RU2534933C2 - Стробируемая трехмерная камера - Google Patents
Стробируемая трехмерная камера Download PDFInfo
- Publication number
- RU2534933C2 RU2534933C2 RU2011127188/08A RU2011127188A RU2534933C2 RU 2534933 C2 RU2534933 C2 RU 2534933C2 RU 2011127188/08 A RU2011127188/08 A RU 2011127188/08A RU 2011127188 A RU2011127188 A RU 2011127188A RU 2534933 C2 RU2534933 C2 RU 2534933C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- light source
- light
- shutter
- camera
- scene
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
- G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
- G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
- G01S17/894—3D imaging with simultaneous measurement of time-of-flight at a 2D array of receiver pixels, e.g. time-of-flight cameras or flash lidar
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
- H04N13/20—Image signal generators
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
- H04N13/20—Image signal generators
- H04N13/204—Image signal generators using stereoscopic image cameras
- H04N13/207—Image signal generators using stereoscopic image cameras using a single 2D image sensor
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/56—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof provided with illuminating means
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/70—Circuitry for compensating brightness variation in the scene
- H04N23/73—Circuitry for compensating brightness variation in the scene by influencing the exposure time
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/70—Circuitry for compensating brightness variation in the scene
- H04N23/74—Circuitry for compensating brightness variation in the scene by influencing the scene brightness using illuminating means
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N5/00—Details of television systems
- H04N5/30—Transforming light or analogous information into electric information
- H04N5/33—Transforming infrared radiation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Studio Devices (AREA)
- Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к аппаратуре видеокамер. Технический результат заключается в повышении пространственной точности местоположения деталей изображения. Камера для определения расстояний до сцены содержит источник света, содержащий VCSEL, управляемый для освещения сцены последовательностью импульсов света, имеющей характеристический спектр, фотоповерхность, оптику для отображения на фотоповерхности отраженного сценой света световых импульсов и затвор, выполненный с возможностью выборочного открывания и закрывания фотоповерхности для света в спектре с учетом ошибки смещения, обусловленной разностью температур в аппаратуре. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 8 ил.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Технология относится к стробируемым трехмерным камерам и способам и устройствам для получения трехмерных изображений сцены, используя стробируемую трехмерную камеру.
Уровень техники
Трехмерные (3D) оптические системы получения изображений, далее именуемые как "трехмерные камеры", которые способны обеспечивать измерение расстояний до объектов и точек на объектах, которые они отображают (изображение которых они получают), используются для многих различных применений. Среди этих применений проверка профиля изготовленных товаров, подтверждение правильности CAD, робототехническое зрение, географическая съемка и выборочное получение изображений объектов в зависимости от расстояния.
Некоторые трехмерные камеры обеспечивают одновременные измерения, по существу, для всех точек объектов в сцене, которую они отображают. Обычно эти трехмерные камеры содержат источник света, обычно содержащий матрицу лазерных диодов с краевым излучением, которые управляются, чтобы обеспечивать импульсы света для освещения отображаемой сцены, и стробируемую систему получения изображений для отображения света от световых импульсов, которые отражаются от объектов в сцене. Стробируемая система получения изображений содержит камеру, имеющую светочувствительную поверхность, далее именуемую как "фотоповерхность", такую как фотоповерхность, выполненную на приборах с зарядовой связью (CCD) или на полупроводниковых структурах типа КМОП (CMOS), и средство стробирования для стробирования камеры открыванием и закрыванием, такое как оптический затвор или стробируемый усилитель изображения. Отраженный свет регистрируется на пикселях фотоповерхности камеры, только если он достигает камеры, когда камера стробируется с открыванием.
Чтобы отобразить сцену и определить расстояния от камеры до объектов в сцене, источник света обычно управляется так, чтобы излучать последовательность световых импульсов для освещения сцены. Для каждого излученного светового импульса в последовательности, после точно определенной задержки с момента, когда световой импульс излучается, камера стробируется с открыванием в течение периода, далее именуемого как "стробирующий импульс". Свет светового импульса, который отражается от объекта в сцене, отображается на фотоповерхности камеры, если он достигает камеры во время стробирующего импульса. Так как время, прошедшее между излучением светового импульса и стробирующим импульсом, который следует за ним, известно, то известно время, требующееся для прохождения отображающегося света от источника света до отражающего объекта в сцене и обратно к камере. Прошедшее время используется для определения расстояния до объекта.
В некоторых "стробируемых" трехмерных камерах для определения расстояния от трехмерной камеры до точки в сцене, отображаемой на пикселе фотоповерхности камеры, используется только синхронизация между световыми импульсами и стробирующими импульсами. В других камерах количество света, зарегистрированное пикселем в течение времени, когда камера стробируется с открыванием, также используется для определения расстояния. Точность измерений, сделанных этими трехмерными камерами, зависит от времени нарастания и спада световых импульсов и их неравномерности, и того, как быстро камера может стробироваться с открыванием и закрыванием.
Стробируемые трехмерные камеры и примеры их использования приведены в европейском патенте EP 1214609 и в патентах США US 6057909, US 6091905, US 6100517, US 6327073, US 6331911, US 6445884, и 6794628, раскрытие которых содержится здесь посредством ссылки. Трехмерная камера, использующая импульсный источник освещения и стробируемую систему получения изображений, описывается в статьях "Design and Development of a Multi-detecting two Dimensional Ranging Sensor", Measurement Science and Technology 6 (September 1995), стр. 1301-1308, автор S. Christie и др., и в "Range-gated Imaging for Near Field Target Identification", автор Yates и др., SPIE выпуск 2869, стр. 374-385, которые содержатся здесь посредством ссылки. Другая трехмерная камера описывается в патенте США 5081530 (Medina), который содержится здесь посредством ссылки. Трехмерная камера, описанная в этом патенте, регистрирует энергию в импульсе света, отраженного от цели, который достигает системы получения изображений камеры во время каждого стробирующего импульса из пары стробирующих импульсов. Расстояние до цели определяется исходя из отношения разности между количествами энергии, зарегистрированными во время каждого из двух стробирующих импульсов к сумме количеств энергии, зарегистрированных во время каждого из двух стробирующих импульсов.
Усилия научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по повышению точности измерений, обеспечиваемой трехмерными камерами, обычно направлены на разработку способов и устройств для снижения времени нарастания, времени спада и длительности световых импульсов, передаваемых для освещения сцены, и соответствующих стробирующих импульсов, во время которых отображается свет световых импульсов, отраженных сценой.
Раскрытие изобретения
Аспект некоторых вариантов осуществления технологии относится к обеспечению улучшенной стробируемой трехмерной камеры.
Аспект некоторых вариантов осуществления технологии относится к обеспечению стробируемой трехмерной камеры, обладающей повышенной пространственной точностью, с которой определяется местоположение деталей в сцене, отображаемой камерой.
Аспект некоторых вариантов осуществления технологии относится к обеспечению стробируемой трехмерной камеры, имеющей улучшенный источник света для освещения сцен, отображаемых камерой.
Аспект некоторых вариантов осуществления технологии относится к обеспечению стробируемой трехмерной камеры, обладающей улучшенным согласованием источника света, используемого для освещения сцены, отображаемой камерой с помощью затвора камеры, который стробирует фотоповерхность камеры, на которой отображается свет от источника света, отраженный сценой.
В соответствии с аспектом некоторых вариантов осуществления технологии, источник света содержит VCSEL, имеющие структуру, модифицированную относительно типичных структур VCSEL и отличающуюся относительно широким генерирующим оптическим резонатором.
Изобретатели определили, что точность расстояний, обеспечиваемая стробируемой трехмерной камерой, зависит от свертки спектра источника света камеры и функции коэффициента контрастности (CR) затвора камеры. Коэффициент контрастности CR определяет зависимость коэффициента контрастности затвора камеры от оптической длины волны. Для заданной длины волны CR является отношением между относительно высокой прозрачностью затвора на длине волны, когда затвор открыт, к относительно низкой прозрачности затвора для света на длине волны, когда затвор закрыт. Длины волн, для которых затвор может фактически использоваться, чтобы перекрывать свет, являются длинами волн, для которых их функция CR больше единицы и, обычно, существенно больше единицы. Полоса длин волн для затвора, для которого CR больше единицы, именуется как "рабочая полоса" затвора.
Для заданных времен нарастания, времен спада и длительности световых импульсов и стробирующих импульсов точность измерения расстояния, обеспечиваемая трехмерной стробируемой камерой, может, предпочтительно, быть улучшена посредством согласования функции CR затвора и спектра источника света, чтобы максимизировать свертку функции CR и спектра. Обычно согласование спектра источника света с затвором, по существу, центрует спектр в рабочей полосе затвора. Для удобства представления свертка между CR затвора и спектром источника света именуется как контрастная интенсивность (CI). Нормализованную контрастную интенсивность (CIN), то есть CI, нормализованную к полной оптической энергии в импульсе света, обеспечиваемом источником света, удобно использовать как меру согласования между источником света и затвором.
В целом периодические кратковременные изменения температуры источника света стробируемой трехмерной камеры создаются относительно окружающей рабочей температуры камеры в течение периодов, в которые источник света активируется для освещения сцены, отображаемой камерой. Для традиционных источников света стробируемых трехмерных камер, которые обычно содержат лазерный диод с краевым излучением, изменения температуры вызывают смещения длины волны в спектре источника света относительно функции CR затвора камеры. Ширина спектра относительно рабочей полосы CR затвора обычно такова, что смещения длины волны существенно нарушают совпадение спектра и функции CR, снижают нормализованную контрастную интенсивность CIN камеры, и увеличивают, таким образом, ошибку смещения при измерении расстояний.
Принимая во внимание, что известны традиционные источники света, такие как поверхностно-излучающие лазеры светового излучения с вертикальным резонатором (VCSEL), которые отличаются относительно узкими спектрами, такие источники света обычно используются для маломощных применений, таких как системы связи. Они обычно не генерируют достаточного количества света, чтобы сделать их предпочтительными для использования в трехмерных стробируемых камерах.
Изобретатели, однако, определили, что VCSEL может быть модифицирован, чтобы увеличить его оптическую мощность выхода, путем расширения его генерирующего оптического резонатора. Принимая во внимание, что расширение генерирующего оптического резонатора VCSEL вызывает расширение ширины спектра VCSEL, спектр обычно все еще остается существенно более узким, чем спектр, обычно обеспечиваемый традиционными лазерными диодами с краевым излучением. Более того, смещение длины волны выходного спектра VCSEL при изменении температуры на один градус существенно меньше, чем смещение у традиционного лазерного диода с краевым излучением. В результате, источник света, содержащий модифицированный VCSEL, соответствующий варианту осуществления технологии, при использовании в стробируемой трехмерной камере обеспечивает относительно лучшее согласование источника света и затвора камеры. Модифицированный источник света VCSEL приводит к величине CIN для камеры, которая является относительно большой и относительно малочувствительной к изменению температуры источника света. В варианте осуществления настоящей технологии источник света содержит матрицу из модифицированных VCSEL.
