一种结构光相机及3D探测设备的制作方法

一种结构光相机及3d探测设备
技术领域
1.本实用新型一般涉及3d探测领域技术领域，具体涉及一种结构光相机及3d探测设备。


背景技术：

2.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。
3.结构光成像装置在户外的应用时，存在眩光、过曝或者信噪比低的问题。


技术实现要素：

4.鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种结构光相机及3d探测设备。
5.本实用新型提供一种结构光相机，所述结构光相机包括：镜头元件、感光元件及偏振元件，
6.所述偏振元件、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、所述偏振元件及所述感光元件依次布置。
7.作为可实现的最优方式，所述偏振元件、所述镜头元件及所述感光元件依次布置，所述偏振元件连接至所述镜头元件。
8.作为可实现的最优方式，还包括连接组件，所述偏振元件通过所述连接组件连接至所述镜头元件。
9.作为可实现的最优方式，所述镜头元件包括平凸透镜，所述平凸透镜的平面部分朝向所述偏振元件，所述偏振元件连接至所述平面部分。
10.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。
11.作为可实现的最优方式，所述镜头元件、所述偏振元件及所述感光元件依次布置，所述偏振元件连接至所述感光元件。
12.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偏振元件之间。
13.作为可实现的最优方式，所述偏振元件包括偏振片，所述偏振片相对所述镜头元件的轴线能够旋转，或者，所述偏振片相对所述感光元件的轴线能够旋转。
14.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结构光相机。
15.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线。
16.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。
17.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
18.本方案通过设置偏振元件，偏振元件、镜头元件及感光元件依次设置，或者，镜头元件、偏振元件及感光元件依次设置，以使大部分的自然光过滤掉，从而避免结构光相机产生眩光和过曝问题，此外，提高了结构光相机的信噪比，优化成像质量，从而提高3d探测设备的探测精度；偏振元件的偏振片可以旋转至预设角度，提高过滤自然光的效率；偏振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，偏振元件粘贴于平凸透镜的平面部分，或者，偏振元件连接至感光元件，实现偏振元件的固定；凸透镜元件的设置，有利于提高结构光相机的成像效果。
附图说明
19.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，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
20.图1是根据本技术的实施方式的一种3d探测设备的结构示意图；
21.图2是根据本技术的实施方式的第一种结构光相机的结构示意图；
22.图3是根据本技术的实施方式的第二种结构光相机的结构示意图；
23.图4是根据本技术的实施方式的第三种结构光相机的结构示意图；
24.图5是根据本技术的实施方式的第四种结构光相机的结构示意图；
25.图6是根据本技术的实施方式的第五种结构光相机的结构示意图；
26.图7是根据本技术的实施方式的第六种结构光相机的结构示意图；
27.图8是根据本技术的实施方式的第七种结构光相机的结构示意图；
28.图9是根据本技术的实施方式的第八种结构光相机的结构示意图；
29.图10至图13是根据本技术的实施方式的偏振元件的偏振片偏振方向示意图；
具体实施方式
30.下面结合附图和实施例对本技术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。
31.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术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技术。
32.一种结构光相机10包括镜头元件11、感光元件12及偏振元件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。偏振元件13用于对自然光遮蔽，防止自然光透过，偏振元件13包括偏振片，该偏振片按照预设角度设置以过滤自然光。
33.在一实施例中，偏振元件13、镜头元件11及感光元件12依次设置，以使大部分的自然光过滤掉，从而避免结构光相机10产生眩光和过曝问题，此外，提高了结构光相机的信噪比，优化成像质量，从而提高3d探测设备的探测精度；在另一实施例中，镜头元件11、偏振元件13及感光元件12依次设置，以使大部分的自然光过滤掉，从而避免结构光相机10产生眩光和过曝问题，此外，提高了结构光相机的信噪比，优化成像质量，从而提高3d探测设备的探测精度。
34.在一些优选的实施例中，偏振元件13、镜头元件11及感光元件12依次布置，偏振元件13连接至镜头元件11。
35.在本实施例中，结构光相机10包括壳体15、镜头元件11、感光元件12及偏振元件13。偏振元件13、镜头元件11及感光元件12依次布置，偏振元件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，偏振元件13连接在镜头元件11上。
36.偏振元件13连接在镜头元件11上，具体地：
37.如图2所示，结构光相机10还包括连接组件14，偏振元件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外且位于壳体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壳体15上。镜头元件11为双凸透镜，偏振元件13为偏振薄膜，偏振元件13粘贴于连接元件142上，实现偏振元件13固定连接在镜头元件11上。
