[发明专利]一种单变焦结构光深度相机及变焦方法

权利要求书

1.一种单变焦结构光深度相机，其特征在于，包括：

发射端，包括2个以上的子阵列光源，各个子阵列光源的光源数量不等并且均能够被单独控制，用于使得所述发射端产生不同密度的结构光光束；

接收端，包括变焦成像透镜组和图像传感器，所述变焦成像透镜组，用于进行光学变焦并且将接收到的所述结构光光束成像在所述图像传感器上以生成结构光图像；

处理器，用于接收来自所述接收端的结构光图像，并计算出深度图像；

所述深度相机还包括致动器和控制器，所述致动器用于驱动所述变焦成像透镜组实现光学变焦，所述控制器用于控制所述致动器对所述变焦成像透镜组焦距的调整，使得所述接收端的焦距与所述发射端所发出的不同密度的结构光光束相对应，进而使得所述发射端所发射出的结构光光束能够在所述接收端中实现高质量的成像。

2.根据权利要求1所述的单变焦结构光深度相机，其特征在于，所述变焦成像透镜组包括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，使得整个所述变焦成像透镜组能够实现光学变焦。

3.根据权利要求2所述的单变焦结构光深度相机，其特征在于，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。

4.根据权利要求1所述的单变焦结构光深度相机，其特征在于，所述发射端还包括衍射光学元件和第一反射镜，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；所述第一反射镜，用于反射所述衍射光学元件投射的结构光光束并向空间中的人或物体投射；

所述接收端还包括第二反射镜，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，用于接收所述第二反射镜反射的结构光光束，并将接收到的所述结构光光束成像在所述图像传感器上以生成结构光图像。

5.根据权利要求4所述的单变焦结构光深度相机，其特征在于，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衍射光学元件之间，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。

6.根据权利要求5所述的单变焦结构光深度相机，其特征在于，所述发射端的所述第一反射镜和/或所述第三反射镜为凸面反射镜，用于增加所述发射端的视场角，所述接收端的第二反射镜和/或所述第四反射镜为平面镜或者凹面反射镜；或者，所述接收端的第二反射镜和/或所述第四反射镜为凹面反射镜，用于降低所述接收端的视场角并且补偿所述变焦成像透镜组的畸变，所述发射端的所述第一反射镜和/或所述第三反射镜为平面反射镜或者凸面反射镜。

7.根据权利要求4所述的单变焦结构光深度相机，其特征在于，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。

8.根据权利要求1所述的单变焦结构光深度相机，其特征在于，所述深度相机的基线长度能够被所述致动器调整。

9.根据权利要求1所述的单变焦结构光深度相机，其特征在于，所述接收端还包括第二反射镜，用于将变焦成像透镜组拆成两个透镜或者两个透镜组，并且所述第二反射镜设置在所述变焦成像透镜组的瞳孔位置，用于减少所述第二反射镜的面积。

10.权利要求1-9任一所述的单变焦结构光深度相机的变焦方法，其特征在于，包括以下步骤：

T1：预先设置至少两个焦距模式，并将所述焦距模式保存在存储器中；

T2：接收变焦指令，然后处理器从所述存储器中读取相应焦距模式下的约束关系，并将所述约束关系转换成控制指令以控制发射端发出特定密度的结构光光束，控制接收端进行相应地变焦；

T3：在当前焦距模式下，所述处理器控制所述发射端和所述接收端分别进行结构光光束发射和结构光图像采集以形成结构光图像，并基于所述结构光图像进行深度图像的计算。