CN111175867A - 扩散膜及结构光投影模组校正装置 - Google Patents

Abstract

本申请属于光学材料技术领域，尤其涉及一种扩散膜及结构光投影模组校正装置，本申请的扩散膜，通过设置包括基材层和分别位于该基材层两侧的第一光扩散层与第二光扩散层，第一光扩散层和第二光扩散层均包括多层，各层均由球状的光扩散剂颗粒组成，且各层的光扩散剂颗粒的体积差小于20％，这样，单层的光扩散剂颗粒对光的折射和反射较均匀，使得添加有多层体积大小均匀的光扩散剂颗粒的扩散膜对光线的折射和反射较均匀，使得该扩散膜对图案显影清晰且光线边缘轮廓易分辨。

Description

扩散膜及结构光投影模组校正装置

技术领域

本申请属于光学材料技术领域，尤其涉及一种扩散膜及结构光投影模组校正装置。

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，深度相机已被应用于多种场合。例如，使用结构光投影模组产生具有图案的结构光并将其投射在物体上，获取在物体上投影的图案并据此获取物体的深度信息，可实现该物体的3D重建。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，其组装过程中需要对透射出来的结构光图案效果实时检测，通常由一个相机视觉接收装置来读取其发射出来的结构光图案。光线若直接投射到相机上会出现过曝现象而无法形成有效图案，所以需要一个承载面作为结构光图案的载体，相机视觉***通过获取该载体上的结构光图案做出实时检测，实现结构光投影模组组装过程中的投影结构光图案有效性的判断。现有的载体均是使用扩散膜，一般结构光图案透射过扩散膜后，在其上形成的图案难以均匀扩散，容易出现过曝、过暗、光线边缘毛糙等现象，导致结构光图案失真，影响判断结构光投射模组性能。

发明内容

本申请的目的在于提供一种扩散膜，旨在解决现有技术中的扩散膜容易导致图案难以均匀扩散，容易出现过曝、过暗、光线边缘毛糙等现象的技术问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：一种扩散膜，包括透明的基材层、位于所述基材层的第一面上的第一光扩散层以及位于所述基材层的与所述第一面相对的第二面上的第二光扩散层，所述第一光扩散层和所述第二光扩散层内均沿扩散膜的厚度方向设有多组光扩散剂颗粒组，光扩散剂颗粒组包括同一平面上的呈阵列排布的多个光扩散剂颗粒，每组所述光扩散剂颗粒组中的各所述光扩散剂颗粒间的体积差小于20％。

进一步地，所述第一光扩散层和所述第二光扩散层均由固化性组合物和多个所述光扩散剂均匀固化制成，所述固化性组合物占所述第一光扩散层或所述第二光扩散层的重量的20％～40％，所述固化性组合物包括粘合剂、交联剂、抗静电剂以及抗紫外线树脂，且所述粘合剂、所述交联剂、所述抗静电剂以及所述抗紫外线树脂的在所述固化性组合物中的重量占比均为15％～30％。

进一步地，所述第一光扩散层与所述第二光扩散层的厚度均大于80μm，且小于120μm。

进一步地，所述第一光扩散层与所述第二光扩散层的透光率均为65％～68％。

进一步地，所述第一光扩散层与所述第二光扩散层的雾度均为68％～72％。

进一步地，所述基材层为聚对苯二甲酸乙二醇酯基材层或透明硅胶基材层。

进一步地，所述扩散膜还包括分别位于所述第一光扩散层和所述第二光扩散层的外侧的两层抗刮伤层。

进一步地，两层所述抗刮伤层分别粘结于所述第一光扩散层和所述第二光扩散层上。

本申请的有益效果：本申请的扩散膜，通过设置包括基材层和分别位于该基材层两侧的第一光扩散层与第二光扩散层，第一光扩散层和第二光扩散层均包括多层，各层均由球状的光扩散剂颗粒组成，且各层的光扩散剂颗粒的体积差小于20％，这样，单层的光扩散剂颗粒对光的折射和反射较均匀，使得添加有多层体积大小均匀的光扩散剂颗粒的扩散膜对光线的折射和反射较均匀，使得该扩散膜对图案显影清晰且光线边缘轮廓易分辨。再通过透明材质制作基材层，使得基材层在起到支撑该第一光扩散层和第二光扩散层的基础上，能够保障透光率。

本申请还提供一种结构光投影模组校正装置，包括依次设置的光源、可用于形成结构光图案的投影光学器件、扩散膜以及投影图案检测***，所述扩散膜为上述的扩散膜。

进一步地，所述结构光投影模组校正装置包括多个叠层设置的所述扩散膜。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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为本申请实施例提供的扩散膜的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的第一光扩散层的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的第二光扩散层的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的结构光投影模组校正装置的结构示意图。

其中，图中各附图标记：

10—基材层；20—第一光扩散层；30—第二光扩散层；

40—抗刮伤层；50—光源；51—投影光学器件；

52—扩散膜；53—投影图案检测***；21—光扩散剂颗粒；

22—光扩散剂颗粒组。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，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1～4描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，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申请和简化描述，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申请的限制。

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。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，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申请中的具体含义。

