JP2024509390A - 光学システム、装置、及び端末 - Google Patents

光学システム、装置、及び端末 Download PDF

Info

Publication number
JP2024509390A
JP2024509390A JP2023550262A JP2023550262A JP2024509390A JP 2024509390 A JP2024509390 A JP 2024509390A JP 2023550262 A JP2023550262 A JP 2023550262A JP 2023550262 A JP2023550262 A JP 2023550262A JP 2024509390 A JP2024509390 A JP 2024509390A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polarized light
module
linearly polarized
target
polarization
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2023550262A
Other languages
English (en)
Inventor
ルヴ、シャオユ
マ、シャ
Original Assignee
ホアウェイ・テクノロジーズ・カンパニー・リミテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ホアウェイ・テクノロジーズ・カンパニー・リミテッド filed Critical ホアウェイ・テクノロジーズ・カンパニー・リミテッド
Publication of JP2024509390A publication Critical patent/JP2024509390A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2531—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object using several gratings, projected with variable angle of incidence on the object, and one detection device
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/254—Projection of a pattern, viewing through a pattern, e.g. moiré
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/1086—Beam splitting or combining systems operating by diffraction only
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • G02B27/283—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for beam splitting or combining
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • G02B27/286—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising for controlling or changing the state of polarisation, e.g. transforming one polarisation state into another

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

光学システム、装置、及び端末が提供される。光学システム（２００）は、光源モジュール（２０１）及び光トランスミッタモジュール（２０２）を備える。光源モジュール（２０１）は、第１の偏光を出力するように構成されている。第１の偏光は、Ｎ個の色の直線偏光を含み、異なる色の直線偏光は、同じ偏光角及び異なる伝送方向を有し、Ｎは、１よりも大きい整数である。光トランスミッタモジュール（２０２）は、第１の偏光を受け取り、第１の偏光に基づいて第２の偏光を生成するように構成されている。第２の偏光は、Ｎ個の色の格子縞を投射するために使用され、異なる色の格子縞は、異なる空間周波数を有する。光学システムは、格子縞投射及び受光プロセスの簡便性及び効率を向上するように、多周波数格子縞を同期投射するために使用される。光学システムは、インテリジェントドライビング分野、及び、インテリジェントコネクテッドビークル及びインテリジェントビークル等の関連分野に適用されてよい。例えば、システムは、様々な分野において、目標対象を検出及び追跡するために使用されてよい。

