一种3D成像装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种3D成像装置及方法。所述3D成像装置包括：光源，用于发出光线；测距单元，用于测量所述3D成像装置与物体的距离；衍射元件，设置于所述光源与物体之间，用于根据所述3D成像装置与物体的距离对所述光线进行处理以生成一出射光；所述出射光到达物体后发生反射并形成一反射光；接收单元，用于接收所述反射光并获取物体的空间信息；成像单元，与所述接收单元相连，用于根据所述物体的空间信息生成物体的3D图像；控制器，与所述测距单元、所述衍射元件、所述接收单元和所述成像单元分别相连，用于控制所述3D成像装置。所述3D成像装置能够同时满足近场和远场3D成像，从而满足用户的不同需求。的不同需求。的不同需求。

【技术实现步骤摘要】
一种3D成像装置及方法


[0001]本专利技术属于立体摄影领域，涉及一种3D成像方法，特别是涉及一种3D成像装置及方法。

技术介绍

[0002]随着高性能图像处理平台、物联网传感以及成像算法的不断升级发展，人像和物体的3D 成像技术已经被越来越多的集成在智能硬件中。3D成像技术的基本原理是通过摄像头等设备获取物体的深度信息，并将该深度信息转化为可视化深度图像。
[0003]目前常用的3D成像方案主要有两种：一是结构光方案，二是TOF(Time of Flight，飞行时间)方案。其中，结构光方案的近场成像精度较高，适合金融领域等安全级别要求高的应用场景，例如：微信、支付宝刷脸支付、安检等。然而，远距离下结构光方案识别精度较低，无法满足3D成像需求。TOF方案的远场成像精度较高，对于智慧零售、智能安防、智能家居、机器人交互等领域具有较大优势。然而，受限于接收端像素，近距离下TOF方案识别精度较低，不能满足近距离成像需求。因此，现有3D成像方案不能同时满足近场和远场的3D成像需求。

