測(cè)距模組以及三維掃描系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供一種測(cè)距模組以及三維掃描系統(tǒng)。該測(cè)距模組，包括：攝像頭，該攝像頭包括：鏡頭，包括透鏡組且具有光軸；第一和第二反射鏡，構(gòu)造為反射來(lái)自所述鏡頭的成像光；第一和第二圖像傳感器，分別對(duì)應(yīng)于所述第一和第二反射鏡且分別接收來(lái)自所述第一和第二反射鏡的成像光以成像，分別具有第一和第二感光面，所述第一和第二感光面具有第一和第二中心點(diǎn)，其中，所述第一和第二中心點(diǎn)的連線(xiàn)垂直于所述鏡頭的光軸，所述第一和第二感光面相對(duì)于所述第一和第二中心點(diǎn)的連線(xiàn)傾斜，所述第一和第二感光面相對(duì)于所述連線(xiàn)分別具有第一和第二夾角，所述第一夾角和所述第二夾角至少之一不為零。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
測(cè)距模組以及三維掃描系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型的實(shí)施例涉及一種測(cè)距模組以及三維掃描系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]3D掃描技術(shù)是近年來(lái)被廣泛關(guān)注的技術(shù)領(lǐng)域。從微軟公司的Kinect，到蘋(píng)果公司收購(gòu)Primsense,再到Intel進(jìn)行大力推廣的real sense都屬于3D掃描技術(shù)。3D掃描的技術(shù)的基礎(chǔ)，就是通過(guò)3D掃描器件，輸出前方某一物點(diǎn)距離3D掃描器件的原點(diǎn)的距離。
[0003]在立體視覺(jué)測(cè)距技術(shù)中，雙目視差測(cè)距的3D掃描技術(shù)是重要的一種技術(shù)，其利用攝像頭，判斷同一物體在兩幅成像畫(huà)面中位置的不同從而獲取物體的距離。
[0004]雙目視差測(cè)距根據(jù)景深計(jì)算深度，越遠(yuǎn)的物體分辨率越低。圖1示出了用于大尺寸的雙目立體視覺(jué)裝置(雙目距離12cm)的識(shí)別距離與測(cè)試精度的關(guān)系，其中橫坐標(biāo)表示攝像頭與物體的距離，縱坐標(biāo)表示在該距離下單位數(shù)據(jù)(例如，I)代表的距離。如圖1所示，攝像頭與物體的距離越大，單位數(shù)據(jù)代表的距離越大，也就是，測(cè)試精度越低。實(shí)際中，為了提高遠(yuǎn)距離測(cè)試精度，通常需要增加兩個(gè)攝像頭之間的距離，然而兩個(gè)攝像頭之間的距離越大，雙目測(cè)距裝置所占的空間的就越大，這勢(shì)必會(huì)增加容置該雙目測(cè)距裝置的終端設(shè)備的體積，不利于該終端設(shè)備的小型化、超薄化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的實(shí)施例提供一種測(cè)距模組以及三維掃描系統(tǒng)，能夠在不改變測(cè)距模組部件之間的距離，即，在不增加測(cè)距模組的尺寸的情況下，實(shí)現(xiàn)測(cè)距精度的提高以及量程的擴(kuò)大。
[0006]—方面，本實(shí)用新型的實(shí)施例提供一種測(cè)距模組，包括:攝像頭，包括:鏡頭，包括透鏡組且具有光軸;第一反射鏡和第二反射鏡，構(gòu)造為反射來(lái)自所述鏡頭的成像光;第一圖像傳感器，對(duì)應(yīng)于所述第一反射鏡且接收來(lái)自所述第一反射鏡的成像光以成像，具有第一感光面，所述第一感光面具有第一中心點(diǎn)；以及第二圖像傳感器，對(duì)應(yīng)于所述第二反射鏡且接收來(lái)自所述第二反射鏡的成像光以成像，具有第二感光面，所述第二感光面具有第二中心點(diǎn)，其中，所述第一中心點(diǎn)和所述第二中心點(diǎn)的連線(xiàn)垂直于所述鏡頭的光軸，所述第一感光面和所述第二感光面相對(duì)于所述第一中心點(diǎn)和所述第二中心點(diǎn)的連線(xiàn)傾斜，所述第一感光面相對(duì)于所述連線(xiàn)具有第一夾角，所述第二感光面相對(duì)于所述連線(xiàn)具有第二夾角，所述第一夾角和所述第二夾角至少之一不為零。
[0007]另一方面，本實(shí)用新型的實(shí)施例還提供一種三維掃描系統(tǒng)，包括:如上所述的測(cè)距模組。
【附圖說(shuō)明】
[0008]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅涉及本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，而非對(duì)本實(shí)用新型的限制。
