JP2019164144A - 動的構造化光を用いた三次元深度マッピング - Google Patents
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Abstract
Description
パターン状の光を三次元空間内に投影するように構成されるレーザアレイと、
複数の光学素子であって、個々の光学素子がセルを画定し、セルがレーザアレイの個々の部分集合と整列され、各セルの光学素子が、個々の部分集合から光学素子を通過する光に対して個々に変調を加えて構造化光パターンの区別可能な部分を提供する、複数の光学素子と
を備える、構造化光パターンを生成するための装置が提供される。
一実施形態では、個々のセルを構成する光学素子及びレーザアレイの部分集合が単一の成形体から構築される。
一実施形態では、光学素子の幅が1mm以下である。
一実施形態では、回折変調を変更するようにセルが個々に制御可能である。
一実施形態では、動的制御が、シーンの一部に構造化光パターンの高い分解能を適用して、シーンの他の部分に構造化光パターンの低い分解能を適用するように構成可能である。
一実施形態では、構造化光パターンの動的変更がセルに関する変更を含む。
一実施形態では、部分集合が、個々のレーザ、レーザの対、レーザの三つ組、異なる大きさのレーザの組合せ、及び動的に変化するレーザの組合せの何れかである。
一実施形態では、レーザアレイがVCSELレーザアレイを含む。
装置は、コンピュータ、ラップトップコンピュータ、移動通信装置、タブレット装置、ゲーム機、及び動き捕捉装置のうちの何れかに組み込むことができる。
本発明の第2の態様によれば、三次元追跡用の構造化光パターンを生成する方法が提供され、この方法は、
レーザアレイから光を与えるステップと、
レーザアレイの部分集合から個々に光を投影して、構造化光パターンの分化部分を提供するステップと
を含む。
パターン状の光を三次元空間内に投影するように構成されるレーザアレイと、
複数の光学素子セルであって、セルはレーザアレイの個々の部分集合と整列され、各セルが、個々の部分集合から素子を通過する光に対して強度変調を個々に加えて構造化光パターンの区別可能な部分を提供する、複数の光学素子セルと
を含む、構造化光パターンを生成するための装置が提供される。
先に述べたように、端面発光レーザダイオード等の単一源の発光体を使用する問題は、単一源の発光体が作り出す光パターンが単一の構成単位としてしか制御できないことである。その結果、光パターンは完全にオンにし、完全にオフにし、又は調光することができるが、動的に変えることはできない。対照的に、本実施形態によるアレイ内の各VCSELレーザは、光学素子のセルレベルで制御がなされるため、個々に制御することができ、例えばDOEの適切な設計が、様々な使用事例及びフィードバックのための柔軟な検出をもたらすことができる動的光パターンを与え得る。以下、「セル」という用語は、単一のレーザ、又は一緒に動作してパターンの特定の部分を与える任意のレーザ群によって動作可能な面に関する。パターンを変更するとセル構造も動的に変わり得る。
一実施形態によれば、セル及び/又はセルの光学素子が大きさによって制限される場合があり、例えばセルは約1mm未満の大きさであり得る。
セル16.1.1...16.n.nは、回折変調を変更するように個々に制御可能である。従って、パターンの様々な部分が異なるようにすることができ、様々な状況で又はシーンの様々な部分で異なる構造化光パターンを使用することができる。
構造化パターンに基づく追跡の構成はコンピュータに組み込むことができ、コンピュータには、ラップトップコンピュータ、又はタブレット、又はポッドデバイス、又は携帯電話等の移動通信装置、ゲーム機、役者の動きを捕捉するためにアニメータが使用するような装置等の動き捕捉装置、又は三次元内の追跡が有用な入力を与え得る任意の種類の装置が含まれる。
用語「〜からなる」は、「〜を含みそれに限定される」という意味である。
Claims (20)
- 装置であって、
複数の光学素子であって、前記複数の光学素子の各々はセルを含み、前記セルが、レーザアレイの部分集合と整列され、前記セルは、該セルを通過する光に対して動的に変調を加えて構造化光パターンの区別可能な部分を形成するように個々に制御可能である、前記複数の光学素子と、
前記セルを通過する光の変調を動的に調整して前記構造化光パターンの対応する部分における変化に影響を与えるように1つまたは複数の指示を前記セルに提供するように構成されたプロセッサと
を備える、装置。 - 前記変調が、回折変調、屈折変調、及び回折変調と屈折変調との組合せからなる群から選択される、請求項1に記載の装置。
- 前記複数の光学素子が単一の成形素子から構築される、請求項1に記載の装置。
- 前記セルの幅が1mm以下である、請求項1に記載の装置。
- 前記光学素子の幅が1mm以下である、請求項1に記載の装置。
- 前記セルは、前記構造化光パターンの位置および前記構造化光パターンの形状の変更に影響を与えるように制御可能である、請求項1に記載の装置。
- 動的に加えられる変調は、シーンの一部に前記構造化光パターンの高い分解能を適用し、前記シーンの他の部分に前記構造化光パターンの低い分解能を適用する、請求項1に記載の装置。
- 前記構造化光パターンに対して動的に加えられる変調が、前記構造化光パターンの向きに対するセルに関する変更を含む、請求項1に記載の装置。
- 動的に加えられる変調が、強度の変更、偏光の変更、フィルタリングパラメータの変更、及び焦点の変更を含む群から選択される、請求項1に記載の装置。
- 前記レーザアレイの前記部分集合が、個々のレーザ、レーザの対、レーザの三つ組、異なる大きさのレーザの組合せ、及び動的に変化するレーザの組合せからなる群から選択される、請求項1に記載の装置。
- 前記レーザアレイの前記部分集合から投影される光がタイル化される、請求項1に記載の装置。
- 前記レーザアレイは、前記構造化光をシーンに投影するように構成されている、請求項1に記載の装置。
- 前記レーザアレイが、レーザバーおよび垂直キャビティ面発光レーザ(VCSEL)アレイからなる群から選択されたソースを含む、請求項1に記載の装置。
- 前記装置が、コンピュータ、ラップトップコンピュータ、移動通信装置、タブレット装置、ゲーム機、及び動き捕捉装置からなる群のうちの何れかの要素に組み込まれる、請求項1に記載の装置。
- 方法であって、
レーザアレイの部分集合からの光を投影するステップと、投影される光は、前記レーザアレイの前記部分集合と整列されたセルを含む複数の光学素子を通過し、前記セルは個々に制御可能であり、
前記セルを通過する投影された光に対して動的に変調を加えて構造化光パターンの区別可能な部分を形成するステップと
を含む、方法。 - 動的に変調を加えることは、投影される光に変調を加えることを含み、前記変調は、光を回折させること、光を偏光させること、光の波長を変更すること、光のフィルタリングパラメータを変更すること、光の強度を変更することを含む群から選択される、請求項15に記載の方法。
- 前記構造化光パターンを動的に変更することをさらに含み、前記構造化光を動的に変更することは、前記レーザアレイの前記部分集合からの投影された光に加えられる変調を変更することを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記構造化光パターンを動的に変更することが、シーンの一部内の分解能レベルを高めること、前記シーンの異なる部分内の分解能レベルを落とすことを含む、請求項17に記載の方法。
- 前記構造化光パターンを動的に変更することが、前記構造化光パターン内のパターニングの密度を変更することを含む、請求項17に記載の方法。
- 装置であって、
レーザアレイの個々の部分集合と整列された複数のセルであって、各セルは、個々に制御可能であり、かつ前記レーザアレイの個々の部分集合から前記セルを通過する光に対して動的に変調を加えて構造化光パターンの区別可能な部分を提供するように構成され、前記複数のセルに加えられる変調は初期の変調を表す、前記複数のセルと、
少なくとも1つのキャプチャしたフレームを分析することに基づく第2の変調構成を決定するように構成されたプロセッサとを備え、前記第2の変調構成は、前記初期の変調とは異なる変調を記述し、
前記複数のセルは、前記セルを通過する光の変調を動的に調整して前記セルに第2の変調を加えるように構成されている、装置。
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