结构光投影模组的主动调焦方法与流程

本发明属于图像投射技术领域，尤其涉及一种结构光投影模组的主动调焦方法。

背景技术

3d成像技术是新一代人机交互技术的核心，随着移动终端设备对3d成像技术的硬性需求，深度相机将会被广泛应用于移动终端设备中，这也使得深度相机正朝着低功耗、高性能、小体积的方向发展。结构光投影模组是基于结构光技术的深度相机中的核心设备，其主要组成部分为光源以及投影光学器件。投影光学器件具有对光束进行调制的作用，将入射光产生特定结构化图案的出射光束。结构光投影模组生产过程中，光源与投影光学器件的组装精度会影响投射出来的结构光的聚焦位置和投射面，便会直接影响结构光的投影图案效果，进而影响结构光图案的深度与方向。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种结构光投影模组的主动调焦方法，旨在解决现有技术中的光源与投影光学器件的组装精度进而影响结构光图案的深度与方向的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种结构光投影模组的主动调焦方法，包括以下步骤：

预备包括光源和可用于形成特定的结构光图案的投影光学器件的结构光投影模组、投影图案检测系统以及结构光投影模组调节系统，所述结构光投影模组具有关于所述结构光图案的深度与方向的标准参数；

通过所述投影图案检测系统检测所述结构光图案的参数与标准参数是否一致，若均是，则不需校正；

若否，所述投影图案检测系统将所述参数与所述标准参数的偏差值反馈至所述结构光投影模组调节系统，所述结构光投影模组调节系统根据所述偏差值将所述光源与所述投影光学器件间的相对位置调整至所述参数与所述标准参数一致。

进一步地，所述结构光投影模组调节系统将所述光源与所述投影光学器件间的相对位置调整至所述参数与所述标准参数一致的过程中，所述投影图案检测系统实时监测所述参数与所述标准参数。

进一步地，所述投影图案监测系统包括用于对所述结构光图案进行图像显影的结构光图案承载面以及获取所述参数的图像信息获取结构，所述图像信息获取结构位于所述结构光图案承载面一侧。

进一步地，所述光源、所述投影光学器件、所述结构光图案承载面以及所述图像信息获取结构依次并排设置。

进一步地，所述投影光学结构包括透镜以及衍射光学元件，且所述透镜与所述衍射光学元件的光轴重合。

进一步地，所述光源、所述投影光学器件以及所述结构光图案承载面依次并排设置，所述图像信息获取结构设于所述结构光图案承载面的靠近所述光源一侧，且所述图像信息获取结构通过所述结构光图案承载面的反射的所述图像来获取所述参数。

进一步地，所述投影光学结构包括依次排列的掩膜、物镜以及投影透镜，且所述物镜与所述投影透镜的光轴重合。

进一步地，以所述结构光图案承载面所在平面为基准面，所述基准面具有相互垂直的x轴、y轴，垂直于所述基准面为z轴，所述结构光投影模组调节系统可带动所述光源分别沿x轴、和/或y轴、和/或z轴移动，和/或所述结构光投影模组调节系统可带动所述光源分别沿x轴、和/或y轴、和/或z轴转动。

进一步地，以所述结构光图案承载面所在平面为基准面，所述基准面具有相互垂直的x轴、y轴，垂直于所述基准面为z轴，所述结构光投影模组调节系统可带动所述投影光学器件分别沿x轴、和/或y轴、和/或z轴移动，和/或所述结构光投影模组调节系统可带动所述投影光学器件分别沿x轴、和/或y轴、和/或z轴转动。

进一步地，所述光源为多个垂直腔面发射激光器。

本发明的有益效果：本发明的结构光投影模组的主动调焦方法，通过投影图案检测系统判断光源与投影光学器件之间是否需要进行校正以使得检测的图案的参数与标准参数一致，若需要进一步校正，便可由结构光投影模组调节系统根据投影图案检测系统检测到的图案的参数与标准参数间的偏差值进行调整，使得光源与投影光学器件间的相对位置调整至参数与标准参数一致，这样，一方面，可较易地实现将光源与投影光学器件间的相对位置校正至图案的参数与标准参数间一致以提高产品的良率，进而降低生产成本；另一方面，将光源与投影光学器件间的相对位置校正至图案的参数与标准参数间一致，使得结构光投影模组投影出的图案效果最佳，使得用户体验较佳。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的结构光投影模组的主动调焦方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的投影光学器件的转动和/或移动方向；

