[发明专利]一种单变焦结构光深度相机及变焦方法

说明书

本发明提出一种单变焦结构光深度相机及变焦方法，其中，前者包括：发射端，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，用于使得发射端发出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，前者用于进行光学变焦并且将接收到的结构光光束成像在图像传感器上以生成结构光图像；处理器用于计算深度图像；深度相机还包括致动器和控制器，前者用于驱动变焦成像透镜组实现光学变焦，后者用于控制致动器，使得接收端的焦距与发射端所发出的不同密度的结构光光束相对应。本发明的单变焦结构光深度相机及变焦方法，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

本发明涉及光学技术领域，特别涉及一种单变焦结构光深度相机及变焦方法。

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。本发明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。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的深度相机测量距离受限的问题，提出一种单变焦结构光深度相机及变焦方法。

本发明的单变焦结构光深度相机，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。

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，所述发射端还包括DOE和第一反射镜，所述DOE，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DOE投射的结构光光束并向空间中的所述人或物体投射；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。