光学投影模组及深度相机的制作方法

[0001]
本发明涉及深度成像技术领域，具体而言，涉及一种光学投影模组及深度相机。


背景技术：

[0002]
随着通讯技术和智能终端的发展，光学投影模组被广泛应用于物体的三维扫描、空间三维重建、人脸识别等领域。光学投影模组通过投射编码或结构化的特殊光图案，对目标物体的空间信息进行标记，为后期图像采集装置的信息采集以及三维重建提供准备工作。
[0003]
通常，光学投影模组采用激光光源发射特定波长的激光，经准直透镜，再通过衍射光学元件(doe)的衍射作用投射超过30000个肉眼不可见的光点，覆盖整个面部，再由红外摄像头负责收集这些光点绘制成精确细致的具有深度信息的面部图像进行面部识别。而doe元件作为光学投影模组的关键元件，一旦发生损坏可能会产生严重的零级衍射光束(没有被衍射光学元件衍射便直接进入目标空间的那一部分光束为零级衍射光束)。零级衍射光束的能量往往比高阶衍射光束能量高出几个数量级，处理不当，极有可能诱发人眼安全问题，这就可能会对用户的眼睛带来巨大伤害。目前，为了避免这一情况，也会设置电路保护结构，然而，目前的电路保护结构依然存在很大的概率当doe元件出现一定程度的损坏时保护结构无法迅速响应以进行保护的情况。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的在于提供一种光学投影模组及深度相机，该光学投影模组及深度相机能够提高安全保护结构的可靠性，从而有效解决激光安全问题。
[0005]
本发明的实施例是这样实现的：
[0006]
本发明的一方面，提供一种光学投影模组，该光学投影模组包括：激光源，以及沿激光源的出光方向依次设置的准直镜和衍射光学元件，准直镜用于对激光源出射的激光光束进行准直，衍射光学元件用于对激光源出射的激光束衍射以形成激光图案；在衍射光学元件表面还设置有单线盘绕形成的透明导电图形线路，透明导电图形线路与激光源的控制开关电连接，用于当透明导电图形线路断路时切断激光源的控制开关。该光学投影模组能够提高安全保护结构的可靠性，从而有效解决激光安全问题。
[0007]
可选地，透明导电图形线路的线宽在10μm至100μm之间。
[0008]
可选地，透明导电图形线路还包括正极接线端和负极接线端，正极接线端和负极接线端电连接于透明导电图形线路的导电线的两端。
[0009]
可选地，正极接线端和负极接线端分别位于衍射光学元件的相对两端。
[0010]
可选地，透明导电图形线路的外周为圆形或者方形。
[0011]
可选地，透明导电图形线路包括第一图形线路和与第一图形线路串联连接的第二图形线路，第一图形线路自衍射光学元件的外周朝向衍射光学元件的中心环绕设置，第二图形线路自衍射光学元件的中心朝向衍射光学元件的外周环绕设置。
[0012]
可选地，透明导电图形线路的相邻导电线之间的间距在10μm至100μm之间。
[0013]
可选地，透明导电图形线路沿衍射光学元件的外周分布。
[0014]
可选地，透明导电图形线路设于衍射光学元件远离激光源的一侧。
[0015]
本发明的另一方面，提供一种深度相机，该深度相机包括处理器、光学接收模组和上述的光学投影模组，光学收模组用于采集由光学投影模组向目标空间中投射的激光图案，处理器用于分析处理光学接收模组所采集的激光图案以获得深度图像。该深度相机能够提高安全保护结构的可靠性，从而有效解决激光安全问题。
[0016]
本发明的有益效果包括：
[0017]
本实施例提供一种光学投影模组，该光学投影模组包括激光源，以及沿激光源的出光方向依次设置的准直镜和衍射光学元件，准直镜用于对激光源出射的激光光束进行准直，衍射光学元件用于对激光源出射的激光束衍射以形成激光图案；在衍射光学元件表面还设置有单线盘绕形成的透明导电图形线路，透明导电图形线路与激光源的控制开关电连接，用于当透明导电图形线路断路时切断激光源的控制开关。这样，在实际应用时，由于透明导电图形线路是单线盘绕形成于衍射光学元件的表面的，如此，一来可以使得整个模组的结构更加紧凑；二来由于透明导电图形线路的单线盘绕方式，因此在透明导电图形线路所覆盖的衍射光学元件的任意一部分发生损坏时，均可以使得整个透明导电图形线路发生断路，从而使得激光源的控制开关断开，进而使得激光源停止发出激光束，以从根源上杜绝未经衍射而产生的零级衍射光束进入人眼而造成安全隐患。因此，本申请提供的光学投影模组能够提高电路保护结构的可靠性，从而有效解决激光安全问题。
