2017年我国3D视觉结构光方案TX红外发射及RX红外接收部分分析（图）

2017-10-25 06:38

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1、3D视觉结构光方案——TX红外发射部分

TX红外光发射部分是整个3D视觉重要的组件之一，提供最核心的近红外光源，其发射图像的质量对整个识别效果至关重要。采用结构光方案的3D视觉相比于TOF方案要复杂得多，主要是结构光方案需要采用pattern图像（如激光散斑等）进行空间标识，因此需要定制的DOE（衍射光栅）和WLO（晶圆级光学透镜，包括扩束元件、准直元件、投射透镜等）。

图：3D视觉结构光方案TX发射部分结构图

参考中国报告网发布《2018-2023年中国3D产业市场竞争现状调查与未来发展方向研究报告》

  整个TX发射部分的工作原理如下：
  1）首先激光发射器VCSEL发射出特定波长的近红外光（一般为880nm/910nm/940nm），光束准直性好、光束横截面积窄的高斯光束。
  2）先经过光束整形器BeamShaper形成横截面积较大的、均匀的准直光束。BeamShaper主要包括扩束元件（BeamHomogenizer）和准直元件（CollectionLens），扩束元件的作用在于将激光扩大横截面积，从而使激光束的横截面积可以覆盖后面的衍射元件，准直元件的作用是将扩束之后的激光重新调成平行光。
  3）穿过BeamShaper的激光随后经过DOE衍射光学元件形成特定的光学图案pattern。
  4）经过DOE形成的光学图案再经过最后的投射透镜（ProjectionLens），便可以从TX发射部分发射出去。

  2、3D视觉结构光方案——RX红外接收部分

  在3D结构光方案中，RX红外接收部分主要为一颗红外摄像头，用于接收被物体反射的红外光，采集空间信息。该红外摄像头主要包括三部分：红外CMOS传感器、光学镜头、红外窄带干涉滤色片，在基本结构上与目前主流的可见光摄像头类似，但是在具体的零部件方面存在差异：
  1）可见光CMOS传感器需要识别RGB三色，对分辨率的要求高，红外CMOS只需要识别近红外光，分辨率要求不高；
  2）可见光摄像头需要红外截止滤色片将红外光截止掉，只通过可见光，而红外摄像头只通过特定波段的近红外光，而将可见光截止掉，因此需要窄带滤色片；
  3）由于可见光摄像头对图像分辨率要求高，因此光学镜头的设计非常复杂，红外摄像头对光学镜头的要求不高。