本发明涉及光学及电子技术领域，更具体而言，涉及一种激光投射模组、深度相机和电子装置。
背景技术：
激光投射模组包括有激光发射器、准直元件和衍射光学元件(diffractiveopticalelements,doe)，当手机意外跌落时，准直元件和/光学衍射元件可能会脱落或损坏，导致激光直接发射出去后容易灼伤用户。
技术实现要素：
本发明实施方式提供一种激光投射模组、深度相机和电子装置。
本发明实施方式的激光投射模组包括：
光源，用于发射激光；
准直元件，所述准直元件包括位于相背两侧的准直入射面和准直出射面，所述准直元件用于准直所述激光；
衍射光学元件，所述衍射光学元件包括位于相背两侧的衍射入射面和衍射出射面，所述衍射光学元件用于衍射所述准直元件准直后的激光以形成激光图案；
检测组件，所述检测组件包括分别设置在所述准直入射面与所述准直出射面和/或所述衍射入射面与所述衍射出射面之间的检测电极对，所述检测电极对通电后输出电信号；
处理器，与所述检测组件连接，用于根据所述电信号变化检测所述准直元件和/或所述衍射光学元件是否破裂。
在某些实施方式中，所述检测电极对形成电容，所述处理器用于根据所述电容的电容值变化判断所述准直元件和/或所述衍射光学元件是否破裂。
在某些实施方式中，所述激光投射模组还包括：
基板组件，所述基板组件包括基板和承载在所述基板上的电路板，所述电路板开设有过孔，所述光源承载在所述基板上并收容在所述过孔内；
镜筒，所述镜筒包括镜筒侧壁，所述镜筒侧壁设置在所述基板组件上并与所述基板组件共同形成收容腔，所述光源、所述准直元件和所述衍射光学元件均收容在所述收容腔内并依次设置在所述光源的光路上；
保护盖，所述保护盖与所述镜筒结合，所述保护盖包括保护顶壁，所述保护顶壁开设有通光孔，所述通光孔与所述衍射光学元件对应。
在某些实施方式中，所述镜筒还包括自所述镜筒侧壁向内凸出的限位凸起，所述衍射光学元件安装在所述限位凸起上。
在某些实施方式中，所述限位凸起开设有通孔，所述位于所述准直出射面和/或位于所述衍射入射面的所述检测组件收容在所述通孔中。
在某些实施方式中，所述光源包括边发射激光器，所述边发射激光器包括发光面，所述发光面朝向所述准直元件。
在某些实施方式中，所述激光投射模组还包括固定件，所述固定件用于将所述边发射激光器固定在所述基板组件上。
在某些实施方式中，所述固定件包括封胶，所述封胶设置在所述边发射激光器与所述基板组件之间，所述封胶为导热胶。
在某些实施方式中，所述固定件包括支撑架，所述支撑架设置在所述基板组件上，所述边发射激光器固定在所述支撑架上。
本发明实施方式的深度相机包括：
所述的激光投射模组；
图像采集器，用于采集由所述激光投射模组向目标空间中投射的激光图案；和
处理器，用于处理所述激光图案以获得深度图像。
在某些实施方式中，所述处理器还用于根据所述检测元件的检测信号判断所述激光投射模组的工作状态以控制所述激光投射器的光源发射或关闭。
本发明实施方式的电子装置包括：
壳体；和
所述的深度相机，所述深度相机设置在所述壳体内并从所述壳体暴露以获取深度图像。
本发明实施方式的激光投射模组、深度相机和电子装置通过在激光投射模组的准直元件和/或衍射元件上设置检测组件，利用检测组件检测准直元件和/或衍射元件的电信号以检测准直元件和/或衍射元件是否破裂，此时，处理器可立即关闭激光发射器或减小激光发射器的发射功率，从而避免因准直元件和/或衍射元件损坏而出现出射的激光能量过大，对用户的眼睛产生危害的问题，提升激光投射模组使用的安全性。
本发明的实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实施方式的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明实施方式的电子装置的结构示意图；
图2是本发明实施方式的深度相机的结构示意图；
图3是本发明实施方式的激光投射模组的截面示意图；
图4是图3所示的激光投射模组沿iv-iv线的截面示意图；
图5是本发明另一实施方式的激光投射模组的截面示意图；
