CN111552141A - 使用单个投射单元在多个平面上的投射 - Google Patents

使用单个投射单元在多个平面上的投射 Download PDF

Info

Publication number
CN111552141A
CN111552141A CN202010080234.7A CN202010080234A CN111552141A CN 111552141 A CN111552141 A CN 111552141A CN 202010080234 A CN202010080234 A CN 202010080234A CN 111552141 A CN111552141 A CN 111552141A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
characteristic
light source
modulated
similar
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010080234.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111552141B (zh
Inventor
G·西瓦库马尔
Z·盛
T·A·巴特利特
J·M·费里
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Texas Instruments Inc
Original Assignee
Texas Instruments Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Texas Instruments Inc filed Critical Texas Instruments Inc
Publication of CN111552141A publication Critical patent/CN111552141A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111552141B publication Critical patent/CN111552141B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14Details
    • G03B21/20Lamp housings
    • G03B21/2006Lamp housings characterised by the light source
    • G03B21/2013Plural light sources
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00Details of colour television systems
    • H04N9/12Picture reproducers
    • H04N9/31Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3141Constructional details thereof
    • H04N9/315Modulator illumination systems
    • H04N9/3164Modulator illumination systems using multiple light sources
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10Scanning systems
    • G02B26/105Scanning systems with one or more pivoting mirrors or galvano-mirrors
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0093Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 with means for monitoring data relating to the user, e.g. head-tracking, eye-tracking
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10Beam splitting or combining systems
    • G02B27/1006Beam splitting or combining systems for splitting or combining different wavelengths
    • G02B27/102Beam splitting or combining systems for splitting or combining different wavelengths for generating a colour image from monochromatic image signal sources
    • G02B27/1026Beam splitting or combining systems for splitting or combining different wavelengths for generating a colour image from monochromatic image signal sources for use with reflective spatial light modulators
    • G02B27/1033Beam splitting or combining systems for splitting or combining different wavelengths for generating a colour image from monochromatic image signal sources for use with reflective spatial light modulators having a single light modulator for all colour channels
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10Beam splitting or combining systems
    • G02B27/14Beam splitting or combining systems operating by reflection only
    • G02B27/141Beam splitting or combining systems operating by reflection only using dichroic mirrors
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/005Projectors using an electronic spatial light modulator but not peculiar thereto
    • G03B21/008Projectors using an electronic spatial light modulator but not peculiar thereto using micromirror devices
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14Details
    • G03B21/20Lamp housings
    • G03B21/206Control of light source other than position or intensity
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F21/00Security arrangements for protecting computers, components thereof, programs or data against unauthorised activity
    • G06F21/30Authentication, i.e. establishing the identity or authorisation of security principals
    • G06F21/31User authentication
    • G06F21/32User authentication using biometric data, e.g. fingerprints, iris scans or voiceprints
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/011Arrangements for interaction with the human body, e.g. for user immersion in virtual reality
    • G06F3/012Head tracking input arrangements
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/017Gesture based interaction, e.g. based on a set of recognized hand gestures
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/10Image acquisition
    • G06V10/12Details of acquisition arrangements; Constructional details thereof
    • G06V10/14Optical characteristics of the device performing the acquisition or on the illumination arrangements
    • G06V10/145Illumination specially adapted for pattern recognition, e.g. using gratings
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/10Image acquisition
    • G06V10/12Details of acquisition arrangements; Constructional details thereof
    • G06V10/14Optical characteristics of the device performing the acquisition or on the illumination arrangements
    • G06V10/147Details of sensors, e.g. sensor lenses
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/16Human faces, e.g. facial parts, sketches or expressions
    • G06V40/161Detection; Localisation; Normalisation
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/16Human faces, e.g. facial parts, sketches or expressions
    • G06V40/161Detection; Localisation; Normalisation
    • G06V40/166Detection; Localisation; Normalisation using acquisition arrangements
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00Details of colour television systems
    • H04N9/12Picture reproducers
    • H04N9/31Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3141Constructional details thereof
    • H04N9/3147Multi-projection systems
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00Details of colour television systems
    • H04N9/12Picture reproducers
    • H04N9/31Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3141Constructional details thereof
    • H04N9/315Modulator illumination systems
    • H04N9/3155Modulator illumination systems for controlling the light source
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00Details of colour television systems
    • H04N9/12Picture reproducers
    • H04N9/31Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3191Testing thereof
    • H04N9/3194Testing thereof including sensor feedback
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/01Indexing scheme relating to G06F3/01
    • G06F2203/011Emotion or mood input determined on the basis of sensed human body parameters such as pulse, heart rate or beat, temperature of skin, facial expressions, iris, voice pitch, brain activity patterns

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)

