CN108490631B - 结构光投射器、图像获取结构和电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种结构光投射器。结构光投射器包括基板组件、镜筒、光源、准直元件和衍射光学元件。镜筒包括镜筒侧壁，镜筒侧壁与基板组件共同形成收容腔。光源设置在基板组件上并用于发射激光。准直元件用于准直激光并包括多个透镜，多个透镜设置在光源的发光光路上，多个透镜包括至少一个第一类透镜、至少一个玻璃材质的第二类透镜和至少一个液态透镜，液态透镜能够在电压的作用下改变焦距。衍射光学元件安装在镜筒上。本发明还公开了一种图像获取结构和电子装置。利用多个透镜组合的方式来改善透镜发生温漂现象的问题，并且利用第二类透镜的玻璃材质温漂小的特性来减小温漂，利用液态透镜改变焦距以解决激光图案精确度降低的问题。

Description

结构光投射器、图像获取结构和电子装置

技术领域

本发明涉及光学及电子技术领域，更具体而言，涉及一种结构光投射器、图像获取结构和电子装置。

背景技术

结构光投射器一般由光源、准直元件和衍射光学元件(diffractive opticalelements，DOE)组成。准直元件中包括透镜，当环境温度变化时，透镜会产生温漂现象，温漂较大的时候透镜的焦点会发生改变，从而影响结构光投射器向目标空间中投射的激光图案的精确度。

发明内容

本发明实施方式提供一种结构光投射器、图像获取结构和电子装置。

本发明实施方式的结构光投射器包括：

基板组件；

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；

光源，所述光源设置在所述基板组件上并用于向所述收容腔发射激光；

准直元件，所述准直元件用于准直所述激光，所述准直元件包括多个透镜，多个所述透镜设置在所述光源的发光光路上，多个所述透镜包括至少一个第一类透镜、至少一个第二类透镜和至少一个液态透镜，所述第一类透镜包括透光基板，所述透光基板包括相背的上表面和下表面，所述第一类透镜还包括形成在所述上表面的上子透镜和形成在所述下表面的下子透镜，所述上子透镜和所述下子透镜对应，所述第二类透镜采用玻璃材质制成，所述液态透镜安装在所述镜筒上，所述液态透镜能够在电压的作用下改变焦距；和

衍射光学元件，所述衍射光学元件安装在所述镜筒上，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。

本发明实施方式的图像获取结构包括：

上述结构光投射器；

图像采集器，所述图像采集器用于采集经所述衍射光学元件后向目标空间中投射的激光图案；和

分别与所述结构光投射器和所述图像采集器连接的处理器，所述处理器用于处理所述激光图案以获得深度图像。

本发明实施方式的电子装置包括：

壳体；和

上述实施方式所述的图像获取结构，所述图像获取结构设置在所述壳体内并从所述壳体暴露以获取深度图像。

本发明实施方式的结构光投射器、图像获取结构和电子装置利用多个透镜组合的方式来改善透镜发生温漂现象的问题，并且由于第二类透镜采用玻璃材质制成，可以利用玻璃材质温漂小的特性以减小温漂。此外，可以利用液态透镜改变焦距以解决温漂现象带来的激光图案精确度降低的问题。

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图像获取结构的结构示意图；

图3是本发明实施方式的结构光投射器的结构示意图；

图4是本发明实施方式的结构光投射器的准直元件的第一类透镜的结构示意图；

图5和图6是本发明实施方式的结构光投射器的准直元件的液态透镜的结构示意图；

图7至图13是本发明实施方式的结构光投射器的准直元件的部分结构示意图；

图14至图16是本发明实施方式的结构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、图像获取结构100、结构光投射器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、第一面124、第二面125、第一段结构126、第二段结构127、保护罩128、光源13、边发射激光器131、发光面1311、侧面1312、准直元件14、第一类透镜141、透光基板1411、上表面1412、下表面1413、上子透镜1414、下子透镜1415、第二类透镜142、液态透镜143、入射盖板1431、出射盖板1432、密封体1433、内表面1433a、外表面1433b、端面1433c、上端面1433d、下端面1433e、密封腔1434、第一电极1435、绝缘层1436、导电液体1437、绝缘液体1438、第二电极1439、第一透镜144、第一入光面1442、第一出光面1444、第二透镜145、第二入光面1452、第二出光面1454、第三透镜146、第三入光面1462、第三出光面1464、第四透镜147、衍射光学元件15、第一导电元件16、第二导电元件17、固定件18、封胶181、支撑架182、收容空间183、连接器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包括图像获取结构100和壳体200。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***、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。图像获取结构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可以给图像获取结构100提供防尘、防水、防摔等保护，壳体200上开设有与图像获取结构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，图像获取结构100包括结构光投射器10、图像采集器20和处理器30。图像获取结构100上可以形成有与结构光投射器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。结构光投射器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，结构光投射器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与结构光投射器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(Digital Image Correlation，DIC)算法。当然，也可以采用其它图像匹配算法代替DIC算法。下面将对结构光投射器10的结构作进一步介绍。