Поэтому, в соответствии с вариантом осуществления технологии, обеспечивается камера для определения расстояния до сцены, причем упомянутая камера содержит: источник света, содержащий VCSEL, управляемый, чтобы освещать сцену последовательностью импульсов света, имеющих характеристический спектр; фотоповерхность; оптику для отображения на фотоповерхности света от световых импульсов, отраженного сценой; и затвор, выполненный с возможностью выборочного открывания и закрывания фотоповерхности для света в спектре. В качестве варианта, характеристический спектр имеет ширину на уровне полумаксимума (FWHM), равную или большую чем приблизительно 1,5 нм. В качестве варианта, характеристический спектр обладает шириной FWHM, равной или большей чем приблизительно 2,0 нм. В качестве варианта, характеристический спектр имеет ширину FWHM, равную или большую чем приблизительно 2,5 нм.
В некоторых вариантах осуществления технологии, VCSEL имеет генерирующий оптический резонатор, характеризующийся диаметром, примерно равным или большим чем 20 микрон. В некоторых вариантах осуществления технологии, VCSEL имеет генерирующий оптический резонатор, характеризующийся диаметром, равным или большим чем 25 микрон. В некоторых вариантах осуществления технологии, нормализованная свертка CR затвора и характеристического спектра больше или равна приблизительно 10 для разности температур между затвором и источником света, меньшей или равной приблизительно 20оС. В некоторых вариантах осуществления технологии, нормализованная свертка CR затвора и характеристического спектра больше или равна приблизительно 12 для разности температур между затвором и источником света, меньшей или равной приблизительно 20°С.
В некоторых вариантах осуществления технологии, источник света работает при уровне мощности, равном или большем 12 Вт, чтобы освещать сцену последовательностью световых импульсов. В качестве варианта, уровень мощности примерно равен или больше 15 Вт. В качестве варианта, уровень мощности примерно равен или больше 18 Вт.
Краткое описание чертежей
Примеры вариантов осуществления технологии, не создающие ограничений, описываются ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, перечисленные после этого абзаца. Идентичные структуры, элементы или части, которые появляются более чем на одном чертеже, обычно обозначаются одной и той же ссылочной позицией на всех чертежах, на которых они появляются. Размеры компонент и деталей, показанных на чертежах, выбраны для удобства и ясности представления и необязательно показываются в масштабе.
Фиг.1 - схематическое изображение трехмерной стробируемой камеры, используемой для определения расстояния до сцены в соответствии с предшествующим уровнем техники;
Фиг.2 - график схематической функции CR и спектра для затвора и лазерного светодиодного источника света, соответственно содержащегося в камере, показанной на фиг.1, в соответствии с предшествующим уровнем техники;
Фиг.3 - график временных осей, показывающий стробирование трехмерной камеры в соответствии с предшествующим уровнем техники;
Фиг.4 - график, показывающий смещения длин волн спектра лазерного светодиодного источника света в зависимости от функции CR затвора, показанного на фиг.1, которые обусловлены местным нагревом источника света, в соответствии с предшествующим уровнем техники;
Фиг.5 - график ошибки смещения в измерениях расстояния до сцены, обеспечиваемых камерой, показанной на фиг.1, в соответствии с предшествующим уровнем техники;
Фиг.6 - схематическое изображение трехмерной стробируемой камеры, содержащей источник света VCSEL, в соответствии с вариантом осуществления технологии;
Фиг.7 - график, показывающий смещения длин волн спектра источника света VCSEL камеры, показанной на фиг.6, которые обусловлены местным нагревом источника света, в соответствии с вариантом осуществления технологии; и
Фиг.8 - график, показывающий улучшение ошибки смещения при измерениях расстояния до сцены, обеспечиваемых камерой, показанной на фиг.6, в соответствии с вариантом осуществления технологии.
Осуществление изобретения
На фиг.1 схематично показана стробируемая трехмерная камера 20, используемая для получения трехмерного изображения сцены 30, имеющей объекты, схематично представленные объектами 31 и 32.
Камера 20, представленная очень схематично, содержит систему линз, представленную линзой 21, и фотоповерхность 22, имеющую пиксели 23, на которые система линз отображает сцену. Камера содержит затвор 25 для открывания и закрывания (стробирования) фотоповерхности 22, который управляется так, чтобы выборочно иметь низкий или высокий коэффициент пропускания. Говорят, что затвор 25 "закрыт", когда он имеет низкий коэффициент пропускания света в своей рабочей полосе и закрывает фотоповерхность 22, и говорят, что затвор "открыт", когда он имеет высокий коэффициент пропускания света в своей рабочей полосе и открывает фотоповерхность. Термин "стробирующий импульс" относится к периоду, в течение которого затвор 25 открывает фотоповерхность 22 и фотоповерхность принимает свет, прошедший через затвор.
Камера 20, в качестве варианта, содержит источник 26 света, обычно матрицу лазерных диодов 27 с краевым излучением, которые управляются, чтобы освещать сцену 30 последовательностью проходящих импульсов света на длине волны в рабочей полосе затвора. Последовательность световых импульсов схематично представлена на фиг.1 последовательностью 40 прямоугольных импульсов 41, причем каждый импульс, связанный со стрелкой сверху, покидает источник 26 света. В качестве варианта, рабочая полоса затвора является полосой инфракрасного (IR) света. Контроллер 24 управляет импульсной работой источника 26 света и работой затвора 25, чтобы стробировать фотоповерхность 22. Функция последовательности 40 световых импульсов и световые импульсы 41 для обеспечения данных для измерения расстояний до сцены 30 обсуждаются ниже.
Обычно во время работы камеры 20 источник 26 света управляется так, чтобы периодически освещать сцену 30 последовательностью 40 световых импульсов. Во время каждой последовательности 40 световых импульсов источник 26 света генерирует и рассеивает тепло в камере, и температура источника света циклически изменяется между минимальной и максимальной температурами. Благодаря периодическим циклам генерации и рассеяния тепла, затвор 25 нагревается до повышенной рабочей температуры, которая выше температуры окружающей среды камеры и лежит в пределах между минимальной и максимальной температурами источника света. Для температуры окружающей среды, приблизительно равной 30°C, рабочая температура затвора может быть приблизительно равной 50°C, а температура источника света может циклически изменяться от приблизительно на 20°C ниже до приблизительно на 20°C выше рабочей температуры затвора во время генерации последовательности 40 световых импульсов.
Поскольку как рабочая полоса затвора, так и спектр источника света изменяются с изменением температуры, при которой они работают, во время последовательности 40 световых импульсов, по мере того, как температура источника 26 света изменяется относительно рабочей температуры затвора 25, длина волны спектра света источника света смещается относительно CR. В результате, CIN затвора 25 и источника 26 света изменяется во время каждой последовательности световых импульсов. Для надежной работы камеры 20 предпочтительно максимизировать CIN, и чтобы дисперсия CIN относительно ее максимума, вызванная разницей в рабочей температуре источника 26 света и затвора 25, была относительно мала. С этой целью источник света и затвор согласовываются таким образом, чтобы свет от источника света имел длины волн в рабочей полосе затвора и обычно, чтобы CIN камеры являлся максимальным, по меньшей мере, в средней точке температуры теплового цикла источника света. Кроме того, источник света и затвор обычно изготавливаются из одного и того же полупроводникового материала, так чтобы они имели схожую температурную зависимость.
На фиг.2 представлен график 60 схематичного представления коэффициента контрастности, то есть CR, , где функция 70 показана пунктирной линией для затвора 25 и для источника 26 света, содержащего лазерные диоды 27 краевого излучения, а спектр 80 показан сплошной линией, в зависимости длины волны. Как затвор 25, так и лазерные диоды 27 предполагаются изготовленными из GaAs и согласованными, чтобы иметь максимальный CIN, в качестве варианта, во время работы при одной и той же температуре, приблизительно равной 50°С. Длина волны указывается вдоль абсциссы графика 60, и значения CR указываются вдоль левой ординаты 61 графика. Спектр 80 нормализован к своему максимуму и относительные значения для спектра указываются вдоль правой ординаты 62 графика. Нормализованная контрастная интенсивность, CIN, для CR 70 затвора и спектра 80 источника света при 50°C равна приблизительно 13,4. Для GaAs спектр 80 и функция 70 CR обычно смещаются приблизительно на 0,25 нм/°C.
Чтобы получить трехмерное изображение сцены 30 с помощью камеры 20, показанной на фиг.1, контроллер 24 управляет источником 26 света так, чтобы освещать сцену 30 последовательностью 40 световых импульсов 41, причем импульсы, как предполагается, имеют длительность импульса τ. Свет каждого светового импульса 41 отражается деталями в сцене 30, и часть отраженного света падает на камеру 20 и собирается линзой 21. Прямоугольные импульсы 50, показанные пунктирными линиями и связанные с верхними стрелками, указывающими направление на камеру 22 на фиг.1, схематично представляют отраженный свет переданных импульсов 41, который достигает камеры 20. Вслед за излучением каждого из, по меньшей мере, одного светового импульса 41 контроллер 24 управляет затвором 25 так, чтобы открывать фотоповерхность 22 в соответствующее время относительно времени, в которое световой импульс излучался, чтобы принять и отобразить на фотоповерхности отраженный свет 50 переданного светового импульса, который собирается линзой 21. Количество света 50, отображаемого на пикселях 23 фотоповерхности во время стробирующих импульсов камеры 20, используется для определения расстояния до деталей сцены 30, которые отображаются на пиксели и обеспечивают, таким образом, трехмерное изображение сцены.
Различные способы стробирования трехмерной камеры и получения расстояний до деталей в сцене 30 описываются в патентах, упомянутых выше, и в патентной заявке PCT PCT/IL2007/001571, раскрытие которой содержится здесь посредством ссылки. На фиг.3 показаны графики 100 с временными осями 101, 102 и 103, на которых представлено освещение сцены 30 последовательностью 40 световых импульсов 41, и стробирование фотоповерхности 22 затвором 25 для получения расстояний до деталей сцены в соответствии с относительно простой схемой стробирования. Временные оси 101, 102 и 103 графически представляют синхронизацию стробирующих импульсов затвора 25 относительно времени излучения t0 произвольного светового импульса 41 последовательности 40 импульсов, излучаемых источником 26 света, чтобы осветить сцену 30. Одиночный световой импульс представляется заштрихованным прямоугольным импульсом 41 со стрелкой сверху, указывающей вправо вдоль временной оси 101. Временные оси 102 и 103 графически показывают стробирующие импульсы затвора 25. Профиль стробирования, показанный на фиг.3, обычно повторяется для каждого импульса 41 последовательности 40 импульсов.
