CN113391514A - 一种3d成像装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种3D成像装置及方法。所述3D成像装置包括：光源，用于发出光线；测距单元，用于测量所述3D成像装置与物体的距离；衍射元件，设置于所述光源与物体之间，用于根据所述3D成像装置与物体的距离对所述光线进行处理以生成一出射光；所述出射光到达物体后发生反射并形成一反射光；接收单元，用于接收所述反射光并获取物体的空间信息；成像单元，与所述接收单元相连，用于根据所述物体的空间信息生成物体的3D图像；控制器，与所述测距单元、所述衍射元件、所述接收单元和所述成像单元分别相连，用于控制所述3D成像装置。所述3D成像装置能够同时满足近场和远场3D成像，从而满足用户的不同需求。

Description

一种3D成像装置及方法

技术领域

本发明属于立体摄影领域，涉及一种3D成像方法，特别是涉及一种3D成像装置及方法。

背景技术

随着高性能图像处理平台、物联网传感以及成像算法的不断升级发展，人像和物体的3D 成像技术已经被越来越多的集成在智能硬件中。3D成像技术的基本原理是通过摄像头等设备获取物体的深度信息，并将该深度信息转化为可视化深度图像。

目前常用的3D成像方案主要有两种：一是结构光方案，二是TOF(Time of Flight，飞行时间)方案。其中，结构光方案的近场成像精度较高，适合金融领域等安全级别要求高的应用场景，例如：微信、支付宝刷脸支付、安检等。然而，远距离下结构光方案识别精度较低，无法满足3D成像需求。TOF方案的远场成像精度较高，对于智慧零售、智能安防、智能家居、机器人交互等领域具有较大优势。然而，受限于接收端像素，近距离下TOF方案识别精度较低，不能满足近距离成像需求。因此，现有3D成像方案不能同时满足近场和远场的3D成像需求。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种3D成像装置及方法，用于解决现有技术不能同时满足近场和远场3D成像需求的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种3D成像装置。所述3D成像装置包括：光源，用于发出光线；测距单元，用于测量所述3D成像装置与物体的距离；衍射元件，设置于所述光源与物体之间，用于根据所述3D成像装置与物体的距离对所述光线进行处理以生成一出射光；所述出射光到达物体后发生反射并形成一反射光；接收单元，用于接收所述反射光并获取物体的空间信息；成像单元，与所述接收单元相连，用于根据所述物体的空间信息生成物体的3D图像；控制器，与所述光源、所述测距单元、所述衍射元件、所述接收单元和所述成像单元分别相连，用于控制所述3D成像装置。

于本发明的一实施例中，所述衍射元件包括光学衍射区和散光区；所述光线经过所述光学衍射区后形成散斑；所述光线经过所述散光区后形成面光。

于本发明的一实施例中，当所述3D成像装置与物体的距离小于a时，所述光线通过所述光学衍射区形成散斑；其中，0<a<100厘米。

于本发明的一实施例中，当所述3D成像装置与物体的距离大于b时，所述光线通过所述散光区形成面光；其中，b>40厘米。

于本发明的一实施例中，所述衍射元件包括自带准直衍射光学元件和扩散板。

本发明还提供一种3D成像方法，用于3D成像装置，所述3D成像方法包括：利用光源产生一光线；获取物体与所述3D成像装置的距离；利用一衍射元件根据所述物体与所述3D成像装置的距离对所述光线进行处理并生成一出射光；所述出射光到达物体后发生反射并形成一反射光；接收所述反射光并获取物体的空间信息；根据所述物体的空间信息生成物体的 3D图像。

于本发明的一实施例中，所述衍射元件包括光学衍射区和散光区；所述光线经过所述光学衍射区后形成散斑；所述光线经过所述散光区后形成面光。

于本发明的一实施例中，利用一衍射元件根据所述物体与所述3D成像装置的距离对所述光线进行处理并生成一出射光的实现方法包括：当所述3D成像装置与物体的距离小于a 时，所述光线通过所述光学衍射区形成散斑；所述散斑即为所述出射光；其中，0<a<100厘米。

于本发明的一实施例中，根据所述物体的位置利用一衍射元件对所述光线进行处理并生成一出射光的实现方法包括：当所述3D成像装置与物体的距离大于b时，所述光线通过所述散光区形成面光；所述面光即为所述出射光；其中，b>40厘米。

