專利名稱：使用單成像路徑生成三維圖像信息的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及生成三維圖像信息，并更特別地涉及使用單成像路徑生成三維圖像息。
背景技術：
成像一般包括在合適的圖像傳感器處通過接收場景內物體放射或反射的輻射從而生成該場景的表征?？赡苓M行成像的輻射的一些例子包括可見光、紅外光或熱、射頻波、聲波以及超聲波。三維(3D)場景包括深度信息，所述深度信息在很多成像系統(tǒng)中由于被映射在二維(2D)像平面上而未被保存。常規(guī)的攝像機是一種光學成像系統(tǒng)的例子，其中，深度信息未被保存并生成表征場景的2D圖像。立體光學系統(tǒng)能夠通過在不同的視角視點上生成獨 立的圖像，以生成表征深度信息的圖像。例如，該深度信息可被用于生成場景中點與點之間的3D尺寸。可選擇的是，該獨立的圖像可被分別呈現(xiàn)給用戶的左眼和右眼，使得用戶能夠感知具有在該圖像中表征的至少某一深度的圖像視覺。立體系統(tǒng)由此生成具有空間上分離的視角視點的圖像，所述視角視點模仿人眼在觀察真實場景時的行為?？赏ㄟ^使用某種形式的主動型眼鏡或者通過操作顯示器以將空間上分離的圖像分別投影至用戶的左眼和右眼而觀察圖像。立體成像的使用可應用在外科手術中，其中，3D內窺鏡可被用于為外科醫(yī)生提供3D視覺。立體成像對于遠程操作例如海底勘探同樣也是具有使用價值的，其中，通過為遠離機器致動器的操作員提供3D圖像信息，使得機器致動器的操控更加便利。立體成像的其他應用可在物理測量系統(tǒng)和娛樂業(yè)中被發(fā)現(xiàn)。

發(fā)明內容
依照本發(fā)明的一個方案，提供一種使用具有相關視場的單成像路徑生成三維圖像信息的方法。該方法包括分別通過單成像路徑的第一部分和第二部分選擇性地接收第一圖像和第二圖像，該第一部分具有視場內的第一視角視點，而該第二部分具有視場內的第二視角視點。該第一圖像和第二圖像一起可操作地用于表征視場內物體的三維空間屬性。該方法還包括改變成像路徑的第一部分和第二部分的范圍，以在接收第一圖像和第二圖像時使得該第一視角視點和第二視角視點的位置變化，該視角視點位置的變化導致三維空間屬性的表征的相應變化。該方法進一步包括補償通過該成像路徑的第一部分和第二部分的傳輸中的變化，從而當改變該第一部分和第二部分的范圍時，與該第一圖像和第二圖像中的每一個相關的圖像強度被保持在大體均勻的圖像強度水平上。選擇性地接收該第一圖像和第二圖像可包括在圖像傳感器處接收該第一圖像和第二圖像，并且補償傳輸中的變化可包括以下其中之一響應于該成像路徑的第一部分和第二部分范圍的減小，增大與該圖像傳感器相關的曝光；響應于該成像路徑的第一部分和第二部分范圍的增大，減小與該圖像傳感器相關的增益；響應于該成像路徑的第一部分和第二部分范圍的減小，增大通過該成像路徑的整體透射率；以及響應于該成像路徑的第一部分和第二部分范圍的增大，減小通過該成像路徑的整體透射率。選擇性地接收該第一圖像和第二圖像可包括交替地在接收第二圖像時阻擋成像路徑的第一部分，而在接收第一圖像時阻擋成像路徑的第二部分。交替地阻擋該成像路徑的第一部分或第二部分可包括使得位于該成像路徑的孔徑平面附近的阻擋元件在成像路徑的第一位置和第二位置之間移動，以限定該成像路徑的第一部分和第二部分的變化范圍。使得該阻擋元件移動可包括產生可操作的力以使該阻擋元件交替地朝向第一位置和第二位置的其中之一移動，接收表征該阻擋元件地位置的位置信號，以及響應于該位置信號而控制該力的大小，以使得該阻擋元件停止在該第一位置和第二位置的其中之一處。交替地阻擋該成像路徑的第一部分和第二部分可包括選擇性地激勵位于該成像 路徑的孔徑平面附近的光學元件的第一區(qū)域和第二區(qū)域，以選擇性地阻擋該成像路徑的第一部分和第二部分。該光學元件可包括多個元件，并且選擇性地激勵該第一區(qū)域和第二區(qū)域可包括選擇性地激勵以下其中之一多個元件中的第一組元件以及多個元件中的第二組元件?？身憫诮邮占钚盘柖刹僮鞯丶钏龆鄠€元件中的每個元件，并且改變該成像路徑的第一部分和第二部分的范圍可包括生成激勵信號，使得該第一組元件和第二組元件中的多個元件選擇性地改變，以改變該成像路徑的第一部分和第二部分的范圍。選擇性地激勵該光學元件的第一區(qū)域和第二區(qū)域可包括選擇性地激勵透射性光學元件的第一區(qū)域和第二區(qū)域，該透射性光學元件被設置用于使光分別通過該單成像路徑的第一部分和第二部分透射。選擇性地激勵該透射性光學元件的第一區(qū)域和第二區(qū)域可包括選擇性地激勵液晶元件與光閥的其中之一的第一區(qū)域和第二區(qū)域。選擇性地激勵該光學元件的第一區(qū)域和第二區(qū)域可包括選擇性地激勵反射性光學元件的第一區(qū)域和第二區(qū)域，該反射性光學元件被設置用于使光分別通過該單成像路徑的第一部分和第二部分反射。選擇性地激勵該反射性光學元件的第一區(qū)域和第二區(qū)域可包括選擇性地激勵具有多個可移動鏡面元件的光閥的第一區(qū)域和第二區(qū)域。選擇性地接收該第一圖像和第二圖像可包括同時接收具有第一圖像屬性的第一圖像和具有第二圖像屬性的第二圖像，以及依照第一圖像屬性和第二圖像屬性分離該第一圖像和第二圖像，以分別生成第一圖像和第二圖像的表征。接收該第一圖像的可包括接收具有第一偏振狀態(tài)的第一圖像，接收該第二圖像可包括接收具有第二偏振狀態(tài)的第二圖像，并且分離該第一和第二圖像可包括在傳感器陣列處接收該第一圖像和第二圖像，該傳感器陣列具有響應于該第一偏振狀態(tài)輻射的第一組元件以及響應于該第二偏振狀態(tài)輻射的第二組元件。該方法可包括生成具有第一偏振狀態(tài)的第一圖像以及生成具有第二偏振狀態(tài)的
