[发明专利]利用扫描激光图像投影提供深度映射的设备和方法

说明书

这里公开了用于结合图像投影和表面扫描的设备。通常，本发明的设备和方法利用至少一个激光源来产生激光束(102)，以及将激光束反射成扫描线图案的扫描镜(104)。控制光源以在扫描线图案的第一部分期间选择性地生成投影图像像素，并且在扫描线图案的第二部分期间选择性地生成深度映射脉冲。投影图像像素生成投影图像，而深度映射脉冲被从表面反射、接收并且用来生成描述每个点处测量的表面深度的三维点云。因此，在图案的每次扫描期间，可以生成投影图像和表面深度图。

背景技术

在扫描激光投影仪中，通过将激光扫描成图案来投影图像，其中，当扫描镜扫描图案中的调制光时，通过调制来自激光源的光而产生各个像素。已经开发了深度映射传感器来生成表面的3D图，其中，3D图描述了表面上的深度变化。将扫描激光投影仪与深度映射相结合的过去尝试受到功率限制的约束。具体地，扫描激光投影仪通常受到功率限制的约束。结合激光投影和激光深度感测将进一步受到功率限制的约束。

此外，一些先前的深度映射传感器在灵活性方面受到限制。例如，典型的深度映射传感器限于生成具有特定分辨率的3D图。

例如，一些深度映射传感器使用CMOS成像传感器来接收从表面反射的光，然后由所接收的光生成3D图。这些深度映射传感器可以确定从表面反射并且由CMOS成像传感器接收的光的飞行时间，并且使用所确定的飞行时间来生成3D图。

然而，这种CMOS成像传感器通常具有固定的水平和垂直分辨率。因此，使用这种CMOS成像传感器的深度映射传感器限于提供具有小于或等于CMOS成像传感器的水平和垂直分辨率的分辨率的3D图。

因此，仍然需要改进设备来将扫描激光投影仪与深度映射相结合。并且仍然需要用于深度映射的改进的设备和方法，特别需要具有改进的灵活性的深度映射。

附图说明

图1示出了根据本发明的各种实施例的扫描激光投影仪的示意图；

图2示出了根据本发明的各种实施例的深度映射设备的示意图；

图3A、3B、3C和3D是根据本发明的各种实施例的垂直扫描图案和光栅图案的图形表示；

图4A和4B是根据本发明的各种实施例的垂直扫描图案和光栅图案的图形表示；

图5示出了根据本发明的各种实施例的扫描激光投影仪的示意图；

图6示出了根据本发明的各种实施例，具有扫描镜的微机电系统(MEMS)设备的平面图；

图7示出了根据本发明的各种实施例的移动设备的框图；

图8示出了根据本发明的各种实施例的移动设备的透视图；

图9示出了根据本发明的各种实施例的平视显示系统的透视图；

图10示出了根据本发明的各种实施例的眼镜的透视图；

图11示出了根据本发明的各种实施例的机器人装置的透视图；以及

图12示出了根据本发明的各种实施例的游戏装置的透视图。

具体实施方式

本文所述的实施例提供用于将图像投影和表面(surface)扫描相结合的设备和方法。具体地，本文所述的实施例可以提供投影图像的同时还执行表面映射的能力。通常，本发明设备和方法利用至少一个激光源来产生激光束，以及将激光束反射成扫描线图案的扫描镜。控制光源以在扫描线图案的第一部分期间选择性地产生投影图像像素，并且在扫描线图案的第二部分期间选择性地产生深度映射脉冲。投影图像像素生成投影图像，而深度映射脉冲从表面被反射、接收并且用于生成描绘每个点处的所测量的表面深度的三维点云(如提供表面的深度图)。因此，在图案的每次扫描期间，可以生成投影图像和表面深度图。