[0009]圖1示出了用于大尺寸的雙目測(cè)距系統(tǒng)的識(shí)別距離與測(cè)試精度的關(guān)系；
[0010]圖2示出了根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的測(cè)距模組的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖3示出了根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的測(cè)距模組的結(jié)構(gòu)框圖；以及
[0012]圖4示出了根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的另一測(cè)距模組的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于所描述的本實(shí)用新型的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在無(wú)需創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0014]除非另外定義，此處使用的技術(shù)術(shù)語(yǔ)或者科學(xué)術(shù)語(yǔ)應(yīng)當(dāng)為本實(shí)用新型所屬領(lǐng)域內(nèi)具有一般技能的人士所理解的通常意義。本公開(kāi)中使用的“第一”、“第二”以及類(lèi)似的詞語(yǔ)并不表示任何順序、數(shù)量或者重要性，而只是用來(lái)區(qū)分不同的組成部分。同樣，“一個(gè)”、“一”或者“該”等類(lèi)似詞語(yǔ)也不表示數(shù)量限制，而是表示存在至少一個(gè)?！鞍ā被蛘摺鞍钡阮?lèi)似的詞語(yǔ)意指出現(xiàn)該詞前面的元件或者物件涵蓋出現(xiàn)在該詞后面列舉的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件?！斑B接”或者“相連”等類(lèi)似的詞語(yǔ)并非限定于物理的或者機(jī)械的連接，而是可以包括電性的連接，不管是直接的還是間接的?！吧稀薄ⅰ跋隆?、“左”、“右”等僅用于表示相對(duì)位置關(guān)系，當(dāng)被描述對(duì)象的絕對(duì)位置改變后，則該相對(duì)位置關(guān)系也可能相應(yīng)地改變。
[0015]本實(shí)用新型的實(shí)施例提供一種測(cè)距模組以及包括該測(cè)距模組的三維掃描系統(tǒng)。
[0016]該測(cè)距模組攝像頭，包括:鏡頭，包括透鏡組且具有光軸;第一反射鏡和第二反射鏡，構(gòu)造為反射來(lái)自所述鏡頭的成像光;第一圖像傳感器，對(duì)應(yīng)于所述第一反射鏡且接收來(lái)自所述第一反射鏡的成像光以成像，具有第一感光面，所述第一感光面具有第一中心點(diǎn)；以及第二圖像傳感器，對(duì)應(yīng)于所述第二反射鏡且接收來(lái)自所述第二反射鏡的成像光以成像，具有第二感光面，所述第二感光面具有第二中心點(diǎn)，其中，所述第一中心點(diǎn)和所述第二中心點(diǎn)的連線(xiàn)垂直于所述鏡頭的光軸，所述第一感光面和所述第二感光面相對(duì)于所述第一中心點(diǎn)和所述第二中心點(diǎn)的連線(xiàn)傾斜，所述第一感光面相對(duì)于所述連線(xiàn)具有第一夾角，所述第二感光面相對(duì)于所述連線(xiàn)具有第二夾角，所述第一夾角和所述第二夾角至少之一不為零。
[0017]在該測(cè)距模組中，由于第一圖像傳感器和第二圖像傳感器傾斜設(shè)置，不再垂直于所述鏡頭的光軸，從而能夠增加同一物體在兩個(gè)圖像傳感器的每個(gè)中所形成的像點(diǎn)到圖像傳感器的中心點(diǎn)的距離，由此，能夠提升測(cè)距精度且延長(zhǎng)量程。而且，在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，在不改變測(cè)距模組部件之間的距離的情況下，能夠提高對(duì)遠(yuǎn)距離物體的測(cè)試精度，在不增加測(cè)距模組的尺寸的情況下，實(shí)現(xiàn)測(cè)距精度的提高，有利于實(shí)現(xiàn)測(cè)距模組以及容置該測(cè)距模組的三維掃描系統(tǒng)的小型化、超薄化，提高便攜程度。