Abstract

本申请公开了使用单个投射单元在多个平面上的投射。所描述的示例包括具有第一光源(图2的202)的光学装置,该第一光源适于提供具有第一特性的第一光(204)。该光学装置还具有第二光源(206),其被配置为提供具有第二特性的第二光(208)。该光学装置还具有组合器(210),其被配置为组合第一光和第二光以提供组合光(212)。该光学装置还具有空间光调制器(240),其被配置为调制组合光以提供经调制的组合光(244)。该光学装置还具有分光器(254),其被配置为接收经调制的组合光并且将经调制的组合光(256)的具有第一特性的第一部分引导到第一目标,并且将经调制的组合光(258)的具有第二特性的第二部分引导到第二目标。

Description

使用单个投射单元在多个平面上的投射
相关申请
本申请根据《美国法典》第35章第119(e)条的规定要求于2019年2月8日提交的题为“SIMULTANEOUS INFORMATION DISPLAY ON MULTIPLE PLANES USING SINGLEPROJECTION UNIT”的共有美国临时专利申请(序列号62803241)的权益,该申请通过引用将其全部并入本文。
技术领域
本发明总体涉及投射装置,并且例如涉及使用空间光调制的投射装置。
背景技术
各种各样的应用使用投射装置。视频图像的投射是最常见的应用。其他应用包括平视显示器和广告显示器。另一个应用是识别和测距装置。例如,在面部识别中,投射仪可以将已知图案投射到面部上以进行识别。相机或其他传感器检测图案从面部的反射。处理来自相机的数据以确定面部是否与数据库中的面部匹配。在许多情况下,一种设备可以包括不止一个基于投射的技术。这要求所采用的每种技术都有投射仪。使用多个投射仪增加了设备的成本和尺寸。
发明内容
根据示例,一种光学装置包括具有第一光源输出的第一光源,其中第一光源被配置为提供具有第一特性的第一光。光学装置还包括具有第二光源输出的第二光源,其中第二光源被配置为提供具有第二特性的第二光。光学装置还包括组合器,该组合器具有光学耦合到第一光源输出的第一输入、光学耦合到第二光源输出的第二输入,以及组合器输出,其中组合器被配置为组合第一光和第二光以在组合器输出上提供组合光。光学装置还包括空间光调制器,该空间光调制器具有光学耦合到组合器输出的空间光调制器输入,并且具有调制输出,其中空间光调制器被配置为调制组合光以在调制输出上提供经调制的组合光。光学装置还包括分光器,该分光器具有光学耦合到调制输出的分光器输入,其中分光器被配置为在第一方向上引导经调制的组合光的具有第一特性的第一部分,并且在第二方向上引导经调制的组合光的具有第二特性的第二部分。
附图说明
图1是用于显示和识别的示例系统的图。
图2是用于产生两个光流或图像的示例光学装置的图。
图3是用于产生两个光流或图像的另一示例光学装置的图。
图4是示意性地示出示例光学装置的操作的概念图。
图5是进一步描述图4的光学装置的操作的时间线。
图6是示例面部识别系统的图。
图7是示例手势识别系统的图。
图8是使用类似于图2或图3的光学装置的示例布置的图。
图9是示例健康监视装置的图。
图10是示例虚拟现实游戏的图。
图11是示例光圈的图。
图12是使用类似于图11的示例光圈的示例光学装置的图。
图13是使用类似于图11的示例光圈的另一示例光学装置的图。
图14是示例过程的流程图。
具体实施方式
除非另有说明,否则不同附图中的相应数字和符号通常指代相应的部分。这些图不一定按比例绘制。
术语“耦合”可以包括由介入元件构成的连接,并且在“耦合”的任何元件之间可以存在附加元件和各种连接,在本文中被称为“光学耦合”的元件是包括涉及光的传输的元件之间的连接的元件。而且,如本文所使用,术语“在...上”和“在...之上”可以包括层或其他元件,其中在元件与在该元件“上”或“之上”的元件之间具有介入元件或附加元素。另外,如本文所使用的,“组合器”是将两个或更多个光流组合成一个组合光流的装置。另外,如本文所使用的,“分光器”是将光流分离成两个或更多个光流的装置。
在示例布置中,通过在投射系统的输出处使用分光器以使用一个投射系统投射到两个不同的平面或目标上来解决投射到两个平面或目标上的问题。示例包括具有第一光源的光学装置,该第一光源具有第一光源输出,其中第一光源被配置为提供具有第一特性的第一光。光学装置包括具有第二光源输出的第二光源,该第二光源被配置为提供具有第二特性的第二光。光学装置具有组合器,该组合器具有光学耦合到第一光源输出的第一输入、光学耦合到第二光源输出的第二输入,其中组合器被配置为组合第一光和第二光以在组合器输出上提供组合光。光学装置包括空间光调制器,该空间光调制器具有光学耦合到组合器输出的空间光调制器输入,其中空间光调制器被配置为调制组合光以在调制输出上提供经调制的组合光。光学装置还具有分光器,该分光器具有光学耦合到调制输出的分光器输入,其中分光器被配置为在第一方向上引导经调制的组合光的具有第一特性的第一部分,并且在第二方向上引导经调制的组合光的具有第二特性的第二部分。
图1是用于显示和识别的示例系统100的图。投射单元102包括用于投射光的光学装置。在一个方向上,投射单元102将可见光106投射到诸如屏幕108的显示目标上。在该示例中,由可见光106在屏幕108上提供的显示提供诸如指令和错误消息的信息。投射单元102还将诸如红外光110的不可见光投射到诸如用户104的感测目标上。在示例中,红外光110包括图案。红外光110从用户104反射。在其他示例中,光106和光110可以是不同颜色的可见光。在其它示例中,光106和光110可因诸如偏振或相位的其它特性而不同。(一个或多个)传感器(未示出)接收红外光110的反射光。投射单元102中的处理器(未示出)分析来自(一个或多个)传感器的数据以确定生物识别测量,并且确定该数据是否与授权用户的已存储生物识别测量匹配。一些布置使用分开的光学装置或引擎来产生可见光106和红外光110。然而,这样的布置具有两个或更多光学引擎的费用,并且由于两个图像源而可能难以校准。
