一种3D结构光模组和智能门锁制造技术

本实用新型专利技术实施例公开了一种3D结构光模组和智能门锁。该3D结构光模组包括主板、结构光投射模块、泛光照明模块、红外相机模块、处理芯片、接口模块，并且结构光投射模块、泛光照明模块、红外相机模块、处理芯片、接口模块均直接贴附在主板上，可以避免这些模块独立设计，也无需使用连接器与主板连接，减少了物料的使用，简化了3D结构光模组的结构复杂性，从而有助于实现使用该3D结构光模组的终端设备的小型化设计。此外，将结构光投射模块中的激光光源光轴偏离光学元件光轴的位置放置，提高了结构光投射器投射视场与红外相机接收视场的重合面积在整个投射散斑区域面积的占比，提高了散斑利用率，降低了结构光投射器的使用功耗。降低了结构光投射器的使用功耗。降低了结构光投射器的使用功耗。

【技术实现步骤摘要】
一种3D结构光模组和智能门锁


[0001]本技术实施例涉及智能家居
，尤其涉及一种3D结构光模组和智能门锁。

技术介绍

[0002]进入智能家居时代，作为智能家居的“入口”，智能门锁也在逐渐走进每家每户，现有智能门锁的解锁方案有指纹解锁、密码解锁、刷卡解锁、人脸解锁和掌静脉解锁等等，智能门锁解锁的准确性直接关乎室内人员、财产的安全，智能门锁解锁的便利性和速度直接影响使用人员的体验，基于此越来越多的高端门锁使用生物特征技术来进行解锁，其中人脸识别技术和掌静脉识别技术与其它身份验证技术相比，有准确率高、无接触、速度快等优势，为生物特征识别领域的重点研究项目；
[0003]现有人脸识别的3D结构光模组包括结构光投射器、泛光照明器、红外相机。结构光投射器一般包含激光光源、准直镜、衍射光学元件，激光光源发出的光经准直镜准直为平行光后再经衍射光学元件复制扩散为带一定结构特征的散斑结构光，泛光照明器一般包含LED+透镜，LED经过透镜扩散为视场角更大的均匀红外光；一方面，红外相机接收泛光照明器投射的均匀红外光，得到均匀红外图，均匀红外图能在不同场景下进行人脸检测、框出人脸、人脸特征对比、人脸识别等工作；另一方面，在检测到人脸后，结构光投射器开启，红外相机接收结构光投射器投射的结构光，得到带结构特征的结构光斑图，该带结构特征的结构光斑图通过算法解算得到人脸的深度信息。
[0004]然而，现有典型的3D结构光模组一般是将结构光投射器、泛光照明器、红外相机作为三个独立的模块分别固定在结构支架上，并通过板对板连接器分别与主板连接，这样的结构组装复杂、物料和组装成本高，如何提供一款体积小、成本低的刷脸方案是现在亟需解决的问题。此外，现有的结构光投射器中激光光源的光轴与准直镜、衍射光学元件的光轴重合，这样会导致投射器投射出来的光斑关于准直镜、衍射光学元件的光轴呈轴对称分布，而由于投射器与红外相机之间存在一定的基线距离，投射器的投射视场与红外相机的接收视场无法完全重合，导致红外相机发出的散斑有很大一部分未被红外相机接收到，形成无效散斑，造成了激光能量的浪费。

