可切换多光谱光学传感器制造技术

一种光学系统，包括多光谱光学元件、可切换滤波器、双带通滤波器和传感器。多光谱光学元件接收至少处于第一光谱带和第二光谱带中的光。双带通滤波器滤除可切换滤波器的过渡区域中在第一光谱带与第二光谱带之间的光的波长。可切换滤波器以第一模式和以第二模式过滤从双带通滤波器接收的第一光谱带中的光，在第一模式中可切换滤波器透射第一光谱带中的光，在第二模式中可切换滤波器不透射第一光谱带中的光。传感器被设置在图像平面处，并且多光谱光学元件被配置为针对光谱带中的每个产生高于光谱带的预定阈值的调制传递函数值。高于光谱带的预定阈值的调制传递函数值。高于光谱带的预定阈值的调制传递函数值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可切换多光谱光学传感器

技术介绍

[0001]光学系统可以被配置为经由多个光谱带中的光捕获图像。例如，光学系统可以被配置为使用红外光、可见光或红外光和可见光的组合来捕获图像。

技术实现思路

[0002]提供本
技术实现思路
是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念将在以下的具体实施方式中进一步描述。本
技术实现思路
不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不旨在限制所要求保护的主题的范围。此外，所要求保护的主题不限于解决本公开的任何部分中指出的任何或所有缺点的实现方式。
[0003]光学系统包括多光谱光学元件(例如，多光谱光学成像元件)、可切换滤波器、双带通滤波器和传感器。多光谱光学元件被配置为接收至少处于第一光谱带和第二光谱带中的光。双带通滤波器被设置在多光谱光学元件与可切换滤波器之间，并且双带通滤波器被配置为滤除可切换滤波器的过渡区域中处于第一光谱带与第二光谱带之间的光的波长，以及滤除两个频带所跨越的范围之外的光的波长。可切换滤波器被配置为以第一模式和以第二模式选择性地过滤从双带通滤波器接收的处于第一光谱带中的光，使得在第一模式下，可切换滤波器透射处于第一光谱带中的光，而在第二模式下，可切换滤波器不透射处于第一光谱带中的光。传感器被设置在图像平面处，并且被配置为检测经由可切换滤波器透射的光，其中传感器至少对第一光谱带和第二光谱带敏感，并且其中针对图像平面，多光谱光学元件被配置为针对关于给定的空间频率的第一光谱带和第二光谱带中的每个产生高于预定阈值的调制传递函数值。
附图说明
[0004]图1A至图1E图示了可切换光学传感器系统。
[0005]图2A至图2D图示了针对可切换光学传感器系统的示例性图像捕获模式。
[0006]图3A至图3D示出了针对光学元件的示例性离焦调制传递函数曲线。
[0007]图4A至图4B示出了波长相关的孔径元件。
具体实施方式
[0008]光学系统可以被配置为对处于两个或更多个光谱带中的光进行成像。例如，摄像机可以被配置为在包括红外(IR)光的第一频带和包括可见(VIS)光的第二频带中捕获静止图像和/或视频。捕获多于一个光谱带中的图像可以例如通过使得所捕获的图像能够用于多个不同的域来改进光学系统的能力，从而可以从两个或更多个光谱带的每个中的图像中受益。在一些示例中，在一个或两个频带中成像可以允许收集更多和/或不同的相关数据。例如，对于配备有从靠近摄像机的IR照明器发射的机载IR照明并用于对对象场景进行闪光的摄像机，IR光辐照度可以通过与照明器的对象距离的平方来减少，从而使得能够基于对象的IR照明来估计深度。然而，对于例如从场景中提取颜色相关信息(例如，向用户显示颜
色或红
‑
绿
‑
蓝(RGB)图片)，VIS图像可能是期望的。因此，被配置为对IR和VIS成像的光学系统可以进一步被配置为利用两个光谱带，例如用于利用场景的彩色图像以及与场景中的对象到摄像机的估计距离有关的注释信息来显示场景。在进一步的示例中，光学系统可以被配置为捕获IR图像以用于计算机处理(例如，机器学习、深度检测、骨骼位置估计、手势检测和/或由IR图像实现的任何其他合适的处理)。附加地，光学系统可以被配置为捕获VIS图像以用于呈现给用户(例如，在照片会议应用、增强现实头戴式设备和/或任何其他合适的应用中的实时摄像机视图)和/或进一步处理(例如，对象检测、面部检测、虹膜扫描)。此外，由于光学系统不限于仅捕获一个频带，并且可以被用于捕获多个光频带(即，IR和VIS)的帧，因此可以减少支持多光谱摄像机功能所需的设备的实体表面面积，因为两个光频带捕获可以由同一摄像机在仅一个摄像机模块所需的空间内执行。
[0009]如图1A所示，本公开涉及光学系统100，其被配置为使用单个光路来捕获两个或更多个光谱带中的图像(例如，两个或更多个光谱带中的光在最终被图像传感器102检测之前流过相同的(多个)透镜、(多个)滤波器和/或(多个)孔径)。与针对不同光谱带使用多个不同光路的光学系统相比，光学系统100可以实现各种优点。与具有针对不同光谱带的多个不同光路的设备相比，单个光路可以减少光学设备的组件数目和/或复杂度。例如，光路的所有组件可以被包括在共同壳体101中，从而使得能够在如上所述的仅一个摄像机模块的空间内进行多个光频带捕获。此外，传感器设备可以能够从单个有利点/视角对多个不同光谱带中的场景进行成像。
