3D相机制造技术

提出了一种用于记录至少一个对象(112)的至少一个图像的相机(110)。该相机(110)包括：‑至少一个会聚元件(128)，其中会聚元件(128)适于将穿过会聚元件(128)的光束(132)会聚以沿着光束路径行进以被至少一个光学传感器(114)接收；‑具有第一可调节区(136)的至少一个第一孔元件(130)，其中第一孔元件(130)位于会聚元件(128)和光学传感器(114)之间的束路径中；‑具有第二可调节区(138)的至少一个第二孔元件(134)，其中第二孔元件(134)位于第一孔元件(130)和光学传感器(114)之间的束路径中；‑适于接收光束(132)的至少一个光学传感器(114)，其中光学传感器(114)进一步适于在包括第一孔区(136)超过第二孔区(138)的第一设置中生成至少一个第一图片，并且在包括第二孔区(138)超过第一孔区(136)的第二设置中生成至少一个第二图片；以及‑至少一个评估装置(142)，其被设计成通过比较至少一个第一图片和至少一个第二图片来生成至少一个对象(112)的至少一个图像。由此，提供了用于精确记录空间中的至少一个对象(112)的图像的简单且仍然有效的三维相机(110)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】3D相机
本专利技术涉及一种用于光学记录至少一个对象的至少一个图像的相机，特别是用于记录三维图像，由此确定对象的相对于对象深度的位置。此外，本专利技术涉及一种跟踪系统，涉及一种用于光学记录至少一个对象的至少一个图像的方法以及涉及相机的特定用途。
技术介绍
用于光学记录至少一个对象的至少一个图像的各种相机是已知的，其中相机通常包括具有至少一个开口的壳体，其中位于开口处的会聚元件(诸如会聚透镜)适于使通过会聚元件的光束会聚以在沿光轴的束路径上行进，以由位于壳体内的至少一个光学传感器接收。通常，光学传感器包括无机成像传感器，诸如像素化无机芯片；像素化有机检测器；CCD芯片，优选多色CCD芯片或全色CCD芯片；CMOS芯片；IR芯片；RGB芯片。此外，采用FiP效应的光学传感器是已知的。WO2012/110924A1和WO2014/097181A1各自公开了一种包括至少一个光学传感器的相机，其中光学传感器表现出至少一个传感器区域。在此，光学传感器被设计成以取决于传感器区域的照射的方式生成至少一个传感器信号。根据所谓的“FiP效应”，给定相同的照射总功率，传感器信号因此取决于照射的几何形状，特别是取决于传感器区域上照射的束横截面。检测器还具有至少一个评估装置，该评估装置被指定用于从传感器信号生成至少一项几何信息。为了提供对象的3D图像，提出了包括至少一个纵向光学传感器和至少一个横向光学传感器的组合。尽管由上述装置和检测器暗示了优点，特别是由WO2012/110924A1和WO2014/097181A1中公开的检测器所暗示的优点，仍然需要关于简单、成本有效的、仍然是可靠的空间相机的改进，特别是用于记录3D图像。
技术实现思路
因此，本专利技术解决的问题是指定一种用于光学记录至少一个对象的至少一个图像的装置和方法，其至少基本上避免这种类型的已知装置和方法的缺点。特别地，用于记录3D图像的改进的简单、成本有效且仍然可靠的空间相机将是期望的。该问题通过具有独立专利权利要求的特征的本专利技术来解决。在从属权利要求和/或以下说明书和具体实施例中呈现了可以单独或组合实现的本专利技术的有利改进。如在此所使用的，术语“具有”、“包括”和“包含”以及其语法变型以非排他的方式使用。因此，表述“A具有B”以及表述“A包括B”或“A包含B”可以指：，除了B之外，A包含一种或多种进一步的组件和/或构件的事实，以及除了B之外，在A中没有其它组件、构件或元件存在的情况。在本专利技术的第一方面中，公开了一种用于光学地记录至少一个对象的至少一个图像，特别是用于记录对象的3D图像的相机，从而确定对象的相对于对象深度的位置。“对象”通常可以是从活体对象和非活体对象中选择的任意对象。因此，作为示例，至少一个对象可以包括一个或多个物品和/或物品的一个或多个部分。另外或可替代地，对象可以是或可以包括一个或多个生物和/或其一个或多个部分，诸如人类(例如，用户)和/或动物的一个或多个身体部分。如在此所使用的，“位置”通常是指关于对象在空间中的位置和/或取向的任意信息项。为此目的，作为示例，可以使用一个或多个坐标系，并且可以通过使用一个、两个、三个或更多个坐标来确定对象的位置。作为示例，可以使用一个或多个笛卡尔坐标系和/或其它类型的坐标系。在一个示例中，坐标系可以是相机的坐标系，其中相机具有预定位置和/或取向。如下面将进一步详细描述的，相机可以具有可以构成相机的主观察方向(directionofview)的光轴。