JP2023535916A - 深度データ測定機器及び構造化光投影ユニット - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (17)
- 撮影対象に構造化光を投影するために用いられる投影ユニットと、
前記撮影対象を撮影して前記構造化光の照射下での二次元画像フレームを取得するために用いられるイメージングユニットと、を含み、
前記投影ユニットは、
レーザ光を生成するために用いられるレーザ発光素子と、
前記レーザ光を受光し且つ投影に用いる構造化光を生成するために用いられる液晶オンシリコン(LCOS)素子と、
を含む深度データ測定機器。 - 前記レーザ発光素子は、前記レーザ光を生成するための垂直共振器型面発光レーザ(VCSEL)を含む、請求項1に記載の深度データ測定機器。
- 前記VCSELは偏光を生成し、且つ前記LCOS素子は、各画素に対応する液晶の位相差を調整することによって光の反射を制御する、請求項2に記載の深度データ測定機器。
- 前記VCSELは、複数の発光ユニットからなる発光アレイを含み、且つ前記VCSELは、レーザ光が放出される時に、投影される構造化光パターンに従って特定の行、列、又は発光ユニットをオフにする、請求項2に記載の深度データ測定機器。
- 前記イメージングユニットは、
前記投影ユニットから固定された相対距離にある1つの画像センサ、又は前記撮影対象を撮影して前記構造化光の照射下での第1及び第2二次元画像フレームを取得するために用いられる、前記投影ユニットから固定された相対距離にある第1画像センサ及び第2画像センサをさらに含み、
該1つの画像センサによって撮影された前記構造化光の二次元画像フレームは、前記撮影対象の深度データを求めるために基準構造化光画像フレームと比較され、
前記第1及び第2二次元画像フレームと、前記第1画像センサと前記第2画像センサとの間の所定の相対位置関係とに基づいて前記撮影対象の深度データを求める、請求項1に記載の深度データ測定機器。 - 前記投影ユニットが投影した構造化光は赤外構造化光であり、且つ前記深度データ測定機器は、前記撮影対象を撮影して可視光照射下での二次元画像フレームを取得するための可視光センサをさらに含む、請求項1に記載の深度データ測定機器。
- 前記LCOS素子は、
二次元分布を呈し符号化された離散的スポットを投影するために用いられ、
且つ、前記イメージングユニットは、投影された前記二次元分布を呈する構造化光を同期撮影して前記二次元画像フレームを取得するために用いられる、請求項1に記載の深度データ測定機器。 - 前記LCOS素子は、異なるストライプコードを有する1セットの構造化光をそれぞれ投影するために用いられ、
且つ、前記イメージングユニットは投影された各構造化光を撮影して1セットの二次元画像フレームを取得するために用いられ、該1セットの二次元画像フレームは共に前記撮影対象の深度データを1回求めるために用いられる、請求項1に記載の深度データ測定機器。 - 前記LCOS素子は、前記ストライプコードを走査投影するために用いられ、
且つ前記イメージングユニットは、現在の走査位置に対応するストライプ方向における画素列を同期オンしてイメージングするローリングシャッタセンサを含む、請求項8に記載の深度データ測定機器。 - 前記レーザ発光素子は、複数の発光ユニットからなる発光アレイを含むVCSELであり、且つ前記VCSELの発光ユニット列を部分的に点灯させるために用いられ、
前記イメージングユニットは、現在点灯している発光ユニット列の照射位置に対応するストライプ方向における画素列を同期オンしてイメージングするローリングシャッタセンサを含む、請求項8に記載の深度データ測定機器。 - 前記投影ユニットは、1つのイメージング周期を複数のタイムセグメントに分けてストライプコードパターンを投影するために用いられ、各タイムセグメントは前記パターンの一部を投影し、且つ前記複数のタイムセグメントに投影された前記パターンの一部を1つの完全なストライプコードパターンに組み合わせることができ、
前記イメージングユニットは、各タイムセグメントにおいて、投影された前記パターンの一部をイメージングするために投影された前記パターンの一部に対応する画素列をオンにして、且つ環境光をイメージングするために他の画素列をオンにするために用いられる、請求項8に記載の深度データ測定機器。 - 前記投影ユニットは、撮影領域に対して異なるパターンの1セットの構造化光を投影するために用いられ、
前記1セットの構造化光は少なくとも2つの異なるパターンの構造化光を含み、
前記イメージングユニットに含まれる画像センサは、前記撮影対象を撮影して、前記1セットの構造化光の照射下での、前記撮影領域の1回の深度データ計算に用いられる1セットの画像フレームを取得するために用いられ、
前記画像センサは少なくとも一部の光路を共有する少なくとも2つのサブ画像センサを含み、前記少なくとも2つのサブ画像センサはそれぞれ前記投影ユニットが相次いで投影した異なるパターンの構造化光をイメージングするために用いられる、請求項1に記載の深度データ測定機器。 - 前記投影ユニットが前記サブ画像センサのフレームイメージング間隔よりも短い第1間隔で少なくとも2つの異なるパターンの構造化光を投影するのと同時に、前記少なくとも2つのサブ画像センサに前記第1間隔で前記少なくとも2つの異なるパターンの構造化光をそれぞれ相次いで同期してイメージングさせる同期ユニットをさらに含む、請求項12に記載の深度データ測定機器。
- 前記同期ユニットは、各サブ画像センサが、前記サブ画像センサのフレームイメージング間隔以上の第2間隔でそれぞれの次のフレームのイメージングを行い、且つ前記投影ユニットによる投影と同期させるために用いられる、請求項13に記載の深度データ測定機器。
- 前記画像センサは、
入射した戻り構造化光を受け取るためのレンズユニットと、
異なる時間に異なるパターンをイメージングするための前記第1サブ画像センサ及び前記第2サブ画像センサと、
光路を変更することで入射した戻り構造化光を前記第1サブ画像センサ及び前記第2サブ画像センサに送るための光路変換装置と、
を含む、請求項12に記載の深度データ測定装置。 - レーザ光を生成するための垂直共振器型面発光レーザ(VCSEL)と、
前記レーザ光を受光し且つ投影に用いる構造化光を生成するための液晶オンシリコン(LCOS)素子と、
を含む構造化光投影ユニット。 - 前記VCSELが生成したレーザ光を面光源に変換するために前記レーザ光の伝搬光路内に配置された拡散板と、
前記拡散板によって生成された面光源を前記LCOS素子に提供するための整形光学アセンブリと、
前記LCOS素子によって生成された構造化光を外向きに投影するためのレンズ群と、
をさらに含む請求項16に記載の構造化光投影ユニット。
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