结构光投射器、深度相机和电子设备

摘要

本发明公开了一种结构光投射器、深度相机和电子设备。结构光投射器包括光源、准直元件及衍射光学元件。光源用于发射激光。光源包括衬底及设置在衬底上的发光元件阵列。衬底包括第一区域和与第一区域相接的第二区域。第一区域的发光元件的密度与第二区域的发光元件的密度不同。准直元件用于准直激光。衍射光学元件用于衍射准直元件准直后的激光以形成激光图案。本发明实施方式的结构光投射器、深度相机和电子设备中，第一区域的发光元件的密度与第二区域的发光元件的密度不同，能够提高激光图案的不相关性，从而提高获取该激光图案的深度图像的速度及精度。

权利要求

1.一种结构光投射器，其特征在于，包括：

光源，所述光源为垂直腔面发射激光器，所述光源用于发射激光，所述光源包括衬底及设置在所述衬底上的发光元件阵列，所述衬底由中心至边缘依次包括第一区域和与所述第一区域相接的第二区域，所述第一区域内所述发光元件的第一密度小于所述第二区域内所述发光元件的第二密度；

准直元件，所述准直元件用于准直所述激光，所述准直元件包括多个透镜，至少一个所述透镜的光轴相对于其他所述透镜的光轴偏移；及衍射光学元件，所述衍射光学元件用于衍射所述准直元件准直后的激光以形成激光图案。

2.根据权利要求1所述的结构光投射器，其特征在于，所述第一密度为零。

3.根据权利要求1所述的结构光投射器，其特征在于，所述发光元件的密度由所述第一区域向所述第二区域逐渐增大。

4.根据权利要求1所述的结构光投射器，其特征在于，所述发光元件阵列呈矩阵分布，所述第二区域的所述发光元件位于所述第一区域的所述发光元件的至少两侧。

5.根据权利要求1所述的结构光投射器，其特征在于，所述发光元件阵列呈环形分布，所述第二区域的所述发光元件环绕所述第一区域的所述发光元件设置。

6.根据权利要求1所述的结构光投射器，其特征在于，所述第一区域的所述发光元件和所述第二区域的所述发光元件被单独驱动以发射激光，所述第一区域的所述发光元件发射的激光的强度小于所述第二区域的所述发光元件发射的激光的强度。

7.根据权利要求1所述的结构光投射器，其特征在于，所述第一区域的所述发光元件的发光面积小于所述第二区域的所述发光元件的发光面积。

8.一种深度相机，其特征在于，包括：

权利要求1-7任意一项所述的结构光投射器；

图像采集器，所述图像采集器用于采集经所述衍射光学元件后向目标空间中投射的激光图案；和分别与所述结构光投射器、及所述图像采集器连接的处理器，所述处理器用于处理所述激光图案以获得深度图像。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

壳体；及

权利要求8所述的深度相机，所述深度相机设置在所述壳体内并从所述壳体暴露以获取深度图像。

说明书

结构光投射器、深度相机和电子设备

技术领域

[0001] 本发明涉及成像技术领域，特别涉及一种结构光投射器、深度相机和电子设备。

背景技术

[0002] 诸如激光投影仪等结构光投射器被用来向目标空间发射设定的光学图案，在基于光学的三维测量领域，结构光投射器得到了广泛应用。结构光投射器一般由光源、准直元件
以及衍射光学元件组成，其中光源可以是单个边发射激光光源，也可以是由多个垂直腔面
发射激光组成的面阵激光光源等。基于单个边发射激光光源的结构光投射器能够发射不相
关性较高的激光图案，但其体积会随着输出功率的增大而明显增大，且该激光图案的均匀
性较差；而基于由至少两个垂直腔面发射激光光源的结构光投射器可以以更小的体积发射
出相同功率且具有更高均匀性的激光图案，但该激光图案的不相关性较低，而激光图案的
不相关性的高低直接影响着其深度图像精度的高低及获取深度图像速度的快慢。

发明内容

[0003] 本发明实施方式提供一种结构光投射器、深度相机和电子设备。

[0004] 本发明实施方式的结构光投射器，包括：

[0005] 光源，所述光源用于发射激光，所述光源包括衬底及设置在所述衬底上的发光元件阵列，所述衬底包括第一区域和与所述第一区域相接的第二区域，所述第一区域的所述
发光元件的密度与所述第二区域的所述发光元件的密度不同；