第二圖像。改變范圍可包括響應于控制信號來改變該成像路徑的第一部分和第二部分的范圍。該方法可包括生成該控制信號。第一視角視點的位置可由第一形心的位置所限定，第二視角視點的位置可由第二形心的位置所限定，并且生成該控制信號可包括生成可操作的控制信號來使得該第一形心和第二形心以大體恒定的速率相互移動，從而提供該三維空間屬性的表征的平緩變化。第一視角視點的位置可由第一形心的位置所限定，第二視角視點的位置可由第二形心的位置所限定，并且改變該范圍可包括使該成像路徑的第一部分和第二部分的范圍在以下第一范圍和第二范圍之間變化其中第一范圍為在其中該第一形心和第二形心的位置被緊鄰定位，使得該第一圖像和第二圖像主要包括視場內的二維空間屬性；以及第二范圍為在其中該第一形心和第二形心的位置被隔開，使得該第一圖像和第二圖像包括程度增加的三維空間屬性信息。改變該成像路徑的第一部分和第二部分的范圍可包括改變該范圍以提供以下其中之一的平滑轉變第一范圍到第二范圍的平滑轉變，以生成二維到三維的轉變效果;第·二范圍到第一范圍的平滑轉變，以生成三維到二維的轉變效果。接收該第一圖像和第二圖像可包括連續(xù)地接收表征視場內目標物體的時間變化的多個第一圖像和第二圖像。依據本發(fā)明的另一方案，提供一種使用具有相關視場的單成像路徑生成三維圖像信息的裝置。該裝置包括分別通過單成像路徑的第一部分和第二部分選擇性地接收第一圖像和第二圖像的部件，該第一部分具有視場內的第一視角視點，而該第二部分具有視場內的第二視角視點，該第一圖像和第二圖像一起可操作地用于表征視場內物體的三維空間屬性。該裝置還包括改變成像路徑的第一部分和第二部分的范圍的部件，以在接收該第一圖像和第二圖像時使得第一視角視點和第二視角視點的位置變化，該視角視點位置的變化導致三維空間屬性的表征的相應變化。該裝置進一步包括補償通過該成像路徑的第一部分和第二部分的傳輸中的變化的部件，從而當改變該第一部分和第二部分的范圍時，與該第一圖像和第二圖像中的每一個相關的圖像強度被保持在大體均勻的圖像強度水平上。依據本發(fā)明的另一方案，提供一種生成三維圖像信息的裝置。該裝置包括具有相關視場的單成像路徑。該裝置還包括圖像調制器，其被可操作地配置，使得分別通過該單成像路徑的第一部分和第二部分選擇性地接收該第一圖像和第二圖像，該第一部分具有視場內的第一視角視點，而該第二部分具有視場內的第二視角視點，該第一圖像和第二圖像一起可操作地用于表征視場內物體的三維空間屬性。該裝置還包括與該調制器通訊的控制器，該控制器被可操作地配置為生成可操作的信號，使得調制器改變成像路徑的第一部分和第二部分的范圍，以在接收該第一圖像和第二圖像時使得第一視角視點和第二視角視點的位置變化，該視角視點位置的變化導致三維空間屬性的表征的相應變化。該裝置進一步包括補償器，該補償器被可操作地配置為補償通過該成像路徑的第一部分和第二部分的傳輸中的變化，從而當改變該第一部分和第二部分的范圍時，與該第一圖像和第二圖像中的每一個相關的圖像強度被保持在大體均勻的圖像強度水平上。該單成像路徑可被操作地配置為在圖像傳感器處生成第一圖像和第二圖像，并且該補償器可被操作地配置為依照以下其中之一補償傳輸中的變化響應于該成像路徑的第一部分和第二部分范圍的減小，增大與該圖像傳感器相關的曝光；響應于該成像路徑的第一部分和第二部分范圍的增大，減小與該圖像傳感器相關的曝光；響應于該成像路徑的第一部分和第二部分范圍的減小，增大通過該成像路徑的整體透射率；以及響應于該成像路徑的第一部分和第二部分范圍的增大，減小通過該成像路徑的整體透射率。該調制器可被操作地配置為交替地在接收第二圖像時阻擋成像路徑的第一部分，以及在接收第一圖像時阻擋成像路徑的第二部分。該調制器可被操作地配置，使得位于該成像路徑的孔徑平面附近的阻擋元件在成像路徑的第一位置和第二位置之間移動，以限定該成像路徑的第一部分和第二部分的變化范圍。該調制器可包括致動器，其用于產生可操作的力以使該阻擋元件交替地朝向第一位置和第二位置的其中之一移動；位置傳感器，其被可操作地配置為生成表征該阻擋元件的位置的位置信號，并且該控制器可被操作地配置為響應于該位置信號而控制該力的大小，以使得該阻擋元件停止在第一位置和第二位置的其中之一處。 該調制器可包括具有第一區(qū)域和第二區(qū)域的光學元件，該第一區(qū)域和第二區(qū)域被可操作地配置為選擇性地被激勵以選擇性地阻擋成像路徑的第一部分和第二部分。該光學元件可包括多個元件，并且該第一區(qū)域可包括第一組元件，該第二區(qū)域可包括第二組元件，選擇該第一組和第二組，以改變成像路徑的第一部分和第二部分的范圍?？身憫诮邮占钚盘柖刹僮鞯丶疃鄠€元件中的每個元件，并進一步包括調制器驅動裝置，該調制器驅動裝置被可操作地配置為生成該激勵信號，使得該第一組元件和第二組元件中的多個元件選擇性地改變，以改變該成像路徑的第一部分和第二部分的范圍。該調制器可被操作地配置為選擇性地激勵透射性光學元件的第一區(qū)域和第二區(qū)域，該透射性光學元件被設置用于分別使光通過該單成像路徑的第一部分和第二部分透射。該調制器可包括液晶元件和光閥的其中之一。該調制器可被操作地配置為選擇性地激勵反射性光學元件的第一區(qū)域和第二區(qū)域，該反射性光學元件被設置用于使光分別通過該單成像路徑的第一部分和第二部分反射。該調制器可包括具有多個可移動鏡面元件的光閥。該調制器可被操作地配置為，同時接收具有第一圖像屬性的第一圖像以及具有第二圖像屬性的第二圖像，以及依照第一圖像屬性和第二圖像屬性分離該第一圖像和第二圖像，以分別生成第一圖像和第二圖像的表征。該調制器可包括具有第一偏振區(qū)域和第二偏振區(qū)域的偏振器，該偏振器被可操作地配置為生成具有第一偏振狀態(tài)的第一圖像和具有第二偏振狀態(tài)的第二圖像，并可進一步包括傳感器陣列，該傳感器陣列具有響應于該第一偏振狀態(tài)輻射的第一組元件以及響應于該第二偏振狀態(tài)輻射的第二組元件，該傳感器陣列被可操作地用于分離該第一圖像和第二圖像。該調制器可被操作地配置為，響應于控制信號來改變該成像路徑的第一部分和第二部分的范圍。該控制器可被操作地配置以生成該控制信號。
第一視角視點的位置可由第一形心的位置所限定，第二視角視點的位置可由第二形心的位置所限定，并且該控制器被可操作地配置為以如下的方式生成該控制信號通過生成可操作的該控制信號來使得該第一形心和第二形心以大體恒定的速率相互移動，從而提供該三維空間屬性的表征的平緩變化。第一視角視點的位置可由第一形心的位置所限定，第二視角視點的位置可由第二形心位置所限定，并且該調制器被可操作地配置為，使該成像路徑的第一部分和第二部分的范圍在以下第一范圍和第二范圍之間變化所述第一 范圍為在其中該第一形心和第二形心的位置被緊鄰定位，使得該第一圖像和第二圖像主要包括視場內的二維空間屬性；以及第二范圍為在其中該第一形心和第二形心的位置被隔開，使得該第一圖像和第二圖像包括程度增加的三維空間屬性信息。該調制器可被操作地配置為，以如下的方式改變該成像路徑的第一部分和第二部分的范圍通過改變該范圍以提供以下其中之一的平滑轉變第一范圍到第二范圍的平滑轉變，以生成二維到三維的轉變效果；以及第二范圍到第一范圍的平滑轉變，以生成三維到二維的轉變效果。該成像路徑可被操作地配置為通過連續(xù)地接收表征視場內目標物體的時間變化的多個第一圖像和第二圖像，來接收該第一圖像和第二圖像。通過下述結合附圖對本發(fā)明的具體實施例的描述，本發(fā)明的其他方案和特征對本領域普通技術人員來說將變得顯而易見。


