[实用新型]一种用于三维相机成像的激光系统

说明书

技术领域

本实用新型属于三维相机激光器的光学器件技术领域，具体是一种用于三维相机成像的激光系统。

背景技术

三维深度相机可以用来感知周围环境或物体的三维深度信息，因而可以被应用到机器人的SLAM（即时定位与地图构建）系统、机器人避障和自动行走或驾驶、手势识别与控制以及人脸识别等领域。

三维相机成像是在普通的二维相机成像增加一个深度维度信息获取的技术，能够获得被测物体表面的三维坐标（x，y，z）数据。典型的三维深度成像系统包括发光模块、透镜、光源接收传感器、数字图像处理器。发光模块发射近红外光波到物体表面，经过物体表面反射的光线透过透镜被处理和过滤后被深度传感器所接收，传感器通过半导体的光感特性使得所接收的光源产生光电反应从而产生电信号，采用飞行时间法（Time of Flight，TOF）通过比较发射光波和接收光波的相位差从而得到各个像素点的深度信息，图像处理器负责处理这些传感器所产生的信号，将得到的深度信息、置信度、噪声、光强等信息传到下一级。

目前三维深度相机发光模块的发光设备主要分为两种：近红外LED和激光发射器。近红外LED方向角度较大，发射强度不高，主要用于近距离深度采集。激光发射器方向角度小，发射强度高，可测量远距离深度信息，但造价通常较高。被测物体的最远距离会受到发光设备光线强度的影响，光线强度越高所探测距离就越远。为了增大探测距离，三维相机成像方案通常采用多个近红外发光设备作为发射源用来增强近红外的光强。针对目前现有的基于多个近红外发光设备的三维相机成像系统，其主要存在的问题有：1、多个近红外发光设备与深度传感器左右排列，各个近红外发光设备发射的信号会相互干扰并且会因为彼此和传感器的距离差而带来信号的耦合从而导致被测物体深度信息的噪声和精度变差；2、多个近红外发光设备与深度传感器位于一层PCB板表面，会加剧视场角边缘误差，同时近距离物体的探测会导致过曝。

发明内容

本实用新型针对现有技术不足，提供一种用于三维相机成像的激光系统，主要目的在于提高三维深度相机的抗强光性、提高深度数据的精度和降低激光器间的光线互相干扰。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案得以解决：一种用于三维相机成像的激光系统，包括上层板和下层板，所述下层板上设有深度传感器，所述深度传感器的正前方设置有穿过所述上层板的用于聚焦反射光的透镜，所述上层板上以透镜中心为圆心的圆上分布有若干个发射同频率激光的激光器，每个所述激光器均有一个激光器与其根据所述透镜中心呈中心对称。采用该结构每一个激光器通过发射近红外激光经过深度传感器相对独立地捕捉到对应的被测物体深度信息，取各个激光器得到深度数据的平均值为实际测量物体深度信息可有效降低以往多个激光器测量不均带来的误差；多个同频率的激光器也可增强红外激光强度使得检测距离更远；上层板的激光器发射的近红外激光经过被测物体表面反射后返回位于下层板的深度传感器，上层板和下层板之间的距离可保证测量的过曝距离被减小，能够降低视场角边缘的误差影响。

上述技术方案中，优选的，所述激光器在所述上层板上以透镜中心为圆心的圆上均匀分布。

上述技术方案中，优选的，若干所述激光器发射近红外光波长为930-950nm。在普通的环境光中波长位于930nm至950nm中的环境光最少，因此作为激光器的发射波长可减少环境光的干扰，适用于室外环境场景的应用。

上述技术方案中，具体的，所述上层板和所述下层板均为PCB板。

上述技术方案中，优选的，所述激光器为垂直腔面发射激光器。垂直腔面发射激光器具有的较低发散角使得其易形成阵列而发射光不会因耦合而相互干扰，且其发射光强强于一般近红外LED，使得其监测距离远大于近红外LED，且其相比于一般激光器较低的成本也使得其适用于三维相机成像系统。

本实用新型与现有技术相比，具有如下有益效果：采用该结构每一个激光器通过发射近红外激光经过深度传感器相对独立地捕捉到对应的被测物体深度信息，取各个激光器得到深度数据的平均值为实际测量物体深度信息可有效降低以往多个激光器测量不均带来的误差；多个同频率的激光器也可增强红外激光使得检测距离更远；上层板的激光器发射的近红外激光经过被测物体反射后返回位于下层板的深度传感器，上层板和下层板之间的距离可保证测量的过曝距离被减小，能够降低视场角边缘的误差影响。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图。

图2为本实用新型实施例的检测示意图。