CN111624781A - 结构光发射模组及应用其的3d结构光感测器和电子装置 - Google Patents

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Abstract

一种结构光发射模组，所述结构光发射模组包括激光源、结构光镜头、光学衍射元件以及驱动器，所述激光源用于发射激光，所述结构光镜头与所述光学衍射元件依次位于所述激光源上方，所述结构光镜头及所述光学衍射元件相互配合以将所述激光转换为散斑图案，所述结构光镜头设置于所述驱动器中，所述驱动器用于驱动所述结构光镜头发生位移以调整所述散斑图案的照射范围。本发明还提供应用该结构光发射模组的3D结构光感测器及电子装置。

Description

结构光发射模组及应用其的3D结构光感测器和电子装置
技术领域
本发明涉及一种3D结构光感测器，尤其涉及一种结构光发射模组及具有该模组的电子装置。
背景技术
面部识别是近年来兴起的一种生物加密方式，其广泛应用于智能手机、平板电脑等热门数码产品。相较于传统的指纹识别，面部识别无需使用者主动触碰指纹识别区域，避免了因手指或数码产品表面不洁净所导致的认证失败，大大提高了解锁的便利性；相较于传统的虹膜识别，面部识别面积更大，解锁速度更快，同时还能避免虹膜识别过程中所发射的光线对眼球蛋白质的损害。面部识别包括人像识别及3D结构光感测识别方式，其中，3D结构光感测识别方式相较于面部识别具备更高的安全级别，因此，3D结构光感测识别方式广泛应用于高端数码产品中并为广大消费者喜爱。
现有的3D结构光感测在使用过程中存在无法识别的问题，导致该问题的主要原因为使用者面部距离3D结构光感测模组的距离较近或者较远，导致3D结构光感测模组无法有效获取使用者的面部数据进而导致识别失败。如何解决上述问题是本领域技术人员需要思考的。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种结构光发射模组，本发明的结构光发射模组的焦距可以改变，使得结构光发射模组发出的光线范围增大，有效提高结构光感测的识别范围，本发明还提供应用该结构光发射模组的3D结构光感测器及电子装置。
一种结构光发射模组，所述结构光发射模组包括激光源、结构光镜头、光学衍射元件以及驱动器，所述激光源用于发射激光，所述结构光镜头与所述光学衍射元件依次位于所述激光源上方，所述结构光镜头及所述光学衍射元件相互配合以将所述激光转换为散斑图案，所述结构光镜头设置于所述驱动器中，所述驱动器用于驱动所述结构光镜头发生位移以调整所述散斑图案的照射范围。
进一步的，所述驱动器中开设有一容置部，所述容置部贯穿所述驱动器，所述结构光镜头设置于所述容置部内。
进一步的，还包括承载座，所述激光源容置于所述承载座中，所述驱动器固定于所述承载座上。
进一步的，所述驱动器用于驱动所述结构光镜头在容置部内沿贯穿驱动器的方向运动，所述结构光镜头不位于所述容置部的部分靠近所述光学衍射元件设置。
进一步的，所述驱动器为热驱动器，所述驱动器中包含形状记忆合金。
进一步的，所述驱动器为压电驱动器，所述驱动器包括至少两层压电材料层。
进一步的，所述驱动器为微电马达驱动器，所述驱动器包括线圈及磁铁，所述线圈及磁铁相互配合驱动所述结构光镜头运动。
进一步的，所述结构光发射模组还包括一软硬结合电路板，所述驱动器及所述激光源与所述软硬结合电路板电性连接。
本发明还提供应用所述结构光发射模组的3D结构光感测器及电子装置。
本发明的结构光发射模组的焦距可以改变，使得结构光发射模组发出的光线范围增大，有效提高结构光感测的识别范围。
附图说明
图1为本发明一实施例的结构光发射模的分解结构示意图。
图2为本发明一实施例的结构光发射模组的结构示意图。
图3为图2所示的结构光发射模组沿III-III方向的剖示示意图。
图4为本发明一实施例的电子装置的结构示意图。
主要元件符号说明
Figure BDA0001982133570000041
Figure BDA0001982133570000051
如下具体实施方式将上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面将本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