下述附示了本發(fā)明的實施例，在附圖中，圖I為依據本發(fā)明第一實施例的生成三維圖像信息的裝置的示意性俯視圖；圖2為圖I所示的裝置的成像路徑的示意性正視圖；圖3為依據本發(fā)明另一實施例的生成三維圖像信息的光學成像裝置的立體圖；圖4為圖3所示的光學成像裝置沿線4-4所截取的橫截面視圖；圖5為描述圖3所示的光學成像裝置所生成的第一和第二圖像的圖；圖6為控制圖3所示的光學成像裝置運行的控制器的框圖；圖7為描述圖6所示的控制器執(zhí)行的控制流程的流程圖；圖8A至圖8D為一系列描述圖3所示的光學成像裝置所生成的第一和第二圖像的圖；圖9為圖3所示的光學成像裝置使用的液晶調制器的立體圖；圖10為依據本發(fā)明一可選實施例的空間調制器的示意圖；圖11為描述控制圖10所示的空間調制器的控制信號的圖；圖12為圖10所示的空間調制器中所使用的致動器的一可選實施例的立體圖；圖13為生成三維圖像信息的光學成像裝置的一可選實施例的立體圖。
具體實施例方式參考圖1，一般地示出了根據本發(fā)明第一實施例的用于生成三維圖像信息的裝置100的示意性俯視圖。裝置100包括單成像路徑102，該單成像路徑102具有相關的視場104，在本實施例中，視場104中包括物體106。裝置100還包括圖像調制器108，該圖像調制器108被可操作地配置為使得第一和第二圖像(圖I中示意性地表示為“A”和“B”)選擇性地分別通過單成像路徑102的第一部分112和第二部分114被接收。參考圖2，在本實施例中成像路徑是圓形的，且第一部分112和第二部分114中的每個均大致上包括圓弓形。第一部分112限定了在視場104內的第一視角視點，第一視角視點由第一形心(CentiOid)Iie所表征。第二部分114限定了在視場104內的第二視角視點，該第二視角視點由第二形心118所表征。在其他實施例中該成像路徑可以是非圓形的。裝置100還包括與調制器108進行通訊的控制器120?？刂破?20包括生成控制信號的輸出端122，所述控制信號可操作地使得調制器108改變成像路徑的第一部分112和第二部分114的范圍，由此導致第一視角視點116 和第二視角視點118在接收第一圖像和第二圖像時改變位置。視角視點116和118位置的改變提供了視場104內物體106的三維空間屬性的表征的相應變化。該裝置100還包括補償器124。補償器124被可操作地配置為補償在經過成像路徑102的第一部分112和第二部分114的傳輸中的變化，從而在改變所述第一部分和第二部分的范圍時，將與第一圖像A和第二圖像B中的每一個相關的圖像強度保持在大體均勻的圖像強度水平上。第一圖像A和第二圖像B在圖像平面126上形成，并且第一圖像和第二圖像一起可操作地用于表征視場104內的物體106和其他物體的三維空間屬性。在本實施例中，控制器120還包括輸入端128，該輸入端128用于接收用戶輸入的對視角期待的變化；該控制器被可操作地配置為在輸出端122處生成響應于用戶輸入的控制信號。在一個實施例中，成像路徑102可為光學成像路徑，其可操作地接收生成圖像的光輻射。該光輻射的波長范圍可在紅外光、可見光和/或紫外光的波長范圍內。在其他的實施例中，成像路徑102可被操作，用于響應于接收聲信號、超聲波信號或射頻信號而生成圖像。位于圖像平面126上的圖像可被任何合適的圖像捕捉裝置使用多種記錄方法中的任一種和/或媒介所捕捉。例如，圖像捕捉裝置可為用于記錄圖像的具有光敏性膜或電荷耦合器件(CCD)陣列的靜物攝像機或電影攝像機。可選擇的是，例如，壓電晶體陣列可被用于聲學或超聲波成像，天線或天線陣列可被用于射頻成像。有利的是，不同于在組裝成像路徑時通常需要進行特別的校準，單成像路徑102生成能夠感知和/或提取3D信息的圖像A和圖像B而無需任何特別的校準。相反地，當使用分離的成像路徑，或一個成像路徑被光學分為兩個空間上隔開的成像路徑時，存在很大的校準難度，任何細小的偏差都會導致用戶眼睛疲勞或其他不舒適的感受。光學成像實施例參考圖3，一般地示出了用于生成三維圖像信息的光學成像裝置150的一個實施例。光學成像裝置150包括單成像路徑152，單成像路徑152具有第一透鏡154和第二透鏡156，第一和第二透鏡被布置為在第一和第二透鏡的視場內從物體158處接收光線。光學成像裝置150還包括液晶設備(IXD)調制器160，調制器160具有多個元件162。每個元件162在調制器160的前表面區(qū)域164限定一柱形部分，可用于選擇性地被控制以交替地在接收第一圖像時阻擋成像路徑152的第一部分165，以及在接收第二圖像時阻擋成像路徑的第二部分167。調制器160還包括多個控制輸入端166，每個元件162具有相關的控制輸入端用于接收激勵信號以選擇性地激勵該元件。光學成像裝置150進一步包括攝像機170，該攝像機170具有第三透鏡172以及位于攝像機170的圖像平面上的CCD圖像傳感器174。攝像機170可為靜物攝像機或視頻攝像機，并可對可見光或非可見光敏感。第三透鏡172聚集自調制器160傳輸?shù)墓獠⒃趫D像傳感器174上形成圖像。圖像傳感器174包括光敏區(qū)域176，以及一個或者多個用于接收不同的控制信號的控制輸入端178，這些不同的控制信號可操作地控制與捕捉圖像相關的傳感器的運行。一般來說，圖像傳感器174具有光敏元件的空間陣列，所述陣列收集與元件上入射光成比例的電荷。通過連續(xù)地經過鄰近的耦合元件轉移電荷至電荷放大器，所收集到的電荷可以自圖像傳感器174讀出，該電荷放大器將電荷轉化為表征入射到相關元件上的光的電壓信號。在另一實施例中，圖像傳感器174可為互補金屬氧化物半導體(CMOS)主動像素傳感器，或其他電子圖像傳感器?？蛇x擇的是，圖像傳感器174可為感光膠片乳劑，如35mm膠片。圖像傳感器174、第三透鏡172、液晶調制器160、第一透鏡154、第二透鏡156以及攝像機170均沿著光軸180排列。 圖4示出了裝置150的橫截面，其中成像路徑152由自物體158上的離軸點所散發(fā)的光束或光錐190所照亮。一般來說，對于如圖3和圖4所示的光學系統(tǒng)，光學元件的其中一個的直徑將限制光束190中的哪些光線能通過該光學系統(tǒng)，而該直徑限定了系統(tǒng)的孔徑。通過位于孔徑與物體158之間的光學面的系統(tǒng)孔徑的圖像限定了該系統(tǒng)入射光瞳的位置和大小。該入射光瞳進而限制能夠通過成像路徑的光束。在這種情況下，可以認為第一透鏡154既是系統(tǒng)的孔徑也是入射光瞳，射到第一透鏡的光線將通過成像路徑152傳輸。在其他的實施例中，入射光瞳可位于第一透鏡154的前方或后方，這取決于這些透鏡的具體 配置。因此，進入到第一透鏡154的光束190中的光線由第二透鏡156會聚并射到調制器160的前表面區(qū)域164上。當局部阻斷(occlusion)被置于成像路徑152中系統(tǒng)孔徑之后時，產生圖像漸暈(vignetting)，其中該局部阻斷例如為已被激勵的調制器160的第一部分165。