CN111954845B - 用于相机的液晶光学滤波器 - Google Patents

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Abstract

一种用于相机的光学滤波器可在反射状态和透射状态之间切换。该光学滤波器包括第一多个液晶，该第一多个液晶被配置成在反射状态下动态地形成胆甾相结构，该胆甾相结构阻挡一频谱光子带中的右手性圆偏振光并透射该频谱光子带外的光。该第一多个液晶在透射状态下动态地形成向列相布置，该向列相布置透射该频谱光子带中的光。该光学滤波器进一步包括第二多个液晶，该第二多个液晶被配置成在反射状态下动态地形成胆甾相结构，该胆甾相结构阻挡该频谱光子带中的左手性圆偏振光并透射该频谱光子带外的光。该第二多个液晶在透射状态下动态地形成向列相布置，该向列相布置透射该频谱光子带中的光。

Description

用于相机的液晶光学滤波器
附图简述
图1是示出示例相机的各方面的分解示意图。
图2A示意性地示出了切换到反射状态的光学滤波器的各方面。
图2B是示出当光学滤波器处于反射状态时示例频谱光透射的图。
图2C示意性地示出了切换到透射状态的光学滤波器的各方面。
图2D是示出当光学滤波器处于透射状态时示例频谱光透射的图。
图3A-3B示意性地示出了光学滤波器的另一示例实现的各方面。
图4A-4F示意性地示出了可调谐光学滤波器以反射/透射不同频谱光子带中的频谱光的不同方式。
图5示出了示例图像获取方法。
图6示出了示例计算***。
具体实施方式
使用相同传感器阵列来获取不同类型的图像(例如，可见、深度)的尝试可能因各个成像过程所使用的不同波长子带而变得复杂。可见成像通常使用宽带可见光作为照明源，而深度成像通常使用窄带红外(IR)光。在此公开中，术语“红外”(IR)光包括约850纳米(nm)的所谓的近红外(NIR)波长。可以使用包括NIR光的IR光或任何其他合适波长进行深度测量。在一些示例中，可见成像还将被称为“平面”以区别于获得像素的Z/深度值的互补功能。
在一种办法中，专门的滤波器元件阵列与传感器阵列的传感器元件配准布置。滤波器阵列包括具有透射可见光、阻挡IR的元件以及透射IR、阻挡可见光的元件的滤波器元件的重复并排平铺。此办法(有时被称为“非会聚传感器”)的缺点是在小于传感器阵列的整个区域上获取可见光和红外图像两者，这降低了两个图像的分辨率和信噪比。
因此，本公开涉及一种用于相机的可在反射状态和透射状态之间电切换的光学滤波器。在反射状态下，光学滤波器被配置成阻挡一频谱光子带(例如，可见光子带)中的光而透射该频谱光子带外(例如，IR光子带)的光。在透射状态下，光学滤波器被配置成透射该频谱光子带中和该频谱光子带外的光。光学滤波器被配置成以对偏振不敏感的方式操作。特别地，光学滤波器包括诸液晶，这些液晶被配置成当光学滤波器处于反射状态时阻挡该频谱光子带中的右手性(right-hand)圆偏振光(RHCP)。光学滤波器进一步包括诸液晶，这些液晶被配置成当光学滤波器处于反射状态时阻挡该频谱光子带中的左手性(left-hand)圆偏振光(LHCP)。净结果是，当这两种类型的液晶都***纵到处于透射状态时，光都能通过，而不管其偏振状态如何。
此类配置使得光学滤波器能够对偏振不敏感。此外，光学滤波器可被结合到相机中，以促进在频谱光和IR子带中获取具有高信噪比的图像。此类光学滤波器可以使得整个传感器阵列能够被用于获取IR图像，同时导致造成干扰的可见波长被拒绝。在单色或彩色图像获取期间，使得整个传感器阵列对可见光作出响应。
在此公开中，术语“频谱”光通常应用于电磁频谱中从紫外到近IR范围的那一部分，并因此包括可见光。术语“可见”应用于电磁频谱中从约400至约700纳米的那部分。
图1示出了示例相机100的各方面。术语“相机”在本文中指的是具有被配置成对场景或主体102进行成像的至少一个光学孔径和传感器阵列的任何成像组件。相机100包括可单独寻址的传感器元件106的传感器阵列104。在一些实现中，传感器元件可以是互补金属氧化物半导体(CMOS)元件，但也设想了其他合适的架构作为替换。每个传感器元件对一较宽波长带上的光作出响应。例如，对于基于硅的传感器元件，波长响应的范围可以从300至1100nm。为了简单起见，示意性地例示了仅具有二十五个传感器106的传感器阵列104，尽管对传感器106的数目没有理论上的限制。
在一些实现中，传感器阵列104的传感器106可以是差分传感器。每个差分传感器可包括根据两个不同的时钟信号被激励的不同区域。在一个示例中，为了测量经调制的有源照明，两个时钟信号可以是基本互补的(例如，两个时钟信号都具有50％的占空比，它们的相位相差180度)。在其他示例中，两个时钟信号可以具有不同的关系，诸如用于测量环境照明或非经调制的有源照明。当不同区域基于相应时钟信号被激活时，会产生在不同区域中吸引并收集光电电荷的电场。不同区域可以由浅沟槽隔离(STI)特征分隔开，该特征会创建势垒以确保即使一区域处于较高电势，在该区域中收集的电荷也不会转移到相邻区域。将理解，任何合适的技术可被用于分隔像素的不同区域。
传感器阵列的此类操作和材料允许相同的传感器阵列被用于测量包括紫外光、可见光、NIR和IR光在内的跨广谱(例如，约400-1100nm)的有源光。例如，硅可被用作传感器阵列中的活性材料以实现对此类宽频谱中的光的测量。此外，差分传感器可减少***噪声，因为仅需要一个读取操作即可对有源频谱光和环境光执行差分测量。具体而言，每个像素读出/重置操作可能会在每次出现时增加***噪声。因此，可以在像素内执行单次差分测量，并且可以将该单次差分测量读出到存储器中，而非执行需要两次读出的两个单独的测量(即主动、被动)并然后将每个结果加(或减)到存储器中。上述差分像素操作具有诸如减少共模效应(环境光、暗电流等)的其他优点。
在不包括差分传感器的传感器阵列的其他相机实现中，可能需要附加的时钟周期才能执行差分测量。尽管差分传感器提供了本文所述的优点，但是应当理解，可以使用任何合适类型的传感器阵列，包括非差分传感器阵列。
微透镜阵列108可任选地可直接布置在传感器阵列104上方。微透镜阵列108包括多个微透镜元件110。微透镜阵列108的每个微透镜元件110可配准(register)到传感器阵列104的差分传感器106。在被包括时，微透镜阵列108可在每个传感器处提供较大的有效填充因子，以提高收集效率并减小像素之间的串扰。
配置用于可见以及IR成像，相机100可任选地可包括滤色器元件112的滤色器阵列(CFA)110。在被包括时，滤色器元件与传感器阵列104的传感器元件106配准布置。示例CFA可以呈现拜耳模式，即，例如，在每个子阵列中具有两个透射绿色的元件，一个透射蓝色的元件和一个透射红色的元件的2×2子阵列的重复平铺。在该实现中，可以使用去镶嵌算法将来自传感器阵列104的经积分的响应转换为全色图像。在其中每个传感器元件处都需要可见光和IR两者响应的实现中，所有滤色器元件在感兴趣的IR带中可以是高度透射的。然而，作为对可见光和IR光两者都是透射的，CFA 110将不会将可见光作为IR成像中的噪声源排除。它也不会将IR光作为可见光成像中的噪声源排除。为此目的，在其中提供可见光和IR成像两者的实现中，包括可电切换的光学滤波器114。应注意，在此实现中，RGB图像未针对每个可见颜色使用每个像素。替换地，RGB图像可以使用去马赛克工艺来构造。
光学滤波器114可被布置在传感器阵列104上方，以便光学地覆盖传感器阵列。光学滤波器114可在反射状态和透射状态之间电切换。在反射状态下，光学滤波器114被配置成阻挡一频谱光子带(例如，可见光子带)中的频谱光而透射该频谱光子带外(例如，NIR或IR子带)的频谱光。取决于实现，被阻挡的频谱光可以被光学滤波器114吸收、反射和/或散射。在透射状态下，光学滤波器114被配置成透射该频谱光子带中和该频谱光子带外的光。在一些实现中，光学滤波器114在透射状态下可以是广透射的—即，透射在反射状态下被阻挡和透射的所有波长。
光学滤波器114包括一个或多个液晶(LC)层，其用于选择性地阻挡该频谱光子带中的频谱光。特别地，光学滤波器114利用液晶的胆甾(cholesteric)相来产生可电切换成接通和关断的不同的布拉格反射。应注意，在一些情况下，由不同液晶层产生的布拉格反射可能会有一些频谱光泄漏(例如，5％)，使得当光学滤波器处于反射状态时，并非该频谱光子带中的全部频谱光都被阻挡。换言之，光学滤波器114可被配置成当该光学滤波器处于反射状态时阻挡该频谱光子带中的至少一些，并优选地基本上全部频谱光。
光学滤波器114可被配置成对偏振不敏感。换言之，光学滤波器114被配置成在反射状态下阻挡该频谱光子带中的光，而不管入射到光学滤波器上的光的偏振如何。换言之，光学滤波器114被配置成在透射状态下允许透射该频谱光子带中和该频谱光子带外的光，而不管入射到光学滤波器上的光的偏振如何。为了实现此类偏振不敏感性，光学滤波器114可包括一对或多对匹配的LC层，其共同阻挡右手性圆偏振(RHCP)光和左手性圆偏振(LHCP)光。
图2A-2D示意性地示出了图1的光学滤波器114的一对匹配的LC层的各方面。光学滤波器114包括示例液晶(LC)层200和202。LC层200和202可代表光学滤波器的多对匹配的LC层中的一对。通过经由电极208、210跨LC层200、202施加电压，LC层200、202可各自在反射状态和透射状态之间切换。LC层200、202可被配置成在反射状态下，阻挡相同频谱光子带中的频谱光并且透射该频谱光子带外的频谱光。此外，LC层200、202可被配置成在透射状态下，透射该频谱光子带中的频谱光以及该频谱光子带外的频谱光。
LC层200包括第一多个液晶204，而LC层202包括第二多个液晶206。第一多个液晶204和第二多个液晶206被配置成在反射状态下动态地形成胆甾相结构，该胆甾相结构阻挡一频谱光子带中的光并透射该频谱光子带外的光。此外，第一多个液晶204和第二多个液晶206各自被配置成在透射状态下动态地形成向列相布置，该向列相布置透射该频谱光子带中的光以及该频谱光子带外的光。
第一多个液晶204可以与第二多个液晶206不同地配置，使得不同配置的多个液晶中的每一个选择性地反射不同偏振的光。特别地，第一多个液晶204可被配置成在反射状态下反射右手性圆偏振光，而第二多个液晶206可被配置成在反射状态下反射左手性圆偏振光。不同配置的第一和第二多个液晶204、206可配合以使光学滤波器114对偏振不敏感。
在图2A中，激活电压未被施加到电极208、210，使得LC层200、202处于反射状态。在反射状态下，液晶204和206处于胆甾型液晶(CLC)相。处于CLC相时，液晶204、206绕平行于相机的光轴的轴旋转以形成螺旋结构。在例示的示例中，LC层200中的液晶204形成具有绕旋转轴右手性旋转的螺旋结构212。换言之，螺旋结构212逆时针扭曲。此外，LC层202中的液晶206形成具有绕旋转轴左手性旋转的螺旋结构214。换言之，螺旋结构214顺时针扭曲。