于本发明的一实施例中，所述衍射元件包括自带准直衍射光学元件和扩散板。

如上所述，本发明所述的3D成像装置及方法，具有以下有益效果：

所述3D成像装置能够根据物体到所述3D成像装置的距离生成相应的出射光，并根据对应的反射光实现物体的3D成像，故所述3D成像装置能够同时适用于近距离和远距离物体 3D成像。

附图说明

图1显示为本发明所述3D成像装置于一实施例中的结构示意图。

图2A显示为本发明所述3D成像装置于一实施例中的光源示例图。

图2B显示为本发明所述3D成像装置于一实施例中的衍射元件示例图。

图2C显示为本发明所述3D成像装置于一实施例中的散斑图像示例图。

图2D显示为本发明所述3D成像装置于一实施例中的面光源示例图。

图3A显示为一些实施例中的结构光方案结构示意图。

图3B显示为一些实施例中的TOF方案结构示意图。

图3C显示为本发明所述3D成像装置于一实施例中的结构示意图。

图4A显示为一些实施例中的模组装配流程图。

图4B显示为本发明所述3D成像装置于一实施例中的装配流程图。

图5显示为本发明所述3D成像装置于一实施例中的工作流程图。

图6显示为本发明所述3D成像方法于一实施例中的流程图。

元件标号说明

1 3D成像装置

11 光源

111 第一发光区

112 第二发光区

12 测距单元

13 衍射元件

131 光学衍射区

132 散光区

14 接收单元

15 成像单元

16 控制器

31a 光源

32a 准直器

33a DOE元件

31b 光源

32b Diffuser

31c 光源

32c 衍射元件

S61～S65 步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

目前常用的3D成像方案主要有两种：一是结构光方案，二是TOF方案。其中，结构光方案依赖于结构光模组实现，所述结构光模组包括光源、准直器以及DOE(DiffractiveOptical Elements，衍射光学元件)。结构光方案的近场成像精度较高，适合金融领域等安全级别要求高的应用场景，例如：微信、支付宝刷脸支付、安检等。然而，远距离下结构光方案识别精度较低，无法满足3D成像需求。TOF方案依赖于TOF模组实现，所述TOF模组包括光源和Diffuser(扩散板)。TOF方案的远场成像精度较高，对于智慧零售、智能安防、智能家居、机器人交互等领域具有较大优势。然而，受限于接收端像素，TOF方案的近距离成像精度较低，不能满足近距离成像需求。因此，现有3D成像方案不能同时满足近场和远场的3D 成像需求。

针对上述问题，本发明提供一种3D成像装置，所述3D成像装置包括：光源，用于发出光线；测距单元，用于测量所述3D成像装置与物体的距离；衍射元件，设置于所述光源与物体之间，用于根据所述3D成像装置与物体的距离对所述光线进行处理以生成一出射光；所述出射光到达物体后发生反射并形成一反射光；接收单元，用于接收所述反射光并获取物体的空间信息；成像单元，与所述接收单元相连，用于根据所述物体的空间信息生成物体的 3D图像；控制器，与所述测距单元、所述衍射元件、所述接收单元和所述成像单元分别相连，用于控制所述3D成像装置。本发明所述衍射元件能够根据物体与所述3D成像装置的距离生成相应的出射光，并根据物体的反射光生成3D图像，能够同时适用于近场以及远场物体的 3D成像。

请参阅图1，于本发明的一实施例中，所述3D成像装置1包括：

光源11，用于发出光线。优选地，所述光线为不可见红外光；所述光源11为不可见红外光源。进一步优选地，所述光源11为VCSEL(Vertical Cavity Surface EmittingLaser，垂直腔面发射激光器)。VCSEL为一种半导体，其激光垂直于顶面射出，相较于传统光源具有光谱质量高、中心波长温漂小、响应速度快等优点。

测距单元12，用于测量所述3D成像装置与物体的距离；所述测距单元12例如：激光测距仪、红外测距仪等。

衍射元件13，设置于所述光源与物体之间，用于根据所述3D成像装置1与物体的距离对所述光线进行处理以生成一出射光；所述出射光到达物体后发生反射并形成一反射光。

接收单元14，用于接收所述反射光并获取物体的空间信息；所述物体的空间信息包括物体的景深信息以及距离所述3D成像装置的距离信息。

成像单元15，与所述接收单元相连，用于根据所述物体的空间信息生成物体的3D图像。所述成像单元14可以通过图像处理芯片实现。具体地，所述图像处理芯片通过将镜头拍摄的 2D彩色图片和所述接收单元14获取的空间信息集合以生成具备空间信息的三维图像。