光轴可以形成坐标系的轴，诸如z轴。此外，可以提供一个或多个附加轴，优选地垂直于z轴。因此，作为示例，相机可以采用如下坐标系，在该坐标系中，光轴形成z轴，并且其中可以另外地提供垂直于z轴并且彼此垂直的x轴和y轴。作为示例，光学传感器可以停留在该坐标系中的特定点处，诸如在该坐标系的原点处。在该坐标系中，与z轴平行或反平行的方向可以被认为是纵向方向，并且沿z轴的坐标可以被认为是纵向坐标。垂直于纵向方向的任意方向可以被认为是横向方向，并且x和/或y坐标可以被认为是横向坐标。可替代地，可以使用其它类型的坐标系。因此，作为示例，可以使用极坐标系，其中光轴形成z轴，并且其中距z轴的距离和极角用作附加坐标。再次，与z轴平行或反平行的方向可以被认为是纵向方向，并且沿z轴的坐标可以被认为是纵向坐标。垂直于z轴的任何方向可以被认为是横向方向，并且极坐标和/或极角可以被认为是横向坐标。如在此所使用的，相机是适于提供至少一个对象的至少一个图像的装置。因此，相机通常是适合于执行摄影的装置。具体而言，相机可以用于3D摄影，特别是用于数字3D摄影。因此，相机可以形成数字3D相机或可以是数字3D相机的一部分。相机可以是固定装置或移动装置。此外，相机可以是独立装置或可以形成另一装置的一部分，诸如计算机、车辆或任何其他装置。此外，相机可以是手持装置。相机的其他实施例是可行的。如在此所使用的，术语“摄影”通常是指获取至少一个对象的图像信息的技术。如在此进一步使用的，术语“数字摄影”通常指通过使用适于生成指示照射强度的电信号(优选数字电信号)的多个光敏元件来获取至少一个对象的图像信息的技术。如在此进一步使用的，术语“3D摄影”通常指在三个空间维度中获取至少一个对象的图像信息的技术。因此，3D相机是适于执行3D摄影的装置。相机通常可以适于获取单个图像，例如单个3D图像，或者可以适于获取多个图像，例如一系列图像。因此，相机也可以是适于视频应用的视频相机，诸如用于获取数字视频序列。在后者的情况下，相机优选地包括用于存储图像序列的数据存储器。因此，通常，本专利技术涉及用于对至少一个对象成像的相机，具体地数字相机，更具体地是3D相机或数字3D相机。如上所概述的，如在此使用的术语“成像”通常指的是获取至少一个对象的图像信息。相机可以适于以任何可行的方式提供至少一个对象的至少一个图像。因此，可以例如以电子方式、视觉方式、声学方式或其任意组合方式提供该信息。图像可以进一步存储在相机的数据存储器或单独的装置中和/或可以经由至少一个接口(诸如无线接口和/或有线接口)来提供。根据本专利技术的用于记录至少一个对象的光学图像的相机包括：-至少一个会聚元件，其中会聚元件适于使穿过会聚元件的光束会聚，以沿着束路径行进，以被至少一个光学传感器接收；-具有第一可调节区的至少一个第一孔元件，其中第一孔元件位于会聚元件和光学传感器之间的束路径中；-具有第二可调节区的至少一个第二孔元件，其中第二孔元件位于第一孔元件和光学传感器之间的束路径中；-适于接收光束的至少一个光学传感器，其中光学传感器进一步适于在包括第一孔区超过第二孔区的第一设置中生成至少一个第一图片并且在包括第二孔区超过第一孔区的第二设置中生成至少一个第二图片；以及-至少一个评估装置，其被设计为通过比较至少一个第一图片和至少一个第二图片来生成至少一个对象的至少一个图像。在此，上面列出的组件可以是单独的组件。可替代地，可以将上面列出的两个或更多个组件集成到一个组件中。此外，至少一个评估装置可以形成为独立于传送装置和光学传感器的单独的评估装置，但是可以优选地连接到光学传感器以便接收传感器信号。可替代地，至少一个评估装置可以完全或部分地集成到光学传感器中。优选地，适于记录至少一个对象的光学图像的相机包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于记录至少一个对象(112)的至少一个图像的相机(110)，包括：‑至少一个会聚元件(128)，其中所述会聚元件(128)适于将穿过所述会聚元件(128)的光束(132)会聚以沿着束路径行进以被至少一个光学传感器(114)接收；‑具有第一可调节区(136)的至少一个第一孔元件(130)，其中所述第一孔元件(130)位于所述会聚元件(128)和所述光学传感器(114)之间的所述束路径中；‑具有第二可调节区(138)的至少一个第二孔元件(134)，其中所述第二孔元件(134)位于所述第一孔元件(130)和所述光学传感器(114)之间的所述束路径中；‑适于接收所述光束(132)的所述至少一个光学传感器(114)，其中所述光学传感器(114)进一步适于在包括所述第一孔区(136)超过所述第二孔区(138)的第一设置中生成至少一个第一图片，并且在包括所述第二孔区(138)超过所述第一孔区(136)的第二设置中生成至少一个第二图片；以及‑至少一个评估装置(142)，其被设计成通过比较所述至少一个第一图片和所述至少一个第二图片来生成所述至少一个对象(112)的至少一个图像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.14 EP 15185005.41.