一种三维成像装置及电子设备的制作方法

1.本申请一般涉及光学领域，具体涉及一种三维成像装置及电子设备。


背景技术：

2.随着对结构光三维成像的研究深入以及应用需求的拓展，结构光三维成像在深度探测等方面得到广泛的应用。
3.传统的用于深度探测的结构光三维成像装置包括光源、图像传感器和处理器。光源向目标物发射光；图像传感器对经目标物反射回的光进行成像；处理器基于成像及散斑相对位置信息计算目标物的深度。但是在实际使用过程中其精度较低，经常会出现误差。


技术实现要素：

4.鉴于现有三维成像装置精度低的问题，本申请提出了一种三维成像装置及电子设备，能提高成像精度。
5.第一方面，本申请实施例提供了一种三维成像装置，该装置包括：
6.发射模块和接收模块；
7.发射模块用于发射不同发射面积的散斑结构光，不同发射面积的散斑结构光投射到目标物时可在目标物上呈现不同面积的散斑；
8.接收模块用于接收经目标物反射的不同发射面积的散斑结构光。
9.可选地，发射模块包括多个激光器，且多个激光器存在不同面积的激光出射孔。
10.可选地，发射模块还包括衍射光学元件，衍射光学元件设置在激光器发光的一侧。
11.可选地，多个激光器为垂直腔面发射激光器。
12.可选地，发射模块还包括准直镜，准直镜设置在激光器和衍射光学元件之间。
13.可选地，三维成像装置还包括控制模块，控制模块包括控制电路板和处理器。
14.可选地，接收模块还包括第一红外图像传感器。
15.可选地，接收模块还包括第二红外图像传感器。
16.第二方面，本申请实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括第一方面所述的任意一的三维成像装置。
17.综上所述，本申请实施例提供的三维成像装置，通过散斑相对位置信息和散斑大小信息共同实现三维成像，相较于现有技术中只使用散斑相对位置信息进行成像，提高成像精度。
附图说明
18.为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面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，附图仅用于示出优选实施方法的目的，而并不认为是对本发明的限制。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了本发明相关的部分而非全部。
19.图1是根据本申请实施例示出的一种三维成像装置示意图；
20.图2是根据现有技术示出的一种三维成像装置示意图；
21.图3是根据本申请实施例示出的一种不同面积大小的激光出射孔示意图；
22.图4是根据本申请实施例示出的一种不同面积大小的散斑图案示意图；
23.图5是根据现有技术示出的一种激光出射孔示意图；
24.图6是根据现有技术示出的一种散斑图案示意图；
25.图7是根据本申请实施例示出的一种发射模块示意图。
具体实施方式
26.下面结合附图和实施例对本申请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用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
27.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申请。
28.图1是根据本申请实施例示出的一种三维成像装置示意图。如图1所示，该装置包括：发射模块110和接收模块120。
29.发射模块110用于发射不同发射面积的散斑结构光，不同发射面积的散斑结构光投射到目标物150时可在目标物150上呈现不同面积的散斑160；
30.接收模块120用于接收经目标物150反射的不同发射面积的散斑结构光。
31.其中，发射模块110包括光源，用于发射不同发射面积的散斑结构光。光源可以为多个激光器111，激光器111为散斑结构光激光器，且多个激光器111存在不同面积的激光出射孔。通过不同面积的激光出射孔发射不同发射面积的散斑结构光。
32.可选地，激光器111为垂直腔面发射激光器(英文全称：vertical cavity surface emitting laser；英文简称：vcsel)，其中，垂直腔面发射激光器具有体积小、功率大，运行稳定等优点，因此不仅可以减少三维成像装置的体积，还可以提高三维成像装置的成像精度。
33.示例性地，参见图3，激光器111的激光出射孔包括四种面积大小，分别为小面积激光出射孔101，较小面积激光出射孔102，较大面积激光出射孔103，大面积激光出射孔104。由于采用了不同面积的激光出射孔，导致其射出的光斑大小不一致。如图1所示，在目标物150上投射出4种面积大小的散斑图案。
34.而现有技术激光器的激光出射孔的面积可以参见图5，如图5所示，其激光出射孔301的面积大小是一致的。进一步地，可参见图2或图6，则投射的散斑面积的大小也一致。