Пусть заданная деталь в сцене 30, которая отображается на соответствующий пиксель 23 (Фиг.1) на фотоповерхности 22, располагается на расстоянии Df от камеры 20. Фотоны светового импульса 50, отраженные заданной деталью, из излученного светового импульса 41 сначала достигают камеры 20 в момент времени tγ1(Df), который зависит от расстояния Df. Импульс 50 отраженного света имеет ту же самую длительность τ, что и излученный световой импульс 41, и последний фотон в импульсе 50 отраженного света, отраженного от заданной детали, достигает камеры в момент времени tγ2(Df)=tγ1(Df)+τ. Импульс 50 отраженного света представлен вдоль временных осей 101, 102 и 103 заштрихованным прямоугольным импульсом 50, показанным пунктирной линией со стрелкой сверху, указывающей налево вдоль временных осей.
Прямоугольный импульс 110 вдоль временной оси 102 схематично представляет стробирующий импульс, далее "синхронизирующий стробирующий импульс 110", во время которого контроллер 24 (фиг.1) управляет затвором 25 так, чтобы открыть фотоповерхность 22, и зарегистрировать свет, который достигает камеры 20. Синхронизирующий стробирующий импульс 110, в качестве варианта, является относительно коротким, и имеет длительность стробирующего импульса, равную τ, начинается в момент времени tgs после t0 и заканчивается в момент времени tge=(tgs+τ). Для удобства отраженный импульс 50 показан вдоль временной оси 102, чтобы ясно показать временное соотношение между отраженным импульсом 50 и синхронизирующим стробирующим импульсом 110. Отраженный импульс 50 перекрывает синхронизирующий стробирующий импульс 110 в течение части времени T стробирующего импульса. Предположим, что в течение времени T пиксель 23 (фиг.1), который отображает заданную деталь, регистрирует количество "Q" заряда, полученного в результате реакции заданной детали на свет, который падает на пиксель. Предположим дополнительно, что если отраженный импульс 50 был согласован по времени со стробирующим импульсом 110 (то есть если первый фотон и последний фотон в отраженном импульсе должны были достигнуть камеры 20 в моменты времени tgs и tge соответственно), пиксель, отображающий заданную деталь, должен регистрировать общую сумму "Q0" света. Тогда T=τQ/Q0 и, если c представляет собой скорость света, то расстояние Df от детали до камеры 20 может быть представлено следующими выражениями:
Df=(c/2)[tgs-(τ)(1-Q/Q0)], если tgs ≤ tγ2(Df)≤tge | (1) |
и
Df=(c/2)[tgs+(τ)(1-Q/Q0)], если tgs ≤ tγ1(Df)≤tge | (2) |
Из уравнений (1) и (2) видно, что для стробирующего импульса 110, имеющего время начала и время конца tgs и tge соответственно, расстояния обеспечиваются для деталей в сцене 30, расположенных в "срезе для отображения" сцены длительностью cτ, центрованных на расстоянии (c/2)tgs от камеры 20.
Для удобства представления пусть расстояние (c/2)tgs до центра среза для отображения представляется как "DC", а расстояние (c/2)tgs(1-Q/Q0), которое, соответственно, вычитается или прибавляется в уравнениях (1) и (2) к DC, чтобы обеспечить Df для детали, представляется как ΔDf. Тогда уравнения (1) и (2) могут быть переписаны следующим образом:
Df=DC-ΔDf, если tgs ≤ tγ2(Df)≤tge | (3) |
и
Df=DC+ΔDf, если tgs ≤ tγ1(Df)≤tge | (4) |
В качестве варианта, Q0 определяется открыванием камеры 20 на относительно большую длительность стробирующего импульса, далее "стробирующего импульса нормализации", который представляется прямоугольным импульсом 112 вдоль временной оси 103. Стробирующий импульс 112, в качестве варианта, имеет длительность стробирующего импульса, равную 3τ, и начинается в момент времени (tgs-τ) после времени передачи t0 импульса 41 в последовательности 40 световых импульсов. Длительность и временное положение стробирующего импульса нормализации определяются так, что для каждой детали в сцене 30, для которой свет регистрируется на пикселе фотоповерхности 22 во время синхронизирующего стробирующего импульса 110, стробирующий импульс 112 нормализации обеспечивает значение Q0. Отраженный импульс 50, отраженный заданной деталью на расстоянии Df от камеры 20, представлен вдоль временной оси 103, чтобы показать относительное временное расположение отраженного импульса и стробирующего импульса 112 нормализации. Отраженный импульс полностью попадает в пределы временных границ стробирующего импульса 112 нормализации и весь свет в отраженном импульсе регистрируется пикселем и обеспечивает величину Q0. Заметим, что камера 20 может быть открыта на время синхронизирующих стробирующих импульсов 110 и стробирующих импульсов нормализации 112, в зависимости от времени, в которое различные световые импульсы 41 излучаются, и, следовательно, регистрировать свет различных импульсов 50 отраженного света.
Существуют различные способы определения, какое уравнение, (1) или (2), должно применяться для данного отраженного импульса 50. Например, синхронизирующий стробирующий импульс 110 может, в качестве варианта, быть разделен на два смежных стробирующих импульса, "передний" стробирующий импульс и "задний" стробирующий импульс, каждый из которых имеет длительность, равную τ/2. Если пиксель регистрирует большее количество света во время переднего стробирующего импульса или во время заднего стробирующего импульса, то для детали сцены 30, которая отображается на пиксель, применяются уравнения (1) или (2) соответственно.
Уравнения (1) и (2) предполагают, что CR для света, обеспечиваемого источником 26 света, является неограниченным, и когда затвор 25 закрывается, никакой свет от источника 26 света не проходит через затвор, чтобы достигнуть фотоповерхности 22. Однако, как обсуждалось выше и показано на фиг.2, CR для затвора 25 является конечной величиной и, для примера, на фиг.2 CR имеет максимальное значение, примерно равное 16. В результате, свет в импульсах 50 света, отраженных от детали в сцене 30, который достигает камеры 20, когда затвор закрыт, просачивается через затвор и "загрязняет" значения Q, зарегистрированные пикселем на фотоповерхности 22, отображающим деталь. Загрязнение, в целом, создает ошибку расстояния Df, определяемого для детали уравнением (1) или (2), и ошибка увеличивается по мере уменьшения CR.
Например, как отмечено выше, (τ)Q/Q0 является длительностью времени перекрытия T, в течение которого фотоны в импульсе 50, отраженном от заданной детали в сцене 30, достигают камеры 20 во время синхронизирующего стробирующего импульса 110 и затвор 25 имеет максимальную прозрачность. Период (τ)(1-Q/Q0), следовательно, является длительностью времени, в течение которого фотоны отраженного импульса достигают камеры, когда затвор 25 закрыт и затвор имеет прозрачность, сниженную относительно максимальной на коэффициент 1/CR.
Пусть общее количество света, собранного пикселем 23, который отображает заданную деталь с помощью света из импульса 50 во время синхронизирующего стробирующего импульса 110, будет представлено как Q*. Q* с разумной степенью точности может быть оценено в соответствии с выражением:
где CIN - нормализованная контрастная интенсивность CI для CR затвора 25 и спектра импульса 50 отраженного света.
Пусть Df* представляет расстояние, определенное для данной детали, используя количество света Q*, зарегистрированное пикселем, который отображает данную деталь. Тогда уравнения (1) и (2) дают следующее:
и
Df*=(c/2)[tgs+(τ)(1-[Q+[Q0/CIN](1-Q/Q0)]/Q0)], если tgs≤tγ1≤tge | (7) |
или
и
Df*=DC+ΔDf-(c/2)(τ)(1-Q/Q0)/CIN)], если tgs≤tγ1≤tge | (9) |
Уравнения (8) и (9) указывают, что для деталей в срезе для отображения, связанных с синхронизирующим стробирующим импульсом 110, расстояние до данной детали, определенное из заряда, зарегистрированного пикселем 23, который отображает деталь, ошибочно смещается в направлении центра среза для отображения в ошибку смещения "δD", имеющую величину
В уравнении (10) Q - величина заряда, который мог бы быть зарегистрирован пикселем, отображающим деталь, если бы CR затвора 25 равнялся бесконечности.
Принимая во внимание, что определенные расстояния Df* обычно могут быть скорректированы для CR и, следовательно, для CIN, являющейся конечной величиной, может быть трудно точно выполнить такие коррекции, потому что, как отмечено выше, когда источник 26 света излучает последовательность 40 (фиг.1) световых импульсов 41, источник света с каждым импульсом, который он излучает, подвергается местному циклическому нагреву. Местный нагрев создает циклические разности температур между температурой, при которой работает источник 26 света, и рабочей температурой, при которой работает затвор 25. Разность температур может доходить до 20°C. В результате, спектр 80, показанный на фиг.2, может сместиться на целых 5 нм во время работы камеры 20 для определения расстояния до деталей в сцене 30. Смещение из-за разности температур может приводить в результате к существенному уменьшению CIN затвора 25 и сопутствующему увеличению ошибки смещения δD.
Для примера, на фиг.4 показан график 120 функции 70 CR для затвора 25 и спектра 80 источника света, показанного на графике 60 (фиг.2), для камеры 20, работающей при рабочей температуре 50°С, и спектры 81 и 82 для источника света, которые смещены за счет местного нагрева в результате работы источника света. Спектры 81 и 82, как предполагается, преобладают при температурах 30°C и 70°C соответственно. Из графика 120 модно легко увидеть, отметив величины, на которые кривые 81 и 82 спектров перекрывают кривую 70 CR, что CIN для спектров 81 и 82 существенно снижены относительно максимальной CIN, которая имеет место для спектра 80. CIN имеет значения, равные приблизительно 13.4, 6 и 5, для спектров 80, 81 и 82 соответственно.
На фиг.5 показан график 130 ошибки смещения δD расстояния до заданной детали сцены 30, которая может быть получена, принимая CIN равной приблизительно 6, то есть CIN, которая могла бы иметь место для разности температур между источником 26 света и затвором 25, равной приблизительно 20°С. График 130 предполагает длительность импульса τ для светового импульса 41 (фиг.1 и фиг.3) равной 10 нс, и длительность стробирующего импульса для стробирующего импульса 110 (фиг.3) равной упомянутой длительности импульса. Срез для отображения сцены 30, следовательно, имеет ширину, равную приблизительно 2,7 м. На графике 130 кривая 131 показывает δD в зависимости от перемещения ΔDf от центра среза для отображения. Из графика видно, что ошибка смещения δD, по существу, равна нулю для деталей в центре среза для отображения, растет линейно с расстоянием от центра среза, и равна приблизительно 17% от ΔDf.
