[发明专利]一种光学图案的设计方法、面阵投影装置及一种深度相机

说明书

本发明公开了一种光学图案的设计方法，所述方法包括：生成规则的第一图案，所述第一图案中包括多个按照固定横纵间距排列的第一斑点颗粒；随机移动所述第一图案中的各所述第一斑点颗粒，得到第二图案；将所述第二图案中的所述第一斑点颗粒按照预设规则重新排列，得到第一光学图案，所述第一光学图案为光源排列图案，用于与第二光学图案复合后形成复合光学图案，所述第二光学图案为单束光经过衍射光学元件扩束形成的图案。本发明还公开了一种面阵投影装置和一种深度相机。通过上述方式，能够得出均匀且具有较强不相关性的复合光学图案，同时采用这种设计方法制作的投影装置具有体积小、功耗低以及透射均匀的优点。

技术领域

本发明涉及光学领域，特别是涉及一种光学图案的设计方法、面阵投影装置及一种深度相机。

背景技术

深度相机由于其精度高、采集速度快等优点目前被广泛使用在体感游戏、机器人及无人机视觉系统等领域。深度相机包括投影模组，投影模组一般由单个激光光源、透镜、衍射光学元件(Diffractive Optical Elements，DOE)构成。深度相机通过其中的投影模组向目标空间投射固定的结构光散斑图案，而结构光散斑图案的样式往往由DOE来决定。

随着深度相机的应用领域越来越广泛，除了机器人、无人机等设备之外，深度相机也会逐步集成到平板、手机等设备中去，这就要求深度相机有着更小的体积、更低的功耗以及更强的性能，而采用单个激光光源的投影模组往往不能满足此要求。

同时，为了准确计算出目标空间的深度图像一般要求散斑图案均匀且具有较强的不相关性，此时如若不采用单个激光光源，则结构光散斑图案的不相关性除了受DOE的影响外，还需要考虑光源的排列设计。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种光学图案的设计方法、面阵投影装置及深度相机，能够实现深度相机体积小、计算的深度值精确等优点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：提供一种光学图案的设计方法，包括：生成规则的第一图案，所述第一图案中包括多个按照固定横纵间距排列的第一斑点颗粒；随机移动所述第一图案中的各所述第一斑点颗粒，得到第二图案；将所述第二图案中的所述第一斑点颗粒按照预设规则重新排列，得到第一光学图案，所述第一光学图案为光源排列图案，用于与第二光学图案复合后形成复合光学图案，所述第二光学图案为单束光经过衍射光学元件扩束形成的图案。

进一步地，生成规则的第三图案，所述第三图案中包括多个按照固定横纵间距排列的第二斑点颗粒；随机移动所述第三图案中的各所述第二斑点颗粒，得到所述第二光学图案。

其中，将所述第二图案中的所述第一斑点颗粒按照预设规则重新排列，得到第一光学图案包括：将所述第二图案划分为多个大小相同的格子；将所述第二图案中的所有所述第一斑点颗粒重新分配至所述格子中；按照分配结果调整所述第二图案中的所述第一斑点颗粒的坐标，得到所述第一光学图案。

其中，每个所述格子的长宽等于所述第三图案中相邻所述第二斑点颗粒之间的横纵间距。

其中，所述将所述第二图案中的所有所述第一斑点颗粒重新分配至所述格子中包括：将所述第二图案中的所有所述第一斑点颗粒随机或者按照指定样式重新分配至所述格子。

其中，所述指定样式为圆形或椭圆形。

同时，所述第二图案中的所述第一斑点颗粒的坐标为(X,Y)，所述第三图案中相邻所述第二斑点颗粒之间的横纵间距分别为l和w，所述第二图案的长宽分别为L和W，且m＝L/l，n＝W/w，其中，m和n均为大于1的整数；所述按照分配结果调整所述第二图案中的所述第一斑点颗粒的坐标包括：将所述分配结果中落在第(i,j)个格子中的第一斑点颗粒的坐标调整为(x,y)，其中x＝[(i-1)L+X]/m，y＝[(j-1)W+Y]/n，1≤i≤m，1≤j≤n，i和j为整数。