请参阅图3，结构光投射器10包括基板组件11、镜筒12、光源13、准直元件14和衍射光学元件15。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。

请再参阅图3，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(Polyethylene Glycol Terephthalate，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19连接，连接器19可以将结构光投射器10连接到图1中的电子装置1000的主板上。

请继续参阅图3，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同时形成结构光投射器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。

镜筒侧壁122包围收容腔121，镜筒侧壁122的外壁可以形成有定位结构和安装结构，以便于在将结构光投射器10安装在电子装置1000内时固定结构光投射器10的位置。镜筒12包括相背的第一面124和第二面125，其中收容腔121的一个开口开设在第二面125上，另一个开口开设在第一面124上。第二面125与电路板112结合，例如胶合。

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。在如图3所示的实施例中，限位凸起123位于第一面124与第二面125之间，限位凸起123与第二面125之间的收容腔121可以用于收容准直元件14，限位凸起123与第一面124之间的收容腔121可以用于收容衍射光学元件15。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。

在某些实施方式中，结构光投射器10还包括保护罩128，保护罩128设置在第一面124上。在衍射光学元件15安装在限位凸起123上后安装保护罩128，从而可以防止衍射光学元件15脱落。保护罩128可以由透光材料制成，例如玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯(PolymethylMethacrylate，PMMA)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、聚酰亚胺(Polyimide，PI)等。由于玻璃、PMMA、PC、及PI等透光材料均具有优异的透光性能，保护罩128可以不用开设透光孔。如此，保护罩128能够在防止衍射光学元件15脱落的同时，还能够避免衍射光学元件15裸露在镜筒12的外面，从而实现对衍射光学元件15防水防尘。当然，在其他实施方式中，保护罩128可以开设有透光孔，透光孔与衍射光学元件15的光学有效区相对以避免遮挡衍射光学元件15的光路。

请参阅图3，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上并收容在过孔113内，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(Vertical Cavity SurfaceEmitting Laser,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，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。本发明实施例中，衍射光学元件15的与限位面1232结合的面上形成有衍射结构，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。

请继续参阅图3，准直元件14用于准直光源13发射的激光，并使激光投射到衍射光学元件15的衍射结构上。准直元件14收容在收容腔121内，准直元件14可以沿第二面125指向第一面124的方向组装到收容腔124内。准直元件14包括多个透镜，多个透镜设置在光源13的发光光路上，每个透镜的面型可以为非球面、球面、菲涅尔面、二元光学面中的任意一种。多个透镜包括至少一个第一类透镜141、至少一个第二类透镜142、及至少一个液态透镜143。

请结合图4，第一类透镜141包括透光基板1411(例如可以是透光率大于80％的基板)。透光基板1411包括相背的上表面1412和下表面1413。第一类透镜141还包括形成在上表面1412的上子透镜1414和形成在下表面1413的下子透镜1415，上子透镜1414与下子透镜1415对应。第二类透镜142采用玻璃材质制成。由于第一类透镜141采用在透光基板1411上形成上子透镜1414、下子透镜1415的方式制作而成，解决了环境温度变化时透镜会产生温漂现象的问题；而第二类透镜142采用玻璃材质制成，进一步解决了透镜产生温漂现象的问题。

具体地，第一类透镜141可由WLO(晶圆级光学器件)工艺制作而成。透光基板1411可为玻璃基板，首先在透光基板1411的上表面1412和下表面1413涂布UV胶，再通过光刻形成上子透镜1414和下子透镜1415。上子透镜1414可为凸透镜，下子透镜1415也为凸透镜(如图4所示)；或者，上子透镜1414为凹透镜，下子透镜1415也为凹透镜；或者，上子透镜1414为凸透镜，下子透镜1415为凹透镜；或者，上子透镜1414为凹透镜，下子透镜1415为凸透镜。采用WLO工艺制作而成的第一类透镜141可以解决准直元件14受热变形，使得光学效果变差(例如，散斑变大)，而影响结构光投射器10向目标空间中投射激光图案的精确度的问题。

