組合式可見與不可見投影系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明大體來說涉及投影儀。更具體來說，本發明的實例涉及一種投影可見圖像及不可見圖像的投影系統。
【背景技術】
[0002]對三維(3D)相機的興趣正隨著流行3D應用不斷在例如成像、電影、游戲、計算機、用戶接口等應用方面的增長而增加。用以創建3D圖像的典型被動方法是使用多個相機來捕獲立體或多個圖像。使用立體圖像，可對圖像中的物體進行三角測量以創建3D圖像。用以創建3D圖像的另一方式是使用飛行時間相機。通過測量圖像中的物體的每個點的飛行時間，可創建圖像中的物體的3D圖像。
[0003]當前，對于在(舉例來說)游戲及用戶接口中利用的姿勢辨識，通常將紅外(IR)光圖案投影到物體上。IR相機檢測投影到物體上的IR光圖案，且接著使用計算機來分析物體上的所檢測IR光圖案以確定物體的3D位置。通常，在3D成像應用中投影的經結構化光包含光柵圖案。將所述光柵圖案投影到物體的表面上。所述表面在一位置處的輪廓(例如相對于平坦表面的凸出部或凹入部)可根據所投影光柵在所述位置處的變形來計算。在表面平坦而無輪廓的情況下，變形通常與所投影光柵從其圖像的移位或偏移有關。當前，姿勢辨識系統可用于多種應用，例如用于控制計算機、游戲系統以及許多其它用途。通常，用于姿勢辨識的光源安裝于顯示器上或附近(例如，安裝于電視或計算機屏幕上)以將經結構化光投影在正與電視或計算機屏幕交互的用戶處。
【發明內容】
[0004]本發明的一個實施例涉及一種投影顯示系統。所述系統包括:可見光源，其經耦合以將可見圖像投影到屏幕上；及紅外(IR)光源，其經耦合以將不可見IR圖像投影到所述屏幕上，其中所述屏幕上的所述不可見IR圖像獨立于所述屏幕上的所述可見圖像，且其中所述可見圖像與所述不可見IR圖像重疊且同時顯示于所述屏幕上。
[0005]本發明的另一實施例涉及一種方法。所述方法包括:借助可見光將可見圖像投影到屏幕上；及同時借助紅外(IR)光將不可見IR圖像投影到所述屏幕上，其中所述屏幕上的所述不可見IR圖像獨立于所述屏幕上的所述可見圖像且與其重疊。
【附圖說明】
[0006]參考以下各圖描述本發明的非限制性及非詳盡實施例，其中在所有各視圖中相似參考編號指代相似部件，除非另有規定。
[0007]圖1展示根據本發明的教示包含用于投影顯示器的視頻處理器的投影顯示系統的一部分的一個實例。
[0008]圖2展示根據本發明的教示包含將RGB視頻及IR視頻投影到屏幕上的實例性組合式可見與不可見投影顯示系統的投影顯示系統的一部分的一個實例。
[0009]圖3展示根據本發明的教示的實例性激光掃描投影顯示系統。.
