3D-Kameras sind Kamerasysteme, die – im Gegensatz zu normalen Analog- oder Digitalkameras, die Graustufen oder Farbwerte der Objekte darstellen, zu Temperaturkameras (Darstellung von Oberflächentemperaturen) oder Falschfarbenkameras (z. B. Infrarotkameras, Spektralkameras) – die bildliche Darstellung von Entfernungen einer ganzen Szene erlauben.
3D-Kameras werden zum einen dazu verwendet, um dem Betrachter einen räumlichen Eindruck zu vermitteln (vor allem Stereosysteme). Zum anderen werden sie in der Technik für die Vermessung oder Steuerung/Automation gebraucht. Verschiedene Systeme können eine 3D-Abbildung ihrer Umgebung erreichen:
- Stereokameras: Hierbei wird die Umgebung mit zwei Kameras gleichzeitig aufgenommen. Der Abstand der Kameraobjektive entspricht üblicherweise dem menschlichen Augenabstand. Das resultierende Bildpaar wird den Augen des Betrachters getrennt vorgelegt, wodurch ein räumlicher Eindruck entsteht. Die Bilder können auch in einem Rechner verarbeitet werden und so die Distanz zu Objekten gemessen werden.
- Triangulationssysteme bei denen eine Lichtquelle ein definiertes Muster auf das Objekt abbildet. Eine Kamera nimmt dieses Muster aus einem anderen Blickwinkel auf und berechnet aus der Verzerrung die Distanz.
- TOF-Kameras, welche über Laufzeitmessung des Lichtes auf die Distanz zurück schließen. Ein Beispiel einer ToF-Kamera ist der PMD-Sensor.
- Interferometrie: Diese Systeme arbeiten mit Interferenzen zwischen einem Mess- und Objektstrahl. Durch die sehr kurzen Wellenlängen sind mit diesen Systemen die kleinsten Distanzauflösungen erreichbar.
- Lichtfeldkameras: Bei diesen Kameras wird auf Kosten der Auflösung mit Hilfe von Mikrolinsenarrays neben der Helligkeit eines Bildpunkts auch die Lichtrichtung der Strahlen, die zu einem Bildpunkt führen, aufgezeichnet. Aus diesen Daten lässt sich dann ein Bild nicht nur im Nachhinein refokussieren, sondern auch eine Tiefenkarte berechnen. Dies hat z. B. die Firma Raytrix GmbH kommerzialisiert.