图2是用于产生两个光流或图像的示例光学装置200的图。红外光源202产生红外光204。绿光源206产生绿光208。绿光208从组合器210反射,该绿光208用作组合器210的第一输入。组合器210使红外光204通过,该红外光204用作组合器210的第二输入。在该示例中,组合器210是相对于绿光208的路径成45°角的二向色镜。因此,绿光208从组合器210反射到与红外光204相同的路径上,以产生组合光212,该组合光212用作组合器210的输出。蓝光源214产生蓝光216。组合器218组合蓝光216和组合光212以产生组合光220。在该示例中,组合器218也是二向色镜。红光源222产生红光224。组合器226组合红光224和组合光220以产生组合光228。在该示例中,组合器226也是二向色镜。因此,组合光228包括红光、绿光、蓝光和/或红外光,这取决于光源202、206、214和222中的哪一个是开启的。如以下进一步说明的,通过控制红外光源202、绿光源206、蓝光源214和红光源222何时开启或关闭的定时,组合光228可以包括红外光204、绿光208、蓝光216和/或红光224的任何组合。在该示例中,红外光源202、绿光源206、蓝光源214和红光源222是发光二极管。在其他示例中,这些光源中的任何一个或全部可以是激光二极管、高强度白炽灯泡或其他光源。另外,在其他示例中,可以使用其他类型的组合器,诸如合光棱镜(X-cubes)。
光整合器230对组合光228进行整合。在该示例中,光整合器230是蝇眼阵列。(一个或多个)透镜232和238连同光整合器230和反射镜236一起提供光234以均匀地照射空间光调制器240。光234通过全内反射(TIR)从棱镜242的一个表面反射,该光用作空间光调制器输入。在该示例中,空间光调制器240是数字微镜装置。在其他示例中,空间光调制器240可以是另一种类型的空间光调制器,诸如硅上液晶(LCOS)装置。空间光调制器240调制光234以提供经调制的光244,该经调制的光244是空间光调制器输出。由于经调制的光244以对于TIR而言太大的角度到达棱镜242和盖棱镜246的表面,因此经调制的光244穿过棱镜242和盖棱镜246到达反射镜252。
投射光学器件250和反射镜252将经调制的光244聚焦为投射光253。在该示例中,反射镜252是凹面的,因此具有光焦度(optical power)。在其他示例中,反射镜252可以是平坦的、凸面的或省略的。在本示例中,反射镜252的凹表面允许光学装置200更紧凑。在该示例中,二向色镜254反射诸如红外光的选定频带中的光,并且使诸如可见光的其他频带中的光通过。因此,投射红外光256在第一方向上从二向色镜254反射。投射红外光256类似于红外光110(图1)。通过去除经调制的光244的红外部分,可见投射光258在第二方向上穿过二向色镜254。可见投射光258类似于可见光106(图1)。因此,二向色镜254充当将投射光253作为输入的分光器。
图3是用于产生两个光流或图像的另一示例光学装置300的图。红外光源302类似于红外光源202(图2)。红外光304类似于红外光204(图2)。绿光源306类似于绿光源206(图2)。绿光308类似于绿光208(图2)。组合器310类似于组合器210(图2)。组合光312类似于组合光212(图2)。蓝光源314类似于蓝光源214(图2)。蓝光316类似于蓝光216(图2)。组合器318类似于组合器218(图2)。组合光320类似于组合光220(图2)。红光源322类似于红光源222(图2)。红光324类似于红光224(图2)。组合器326类似于组合器226(图2)。组合光328类似于组合光228(图2)。因此,组合光328包括红光、绿光、蓝光和/或红外光。光整合器330类似于光整合器230(图2)。(一个或多个)透镜332类似于(一个或多个)透镜232(图2)。准直光334类似于准直光234(图2)。反射镜336类似于反射镜236(图2)。(一个或多个)透镜338类似于(一个或多个)透镜238(图2)。空间光调制器340类似于空间光调制器240(图2)。棱镜342类似于棱镜242(图2)。经调制的光344类似于经调制的光244(图2)。盖棱镜346类似于盖棱镜246(图2)。投射光学器件350类似于投射光学器件250(图2)。反射镜352类似于反射镜252(图2)。
在该示例中,二向色镜354与二向色镜254(图2)相似之处在于,二向色镜354反射红外光并使其他光通过。因此,经调制的红外光356从二向色镜354反射。然而,在该示例中,二向色镜354是可移动的。因此,移动二向色镜354改变了经调制的红外光356的方向。这允许用经调制的红外光356进行扫描。例如,在某些面部识别方案中,图案扫描用户的面部以增强识别能力。在图3的示例中,二向色镜354绕轴360旋转,并且因此在垂直于页面的方向上扫描。在其他示例中,采用不同的机械配置来移动二向色镜354。经调制的红外光356类似于红外光110(图1)。通过去除经调制的光344的红外部分,可见的经调制的光358穿过二向色镜354。可见的经调制的光358类似于可见光106(图1)。