В соответствии с вариантом осуществления технологии, стробируемая трехмерная камера содержит источник света, имеющий матрицу лазерных диодов VCSEL, которая обеспечивает улучшенное согласование источника света с затвором камеры и снижает δD. VCSEL имеют относительно узкие спектры, которые существенно менее чувствительны к изменениям температуры, чем спектры лазерных диодов. Обычный лазерный диод с краевым излучением может иметь спектр шириной приблизительно 4 нм (на уровне полумаксимума, FWHM) и, как отмечено выше, может показывать смещение спектра приблизительно на 0,25 нм/°С. С другой стороны, типичный VCSEL обычно имеет спектр шириной приблизительно между 0,5 нм и 1 нм, который смещается приблизительно на 0,07 нм/°C. Однако VCSEL, которые обычно используются для приложений, относящихся к относительно маломощной связи, в целом, не обеспечивают достаточную оптическую энергию для использования в источнике света стробируемой трехмерной камеры.
VCSEL в источнике света, в соответствии с вариантом осуществления технологии, модифицируются, чтобы увеличить их выходную оптическую мощность, расширяя для этого их генерирующий оптический резонатор. Принимая во внимание, что расширение генерирующего оптического резонатора VCSEL вызывает увеличение ширины спектра VCSEL, спектр обычно все еще остается существенно более узким, чем спектр, обеспечиваемый традиционным лазерным диодом с краевым излучением. В результате, модифицированные VCSEL в источнике света, в соответствии с вариантом осуществления технологии, обеспечивают как достаточную мощность для предпочтительного использования в стробируемой трехмерной камере, так и улучшенное согласование с затвором камеры.
Традиционные VCSEL обычно имеют диаметр поперечного сечения генерирующего оптического резонатора примерно равный или меньше чем 15 микрон. В качестве варианта, VCSEL в источнике света стробируемой трехмерной камеры, в соответствии с вариантом осуществления технологии, содержат относительно больший генерирующий резонатор, имеющий поперечное сечение, характеризующееся шириной, например, диаметром, большим или равным 20 микрон. В качестве варианта, ширина генерирующего оптического резонатора VCSEL больше или равна 25 микрон. В качестве варианта, ширина спектра больше или равна 2,5 нм. В некоторых вариантах осуществления технологии ширина спектра больше или равна 3 нм.
На фиг.6 схематично показана стробируемая трехмерная камера 220, имеющая источник света 226, содержащий VCSEL 227, в соответствии с вариантом осуществления технологии. Стробируемая трехмерная камера 220, для примера, подобна стробируемой трехмерной камере 20, показанной на фиг.1, за исключением источника света 226, который содержит VCSEL 227, а не лазерные диоды 27. VCSEL 227 обладают относительно большими генерирующими оптическими резонаторами, характеризующимися, в качестве варианта, диаметром поперечных сечений, равным приблизительно 20 микрон. В качестве варианта, VCSEL выполнены с возможностью генерации инфракрасного (IR) света, характеризующегося спектром, имеющим FWHM приблизительно между примерно 2,5 нм и примерно 3 нм, центрированным на длине волны, приблизительно равной 855 нм, во время работы при температуре 50°C.
В источнике света 226, для примера, VCSEL 227 выполнены в виде прямоугольной матрицы из 16 строк и 16 столбцов с шагом приблизительно в 55 микрон, которая крепится к соответствующему теплорассеивающему корпусу 228. Любой из различных корпусов, известных в технике, может быть приспособлен и использоваться при практической реализации технологии, чтобы рассеивать тепло, создаваемое VCSEL 227 во время их работы. Изобретатели определили, что источником света 226, содержащим VCSEL 227 и соответствующий теплорассеивающий корпус 228, можно управлять для работы на уровне мощности, примерно равном или большем 12 Вт, чтобы создавать последовательность световых импульсов, пригодных для освещения сцены при определении расстояния до сцены. В некоторых вариантах осуществления технологии камера выполнена таким образом, чтобы источник света мог работать на уровне мощности, примерно равном или большем 15 Вт. В некоторых вариантах осуществления технологии уровень мощности примерно равен или больше 18 Вт.
Для разностей температур между источником света 226 и затвором 25, созданных во время работы источника света для обеспечения последовательности световых импульсов, спектр света, обеспечиваемого источником света, показывает относительно малые смещения длины волны и относительно большие значения для CIN. В результате, камера 220, в соответствии с вариантом осуществления технологии, может обеспечить измерение расстояний для сцены с существенно меньшими ошибками смещения δD, чем ошибки смещения, показанные на фиг.4 для камеры 20 (фиг.1).
На фиг.7 показан график 250 спектров 251, 252 и 253 для VCSEL 227, изготовленных из GaAs, для температур 30°С, 50°C и 70°C и кривая 70 CR для затвора 25 при температуре 50°С, показанная на графике 120 на фиг.4. Из графика 250 видно, что для разности температур 20°C, которая может создаваться между источником света 226 и затвором 25 во время работы источника света, спектры смещаются на относительно небольшие значения относительно кривой 70 CR. Предполагая, что для каждого градуса по Цельсию при рабочей температуре VCSEL 227 (фиг.6) спектр VCSEL смещается на 0,07 нм, спектры 251 и 253 смещаются приблизительно на 1,4 нм относительно кривой 70 CR. Смещения спектров 251 и 253 относительно кривой 70 CR, которые демонстрирует источник света 226, существенно меньше, чем продемонстрированные для того же самого изменения температур спектрами 81 и 82, соответственно, источника 26 света, показанными на фиг.4. Значения CIN для смещенных спектров 251 и 253 для VCSEL 227 и кривой 70 CR также существенно больше, чем значения для соответствующих спектров 80 и 82 источника 26 света на лазерных диодах.
Значения CIN для спектров 251, 252 и 253 для источника 226 света и кривой 70 CR, согласно оценкам, равняются приблизительно 12,5, 13,8, и 12,7 соответственно. Значения CIN для источника 226 света VCSEL при температуре приблизительно 30°C или приблизительно 70°C, когда затвор 25 имеет температуру приблизительно 50°C, больше с коэффициентом, превышающим приблизительно 2, чем значения для источника 26 света на диодных лазерах при температурах приблизительно 30°C или приблизительно 70°C, когда затвор 25 находится при температуре приблизительно 50°C. Отношения значений CIN для спектров 251 и 253 источника света VCSEL относительно спектров 81 и 82 источника света на лазерных диодах, соответственно, являются большими, потому что спектры VCSEL относительно узкие и для одной и той же разности температур относительно температуры затвора 25 они смещаются на существенно меньшие величины, чем спектры лазерных диодов.
На фиг.8 показаны предпочтительные улучшения ошибок смещения δD, которые могут быть обеспечены источником 226 света VCSEL и камерой 220, в соответствии с вариантом осуществления технологии. На фиг.8 показан график 260, который идентичен графику 130, показанному на фиг.5, с добавлением кривой 261 δD, которая показывает δD в зависимости от ΔDf для трехмерной камеры 220, содержащей источник 226 света VCSEL, в соответствии с вариантом осуществления технологии. Кривая 261 предполагает ту же самую разность температур 20°C между источником 226 света VCSEL и затвором 25, которая принята для кривой 131 δD между источником 26 света на лазерных диодах и затвором 25. График 260 показывает, что δD для трехмерной камеры 220 существенно меньше, чем для трехмерной камеры 20, и составляет приблизительно половину этого значения для трехмерной камеры 20. Принимая во внимание, что ошибка смещения δD равна приблизительно 17% от ΔDf для источника 26 света на лазерных диодах и камеры 20, ошибка смещения уменьшается приблизительно на ½, и равна приблизительно 8% от ΔDf для источника 226 света VCSEL и камеры 220, в соответствии с вариантом осуществления технологии.
В описании и формуле изобретения каждое из таких слов, как "содержит", "включает в себя" и "имеет", и их формы необязательно ограничиваются элементами в списке, с которым эти слова могут быть связаны.
Технология была описана, используя различные подробные описания вариантов ее осуществления, которые представлены для примера и не предназначены ограничивать объем технологии. Описанные варианты осуществления могут содержать различные признаки, не все из которых требуются во всех вариантах осуществления технологии. Некоторые варианты осуществления технологии используют только некоторые из признаков или возможных комбинаций признаков. Вариации вариантов осуществления технологии, которые описаны, и варианты осуществления технологии, содержащие другие комбинации признаков, отмеченные в описанных вариантах осуществления, могут предлагаться специалистами в данной области техники. Подразумевается, что объем технологии ограничивается только формулой изобретения и что формула изобретения должна истолковываться так, чтобы включать в себя все такие вариации и комбинации.
Claims (16)
1. Стробируемая трехмерная камера, содержащая:
источник света, содержащий по меньшей мере один поверхностно-излучающий лазер светового излучения с вертикальным резонатором (VCSEL), управляемый для освещения сцены последовательностью импульсов света, имеющих характеристический спектр;
фотоповерхность;
оптику для отображения на фотоповерхности света от световых импульсов, отраженного сценой;
затвор, выполненный с возможностью выборочного открывания и закрывания фотоповерхности для света в упомянутом спектре; и
контроллер для управления импульсной работой источника света и работой затвора,
при этом ошибка смещения, обусловленная разностью температур между источником света и затвором, меньше приблизительно 10 процентов сдвига среза для отображения в сцене.
источник света, содержащий по меньшей мере один поверхностно-излучающий лазер светового излучения с вертикальным резонатором (VCSEL), управляемый для освещения сцены последовательностью импульсов света, имеющих характеристический спектр;
фотоповерхность;
оптику для отображения на фотоповерхности света от световых импульсов, отраженного сценой;
затвор, выполненный с возможностью выборочного открывания и закрывания фотоповерхности для света в упомянутом спектре; и
контроллер для управления импульсной работой источника света и работой затвора,
при этом ошибка смещения, обусловленная разностью температур между источником света и затвором, меньше приблизительно 10 процентов сдвига среза для отображения в сцене.
2. Камера по п.1, в которой источник света имеет характеристический спектр с шириной на уровне полумаксимума (FWHM), равной или большей чем приблизительно 1,5 нм.
3. Камера по п.1, в которой характеристический спектр имеет ширину FWHM, равную или большую чем приблизительно 2,0 нм.
4. Камера по п.1, в которой характеристический спектр имеет ширину FWHM, равную или большую чем приблизительно 2,5 нм.
5. Камера по п.1, в которой VCSEL имеет генерирующий оптический резонатор, характеризующийся диаметром, который приблизительно равен или больше 20 микрон.
6. Камера по п.1, в которой VCSEL имеет генерирующий оптический резонатор, характеризующийся диаметром, который приблизительно равен или больше 25 микрон.
