[发明专利]一种3D摄像头

说明书

本发明涉及一种3D摄像头，其包括结构光投影仪、红外摄像头、RGB摄像头和扩散器；扩散器设于结构光投影仪的出光侧，扩散器包括两层透明电极以及夹设于两层透明电极之间的扩散膜，扩散膜采用液晶/聚合物复合材料制成；扩散器在加电压的状态下呈透明模式，结构光投影仪能够透过扩散器向目标物体发出随机点阵光，扩散器在不加电压的状态下呈扩散模式，结构光投影仪能够通过扩散器向目标物体发出均匀光；RGB摄像头用于在明亮环境中捕捉目标物体表面的2D图像；红外摄像头用于根据目标物体表面的随机点阵光生成深度图像，并在黑暗环境中在均匀光下捕捉目标物体表面的2D图像。该3D摄像头能够有效降低成本并实现小型化。

技术领域

本发明涉及深度传感设备技术领域，具体涉及一种3D摄像头。

背景技术

近年来，随着消费电子产业的不断发展，具有深度传感功能的3D摄像头日渐受到消费电子界的重视。目前比较成熟的深度测量方法是结构光方案，即将特定的结构光图案投影在物体上，然后通过图案的形变或位移计算物体不同位置的深度。

由于在黑暗环境中也需要形成红外2D图像，一般3D摄像头都需要额外配置一个红外泛光照明器，照亮黑暗中的物体，同时用红外摄像头记录红外2D图像。红外泛光照明器一般是由一个或多个红外激光器以及扩散膜组成，红外泛光照明器的设置不仅增加了整个3D摄像头的成本以及功耗，不利于3D摄像头的小型化。

因此，如何降低3D摄像头的成本并实现小型化，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种3D摄像头，能够有效降低成本并实现小型化。

为解决上述技术问题，本发明提供一种3D摄像头，其包括结构光投影仪、红外摄像头、RGB摄像头和扩散器；所述扩散器设于所述结构光投影仪的出光侧，所述扩散器包括两层透明电极以及夹设于两层所述透明电极之间的扩散膜，所述扩散膜采用液晶/聚合物复合材料制成；所述扩散器在加电压的状态下呈透明模式，所述结构光投影仪能够透过所述扩散器向目标物体发出随机点阵光，所述扩散器在不加电压的状态下呈扩散模式，所述结构光投影仪能够通过所述扩散器向所述目标物体发出均匀光；所述RGB摄像头用于在明亮环境中捕捉所述目标物体表面的2D图像；所述红外摄像头用于根据目标物体表面的所述随机点阵光生成深度图像，并在黑暗环境中在所述均匀光下捕捉所述目标物体表面的2D图像。

将液晶/聚合物复合材料的扩散膜置于两层透明电极之间，便可通过对扩散膜施加电压来改变这一层液晶/聚合物复合材料的光学特性。当对扩散器加电压时，液晶的方向沿着电场方向，扩散膜处于透明模式，其等效于一层透明材料，从而使结构光顺利通过液晶层而没有散射，结构光没有任何改变。当扩散器不加电压时，液晶的方向随机分布，扩散膜处于扩散模式，结构光通过液晶层时被散射，从而等效于将入射光扩散成均匀分布的光照(即上述均匀光)输出。

具体的，通过该3D摄像头对目标物体的深度进行测量时，扩散器在加电压的情况下，扩散膜处于透明模式，结构光投影仪可直接透过该扩散器向在目标物体的表面发出随机点阵光，红外摄像头测量目标物体的表面的光照分布情况，并结合随机点阵光所具有的特定分布情况生成目标物体的深度图像；而对于目标物体表面的2D图像的捕捉分为两种情况，第一种情况是在明亮环境中，通过RGB摄像头可捕捉目标物体表面的2D图像，第二种情况是在黑暗环境中，扩散器在不加电压的情况下，扩散膜处于扩散模式，结构光投影仪所发出的随机点阵光通过该扩散器被散射为照射在目标物体表面的均匀光，此时，结构光投影仪的均匀光仅发挥照明作用，在均匀光的照明下，通过红外摄像头可捕捉目标物体表面的2D图像；最后，根据目标物体表面的深度图像以及2D图像即可生成该目标物体的3D图像。