一种三维相机及3d探测设备

文档序号:850759 发布日期:2021-03-16 浏览:8次 >En<

阅读说明:本技术 一种三维相机及3d探测设备 (Three-dimensional camera and 3D detection equipment ) 是由 崔尧 沈志强 于 2020-12-11 设计创作,主要内容包括:本申请涉及3D探测领域技术领域,公开了一种三维相机及3D探测设备,所述三维相机包括:镜头元件、感光元件及滤光元件,所示滤光元件的半带宽大于0nm且小于30nm,所述滤光元件、所述镜头元件及所述感光元件依次布置,或者,所述镜头元件、所述滤光元件及所述感光元件依次布置。本申请通过设置滤光元件,滤光元件的半带宽大于0nm且小于30nm,滤光元件、镜头元件及感光元件依次设置,或者,镜头元件、滤光元件及感光元件依次设置,以降低自然光干扰,大幅提高信噪比,从而提高三维相机的成像质量。(The application relates to the technical field of 3D detection, and discloses a three-dimensional camera and 3D detection equipment, the three-dimensional camera includes: the semi-bandwidth of the filter element is greater than 0nm and less than 30nm, the filter element, the lens element and the photosensitive element are sequentially arranged, or the lens element, the filter element and the photosensitive element are sequentially arranged. This application is through setting up filtering element, and filtering element&#39;s half bandwidth is greater than 0nm and is less than 30nm, and filtering element, lens element and photosensitive element set gradually, perhaps, lens element, filtering element and photosensitive element set gradually to reduce the natural light interference, improve the SNR by a wide margin, thereby improve three-dimensional camera&#39;s imaging quality.)

一种三维相机及3D探测设备

技术领域

本发明一般涉及3D探测领域技术领域,具体涉及一种三维相机及3D探测设备。

背景技术

传统的2D成像装置,例如摄像机,只能获取物体的平面信息;而3D成像装置还可以获取物体的深度信息,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。

在相关技术中,非接触式光学主动3D成像装置所用相机为红外相机,虽然可以过滤掉可见光,但是由于其半带宽(一般为30nm以上)与发射光半带宽(一般为1nm以内)相比仍然很广,因此在户外的情况下,仍然会有大量杂散干扰光进入相机内导致成像失败。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足,期望提供一种三维相机及3D探测设备。

本发明提供一种三维相机,包括:镜头元件、感光元件及滤光元件,所示滤光元件的半带宽大于0nm且小于30nm,

所述滤光元件、所述镜头元件及所述感光元件依次布置,或者,所述镜头元件、所述滤光元件及所述感光元件依次布置。

作为可实现的最优方式,所述滤光元件、所述镜头元件及所述感光元件依次布置,所述滤光元件连接至所述镜头元件。

作为可实现的最优方式,还包括连接组件,所述滤光元件通过所述连接组件连接至所述镜头元件。

作为可实现的最优方式,所述镜头元件为平凸透镜,所述平凸透镜的平面部分朝向所述滤光元件,所述滤光元件连接至所述平面部分。

作为可实现的最优方式,还包括凸透镜元件,所述凸透镜元件设置于所述镜头元件与所述感光元件之间。

作为可实现的最优方式,所述镜头元件、所述滤光元件及所述感光元件依次布置,所述滤光元件连接至所述感光元件。

作为可实现的最优方式,还包括凸透镜元件,所述凸透镜元件设置于所述镜头元件与所述滤光元件之间。

本发明还提供一种3D探测设备,包括上述中任一项所述的三维相机。

作为可实现的最优方式,还包括光源发射装置,所述光源发射装置包括若干个部分,各个所述部分依次发射光。

作为可实现的最优方式,所述光源发射装置发射偏振光或者部分偏振光,所述偏振光的偏振方向为一种或者多种。

与现有技术相比,本发明的有益效果是:

本方案通过设置滤光元件,滤光元件的半带宽大于0nm且小于30nm,滤光元件、镜头元件及感光元件依次设置,或者,镜头元件、滤光元件及感光元件依次设置,以降低自然光干扰,大幅提高信噪比,从而提高三维相机的成像质量;滤光元件通过连接组件连接在镜头元件上,镜头元件为平凸透镜,滤光元件粘贴于平凸透镜的平面部分,或者,滤光元件连接至感光元件,均实现滤光元件的固定;凸透镜元件的设置,有利于提高三维相机的成像效果。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述,本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显:

图1是根据本申请的实施方式的一种TOF探测设备的结构示意图;