控制器16，与所述光源11、所述测距单元12、所述衍射元件13、所述接收单元14和所述成像单元15分别相连，用于控制所述3D成像装置。

本实施例所述3D成像装置包括测距单元12，根据所述测距单元12测得的距离信息控制衍射元件13产生相应的出射光，并对所述反射光进行处理进而得到具备空间信息的三维图像。所述3D成像装置能够同时满足远场物体和近场物体的成像需求。

请参阅图2A，于本发明的一实施例中，所述光源11包括第一发光区111和第二发光区 112。其中，所述第一发光区111可用于散斑结构光方案，第二发光区112可用于TOF方案。优选地，所述第一发光区111为无规则点阵，和/或所述第二发光区112为规则点阵。当所述第一发光区111为无规则点阵时，所述第一发光区111发出的光线包含多个无特定规则的(随机分布的)散斑，且所述光线会在物体表面呈现出一块有散斑的照明区域；当所述第二发光区112为规则点阵时，所述第二发光区112发出的光线包含多个有特定规则的点阵，且所述光线会在物体表面呈现出一块有点阵的照明区域。所述第一发光区111和所述第二发光区112 可以分别单独点亮；所述第一发光区111和所述第二发光区112也可以共同点亮，此时所述第二发光区112用作所述第一发光区111的泛光源。于本发明的一些实施例中，所述第一发光区111和所述第二发光区112可以交替并多次点亮和熄灭。

请参阅图2B，于本发明的一实施例中，所述衍射元件13的有效光学区域包括光学衍射区131和散光区132；所述光线经过所述光学衍射区131后形成散斑；所述光线经过所述散光区132后形成面光。具体地，所述第一发光区111发出的光线为散斑结构光，所述散斑结构光通过所述光学衍射区131后形成散斑。所述第二发光区112发出的光线为规则点阵结构光，所述规则点阵结构光通过所述散光区132后形成面光。

于本发明的一些实施例中，所述第一发光区111所发出的散斑结构光可以通过所述散光区132后形成面光；所述第二发光区112所发出的规则点阵机构光也可以通过所述光学衍射区131后形成规则点阵。于本发明的另外一些实施例中，所述第一发光区111所发出的散斑结构光，和所述第二发光区112所发出的规则点阵结构光，都可以同时或者交替通过所述光学衍射区131而形成相应的散斑或规则点阵。

优选地，所述光学衍射区131为DOE元件，用于将所述第一发光区111无规则的点阵复制成一个n×m个周期的散斑图投射到一定距离的物体上；其中，n和m为正整数。请参阅图2C，显示为本实施例中获得的一个9×11周期散斑图。图2C中的每个小长方形区域，都是所述第一发光区111发出的散斑结构光在物体表面所产生的一个周期的散斑图。此时，所述接收单元能够根据接收端得到的散斑图计算景深从而构建物体的3D模型。

进一步优选地，所述光学衍射区131为自带准直DOE，相较于现有结构光方案中采用的 DOE叠加准直器的结构，所述自带准直DOE更薄，有利于实现产品的超薄设计。

优选地，所述散光区132为Diffuser，用于将所述第二发光区112发出的光线投射成具有一定亮度比例和一定角度大小的面光源。请参阅图2D，显示为本实施例中由所述散光区132 得到的面光源。

于本发明的一实施例中，当所述3D成像装置与物体的距离小于a时，所述光线通过所述光学衍射区形成散斑；其中，0<a<100厘米；优选地，20<a<40厘米。进一步优选地，当所述3D成像装置与物体的距离大于a而小于120厘米时，所述光线通过所述光学衍射区形成散斑。

于本发明的一实施例中，当所述3D成像装置与物体的距离大于b时，所述光线通过所述散光区形成面光；其中，b>40厘米；优选地，70<b<120厘米。进一步优选地，当所述3D 成像装置与物体的距离大于b而小于500厘米时，所述光线通过所述散光区形成面光。