附图说明
[0018]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0019]
图1为本发明实施例提供的光学投影模组的结构示意图；
[0020]
图2为本发明实施例提供的透明导电图形线路的盘绕结构图之一；
[0021]
图3为本发明实施例提供的透明导电图形线路的盘绕结构图之二；
[0022]
图4为本发明实施例提供的透明导电图形线路的盘绕结构图之三；
[0023]
图5为本发明实施例提供的透明导电图形线路的盘绕结构图之四；
[0024]
图6为本发明实施例提供的透明导电图形线路的盘绕结构图之五。
[0025]
图标：10-激光源；20-准直镜；30-衍射光学元件；40-透明导电图形线路；41-正极接线端；42-负极接线端；43-导电线；44-第一图形线路；45-第二图形线路。
具体实施方式
[0026]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0027]
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
[0028]
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0029]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
[0030]
请参照图1，本实施例提供一种光学投影模组，该光学投影模组包括：激光源10，以及沿激光源10的出光方向依次设置的准直镜20和衍射光学元件30，准直镜20用于对激光源出射的激光光束进行准直，衍射光学元件30用于对激光源10出射的激光束衍射以形成激光图案；在衍射光学元件30表面还设置有单线盘绕形成的透明导电图形线路40，透明导电图形线路40与激光源10的控制开关电连接，用于当透明导电图形线路40断路时切断激光源10的控制开关。该光学投影模组能够提高安全保护结构的可靠性，从而有效解决激光安全问题。
[0031]
需要说明的是，上述激光源10设于整个光学投影模组的最下方，用于为本实施例提供的光学投影模组提供光源。准直镜20用于对自激光源10出射的光束进行准直。衍射光学元件30用于对激光源10发射的激光束在进行准直后再进行衍射以形成激光图案投射至目标空间上。当该光学投影模组应用于人脸识别时，则对应地，上述衍射光学元件30投射的激光图案作用于人脸上，以覆盖用户的整个面部。而衍射光学元件30一旦发生损坏可能会产生严重的零级衍射光束(没有被衍射光学元件30衍射便直接进入目标空间的那一部分光束为零级衍射光束)。零级衍射光束的能量往往比高阶衍射光束能量高出几个数量级。这样一来，当衍射光学元件30发生损坏就极有可能诱发人眼安全问题，为此，本实施例为解决这个问题对光学投影模组进行了如下改进。
[0032]
在本实施例中，该光学投影模组在衍射光学元件30表面设置有单线盘绕形成的透明导电图形线路40。需要注意的是，本实施例提供的透明导电图形线路40是直接形成于衍射光学元件30的表面的，如此，衍射光学元件30可以和透明导电图形线路40形成一体，组成一个光学元件，这样，一来可以使得光学投影模组的结构更加紧凑，节省了空间；二来当衍射光学元件30发生损坏时，则对应的透明导电图形线路40也会发生损坏。
[0033]
而上述透明导电图形线路40是与激光源10的控制开关电连接的，透明导电图形线路40的损坏则会直接导致激光源10的控制开关的切断，从而使得激光源10被断开，激光源10不再发出激光光束，从而从根源上切断可能进入人眼的有害光线。