图6是图5所示的激光投射模组沿vi-vi线的截面示意图；
图7是本发明实施方式的又一实施方式的激光投射模组的截面示意图；
图8是至图10是本发明实施方式的激光投射器的部分结构示意图。
主要元件符号说明：
电子装置1000、壳体200、深度相机100、激光投射模组10、基板组件11、基板111、散热孔1111、电路板112、过孔113、镜筒12、收容腔121、镜筒侧壁122、限位凸起123、过光孔1231、限位面1232、光源13、边发射激光器131、发光面1311、侧面1312、准直元件14、准直入射面141a、准直出射面141b、衍射光学元件15、衍射出射面151、衍射入射面152、连接器17、固定件18、封胶181、支撑架182、检测元件19、图像采集器20、处理器30、投射窗口40、采集窗口50。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。附图中相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。
另外，下面结合附图描述的本发明的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明的实施方式，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
请参阅图1，本发明实施方式的电子装置1000包括壳体200和深度相机100。电子装置1000可以是手机、平板电脑、手提电脑、游戏机、头显设备、门禁系统、柜员机等，本发明实施例以电子装置1000是手机为例进行说明，可以理解，电子装置1000的具体形式可以是其他，在此不作限制。深度相机100设置在壳体200内并从壳体200暴露以获取深度图像，壳体200可以给深度相机100提供防尘、防水、防摔等的保护，壳体200上开设有与深度相机100对应的孔，以使光线从孔中穿出或穿入壳体200。
请参阅图2，深度相机100包括激光投射模组10、图像采集器20和处理器30。深度相机100上可以形成有与激光投射模组10对应的投射窗口40，和与图像采集器20对应的采集窗口50。激光投射模组10用于通过投射窗口40向目标空间投射激光图案，图像采集器20用于通过采集窗口50采集被标的物调制后的激光图案。在一个例子中，激光投射模组10投射的激光为红外光，图像采集器20为红外摄像头。处理器30与激光投射模组10及图像采集器20均连接，处理器30用于处理激光图案以获得深度图像。具体地，处理器30采用图像匹配算法计算出该激光图案中各像素点与参考图案中的对应各个像素点的偏离值，再根据该偏离值进一步获得该激光图案的深度图像。其中，图像匹配算法可为数字图像相关(digitalimagecorrelation，dic)算法。当然，也可以采用其它图像匹配算法代替dic算法。下面将对激光投射模组10的结构作进一步介绍。
请参阅图3至图6，激光投射模组10包括基板组件11、镜筒12、光源13、准直元件14、衍射光学元件15和检测元件19和处理器30。光源13、准直元件14和衍射光学元件15依次设置在光源13的光路上，具体地，光源13发出的光依次穿过准直元件14和衍射光学元件15。处理器30可以是深度相机100的处理器30。
请参阅图3和图5，基板组件11包括基板111及承载在基板111上的电路板112。基板111用于承载镜筒12、光源13和电路板112。基板111的材料可以是塑料，比如聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneglycolterephthalate，pet)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，pmma)、聚碳酸酯(polycarbonate，pc)、聚酰亚胺(polyimide，pi)中的至少一种。也就是说，基板111可以采用pet、pmma、pc或pi中任意一种的单一塑料材质制成。如此，基板111质量较轻且具有足够的支撑强度。