在某些实施方式中，在组装衍射光学元件15和准直元件14时，衍射光学元件15或准直元件14往往不能达到要求的安装精度，二者的相互位置可能会发生偏移，例如在限位面1232上落有杂质颗粒或在限位面1232上点胶过多时，衍射光学元件15安装在限位凸起123上后被垫起的高度过高，在相同焦距下，经过准直元件14的激光可能过于集中地照射到衍射光学元件15的某处，而导致衍射光学元件15的衍射结构不能得到充分利用，衍射光学元件15不能衍射出预设的激光图案。在某些实施方式中，由于准直元件14的温漂现象导致准直元件的焦点发生改变。本发明实施方式的液态透镜143能够在电压的作用下改变焦距，以校正衍射光学元件15或准直元件14发生偏移后带来的影响。

具体地，请参阅3和图5，在某些实施方式中，液态透镜143包括入射盖板1431、出射盖板1432、密封体1433、第一电极1435、绝缘层1436、导电液体1437、绝缘液体1438和第二电极1439。激光从入射盖板1431射入以进入液态透镜143，并依次穿过导电液体1437、绝缘液体1438和出射盖板1432后从液态透镜143中射出。

入射盖板1431可以是透明的，入射盖板1431可以由玻璃或树脂等材料制成，入射盖板1431可以是平板以使液态透镜143结构简单且容易制造，入射盖板1431也可以是凸透镜，例如可以是平凸透镜，以提升液态透镜143对激光的准直能力。同理，出射盖板1432可以是透明的，出射盖板1432可以由玻璃或树脂等材料制成，出射盖板1432可以是平板或平凸透镜。在其他实施方式中，入射盖板1431和出射盖板1432还可以选用凹透镜。入射盖板1431和出射盖板1432的外侧壁上可以形成有安装结构，当液态透镜143安装在镜筒12内时，安装结构可以与镜筒侧壁122内的结构配合以将液态透镜143牢固地安装在镜筒12内，在一个例子中，入射盖板1431与出射盖板1432的外侧壁可以形成有外螺纹，镜筒侧壁122的内壁可以形成有内螺纹，可以将液态透镜143旋入镜筒12内并使外螺纹与内螺纹配合。

密封体1433、第一电极1435、绝缘层1436、导电液体1437、绝缘液体1438和第二电极1439均可以设置在入射盖板1431与出射盖板1432之间。密封体1433可以呈环形，密封体1433、入射盖板1431和出射盖板1432共同围成密封腔1434。密封腔1434的位置可以与光源13、过光孔1321的位置对准，密封腔1434的形状可以是圆柱形、圆台形或其他形状。密封体1433包括内表面1433a、外表面1433b和端面1433c，内表面1433a位于密封腔1434内，内表面1433a与外表面1433b相背，外表面1433b可以与入射盖板1431和出射盖板1432的外侧壁齐平，且可以用于与镜筒侧壁122的内壁结合。端面1433c连接内表面1433a与外表面1433b，端面1433c包括上端面1433d和下端面1433e，上端面1433d与下端面1433e相背，在本发明实施例中，下端面1433e靠近入射盖板1431，上端面1433d靠近出射盖板1432。

导电液体1437与绝缘液体1438收容在密封腔1434内，在本发明实施例中，导电液体1437与绝缘液体1438填满密封腔1434，导电液体1437和绝缘液体1438互不相溶、互不浸润，从而使导电液体1437和绝缘液体1438之间形成二者的分界面S1。在本发明实施例中，导电液体1437位于靠近入射盖板1431的一侧，绝缘液体1438位于靠近出射盖板1432的一侧。导电液体1437和绝缘液体1438均为透明的液体。导电液体1437和绝缘液体1438的密度应基本相同，从而使得分界面S1不受重力影响。导电液体1437可以是导电的水溶液，例如盐水、硫酸纳溶液，绝缘液体1438可以是非极性液体，例如可以是硅酮溶液、溴代十二烷溶液等。

第一电极1435形成在内表面1433a上，绝缘层1436形成在第一电极1435的与内表面1433a相背的一侧，绝缘层1436间隔第一电极1435与导电液体1437、绝缘液体1438，使得第一电极1435与导电液体1437不导通，及使得第一电极1435与绝缘液体1438也不导通，第一电极1435可以是片状或层状的电极，其材料可以是金、铂、氧化铟锡等。绝缘层1436具有绝缘的特性的同时，还可以具有厌水特性，导电液体1437和绝缘液体1438均不会在附着在绝缘层1436的表面。第二电极1439与导电液体1437电连接，且第二电极1439与第一电极1435绝缘，第二电极1439可以形成在端面1433c。