在這種情況下,光束190中的光線192被調制器160的前表面區(qū)域164的第一部分165所阻擋，無法到達傳感器174的光敏區(qū)域176。光束190中的光線194通過調制器160，并由透鏡172聚焦在光敏區(qū)域176上。漸暈降低了在傳感器174的光敏區(qū)域176上形成的圖像的整體亮度。盡管如此，由于光線194在傳感器174的光敏區(qū)域176處相交，所以傳感器上形成了真實的圖像。此外，這種由調制器引起的漸暈沒有改變入射光瞳處的視角。物體158上的其他點將被類似地成像，并在傳感器174的光敏區(qū)域176上生成物體158的第一圖像。圖5示出了在圖4所示的漸暈情況下由光學成像裝置150所生成的第一圖像200。該圖像200與形心182(圖I所示)所表征的右視角視點相應。類似地，通過向調制器160提供控制信號以使得第一部分165傳輸光，同時控制調制器160相反一側的多個元件162以阻擋光。裝置150生成第二圖像202(圖5所示)。第二圖像202與形心184(圖I所示)所表征的左視角視點相應。第一圖像200和第二圖像202合在一起包含了表征視場內物體的三維空間屬性的信息。例如，用戶分別用右眼觀察圖像200，同時用左眼觀察圖像202，此時將能夠感知到與用戶直接觀察物體所能感知到的類似的深度效果。在一個實施例中，圖像可分別被單獨地引導至用戶的左眼和右眼，例如，使用一副立體觀察眼鏡。控制器圖6示出了控制器220，其用于控制光學成像裝置150(圖3所示)的運行?？刂破?20包括輸出端222以生成同步信號(SYNC)，該同步信號典型地包括脈沖序列。輸出端222與圖像傳感器的輸入端178進行通訊，以同步圖像傳感器174處的圖像捕捉?？刂破?20還包括輸出端224以生成用于控制圖像強度補償?shù)难a償信號(COMP)。在所示的實施例中，輸出端224與圖像傳感器輸入端178進行通訊，圖像傳感器充當如圖I所示的補償器124。在其他的實施例中，在輸出端224處生成的COMP信號可用于控制光學系統(tǒng)中的孔徑光闌補償器(例如為可調光圈)，來增加或減少被成像路徑所接收的光束。電子控制自動可變光圈通常在攝像機中應用，能夠自動地選擇孔徑尺寸和曝光時間來保證正確的圖像曝光。控制器220進一步包括調制器驅動裝置226，該調制器驅動裝置226具有輸出端228，用于驅動調制器160的控制輸入端166。在所示的實施例中，輸出端228具有“η”個輸 出通道，與調制器160上的元件162的數(shù)目相對應。控制器220還包括輸入端230，用于接收改變視角(CP)的用戶輸入。例如，可根據偏置的單刀雙擲開關設置CP輸入端230，所述開關被配置為在輸入端提供變化的電勢。在一個實施例中，控制器220可使用例如微處理器的處理器電路來實現(xiàn)。
_2] 控制器操作參考圖3、圖6和圖7以進一步闡述控制器220控制光學成像裝置150運行的操作。參考圖7，示出了由控制器220執(zhí)行的控制流程250的一個實施例。如步驟252所示，該流程首先是控制器220檢測與輸入端230處的CP信號相關的信號狀態(tài)。如步驟254所示，如果CP信號的狀態(tài)改變，則表明用戶期望改變圖像視角，然后該流程繼續(xù)執(zhí)行步驟256。如步驟256所示，補償器隨后響應于CP信號生成預測的光損失或增益。在使用微控制器來實現(xiàn)控制器220的實施例中，可對于輸入端230處檢測到的CP信號狀態(tài)來計算預測的光損失或增益?？蛇x擇的是，該預測的光損失或增益可為預先確定的并作為搜尋列表存儲在處理器電路的存儲器中。該預測的光損失或增益隨后被用于在控制器輸出端224處生成補償信號(COMP)，所述補償信號為適于驅動特定的圖像處理器174的格式。例如，在圖像傳感器174包括全幀CCD架構的實施例中，由CCD陣列所捕捉的光的量可受控于接近焦平面的機械式快門(未圖示)，COMP信號則被配置成使得該機械式快門以適當?shù)目扉T速度來運行以生成期望的圖像強度?？蛇x擇的是，對于幀傳遞CCD設備或行間傳遞CCD設備，COMP信號可為選通信號，其用于選通圖像捕捉的光聚集相，從而CCD元件被配置為僅在連續(xù)的圖像捕捉之間的時間段接收光。某些CCD傳感器還允許與模擬電荷放大和/或電荷信號的模數(shù)轉換有關的增益的調整，并且該增益還可被COMP信號所控制，以補償?shù)谝粓D像和第二圖像的強度。然后該流程繼續(xù)執(zhí)行步驟258。如果在步驟254中，CP信號沒有改變狀態(tài)，于是不存在需要補償?shù)墓鈸p耗或增益，因而該流程直接繼續(xù)執(zhí)行步驟258。如步驟258所示，調制器160被配置用于依照CP信號狀態(tài)進行第一圖像捕捉，這涉及配置該調制器以驅動η個通道228的第一組，以使得調制器160的第一組元件162被控制以阻擋光。在步驟260中，當控制器在輸出端222生成SYNC脈沖時，開始第一圖像的捕捉。被捕捉的第一圖像可以以模擬或數(shù)字形式記錄在圖像存儲介質(未圖示)中，所述圖像存儲介質例如為，磁帶、存儲器、硬盤或光敏乳劑等。如步驟262所示，調制器160于是被配置用于進行第二圖像捕捉，配置該調制器以驅動輸出端228的η個通道的第二組，以使得調制器160的第二組元件162被控制以阻擋光。在步驟264中，當控制器在輸出端222生成第二 SYNC脈沖時，開始第二圖像的捕捉。對于靜止圖像的捕捉，自第一視角視點182和第二視角視點184處僅各自需要單個圖像，在這種情況下，SYNC信號生成第一和第二時間間斷的同步脈沖。選擇脈沖之間的時間間隔，從而為圖像傳感器174提供充分的時間來聚集足夠的光子從而生成圖像。對于以連續(xù)視頻圖像為形式的變化場景的捕捉，選定的視頻制式對應幀速率(例如，29. 97幀每秒對應NTSC視頻)，在這種情況下，對于非交錯圖像的捕捉，SYNCH信號可包含多個具有大約33. 3毫秒時間間隔的脈沖。當特定攝像機的圖像獲取速率足夠快時，第一和第二圖像可以以16. 7毫秒的時間間隔被捕捉，由此用戶的每個眼睛以滿NTSC幀速率接收各自的圖像。當捕捉連續(xù)的視頻幀時，在步驟264之后，該流程繼續(xù)執(zhí)行步驟252，由此流程250被重復執(zhí) 行。圖8示出了一系列表征描述視角變化的成像路徑152的圖。參考圖8Α，描述了成像路徑152的端視圖，形心182和184位于成像路徑的中心軸線上。在這種情況下，調制器160的第一部分和第二部分都未被控制以阻擋光，并且第一圖像(A)和第二圖像(B)是完全相同的。當用戶使用左眼和右眼分別觀察各自的圖像A和B時，將會僅僅感知到標準的二維(2D)圖像，而不會感知到三維(3D)深度。參考圖SB，形心182和184已經向外移動，在這種情況下，調制器160的第一部分165和第二部分167交替地被控制以阻擋光，導致成像路徑152的部分300和302交替地透光。