电路板112可以是印刷电路板、柔性电路板、软硬结合板中的任意一种。电路板112上可以开设有过孔113，过孔113内可以用于容纳光源13，电路板112一部分被镜筒12罩住，另一部分延伸出来并可以与连接器17连接，连接器17可以将激光投射模组10连接到电子装置1000的主板上。
请参阅图3至图5，镜筒12设置在基板组件11上并与基板组件11共同形成收容腔121。具体地，镜筒12可以与基板组件11的电路板112连接，镜筒12与电路板112可以通过粘胶粘接，以提高收容腔121的气密性。当然，镜筒12与基板组件11的具体连接方式可以有其他，例如通过卡合连接。收容腔121可以用于容纳准直元件14、衍射光学元件15等元器件，收容腔121同时形成激光投射模组10的光路的一部分。在本发明实施例中，镜筒12呈中空的筒状，镜筒12包括镜筒侧壁122和限位凸起123。
请参阅图5，限位凸起123自镜筒侧壁122向内凸出，具体地，限位凸起123自镜筒侧壁122向收容腔121内突出。限位凸起123可以呈连续的环状，或者限位凸起123包括多个，多个限位凸起123间隔分布。限位凸起123围成过光孔1231，过光孔1231可以作为收容腔121的一部分，激光穿过过光孔1231后穿入衍射光学元件15。同时，在组装激光投射模组10时，当衍射光学元件15与限位凸起123相抵，可以认为衍射光学元件15安装到位，当准直元件14与限位凸起123相抵，可以认为准直元件14安装到位。限位凸起123包括限位面1232，当衍射光学元件15安装在限位凸起123上时，限位面1232与衍射光学元件15结合。
请参阅图7，光源13设置在基板组件11上，具体地，光源13可以设置在电路板112上并与电路板112电连接，光源13也可以设置在基板111上并与过孔113对应，此时，可以通过布置导线将光源13与电路板112电连接。光源13用于发射激光，激光可以是红外光，在一个例子中，光源13可以包括半导体衬底及设置在半导体衬底上的发射激光器，半导体衬底设置在基板111上，发射激光器可以是垂直腔面发射激光器(verticalcavitysurfaceemittinglaser,vcsel)。半导体衬底可以设置单个发射激光器，也可以设置由多个发射激光器组成的阵列激光器，具体地，多个发射激光器可以以规则或者不规则的二维图案的形式排布在半导体衬底上。
请参阅图3和图5，准直元件14可以是光学透镜，准直元件14用于准直光源13发射的激光，准直元件14收容在收容腔121内。准直元件14包括光学部和安装部，安装部用于与镜筒侧壁122结合并固定准直元件14，在本发明实施例中，光学部包括位于准直元件14相背两侧的准直入射面141a和准直出射面141b。
请参阅图5，衍射光学元件15安装在限位凸起123上，具体地，衍射光学元件15与限位面1232结合以安装在限位凸起123上。衍射光学元件15的外表面包括衍射出射面151、衍射入射面152。衍射出射面151和衍射入射面152相背，当衍射光学元件15安装在限位凸起123上时，衍射入射面152与限位面1232结合。本发明实施例中，衍射入射面152上形成有衍射结构，衍射出射面151可以是光滑的平面，衍射光学元件15可以将经准直元件14准直后的激光投射出与衍射结构对应的激光图案。衍射光学元件15可以由玻璃制成，也可以说由复合塑料(如pet)制成。
请参阅图3至图6，检测元件19可以是检测电极对，分别设置在准直入射面141a和准直出射面141b和/或衍射出射面151和衍射入射面152，检测电极对在通电后输出电信号，根据输出电信号的变化以分别检测准直元件14以及衍射光学元件15的状态。可以理解，激光投射模组10正常使用时，光源13发射的激光依次经过准直元件14和衍射光学元件15出射，准直元件14和衍射光学元件15对激光具有一定的能量衰减作用，可以保证出射的激光能量不会过大以致伤害人眼。但当激光投射模组10遇到摔落等情况时，设置在激光投射模组10中的准直元件14和衍射光学元件15可能从激光投射模组10中脱落或破损，此时可能导致激光发射器10的激光不经过准直元件14和/或衍射光学元件15直接出射，如此，出射的激光未经过准直元件14和/或衍射光学元件15的衰减，可能导致到达人眼的激光的能量过高，对人眼产生伤害。