如图5所示，液态透镜143在自然状态下，导电液体1437与绝缘液体1438之间的分界面S1为由表面张力引起的自然曲面。当第一电极1435与第二电极1439分别接直流电源的正负极，根据电润湿效应，导电液体1437与绝缘层1436之间的接触角将发生变化，从而导致导电液体1437与绝缘液体1438之间的分界面S1的形状和曲率发生变化(例如变为分界面S2)，其中分界面S1的曲率与第一电极1435和第二电极1439之间的电压差的大小有定量的关系。因此，可以通过控制第一电极1435与第二电极1439之间的电压差的大小控制分界面S1的形状和曲率，进而改变液态透镜143的焦距，也就是改变液态透镜143对激光准直作用的大小。

综上，本发明实施方式的电子装置1000中，当液态透镜143与衍射光学元件15之间的相对位置发生改变时，可以通过对液态透镜143施加一定的电压以改变液态透镜143的焦距，使激光投射到衍射光学元件15的预定范围上，结构光投射器10发射出预设的激光图案。

请参阅图5，在某些实施方式中，第一电极1435还形成在端面1433c并从外表面1433b露出，第二电极1439从外表面1433b露出。第一电极1435和第二电极1439均从外表面1433b露出，便于将第一电极1435和第二电极1439与外部电源相接。在一个例子中，请结合图3，镜筒侧壁122的内壁设置有第一导电元件16和第二导电元件17，第一导电元件16用于电连接第一电极1435与基板组件11，第二导电元件17用于电连接第二电极1439与基板组件11。

第一导电元件16和第二导电元件17的一端可以与基板组件11的电路板112电连接，另一端可以是设置在镜筒侧壁122的内壁的环状电极，第一电极1435与第二电极1439在外表面1433b露出的位置形成有高度差，当液态透镜143安装在镜筒12内时，第一电极1435与第一导电元件16接触，第二电极1439与第二导电元件17接触。通过控制第一导电元件16与第二导电元件17接入的电压，则可以控制第一电极1435与第二电极1439之间的电压差，以实现调节液态透镜143的焦距的目的。

请参阅图5和图6，在某些实施方式中，第一电极1435形成在上端面1433d和/或下端面1433e上，绝缘层1436间隔第一电极1435与第二电极1439。具体地，第一电极1435可以仅形成在内表面1433a和上端面1433d上；或者第一电极1435仅形成在内表面1433a和下端面1433e上；此时第二电极1439可以形成在与第一电极1435相同的端面1433c上，也可以形成在与第一电极1435相背的端面1433c上。当然，如图6所示，第一电极1435还可以同时形成在内表面1433a、上端面1433d和下端面1433e上，第一电极1435可以从外表面1433b的两个位置露出，第一导电元件16与第一电极1435可以有至少两个接触点，提高第一导电元件16与第一电极1435接触的可靠性。

请一并参阅图3及图7，在某些实施方式中，多个透镜可包括第一透镜144、第二透镜145和第三透镜146。第一透镜144、第二透镜145和第三透镜146共轴依次设置在光源13的发光光路上。第一透镜144包括相背的第一入光面1442和第一出光面1444。第一入光面1442为第一透镜144靠近光源13的表面，第一出光面1444为第一透镜144靠近衍射光学元件15的表面。第二透镜145包括相背的第二入光面1452和第二出光面1454。第二入光面1452为第二透镜145靠近光源13的表面，第二出光面1454为第二透镜145靠近衍射光学元件15的表面。第三透镜146包括相背的第三入光面1462和第三出光面1466。第三入光面1462为第三透镜146靠近光源13的表面，第三出光面1466为第三透镜146靠近衍射光学元件15的表面。第一入光面1442为凹面，第一出光面1444的顶点与第二入光面1452的顶点抵触，第二出光面1454为凸面，第二出光面1454的顶点与第三入光面1462的顶点抵触。进一步地，第一出光面1444和第二入光面1452可均为凸面。如此，便于第一出光面1444的顶点与第二入光面1452的顶点抵触。

在图7所示的准直元件14中，第一透镜144为第一类透镜141(需要指出的是，第一类透镜141的入光面即为下子透镜1415靠近光源13的表面，第一类透镜141的出光面即为上子透镜1414靠近衍射光学元件15的表面，下同)，第二透镜145为第二类透镜142，第三透镜146为液态透镜143。当然，在其他例子中，第一透镜144、第二透镜145和第三透镜146的位置也可以根据需要进行调整，在此不做具体限定。

