TWI625591B - 具有不可見光通道之數位光投影器 - Google Patents

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奧圖 席佛特
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Abstract

本發明提供一種數位光投影器，其具有複數條顏色通道，其包含至少一條提供可見光的可見顏色通道以及至少一條提供不可見光的不可見顏色通道。該數位光投影器包含一投影裝置，用以將來自該複數條顏色通道的光以一像素陣列的形式投影於一環境上，該像素陣列一起形成包含一可見光影像與一不可見光影像的視訊影像，該視訊影像包括一連串的畫面，每一個畫面皆由該像素陣列所形成，其中，為形成每一個畫面中的每一個像素，該投影裝置會依序投影由該複數條顏色通道中的每一者所提供的光之中的一連串光脈波，來自該至少一條可見顏色通道的光脈波形成該可見光影像並且來自該至少一條不可見顏色通道的光脈波形成該不可見光影像。

Description

具有不可見光通道之數位光投影器
本發明係關於具有不可見光通道之數位光投影器。
除了投影影像以顯示之外，數位光投影器還能夠運用結構化或是圖樣化光掃描技術來實施3D物體掃描。根據此些技術，舉例來說，一已知的像素圖樣(例如，條紋、條帶、或是格柵)會被投影在一景象或環境中。當從投影器的透視以外的透視來觀看時，該圖樣會因環境的表面形狀的關係而有幾何變形。該(些)變形的圖樣會被感測器捕捉，例如，相機，並且，舉例來說，會被用來決定該環境的3D座標以及達成該些表面形狀的幾何重建的目的。
在一實施例中揭示一種數位光投影器，其包括：複數條顏色通道，其包含提供可見光的至少一條可見顏色通道以及提供不可見光的至少一條不可見顏色通道；以及一投影裝置，用以將來自該複數條顏色通道的光以一像素陣列的形式投影於一環境上，該像素陣列一起形成包含一可見光影像與一不可見光影像的一視訊影像，該視訊影像包括一連串的畫面，每一個畫面皆由該像素陣列所形成，其中，為形成每一個畫面中的每一個像素，該投影裝置會依序投影由該複數條顏色通道中的每一者所提供 的光之中的一連串光脈波，來自該至少一條可見顏色通道的光脈波形成該可見影像並且來自該至少一條不可見顏色通道的光脈波形成該不可見影像。
在另一實施例中揭示一種操作數位光投影器的方法，其包括：提供複數條顏色通道，其包含提供可見光的至少一條可見顏色通道以及提供不可見光的至少一條不可見顏色通道；以及利用單一投影裝置依序投影由該複數條顏色通道中的每一者所提供的光之中的一連串光脈波，用以形成被投影於一環境上的一像素陣列中的每一個像素，其中，該像素陣列一起形成一影像，來自該至少一條可見顏色通道的光脈波形成該影像的一可見部分並且來自該至少一條不可見顏色通道的光脈波形成該影像的一不可見部分。
在又另一實施例中揭示一種數位光投影器系統，其包括：一數位光投影器，其包含：複數條顏色通道，其包含提供可見光的至少一條可見顏色通道以及提供不可見光的至少一條不可見顏色通道；以及一投影裝置，用以將來自該複數條顏色通道的光以一像素陣列的形式投影於一環境上，該像素陣列一起形成包含一可見光影像與一不可見光影像的視訊影像，該視訊影像包括一連串的畫面，每一個畫面皆由該像素陣列所形成，其中，為形成每一個畫面中的每一個像素，該投影裝置會依序投影由該複數條顏色通道中的每一者所提供的光之中的一連串光脈波，來自該至少一條可見顏色通道的光脈波形成該可見光影像並且來自該至少一條不可見顏色通道的光脈波形成該不可見光影像；一感測系統，其包含至少一用於感測可見光的感測器以及至少一用於感測不可見光的感測器，該不可見光係 由該至少一條不可見光顏色通道所提供；以及一控制器，其被配置成至少以來自該至少一用於感測不可見光的感測器之經感測的不可見光為基礎從該環境中抽出三維的深度資料。
30‧‧‧數位光投影器(DLP)系統
40‧‧‧數位光投影器(DLP)
