一种散斑投射与泛光照明功能合置的发射装置的制作方法

1.本发明涉及3d成像技术领域，具体是一种散斑投射与泛光照明功能合置的发射装置。


背景技术：

2.3d成像装置可以大大地丰富用户的体验，提升产品竞争力。不同于传统的2d成像装置，如摄像机，只能获取物体的平面2d信息，3d成像装置还可以获取物体的深度信息，是一套测距系统，可以构建一个立体的3d模型，因此3d成像装置被广泛应用于工业测量，零件建模，医疗诊断，安防监控，机器视觉，生物识别，增强现实ar，虚拟现实vr等领域，具有极大的应用价值。
3.3d成像技术分为主动式和被动式两类，主动式以结构光和时间飞行技术为主流，被动式以双目视觉为主流。由于被动式的双目视觉技术受到外部环境和拍摄对象表面纹理属性等客观因素影响，且在特征点自动匹配算法上较为复杂，当前在3d成像消费电子领域并未普及，市场上以结构光与时间飞行技术(tof，time of flight)的主动式应用为主，尤其在3d人脸识别、支付领域，结构光技术得到大规模的广泛应用。
4.对于3d成像装置，不管是结构光技术方案还是tof技术方案，都是由发射模块加接收模块的基本框架构成。结构光方案中的发射模块一般用来投射随机散斑图案，而tof技术方案中的发射模块一般用来投射泛光照明的图案，属于一种“面照明”。同时，用于3d人脸识别领域的成像装置，往往还需要采集人脸的红外图，因此额外需要提供补光功能的泛光照明模块，也是属于一种“面照明”。
5.以上场景中，散斑投射和泛光照明的功能都由单独的模块提供，造成3d成像装置的光学模块繁多臃肿，不便于小型集成化。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种散斑投射与泛光照明功能合置的发射装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种散斑投射与泛光照明功能合置的发射装置，包括镜筒、电控模块和安装在所述镜筒内的散斑投射模块，所述电控模块固定连接在所述镜筒远离散斑投射模块出光面的一端；还包括导电件和泛光照明模块，所述导电件通过模内注塑工艺预设在所述镜筒的侧壁内，所述泛光照明模块设置在导电件对应的镜筒侧壁并通过导电件电性连接电控模块，所述电控模块为散斑投射模块和泛光照明模块供电。
9.作为本发明进一步的方案：所述泛光照明模块的出光面与散斑投射模块的出光面平齐。
10.作为本发明再进一步的方案：所述电控模块包括装配印刷电路板，所述装配印刷电路板采用主动校准工艺设置在所述镜筒远离散斑投射模块出光面的一端。
11.作为本发明再进一步的方案：所述散斑投射模块包括依次设置在所述镜筒内的光源、准直器件和衍射光学元件，所述光源的出射光经过准直器件射入衍射光学元件，由衍射光学元件的出光面射出；所述准直器件用于准直光源的出射光，所述衍射光学元件用于对经所述准直器件准直后的出射光进行空间光调制。
12.作为本发明再进一步的方案：所述准直器件包括多个层叠设置的准直透镜。
13.作为本发明再进一步的方案：所述光源采用点阵激光光源。
14.作为本发明再进一步的方案：所述导电件包括金属端子，两个所述金属端子预埋在镜筒侧壁内，所述泛光照明模块通过金属端子电性连接电控模块。
15.作为本发明再进一步的方案：所述导电件中远离散斑投射模块一侧的金属端子呈l型。
16.作为本发明再进一步的方案：所述泛光照明模块与金属端子之间通过低温固化的导电银胶连接。
17.作为本发明再进一步的方案：所述泛光照明模块选用发光二极管或面光源单元。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果是：将散斑投射与泛光照明两种功能结合在一个发射装置中，可以有效简化3d成像系统的复杂度，易于制造和生产，便于小型集成化。
附图说明
19.图1为本发明实施例中散斑投射与泛光照明功能合置的发射装置的剖视示意图。
20.图2为本发明另一个实施例中散斑投射与泛光照明功能合置的发射装置的剖视示意图。
21.图3为本发明实施例中散斑投射与泛光照明功能合置的发射装置的俯视图。
22.附图中：10、发射装置；101、点阵激光光源；102、准直透镜；103、衍射光学元件；104、镜筒；105、aa胶水；111、泛光照明模块；112、导电银胶；113、金属端子；114、焊接料；120、pcba板(装配印刷电路板)；1201、供电焊盘。
具体实施方式
23.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实施例公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
24.请参阅图1，本发明实施例中，一种散斑投射与泛光照明功能合置的发射装置，包括镜筒、电控模块和安装在所述镜筒内的散斑投射模块，所述电控模块固定连接在所述镜筒远离散斑投射模块出光面的一端；还包括导电件和泛光照明模块，所述导电件通过模内注塑工艺预设在所述镜筒的侧壁内，所述泛光照明模块设置在导电件对应的镜筒侧壁并通过导电件电性连接电控模块，所述电控模块为散斑投射模块和泛光照明模块供电。
25.具体的，发射装置10左侧部分实现的是散斑投射功能，右侧部分实现的是泛光照明功能，分别由散斑投射模块和泛光照明模块来实现。所述电控模块包括装配印刷电路板120，所述装配印刷电路板120采用主动校准工艺设置在所述镜筒远离散斑投射模块出光面的一端；所述散斑投射模块包括依次设置在所述镜筒内的光源、准直器件和衍射光学元件，
