一种结构光发射器、深度相机和深度识别终端的制作方法

1.本实用新型涉及光学投影技术领域，特别是涉及一种结构光发射器、深度相机和深度识别终端。


背景技术：

2.科技的发展和人们对美好生活的向往，加速了人们对3d视觉技术的开发和应用，目前，机器人、智能安防、ar/vr、体感游戏、无人机、新零售、物流等众多领域对人脸识别等深度视觉技术的需求溢出强烈，也逐渐由室内扩展到室外。
3.目前，人脸识别等深度视觉技术所依赖的是结构光发射器；但是由于太阳光中存在红外光波段，所以当应用场景在室外时，太阳光中的红外光会影响结构光发射器发射的散斑辨识度。
4.因此，如何提高结构光发射器在室外的散斑辨识度成为目前亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型提供了一种结构光发射器、深度相机和深度识别终端，以提高结构光发射器在室外环境下的散斑辨识度。
6.为实现上述目的，本实用新型实施例提供如下技术方案：
7.本技术第一方面提供一种结构光发射器，包括：红外光源、准直镜和光学衍射元件doe；其中：
8.所述准直镜和所述doe依次设置于所述红外光源的光路上；
9.所述红外光源中各子光源发出的光束经过所述doe的调制后，在预设平面上形成各所述子光源排布图像的多个像图像，各个所述像图像相互重叠，共同构成所述结构光发射器的散斑图，使所述散斑图上任一点均由任意两个所述像图像上的一个相应点重叠而成。
10.可选的，重叠的两个所述像图像的重叠区域占自身的1/4。
11.可选的，重叠的两个所述像图像的重叠区域为自身所在区域。
12.可选的，还包括：腔体；其中：
13.所述红外光源、所述准直镜和所述doe依次垂直设置于所述腔体内。
14.可选的，所述红外光源为垂直腔面发射激光器vcsel。
15.本技术第二部分提供一种深度相机，包括：采集模组、处理器和如本技术第一方面任一项所述的结构光发射器；其中：
16.所述处理器分别与所述采集模组、所述结构光发射器相连；
17.当所述结构光发射器接收到发射指令时，向目标投射结构光；当所述采集模组接收到采集指令时，采集所述结构光在所述目标上产生的实际散斑图；
18.所述处理器根据所述结构光发射器的散斑图和所述实际散斑图，进行深度计算，
以获取所述目标的深度信息。
19.本技术第三方面提供一种深度识别终端，包括：终端和如本技术第二方面所述的深度相机；其中：所述深度相机与所述终端集成。
20.可选的，所述终端为手机、平板、电视或者电脑。
21.由上述技术方案可知，本实用新型提供了一种结构光发射器，包括：红外光源、准直镜和doe。由于红外光源中各子光源发出的光束经过doe的调制后，在预设平面上形成各子光源排布图像的多个像图像，并且各个像图像相互重叠，使得结构光发射器的散斑图上任一点均由任意两个像图像上的一个相应点重叠而成，所以相较于现有技术而言，该结构光发射器投射的结构光的亮度得到提高，从而增加了该结构光发射器在室外红外光环境下的抗干扰能力，进而增强了该结构光发射器在室外环境下的散斑辨识度以及提高了自身在室外的深度效果。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
23.图1为本技术实施例提供的结构光发射器的结构示意图；
24.图2a、图2b和图2c分别为现有技术中三种结构光发射器产生的散斑图的示意图；
25.图3为本技术提供的结构光发射器所产生的散斑图的示意图。
具体实施方式
26.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
27.在本技术中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
28.为了提高结构光发射器在室外环境下的散斑辨识度，本技术实施例提供一种结构光发射器，其具体结构如图1所示，包括：红外光源10、准直镜20和doe(diffractive optical elements，光学衍射元件)30。
29.在该结构光发射器中，准直镜20和doe 30依次设置于红外光源10的光路上；红外光源10中各子光源发出的光束依次通过准直镜20和doe30，并经过doe30调制后，在预设平面上投射出各子光源排布图像的多个像图像，如图2a
‑
图2c中的小正方形所示。
30.其中，预设平面即预先设定的平面，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本技术保护范围内。
31.需要说明的是，像图像即为各子光源排布图像经过透镜针孔成像后形成的图像；换言之，可以把doe30的调制看成对各子光源排布图像的多个透镜针孔成像。
