分包含的光学元件较多，实际生产中对各元件的组装精度要求很高，使得3D结构光模组整体难小型化，且加工成本较高，怎样将光学元件小型化集成化、降低3D结构光模组生产成本是目前面临的一大问题。

发明内容

本发明提出一种基于光学超表面的超薄3D结构光模组，该模组用超表面结构替代了原始传统的调光元件，并在超表面结构上集成了其它光学元件的功能，大大简化了传统3D结构光模组的结构，较少加工难度和成本，同时具有小型化、便携化高分辨率的特点。

为实现上述发明目的，采用如下技术方案：

一种结构光模组，包括结构光投射器、红外接收相机和彩色相机，所述结构光投射器、红外接收相机和彩色相机均至少包括一调光元件，其中至少一调光元件为超表面结构。

本申请的结构光投射器、红外接收相机和彩色相机三个模块内，均包括有至少一个调光元件，且至少有一个模块内的调光元件为超表面结构；同理，也可以是两个或者三个模块内的调光元件均为超表面结构。采用超表面结构替代传统的透镜，可以使模组实现小型化和集成化。

以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。

作为可选的，所述结构光投射器包括激光光源和位于激光光源出光测的调光元件，所述调光元件为用于光束准直并复制扩束的超表面结构。此处的超表面结构相当于传统投射器中准直镜和DOE(衍射光学元件)，具有将光束准直并复制扩束的作用。