图3为本发明实施例提供的光源的转动和/或移动方向；

图4为本发明实施例提供的投影图案检测系统检测图像参数的实施方式一；

图5为本发明实施例提供的投影图案检测系统检测图像参数的实施方式二。

其中，图中各附图标记：

10—光源；20—投影光学器件；30—结构光图案承载面；

40—图像信息获取结构。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图1～5描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

如图1～5所示，本发明实施例提供一种结构光投影模组的主动调焦方法，包括以下步骤：

预备包括光源10和可用于形成特定的结构光图案的投影光学器件20的结构光投影模组、投影图案检测系统(图示中a区域为投影图案检测系统的检测范围)以及结构光投影模组调节系统，结构光投影模组具有关于结构光图案的深度与方向的标准参数；

通过投影图案检测系统检测图案的参数与标准参数是否一致，若均是，则不校正；

若否，投影图案检测系统将参数与标准参数的偏差值反馈至结构光投影模组调节系统，结构光投影模组调节系统根据偏差值将光源10与投影光学器件20间的相对位置调整至参数与标准参数一致。

本发明实施例的结构光投影模组的主动调焦方法，通过投影图案检测系统判断光源10与投影光学器件20之间是否需要进行校正以使得检测的结构光图案的参数与标准参数一致，若需要进一步校正，便可由结构光投影模组调节系统根据投影图案检测系统检测到的结构光图案的参数与标准参数间的偏差值进行调整，使得光源10与投影光学器件20间的相对位置调整至参数与标准参数一致，这样，一方面，可较易地实现将光源10与投影光学器件20间的相对位置校正至图案的参数与标准参数间一致以提高产品的良率，进而降低生产成本；另一方面，将光源10与投影光学器件20间的相对位置校正至结构光图案的参数与标准参数间一致，使得结构光投影模组投影出的结构光图案效果最佳，使得用户体验较佳。

具体地，在本实施例中，标准参数可为一具体参数，也可为可使得结构光投影模组呈良品的参数区间，当结构光投影模组调节系统根据结构光投影图案检测系统检测到的结构光图案的参数位于参数区间内时，结构光投影模组便为良品。

进一步地，在本实施例中，结构光投影模组调节系统将光源10与投影光学器件20间的相对位置调整至参数与标准参数一致的过程中，投影图案检测系统实时监测参数直至将光源10与投影光学器件20间的相对位置调整至参数与标准参数一致。投影图案检测系统实时监测结构光图案的参数，并与标准参数同时进行数据处理得出图案的参数与标准参数之间的偏差值并实时反馈至结构光投影模组调节系统，结构光投影模组调节系统依据该偏差值计算光源10应调整的位置或角度，或调整投影光学器件20应调整的位置或角度使得结构光图案的参数与标准参数一致以提高产品的良品率。

进一步地，在本实施例中，投影图案监测系统包括用于对结构光图案进行图像显影的结构光图案承载面30以及获取结构光图案的参数的图像信息获取结构40，图像信息获取结构40位于结构光图案承载面30一侧。通过结构光图案承载面30对经投影光学器件20处理过的光进行进一步显影，显影后形成图像信息获取结构40可进行参数获取的图像，使得投影图案监测系统可较精确的获取结构光图案的参数。

进一步地，在本实施例中，光源10、投影光学器件20、结构光图案承载面30以及图像信息获取结构40依次并排设置，此时的图像获取结构为视野范围完全覆盖在结构光图案承载面30上形成的结构光图案的相机视觉结构。通过将光源10、投影光学器件20、结构光图案承载面30以及图像信息获取结构40依次并排设置，使得图像获取结构可获取到在结构光图案承载面30上显影的图案的信息，进而将该信息处理成结构光图案的参数，并与标准参数进行比对以获取参数与标准参数的偏差值。

