CN214623250U - 一种三维相机及3d探测设备 - Google Patents

Abstract

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。

Description

一种三维相机及3D探测设备

技术领域

本实用新型一般涉及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。

实用新型内容

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。

本实用新型提供一种三维相机，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。

本实用新型还提供一种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，本实用新型的有益效果是：

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实用新型，而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与实用新型相关的部分。

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。

Claims (10)

1.一种三维相机，其特征在于，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。

2.根据权利要求1所述的三维相机，其特征在于，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。

3.根据权利要求2所述的三维相机，其特征在于，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。

4.根据权利要求2所述的三维相机，其特征在于，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。

5.根据权利要求2所述的三维相机，其特征在于，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。

6.根据权利要求1所述的三维相机，其特征在于，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。

7.根据权利要求6所述的三维相机，其特征在于，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。

8.一种3D探测设备，其特征在于，包括权利要求1至7中任一项所述的三维相机。

9.根据权利要求8所述的3D探测设备，其特征在于，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。

10.根据权利要求9所述的3D探测设备，其特征在于，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。

Images