所述光源采用点阵激光光源，所述光源的出射光经过准直器件射入衍射光学元件，由衍射光学元件的出光面射出；所述准直器件用于准直光源的出射光，所述衍射光学元件用于对经所述准直器件准直后的出射光进行空间光调制。主动校准工艺具体是镜筒104通过aa胶水105与装配印刷电路板进行粘接固定。衍射光学元件103由微纳工艺制作，是对入射的各个光束进行空间光调制。
26.本实施例中，所述点阵激光光源101为垂直腔面激光发射器，其发光面的发光孔有400个，经过衍射光学元件(doe)的分裂复制后，光束数量增大到80倍，最终得到32000个光束，在投射面上可以形成32000个散斑亮点分布。即发射装置10的左侧部分可以实现用于结构光技术方案的散斑投射功能。同时，泛光照明模块111通过导电件与电控模块导通，实现泛光照明功能。所述垂直腔面激光发射器通过die bond(芯片键合)、wire bond(引线键合)工艺固定连接在pcba板120上。
27.综上所述，该发射装置将散斑投射与泛光照明两种功能结合在一个结构中，可以有效简化3d成像系统的复杂度，易于制造和生产，便于小型集成化。
28.进一步的，所述泛光照明模块111的出光面与散斑投射模块的出光面平齐。即是将衍射光学元件103与泛光照明模块111的出光面平齐设置，这样的话，可以确保光线尽可能的出射而不被镜筒壁挡光。
29.在另一些实施例中，所述准直器件包括多个层叠设置的准直透镜102，如图1所示，实际应用时，所述准直透镜102有三个，组成准直器件对垂直腔面激光发射器的出射光进行准直，保证射入衍射光学元件103的光束是平行的。
30.请参阅图1，本发明提供的一个实施例中，所述导电件包括金属端子113，两个所述金属端子113预埋在镜筒侧壁内，所述泛光照明模块111通过金属端子113电性连接电控模块。
31.将金属端子113通过模内注塑工艺设置在镜筒104的侧壁，所述泛光照明模块111与金属端子113之间通过低温固化的导电银胶112连接；简化了金属端子113与其他部件的安装步骤，降低了安装难度。
32.此外，所述金属端子113的底部与装配印刷电路板120的供电焊盘1201之间可通过导电银胶112或焊接料114进行固定连接，焊接料114采用焊锡或银焊丝；装配印刷电路板120通过金属端子113下部至上部输送电能至泛光照明模块111，实现泛光照明模块111的泛光照明。
33.镜筒104右上方设有凹槽用于安装泛光照明模块111，凹槽的底部露出了两个金属端子113的一部分，而泛光照明模块111底部的正负极两个焊盘通过导电银胶112与两个金属端子113的露出部分进行电气连接导通。
34.请参阅图2、3，本发明提供的另一个实施例中，所述导电件中远离散斑投射模块一侧的金属端子呈l型。
35.将最外侧的金属端子设置成l型，既可以使得金属端子上部与泛光照明模块可靠连接，也可以节约金属端子下部位置的镜筒侧壁的体积，进而减少了镜筒注塑时的用料。
36.因此，通过改变金属端子的形状、走线形式等方法来对上述实施例进行优化，可以节省镜筒104的注塑用料。
37.在另一个实施例中，所述泛光照明模块选用发光二极管或面光源单元。
38.所述泛光照明模块111既可以是发光二极管，发光二极管采用近红外发光二极管，也可以是面光源单元，所述面光源单元包括激光光源和扩散片组成的泛光源。当泛光照明模块采用的是激光光源时，发射装置10还可以应用于结构光技术与tof技术融合的3d成像系统中，即发射装置10的左侧部分负责提供散斑投射，发射装置10的右侧部分负责提供激光泛光照明。
39.请参阅图1，本发明提供的另一个实施例中，一种3d成像系统，包括接收装置和如上任一所述的散斑投射与泛光照明功能合置的发射装置，该发射装置的出射光投射至物体，所述接收装置接收物体反射的光形成图像。
40.所述的接收装置包括镜头和红外cmos传感器(近红外光接收模组)，当散斑投射模块工作时，所述镜头用于接收所述散斑投射模块的发射光照射物体后的反射光；将其聚焦成像在所述红外cmos传感器上，转换为数字图像信号，再经过算法处理芯片进行处理形成深度图像。
41.当泛光照明模块工作时，所述镜头用于接收所述泛光照明模块的发射光照射物体后的反射光，将其聚焦成像在所述红外cmos传感器上，转换为数字图像信号，再经过算法处理芯片进行处理形成红外图像。
42.本发明的工作原理：通过模内注塑工艺将镜筒和导电件一体加工成型，导电件即金属端子，再将散斑投射模块与泛光照明模块结合在镜筒中，并设置装配印刷电路板为散斑投射模块与泛光照明模块提供电能，简化3d成像系统的发射装置的复杂度，易于制造和生产，便于小型集成化。
43.需要说明的是，本发明所采用的红外cmos、镜头、图片处理芯片均为现有技术的应用，本专业技术人员能够根据相关的描述实现所要达到的功能，或通过相似的技术实现所需完成的技术特性，在这里就不再详细描述。
44.本领域技术人员在考虑说明书及实施例处的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本技术旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。
45.应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。