[发明专利]VCSEL阵列光源

权利要求书

1.一种用于结构光深度相机的VCSEL阵列光源，其特征在于，包括：

半导体衬底；

多个VCSEL子光源以二维阵列的形式排列在所述半导体衬底上, 各个VCSEL子光源之间的距离处于微米量级；

所述二维阵列由至少一个包含了多个排列不规则的VCSEL子光源的子阵列通过变换的方式产生，所述变换的方式包括：镜像、缩放中的一种或多种的组合，或所述一种或多种的组合与平移的进一步组合，以变换子阵列的方式获取到的二维阵列的排布方式沿任一方向上的子区域均具有不相关性，以使得所述多个VCSEL子光源产生颗粒分布相对均匀但具有高度局部不相关性的结构光散斑图案。

2.如权利要求1所述的VCSEL阵列光源，其特征在于，所述子阵列分布在规则区域或不规则区域内。

3.如权利要求2所述的VCSEL阵列光源，其特征在于，所述规则区域包括多边形区域或圆形区域。

4.如权利要求1所述的VCSEL阵列光源，其特征在于，构成所述二维阵列的相邻的两个所述子阵列之间：部分相互重叠、存在无VCSEL子光源的间隔区域、边缘重合的一种或多种情况。

5.如权利要求1所述的VCSEL阵列光源，其特征在于，所述子阵列数量不小于2时，所述子阵列的大小、分布形状、光源数量中的至少一个方面不同。

6.如权利要求1所述的VCSEL阵列光源，其特征在于，所述子阵列中所述VCSEL子光源以不规则二维图案排列在所述半导体衬底上。

7.如权利要求1所述的VCSEL阵列光源，其特征在于，所述半导体衬底由多个子衬底组成，所述子衬底上相应的排列了所述VCSEL子光源的所述子阵列。

8.一种如权利要求1-7任一所述VCSEL阵列光源的图案设计方法，其特征在于，包括：生成排列不规则的子阵列图案；变换所述子阵列图案获取所述二维阵列的图案，所述变换的方式包括：镜像、缩放中的一种或多种的组合，或所述一种或多种的组合与平移的进一步组合，以使得按照所述二维阵列布置的所述多个VCSEL子光源能够产生颗粒分布相对均匀但具有高度局部不相关性的结构光散斑图案。

9.一种用于结构光深度相机的VCSEL阵列光源，其特征在于，包括：

半导体衬底；

多个VCSEL子光源以二维阵列的形式排列在所述半导体衬底上, 各个VCSEL子光源之间的距离处于微米量级；

所述二维阵列由至少一个包含了多个排列不规则的VCSEL子光源的子阵列通过变换的方式产生，所述变换的方式包括：镜像、缩放中的一种或多种的组合，或所述一种或多种的组合与平移的进一步组合，以变换子阵列的方式获取到的二维阵列的排布方式沿任一方向上的子区域均具有不相关性，以使得所述多个VCSEL子光源产生颗粒分布相对均匀但具有高度局部不相关性的结构光散斑图案；

所述子阵列的大小、分布形状、光源数量中的至少一个方面不同。

10.一种激光投影装置，其特征在于，包括：

权利要求1~7、9任一所述的VCSEL阵列光源；

至少一个透镜，用于接收且汇聚由所述激光阵列发射的光束；

斑点图案生成器，用于将所述光束进行扩束后向空间中发射斑点图案光束；

所述透镜为单个透镜、微透镜阵列中的一种或组合；

所述斑点图案生成器为微透镜阵列、DOE、光栅中的一种或多种组合。

11.一种3D成像设备，其特征在于，包括：

权利要求10所述的激光投影装置，用于向空间中发射结构光图案光束；

图像采集装置，用于采集由所述结构光图案光束照射在目标物体上所形成的结构光图像；

处理器，接收所述结构光图像并根据三角法原理计算出所述目标物体的深度图像。