图4是示意性地示出光学装置200(图2)和光学装置300(图3)的操作的概念图。系统400包括光学装置402。光源404可以提供红外光、红光、绿光和蓝光。光学器件406提供均匀的光以照射空间光调制器408。如下面关于图5进一步描述的,空间光调制器408调制来自光学器件406的光,以产生包括红外光的图案418的图像420。投射光学器件410投射来自空间光调制器408的经调制的图像。分光器412(诸如二向色镜)将经调制的光分为到图案418的红外光414和到图像420的可见光416(红色、绿色和蓝色及其组合)。在其它示例中,分光器412可以根据其它特性来分光。
图5是进一步描述光学装置402(图4)的操作的时间线。在红色时间段502期间,光源404(图4)提供红光。在红色时间段502期间,空间光调制器408(图4)调制每个像素,使得图像420(图4)的每个像素针对该像素在图像420(图4)中的颜色和强度来接收红色的强度。在绿色时间段504期间,空间光调制器408(图4)提供绿色的强度。在蓝色时间段506期间,空间光调制器408(图4)提供蓝色的强度。眼睛将红色、绿色和蓝色整合到每个像素的期望颜色和强度,并且因此光学装置402产生期望图像420(图4)。在红外时间508期间,光源404提供红外光。在此期间,空间光调制器408(图4)调制红外光以提供期望强度和图像418(图4)。在该示例中,图像418(图4)用于面部识别。
图6是示例面部识别系统600的图。投射系统602包括投射仪,该投射仪被配置为使用诸如光学装置200(图2)或光学装置300(图3)的一个光学装置提供光流或图像。来自投射系统602的短投投射606在屏幕604上产生图像。在此示例中,产生的图像包括用于定位用户面部的视觉提示、来自访问控制系统的指令和其他消息。红外投射610将结构化的光(SL)图案608投射到用户612的面部上。传感器614接收SL图案608的反射,投射系统处理该反射以确定用户612的生物识别测量,诸如视网膜图案,并且将生物识别测量与数据库进行比较以确定用户612是否被授权访问。
图7是示例手势识别系统700的图。投射系统702包括投射仪,该投射仪被配置为使用诸如光学装置200(图2)或光学装置300(图3)的一个光学装置来提供给光流或图像。来自投射系统702的短投投射在屏幕704上产生图像706。在此示例中,生成的图像包括来自访问控制系统的锁定或解锁符号、指令和其他消息。红外投射710投射一片图案708,用户712以预定方式通过该图案作手势。传感器714接收图案708的反射,该反射被处理以确定是否使用了适当的手势和/或确定用户712的生物识别测量,诸如手的尺寸或形状。处理该信息以确定用户712是否被授权访问。
图8是使用诸如光学装置200(图2)或光学装置300(图3)的光学装置的示例布置800的图。在布置800中,光学装置在后视镜802中。可见光806将平视图像810投射到挡风玻璃812上。平视图像810可以提供用于汽车的信息,诸如导航方向、天气或操作数据。红外光804投射到驾驶员808的面部上。仪表板中的传感器(未示出)检测红外线804从驾驶员808的反射。此信息用于确定驾驶员808的眼睛是否离开道路,这表示分心或疲劳驾驶,并且然后可以向驾驶员808发出警告。对照使用单独的投射装置来产生红外光804和可见光806,在布置800中使用诸如光学装置200(图2)或光学装置300(图3)的光学装置允许紧凑且经济的布置。
图9是示例健康监视装置900的图。用户站在体重测量平台902上,该平台确定用户的体重。头部单元904包括红外传感器906、RGB相机908和投射仪910。投射仪910类似于光学装置200(图2)或光学装置300(图3),其中红外信号投射到用户上。来自投射仪910的可见光投射到屏幕(未示出)上以提供指令和结果。光学装置300(图3)特别适合于该应用,因为它允许在用户的整个身体上扫描红外信号。使用用户的身体形状和姿势允许确定某些医疗状况以及潜在医疗问题的迹象。
图10是示例虚拟现实游戏1000的图。投射仪1002包括诸如光学装置300(图3)的光学装置。投射仪1002将可见光1006投射到屏幕1008上。可见光1006投射出用户玩虚拟现实游戏的场景。在图10的示例中,用户1004正在打网球。用户1004可以玩实际的网球拍或控制器。投射仪1002将不可见光1010投射到用户1004上。在该示例中,不可见光1010是红外光。投射仪1002以允许快速确定用户1004的位置的图案扫描用户1004。传感器1014感测不可见光1010从用户1004反射的部分,并且每秒多次确定用户1004的位置。传感器1014可以位于投射仪1002中,也可以不位于投射仪1002中。因为相同的空间光调制器调制可见光1006和不可见光1010两者,并且因为投射仪1002知道投射仪的设置,所以大大简化了屏幕1008和用户1004上的图像之间的校准。这允许投射仪1002更快地确定用户1004的动作,并且因此确定游戏的进程,以提供更真实的体验。
图11是示例光圈1100的图。光圈1100包括围绕开口1104的扁平圆环或环形环1102。在该示例中,环1102是涂覆在透明材料(诸如玻璃)上的二向色性材料。在该示例中,环1102反射或阻止不可见光,诸如不可见光1010(图10)。另一方面,诸如可见光1006(图10)的可见光穿过环1102。通过这种配置,用于不可见光的光圈是开口1104。因此,用于不可见光的光圈小。可见光的开口至少是环1102和开口1104的面积。因此,可见光的光圈较大。在图10的示例中,可见光1006(图10)投射到固定屏幕上。因此,将聚焦图像投射到屏幕1008上所需的景深小(例如,一厘米或两厘米)。较大的光圈允许更多的光线,但景深浅。因为图10的示例中的可见光图像在固定的屏幕上,所以浅景深是可接受的。另外,较大的光通量提供了较明亮的投射图像。因此,大光圈对于诸如可见光1006(图10)的可见光很好地起作用。