在一些示例中，限位凸起123开设有通孔，位于准直出射面141b和/或位于衍射入射面152的检测组件19收容在通孔中。
具体地，通孔的个数可为多个，多个通孔与多对的检测组件一一对应，位于准直出射面141b和/或位于衍射入射面152的检测组件19收容在一个通孔中。
综上，本发明实施方式的激光投射模组10、深度相机100和电子装置1000通过在激光投射模组10的准直元件和/或衍射元件上设置检测组件，利用检测组件检测准直元件和/或衍射元件的电信号以检测准直元件和/或衍射元件是否破裂，此时，处理器可立即关闭激光发射器或减小激光发射器的发射功率，从而避免因准直元件和/或衍射元件破损而出现出射的激光能量过大，对用户的眼睛产生危害的问题，提升激光投射模组使用的安全性。
在某些实施方式中，检测电极对形成电容，处理器30用于根据电容的电容值变化判断准直元件14和/或衍射光学元件15是否破裂。
具体地，检测电极对可以是由ito(氧化铟锡)、izo(氧化铟锌)等透光导电材料制成以不影响准直元件14和衍射光学元件15的发光光路；或者，检测电极对可以设置在准直元件14和/或衍射光学元件15的非光学作用部(例如，准直元件14的非凸部分及衍射光学元件15的非衍射光栅部部分)。其中，检测电极对的数量可以为一对或多对。检测电极对为多对时，多对的检测电极可均匀分布在准直元件14和/或衍射光学元件15的周缘位置。可以理解，每对检测电极之间形成电容，当元件破损或脱落时，电极对之间的距离发生改变，电容的电容值也相应改变，输出至处理器的电信号可以反映两个电极的电容值，从而判断准直元件14和/或衍射光学元件15。在准直元件14和衍射光学元件15未破损时，设置准直元件14和衍射光学元件15之间的检测电极对距离没有变化；而当准直元件14和衍射光学元件15中的任意一个破损时，设置在其上的检测电极对距离会发生变化，处理器获得的电信号可以反映出该变化并指示变化后的准直元件和衍射元件之间的距离。具体地，电极对距离变化在预定区间内，即准直元件14和/或衍射光学元件15各自的检测电极对距离变化较小时，准直元件14和衍射光学元件15仍旧能够正常工作，此时处理器30无需关闭光源13或减小光源13的发射功率；而若准直元件14和衍射光学元件15之间的距离变化较大，即变化的距离超出了预定区间，则处理器需执行关闭光源13或减小光源13的发射功率的操作，以避免出射的激光能量过大伤害用户眼睛的问题。
在一些实施方式中，检测组件19还可以是发射器和接收器。发射器和接收器分别设置在准直入射面141a和准直出射面141b和/或衍射入射面152和衍射出射面151上。具体地，发射器和接收器应设置在准直元件14和衍射光学元件的非光学作用部(例如，准直元件14的非凸部分及衍射光学元件15的非衍射光栅部部分)，以避免对准直元件14和衍射光学元件15的发光光路产生影响。发射器和接收器的对数可以是一对或多对。发射器和接收器的对数为多对时，多对发射器和接收器可以均匀分布在准直元件14和/或衍射元件15的周缘位置。其中，发射器可以用于发射光线或超声波，接收器可以用于接收对应的发射器发射的光线或超声波。接收器接收到的光线或超声波可转化为电信号，电信号的强弱可用于表征光线或超声波的强弱，并进一步表征准直元件14和衍射光学元件15各自入射面与出射面之间的距离大小。另外，也可基于发射器发射光线或超声波的时间点与接收器接收光线或超声波的时间点二者之间的时间差来计算准直元件14和衍射光学元件15各自入射面与出射面之间的距离；或者，也可基于发射器发射的光线与接收器接收的光线二者之间的相位差来计算准直元件14和衍射光学元件15各自入射面与出射面之间的距离。