在某些实施方式中，多个透镜的数量也可以根据需求进行调整，例如多个透镜也可以为四个透镜、五个透镜、六个透镜等，透镜的类型也可以根据需求进行设置，只需要满足多个透镜包括至少一个第一类透镜141、至少一个第二类透镜142和至少一个液态透镜143。请参阅图8，在一个实施例中，多个透镜包括第一透镜144、第二透镜145、第三透镜146和第四透镜147，第一透镜144为第一类透镜141，第二透镜145为第二类透镜142，第三透镜146为液态透镜143，第四透镜147为第一类透镜141。

在某些实施方式中，准直元件14包括多个透镜。多个透镜依次设置在光源13的发光光路上，至少一个透镜的光轴相对于其他透镜的光轴偏移。此时，镜筒20的结构可呈一段或多段结构，每段结构用于安装对应的透镜。

例如：请一并参阅图9至图13，准直元件14包括第一透镜144、第二透镜145和第三透镜146，其中，可以是：第一透镜144为第一类透镜141，第二透镜145为第二类透镜142，第三透镜146为液态透镜143；或者，第一透镜144为第二类透镜142，第二透镜145为第一类透镜141，第三透镜146为液态透镜143；或者，第一透镜144为液态透镜143，第二透镜145为第一类透镜141，第三透镜146为第二类透镜142，当然，第一透镜144、第二透镜145和第三透镜146的类型还可以是其他的组合形式，在此不一一列举。第一透镜144、第二透镜145和第三透镜146依次设置在光源13的发光光路上。第二透镜145的光轴相对于第一透镜144的光轴偏移，第一透镜144的光轴与第三透镜146的光轴重合(如图9所示)，进一步地，第二透镜145的光轴可与第一透镜144的光轴平行，此时，镜筒12的结构可呈两段结构，第一段结构126用于安装第一透镜144，第二段结构127用于安装第三透镜146，第一段结构126与第二段结构127倾斜相接，第二透镜145安装在第一段结构126与第二段结构127的相接处，如此，多个透镜形成弯折形的结构有利于增加光程，从而减小结构光投射器10整体的高度，第一段结构126和第二段结构127的内壁涂布有反射涂层，反射涂层用于反射光线，以使得光源13发射的光线能够依次经过第一入光面1442、第一出光面1444、第二入光面1452、第二出光面1454、第三入光面1462、以及第三出光面1464；当然，在其他实施方式中，第一段结构126和第二段结构127也可为独立于镜筒12的反射元件，反射元件设置在镜筒12上，反射元件为棱镜或面镜等，反射元件用于反射光线以改变光路的方向；或者，第一透镜144的光轴相对于第二透镜145的光轴偏移，第二透镜145的光轴与第三透镜146的光轴重合(如图10所示)，进一步地，第一透镜144的光轴可与第二透镜145的光轴平行；或者，第三透镜146的光轴相对于第一透镜144的光轴偏移，第一透镜144的光轴与第二透镜145的光轴重合(如图11所示)，进一步地，第三透镜146的光轴可与第一透镜144的光轴平行；或者，第二透镜145的光轴相对于第一透镜144的光轴偏移，第三透镜146的光轴相对于第一透镜144的光轴偏移，第二透镜145的光轴和第三透镜146的光轴位于第一透镜144的光轴的同侧(如图12所示)，进一步地，第一透镜144的光轴可与第二透镜145的光轴平行，第一透镜144的光轴与第三透镜146的光轴平行，第二透镜145的光轴与第三透镜146的光轴平行；或者，第二透镜145的光轴相对于第一透镜144的光轴偏移，第三透镜146的光轴相对于第一透镜144的光轴偏移，第二透镜145的光轴和第三透镜146的光轴位于第一透镜144的光轴的异侧(如图13所示)，进一步地，第一透镜144的光轴可与第二透镜145的光轴平行，第一透镜144的光轴与第三透镜146的光轴平行，第二透镜145的光轴与第三透镜146的光轴平行。

在某些实施方式中，第二透镜145的光轴相对于第一透镜144的光轴偏移，第三透镜146的光轴相对于第一透镜144的光轴偏移，第二透镜145的光轴和第三透镜146的光轴位于第一透镜144的光轴的异侧。如此，多个透镜形成弯折形的结构有利于增加光程，增长焦距，降低结构光投射器10的高度。