[0006] 准直元件，所述准直元件用于准直所述激光；及

[0007] 衍射光学元件，所述衍射光学元件用于衍射所述准直元件准直后的激光以形成激光图案。

[0008] 在某些实施方式中，所述第一区域内所述发光元件的第一密度小于所述第二区域内所述发光元件的第二密度。

[0009] 在某些实施方式中，所述第一密度为零。

[0010] 在某些实施方式中，所述发光元件的密度由所述第一区域向所述第二区域逐渐增大。

[0011] 在某些实施方式中，所述发光元件阵列呈矩阵分布，所述第二区域的所述发光元件位于所述第一区域的所述发光元件的至少两侧。

[0012] 在某些实施方式中，所述发光元件阵列呈环形分布，所述第二区域的所述发光元件环绕所述第一区域的所述发光元件设置。

[0013] 在某些实施方式中，所述第一区域的所述发光元件和所述第二区域的所述发光元件被单独驱动以发射激光，所述第一区域的所述发光元件发射的激光的强度小于所述第二
区域的所述发光元件发射的激光的强度。

[0014] 在某些实施方式中，所述第一区域的所述发光元件的发光面积小于所述第二区域的所述发光元件的发光面积。

[0015] 本发明实施方式的深度相机，包括：

[0016] 上述任一实施方式所述的结构光投射器；

[0017] 图像采集器，所述图像采集器用于采集经所述衍射光学元件后向目标空间中投射的激光图案；和

[0018] 分别与所述结构光投射器、及所述图像采集器连接的处理器，所述处理器用于处理所述激光图案以获得深度图像。

[0019] 本发明实施方式的电子设备，包括：

[0020] 壳体；及

[0021] 上述任一实施方式所述的深度相机，所述深度相机设置在所述壳体内并从所述壳体暴露以获取深度图像。

[0022] 本发明实施方式的结构光投射器、深度相机和电子设备中，第一区域的发光元件的密度与第二区域的发光元件的密度不同，能够提高激光图案的不相关性，从而提高获取
该激光图案的深度图像的速度及精度。

[0023] 本发明实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

[0024] 本发明的上述和/或附加的方面和优点可以从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

[0025] 图1是本发明某些实施方式的结构光投射器的结构示意图；

[0026] 图2至图7是本发明某些实施方式的结构光投射器的光源的结构示意图；

[0027] 图8至图19是本发明某些实施方式的结构光投射器的准直元件的部分结构示意图；

[0028] 图20是本发明某些实施方式的深度相机的结构示意图；

[0029] 图21是本发明某些实施方式的电子设备的结构示意图；

[0030] 主要元件及符号说明：

[0031] 结构光投射器100、基板组件10、基板11、散热孔111、电路板12、过孔121、镜筒20、收容腔21、顶部22、底部23、通孔24、承载台25、第一段结构26、第一段结构27、保护罩30、抵
触面31、透光孔32、光源40、发光面41、衬底43、第一区域432、第一子区域4322、第二子区域
4324、第二区域434、第三子区域4342、第四子区域4344、发光元件44、准直元件50、第一透镜
51、第一入光面511、第一出光面512、第二透镜52、第二入光面521、第二出光面522、第三透
镜53、第三入光面531、第三出光面532、第四透镜54、第五透镜55、第六透镜56、衍射光学元
件60、衍射出射面61、衍射入射面62、深度相机400、投射窗口401、采集窗口402、图像采集器
200、处理器300、电子设备1000、壳体500。

具体实施方式

[0032] 下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中，相同或类似的标号自始至终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
考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明的实施方式，而不能理解为对本发
明的实施方式的限制。

[0033] 在本发明的实施方式的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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
是为了便于描述本发明的实施方式和简化描述，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发明的实施方式的限制。
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
括一个或者更多个所述特征。在本发明的实施方式的描述中，“多个”的含义是两个或两个
以上，除非另有明确具体的限定。