相反,不可见光(诸如不可见光1010(图10))投射在用户1004(图10)上。用户1004(图10)具有至少30厘米左右的物理深度并且正在移动。因此,与可见光1006(图10)相比,对于不可见光1010(图10)具有更大的景深是有用的。因为开口1104限制了不可见光,所以不可见光具有较小的光圈,并且因此具有较大的景深。因此,在诸如图10的示例应用中,诸如光圈1100的光圈为每个投射图像提供了不同的光圈,从而改善了每个图像的功能。
图12是使用类似于光圈1100(图11)的光圈的示例光学装置1200。红外光源1202类似于红外光源302(图3)。红外光1204类似于红外光304(图3)。绿光源1206类似于绿光源306(图3)。绿光1208类似于绿光308(图3)。组合器1210类似于组合器310(图3)。组合光1212类似于组合光312(图3)。蓝光源1214类似于蓝光源314(图3)。蓝光1216类似于蓝光316(图3)。组合器1218类似于组合器318(图3)。组合光1220类似于组合光320(图3)。红光源1222类似于红光源322(图3)。红光1224类似于红光324(图3)。组合器1226类似于组合器326(图3)。组合光1228类似于组合光328(图3)。因此,组合光1228包括红光、绿光、蓝光和/或红外光。光整合器1230类似于光整合器330(图3)。(一个或多个)透镜1232类似于(一个或多个)透镜332(图3)。准直光1234类似于准直光334(图3)。反射镜1236类似于反射镜336(图3)。(一个或多个)透镜1238类似于(一个或多个)透镜338(图3)。空间光调制器1240类似于空间光调制器340(图3)。棱镜1242类似于棱镜342(图3)。经调制的光1244类似于经调制的光344(图3)。盖棱镜1246类似于盖棱镜346(图3)。反射镜1252类似于反射镜352(图3)。二向色镜1254类似于二向色镜354(图3)。轴1260类似于轴360(图3)。经调制的红外光1256类似于不可见光1010(图10)。可见的经调制的光1258类似于可见光1006(图10)。
除了光圈1251在部分投射光学器件1250A和部分投射光学器件1250B之间之外,部分投射光学器件1250A和部分投射光学器件1250B类似于投射光学器件350(图3)。光圈1251类似于光圈1100。即,相比于可见光,光圈1251对于红外光具有更小的光圈。因此,相比于可见的经调制的光1258,经调制的红外光1256具有更大的聚焦深度。此外,相比于经调制的红外光1256,可见的经调制的光1258具有更大的光通量。
图13是使用诸如光圈1100(图11)的光圈的示例光学装置1300的示意图。红外光源1302类似于红外光源302(图3)。红外光1304类似于红外光304(图3)。绿光源1306类似于绿光源306(图3)。绿光1308类似于绿光308(图3)。组合器1310类似于组合器310(图3)。组合光1312类似于组合光312(图3)。蓝光源1314类似于蓝光源314(图3)。蓝光1316类似于蓝光316(图3)。组合器1318类似于组合器318(图3)。组合光1320类似于组合光320(图3)。红光源1322类似于红光源322(图3)。红光1324类似于红光324(图3)。组合器1326类似于组合器326(图3)。组合光1328类似于组合光328(图3)。因此,组合光1328包括红光、绿光、蓝光和/或红外光。光整合器1330类似于光整合器330(图3)。(一个或多个)透镜1332类似于(一个或多个)透镜332(图3)。准直光1334类似于准直光334(图3)。反光镜1336类似于反光镜336(图3)。(一个或多个)透镜1338类似于(一个或多个)透镜338(图3)。空间光调制器1340类似于空间光调制器340(图3)。棱镜1342类似于棱镜342(图3)。经调制的光1344类似于经调制的光344(图3)。盖棱镜1346类似于盖棱镜346(图3)。投射光学器件1350类似于投射光学器件350(图3)。反射镜1352类似于反射镜352(图3)。二向色镜1354类似于二向色镜354(图3)。轴1360类似于轴360(图3)。经调制的红外光1356类似于不可见光1010(图10)。可见的经调制的光1358类似于可见光1006(图10)。
在光学装置1300中,光圈1351在光整合器1330和(一个或多个)透镜1332之间。光圈1351类似于光圈1100。与光圈1100和光圈1251一样,相比于可见光,光圈1351对于红外光具有更小的光圈。因此,相比于可见的经调制的光1358,经调制的红外光1356具有更大的聚焦深度。此外,相比于经调制的红外光1356,可见的经调制的光1358具有更大的光通量。
图14是示例过程1400的流程图。步骤1402是产生具有第一特性的第一光。在示例中,第一光类似于红外光204(图2)。步骤1404是产生具有第二特性的第二光。在示例中,第二光类似于绿光208、蓝光216或红光224(图2)或其组合。步骤1406是组合第一光和第二光以产生组合光。组合光类似于组合光228(图2)。步骤1408是调制组合光以产生经调制的光。在示例中,类似于空间光调制器240的空间光调制器对经调制的光进行调制以产生经调制的光244。步骤1410是投射经调制的光以提供投射光。类似于投射光学器件250的投射光学器件投射经调制的光以产生类似于投射光253的投射光。步骤1412是将投射光分为具有第一特性的第一投射光和具有第二特性的第二投射光,其中在第一方向上引导第一投射光,并且在第二方向上引导第二投射光。第一投射光类似于投射红外光256。第二投射光类似于投射光258。
在权利要求的范围内,在所述示例中可以进行修改,并且其他示例是可能的。