Description

本願は、光学技術の分野に関し、特に、光学システム、装置、及び端末に関する。
構造化光測定技術を用いて、目標の三次元プロファイル情報を取得することができる。自律運転の分野において、構造化光測定技術が、シナリオ、例えば、運転者アイデンティティ検証、車内モニタリングシステム、ジェスチャ認識、及び近距離障害物検出に適用されてよい。
位相測定プロフィロメトリ（Ｐｈａｓｅ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｐｒｏｆｉｌｏｍｅｔｒｙ、ＰＭＰ）は、非接触、高精度及び速い測定速度の利点を理由に、構造化光測定において広く使用されている。位相測定プロフィロメトリの測定原理は、正弦波格子縞（ｓｉｎｅ ｇｒａｔｉｎｇ ｓｔｒｉｐｅ）を測定目標に送り、測定目標によって変調された変形正弦波格子縞の画像を取得し、次に、取得された変形画像から測定目標の三次元形状を計算する。
現在、構造化光測定を実行するためにＰＭＰが用いられる場合、異なる位相及び異なる空間周波数を有する格子縞が、測定目標に別々に投射される必要があり、これに対応して、測定目標によって変調することによって取得された変形縞の複数の画像が撮影されて、測定目標の三次元プロファイル情報を計算する。方法の測定プロセスは複雑であり、簡便性が劣っている、及び測定効率が低いという問題が存在する。
本願は、格子縞投射及び受光プロセスの簡便性及び効率を向上するために、多周波数格子縞を同期投射するように構成されている、光学システム、装置、及び端末を提供する。
第１の態様によれば、本願は、光学システムを提供する。光学システムは、光源モジュール及び光トランスミッタモジュールを備える。光源モジュールは、第１の偏光を出力するように構成されており、第１の偏光は、Ｎ個の色の直線偏光を含み、異なる色の直線偏光は、同じ偏光角及び異なる伝送方向を有し、Ｎは、１よりも大きい整数である。光トランスミッタモジュールは、第１の偏光を受け取り、第１の偏光に基づいて第２の偏光を生成するように構成されており、第２の偏光は、Ｎ個の色の格子縞を投射するために使用され、異なる色の格子縞は、異なる空間周波数を有する。
この解決手段において、光学システムの光源モジュールは、光トランスミッタモジュールと協働して、複数の色の直線偏光に基づいて、異なる空間周波数の格子縞を投射するために使用される第２の偏光を生成する。したがって、光学システムは、多周波数格子縞を同期投射し、これにより、格子縞投射プロセスを簡略化するとともに格子縞投射の簡便性及び効率を向上することができる。これに対応して、光学システムは、多周波数格子縞の同期受光において受光側をサポートし、これにより、格子縞受光の簡便性及び効率を向上することができる。
可能な設計において、光学システムは、光学検出モジュールをさらに備える。前記光学検出モジュールは、前記第２の偏光に対応する目標偏光を受け取り、前記目標偏光に基づいて複数の目標格子縞画像を取得するように構成されており、前記複数の目標格子縞画像は、前記Ｎ個の色のそれぞれに対応する複数の目標格子縞画像を含み、各色に対応する少なくとも２つの目標格子縞画像における格子縞の初期位相は、異なる。
この解決手段において、光学システムは、光学検出モジュールをさらに備える。光学システムは、光を独立に送り及び受け取ってよい。光源モジュール及び光トランスミッタモジュールが協働して第２の偏光を投射した後、光学検出モジュールは、第２の偏光に対応する目標偏光を検出し、目標偏光に基づいて、複数の空間周波数及び複数の初期位相を有する格子縞、すなわち、多周波数多位相格子縞の画像を取得し得る。したがって、光学システムにおいて、多周波数多位相格子縞の複数の画像は、１回の偏光投射及び検出によって決定され得、それにより、多周波数多位相格子縞の投射及び収集の回数を大きく低減することができ、多周波数多位相格子縞測定プロセスの簡便性及び効率を向上することができる。
可能な設計において、目標偏光は、目標対象によって第２の偏光を変調することによって取得される偏光である。
この解決手段において、前述の光学システムは、目標対象に対する簡便かつ効率的なプロファイル測定を実施することができる。光学システムは、第２の偏光を投射することによって多周波数格子縞を目標対象に同期投射することができ、目標対象によって第２の偏光を変調することによって取得される目標偏光を、光学検出モジュールを通して受け取り、多周波数格子縞が目標対象によって変調された後の、対応する多周波数多位相変形格子縞画像を取得して、その多周波数多位相変形格子縞画像に基づいて、目標対象に対して三次元プロファイル測定を実行することができる。
可能な設計において、光学検出モジュールは、結像モジュール及び色偏光検出モジュールを備える。結像モジュールは、目標偏光を受け取るように構成されており、目標偏光は、Ｎ個の色の初期目標格子縞を投射するために使用され、初期目標格子縞は、第２の偏光によって投射された格子縞を変調することによって取得される格子縞である。色偏光検出モジュールは、各色に対応する初期格子縞に対して少なくとも２つの異なる位相値の位相シフトを別々に実行し、各色に対応する複数の目標格子縞画像を生成するように構成されている。
この解決手段において、光学検出モジュールにおける結像モジュールは、第２の偏光を変調することによって取得された目標偏光を受け取り、光学検出モジュールにおける色偏光検出モジュールは、結像モジュールによって受け取られた目標偏光に基づいて多周波数多位相格子縞を取得し、その結果、光学検出モジュールが、１つの偏光受光プロセスにおいて多周波数多位相格子縞を取得し、これにより、格子縞受光の効率を向上することができる。
可能な設計において、光源モジュールは、Ｎ個の単色光源、Ｎ個の角度調整モジュール、及びビーム結合モジュールを有する。前記Ｎ個の単色光源のそれぞれは、対応する色の直線偏光を出力するように構成されており；前記Ｎ個の角度調整モジュールのそれぞれは、対応する単色光源からの直線偏光の偏光角を目標角度に調整するように構成されており、前記ビーム結合モジュールは、前記第１の偏光を取得するために、前記Ｎ個の角度調整モジュールからの直線偏光のＮ個のビームの伝送方向を目標方向と異なる夾角を有するように調整するように構成されている。
可能な設計において、Ｎ個の単色光源は、Ｎ個の色と１対１の対応関係にあり、Ｎ個の角度調整モジュールは、Ｎ個の単色光源と１対１の対応関係にある。
この解決手段において、光源モジュールは、多周波数格子縞を投射するために使用される偏光をさらに生成するために、異なる単色光源によって照射された直線偏光ビームが同じ偏光角を有するが異なる伝送方向を有するように、異なる単色光源によって照射された直線偏光を別々に調整することができる。
可能な設計において、前記角度調整モジュールは、半波長板を含み、前記角度調整モジュールは、前記対応する単色光源及び前記ビーム結合モジュールの間に位置している。
この解決手段において、異なる単色光源及びビーム結合モジュールの間に配置された角度調整モジュールにおいて半波長板が使用され、その結果、単色光源によって照射される直線偏光の偏光角を簡便にかつ迅速に調整することができ、システム設計の複雑性及び素子動作の複雑性が低い。
可能な設計において、前記ビーム結合モジュールは、Ｎ－１個のビーム結合素子を含み、前記Ｎ－１個のビーム結合素子における第１のビーム結合素子は、前記Ｎ個の角度調整モジュールにおける第１の角度調整モジュールからの第１の直線偏光を透過し、前記Ｎ個の角度調整モジュールにおける第２の角度調整モジュールからの第２の直線偏光を反射し、前記第１の直線偏光及び前記第２の直線偏光の伝送方向を前記目標方向に対して異なる夾角を有するように制御するように構成されている；又は、前記第１のビーム結合素子は、第２のビーム結合素子からの第３の直線偏光を透過し、前記Ｎ個の角度調整モジュールの第３の角度調整モジュールからの第４の直線偏光を反射し、前記第３の直線偏光及び前記第４の直線偏光の伝送方向を前記目標方向に対して異なる夾角を有するように制御するように構成されている。
この解決手段において、ビーム結合素子は、受け取られた直線偏光を選択的に透過又は反射して、受け取られた直線偏光の伝送方向を調整する。複数の単色光源によって照射された直線偏光の伝送方向は、複数のビーム結合素子を通してそれぞれ調整されてよく、その結果、直線偏光ビームの各ビームの伝送方向が異なり、直線偏光の各ビームによって投射される格子縞の空間周波数は、異なる。
可能な設計において、任意のビーム結合素子は、ダイクロイックビームスプリッタを含む。
この解決手段において、複数のダイクロイックビームスプリッタを使用して、複数の単色光源によって照射される直線偏光の偏光角を簡便にかつ迅速に調整することができ、システム設計の複雑性及び素子動作の複雑性が低い。
可能な設計において、目標方向は、Ｎ個の単色光源のうちの１つによって出力される直線偏光の伝送方向である。
この解決手段において、目標方向は、単色光源のうちの１つによって照射される直線偏光の伝送方向に設定され、次に、この方向を基準として用いることによって、別の単色光源によって照射される直線偏光の伝送方向が調整され、その結果、システム設定の動作簡便性を向上することができる。
可能な設計において、光トランスミッタモジュールは、第１の分光モジュール、方向調整モジュール、第２の分光モジュール、及び偏光調整モジュールを有する。第１の分光モジュールは、第１の偏光を受け取り、第１の偏光を第１の方向に沿った第１の直線偏光及び第２の方向に沿った第２の直線偏光に分光するように構成されている。方向調整モジュールは、第２の直線偏光を受け取り、第２の直線偏光の伝送方向を第３の方向に調整するように構成されている。第２の分光モジュールは、第１の分光モジュールからの第１の直線偏光、及び、方向調整モジュールからの第２の直線偏光を受け取り、第１の直線偏光及び第２の直線偏光に干渉することによって取得される干渉光を生成するように構成されている。偏光調整モジュールは、干渉光を受け取り、干渉光の偏光タイプを円形偏光タイプに調整し、それにより第２の偏光を取得するように構成されている。
この解決手段において、光トランスミッタモジュールは、第１の分光モジュールを通して、光源モジュールからの第１の偏光を２つの偏光ビームに分光し、２つの偏光ビームは、次に第２の分光モジュール上に収束される。干渉後、干渉縞を取得することができる。したがって、干渉光を使用して、格子縞を投射することができる。方向調整モジュールは、２つの偏光ビーム間の角度を調整して、干渉光によって投射される格子縞の形状特徴を調整することができる。偏光調整モジュールは、偏光の偏光タイプを調整することによって、偏光によって投射される格子縞を出現させることができる。モジュール間の連携によって、光トランスミッタモジュールは、多周波数縞を投射することができる第２の偏光を出力することができる。