在准直元件14和衍射光学元件15未破损时，准直元件和衍射元件之间的距离没有变化；而当准直元件和衍射元件中的任意一个破损时，准直元件14或衍射光学元件15入射面与出射面之间的距离会发生变化，处理器从发射器和接收器处获得的电信号可以反映出该变化并指示变化后的准直元件14和/或衍射关系元件各自入射面与出射面之间的距离。具体地，若准直元件14和/或衍射光学元件15各自的入射面和出射面之间的距离变化在预定区间内，即距离变化较小时，准直元件和衍射元件仍旧能够正常工作，此时处理器无需关闭光源13或减小光源13的发射功率；而若准直元件14和/或衍射光学元件15之间的距离变化较大，即变化的距离超出了预定区间，则处理器需执行关闭光源或减小光源的发射功率的操作，以避免出射的激光能量过大伤害用户眼睛的问题。另外，当发射器发射光线时，该光线的波长应与激光发射器发射的激光的波长不一致，以避免对激光图案形成产生影响。
请参阅图7，在某些实施方式中，光源13包括边发射激光器(edge-emittinglaser，eel)131，具体地，边发射激光器131可以是分布反馈式激光器(distributedfeedbacklaser，dfb)。边发射激光器131整体呈柱状，边发射激光器131远离基板组件11的一个端面形成有发光面1311，激光从发光面1311发出，发光面1311朝向准直元件14。采用边发射激光器131作为光源，一方面边发射激光器131较vcsel阵列的温飘较小，另一方向，由于边发射激光器131为单点发光结构，无需设计阵列结构，制作简单，激光投射模组10的光源成本较低。
请参阅图7和图8，在某些实施方式中，激光投射模组10还包括固定件18，固定件18用于将边发射激光器131固定在基板组件11上。分布反馈式激光器的激光在传播时，经过光栅结构的反馈获得功率的增益。要提高分布反馈式激光器的功率，需要通过增大注入电流和/或增加分布反馈式激光器的长度，由于增大注入电流会使得分布反馈式激光器的功耗增大并且出现发热严重的问题，因此，为了保证分布反馈式激光器能够正常工作，需要增加分布反馈式激光器的长度，导致分布反馈式激光器一般呈细长条结构。当边发射激光器131的发光面1311朝向准直元件14时，边发射激光器131呈竖直放置，由于边发射激光器131呈细长条结构，边发射激光器131容易出现跌落、移位或晃动等意外，因此通过设置固定件18能够将边发射激光器131固定住，防止边发射激光器131发生跌落、移位或晃动等意外。
具体地，请参阅图8，在某些实施方式中，固定件18包括封胶181，封胶181设置在边发射激光器131与基板组件11之间。更具体地，在如图8所示的例子中，边发射激光器131的与发光面1311相背的一面粘接在基板组件11上。在如图9所示的例子中，边发射激光器131的侧面1312也可以粘接在基板组件11上，封胶181包裹住四周的侧面1312，也可以仅粘结侧面1312的某一个面与基板组件11或粘结某几个面与基板组件11。进一步地，封胶181可以为导热胶，以将光源13工作产生的热量传导至基板组件11中。为了提高散热效率，基板111上还可以开设有散热孔1111，光源13或电路板112工作产生的热量可以由散热孔1111散出，散热孔1111内还可以填充导热胶，以进一步提高基板组件11的散热性能。
请参阅图10，在某些实施方式中，固定件18包括支撑架182，支撑架182设置在基板组件11上，边发射激光器131固定在支撑架182上。支撑架182的数量可以是多个，多个支撑架182可以共同包围边发射激光器131，在安装时可以将边发射激光器131直接安装在多个支撑架182之间。在一个例子中，多个支撑架182共同夹持边发射激光器131，以进一步防止边发射激光器131发生晃动。
在某些实施方式中，基板111可以省去，光源13可以直接固定在电路板112上以减小激光投射模组10的整体厚度。
在本说明书的描述中，参考术语“某些实施方式”、“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个，除非另有明确具体的限定。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。