请参阅图1、图2及图3所示，本发明提供的一种结构光发射模组100，结构光发射模组100包括软硬结合电路板10、激光源20、承载座30、驱动器40、结构光镜头50及光学衍射元件60。
如图1所示，为本发明一实施例的结构光发射模组100的分解示意图。承载座30设置于软硬结合电路板10一侧，激光源20容置于承载座30中。驱动器40设置于承载座30远离软硬结合电路板10一侧，驱动器40包括一容置部45，所述容置部45位于驱动器40中部并贯穿所述驱动器40，结构光镜头50可移动的设置于所述容置部45内，结构光镜头50可向远离所述软硬结合电路板10的方向运动，光学衍射元件60设置于所述结构光镜头50远离所述软硬结合电路板10一侧，结构光镜头50不位于容置部45的部分靠近光学衍射元件60设置。
如图2所示，为本发明一实施例的结构光发射模组100的结构示意图，如图3所示，为图2所示的结构光发射模组100沿III-III方向的剖面示意图。
于一实施例中，所述承载座30具有一承载面31，沿所述承载面31边缘垂直延伸出多个侧壁33，所述侧壁33的高度大于所述激光源20的厚度，以将所述激光源20容置于所述承载座30中，所述驱动器40设置于所述承载面31上。所述承载面31设有一通孔32，所述通孔32的位置与所述容置部45的位置对应。所述承载座30用于承靠驱动器40及增加结构光发射模组100的內部散热空间。
于一实施例中，所述激光源20选用垂直腔面发射激光器。在其他实施例中，所述激光源20可选用红宝石激光器等其他符合要求的激光发射器件。
于一实施例中，所述软硬结合电路板10包括一第一硬质电路板11及一第二硬质电路板13，所述第一硬质电路板11及第二硬质电路板13通过一软性电路板12连接，所述软硬结合电路板10还包括一中心区域14及一控制芯片15，所述中心区域14及所述控制芯片15设置于所述第二硬质电路板13靠近所述驱动器40一侧，所述中心区域14位于所述第二硬质电路板13中央区域，所述控制芯片15设置于所述中心区域14***用于处理电信号，所述控制芯片15与所述软硬结合电路板10电性连接，所述激光源20电性连接设置于所述中心区域14。所述软硬结合电路板10还包括一主板连接器16，所述软硬结合电路板10通过所述主板连接器16与外部电路电性连接。在其它实施方式中，所述软硬结合电路板10还可以为软性电路板或硬质电路板。
于一实施例中，所述激光源20以及所述驱动器40设置于所述软硬结合电路板10上。所述激光源20与所述软硬结合电路板10电性连接，所述驱动器40与所述软硬结合电路板10电性连接，所述软硬结合电路板10为所述激光源20及所述驱动器40提供电信号。
工作时，所述软硬结合电路板10控制所述激光源20发射激光，激光进入所述结构光镜头50，所述结构光镜头50对所述激光进行准直扩束，经由所述结构光镜头50准直扩束后的激光进入所述光学衍射元件60，所述光学衍射元件60对所述激光进行散射以得到所需的散斑图案。当无法获取完整的散斑图案时，可通过驱动驱动器40工作以调整结构光镜头50的位置，进一步改变激光照射的距离及范围以获取完整的散斑图案。
所述驱动器40可以为热驱动器、压电驱动器或者微电马达驱动器等可以驱动结构光镜头50进行小距离位移的微型驱动装置。所述驱动器40与所述软硬结合电路板10实现电性连接固定在所述承载座30上方。
于一实施例中，所述驱动器40为热驱动器，具体可以为双层金属型热驱动器或者形状记忆合金型驱动器(SMA)。当所述驱动器40为双层金属型热驱动器时，所述驱动器的壳体41至少包含两个金属区域，每个金属区域包含至少一种金属成分，靠近容置部45一侧的金属区域的金属成分与远离容置部45一侧的金属区域的金属成分不相同。由于不同金属成分之间具备不同的热膨胀系数，使得加热驱动器40时所述驱动器超预定方向发生形变，进一步驱动容置部45内部的结构光镜头50发生位移。当所述驱动器40为形状记忆合金型驱动器(SMA)时，驱动器40包含形状记忆合金成分，形状记忆合金可以记忆一种或者多种预定的形状，通过加热驱动器40可使形状记忆合金逐步恢复到预定形状，通过控制驱动器40的温度可以进一步驱动容置部45内部的结构光镜头50发生位移。