于本发明的一实施例中，所述衍射元件包括自带准直DOE和扩散板Diffuser。

请参阅图3A，于一些实施例所述的结构光方案中，光源31a发出的光线经准直器32a准直后通过DOE元件33a形成散斑图，模组整体尺寸厚度比较厚，不能满足市场对于超薄设计的要求。请参阅图3B，于一些实施例所述的TOF方案中，光源31b发出的光线经Diffuser32b 形成面光。请参阅图3C，于本实施例中，所述衍射元件包括自带准直DOE和Diffuser；优选地，所述自带准直DOE与所述Diffuser集成在一起。当物体处于近场时，所述光源31c发出的光线经所述衍射元件32c后形成散斑图；当物体处于远场时，所述光源31c发出的光线经所述衍射元件32c后形成面光。

本实施例中，通过将准直器与DOE元件集成在一起形成自带准直DOE，将所述自带准直DOE与Diffuser集成在一起形成衍射元件，能够进一步降低整体模组的厚度，有利于实现整体模组的超薄化。

请参阅图4A，显示为直接将现有结构光方案与TOF方案结合在一起形成一个整体模组的装配流程。所述装配流程包括：

VCSEL组装、准直镜组装、DOE组装；将VCSEL、准直镜和DOE装配成结构光模组；

VCSEL组装、Diffuser组装；将VCSEL和Diffuser装配成TOF模组；

将所述结构光模组和所述TOF模组装配成一个整体模组。

请参阅图4B，本实施例中模组装配流程包括：

VCSEL组装、衍射元件组装；将VCSEL和衍射元件装配成一个整体模组。

相较之下，本实施例所述3D成像装置中模组组装工艺简单，降低了装配难度。

请参阅图5，于本发明的一实施例中，所述3D成像装置的工作流程包括：

当物体靠近时，测距单元工作，从而获得所述3D成像装置与物体的距离；

如果所述物体位于近场范围(例如：0.2m-1.2m)，作为光源的VCSEL第一发光区点亮，用于投射散斑阵列；优选地，此时所述VCSEL第二发光区也点亮，用作整个装置的泛光源；

如果所述物体位于远场范围(例如：1.2m-5m)，作为光源的VCSEL第二发光区点亮，用于投射散面光。

本发明还提供一种3D成像方法。请参阅图6，于本发明的一实施例中，所述3D成像方法包括：

S61，利用光源产生一光线；优选地，所述光线为不可见红外光；所述光源为不可见红外光源。进一步优选地，所述光源为VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，垂直腔面发射激光器)。

S62，获取物体与所述3D成像装置的距离；于实际应用中，可以采用激光测距仪、红外测距仪等设备获取物体与所述3D成像装置的距离。

S63，利用一衍射元件根据所述物体与所述3D成像装置的距离对所述光线进行处理并生成一出射光；所述出射光到达物体后发生反射并形成一反射光；

S64，接收所述反射光并获取物体的空间信息；所述物体的空间信息包括物体的景深信息以及到所述3D成像装置的距离信息。

S65，根据所述物体的空间信息生成物体的3D图像。于实际应用中，可以利用图像处理芯片将镜头模组拍摄的2D彩色图片和所述接收单元14获取的空间信息集合以生成具备空间信息的三维图像。

本实施例所述3D成像方法能够根据物体与3D成像装置的距离产生相应的出射光，并对反射光进行处理进而得到具备空间信息的三维图像，从而满足不同位置物体的成像需求。

于本发明的一实施例中，所述衍射元件包括光学衍射区和散光区；所述光线经过所述光学衍射区后形成散斑；所述光线经过所述散光区后形成面光。

请参阅图2A，于本实施例中，步骤S61所用光源包括第一发光区111和第二发光区112。其中，所述第一发光区111可用于散斑结构光方案，所述第二发光区112可用于TOF方案。优选地，所述第一发光区111为无规则点阵，和/或所述第二发光区112为规则点阵。当所述第一发光区111为无规则点阵时，所述第一发光区111发出的光线包含多个无特定规则的(随机分布的)散斑，且所述光线会在物体表面呈现出一块有散斑的照明区域；当所述第二发光区112为规则点阵时，所述第二发光区112发出的光线包含多个有特定规则的点阵，且所述光线会在物体表面呈现出一块有点阵的照明区域。进一步优选地，所述第二发光区112也可用作整个光源11的泛光源。所述第一发光区111和所述第二发光区112可以分别单独点亮；所述第一发光区111和所述第二发光区112也可以共同点亮，此时所述第二发光区112用作所述第一发光区11的泛光源。于本发明的一些实施例中，所述第一发光区111和所述第二发光区112可以交替并多次点亮和熄灭。