42‧‧‧投影裝置
43‧‧‧微鏡陣列
44‧‧‧顏色通道
44a‧‧‧第一顏色通道
44b‧‧‧第二顏色通道
44c‧‧‧第三顏色通道
44d‧‧‧第四顏色通道
46‧‧‧光
46a‧‧‧紅光
46b‧‧‧綠光
46c‧‧‧藍光
46d‧‧‧不可見光
48‧‧‧光
50‧‧‧感測系統
52‧‧‧反射光
53‧‧‧環境光
54‧‧‧可見光相機
56‧‧‧不可見光相機
58‧‧‧光影像
60‧‧‧控制模組
62‧‧‧處理單元
64‧‧‧記憶體
65‧‧‧輸入/輸出(I/O)模組
66‧‧‧記憶體模組
66a‧‧‧投影資料模組(PDM)
66b‧‧‧深度資料抽出模組
66c‧‧‧同步化模組
66d‧‧‧3D資料模組
66e‧‧‧物體辨識模組
67‧‧‧同步化資訊
68‧‧‧視訊投影資料
69‧‧‧膝上型電腦
70‧‧‧視訊影像
72‧‧‧投影環境
80‧‧‧脈波序列
82‧‧‧畫面
84‧‧‧紅色通道的脈波區段
84a‧‧‧紅色通道的第一脈波子區段
84b‧‧‧紅色通道的第二脈波子區段
86‧‧‧綠色通道的脈波區段
86a‧‧‧綠色通道的第一脈波子區段
86b‧‧‧綠色通道的第二脈波子區段
88‧‧‧藍色通道的脈波區段
88a‧‧‧藍色通道的第一脈波子區段
88b‧‧‧藍色通道的第二脈波子區段
90‧‧‧脈波序列
92‧‧‧紅外光顏色通道的脈波區段
92a‧‧‧紅外光顏色通道的第一脈波子區段
92b‧‧‧紅外光顏色通道的第二脈波子區段
100‧‧‧使用者顯示器或介面
102‧‧‧圖符
104‧‧‧圖符
106‧‧‧圖符
108‧‧‧圖符
110‧‧‧使用者
120‧‧‧物體
圖1所示的係根據其中一範例的數位光投影器系統的方塊圖與略圖。
圖2所示的係根據其中一範例的數位光投影器的方塊圖與略圖。
圖3所示的係用於一習知數位光投影器的脈波序列的範例。
圖4所示的係根據其中一範例之用於數位光投影器的脈波序列。
圖5所示的係根據其中一範例之用於數位光投影器的脈波序列。
圖6所示的係根據其中一範例的數位光投影器系統的方塊圖與略圖。
圖7所示的係根據其中一範例的數位光投影器系統的方塊圖與略圖。
圖8所示的係根據其中一範例之操作數位光投影器系統的方法的流程圖。
在下面的詳細說明中會參考構成其一部分的附圖，且其中，透過圖解來顯示可於其中實行本揭示內容的特定範例。應該瞭解的係，亦可以運用其它範例並且可以進行結構性或邏輯性變更而沒有脫離本揭示內容的範疇。所以，下面的詳細說明並沒有限制的意義，而且本揭示內容的範疇係由隨附的申請專利範圍來定義。應該瞭解的係，除非另外明確提及，否則，本文中所述之各種範例的特點可以彼此部分或完全結合。
結構化或是圖樣化光掃描係一種用於在被掃描的環境中測 量物體與表面的三維形狀的公認技術。舉例來說，結構化光掃描包含在一景象或環境上的已知的像素圖樣，例如，條紋、條帶、或是格柵。當從投影器以外的透視來觀看時，該圖樣會因該圖樣被投射的環境的表面形狀的關係而有幾何變形。該(些)變形的圖樣會被感測器捕捉，例如，相機，並且，舉例來說，該環境的3D座標會從該些已捕捉的影像中被決定並且達成該被掃描的環境中的物體與表面形狀的3D幾何重建的目的。
數位光投影器(Digital Light Projector，DLP)能夠藉由將可見光圖樣投影於要被掃描的物體或環境上而被用於此掃描。DLP運用此掃描達成各種目的，舉例來說，提供3D物體的彩色掃描，或者，提供一投影表面的深度資訊，俾使得像素會「預先變形」，以便讓被投影的影像即使被投影在不平坦的表面上仍會呈現沒有變形。
因為被投影的圖樣化光視覺上可能沒有吸引力，或者會減損或干擾其它被投影的影像，所以，舉例來說，某些DLP系統運用不可見光(也就是，人類視覺無法察覺的光，例如，紅外光)來投影結構化光圖樣。然而，為投影一使用者或顯示影像以及結構化光圖樣，此些DLP系統會運用兩個分離的投影器-一用於該使用者或顯示影像的可見光投影器以及一用於該些結構化光圖樣的紅外線投影器。