7. Камера по п.1, в которой нормализованная свертка коэффициента контрастности (CR) затвора и характеристического спектра больше или равна приблизительно 10 для разности температур между затвором и источником света, меньшей или равной приблизительно 20°С.
8. Камера по п.1, в которой нормализованная свертка коэффициента контрастности (CR) затвора и характеристического спектра больше или равна приблизительно 12 для разности температур между затвором и источником света, меньшей или равной приблизительно 20°С.
9. Камера по п.1, в которой источник света работает при уровне мощности, приблизительно равном или большем 12 Вт, чтобы освещать сцену последовательностью световых импульсов.
10. Камера по п.1, в которой уровень мощности приблизительно равен или больше 15 Вт.
11. Камера по п.1, в которой уровень мощности приблизительно равен или больше 18 Вт.
12. Стробируемая трехмерная камера, содержащая:
источник света, имеющий матрицу поверхностно-излучающих лазеров светового излучения с вертикальным резонатором (VCSEL), которая обеспечивает улучшенное согласование источника света с затвором камеры, пониженные ошибки смещения и которая является управляемой для освещения сцены последовательностью импульсов света, имеющей характеристический спектр;
фотоповерхность;
систему линз для отображения на фотоповерхности света от световых импульсов, отраженного сценой;
затвор, выполненный с возможностью выборочного открывания и закрывания фотоповерхности для света в упомянутом спектре; и
контроллер для управления импульсной работой источника света и работой затвора,
при этом нормализованная свертка коэффициента контрастности (CR) затвора и характеристического спектра больше или равна приблизительно 10 для разности температур между затвором и источником света, меньшей или равной приблизительно 20°С.
источник света, имеющий матрицу поверхностно-излучающих лазеров светового излучения с вертикальным резонатором (VCSEL), которая обеспечивает улучшенное согласование источника света с затвором камеры, пониженные ошибки смещения и которая является управляемой для освещения сцены последовательностью импульсов света, имеющей характеристический спектр;
фотоповерхность;
систему линз для отображения на фотоповерхности света от световых импульсов, отраженного сценой;
затвор, выполненный с возможностью выборочного открывания и закрывания фотоповерхности для света в упомянутом спектре; и
контроллер для управления импульсной работой источника света и работой затвора,
при этом нормализованная свертка коэффициента контрастности (CR) затвора и характеристического спектра больше или равна приблизительно 10 для разности температур между затвором и источником света, меньшей или равной приблизительно 20°С.
13. Камера по п.12, в которой источник света имеет характеристический спектр с шириной FWHM, равной или большей чем приблизительно 1,5 нм.
14. Камера по п.13, в которой VCSEL имеет генерирующий оптический резонатор, характеризующийся диаметром, который приблизительно равен или больше 20 микрон.
15. Камера по п.12, в которой источник света работает при уровне мощности, приблизительно равном или большем 12 Вт, чтобы освещать сцену последовательностью световых импульсов.
16. Стробируемая трехмерная камера, содержащая:
источник света, имеющий матрицу поверхностно-излучающих лазеров светового излучения с вертикальным резонатором (VCSEL), которая обеспечивает улучшенное согласование источника света с затвором камеры и является управляемой для освещения сцены последовательностью импульсов света, имеющей характеристический спектр, причем источник света имеет характеристический спектр с шириной на уровне полумаксимума (FWHM), равной или большей чем приблизительно 1,5 нм, и генерирующий оптический резонатор, характеризующийся диаметром, приблизительно равным или большим чем 20 микрон;
контроллер, соединенный с источником света;
фотоповерхность, содержащую светочувствительную поверхность CCD или CMOS;
систему линз для отображения на фотоповерхности света от световых импульсов, отраженного сценой; и
затвор, выполненный с возможностью выборочного открывания и закрывания фотоповерхности для света в спектре,
при этом контроллер выполнен с возможностью управления импульсной работой источника света и работой затвора,
при этом ошибка смещения, обусловленная разностью температур между источником света и затвором, меньше приблизительно 10 процентов сдвига среза для отображения в сцене.
источник света, имеющий матрицу поверхностно-излучающих лазеров светового излучения с вертикальным резонатором (VCSEL), которая обеспечивает улучшенное согласование источника света с затвором камеры и является управляемой для освещения сцены последовательностью импульсов света, имеющей характеристический спектр, причем источник света имеет характеристический спектр с шириной на уровне полумаксимума (FWHM), равной или большей чем приблизительно 1,5 нм, и генерирующий оптический резонатор, характеризующийся диаметром, приблизительно равным или большим чем 20 микрон;
контроллер, соединенный с источником света;
фотоповерхность, содержащую светочувствительную поверхность CCD или CMOS;
систему линз для отображения на фотоповерхности света от световых импульсов, отраженного сценой; и
затвор, выполненный с возможностью выборочного открывания и закрывания фотоповерхности для света в спектре,
при этом контроллер выполнен с возможностью управления импульсной работой источника света и работой затвора,
при этом ошибка смещения, обусловленная разностью температур между источником света и затвором, меньше приблизительно 10 процентов сдвига среза для отображения в сцене.
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US14236109P | 2009-01-04 | 2009-01-04 | |
US61/142,361 | 2009-01-04 | ||
US12/651,022 | 2009-12-31 | ||
US12/651,022 US8681321B2 (en) | 2009-01-04 | 2009-12-31 | Gated 3D camera |
PCT/IB2010/000002 WO2010076775A2 (en) | 2009-01-04 | 2010-01-04 | Gated 3d camera |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011127188A RU2011127188A (ru) | 2013-01-10 |
RU2534933C2 true RU2534933C2 (ru) | 2014-12-10 |
Family
ID=42310281
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011127188/08A RU2534933C2 (ru) | 2009-01-04 | 2010-01-04 | Стробируемая трехмерная камера |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US8681321B2 (ru) |
EP (1) | EP2374282A4 (ru) |
JP (1) | JP5555256B2 (ru) |
KR (1) | KR101645054B1 (ru) |
CN (1) | CN102273191B (ru) |
BR (1) | BRPI1006121A2 (ru) |
RU (1) | RU2534933C2 (ru) |
WO (1) | WO2010076775A2 (ru) |
Families Citing this family (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8681321B2 (en) | 2009-01-04 | 2014-03-25 | Microsoft International Holdings B.V. | Gated 3D camera |
US20120154535A1 (en) * | 2010-12-15 | 2012-06-21 | Microsoft Corporation | Capturing gated and ungated light in the same frame on the same photosurface |
US8803952B2 (en) | 2010-12-20 | 2014-08-12 | Microsoft Corporation | Plural detector time-of-flight depth mapping |
US9823339B2 (en) | 2010-12-21 | 2017-11-21 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Plural anode time-of-flight sensor |
US20130235160A1 (en) * | 2012-03-06 | 2013-09-12 | Microsoft Corporation | Optical pulse shaping |
KR101412892B1 (ko) | 2012-05-16 | 2014-06-26 | 삼성전기주식회사 | 거리 측정 장치 및 방법 |
JP2014174136A (ja) * | 2013-03-13 | 2014-09-22 | Panasonic Corp | 受光装置、空間情報検出装置 |
US20150260830A1 (en) * | 2013-07-12 | 2015-09-17 | Princeton Optronics Inc. | 2-D Planar VCSEL Source for 3-D Imaging |
US9568604B2 (en) * | 2014-06-04 | 2017-02-14 | Apple Inc. | Optically gated detector arrangement |
US9945936B2 (en) * | 2015-05-27 | 2018-04-17 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Reduction in camera to camera interference in depth measurements using spread spectrum |
JP6849371B2 (ja) | 2015-10-08 | 2021-03-24 | 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. | 側面発光レーザ光源、及びそれを含む三次元映像取得装置 |
KR102496479B1 (ko) | 2015-10-22 | 2023-02-06 | 삼성전자주식회사 | 3차원 카메라와 투과도 측정방법 |
KR102372087B1 (ko) * | 2015-10-28 | 2022-03-08 | 삼성전자주식회사 | 깊이 영상 촬영장치 및 방법 |
US11300666B2 (en) | 2016-04-13 | 2022-04-12 | Oulun Yliopisto | Distance measuring device and transmitter, receiver and method thereof |
US10386486B2 (en) * | 2016-06-21 | 2019-08-20 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Systems and methods for time of flight laser pulse engineering |
US20180100928A1 (en) * | 2016-10-09 | 2018-04-12 | Innoviz Technologies Ltd. | Methods circuits devices assemblies systems and functionally associated machine executable code for active scene scanning |
US10718923B2 (en) * | 2016-11-10 | 2020-07-21 | Ams Sensors Singapore Pte. Ltd. | Thermally tunable optoelectronic modules |
US10542245B2 (en) * | 2017-05-24 | 2020-01-21 | Lg Electronics Inc. | Mobile terminal and method for controlling the same |
US10721393B2 (en) | 2017-12-29 | 2020-07-21 | Axis Ab | Laser ranging and illumination |
EP3608813A4 (en) | 2018-05-29 | 2020-07-22 | Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp., Ltd. | VERIFICATION SYSTEM, ELECTRONIC DEVICE, VERIFICATION PROCESS, STORAGE MEDIA READABLE BY COMPUTER AND COMPUTER DEVICE |
JP7130544B2 (ja) * | 2018-12-20 | 2022-09-05 | 三星電子株式会社 | 3次元情報算出装置、3次元計測装置、3次元情報算出方法及び3次元情報算出プログラム |
CN113126105A (zh) * | 2019-12-30 | 2021-07-16 | 睿镞科技(北京)有限责任公司 | 三维测距方法和装置 |
CN114567772A (zh) * | 2022-02-23 | 2022-05-31 | 西北核技术研究所 | 一种像增强器光学门控时间特性的测量方法及测量系统 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2319158C2 (ru) * | 2002-02-14 | 2008-03-10 | Данмаркс Текниске Университет | Оптический измерительный преобразователь смещения |