以下將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例提供的測(cè)距模組、包括該測(cè)距模組的三維掃描系統(tǒng)以及采用該測(cè)距模組的測(cè)距方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0018]本實(shí)用新型的實(shí)施例提供一種測(cè)距模組，圖2示出了該三維攝像頭模組的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，測(cè)距模組包括:攝像頭100，包括:鏡頭10，包括透鏡組且具有光軸OA;第一反射鏡21和第二反射鏡22，構(gòu)造為反射來(lái)自鏡頭10的成像光L;第一圖像傳感器41，對(duì)應(yīng)于第一反射鏡21且接收來(lái)自第一反射鏡21的成像光LI以成像，具有第一感光面SI，第一感光面SI具有第一中心點(diǎn)01;以及第二圖像傳感器42，對(duì)應(yīng)于第二反射鏡22且接收來(lái)自第二反射鏡22的成像光L2以成像，具有第二感光面S2，第二感光面S2具有第二中心點(diǎn)02。
[0019]這里，第一中心點(diǎn)01和第二中心點(diǎn)02的連線(xiàn)0102垂直于鏡頭的光軸0A，第一感光面SI和第二感光面S2相對(duì)于連線(xiàn)0102傾斜，第一感光面SI相對(duì)于連線(xiàn)0102具有第一夾角βI，第二感光面S2相對(duì)于連線(xiàn)0102具有第二夾角β2。
[0020]進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，第一夾角β?和第二夾角β2至少之一不為零，對(duì)應(yīng)地，可以是:第一感光面SI傾斜而第二感光面S2垂直于鏡頭的光軸0Α、第二感光面S2傾斜而第一感光面SI垂直于鏡頭的光軸OA或者第一感光面SI和第二感光面S2 二者均傾斜設(shè)置。
[0021]這里，為了描述的方便，第一夾角和第二夾角指的是連線(xiàn)0102和感光面所成的角，并不限定其是順時(shí)針?lè)较虻慕腔蛘呤悄鏁r(shí)針?lè)较虻慕恰?br>[0022]還需要注意的是，在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，為了簡(jiǎn)化和便于描述，感光面的中心點(diǎn)可以被等同于圖像傳感器的中心點(diǎn)。
[0023]示例性地，第一夾角β?和第二夾角β2至少之一在大于0°且小于90°的范圍內(nèi)。
[0024]由圖2可見(jiàn)，由于感光面傾斜，待測(cè)物體在圖像傳感器上的像點(diǎn)距感光面中心點(diǎn)的距離增加，從而在圖像傳感器密度一定的情況下，提高了測(cè)距精度。
[0025]進(jìn)一步地，為了使得測(cè)距精度被更大程度的提高，第一夾角β?和第二夾角β2至少之一可以大于70°且小于90°。
[0026]示例性地，第一夾角可以等于第二夾角，圖2的示例僅示出了第一夾角和第二夾角相等的情況。
[0027]當(dāng)然，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該注意的是，第一圖像傳感器相對(duì)于連線(xiàn)0102的傾角也可以不等于第二圖像傳感器相對(duì)于連線(xiàn)0102的傾角，二者可以略有差別；或者第一圖像傳感器和第二圖像傳感器可以一個(gè)傾斜而另一個(gè)不傾斜;但是，二者傾角不等的情況下可能對(duì)測(cè)距精度有影響，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以針對(duì)實(shí)際情況而選擇使得二者相等或不等，本實(shí)用新型的實(shí)施例對(duì)此不做任何限定。
[0028]示例性地，第一圖像傳感器和第二圖像傳感器相對(duì)于通過(guò)第一中心點(diǎn)和第二中心點(diǎn)的連線(xiàn)0102的中點(diǎn)且與所述連線(xiàn)垂直的軸，也就是，鏡頭的光軸OA對(duì)稱(chēng)設(shè)置，如圖2的示例所示。
[0029]進(jìn)一步地，對(duì)于單鏡頭的雙目視差測(cè)距模組，攝像頭100還可以包括分光系統(tǒng)30，其設(shè)置在從鏡頭10到第一反射鏡21以及第二反射鏡22之間的光路上，將來(lái)自鏡頭10的成像光L分別射向第一反射鏡21和第二反射鏡22。
[0030]需要說(shuō)明的是，為了描述的方便，圖2中以垂直入射到鏡頭的光L作為示例進(jìn)行了說(shuō)明，但是實(shí)際上，來(lái)自待測(cè)物體的光線(xiàn)也可以是傾斜入射到鏡頭，本實(shí)用新型的實(shí)施例并不對(duì)此進(jìn)行限定。
[0031 ]示例性地，如圖3所示，根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的測(cè)距模組，該測(cè)距模組除了包括攝像頭外，還可以包括:存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)所述攝像頭拍攝的圖像信息;處理單元，用于處理所述圖像信息;控制單元，用于控制所述攝像頭的拍攝動(dòng)作。
