[发明专利]用于为3D成像投射结构光的低Z高度投影系统

说明书

技术领域

本发明涉及投影系统，且更特定来说，涉及用于为3D成像投射结构光的低Z高度投影系统。

背景技术

近来，被称为微投影机的使用硅基液晶(LCOS)或数字光处理器(DLP)显示面板的占据面积较小的投影机已经上市。微投影机是小的便携式投影机。由于其小型化，微投影机可包含在移动电话中，所以移动电话可将显示投射到例如墙壁等任何表面上。

微投影机可包含小的LCOS显示面板，其可为透射型或反射型。通常，微投影机包含一个或一个以上光源、分束器、LCOS显示面板及投影透镜。此外，所述微投影机可用于为3D成像投射结构光。通常，用于3D成像的结构光包含垂直光栅图案。所述垂直光栅图案被投射到具有轮廓的表面上。在一位置处的所述轮廓(例如，相对于平坦表面突出或凹进)可从在那个位置处经投射光栅的变形而计算出。如果所述表面是平的而没有轮廓，那么所述变形通常涉及从其图像的经投射垂直光栅的水平偏移。

3D成像系统包含用于投射结构光的投影机，及用于检测经投射的结构光的变形的数码相机。所述3D成像系统可进一步包含计算机或数字处理器。其通常要求所述投影机比较小，以便降低所述3D成像系统的总体尺寸。除了提供静态3D对象的轮廓，所述3D成像系统还可用于手势识别以控制计算机、游戏以及许多其它用处。用于投射结构光以手势识别的小型投影机需求量格外大。

发明内容

本发明的一个实施例涉及一种低Z高度投影系统。所述低Z高度投影系统包括：显示面板，用以显示包含在第一方向上延伸的光栅的光栅图案；及投影透镜系统，通过所述投影透镜系统，显示在所述显示面板上的所述光栅图案被投射到表面上，其中所述投影透镜系统是具有在所述第一方向上的第一透镜宽度及在第二方向上的第二透镜宽度的截圆形透镜系统，其中所述第一透镜宽度小于所述第二透镜宽度，且其中所述第一及第二方向是正交的。

本发明的另一实施例涉及一种低Z高度投影系统。所述低Z高度投影系统包括：显示面板，其具有沿第一方向布置的至少一行像素；及第一变形透镜，其在所述第一方向上具有光学功率以将沿着所述显示面板的所述第一方向布置的所述至少一行像素成像到表面上。

本发明的另一实施例涉及一种用于投射光栅图案的方法。所述方法包括：在显示面板上显示所述光栅图案，其中所述光栅图案包含在第一方向上延伸的光栅；及使用具有在所述第一方向上的第一透镜宽度及在第二方向上的第二透镜宽度的截圆形透镜系统投射包含在所述第一方向上延伸的光栅的所述光栅图案，其中所述第一透镜宽度小于所述第二透镜宽度，其中所述第一及第二方向是正交的，且其中所述第一方向上的所述截圆形透镜系统的分辨率小于所述第二方向上的所述截圆形透镜系统的分辨率。

本发明的另一实施例涉及一种用于形成光栅图案的方法。所述方法包括：在具有沿第一方向布置的至少一行像素的显示面板上显示一行光点图案；及使用在所述第一方向上具有光学功率的第一变形透镜对在具有沿所述第一方向布置的至少一行像素的所述显示面板上显示的所述一行所述光点图案进行成像。

附图说明

参考以下图式而描述本发明的非限制及非详尽性实施例，其中贯穿各个图，相同的参考数字指的是相同的部件，除非另有说明。

图1说明3D成像系统的示意图。

图2说明在x轴上具有轮廓或厚度的在y-z面上的表面的示意图。

图3说明在具有轮廓的表面上经投射光栅图案的扭曲边缘的示意图。

图4说明根据本发明教示的通过LCOS投影系统投射的垂直光栅图案的实例示意图。

图5说明根据本发明教示的用于投射垂直光栅图案的LCOS投影系统的PSF的实例示意图。

图6说明根据本发明教示的低Z高度LCOS投影系统的实例示意x-z面横截面图。

图7说明根据本发明教示的投影透镜的实例示意y-z面横截面图。

图8(a)说明根据本发明教示的具有1∶a长宽比的实例LCOS显示面板。

图8(b)说明根据本发明教示的具有1∶b长宽比的实例经要求的投射光栅图案。

图9说明根据本发明教示的低Z高度LCOS投影系统的另一实例示意x-z面横截面图。

图10说明根据本发明教示的用于投射垂直光栅图案的LCOS投影系统的PSF的实例示意图。

图11说明根据本发明教示的低Z高度LCOS投影系统的实例示意图。

图12说明根据本发明教示的低Z高度LCOS投影系统的实例示意图。