[0034] 在本发明的实施方式的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一
体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接连接，也可以通
过中间媒介间接连接，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发明的实施方式中的具体含
义。

[0035] 下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的实施方式的不同结构。为了简化本发明的实施方式的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当
然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明的实施方式可以在不同例
子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨
论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明的实施方式提供了的各种特定的工艺
和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使
用。

[0036] 请参阅图1，本发明实施方式的结构光投射器100包括基板组件10、镜筒20、保护罩30、光源40、准直元件50、及衍射光学元件60。

[0037] 基板组件10包括基板11及承载在基板11上的电路板12。基板11的材料可以为塑料，例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Glycol Terephthalate，PET)、聚甲基丙
烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate，PMMA)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、聚酰亚胺
(Polyimide，PI)中的任意一种或多种。如此，基板11的质量较轻且具有足够的支撑强度。电
路板12可以是硬板、软板或软硬结合板。电路板12上开设有过孔121。光源40通过过孔121固
定在基板11上并与电路板12电连接。基板11上可以开设有散热孔111，光源40或电路板12工
作产生的热量可以由散热孔111散出，散热孔111内还可以填充导热胶，以进一步提高基板
组件10的散热性能。

[0038] 镜筒20设置在基板组件10上并与基板组件10共同形成收容腔21。光源40、准直元件50、及衍射光学元件60均收容在收容腔21内。准直元件50与衍射光学元件60依次设置在
光源40的发光光路上。镜筒20包括相背的顶部22及底部23。镜筒20形成有贯穿顶部22及底
部23的通孔24。底部23承载在基板组件10上，具体可通过胶水固定在电路板12上。镜筒20的
内壁向通孔24的中心延伸有环形承载台25，衍射光学元件60承载在承载台25上。

[0039] 保护罩30设置在顶部22上，保护罩30包括与基板11相对的抵触面31。保护罩30及承载台25分别从衍射光学元件60的相背两侧抵触衍射光学元件60。抵触面31为保护罩30的
与衍射光学元件60相抵触的表面。结构光投射器100利用保护罩30抵触衍射光学元件60以
使衍射光学元件60收容在收容腔21内，并防止衍射光学元件60沿出光方向脱落。

[0040] 在某些实施方式中，保护罩30可由金属材料制成，例如纳米银丝、金属银线、铜片等。保护罩30开设有透光孔32。透光孔32与通孔24对准。透光孔32用于出射衍射光学元件60
投射的激光图案。透光孔32的孔径大小小于衍射光学元件60的宽度或长度中的至少一个以
将衍射光学元件60限制在收容腔21内。

[0041] 在某些实施方式中，保护罩30可由透光材料制成，例如玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate，PMMA)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、聚酰亚胺(Polyimide，
PI)等。由于玻璃、PMMA、PC、及PI等透光材料均具有优异的透光性能，保护罩30可以不用开
设透光孔32。如此，保护罩30能够在防止衍射光学元件60脱落的同时，避免衍射光学元件60
裸露在镜筒20的外面，对衍射光学元件60起到防水、防尘的作用。

[0042] 光源40用于发射激光。光源40承载在基板11上并收容在过孔121内。过孔121的大小与光源40的大小对应，即过孔121的大小大于光源40的大小，或者过孔121的大小与光源
40的大小相当。

[0043] 在如图1所示的实施例中，光源40可以为垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL)。具体地，VCSEL是一种垂直表面出光的新型激光器，即
VCSEL的发光方向与衬底垂直，可以较容易地实现高密度二维面阵的集成，实现更高功率输
出，且由于其较之于边发射型激光器拥有更小的体积，从而更加便于被集成到小型电子元
器件中；同时VCSEL与光纤的耦合效率高，从而不需要复杂昂贵的光束整形系统，且制造工
艺与发光二极管兼容，大大降低了生产成本。

[0044] 当然，光源40也可以为边发射激光器(edge-emitting laser，EEL)，更具体地为分布反馈式激光器(Distributed Feedback Laser，DFB)。可以理解，DFB的温漂较小，且成本
较低。

