[发明专利]用于收集三维数据的光电装置

说明书

本公开阐述用于在不确定视差的情况下收集三维数据的光电装置。该方法相对于用于收集三维数据的目前最先进技术方法更具显著灵活性。举例而言，由所公开的装置产生的照射(例如，图案)不需要呈现与一般由结构化光的方法所需要的照射相同的复杂程度或随机性程度。此外，在某些例子中，本公开中所阐述的这些装置在宽距离范围内呈现最佳分辨率。本文中所阐述的光电装置可操作以产生照射，该照射包括在由并入至该光电装置中的成像器成像时呈现距离相依改变的多个高强度特征。

相关申请的交叉引用

本申请主张2017年3月13日提交的第62/470,447号的美国临时专利申请及2017年4月19日提交的第62/487,286号的美国临时专利申请的优先权的权益。较早申请的内容以其全文引用方式并入本文中。

背景技术

诸如结构化的光(或经编码的光)的三角测量方法有时用于收集三维数据。此等方法呈现若干个挑战。一般而言，举例而言，三角测量方法需要确定视差，这些三角测量方法可为资源密集型的。结构化的光的方法需要用经编码的发射(亦即，结构化的光)照射三维对象。经编码的发射需要可难以达成的复杂程度或随机性(例如，伪随机性)程度，此乃因其可需要昂贵或复杂化光学元件及其他部件。此外，三角测量方法一般需要部件的精确对准以便准确地计算三维数据。另外，用于收集三维数据的需要照射三维对象的目前最先进技术方法有时仅在窄距离范围内呈现最佳分辨率。

发明内容

本公开阐述用于在不需要确定视差的情况下收集三维数据的装置。此方法相对于用于收集三维数据的目前最先进技术方法准许显著灵活性。举例而言，由所公开的装置产生的照射(例如，图案)不需要呈现与一般由结构化光的方法所需要的照射相同的复杂程度或随机性程度。在某些例子中，由所公开的装置产生的照射可为正规的(例如，点或线的矩形网格)。在某些例子中，可用简单便宜的光学元件产生此等照射。此外，在某些例子中，本公开中所阐述的装置可在宽距离范围内呈现最佳分辨率。

在一个方面中，举例而言，用于收集三维数据的光电装置包含发射器。该发射器包含发光元件的阵列及与该发光元件的阵列对准的发射器光学组件。该发射器由发射器光学轴线表征。该发光元件阵列可操作以将光发射至该发射器光学组件上，且该发射器光学组件可操作以在照射场内引导该光。在该照射场内被引导的该光形成照射。该照射包含由高强度特征密度表征的高强度特征。

该光电装置进一步包含成像器。该成像器包含光敏强度元件阵列及与该光敏强度元件阵列对准的成像器光学组件。该成像器由成像器光学轴线表征。该成像器光学组件可操作以在视场(field-of-view)内将该照射的经反射的部分引导至该光敏强度元件阵列上，从而产生该照射的这些经反射部分的影像。该照射的这些经反射的部分源自在该视场内的一个或多个对象，该一个或多个对象分别安置于距该光电装置的一个或多个距离处。该一个或多个距离描绘三维数据。此外，该发射器及该成像器被配置为使得高强度特征密度在该所产生影像中是实质上恒定的。

在某些实施方案中，光电装置包含处理器，该处理器以通信方式耦合至可操作以产生影像的该成像器。该处理器可操作以自该影像中提取三维数据。

在某些实施方案中，光电装置包含发射器及成像器，该发射器及该成像器被配置为使得包含于照射中的多个高强度特征在由该成像器产生的影像中呈现距离相依改变。

在某些实施方案中，光电装置包含发射器及成像器，该发射器及该成像器被配置为使得包含于照射中的多个高强度特征在由该成像器产生的影像中呈现距离相依改变。该光电装置进一步包含可操作以依据该距离相依改变提取三维数据的处理器。

在某些实施方案中，光电装置包含具有发射器光学轴线的发射器及具有成像器光学轴线的成像器，其中该两个轴线相对于彼此而偏斜，使得高强度特征密度在由该成像器产生的影像中是实质上恒定的。