Claims (22)

1.一种光学装置,其包括:
第一光源,其具有第一光源输出,其中所述第一光源被配置为提供具有第一特性的第一光;
第二光源,其具有第二光源输出,其中所述第二光源被配置为提供具有第二特性的第二光;
组合器,其具有光学耦合到所述第一光源输出的第一输入、光学耦合到所述第二光源输出的第二输入,其中所述组合器被配置为组合所述第一光和所述第二光以在组合器输出上提供组合光;
空间光调制器,其具有光学耦合到所述组合器输出的空间光调制器输入,其中所述空间光调制器被配置为调制所述组合光以在调制输出上提供经调制的组合光;以及
分光器,其具有光学耦合到所述调制输出的分光器输入,其中所述分光器被配置为在第一方向上引导所述经调制的组合光的具有所述第一特性的第一部分,并且在第二方向上引导所述经调制的组合光的具有所述第二特性的第二部分。
2.根据权利要求1所述的光学装置,其中所述第一方向指向第一目标,并且所述第二方向指向第二目标。
3.根据权利要求1所述的光学装置,其中所述第一特性是第一频带,并且所述第二特性是第二频带。
4.根据权利要求1所述的光学装置,其中所述空间光调制器是数字微镜装置。
5.根据权利要求1所述的光学装置,其中所述第一特性为红外,并且所述第二特性为可见。
6.根据权利要求1所述的光学装置,其中所述第一特性为紫外,并且所述第二特性为可见。
7.根据权利要求1所述的光学装置,还包括具有开口和环的光圈,其中所述环被配置为阻挡具有所述第一特性的光并且使具有所述第二特性的光通过。
8.根据权利要求7所述的光学装置,其中所述光圈在所述组合器与所述空间光调制器之间。
9.根据权利要求7所述的光学装置,其中所述光圈在所述空间光调制器与所述分光器之间。
10.一种投射系统,其包括:
第一光源,其具有第一光源输出,其中所述第一光源被配置为提供具有第一特性的第一光;
第二光源,其具有第二光源输出,其中所述第二光源被配置为提供具有第二特性的第二光;
组合器,其具有光学耦合到所述第一光源输出的第一输入和光学耦合到所述第二光源输出的第二输入,其中所述组合器被配置为组合所述第一光和所述第二光以在组合器输出上提供组合光;
空间光调制器,其具有光学耦合到所述组合器输出的空间光调制器输入,并且具有调制输出,其中所述空间光调制器被配置为调制所述组合光以在所述调制输出上提供经调制的组合光;以及
分光器,其具有光学耦合到所述调制输出的分光器输入,其中所述分光器被配置为将所述经调制的组合光的具有所述第一特性的第一部分引导到感测目标,并且将所述经调制的组合光的具有所述第二特性的第二部分引导到显示目标。
11.根据权利要求10所述的投射系统,其中所述感测目标是用户,并且所述经调制的组合光的所述第一部分照射所述用户以进行所述用户的生物识别测量。
12.根据权利要求10所述的投射系统,其中所述显示目标是屏幕。
13.根据权利要求10所述的投射系统,其中所述第一特性是第一频带,并且所述第二特性是第二频带。
14.根据权利要求10所述的投射系统,其中所述空间光调制器是数字微镜装置。
15.根据权利要求10所述的投射系统,其中所述第一特性为红外,并且所述第二特性为可见。
16.根据权利要求10所述的投射系统,其中所述第一特性为紫外,并且所述第二特性为可见。
17.根据权利要求10所述的投射系统,还包括具有开口和环的光圈,所述环被配置为阻挡具有所述第一特性的光并且使具有所述第二特性的光通过。
18.根据权利要求17所述的投射系统,其中所述光圈在所述组合器与所述空间光调制器之间。
19.根据权利要求17所述的投射系统,其中所述光圈在所述空间光调制器与所述分光器之间。
20.一种方法,其包括:
产生具有第一特性的第一光;
产生具有第二特性的第二光;
组合所述第一光和所述第二光以产生组合光;
调制所述组合光以产生经调制的光;
投射所述经调制的光以提供投射光;以及
将所述投射光分为具有所述第一特性的第一投射光和具有所述第二特性的第二投射光,其中在第一方向上引导所述第一投射光并且在第二方向上引导所述第二投射光。
21.根据权利要求20所述的方法,其中所述第一方向指向第一目标,并且所述第二方向指向第二目标。
22.根据权利要求20所述的方法,其中所述第一特性为红外,并且所述第二特性为可见。
CN202010080234.7A 2019-02-08 2020-02-05 使用单个投射单元在多个平面上的投射 Active CN111552141B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962803241P 2019-02-08 2019-02-08
US62/803,241 2019-02-08
US16/600,240 2019-10-11
US16/600,240 US11057595B2 (en) 2019-02-08 2019-10-11 Projection on multiple planes using a single projection unit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111552141A true CN111552141A (zh) 2020-08-18
CN111552141B CN111552141B (zh) 2023-10-13