技术实现思路

[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种3D成像装置及方法，用于解决现有技术不能同时满足近场和远场3D成像需求的问题。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种3D成像装置。所述3D成像装置包括：光源，用于发出光线；测距单元，用于测量所述3D成像装置与物体的距离；衍射元件，设置于所述光源与物体之间，用于根据所述3D成像装置与物体的距离对所述光线进行处理以生成一出射光；所述出射光到达物体后发生反射并形成一反射光；接收单元，用于接收所述反射光并获取物体的空间信息；成像单元，与所述接收单元相连，用于根据所述物体的空间信息生成物体的3D图像；控制器，与所述光源、所述测距单元、所述衍射元件、所述接收单元和所述成像单元分别相连，用于控制所述3D成像装置。
[0006]于本专利技术的一实施例中，所述衍射元件包括光学衍射区和散光区；所述光线经过所述光学衍射区后形成散斑；所述光线经过所述散光区后形成面光。
[0007]于本专利技术的一实施例中，当所述3D成像装置与物体的距离小于a时，所述光线通过所述光学衍射区形成散斑；其中，0<a<100厘米。
[0008]于本专利技术的一实施例中，当所述3D成像装置与物体的距离大于b时，所述光线通过所述散光区形成面光；其中，b>40厘米。
[0009]于本专利技术的一实施例中，所述衍射元件包括自带准直衍射光学元件和扩散板。
[0010]本专利技术还提供一种3D成像方法，用于3D成像装置，所述3D成像方法包括：利用光源产生一光线；获取物体与所述3D成像装置的距离；利用一衍射元件根据所述物体与所述3D 成像装置的距离对所述光线进行处理并生成一出射光；所述出射光到达物体后发生反射并
形成一反射光；接收所述反射光并获取物体的空间信息；根据所述物体的空间信息生成物体的 3D图像。
[0011]于本专利技术的一实施例中，所述衍射元件包括光学衍射区和散光区；所述光线经过所述光学衍射区后形成散斑；所述光线经过所述散光区后形成面光。
[0012]于本专利技术的一实施例中，利用一衍射元件根据所述物体与所述3D成像装置的距离对所述光线进行处理并生成一出射光的实现方法包括：当所述3D成像装置与物体的距离小于a 时，所述光线通过所述光学衍射区形成散斑；所述散斑即为所述出射光；其中，0<a<100厘米。
[0013]于本专利技术的一实施例中，根据所述物体的位置利用一衍射元件对所述光线进行处理并生成一出射光的实现方法包括：当所述3D成像装置与物体的距离大于b时，所述光线通过所述散光区形成面光；所述面光即为所述出射光；其中，b>40厘米。
[0014]于本专利技术的一实施例中，所述衍射元件包括自带准直衍射光学元件和扩散板。
[0015]如上所述，本专利技术所述的3D成像装置及方法，具有以下有益效果：
[0016]所述3D成像装置能够根据物体到所述3D成像装置的距离生成相应的出射光，并根据对应的反射光实现物体的3D成像，故所述3D成像装置能够同时适用于近距离和远距离物体 3D成像。
附图说明
[0017]图1显示为本专利技术所述3D成像装置于一实施例中的结构示意图。
[0018]图2A显示为本专利技术所述3D成像装置于一实施例中的光源示例图。
[0019]图2B显示为本专利技术所述3D成像装置于一实施例中的衍射元件示例图。
[0020]图2C显示为本专利技术所述3D成像装置于一实施例中的散斑图像示例图。
[0021]图2D显示为本专利技术所述3D成像装置于一实施例中的面光源示例图。
[0022]图3A显示为一些实施例中的结构光方案结构示意图。
[0023]图3B显示为一些实施例中的TOF方案结构示意图。
[0024]图3C显示为本专利技术所述3D成像装置于一实施例中的结构示意图。
[0025]图4A显示为一些实施例中的模组装配流程图。
[0026]图4B显示为本专利技术所述3D成像装置于一实施例中的装配流程图。
[0027]图5显示为本专利技术所述3D成像装置于一实施例中的工作流程图。
[0028]图6显示为本专利技术所述3D成像方法于一实施例中的流程图。
[0029]元件标号说明
[0030]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
3D成像装置
[0031]11
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
光源
[0032]111
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一发光区
[0033]112
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二发光区
[0034]12
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
测距单元
[0035]13
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
衍射元件
[0036]131
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
光学衍射区
[0037]132
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
散光区
[0038]14
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
接收单元
[0039]15
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
成像单元
[0040]16
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
控制器
[0041]31a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
光源
[0042]32a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
准直器
[0043]33a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
DOE元件
[0044]31b
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
光源
[0045]32b
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
Diffuser
[0046]31c
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
光源
[0047]32c
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
衍射元件
[0048]S61～S65 步骤
具体实施方式
[0049]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D成像装置，其特征在于，所述3D成像装置包括：光源，用于发出光线；测距单元，用于测量所述3D成像装置与物体的距离；衍射元件，设置于所述光源与物体之间，用于根据所述3D成像装置与物体的距离对所述光线进行处理以生成一出射光；所述出射光到达物体后发生反射并形成一反射光；接收单元，用于接收所述反射光并获取物体的空间信息；成像单元，与所述接收单元相连，用于根据所述物体的空间信息生成物体的3D图像；控制器，与所述光源、所述测距单元、所述衍射元件、所述接收单元和所述成像单元分别相连，用于控制所述3D成像装置。2.根据权利要求1所述3D成像装置，其特征在于：所述衍射元件包括光学衍射区和散光区；所述光线经过所述光学衍射区后形成散斑；所述光线经过所述散光区后形成面光。3.根据权利要求2所述3D成像装置，其特征在于：当所述3D成像装置与物体的距离小于a时，所述光线通过所述光学衍射区形成散斑；其中，0<a<100厘米。4.根据权利要求2所述3D成像装置，其特征在于：当所述3D成像装置与物体的距离大于b时，所述光线通过所述散光区形成面光；其中，b>40厘米。5.根据权利要求1所述3D成像装置，其特征在于：所述衍射元件包括自带准直衍射光学元件和扩散板。6.一种3D成像方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗亮，李美炉，
申请(专利权)人：福州瑞芯微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：