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  • 法律状态
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    • 专利摘要:
    本实用新型的一个实施例提供一种深度相机，包括：壳体，其前表面具有出光口；编码图案发射器，其装设在壳体内，并透过出光口出射用于深度拍摄的编码图案；匀光装置，其包括匀光片，匀光装置装设至所述壳体，以使匀光片贴合并覆盖出光口，编码图案通过匀光片转换均匀光场。本实用新型的目的在于提供一种深度相机，通过附加的匀光装置将深度相机自身的编码图案转换为均匀光场作为标定板的照明光源，可无需使用额外的补光装置和补光标定板，同时因为自身光源能够在照明角度、光场均匀性、光谱波段等方面都很好地适应自身相机，因此，在应对标定板的不同位姿时无需调整光源角度，大幅简化操作难度。
    公开号:CN214338008U
    申请号:CN202120516319.5U
    申请日:2021-03-09
    公开日:2021-10-01
    发明作者:陈澄
    申请人:Hangzhou Hikrobot Technology Co Ltd；
    IPC主号:H04N5-225
    专利说明:
    [n0001] 本实用新型涉及一种深度相机。
    [n0002] 深度相机通常由编码图案发射装置和相机构成，在实际使用中经常会遇到对被测场景图进行获取的需求，例如：在采用标定板对相机进行标定时，需要在测量场景中放入标定板，然后利用相机捕获无编码图案的被测场景图像。为了能够获取到清晰的场景图像，通常需要关闭编码图案投射器，然后使用照明系统对测量场景进行补光，尤其是相机工作在非可见光波段时，对照明系统的依赖更加强烈。
    [n0003] 由于受附加照明光源的均匀性、视野大小等特性的影响，在使用相机进行不同姿态的标定板图像获取时，往往需要不断调整照明光源的位置和角度，这将大幅增加了工作人员的操作难度。因此，例如CN 209878271U中公开了一种方法，通过将原本外置的光源安装在标定板内部，使标定板具有自发光特性，从而保证相机捕获不同位姿的标定板图像时都能具有很好的成像质量。然而，定制发光标定板不仅存在价格昂贵、进行位姿调整时会受到电源线长短的束缚、需要对深度相机的编码图案发射装置进行开关控制等问题，而且该方法仅对标定板图像的获取质量有提升，无法提升整个测量场景的获取图像质量。或者，为了提升系统的易用性，例如CN111273505A中公开了一种方法，通过内置电控光学元件将原有的散斑照明装置转变为均匀光源进行照明，但是该内置电控装置不仅具有价格昂贵、不具备通用性难以在同类型产品上使用、难以移动到其他设备上进行复用等局限性，而且该内置电控设备始终被安装在投射器出光口，其光学成像效果易受到投射器的结构限制，对编码图案的成像质量带来不确定性。
    [n0004] 有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种深度相机，通过附加的匀光装置将深度相机自身的编码图案转换为均匀光场作为标定板的照明光源，可无需使用额外的补光装置和补光标定板，从而节约了硬件成本。
    [n0005] 本实用新型的一个实施例提供一种深度相机，其特征在于，包括：
    [n0006] 壳体，所述壳体的前表面具有出光口；
    [n0007] 编码图案发射器，其装设在所述壳体内，并透过所述出光口出射用于深度拍摄的编码图案；
    [n0008] 匀光装置，其包括匀光片，所述匀光装置装设至所述壳体，以使所述匀光片贴合并覆盖所述出光口，所述编码图案通过所述匀光片转换为均匀光场。
    [n0009] 在一个实施例中，所述壳体的前表面进一步具有镜头孔，所述深度相机的镜头透过所述镜头孔拍摄，
    [n0010] 所述匀光片避让所述镜头孔。
    [n0011] 在一个实施例中，所述匀光片的透光率大于等于10％；扩散度大于等于0.1。
    [n0012] 在一个实施例中，所述匀光装置包括：
    [n0013] 固定机构，所述固定机构装设至所述壳体，并且与所述匀光片固定连接。
    [n0014] 在一个实施例中，所述固定机构包括分别与所述匀光片的一对相对的侧边连接的第一固定片和第二固定片，所述第一固定片和第二固定片分别贴合所述壳体的一对相对的侧面，所述侧面不包括所述前表面，以使所述匀光片贴合所述壳体的前表面。
    [n0015] 在一个实施例中，所述第一固定片和第二固定片的刚度小于所述匀光片的刚度。
    [n0016] 在一个实施例中，所述第一固定片的端部进一步包括与所述第一固定片相垂直的第一卡持片，
    [n0017] 所述第二固定片的端部进一步包括与所述第二固定片相垂直的第二卡持片，所述第一卡持片和第二卡持片相向延伸。