请参阅图2B，于本发明的一实施例中，所述衍射元件13的有效光学区域包括光学衍射区131和散光区132；所述光线经过所述光学衍射区131后形成散斑；所述光线经过所述散光区132后形成面光。具体地，所述第一发光区111发出的光线为散斑结构光，所述散斑结构光通过所述光学衍射区131后形成散斑。所述第二发光区112发出的光线为规则点阵结构光，所述规则点阵结构光通过所述散光区132后形成面光。

于本发明的一些实施例中，所述第一发光区111所发出的散斑结构光可以通过所述散光区132后形成面光；所述第二发光区112所发出的规则点阵机构光也可以通过所述光学衍射区131后形成规则点阵。于本发明的另外一些实施例中，所述第一发光区111所发出的散斑结构光，和所述第二发光区112所发出的规则点阵结构光，都可以同时或者交替通过所述光学衍射区131而形成相应的散斑或规则点阵。

优选地，所述光学衍射区131为DOE(Diffractive Optical Elements，衍射光学元件)，用于将所述第一发光区无规则的点阵复制成一个n×m个周期的散斑图投射到一定距离的物体上；其中，n和m为正整数。请参阅图2C，显示为本实施例中获得的一个9×11周期散斑图。图2C中的每个小长方形区域，都是所述第一发光区111发出的散斑结构光在物体表面所产生的一个周期的散斑图。此时，所述接收单元能够根据接收端得到的散斑图计算深度并构建物体的3D模型。

进一步优选地，所述光学衍射区131为自带准直DOE，相较于现有结构光方案中采用的 DOE加准直器的结构，所述自带准直DOE更薄。

优选地，所述散光区132为Diffuser(扩散板)元件，用于将所述第二发光区112发出的光线投射成具有一定亮度比例和一定角度大小的面光源。请参阅图2D，显示为本实施例中由所述散光区132得到的面光源。

于本发明的一实施例中，利用一衍射元件根据所述物体与所述3D成像装置的距离对所述光线进行处理并生成一出射光的实现方法包括：当所述3D成像装置与物体的距离小于a 时，所述光线通过所述光学衍射区形成散斑；所述散斑即为所述出射光；其中，0<a<100厘米；优选地，20<a<40厘米。进一步优选地，当所述3D成像装置与物体的距离大于a而小于120厘米时，所述光线通过所述光学衍射区形成散斑。

于本发明的一实施例中，根据所述物体的位置利用一衍射元件对所述光线进行处理并生成一出射光的实现方法包括：当所述3D成像装置与物体的距离大于b时，所述光线通过所述散光区形成面光；所述面光即为所述出射光；其中，b>40厘米；优选地，70<b<120厘米。进一步优选地，当所述3D成像装置与物体的距离大于b而小于500厘米时，所述光线通过所述散光区形成面光。

于本发明的一实施例中，所述衍射元件包括自带准直DOE和扩散板Diffuser。

请参阅图3A，于一些实施例所述结构光方案中，光源31a发出的光线经准直器32a准直后通过DOE元件33a形成散斑图，模组整体尺寸厚度比较厚，不能满足市场对于超薄设计的要求。请参阅图3B，于一些实施例所述TOF方案中，光源31b发出的光线经Diffuser32b形成面光源。请参阅图3C，于本实施例中，所述衍射元件包括自带准直DOE和Diffuser；优选地，所述自带准直DOE与所述Diffuser集成在一起。所述光源31c发出的光线经所述衍射元件32c后形成散斑图和/或面光源。

本实施例中，通过将准直器与DOE元件集成在一起形成自带准直DOE，将所述自带准直DOE与Diffuser集成在一起形成衍射元件，能够进一步降低整体模组的厚度，有利于实现整体模组的超薄化。

请参阅图4A，显示为直接将现有结构光方案与TOF方案结合在一起形成一个整体模组的装配流程。所述装配流程包括：

VCSEL组装、准直镜组装、DOE组装；将VCSEL、准直镜和DOE装配成结构光模组；

VCSEL组装、Diffuser组装；将VCSEL和Diffuser装配成TOF模组；

将结构光模组和TOF模组装配成一个整体模组。

请参阅图4B，本实施例中模组装配流程包括：VCSEL组装、衍射元件组装；将VCSEL和衍射元件装配成一个整体模组。

相较之下，本实施例所述3D成像装置所采用的模组组装工艺简单，降低了装配难度。

请参阅图5，于本发明的一实施例中，所述3D成像方法还包括：

当物体靠近时，测距单元工作，从而获得所述3D成像装置与物体的距离；

如果所述物体位于近场范围(例如：0.2m-1.2m)，作为光源的VCSEL第一发光区点亮，用于投射散斑阵列；优选地，此时所述VCSEL第二发光区也点亮，用作整个装置的泛光源；