[0045] 请结合图2，当光源40为垂直腔面发射激光器时，光源40包括半导体衬底43及设置在衬底43上的发光元件44阵列，发光元件44阵列通过衬底43固定在基板组件10上。当光源
40为边发射激光器，此时，光源40包括多个DFB，该多个DFB形成发光元件44阵列，即每个发
光元件44呈柱状，发光元件44的远离基板组件10的一个端面形成发光面41，激光从发光面
41发出，发光面41朝向准直元件50且发光面41与准直元件50的准直光轴垂直。下面以光源
40是垂直腔面发射激光器为例进行说明，而光源40为边发射激光器，多个DFB形成的发光元
件44阵列在基板11上的排布与发光元件44在衬底43上的阵列排布相同。

[0046] 请继续参阅图2，衬底43包括第一区域432和与第一区域432相接的第二区域434，第一区域432的发光元件44的密度与第二区域434的发光元件44的密度不同。如此，能够提
高结构光投射器100向目标空间中投射的案激光图案的不相关性，从而提高获取该激光图
案的深度图像的速度及精度。

[0047] 需要指出的是，激光图案的不相关性指的是发光元件44发射的光束生成的激光图案具有较高的唯一性，该唯一性包括激光图案的形状、大小、排列位置等的唯一性。

[0048] 具体地，第一区域432为衬底43的中心位置的区域，第二区域434为衬底43的边缘位置的区域。第一区域432的发光元件44的密度可大于第二区域434的发光元件44的密度
(包括第二区域434的发光元件44的密度为零的情况)；或者第一区域432的发光元件44的密
度小于第二区域434的发光元件44的密度(包括第一区域432的发光元件44的密度为零的情
况)。

[0049] 请一并参阅图2及图3，在某些实施方式中，发光元件44阵列可呈矩阵分布。第二区域434的发光元件44位于第一区域432的发光元件44的至少两侧。

[0050] 具体地，第二区域434的发光元件44可位于第一区域432的发光元件44的任意两侧(如图2所示)；或者第二区域434的发光元件44可位于第一区域432的发光元件44的任意三
侧；或者第二区域434的发光元件44可位于第一区域432的发光元件44的四侧(如图3所示)。

[0051] 请参阅图4，在某些实施方式中，发光元件44阵列呈环形分布，具体可以呈圆环形、或方环形。第二区域434的发光元件44环绕第一区域432的发光元件44设置。

[0052] 请参阅图5，在某些实施方式中，第一区域432内发光元件44的第一密度小于第二区域434内发光元件44的第二密度。具体地，第一区域432内的发光元件44和第二区域434内
的发光元件44可各自为均匀分布，沿第一区域432向第二区域434的方向，第一区域432内相
邻的发光元件44之间的距离大于第二区域434内相邻的发光元件44之间的距离。

[0053] 可以理解，当结构光投射器100发射激光时，由于激光会产生发散，结构光投射器100发射的激光包括零级光束和非零级光束，其中，零级光束为激光发散后叠加聚集在发光
处中心位置的光束，非零级光束为激光发散后向发光处四周传输的光束。当零级光束的光
强过强时，零级光束传输到衍射光学元件60时无法被完全衍射，导致经衍射光学元件60出
射的零级光束的强度过强，可能危害用户的眼睛。在本发明实施方式中，第一区域432内发
光元件44的第一密度小于第二区域434内发光元件44的第二密度，可以减少汇聚到光路中
间位置的光线，从而减小结构光投射器100的零级光束的光强。

[0054] 进一步地，请参阅图6，第一密度可为零，也即是说，在衬底43的中间区域不设置发光元件44，以进一步减小结构光投射器100的零级光束的光强。

[0055] 请再次参阅图2，在某些实施方式中，发光元件44的密度由第一区域432向第二区域434逐渐增大。具体地，第一区域432沿第一区域432至第二区域434的方向依次包括多个
子区域，例如第一子区域4322、第二子区域4324等。第二区域434沿第一区域432至第二区域
434的方向依次包括多个子区域，例如第三子区域4342、第四子区域4344等。其中，第一子区
域4322的发光元件44的密度、第二子区域4324的发光元件44的密度、第三子区域4342的发
光元件44的密度、第四子区域4344的发光元件44的密度依次增大，或者说第一子区域4322
的单位面积内发光元件44数量、第二子区域4324的单位面积内发光元件44数量、第三子区
域4342的单位面积内发光元件44数量、第四子区域4344的单位面积内发光元件44数量依次
增加。