38.或者，如图4所示，镜头元件11为平凸透镜，平凸透镜的平面部分朝向偏振元件13。偏振元件13为偏振薄膜，偏振元件13粘贴于上述的平面部分，实现偏振元件13固定连接在镜头元件11上，同时缩小了结构光相机10的整体体积。
39.进一步地，结构光相机10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。
40.如图3所示，在本实施例中，结构光相机10包括壳体15、镜头元件11、感光元件12、偏振元件13、连接组件14及凸透镜元件16。偏振元件13、镜头元件11、凸透镜元件16及感光元件12依次布置，偏振元件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，凸透镜元件16和感光元件12设置于壳体15内，偏振元件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。
41.如图5所示，在本实施例中，结构光相机10包括壳体15、镜头元件11、感光元件12、偏振元件13及凸透镜元件16。偏振元件13、镜头元件11、凸透镜元件16及感光元件12依次布置，偏振元件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，平凸透镜的平面部分朝向偏振元件13。偏振元件13为偏振薄膜，偏振元件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偏振元件13，镜头元件11的类型与凸透镜元件16的类型相同。
42.上述凸透镜元件16的设置，有利于提高结构光相机10的成像效果。
43.在一些优选的实施例中，镜头元件11、偏振元件13及感光元件12依次布置，偏振元件13连接至感光元件12。
44.如图6或图8所示，在本实施例中，结构光相机10包括壳体15、镜头元件11、感光元件12及偏振元件13。镜头元件11、偏振元件13及感光元件12依次布置，镜头元件11卡接于壳体15，偏振元件13和感光元件12设置于壳体15内，偏振元件13为偏振薄膜，偏振元件13粘贴于感光元件12朝向偏振元件13的表面，实现偏振元件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偏振元件13。
45.进一步地，结构光相机10还包括凸透镜元件16，凸透镜元件16设置于镜头元件11与偏振元件13之间。
46.如图7所示，在本实施例中，结构光相机10包括壳体15、镜头元件11、感光元件12、偏振元件13及凸透镜元件16。镜头元件11、凸透镜元件16、偏振元件13及感光元件12依次布置，镜头元件11卡接于壳体15，偏振元件13、凸透镜元件16及感光元件12设置于壳体15内，偏振元件13为偏振薄膜，偏振元件13粘贴于感光元件12朝向偏振元件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。
47.如图9所示，在本实施例中，结构光相机10包括壳体15、镜头元件11、感光元件12、偏振元件13及凸透镜元件16。镜头元件11、凸透镜元件16、偏振元件13及感光元件12依次布置，镜头元件11卡接于壳体15，偏振元件13、凸透镜元件16及感光元件12设置于壳体15内，偏振元件13为偏振薄膜，偏振元件13粘贴于感光元件12朝向偏振元件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的平面部分和凸透镜的平面部分均背向偏振元件13。镜头元件11的类型与凸透镜元件16的类型相同。
48.上述凸透镜元件16的设置，有利于提高结构光相机10的成像效果。
49.在一些优选的实施例中，偏振元件13包括偏振片，偏振片相对镜头元件11的轴线能够旋转，或者，偏振片相对感光元件12的轴线能够旋转。
50.在本实施例中，偏振元件13包括偏振片。当偏振元件13、镜头元件11及感光元件12依次设置，偏振片相对镜头元件11的轴线能够旋转；或者，镜头元件11、偏振元件13及感光元件12依次布置，偏振片相对感光元件12的轴线能够旋转。
51.偏振元件13为偏振薄膜，偏振薄膜可以是一个完整的薄膜或由若干个子偏振薄膜拼接而成的薄膜。偏振薄膜为一个完整的薄膜，偏振片旋转至第一方向，偏振方向如图10所示；偏振薄膜由两个子偏振薄膜拼接而成的薄膜，一个子偏振薄膜对应的偏振片旋转至第一方向，另一个子偏振薄膜对应的偏振片旋转至第二方向，该偏振薄膜对应的两个偏振方向如图11或图12所示；偏振薄膜由四个子偏振薄膜拼接而成的薄膜，各个子偏振薄膜对应的偏振片依次旋转至第一方向、第二方向、第三方向及第四方向，该偏振薄膜对应的四个偏振方向如图13所示。
52.偏振元件13的偏振片可以旋转至预设角度，提高过滤自然光的效率，从而避免结构光相机10产生眩光和过曝问题，此外，提高了结构光相机的信噪比，优化成像质量，从而提高3d探测设备的探测精度。
53.参考图1，本技术还提供了一种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及上述的结构光相机10。
54.在本实施例中，结构光相机10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10。
55.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)。
56.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。
57.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，从而提高3d探测设备的成像效果。
58.进一步地，在光源发射装置20发射偏振光时，光源发射装置20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。
59.以上描述仅为本技术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，本技术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。例如上述特征与本技术中公开的(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。