CN109068117A - 光源模组、3d成像***、身份识别装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明适用于光电技术领域，提供了一种光源模组，其包括单一光发射组件、第一光束形成器及第二光束形成器。光发射组件分时发射光线至第一、第二光束形成器。第一光束形成器将光发射组件所发射的光线调制成均匀且平行的泛光并投射至一目标物。第二光束形成器将光发射组件所发射的光线调制成图案化的结构光并投射至目标物。第二光束形成器的视场范围与第一光束形成器的视场范围部分重叠。所述目标物位于第一、第二光束形成器的视场范围相重叠的区域内，使得泛光及结构光均能投射至所述目标物。因此本发明的仅一个光源模组能实现之前两个光源模组的功能，能有效缩小体积。本发明还提供一种3D成像***、身份识别装置及电子设备。

Description

光源模组、3D成像***、身份识别装置及电子设备

技术领域

本发明属于光电技术领域，尤其涉及一种光源模组、3D(3Dimension，三维)成像***、身份识别装置及电子设备。

背景技术

现在的3D成像***一般包括两个光源模组，其中一个光源模组用于投射泛光(即均匀的补光光场)，以拍摄目标物的二维照片；另一个光源模组用于投射结构光(比如斑点结构光)，以得到目标物的深度信息；最后处理器将目标物的深度信息及二维图像进行处理，生成3D图像。由于3D成像***具有两个光源模组，从而导致其体积较大，会过多占用3D成像***所在的电子设备内部的空间，不利于电子设备的小型化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种光源模组、3D成像***、身份识别装置及电子设备，旨在有效缩小体积。

本发明是这样实现的，一种光源模组，其包括仅一个光发射器、一个第一光束形成器及一个第二光束形成器。所述光发射器用于分时发射光线至所述第一光束形成器及所述第二光束形成器。所述第一光束形成器用于将所述光发射器所发射的光线调制成均匀且平行的泛光并投射至一目标物。所述第二光束形成器用于将所述光发射器所发射的光线调制成图案化的结构光并投射至所述目标物。所述第二光束形成器靠近所述第一光束形成器设置，且所述第二光束形成器的视场范围与所述第一光束形成器的视场范围部分重叠。所述目标物位于所述第一光束形成器的视场范围与所述第二光束形成器的视场范围相重叠的区域内，使得所述泛光及所述结构光均能投射至所述目标物。

本发明还提供了一种3D成像***，其包括仅一个上述的光源模组、一个图像获取模组及一个处理器。所述图像获取模组用于获取被所述目标物所反射的泛光，以得到所述目标物的二维图像；还用于获取被所述目标物所反射的图案化的结构光，以得到所述目标物的深度信息。所述处理器用于根据所述目标物的二维图像及深度信息，生成所述目标物的3D图像。

本发明还提供了一种身份识别装置，其包括识别模组及上述的3D成像***。所述识别模组用于根据所述图像获取装置所获取的所述目标物的二维图像及/或深度信息进行身份识别。

本发明还提供了一种电子设备，包括上述的身份识别装置。所述电子设备用于根据所述身份识别装置的识别结果来对应是否执行相应的功能。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：采用仅一个光源模组就能实现在现有技术中的两个光源模组的功能，因此能有效缩小体积。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的3D成像***的功能模块图。

图2及图3是图1的3D成像***的部分结构示意图。

图4及图5是本发明第二实施例提供的3D成像***的部分结构示意图。

图6及图7是本发明第三实施例提供的3D成像***的部分结构示意图。

图8及图9是本发明第四实施例提供的3D成像***的部分结构示意图。

图10是本发明第五实施例提供的身份识别装置的功能模块图。

图11是本发明第六实施例提供的电子设备的功能模块图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设定进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设定之间的关系。

进一步地，所描述的特征、结构可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本申请的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员应意识到，没有所述特定细节中的一个或更多，或者采用其他的结构、组元等，也可以实践本申请的技术方案。在其他情况下，不详细示出或描述公知结构或者操作以避免模糊本申请。

