用于结构化光对象捕获的混合成像传感器制造技术

一种三维成像系统(100)，包括具有被集成在一个感光器阵列(122)中的红外波长感光器和可见光波长感光器(128)的混合成像传感器(106)。三维成像系统包括带通滤波器(118)以在光在混合成像传感器(106)处被接收之前对传入光(116)滤波以减少红外波长感光器与可见光波长感光器之间的串扰。红外感光器接收由结构化光源提供的红外光并且可见光波长感光器接收环境可见光。混合成像传感器并发地和/或同时地收集红外图像数据和可见光图像数据。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于结构化光对象捕获的混合成像传感器
技术介绍
三维(3D)成像系统通常结合可见光成像系统使用以提供与可见光图像(通常是彩色图像)的像素相关的深度信息。深度信息传统上使用飞行时间成像系统或利用红外光来计算距离的结构化光成像系统来收集。红外光传统上从3D成像系统发射并且使用红外成像传感器中的一个或多个红外感光器来检测。具有红外成像传感器和可见光成像传感器两者的3D成像系统可以经历由于这些传感器之间的物理移位导致的红外成像传感器和可见光成像传感器之间的透视偏移。物理移位导致深度数据与可见光图像数据的未对准，因为对象或表面可能分别被成像传感器中的一个或另一个遮挡。额外地，传统3D成像系统使帧捕获在红外波长感光器与可见光波长感光器之间交替以减少可见光波长感光器与红外波长感光器之间的串扰。然而，使帧捕获交替对可见光图像数据和红外图像数据(即，深度数据)引入额外的时间移位。这在3D成像系统和/或被成像的目标正在移动时可能是特别有问题的。例如，时间移位导致不正确的深度数据或在成像期间在3D成像系统和/或目标的移动期间深度数据相对于可见光图像数据的失效。本文中要求保护的主题不限于解决任何缺点或仅仅操作于例如以上描述的环境的环境中的实施例。相反，该背景仅仅被提供以说明本文中描述的一些实施例可以被实践在其中的一个示例性

技术实现思路
在一些公开的实施例中，一种三维成像的系统被配置具有结构化光源、混合成像传感器、以及带通滤波器。结构化光源发射以结构化照射图案的光。发射光以在大约750nm与大约1000nm之间的峰值红外波长来发射。混合成像传感器被配置具有多个域。这些域中的至少一个域包括至少一个可见光波长感光器和至少一个红外波长感光器。可见光波长感光器检测可见光波长范围内的环境光。红外波长感光器检测红外波长范围内的红外光，其中混合成像传感器被配置为将发射光的一部分检测为反射光。带通滤波器通过在可见光波长范围内和红外波长范围内的光。在一些实施例中，三维成像的系统还被配置具有与混合成像传感器数据通信的一个或多个处理器，并且一个或多个处理器被配置为执行用于控制系统的混合成像传感器和/或相关部件的存储的计算机可执行指令。所公开的实施例还包括用于利用所公开的系统来执行三维成像的方法。这些方法包括利用成像系统来接收传入光，其中传入光包括可见光、红外环境光、以及从红外照射器反射的红外光。该方法还包括对传入光进行滤波以衰减至少在大约650nm与大约750nm之间的光；以及利用至少一个可见光波长感光器来收集关于可见光的可见光图像数据并且并发地利用至少一个红外波长感光器来收集关于红外光的红外图像数据。提供本
技术实现思路
从而以简化的形式介绍下面在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。本
技术实现思路
不旨在确定要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用作确定要求保护的主题的范围的辅助。额外的特征和优点将被阐述在随后的描述中，并且部分将从描述显而易见，或者可以通过对本文中的教导的实践来习得。本专利技术的特征和优点可以借助于在权利要求中特别指出的装置和组合来实现和获得。本专利技术的特征将从下面的描述和权利要求变得更完整地显而易见，或者可以通过对如在后文中阐述的本专利技术的实践来习得。附图说明为了描述能够获得本公开的上述特征和其他特征的方式，将通过参考在附图中图示的其特定实施例来呈现更具体的描述。为了更好理解，类似的元件已经在各个附图中用类似的附图标记来指代。尽管附图中的一些可以是概念的示意性的或夸大的表示，但是附图中的至少一些可以是按比例绘制的。在理解了附图描绘一些示例实施例的情况下，将通过使用附图利用额外的特殊性和细节来描述并解释实施例，在附图中：图1是包括混合成像传感器和带通滤波器的3D成像系统的实施例的示意性表示；图2是图1的光源的实施例的示意性表示；图3A是图1的混合成像传感器的实施例的示意性表示；图3B是图1的混合成像传感器的另一实施例的示意性表示；图4图示了图3A的混合成像传感器接收红外光点的实施例；图5图示了图1的带通滤波器的实施例的透射谱的实施例；图6图示了图3A的混合成像传感器的感光器的响应曲线的实施例；图7A是具有被应用到其对应于红外照明器波长的一部分上的陷波滤波器的图3A的混合成像传感器的实施例的示意性表示；图7B是具有被应用到其一部分上的陷波滤波器的图3A的混合成像传感器的另一实施例的示意性表示；图8图示了图7A的混合成像传感器的感光器的响应曲线的实施例；以及图9是图示使用如本文中所描述的3D成像系统的实施例来进行3D成像的方法的流程图。