[0056] 在某些实施方式中，第一区域432的发光元件44和第二区域434的发光元件44被单独驱动以发射激光，第一区域432的发光元件44发射的激光的强度小于第二区域434的发光
元件44发射的激光的强度。如此，可以减小汇聚到光路中间位置的光线的强度，从而减小结
构光投射器100的零级光束的光强。

[0057] 请参阅图7，在某些实施方式中，第一区域432的发光元件44的发光面积小于第二区域434的发光元件44的发光面积。如此，可以减少汇聚到光路中间位置的光线，从而减小
结构光投射器100的零级光束的光强。

[0058] 请再次参阅图1，准直元件50用于准直光源40发射的激光。准直元件50固定在镜筒20上，承载台25位于准直元件50与衍射光学元件60之间。准直元件50包括一个或多个透镜，
一个或多个透镜设置在光源40的发光光路上，透镜采用玻璃材质制成。准直元件50的透镜
可均由玻璃材质制成，以解决环境温度变化时透镜会产生温漂现象的问题；或者，准直元件
50的透镜均由塑料材质制成，以使得成本较低、便于量产。

[0059] 请一并参阅图1及图8，在某些实施方式中，准直元件50可仅包括第一透镜51，第一透镜51包括相背的第一入光面511和第一出光面512。第一入光面511为第一透镜51靠近光
源40的表面，第一出光面512为第一透镜51靠近衍射光学元件60的表面。第一入光面511为
凹面，第一出光面512为凸面。第一透镜51的面型可以为非球面、球面、菲涅尔面、或二元光
学面。光阑设置在光源40与第一透镜51之间，用于对光束起限制作用。

[0060] 在某些实施方式中，准直元件50可包括多个透镜，多个透镜共轴依次设置在光源40的发光光路上。每个透镜的面型可以为非球面、球面、菲涅尔面、二元光学面中的任意一
种。

[0061] 例如：请一并参阅图1及图9，多个透镜可包括第一透镜51和第二透镜52。第一透镜51和第二透镜52共轴依次设置在光源40的发光光路上。第一透镜51包括相背的第一入光面
511和第一出光面512。第一入光面511为第一透镜51靠近光源40的表面，第一出光面512为
第一透镜51靠近衍射光学元件60的表面。第二透镜52包括相背的第二入光面521和第二出
光面522。第二入光面521为第二透镜52靠近光源40的表面，第二出光面522为第二透镜52靠
近衍射光学元件60的表面。第一出光面512的顶点与第二入光面521的顶点抵触，第一入光
面511为凹面，第二出光面522为凸面。光阑设置在第二入光面521上，用于对光束起限制作
用。进一步地，第一出光面512和第二入光面521可均为凸面。如此，便于第一出光面512的顶
点与第二入光面521的顶点抵触。第一出光面512的曲率半径小于第二入光面521的曲率。

[0062] 请一并参阅图1及图10，多个透镜还可包括第一透镜51、第二透镜52、及第三透镜53。第一透镜51、第二透镜52、及第三透镜53共轴依次设置在光源40的发光光路上。第一透
镜51包括相背的第一入光面511和第一出光面512。第一入光面511为第一透镜51靠近光源
40的表面，第一出光面512为第一透镜51靠近衍射光学元件60的表面。第二透镜52包括相背
的第二入光面521和第二出光面522。第二入光面521为第二透镜52靠近光源40的表面，第二
出光面522为第二透镜52靠近衍射光学元件60的表面。第三透镜53包括相背的第三入光面
531和第三出光面532。第三入光面531为第三透镜53靠近光源40的表面，第三出光面532为
第三透镜53靠近衍射光学元件60的表面。第三入光面531为凹面，第三出光面532为凸面。光
阑设置在第三出光面532上，用于对光束起限制作用。进一步地，第一入光面511可为凸面，
第一出光面512为凹面，第二入光面521为凹面，第二出光面522为凹面。

[0063] 在某些实施方式中，准直元件50包括多个透镜。多个透镜依次设置在光源40的发光光路上，至少一个透镜的光轴相对于其他透镜的光轴偏移。此时，镜筒20的结构可呈一段
或多段结构，每段结构用于安装对应的透镜。

[0064] 例如：请一并参阅图11至图15，准直元件50包括第一透镜51、第二透镜52和第三透镜53。第一透镜51、第二透镜52和第三透镜53依次设置在光源40的发光光路上。第二透镜52
的光轴相对于第一透镜51的光轴偏移，第一透镜51的光轴与第三透镜53的光轴重合(如图
11所示)，进一步地，第二透镜52的光轴可与第一透镜51的光轴平行，此时，镜筒20的结构可
呈两段结构，第一段结构26用于安装第一透镜51与第二透镜52，第二段结构27用于安装第
三透镜53，第一段结构26与第二段结构27倾斜相接，第二透镜52安装在第一段结构26与第
二段结构27的相接处，如此，多个透镜形成弯折形的结构有利于增加光程，从而减小结构光
投射器100整体的高度，第一段结构26和第二段结构27的内壁涂布有反射涂层，反射涂层用
于反射光线，以使得光源40发射的光线能够依次经过第一入光面511、第一出光面512、第二
入光面521、第二出光面522、第三入光面531、以及第三出光面532；当然，在其他实施方式
中，第一段结构26和第二段结构27也可为独立于镜筒20的反射元件，反射元件设置在镜筒
20上，反射元件为棱镜或面镜等，反射元件用于反射光线以改变光路的方向；或者，第一透
镜51的光轴相对于第二透镜52的光轴偏移，第二透镜52的光轴与第三透镜53的光轴重合
(如图12所示)，进一步地，第一透镜51的光轴可与第二透镜52的光轴平行；或者，第三透镜
53的光轴相对于第一透镜51的光轴偏移，第一透镜51的光轴与第二透镜52的光轴重合(如
图13所示)，进一步地，第三透镜53的光轴可与第一透镜51的光轴平行；或者，第二透镜52的
光轴相对于第一透镜51的光轴偏移，第三透镜53的光轴相对于第一透镜51的光轴偏移，第
二透镜52的光轴和第三透镜53的光轴位于第一透镜51的光轴的同侧(如图14所示)，进一步
地，第一透镜51的光轴可与第二透镜52的光轴平行，第一透镜51的光轴与第三透镜53的光
轴平行，第二透镜52的光轴与第三透镜53的光轴平行；或者，第二透镜52的光轴相对于第一
透镜51的光轴偏移，第三透镜53的光轴相对于第一透镜51的光轴偏移，第二透镜52的光轴
和第三透镜53的光轴位于第一透镜51的光轴的异侧(如图15所示)，进一步地，第一透镜51
的光轴可与第二透镜52的光轴平行，第一透镜51的光轴与第三透镜53的光轴平行，第二透
镜52的光轴与第三透镜53的光轴平行。

[0065] 较佳地，第二透镜52的光轴相对于第一透镜51的光轴偏移，第三透镜53的光轴相对于第一透镜51的光轴偏移，第二透镜52的光轴和第三透镜53的光轴位于第一透镜51的光
轴的异侧。如此，多个透镜形成弯折形的结构有利于增加光程，增长焦距，降低结构光投射
器100的高度。当然，准直元件50也可以包括更多个透镜，例如，请参阅图16，准直元件50包
括第一透镜51、第二透镜52、第三透镜53、第四透镜54、、第五透镜55、及第六透镜56。第一透
镜51、第二透镜52、第三透镜53、第四透镜54、第五透镜55、及第六透镜56依次设置在光源40
的发光光路上。第二透镜52的光轴相对于第一透镜51的光轴偏移，第三透镜53的光轴相对
于第一透镜51的光轴偏移，第二透镜52的光轴和第三透镜53的光轴位于第一透镜51的光轴
的异侧，第四透镜54的光轴与第二透镜52的光轴重合，第五透镜55的光轴与第三透镜53的
光轴重合，第六透镜56的光轴与第一透镜51的光轴重合。

[0066] 需要指出的是，在图12至图16所示的结构光投射器100中，镜筒20的结构与图11所示的镜筒20的结构相同或类似，镜筒20的结构可呈一段或多段结构，在此不再赘述。