如图1～3所示，本申请实施例提供一种扩散膜52，包括透明的基材层10，和位于基材层10的第一面上的第一光扩散层20以及位于基材层10的与第一面相对的第二面上的第二光扩散层30，第一光扩散层20和第二光扩散层30内均沿扩散膜10的厚度方向(图示A-A方向)设有多组光扩散剂颗粒组2211，光扩散剂颗粒组22包括同一平面上的呈阵列排布的多个光扩散剂颗粒21，每组光扩散剂颗粒组22中的各光扩散剂颗粒21间的体积差小于20％。

本申请实施例的扩散膜52，通过设置包括基材层10和分别位于该基材层10两侧的第一光扩散层20与第二光扩散层30，第一光扩散层20和第二光扩散层30均包括多层，各层均由球状的光扩散剂颗粒21组成，且各层的光扩散剂颗粒21的体积差小于20％，这样，单层的光扩散剂颗粒21对光的折射和反射较均匀，使得添加有多层体积大小均匀的光扩散剂颗粒21的扩散膜52对光线的折射和反射较均匀，使得该扩散膜52对图案显影清晰且光线边缘轮廓易分辨。再通过透明材质制作基材层10，使得基材层10在起到支撑该第一光扩散层20和第二光扩散层30的基础上，能够保障透光率。

具体地，第一光扩散层20和第二光扩散层30均为含有一种以上的有机光扩散剂颗粒21和一种以上固化性组合物(比如粘合剂、交联剂、抗静电剂、抗紫外线树脂及光扩散粒子)的固化物，固化性组合物占第一光扩散层或第二光扩散层的重量的20％～40％，且粘合剂、交联剂、抗静电剂以及抗紫外线树脂的在固化性组合物中的重量占比均为15％～30％。详细而言，第一光扩散层20和第二光扩散层30使用含有一种以上有机光扩散剂颗粒21和一种以上固化性组合物在通过干燥等从该组合物的液相中蒸发或去除溶剂的过程中，随着浓度的浓缩，会发生由旋节线分解引起的相分离，可形成相间距离比较规则的相分离结构。更具体而言，上述湿式旋节线分解通常可以通过将上述组合物(均匀溶液)涂敷于基材层10上，使溶剂从涂布层中蒸发而进行。在使用剥离性基材层10作为上述基材层10的情况下，可通过将光扩散层从基材层10剥离而得到由光扩散层单独构成的光扩散膜52，而通过使用透明的非剥离性基材层10作为基材层10，可得到由透明的基材层10和第一光扩散层20以及第二光扩散层30构成的层叠结构的该光扩散膜52。

具体地，通过使用粘合剂、交联剂、抗静电剂、抗紫外线树脂及光扩散粒子作为固化性组合物，粘合剂可提高第一光扩散层20和第二光扩散层30的稳定性。交联剂提高强度、耐热性、耐磨性、耐溶剂性等性能，抗紫外线树脂用于抗紫外线，延缓该扩散膜52老化。

进一步地，在本实施例中，第一光扩散层20与第二光扩散层30的厚度均大于80μm，且小于120μm。通过控制第一扩散层和第二扩散层的厚度大于80μm，是为保证该光扩散膜52在正常使用时具有一定的强度和硬度，防止该光扩散膜52容易损坏。而将第一扩散层和第二扩散层的厚度控制为小于120μm，可防止扩散膜52的厚度过大导致的透射光的散射范围过大，进而保障图案显影清晰。

进一步地，在本实施例中，第一光扩散层20与第二光扩散层30的透光率均为65％～68％。具体地，第一光扩散层20与第二光扩散层30均为有机光扩散剂颗粒21和无机光扩散剂颗粒21混合制成，由于无机光扩散剂颗粒21(例如：纳米硫酸钡，碳酸钙，二氧化硅等)不具有透光性，光线是无法穿透无机光扩散剂颗粒21，光能损耗大，但能改变光的柔和性。有机光扩散剂颗粒21(例如：压克力，苯乙烯，丙烯酸树脂等)为透明或半透明，利用这些光扩散剂颗粒21本身材质的折射率与基材的折射率的差异，光线多次折射后，通过基材的光线变得光亮柔和，且对材质的透光率影响较小。

进一步地，在本实施例中，第一光扩散层20与第二光扩散层30的雾度均为68％～72％。“雾度”是指从映像投影结构体的一个面入射、在相反的面透射的透射光中，由于前方散射，自入射光起偏离0.044rad(2.5°)以上的透射光的百分比。即通过JISK7136：2000(ISO14782：1999)所记载的方法测定的、通常的雾度。要提高雾度需要在扩散功能层使用粒径较小的光扩散剂颗粒21，采用粒径小于5μm，透光率和雾度的调节就是通过光扩散粒子的大小和浓度比例调节的，具体地，通过使用无机光扩散剂颗粒21，可进一步提高扩散膜52的透光柔和度，使得该扩散膜52无亮点透光，且稳定度较高。

本申请实施例中的可见光透射率、雾度、扩散反射率是作为光源50使用ISO/CIE10526(或JISZ8720(2012))中规定的CIE标准的D65光源在室温下测定的值。

进一步地，在本实施例中，基材层10为聚对苯二甲酸乙二醇酯基材层或透明硅胶基材层。由于聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate)具有较好的力学性能且具有良好的透光率，因此，可有效对第一光扩散层20和第二光扩散层30起到支撑作用，并保障透光率，此外，由于聚对苯二甲酸乙二醇酯的价格较低，使得生产该扩散膜的成本可控在较低范围内。当然，还可使用透明硅胶或其他材质作为该基材层10的原材料，此处并不作唯一限定。

进一步地，如图1所示，在本实施例中，扩散膜52还包括位于第一光扩散层20和第二光扩散层30的外侧的两层抗刮伤层40。通过设置抗刮伤层40，可有效对第一光扩散层20和第二光扩散层30进行保护，防止在日常的使用中对第一光扩散层20和第二光扩散层30造成刮伤。优选地，两层该抗刮伤层40为透明材质结构层，以保障该扩散膜52的透光率。

进一步地，在本实施例中，两层抗刮伤层40分别粘结于第一光扩散层20和光第二光扩散层30上。

如图4所示，本申请实施例还提供一种结构光投影模组校正装置，包括依次设置的光源50、可用于形成结构光图案的投影光学器件51、扩散膜52以及投影图案检测***53，扩散膜52为上述的扩散膜52。投影光学器件51投射结构光图案后，在扩散膜52上显影，相机视觉***即投影图案检测***53抓取扩散膜52上的光线图案，完成结构光图案质量的评判，实现对光源50和投影光学器件51组成的结构光投影模组性能的判断，并根据投影图案检测***53的检测结果对其进行调整校正。

该扩散膜52作为结构光图案的载体，通过获取投射到该扩散膜52上的结构光图案，实现结构光投影模组组装过程中投影的结构光图案有效性的判断，即该扩散膜52能保证投射到其上的结构光图案的光线扩散均匀、光线图案显影清晰以及光线边缘轮廓易分辨。该扩散膜52可以为反射膜或透射膜，投影图案检测***为视野范围完全覆盖穿过该扩散膜52的结构光图案的相机视觉***。可选地，该结构光投影模组校正***也可使用不具有基材层10的扩散膜52，仅需要扩散膜52内设有多层的光扩散剂颗粒组22，且各光扩散剂颗粒组22内的光扩散剂颗粒21的体积差小于20％即可。具体地，可使用单层厚度增加的扩散膜52，也可使用多层叠合设置且未添加基材层10的扩散膜52，只要能够保证该扩散膜52的厚度、透光率以及雾度的相关性，且投射到该扩散膜52上的结构光图案的光线扩散均匀、光线图案显影清晰以及光线边缘轮廓易分辨即可，此处并不作唯一限定。

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

Claims (10)

1.一种扩散膜，其特征在于：包括透明的基材层、位于所述基材层的第一面上的第一光扩散层以及位于所述基材层的与所述第一面相对的第二面上的第二光扩散层，所述第一光扩散层和所述第二光扩散层内均沿所述扩散膜的厚度方向设有多组光扩散剂颗粒组，光扩散剂颗粒组包括同一平面上的呈阵列排布的多个光扩散剂颗粒，每组所述光扩散剂颗粒组中的各所述光扩散剂颗粒间的体积差小于20％。

2.根据权利要求1所述的扩散膜，其特征在于：所述第一光扩散层和所述第二光扩散层均由固化性组合物和多个所述光扩散剂均匀固化制成，所述固化性组合物占所述第一光扩散层或所述第二光扩散层的重量的20％～40％，所述固化性组合物包括粘合剂、交联剂、抗静电剂以及抗紫外线树脂，且所述粘合剂、所述交联剂、所述抗静电剂以及所述抗紫外线树脂的在所述固化性组合物中的重量占比均为15％～30％。

3.根据权利要求2所述的扩散膜，其特征在于：所述第一光扩散层与所述第二光扩散层的厚度均大于80μm，且小于120μm。

4.根据权利要求2所述的扩散膜，其特征在于：所述第一光扩散层与所述第二光扩散层的透光率均为65％～68％。

5.根据权利要求2所述的扩散膜，其特征在于：所述第一光扩散层与所述第二光扩散层的雾度均为68％～72％。

6.根据权利要求1所述的扩散膜，其特征在于：所述基材层为聚对苯二甲酸乙二醇酯基材层或透明硅胶基材层。

7.根据权利要求1所述的扩散膜，其特征在于：所述扩散膜还包括分别位于所述第一光扩散层和所述第二光扩散层的外侧的两层抗刮伤层。

8.根据权利要求7所述的扩散膜，其特征在于：两层所述抗刮伤层分别粘结于所述第一光扩散层和所述第二光扩散层上。

9.结构光投影模组校正装置，其特征在于：包括依次设置的光源、可用于形成结构光图案的投影光学器件、扩散膜以及投影图案检测***，所述扩散膜为如权利要求1～8任一项所述的扩散膜。

10.根据权利要求9所述的结构光投影模组校正装置，其特征在于：所述结构光投影模组校正装置包括多个叠层设置的所述扩散膜。

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