圖1所示的係根據本揭示內容其中一範例的數位光投影器(DLP)系統30的方塊圖與略圖，其整合一不可見光源作為一多通道彩色DLP投影器中的一額外的顏色通道，俾使得多個結構化光圖樣會由同一個投影裝置(舉例來說，一數位微鏡裝置(Digital Micro-mirror Device，DMD))投影，以便利用可見光及/或不可見光來提供3D深度感測以及3D物體掃描，而不 需要在可見的顏色通道和不可見的顏色通道中使用分離的投影裝置。於其中一範例中，如本文中後面所述，DLP系統30提供一種有3D感測功能的互動式投影顯示器或使用者介面。
DLP投影器系統30包含一DLP40、一感測系統50、以及一控制模組60。DLP投影器40包含一投影裝置42以及用以提供光46的複數條顏色通道44，該複數個光源44包含提供可見光源的至少一條顏色通道以及提供不可見光的至少一條顏色通道。於其中一範例中，如圖1所示，DLP投影器40為一4通道投影器，該複數條顏色通道44包含分別提供紅光46a、綠光46b、以及藍光46c的第一顏色通道44a、第二顏色通道44b、以及第三顏色通道44c，以及用以提供不可見光46d(例如，紅外光)的第四顏色通道44d。
於其中一範例中，顏色通道44a至44d所運用的光源為雷射二極體(舉例來說，紅光雷射二極體、綠光雷射二極體、藍光雷射二極體、以及一紅外光雷射二極體)。於其中一範例中，不可見顏色通道44d提供波長落在範圍從1μm(近紅外光)至1,000μm(遠紅外光)中的紅外光。於其中一範例中，不可見顏色通道44d所運用的紅外光的特殊波長經過選擇，俾使得其波長最不可能匹配來自環境72中的紅外光源的環境紅外光並且最不可能受其污染。於其它範例中，不可見顏色通道44d亦可以運用紅外光以外的合宜的不可見光源。
投影裝置42會接收並且以可控制的方式導引來自該複數條光通道44的光46a至46d，以便將光48投影至環境72(舉例來說，一視訊螢幕)之中，於該環境72上會形成一視訊影像70。於其中一範例中，視訊 影像70包含一可見影像以及一不可見影像。於其中一範例中，投影裝置42係一以微機電系統(MicroElectroMechanical System，MEMS)為基礎的數位微鏡裝置(DMD)。於其中一範例中，DLP投影器40針對該四條顏色通道44a至44d中的每一者包含一DMD。於其它範例中，投影裝置42包括其它合宜的光投影裝置，例如，旋轉面鏡或是矽上液晶(Liquid-Crystal on Silicon，LCoS)裝置。
感測系統50會從環境72處接收光(可見光與不可見光兩者)，其包含來自被投影影像70的反射光52以及來自環境72中的其它光源的環境光53(其包含可見光與不可見光兩者，例如，紅外光)。於其中一範例中，感測系統50包含至少一感測器54用於接收來自環境72的可見光以及至少一感測器56用於接收來自環境72的不可見光。於其中一範例中，感測器54為一可見光相機，其被配置成用以接收來自環境72的可見光而形成一可見光影像；以及感測器56為一不可見光相機，例如，紅外線相機，其被配置成用以接收來自環境72的不可見光(舉例來說，紅外光)而形成一不可見光影像。於其中一範例中，感測器56敏感於由不可見顏色通道44d所提供之不可見光的任何波長。於其中一範例中，如58處所示，由感測系統50所捕捉的可見光影像與不可見光影像會被提供至控制模組60。
於其它範例中會使用一個以上的感測器54來接收可見光以及一個以上的感測器56來接收不可見光，該些感測器在不同的位置處與被投影的光輸出48產生偏離，以便在不同的透視處相互並且從被投影的光輸出48處接收可見光與不可見光。於其中一範例中，感測系統50包含用於偵測可見光與不可見光兩者的單一寬頻感測器，被該寬頻感測器偵測到的可 見光與不可見光資料會當作不同的顏色通道被提供至控制模組60。