需要指出的是，在图10至图13所示的结构光投射器10中，镜筒12的结构与图9所示的镜筒12的结构相同或类似，镜筒12的结构可呈一段或多段结构，在此不再赘述。

请参阅图3和图14，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(DistributedFeedback Laser，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朝向液态透镜143。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阵列的温漂较小，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，结构光投射器10的光源成本较低。

请参阅图14和图15，在某些实施方式中，结构光投射器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14和图15，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14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15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16，在某些实施方式中，固定件18包括设置在基板组件11上的至少两个弹性支撑架182，至少两个支撑架182共同形成收容空间183，收容空间183用于收容边发射激光器131，至少两个支撑架182用于支撑住边发射激光器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上以减小结构光投射器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。

Claims (10)

1.一种结构光投射器，其特征在于，包括：

基板组件；

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；

光源，所述光源设置在所述基板组件上并用于向所述收容腔发射激光，所述光源包括边发射激光器；

固定件，所述固定件包括设置在基所述板组件上的至少两个弹性支撑架，至少两个所述支撑架共同形成收容空间，所述收容空间用于收容边发射激光器，至少两个所述支撑架用于支撑住所述边发射激光器；

准直元件，所述准直元件用于准直所述激光，所述准直元件包括多个透镜，多个所述透镜设置在所述光源的发光光路上，多个所述透镜包括至少一个第一类透镜、至少一个第二类透镜和至少一个液态透镜，所述第一类透镜包括透光基板，所述透光基板包括相背的上表面和下表面，所述第一类透镜还包括形成在所述上表面的上子透镜和形成在所述下表面的下子透镜，所述上子透镜和所述下子透镜对应，所述第二类透镜采用玻璃材质制成，所述液态透镜安装在所述镜筒上，所述液态透镜能够在电压的作用下改变焦距；和

衍射光学元件，所述衍射光学元件安装在所述镜筒上，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；在所述准直元件或者所述衍射光学元件发生偏移时，所述液态透镜能够在电压的作用下校正所述衍射光学元件或所述准直元件的焦距。

2.根据权利要求1所述的结构光投射器，其特征在于，多个所述透镜共轴依次设置在所述光源的发光光路上。

3.根据权利要求1所述的结构光投射器，其特征在于，多个所述透镜依次设置在所述光源的发光光路上，至少一个所述透镜的光轴相对于其他所述透镜的光轴偏移。

4.根据权利要求1所述的结构光投射器，其特征在于，所述液态透镜包括：

入射盖板；

出射盖板；

位于所述入射盖板与所述出射盖板之间的环形的密封体，所述密封体与所述入射盖板和所述出射盖板共同形成密封腔，所述密封体包括位于所述密封腔内的内表面；

形成在所述内表面的第一电极；

形成在所述第一电极的与所述内表面相背一侧的绝缘层；

收容在所述密封腔内的互不相溶的导电液体和绝缘液体；和

与所述导电液体电连接并与所述第一电极绝缘的第二电极。

5.根据权利要求4所述的结构光投射器，其特征在于，所述密封体包括外表面和端面，所述外表面与所述内表面相背，所述端面连接所述内表面与所述外表面，所述第一电极还形成在所述端面并从所述外表面露出，所述第二电极从所述外表面露出。

6.根据权利要求5所述的结构光投射器，其特征在于，所述端面包括相背的上端面和下端面，所述第一电极形成在所述上端面和/或下端面，所述绝缘层间隔所述第一电极与所述第二电极。

7.根据权利要求4所述的结构光投射器，其特征在于，所述镜筒侧壁的内壁设置有第一导电元件和第二导电元件，所述第一导电元件连接所述第一电极和所述基板组件，所述第二导电元件连接所述第二电极和所述基板组件。

8.根据权利要求4所述的结构光投射器，其特征在于，所述入射盖板为平板或凸透镜；和/或所述出射盖板为平板或凸透镜。

9.一种图像获取结构，其特征在于，包括：

权利要求1-8任意一项所述的结构光投射器；

图像采集器，所述图像采集器用于采集经所述衍射光学元件后向目标空间中投射的激光图案；和

分别与所述结构光投射器和所述图像采集器连接的处理器，所述处理器用于处理所述激光图案以获得深度图像。

10.一种电子装置，其特征在于，包括：

壳体；和

权利要求9所述的图像获取结构，所述图像获取结构设置在所述壳体内并从所述壳体暴露以获取深度图像。

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