编码孔径成像系统及方法技术方案

编码孔径成像系统及方法，一种用于对物体成像的光学系统，包括：空间编码装置，用于产生具有初始空间分布的空间编码光；编码孔径，限定掩模图案，掩模图案基于空间编码光的初始空间分布；以及图像传感器。光学系统被构造成在使用中使得空间编码装置将空间编码光引导至物体上，使得物体反射空间编码光的至少一部分，以形成反射光，反射光被引导穿过编码孔径，以形成空间解码光，空间解码光被引导至图像传感器上，以便在其上形成图像，并且图像传感器检测图像。与使用现有技术的编码孔径成像系统来实施的现有技术编码孔径成像技术相比，光学系统可被用于使物体成像，使得其消除或至少降低根据由图像传感器检测的光来重建物体的图像所需的图像处理的复杂度。像所需的图像处理的复杂度。像所需的图像处理的复杂度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】编码孔径成像系统及方法


[0001]本专利技术涉及一种编码孔径成像系统及方法，尤其但并非唯一地用于诸如移动和/或可穿戴电子设备的电子设备中。

技术介绍

[0002]已知编码孔径成像系统及方法，其依赖于传输来自物体的环境光穿过编码孔径，以形成空间编码光；检测在图像传感器上的空间编码光的空间分布；以及使用计算技术，从检测的空间编码光的空间分布来重建物体的图像。虽然这样的编码孔径成像系统及方法是无透镜的，但是它们通常是计算密集型的，使得物体的图像重建对于某些技术应用可能会导致不可接受的时间延迟和/或对于某些技术应用可能会导致过高的功率消耗。
[0003]已知其他编码孔径成像方法，其包括传输来自光源的光穿过编码孔径，以形成空间编码光；使用空间编码光照射至少部分透明的物体；检测穿过物体传输的空间编码光的至少一部分；以及使用计算技术，从检测的空间编码光来重建物体的图像。虽然这样的编码孔径成像系统及方法是无透镜的，但是它们通常也是计算密集型的，使得物体的图像重建对于某些技术应用可能会导致不可接受的时间延迟和/或对于某些技术应用可能会导致过高的功率消耗。

技术实现思路

[0004]根据本公开的一个方面，提供了一种用于对物体成像的光学系统，该光学系统包括：
[0005]空间编码装置，用于产生具有初始空间分布的空间编码光；
[0006]编码孔径，限定掩模图案，该掩模图案基于该空间编码光的该初始空间分布；以及
[0007]图像传感器，
[0008]该光学系统被构造为在使用中使得该空间编码装置将该空间编码光引导至该物体上，使得物体反射空间编码光的至少一部分，以形成反射光，反射光被引导穿过编码孔径，以形成空间解码光，空间解码光被引导至图像传感器上，以便在其上形成图像，并且图像传感器检测图像。
[0009]与依赖计算技术根据从物体接收的空间编码光来重建物体的图像的现有技术的编码孔径成像系统相比，这样的光学系统依赖于产生具有初始空间分布的空间编码光；从物体反射空间编码光；以及传输反射的空间编码光穿过编码孔径，编码孔径限定掩模图案，掩模图案基于空间编码光的初始空间分布。编码孔径对空间编码光进行解码，以形成空间解码光，空间解码光在图像传感器上形成图像，该图像与使用现有技术的编码孔径成像系统形成的物体图像相比更近似于物体。因此，与使用现有技术的编码孔径成像系统执行的现有技术的编码孔径成像技术相比，这样的光学系统可以消除或至少减少物体的图像重建所需的图像处理复杂度。于是，相对于现有技术的编码孔径成像系统，这样的光学系统可以消除或至少减少与成像相关的计算负担，从而相对于现有技术的编码孔径成像系统，减少
成像时间/提高响应度和/或降低成像的能量消耗。
[0010]这样的光学系统可尤其适用于处理资源可用性及能量储备量可能受到限制的移动电子设备。
[0011]与依赖于传输光穿过待成像物体的一些现有技术的编码孔径成像系统不同，这样的光学系统可以用于使用从物体反射的光对物体进行成像，使得物体无需传输空间编码光来产生物体的图像。
[0012]由图像传感器检测的图像可为物体的图像。
[0013]由图像传感器检测的图像可为物体的清晰或聚焦图像。
[0014]由图像传感器检测的图像可为物体的模糊图像。
[0015]由图像传感器检测的图像可为物体的缩放图像。
[0016]由图像传感器检测的图像可小于物体。
[0017]由图像传感器检测的图像可以是物体的缩放图像与无关于由编码孔径限定的掩模图案的函数之乘积。
[0018]掩模图案可能是二元式掩模图案。
[0019]编码孔径可以包括一起限定掩模图案的多个不透明区域及多个透明区域或孔径。
[0020]编码孔径是衍射的。
[0021]编码孔径可以包括相位掩模。
[0022]掩模图案可被构造为掩模图案的自相关等于或类似于克罗内克函数δ，克罗内克函数δ包括中心峰或瓣，但不包括次峰或旁瓣，或者克罗内克函数δ包括中心峰或瓣及一个或多个次峰或旁瓣，一个或多个次峰或旁瓣的振幅小于中心峰或瓣的振幅的1/10、小于中心峰或瓣的振幅的1/100或小于中心峰或瓣的振幅的1/1000。
[0023]掩模图案可能是均匀冗余阵列(URA)掩模图案。
[0024]掩模图案可能是修正均匀冗余阵列(MURA)掩模图案。
[0025]编码孔径可能是可重新构造的。可重新构造掩模图案可以允许在图像传感器上形成物体的不同图像，其中每个不同图像对应于物体的不同视角。可重新构造掩模图案可以允许调整掩模图案，以最佳化在图像传感器上形成的图像。
[0026]编码孔径可以由多个可重新构造元件形成或可以包括多个可重新构造元件，其中每个元件可在透明状态与阻挡或吸收状态之间重新构造。
[0027]编码孔径可以由LCD阵列形成或包括LCD阵列。
[0028]光学系统可以构造成拒绝或阻挡从物体反射的环境光。
[0029]光学系统包括位于图像传感器前面的滤光片，用于拒绝或阻挡从物体反射的环境光。
[0030]图像传感器被构造为检测红外光。
[0031]图像传感器可以构造成对可见光的灵敏度较低，而对红外光的灵敏度较高。
[0032]空间编码光及空间解码光皆可以包括红外光或由红外光形成，图像传感器可以构造成检测红外光。光学系统可包括位于图像传感器前面的一滤光片，用于拒绝或阻挡可见光并用于使红外光透射。
[0033]滤光片可以包括基于染料的聚合物材料或由其形成。
[0034]滤光片可以包括锑掺杂氧化锡或由其形成。
[0035]滤光片可以是干涉滤光片。
[0036]空间编码光可以利用预定义的时域调制来进行时域调制，使得空间解码光同样利用预定义的时域调制来进行时域调制。图像传感器可被构造成区分时域调制空间解码光与未经时域调制的光和/或利用不同于预定义时域调制的时域调制进行时域调制的光。
[0037]空间编码装置可以包括一个或多个光发射器。
[0038]每个光发射器可以包括朗伯光发射器或非朗伯光发射器。
[0039]每个光发射器可以包括LED。
[0040]每个光发射器可被构造为发射红外光。
[0041]每个光发射器可以利用预定义时域调制来进行时域调制，使得空间解码光同样可以用预定义时域调制来进行时域调制。
[0042]空间编码装置可以包括单个光发射器。
[0043]空间编码装置可以包括多个光发射器。
[0044]多个光发射器中的每个光发射器可以独立于多个光发射器中的一个或多个其他光发射器而运行。
[0045]空间编码装置可以包括编码孔径，并且光学系统可被构造成在使用中使得一个或多个光发射器发射穿过编码孔径的光，以形成空间编码光，使得空间编码光的初始空间图案由编码孔径的掩模图案来限定。
[0046]一个或多个光发射器及图像传感器可以是共面的。
[0047]一个或多个光发射器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于对物体(12)成像的光学系统(10)，该光学系统(10)包括：空间编码装置(20)，用于产生具有初始空间分布(24)的空间编码光(22)；编码孔径(26)，限定掩模图案，该掩模图案基于所述空间编码光(22)的所述初始空间分布(24)；以及图像传感器(28)，其中，所述光学系统(10)被构造成在使用中使得所述空间编码装置(20)将所述空间编码光(22)引导至所述物体(12)上，使得所述物体(12)反射所述空间编码光(22)的至少一部分，以形成反射光，所述反射光被引导穿过所述编码孔径(26)，以形成空间解码光，所述空间解码光被引导至所述图像传感器(28)上，以便在其上形成图像，并且所述图像传感器(28)检测所述图像，以及其中，所述空间编码装置(320)包括多个光发射器(332)，其中，所述多个光发射器(332)在空间上被排列为用于限定所述空间编码光(322)的初始空间图案(324)，并且其中，由所述编码孔径(326)限定的所述掩模图案是所述空间编码光(322)的由所述多个光发射器(332)的空间排列所限定的初始空间图案(324)的相反图案。2.根据权利要求1所述的光学系统(10)，其中，由所述图像传感器(28)检测的所述图像包括下列中的至少一者：所述物体(12)的图像；所述物体(12)的清晰或聚焦图像；所述物体(12)的模糊图像；所述物体(12)的缩放图像；或所述物体(12)的缩放图像与无关于由所述编码孔径(26)限定的所述掩模图案的函数之乘积。3.根据权利要求1所述的光学系统(10)，其中，所述掩模图案包括二元式掩模图案，和/或其中，所述编码孔径(26)包括一起限定所述掩模图案的多个不透明区域以及多个透明区域或孔径。4.根据权利要求1所述的光学系统(10)，其中，所述编码孔径(26)是衍射的，和/或其中，所述编码孔径(26)包括相位掩模。5.根据权利要求1所述的光学系统(10)，其中，所述掩模图案被构造为使得所述掩模图案的自相关等于或类似于克罗内克函数δ，所述克罗内克函数δ包括中心峰或瓣，但不包括次峰或旁瓣，或者所述克罗内克函数δ包括中心峰或瓣以及一个或多个次峰或旁瓣，所述一个或多个的次峰或旁瓣的振幅小于所述中心峰或瓣的振幅的1/10、小于所述中心峰或瓣的振幅的1/100或者小于所述中心峰或瓣的振幅的1/1000。6.根据权利要求1所述的光学系统(10)，其中，所述掩模图案是均匀冗余阵列(URA)掩模图案或修正均匀冗余阵列(MURA)掩模图案。7.根据权利要求1所述的光学系统(10)，其中，所述编码孔径(26)是能够重新构造的，例如，其中，所述编码孔径(26)由LCD阵列形成或包括LCD阵列。8.根据权利要求1所述的光学系统(10)，其中，所述光学系统(10)被构造为拒绝或阻挡从所述物体(12)反射的环境光；所述光学系统(10)包括位于所述图像传感器(28)前面的滤光片(27)，用于拒绝或阻挡
从所述物体(12)反射的环境光；所述图像传感器(28)被构造为检测红外光；所述图像传感器(28)被构造为对可见光的灵敏度较低并且对红外光的灵敏度较高；或者所述空间编码光(22)及所述空间解码光皆包括红外光或由红外光形成，所述图像传感器(28)被构造为检测红外光，并且所述光学系统(10)包括位于所述图像传感器(28)前面的滤光片(27)，用于拒绝或阻挡可见光并用于使红外光透射。9.根据权利要求1所述的光学系统(10)，其中，每个光发射器(32)包括朗伯光发射器或非朗伯光发射器；每个光发射器(32)包括LED(32)；或每个光发射器(32)被构造为发射红外光。10.根据权利要求1所述的光学系统(10)，其中，所述多个光发射器(32)中的每个光发射器(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗朗切斯科，
申请(专利权)人：艾迈斯欧司朗亚太私人有限公司，
类型：发明
国别省市：