根據其中一範例，控制模組60包含一處理單元62以及一記憶體64，記憶體64包含一或更多個模組66，該些模組66具有用於實施各種功能的可執行指令，下面會作更詳細的說明。舉例來說，於其中一範例中，記憶體64包含：一投影資料模組(Projection Data Module，PDM)66a，用以提供視訊投影資料68給DLP投影器40，從而進行投影；一深度資料抽出模組66b，用以分析接收自感測系統50的影像資料58；以及一同步化模組66c，用以發送/接收同步化資訊，以便將可見光感測系統54與不可見光感測器56同步於由DLP投影器40的光輸出48所形成的視訊影像70的影像畫面。於其中一範例中，控制模組60包含一輸入/輸出(Input/Output，I/O)模組65，用以從外部裝置(例如，膝上型電腦，舉例來說，如69處所示)處接收輸入資料(舉例來說，RGB視訊)以及發送輸出資料(舉例來說，被掃描影像，如下面所述)給該外部裝置。
圖2大體上圖解根據其中一範例的DLP投影器40的方塊圖與略圖，其中，投影裝置42係一以MEMS為基礎的DMD 42，其具有一微鏡陣列43。DMD 42從該複數條4色通道44處接收光46a至46d，並且以可控制的方式將光48以一像素陣列的形式導引至環境72上，用以形成視訊影像70。於其中一範例中，該微鏡陣列43中的每一個微鏡對應並且形成視訊影像70中的其中一個像素。
視訊影像70係由一連串的影像畫面所形成，每一個影像畫面係由DMD 42所投影的像素陣列所形成。於其中一範例中，為形成每一個畫面中的每一個像素，DMD 42透過控制該微鏡陣列43中的個別面鏡而依 序投影來自該些顏色通道44a至44d中每一條通道的光46a至46d的一連串的光脈波。根據其中一範例，視訊影像70包含一可見影像與一不可見影像，來自可見顏色通道46a至46c的光脈波形成該可見影像，而來自不可見顏色通道46d的光脈波形成該不可見影像。
在一DLP投影器中，例如，具有紅色通道、綠色通道、以及藍色通道的習知3色通道DLP投影器，在一影像或影像畫面中的每一個像素的紅色組成、綠色組成、以及藍色組成的強度數值會一起形成該像素。為達成每一個組成的該些強度數值，DMD 42的微鏡陣列43中的每一個面鏡會受到控制而快速地開啟與關閉(也就是，轉向或是背向該投影環境72)，以便創造一起形成該所希望強度的多個光脈波。快速控制該些微鏡的開/關狀態的過程有時候稱為脈波序列或面鏡翻轉序列。
圖3大體上圖解用以形成一習知3色通道(舉例來說，紅-綠-藍)DLP投影器的一視訊影像的畫面82的一連串像素中的一像素80的脈波序列的範例，水平軸代表時間。於圖3的範例中，脈波序列80包含針對每一條顏色通道的脈波序列區段，區段84針對紅色通道，區段86針對綠色通道，以及區段88針對藍色通道。脈波序列80具有時間持續長度TP，紅色區段、綠色區段、以及藍色區段的時間持續長度分別表示為TR、TG、以及TB。於一習知的60Hz投影器中，舉例來說，脈波序列80具有約16.7毫秒的時間持續長度TP。圖中所示的顏色通道區段84、86、以及88中每一者的時間持續長度雖然約略相等；不過，於其它範例中，該些顏色通道區段84、86、以及88中的每一者亦可以有不同的時間持續長度。舉例來說，於其中一範例中，TG可能大於TB，並且TB可能大於TR。
在圖3中，暗區或暗脈波中的每一者代表由該DLP投影器所產生的光脈波，其表示由脈波序列80所形成的像素的對應面鏡處於「開啟」位置(也就是，傾斜朝向投影環境，例如，投影環境72)。亮區或是無陰影的區域則代表該面鏡處於「關閉」位置(也就是，傾斜背向投影環境)。要被產生的必要顏色的強度會決定該些顏色脈波的「開啟」時間與「關閉」時間。舉例來說，對於紅色強度為256分之128的像素來說，該些面鏡或光脈波可能「開啟」約紅色區段84的時間持續長度TR的50%。
圖4大體上圖解根據本揭示內容的其中一範例的DLP投影器40所運用的脈波序列90的範例。該範例脈波序列90代表具有4條通道的DLP投影器40的一種施行方式，該4條通道包含分別提供紅光、綠光、以及藍光的第一顏色通道44a、第二顏色通道44b、以及第三顏色通道44c，以及用以提供紅外光的第四顏色通道44d，例如，圖1中所示。DLP投影器40的脈波序列90雷同於習知的3通道DLP投影器的脈波序列80，不同的係，除了用於紅光脈波、綠光脈波、以及藍光脈波的區段84、86、以及88之外，脈波序列90進一步包含一用於紅外光脈波的區段92。