[0034]
其中，上述透明导电图形线路40直接控制激光源10的切断的方式本实施例不做限
制，本领域技术人员可自行选择具体地电路连接关系，只要能使得透明导电线43路的断路直接导致激光源10的控制开关被切断即可。例如，可以是透明导电图形线路40和激光源10的控制开关之间串联连接。
[0035]
示例地，在本实施例中，上述透明导电图形线路40可以是通过溅射、蒸发等方式附着于衍射光学元件30表面的。同时，上述透明导电图形线路40应该对激光束具有较高的透射率，且不会对准直镜20的准直效果造成实质影响，也不会对衍射光学元件30的衍射的衍射能力造成实质性影响。如此，上述透明导电图形线路40可以是氧化铟锡等相类似的材质形成。
[0036]
还有，本申请的透明导电图形线路40应该对衍射光学元件30的透光区具有较高的覆盖性，从而使得在衍射光学元件30发生部分损坏时，也可以造成上述透明导电图形线路40的断路，这样可以更加有效地避免光束自损坏区域的狭缝发生透射。
[0037]
综上所述，本实施例提供一种光学投影模组，该光学投影模组包括激光源10，以及沿激光源10的出光方向依次设置的准直镜20和衍射光学元件30，准直镜20用于对激光光束进行准直，衍射光学元件30用于对激光源10出射的激光束衍射以形成激光图案；在衍射光学元件30表面还设置有单线盘绕形成的透明导电图形线路40，透明导电图形线路40与激光源10的控制开关电连接，用于当透明导电图形线路40断路时切断激光源10的控制开关。这样，在实际应用时，由于透明导电图形线路40是单线盘绕形成于衍射光学元件30的表面的，如此，一来可以使得整个模组的结构更加紧凑；二来由于透明导电图形线路40的单线盘绕方式，因此在透明导电图形线路40所覆盖的衍射光学元件30的任意一部分发生损坏时，均可以使得整个透明导电图形线路40发生断路，从而使得激光源10的控制开关断开，进而使得激光源10停止发出激光束，以从根源上杜绝未经衍射而产生的零级衍射光束进入人眼而造成安全隐患。因此，本申请提供的光学投影模组能够提高电路保护结构的可靠性，从而有效解决激光安全问题。
[0038]
为了使得透明导电图形线路40在保障加工可行性的基础上提高其防护可靠性，可选地，在本实施例中，上述透明导电图形线路40的线宽在10μm至100μm之间。示例地，可以为10μm、20μm、30μm、50μm、70μm、80μm、100μm等。
[0039]
为了进一步提高透明导电图形线路40的防护可靠性，可选地，透明导电图形线路40的相邻导电线43之间的间距在10μm至100μm之间。示例地，可以为10μm、20μm、30μm、50μm、70μm、80μm、100μm等。
[0040]
需要说明的是，请结合参照图2至图6，上述相邻导电线43指透明导电图形线路40的相邻两圈导电线43之间的距离。例如，以图2为例，图2所示的最外圈的一圈导电线43和与最外圈的导电线43相邻的次外圈的一圈导电线43之间的距离。也就是透明导电图形线路40的设置密度。
[0041]
为了便于透明导电图形线路40与电源的连接，可选地，透明导电图形线路40还包括正极接线端41和负极接线端42，正极接线端41和负极接线端42电连接于透明导电图形线路40的导电线43的两端。同时，需要说明的是，在本实施例中，该正极接线端41和负极接线端42也是形成于衍射光学元件30的表面的。
[0042]
可选地，在本实施例中，为了便于正极接线端41和负极接线端42的接线，正极接线端41和负极接线端42分别位于衍射光学元件30的相对两端，可参见图2至图6所示。
[0043]
示例地，上述透明导电图形线路40的外周可以为圆形或者方形。但需注意，无论是圆形或是方形，透明导电图形线路40都应该是覆盖衍射光学元件30的透光区的。在实际应用时，本领域技术人员可根据衍射光学元件30的透光区的形状选择对应的透明导电图形线路40的形状，例如，当衍射光学元件30的透光区的形状为圆形时，则选择透明导电图形线路40的形状也为圆形；当衍射光学元件30的透光区的形状为方形时，则选择透明导电图形线路40的形状也为方形。当然，在可能的情况下，本领域技术人员也可以根据衍射光学元件30的透光区的形状将透明导电图形线路40的形状设计成多边形等其他形状。
[0044]
可选地，请结合参照图2至图6，透明导电图形线路40包括第一图形线路44和与第一图形线路44串联连接的第二图形线路45，第一图形线路44自衍射光学元件30的外周朝向衍射光学元件30的中心环绕设置，第二图形线路45自衍射光学元件30的中心朝向衍射光学元件30的外周环绕设置。
[0045]
需要说明的是，第一图形线路44和第二图形线路45在衍射光学元件30的中心区域进行串联连接，以使得第一图形线路44和第二图形线路45尽可能的在衍射光学元件30上分布均匀。
[0046]
以光学投影模组具有正极接线端41和负极接线端42时为例进行举例说明，透明导电图形线路40可以是自正极接线端41朝向衍射光学元件30的中心盘绕，再自衍射光学元件30的中心朝向衍射光学元件30的外周盘绕以盘绕至负极接线端42处(可参见图2至图4)；先自负极接线端42盘绕时同理，此处不再说明；或者，也可以是自正极接线端41朝向衍射光学元件30的中心盘绕，再自衍射光学元件30的中心朝向衍射光学元件30远离正极接线端41和负极接线端42的一侧盘绕，然后再自衍射光学元件30远离正极接线端41和负极接线端42的一侧朝向负极接线端42的方向盘绕(可参见图5至图6)。
[0047]
透明导电图形线路40的盘绕方式多种多样，本申请在此不再进行一一列举，但需注意的是，在盘绕过程中应当注意透明导电图形线路40可以覆盖衍射光学元件30的透光区。
[0048]
为了使得透明导电图形线路40对衍射光学元件30的损坏更加敏感，在本实施例中，可选地，透明导电图形线路40沿衍射光学元件30的外周分布。这样，当衍射光学元件30例如掉落摔坏时，透明导电图形线路40也会对应得到损坏。
[0049]
另外，需要说明的是，透明导电图形线路40可以在覆盖衍射光学元件30的透光区的基础上，仅是形成于衍射光学元件30的外周(如图5所示)，也可以是在衍射光学元件30的中心也盘绕布置导电线43(如图2至图4以及图6所示)。
[0050]
可选地，透明导电图形线路40可以仅设于衍射光学元件30远离激光源10的一侧，也可以分别设于衍射光学元件30的相对两个表面。当透明导电图形线路40分别设于衍射光学元件30的相对两个表面，两个表面的透明导电图形线路40可以是串联连接的，这样，任意一面的轻微损害均会被透明导电图形线路40敏感感知，可以进一步提高本申请提供的光学投影模组的防护可靠性。
[0051]
本发明的另一方面，还提供一种深度相机，该深度相机包括处理器、光学接收模组和上述的光学投影模组，光学收模组用于采集由光学投影模组向目标空间中投射的激光图案，处理器用于分析处理光学接收模组所采集的激光图案以获得深度图像。该深度相机能够提高电路保护结构的可靠性，从而有效解决激光安全问题。由于上述光学投影模组的结
构及其有益效果均已在前文做了详细阐述与说明，故在此不再赘述。
[0052]
需要说明的是，上述光学投影模组用于向目标空间中投射激光图案，例如可以是随机斑点图案。光学接收模组可以包括图像传感器(如ccd、cmos)、滤光片以及成像透镜等，用于采集照射在目标物体(例如为人脸)上所形成的结构光图案；处理器用于根据采集到的结构光图案计算得到深度图像。
[0053]
处理器可以是cpu等形式的处理器，例如可以为对应的深度计算处理器。当该深度相机被嵌入到其他终端设备中时，处理器也可以为终端设备对应的处理器，比如手机处理器，计算机cpu等。
[0054]
以上所述仅为本发明的可选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
[0055]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。