Family

ID=71945425

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010080234.7A Active CN111552141B (zh) 2019-02-08 2020-02-05 使用单个投射单元在多个平面上的投射

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11057595B2 (zh)
CN (1) CN111552141B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3115118B1 (fr) 2020-10-09 2022-10-28 Commissariat Energie Atomique Système de vision en réalité virtuelle ou augmentée avec capteur d’image de l’œil

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1184319A (ja) * 1997-09-04 1999-03-26 Nikon Corp 投射型表示装置及びこれに用いられる光学系
JP2000147431A (ja) * 1998-09-08 2000-05-26 Nikon Corp ライトバルブ照明装置および投射型表示装置
JP2003161916A (ja) * 2001-11-27 2003-06-06 Canon Inc 投射型画像表示装置および画像表示システム
CN1453606A (zh) * 2002-04-25 2003-11-05 伊斯曼柯达公司 使用具有中继透镜和二向色性组合器的空间光调制器的投影装置
US20060007364A1 (en) * 2004-07-07 2006-01-12 United Microelectronics Corp. Optical projection system
US20060164600A1 (en) * 2005-01-25 2006-07-27 Jabil Circuit, Inc. High efficiency LED optical engine for a digital light processing (DLP) projector and method of forming same
CN201097088Y (zh) * 2007-11-08 2008-08-06 北京中视中科光电技术有限公司 一种用于投影系统的光源装置及投影显示装置
CN101825832A (zh) * 2009-03-06 2010-09-08 上海三鑫科技发展有限公司 激光光学引擎
TW201037452A (en) * 2009-04-06 2010-10-16 Young Optics Inc Optical engine
CN102325242A (zh) * 2011-04-08 2012-01-18 香港应用科技研究院有限公司 多图像投影装置
CN104977785A (zh) * 2014-04-09 2015-10-14 全视科技有限公司 组合式可见与不可见投影系统
CN106371274A (zh) * 2015-07-20 2017-02-01 深圳市光峰光电技术有限公司 一种混合光源装置及其发光控制方法、投影系统
JP2017032631A (ja) * 2015-07-29 2017-02-09 Necディスプレイソリューションズ株式会社 プロジェクタ
CN106886124A (zh) * 2015-12-16 2017-06-23 深圳市绎立锐光科技开发有限公司 一种分束装置、光源系统及投影系统
CN106990651A (zh) * 2017-03-30 2017-07-28 广景视睿科技(深圳)有限公司 一种红外投影系统