雷同於像素脈波序列80，像素脈波序列90具有時間持續長度TP，紅色區段84、綠色區段86、藍色區段88、以及紅外光區段92的時間持續長度分別表示為TR、TG、TB、以及TI。如前述，舉例來說，利用60Hz的投影頻率，像素脈波序列90會具有約16.7毫秒的時間持續長度TP。同樣地，圖中所示的顏色通道區段84、86、88、以及92中每一者的時間持續長度雖然約略相等；不過，於其它範例中，該些顏色通道區段84、86、88、以及92中的每一者亦可以有不同的時間持續長度。
圖5大體上圖解用於根據本揭示內容的其中一範例的DLP投影器40的脈波序列90的另一範例。根據圖5的範例，取代每一條顏色通道運用單一序列區段，該些序列區段中的每一者皆被分割為多個子區段，紅色通道44a具有第一脈波子區段84a與第二脈波子區段84b，綠色通道44b具有第一脈波子區段86a與第二脈波子區段86b，藍色通道44c具有第一脈波子區段88a與第二脈波子區段88b，以及紅外光顏色通道44d具有第一脈波子區段92a與第二脈波子區段92b。每一條顏色通道的子區段可以有不同的時間持續長度，舉例來說，紅色通道44a的子區段84a與84b的時間持續長度TR1與TR2可以有不同時間持續長度。同樣地，該四條顏色通道亦可以有不同的總時間持續長度。舉例來說，藍色通道44c的脈波子區段88a與88b的組合時間持續長度TB1與TB2可以不同於綠色通道44b的脈波子區段86a與86b的組合時間持續長度TG1與TG2。
藉由整合一不可見顏色通道成為多通道顏色DLP投影器中的一額外通道，並且藉由交錯每一個像素的不可見光與可見光的投影，那麼，根據本揭示內容的範例的DLP投影器(例如，如上面所述之具有紅色通道、綠色通道、藍色通道、以及紅外光顏色通道的4色DLP投影器40)便能夠利用一個投影裝置(例如，DMD投影裝置42)來投影一兼具可見影像與不可見影像的視訊影像，例如，視訊影像70，而不需要針對可見光通道與不可見光通道使用不同的投影裝置。根據本揭示內容的DLP投影系統30有使用者互動投影顯示器或使用者介面的功能，並且能夠透過可見波長及/或不可見光波長來實施3D深度掃描以及3D物體掃描。
圖6所示的係根據本揭示內容的DLP系統30的範例的方塊 圖與略圖，用以提供一有3D感測功能的互動式使用者介面。於其中一範例中，DLP投影器40投影一視訊影像70於環境72(例如，螢幕或是桌子表面)上，舉例來說，其中，來自可見顏色通道44a至44c的可見光(舉例來說，紅色、綠色、藍色)形成一代表一包含複數個圖符(例如，圖符102、104、106、以及108)的使用者顯示器或介面100的可見影像部分，且其中，來自不可見光通道44d的紅外光會形成一不可見的結構化光圖樣。如下面所述，使用者110(如圖6中的手所示)能夠與被投影的使用者介面100互動(舉例來說，圖形使用者介面(Graphical User Interface，GUI))。
感測系統50的可見光相機54和紅外光相機56分別從使用者110的視訊影像70以及視訊影像70附近的環境72處取得可見光影像與不可見光影像(也就是，本範例中的結構化紅外光圖樣)。可見光相機54和紅外光相機56可以取得視訊影像70的個別畫面的影像及/或視訊影像70的一連串連續畫面的影像，而可見光相機54和紅外光相機56會藉由來自同步化模組66c的同步化資訊67而同步於被投影的視訊影像70。感測系統50所取得的的可見光影像與不可見光影像會在58處被提供至控制模組60。