技术实现思路

[0005]本技术提供一种3D结构光模组和智能门锁，以提供一种组装结构简单、体积小、成本低的3D结构光模组，并在此基础上提高投射器的散斑利用率，降低使用功耗。
[0006]第一方面，本技术实施例提供了一种3D结构光模组，包括：
[0007]主板；
[0008]结构光投射模块，设置于所述主板的第一表面并与所述主板电连接，用于投射具有结构特征的散斑结构光；
[0009]泛光照明模块，设置于所述主板的第一表面并与所述主板电连接，用于投射均匀
光斑；
[0010]红外相机模块，设置于所述主板的第一表面并与所述主板电连接，用于采集获取成像目标的图像信息；
[0011]处理芯片，设置于所述主板的第一表面或第二表面并与所述主板电连接，用于将成像目标的所述图像信息与预先保存的标准图像信息进行对比认证；
[0012]接口模块，设置于所述主板的第一表面或第二表面并与所述主板电连接，用于为所述主板供电和提供数据传输通道；
[0013]其中，所述第一表面和所述第二表面为所述主板在厚度方向上相互背离的两个表面；
[0014]所述结构光投射模块包括第一激光光源和光学元件，所述第一激光光源向远离所述主板的方向发射第一激光束，所述光学元件位于所述第一激光光源发射的第一激光束的路径上；在平行所述主板的第一表面的方向上，所述第一激光光源的中心相对所述光学元件的中心向远离所述红外相机模块的一侧偏移。
[0015]第二方面，本技术实施例还提供了一种智能门锁，包括如第一方面任一项所述的3D结构光模组。
[0016]本技术实施例的技术方案，在3D结构光模组中设置包括主板、结构光投射模块、泛光照明模块、红外相机模块、处理芯片、接口模块，并将结构光投射模块、泛光照明模块、红外相机模块、处理芯片、接口模块直接贴附在主板上，而避免结构光投射模块、泛光照明模块、红外相机模块上设计独立的电路板，使各部分形成一个独立设计的模块，无需使用连接器来实现主板分别和结构光投射模块、泛光照明模块以及红外相机模块连接，从而减少了物料的使用，简化了3D结构光模组的结构复杂性，使得3D结构光模组更加容易制造和生产，提高了3D结构光模组的集成度，减小了3D结构光模组的体积，从而有助于实现使用该3D结构光模组的终端设备的小型化设计。此外，本技术实施例的方案，将结构光投射模块中的激光光源光轴偏离准直衍射一体化光学元件光轴的位置放置，提高了结构光投射器投射视场与红外相机接收视场的重合面积在整个投射散斑区域面积的占比，提高了散斑利用率，降低了结构光投射器的使用功耗。
附图说明
[0017]图1是本技术实施例提供的一种3D结构光模组中部分结构的立体结构示意图；
[0018]图2是图1所示3D结构光模组中部分结构的剖面图；
[0019]图3是图1所示3D结构光模组的俯视图；
[0020]图4是本技术实施例提供的一种结构光投射模块的结构示意图；
[0021]图5是图4所示结构光投射模块的光路原理图；
[0022]图6和图7是图4所示结构光投射模块中准直衍射一体化光学元件的侧视图和俯视图；
[0023]图8
‑
图10是本技术实施例提供的另外三种准直衍射一体化光学元件的结构示意图；
[0024]图11是本技术实施例提供的另一种3D结构光模块的部分结构示意图；
[0025]图12是图1所示3D结构光模组的工作示意图。
具体实施方式
[0026]下面结合附图和实施例对本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本技术，而非对本技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本技术相关的部分而非全部结构。
[0027]图1是本技术实施例提供的一种3D结构光模组中部分结构的立体结构示意图，图2是图1所示3D结构光模组中部分结构的剖面图，图3是图1所示3D结构光模组的俯视图，参考图1
‑
图3，该3D结构光模组包括：
[0028]主板101；
[0029]结构光投射模块102，设置于主板101的第一表面(可理解为图1中主板101的上表面)并与主板101电连接，用于投射具有结构特征的散斑结构光；
[0030]泛光照明模块103，设置于主板101的第一表面并与主板101电连接，用于投射均匀光斑；
[0031]红外相机模块104，设置于主板101的第一表面并与主板101电连接(图中示例结构光投射模块102、泛光照明模块103和红外相机模块104依次排列)，用于采集获取成像目标的图像信息；
[0032]处理芯片105，设置于主板101的第一表面或第二表面(可理解为图1中主板101的下表面)并与主板101电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D结构光模组，其特征在于，包括：主板；结构光投射模块，设置于所述主板的第一表面并与所述主板电连接，用于投射具有结构特征的散斑结构光；泛光照明模块，设置于所述主板的第一表面并与所述主板电连接，用于投射均匀光斑；红外相机模块，设置于所述主板的第一表面并与所述主板电连接，用于采集获取成像目标的图像信息；处理芯片，设置于所述主板的第一表面或第二表面并与所述主板电连接，用于将成像目标的所述图像信息与预先保存的标准图像信息进行对比认证；接口模块，设置于所述主板的第一表面或第二表面并与所述主板电连接，用于为所述主板供电和提供数据传输通道；其中，所述第一表面和所述第二表面为所述主板在厚度方向上相互背离的两个表面；所述结构光投射模块包括第一激光光源和光学元件，所述第一激光光源向远离所述主板的方向发射第一激光束，所述光学元件位于所述第一激光光源发射的第一激光束的路径上；在平行所述主板的第一表面的方向上，所述第一激光光源的中心相对所述光学元件的中心向远离所述红外相机模块的一侧偏移。2.根据权利要求1所述的3D结构光模组，其特征在于，所述光学元件为准直衍射一体化光学元件；所述光学元件包括基材，所述基材的相互背离的两侧表面分别形成有衍射微结构面和准直微结构面；或者，所述基材的一侧表面形成有衍射微结构面和准直微结构面；或者，所述基材的一侧表面形成有集成准直和衍射功能的微结构面；或者，所述光学元件包括层叠设置的第一基材和第二基材，所述第一基材的一侧表面形成有衍射微结构面，所述第二基材的一侧表面形成有准直微结构面。3.根据权利要求2所述的3D结构光模组，其特征在于，所述微结构面包括同心的四级圆环台阶。4.根据权利要求1所述的3D结构光模组，其特征在于，所述第一激光光源包括第一正极和第一负极；在垂直所述主板的方向上，所述第一正极位于所述第一负极远离所述主板的一侧，所述第一负极通过导电胶键合于所述主板上，所述第一正极通过金属导线与所述主板电连接；或者，在垂直所述主板的方向上，所述第一正极和所述第一负极均位于所述第一激光光源朝向所述主板的一侧，且通过焊锡与所述主板焊接。5.根据权利要求1所述的3D结构光模组，其特征在于，所述泛光照明模块包括泛光照明器；所述泛光照明器包括发光二极管和透镜，所述发光二极管向远离所述主板的方向发射光束，所述透镜位于所述发光二极管发射的光束的路径上，所述透镜用于扩大...

【专利技术属性】
技术研发人员：李安，张莉萍，陈驰，鲁亚东，
申请(专利权)人：深圳市安思疆科技有限公司，
类型：新型
国别省市：