[0032]該存儲(chǔ)單元例如可以為只讀存儲(chǔ)單元(ROM)或隨機(jī)讀寫(xiě)存儲(chǔ)單元(RAM)等，具體地例如閃存等，控制單元可以為馬達(dá)等。
[0033]例如，以上處理單元可以為數(shù)字信號(hào)處理器，兩個(gè)圖像傳感器可以共用一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器，或者二者分別采用各自的數(shù)字信號(hào)處理器。該數(shù)字信號(hào)處理器可以使用通用計(jì)算裝置或?qū)Ｓ糜?jì)算裝置(例如DSP)實(shí)現(xiàn)。
[0034]示例性地，根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的鏡頭可以由玻璃或塑料材質(zhì)的任意微鏡頭實(shí)現(xiàn)，攝像頭100還可以為設(shè)置有紅色濾光片的攝像頭。
[0035]示例性地，攝像頭100還可以包括:第一光學(xué)模塊，設(shè)置在第一反射鏡21與第一圖像傳感器41之間，構(gòu)造為將從第一反射鏡21出射的成像光引導(dǎo)到第一圖像傳感器41;第二光學(xué)模塊，設(shè)置在第二反射鏡22與第二圖像傳感器42之間，構(gòu)造為將從第二反射鏡22出射的成像光引導(dǎo)到第二圖像傳感器42。
[0036]下面對(duì)測(cè)距模組中第一和第二圖像傳感器的傾斜設(shè)置方式進(jìn)行示例性描述。
[0037]示例I
[0038]示例性地，為了實(shí)現(xiàn)圖像傳感器的傾斜設(shè)置，該測(cè)距模組可以包括裝載臺(tái)，第一圖像傳感器41和第二圖像傳感器42可以設(shè)置在該裝載臺(tái)上，該裝載臺(tái)可以直接設(shè)置該測(cè)距模組的外殼上。
[0039]示例性地，該裝載臺(tái)的數(shù)量可以為一個(gè)，該裝載臺(tái)的設(shè)置有第一圖像傳感器的側(cè)面和設(shè)置有第二圖像傳感器的側(cè)面相對(duì)于第一中心點(diǎn)01和第二中心點(diǎn)02的連線(xiàn)0102傾斜，且其傾斜的角度與該側(cè)面上所設(shè)置的第一圖像傳感器或第二圖像傳感器相對(duì)于連線(xiàn)0102的夾角相同。另一方面，由于工藝偏差?yuàn)A角可能不能?chē)?yán)格相等而是略有差別，則這些偏差都在誤差允許的范圍內(nèi)
[0040]例如，該裝載臺(tái)的設(shè)置有第一攝像頭的側(cè)面和設(shè)置有第二攝像頭的側(cè)面可以相對(duì)于通過(guò)第一中心點(diǎn)01和第二中心點(diǎn)02的連線(xiàn)0102的中點(diǎn)且與光軸OA平行的軸對(duì)稱(chēng)。
[0041]備選地，裝載臺(tái)的數(shù)量可以為兩個(gè)，每個(gè)圖像傳感器分別設(shè)置在獨(dú)立的裝載臺(tái)上，每個(gè)裝載臺(tái)的設(shè)置有圖像傳感器的側(cè)面相對(duì)于連線(xiàn)0102傾斜，且相對(duì)于連線(xiàn)0102的傾角等于其上設(shè)置的圖像傳感器相對(duì)于連線(xiàn)0102的傾角，圖4給出了根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的測(cè)距模組的一個(gè)示例的結(jié)構(gòu)圖，如圖4所示，裝載臺(tái)51和52上分別設(shè)置有第一圖像傳感器41和第二圖像傳感器42。
[0042]示例性地，裝載臺(tái)的截面可以為三角形，如圖4所示，或者也可以為梯形，但是本實(shí)用新型的實(shí)施例對(duì)此不做限定，只要該裝載臺(tái)能夠使得第一圖像傳感器和第二圖像傳感器相對(duì)于連線(xiàn)0102的傾角與相應(yīng)的圖像傳感器的傾角相等即可。
[0043]這里，裝載臺(tái)可以采用具有支撐作用的絕緣材料形成，圖像傳感器可以采用多種方式固定到裝載臺(tái)。例如，可以在裝載臺(tái)中開(kāi)設(shè)安裝槽，該安裝槽的內(nèi)壁可以設(shè)置有螺紋，而每個(gè)圖像傳感器可以將被容置在殼體內(nèi)，該殼體外壁可以設(shè)有螺紋，從而通過(guò)螺紋嚙合固定圖像傳感器?；蛘?，裝載臺(tái)中可以形成安裝孔，通過(guò)鉚釘、螺栓等將圖像傳感器固定到裝載臺(tái)。
[0044]另外，例如，裝載臺(tái)中可以形成通孔，通過(guò)該通孔使得圖像傳感器的連接器電連接到印刷電路板或柔性電路板。