于一实施例中，所述驱动器40为压电驱动器，具体可以为压电悬臂梁驱动器或者积层型压电驱动器。当所述驱动器40为压电悬臂梁驱动器时，所述驱动器的壳体41至少包含两个压电区域，每个压电区域包含至少一种压电成分，靠近容置部45一侧的压电区域的金属成分与远离容置部45一侧的压电区域的成分不相同。通过对驱动器40施加不同的电场可以使得不同压电区域的压电材料发生不同方向的形变，进一步驱动容置部45内部的结构光镜头50生位移。当所述驱动器40为积层型压电驱动器时，积层型压电驱动器包括多层(至少三种)压电区域，积层型压电驱动器具备更高的灵敏度和更低的驱动电压，通过对驱动器40施加不同的电场可以使得不同压电区域的压电材料发生不同方向的形变，进一步驱动容置部45内部的结构光镜头50生位移。
于一实施例中，所述驱动器40为微电马达驱动器，其可以包括固定架、上弹片、下弹片、磁铁及线圈。所述上弹片及下弹片设置于所述固定架相对两侧且可发生弹性形变，所述结构光镜头50分别与所述上弹片及所述下弹片相连，所述上弹片与所述下弹片相互配合用于侦测所述结构光镜位置信息。所述磁铁嵌入并固定在所述固定架的侧壁中用于产生磁场，线圈设于所述固定架内通过与磁铁的配合实现对结构光镜头50的驱动。
通过施加电场或者加热或者通电的方式对驱动器40进行驱动，驱动器40进一步驱动结构光镜头50运动并实现对激光照射范围的调节，使得结构光发射模组发出的光线范围增大，有效提高结构光感测的识别范围。
如图4所示，本发明还提供一种电子装置1，电子装置1包括主体70及设置于主体70内的3D结构光感测器80，3D结构光感测器80用于收集使用者面部生物特征，3D结构光感测器80包括结构光发射模组90，结构光发射模组90，3D结构光感测器80还可以包括结构光接收模组及信息处理单元，结构光接收模组可以为一深源感测摄像头，结构光发射模组90发出散斑图案，结构光接收模组采集散斑图案的反射图案并将其转换为电信号后传递至信息处理单元，信息处理单元对该电信号进行处理并获得使用者面部生物特征信息，所述结构光发射模组90为上述实施例所述的结构光发射模组。图4中仅以电子装置1为手机为例，在其它实施例中，该电子装置1也可为个人计算机、平板电脑、智能家电等。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种结构光发射模组，其特征在于，所述结构光发射模组包括激光源、结构光镜头、光学衍射元件以及驱动器，所述激光源用于发射激光，所述结构光镜头与所述光学衍射元件依次位于所述激光源上方，所述结构光镜头及所述光学衍射元件相互配合以将所述激光转换为散斑图案，所述结构光镜头设置于所述驱动器中，所述驱动器用于驱动所述结构光镜头发生位移以调整所述散斑图案的照射范围。
2.如权利要求1所述的结构光发射模组，其特征在于，所述驱动器中开设有一容置部，所述容置部贯穿所述驱动器，所述结构光镜头设置于所述容置部内。
3.如权利要求2所述的结构光发射模组，其特征在于，还包括承载座，所述激光源容置于所述承载座中，所述驱动器固定于所述承载座上。
4.如权利要求3所述的结构光发射模组，其特征在于，所述驱动器用于驱动所述结构光镜头在容置部内沿贯穿驱动器的方向运动，所述结构光镜头不位于所述容置部的部分靠近所述光学衍射元件设置。
5.如权利要求1所述的结构光发射模组，其特征在于，所述驱动器为热驱动器，所述驱动器中包含形状记忆合金。
6.如权利要求1所述的结构光发射模组，其特征在于，所述驱动器为压电驱动器，所述驱动器包括至少两层压电材料层。
7.如权利要求1所述的结构光发射模组，其特征在于，所述驱动器为微电马达驱动器，所述驱动器包括线圈及磁铁，所述线圈及磁铁相互配合驱动所述结构光镜头运动。
8.如权利要求1-7任一项所述的结构光发射模组，其特征在于，所述结构光发射模组还包括一软硬结合电路板，所述驱动器及所述激光源与所述软硬结合电路板电性连接。
9.一种3D结构光感测器，所述3D结构光感测器用于收集使用者的面部生物特征，其特征在于，所述3D结构光感测器包括权利要求1至7任一项所述的结构光发射模组。
10.一种电子装置，其特征在于，所述电子装置包括如权利要求9所述的3D结构光感测器。
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