[0010]图1A示出了具有针对多个光谱带的共同光路的光学系统100的一个示例。所描绘的组件是示例性的并且本公开的技术可应用于具有变化的光路组件的其他系统范围。尽管本公开包括关于IR和VIS光谱带描述的示例和技术，但是本公开的技术可以被应用于被配置为捕获任何合适的多个光谱带的光学系统。
[0011]光学系统100包括多光谱光学元件110。“多光谱光学元件”在本文中可以被用于指代宽频带、共同聚焦成像透镜或任何其他合适的多光谱光学成像元件。例如，多光谱光学元件110可以被配置为将光聚焦在图像传感器平面处，以针对给定空间频率(例如，测量/计算调制传递函数值的给定空间频率)产生高于第一光谱带和第二光谱带中的每个的预定阈值的调制传递函数。换言之，多光谱光学元件110可以能够在相同的空间频率下为两个频带实现合适的性能(例如，与仅能够在不同的频带特定的空间频率下为两个光谱带实现合适性能的光学系统相比)。在一些示例中，多光谱光学元件110可以针对第一光谱带和第二光谱带中的每个，产生基本上重叠的和/或在期望的图像平面位置处具有基本上共同覆盖的离焦调制传递函数响应。如本文将进一步描述的，多光谱光学元件110可以通过相对于图像平面和/或对象场景移动一个或两个光谱带的焦距，和/或通过实现两个不同光谱带的不同场深度/聚焦深度来实现期望的调制传递函数响应。多光谱光学元件110包括多光谱透镜114，并且可选地还包括波长相关孔径元件112。在图1A中，多光谱透镜114被示出为简单的凸透镜。然而，如图1B所示，多光谱透镜114可以包括不同材料、折射率等的多个组件透镜，其被配置为针对一个或多个不同光谱带实现期望聚焦。多光谱光学元件110被配置为经由波长相关孔径元件112接收和聚焦至少第一光谱带和第二光谱带中的光。尽管波长相关孔径元件112被示出为多光谱光学元件110的组件，但是备选地，波长相关孔径元件112可以与多光谱光学元件110分离。例如，尽管波长相关孔径元件112可以被设置在光学系统100的光路中
的任何适当位置处。此外，尽管本公开包括其中波长相关孔径元件112可以被用于实现期望光学性质(例如，实现一个或多个光谱带的期望场深度和/或控制一个或多个光谱带中的光的接受比)的许多示例，但是本领域技术人员将理解，波长相关孔径元件112是可选的。
[0012]所接收和聚焦的光穿过可切换滤波器120，可切换滤波器包括第一频带滤波器122和第二频带滤波器124。第一频带滤波器120被配置为控制第一光谱带的透射，并且第二可切换滤波器124被配置为控制第二光谱带的透射。光学系统100可以包括图1A中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光学系统，包括：多光谱光学元件，所述多光谱光学元件被配置为接收至少第一光谱带和第二光谱带中的光；可切换滤波器；双带通滤波器，所述双带通滤波器被设置在所述多光谱光学元件和所述可切换滤波器之间，其中所述双带通滤波器被配置为滤除在所述第一光谱带和所述第二光谱带之间的、所述可切换滤波器的过渡区域中的光的波长，并且滤除跨越所述第一光谱带和所述第二光谱带两者的光谱区域之外的光的波长；其中所述可切换滤波器被配置为在第一模式中和在第二模式中选择性地过滤从所述双带通滤波器接收的所述第一光谱带中的光，使得在所述第一模式中所述可切换滤波器透射所述第一光谱带中的光，以及在所述第二模式中所述可切换滤波器不透射所述第一光谱带中的光；以及传感器，所述传感器被设置在图像平面处并且被配置为检测经由所述可切换滤波器透射的光，其中所述传感器对至少所述第一光谱带和所述第二光谱带敏感，并且其中针对所述图像平面，所述多光谱光学元件被配置为针对所述第一光谱带和所述第二光谱带中的每一个产生高于预定阈值的调制传递函数值。2.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述预定阈值是经归一化的最大值的30％。3.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述预定阈值是经归一化的最大值的50％。4.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述多光谱光学元件包括多光谱透镜，所述多光谱透镜具有针对所述第一光谱带的第一焦距和针对所述第二光谱带的不同的第二焦距。5.根据权利要求4所述的光学系统，其中所述多光谱光学元件被配置为将所接收的所述光成像到所述图像平面上，所述图像平面被设置在所述第一焦距和所述第二焦距中的一个处。6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：K，
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：