由此得到的圖像A和B的視角視點之間具有細微的差別，當用戶分別觀察圖像A和B時，由于圖像的不同視角展現(xiàn)給用戶的每個眼睛，因而用戶將能夠感知到至少一些3D深度。參考圖8C，形心182和184已經進一步向外移動，導致成像路徑152的部分300和302交替地透光。由此得到的圖像A和B的視角視點之間的差別較之圖SB中的差別更加顯著，所以當用戶分別觀察圖像A和B時將能夠感知到更顯著的3D深度。參考圖8D，形心182和184之間隔開到一定范圍，使得成像路徑152的區(qū)域304要么被調制器160的第一部分165所阻擋，要么被調制器的第二部分167所阻擋。成像路徑152的部分300和302交替地透光。由此得到的圖像A和B的視角視點之間的差別較之圖SC更加顯著，并提供了甚至更加顯著的3D深度感知。可以清楚地看到，在圖8Α和圖8D之間，透過調制器160傳輸?shù)墓獾牧窟B續(xù)地減少。盡管如此，這種光的減少伴隨著響應于COMP信號的曝光的相應增加，因而產生了大體均勻的圖像強度水平的感知。有利的是，裝置150從得到的圖像中獲得從2D到3D的圖像表征中的視角的平緩變化?？墒褂锰囟ㄟm配的3D顯示系統(tǒng)來觀察被捕捉的圖像A和B，所述3D顯示系統(tǒng)使用特殊的眼鏡或者帽盔來將不同的圖像A和B展示給用戶的左眼和右眼。可選擇的是，該圖像可使用能夠顯示3D圖像信息的自動立體顯示裝置來進行顯示，所述3D圖像信息是可在不使用特殊眼鏡或帽盔的情況下觀察到的。
一般來說，在調制器160具有矩形橫截面的情況下，形心182和184的位置變化速率與第一部分165和第二部分167的面積的變化速率將無法進行線性變化。相應地，為了在圖8A至圖8D所示的圖像之間提供平滑的轉變，可將控制器配置為使得第一形心182和第二形心184以一大體恒定的速率相對彼此移動，以提供三維空間屬性的表征的平緩變化。形心182和184的位置與第一部分165和第二部分167之間的非線性關系可被存儲在控制器中，例如作為搜尋列表存儲。LCD調制器圖9示出了 IXD調制器160的更多細節(jié)。參考圖9，調制器160包括液晶材料層350,該材料層置于第一玻璃板352和第二玻璃板354之間。第一玻璃板352包括多個成行排列的透明電極356。電極356限定圖3所示的多個元件162中每個的范圍。每個電極356具有相關的連接裝置358，例如，該連接裝置358可為線焊或柔性電路接線。連接裝置358連接到集配器(header) 360上，而集配器則便于與圖6所示的控制器220的輸出端228的連接。第二玻璃板354包括透明區(qū)域電極(未圖示)，其作為所有元件162的公共電極。 調制器160還包括第一偏振器362,具有第一線偏振性質(在該情況下為垂直偏振)。第一偏振器362覆蓋第一電極356。調制器160進一步包括第二偏振器364，第二偏振器364覆蓋第二電極并具有第二線偏振性質(在該情況下為水平偏振)。圖9中的各層并非按比例顯不O調制器驅動裝置226通過集配器360和連接裝置358為每個電極356提供驅動電壓，此時公共電極用作接地線。在一個實施例中，驅動電壓可為在電壓為V+到V—之間占空比為50%的方波，其中在安全操作電壓的范圍內選擇電壓，以在入射到IXD調制器160上的光的透過和阻擋之間提供足夠的對比度。第一偏振器362傳輸具有垂直偏振的光。在該實施例中，選擇液晶材料350,使得在液晶材料的松弛相(未激勵)下，通過液晶的光的偏振不受影響，第二偏振器364進而阻擋光。當被施加到任一電極356的驅動電壓激活時,位于電極下的液晶材料部分致使光的偏振進行90°改變，由此光透過調制器160。通過交替地為第一組和第二組電極356生成驅動信號，調制器160可交替地分別在第一部分165和第二部分167處阻擋光。進而通過改變接收激勵信號的電極356的數(shù)量，成像路徑152的第一部分和第二部分的范圍可以產生變化，使得圖3所示的形心182和184所表征的第一和第二視角視點的位置改變。有利的是，提供足夠數(shù)量的電極356可助于獲得大體平緩變化的視角，從而防止從2D到3D成像過渡中的視覺干擾的發(fā)生。在一個可選實施例中，偏振器362和364可均為垂直偏振的，使得IXD調制器在沒有施加激勵電壓時是透光的。當通過驅動電壓激勵時，液晶材料使得光的偏振角度進行90°改變，從而導致兀件356阻擋光的傳輸。空間調制器的實施例參考圖10，在可選實施例中，一般地示出了可以使用空間調制器380來實現(xiàn)圖3所示的調制器160?？臻g調制器380包括安裝在臂384上的不透明快門葉片382。臂384安裝在樞軸386上以提供側向運動。臂384還包括磁體390，磁體390沿著臂安裝在臂的某一位置上。磁體390設置在第一電磁體392和第二電磁體394之間?？扉T葉片382、臂384、樞軸386、電磁體392和394 —起組成機械致動器，所述機械致動器可操作地產生一個力，用于使得快門葉片382在顯示為382的第一位置和以虛線顯示為383的第二位置之間沿著箭頭388的方向作側向移動。第一位置382和第二位置383限定圖3所示的單成像路徑152的第一部分和第二部分的變化范圍?？臻g調制器進ー步包括位置傳感器396，位置傳感器396位于臂384的后方。位置傳感器396包括輸出端398，以生成位置信號，該位置信號表征臂384相對于位置傳感器的位置。在一個實施例中，位置傳感器396可使用線性光電ニ極管陣列來實現(xiàn)，無論是背景雜散光還是由諸如發(fā)光二極管(未圖示)的光源照亮，都會在陣列上投射陰影。陰影的陣列元件的位置可從光電ニ極管陣列的輸出端398處讀出，并且可使用各種插值法來確定臂384的中心位置。為了驅動空間調制器380，可用圖10示出的調制器驅動裝置400來代替圖6示出的調制器驅動裝置226。調制器驅動裝置400包括第一對輸出端402以驅動第一電磁體392的線圈404，以及第二對輸出端406以驅動第二電磁體394的線圈408。調制器驅動裝置400還包括輸入端410，以接收來自位置傳感器396的位置信號。調制器驅動裝置400進ー步包括輸入端412，以接收表征臂384期望的交替位置的參考信號。該參考信號限定臂384 和快門葉片382的目標交替位置，并可由控制器220響應于CP信號而生成?？臻g調制器380和調制器驅動裝置400 —起執(zhí)行反饋控制循環(huán)以產生臂384和快門葉片382的交替運動，從而改變成像路徑的阻擋范圍(以虛線152示出)。在操作中，在調制器驅動裝置400的輸入端412處接收到的參考信號提供臂384的目標位置，而在輸入端410處接收到的位置信號表征臂的實際位置，并可被用于生成誤差信號以驅動調制器驅動裝置400。