如果所述物体位于远场范围(例如：1.2m-5m)，作为光源的VCSEL第二发光区点亮，用于投射散面光。

本发明所述3D成像方法的保护范围不限于本实施例列举的步骤执行顺序，凡是根据本发明的原理所做的现有技术的步骤增减、步骤替换所实现的方案都包括在本发明的保护范围内。

本发明还提供一种3D成像装置，所述3D成像装置可以实现本发明所述的3D成像方法，但本发明所述的3D成像方法的实现装置包括但不限于本实施例列举的3D成像装置的结构，凡是根据本发明的原理所做的现有技术的结构变形和替换，都包括在本发明的保护范围内。

本发明所述3D成像装置根据所述测距单元测得的距离信息控制衍射元件产生相应的出射光，并对反射光进行处理进而得到具备空间信息的三维图像，从而同时满足远场物体和近场物体的成像需求。

本发明所述3D成像装置能够将DOE元件和Diffuser整合到一个光学期间上，从而满足不同的成像需求，相对于单纯的结构光方案和TOF方案适用范围更广。

本发明所述3D成像装置中，所述衍射元件中所述自带准直衍射光学元件DOE和Diffuser 能够整合到一起，从而有效减少成像模组的厚度，有利于实现超薄化设计。此外，该结构组装工艺简单，能够有效降低装配难度。综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种3D成像装置，其特征在于，所述3D成像装置包括：

光源，用于发出光线；

测距单元，用于测量所述3D成像装置与物体的距离；

衍射元件，设置于所述光源与物体之间，用于根据所述3D成像装置与物体的距离对所述光线进行处理以生成一出射光；所述出射光到达物体后发生反射并形成一反射光；

接收单元，用于接收所述反射光并获取物体的空间信息；

成像单元，与所述接收单元相连，用于根据所述物体的空间信息生成物体的3D图像；

控制器，与所述光源、所述测距单元、所述衍射元件、所述接收单元和所述成像单元分别相连，用于控制所述3D成像装置。

2.根据权利要求1所述3D成像装置，其特征在于：所述衍射元件包括光学衍射区和散光区；所述光线经过所述光学衍射区后形成散斑；所述光线经过所述散光区后形成面光。

3.根据权利要求2所述3D成像装置，其特征在于：当所述3D成像装置与物体的距离小于a时，所述光线通过所述光学衍射区形成散斑；其中，0<a<100厘米。

4.根据权利要求2所述3D成像装置，其特征在于：当所述3D成像装置与物体的距离大于b时，所述光线通过所述散光区形成面光；其中，b>40厘米。

5.根据权利要求1所述3D成像装置，其特征在于：所述衍射元件包括自带准直衍射光学元件和扩散板。

6.一种3D成像方法，其特征在于，应用于3D成像装置，所述3D成像方法包括：

利用光源产生一光线；

获取物体与所述3D成像装置的距离；

利用一衍射元件根据所述物体与所述3D成像装置的距离对所述光线进行处理并生成一出射光；所述出射光到达物体后发生反射并形成一反射光；

接收所述反射光并获取物体的空间信息；

根据所述物体的空间信息生成物体的3D图像。

7.根据权利要求6所述3D成像方法，其特征在于：所述衍射元件包括光学衍射区和散光区；所述光线经过所述光学衍射区后形成散斑；所述光线经过所述散光区后形成面光。

8.根据权利要求7所述3D成像方法，其特征在于，利用一衍射元件根据所述物体与所述3D成像装置的距离对所述光线进行处理并生成一出射光的实现方法包括：

当所述3D成像装置与物体的距离小于a时，所述光线通过所述光学衍射区形成散斑；所述散斑即为所述出射光；其中，0<a<100厘米。

9.根据权利要求7所述3D成像方法，其特征在于，根据所述物体的位置利用一衍射元件对所述光线进行处理并生成一出射光的实现方法包括：

当所述3D成像装置与物体的距离大于b时，所述光线通过所述散光区形成面光；所述面光即为所述出射光；其中，b>40厘米。

10.根据权利要求6所述3D成像方法，其特征在于：所述衍射元件包括自带准直衍射光学元件和扩散板。

Images