    [n0018] 在一个实施例中，所述第一卡持片和第二卡持片与所述壳体的上、下表面卡接；或者
    [n0019] 所述第一卡持片和第二卡持片与所述壳体的后表面贴合。
    [n0020] 在一个实施例中，所述第一固定片和第二固定片分别与所述匀光片的一对相对的侧边固定连接，所述第一固定片和第二固定片之间的距离固定；或者
    [n0021] 所述第一固定片和第二固定片中的一个与所述匀光片的一对相对侧边中的一个固定连接，另一个与所述匀光片滑动连接、并且在平行于所述壳体的前表面的方向上具有滑动自由度，以使所述第一固定片和第二固定片之间的距离可调整。
    [n0022] 在一个实施例中，所述固定机构具有将所述匀光片固定至贴合并覆盖所述出光口的第一位置，以及将匀光片移动至避让所述出光口和镜头孔的第二位置。
    [n0023] 由以上技术方案可知，本实施例的深度相机可在两种应用场景自由切换。其中，当深度相机需要获取场景图时，可将匀光装置装设至壳体，以将编码图案转换为能够照射至标定板的均匀光场。而当需要深度测量场景时，只需将匀光装置拆卸或移开即可完成切换，并且不会影响编码图案发生器的正常工作。
    [n0024] 由于编码图案发射器的光源能够实现对整个测量视场的全覆盖、并且其波段可直接适应相机需求，因此对于补光光源的参数可无需另外选择。并且由于该光源为原本自身的光源，可无需使用额外的补光装置，不仅省去了原本繁琐的角度调整等操作，而且节约了硬件成本。与额外增加补光光源的方案相比，本实施例这种附加匀光装置的方案不会影响深度相机原本的功能和结构，不受编码图案的影响，无需在切换标定板位姿时调整光源角度，并且不会引入额外的电源，摆脱了电源线的束缚。
    [n0025] 以下附图仅对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。
    [n0026] 图1是本实用新型的深度相机的爆炸示意图。
    [n0027] 图2是图1中匀光装置的结构示意图。
    [n0028] 图3和图4是本实用新型的深度相机安装匀光装置前后的结构示意图。
    [n0029] 图5是匀光装置的一个实施例的结构示意图。
    [n0030] 为了对实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。
    [n0031] 在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。
    [n0032] 为使图面简洁，各图中的只示意性地表示出了与本实用新型相关部分，而并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。
    [n0033] 本实用新型的目的在于提供一种深度相机，通过附加的匀光装置将深度相机自身的编码图案转换为均匀光场作为标定板的照明光源，可无需使用额外的补光装置和补光标定板，从而节约了硬件成本。
    [n0034] 图1是本实用新型的深度相机的爆炸示意图。图2是图1中匀光装置的结构示意图。如图1和图2所示，本实用新型的一个实施例提供了一种深度相机，包括：
    [n0035] 壳体10，壳体10的前表面具有出光口11；
    [n0036] 编码图案发射器20，其装设在所述壳体10内，并透过出光口11出射用于深度拍摄的编码图案；
    [n0037] 匀光装置30，其包括匀光片31，匀光装置30装设至壳体10，以使匀光片31贴合并覆盖出光口11，编码图案通过匀光片31转换为的均匀光场。
    [n0038] 在本实施例中提出了一种利用深度相机自身的编码图案发射器作为补光装置的方案，以在不影响相机本身的结构和使用的前提下同时实现测量场景的均匀照明。
    [n0039] 具体地，深度相机自身的编码图案发射器用于发射编码图案，其出射光线为离散的点状光源，无法满足照射不发光的标定板的需求。本实施例通过在壳体10外部附加一个用于均匀光源的匀光装置，其匀光片31覆盖出光口11，可将自出光口11出射的离散的点状光源转换为均匀光源，以满足测量场景的均匀照明的需求。
    [n0040] 本实施例的深度相机可在两种应用场景自由切换。其中，当深度相机需要获取场景图时，可将匀光装置30装设至壳体10，以将编码图案转换为均匀光场，以能够在标定板50上形成均匀光场。而当需要深度测量场景时，只需将匀光装置30拆卸或移开即可完成切换，并且不会影响编码图案发生器的正常工作。
    [n0041] 本实施例的这种方案具有以下优点：
    [n0042] (1)由于编码图案发射器的光源能够实现对整个测量视场的全覆盖、并且其波段可直接适应相机需求，因此对于补光光源的参数可无需另外选择。
    [n0043] (2)由于该光源为原本自身的光源，可无需使用额外的补光装置，又无需采用复杂的发光标定板，不仅省去了原本繁琐的角度调整、编码光源开关等操作，而且节约了硬件成本。同时因为自身光源能够在照明角度、光场均匀性、光谱波段等方面都很好地适应自身相机，因此，在应对标定板的不同位姿时无需调整光源角度，大幅简化操作难度。
    [n0044] (3)与额外增加补光光源的方案相比，本实施例这种附加匀光装置的方案不会影响深度相机原本的功能和结构，不受编码图案的影响，并且不会引入额外的电源，摆脱了电源线的束缚。
    [n0045] 在本实施例中，匀光片31可采用散射片、工程散射体、扩散片等，其主要作用是将原本能量不均匀的光斑转化为能量分布均匀的光斑。而常见的编码图案有散斑、条纹等等，针对不同的编码图案发射器可以选用不同发散角的散射片，从而保证整个测量视场的光照均匀性。
    [n0046] 匀光片31的透光率和扩散度决定了匀光效果，其中，在一个优选实施例中，匀光片31的透光率大于等于10％、扩散度大于等于0.1。
    [n0047] 如图1和图3所示，壳体10的前表面进一步具有镜头孔12，深度相机的镜头40透过镜头孔12拍摄，当匀光片31覆盖出光口11的同时、需要避让镜头孔12，以避免影响深度相机的拍摄。
    [n0048] 如图1所示，匀光装置30包括：
    [n0049] 固定机构32，固定机构32装设至壳体10，并且与匀光片31固定连接。
    [n0050] 其中，固定机构32与壳体10的固定方式可采用卡扣、磁吸、粘贴等方式。
    [n0051] 在一个优选实施例中，如图2所示，固定机构32包括分别与匀光片31的一对相对的侧边连接的第一固定片321和第二固定片322，第一固定片321和第二固定片322分别贴合壳体10的一对相对的侧面，以使匀光片31贴合壳体10的前表面。
    [n0052] 例如，第一固定片321和第二固定片322可分别与匀光片31的上、下侧边连接，而第一固定片321和第二固定片322可对应地贴合壳体10的上、下表面，以通过对壳体10的卡接而实现匀光片31位置的固定。
    [n0053] 可选地，第一固定片321和第二固定片322也可分别与匀光片31的左、右侧边连接，而第一固定片321和第二固定片322可对应地贴合壳体10的左、右表面，以通过对壳体10的卡接而实现匀光片31位置的固定。
    [n0054] 具体地，例如，第一固定片321和第二固定片322之间的间距与壳体10的高度可为过盈配合，以使第一固定片321和第二固定片322在贴合壳体10的上、下表面时即可提供对匀光片31的限位作用。
    [n0055] 优选地，第一固定片321和第二固定片322的刚度可小于匀光片31的刚度。则在固定机构32安装至壳体10时，可通过其自身的弹性变形而便于安装固定、同时不影响匀光片31的平面度和匀光效果。
    [n0056] 匀光装置的安装方式可有多种选择。例如如图3和图4所示，匀光装置的第一固定片321和第二固定片322与壳体10的上、下表面对准后，可沿着图3中的左、右方向自壳体10的一端(左端或右端)水平滑动至匀光片31覆盖出光口11的位置，或者可沿着图3中的前、后方向自壳体10的前表面一侧水平滑动至贴合覆盖出光口11的位置。
    [n0057] 如图2所示，在一个优选实施例中，第一固定片321的端部进一步包括与第一固定片321相垂直的第一卡持片331，第二固定片322的端部进一步包括与第二固定片322相垂直的第二卡持片332，第一卡持片331和第二卡持片332相向延伸。
    [n0058] 其中，第一卡持片331和第二卡持片332可与壳体10的上、下表面卡接，相应地，壳体10的上、下表面具有与第一卡持片331和第二卡持片332配合的卡槽；或者
    [n0059] 第一卡持片331和第二卡持片332与壳体10的后表面贴合。
    [n0060] 第一卡持片331和第二卡持片332的作用在于在垂直于壳体10的前、后表面的方向上为匀光片31提供限位，以避免匀光装置在该方向上意外地脱离壳体。而其可通过第一固定片321和第二固定片322的弹性变形而脱离与壳体10的干涉、卡接，从而可通过外力将匀光装置自壳体10拆卸。
    [n0061] 在图2示出的示例中，第一固定片321和第二固定片322分别与匀光片31的一对相对的侧边固定连接，所述第一固定片321和第二固定片322之间的距离固定，匀光装置与壳体是一一对应的关系，因此需要对于不同的深度相机制造与其壳体形状相对应的匀光装置。
    [n0062] 可选地，本实施例中的匀光装置也可具有自适应的特点，以适用于对更多类型的深度相机的改造。例如，如图5所示，第一固定片321和第二固定片322中的一个与匀光片31的一对相对侧边中的一个固定连接，另一个与匀光片31滑动连接、并且在平行于壳体10的前表面的平面内在垂直于所述侧边的方向上具有滑动自由度，以使第一固定片321和第二固定片322之间的距离可调整，从而可以固定至不同厚度的壳体。