於其中一範例中，深度資料抽出模組66b會接收被投影在環境72上的結構化紅外光圖樣的不可見光影像，由紅外光相機56所取得，並且以該結構化光圖樣的變形為基礎運用結構化光圖樣技術取得環境72的深度資訊。於其中一範例中，一3D資料模組66d會合併或紋理映射，或者組合，從不可見光影像處取得的深度資料以及由可見光相機54取得的可見光影像，用以形成環境72的3D映圖，其包含使用者介面100以及使用者110。
應該注意的係，來自環境72中的光源的可見光和不可見光 會污染可見光相機54和不可見光相機56所取得的可見光影像和不可見光影像。於其中一範例中，控制模組60透過深度資料抽出模組66b和3D資料模組66d藉由比較在投影視訊影像70之前由可見光相機54和紅外光相機56所取得的可見光影像和紅外光影像以及在投影視訊影像70之後所取得的可見光影像和紅外光影像並且扣除環境光來負責進行此光組合。
於其中一範例中，一物體辨識模組66e會處理由3D資料模組66d所形成的3D映圖中的資訊，用以識別環境72裡面的物體，其包含使用者110所作的手勢。此辨識能夠利用下面數種合宜演算法中的任一者來完成，例如：手勢辨識演算法、臉部辨識演算法、物體辨識演算法、以及物體追蹤演算法。於其中一範例中，舉例來說，一使用者輸入(例如，圖符104的選擇)的識別能夠以辨識使用者100的手勢(舉例來說，點擊或是拍擊)以及定位此手勢相對於使用者介面100的位置(例如，在圖符104上方)為基礎來決定。於其中一範例中，控制模組60會透過投影資料模組66a以此使用者輸入的識別結果為基礎來修正被投影的影像70，以便反映該使用者輸入(舉例來說，前往使用者介面100的下一個畫面)。
藉由利用可見顏色通道44a至44c來投影使用者介面100並且藉由利用紅外光顏色通道44d來投影一可從中決定深度資料的結構化紅外光圖樣，DLP投影器系統30可利用運用單一投影裝置42(舉例來說，DMD 42)的單一DLP投影器來提供一互動式投影的使用者介面。
圖7所示的係根據本揭示內容的DLP系統30的一範例的方塊圖與略圖，其利用可見光及/或不可見光結構化光圖樣來提供3D物體掃描。於其中一範例中，一物體，例如，球120，被放置在DLP投影器系統 30的視場之中。於其中一範例中，DLP投影器40透過DMD 42投影一視訊影像70於要被掃描的物體(例如，球120)上，其中，來自可見顏色通道44a至44c的可見光(舉例來說，紅光、綠光、藍光)形成一可見的結構化光圖樣(舉例來說，垂直條紋)，而來自不可見顏色通道44d的不可見光(舉例來說，紅外光)則形成一不可見的結構化光圖樣。於其中一範例中，其會針對該些可見顏色通道44a至44c中的每一者投影具有不同配向之不同的可見的結構化光圖樣。
感測系統50的可見光相機54和不可見光相機56分別捕捉該(些)可見的結構化光圖樣以及該結構化紅外光圖樣的一或更多個影像。可見光相機54和紅外光相機56可以取得視訊影像70的個別畫面的影像及/或視訊影像70的一連串連續畫面的影像，而可見光相機54和紅外光相機56會藉由來自同步化模組66c的同步化資訊67而同步於被投影的視訊影像70。感測系統50所取得的的可見光影像與不可見光影像會在58處被提供至控制模組60。
於其中一實施例中，深度資料抽出模組66b會從感測系統50處接收該些可見的結構化光圖樣的影像和不可見的結構化光圖樣的影像，並且運用結構化光圖樣技術來抽出該被掃描物體(舉例來說，球120)的深度資訊。藉由運用可見的結構化光圖樣和不可見的結構化光圖樣達到深度映射目的可以取得比單獨利用可見的結構化光圖樣或不可見的結構化光圖樣更精確的深度資料。
於其中一範例中，3D資料模組66d會以從該些結構化的可見光圖樣和不可見光圖樣中抽出的深度資料為基礎建構該被掃描的物體(舉 例來說，球120)的3D影像。於其中一範例中，3D資料模組66d會合併或紋理映射，或者組合，來自深度資料抽出模組66b的深度資料以及由可見光相機54取得的可見光影像，用以形成該被掃描的物體的3D彩色影像。
