[發明專利]具全幅對焦的3D影像擷取裝置及方法

有效

• 申請號: 201210029671.1
• 申請日: 2012-02-08
• 公開（公告）號: CN102636874B
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 保羅·E·X·希爾維拉;丹尼斯·J·加拉格爾;高路
• 申請（專利權）人: 豪威科技股份有限公司
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00;G02B27/46;G02B27/52;G03B35/00
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產權代理有限責任公司11204
• 代理人: 余朦,王艷春

1.一種用以擷取3D物體的影像的光學系統，所述光學系統包括一種供所述物體的結構式照明用的投影機臂，其特征在于，所述投影機臂包括：

光源；

網格屏蔽，安置在所述光源與所述物體之間，以供所述物體的結構式照明用；以及

第一波前編碼組件，具有安置在所述網格屏蔽與所述物體之間的相位調變屏蔽，用以通過所述網格屏蔽接收來自所述光源的圖案化的光，其中將所述第一波前編碼組件并入所述系統允許與不具有所述第一波前編碼組件的系統相比所述網格屏蔽被偵測遍及景深的較寬范圍，以使所述網格屏蔽的矩心透過所述景深的所述較寬范圍而被正確決定，

其中，關于方向z平行于所述投影機臂的光軸線的直角坐標系統(x,y,z)，所述第一波前編碼組件具有的相位輪廓定義為P(x,y)＝αx³+βy³，其中α和β為系數。

2.根據權利要求1所述的光學系統，其特征在于，所述景深為相對于所述光源的中心波長的散焦的中心波長的至少一半。

3.根據權利要求1所述的光學系統，其特征在于，所述第一波前編碼組件被設計成用以沿著所述網格屏蔽的多條網網格線集中至少60％的相位調變。

4.根據權利要求1所述的光學系統，其特征在于，還包括偵測器，用以利用來自所述投影機臂的結構式照明偵測所述物體。

5.根據權利要求4所述的光學系統，其特征在于，還包括位于所述物體與所述偵測器之間的第二波前編碼組件，以使在所述偵測器上的所述物體的第一影像與所述網格屏蔽的第二影像具有比不具有所述第二波前編碼組件的影像更大的景深。

6.根據權利要求5所述的光學系統，其特征在于，所述第二波前編碼組件包括循環對稱波前編碼組件。

7.根據權利要求6所述的光學系統，其特征在于，所述循環對稱波前編碼組件被表示成P(ρ)＝f(ρ)，其中ρ²＝x²+y²，ρ為所述偵測器的傅立葉平面的半徑，而f(ρ)為高階多項式。

8.根據權利要求5所述的光學系統，其特征在于，所述第二波前編碼組件包括高階可分離函數。

9.根據權利要求5所述的光學系統，其特征在于，所述第一與第二波前編碼組件的每一個包括三次函數。

10.根據權利要求9所述的光學系統，其特征在于，關于所述第二波前編碼組件的所述三次函數被表示為–(αX′³+βY′³)，其中Y′軸線位在與Y軸線相同的方向，Z′軸線位在與X軸線相同的方向，以及X′軸線位在z軸線的相反方向。

11.根據權利要求5所述的光學系統，其特征在于，所述第二波前編碼組件被設計成是可移動或可移除的。

12.根據權利要求1所述的光學系統，其特征在于，所述網格屏蔽與所述第一波前編碼組件為單一組件的一部分，所述單一組件包括模壓塑料。

13.根據權利要求1所述的光學系統，其特征在于，來自所述光源的光包括可見光與紅外光的至少一個。

14.一種用以擷取3D物體的影像的折迭式光學系統，所述光學系統包括一種供所述物體的結構式照明用的投影機臂，其特征在于，所述投影機臂包括：

光源；

網格屏蔽，安置在所述光源與所述物體之間，以供所述物體的結構式照明用，

第一波前編碼組件，具有安置在所述網格屏蔽與所述物體之間的相位調變屏蔽；以及

分光器，在所述第一波前編碼組件與所述物體之間，用以改變來自所述光源的光方向，其中將所述第一波前編碼組件并入所述系統允許與不具有所述第一波前編碼組件的系統相比所述網格屏蔽被偵測遍及景深的較寬范圍，以使所述網格屏蔽的矩心透過所述景深的所述較寬范圍而被正確決定，

其中，關于方向z平行于所述投影機臂的光軸線的直角坐標系統(x,y,z)，所述第一波前編碼組件具有的相位輪廓定義為P(x,y)＝αx³+βy³，其中α和β為系數。

15.根據權利要求14所述的折迭式光學系統，其特征在于，所述景深為相對于所述光源的中心波長的散焦的中心波長的至少一半。