Family Cites Families (196)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4288078A (en) * | 1979-11-20 | 1981-09-08 | Lugo Julio I | Game apparatus |
US4695953A (en) | 1983-08-25 | 1987-09-22 | Blair Preston E | TV animation interactively controlled by the viewer |
US4630910A (en) | 1984-02-16 | 1986-12-23 | Robotic Vision Systems, Inc. | Method of measuring in three-dimensions at high speed |
US4627620A (en) | 1984-12-26 | 1986-12-09 | Yang John P | Electronic athlete trainer for improving skills in reflex, speed and accuracy |
US4645458A (en) | 1985-04-15 | 1987-02-24 | Harald Phillip | Athletic evaluation and training apparatus |
US4702475A (en) | 1985-08-16 | 1987-10-27 | Innovating Training Products, Inc. | Sports technique and reaction training system |
US4843568A (en) | 1986-04-11 | 1989-06-27 | Krueger Myron W | Real time perception of and response to the actions of an unencumbered participant/user |
US4711543A (en) | 1986-04-14 | 1987-12-08 | Blair Preston E | TV animation interactively controlled by the viewer |
US4796997A (en) | 1986-05-27 | 1989-01-10 | Synthetic Vision Systems, Inc. | Method and system for high-speed, 3-D imaging of an object at a vision station |
US5184295A (en) | 1986-05-30 | 1993-02-02 | Mann Ralph V | System and method for teaching physical skills |
US4751642A (en) | 1986-08-29 | 1988-06-14 | Silva John M | Interactive sports simulation system with physiological sensing and psychological conditioning |
US4809065A (en) | 1986-12-01 | 1989-02-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Interactive system and related method for displaying data to produce a three-dimensional image of an object |
US4817950A (en) | 1987-05-08 | 1989-04-04 | Goo Paul E | Video game control unit and attitude sensor |
US5081530A (en) | 1987-06-26 | 1992-01-14 | Antonio Medina | Three dimensional camera and range finder |
US5054891A (en) | 1988-04-15 | 1991-10-08 | Casio Computer Co., Ltd. | Liquid crystal shutter with substrates having an optical anisotropy caused by temperature gradient |
US5239463A (en) | 1988-08-04 | 1993-08-24 | Blair Preston E | Method and apparatus for player interaction with animated characters and objects |
US5239464A (en) | 1988-08-04 | 1993-08-24 | Blair Preston E | Interactive video system providing repeated switching of multiple tracks of actions sequences |
US4901362A (en) | 1988-08-08 | 1990-02-13 | Raytheon Company | Method of recognizing patterns |
US4893183A (en) | 1988-08-11 | 1990-01-09 | Carnegie-Mellon University | Robotic vision system |
JPH02199526A (ja) | 1988-10-14 | 1990-08-07 | David G Capper | 制御インターフェース装置 |
US4925189A (en) | 1989-01-13 | 1990-05-15 | Braeunig Thomas F | Body-mounted video game exercise device |
US5229756A (en) | 1989-02-07 | 1993-07-20 | Yamaha Corporation | Image control apparatus |
US5469740A (en) | 1989-07-14 | 1995-11-28 | Impulse Technology, Inc. | Interactive video testing and training system |
JPH03103822U (ru) | 1990-02-13 | 1991-10-29 | ||
US5101444A (en) | 1990-05-18 | 1992-03-31 | Panacea, Inc. | Method and apparatus for high speed object location |
US6736321B2 (en) | 1995-12-18 | 2004-05-18 | Metrologic Instruments, Inc. | Planar laser illumination and imaging (PLIIM) system employing wavefront control methods for reducing the power of speckle-pattern noise digital images acquired by said system |
US5148154A (en) | 1990-12-04 | 1992-09-15 | Sony Corporation Of America | Multi-dimensional user interface |
US5534917A (en) | 1991-05-09 | 1996-07-09 | Very Vivid, Inc. | Video image based control system |
US5417210A (en) | 1992-05-27 | 1995-05-23 | International Business Machines Corporation | System and method for augmentation of endoscopic surgery |
US5295491A (en) | 1991-09-26 | 1994-03-22 | Sam Technology, Inc. | Non-invasive human neurocognitive performance capability testing method and system |
US6054991A (en) | 1991-12-02 | 2000-04-25 | Texas Instruments Incorporated | Method of modeling player position and movement in a virtual reality system |
JPH06508788A (ja) | 1991-12-03 | 1994-10-06 | フレンチ スポーテク コーポレイション | 対話型ビデオ式検査および訓練システム |
US5875108A (en) | 1991-12-23 | 1999-02-23 | Hoffberg; Steven M. | Ergonomic man-machine interface incorporating adaptive pattern recognition based control system |
JPH07325934A (ja) | 1992-07-10 | 1995-12-12 | Walt Disney Co:The | 仮想世界に向上したグラフィックスを提供する方法および装置 |
US5999908A (en) | 1992-08-06 | 1999-12-07 | Abelow; Daniel H. | Customer-based product design module |
US5320538A (en) | 1992-09-23 | 1994-06-14 | Hughes Training, Inc. | Interactive aircraft training system and method |
IT1257294B (it) | 1992-11-20 | 1996-01-12 | Dispositivo atto a rilevare la configurazione di un'unita' fisiologicadistale,da utilizzarsi in particolare come interfaccia avanzata per macchine e calcolatori. | |
US5495576A (en) | 1993-01-11 | 1996-02-27 | Ritchey; Kurtis J. | Panoramic image based virtual reality/telepresence audio-visual system and method |
US5690582A (en) | 1993-02-02 | 1997-11-25 | Tectrix Fitness Equipment, Inc. | Interactive exercise apparatus |
JP2799126B2 (ja) | 1993-03-26 | 1998-09-17 | 株式会社ナムコ | ビデオゲーム装置及びゲーム用入力装置 |
US5405152A (en) | 1993-06-08 | 1995-04-11 | The Walt Disney Company | Method and apparatus for an interactive video game with physical feedback |
US5454043A (en) | 1993-07-30 | 1995-09-26 | Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. | Dynamic and static hand gesture recognition through low-level image analysis |
US5423554A (en) | 1993-09-24 | 1995-06-13 | Metamedia Ventures, Inc. | Virtual reality game method and apparatus |
US5980256A (en) | 1993-10-29 | 1999-11-09 | Carmein; David E. E. | Virtual reality system with enhanced sensory apparatus |
JP3419050B2 (ja) | 1993-11-19 | 2003-06-23 | 株式会社日立製作所 | 入力装置 |
US5347306A (en) | 1993-12-17 | 1994-09-13 | Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. | Animated electronic meeting place |
JP2552427B2 (ja) | 1993-12-28 | 1996-11-13 | コナミ株式会社 | テレビ遊戯システム |
US5577981A (en) | 1994-01-19 | 1996-11-26 | Jarvik; Robert | Virtual reality exercise machine and computer controlled video system |
US5580249A (en) | 1994-02-14 | 1996-12-03 | Sarcos Group | Apparatus for simulating mobility of a human |
US5597309A (en) | 1994-03-28 | 1997-01-28 | Riess; Thomas | Method and apparatus for treatment of gait problems associated with parkinson's disease |
US5385519A (en) | 1994-04-19 | 1995-01-31 | Hsu; Chi-Hsueh | Running machine |
US5524637A (en) | 1994-06-29 | 1996-06-11 | Erickson; Jon W. | Interactive system for measuring physiological exertion |
JPH0844490A (ja) | 1994-07-28 | 1996-02-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | インターフェイス装置 |
US5563988A (en) | 1994-08-01 | 1996-10-08 | Massachusetts Institute Of Technology | Method and system for facilitating wireless, full-body, real-time user interaction with a digitally represented visual environment |
US6714665B1 (en) | 1994-09-02 | 2004-03-30 | Sarnoff Corporation | Fully automated iris recognition system utilizing wide and narrow fields of view |
US5516105A (en) | 1994-10-06 | 1996-05-14 | Exergame, Inc. | Acceleration activated joystick |
US5563710A (en) | 1994-10-28 | 1996-10-08 | The Schepens Eye Research Institute, Inc. | Imaging system with confocally self-detecting laser |
US5638300A (en) | 1994-12-05 | 1997-06-10 | Johnson; Lee E. | Golf swing analysis system |
JPH08161292A (ja) | 1994-12-09 | 1996-06-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 混雑度検知方法およびそのシステム |
US5594469A (en) | 1995-02-21 | 1997-01-14 | Mitsubishi Electric Information Technology Center America Inc. | Hand gesture machine control system |
US5682229A (en) | 1995-04-14 | 1997-10-28 | Schwartz Electro-Optics, Inc. | Laser range camera |
US5913727A (en) | 1995-06-02 | 1999-06-22 | Ahdoot; Ned | Interactive movement and contact simulation game |
WO1996041304A1 (en) | 1995-06-07 | 1996-12-19 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Apparatus and methods for determining the three-dimensional shape of an object using active illumination and relative blurring in two images due to defocus |
US6445884B1 (en) | 1995-06-22 | 2002-09-03 | 3Dv Systems, Ltd. | Camera with through-the-lens lighting |
IL114278A (en) | 1995-06-22 | 2010-06-16 | Microsoft Internat Holdings B | Camera and method |
US5682196A (en) | 1995-06-22 | 1997-10-28 | Actv, Inc. | Three-dimensional (3D) video presentation system providing interactive 3D presentation with personalized audio responses for multiple viewers |
AU6136096A (en) * | 1995-06-22 | 1997-01-22 | 3Dv Systems Ltd. | Telecentric 3d camera and method |
US5702323A (en) | 1995-07-26 | 1997-12-30 | Poulton; Craig K. | Electronic exercise enhancer |
US6098458A (en) | 1995-11-06 | 2000-08-08 | Impulse Technology, Ltd. | Testing and training system for assessing movement and agility skills without a confining field |
US6308565B1 (en) | 1995-11-06 | 2001-10-30 | Impulse Technology Ltd. | System and method for tracking and assessing movement skills in multidimensional space |
US6430997B1 (en) | 1995-11-06 | 2002-08-13 | Trazer Technologies, Inc. | System and method for tracking and assessing movement skills in multidimensional space |
US6073489A (en) | 1995-11-06 | 2000-06-13 | French; Barry J. | Testing and training system for assessing the ability of a player to complete a task |
US6176782B1 (en) | 1997-12-22 | 2001-01-23 | Philips Electronics North America Corp. | Motion-based command generation technology |
US5933125A (en) | 1995-11-27 | 1999-08-03 | Cae Electronics, Ltd. | Method and apparatus for reducing instability in the display of a virtual environment |