反饋控制循環(huán)由此在輸出端402和406處生成驅動信號，使得電磁體392和394施加驅動カ于臂384上使其朝向期望的位置移動。有利的是，這種驅動可通過推挽式驅動裝置來實現(xiàn)，此時，電磁體392和394的其中ー個提供對磁體390的吸引力，而電磁體中的另ー個提供排斥力。圖11示出了提供給線圈404和408以使得臂384朝向第一電磁體392移動的電流驅動的示例性波形圖。通過線圈404的電流波形被示為440，通過線圈408的電流波形被示為442。在輸入端412處由參考信號REF提供的目標交替位置分別為S1和s2。在第一時間段444期間，源自目標位置與當前位置之間的差異所產生的誤差信號大，這使得位置電流440迅速増加以產生對臂384的吸引力。這種吸引力克服臂384的慣性并導致臂加速遠離第二電磁體394。在圖11中以446圖示出了由位置傳感器輸出端398所生成的臂384的瞬時位置S，在圖中s = 0表示電磁體392和394之間的中間位置，且目標位置是s2。在時間段444期間，電流442初始為0，一旦臂384開始加速，電流442迅速增大以隨著接近臂的期望位置S2而提供減速力。臂384在位置S2處停止并通過線圈404和408的每ー個中的保持電流而保持在該位置，并持續(xù)地通過反饋控制循環(huán)調節(jié)線圈404和408的保持電流而使臂384在第二時間段448期間內保持在S2處。該第二時間段448提供充分的時間以完成第一圖像的捕捉。之后輸入端412處的參考信號改變，限定目標位置S1作為新的目標位置。在第三時間段450期間，電流442改變極性并迅速増大以產生吸引力來使得臂384克服其慣性而加速遠離第一電磁體392。在第三時間段450期間，最初允許電流440降為0，一旦臂384開始加速，電流440迅速増加以隨著接近目標位置S1而提供減速力。臂384在位置S1處停止并通過線圈404和408的每一個中的保持電流而保持在該位置，并持續(xù)地通過反饋控制循環(huán)調節(jié)線圈404和408中的保持電流而使臂384在第四時間段452期間內保持在S1處。第四時間段452提供充分的時間以完成第二圖像的捕捉。參考圖12，其一般地示出了空間調制器380(圖11所示)的致動器部分500的可選實施例。致動器500包括電機部分502以及旋轉位置傳感器部分504。公共轉軸506穿過電機502和位置傳感器部分504而延伸。臂384安裝在軸上以側向移動。一般來說，電機部分502提供驅動力以移動臂384，同時位置傳感器部分504提供位置信號。在一個實施例中，使用一對磁體508和510來實現(xiàn)電機部分502，使用一對磁體512和514來實現(xiàn)傳感器部分504。軸506在磁體508和510之間支撐致動器線圈516。致動器線圈516聯(lián)結至調制器輸出端402以接收驅動電流，這使得在線圈上產生扭矩并因此施加至軸506。傳感器部分504還包括位于磁體512和514之間的拾波線圈(未示出)。該拾波線圈生成與旋轉位移成比例的電流信號，該電流信號可被用作輸入端410處的位置信號。一般來說，致動器500以類似于模擬式儀表移動的方式運行。在其他實施例中，電機部分502可被配置為軸506是磁化的，且線圈纏繞在磁極片(即508和510)上。類似地，傳感器部分504的拾波線圈可纏繞在磁極片(如512和514)上。光閥實施例參考圖13，其一般地以550示出了光學成像裝置(圖3所示)的可選實施例。裝置550包括單成像路徑552，其具有第一透鏡554和第二透鏡556，第一透鏡554和第二透鏡556被設置為從其視場內的物體558處接收光線。裝置550包括光閥調制器560，其具有多個單獨激勵的鏡面元件562，該鏡面元件被設置為當其被激勵時，引導光束穿過透鏡568。在未激勵狀態(tài)下,鏡面兀件562引導光束遠離透鏡568。通過提供驅動信號給調制器560以激勵第一和第二組鏡面元件162，調制器可通過前述與圖3所示的調制器160有關的交替的方式被激勵。其他實施例在一可選實施例中，在圖9所示的IXD調制器160中，第二偏振器364可省略，以配置該調制器選擇地改變透過光的偏振狀態(tài)。參考圖9，第一偏振器362僅傳輸具有垂直 偏振的光。因此在未激勵的電極356下的那部分液晶材料350對光的偏振沒有影響,該光作為垂直偏振的光透過。在被激勵的電極356下的那部分液晶材料350使得光的偏振進行90°改變，因而使透過的光具有水平偏振。在圖3所示的光學成像裝置150中使用上述可選配置的調制器時，導致第一圖像具有垂直偏振，而第二圖像具有水平偏振?？蛇x的是，LCD調制器160的液晶材料350可被配置為，產生具有右旋圓偏振光的第一圖像以及具有左旋圓偏振光的第二圖像。傳感器174可被配置為通過在獨立的傳感器陣列元件前增加偏振元件從而同時分別接收第一圖像和第二圖像。例如，鄰近的傳感器像素可交替地設置為水平偏振和垂直偏振，以提供僅對一種偏振方向敏感的偏振選擇像素。由此，傳感器允將許同時接收第一圖像和第二圖像。該第一圖像和第二圖像可通過從陣列中或在單獨的處理步驟中讀出而分離。本發(fā)明的特定實施例已經被描述和闡明，上述實施例應被視為對本發(fā)明的示意性的描述，而非對根據隨附的權利要求書所解釋的本發(fā)明的限制 。
權利要求
1.一種使用具有相關視場的單成像路徑生成三維圖像信息的方法，該方法包括 分別通過單成像路徑的第一部分和第二部分選擇性地接收第一圖像和第二圖像，所述第一部分具有視場內的第一視角視點，而所述第二部分具有視場內的第二視角視點，所述第一圖像和第二圖像一起可操作地用于表征視場內物體的三維空間屬性； 改變所述成像路徑的第一部分和第二部分的范圍，以在接收所述第一圖像和第二圖像時使得所述第一視角視點和第二視角視點的位置變化，所述視角視點位置的變化導致所述三維空間屬性的所述表征的相應變化；以及 補償通過所述成像路徑的第一部分和第二部分的傳輸中的變化，從而當改變所述第一部分和第二部分的范圍時，與所述第一圖像和第二圖像中的每一個相關的圖像強度被保持在大體均勻的圖像強度水平上。
2.根據權利要求I所述的方法，其中，選擇性地接收所述第一圖像和第二圖像包括在圖像傳感器處接收所述第一圖像和第二圖像，并且其中，補償所述傳輸中的所述變化包括以下其中之一 響應于成像路徑的第一部分和第二部分范圍的減小，增大與所述圖像傳感器相關的曝光; 響應于成像路徑的第一部分和第二部分范圍的增大，減小與所述圖像傳感器相關的增.、M ; 響應于成像路徑的第一部分和第二部分范圍的減小，增大通過所述成像路徑的整體透射率；以及 響應于成像路徑的第一部分和第二部分范圍的增大，減小通過所述成像路徑的整體透射率。
3.根據權利要求I所述的方法，其中，選擇性地接收所述第一圖像和第二圖像包括交替地 在接收所述第二圖像時阻擋所述成像路徑的第一部分；以及 在接收所述第一圖像時阻擋所述成像路徑的第二部分。