当可被LC层200、202阻挡的一频谱光子带中的未偏振频谱光216入射到LC层200上时，与LC层200中的螺旋结构212的手性(handedness)相匹配的右手性圆偏振(RHCP)光218被螺旋结构212反射回来。剩余的左手圆偏振(LHCP)光220以最小的变化(例如，除了由于导体中的吸收、界面的反射或液晶中的散射而导致的小损失之外)被透射通过LC层200。当LHCP光220入射在LC层202上时，左手性螺旋结构214反射LHCP光220'。此经反射的LHCP光220’在返回路径中通过LC层200被透射回来。因此，如图2B所示，CLC相的频谱光子带224内的所有非偏振频谱光(例如，图2A的216)基本上被光学滤波器114的LC层200、202反射。此外，在反射状态下，IR光子带226中的IR光(例如，图2A的222)通过光学滤波器114的LC层200、202独立于其偏振被高效地透射。因此，当光学滤波器处于反射状态时，光学滤波器114可被用于IR/深度成像，而不受来自IR光子带外的冲击频谱光(例如可见光)的干扰。在其他实现中，LC层可被配置成在LC层处于反射状态时阻挡IR光。
注意，第一和第二多个液晶204、206没有嵌入液晶纳米孔。而是，由处于CLC相的液晶动态地形成的螺旋结构212、214是阻挡频谱光子带224中入射光的主要结构。
在一个示例中，LC引导器可遵循一条轨迹来形成螺旋结构，如nx＝cos(qz),ny＝sin(qz),nz＝0所描述的，其中q是分子旋转的速率(q＝2π/P0)，而P0是LC引导器完成整个旋转周期(2π)的间距距离。此类CLC相螺旋结构212、214提供波长选择性反射，其频谱特性取决于P0、LC的双折射率(Δn＝ne-no)、波长和入射角。CLC相提供波长选择性布拉格反射，其发生在中心波长λ0＝nP0cosθ处，其中n2＝(ne2+2no2)/3，ne和no分别是LC的非寻常和寻常折射率，而θ是LC内部的传播角度。光学滤波器114的第一和第二多个液晶204、206可被配置成具有任何合适的双折射率。在一些实现中，光学滤波器114可被配置成在光学滤波器114处于反射状态时阻挡跨电磁频谱的一宽频带(例如，约400-1100nm)的光。在一个示例中，为了增加当光学滤波器处于反射状态时被光学滤波器114阻挡的频谱光子带的带宽，第一和第二多个液晶204、206可具有高的双折射率。例如，第一和第二多个液晶具有大于0.5的双折射率。在一示例中，此类液晶可具有约0.6-0.8的双折射率。注意，在螺旋结构具有均匀间距的一些实现中，高双折射率液晶可被采用。在螺旋结构具有梯度间距的其他实现中，具有较低双折射率的液晶可被采用，诸如具有低于0.4的双折射率的液晶。换言之，螺旋结构之间的梯度间距可允许液晶的较低双折射率。在一个示例中，共同配置成阻挡一宽频带上的光的窄带LC层的堆叠可以具有约0.2-0.25的双折射率。相对于包括具有较高双折射率的液晶的配置，此类堆叠的窄带LC层配置可提供具有在反射状态和透射状态之间切换的更快响应时间的优点。而且，相对于具有较低双折射率的液晶，具有较高双折射率的液晶对紫外光的响应可以更稳定。此外，布拉格反射的带宽可以通过Δλ＝ΔnP0来计算。在一些实现中，为了增加频谱光子带的带宽，第一和第二多个液晶204、206可具有不同间距距离(P0)，液晶在该间距距离上旋转以动态地形成胆甾相结构212、214。换言之，同一LC层内的螺旋结构可具有梯度间距。光学滤波器114可被配置成反射在任何合适的频谱光子带中的任何合适的光范围。
注意，所描绘的频谱光子带224的边界是理想的。实际上，可基于在LC层200、202中形成的螺旋结构212、214的周期数来形成其中光被反射的频谱相对于其中光被透射的频谱之间的边界/转变。例如，随着螺旋结构的周期数增加，反射频谱中的转变变得更尖锐，这可能潜在地导致频谱光子带224中的光泄漏较少。另一方面，较少的周期数导致较薄的设备，这在响应时间和驱动电压要求方面可能是有利的。如此，光学滤波器114可根据特定实现的要求平衡形状因数与泄漏。此外，斜入射可导致反射频谱发生蓝移，因此在为特定应用设计光学滤波器114时，在确定当光学滤波器处于反射状态时被阻挡的频谱光子带的功能波长范围时，可以考虑输入光的角度范围。
在图2C中，向透明导体208、210中的每一者施加激活电压，该激活电压跨LC层200、202生成电场以将LC层200、202切换到透射状态。特别地，电场使螺旋结构解开并将液晶204和206从胆甾相转变为向列相。换言之，在透射状态下螺旋结构被动态地移除。如图2D所示，在透射状态下，频谱光子带224中的所有入射频谱光(例如，图2C的216)高效地透射通过光学滤波器114的LC层200、202到达传感器阵列。而且，IR光子带226中的所有入射IR光(例如，图2C的222)都透射通过光学滤波器的LC层200、202。换言之，当LC层200、202被置于透射状态时，LC层200、202有效地成为玻璃板。例如，当相机用于单色成像时，光学滤波器114的所有LC层都可切换到透射状态。在其他实现中，LC层可被配置成在LC层处于透射状态时阻挡IR光。
应当理解，LC层200、202可代表包括在光学滤波器114中的任何合适的一对匹配的LC层。光学滤波器114可包括各自对偏振不敏感的任何合适数目的匹配的LC层对。在一些实现中，光学滤波器114可包括多个不同匹配的LC层对，这些LC层对被配置成当那些匹配的对处于反射状态时阻挡不同的频谱光子带中的频谱光。因此，在此类实现中，可将光学滤波器的不同LC层单独地从透射状态切换到反射状态，以调谐光学滤波器以阻挡除所选频谱光子带以外的所有频谱光。
在一个示例中，LC层可通过使用具有优选窄带宽(Δλ1＝ΔnP1)的间距P1(例如λ1＝nP1cosθ)来被设计成使得中心波长对应于第一波长。例如，可通过使用具有小双折射率(Δn)的LC来实现窄带宽。该层将充当用于以λ1为中心的光的窄带频谱的光学滤波器。类似地，另一LC层可通过使用间距P2(例如，λ2＝nP2cosθ)来被设计成使得中心波长对应于第二不同波长，并且以此类推。多个LC层可被堆叠在一起，并且被透射通过此类LC层堆叠的选定频谱光子带可以在不同波长(λ1,λ2,…λN)和/或不同带宽之间变化。
在所描绘的实现中，光学滤波器114在电压被施加到电极208、210时被切换到透射状态，而在电压未被施加到电极208、210时被切换到反射状态。应当理解，光学滤波器114可基于预期的占空比来配置以节省功率，—即，如果预期的占空比要求光学滤波器更经常地处于透射状态而不是反射状态，则当没有向电极提供能量时，光学滤波器可默认处于透射状态。相反，如果预期的占空比要求光学滤波器更经常地处于反射状态而不是透射状态，则当没有向电极提供电压时，光学滤波器可默认处于反射状态。在一些实现中，公共电压可被用于偏置电极208、210以并行地控制两个LC层200、202。换言之，可使用公共电压来并行地控制光学滤波器114的多个层，以在不同状态之间切换该多个层。
在图2A-2D例示的示例中，第一和第二LC层200、202包括液晶，该液晶被配置成形成反射不同手性圆偏振光的螺旋结构(例如，第一LC层200反射RHCP光，而第二LC层202反射LHCP光)。在一些实现中，光学滤波器114可包括LC层的堆叠，每个LC层被配置成反射相同手性的圆偏振光。在此类实现中，两个此类层可以被一个或多个波片(例如，一个半波片或两个四分之一波片)分隔开，该波片被配置成转换圆偏振光的手性。
图3A-3B示意性地示出了一对LC层的各方面，该对LC层被配置成阻挡相同手性的圆偏振光。所描绘的LC层可被包括在图1的光学滤波器114中。LC层300和302可代表光学滤波器的多对匹配的LC层中的一对。通过经由电极308、310跨LC层300、302施加电压，LC层300、302可各自在反射状态和透射状态之间切换。LC层300、302可被配置成在反射状态下阻挡相同频谱光子带中的频谱光并且透射该频谱光子带外的频谱光。此外，LC层300、302可被配置成在透射状态下，透射该频谱光子带中的频谱光以及该频谱光子带外的频谱光。
LC层300包括第一多个液晶304，而LC层302包括第二多个液晶306。第一和第二多个液晶304、306被配置成在反射状态下动态地形成胆甾相结构，该胆甾相结构阻挡一频谱光子带中的光并透射该频谱光子带外的光。此外，第一多个液晶304和第二多个液晶306各自被配置成在透射状态下动态地形成向列相布置，该向列相布置透射该频谱光子带中的光以及该频谱光子带外的光。
第一多个液晶304可以与第二多个液晶306相同方式配置，使得液晶选择性地反射相同类型的偏振光。特别地，第一多个液晶304可被配置成在反射状态下反射右手性圆偏振光，而第二多个液晶306可被配置成在反射状态下反射右手性圆偏振光。
波片303被置于第一LC层300和第二LC层302之间。波片303可被配置成将一种手性的圆偏振光转换成另一种手性的圆偏振光。在所描绘的示例中，波片303被配置成将LHCP光转换成RHCP光。第一和第二多个液晶304、306和波片303可配合以使光学滤波器114对偏振不敏感。
应该理解，任何合适的偏振转换光学组件可被用于改变LC层300、302之间的光的偏振。在另一示例中，两个四分之一波片可被用于代替半波片。
在图3A中，激活电压未被施加到电极308、310，使得LC层300、302处于反射状态。在反射状态下，液晶304和306处于CLC相，使得液晶304、306绕平行于相机的光轴的轴旋转以形成螺旋结构。在例示的示例中，LC层300中的液晶304形成具有绕旋转轴右手性旋转的螺旋结构312。换言之，螺旋结构312逆时针扭曲。此外，LC层302中的液晶306形成具有绕旋转轴右手性旋转的螺旋结构314。换言之，螺旋结构314逆时针扭曲。
当可被LC层300、302阻挡的一频谱光子带中的未偏振频谱光316入射到LC层300上时，与LC层300中的螺旋结构312的手性相匹配的RHCP光318被螺旋结构312反射回来。剩余的LHCP光320以最小变化被透射通过LC层300。当LHCP光320入射在波片303上时，LHCP光320被转换为RHCP光322。RHCP光322被透射通过波片303到达LC层302。螺旋结构314反射LHCP光322’。此经反射的LHCP光322’在返回路径中通过LC层300被透射回来。因此，该频谱光子带内的所有非偏振频谱光316基本上被光学滤波器114的LC层300、302反射。此外，在反射状态下，IR光子带中的IR光324独立于其偏振被高效地透射通过光学滤波器114的LC层300、302。因此，当光学滤波器处于反射状态时，光学滤波器114可被用于IR/深度成像，而不受来自IR光子带外的冲击频谱光(例如可见光)的干扰。在其他实现中，LC层可被配置成在LC层处于反射状态时阻挡IR光。
在图3B中，向透明导体308、310中的每一者施加激活电压，该激活电压跨LC层300、302生成电场以将LC层300、302切换到透射状态。特别地，电场使螺旋结构解开并将液晶304和306从胆甾相转变为向列相。换言之，在透射状态下螺旋结构被动态地移除。在透射状态下，该频谱光子带中的所有入射频谱光316均被高效地透射通过光学滤波器114的LC层300、波片303和LC层302到达传感器阵列。而且，IR光子带中的所有入射IR光324均被透射通过光学滤波器的LC层300、波片303和LC层302。
在另一示例中，光学滤波器114可包括被配置成反射RHCP光的第一LC层、被配置成反射RHCP光的第二LC层以及夹在第一LC层和第二LC层之间的半波片。在此示例中，当可被LC层阻挡的一频谱光子带中的非偏振频谱光入射在第一LC层上时，RHCP光被第一LC层的螺旋结构反射回来。剩余的LHCP光以最小变化被透射通过第一LC层。当LHCP光入射在半波片上时，LHCP光被转换为RHCP光。RHCP光被透射通过半波片到达第二LC层。第二LC层的螺旋结构使RHCP光通过半波片和第一LC层反射回来。因此，该频谱光子带内的所有非偏振频谱光基本上被光学滤波器114的LC层反射。注意，在这些示例中，第一LC层和第二LC层包括以相同方式配置的液晶(例如，它们形成反射具有相同手性的圆偏振光的螺旋结构)。这些替换配置可以是对偏振不敏感的，并且可以以与图2A-2D所例示的配置类似的方式操作。