一种用于记录至少一个对象(112)的至少一个图像的相机(110)，包括：-至少一个会聚元件(128)，其中所述会聚元件(128)适于将穿过所述会聚元件(128)的光束(132)会聚以沿着束路径行进以被至少一个光学传感器(114)接收；-具有第一可调节区(136)的至少一个第一孔元件(130)，其中所述第一孔元件(130)位于所述会聚元件(128)和所述光学传感器(114)之间的所述束路径中；-具有第二可调节区(138)的至少一个第二孔元件(134)，其中所述第二孔元件(134)位于所述第一孔元件(130)和所述光学传感器(114)之间的所述束路径中；-适于接收所述光束(132)的所述至少一个光学传感器(114)，其中所述光学传感器(114)进一步适于在包括所述第一孔区(136)超过所述第二孔区(138)的第一设置中生成至少一个第一图片，并且在包括所述第二孔区(138)超过所述第一孔区(136)的第二设置中生成至少一个第二图片；以及-至少一个评估装置(142)，其被设计成通过比较所述至少一个第一图片和所述至少一个第二图片来生成所述至少一个对象(112)的至少一个图像。2.根据前述权利要求所述的相机(110)，其中所述会聚元件(128)包括会聚透镜或复合透镜(156)，其中所述复合透镜(156)适于与所述第二孔装置(134)一起作为远心透镜(158)和超中心透镜中的一种。3.根据前述权利要求中任一项所述的相机(110)，其中所述第一孔元件(130)位于所述会聚元件(128)的图像空间(166)内的焦平面(164)中。4.根据前述权利要求中任一项所述的相机(110)，其中所述第一孔元件(130)和/或所述第二孔元件(134)包括可调节孔径光阑。5.根据前述权利要求中任一项所述的相机(110)，其中所述第二孔元件(134)包括至少一个空间光调制器(172)，所述至少一个空间光调制器适于以空间解析的方式修改所述光束(132)的至少一个特性，并且具有像素(176)的矩阵(174)，每个像素(176)是可控制的，以在所述光束(132)到达所述至少一个光学传感器(114)之前单独地修改穿过所述像素(176)的所述光束(132)的一部分的至少一个光学特性。6.根据前一权利要求所述的相机(110)，还包括适于以不同调制频率周期性地控制所述像素(176)中的至少两个的至少一个调制器装置。7.根据前述两个权利要求中任一项所述的相机(110)，其中所述空间光调制器(172)的所述像素(176)中的每一个是单独可控的，其方式是所述第二孔元件(134)的所述可调节区(138)是可调节的和/或所述第二孔元件(138)的垂直于所述光轴(116)的位置是可调节的。8.根据前述三个权利要求中任一项所述的相机(110)，其中所述空间光调制器(172)的所述像素(176)中的每一个包括至少一个微透镜，其中所述微透镜是可调透镜。9.根据前述权利要求中任一项所述的相机(110)，其中所述光学传感器(114)包括无机成像装置(140)。10.根据前一权利要求所述的相机(110)，其中所述无机成像装置(140)包括像素化无机芯片、像素化有机检测器；CCD芯片，优选多色CCD芯片或全色CCD芯片；CMOS芯片；IR芯片；RGB芯片。11.根据前述权利要求中任一项所述的相机(110)，其中所述光学传感器(114)包括至少一个纵向光学传感器(184)，其中所述纵向光学传感器(184)具有至少一个传感器区域(186)，其中所述纵向光学传感器(184)被设计为以取决于由所述光束(132)对所述传感器区域(186)的照射的方式产生至少一个纵向传感器信号，其中给定相同的照射总功率，所述纵向传感器信号取决于传感器区域(186)中的所述光束(132)的束横截面，其中所述评估装置(142)进一步被设计为通过评估所述纵向传感器信号生成关于所述对象(112)的纵向位置至少一项信息。12.根据前一权利要求所述的相机(110)，进一步包括至少一个调...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·森德，I·布鲁德，S·伊尔勒，E·蒂尔，
申请(专利权)人：特里纳米克斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE