具有空间光调制的投影仪制造技术

公开了一种基于飞行时间的深度检测系统，其包括被配置为顺序地发射多个互补照明图案的投影仪。深度检测系统的传感器被配置为捕获从传感器的视场内的对象反射离开的来自照明图案的光。传感器捕获的数据能够用于滤除由在返回到传感器之前从多个表面反射离开的光所引起的错误读数。

Projector with spatial light modulation

A time-of-flight depth detection system is disclosed, which includes projectors configured to sequentially emit multiple complementary illumination patterns. The sensor of the depth detection system is configured to capture light from the illumination pattern reflected off the object in the field of view of the sensor. The data captured by the sensor can be used to filter out erroneous readings caused by light reflected off multiple surfaces before returning to the sensor.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有空间光调制的投影仪
技术介绍
存在用于距离成像的许多技术，其在多个不同应用中非常有用。一种特定类型的距离成像可以使用飞行时间相机来执行。飞行时间相机可以测量光脉冲行进至传感器视场中的对象并从传感器视场中的对象行进所花费的时间，以确定传感器与传感器视场中的对象之间的距离。遗憾的是，深度检测系统发出的光可能不总是直接传播到传感器视场内的对象并返回传感器。如果光在从对象反射离开之前从另一对象反弹离开，则光返回传感器所花费的时间增加，从而增加了反射光脉冲的测量飞行时间。较长飞行时间的测量可以导致深度检测系统错误地增加传感器和对象之间的测量距离。因此，需要一种解决该错误的方式。
技术实现思路
本公开描述了一种飞行时间相机，其被配置为滤除从多个表面反弹离开的光脉冲而产生的错误读数。本公开涉及改进深度检测系统的性能的方式。深度检测系统可以被配置为将互补的照明图案顺序地发射在由深度检测系统的成像传感器监控的区域上。成像传感器可以用作为飞行时间传感器发挥作用，以通过测量形成照明图案的光从对象反射离开并返回到成像传感器所花费的时间，来确定深度检测系统与区域内的对象之间的距离。在成像传感器处接收的一些光可以是在到达成像传感器之前从其他表面反弹离开的间接光。这在房间角落中尤其成问题，其中更多间接光可能返回到成像传感器。反射增加了光返回到成像传感器所花费的时间量，从而降低了传感器数据的准确性。深度检测系统通过在第一照明图案有效(active)时，识别从落在第一照明图案外部的由成像传感器进行监控的区域的部分反射离开的光，能够从考虑中滤除一些这样的间接光。然后，当第二照明图案有效时，可以从考虑中减去该识别的光。类似地，可以从第一照明图案中减去当第二照明图案有效时落在第二照明图案外部的光。以这种方式，可以获得更准确的深度检测信息。发射互补照明图案的光源可以安装到公共基板上，以防止光源相互不对准。公共基板还可以有助于减少会导致光源失去对准的任何热效应。公开了一种深度检测系统，其至少包括：投影系统，该投影系统包括：具有刚性基板的投影仪外壳、第一光源和第二光源，第一光源被配置为发射光以通过第一多个光成形部件，该第一光源安装到刚性基板，第二光源被配置为发射光以通过第二多个光成形部件，该第二光源与第一光源相邻地安装到刚性基板；成像传感器，该成像传感器邻近投影系统并且被配置为接收由第一和第二光源发射的在从成像传感器的视场内的对象反射离开之后的光；处理器，其被配置为通过测量由第一和第二光源发射的光从传感器视场内的对象反射离开并且返回到成像传感器的时间量，来计算深度检测系统与传感器视场内的对象之间的距离。