[0045]示例性地，也可以通過(guò)薄的一端具有彎角的剛性支撐件將圖像傳感器傾斜設(shè)置。例如，將圖像傳感器通過(guò)螺栓、鉚接等常見(jiàn)的方式固定到剛性支撐件上，將該剛性支撐件的帶有彎角的一端固定到該測(cè)距模組的外殼，彎角可以等于圖像傳感器相對(duì)于連線(xiàn)0102的傾角。
[0046]示例2
[0047]第一圖像傳感器41和第二圖像傳感器42可以分別設(shè)置在兩個(gè)印刷電路板上，每個(gè)印刷電路板可以?xún)A斜設(shè)置，通過(guò)印刷電路板的傾斜設(shè)置實(shí)現(xiàn)圖像傳感器相對(duì)于連線(xiàn)0102的傾斜設(shè)置。
[0048]示例性地，設(shè)置有圖像傳感器的兩個(gè)印刷電路板可以進(jìn)一步設(shè)置在形成有兩個(gè)斜坡的裝載臺(tái)上，該裝載臺(tái)設(shè)置在測(cè)距模組的外殼上。
[0049]例如，這兩個(gè)斜坡可以關(guān)于光軸OA對(duì)稱(chēng)，且每個(gè)斜坡的坡角等于兩個(gè)圖像傳感器相對(duì)于連線(xiàn)0102的傾角。當(dāng)然，在誤差允許的范圍內(nèi)，斜坡的坡角和圖像傳感器的傾角可以略有差別，這些都在本實(shí)用新型實(shí)施例的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0050]示例性地，具有斜坡的裝載臺(tái)的截面可以為等腰三角形或等腰梯形，本實(shí)用新型的實(shí)施例對(duì)此不做限定。
[0051]另外，設(shè)置有第一圖像傳感器41和第二圖像傳感器42的兩個(gè)印刷電路板可以設(shè)置在一個(gè)裝載臺(tái)，或，兩個(gè)裝載臺(tái)上。這里，示例I中的裝載臺(tái)也可以適用于示例2，因此，這里對(duì)裝載臺(tái)的具體結(jié)構(gòu)不做重復(fù)描述。
[0052]兩個(gè)印刷電路板與裝載臺(tái)的固定方式，可以采用鉚接、焊接、螺栓連接等，本實(shí)用新型的實(shí)施例對(duì)此不做任何限定，只要能夠?qū)崿F(xiàn)印刷電路板的固定連接即可。
[0053]以上僅是對(duì)第一攝像頭和第二攝像頭相對(duì)于連線(xiàn)0102的傾角相等的連接和固定方式進(jìn)行了描述，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易想到，對(duì)于傾角不等的情況以上方式也同樣適用，但是略有不同的是，例如對(duì)于裝載臺(tái)，在傾角不等的情況下，安裝有圖像傳感器的面相對(duì)于連線(xiàn)0102的傾角與圖像傳感器的傾角對(duì)應(yīng)，因此，安裝有圖像傳感器的面相對(duì)于連線(xiàn)0102的傾角也彼此不同，其他連接和固定方式也類(lèi)似，為了簡(jiǎn)潔這里不進(jìn)行重復(fù)描述。
[0054]本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該注意的是，在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，可以采用分辨率為1280*720、水平和垂直視場(chǎng)角FOV(aJ)為F0V(75，60)、焦距為2.4mm的攝像頭。
[0055]示例性地，本實(shí)用新型實(shí)施例中的第一圖像傳感器和所述第二圖像傳感器可以是相同類(lèi)型或不同類(lèi)型的圖像傳感器，所述圖像傳感器可以為CO)(Charge-coupled Device,電荷親合元件)圖像傳感器或(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)CMOS圖像傳感器等，或者二者可以為規(guī)格不同的CXD圖像傳感器、CMOS圖像傳感器等，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以針對(duì)實(shí)際情況而選擇，本實(shí)用新型的實(shí)施例對(duì)此不做任何限定。
[0056]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的測(cè)距模組，通過(guò)將兩個(gè)圖像傳感器相對(duì)于這兩個(gè)圖像傳感器的兩個(gè)感光面的中心點(diǎn)的連線(xiàn)傾斜，能夠擴(kuò)大同一物體在兩個(gè)圖像傳感器中每個(gè)所形成像點(diǎn)與該圖像傳感器的中心點(diǎn)之間的距離，由此，能夠提升測(cè)距精度且擴(kuò)大量程。而且，對(duì)根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的測(cè)距模組，在不改變現(xiàn)有的測(cè)距模組的尺寸的情況下，能夠提高對(duì)遠(yuǎn)距離物體的測(cè)試精度，有利于實(shí)現(xiàn)測(cè)距模組以及容置該測(cè)距模組的三維掃描系統(tǒng)的小型化、超薄化，提高便攜程度。進(jìn)一步地，三維攝像頭模組中的兩個(gè)圖像傳感器具有完全相同的傾角，從而能夠進(jìn)一步提升遠(yuǎn)距離物體的測(cè)距精度，更有利于實(shí)現(xiàn)測(cè)距模組以及容置該測(cè)距模組的三維掃描系統(tǒng)的小型化、超薄化，更提高便攜程度。
[0057]這里，需要注意的是，以上描述的是圖像傳感器傾斜設(shè)置的方案，進(jìn)一步地，為了提升測(cè)距精度，也可以通過(guò)調(diào)整測(cè)距模組中的第一和第二反射鏡的偏轉(zhuǎn)角度而實(shí)現(xiàn)，例如，通過(guò)調(diào)整反射鏡的偏轉(zhuǎn)從而調(diào)整其反射的成像光在圖像傳感器上的投射位置和投射角度，使得物體在該圖像傳感器上所成的像點(diǎn)距圖像傳感器的感光面中心的距離增加，從而增加了測(cè)距精度。調(diào)整反射鏡的方案可以單獨(dú)使用，也可以和圖像傳感器傾斜設(shè)置的方案結(jié)合使用，只要能夠增加物體在圖像傳感器的所成的像點(diǎn)距感光面的中心距離即可。本實(shí)用新型的實(shí)施例并不對(duì)此進(jìn)行限定。
[0058]另外，本實(shí)用新型的實(shí)施例還提供一種測(cè)距方法，特別是利用上述任意測(cè)距模組的測(cè)距方法。根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的測(cè)距方法，包括:
[0059]步驟SI，利用所述測(cè)距模組的攝像頭拍攝待測(cè)物體的影像；
[0060]步驟S2，根據(jù)所述待測(cè)物體在所述攝像頭的第一圖像傳感器和第二圖像傳感器中所成的兩個(gè)像確定所述待測(cè)物體到所述攝像頭的垂直距離h，
[0061]其中該攝像頭包括鏡頭，該鏡頭包括透鏡組且具有光軸，所述攝像頭還包括第一反射鏡和第二反射鏡，構(gòu)造為反射來(lái)自所述鏡頭的成像光，所述第一圖像傳感器對(duì)應(yīng)于所述第一反射鏡且接收來(lái)自所述第一反射鏡的成像光以成像，具有第一感光面，所述第一感光面具有第一中心點(diǎn)，所述第二圖像傳感器，對(duì)應(yīng)于所述第二反射鏡且接收來(lái)自所述第二反射鏡的成像光以成像，具有第二感光面，所述第二感光面具有第二中心點(diǎn)，
[0062]其中所述第一中心點(diǎn)和所述第二中心點(diǎn)的連線(xiàn)垂直于所述鏡頭的光軸，所述第一感光面和所述第二感光面相對(duì)于所述第一中心點(diǎn)和所述第二中心點(diǎn)的連線(xiàn)傾斜，所述第一感光面相對(duì)于所述連線(xiàn)具有第一夾角，所述第二感光面相對(duì)于所述連線(xiàn)具有第二夾角，所述第一夾角和所述第二夾角至少之一不為零。
[0063]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例采用以上任意所述的測(cè)距模組的測(cè)距方法，通過(guò)將兩個(gè)圖像傳感器相對(duì)于這兩個(gè)感光面的中心點(diǎn)的連線(xiàn)傾斜設(shè)置，能夠擴(kuò)大同一物體在兩個(gè)圖像傳感器中的每個(gè)中所形成的像點(diǎn)到感光面中心點(diǎn)的距離，由此，能夠提升測(cè)距精度且提升量程。
[0064]另外，本實(shí)用新型的實(shí)施例還提供了一種三維掃描系統(tǒng)，包括以上本實(shí)用新型實(shí)施例任意所述的測(cè)距模組。
[0065]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的三維掃描系統(tǒng)還包括:外殼，測(cè)距模組設(shè)置在外殼內(nèi)部或外部。
[0066]例如，在測(cè)距模組設(shè)置在外殼內(nèi)部的情況下，外殼中開(kāi)設(shè)有攝像頭孔，測(cè)距模組的鏡頭通過(guò)攝像頭孔暴露到外部。
[0067]例如，在測(cè)距模組設(shè)置在外殼外部的情況下，該測(cè)距模組還包括殼體，其中容置測(cè)距模組的鏡頭、圖像傳感器和數(shù)字信號(hào)處理器等，該測(cè)距模組通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)、USB接口、串行接口或并行接口連接到三維掃描系統(tǒng)的主控電路。例如，所述三維掃描系統(tǒng)還包括例如顯示屏等輸出設(shè)備。