於其它實施例中，不需要利用可見的結構化光圖樣和不可見的結構化光圖樣兩者，可以僅利用結構化不可見光圖樣或是僅利用結構化可見光圖樣來實施3D掃描。就此來說，藉由於DLP投影器40中整合一第四、不可見顏色通道，根據本揭示內容的DLP投影器系統30便可以利用可見光及/或不可見光來提供3D深度感測和3D物體掃描，而不需要針對可見顏色通道和不可見顏色通道使用不同的投影裝置。
圖8所示的係根據本揭示內容之操作運用一不可見光顏色通道的DLP投影器的方法130的其中一範例的流程圖。在132處，方法130包含提供複數條顏色通道，例如，顏色通道44，其包含提供可見光的至少一條可見顏色通道以及提供不可見光的至少一條不可見顏色通道。在134處，方法130包含利用一投影裝置，例如，投影裝置42(舉例來說，DMD裝置)，依序投影由該複數條顏色通道中的每一者所提供的光之中的一連串光脈波，用以形成被投影在一環境上的一像素陣列中的每一個像素，其中，該像素陣列一起形成一影像，而來自該至少一條可見顏色通道的光脈波形成該影像的可見部分並且來自該至少一條不可見顏色通道的光脈波形成該影像的不可見部分。
圖中雖然並未顯示；不過，於其中一範例中，在132處提供複數條顏色通道包含：提供三條可見顏色通道，一第一顏色通道提供紅光，一第二顏色通道提供綠光，以及一第三顏色通道提供藍光；以及提供一第 四顏色通道，用以提供紅外光。於其中一範例中，在134處依序投影由該複數條顏色通道中的每一者所提供的光之中的一連串光脈波包含針對每一個像素提供一脈波序列給該單一投影裝置，該脈波序列針對包含該至少一條不可見顏色通道的該複數條顏色通道中的每一者()具有一脈波區段，例如，圖4的脈波序列所示。於其中一範例中，在134處形成該不可見影像包含利用來自該至少一不可見顏色通道的光脈波形成一結構化光圖樣。
於其中一範例中，形成該影像的可見部分包含形成一圖形使用者介面，方法130進一步包含：至少以來自該至少一條不可見顏色通道的形成結構化光圖樣的光脈波為基礎從該環境中抽出三維的深度資料；識別和由該單一個投影裝置投影在該環境上的圖形使用者介面的使用者互動；以及以該經識別的使用者互動為基礎改變被投影在該環境上的圖形使用者介面，例如，圖6的範例所示。
於其中一範例中，其中，形成該影像的可見部分包括形成一結構化光圖樣，方法130進一步包含以該可見的結構化光圖樣和該不可見的結構化光圖樣中的至少其中一者為基礎在該些可見的結構化光圖樣和不可見的結構化光圖樣被投影的環境中實施一物體的3D深度掃描以及3D物體掃描，例如，圖7所示。
本文中雖然已圖解並說明特定範例；但是，亦可以各式各樣的替代及/或等效的施行方式來取代本文中所示及所述的該些特定範例，其並沒有脫離本揭示內容的範疇。本申請案希望涵蓋本文中所討論的該些特定範例的任何改變或變化。所以，本揭示內容希望僅由申請專利範圍及其等效範圍來限制。

Claims (15)

  1. 一種數位光投影器，其包括：複數條顏色通道，其包含提供可見光的至少一條可見顏色通道以及提供不可見光的至少一條不可見顏色通道；以及一投影裝置，用以將來自該複數條顏色通道的光以一像素陣列的形式投影於一環境上，該像素陣列一起形成包含一可見光影像與一不可見光影像的一視訊影像，該視訊影像包括一連串的畫面，每一個畫面皆由該像素陣列所形成，其中，為形成每一個畫面中的每一個像素，該投影裝置會依序投影由該複數條顏色通道中的每一者所提供的光之中的一連串光脈波，來自該至少一條可見顏色通道的光脈波形成該可見影像並且來自該至少一條不可見顏色通道的光脈波形成該不可見影像，其中，該畫面係與至少一感測器同步。
  2. 根據申請專利範圍第1項的數位光投影器，其中，該複數條顏色通道包含提供紅光的一第一顏色通道，提供綠光的一第二顏色通道，提供藍光的一第三顏色通道，以及提供不可見光的一第四顏色通道。
  3. 根據申請專利範圍第1項的數位光投影器，其中，該不可見顏色通道提供紅外光。
  4. 根據申請專利範圍第1項的數位光投影器，其中，該投影裝置包括一以微機電系統為基礎的數位微鏡裝置。
