[发明专利]具有折射光学元件的照明器

说明书

技术领域

本发明涉及具有折射光学元件的照明器。

背景技术

相机光电传感器所收集和成像的电磁辐射(例如光)的量可能依赖于物体在相机的视野(FOV)中的位置。简言之，处于相机的光轴上的物体可能在其他因素都相同的情况下在该相机的光电传感器看来比离轴的物体更明亮。术语“辐照度”统指入射到诸如光电传感器之类的表面上的电磁辐射。术语“辐射出射度(exitance)”或“辐射发射度(emittance)”统指从物体射出(例如，反射)的电磁辐射。辐照度以及出射度可以每秒针对每单位面积进行测量。对于相对于相机的光轴具有角位移“θ”的物体而言，辐照度一般而言可以按cos⁴θ减小。

对于各种应用而言可能有利的是，处于由相机成像的场景中的物体与角位移θ无关地在相机光电传感器上具有基本上相同的辐照度。例如，飞行时间(TOF)三维(3D)相机通过对该相机发射的光传播到该相机所成像的场景中的物体并回到该相机要花费多少时间进行计时来确定与该物体相距的距离。对于一些系统而言，照明系统以非常短的光脉冲将光发射到物体。相机对被物体反射并且被光电传感器收集的光进行成像以确定光的往返传播时间。精确的距离测量依赖于与光电传感器所捕捉的物体的图像相关联的辐照度。此外，精确度可以随着辐照度上升而改善。

发明内容

提供了一种照明系统，其具有补偿光电传感器所捕捉的物体的图像的辐照度的依赖性的折射光学元件。具有给定出射度的物体的图像的辐照度可以依赖于同光轴的角位移。折射光学元件可以用在诸如飞行时间(TOF)相机之类的成像设备中。折射光学元件可以将光结构化，使得该相机的视野内的相同球面中的相似物体在相机光电传感器上具有相同的辐照度。

一个实施例是一种包括图像传感器、光源以及折射光学元件的照明系统。该图像传感器具有捕捉视野中的物体的图像的光电传感器。由光电传感器所捕捉的具有给定出射度的物体的图像的辐照度依赖于同该图像传感器的光轴的角位移。折射光学元件接收来自光源的光，并且将该光结构化以照射视野以补偿辐照度对同光轴的角位移的依赖性。

一个实施例是一种包括图像传感器、光源、准直器以及折射漫射器的深度相机系统。光电传感器捕捉视野中的物体的图像。准直器将来自光源的光准直化。折射漫射器接收来自光源的光并且根据1/cos⁴θ将视野内的光结构化，其中θ是同该图像传感器的光轴的角位移。该深度相机系统还具有用于基于光电传感器所接收的光来生成深度图像的逻辑。

一个实施例是一种用于生成深度图像的方法，该方法包括以下步骤。使用折射漫射器将光折射到视野中的物体上。在具有光轴的光电传感器处捕捉从该视野中的物体反射的光。由该光电传感器所捕捉的具有给定出射度的物体的图像的辐照度依赖于同该光轴的角位移。折射该光包括：结构化该光以补偿辐照度对同该光轴的角位移的依赖性。基于所捕捉的光生成深度图像。

提供本发明内容以便以简化形式介绍将在以下的具体实施方式中进一步描述的一些概念。本发明内容并不旨在标识出所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限定所要求保护的主题的范围。

附图说明

在附图中，相同编号的元件彼此对应。

图1示出了图像相机组件内的图像传感器的一个实施例。

图2A示出了图像相机组件内的照明器的一个实施例。

图2B示出了由照明器的一个实施例创建的照明强度。

图3A描绘了具有一对透镜阵列的折射漫射器的侧视图。

图3B描绘了图3A的透镜阵列之一的前视图。

图3C描绘了基于微透镜阵列的折射漫射器的侧视图。

图3D示出了透镜的位置与图3A相比具有不同取向的一个实施例。

图3E示出了两个透镜阵列处于单个透镜的相对侧的一个实施例。

图4A描绘了准直器的一个实施例。

图4B描绘了准直器的另一实施例。

图5描绘了运动捕捉系统的示例性实施例。

图6描绘了图5的运动捕捉系统的示例性框图。

图7是用于生成深度图像的过程的一个实施例的流程图。

图8描绘了可以在图5的运动捕捉系统中使用的计算环境的示例框图。

图9描绘了可以在图5的运动捕捉系统中使用的计算环境的另一个示例框图。

具体实施方式