可能な設計において、方向調整モジュールは、第１の反射器及び第２の反射器を有する。第１の反射器は、第１の分光モジュールからの第２の直線偏光を受け取り、受け取られた第２の直線偏光を第２の反射器に反射するように構成されている。第２の反射器は、受け取られた第２の直線偏光を反射し、その結果、反射された後に、第２の直線偏光が第３の方向に沿って第２の分光モジュールに入射するように構成されている。
この解決手段において、方向調整モジュールは、２つの反射器間の連携によって直線偏光の伝送方向を簡便にかつ迅速に調整することができ、システム設計の複雑性及び素子動作の複雑性が低い。
可能な設計において、第２の方向は、第１の方向に対して直交する。
可能な設計において、第１の分光モジュール及び第２の分光モジュールは、偏光ビームスプリッタを含む。
この解決手段において、偏光ビームスプリッタは、光の水平偏光及び垂直偏光を分離するために使用される光学素子であり、偏光ビームスプリッタは、水平偏光及び垂直偏光を結合させてもよい。したがって、２つの偏光ビームスプリッタの連携によって、第１の偏光を簡便にかつ効率的に分光及び続いて結合させ、偏光の干渉を実施することができる。
可能な設計において、光トランスミッタモジュールは、投影モジュールをさらに備え、投影モジュールは、第２の偏光を受け取り、第２の偏光を目標対象に投射するように構成されている。
この解決手段において、光学システムは、目標対象に対してプロファイル検出を実行するように構成されてよい。第２の偏光を生成した後、光学システムは、投影モジュールを通して目標対象に、第２の偏光によって投射される多周波数格子縞を投射して、後続の検出手順を実行してよい。
可能な設計において、光学調整モジュールは１／４波長板を含み、第２の分光モジュール及び投影モジュールの間に位置している。
この解決手段において、第２の分光モジュール及び投影モジュールの間に配置された光学調整モジュールによって１／４波長板が使用され、その結果、光トランスミッタモジュールによって照射される直線偏光の偏光タイプを簡便にかつ迅速に調整することができ、システム設計の複雑性及び素子動作の複雑性が低い。
第２の態様によれば、本願は装置を提供し、装置は、第１の態様又は第１の態様の可能な設計のいずれか１つによる光学システムを備える。
第３の態様によれば、本願は端末を提供し、端末は、第１の態様又は第１の態様の可能な設計のいずれか１つによる光学システムを備える。
可能な設計において、端末は、ビークル、無人航空機、及びロボットのうちのいずれか１つである。
本願による位相測定プロフィロメトリに基づく構造化光システムの概略図である。
本願による光学システムの概略図である。
本願による光源モジュールの概略図である。
本願による光源モジュールの概略構成図である。
本願による光トランスミッタモジュールの概略図である。
本願による光学検出モジュールの概略図である。
本願による色偏光検出モジュールの構造の概略図である。
本願による偏光アレイ及びピクセルアレイの概略図である。
本願による目標格子縞画像の概略図である。
本願による可能な光学システムの概略構成図である。 本願による可能な光学システムの概略構成図である。
本願の実施形態の目的、技術的解決手段、及び利点をより明らかにするために、以下で、添付図面を参照しながら本願の実施形態をさらに詳細に説明する。本願の実施形態の説明における以下の「第１の」及び「第２の」という用語は、説明のために使用されているに過ぎず、示された技術的特徴の相対的な重要性の指示又は暗示又は数の暗示として理解されるものではない。したがって、「第１」又は「第２」によって限定される特徴は、１又は複数の特徴を明示的又は黙示的に含み得る。
本願の実施形態において、「少なくとも１つ」は、１又は複数を意味し、「複数の」は、２つ又はそれよりも多数を意味することが理解されるべきである。「及び／又は」という用語は、関連付けられた対象間の関連関係を表し、３つの関係が存在し得ることを表す。例えば、Ａ及び／又はＢは、Ａのみが存在する場合と、Ａ及びＢの両方が存在する場合と、Ｂのみが存在する場合とを表し得、Ａ及びＢは、単数形又は複数形であってよい。文字「／」は一般に、関連付けられた対象間の「又は」の関係を示す。「以下の要素（項目）のうちの少なくとも１つ」又はその類似の表現は、単一の項目（要素）又は複数の項目（要素）の任意の組み合わせを含む、これらの項目の任意の組み合わせを示す。例えば、ａ、ｂ、又はｃのうちの少なくとも１つは、ａ、ｂ、ｃ、ａ及びｂ、ａ及びｃ、ｂ及びｃ、又は、ａ、ｂ及びｃを示し得、ここで、ａ、ｂ、及びｃは単数形又は複数形であり得る。
図１は、位相測定プロフィロメトリに基づく構造化光システムの概略図である。図１に示されているように、現在の構造化光測定技術において、位相測定プロフィロメトリに基づく測定方法の主な原理は、投影器が正弦波格子縞を目標対象に投射し、正弦波格子縞は、目標対象に投射され目標対象によって変調された後に変形される。カメラが、変形格子縞の画像を撮影し、その結果、変形格子縞の画像から目標対象の三次元プロファイル情報を計算することができる。
位相測定プロフィロメトリの実施は、２つのステップ、すなわち、位相シフトに基づく位相抽出及び多周波数縞に基づく位相アンラッピング（ｐｈａｓｅ ｕｎｗｒａｐｐｉｎｇ）を主に含む。位相シフトに基づく位相抽出のステップにおいて、目標対象に、異なる初期位相を有する格子縞がそれぞれ投射される必要がある。多周波数縞に基づく位相アンラッピングのステップにおいて、目標対象に、異なる空間周波数を有する格子縞がそれぞれ投射される必要がある。目標対象の三次元プロファイル情報は、上記２つのステップにおいて目標対象によって格子縞を変調することによって取得される、対応する変形格子縞を取得することによって、計算されてよい。
しかしながら、現在の構造化光測定システム又は測定方法において、異なる初期位相を有する格子縞を目標対象に投射すること及び異なる空間周波数を有する格子縞を目標対象にそれぞれ投射することの２つのステップの実施は、時分割である。したがって、検出プロセスにおいて、複数の期間に異なるタイプの格子縞が目標対象にそれぞれ投射され、対応する変形格子縞画像の複数のフレームを収集し、目標対象の三次元プロファイル情報をさらに計算する必要がある。
したがって、現在の構造化光測定システム又は測定方法は、例えば、複雑なプロセス、簡便性が劣っている、及び測定効率が低いという問題を有する。
さらに、前述の方法では、検出プロセスにおいて、変形格子縞画像の複数のフレームが収集される必要がある。したがって、検出精度を確実にするために、測定目標対象は、静止状態を維持する必要がある。したがって、前述の方法は、移動している目標対象の検出に適用することができない。例えば、自律運転シナリオにおいて、移動している目標を結像するための要件を満たすことができない。
前述の問題に基づいて、本願の一実施形態は、光学システムを提供する。光学システムは、多波長多空間周波数格子縞の同期投影を実施することができ、偏光同期位相シフトに基づいて多位相格子縞の検出をさらに実施することができる。
光学システムは、限定されるものではないが、或るシナリオ、例えば、目標検出及び構造化光測定に適用されてよい。本願のこの実施形態において、光学システムは、或る分野、例えば、自律運転、運転支援、及びセキュリティモニタリングに適用されてよい。例えば、光学システムは、ビークル上に配置されてよく、ビークルの周囲にある目標（例えば、歩行者、別のビークル、又は障害物）を検出するように構成されている。別の例として、光学システムは、ビークル内部に配置されてよく、或る機能、例えば、目標検出及び認識、及びビークル内部モニタリングを実施するように構成されている。本願のこの実施形態において、光学システムは、様々な端末、例えば、端末、ロボット、無人航空機、及び車載端末にさらに適用されてよい。
前述のシナリオは、本願のこの実施形態において提供される光学システムが適用され得るシナリオの例に過ぎず、光学システムの適用シナリオに対する制限をなすものではないことに留意されたい。
以下、添付図面を参照しながら、本願のこの実施形態において提供される光学システムを説明する。
図２は、本願の一実施形態による光学システムの概略図である。図２に示されているように、光学システム２００は、少なくとも、光源モジュール２０１及び光トランスミッタモジュール２０２を備える。
光源モジュール２０１は、第１の偏光を出力するように構成されており、第１の偏光は、Ｎ個の色の直線偏光を含み、異なる色の直線偏光は、同じ偏光角及び異なる伝送方向を有し、Ｎは、１よりも大きい整数である。光トランスミッタモジュール２０２は、第１の偏光を受け取り、第１の偏光に基づいて第２の偏光を生成するように構成されており、第２の偏光は、Ｎ個の色の格子縞を投射するために使用され、異なる色の格子縞は、異なる空間周波数を有する。
本願のいくつかの実施形態において、光学システム２００は、光学検出モジュール２０３をさらに備えてよい。
光学検出モジュール２０３は、第２の偏光に対応する目標偏光を受け取り、この目標偏光に基づいて複数の目標格子縞画像を取得するように構成されており、複数の目標格子縞画像は、Ｎ個の色のそれぞれに対応する複数の目標格子縞画像を含み、各色に対応する少なくとも２つの目標格子縞画像における格子縞の初期位相は、異なる。
本願のいくつかの実施形態において、目標偏光は、目標対象によって第２の偏光を変調することによって取得された偏光であってよい。具体的に、図２に示されているように、第２の偏光を生成した後、光トランスミッタモジュール２０２は、第２の偏光を目標対象２０４に投射してよく、第２の偏光が目標対象２０４によって変調されて、それにより目標偏光を取得する。光学検出モジュール２０３は、目標対象２０４からの目標偏光を受け取り、目標偏光に基づいて複数の目標格子縞画像を取得する。
第２の偏光が目標対象２０４によって変調されて、それにより目標偏光を取得することは、以下の通りに理解され得る：第２の偏光によって投射されたＮ個の色の格子縞が目標対象２０４によって変調された後に変形して、それによりＮ個の色の目標格子縞を取得し、ここで、Ｎ個の色の目標格子縞は、目標偏光によって投射される。
前述の光学システム２００において、光源モジュール２０１は、光トランスミッタモジュール２０２と協働し、その結果、光トランスミッタモジュール２０２は、多周波数格子縞（複数の空間周波数を有する格子縞）を投射するために使用される第２の偏光を出力することができ、光学検出モジュール２０３は、第２の偏光に対応する目標偏光を受け取り、目標偏光に基づいて複数の目標格子縞画像を取得する。１つの態様において、複数の目標格子縞画像は、Ｎ個の色の格子縞画像を含み、異なる色の格子縞の空間周波数は、異なる。したがって、多周波数格子縞画像を取得することができる。別の態様において、各色に対応する格子縞画像において、格子縞の異なる初期位相を有する格子縞画像が存在する。したがって、多位相格子縞（複数の初期位相を有する格子縞）画像が取得され得る。このようにして、光学システム２００において、異なる空間周波数を有する格子縞を、１回の偏光伝送で同時に投射することができ、異なる空間周波数を有する多周波数格子縞画像及び多位相格子縞画像を、１回の対応する偏光受光で同時に取得することができる。これにより、格子縞投射及び収集の回数が大きく低減し、多周波数多位相格子縞取得プロセスが簡略化し、簡便性及び測定効率が大きく向上する。
さらに、本願の方法において、多周波数格子縞及び多位相格子縞を、１回の偏光投射及び受光のプロセスで同時に取得することができる。したがって、方法は、移動している目標を検出することができ、検出精度を確実にすることができる。
以下、光学システム２００における、光源モジュール２０１、光トランスミッタモジュール２０２、及び光学検出モジュール２０３を別々に詳細に説明する。
説明しやすさのために、Ｎの値が３であり、対応するＮ個の色が、赤色、緑色、及び青色である一例を、以下で説明のために使用する。
［１．光源モジュール２０１］
光源モジュール２０１は、Ｎ個の単色光源、Ｎ個の角度調整モジュール、及びビーム結合モジュールを備える。Ｎ個の単色光源のそれぞれは、対応する色の直線偏光を出力するように構成されている。Ｎ個の角度調整モジュールのそれぞれは、対応する単色光源からの直線偏光の偏光角を目標角度に調整するように構成されている。ビーム結合モジュールは、Ｎ個の角度調整モジュールからの直線偏光のＮ個のビームの伝送方向を、目標方向に対して異なる夾角を有するように調整し、それにより第１の偏光を取得するように構成されている。
ビーム結合モジュールは、Ｎ－１個のビーム結合素子を含み、Ｎ－１個のビーム結合素子における第１のビーム結合素子は、Ｎ個の角度調整モジュールにおける第１の角度調整モジュールからの第１の直線偏光を透過し、Ｎ個の角度調整モジュールにおける第２の角度調整モジュールからの第２の直線偏光を反射し、第１の直線偏光及び第２の直線偏光の伝送方向を目標方向に対して異なる夾角を有するように制御するように構成されている；又は、第１のビーム結合素子は、第２のビーム結合素子からの第３の直線偏光を透過し、Ｎ個の角度調整モジュールの第３の角度調整モジュールからの第４の直線偏光を反射し、第３の直線偏光及び第４の直線偏光の伝送方向を目標方向に対して異なる夾角を有するように制御するように構成されている。
図３は、本願の一実施形態による光源モジュールの概略図である。
例えば、図３に示されているように、光源モジュール２０１は、３つの単色光源、及び３つの単色光源と１対１の対応関係にある３つの角度調整モジュールを有する。３つの単色光源は、赤色光源３０１、緑色光源３０２、及び青色光源３０３であり、３つの角度調整モジュールは、赤色光源に対応する第１の角度調整モジュール３０４、緑色光源に対応する第２の角度調整モジュール３０５、及び青色光源に対応する第３の角度調整モジュール３０６である。光源モジュール２０１は、ビーム結合モジュール３０７をさらに有する。
例えば、図３に示されているように、主光軸の方向が、基準方向として設定されてよい。
本願のいくつかの実施形態において、第１の角度調整モジュール３０４、第２の角度調整モジュール３０５、及び第３の角度調整モジュール３０６は、半波長板（ｈａｌｆ－ｗａｖｅ ｐｌａｔｅ）をそれぞれ含んでよい。任意選択の実装において、第１の角度調整モジュール３０４、第２の角度調整モジュール３０５、及び第３の角度調整モジュール３０６は、図３に示す半波長板であってよい。
本願のいくつかの実施形態において、第１の角度調整モジュール３０４は、赤色光源３０１及びビーム結合モジュール３０７の間に位置しており、第２の角度調整モジュール３０５は、緑色光源３０２及びビーム結合モジュール３０７の間に位置しており、第３の角度調整モジュール３０６は、青色光源３０３及びビーム結合モジュール３０７の間に位置している。
角度調整モジュールが半波長板である場合、赤色光源３０１によって照射された赤色直線偏光が第１の角度調整モジュール３０４を通過した後、赤色直線偏光の偏光角が目標角度に調整される。半波長板の位置が、赤色直線偏光の伝送方向に対して異なる夾角を有する場合、赤色直線偏光の偏光角の調整量は、異なる。目標角度は、設定角度であってよい。同様に、緑色光源３０２によって照射された緑色直線偏光が第２の角度調整モジュール３０５を通過した後、緑色直線偏光の偏光角が目標角度に調整され、青色光源３０３によって照射された青色直線偏光が第３の角度調整モジュール３０６を通過した後、青色直線偏光の偏光角が目標角度に調整される。
本願のいくつかの実施形態において、ビーム結合モジュール３０７は、２つのビーム結合素子、すなわち、第３のビーム結合素子３０８及び第４のビーム結合素子３０９を有する。
必要に応じて、第３のビーム結合素子３０８及び第４のビーム結合素子３０９は、それぞれダイクロイックビームスプリッタを含む。任意選択の実装において、第３のビーム結合素子３０８及び第４のビーム結合素子３０９は、図３に示すダイクロイックビームスプリッタであってよい。
ビーム結合素子がダイクロイックビームスプリッタである場合、第３のビーム結合素子３０８は、第１の角度調整モジュール３０４からの赤色直線偏光を透過し、第２の角度調整モジュール３０５からの緑色直線偏光を反射し、２つの直線偏光ビームの伝送方向を目標方向に対して異なる夾角を有するように制御する。第４のビーム結合素子３０９は、第３のビーム結合素子３０８からの直線偏光を透過し、第３の角度調整モジュール３０６からの青色直線偏光を反射し、２つの直線偏光ビームの伝送方向を目標方向に対して異なる夾角を有するように制御する。第４のビーム結合素子３０９が第３のビーム結合素子３０８から受け取る直線偏光は、赤色直線偏光及び緑色直線偏光を含む。
直線偏光の伝送方向は、直線偏光の光方向及び主光軸の間の夾角に基づいて校正されてよい。異なる直線偏光が異なる伝送方向を有することは、異なる直線偏光の光及び主光軸の間の夾角が異なると理解されてよい。ダイクロイックビームスプリッタの位置が主光軸に対して異なる夾角を有する場合、入射する直線偏光の伝送方向の調整量は、異なる。したがって、異なる色の直線偏光の伝送方向は、ダイクロイックビームスプリッタの位置を調整することによって制御されてよい。
例えば、図３に示されているように、第４のビーム結合素子３０９によって照射される偏光は、光源モジュール２０１によって出力される第１の偏光である。第１の偏光において、三色の直線偏光の伝送方向は、異なる。三色の直線偏光の光方向は、主光軸方向に対して異なる夾角を有すると理解され得るか、又は、三色のうちの任意の２つの直線偏光の光方向の間に夾角があると理解され得、夾角のサイズは、０よりも大きく且つ設定閾値よりも小さくてよく、夾角のサイズは、ダイクロイックビームスプリッタ及び主光軸の間の夾角を調整することによって調整されてよい。光源モジュール２０１によって出力される第１の偏光は、光トランスミッタモジュール２０２へと送られ、第２の偏光を生成するために光トランスミッタモジュール２０２によって使用される。
本願のいくつかの実施形態において、目標方向は、主光軸方向であってもよいし、又は、目標方向は、３つの単色光源のうちの１つによって出力される直線偏光の伝送方向であってもよいし、又は、目標方向は、設定方向である。
３つの単色光源における本願のいくつかの実施形態において、最大でも１つの単色光源によって照射される直線偏光の伝送方向は、主光軸方向又は目標方向と一致する。
以下では、光源モジュール２０１における素子のレイアウトの２つの例を提供する。
例１：
図３に示されているように、赤色光源３０１によって照射される赤色直線偏光の伝送方向は目標方向であり、主光軸方向と一致する。緑色光源３０２によって照射される緑色直線偏光の伝送方向及び青色光源３０３によって照射される青色直線偏光の伝送方向は、別々に、主光軸方向に対して直交する。
赤色光源３０１によって照射された赤色直線偏光は、第１の角度調整モジュール３０４に垂直に入射し、第１の角度調整モジュール３０４によって調整された後、赤色直線偏光は、ビーム結合素子３０８及びビーム結合素子３０９を順に透過する。緑色光源３０２によって照射された緑色直線偏光は、第２の角度調整モジュール３０５に垂直に入射し、第２の角度調整モジュール３０５によって調整された後、緑色直線偏光は、ビーム結合素子３０８に到達し、反射され、赤色直線偏光のそれとは異なる伝送方向に沿って送られ、ビーム結合素子３０９を透過する。青色光源３０３によって照射された青色直線偏光は、第３の角度調整モジュール３０６に垂直に入射し、第３の角度調整モジュール３０６によって調整された後、青色直線偏光は、ビーム結合素子３０９に到達し、反射され、赤色直線偏光及び緑色直線偏光のそれらとは異なる伝送方向に沿って送られる。
ビーム結合素子３０８に対応するダイクロイックビームスプリッタの回転角度（ダイクロイックビームスプリッタの平面及び主光軸間の夾角）を調整し、ビーム結合素子３０８によって反射された後に、緑色直線偏光を赤色直線偏光のそれとは異なる伝送方向に送られるように制御してよい。ビーム結合素子３０９に対応するダイクロイックビームスプリッタの回転角度を調整し、青色直線偏光を、ビーム結合素子３０９によって反射された後に赤色直線偏光及び緑色直線偏光のそれらとは異なる伝送方向に送られるように制御してよい。
例２：
図４は、本願の一実施形態による光源モジュールの概略構成図である。
図４に示されているように、目標方向は、主光軸方向であり、赤色光源４０１によって照射される赤色直線偏光の伝送方向、緑色光源４０２によって照射される緑色直線偏光の伝送方向、及び青色光源４０３によって照射される青色直線偏光の伝送方向は、主光軸方向に対して異なる夾角を有する。
赤色光源４０１によって照射された赤色直線偏光は、第１の角度調整モジュール４０４に垂直に入射し、第１の角度調整モジュール４０４によって調整された後、赤色直線偏光は、第３のビーム結合素子４０８及び第４のビーム結合素子４０９を順に透過する。緑色光源４０２によって照射された緑色直線偏光は、第２の角度調整モジュール４０５に垂直に入射し、第２の角度調整モジュール４０５によって調整された後、緑色直線偏光は、第３のビーム結合素子４０８に到達し、反射され、赤色直線偏光のそれとは異なる伝送方向に沿って送られ、第４のビーム結合素子４０９を透過する。青色光源４０３によって照射された青色直線偏光は、第３の角度調整モジュール４０６に垂直に入射し、第３の角度調整モジュール４０６によって調整された後、青色直線偏光は、第４のビーム結合素子４０９に到達し、反射され、赤色直線偏光及び緑色直線偏光のそれらとは異なる伝送方向に沿って送られる。
第３のビーム結合素子４０８に対応するダイクロイックビームスプリッタの回転角度を調整し、緑色直線偏光を、第３のビーム結合素子４０８によって反射された後に赤色直線偏光のそれとは異なる伝送方向に送られるように制御してよい。第４のビーム結合素子４０９に対応するダイクロイックビームスプリッタの回転角度を調整し、青色直線偏光を、第４のビーム結合素子４０９によって反射された後に赤色直線偏光及び緑色直線偏光のそれらとは異なる伝送方向に送られるように制御してよい。
前述の実施形態において、光源モジュール２０１は、複数の単色光源を通して異なる色の直線偏光を別々に生成し、異なる単色光源に対応する角度調整モジュールを通して、異なる色の直線偏光を同じ偏光角及び異なる伝送方向を有するように調整し、その結果、異なる波長及び同じ偏光特徴を有する複数の直線偏光ビームを同時に生成し、それにより、多周波数格子縞を同時に投射するために使用される偏光をさらに生成することができる。
［２．光トランスミッタモジュール２０２］
図５は、本願の一実施形態による光トランスミッタモジュールの概略図である。図５に示されているように、光トランスミッタモジュール２０２は、第１の分光モジュール５０１、方向調整モジュール５０２、第２の分光モジュール５０３、及び偏光調整モジュール５０４を有する。
第１の分光モジュール５０１は、光源モジュール２０１からの第１の偏光を受け取り、第１の偏光を第１の方向に沿った第１の直線偏光及び第２の方向に沿った第２の直線偏光に分光するように構成されている。方向調整モジュール５０２は、第２の直線偏光を受け取り、第２の直線偏光の伝送方向を第３の方向に調整するように構成されている。第２の分光モジュール５０３は、第１の分光モジュール５０１から第１の直線偏光、及び、方向調整モジュール５０２からの第２の直線偏光を受け取り、第１の直線偏光及び第２の直線偏光に干渉することによって取得される干渉光を生成するように構成されている。偏光調整モジュール５０４は、干渉光を受け取り、干渉光の偏光タイプを円形偏光タイプに調整し、それにより第２の偏光を取得するように構成されている。
本願のいくつかの実施形態において、方向調整モジュールは、第１の反射器５０５及び第２の反射器５０６を有する。第１の反射器５０５は、第１の分光モジュールからの第２の直線偏光を受け取り、受け取られた第２の直線偏光を第２の反射器５０６に反射するように構成されている。第２の反射器５０６は、受け取られた第２の直線偏光を反射し、その結果、反射された後に、第２の直線偏光が第３の方向に沿って第２の分光モジュール５０３に入射するように構成されている。
本願のいくつかの実施形態において、第１の分光モジュール５０１及び第２の分光モジュール５０３は、偏光ビームスプリッタを含む。任意選択の実装において、第１の分光モジュール５０１及び第２の分光モジュール５０３は、偏光ビームスプリッタであってよい。第１の分光モジュール５０１に対応する第１の偏光ビームスプリッタ及び第２の分光モジュール５０３に対応する第２の偏光ビームスプリッタは、対称に分散される。
本願のいくつかの実施形態において、光トランスミッタモジュール２０２は、投影モジュール５０７をさらに備え、投影モジュール５０７は、第２の偏光を受け取り、第２の偏光を目標対象に投射するように構成されている。投影モジュール５０７は、投影機能を有する投影レンズ又は別の素子を含む。任意選択の実装において、投影モジュール５０７は、投影機能を有する投影レンズ又は別の素子であってよい。
本願のいくつかの実施形態において、偏光調整モジュール５０４は、１／４波長板を含み、第２の分光モジュール５０３及び投影モジュール５０７の間に位置している。任意選択の実装において、偏光調整モジュール５０４は、１／４波長板であってよい。
例えば、第１の分光モジュール５０１及び第２の分光モジュール５０３の両方が偏光ビームスプリッタである場合、第１の方向は、水平偏光方向であってよく、第２の方向は、第１の方向に対して直交する垂直偏光方向であってよい。光源モジュール２０１からの第１の偏光を受け取った後、第１の分光モジュール５０１は、第１の偏光を互いに直交する透過光及び反射光に分光し、透過光は、水平偏光方向における水平偏光（ｐ光（ｐ ｌｉｇｈｔ））、すなわち、第１の直線偏光であり、反射光は、垂直偏光方向における垂直偏光（ｓ光（ｓ ｌｉｇｈｔ））である。第１の分光モジュール５０１によって送られた第１の直線偏光は、第２のビームスプリッタによって送られた後、偏光調整モジュール５０４に入射する。第１の分光モジュール５０１によって反射された第２の直線偏光は、第１の反射器５０５によって反射された後、第２の反射器５０６に到達し、第２の反射器５０６によって反射され、次に、第２の分光モジュール５０３によって反射された後に偏光調整モジュール５０４に入射する。第１の直線偏光及び第２の直線偏光は干渉され、取得された干渉光が偏光調整モジュールを通過した後、干渉光の偏光タイプは円偏光に変化し、それにより第２の偏光を取得する。
第１の直線偏光及び第２の直線偏光の間の夾角は、第１の反射器５０５及び／又は第２の反射器５０６の回転角度（反射器平面及び水平又は垂直方向の間の夾角）を調整することによって調整され、それにより、第１の直線偏光及び第２の直線偏光に基づいて取得された第２の直線偏光によって投射される格子縞の空間周波数を制御してよい。
説明しやすさのために、図５では、１本の線のみを使用して第１の偏光を表していることに留意されたい。実際には、第１の偏光は、三色に対応する、光源モジュール２０１によって出力される、３つの直線偏光ビームを含む。
目標対象に対してプロファイル検出が実行されるシナリオにおいて、第２の偏光を取得した後、偏光調整モジュールは、第２の偏光を投影モジュール５０７に送り、投影モジュール５０７は、第２の偏光を目標対象に投影する。
前述の実施形態において、光トランスミッタモジュール２０２は、まず、光源モジュール２０１からの第１の偏光を２つの異なる偏光ビームに分光し、次に、取得された２つの偏光ビームに干渉して第２の偏光を取得して、その結果、第２の偏光は、複数の空間周波数の格子縞を同時に投射して、多周波数格子縞画像及び多位相格子縞画像をさらに取得することができる。
［３．光学検出モジュール２０３］
図６は、本願の一実施形態による光学検出モジュールの概略図である。図６に示されているように、光学検出モジュール２０３は、結像モジュール６０１及び色偏光検出モジュール６０２を備える。
結像モジュール６０１は、第２の偏光点に対応する目標偏光を受け取るように構成されている。目標偏光は、Ｎ個の色の初期目標格子縞を投射するために使用され、初期目標格子縞は、第２の偏光によって投射された格子縞を変調することによって取得される格子縞である。色偏光検出モジュール６０２は、各色に対応する初期格子縞に対して少なくとも２つの異なる位相値の位相シフトを別々に実行し、各色に対応する複数の目標格子縞画像を生成するように構成されている。
光学システム２００は、目標に対してプロファイル検出が実行されるシナリオに適用され、目標偏光は、目標対象によって第２の偏光を変調することによって取得された偏光であってよい。
具体的に、光トランスミッタモジュール２０２が第２の偏光を目標対象に投射した後、第２の偏光によって投射された格子縞は、目標対象の変調に起因して変形し、対応する目標偏光を生成する。対応する目標偏光は、光学検出モジュール２０３において結像モジュール６０１へと反射され、結像モジュール６０１を通して色偏光検出モジュール６０２に送られる。
本願のいくつかの実施形態において、結像モジュール６０１は、結像素子、例えば、結像レンズを有する。任意選択の実装において、結像モジュール６０１は、結像レンズであってよい。色偏光検出モジュールは、異なる偏光コーティング及び異なる色コーティングを有する色偏光検出器（又はセンサ）を有してもよいし、又は、多色光源及びピクセルレベルコーティング等を有する色偏光カメラを有してもよい。任意選択の実装において、色偏光検出モジュールは、色偏光検出器であってよい。
図７は、本願の一実施形態による色偏光検出モジュールの構造の概略図である。
本願のこの実施形態において、色偏光検出モジュールは、偏光に基づいて、目標偏光によって投射された格子縞に対して異なる位相シフトを実行し、異なる色の目標偏光を受け取り、それにより多周波数格子縞及び多位相格子縞に対するゲーティングを実装するように構成されている。図７に示されているように、色偏光検出モジュール６０２のハードウェア構成は、最下層に位置しているピクセルアレイ、中間層に位置している偏光アレイ、及び最上層に位置しているマイクロレンズアレイを含む。マイクロレンズアレイは、目標偏光を透過するように構成されている。偏光アレイは、目標偏光に対して少なくとも２つの異なる位相値の位相シフトを実行し、それにより多位相格子縞信号を取得するように構成されている。ピクセルアレイは、異なる色の目標偏光を別々に受け取り、それにより多周波数格子縞信号を取得するように構成されている。多位相格子縞信号及び多周波数格子縞信号を取得した後に、色偏光検出モジュール６０２は、これに対応して多周波数格子縞画像及び多位相格子縞画像を生成し、それにより複数の目標格子縞画像を取得する。
図８は、本願の一実施形態による偏光アレイ及びピクセルアレイの概略図である。
目標偏光に対して４つの異なる位相値の位相シフトが実行される一例が、以下で説明のために使用される。
図８に示されているように、偏光アレイの最小処理単位は、ピクセルの単位である。偏光アレイにおいて、各ピクセル単位（ｐｉｘｅｌ ｕｎｉｔ）は、１つの位相値の位相シフトに対応し、ピクセル単位に対応する位相値の位相シフトが、ピクセル単位に投射された目標偏光に対して実行される。目標偏光に対して、４つの異なる位相値の位相シフトが実行される場合、偏光アレイは、４つの異なる位相値の位相シフトを含み、すなわち、４つの異なる偏光方向のピクセル単位を含み、４つの位相値の位相シフトにそれぞれ対応する４つの隣接するピクセル単位が、１つのグループとして使用され、４つの隣接するピクセル単位に対応する位相値は、０°、４５°、９０°、及び１３５°であってよい。
図８に示されているように、ピクセルアレイにおいて、偏光アレイにおける４つのピクセル単位のグループに対応する４つのピクセル単位は、同じ色のコーティングに対応しており、受け取られた目標偏光からの別の色の光信号をフィルタ除去し、ピクセル単位に対応する色の光信号のみを受け取るように構成されている。
図９は、本願の一実施形態による目標格子縞画像の概略図である。赤色、緑色、及び青色偏光を用いることによって格子縞が投射され、目標偏光に対して４つの異なる位相値の位相シフトが実行されるシナリオにおいて、光学検出モジュール２０３は、目標偏光に基づいて１２の異なる目標格子縞画像を取得し得る。図９に示されているように、取得された１２の目標格子縞画像は、図９の（ａ）に示す４つの赤色格子縞画像、図９の（ｂ）に示す４つの緑色格子縞画像、及び図９の（ｃ）に示す４つの青色格子縞画像を含む。（ａ）に示す４つの赤色格子縞画像において、格子縞の初期位相は、異なる。これは、（ｂ）及び（ｃ）において同じである。図９では、目標対象として人物が用いられている一例が、例示のために使用されている。
前述のようにして、色偏光検出モジュール６０２は、一度に受け取られた目標偏光に基づいて偏光アレイを通して、同じ空間周波数を有する格子縞に対する位相シフトを実行することによって取得される格子縞を選択的に受け取り、異なる色の格子縞を選択的に受け取り、それにより多周波数格子縞画像及び多位相格子縞画像を同時に取得し得る。これにより、格子縞投射及び収集の回数が大きく低減し、多周波数多位相格子縞取得プロセスが簡略化し、簡便性及び測定効率が大きく向上する。