返回图1，在一些实例中，光学滤波器114的LC层的分子可能会充当入射光的散射中心，从而在所获取的图像中造成一定程度的重影和眩光。这种现象通常在较低波长下更为显著。为了减少散射的影响，光学滤波器114可被定位成尽可能靠近传感器阵列104—例如，直接耦合到传感器阵列104或直接耦合到传感器阵列的微透镜阵列108。例如，图1示意性地示出了配置成将光学滤波器114耦合成非常接近传感器阵列104的微基座116。
IR照明器118被配置成发射有源IR光以照明主体102。在一个示例中，IR照明器118包括被配置成发射IR光的IR激光器。在一些实现中，IR照明器118可任选地可包括覆盖IR照明器118的照明区域的漫射器。
在一些实现中，可任选地可包括一个或多个频谱照明器以提供有源频谱照明。在被包括时，多个频谱照明器可被配置成发射有源频谱光以在多个不同的频谱光子带中照明主体102。每个频谱照明器都可以单独控制—例如，可激活单个频谱照明器而使其他频谱照明器保持停用。多个频谱照明器可采取任何合适的形式。在一示例中，频谱照明器包括被配置成发射频谱光的发光二极管。对可使用的频谱照明器的数目没有理论限制，并且对每个频谱照明器可配置成发射的频谱光子带也没有理论限制。
在一个示例实现中，除了IR源之外，相机可包括六个频谱照明器，其分别配置成发射深蓝色(460nm)、蓝色(470nm)、正绿色(528nm)、黄色(587nm)、琥珀色(617nm)和红色(625nm)。在示例实现中，每个频谱照明器可具有20nm的半峰全宽(FWHM)和80度的照明场(FOI)。在一些实现中，频谱照明器可发射在其他子带中的光，诸如超红、近IR或IR。
在其他实现中，相机可包括诸如白光源之类的宽带照明源。可以采用宽带照明源代替多个频谱照明器。在一些实现中，宽带照明源可以被调制。在其他实现中，宽带照明源可以不被调制。
电子控制器机器120可包括逻辑机和相关联的存储机。存储机可以保存使逻辑机执行本文公开的任何操作、算法、计算或变换的指令。在一些实现中，逻辑机可以采用专用集成电路(ASIC)或片上***(SoC)的形式，其中一些或全部指令是硬件编码或固件编码的。
电子控制器机器120被配置成将光学滤波器114从反射状态切换到透射状态，并且同步地寻址传感器阵列104的传感器元件106以获取单色图像。此外，电子控制器机器120被配置成将光学滤波器114从透射状态切换到反射状态，同步地调制IR发射器118，并且寻址传感器阵列104的传感器元件106以获取IR图像。例如，在IR图像被获取之后，电子控制器机器120可将光学滤波器114切换回透射状态，同时停用IR发射器118，并寻址传感器阵列104的传感器元件106以进行可见图像获取。换言之，电子控制器机器120可被配置成控制相机100以交替地获取IR图像和可见光图像。在另一示例中，电子控制器机器120可使光学滤波器114保持在反射状态，并且继续调制IR发射器118和寻址传感器阵列104的传感器106以获取附加的IR图像。
在一些组合的可见光和IR成像实现中，可见图像获取可以在比IR图像获取更长的区间内进行。例如，光学滤波器114的切换时间可以是5毫秒或更短。因此，可以在单个视频或图像帧内完成两次或更多次图像获取，从而实现两个或更多波长频带中的准同时成像。使用适当的LC材料实现甚至更低的切换时间将是可能的，这对于例如减少相应的可见光和IR图像之间的运动模糊是有利的。更一般地，可见光和IR图像获取的相对持续时间可以根据预期的使用场景(例如，其中存在强烈的环境照明的室外白天使用相对于室内或夜间使用)而变化。此外，在一些实现中，电子控制器机器120可以被配置成感测环境光条件并相应地改变关闭和打开持续时间。为此，非成像照明传感器122可以被可操作地耦合到电子控制器机器120，或者传感器阵列104本身可以提供照明感测功能。
应用于IR发射器118的术语“调制”可以包括激活或停用IR发射器，并且，在一些实现中，周期性地改变在高频率(例如，100MHz)处的IR发射的强度。取决于所描述的成像模式，应用于传感器阵列104的传感器106的术语“寻址”可具有稍微不同的含义。对于平面成像——可见光和IR两者，寻址传感器106可以包括对在每个传感器106处接收的光的强度进行积分，并将积分强度与对应于该元件的图像部分相关联。对于深度成像，可以不同地寻址传感器106。这里，寻址传感器106可以包括相对于IR发射器的周期性调制来解析来自每个传感器元件的相位偏移。相位偏移(可任选地转换成深度域)可以与对应于所寻址的传感器元件的图像部分相关联。在一些实现中，快速连贯的一系列IR获取可被用来获得相位偏移。在组合深度和平面成像应用中，上述两种寻址模式可以以与光学滤波器114的相应状态切换同步定时的交替(即，多路复用)方式使用。
上述的相位辨别飞行时间(ToF)办法是本公开包含的若干深度成像技术之一。通常，深度成像相机可以被配置成获取场景或主体的一个或多个深度图。术语“深度图”指与成像场景的对应区域(Xi,Yi)配准的像素阵列，其中深度值Zi指示针对每个像素的对应区域的深度。“深度”被定义为与相机的光轴平行的坐标，该坐标随着距相机的距离的增加而增加。操作上，某些深度成像相机可被配置成获取2D图像数据，根据这些2D图像数据经由下游处理获得深度图。术语“深度视频”本文中指的是深度图的时间分辨的序列。
深度成像相机的配置可因实现而异。在一个示例中，来自深度成像相机中的两个实立体镜地(stereoscopically)定向的传感器阵列的亮度或颜色数据可被共同配准并用于构造深度图。更一般而言，进入场景的深度坐标可使用一个或多个平面成像相机、利用成像特征的基于光学断层摄影术(optical-tomography)的共同配准而被获得。高频谱(例如，可见+IR和/或UV)平面成像可为了改善的特征辨别而与该办法一起使用。在其他示例中，与深度成像相机相关联的照明源可被配置成将包括多个离散特征(例如，线或点)的结构化照明图案投影到主体上。该深度成像相机中的传感器阵列可被配置成对从该主体反射回的结构化照明进行成像。基于所成像的主体的各个区域中的毗邻特征之间的间隔，可构造该主体的深度图。在飞行时间(ToF)实现中，照明源—IR发射器—可以向主体投射脉冲或以其他方式调制的IR照明。深度成像相机的传感器阵列可以被配置成检测从主体反射回的照明与调制发射之间的相位偏移。在一些实现中，每个传感器元件的相位偏移可以被转换为脉冲照明的像素分辨飞行时间，从照明源到主体然后到阵列。然后可以将ToF数据转换为深度。
电子控制器机器120被配置成输出像素矩阵126。矩阵中的每个像素包括一个深度值(Zi)和一个或多个频谱值(例如SV1i,SV2i,…)，它们可以表示不同频谱光子带(例如不同颜色)的强度。电子控制器机器120可被配置成以任何合适的形式输出像素矩阵126。在一些示例中，电子控制器机器120可以输出像素矩阵126作为数据结构，其中矩阵的每个元素对应于不同像素，并且该矩阵的每个元素包括对应于该像素的深度值和频谱值的值的阵列。在一示例中，电子控制器机器120被配置成输出深度图像和可见光图像。
此外，应注意，电子控制器机器120可配置成将像素矩阵126(和/或任何其他合适的参数值)输出到相机100内部或外部的任何合适的接收者。例如，电子控制器机器120可被配置成将像素矩阵126输出到另一处理组件以进行附加图像处理(例如，滤波、计算机视觉)。在一些示例中，处理组件可被结合到相机100中。在一些示例中，处理组件可被结合到与相机100通信的远程计算设备中。在另一示例中，电子控制器机器120可被配置成将像素矩阵126输出到外部显示设备以作为一个或多个图像进行视觉呈现。
如本文描述配置的用于单芯片深度和可见光相机的光学滤波器具有显著的优势，诸如波长选择性、可见光和近红外频谱中的高透射率、高对比度、宽角度范围、低成本、低功率运行以及快速响应时间。
在一些实现中，光学滤波器114可包括多个不同的LC层，其被配置成可单独切换到反射状态以阻挡不同频谱光子带中的频谱光。图4A-4F示意性地示出了可用以调谐光学滤波器114以反射/透射不同频谱光子带中的频谱光的不同方式。以简化形式示出了光学滤波器114，其包括六个液晶层400(例如400A、400B、400C、400D、400E、400F)，每个液晶层都被配置成在反射状态下阻挡不同频谱光子带中的频谱光。尽管未示出，但是光学滤波器114可以包括附加的LC层，其如上所述被配置成阻挡不同手性的偏振光，使得光学滤波器对偏振不敏感。
在图4A中，所有LC层400被切换到反射状态，使得光学滤波器114被调谐以阻挡频谱光子带400中的频谱光。例如，频谱光子带400可对应于可见光子带(例如，约390至700nm)。附加地，光学滤波器114被配置成透射IR光子带402中的IR光。
在图4B中，电压仅被施加到LC层400C以将该LC层从反射状态切换到透射状态。其他LC层400A、400B、400D、400E、400F被切换到反射状态。以此方式，光学滤波器114被调谐以阻挡除了与LC层400C对应的频谱光子带404之外的所有频谱光。频谱光子带404具有中心波长(λ1)和带宽(Δλ)。IR光子带402中的IR光仍然被透射。
在图4C中，电压仅被施加到LC层400D以将该LC层从反射状态切换到透射状态。其他LC层400A、400B、400C、400E、400F被切换到反射状态。以此方式，光学滤波器114被调谐以阻挡除了与LC层400D对应的频谱光子带406之外的所有频谱光。频谱光子带406具有中心波长(λ2)和带宽(Δλ)。在此示例中，相对于图4B的频谱光子带404，所选择的频谱光子带406在电磁频谱上向上被移位得更高。IR光子带402中的IR光仍然被透射。
在图4D中，电压仅被施加到LC层400A、400B以将该LC层从反射状态切换到透射状态。其他LC层400C、400D、400E、400F被切换到反射状态。以此方式，光学滤波器114被调谐以阻挡除了与LC层400A、400B对应的频谱光子带408之外的所有频谱光。频谱光子带408具有中心波长(λ3)和带宽(2(Δλ))。在此示例中，相对于图4C的频谱光子带406，所选择的频谱光子带406在电磁频谱上向下被移位得更低，并且频谱光子带408的带宽增加。在此示例中，光学滤波器114可被调谐以用作高通滤波器。IR光子带402中的IR光仍然被透射。
在图4E中，电压仅被施加到LC层400C、400D以将该LC层从反射状态切换到透射状态。其他LC层400A、400B、400E、400F被切换到反射状态。以此方式，光学滤波器114被调谐以阻挡除了与LC层400C、400D对应的频谱光子带410之外的所有频谱光。频谱光子带410具有中心波长(λ4)和带宽(2(Δλ))。在此示例中，相对于图4D的频谱光子带408，所选择的频谱光子带410在电磁频谱上向上被移位得更高。IR光子带402中的IR光仍然被透射。
在图4F中，电压被施加到所有的LC层400以将LC层从反射状态切换到透射状态。以此方式，光学滤波器114被调谐成透射所有频谱光和IR光。