35.当然，激光器111的激光出射孔的面积大小的种类，还可以根据根据实际情况进行设计，比如，还可以设计五种面积大小，六种面积大小，在此不做限制。
36.进一步地，参见图7，发射模块110还包括衍射光学元件113，衍射光学元件113设置在激光器111发光的一侧，用于扩大激光器111的发光的视角，以投射出大视场的散斑图案。
37.示例性地，如图4所示，假设衍射光学元件113为8*5的衍射级次，投射出周期性的8*5大小不一致的散斑图案阵列200。
38.对于衍射光学元件113的衍射级次可以根据实际情况进行选择，比如，还可以选择
8*8的衍射级次，在此不做限制。
39.而对于现有技术，如图6所示，经过衍射光学器件113多级衍射后，投射出周期性的8*5大小一致的散斑图案阵列400。
40.可选地，参见图7，发射模块110还包括准直镜112，准直镜112设置在激光器111和衍射光学元件113之间，用于减小激光器111发射的光的发散角。
41.可选地，接收模块120包括第一红外图像传感器。可选地，接收模块120还包括第二红外图像传感器。当然，接收模块120包括的红外图像传感器的数量可以根据实际情况进行设置，在此不做限制。
42.红外图像传感器用于接收经目标物150反射的不同发射面积的散斑结构光。以根据散斑结构光生成目标物的二维图像。进一步地，还可以为红外传感器设置处理器，以用于根据散斑相对位置信息和散斑大小信息计算目标物150的深度，并根据二维图像及计算的目标物150的深度，生成目标物150的深度三维图像。
43.另外，三维成像装置可以包括多个发射模块，也可以包括多个接收模块，不以上述描述及附图为限。
44.可选地，参见图1，三维成像装置还包括控制模块140，控制模块140包括控制电路和处理器，以分担发射模块110、接收模块120和接收模块130的部分控制和数据处理操作。
45.示例性地，控制模块140用于控制发射模块110开启，以使其中的光源发光。还用于接收从接收模块120发来的二维图像，还用于根据散斑相对位置信息和散斑大小信息计算目标物150的深度，并根据二维图像及计算的目标物150的深度，生成目标物150的深度三维图像。
46.其中，根据散斑相对位置信息和散斑大小信息计算目标物150深度信息可以为：
47.根据同一位置的散斑相对位置信息，计算同一位置的散斑偏移量，根据散斑偏移量计算目标物第一深度信息；
48.根据同一位置的散斑大小信息，计算同一位置的散斑偏移量，根据散斑偏移量计算目标物第二深度信息；
49.结合第一深度信息和第二深度信息计算目标物的最终深度信息。
50.另外，需要说明的是，dtof的三维成像装置中的激光器也可以设置不同面积的激光出射孔，提高目标物深度探测精度。还可以在照明灯等其它用途的灯上设置不同面积出射孔的激光器，以提高美观性。
51.综上所述，本申请实施例提供的三维成像装置，设置了不同面积大小的激光器出射孔，使目标物上呈现出大小不一致的散斑图案，在进行三维成像时，可以同时根据散斑相对位置信息和散斑大小信息计算目标物的深度，相较于现有技术只根据散斑相对位置信息计算目标物的深度，显然提高目标物深度值的精度，从而提高三维成像的精度。
52.本申请实施例示出的一种电子设备，电子设备包括上述实施例及各附图示出的任意一三维成像装置。
53.其中，电子设备可能为手持式终端、穿戴式终端，固定终端等。
54.可选地，该设备包括：
55.一个或者多个处理器；
56.存储器，用于存储一条或者多条程序；
57.当一条或者多条程序被一个或者多个处理器执行时，使得一个或者多个处理器实现如上述装置实施例中任一三维成像装置所包括的功能。
58.可选地，该电子设备包括一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序用于：
59.计算机程序被处理器执行时，实现如上述装置实施例中任一三维成像装置所包括的功能。
60.综上所述，本申请实施例提供的电子设备，包括上述三维成像装置，设置了不同面积大小的激光器出射孔，使目标物上呈现出大小不一致的散斑图案，在进行三维成像时，可以同时根据散斑相对位置信息和散斑大小信息计算目标物的深度，相较于现有技术只根据散斑相对位置信息计算目标物的深度，显然提高目标物深度值的精度，从而提高三维成像的精度。
61.本说明书中的实施例均采用递进的方式描述，各个实施例子之间的相似部分相互参见。以上的所描述的实施方案仅仅是示意性的，具体实施例仅是对本发明做举例说明，本发明所属技术领域的技术人员在不脱离本发明实施例所述原理的前提，还可以做出若干改进和润色，这些改进也应视为本发明的保护范围。
62.上述仅为本申请较佳实施例及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。