32.各个像图像相互重叠，共同构成结构光发射器的散斑图，并使得该散斑图上任一点均由任意两个像图像上的一个相应点重叠而成。因此，该结构光发射器的散斑图上任一点的亮度等于两个相应点的亮度之和，从而使得该结构光发射器投射的结构光的亮度得到提高，进而增加了该结构光发射器在室外红外光环境下的抗干扰能力，因此增强了该结构光发射器在室外环境下的散斑辨识度以及提高了自身在室外的深度效果。
33.优选的，该结构光发射器散斑图上任一点由任意相邻两个像图像上的一个相应点重叠而成，以提高两个像图像重叠时的准确度。
34.需要说明的是，通过调整红外光源10上多个子光源的排布方式，以及，doe 30的刻蚀结构，可以实现上述效果；但是，在实际应用中，包括但不限于上述实施方式，此处不做具体限定，均在本技术的保护范围内。
35.具体而言，该结构光发射器的散斑图上的任一点均由任意两个像图像上的一个相应点重叠而成的一种实现方法，具体为：将任意两个像图像重叠、重叠区域占自身的1/4；另一种实现方法，具体为：将任意两个像图像重叠、重叠区域为自身所在区域。
36.需要说明的是，在实际应用中，包括但不限于上述实施方式，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本技术的保护范围内；其中，前一种实现方式对doe30的结构设计要求较低，易于实现，因此前一种实现方式为优选实现方式。
37.优选的，红外光源10为vcsel(vertical
‑
cavity surface
‑
emitting laser，垂直腔面发射激光器)；在实际应用中，包括但不限于上述实现方式，此处不做具体限定，可是具体情况而定，均在本技术的保护范围内。
38.可选的，结构光发射器，还包括：腔体(图1中未示出)；并且，红外光源10、准直镜20和doe 30垂直设置于腔体内；在实际应用中，包括但不限于上述设置方式，比如倾斜设置，此处不做具体限定，均在本技术的保护范围内。
39.图2a(图中仅以a*b＝4*4为例进行展示)为现有技术中一种结构光发射器在工作时所形成的散斑图，其中，vcsel的包括多个激光发射点，即子光源，并且多个激光发射点的排列顺序通常是伪随机的轴对称分布，或者，伪随机的斜轴对称分布。
40.在实际应用中，结构光发射器的散斑图可以看成子光源排布图像的多个像图像的组合，其中各个像图像可能出现错位，错位的方式有很多种，比如如图2b和图2c所示，各列之间出现错位，但各列之间基本没有重叠区域。
41.与现有技术相比，图3为本技术提供的结构光发射器所产生的散斑图(图中未示出斑点，以便清晰示出像图像之间的重叠区域)，其中，第一子像图像01分别与第二像图像02、第三像图像03、第四像图像04以及第五像图像05，形成第一重叠区域21、第二重叠区域22、第三重叠区域23以及第四重叠区域24。
42.并且，第二像图像02分别与第十三像图像13、第六像图像06、第七像图像07，第三像图像03分别与第七像图像07、第八像图像08、第九像图像09，第四像图像04分别与第九像图像09、第十像图像10、第十一像图像11，以及，第五像图像05分别与第十一像图像11、第十
二像图像12、第十三像图像，形成重叠区域，如图3中打单斜线的部分所示。
43.在每个重叠区域中，任一点均由两个像图像中的一个相应点重叠而成，即在每个重叠区域中，任一点的亮度等于两个相应点的亮度之和。
44.本技术另一实施例提供一种深度相机，其具体包括：采集模组、处理器和如上述实施例提供的结构光发射器。
45.其中，处理器分别与采集模组、结构光发射器相连，当结构光发射器接收到发射指令时，向目标投射结构光；当采集模组接收到采集指令时，采集结构光在目标上产生的实际散斑图。
46.处理器根据结构光发射器的散斑图和实际散斑图进行深度计算，即可获取该目标的深度信息；其中，结构光发射器的散斑图是实现获取并储存在处理器中的。
47.本技术另一实施例提供一种深度识别终端，其具体结构包括：终端和如上述实施例提供的深度相机；其中，深度相机与终端集成在一起即可，至于深度相机的设置位置只要满足自身的使用需求即可，此处不做具体限定，可视具体情况而定。
48.可选的，终端可以为手机、也可以为平板，还可以为电视，甚至可以为电脑；在实际应用中，包括但不限于上述实施方式，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本技术的保护范围内。
49.对所公开的实施例的上述说明，本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，使本领域专业技术人员能够实现或使用本技术。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。