公开了另一种深度检测系统，其包括：多个光成形部件，该多个光成形部件包括：准直光学元件、折射光学元件、衍射光学元件和微透镜阵列；光源，其被配置为发射光以通过多个光成形部件；成像传感器，其被配置为检测由光源发射并从成像传感器的视场内的对象反射离开的光；以及处理器，其被配置为通过滤除与从成像传感器的视场外部的表面反射离开的光相关联的传感器读数，来确定深度检测系统和对象之间的距离。公开了一种深度检测系统，其包括：投影系统，该投影系统包括：具有刚性基板的投影仪外壳、第一光源和第二光源，该第一光源被配置为发射光以通过第一多个光成形部件并且产生第一照明图案，该第一光源安装到刚性基板，该第二光源被配置为发射光以通过第二多个光成形部件并且产生与第一照明图案互补的第二照明图案，该第二光源与第一光源相邻地安装到刚性基板；成像传感器，该成像传感器邻近投影系统并且被配置为接收由第一和第二光源发射的在从成像传感器的视场内的对象反射离开之后的光；处理器，被配置为通过测量由第一和第二光源发射的光从传感器视场内的对象反射离开并且返回到成像传感器的时间量，并且滤除与从成像传感器的视场外部的表面反射离开的光相关联的传感器读数，来计算深度检测系统与传感器视场内的对象之间的距离。从以下结合附图的详细描述，本专利技术的其他方面和优点将变得清楚，其中附图通过示例的方式示出所描述的实施例的原理。附图说明通过以下结合附图的详细描述将容易理解本公开，其中相同的附图标记表示相同的结构元素，并且其中：图1A示出了使用的示例性深度检测传感器；图1B示出了根据一些实施例的入射到对象的光如何通过漫反射和/或镜面反射被反射；图1C示出了根据一些实施例的由投影系统照射的不同类型的对象的示例；图2A示出了根据一些实施例的包括两个投影仪的投影系统102；图2B示出了根据一些实施例的示例性照明图案A和B；图2C示出了根据一些实施例的照明图案C和D；图2D示出了根据一些实施例的照明图案E、F和G；图2E示出了根据一些实施例的离散像素或采样点如何在多个照明图案上分布；图3A至图3C示出了根据一些实施例的各种光学组件实施例，每个光学组件实施例由位于光源前面的一组光成形部件构成；图4A至图4B示出了根据一些实施例的具有两个光源的投影仪组件，该投影仪组件结合用于每个光源的光学组件，类似于图3中所示的光学组件；图5A至图5C示出了根据一些实施例的利用折叠光学器件的多光源投影仪组件的视图；图6A至图6B示出了根据一些实施例的使用单个光源的投影组件的侧视图；以及图7示出了描绘根据一些实施例的前述深度检测系统的不同部件之间的交互的示意图。具体实施方式在该部分中描述了根据本申请的方法和设备的代表性应用。提供这些示例仅仅是为了增加情景并有助于理解所描述的实施例。因此，本领域技术人员应当清楚的是，所描述的实施例可以在不利用一些或者所有的这些具体细节的情况下实现。在其他示例中，没有详细描述公知的过程步骤，从而避免不必要地模糊所公开的实施例。其他应用是可能的，因此不应当将以下示例视为是限制性的。深度检测系统可以被配置为表征深度检测系统的视场内的环境。所得到的表征可以用于确定面向深度检测系统的对象的各个部分的位置和外部形状。一种类型的深度检测系统是飞行时间(TOF)相机。TOF相机利用投影仪以及传感器，其中投影仪用于发射调制的光脉冲，传感器用于接收从传感器视场内的各种对象反射离开的每个光脉冲的一部分。接收来自传感器的读数的处理器可以确定光从传感器行进并从视场中的多个对象中的一个对象反弹离开并返回到传感器所花费的时间。因为光速是已知的，所以系统可以基于该时间确定深度检测传感器和该对象之间的距离。不幸的是，虽然这种方法适用于确定光从对象反弹离开并直接返回到传感器时的距离，但是首先从另一对象反弹离开的返回到传感器的任何光可能会导致深度数据不准确。该问题的一个解决方案是滤除在传感器处接收的间接反射光以减少不准确性。可以实现这一方案的一种方式是调整用光照射环境的方式。