  5. 根據申請專利範圍第1項的數位光投影器，其中，該不可見影像包括一結構化光圖樣，用以讓該數位光投影器利用不可見光實施3D深度感測和3D物體掃描。
  6. 根據申請專利範圍第5項的數位光投影器，其中，該可見影像包括一圖形影像。
  7. 根據申請專利範圍第5項的數位光投影器，其中，該可見影像包括一結構化光圖樣，用以讓該數位光投影器利用可見光及/或不可見光實施3D深度感測和3D物體掃描。
  8. 一種操作數位光投影器的方法，其包括：提供複數條顏色通道，其包含提供可見光的至少一條可見顏色通道以及提供不可見光的至少一條不可見顏色通道；以及利用單一投影裝置依序投影由該複數條顏色通道中的每一者所提供的光之中的一連串光脈波，用以形成被投影於一環境上的一像素陣列中的每一個像素，其中，該像素陣列一起形成一影像，來自該至少一條可見顏色通道的光脈波形成該影像的一可見部分並且來自該至少一條不可見顏色通道的光脈波形成該影像的一不可見部分，其中，該畫面係與至少一感測器同步。
  9. 根據申請專利範圍第8項的方法，其中，提供該至少一條可見顏色通道係包含提供提供紅光的一第一顏色通道，提供綠光的一第二顏色通道，以及提供藍光的一第三顏色通道；且其中，提供該至少一條不可見顏色通道包含提供提供紅外光的一第四顏色通道。
  10. 根據申請專利範圍第8項的方法，其中，依序投影由該複數條顏色通道中的每一者所提供的光之中的一連串光脈波係包含針對每一個像素提供一脈波序列給該單一投影裝置，該脈波序列針對包含該至少一條不可見顏色通道的該複數條顏色通道中的每一者具有一脈波區段。
  11. 根據申請專利範圍第8項的方法，其中，形成該影像的該不可見部分係包括利用來自該至少一條不可見顏色通道的光脈波形成一結構化光圖樣。
  12. 根據申請專利範圍第11項的方法，其中，形成該影像的該可見部分係包括形成一圖形使用者介面，其中，該方法進一步包含：至少以來自該至少一條不可見顏色通道的光脈波所形成的該結構化光圖樣為基礎從該環境中抽出三維的深度資料；識別和由該單一個投影裝置投影在該環境上的圖形使用者介面的使用者互動；以及以該經識別的使用者互動為基礎改變被投影在該環境上的該圖形使用者介面。
  13. 根據申請專利範圍第11項的方法，其中，形成該影像的該可見部分係包括形成一結構化光圖樣，且其中，該方法進一步包含：以該可見的結構化光圖樣和該不可見的結構化光圖樣中的至少其中一者為基礎在該些可見的和不可見的結構化光圖樣所投影的該環境中實施一物體的3D深度掃描以及3D物體掃描。
  14. 一種數位光投影器系統，其包括：一數位光投影器，其包含：複數條顏色通道，其包含提供可見光的至少一條可見顏色通道以及提供不可見光的至少一條不可見顏色通道；以及一投影裝置，用以將來自該複數條顏色通道的光以一像素陣列的形式投影於一環境上，該像素陣列一起形成包含一可見光影像與一不可見光影 像的視訊影像，該視訊影像包括一連串的畫面，每一個畫面皆由該像素陣列所形成，其中，為形成每一個畫面中的每一個像素，該投影裝置會依序投影由該複數條顏色通道中的每一者所提供的光之中的一連串光脈波，來自該至少一條可見顏色通道的光脈波形成該可見光影像並且來自該至少一條不可見顏色通道的光脈波形成該不可見光影像；一感測系統，其包含至少一用於感測可見光的感測器以及至少一用於感測不可見光的感測器，該不可見光係由該至少一條不可見光顏色通道所提供；以及一控制器，其被配置成至少以來自該至少一用於感測不可見光的感測器之經感測的不可見光為基礎從該環境中抽出三維的深度資料，其中，該畫面係與至少一感測器同步。
  15. 根據申請專利範圍第14項的數位光投影器系統，其中，該投影裝置會以用於每一個像素的一脈波序列為基礎針對每一個像素投影來自包含該至少一條不可見顏色通道的該複數條顏色通道中的每一者的光之中的該一連串光脈波，該脈波序列針對包含該至少一條不可見顏色通道的該複數條顏色通道中的每一者具有一脈波區段。
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