4.根據權利要求3所述的方法，其中，交替地阻擋所述成像路徑的第一部分或第二部分包括使得位于成像路徑的孔徑平面附近的阻擋元件在所述成像路徑的第一位置和第二位置之間移動，以限定所述成像路徑的第一部分和第二部分的變化范圍。
5.根據權利要求4所述的方法，其中，使得所述阻擋元件移動包括 產生可操作的力以使所述阻擋元件交替地朝向所述第一位置和第二位置的其中之一移動； 接收表征所述阻擋元件的位置的位置信號；以及 響應于所述位置信號而控制所述力的大小，以使得所述阻擋元件停止在所述第一位置和第二位置的其中之一處。
6.根據權利要求3所述的方法，其中，交替地阻擋所述成像路徑的第一部分和第二部分包括選擇性地激勵位于成像路徑的孔徑平面附近的光學元件的第一區(qū)域和第二區(qū)域，以選擇性地阻擋所述成像路徑的第一部分和第二部分。
7.根據權利要求6所述的方法，其中，所述光學元件包括多個元件，并且其中，選擇性地激勵所述第一區(qū)域和第二區(qū)域包括選擇性地激勵以下其中之一所述多個元件中的第一組元件；以及 所述多個元件中的第二組元件。
8.根據權利要求7所述的方法，其中，響應于接收激勵信號而可操作地激勵所述多個元件中的每個元件，并且其中，改變所述成像路徑的第一部分和第二部分的所述范圍包括生成激勵信號，使得所述第一組元件和第二組元件中的多個元件選擇性地改變，以改變所述成像路徑的第一部分和第二部分的所述范圍。
9.根據權利要求6所述的方法，其中，選擇性地激勵所述光學元件的所述第一區(qū)域和第二區(qū)域包括選擇性地激勵透射性光學元件的第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述透射性光學元件被設置用于使光分別通過所述單成像路徑的第一部分和第二部分透射。
10.根據權利要求9所述的方法，其中，選擇性地激勵所述透射性光學元件的第一區(qū)域和第二區(qū)域包括選擇性地激勵液晶元件與光閥的其中之一的第一區(qū)域和第二區(qū)域。
11.根據權利要求6所述的方法，其中，選擇性地激勵所述光學元件的所述第一區(qū)域和第二區(qū)域包括選擇性地激勵反射性光學元件的第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述反射性光學元件被設置用于使光分別通過所述單成像路徑的第一部分和第二部分反射。
12.根據權利要求11所述的方法，其中，選擇性地激勵所述反射性光學元件的第一區(qū)域和第二區(qū)域包括選擇性地激勵具有多個可移動鏡面元件的光閥的第一區(qū)域和第二區(qū)域。
13.根據權利要求I所述的方法，其中，選擇性地接收所述第一圖像和第二圖像包括 同時接收具有第一圖像屬性的第一圖像和具有第二圖像屬性的第二圖像；以及 依照所述第一圖像屬性和第二圖像屬性分離所述第一圖像和第二圖像，以分別生成第一圖像和第二圖像的表征。
14.根據權利要求13所述的方法，其中，接收所述第一圖像包括接收具有第一偏振狀態(tài)的第一圖像，接收所述第二圖像包括接收具有第二偏振狀態(tài)的第二圖像，并且其中，分離所述第一圖像和第二圖像包括在傳感器陣列處接收所述第一圖像和第二圖像，所述傳感器陣列具有響應于第一偏振狀態(tài)輻射的第一組元件以及響應于第二偏振狀態(tài)輻射的第二組元件。
15.根據權利要求14所述的方法，進一步包括生成具有所述第一偏振狀態(tài)的所述第一圖像，以及生成具有所述第二偏振狀態(tài)的所述第二圖像。
16.根據權利要求I所述的方法，其中，改變所述范圍包括響應于控制信號來改變所述成像路徑的第一部分和第二部分的范圍。
17.根據權利要求16所述的方法，進一步包括生成所述控制信號。
18.根據權利要求17所述的方法，其中，所述第一視角視點的位置由第一形心的位置所限定，所述第二視角視點的位置由第二形心的位置所限定，并且其中，生成所述控制信號包括生成可操作的控制信號來使得所述第一形心和第二形心以大體恒定的速率相互移動，從而提供所述三維空間屬性的所述表征的平緩變化。
19.根據權利要求I所述的方法，其中，所述第一視角視點的位置由第一形心的位置所限定，所述第二視角視點的位置由第二形心的位置所限定，并且其中，改變所述范圍包括使所述成像路徑的第一部分和第二部分的所述范圍在以下第一范圍和第二范圍之間變化第一范圍在其中所述第一形心和第二形心的位置被緊鄰定位，使得所述第一圖像和第二圖像主要包括視場內的二維空間屬性；以及 第二范圍在其中所述第一形心和第二形心的位置被隔開，使得所述第一圖像和第二圖像包括程度增加的三維空間屬性信息。
20.根據權利要求19所述的方法，其中，改變所述成像路徑的第一部分和第二部分的所述范圍包括改變所述范圍以提供以下其中之一的平滑轉變 所述第一范圍到所述第二范圍的平滑轉變，以生成二維到三維的轉變效果；以及 所述第二范圍到所述第一范圍的平滑轉變，以生成三維到二維的轉變效果。
21.根據權利要求I所述的方法，其中，接收所述第一圖像和第二圖像包括連續(xù)地接收表征視場內目標物體的時間變化的多個第一圖像和第二圖像。
22.一種使用具有相關視場的單成像路徑生成三維圖像信息的裝置，所述裝置包括 分別通過單成像路徑的第一部分和第二部分選擇性地接收第一圖像和第二圖像的部件，所述第一部分具有視場內的第一視角視點，而所述第二部分具有視場內的第二視角視點，所述第一圖像和第二圖像一起可操作地用于表征視場內物體的三維空間屬性； 改變所述成像路徑的第一部分和第二部分的范圍的部件，以在接收所述第一圖像和第二圖像時使得所述第一視角視點和第二視角視點的位置變化，所述視角視點位置的變化導致所述三維空間屬性的所述表征的相應變化；以及 補償通過所述成像路徑的第一部分和第二部分的傳輸中的變化的部件，從而當改變所述第一部分和第二部分的范圍時，與所述第一圖像和第二圖像中的每一個相關的圖像強度被保持在大體均勻的圖像強度水平上。
23.一種生成三維圖像信息的裝置，所述裝置包括 具有相關視場的單成像路徑； 圖像調制器，其被可操作地配置，使得分別通過單成像路徑的第一部分和第二部分選擇性地接收第一圖像和第二圖像，所述第一部分具有視場內的第一視角視點，而所述第二部分具有視場內的第二視角視點，所述第一圖像和第二圖像一起可操作地用于表征視場內物體的三維空間屬性； 控制器，其與所述調制器通訊，所述控制器被可操作地配置為生成可操作的信號，使得所述調制器改變所述成像路徑的第一部分和第二部分的范圍，以在接收所述第一圖像和第二圖像時使得所述第一視角視點和第二視角視點的位置變化，所述視角視點的位置變化導致所述三維空間屬性的所述表征的相應變化；以及 補償器，其被可操作地配置為補償通過所述成像路徑的第一部分和第二部分的傳輸中的變化，從而當改變所述第一部分和第二部分的范圍時，與所述第一圖像和第二圖像中的每一個相關的圖像強度被保持在大體均勻的圖像強度水平上。
24.根據權利要求23所述的裝置，其中，所述單成像路徑被可操作地配置為在圖像傳感器處生成所述第一圖像和第二圖像，并且其中，所述補償器被可操作地配置為依照以下其中之一補償所述傳輸中的所述變化 響應于成像路徑的第一部分和第二部分范圍的減小，增大與所述圖像傳感器相關的曝光; 響應于成像路徑的第一部分和第二部分范圍的增大，減小與所述圖像傳感器相關的曝光; 響應于成像路徑的第一部分和第二部分范圍的減小，增大通過所述成像路徑的整體透射率；以及 響應于成像路徑的第一部分和第二部分范圍的增大，減小通過所述成像路徑的整體透射率。
25.根據權利要求23所述的裝置，其中，所述調制器被可操作地配置為交替地 在接收所述第二圖像時阻擋所述成像路徑的第一部分；以及 在接收所述第一圖像時阻擋所述成像路徑的第二部分。
26.根據權利要求25所述的裝置，其中，所述調制器被可操作地配置，使得位于成像路徑的孔徑平面附近的阻擋元件在所述成像路徑的第一位置和第二位置之間移動，以限定所述成像路徑的第一部分和第二部分的變化范圍。
27.根據權利要求26所述的裝置，其中，所述調制器包括 致動器，其用于產生可操作的力以使所述阻擋元件交替地朝向所述第一位置和第二位置的其中之一移動； 位置傳感器，其被可操作地配置為生成表征所述阻擋元件的位置的位置信號；并且 其中，所述控制器被可操作地配置為響應于所述位置信號而控制所述力的大小，以使得所述阻擋元件停止在所述第一位置和第二位置的其中之一處。
28.根據權利要求25所述的裝置，其中，所述調制器包括具有第一區(qū)域和第二區(qū)域的光學元件，所述第一區(qū)域和第二區(qū)域被可操作地配置為選擇性地被激勵以選擇性地阻擋所述成像路徑的第一部分和第二部分。
29.根據權利要求28所述的裝置，其中，所述光學元件包括多個元件；并且其中，所述第一區(qū)域包括第一組元件，所述第二區(qū)域包括第二組元件，選擇所述第一組和第二組，以改變所述成像路徑的第一部分和第二部分的所述范圍。
30.根據權利要求29所述的裝置，其中，響應于接收激勵信號而激勵所述多個元件中的每個元件，并且進一步包括調制器驅動裝置，所述調制器驅動裝置被可操作地配置為生成所述激勵信號，使得所述第一組元件和第二組元件中的多個元件選擇性地改變，以改變所述成像路徑的第一部分和第二部分的所述范圍。
31.根據權利要求28所述的裝置，其中，所述調制器被可操作地配置為選擇性地激勵透射性光學元件的第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述透射性光學元件被設置用于使光分別通過所述單成像路徑的第一部分和第二部分透射。
32.根據權利要求31所述的裝置，其中，所述調制器包括液晶元件和光閥的其中之一。
33.根據權利要求28所述的裝置，其中，所述調制器被可操作地配置為選擇性地激勵反射性光學元件的第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述反射性光學元件被設置用于使光分別通過所述單成像路徑的第一部分和第二部分反射。
34.根據權利要求33所述的裝置，其中，所述調制器包括具有多個可移動鏡面元件的光閥。
35.根據權利要求23所述的裝置，其中，所述調制器被可操作地配置為 同時接收具有第一圖像屬性的第一圖像和具有第二圖像屬性的第二圖像；以及 依照所述第一圖像屬性和第二圖像屬性分離所述第一圖像和第二圖像，以分別生成第一圖像和第二圖像的表征。
36.根據權利要求35所述的裝置，其中，所述調制器包括具有第一偏振區(qū)域和第二偏振區(qū)域的偏振器，所述偏振器被可操作地配置為生成具有第一偏振狀態(tài)的第一圖像和具有第二偏振狀態(tài)的第二圖像，并且進一步包括傳感器陣列，所述傳感器陣列具有響應于第一偏振狀態(tài)輻射的第一組元件以及響應于第二偏振狀態(tài)輻射的第二組元件，所述傳感器陣列被可操作地用于分離所述第一圖像和第二圖像。
37.根據權利要求23所述的裝置，其中，所述調制器被可操作地配置為響應于控制信號來改變所述成像路徑的第一部分和第二部分的所述范圍。
38.根據權利要求37所述的裝置，其中，所述控制器被可操作地配置以生成所述控制信號。
39.根據權利要求38所述的裝置，其中，所述第一視角視點的位置由第一形心的位置所限定，所述第二視角視點的位置由第二形心的位置所限定，并且其中，所述控制器被可操作地配置為以如下的方式生成所述控制信號通過生成可操作的控制信號來使得所述第一形心和第二形心以大體恒定的速率相互移動，從而提供所述三維空間屬性的所述表征的平緩變化。
40.根據權利要求23所述的裝置，其中，所述第一視角視點的位置由第一形心的位置所限定，所述第二視角視點的位置由第二形心的位置所限定；并且其中，所述調制器被可操作地配置為，使所述成像路徑的第一部分和第二部分的所述范圍在以下第一范圍和第二范圍之間變化 第一范圍在其中所述第一形心和第二形心的位置被緊鄰定位，使得所述第一圖像和第二圖像主要包括視場內的二維空間屬性；以及 第二范圍在其中所述第一形心和第二形心的位置被隔開，使得所述第一圖像和第二圖像包括程度增加的三維空間屬性信息。
41.根據權利要求40所述的裝置，其中，所述調制器被可操作地配置為，以如下的方式改變所述成像路徑的第一部分和第二部分的所述范圍通過改變所述范圍以提供以下其中之一的平滑轉變 所述第一范圍到所述第二范圍的平滑轉變，以生成二維到三維的轉變效果；以及 所述第二范圍到所述第一范圍的平滑轉變，以生成三維到二維的轉變效果。
42.根據權利要求23所述的裝置，其中，所述成像路徑被可操作地配置為通過連續(xù)地接收表征視場內目標物體的時間變化的多個第一圖像和第二圖像，來接收所述第一圖像和第二圖像。
全文摘要
公開了一種使用具有相關視場的單成像路徑生成三維圖像的方法和裝置。該方法包括分別通過單成像路徑的第一和第二部分選擇性地接收第一和第二圖像，第一部分具有視場內的第一視角視點，而第二部分具有視場內的第二視角視點。第一和第二圖像一起可操作地用于表征視場內物體的三維空間屬性。該方法還包括改變成像路徑的第一和第二部分的范圍，以在接收第一和第二圖像時使得第一和第二視角視點的位置變化，該視角視點位置的變化導致三維空間屬性的表征的相應變化。該方法進一步包括補償通過成像路徑的第一和第二部分的傳輸中的變化，從而當改變第一和第二部分的范圍時，與第一和第二圖像中的每一個相關的圖像強度保持在大體均勻的圖像強度水平上。
文檔編號G03B35/04GK102725688SQ200980161394
公開日2012年10月10日 申請日期2009年7月10日 優(yōu)先權日2009年7月10日
發(fā)明者托馬斯·N·米切爾 申請人:Isee3D有限公司