[0068]示例性地，根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的三維掃描系統(tǒng)可以是平板電腦、智能手機(jī)、筆記本、臺(tái)式機(jī)、導(dǎo)航儀等，當(dāng)然根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的測(cè)距模組也可以應(yīng)用于其他終端設(shè)備，本實(shí)用新型的實(shí)施例對(duì)此不做限定。
[0069]另外，應(yīng)該注意的是，本實(shí)用新型的實(shí)施例中僅是以設(shè)置兩個(gè)圖像傳感器的雙目視差測(cè)距模組、三維掃描系統(tǒng)和采用兩個(gè)圖像傳感器的測(cè)距方法為例進(jìn)行的描述，但是本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案也同樣適用于多個(gè)圖像傳感器構(gòu)成的測(cè)距模組、三維掃描系統(tǒng)和采用多個(gè)圖像傳感器的測(cè)距方法，例如，其中部分圖像傳感器傾斜而其余圖像傳感器不傾斜，或者全部圖像傳感器均傾斜等，本實(shí)用新型的實(shí)施例并不對(duì)此進(jìn)行限定。另外，應(yīng)該注意的是，本實(shí)用新型實(shí)施例中的鏡頭的光軸是指主光軸，是鏡頭所包括的透鏡組中共軸的各透鏡的透鏡中心的連線(xiàn)。
[0070]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的包括如上所述的測(cè)距模組的三維掃描系統(tǒng)，通過(guò)將兩個(gè)圖像傳感器相對(duì)于這兩個(gè)圖像傳感器的感光面中心的連線(xiàn)傾斜設(shè)置，能夠延長(zhǎng)物體在兩個(gè)圖像傳感器中的每個(gè)所形成的像點(diǎn)距感光面中心的距離，由此，能夠提升測(cè)距精度以及擴(kuò)大量程。而且，在不增加測(cè)距模組的尺寸的情況下，實(shí)現(xiàn)測(cè)距精度的提高，有利于實(shí)現(xiàn)三維掃描系統(tǒng)的小型化、超薄化，提高便攜程度。
[0071]這里，需要注意的是，以上描述的是圖像傳感器傾斜設(shè)置的方案，進(jìn)一步地，為了提升測(cè)距精度，也可以通過(guò)調(diào)整測(cè)距模組中的第一和第二反射鏡的偏轉(zhuǎn)角度而實(shí)現(xiàn)，例如，通過(guò)調(diào)整反射鏡的偏轉(zhuǎn)從而調(diào)整其反射的成像光在圖像傳感器上的投射位置和投射角度，使得物體在該圖像傳感器上所成的像點(diǎn)距圖像傳感器的感光面中心的距離增加，從而增加了測(cè)距精度。調(diào)整反射鏡的方案可以單獨(dú)使用，也可以和圖像傳感器傾斜設(shè)置的方案結(jié)合使用，只要能夠增加物體在圖像傳感器的所成的像點(diǎn)距感光面的中心距離即可。本實(shí)用新型的實(shí)施例并不對(duì)此進(jìn)行限定。
[0072]以上所述，僅為本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型實(shí)施例的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型實(shí)施例揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型實(shí)施例的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種測(cè)距模組，其特征在于，包括: 攝像頭，包括: 鏡頭，包括透鏡組且具有光軸； 第一反射鏡和第二反射鏡，構(gòu)造為反射來(lái)自所述鏡頭的成像光； 第一圖像傳感器，對(duì)應(yīng)于所述第一反射鏡且接收來(lái)自所述第一反射鏡的成像光以成像，具有第一感光面，所述第一感光面具有第一中心點(diǎn)；以及 第二圖像傳感器，對(duì)應(yīng)于所述第二反射鏡且接收來(lái)自所述第二反射鏡的成像光以成像，具有第二感光面，所述第二感光面具有第二中心點(diǎn)， 其中，所述第一中心點(diǎn)和所述第二中心點(diǎn)的連線(xiàn)垂直于所述鏡頭的光軸，所述第一感光面和所述第二感光面相對(duì)于所述第一中心點(diǎn)和所述第二中心點(diǎn)的連線(xiàn)傾斜，所述第一感光面相對(duì)于所述連線(xiàn)具有第一夾角，所述第二感光面相對(duì)于所述連線(xiàn)具有第二夾角，所述第一夾角和所述第二夾角至少之一不為零。2.如權(quán)利要求1所述的測(cè)距模組，其特征在于:所述第一夾角和所述第二夾角至少之一在大于0°且小于90°的范圍內(nèi)。3.如權(quán)利要求2所述的測(cè)距模組，其特征在于:所述第一夾角和所述第二夾角至少之一大于70°且小于90°。4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的測(cè)距模組，其特征在于:所述第一夾角與所述第二夾角相等。5.如權(quán)利要求4所述的測(cè)距模組，其特征在于:所述第一圖像傳感器和所述第二圖像傳感器相對(duì)于通過(guò)所述第一中心點(diǎn)和所述第二中心點(diǎn)的連線(xiàn)的中點(diǎn)且與所述連線(xiàn)垂直的軸對(duì)稱(chēng)設(shè)置。6.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的測(cè)距模組，其特征在于:所述第一夾角不等于所述第二夾角。7.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的測(cè)距模組，其特征在于:所述攝像頭還包括: 分光系統(tǒng)，設(shè)置在從所述鏡頭到所述第一反射鏡以及第二反射鏡之間的光路上，將來(lái)自所述鏡頭的成像光分別射向所述第一反射鏡和所述第二反射鏡。8.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的測(cè)距模組，其特征在于，還包括: 存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)所述攝像頭拍攝的圖像信息； 處理單元，用于處理所述圖像信息；以及 控制單元，用于控制所述攝像頭的拍攝動(dòng)作。9.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的測(cè)距模組，其特征在于，還包括:裝載臺(tái)，所述第一圖像傳感器和所述第二圖像傳感器設(shè)置在所述裝載臺(tái)上， 其中所述裝載臺(tái)的設(shè)置有所述第一圖像傳感器的側(cè)面和設(shè)置有所述第二圖像傳感器的側(cè)面相對(duì)于所述第一中心點(diǎn)和所述第二中心點(diǎn)的連線(xiàn)傾斜。10.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的測(cè)距模組，其特征在于，還包括:兩個(gè)裝載臺(tái)，分別構(gòu)造為設(shè)置所述第一圖像傳感器和所述第二圖像傳感器， 其中所述兩個(gè)裝載臺(tái)的設(shè)置有所述第一圖像傳感器的側(cè)面和設(shè)置有所述第二圖像傳感器的側(cè)面相對(duì)于所述第一中心點(diǎn)和所述第二中心點(diǎn)的連線(xiàn)傾斜。11.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的測(cè)距模組，其特征在于，還包括:兩個(gè)印刷電路板，一個(gè)印刷電路板上設(shè)置有所述第一圖像傳感器，另一個(gè)印刷電路板上設(shè)置有所述第二圖像傳感器，所述兩個(gè)印刷電路板相對(duì)于所述第一中心點(diǎn)和所述第二中心點(diǎn)的連線(xiàn)傾斜。12.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的測(cè)距模組，其特征在于:所述第一圖像傳感器和所述第二圖像傳感器為CCD圖像傳感器或CMOS圖像傳感器。13.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的測(cè)距模組，其特征在于:所述第一反射鏡和/或所述第二反射鏡的偏轉(zhuǎn)角度被調(diào)整以使得待測(cè)物體在所述第一圖像傳感器和/或所述第二圖像傳感器上所成的像距對(duì)應(yīng)的圖像傳感器的感光面中心的距離增加。14.一種三維掃描系統(tǒng)，其特征在于，包括:如權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)所述的測(cè)距模組。15.如權(quán)利要求14所述的三維掃描系統(tǒng)，其特征在于，還包括:外殼， 其中所述外殼中形成有攝像頭孔，所述測(cè)距模組設(shè)置在所述外殼內(nèi)且所述鏡頭通過(guò)所述攝像頭孔暴露到外部。16.如權(quán)利要求14所述的三維掃描系統(tǒng)，其特征在于，還包括:外殼，其中所述測(cè)距模組安裝在所述外殼外部。
【文檔編號(hào)】G01C11/02GK205537631SQ201620136984
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年2月23日
【發(fā)明人】武延兵, 張興, 王漪
【申請(qǐng)人】京東方科技集團(tuán)股份有限公司, 北京大學(xué)