具体实施方式本公开总体上涉及用于三维(3D)成像的设备、系统和方法。更具体地，本公开涉及使用在一帧中对红外波长图像数据和可见光波长图像数据的同时收集来进行3D成像。本公开涉及对结构化光图案的产生以及对反射光图案和环境可见光波长光的接收、滤波和收集以完善环境或对象的3D成像。在一些实施例中，根据本公开的3D成像系统包括被配置为提供以结构化光图案的发射光的结构化光源。结构化光源可以发射在围绕峰值波长的红外范围内的窄带内的光。3D成像系统还可以包括混合成像传感器以收集可见光波长范围内和在发射光的峰值波长处和/或附近的红外范围内的传入光。在一些实施例中，混合成像传感器包括带通滤波器以衰减在可见光波长范围的外部并且在发射光的峰值波长处和/或附近的红外范围内的光。例如，混合成像传感器可以包括感光器的阵列，其中的至少一些可以具有不同的光谱响应曲线。感光器中的至少一些可以具有对在可见光波长范围的外部并且在发射光的峰值波长处和/或附近的红外范围内的光呈现出敏感性的光谱响应曲线。带通滤波器可以通过在可见光波长范围内并且在发射光的峰值波长处和/或附近的红外范围内的光，同时衰减在可见光波长范围的外部并且在发射光的峰值波长处和/或附近的红外范围内的光以区分在每个感光器处的图像数据并减少图像数据中的串扰。图1图示了对对象102进行成像的3D成像系统100的示意性表示。3D成像系统100包括结构化光源104和混合成像传感器106。结构化光源104和混合成像传感器106与被配置为控制和/或协同结构化光源104和混合成像传感器106的数据流和操作的一个或多个硬件处理器108数据通信。在一些实施例中，如图1所示，一个或多个处理器108可以是对结构化光源104和混合成像传感器106两者接收并发送信息和命令的单个处理器。在其他实施例中，一个或多个处理器108可以是多个处理器，诸如个体处理器或控制器，其被配置为控制和/或协同结构化光源104或混合成像传感器106中的一个。3D成像系统100包括与一个或多个处理器108数据通信的至少一个存储设备110。存储设备110可以在其上存储一个或多个指令，其当由一个或多个处理器110执行时执行本文中描述的方法中的至少一个。3D成像系统100被配置为对对象102或3D成像系统100周围的环境进行成像。3D成像系统100通过从结构化光源104发射发射光112对目标/对象(诸如对象102)进行成像。在一些实施例中，发射光112是连续波的光。在其他实施例中，发射光112是脉冲的并且接收IR像素与IR发射光脉冲协同。在一些实施例中，来自结构化光源104的发射光112在以在大约750nm与大约1000nm之间的范围本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于三维成像的系统，所述系统包括：结构化光源，所述结构化光源被配置为发射按照结构化光图案的发射光，所述发射光处于以在大约750nm与大约1000nm之间的峰值波长为中心的红外波长范围中；混合成像传感器，其具有多个域，所述多个域中的至少一个域包括：至少一个可见光波长感光器，其被配置为检测可见光波长范围中的环境光，以及至少一个红外波长感光器，其被配置为检测所述红外波长范围中的红外光，其中所述混合成像传感器被配置为将所述发射光的一部分检测为反射光；以及带通滤波器，其被配置为通过在所述可见光波长范围中和所述红外波长范围中的光并衰减所述光在所述可见光波长范围和所述红外波长范围的外部的至少一部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.08 US 15/231,1791.一种用于三维成像的系统，所述系统包括：结构化光源，所述结构化光源被配置为发射按照结构化光图案的发射光，所述发射光处于以在大约750nm与大约1000nm之间的峰值波长为中心的红外波长范围中；混合成像传感器，其具有多个域，所述多个域中的至少一个域包括：至少一个可见光波长感光器，其被配置为检测可见光波长范围中的环境光，以及至少一个红外波长感光器，其被配置为检测所述红外波长范围中的红外光，其中所述混合成像传感器被配置为将所述发射光的一部分检测为反射光；以及带通滤波器，其被配置为通过在所述可见光波长范围中和所述红外波长范围中的光并衰减所述光在所述可见光波长范围和所述红外波长范围的外部的至少一部分。2.根据权利要求1所述的系统，所述带通滤波器衰减大于所述红外波长范围的光和小于所述红外波长范围的光两者。3.根据权利要求1所述的系统，所述至少一个可见光波长感光器包括多个可见光波长感光器，第一可见光波长感光器被配置为检测红光，第二可见光波长感光器被配置为检测蓝光，并且第三可见光波长感光器被配置为检测绿光。4.根据权利要求1所述的系统，所述带通滤波器通过在不大于75nm宽并且以所述结构化光源的所述峰值波长为中心的范围中的红外光。5.根据权利要求1所述的系统，所述至少一个红外波长感光器具有红外波长感光器宽度，并且所述结构化光源被配置为照射具有多个红外点的结构化光...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·K·普里塞，M·布莱耶，赵建，D·德曼多尔克斯，
申请(专利权)人：微软技术许可有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US