一种结构光发射装置及结构光发收系统的制作方法

本申请涉及透镜领域，具体涉及一种结构光发射装置及结构光发收系统。

背景技术：

1、在深度感测以及三维成像等领域，很多时候需要将结构光投射到目标对象上，然后采集由目标对象反射回的光线并进行成像，即可得到包含有深度信息的图像，进而根据包含有深度信息的图像即可重构目标对象的三维形状。相关技术所提供的结构光发射装置，存在装配难度较大的缺陷。

技术实现思路

1、本申请的一个目的在于提出一种结构光发射装置及结构光发收系统，本申请所提供的结构光发射装置，装配难度小。

2、根据本申请实施例的一方面，公开了一种结构光发射装置，所述结构光发射装置包括：上下贯通的第一壳体；设于所述第一壳体的空腔下端的光源阵列；设于所述第一壳体的空腔上端的超透镜；

3、其中，所述超透镜包括基底以及微纳结构；在所述基底上设有所述微纳结构的结构面，还设有保护层；所述微纳结构相对于所述结构面的高度，等于或小于所述保护层相对于所述结构面的高度；

4、所述超透镜平行于所述光源阵列；所述光源阵列所发射光线入射至所述超透镜后，被所述超透镜复制为结构光。

5、在本申请的一示例性实施例中，所述光源阵列中的各子光源为垂直腔面激光发射器。

6、在本申请的一示例性实施例中，所述光源阵列中的各子光源呈伪随机分布的状态，或者规则分布的状态。

7、在本申请的一示例性实施例中，所述结构面朝向所述光源阵列，或者背向所述光源阵列。

8、在本申请的一示例性实施例中，在所述第一壳体的内壁上端，设有环状凹槽；所述超透镜承靠于所述环状凹槽。

9、在本申请的一示例性实施例中，所述结构光发射装置还包括：壳体基板；

10、所述第一壳体以及所述光源阵列，共同设于所述壳体基板的同一表面。

11、在本申请的一示例性实施例中，所述第一壳体包括：位于下端的第一部；位于上端的第二部；

12、其中，所述光源阵列设于所述第一壳体的第一部的空腔，所述超透镜设于所述第一壳体的第二部的空腔；

13、针对所述第一壳体，其第二部的外边缘在其第一部的上表面的投影，位于由其第一部的上表面的外边缘所围区域的内部；

14、针对所述第一壳体，其第一部的空腔横截面面积，大于其第二部的空腔横截面面积。

15、根据本申请实施例的一方面，公开了一种结构光发收系统，所述结构光发收系统包括：如上述任一项实施例所提供的结构光发射装置；成像装置；

16、其中，所述成像装置包括：上下贯通的第二壳体；设于所述第二壳体的空腔上端的成像透镜；设于所述第二壳体的空腔下端的图像传感器；

17、所述结构光发射装置所发射结构光的覆盖范围，与所述成像装置的视场范围，至少在工作距离区间内存在重叠。

18、在本申请的一示例性实施例中，所述成像透镜包括至少两个折射透镜，或者，包括至少一个超透镜。

19、在本申请的一示例性实施例中，所述第二壳体包括：位于下端的第一部；位于上端的第二部；

20、其中，所述成像透镜设于所述第二壳体的第一部的空腔，所述图像传感器设于所述第二壳体的第二部的空腔；

21、针对所述第二壳体，其第二部的外边缘在其第一部的上表面的投影，位于由其第一部的外边缘所围区域的内部；

22、针对所述第二壳体，其第一部的空腔横截面面积，大于其第二部的空腔横截面面积。

23、在本申请的一示例性实施例中，所述结构光发收系统还包括：壳体基板；

24、所述第一壳体、所述光源阵列、所述第二壳体以及所述图像传感器，共同设于所述壳体基板的同一表面。

25、在本申请的一示例性实施例中，所述第一壳体的第一部与所述第二壳体的第一部，为一体式结构。

26、本申请实施例所提供的结构光发射装置包括：上下贯通的第一壳体；设于第一壳体的空腔下端的光源阵列；设于第一壳体的空腔上端的超透镜；其中，超透镜包括基底以及微纳结构；在基底上设有微纳结构的结构面，还设有保护层；微纳结构相对于结构面的高度，等于或者小于保护层相对于结构面的高度；超透镜平行于光源阵列；光源阵列所发射光线入射至超透镜后，被超透镜复制为结构光。由此可见，在本申请所提供的结构光发射装置中，用于调制光线的光学元件仅需超透镜，而且在保护层的作用下，超透镜上的微纳结构的结构安全性得以提高。于是，相比于相关技术中所提供的结构光发射装置，本申请所提供的结构光发射装置降低了装配要求，由此进一步降低了装配难度。

27、本申请的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本申请的实践而习得。

28、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

29、附图说明

30、通过参考附图详细描述其示例实施例，本申请的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。

31、图1示出了本申请一实施例中的结构光发射装置的立体侧视图。

32、图2示出了本申请一实施例中的结构光发射装置的剖视图。

33、图3示出了本申请一实施例中的结构光发射装置的剖视图。

34、图4示出了本申请中的超透镜对于单个子光源所发射光线所施加调制作用的示意图。

35、图5示出了本申请中的超透镜对于多个子光源所发射光线所施加调制作用的示意图。

36、图6示出了本申请一实施例中的结构面朝向光源阵列时的结构光发射装置的结构示意图。

37、图7示出了本申请一实施例中的结构面背向光源阵列时的结构光发射装置的结构示意图。

38、图8示出了本申请一实施例中的单个vcsel光源的光强分布示意图。

39、图9示出了本申请一实施例中的结构光发射装置内部的光源阵列的排列示意图。

40、图10示出了图9实施例中的结构光发射装置内部的超透镜对光源阵列所发射光线进行复制后，所得结构光在光束观察面上投射所得点阵光斑的示意图。

41、图11示出了本申请一实施例中的结构光发收系统的立体侧视图。

42、图12示出了本申请一实施例中的结构光发收系统的剖视图。

43、图13示出了本申请一实施例中的结构光发射接收示意图。

技术特征：

1.一种结构光发射装置，其特征在于，所述结构光发射装置包括：上下贯通的第一壳体；设于所述第一壳体的空腔下端的光源阵列；设于所述第一壳体的空腔上端的超透镜；

2.根据权利要求1所述的结构光发射装置，其特征在于，所述光源阵列中的各子光源为垂直腔面激光发射器。

3.根据权利要求1所述的结构光发射装置，其特征在于，所述光源阵列中的各子光源呈伪随机分布的状态，或者规则分布的状态。

4.根据权利要求1所述的结构光发射装置，其特征在于，所述结构面朝向所述光源阵列，或者背向所述光源阵列。

5.根据权利要求1所述的结构光发射装置，其特征在于，在所述第一壳体的内壁上端，设有环状凹槽；所述超透镜承靠于所述环状凹槽。

6.根据权利要求1所述的结构光发射装置，其特征在于，所述结构光发射装置还包括：壳体基板；

7.根据权利要求1所述的结构光发射装置，其特征在于，所述第一壳体包括：位于下端的第一部；位于上端的第二部；

8.一种结构光发收系统，其特征在于，所述结构光发收系统包括：如上述权利要求1-7任一项所述的结构光发射装置；成像装置；

9.根据权利要求8所述的结构光发收系统，其特征在于，所述成像透镜包括至少两个折射透镜，或者，包括至少一个超透镜。

10.根据权利要求8所述的结构光发收系统，其特征在于，所述第二壳体包括：位于下端的第一部；位于上端的第二部；

11.根据权利要求8所述的结构光发收系统，其特征在于，所述结构光发收系统还包括：壳体基板；

12.根据权利要求11所述的结构光发收系统，其特征在于，所述第一壳体的第一部与所述第二壳体的第一部，为一体式结构。

技术总结
本申请提供了一种结构光发射装置及结构光发收系统，所述结构光发射装置包括：上下贯通的第一壳体；设于所述第一壳体的空腔下端的光源阵列；设于所述第一壳体的空腔上端的超透镜；其中，所述超透镜包括基底以及微纳结构；在所述基底上设有所述微纳结构的结构面，还设有保护层；所述微纳结构相对于所述结构面的高度，等于或者小于所述保护层相对于所述结构面的高度；所述超透镜平行于所述光源阵列；所述光源阵列所发射光线入射至所述超透镜后，被所述超透镜复制为结构光。本申请所提供的结构光发射装置，装配难度低。

技术研发人员：陈建发,郝成龙,谭凤泽,朱健
受保护的技术使用者：深圳迈塔兰斯科技有限公司
技术研发日：20240108
技术公布日：2025/2/10