[实用新型]一种变焦结构光深度相机

说明书

本实用新型提出一种变焦结构光深度相机，包括：发射端，用于向空间中的人或物体投射结构光光束；接收端，用于接收经人或物体调制并反射的结构光，并生成结构光图像；处理器，与接收端电连接，用于接收所述结构光图像，并计算出人或物体的深度图像；所述发射端和接收端分别包括变焦投影透镜组和变焦成像透镜组，所述深度相机还包括致动器，用于与变焦投影透镜组和变焦成像透镜组连接，并驱动变焦投影透镜组和变焦成像透镜组实现光学变焦；所述发射端和接收端分别还包括第一反射镜和第二反射镜，用于反射光束以改变光束的传播方向。本实用新型的变焦结构光深度相机，使得深度相机拥有更加灵活可变的景深，从而实现更大范围的深度测量。

技术领域

本实用新型涉及光学技术领域，特别涉及一种变焦结构光深度相机。

背景技术

结构光深度相机通过向目标空间投影结构光图像，并采集由物体反射回的结构光图像进一步计算出深度图像，基于该深度图像可以实现3D建模、人脸识别、手势交互等功能，同时结构光深度相机由于具备分辨率高、精度高、功耗低等优点，因此被广泛应用在手机、电脑、机器人、AR/VR等智能设备上。

尽管如此，当前的结构光深度相机也面临着重大的考验，其中之一是测量范围受限，比如应用于手机等产品上的近距离结构光深度相机的测量范围大约在0.2～1m，应用于机器人等产品上的中距离结构光深度相机的测量范围大约在0.6～5m。测量范围受限的主要原因一方面是由于结构光投影距离的限制，另一方面也受到采集相机的景深限制等。本实用新型将提供一种变焦深度相机，旨在解决深度相机测量距离受限的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是为现有技术中的深度相机扩大测量范围提供一种硬件基础，提出一种变焦结构光深度相机。

本实用新型的变焦结构光深度相机，包括：发射端，用于向空间中的人或物体投射结构光光束；接收端，用于接收经所述人或物体调制并反射的结构光，并生成结构光图像；处理器，与所述接收端电连接，用于接收来自所述接收端的结构光图像，并计算出所述人或物体的深度图像；所述发射端和接收端分别包括变焦投影透镜组和变焦成像透镜组，所述深度相机还包括致动器，用于与所述变焦投影透镜组和所述变焦成像透镜组连接，并驱动所述变焦投影透镜组和变焦成像透镜组实现光学变焦；所述发射端和接收端分别还包括第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜和第二反射镜用于反射光束以改变光束的传播方向。

在优选的实施方式中，所述变焦投影透镜组和所述变焦成像透镜组分别包括2片以上的透镜，所述透镜之间的间距能够被所述致动器调整，使得整个所述变焦投影透镜组和整个所述变焦成像透镜组均能够实现光学变焦。更优选地，所述变焦投影透镜组整体和/或所述变焦成像透镜组整体能够在所述致动器的驱动作用下发生移动以实现对焦。

在优选的实施方式中，所述发射端包括：光源，用于发射光束；变焦投影透镜组，用于将所述光源发出的光束汇聚到衍射光学元件上；所述衍射光学元件，用于将接收到的光束进行衍射分束或复制，以向外投射出由多束光组成的结构光光束；第一反射镜，用于反射所述结构光光束并向空间中的所述人或物体投射；所述接收端包括第二反射镜、所述变焦成像透镜组和图像传感器：所述第二反射镜，用于接收由所述发射端投射出的经所述人或物体调制及反射后的结构光光束，并将接收到的所述结构光光束反射至所述变焦成像透镜组；所述变焦成像透镜组，用于将所述第二反射镜反射的光束成像在所述图像传感器上以生成结构光图像。

在优选的实施方式中，所述发射端还包括第三反射镜，所述第三反射镜设置在所述光源与所述变焦投影透镜组之间，用于反射光束以改变光束传播方向；和/或，所述接收端还包括第四反射镜，所述第四反射镜设置在所述图像传感器与所述变焦成像透镜组之间，用于反射光束以改变光束传播方向。

在优选的实施方式中，所述第一反射镜和所述第二反射镜被设置在所述光源与所述图像传感器之间；或者，所述光源和所述图像传感器被设置在所述第一反射镜与所述第二反射镜之间。另外，在优选的实施方式中，所述第一反射镜与所述第二反射镜之间的距离能够被所述致动器调整。