US5641288A (en) | 1996-01-11 | 1997-06-24 | Zaenglein, Jr.; William G. | Shooting simulating process and training device using a virtual reality display screen |
AU3283497A (en) | 1996-05-08 | 1997-11-26 | Real Vision Corporation | Real time simulation using position sensing |
US6173066B1 (en) | 1996-05-21 | 2001-01-09 | Cybernet Systems Corporation | Pose determination and tracking by matching 3D objects to a 2D sensor |
US5989157A (en) | 1996-08-06 | 1999-11-23 | Walton; Charles A. | Exercising system with electronic inertial game playing |
AU3954997A (en) | 1996-08-14 | 1998-03-06 | Nurakhmed Nurislamovich Latypov | Method for following and imaging a subject's three-dimensional position and orientation, method for presenting a virtual space to a subject, and systems for implementing said methods |
JP3064928B2 (ja) | 1996-09-20 | 2000-07-12 | 日本電気株式会社 | 被写体抽出方式 |
DE69626208T2 (de) | 1996-12-20 | 2003-11-13 | Hitachi Europ Ltd | Verfahren und System zur Erkennung von Handgesten |
US6009210A (en) | 1997-03-05 | 1999-12-28 | Digital Equipment Corporation | Hands-free interface to a virtual reality environment using head tracking |
WO1998039790A1 (en) | 1997-03-07 | 1998-09-11 | 3Dv Systems Ltd. | Optical shutter |
US6100896A (en) | 1997-03-24 | 2000-08-08 | Mitsubishi Electric Information Technology Center America, Inc. | System for designing graphical multi-participant environments |
US5877803A (en) | 1997-04-07 | 1999-03-02 | Tritech Mircoelectronics International, Ltd. | 3-D image detector |
US6215898B1 (en) | 1997-04-15 | 2001-04-10 | Interval Research Corporation | Data processing system and method |
JP3077745B2 (ja) | 1997-07-31 | 2000-08-14 | 日本電気株式会社 | データ処理方法および装置、情報記憶媒体 |
US6188777B1 (en) | 1997-08-01 | 2001-02-13 | Interval Research Corporation | Method and apparatus for personnel detection and tracking |
US6720949B1 (en) | 1997-08-22 | 2004-04-13 | Timothy R. Pryor | Man machine interfaces and applications |
US6289112B1 (en) | 1997-08-22 | 2001-09-11 | International Business Machines Corporation | System and method for determining block direction in fingerprint images |
AUPO894497A0 (en) | 1997-09-02 | 1997-09-25 | Xenotech Research Pty Ltd | Image processing method and apparatus |
US5877851A (en) * | 1997-09-24 | 1999-03-02 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Scannerless ladar architecture employing focal plane detector arrays and FM-CW ranging theory |
EP0905644A3 (en) | 1997-09-26 | 2004-02-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Hand gesture recognizing device |
US6141463A (en) | 1997-10-10 | 2000-10-31 | Electric Planet Interactive | Method and system for estimating jointed-figure configurations |
AU1099899A (en) | 1997-10-15 | 1999-05-03 | Electric Planet, Inc. | Method and apparatus for performing a clean background subtraction |
US6101289A (en) | 1997-10-15 | 2000-08-08 | Electric Planet, Inc. | Method and apparatus for unencumbered capture of an object |
WO1999019840A1 (en) | 1997-10-15 | 1999-04-22 | Electric Planet, Inc. | A system and method for generating an animatable character |
US6130677A (en) | 1997-10-15 | 2000-10-10 | Electric Planet, Inc. | Interactive computer vision system |
US6072494A (en) | 1997-10-15 | 2000-06-06 | Electric Planet, Inc. | Method and apparatus for real-time gesture recognition |
US6181343B1 (en) | 1997-12-23 | 2001-01-30 | Philips Electronics North America Corp. | System and method for permitting three-dimensional navigation through a virtual reality environment using camera-based gesture inputs |
EP1055146B1 (en) | 1998-02-08 | 2003-01-22 | 3DV Ltd. | Large aperture optical image shutter |
JP2002516121A (ja) | 1998-03-03 | 2002-06-04 | アリーナ, インコーポレイテッド | 多次元空間における運動技術を追跡し、そして評価するためのシステムおよび方法 |
US6117699A (en) * | 1998-04-10 | 2000-09-12 | Hewlett-Packard Company | Monolithic multiple wavelength VCSEL array |
US6159100A (en) | 1998-04-23 | 2000-12-12 | Smith; Michael D. | Virtual reality game |
US6077201A (en) | 1998-06-12 | 2000-06-20 | Cheng; Chau-Yang | Exercise bicycle |
US7121946B2 (en) | 1998-08-10 | 2006-10-17 | Cybernet Systems Corporation | Real-time head tracking system for computer games and other applications |
US20010008561A1 (en) | 1999-08-10 | 2001-07-19 | Paul George V. | Real-time object tracking system |
US7036094B1 (en) | 1998-08-10 | 2006-04-25 | Cybernet Systems Corporation | Behavior recognition system |
US6681031B2 (en) | 1998-08-10 | 2004-01-20 | Cybernet Systems Corporation | Gesture-controlled interfaces for self-service machines and other applications |
US6801637B2 (en) | 1999-08-10 | 2004-10-05 | Cybernet Systems Corporation | Optical body tracker |
US6950534B2 (en) | 1998-08-10 | 2005-09-27 | Cybernet Systems Corporation | Gesture-controlled interfaces for self-service machines and other applications |
US6327293B1 (en) * | 1998-08-12 | 2001-12-04 | Coherent, Inc. | Optically-pumped external-mirror vertical-cavity semiconductor-laser |
IL126284A (en) | 1998-09-17 | 2002-12-01 | Netmor Ltd | System and method for three dimensional positioning and tracking |
DE69827529T2 (de) | 1998-09-28 | 2005-11-10 | 3Dv Systems Ltd. | Entfernungsmessung mittels kamera |
DE69936620T2 (de) | 1998-09-28 | 2008-05-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma | Verfahren und Vorrichtung zum Segmentieren von Handgebärden |
AU1930700A (en) | 1998-12-04 | 2000-06-26 | Interval Research Corporation | Background estimation and segmentation based on range and color |
US6147678A (en) | 1998-12-09 | 2000-11-14 | Lucent Technologies Inc. | Video hand image-three-dimensional computer interface with multiple degrees of freedom |
EP2026035A2 (en) | 1998-12-16 | 2009-02-18 | 3DV Systems Ltd. | 3D camera for distance measurements |
US6570555B1 (en) | 1998-12-30 | 2003-05-27 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Method and apparatus for embodied conversational characters with multimodal input/output in an interface device |
US6363160B1 (en) | 1999-01-22 | 2002-03-26 | Intel Corporation | Interface using pattern recognition and tracking |
US7003134B1 (en) | 1999-03-08 | 2006-02-21 | Vulcan Patents Llc | Three dimensional object pose estimation which employs dense depth information |
US6299308B1 (en) | 1999-04-02 | 2001-10-09 | Cybernet Systems Corporation | Low-cost non-imaging eye tracker system for computer control |
JP4157223B2 (ja) | 1999-04-13 | 2008-10-01 | Hoya株式会社 | 3次元画像入力装置 |
US6503195B1 (en) | 1999-05-24 | 2003-01-07 | University Of North Carolina At Chapel Hill | Methods and systems for real-time structured light depth extraction and endoscope using real-time structured light depth extraction |
US6476834B1 (en) | 1999-05-28 | 2002-11-05 | International Business Machines Corporation | Dynamic creation of selectable items on surfaces |
US6873723B1 (en) | 1999-06-30 | 2005-03-29 | Intel Corporation | Segmenting three-dimensional video images using stereo |
US6738066B1 (en) | 1999-07-30 | 2004-05-18 | Electric Plant, Inc. | System, method and article of manufacture for detecting collisions between video images generated by a camera and an object depicted on a display |
US7113918B1 (en) | 1999-08-01 | 2006-09-26 | Electric Planet, Inc. | Method for video enabled electronic commerce |
US7050606B2 (en) | 1999-08-10 | 2006-05-23 | Cybernet Systems Corporation | Tracking and gesture recognition system particularly suited to vehicular control applications |
EP1214609B1 (en) | 1999-09-08 | 2004-12-15 | 3DV Systems Ltd. | 3d imaging system |
FR2857756B1 (fr) | 1999-11-16 | 2008-07-11 | Onera (Off Nat Aerospatiale) | Dispositif d'imagerie et/ou de mesure a distance, de type ladar |
US6794628B2 (en) | 2000-01-03 | 2004-09-21 | 3Dv Systems, Ltd. | Solid state optical shutter |
US6663491B2 (en) | 2000-02-18 | 2003-12-16 | Namco Ltd. | Game apparatus, storage medium and computer program that adjust tempo of sound |
US6633294B1 (en) | 2000-03-09 | 2003-10-14 | Seth Rosenthal | Method and apparatus for using captured high density motion for animation |
EP1152261A1 (en) | 2000-04-28 | 2001-11-07 | CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA | Device and method for spatially resolved photodetection and demodulation of modulated electromagnetic waves |
US6640202B1 (en) | 2000-05-25 | 2003-10-28 | International Business Machines Corporation | Elastic sensor mesh system for 3-dimensional measurement, mapping and kinematics applications |
US6731799B1 (en) | 2000-06-01 | 2004-05-04 | University Of Washington | Object segmentation with background extraction and moving boundary techniques |
US6788809B1 (en) | 2000-06-30 | 2004-09-07 | Intel Corporation | System and method for gesture recognition in three dimensions using stereo imaging and color vision |
US7227526B2 (en) | 2000-07-24 | 2007-06-05 | Gesturetek, Inc. | Video-based image control system |
US7058204B2 (en) | 2000-10-03 | 2006-06-06 | Gesturetek, Inc. | Multiple camera control system |
US7039676B1 (en) | 2000-10-31 | 2006-05-02 | International Business Machines Corporation | Using video image analysis to automatically transmit gestures over a network in a chat or instant messaging session |
JP3448281B2 (ja) * | 2001-02-05 | 2003-09-22 | 三菱重工業株式会社 | レーザレーダ装置及びこれを用いる撮像方法 |
US6539931B2 (en) | 2001-04-16 | 2003-04-01 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Ball throwing assistant |
DE10124160B4 (de) | 2001-05-17 | 2006-04-06 | Sick Ag | Verfahren zur Erzeugung eines entfernungsauflösenden Bildes und optoelektronischer Sensor |
US8035612B2 (en) | 2002-05-28 | 2011-10-11 | Intellectual Ventures Holding 67 Llc | Self-contained interactive video display system |
US7259747B2 (en) | 2001-06-05 | 2007-08-21 | Reactrix Systems, Inc. | Interactive video display system |
JP3420221B2 (ja) | 2001-06-29 | 2003-06-23 | 株式会社コナミコンピュータエンタテインメント東京 | ゲーム装置及びプログラム |
US6937742B2 (en) | 2001-09-28 | 2005-08-30 | Bellsouth Intellectual Property Corporation | Gesture activated home appliance |
US6628695B1 (en) * | 2002-03-07 | 2003-09-30 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Monolithically integrated mode-locked vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) |
EP1499851A4 (en) * | 2002-04-15 | 2008-11-19 | Toolz Ltd | DISTANCE MEASURING DEVICE |
WO2003089277A1 (de) | 2002-04-19 | 2003-10-30 | Iee International Electronics & Engineering S.A. | Sicherheitsvorrichtung für ein fahrzeug |
US7710391B2 (en) | 2002-05-28 | 2010-05-04 | Matthew Bell | Processing an image utilizing a spatially varying pattern |
US7348963B2 (en) | 2002-05-28 | 2008-03-25 | Reactrix Systems, Inc. | Interactive video display system |
US7170492B2 (en) | 2002-05-28 | 2007-01-30 | Reactrix Systems, Inc. | Interactive video display system |
US7489812B2 (en) | 2002-06-07 | 2009-02-10 | Dynamic Digital Depth Research Pty Ltd. | Conversion and encoding techniques |
US6704343B2 (en) * | 2002-07-18 | 2004-03-09 | Finisar Corporation | High power single mode vertical cavity surface emitting laser |
US7576727B2 (en) | 2002-12-13 | 2009-08-18 | Matthew Bell | Interactive directed light/sound system |
JP4235729B2 (ja) | 2003-02-03 | 2009-03-11 | 国立大学法人静岡大学 | 距離画像センサ |
EP1477924B1 (en) | 2003-03-31 | 2007-05-02 | HONDA MOTOR CO., Ltd. | Gesture recognition apparatus, method and program |
US8072470B2 (en) | 2003-05-29 | 2011-12-06 | Sony Computer Entertainment Inc. | System and method for providing a real-time three-dimensional interactive environment |
WO2004107266A1 (en) | 2003-05-29 | 2004-12-09 | Honda Motor Co., Ltd. | Visual tracking using depth data |
EP3196805A3 (en) | 2003-06-12 | 2017-11-01 | Honda Motor Co., Ltd. | Target orientation estimation using depth sensing |
JP4255763B2 (ja) * | 2003-06-30 | 2009-04-15 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 撮像装置 |
US7536032B2 (en) | 2003-10-24 | 2009-05-19 | Reactrix Systems, Inc. | Method and system for processing captured image information in an interactive video display system |
US7379563B2 (en) | 2004-04-15 | 2008-05-27 | Gesturetek, Inc. | Tracking bimanual movements |
JP4590914B2 (ja) | 2004-04-21 | 2010-12-01 | ブラザー工業株式会社 | 画像表示装置 |
US7308112B2 (en) | 2004-05-14 | 2007-12-11 | Honda Motor Co., Ltd. | Sign based human-machine interaction |
EP1622200A1 (en) * | 2004-07-26 | 2006-02-01 | CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA | Solid-state photodetector pixel and photodetecting method |
US7704135B2 (en) | 2004-08-23 | 2010-04-27 | Harrison Jr Shelton E | Integrated game system, method, and device |
KR20060070280A (ko) | 2004-12-20 | 2006-06-23 | 한국전자통신연구원 | 손 제스처 인식을 이용한 사용자 인터페이스 장치 및 그방법 |
JP2008537190A (ja) | 2005-01-07 | 2008-09-11 | ジェスチャー テック,インコーポレイテッド | 赤外線パターンを照射することによる対象物の三次元像の生成 |
JP5080273B2 (ja) | 2005-01-07 | 2012-11-21 | クアルコム,インコーポレイテッド | オプティカルフローに基づく傾きセンサー |
US7853041B2 (en) | 2005-01-07 | 2010-12-14 | Gesturetek, Inc. | Detecting and tracking objects in images |
KR100960577B1 (ko) | 2005-02-08 | 2010-06-03 | 오블롱 인더스트리즈, 인크 | 제스처 기반의 제어 시스템을 위한 시스템 및 방법 |
US20080246759A1 (en) | 2005-02-23 | 2008-10-09 | Craig Summers | Automatic Scene Modeling for the 3D Camera and 3D Video |
JP4686595B2 (ja) | 2005-03-17 | 2011-05-25 | 本田技研工業株式会社 | クリティカルポイント解析に基づくポーズ推定 |
US7282691B2 (en) * | 2005-04-13 | 2007-10-16 | Clifton Labs, Inc. | Method for determining wavelengths of light incident on a photodetector |
JP4819392B2 (ja) * | 2005-04-28 | 2011-11-24 | キヤノン株式会社 | 走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置 |
US7560679B1 (en) | 2005-05-10 | 2009-07-14 | Siimpel, Inc. | 3D camera |
RU2007146172A (ru) | 2005-05-17 | 2009-06-27 | Гестуретэк, Инк. (Us) | Вывод сигнала, чувствительный к ориентации |
ATE412882T1 (de) | 2005-08-12 | 2008-11-15 | Mesa Imaging Ag | Hochempfindliches, schnelles pixel für anwendung in einem bildsensor |
US20080026838A1 (en) | 2005-08-22 | 2008-01-31 | Dunstan James E | Multi-player non-role-playing virtual world games: method for two-way interaction between participants and multi-player virtual world games |
US7450736B2 (en) | 2005-10-28 | 2008-11-11 | Honda Motor Co., Ltd. | Monocular tracking of 3D human motion with a coordinated mixture of factor analyzers |
US7511800B2 (en) | 2005-11-28 | 2009-03-31 | Robert Bosch Company Limited | Distance measurement device with short range optics |
US7738795B2 (en) | 2006-03-02 | 2010-06-15 | Finisar Corporation | VCSEL with integrated optical filter |
EP1876469B1 (de) * | 2006-07-04 | 2009-11-25 | Pepperl + Fuchs Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur optoelektronischen berührungslosen Distanzmessung nach dem Laufzeitprinzip |
WO2008005516A2 (en) * | 2006-07-06 | 2008-01-10 | Canesta, Inc. | Method and system for fast calibration of three-dimensional (3d) sensors |
US7701439B2 (en) | 2006-07-13 | 2010-04-20 | Northrop Grumman Corporation | Gesture recognition simulation system and method |
JP5395323B2 (ja) | 2006-09-29 | 2014-01-22 | ブレインビジョン株式会社 | 固体撮像素子 |
US7412077B2 (en) | 2006-12-29 | 2008-08-12 | Motorola, Inc. | Apparatus and methods for head pose estimation and head gesture detection |
US7729530B2 (en) | 2007-03-03 | 2010-06-01 | Sergey Antonov | Method and apparatus for 3-D data input to a personal computer with a multimedia oriented operating system |
US7852262B2 (en) | 2007-08-16 | 2010-12-14 | Cybernet Systems Corporation | Wireless mobile indoor/outdoor tracking system |
CN102099703A (zh) | 2007-12-19 | 2011-06-15 | 微软国际控股私有有限公司 | 3d照相机及其选通方法 |
JP2009204691A (ja) * | 2008-02-26 | 2009-09-10 | Toyota Central R&D Labs Inc | 光走査装置、レーザレーダ装置、及び光走査方法 |
CN101254344B (zh) | 2008-04-18 | 2010-06-16 | 李刚 | 场地方位与显示屏点阵按比例相对应的游戏装置和方法 |
US8681321B2 (en) | 2009-01-04 | 2014-03-25 | Microsoft International Holdings B.V. | Gated 3D camera |
-
2009
- 2009-12-31 US US12/651,022 patent/US8681321B2/en active Active
-
2010
- 2010-01-04 WO PCT/IB2010/000002 patent/WO2010076775A2/en active Application Filing
- 2010-01-04 EP EP10726794.0A patent/EP2374282A4/en not_active Withdrawn
- 2010-01-04 JP JP2011544110A patent/JP5555256B2/ja active Active
- 2010-01-04 CN CN201080004036.7A patent/CN102273191B/zh active Active
- 2010-01-04 BR BRPI1006121A patent/BRPI1006121A2/pt not_active IP Right Cessation
- 2010-01-04 RU RU2011127188/08A patent/RU2534933C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2010-01-04 KR KR1020117015411A patent/KR101645054B1/ko active IP Right Grant
-
2014
- 2014-02-12 US US14/179,411 patent/US9641825B2/en active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2319158C2 (ru) * | 2002-02-14 | 2008-03-10 | Данмаркс Текниске Университет | Оптический измерительный преобразователь смещения |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20110112813A (ko) | 2011-10-13 |
BRPI1006121A2 (pt) | 2016-06-28 |
JP2012514884A (ja) | 2012-06-28 |
WO2010076775A2 (en) | 2010-07-08 |
US20140160254A1 (en) | 2014-06-12 |
CN102273191B (zh) | 2014-03-26 |
JP5555256B2 (ja) | 2014-07-23 |
WO2010076775A3 (en) | 2010-09-30 |
CN102273191A (zh) | 2011-12-07 |
EP2374282A2 (en) | 2011-10-12 |
KR101645054B1 (ko) | 2016-08-02 |
US9641825B2 (en) | 2017-05-02 |
RU2011127188A (ru) | 2013-01-10 |
US20100171813A1 (en) | 2010-07-08 |
US8681321B2 (en) | 2014-03-25 |
EP2374282A4 (en) | 2014-04-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2534933C2 (ru) | Стробируемая трехмерная камера | |
US11674677B2 (en) | Controlling the integral light energy of a laser pulse | |
JP6633197B2 (ja) | 光検出装置、及び電子機器 | |
CN108139483A (zh) | 用于确定到对象的距离的系统和方法 | |
CN111108407B (zh) | 半导体主体和用于飞行时间测量的方法 | |
Jahromi et al. | A 32× 128 SPAD-257 TDC receiver IC for pulsed TOF solid-state 3-D imaging | |
McCarthy et al. | Kilometer-range, high resolution depth imaging via 1560 nm wavelength single-photon detection | |
WO2017141957A1 (ja) | 距離測定装置 | |
KR20190055238A (ko) | 물체까지의 거리를 결정하기 위한 시스템 및 방법 | |
CN110402397A (zh) | 飞行时间深度测量的实时校准 | |
CN108267749A (zh) | 校准飞行时间光学系统的光检测器 | |
US20190349536A1 (en) | Depth and multi-spectral camera | |
CA2716980C (en) | Light-integrating rangefinding device and method | |
Bellisai et al. | Single-photon pulsed-light indirect time-of-flight 3D ranging | |
US20160245920A1 (en) | Intensity-Based Depth Sensing System and Method | |
Baker et al. | Advanced multifunctional detectors for laser-gated imaging applications | |
JP2007263624A (ja) | 内部量子効率測定装置及び方法 | |
Malyutenko et al. | Semiconductor screen dynamic visible-to-infrared scene converter | |
Steinforth et al. | Speckle-Free Imaging Lidar without Motion Blur using Moderate-Coherence, Nanosecond-Pulsed Lasers | |
CN106454334B (zh) | 一种x射线分幅相机曝光时间的测量装置 | |
Baker et al. | Phosphor converter camera for near-infrared laser-beam profile recording | |
CN104049258B (zh) | 一种空间目标立体成像装置及方法 | |
US20220018965A1 (en) | Apparatus comprising a time-of-flight sensor and method for characterizing a time-of-flight sensor | |
Quero et al. | Implementation of a hyperspectral integrated vision system combining radar technology and single-pixel optical principle for unmanned ground vehicles (UGV) | |
TW202226817A (zh) | 用於補償在光電檢測裝置中的暗電流的系統及方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180105 |