図１０Ａ及び図１０Ｂは、本願の一実施形態による可能な光学システムの概略構成図である。図１０Ａ及び図１０Ｂに示されているように、光学システムに含まれるモジュール及び素子に関しては、前述の実施形態における説明を参照されたい。ここでは、詳細について再度説明しない。
図１０Ａ及び図１０Ｂに示す光学システムアーキテクチャは、本願のこの実施形態において提供される光学システム２００の可能な一実装に過ぎず、本願のこの実施形態において提供される光学システムに対する限定をなすものではないことが理解され得る。
目標対象によって変調することによって取得された複数の格子縞画像を取得した後に、目標対象に対してプロファイル検出が実行されるシナリオに、光学システム２００が適用される場合、光学検出モジュール２０３は、複数の格子縞画像に基づいて、目標対象のプロファイル情報を計算してよい。
図９に示す検出結果に基づいて、光学検出モジュール２０３は、４ステップ位相シフト方法を用いて、一つのグループとしての図９における概略図（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）において、４つの格子縞画像を別々に使用して、各グループに対応する位相図を計算し、３つのグループの格子縞画像に対応する位相図に基づいた計算によって位相値を取得し、最終的に、決定された位相値に基づいて目標対象に対してプロファイル検出を実行してよい。
４ステップ位相シフト方法の光強度の式は、以下の通りである。
Ｉ（ｘ，ｙ，δｊ）＝Ａ（ｘ，ｙ）＋Ｂ（ｘ，ｙ）ｃｏｓ［φ（ｘ，ｙ）＋δｊ］
Ｉ（ｘ，ｙ，δｊ）は光強度関数であり、Ａ（ｘ，ｙ）は背景光強度であり、Ｂ（ｘ，ｙ）は縞の変調深さであり、δｊは移動位相値であり、φ（ｘ，ｙ）は測定対象の位相であり、測定対象の高さ情報を表している。
標準的な４ステップ位相シフト方法において、格子縞画像のラッピング位相（ｗｒａｐｐｉｎｇ ｐｈａｓｅ）が計算され、４つの画像の対応する位相シフトは、それぞれ、δ０＝０、δ１＝π／２、δ２＝π、δ３＝３π／２である。
前述の式を解くことによって、４ステップ位相シフト式を取得することができる。
Figure 2024509390000002
Ｉ０（ｘ，ｙ）、Ｉ１（ｘ，ｙ）、Ｉ２（ｘ，ｙ）、及びＩ３（ｘ，ｙ）は、それぞれ、４つの格子縞画像の光度である。
以下の位相関数は、前述の４つの式を組み合わせて解くことによって取得され得る。
φ（ｘ，ｙ）＝ａｒｃｔａｎ（Ｉ３（ｘ，ｙ）－Ｉ１（ｘ，ｙ））／（Ｉ０（ｘ，ｙ）－Ｉ２（ｘ，ｙ）） －π≦φ≦π
φ（ｘ，ｙ）は、計算されたラッピング位相である。
光学検出モジュール２０３が、前述の方法を用いることによって格子縞画像の各グループに対応する（ラッピング）位相を計算した後、位相デエンタングルメント（ｐｈａｓｅ ｄｅ－ｅｎｔａｎｇｌｅｍｅｎｔ）ステップにおいて、合成波長を計算する方法を用いることによって、位相デエンタングルメントが実施されてよい。
目標偏光に対して３つの異なる位相値位相シフトが実行されるシナリオにおいて、図８に示すピクセルアレイは、３つの異なる位相値の位相シフトを含み、すなわち、異なる偏光方向の３つのピクセル単位を含み、３つの位相値の位相シフトにそれぞれ対応する３つの隣接するピクセル単位が１つのグループとして使用される。このようにして、３ステップ位相シフトに関連する計算方法を使用して、目標対象に対してプロファイル検出を実行してよい。ここでは、詳細について再度説明しない。
同じ技術的構想に基づき、本願の一実施形態は、装置をさらに提供する。端末は、本願の実施形態に提供される光学システムを備えてよい。
同じ技術的構想に基づき、本願の一実施形態は、端末をさらに提供する。端末は、本願の実施形態に提供される光学システムを備えてよい。
必要に応じて端末は、ビークル、無人航空機、ロボット、車載端末等であってよい。
当業者が本願の範囲から逸脱することなく多様な修正及び変形を本願に加えることができることは、明らかである。この場合、本願は、それらが以下の請求項及びそれらの均等な技術によって規定される保護範囲に入る限り、本願の実施形態のこれらの修正及び変形を包含することが意図されている。
当業者が本願の範囲から逸脱することなく多様な修正及び変形を本願に加えることができることは、明らかである。この場合、本願は、それらが以下の請求項及びそれらの均等な技術によって規定される保護範囲に入る限り、本願の実施形態のこれらの修正及び変形を包含することが意図されている。
［他の考えられる項目］
（項目１）
光源モジュール及び光トランスミッタモジュールを備え、
前記光源モジュールは、第１の偏光を出力するように構成されており、前記第１の偏光は、Ｎ個の色の直線偏光を含み、異なる色の直線偏光は、同じ偏光角及び異なる伝送方向を有し、Ｎは、１よりも大きい整数である；
前記光トランスミッタモジュールは、前記第１の偏光を受け取り、前記第１の偏光に基づいて第２の偏光を生成するように構成されており、前記第２の偏光は、前記Ｎ個の色の格子縞を投射するために使用され、異なる色の格子縞は、異なる空間周波数を有する
光学システム。
（項目２）
前記光学システムは、光学検出モジュールをさらに備え；
前記光学検出モジュールは、前記第２の偏光に対応する目標偏光を受け取り、前記目標偏光に基づいて複数の目標格子縞画像を取得するように構成されており、前記複数の目標格子縞画像は、前記Ｎ個の色のそれぞれに対応する複数の目標格子縞画像を含み、各色に対応する少なくとも２つの目標格子縞画像における格子縞の初期位相は、異なる
項目１に記載の光学システム。
（項目３）
前記光学検出モジュールは、結像モジュール及び色偏光検出モジュールを有し；
前記結像モジュールは、前記目標偏光を受け取るように構成されており、前記目標偏光は、前記Ｎ個の色の初期目標格子縞を投射するために使用され、前記初期目標格子縞は、前記第２の偏光によって投射された格子縞を変調することによって取得された格子縞である；
前記色偏光検出モジュールは、各色に対応する初期格子縞に対して少なくとも２つの異なる位相値の位相シフトを別々に実行し、各色に対応する前記複数の目標格子縞画像を生成するように構成されている
項目２に記載の光学システム。
（項目４）
前記光源モジュールは、Ｎ個の単色光源、Ｎ個の角度調整モジュール、及びビーム結合モジュールを有し、
前記Ｎ個の単色光源のそれぞれは、対応する色の直線偏光を出力するように構成されており；
前記Ｎ個の角度調整モジュールのそれぞれは、対応する単色光源からの直線偏光の偏光角を目標角度に調整するように構成されており；
前記ビーム結合モジュールは、前記第１の偏光を取得するために、前記Ｎ個の角度調整モジュールからの直線偏光のＮ個のビームの伝送方向を目標方向と異なる夾角を有するように調整するように構成されている、
項目１から３のいずれか一項に記載の光学システム。
（項目５）
前記角度調整モジュールは、半波長板を含み、前記角度調整モジュールは、前記対応する単色光源及び前記ビーム結合モジュールの間に位置している、項目４に記載の光学システム。
（項目６）
前記ビーム結合モジュールは、Ｎ－１個のビーム結合素子を含み、
前記Ｎ－１個のビーム結合素子における第１のビーム結合素子は、前記Ｎ個の角度調整モジュールにおける第１の角度調整モジュールからの第１の直線偏光を透過し、前記Ｎ個の角度調整モジュールにおける第２の角度調整モジュールからの第２の直線偏光を反射し、前記第１の直線偏光及び前記第２の直線偏光の伝送方向を前記目標方向に対して異なる夾角を有するように制御するように構成されている；又は、
前記第１のビーム結合素子は、第２のビーム結合素子からの第３の直線偏光を透過し、前記Ｎ個の角度調整モジュールにおける第３の角度調整モジュールからの第４の直線偏光を反射し、前記第３の直線偏光及び前記第４の直線偏光の伝送方向を前記目標方向に対して異なる夾角を有するように制御するように構成されている
項目４又は５に記載の光学システム。
（項目７）
前記ビーム結合素子のいずれか１つは、ダイクロイックビームスプリッタを含む、項目６に記載の光学システム。
（項目８）
前記目標方向は、前記Ｎ個の単色光源のうちの１つによって出力される直線偏光の伝送方向である、項目４から７のいずれか一項に記載の光学システム。
（項目９）
前記光トランスミッタモジュールは、第１の分光モジュール、方向調整モジュール、第２の分光モジュール、及び偏光調整モジュールを有し、
前記第１の分光モジュールは、前記第１の偏光を受け取り、前記第１の偏光を第１の方向に沿った第１の直線偏光及び第２の方向に沿った第２の直線偏光に分光するように構成されており；
前記方向調整モジュールは、前記第２の直線偏光を受け取り、前記第２の直線偏光の前記伝送方向を第３の方向に調整するように構成されており；
前記第２の分光モジュールは、前記第１の分光モジュールからの前記第１の直線偏光及び前記方向調整モジュールからの前記第２の直線偏光を受け取り、前記第１の直線偏光及び前記第２の直線偏光に干渉することによって取得される干渉光を生成するように構成されており；
前記偏光調整モジュールは、前記干渉光を受け取り、前記干渉光の偏光タイプを円形偏光タイプに調整し、前記第２の偏光を取得するように構成されている
項目１から８のいずれか一項に記載の光学システム。
（項目１０）
前記方向調整モジュールは、第１の反射器及び第２の反射器を有し；
前記第１の反射器は、前記第１の分光モジュールから前記第２の直線偏光を受け取り、前記受け取られた第２の直線偏光を前記第２の反射器に反射するように構成されており；
前記第２の反射器は、前記受け取られた第２の直線偏光を反射し、その結果、反射された後に、前記第２の直線偏光が前記第３の方向に沿って前記第２の分光モジュールに入射するように構成されている
項目９に記載の光学システム。
（項目１１）
前記第２の方向は、前記第１の方向に対して直交する、項目９又は１０に記載の光学システム。
（項目１２）
前記第１の分光モジュール及び前記第２の分光モジュールは、偏光ビームスプリッタを含む、項目９から１１のいずれか一項に記載の光学システム。
（項目１３）
前記光トランスミッタモジュールは、投影モジュールをさらに有し、前記投影モジュールは、前記第２の偏光を受け取り、前記第２の偏光を目標対象に投射するように構成されている、項目９から１２のいずれか一項に記載の光学システム。
（項目１４）
前記光学調整モジュールは、１／４波長板を含み、前記第２の分光モジュール及び前記投影モジュールの間に位置している、項目１３に記載の光学システム。
（項目１５）
項目１から１４のいずれか一項に記載の光学システムを備える装置。
（項目１６）
項目１から１４のいずれか一項に記載の光学システムを備える端末。
（項目１７）
前記端末は、ビークル、無人航空機、及びロボットのうちのいずれか１つである、項目１６に記載の端末。

Claims (17)

  1. 光源モジュール及び光トランスミッタモジュールを備え、
    前記光源モジュールは、第１の偏光を出力するように構成されており、前記第１の偏光は、Ｎ個の色の直線偏光を含み、異なる色の直線偏光は、同じ偏光角及び異なる伝送方向を有し、Ｎは、１よりも大きい整数である；
    前記光トランスミッタモジュールは、前記第１の偏光を受け取り、前記第１の偏光に基づいて第２の偏光を生成するように構成されており、前記第２の偏光は、前記Ｎ個の色の格子縞を投射するために使用され、異なる色の格子縞は、異なる空間周波数を有する
    光学システム。
  2. 前記光学システムは、光学検出モジュールをさらに備え；
    前記光学検出モジュールは、前記第２の偏光に対応する目標偏光を受け取り、前記目標偏光に基づいて複数の目標格子縞画像を取得するように構成されており、前記複数の目標格子縞画像は、前記Ｎ個の色のそれぞれに対応する複数の目標格子縞画像を含み、各色に対応する少なくとも２つの目標格子縞画像における格子縞の初期位相は、異なる
    請求項１に記載の光学システム。
  3. 前記光学検出モジュールは、結像モジュール及び色偏光検出モジュールを有し；
    前記結像モジュールは、前記目標偏光を受け取るように構成されており、前記目標偏光は、前記Ｎ個の色の初期目標格子縞を投射するために使用され、前記初期目標格子縞は、前記第２の偏光によって投射された格子縞を変調することによって取得された格子縞である；
    前記色偏光検出モジュールは、各色に対応する初期格子縞に対して少なくとも２つの異なる位相値の位相シフトを別々に実行し、各色に対応する前記複数の目標格子縞画像を生成するように構成されている
    請求項２に記載の光学システム。
  4. 前記光源モジュールは、Ｎ個の単色光源、Ｎ個の角度調整モジュール、及びビーム結合モジュールを有し、
    前記Ｎ個の単色光源のそれぞれは、対応する色の直線偏光を出力するように構成されており；
    前記Ｎ個の角度調整モジュールのそれぞれは、対応する単色光源からの直線偏光の偏光角を目標角度に調整するように構成されており；
    前記ビーム結合モジュールは、前記第１の偏光を取得するために、前記Ｎ個の角度調整モジュールからの直線偏光のＮ個のビームの伝送方向を目標方向と異なる夾角を有するように調整するように構成されている、
    請求項１から３のいずれか一項に記載の光学システム。
  5. 前記角度調整モジュールは、半波長板を含み、前記角度調整モジュールは、前記対応する単色光源及び前記ビーム結合モジュールの間に位置している、請求項４に記載の光学システム。
  6. 前記ビーム結合モジュールは、Ｎ－１個のビーム結合素子を含み、
    前記Ｎ－１個のビーム結合素子における第１のビーム結合素子は、前記Ｎ個の角度調整モジュールにおける第１の角度調整モジュールからの第１の直線偏光を透過し、前記Ｎ個の角度調整モジュールにおける第２の角度調整モジュールからの第２の直線偏光を反射し、前記第１の直線偏光及び前記第２の直線偏光の伝送方向を前記目標方向に対して異なる夾角を有するように制御するように構成されている；又は、
    前記第１のビーム結合素子は、第２のビーム結合素子からの第３の直線偏光を透過し、前記Ｎ個の角度調整モジュールにおける第３の角度調整モジュールからの第４の直線偏光を反射し、前記第３の直線偏光及び前記第４の直線偏光の伝送方向を前記目標方向に対して異なる夾角を有するように制御するように構成されている
    請求項４又は５に記載の光学システム。
  7. 前記ビーム結合素子のいずれか１つは、ダイクロイックビームスプリッタを含む、請求項６に記載の光学システム。
  8. 前記目標方向は、前記Ｎ個の単色光源のうちの１つによって出力される直線偏光の伝送方向である、請求項４から７のいずれか一項に記載の光学システム。
  9. 前記光トランスミッタモジュールは、第１の分光モジュール、方向調整モジュール、第２の分光モジュール、及び偏光調整モジュールを有し、
    前記第１の分光モジュールは、前記第１の偏光を受け取り、前記第１の偏光を第１の方向に沿った第１の直線偏光及び第２の方向に沿った第２の直線偏光に分光するように構成されており；
    前記方向調整モジュールは、前記第２の直線偏光を受け取り、前記第２の直線偏光の前記伝送方向を第３の方向に調整するように構成されており；
    前記第２の分光モジュールは、前記第１の分光モジュールからの前記第１の直線偏光及び前記方向調整モジュールからの前記第２の直線偏光を受け取り、前記第１の直線偏光及び前記第２の直線偏光に干渉することによって取得される干渉光を生成するように構成されており；
    前記偏光調整モジュールは、前記干渉光を受け取り、前記干渉光の偏光タイプを円形偏光タイプに調整し、前記第２の偏光を取得するように構成されている
    請求項１から８のいずれか一項に記載の光学システム。
  10. 前記方向調整モジュールは、第１の反射器及び第２の反射器を有し；
    前記第１の反射器は、前記第１の分光モジュールから前記第２の直線偏光を受け取り、前記受け取られた第２の直線偏光を前記第２の反射器に反射するように構成されており；
    前記第２の反射器は、前記受け取られた第２の直線偏光を反射し、その結果、反射された後に、前記第２の直線偏光が前記第３の方向に沿って前記第２の分光モジュールに入射するように構成されている
    請求項９に記載の光学システム。
  11. 前記第２の方向は、前記第１の方向に対して直交する、請求項９又は１０に記載の光学システム。
  12. 前記第１の分光モジュール及び前記第２の分光モジュールは、偏光ビームスプリッタを含む、請求項９から１１のいずれか一項に記載の光学システム。
  13. 前記光トランスミッタモジュールは、投影モジュールをさらに有し、前記投影モジュールは、前記第２の偏光を受け取り、前記第２の偏光を目標対象に投射するように構成されている、請求項９から１２のいずれか一項に記載の光学システム。
  14. 前記光学調整モジュールは、１／４波長板を含み、前記第２の分光モジュール及び前記投影モジュールの間に位置している、請求項１３に記載の光学システム。
  15. 請求項１から１４のいずれか一項に記載の光学システムを備える装置。
  16. 請求項１から１４のいずれか一項に記載の光学システムを備える端末。
  17. 前記端末は、ビークル、無人航空機、及びロボットのうちのいずれか１つである、請求項１６に記載の端末。
JP2023550262A 2021-02-23 2021-02-23 光学システム、装置、及び端末 Pending JP2024509390A (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2021/077509 WO2022178678A1 (zh) 2021-02-23 2021-02-23 一种光学***、装置及终端

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2024509390A true JP2024509390A (ja) 2024-03-01

Family

ID=75596492

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023550262A Pending JP2024509390A (ja) 2021-02-23 2021-02-23 光学システム、装置、及び端末

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP4286791A4 (ja)
JP (1) JP2024509390A (ja)
CN (1) CN112739981B (ja)
WO (1) WO2022178678A1 (ja)

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000346612A (ja) * 1999-06-04 2000-12-15 Sony Corp 干渉計および干渉測定方法
CA2301822A1 (fr) * 2000-03-24 2001-09-24 9071 9410 Quebec Inc. Projection simultanee de plusieurs patrons avec acquisition simultanee pour l'inspection d'objets en trois dimensions
WO2005049840A2 (en) * 2003-11-17 2005-06-02 Universite De Liege Process and apparatus for measuring the three-dimensional shape of an object
CN101936718B (zh) * 2010-03-23 2012-07-18 上海复蝶智能科技有限公司 正弦条纹投影装置以及三维轮廓测量方法
EP2813809A1 (en) * 2013-06-06 2014-12-17 Canon Kabushiki Kaisha Device and method for measuring the dimensions of an objet and method for producing an item using said device
TWI489079B (zh) * 2013-11-01 2015-06-21 Young Optics Inc 投影裝置與深度量測系統
US10921255B2 (en) * 2014-12-09 2021-02-16 Bioaxial Sas Optical measuring device and process
JP6271493B2 (ja) * 2015-05-25 2018-01-31 Ckd株式会社 三次元計測装置
WO2016194019A1 (ja) * 2015-06-01 2016-12-08 オリンパス株式会社 干渉縞投影装置及び計測装置
JPWO2017183181A1 (ja) * 2016-04-22 2019-02-28 オリンパス株式会社 三次元形状測定装置
CN108121177B (zh) * 2016-11-29 2019-11-22 上海微电子装备（集团）股份有限公司 一种对准测量***及对准方法
US10036630B1 (en) * 2017-05-22 2018-07-31 Asm Technology Singapore Pte Ltd Three-dimensional imaging using a multi-phase projector
CN207675118U (zh) * 2017-11-30 2018-07-31 青岛全维医疗科技有限公司 数字全息三维显微***
CN109855530B (zh) * 2017-11-30 2021-03-09 上海微电子装备（集团）股份有限公司 干涉仪***及其使用方法
CN109143604A (zh) * 2018-08-09 2019-01-04 深圳市华星光电技术有限公司 投影显示装置
CN109163673B (zh) * 2018-08-17 2019-07-05 华中科技大学 一种多波长和相移干涉双同步的表面实时测量方法及***
CN110186390B (zh) * 2019-05-21 2020-10-30 中国计量大学 紧凑型瞬态多波长移相干涉装置及其测量方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP4286791A4 (en) 2024-03-20
CN112739981B (zh) 2022-05-06
EP4286791A1 (en) 2023-12-06
WO2022178678A1 (zh) 2022-09-01
CN112739981A (zh) 2021-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11680790B2 (en) Multiple channel locating
US11900624B2 (en) Digital fringe projection and multi-spectral polarization imaging for rapid 3D reconstruction
KR101139178B1 (ko) 디지털 홀로그래피를 이용한 입체 측정장치
US11561084B2 (en) Polarization sensitive devices, methods and applications
CN103292740B (zh) 一种三维扫描仪测量方法及其装置
CN101788274B (zh) 一种彩色复合光栅的三维面形测量方法
CN107783353B (zh) 用于捕捉立体影像的装置及***
CN112912766B (zh) 一种探测装置、控制方法、融合探测***及终端
KR102437974B1 (ko) 인라인 플라잉 오버 빔 패턴 스캐닝 홀로그램 현미경 장치
KR20190051052A (ko) 복수 개의 다른 파장의 레이저를 포함하는 3차원 스캔 방법 및 스캐너
Drulea et al. Omnidirectional stereo vision using fisheye lenses
CN104535188A (zh) 一种空间频率调制的静态全偏振成像探测***及方法
JP2024509390A (ja) 光学システム、装置、及び端末
US20230342963A1 (en) Imaging device, information processing device, imaging method, and information processing method
CA2975687C (en) Three-dimensional synthetic aperture imaging using spatial amplitude modulation
CN115462735A (zh) 一种高精度单目内窥立体成像***及成像方法
JPH0723684Y2 (ja) レンジファインダ
Kasuya et al. One-shot entire shape scanning by utilizing multiple projector-camera constraints of grid patterns
CN115981073A (zh) 一种多光路投影装置、三维测量***及方法
CN116016893B (zh) 一种单像素三维成像***及方法
CN214095899U (zh) 一种基于翻转干涉的双载频双波长数字全息检测装置
WO2024138009A2 (en) Multi-spectral and polarization structured light illumination for three-dimensional imaging
US20220074738A1 (en) Three dimensional imaging
CN116625511A (zh) 光栅部分相干成像***的斯托克斯参数测量装置和方法
IL298239B1 (en) Image system and method

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230927

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230927