投影系统可以以交替的照明图案发射光，从而顺序地照射视场中的对象的不同部分。在一些实施例中，照明图案可以布置在基本平行的条带中，但是不同的图案也是可能的。每个条带可以由具有与每个条带大约相同厚度的间隙隔开。以这种方式，在发射照明图案的任何时候，可以照射大约半个视场。应当理解的是，可以使用不同的条带厚度和间隙厚度，但是在一系列不同的照明图案期间，某些时刻视场中的每个部分应当未被照射。从不应被光的特定图案照射的帧的区域返回的任何光可以用于识别反射光。当不同的照明图案照射从其先前检测到的反射光的对象本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种深度检测系统，包括：投影系统，包括：具有刚性基板的投影仪外壳，第一光源，其被配置为发射光以通过第一多个光成形部件，所述第一光源安装到所述刚性基板，以及第二光源，其被配置为发射光以通过第二多个光成形部件，所述第二光源与所述第一光源相邻地安装到所述刚性基板；成像传感器，所述成像传感器邻近所述投影系统并且被配置为接收由所述第一光源和所述第二光源发射的在从所述成像传感器的视场内的对象反射离开之后的光；以及处理器，其被配置为通过测量由所述第一光源和所述第二光源发射的光从传感器视场内的对象反射离开并返回到所述成像传感器的时间量，来计算所述深度检测系统与所述传感器视场内的对象之间的距离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.30 US 62/402,8711.一种深度检测系统，包括：投影系统，包括：具有刚性基板的投影仪外壳，第一光源，其被配置为发射光以通过第一多个光成形部件，所述第一光源安装到所述刚性基板，以及第二光源，其被配置为发射光以通过第二多个光成形部件，所述第二光源与所述第一光源相邻地安装到所述刚性基板；成像传感器，所述成像传感器邻近所述投影系统并且被配置为接收由所述第一光源和所述第二光源发射的在从所述成像传感器的视场内的对象反射离开之后的光；以及处理器，其被配置为通过测量由所述第一光源和所述第二光源发射的光从传感器视场内的对象反射离开并返回到所述成像传感器的时间量，来计算所述深度检测系统与所述传感器视场内的对象之间的距离。2.根据权利要求1所述的深度检测系统，其中，所述第一光源和所述第二光源是红外激光二极管。3.根据权利要求1所述的深度检测系统，其中，所述成像传感器具有全局快门。4.根据权利要求1所述的深度检测系统，其中，所述第一光源和所述第二光源被配置为以不重叠图案发射脉冲。5.根据权利要求1所述的深度检测系统，其中，所述第一多个光成形部件包括衍射光学元件和微透镜阵列。6.根据权利要求5所述的深度检测系统，其中，所述第一多个光成形部件将由所述第一光源发射的光成形为在所述成像传感器的视场上分布的第一多个平行光条。7.根据权利要求6所述的深度检测系统，其中，所述第二多个光成形部件将由所述第二光源发射的光成形为覆盖所述第一多个平行光条之间的间隙的第二多个平行光条。8.根据权利要求1所述的深度检测系统，其中，所述第一多个光成形部件包括具有折叠光学器件的准直透镜。9.根据权利要求8所述的深度检测系统，其中，所述第二多个光成形部件包括具有折叠光学器件的准直透镜。10.根据权利要求9所述的深度检测系统，其中，由所述第一光源和所述第二光源投射的光通过所述准直透镜的反射表面重定向约90度。11.根据权利要求1所述的深度检测系统，其中，计算所述距离还包括滤除与从所述成像传感器的视场外部的表面反射离开的光相关联的传感器读数。12.一种深度检测系统，包括：多个光成形部件，包括：准直光学元件，折射光学元件，衍射光学元件，以及微透镜阵列；光源，其被配置为发射光以通过所述多个光成形部件；成像传感器，其被配置为检测由所述光源发射并且从所述成像传感器的视场...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·科恩，A·佩尔曼，R·D·泰克尔斯特，S·费尔森施泰因，G·雅哈夫，
申请(专利权)人：奇跃公司，
类型：发明
国别省市：美国,US