图2是根据本申请的实施方式的一种结构光探测设备的结构示意图;

图3是根据本申请的实施方式的第一种三维相机的结构示意图;

图4是根据本申请的实施方式的第二种三维相机的结构示意图;

图5是根据本申请的实施方式的第三种三维相机的结构示意图;

图6是根据本申请的实施方式的第四种三维相机的结构示意图;

图7是根据本申请的实施方式的第五种三维相机的结构示意图;

图8是根据本申请的实施方式的第六种三维相机的结构示意图;

图9是根据本申请的实施方式的第七种三维相机的结构示意图;

图10是根据本申请的实施方式的第八种三维相机的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明,而非对该发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

一种三维相机包括镜头元件11、感光元件12及滤光元件13。感光元件12用于将镜头元件11生成的光学图像转化为电信号,经过A/D(模数转换)转换后变为数字图像信息。滤光元件13用于在特定的波段允许光信号通过,而偏离这个波段以外的两侧光信号被阻止,滤光元件13的半带宽大于0nm且小于30nm。三维相机可以是结构光相机10B,也可以是TOF(Time ofFight)相机,例如,dTOF相机10A、pulse TOF相机10A、i TOF相机10A或者spot TOF相机10A。结构光相机10B对应的感光元件12为第一感光元件,TOF相机10A对应的感光元件12为第二感光元件。

在一实施例中,滤光元件13、镜头元件11及感光元件12依次设置,以降低自然光干扰,大幅提高信噪比,从而提高三维相机的成像质量;在另一实施例中,镜头元件11、滤光元件13及感光元件12依次设置,以降低自然光干扰,大幅提高信噪比,从而提高三维相机的成像质量。

在一些优选的实施例中,滤光元件13、镜头元件11及感光元件12依次布置,滤光元件13连接至镜头元件11。

在本实施例中,三维相机包括壳体15、镜头元件11、感光元件12及滤光元件13。滤光元件13、镜头元件11及感光元件12依次布置,滤光元件13设置于壳体15外,镜头元件11卡接于壳体15,感光元件12设置于壳体15内,滤光元件13连接在镜头元件11上。

滤光元件13连接在镜头元件11上,具体地:

如图3所示,三维相机还包括连接组件14,滤光元件13通过连接组件14连接在镜头元件11上。该连接组件14设置于壳体15外位于壳体15卡接镜头元件11的一侧。连接组件14包括连接架141和连接元件142,连接元件142连接至连接架141,连接元件142为透明玻璃,连接架141以可拆卸方式固定连接在镜头元件11上。镜头元件11为双凸透镜,滤光元件13为滤光薄膜,滤光元件13粘贴于连接元件142上,实现滤光元件13固定连接在镜头元件11上。

或者,如图5所示,镜头元件11为平凸透镜,平凸透镜的平面部分朝向滤光元件13。滤光元件13为滤光薄膜,滤光元件13粘贴于上述的平面部分,实现滤光元件13固定连接在镜头元件11上,同时缩小了三维相机的整体体积。

进一步地,三维相机还包括凸透镜元件16,凸透镜元件16设置于镜头元件11与感光元件12之间。

如图4所示,在本实施例中,三维相机包括壳体15、镜头元件11、感光元件12、滤光元件13、连接组件14及凸透镜元件16。滤光元件13、镜头元件11、凸透镜元件16及感光元件12依次布置,滤光元件13和连接组件14设置于壳体15外,镜头元件11卡接于壳体15,感光元件12设置于壳体15内,滤光元件13通过连接组件14连接在镜头元件11上。镜头元件11为双凸透镜,凸透镜元件16为双凸透镜,镜头元件11的类型与凸透镜元件16的类型相同。

如图6所示,在本实施例中,三维相机包括壳体15、镜头元件11、感光元件12、滤光元件13及凸透镜元件16。滤光元件13、镜头元件11、凸透镜元件16及感光元件12依次布置,滤光元件13设置于壳体15外,镜头元件11卡接于壳体15,凸透镜元件16和感光元件12设置于壳体15内。镜头元件11为平凸透镜,该平凸透镜的平面部分朝向滤光元件13。滤光元件13为滤光薄膜,滤光元件13粘贴于上述的平面部分。凸透镜元件16为平凸透镜,该平凸透镜的平面部分朝向滤光元件13,凸透镜元件16的类型与镜头元件11的类型相同。

