激光投射模组制造技术

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。根据本发明专利技术实施例，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。射图案化光场和投射匀光光场的功能集于一身。射图案化光场和投射匀光光场的功能集于一身。

【技术实现步骤摘要】
激光投射模组


[0001]本专利技术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。

技术介绍

[0002]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 of Flying,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。
[0003]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。
[0004]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。

技术实现思路

[0005]本专利技术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。
[0006]根据本专利技术的一个方面，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。
[0007]第一光场可以为激光点阵光场。
[0008]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。
[0009]优选地，激光光源包括垂直腔表面发射激光器的阵列。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]在另一些实施例中，激光投射模组还包括折射光学元件，该折射光学元件设置在激光光源与衍射光学元件之间，折射光学元件改变入射到其上的光的方向，并且折射光学元件构造为能够沿光轴方向移动，以改变照射到衍射光学元件上的光的入射状态，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。
[0015]优选地，在第一工作模式下，折射光学元件定位成使得照射到衍射光学元件上的光为准直光；在第二工作模式下，折射光学元件定位成使得照射到衍射光学元件上的光为非准直光。
[0016]优选地，衍射光学元件具有针对准直光设计的周期性的衍射结构。
[0017]根据本专利技术实施例提供了一种具有不同工作模式(投射模式)的激光投射模组，其中通过改变入射到衍射光学元件上的激光光束的入射状态，可以分别投射出包括图案化光场的第一光场和包括匀光光场的第二光场，从而将投射图案化光场和投射匀光光场的功能集于一身。
附图说明
[0018]通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0019]图1为根据本专利技术实施例一的激光投射模组的示意图；
[0020]图2为可用于根据本专利技术实施例的激光投射模组的激光器阵列的光源点阵的示意图；
[0021]图3示出了利用根据本专利技术实施例的激光投射模组投射出的第一光场的示例；
[0022]图4示出了利用根据本专利技术实施例的激光投射模组投射出的第二光场的示例；
[0023]图5为根据本专利技术实施例二的激光投射模组的示意图；以及
[0024]图6为根据本专利技术实施例三的激光投射模组的示意图。
具体实施方式
[0025]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。为了便于描述，附图中仅示出了与专利技术相关的部分。
[0026]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0027]图1、图5和图6分别示出了根据本专利技术不同实施例的激光投射模组。如以下将分别
结合各图详细介绍的，根据本专利技术实施例的激光投射模组包括激光光源10和DOE(Diffractive Optical Element,衍射光学元件)20，衍射光学元件20在来自激光光源10的激光光束LB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10的激光光束以第一入射状态照射衍射光学元件20，并且衍射光学元件投射出第一光场LF1，该第一光场LF1至少包括图案化的光场；在第二工作模式下，来自激光光源10的激光光束LB(或激光光束LB1、LB2)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20，并且衍射光学元件20投射出第二光场LF2，该第二光场LF2包括匀光光场。
[0028]这里，“图案化的光场”指的是在目标投射平面(可以是假想的平面)AP上形成一定的照射图案的光场，照射图案例如可以包括点、线条、特定外形的区块以及它们的组合以及/或者排布形成的图案。
[0029]在优选实施例中，图案化光场可以为激光点阵光场。激光点阵光场可以包括周期性排布的激光点阵，也可以为至少具有一定非周期性的散斑点阵。具有一定非周期性的散斑点阵例如可以包括周期性排布的多个散斑点阵单元，每个散斑点阵单元中具有非周期性排布的多个散斑点。
[0030]在一些实施例中，图案化光场可以为形成点阵加线条(例如十字交叉的至少两条直线)的照射图案的光场。在另一些实施例中，图案化光场也可以为单纯包括线条图案的光场。
[0031]根据本专利技术实施例，第一光场包括图案化光场，但是并不限本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光投射模组，包括：激光光源；和衍射光学元件，所述衍射光学元件在来自所述激光光源的激光光束的照射下投射出预定的光场，其中，所述激光投射模组具有第一工作模式和第二工作模式，在所述第一工作模式下，来自所述激光光源的激光光束以第一入射状态照射所述衍射光学元件，并且所述衍射光学元件投射出第一光场，所述第一光场至少包括图案化的光场；在所述第二工作模式下，来自所述激光光源的激光光束以不同于所述第一入射状态的第二入射状态照射所述衍射光学元件，并且所述衍射光学元件投射出第二光场，所述第二光场包括匀光光场。2.如权利要求1所述的激光投射模组，其中，所述第一光场为激光点阵光场。3.如权利要求1所述的激光投射模组，其中，所述激光光源包括激光器阵列，所述激光器阵列发出的激光形成光源点阵；并且所述第一光场为激光点阵光场，所述激光点阵光场具有以所述光源点阵为单元进行周期排列而形成的阵列形式。4.如权利要求2所述的激光投射模组，其中，所述激光光源包括垂直腔表面发射激光器的阵列。5.如权利要求1
‑
4中任一项所述激光投射模组，其中，所述激光光源与所述衍射光学元件中的至少一者构造为能够沿光轴方向移动，以改变所述衍射光学元件相对于所述激光光源的工作距离，使得所述激光投射模组在所述第一工作模式和第二工作模式之间切换。6.如权利要求5所述的激光投射模组，其中，在所述第一工作模式下...

【专利技术属性】
技术研发人员：范真涛，
申请(专利权)人：嘉兴驭光光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：