[0067] 在某些实施方式中，准直元件50包括多个透镜，至少两个透镜的光心位于与第一方向垂直的同一平面上，第一方向为由光源40至衍射光学元件60的方向。

[0068] 例如：请一并参阅图17至图19，准直元件50包括第一透镜51、第二透镜52和第三透镜53。第一透镜51的光心与第二透镜52的光心位于同一平面上(如图17所示)，第一透镜51
的光轴和第二透镜52的光轴可位于第三透镜53的光轴的异侧；或者，第二透镜52的光心与
第三透镜53的光心位于同一平面上(如图18所示)，第二透镜52的光轴和第三透镜53的光轴
可位于第一透镜51的光轴的异侧；或者，第一透镜51的光心与第三透镜53的光心位于同一
平面上；或者，第一透镜51的光心、第二透镜52的光心、与第三透镜53的光心均位于同一平
面上(如图19所示)。进一步地，第一透镜51的光轴可与第二透镜52的光轴平行，第一透镜51
的光轴与第三透镜53的光轴平行，第二透镜52的光轴与第三透镜53的光轴平行。

[0069] 请再次参阅图1，衍射光学元件60用于衍射准直元件50准直后的激光以形成激光图案。衍射光学元件60包括相背的衍射出射面61和衍射入射面62。保护罩30可以通过胶水
粘贴在顶部22上，抵触面31与衍射出射面61抵触，衍射入射面62与承载台25抵触，从而衍射
光学元件60不会沿出光方向从收容腔21脱落。衍射光学元件60可以由玻璃材质制成，也可
以由复合塑料(如PET)制成。

[0070] 在组装上述的结构光投射器100时，沿着光路从镜筒20的底部23依次向通孔24内放入准直元件50、及安装好光源40的基板组件10。光源40可以先安装在基板组件10上，然后
再将安装有光源40的基板组件10与底部23固定。逆着光路的方向从顶部22将衍射光学元件
60放入通孔24并承载在承载台25上，然后再安装保护罩30，并使得衍射光学元件60的衍射
出射面61与保护罩30抵触，衍射入射面62与承载台25抵触。结构光投射器100结构简单，组
装方便。

[0071] 请参阅图20，本发明实施方式的深度相机400包括上述任一实施方式的结构光投射器100、图像采集器200、及处理器300。图像采集器200用于采集经衍射光学元件50后向目
标空间中投射的激光图案。处理器300分别与结构光投射器100、及图像采集器200连接。处
理器300用于处理激光图案以获得深度图像。

[0072] 具体地，结构光投射器100通过投射窗口401向外投射向目标空间中投射的激光图案，图像采集器200通过采集窗口402采集被目标物体调制后的激光图案。图像采集器200可
为红外相机，处理器300采用图像匹配算法计算出该激光图案中各像素点与参考图案中的
对应各个像素点的偏离值，再根据该偏离值进一步获得该激光图案的深度图像。其中，图像
匹配算法可为数字图像相关(Digital Image Correlation，DIC)算法。当然，也可以采用其
它图像匹配算法代替DIC算法。

[0073] 本发明实施方式的深度相机400中，第一区域432的发光元件44的密度与第二区域434的发光元件44的密度不同，能够提高结构光投射器100向目标空间中投射的案激光图案
的不相关性，从而提高获取该激光图案的深度图像的速度及精度。

[0074] 请参阅图21，本发明实施方式的电子设备1000包括壳体500及上述实施方式的深度相机400。深度相机400设置在壳体500内并从壳体500暴露以获取深度图像。电子设备
1000包括但不限于为手机、平板电脑、笔记本电脑、智能手环、智能手表、智能头盔、智能眼
镜等。壳体500可以给深度相机400提供防尘、防水、防摔等保护。

[0075] 本发明实施方式的电子设备1000中，第一区域432的发光元件44的密度与第二区域434的发光元件44的密度不同，能够提高结构光投射器100向目标空间中投射的案激光图
案的不相关性，从而提高获取该激光图案的深度图像的速度及精度。

[0076] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具
体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，
对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结
构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

[0077] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对
上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。