应该理解，光学滤波器114可被配置成被调谐以阻挡除任何合适的所选频谱光子带外的所有频谱光。而且，光学滤波器114可被调谐到任何合适数量的不同的频谱光子带。此类多层光学滤波器配置提供了宽范围的可达波长(例如，约400nm直至约1μm)。此外，此类光学滤波器配置可允许不同的频谱光子带(例如，可见光子带)和NIR光子带在反射和透射状态之间由单独的LC层独立地切换。此外，此类光学滤波器配置允许同时切换彼此分隔开的多个波长子带。
图5示出了使用如本文所描述的光学滤波器的示例图像获取方法500。例如，方法500可由相机100的电子控制器机器120执行。在方法500的502处，相机的光学滤波器被切换到反射状态。在反射状态下，光学滤波器被配置成阻挡一频谱光子带中的频谱光而透射该频谱光子带外的频谱光。特别地，该光学滤波器包括第一多个液晶，该第一多个液晶被配置成在反射状态下动态地形成胆甾相结构，该胆甾相结构阻挡一频谱光子带中的右手性圆偏振光并透射该频谱光子带外的光。该光学滤波器进一步包括第二多个液晶，该第二多个液晶被配置成在反射状态下动态地形成胆甾相结构，该胆甾相结构阻挡该频谱光子带中的左手性圆偏振光并透射该频谱光子带外的光。例如，当光学滤波器被切换到反射状态时，该光学滤波器可阻挡可见光并透射IR光，而不管光的偏振如何。
在方法500的504处，该相机的IR照明器被激活以用有源IR光来照明主体。在方法500的506处，相机的传感器阵列的多个传感器中的每一个传感器被寻址，以测量从IR照明器发射并从主体反射回到每个传感器的有源IR光的一方面(aspect)。例如，测得方面可包括强度、相位偏移或另一合适的方面。在方法500的508处，基于所测量的有源IR光为每个传感器确定深度值。在510，将光学滤波器从反射状态切换成透射状态以透射该频谱光子带中的频谱光以及该频谱光子带外的频谱光。特别地，在透射状态下，光学滤波器的第一多个液晶和第二多个液晶动态地形成向列相布置，该向列相布置透射该频谱光子带中的光。例如，当光学滤波器被切换到透射状态时，该光学滤波器可透射可见光和IR光。在一个示例中，通过向光学滤波器的LC层施加电压，光学滤波器从反射状态被切换成透射状态。
在一些实现中，相机可任选地可包括一个或多个有源频谱照明源(例如，经调制的宽带频谱照明器、非调制的宽带频谱照明器、多个窄带频谱照明器)。在一些此类实现中，在方法500的512处，相机的频谱照明器可任选地可被激活以用频谱照明器的频谱光子带中的有源频谱光照明主体。
在方法500的514处，传感器阵列的多个传感器中的每一个传感器被寻址以测量该频谱光子带中的频谱光以及从主体反射回到每个传感器的该频谱光子带外的频谱光。在方法500的516处，针对该传感器阵列的该多个传感器中的每个传感器，一个或多个频谱光子带中的每一个的频谱值基于传感器测量被确定。在一示例中，频谱值可以对应于红色、绿色、蓝色频谱光子带。在另一示例中，单个频谱值可以代表单色图像的强度值。在另一示例中，多个频谱值可以对应于多频谱/超频谱图像的多个不同频谱光子带。在方法500的518处，像素矩阵被输出。矩阵的每个像素包括对应于传感器阵列的传感器的深度值和一个或多个频谱值。方法500可被重复执行，以使用相同传感器阵列获取具有高信噪比的IR和频谱光图像。
在一些实现中，本文中所描述的方法和过程可以与一个或多个计算设备的计算***绑定。具体而言，这样的方法和过程可被实现为计算机应用程序或服务、应用编程接口(API)、库、和/或其他计算机程序产品。
图6示意性地示出了可执行上述方法和过程中的一个或多个的计算***600的非限制性实现。以简化形式示出了计算***600。例如，计算***600可以采用图1的相机100或电子控制器机器120的形式。
计算***600包括逻辑机602和存储机604。计算***600可任选地包括显示子***606、输入子***608、通信子***610和/或在图6中未示出的其他组件。
逻辑机602包括被配置成执行指令的一个或多个物理设备。例如，逻辑机602可被配置成执行作为以下各项的一部分的指令：一个或多个应用、服务、程序、例程、库、对象、组件、数据结构、或其他逻辑构造。此类指令可被实现以执行任务、实现数据类型、变换一个或多个组件的状态、实现技术效果、或以其他方式得到期望的结果。
逻辑机602可以包括被配置成执行软件指令的一个或多个处理器。附加地或替换地，逻辑机602可以包括被配置成执行硬件或固件指令的一个或多个硬件或固件逻辑机。逻辑机602的处理器可以是单核的或多核的，并且其上所执行的指令可以被配置成用于串行、并行和/或分布式处理。逻辑机的各个个体组件可任选地分布在两个或更多个分开的设备之中，这些设备可位于远程和/或被配置成用于协同处理。逻辑机602的各方面可以通过按云计算配置被配置的可远程访问的、联网计算设备来被虚拟化和执行。
存储机604包括被配置成保持可由逻辑机602执行的指令以实现本文中所描述的方法和过程的一个或多个物理设备。当实现这些方法和过程时，可以变换存储机604的状态－例如，以保持不同的数据。
存储机604可包括半导体存储器(例如，RAM、EPROM、EEPROM等)、和/或磁存储器(例如，硬盘驱动器、软盘驱动器、带驱动器、MRAM等)等等。存储机604可包括易失性、非易失性、动态、静态、读/写、只读、随机存取、顺序存取、位置可寻址、文件可寻址、和/或内容可寻址设备。
将理解，存储机604包括一个或多个物理设备。然而，本文中所描述的指令的各方面可替换地通过不被物理设备保持达有限历时的通信介质(例如，电磁信号、光信号等)来传播。
逻辑机602和存储机604的各方面可被一起集成到一个或多个硬件逻辑组件中。此类硬件逻辑组件可包括例如现场可编程门阵列(FPGA)、程序和应用专用集成电路(PASIC/ASIC)、程序和应用专用标准产品(PSSP/ASSP)、片上***(SOC)，以及复杂可编程逻辑器件(CPLD)。
当显示子***606时被包括时，显示子***606可被用来呈现由存储机604保持的数据的视觉表示。此视觉表示可以采取显示图像的形式，将像素矩阵126转换为人类可感知的视觉格式。由于本文中所描述的方法和过程改变了由存储机保持的数据，并因而变换了存储机的状态，因此同样可以变换显示子***606的状态以视觉地表示底层数据中的改变。显示子***606可包括利用实质上任何类型的技术的一个或多个显示设备。可将此类显示设备与逻辑机602和/或存储机604组合在共享封装中，或者此类显示设备可以是***显示设备。
当包括输入子***608时，输入子***608可包括诸如键盘、鼠标、触摸屏、或游戏控制器之类的一个或多个用户输入设备或者与上述用户输入设备对接。在一些实施例中，输入子***可包括所选择的自然用户输入(NUI)部件或者与上述自然用户输入(NUI)部件相对接。此类部件可以是集成的或***的，并且输入动作的换能和/或处理可以在板上或板外被处置。示例NUI部件可包括用于语音和/或话音识别的话筒；用于机器视觉和/或姿势识别的红外、色彩、立体、和/或深度相机；用于运动检测和/或意图识别的头部***、眼睛***、加速度计、和/或陀螺仪；以及用于评估脑部活动的电场感测部件。
当包括通信子***610时，通信子***610可被配置成将计算***600与一个或多个其他计算设备通信地耦合。通信子***610可包括与一个或多个不同通信协议兼容的有线和/或无线通信设备。作为非限制性示例，通信子***610可被配置成用于经由无线电话网络或者有线或无线局域网或广域网来进行通信。在一些实施例中，通信子***610可允许计算***600经由诸如互联网之类的网络将消息发送至其他设备以及/或者从其他设备接收消息。
在一示例中，一种用于相机的可在反射状态和透射状态之间切换的光学滤波器，包括第一多个液晶，该第一多个液晶被配置成：在反射状态下动态地形成胆甾相结构，该胆甾相结构阻挡一频谱光子带中的右手性圆偏振光并透射该频谱光子带外的光，并且在透射状态下动态地形成向列相布置，该向列相布置透射该频谱光子带中的光；以及第二多个液晶，该第二多个液晶被配置成：在反射状态下动态地形成胆甾相结构，该胆甾相结构阻挡该频谱光子带中的左手性圆偏振光并透射该频谱光子带外的光，并且在透射状态下动态地形成向列相布置，该向列相布置透射该频谱光子带中的光。在此示例和/或其他示例中，该光学滤波器可被配置成在透射状态和反射状态两者下透射红外(IR)光子带中的IR光。在此示例和/或其他示例中，该光学滤波器可被配置成在该光学滤波器处于反射状态时，阻挡所有可见光子带中的基本上所有的可见光。在此示例和/或其他示例中，该光学滤波器可被配置成在该光学滤波器处于透射状态时，透射所有可见光子带中的可见光。在此示例和/或其他示例中，该第一多个液晶中的至少一者可具有梯度间距，具有梯度间距的该至少一个液晶在该梯度间距上旋转以动态地形成该胆甾相结构；而该第二多个液晶包括可具有梯度间距的液晶，该具有梯度间距的液晶在该梯度间距上旋转以动态地形成该胆甾相结构。在此示例和/或其他示例中，第一多个液晶和第二多个液晶可具有小于0.4的双折射率。在此示例和/或其他示例中，第一多个液晶和第二多个液晶可具有大于0.5的双折射率。在此示例和/或其他示例中，该光学滤波器可包括多个液晶层。在此示例和/或其他示例中，第一多个液晶可被包括在该多个层的第一层中，并且第二多个液晶可被包括在该多个层的第二层中。在此示例和/或其他示例中，该多个液晶的不同液晶层可被配置成在反射状态下阻挡不同频谱光子带中的频谱光而透射该频谱光子带外的频谱光，以及在透射状态下透射那些不同频谱光子带中的频谱光。在此示例和/或其他示例中，该多个液晶的不同液晶层可被配置成阻挡不同频谱光子带中的频谱光，使得该光学滤波器被配置成在该光学滤波器处于反射状态时阻挡跨一宽频带的频谱光。在此示例和/或其他示例中，第一多个液晶和第二多个液晶可被包括在该光学滤波器的相同层中。
在一示例中，一种相机，包括：传感器阵列，该传感器阵列包括多个传感器，用于该传感器阵列的可在反射状态和透射状态之间切换的光学滤波器，该光学滤波器包括：第一多个液晶，该第一多个液晶被配置成：在反射状态下动态地形成胆甾相结构，该胆甾相结构阻挡一频谱光子带中的右手性圆偏振光并透射该频谱光子带外的光，并且在透射状态下动态地形成向列相布置，该向列相布置透射该频谱光子带中的光；以及第二多个液晶，该第二多个液晶被配置成：在反射状态下动态地形成胆甾相结构，该胆甾相结构阻挡该频谱光子带中的左手性圆偏振光并透射该频谱光子带外的光，并且在透射状态下动态地形成向列相布置，该向列相布置透射该频谱光子带中的光；以及控制器机器，该控制器机器被配置成：将该光学滤波器切换到反射状态以阻挡该频谱光子带中的频谱光，在该光学滤波器处于反射状态时寻址所述传感器阵列的传感器，将该光学滤波器切换到透射状态以允许透射该频谱光子带中的频谱光，以及在该光学滤波器处于透射状态时寻址该传感器阵列的传感器。在此示例和/或其他示例中，该光学滤波器可被配置成在透射状态和反射状态两者下透射红外(IR)光子带中的IR光。在此示例和/或其他示例中，该光学滤波器可被配置成在该光学滤波器处于反射状态时阻挡所有可见光子带中的基本上所有的可见光。在此示例和/或其他示例中，该光学滤波器可包括多个液晶层，该多个液晶层的不同液晶层可被配置成在反射状态下阻挡不同频谱光子带中的频谱光而透射该频谱光子带外的频谱光，以及在透射状态下透射该频谱光子带中的频谱光。在此示例和/或其他示例中，该控制器机器可被配置成：通过将一个或多个液晶层从透射状态切换到反射状态来调整所选频谱光子带的中心波长和所选频谱光子带的带宽中的一者或多者。在此示例和/或其他示例中，该相机可进一步包括IR照明器，该IR照明器被配置成发射IR光子带中的有源IR光，以及该控制器机器可被配置成：在该光学滤波器处于反射状态时激活该IR照明器以用有源IR光来照明主体，针对该传感器阵列的该多个传感器中的每个传感器，基于从该IR照明器发射并从该主体反射回到该多个传感器中的每个传感器的该有源IR光的测得方面来确定指示该主体的深度的深度值。在此示例和/或其他示例中，该传感器阵列的该多个传感器可以是差分传感器，并且该控制器机器可以被配置成与寻址该传感器阵列的该差分传感器同步激活该IR照明器，以差分测量从该IR照明器发射并从该主体反射回到该多个传感器中的每个传感器的该有源IR光的该测得方面。
在一示例中，一种方法，包括：将相机的光学滤波器切换到反射状态以阻挡一频谱光子带中的频谱光，该光学滤波器包括第一多个液晶和第二多个液晶，该第一多个液晶被配置成在反射状态下动态地形成胆甾相结构，该胆甾相结构阻挡一频谱光子带中的右手性圆偏振光并透射该频谱光子带外的光，而该第二多个液晶被配置成在反射状态下动态地形成胆甾相结构，该胆甾相结构阻挡该频谱光子带中的左手性圆偏振光并透射该频谱光子带外的光；在该光学滤波器处于反射状态时，激活该相机的IR照明器以用有源IR光来照明主体；当该光学滤波器处于反射状态时，寻址该相机的传感器阵列的多个传感器中的每一个传感器；针对该传感器阵列的该多个传感器中的每个传感器，基于从该IR照明器发射并从该主体反射回到该多个传感器中的每个传感器的该有源IR光的测得方面来确定指示该主体的深度的深度值；将该光学滤波器切换到透射状态以允许该频谱光子带中的频谱光的透射，其中该第一多个液晶被配置成在透射状态下动态地形成向列相布置，该向列相布置透射该频谱光子带中的光，并且该第二多个液晶被配置成在透射状态下动态地形成向列相布置，该向列相布置透射该频谱光子带中的光；在该光学滤波器处于透射状态时寻址该传感器阵列的传感器；以及针对该传感器阵列的该多个传感器中的每个传感器，基于该传感器的一个或多个测量来确定一个或多个频谱光值。
在一示例中，一种用于相机的可在反射状态和透射状态之间切换的光学滤波器，包括：第一液晶层，该第一液晶层被配置成：在反射状态下动态地形成胆甾相结构，该胆甾相结构阻挡一频谱光子带中的第一手性圆偏振光并透射该频谱光子带外的光，并且在透射状态下动态地形成向列相布置，该向列相布置透射该频谱光子带中的光，第二液晶层，该第二液晶层被配置成：在反射状态下动态地形成胆甾相结构，该胆甾相结构阻挡该频谱光子带中的第一手性圆偏振光并透射该频谱光子带外的光，并且在透射状态下动态地形成向列相布置，该向列相布置透射该频谱光子带中的光；以及位于该第一液晶层和该第二液晶层之间的波片，该波片被配置成将第二手性圆偏振光转换成该第一手性圆偏振光。在此示例和/或其他示例中，该波片可以是半波片。在此示例和/或其他示例中，该第一手性的该圆偏振光可以是右手性圆偏振光，并且该第二手性的该圆偏振光可以是左手性圆偏振光。在此示例和/或其他示例中，该第一手性的该圆偏振光可以是左手性圆偏振光，并且其中该第二手性的该圆偏振光是右手性圆偏振光。
应当理解，本文中所描述的配置和/或办法本质上是示例性的，并且这些具体实施例或示例不应被视为具有限制意义，因为许多变体是可能的。本文中所描述的具体例程或方法可表示任何数目的处理策略中的一个或多个。由此，所例示和/或所描述的各种动作可以以所例示和/或所描述的顺序执行、以其他顺序执行、并行地执行，或者被省略。同样，以上所描述的过程的次序可被改变。
本公开的主题包括各种过程、***和配置以及此处公开的其他特征、功能、动作和/或属性、以及它们的任一和全部等价物的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。

Claims (14)

1.一种相机，包括：
IR照明器，所述IR照明器被配置成发射一IR光子带中的有源IR光；
传感器阵列，所述传感器阵列包括多个传感器；
用于所述传感器阵列的能在反射状态和透射状态之间切换的光学滤波器，所述光学滤波器包括：
第一多个液晶，所述第一多个液晶被配置成：
在反射状态下动态地形成胆甾相结构，所述胆甾相结构阻挡一频谱光子带中的右手性圆偏振光并透射所述频谱光子带外的光，并且
在透射状态下动态地形成向列相布置，所述向列相布置透射所述频谱光子带中的光；以及
第二多个液晶，所述第二多个液晶被配置成：
在反射状态下动态地形成胆甾相结构，所述胆甾相结构阻挡所述频谱光子带中的左手性圆偏振光并透射所述频谱光子带外的光，并且
在透射状态下动态地形成向列相布置，所述向列相布置透射所述频谱光子带中的光，其中所述光学滤波器被配置成在透射状态和反射状态两者下透射IR光子带中的IR光；以及
控制器机器，所述控制器机器被配置成：
将所述光学滤波器切换到反射状态以阻挡所述频谱光子带中的频谱光，
在所述光学滤波器处于反射状态时，激活所述IR照明器以用所述有源IR光来照明主体，
在所述光学滤波器处于反射状态时寻址所述传感器阵列的传感器，
针对所述传感器阵列的所述多个传感器中的每个传感器，基于从所述IR照明器发射并从所述主体反射回到所述多个传感器中的每个传感器的所述有源IR光的测得方面来确定指示所述主体的深度的深度值，
将所述光学滤波器切换到透射状态以允许所述频谱光子带中的频谱光的透射，
停用所述IR照明器使得在所述光学滤波器处于透射状态时所述IR照明器不发射有源IR光，以及
在所述光学滤波器处于透射状态时寻址所述传感器阵列的传感器。
2.如权利要求1所述的相机，其中所述光学滤波器被配置成在所述光学滤波器处于反射状态时阻挡所有可见光子带中的基本上所有的可见光。
3.如权利要求1所述的相机，其中所述光学滤波器包括多个液晶层，其中所述多个液晶层的不同液晶层被配置成在反射状态下阻挡不同频谱光子带中的频谱光而透射所述频谱光子带外的频谱光，以及在透射状态下透射所述频谱光子带中的频谱光。
4.如权利要求3所述的相机，其中所述控制器机器被配置成通过将一个或多个液晶层从透射状态切换到反射状态来调整所选频谱光子带的中心波长和所选频谱光子带的带宽中的一者或多者。
5.如权利要求1所述的相机，其中所述传感器阵列的所述多个传感器是差分传感器，并且其中所述控制器机器被配置成与寻址所述传感器阵列的所述差分传感器同步激活所述IR照明器，以差分测量从所述IR照明器发射并从所述主体反射回到所述多个传感器中的每个传感器的所述有源IR光的所述测得方面。
6.一种在反射状态和透射状态之间切换相机的光学滤波器的方法，包括：
将相机的光学滤波器切换到反射状态以阻挡一频谱光子带中的频谱光，所述光学滤波器包括第一多个液晶和第二多个液晶，所述第一多个液晶被配置成在反射状态下动态地形成胆甾相结构，所述胆甾相结构阻挡一频谱光子带中的右手性圆偏振光并透射所述频谱光子带外的光，而所述第二多个液晶被配置成在反射状态下动态地形成胆甾相结构，所述胆甾相结构阻挡所述频谱光子带中的左手性圆偏振光并透射所述频谱光子带外的光，其中所述光学滤波器被配置成在透射状态和反射状态两者下透射IR光子带中的IR光；
在所述光学滤波器处于反射状态时，激活所述相机的IR照明器以用有源IR光来照明主体；
当所述光学滤波器处于反射状态时，寻址所述相机的传感器阵列的多个传感器中的每一个传感器；
针对所述传感器阵列的所述多个传感器中的每个传感器，基于从所述IR照明器发射并从所述主体反射回到所述多个传感器中的每个传感器的所述有源IR光的测得方面来确定指示所述主体的深度的深度值；
将所述光学滤波器切换到透射状态以允许所述频谱光子带中的频谱光的透射，其中所述第一多个液晶被配置成在透射状态下动态地形成向列相布置，所述向列相布置透射所述频谱光子带中的光，并且所述第二多个液晶被配置成在透射状态下动态地形成向列相布置，所述向列相布置透射所述频谱光子带中的光；
停用所述IR照明器使得在所述光学滤波器处于透射状态时所述IR照明器不发射有源IR光，
在所述光学滤波器处于透射状态时寻址所述传感器阵列的传感器；以及
针对所述传感器阵列的所述多个传感器中的每个传感器，基于所述传感器的一个或多个测量来确定一个或多个频谱光值。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述光学滤波器被配置成在所述光学滤波器处于反射状态时阻挡所有可见光子带中的基本上所有的可见光。
8.如权利要求6所述的方法，其中所述光学滤波器包括多个液晶层，其中所述多个液晶层的不同液晶层被配置成在反射状态下阻挡不同频谱光子带中的频谱光而透射所述频谱光子带外的频谱光，以及在透射状态下透射所述频谱光子带中的频谱光。
9.如权利要求8所述的方法，还包括通过将一个或多个液晶层从透射状态切换到反射状态来调整所选频谱光子带的中心波长和所选频谱光子带的带宽中的一者或多者。
10.如权利要求6所述的方法，其中所述传感器阵列的所述多个传感器是差分传感器，并且所述方法还包括与寻址所述传感器阵列的所述差分传感器同步激活所述IR照明器，以差分测量从所述IR照明器发射并从所述主体反射回到所述多个传感器中的每个传感器的所述有源IR光的所述测得方面。
11.一种相机，包括：
IR照明器，所述IR照明器被配置成发射一IR光子带中的有源IR光；
传感器阵列，所述传感器阵列包括多个传感器；
用于所述传感器阵列的能在反射状态和透射状态之间切换的的光学滤波器，所述光学滤波器包括：
第一液晶层，所述第一液晶层被配置成：
在反射状态下动态地形成胆甾相结构，所述胆甾相结构阻挡一频谱光子带中的第一手性圆偏振光并透射所述频谱光子带外的光，并且
在透射状态下动态地形成向列相布置，所述向列相布置透射所述频谱光子带中的光；
第二液晶层，所述第二液晶层被配置成：
在反射状态下动态地形成胆甾相结构，所述胆甾相结构阻挡所述频谱光子带中的第一手性圆偏振光并透射所述频谱光子带外的光，并且
在透射状态下动态地形成向列相布置，所述向列相布置透射所述频谱光子带中的光；
位于所述第一液晶层和所述第二液晶层之间的波片，所述波片被配置成将第二手性圆偏振光转换成所述第一手性圆偏振光，其中所述光学滤波器被配置成在透射状态和反射状态两者下透射IR光子带中的IR光；以及
控制器机器，所述控制器机器被配置成：
将所述光学滤波器切换到反射状态以阻挡所述频谱光子带中的频谱光，
在所述光学滤波器处于反射状态时，激活所述IR照明器以用所述有源IR光来照明主体，
在所述光学滤波器处于反射状态时寻址所述传感器阵列的传感器，
针对所述传感器阵列的所述多个传感器中的每个传感器，基于从所述IR照明器发射并从所述主体反射回到所述多个传感器中的每个传感器的所述有源IR光的测得方面来确定指示所述主体的深度的深度值，
将所述光学滤波器切换到透射状态以允许所述频谱光子带中的频谱光的透射，
停用所述IR照明器使得在所述光学滤波器处于透射状态时所述IR照明器不发射有源IR光，以及
在所述光学滤波器处于透射状态时寻址所述传感器阵列的传感器。
12.如权利要求11所述的相机，其中所述波片是半波片。
13.如权利要求11所述的相机，其中所述第一手性圆偏振光是右手性圆偏振光，并且其中所述第二手性圆偏振光是左手性圆偏振光。
14.如权利要求11所述的相机，其中所述第一手性圆偏振光是左手性圆偏振光，并且其中所述第二手性圆偏振光是右手性圆偏振光。
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10924692B2 (en) 2018-05-08 2021-02-16 Microsoft Technology Licensing, Llc Depth and multi-spectral camera
US11245875B2 (en) * 2019-01-15 2022-02-08 Microsoft Technology Licensing, Llc Monitoring activity with depth and multi-spectral camera
WO2021010103A1 (ja) * 2019-07-17 2021-01-21 富士フイルム株式会社 フィルターおよび撮像装置
FI3928066T3 (fi) * 2020-01-30 2023-01-31 Monispektrinen aktiivinen etäanturi
US12001088B2 (en) * 2020-02-12 2024-06-04 Meta Platforms Technologies, Llc Optical elements for integrated IR and visible camera for depth sensing and systems incorporating the same
US11570342B2 (en) 2020-02-18 2023-01-31 Microsoft Technology Licensing, Llc Selective power efficient three-dimensional imaging
WO2021220708A1 (ja) * 2020-04-28 2021-11-04 日本ゼオン株式会社 表示媒体及び表示物品
CN111965743A (zh) * 2020-08-10 2020-11-20 黄山中鼎信息技术有限公司 一种基于液晶的可调式红外滤光***
IL278915B (en) * 2020-11-23 2021-08-31 Arc Y Tec Ltd Multi-directional digital camera
US20220244104A1 (en) * 2021-01-29 2022-08-04 Spectricity Spectral sensor module
CN113093322B (zh) * 2021-03-30 2023-03-28 联合微电子中心有限责任公司 Cmos图像传感器、干涉型滤光片及其制备方法
US20240004245A1 (en) * 2021-09-22 2024-01-04 Alphamicron Incorporated Color-preserving variable transmission optical device
EP4404885A1 (en) * 2021-09-22 2024-07-31 Alphamicron Incorporated Multi-color variable transmission optical device
US20240056655A1 (en) * 2022-08-11 2024-02-15 Ultraleap Limited Visible Background Rejection Techniques for Shared-Camera Hardware

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5796454A (en) * 1996-12-04 1998-08-18 Advanced Display Systems, Inc. Cholesteric liquid crystal display employing circular polarizer and methods of operation and manufacture therefor
US5877826A (en) * 1997-02-06 1999-03-02 Kent State University Dual frequency switchable cholesteric liquid crystal light shutter and driving waveform
JP2000321408A (ja) * 1999-05-10 2000-11-24 Dainippon Printing Co Ltd 光反射フィルム
JP2006228369A (ja) * 2005-02-21 2006-08-31 Asahi Glass Co Ltd 光ヘッド装置
CN102981327A (zh) * 2012-12-04 2013-03-20 京东方科技集团股份有限公司 显示装置
CN103353689A (zh) * 2013-06-28 2013-10-16 京东方科技集团股份有限公司 光阀器件、红外显示装置、专用眼镜及***
JP2015172615A (ja) * 2014-03-11 2015-10-01 株式会社リコー カラーホイール、及び投影装置
WO2017139143A1 (en) * 2016-02-10 2017-08-17 Microsoft Technology Licensing, Llc Camera with an electronically switchable light valve over the sensor array for selectively blocking wavelengths in a stopband

Family Cites Families (88)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7663502B2 (en) 1992-05-05 2010-02-16 Intelligent Technologies International, Inc. Asset system control arrangement and method
US7164117B2 (en) 1992-05-05 2007-01-16 Automotive Technologies International, Inc. Vehicular restraint system control system and method using multiple optical imagers
US6633354B2 (en) 1991-11-27 2003-10-14 Reveo, Inc. Spectrum-controllable reflective polarizers having electrically-switchable modes of operation
US5619355A (en) 1993-10-05 1997-04-08 The Regents Of The University Of Colorado Liquid crystal handedness switch and color filter
US7421321B2 (en) 1995-06-07 2008-09-02 Automotive Technologies International, Inc. System for obtaining vehicular information
US20050192727A1 (en) 1994-05-09 2005-09-01 Automotive Technologies International Inc. Sensor Assemblies
US8024084B2 (en) 1995-06-07 2011-09-20 Automotive Technologies International, Inc. Vehicle diagnostic techniques
US7313467B2 (en) 2000-09-08 2007-12-25 Automotive Technologies International Inc. System and method for in-vehicle communications
US5936739A (en) 1997-01-29 1999-08-10 Sandia Corporation Gated frequency-resolved optical imaging with an optical parametric amplifier
US6455861B1 (en) 1998-11-24 2002-09-24 Cambridge Research & Instrumentation, Inc. Fluorescence polarization assay system and method
EP1169722A1 (en) 1999-03-18 2002-01-09 Cambridge Research & Instrumentation, Inc. High-efficiency multiple probe imaging system
US6693689B1 (en) 1999-03-31 2004-02-17 Lg Philips Lcd Co., Ltd. Reflective liquid crystal display device
EP1058147A3 (en) * 1999-06-04 2002-04-24 Eastman Kodak Company Multi-layer dual-polarity light modulating sheet
US6664529B2 (en) 2000-07-19 2003-12-16 Utah State University 3D multispectral lidar
US6456793B1 (en) 2000-08-03 2002-09-24 Eastman Kodak Company Method and apparatus for a color scannerless range imaging system
EP1203980A1 (en) * 2000-11-03 2002-05-08 Rolic AG Switchable color filter
AUPR301401A0 (en) 2001-02-09 2001-03-08 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Lidar system and method
US7274446B2 (en) 2001-04-07 2007-09-25 Carl Zeiss Jena Gmbh Method and arrangement for the deep resolved optical recording of a sample
EP1306717A1 (en) * 2001-10-24 2003-05-02 Rolic AG Switchable color filter
US6776760B2 (en) 2002-03-06 2004-08-17 Alfred E. Mann Institute For Biomedical Engineering At The University Of Southern California Multi-mode processing for ultrasonic imaging
KR100904269B1 (ko) * 2002-12-31 2009-06-25 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치
JP4091079B2 (ja) 2003-11-14 2008-05-28 オリンパス株式会社 マルチスペクトル撮像装置、マルチスペクトル照明装置
US7321111B2 (en) 2004-04-12 2008-01-22 Canesta, Inc. Method and system to enhance differential dynamic range and signal/noise in CMOS range finding systems using differential sensors
US7089099B2 (en) 2004-07-30 2006-08-08 Automotive Technologies International, Inc. Sensor assemblies
SE0402576D0 (sv) 2004-10-25 2004-10-25 Forskarpatent I Uppsala Ab Multispectral and hyperspectral imaging
US7652736B2 (en) 2005-10-25 2010-01-26 3M Innovative Properties Company Infrared light reflecting film
US7342658B2 (en) 2005-12-28 2008-03-11 Eastman Kodak Company Programmable spectral imaging system
US7994465B1 (en) 2006-02-06 2011-08-09 Microsoft Corporation Methods and devices for improved charge management for three-dimensional and color sensing
US7375803B1 (en) 2006-05-18 2008-05-20 Canesta, Inc. RGBZ (red, green, blue, z-depth) filter system usable with sensor systems, including sensor systems with synthetic mirror enhanced three-dimensional imaging
WO2008074019A2 (en) 2006-12-13 2008-06-19 Georgia Tech Research Corporation Systems and methods for real time multispectral imaging
US7420656B1 (en) 2007-08-20 2008-09-02 Sandia Corporation Scannerless loss modulated flash color range imaging
US8109634B2 (en) 2008-03-05 2012-02-07 Tamir Gil Snapshot spectral imaging of the eye
WO2013109966A1 (en) 2012-01-20 2013-07-25 The Trustees Of Dartmouth College Method and apparatus for quantitative hyperspectral fluorescence and reflectance imaging for surgical guidance
US8615362B2 (en) 2008-10-10 2013-12-24 Westerngeco L.L.C. Near-surface geomorphological characterization based on remote sensing data
CN102725688B (zh) * 2009-07-10 2015-04-01 管理前街不同收入阶层的前街投资管理有限公司 使用单成像路径生成三维图像信息的方法和装置
US8144275B2 (en) * 2009-10-22 2012-03-27 LXD Research & Display, LLC Thermal tuning glazing structures comprising a cholesteric liquid crystal
US8558993B2 (en) 2010-05-21 2013-10-15 The National Institute of Standards and Technology, as Presented by the Secretary of Commerce Optical frequency comb-based coherent LIDAR
WO2011150444A1 (en) 2010-05-31 2011-12-08 Silverbrook Research Pty Ltd Mobile phone assembly with microscope capability
WO2011156713A1 (en) 2010-06-11 2011-12-15 Vanderbilt University Multiplexed interferometric detection system and method
WO2012057558A2 (ko) 2010-10-29 2012-05-03 삼성전자주식회사 전기 신호를 이용하여 선택적으로 가시광선과 적외선을 투과하는 필터
KR101925137B1 (ko) * 2010-10-29 2018-12-06 삼성전자주식회사 전기 신호를 이용하여 선택적으로 가시광선과 적외선을 투과하는 필터
US9046729B2 (en) * 2011-03-24 2015-06-02 The Hong Kong University Of Science And Technology Cholesteric liquid crystal structure
US8760499B2 (en) * 2011-04-29 2014-06-24 Austin Russell Three-dimensional imager and projection device
GB2490872B (en) 2011-05-09 2015-07-29 Toshiba Res Europ Ltd Methods and systems for capturing 3d surface geometry
US8928735B2 (en) 2011-06-14 2015-01-06 Microsoft Corporation Combined lighting, projection, and image capture without video feedback
FR2979147B1 (fr) 2011-08-17 2013-08-09 Senseor Procede d'interrogation d'un capteur differentiel de type acoustique a deux resonances et dispositif mettant en oeuvre le procede d'interrogation
JP5909975B2 (ja) * 2011-10-06 2016-04-27 ソニー株式会社 撮像装置および電子機器
US9060110B2 (en) 2011-10-07 2015-06-16 Canon Kabushiki Kaisha Image capture with tunable polarization and tunable spectral sensitivity
KR101854188B1 (ko) * 2011-10-25 2018-05-08 삼성전자주식회사 3차원 영상 획득 장치 및 3차원 영상 획득 장치에서 깊이 정보 산출 방법
US9316865B2 (en) 2012-01-19 2016-04-19 Lc-Tec Displays Ab Rapid switching optical shutter alternately transmitting visible radiation and near infrared radiation
US9229139B2 (en) * 2012-01-19 2016-01-05 Lc-Tec Displays Ab Enhanced vision system implemented with optical shutter alternately transmitting visible radiation and near infrared radiation
US9106936B2 (en) 2012-01-25 2015-08-11 Altera Corporation Raw format image data processing
CN107346061B (zh) 2012-08-21 2020-04-24 快图有限公司 用于使用阵列照相机捕捉的图像中的视差检测和校正的***和方法
US9918240B2 (en) 2012-09-28 2018-03-13 Interdigital Patent Holdings, Inc. Wireless communication using multi-dimensional antenna configuration
US20140092255A1 (en) 2012-10-03 2014-04-03 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Auto correlation between camera bands
DE102013018789A1 (de) 2012-11-29 2014-06-05 Infineon Technologies Ag Steuern lichterzeugter Ladungsträger
US9019480B2 (en) 2013-02-26 2015-04-28 Jds Uniphase Corporation Time-of-flight (TOF) system, sensor pixel, and method
WO2014177750A1 (en) 2013-04-29 2014-11-06 Nokia Corporation A method and apparatus for fusing distance data from a distance sensing camera with an image
JP6166977B2 (ja) 2013-06-21 2017-07-19 富士フイルム株式会社 円偏光フィルターおよびその応用
WO2015057922A1 (en) 2013-10-16 2015-04-23 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Multispectral imaging based on computational imaging and a narrow-band absorptive filter array
US10095995B2 (en) 2013-11-25 2018-10-09 First Resource Management Group Inc. Apparatus for and method of forest-inventory management
KR102163728B1 (ko) * 2013-12-05 2020-10-08 삼성전자주식회사 거리영상 측정용 카메라 및 이를 이용한 거리영상 측정방법
DE102014002514B4 (de) 2014-02-21 2015-10-29 Universität Stuttgart Vorrichtung und Verfahren zur multi- oder hyperspektralen Bildgebung und / oder zur Distanz- und / oder 2-D oder 3-D Profilmessung eines Objekts mittels Spektrometrie
DE102014103010A1 (de) * 2014-03-06 2015-09-10 Skidata Ag Digitalkamera
KR102216540B1 (ko) * 2014-04-16 2021-02-18 삼성전자주식회사 콜레스테릭 액정을 이용한 편광 독립적인 광학 셔터 및 이를 포함하는 3차원 영상 획득 장치
CA3177264A1 (en) 2014-06-18 2015-12-23 Innopix, Inc. Spectral imaging system for remote and noninvasive detection of target substances using spectral filter arrays and image capture arrays
US20160027313A1 (en) 2014-07-22 2016-01-28 Sikorsky Aircraft Corporation Environmentally-aware landing zone classification
US9690161B2 (en) 2014-07-30 2017-06-27 Kent State University Field induced heliconical structure of cholesteric liquid crystal
CA2995131A1 (en) * 2014-08-22 2016-02-25 Universite Laval Lc modulator devices based on non-uniform electrode structures
US9638801B2 (en) 2014-11-24 2017-05-02 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc Depth sensing using optical pulses and fixed coded aperature
US9595239B2 (en) 2015-02-05 2017-03-14 Apple Inc. Color display calibration system
US10666928B2 (en) 2015-02-06 2020-05-26 The University Of Akron Optical imaging system and methods thereof
WO2017027736A1 (en) 2015-08-12 2017-02-16 Bio-Rad Laboratories, Inc. Multi-spectral filter profiling and quality control for flow cytometry
US9894273B2 (en) 2015-08-25 2018-02-13 Rockwell Automation Technologies, Inc. Modular lens for extremely wide field of view
US9909866B2 (en) 2015-11-05 2018-03-06 Raytheon Company Synthetic digital sextant for navigation
US20170140221A1 (en) 2015-11-13 2017-05-18 Intel Corporation Dual function camera for infrared and visible light with electrically-controlled filters
EP3391638A4 (en) 2015-12-16 2019-08-14 Martineau, Pierre R. METHOD AND DEVICE FOR REMANENT IMAGE CONTROL
US10191154B2 (en) 2016-02-11 2019-01-29 Massachusetts Institute Of Technology Methods and apparatus for time-of-flight imaging
US9835914B2 (en) * 2016-02-29 2017-12-05 The Boeing Company Window method and apparatus for protection from bright light sources
EP3423865B1 (en) 2016-03-01 2024-03-06 Brightway Vision Ltd. Gated imaging apparatus, system and method
DE102016208347B4 (de) 2016-05-13 2017-12-21 Infineon Technologies Ag Optische Sensorvorrichtung und Verfahren zum Betreiben eines Laufzeitsensors
US10584988B2 (en) 2016-07-07 2020-03-10 The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy River discharge and depth estimation
US20180064399A1 (en) 2016-09-07 2018-03-08 Heptagon Micro Optics Pte. Ltd. Imaging systems including multi-tap demodulation pixels for biometric measurements
US10360988B2 (en) 2016-11-02 2019-07-23 Skyworks Solutions, Inc. Apparatus and methods for protection against inadvertent programming of fuse cells
US10299880B2 (en) 2017-04-24 2019-05-28 Truevision Systems, Inc. Stereoscopic visualization camera and platform
US10334187B2 (en) * 2017-08-07 2019-06-25 Ford Global Technologies, Llc Adjustable stacked filter arrays for vehicle cameras
US10924692B2 (en) 2018-05-08 2021-02-16 Microsoft Technology Licensing, Llc Depth and multi-spectral camera
US10477173B1 (en) 2018-05-23 2019-11-12 Microsoft Technology Licensing, Llc Camera with tunable filter and active illumination

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5796454A (en) * 1996-12-04 1998-08-18 Advanced Display Systems, Inc. Cholesteric liquid crystal display employing circular polarizer and methods of operation and manufacture therefor
US5877826A (en) * 1997-02-06 1999-03-02 Kent State University Dual frequency switchable cholesteric liquid crystal light shutter and driving waveform
JP2000321408A (ja) * 1999-05-10 2000-11-24 Dainippon Printing Co Ltd 光反射フィルム
JP2006228369A (ja) * 2005-02-21 2006-08-31 Asahi Glass Co Ltd 光ヘッド装置
CN102981327A (zh) * 2012-12-04 2013-03-20 京东方科技集团股份有限公司 显示装置
CN103353689A (zh) * 2013-06-28 2013-10-16 京东方科技集团股份有限公司 光阀器件、红外显示装置、专用眼镜及***
JP2015172615A (ja) * 2014-03-11 2015-10-01 株式会社リコー カラーホイール、及び投影装置
WO2017139143A1 (en) * 2016-02-10 2017-08-17 Microsoft Technology Licensing, Llc Camera with an electronically switchable light valve over the sensor array for selectively blocking wavelengths in a stopband

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019190894A1 (en) 2019-10-03
US10972643B2 (en) 2021-04-06
EP3756047A1 (en) 2020-12-30
CN111954845A (zh) 2020-11-17
US20190306386A1 (en) 2019-10-03

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