具体地，在本实施例中，图像信息获取结构40对图像的预定位置的信息进行采集，并通过将该信息处理以获得结构光图案的参数。

进一步地，在本实施例中，投影光学结构包括透镜和衍射光学元件，且透镜与衍射光学元件的光轴重合，透镜与衍射光学元件之间相对固定。具体地，透镜为准直透镜，通过光源10发射出单光束，单光束经准直透镜以及衍射光学元件后，向结构光图案承载面30方向透射激光斑点图案，该激光斑点图案经图像信息获取结构40采集以获取结构光图案的参数。可以理解的是，各种各样的投影光学结构包含各种类型的透镜以及其他光学元件的组合，并且可与光源10配合使用。不同搭配组合的投影光学结构可能适合不同场景的需求并且投影光学结构可根据特定的需求选定。所使用的实际的透镜的参数是根据角视场、理想的分辨率以及景深的限制的规格确定。

进一步地，如图3所示，在本实施例中，以结构光图案承载面30平面为基准面，基准面具有相互垂直的x轴、y轴，垂直于基准面为z轴，结构光投影模组调节系统可带动光源10分别沿x轴、和/或y轴、和/或z轴移动，和/或结构光投影模组调节系统可带动光源10分别沿x轴、和/或y轴、和/或z轴转动。将投影光学结构固定，再通过结构光投影模组调节系统将光源10移动和/或转动，使得由光源10与投影光学结构组成的结构光投影模组投影出的结构光图案的参数与标准参数一致，这样，可提高结构光投影模组投影出的图案的质量。

进一步地，如图2所示，在本实施例中，以结构光图案承载面30平面为基准面，基准面具有相互垂直的x轴、y轴，垂直于基准面为z轴，结构光投影模组调节系统可带动投影光学器件20分别沿x轴、和/或y轴、和/或z轴移动，和/或结构光投影模组调节系统可带动投影光学器件20分别沿x轴、和/或y轴、和/或z轴转动。将光源10固定，再通过结构光投影模组调节系统将投影光学结构移动和/或转动，使得由光源10与投影光学结构组成的结构光投影模组投影出的图案的参数与标准参数一致，这样，可提高结构光投影模组投影出的图案的质量。

进一步地，在本实施例中，光源10为多个垂直腔面发射激光器。由于垂直腔面发射激光器在工作状态下可在保持高效率的激光运行时腔内的损失较低的特性，使得垂直腔面发射激光器在使用时的损耗量较小，进而可有效保障结构光投影模组的使用寿命。

实施例二

进一步地，本实施例与实施例一的不同之处在于：在本实施例中，光源10、投影光学器件20、结构光图案承载面30以及图像信息获取结构40依次并排设置图像信息获取结构40结构光图案承载面30光源10，且图像信息获取结构40对结构光图案承载面30的透射的结构光图案获取参数。具体地，此时结构光图案承载面30作为透射面，将结构光投影模组投影出的光透射至图像信息获取结构40处，使得图像获取结构可获取到在结构光图案承载面30上的结构光图案的信息，进而将该信息处理成结构光图案的参数，并与标准参数进行比对以获取结构光图案的参数与标准参数的偏差值。

具体地，在本实施例中，光源10、投影光学器件20以及结构光图案承载面30依次并排设置，图像信息获取结构40设于结构光图案承载面30的靠近光源10一侧，且图像信息获取结构40对结构光图案承载面30的反射的图像获取参数。

进一步地，在本实施例中，投影光学结构包括依次排列的掩膜、物镜以及投影透镜，且物镜与投影透镜的光轴重合。具体地，多个光源10发射出特定分布的光束后，该光速依次穿过掩膜、物镜以及投影透镜将该特定分布的光束形成图案，经图案承载面反射或透射后，由图像获取结构获取该图案的信息，该信息经处理后形成图案的参数。

本实施例的其余部分与实施例一相同，在本实施例中未解释的特征，均采用实施例一的解释，这里不再进行赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。