如图1所示，本发明第一实施例所提供的一种3D成像***100，其包括光源模组10、图像获取模组30及处理器50。

所述光源模组10包括光发射组件11、第一光束形成器12及第二光束形成器13。在本实施例中，所述光发射组件11的数量为1个。

所述光发射组件11用于分时发射光线至所述第一光束形成器12及所述第二光束形成器13。所述光线可以为可见光或者红外光等合适的光束。

所述第一光束形成器12用于将所述光发射器11所发射的光线调制成均匀的泛光并投射至一目标物。在本实施例中，所述第一光束形成器12为泛光调制器。

所述第二光束形成器13用于将所述光发射器11所发射的光线调制成图案化的结构光并投射至所述目标物。所述第二光束形成器13靠近所述第一光束形成器12设置，且所述第二光束形成器13的视场范围与所述第一光束形成器12的视场范围部分重叠。所述目标物位于所述第一光束形成器12的视场范围与所述第二光束形成器13的视场范围相重叠的区域内，使得所述泛光及所述结构光均能投射至所述目标物。在本实施例中，所述第一光束形成器12的入光面与所述第二光束形成器13的入光面位于同一平面；所述第一光束形成器12与所述第二光束形成器13之间具有一预定间隔距离，以防止发生光线串扰(即自所述第一光束形成器12射出的光线再次进入所述第二光束形成器13，或者自所述第二光束形成器13射出的光线再次进入所述第一光束形成器12)。所述预定间隔距离可根据需要进行调整。当然，在其他实施例中，也可将所述第一光束形成器12与所述第二光束形成器13之间设置一挡光元件，且分别连接在所述挡光元件的相对两个侧面上，因此所述第一光束形成器12与所述第二光束形成器13之间的预定间隔距离即为所述挡光元件自身的厚度，从而进一步缩小所述光源模组10的体积。

所述第二光束形成器13例如但不局限于包括衍射光学元件(DiffractiveOptical Element，DOE)，比如光斑复制器。然而，可变更地，在其他实施方式中，所述第二光束形成器13也可为其他合适类型的器件，能够实现形成图案化的结构光即可。所述图案化的结构光例如呈条纹式、点阵式、网格式、编码式等。

所述图像获取模组30用于获取被所述目标物所反射的泛光，以得到所述目标物的二维图像；还用于获取被所述目标物所反射的图案化的结构光，以得到所述目标物的深度信息。所述图像获取模组30例如包括仅一个图像传感器，用于分时获取被所述目标物所反射的泛光及图案化的结构光。当然，所述图像获取模组30包括两个图像传感器，所述两个图像传感器分别与所述第一光束形成器12及所述第二光束形成器13对应设置，分别用于获取被所述目标物所反射的泛光及图案化的结构光。

所述处理器50用于根据所述目标物的二维图像及深度信息，生成所述目标物的3D图像。

如图2及图3所示，所述光发射组件11包括一个光发射器111及一个控制器113。在本实施例中，所述光发射器111为激光器，比如半导体边射型激光器(Edge EmittingLaser)，垂直共振腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL)或其他类型的激光器、又或者为其它类型的光源。所述控制器113用于控制所述光发射器111进行旋转，以调节所述光发射器111的发光面的方向，使得所述光发射器111所发射的光线能够直接投射至所述第一光束形成器12或所述第二光束形成器13。

具体的，如图2所示，首先，所述控制器113调节所述光发射器111的发光面的方向，使得所述光发射器111所发射的光线能投射至所述第一光束形成器12，并被调制成泛光并投射至所述目标物，所述图像获取模组30获取被所述目标物所反射的泛光，以得到所述目标物的二维图像；如图3所示，然后，所述控制器113再次调节所述光发射器111的发光面的方向，使得所述光发射器111所发射的光线能投射至所述第二光束形成器13，并被调制成图案化的结构光并投射至所述目标物，所述图像获取模组30获取被所述目标物所反射的结构光，以得到所述目标物的深度信息。

如图4及图5所示，本发明第二实施例所提供的一种3D成像***100a，其与第一实施例的区别在于，所述光发射组件11a包括一个侧发光的光发射器111a、一个可移动的反射元件115a及一个驱动器117a。所述光发射器111a固定设置在所述第一光束形成器12a及所述第二光束形成器13a的入光侧。所述驱动器117a用于驱动所述反射元件115a相对于所述光发射器111a进行移动，以改变所述反射元件115a与所述光发射器111a之间的距离，使得所述反射元件115a能够将所述光发射器111a所发射的光线投射至所述第一光束形成器12a或所述第二光束形成器13a。

所述反射元件115a可以为一次反射镜、二次反射镜或多次反射镜。当所述反射元件115a为一次反射镜时，所述反射元件115a的反射面与所述光发射器111a的发光面的倾斜角度例如为【30，60】度中的任意一数值。所述倾斜角度根据所述光发射器111a的发光面与所述第一光束形成器12a及所述第二光束形成器13a之间的相对位置关系来确定。在本实施例中，所述倾斜角度优选为45度，所述光发射器111a的发光面垂直于水平面。

具体的，如图4所示，首先，所述反射元件115a被移动至与所述第一光束形成器12a相对应的位置，使得所述光发射器111a所发射的光线能够被所述反射元件115a反射至所述第一光束形成器12a，并被调制成泛光之后投射至所述目标物，所述图像获取模组30获取被所述目标物所反射的泛光，以得到所述目标物的二维图像；如图5所示，然后，所述反射元件115a再次被移动至与所述第二光束形成器13a相对应的位置，使得所述光发射器111a所发射的光线能够被所述反射元件115a反射至所述第二光束形成器12a，并被调制成图案化的结构光之后投射至所述目标物，所述图像获取模组30获取被所述目标物所反射的结构光，以得到所述目标物的深度信息。

进一步的，所述反射元件115a也可延长所述光发射元件111a所发射的光线的光路，增大光线的传递距离，使得被所述反射元件115a所反射的光线所形成的面光源的面积增大。

如图6及图7所示，本发明第三实施例所提供的一种3D成像***100b，其与第一实施例的区别在于，所述光发射组件11b包括一个侧发光的光发射器111b、一个控制器113b及一个固定设置的反射元件115b。所述反射元件115b固定设置在所述第一光束形成器12b及所述第二光束形成器13b的入光侧。所述控制器113b能够控制所述光发射器111b相对于所述反射元件115b的反射面进行旋转，以调节所述光发射器111b的发光面的出光方向与所述反射元件115b的反射面之间的相对倾斜角度，使得所述光发射器111b所发射的光线能够到达所述反射元件115b的反射面的不同区域，从而被反射至所述第一光束形成器12b或所述第二光束形成器13b。

所述反射元件115b可以为一次反射镜、二次反射镜或多次反射镜。当所述反射元件115b为一次反射镜时，所述反射元件115b的反射面与所述光发射器111b的发光面的倾斜角度例如为【30，60】度中的任意一数值。所述倾斜角度根据所述光发射器111b的发光面与所述第一光束形成器12b及所述第二光束形成器13b之间的相对位置关系来确定。在本实施例中，所述倾斜角度优选为45度。

如图8及图9所示，本发明第四实施例所提供的一种3D成像***100c，其与第三实施例的区别在于，所述控制器113c用于控制所述光发射器111c相对于所述反射元件115c进行移动，以调节所述光发射器111c的发光面与所述反射元件115c的反射面之间的距离，使得所述光发射器111c所发射的光线能够到达所述反射元件115c的反射面的不同区域，从而被反射至所述第一光束形成器12c或所述第二光束形成器13c。

如图10所示，本发明第五实施例所提供的一种身份识别装置300，其包括识别模组310及上述的3D成像装置100。

所述识别模组310用于根据所述3D成像装置100所获取的所述目标物的3D图像进行身份识别。

所述身份识别装置300例如为脸部识别装置。然，所述身份识别装置300也可用于识别人体的其他合适部位，甚至用于识别其他的生物体或非生物体。

进一步的，如图11所示，本发明第六实施例提供一种电子设备400，其例如但不局限于为消费性电子产品、家居式电子产品、车载式电子产品、金融终端产品等合适类型的电子产品。其中，消费性电子产品例如但不局限为手机、平板电脑、笔记本电脑、桌面显示器、电脑一体机等。家居式电子产品例如但不局限为智能门锁、电视、冰箱、穿戴式设备等。车载式电子产品例如但不局限为车载导航仪、车载DVD等。金融终端产品例如但不局限为ATM机、自助办理业务的终端等。所述电子设备400包括上述身份识别装置300。所述电子设备400根据所述身份识别装置300的身份识别结果来对应是否执行相应的功能。所述相应的功能例如但不局限于包括解锁、支付、启动预存的应用程序中的任意一种或几种。

在本实施方式中，以电子设备400为手机为例进行说明。所述手机例如为全面屏的手机，所述身份识别装置300例如设置在手机的正面顶端。当然，所述手机也并不限制于全面屏手机。

例如，当用户需要进行开机解锁时，抬起手机或触摸手机的屏幕都可以起到唤醒所述身份识别装置300的作用。当所述身份识别装置300被唤醒之后，识别所述手机前方的用户是合法的用户时，则解锁屏幕。

与现有技术相比较，本发明的光源模组、3D成像***、身份识别装置及电子设备，采用仅一个光源模组就能实现在现有技术中的两个光源模组的功能，因此能有效缩小体积。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等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申请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。

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。

Claims (14)

1.一种光源模组，其特征在于，其包括单一光发射组件、第一光束形成器及第二光束形成器；所述光发射组件用于分时发射光线至所述第一光束形成器及所述第二光束形成器；所述第一光束形成器用于将所述光发射组件所发射的光线调制成均匀的泛光并投射至一目标物；所述第二光束形成器用于将所述光发射组件所发射的光线调制成图案化的结构光并投射至所述目标物；所述第二光束形成器靠近所述第一光束形成器设置，且所述第二光束形成器的视场范围与所述第一光束形成器的视场范围部分重叠，以使得所述泛光及所述结构光均能被投射至所述目标物。

2.如权利要求1所述的光源模组，其特征在于，所述光发射组件包括一个光发射器及一个控制器；所述控制器用于控制所述光发射器进行旋转，以调节所述光发射器的发光面的方向，使得所述光发射器所发射的光线能够投射至所述第一光束形成器或所述第二光束形成器。

3.如权利要求1所述的光源模组，其特征在于，所述光发射组件包括一个侧发光的光发射器、一个可移动的反射元件及一个驱动器；所述光发射器固定设置在所述第一光束形成器及所述第二光束形成器的入光侧；所述驱动器用于驱动所述反射元件相对于所述光发射器进行移动，以改变所述反射元件与所述光发射器之间的距离，使得所述反射元件能够将所述光发射器所发射的光线投射至所述第一光束形成器或所述第二光束形成器。

4.如权利要求1所述的光源模组，其特征在于，所述光发射组件包括一个侧发光的光发射器、一个控制器及一个反射元件；所述反射元件固定设置在所述第一光束形成器及所述第二光束形成器的入光侧；所述控制器用于控制所述光发射器相对于所述反射元件的反射面进行旋转，以调节所述光发射器的发光面的出光方向与所述光发射器的反射面之间的相对倾斜角度，使得所述光发射器所发射的光线能够到达所述反射元件的反射面的不同区域，从而被反射至所述第一光束形成器或所述第二光束形成器。

5.如权利要求1所述的光源模组，其特征在于，所述光发射组件包括一个侧发光的光发射器、一个控制器及一个反射元件；所述反射元件固定设置在所述第一光束形成器及所述第二光束形成器的入光侧；所述控制器用于控制所述光发射器相对于所述反射元件的反射面进行移动，以调节所述光发射器的发光面与所述光发射器的反射面之间的距离，使得所述光发射器所发射的光线能够到达所述反射元件的反射面的不同区域，从而被反射至所述第一光束形成器或所述第二光束形成器。

6.如权利要求1-5任一项所述的光源模组，其特征在于，所述第一光束形成器为泛光调制器，所述第二光束形成器为衍射光学元件。

7.如权利要求1-5任一项所述的光源模组，其特征在于，所述第一光束形成器的入光面与所述第二光束形成器的入光面位于同一平面。

8.如权利要求7所述的光源模组，其特征在于，所述第一光束形成器与所述第二光束形成器之间具有一预定间隔距离，以防止光线串扰。

9.如权利要求8所述的光源模组，其特征在于，所述第一光束形成器与所述第二光束形成器之间设置一个挡光元件。

10.如权利要求1-5任一项所述的光源模组，其特征在于，所述光发射组件所发射的光线为可见光或者红外光。

11.一种3D成像***，其特征在于，其包括仅一个上述权利要求1-5任一项所述的光源模组、一个图像获取模组及一个处理器；所述图像获取模组用于获取被所述目标物所反射的泛光，以得到所述目标物的二维图像；还用于获取被所述目标物所反射的图案化的结构光，以得到所述目标物的深度信息；所述处理器用于根据所述目标物的二维图像及深度信息，生成所述目标物的3D图像。

12.如权利要求11所述的3D成像***，其特征在于，所述图像获取模组包括仅一个图像传感器，用于分时获取被所述目标物所反射的泛光及图案化的结构光；或，

所述图像获取模组包括两个图像传感器，所述两个图像传感器分别与所述第一光束形成器及所述第二光束形成器对应设置，分别用于获取被所述目标物所反射的泛光及图案化的结构光。

13.一种身份识别装置，其特征在于，其包括识别模组及权利要求11-12中任一项所述的3D成像***，所述识别模组用于根据所述图像获取装置所获取的所述目标物的二维图像及/或深度信息进行身份识别。

14.一种电子设备，包括权利要求13所述的身份识别装置，所述电子设备用于根据所述身份识别装置的识别结果来对应是否执行相应的功能。