上述凸透镜元件16的设置,有利于提高三维相机的成像效果。

在一些优选的实施例中,镜头元件11、滤光元件13及感光元件12依次布置,滤光元件13连接至感光元件12。

如图7或图9所示,在本实施例中,三维相机包括壳体15、镜头元件11、感光元件12及滤光元件13。镜头元件11、滤光元件13及感光元件12依次布置,镜头元件11卡接于壳体15,滤光元件13和感光元件12设置于壳体15内,滤光元件13为滤光薄膜,滤光元件13粘贴于感光元件12朝向滤光元件13的表面,实现滤光元件13的固定。镜头元件11可以为双凸透镜或者平凸透镜,若镜头元件11为平凸透镜,平凸透镜的平面部分背向滤光元件13。

进一步地,三维相机还包括凸透镜元件16,凸透镜元件16设置于镜头元件11与滤光元件13之间。

如图8所示,在本实施例中,三维相机包括壳体15、镜头元件11、感光元件12、滤光元件13及凸透镜元件16。镜头元件11、凸透镜元件16、滤光元件13及感光元件12依次布置,镜头元件11卡接于壳体15,滤光元件13、凸透镜元件16及感光元件12设置于壳体15内,滤光元件13为滤光薄膜,滤光元件13粘贴于感光元件12朝向滤光元件13的表面。镜头元件11为双凸透镜,凸透镜元件16为双凸透镜,镜头元件11的类型与凸透镜元件16的类型相同。

如图10所示,在本实施例中,三维相机包括壳体15、镜头元件11、感光元件12、滤光元件13及凸透镜元件16。镜头元件11、凸透镜元件16、滤光元件13及感光元件12依次布置,镜头元件11卡接于壳体15,滤光元件13、凸透镜元件16及感光元件12设置于壳体15内,滤光元件13为滤光薄膜,滤光元件13粘贴于感光元件12朝向滤光元件13的表面。镜头元件11为平凸透镜,凸透镜元件16为平凸透镜,镜头元件11的类型与凸透镜元件16的类型相同。镜头元件11的平面部分和凸透镜元件16的平面部分均背向滤光元件13。

上述凸透镜元件16的设置,有利于提高三维相机的成像效果。

本申请还提供了一种3D探测设备,该3D探测设备包括光源发射装置20、驱动电路模块30及上述的三维相机。三维相机包括TOF相机10A和结构光相机10B。

图1示出了一种TOF探测设备的结构示意图,TOF探测设备包括光源发射装置20、驱动电路模块30及TOF相机10A,TOF相机10A为i TOF相机10A。TOF相机10A包括镜头元件11、第一感光元件及滤光元件13,滤光元件13、镜头元件11及第一感光元件依次设置,或者,镜头元件11、滤光元件13及第一感光元件依次设置,以降低自然光干扰,大幅提高信噪比。

TOF相机10A和光源发射装置20相隔设置且均位于驱动电路模块30的同一侧,以使光源发射装置20发射的光线经反射后进入TOF相机10A。

图2示出了一种结构光探测设备的结构示意图,结构光探测设备包括光源发射装置20、驱动电路模块30及结构光相机10B,结构光相机10B包括镜头元件11、第二感光元件及滤光元件13,滤光元件13、镜头元件11及第二感光元件依次设置,或者,镜头元件11、滤光元件13及第二感光元件12依次设置,以降低自然光干扰,大幅提高信噪比。

结构光相机10B和光源发射装置20相隔设置且均位于驱动电路模块30的同一侧,以使光源发射装置20发射的光线经反射后进入结构光相机10B。

在一些优选的实施例中,光源发射装置20可采用垂直腔面激光发射器(VCSEL),例如,高对比度光栅(High Contrast Grating,HCG)垂直腔面发射激光器,或者分布布拉格反光镜(Distributed Bragg Reflector,DBR)垂直腔面发射激光器;边发射激光器(EEL);发光二极管(LED)。

在一些优选的实施例中,光源发射装置20包括若干个部分,各个部分依次发射光线,有利于降低光源发射装置20的工作温度,避免光源发射装置20温度过高导致3D探测设备不能正常工作。

在一些优选的实施例中,光源发射装置20可以发射偏振光,也可发射部分偏振光,以提高3D探测设备抗干扰能力,有利于提高3D探测设备的成像效果。

进一步地,在光源发射装置20发射偏振光时,可发射一种偏振方向上的偏振光,也可以发射多种偏振方向的偏振光,以进一步提高3D探测设备抗干扰能力。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解,本申请中所涉及的公开范围,并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案,同时也应涵盖在不脱离前述公开构思的情况下,由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

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