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009049272A2 (en) * 2007-10-10 2009-04-16 Gerard Dirk Smits Image projector with reflected light tracking
JP5044723B2 (ja) * 2011-02-10 2012-10-10 シャープ株式会社 投射型表示装置
US8570372B2 (en) * 2011-04-29 2013-10-29 Austin Russell Three-dimensional imager and projection device
EP3195057B8 (en) * 2014-09-15 2019-06-19 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Digital light projector having invisible light channel
US9858719B2 (en) 2015-03-30 2018-01-02 Amazon Technologies, Inc. Blended reality systems and methods
JP6732631B2 (ja) * 2016-10-31 2020-07-29 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置
US10365492B2 (en) * 2016-12-23 2019-07-30 North Inc. Systems, devices, and methods for beam combining in wearable heads-up displays
EP3585658A4 (en) * 2017-02-24 2020-01-22 Gentex Corporation TWO-FACTOR BIOMETRIC AUTHENTICATION FOR AUTO

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1184319A (ja) * 1997-09-04 1999-03-26 Nikon Corp 投射型表示装置及びこれに用いられる光学系
JP2000147431A (ja) * 1998-09-08 2000-05-26 Nikon Corp ライトバルブ照明装置および投射型表示装置
JP2003161916A (ja) * 2001-11-27 2003-06-06 Canon Inc 投射型画像表示装置および画像表示システム
CN1453606A (zh) * 2002-04-25 2003-11-05 伊斯曼柯达公司 使用具有中继透镜和二向色性组合器的空间光调制器的投影装置
US20060007364A1 (en) * 2004-07-07 2006-01-12 United Microelectronics Corp. Optical projection system
US20060164600A1 (en) * 2005-01-25 2006-07-27 Jabil Circuit, Inc. High efficiency LED optical engine for a digital light processing (DLP) projector and method of forming same
CN201097088Y (zh) * 2007-11-08 2008-08-06 北京中视中科光电技术有限公司 一种用于投影系统的光源装置及投影显示装置
CN101825832A (zh) * 2009-03-06 2010-09-08 上海三鑫科技发展有限公司 激光光学引擎
TW201037452A (en) * 2009-04-06 2010-10-16 Young Optics Inc Optical engine
CN102325242A (zh) * 2011-04-08 2012-01-18 香港应用科技研究院有限公司 多图像投影装置
CN104977785A (zh) * 2014-04-09 2015-10-14 全视科技有限公司 组合式可见与不可见投影系统
CN106371274A (zh) * 2015-07-20 2017-02-01 深圳市光峰光电技术有限公司 一种混合光源装置及其发光控制方法、投影系统
JP2017032631A (ja) * 2015-07-29 2017-02-09 Necディスプレイソリューションズ株式会社 プロジェクタ
CN106886124A (zh) * 2015-12-16 2017-06-23 深圳市绎立锐光科技开发有限公司 一种分束装置、光源系统及投影系统
CN106990651A (zh) * 2017-03-30 2017-07-28 广景视睿科技(深圳)有限公司 一种红外投影系统

Also Published As

Publication number Publication date
US11057595B2 (en) 2021-07-06
US20200260057A1 (en) 2020-08-13
CN111552141B (zh) 2023-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5512798B2 (ja) 高ダイナミックレンジ投影システム
US10051209B2 (en) Combined visible and non-visible projection system
US9936176B2 (en) Image protection device and adjustment method
JP4378865B2 (ja) プロジェクタ装置および画質改善機構
US10951867B2 (en) Light emitter architecture for scanning display device
US20050063082A1 (en) Multi-mode color filter
KR102461253B1 (ko) 시선 추적기를 구비하는 투사형 디스플레이 장치
US7878661B2 (en) Temperature adjusting apparatus for use in LCD projector and related method
TW201712371A (zh) 資料眼鏡用的投影裝置,資料眼鏡,以及操作資料眼鏡用的投影裝置的方法
CA2572875A1 (en) Large screen digital image projector
KR20150063349A (ko) 이미지를 형성하도록 의도된 광 빔을 방사하기 위한 장치 및 방법, 투영 시스템, 및 상기 장치를 이용하는 디스플레이
US20210263321A1 (en) Wearable smart optical system using hologram optical element
KR20220007883A (ko) 발광 다이오드 어레이에서의 피크 전류 사용량 감소
JP2003234983A (ja) プロジェクタ
CN106371273B (zh) 一种混合光源装置及其发光控制方法、投影系统
CN111552141B (zh) 使用单个投射单元在多个平面上的投射
CN108702495B (zh) 用于基于激光的投影仪显示器的多条形激光器
US20090009723A1 (en) Methods, Systems, and Computer Program Products for Full Spectrum Projection
US10690923B1 (en) Scanning system for a tiling display
JP2012018214A (ja) 投写型映像表示装置
KR20040048852A (ko) 프로젝터
JP2019132986A5 (zh)
US8113662B2 (en) System and method for reducing the effect of an image artifact
KR100705060B1 (ko) 컬러 휠 인덱스 조정장치 및 방법
TWM630306U (zh) 抬頭顯示系統

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant