[发明专利]用于生成三维图像信息的方法和装置

说明书

技术领域

本发明一般地涉及生成三维图像信息并且更特别地涉及使用单一成像路径来生成三维图像信息。

背景技术

在常规的二维（2D）成像中，捕获表示三维（3D）场景中的对象的光线并且将其映射到2D图像平面上，并且因而不记录深度信息。立体光学系统能够通过从不同透视点产生单独的图像来产生表示深度信息的图像。该单独的图像可以分别地呈现到用户的各自的左眼和右眼，从而模仿人眼在观看实际场景中的操作以及允许用户感知所呈现的视图中的深度。一般地，通过具有一对空间分离的成像路径的光学系统或通过使用单一成像路径的不同部分以产生具有不同透视点的图像来产生单独的或立体的图像。然后，可以使用能够选择性地允许单独的图像到达用户的各自的左眼和右眼的眼镜来呈现图像。可替代地，可以配置特殊显示器以将空间分离的图像投影到用户的各自的左和右眼。

立体成像的使用还发现应用在外科手术领域，其中，可以使用3D内窥镜以提供3D视图给外科医生。在远程操作中立体成像同样可以是有用的，诸如例如海底探索，其中通过提供3D图像信息给位于远离致动器处的操作者来便于机械式致动器的控制。在物理测量系统中和娱乐产业中使用的3D影片制作设备中可以发现立体成像的其它应用。

发明内容

根据发明的一个方案，提供了一种用于生成三维图像信息的装置。该装置包括具有可操作地将透镜的视场内捕获的光导向到透镜的孔径平面的单一成像路径的透镜，以及紧靠近孔径平面定位的偏振镜，所述偏振镜包括第一部分和第二部分，所述第一部分被布置成将具有第一偏振状态的光传送通过单一成像路径的第一部分，所述第二部分被布置成将具有第二偏振状态的光传送通过单一成像路径的第二部分，单一成像路径的第一部分和第二部分提供透镜的视场内的各自的第一透视点和第二透视点。该装置还包括布置在单一成像路径中的调制器，所述调制器可操作以选择性地改变通过调制器的光的偏振状态以在通过单一成像路径的第一部分来形成第一图像和通过单一成像路径的第二部分来形成第二图像之间交替，第一图像表示来自第一透视点的视场内的对象并且第二图像表示来自第二透视点的对象，第一图像和第二图像一起可操作以表示对象的三维空间属性。所述装置包括布置在单一成像路径中用于接收第一图像和第二图像的图像传感器。

孔径平面的位置可以由透镜的物理孔径的位置或物理孔径的共轭位置之一来限定。

偏振镜的第一部分可以包括具有第一线性偏振取向的线性偏振镜并且偏振镜的第二部分可以包括具有第二线性偏振取向的线性偏振镜，第一线性偏振取向与第二线性偏振取向正交。

可以将第一线性偏振取向定向在45度。

可以将调制器布置在单一成像路径中的所述偏振镜之后，并且调制器可操作地配置成在传送具有第一线性偏振状态的光和传送具有第二线性偏振状态的光之间交替。

可以将四分之一波片布置在单一成像路径中的所述调制器之后。

可以将调制器布置在单一成像路径中的所述偏振镜之前，并且调制器可操作地配置成选择第一线性偏振状态和第二线性偏振状态之一以用于传输，以及配置成在传送所选的线性偏振状态和使得所选的线性偏振状态的偏振取向发生90度变化之间交替。

可以将四分之一波片布置在单一成像路径中的所述调制器之前。

偏振镜的第一部分可以包括具有左旋椭圆偏振取向的偏振镜，并且偏振镜的第二部分可以包括具有右旋椭圆偏振取向的偏振镜。

可以将调制器布置在单一成像路径中的所述偏振镜之后，并且调制器可操作地配置成在传送具有左旋椭圆偏振取向的光和传送具有右旋椭圆偏振取向的光之间交替。

可以将调制器布置在单一成像路径中的所述偏振镜之前，并且所述调制器可操作地配置成选择左旋椭圆偏振取向和右旋椭圆偏振取向之一以用于传输，以及配置成在传送所选的偏振取向和使得所选的偏振取向经历在左旋偏振取向和右旋偏振取向之间的变化之间交替。

左旋椭圆偏振取向可以包括左旋圆偏振取向，并且右旋椭圆偏振取向可以包括右旋圆偏振取向。

可以将调制器布置在透镜之前。

所述图像传感器可操作地配置成单独地记录第一图像和第二图像。

可以将调制器布置在透镜和图像传感器之间。

所述调制器可以包括液晶材料。

所述调制器可以包括法拉第旋转体。

调制器可以包括空间调制器，所述空间调制器可操作以移动从而在将具有第一偏振取向的调制器的第一区域引入单一成像路径和将具有第二偏振取向的调制器的第二区域引入单一成像路径之间交替。