    [n0063] 在图3和图4示出的示例中，匀光装置是通过可拆卸的方式固定至壳体的。而在一个优选实施例中，匀光装置可直接固定至壳体，其可通过姿态、位置的转换而实现匀光片对出光口11的覆盖和分离。即，固定机构32可具有将匀光片31固定至贴合并覆盖出光口11的第一位置，以及将匀光片31移动至避让出光口11和镜头孔12的第二位置。例如，固定机构32可旋转地固定至壳体10，其通过旋转而在上述第一位置和第二位置之间切换。
    [n0064] 在本文中，“一个”并不表示将本实用新型相关部分的数量限制为“仅此一个”，并且“一个”不表示排除本实用新型相关部分的数量“多于一个”的情形。
    [n0065] 除非另有说明，本文中的数值范围不仅包括其两个端点内的整个范围，也包括含于其中的若干子范围。
    [n0066] 上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，而并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
    权利要求:
    Claims (10)
    [0001] 1.一种深度相机，其特征在于，包括：
    壳体(10)，所述壳体(10)的前表面具有出光口(11)；
    编码图案发射器(20)，其装设在所述壳体(10)内，并透过所述出光口(11)出射用于深度拍摄的编码图案；
    匀光装置(30)，其包括匀光片(31)，所述匀光装置(30)装设至所述壳体(10)，以使所述匀光片(31)贴合并覆盖所述出光口(11)，所述编码图案通过所述匀光片(31)转换为均匀光场。
    [0002] 2.根据权利要求1所述的深度相机，其特征在于，所述壳体(10)的前表面进一步具有镜头孔(12)，所述深度相机的镜头(40)透过所述镜头孔(12)拍摄，
    所述匀光片(31)避让所述镜头孔(12)。
    [0003] 3.根据权利要求1或2所述的深度相机，其特征在于，所述匀光片(31)的透光率大于等于10％；扩散度大于等于0.1。
    [0004] 4.根据权利要求2所述的深度相机，其特征在于，所述匀光装置(30)包括：
    固定机构(32)，所述固定机构(32)装设至所述壳体(10)，并且与所述匀光片(31)固定连接。
    [0005] 5.根据权利要求4所述的深度相机，其特征在于，所述固定机构(32)包括分别与所述匀光片(31)的一对相对的侧边连接的第一固定片(321)和第二固定片(322)，所述第一固定片(321)和第二固定片(322)分别贴合所述壳体(10)的一对相对的侧面，所述侧面不包括所述前表面，以使所述匀光片(31)贴合所述壳体(10)的前表面。
    [0006] 6.根据权利要求5所述的深度相机，其特征在于，所述第一固定片(321)和第二固定片(322)的刚度小于所述匀光片(31)的刚度。
    [0007] 7.根据权利要求5所述的深度相机，其特征在于，所述第一固定片(321)的端部进一步包括与所述第一固定片(321)相垂直的第一卡持片(331)，
    所述第二固定片(322)的端部进一步包括与所述第二固定片(322)相垂直的第二卡持片(332)，所述第一卡持片(331)和第二卡持片(332)相向延伸。
    [0008] 8.根据权利要求7所述的深度相机，其特征在于，所述第一卡持片(331)和第二卡持片(332)与所述壳体(10)的上、下表面卡接；或者
    所述第一卡持片(331)和第二卡持片(332)与所述壳体(10)的后表面贴合。
    [0009] 9.根据权利要求4所述的深度相机，其特征在于，所述固定机构(32)包括第一固定片(321)和第二固定片(322)，所述第一固定片(321)和第二固定片(322)分别与所述匀光片(31)的一对相对的侧边固定连接，所述第一固定片(321)和第二固定片(322)之间的距离固定；或者
    所述第一固定片(321)和第二固定片(322)中的一个与所述匀光片(31)的一对相对侧边中的一个固定连接，另一个与所述匀光片(31)滑动连接、并且在平行于所述壳体(10)的前表面内垂直于所述侧边的方向上具有滑动自由度，以使所述第一固定片(321)和第二固定片(322)之间的距离可调整。
    [0010] 10.根据权利要求4所述的深度相机，其特征在于，所述固定机构(32)具有将所述匀光片(31)固定至贴合并覆盖所述出光口(11)的第一位置，以及将匀光片(31)移动至避让所述出光口(11)和镜头孔(12)的第二位置。
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