[0010]圖4展示根據本發明的教示的實例性數字微鏡投影顯示系統。
[0011]圖5A展示根據本發明的教示的硅上液晶(LCOS)投影顯示系統的實例。
[0012]圖5B展示根據本發明的教示的LCOS投影顯示系統的另一實例。
[0013]圖6展示根據本發明的教示的LCOS投影顯示系統的又一實例。
[0014]圖7展示根據本發明的教示可(舉例來說)用于同時顯示R、G、B及IR圖像的實例性LCOS上的實例性彩色濾光器陣列。
[0015]在圖式的所有數個視圖中，對應參考字符指示對應組件。所屬領域的技術人員將了解，圖中的元件是為簡單及清晰起見而圖解說明的，且未必按比例繪制。舉例來說，為了有助于改進對本發明的各種實施例的理解，圖中的元件中的一些元件的尺寸可能相對于其它元件放大。此外，通常未描繪在商業上可行的實施例中有用或必需的常見而眾所周知的元件以便促進對本發明的這些各種實施例的較不受阻擋的觀察。
【具體實施方式】
[0016]在以下描述中，陳述眾多特定細節以便提供對本發明的透徹理解。然而，所屬領域的技術人員將明了，不需要采用所述特定細節來實踐本發明。在其它實例中，未詳細描述眾所周知的材料或方法以避免使本發明模糊。
[0017]在本說明書通篇中對“一個實施例”、“一實施例”、“一個實例”或“一實例”的提及意指結合所述實施例或實例所描述的特定特征、結構或特性包含于本發明的至少一個實施例中。因此，在本說明書通篇的各個位置中短語“在一個實施例中”、“在一實施例中”、“一個實例”或“一實例”的出現未必全部指代同一實施例或實例。此外，在一或多個實施例或實例中，可以任何適合組合及/或子組合的形式來組合特定特征、結構或特性。特定特征、結構或特性可包含于集成電路、電子電路、組合邏輯電路或提供所描述的功能性的其它適合組件中。另外，應了解，隨本文提供的各圖用于向所屬領域的技術人員解釋的目的且圖式未必按比例繪制。
[0018]根據本發明的教示的實例描述一種組合式可見與不可見投影系統，在一個實例中，其將RGB視覺投影與IR照射系統組合到單個投影系統中。代替使用具有單獨IR圖案產生器的單獨RGB投影顯示器，根據本發明的教示的實例組合RGB投影顯示器與IR投影顯示器，其可在相同屏幕上顯示靜態或視頻RGB圖像以及獨立于所述RGB圖像的IR圖案。根據本發明的教示，所述RGB圖像對于人類為可見的，但所述IR圖像對于人類為不可見的且可用于姿勢辨識，其將由IR相機檢測并由計算機分析。組合式可見與不可見投影系統實現視覺RGB彩色投影顯示器及基于IR的應用兩者，例如姿勢辨識及3D映射或印刷。
[0019]因此，根據本發明的教示的實例性組合式可見與不可見投影系統允許在相同屏幕上投影可見圖像以及基于各條件而在不同時間動態地改變相異IR圖案的可能性，而不是限于靜態或固定單個IR圖案的投影。因此，根據本發明的教示，根據本發明的教示的實例性組合式可見與不可見投影系統以如下優點為特征:具有動態地調整所投影IR圖案以考慮到波長移位從而導致較佳的分辨率、較佳的準確度及較簡單的深度計算的能力。
[0020]為了圖解說明，圖1展示根據本發明的教示包含用于投影顯示器的視頻處理器102的投影顯示系統100的一部分的一個實例。如在所描繪的實例中所圖解說明，視頻處理器102經耦合以接收彩色視頻信號104，彩色視頻信號104可來自彩色攝像機、機頂盒、光盤播放器、計算機或任何適合視頻源。在所圖解說明的實例中，彩色視頻信號104表示在藍色天空下綠色草坪上的紅色汽車的彩色圖像。相比于常規投影顯示器，視頻處理器102還接收可(舉例來說)從計算機接收的經結構化光圖案的單色視頻信號106。
[0021]如圖1中所描繪的實例中所展示，視頻處理器102產生:紅色(R)視頻信號108，舉例來說，用以顯示紅色汽車；綠色(G)視頻信號110，舉例來說，用以顯示綠色草坪；藍色(B)視頻信號112，舉例來說，用以顯示藍色天空；及IR視頻信號114，用以顯示經結構化光圖案。注意，R視頻信號108、G視頻信號110及B視頻信號112全部為人類可見的單個彩色視頻圖像的分量色彩。因此，每一彩色R、G或B視頻信號無法相對于另兩個彩色視頻信號改變，因為R、G及B視頻信號的全部三者共同形成人類可見的單個彩色視頻圖像。然而，根據本發明的教示，IR視頻信號114可獨立于R視頻信號108、G視頻信號110及B視頻信號 112。
[0022]圖2展示根據本發明的教示包含將由R視頻信號108、G視頻信號110、B視頻信號112及IR視頻信號114驅動的視頻圖像投影到屏幕上的實例性組合式可見與不可見投影儀系統202的投影顯示系統200的一部分的一個實例。如所描繪的實例中所展示，根據本發明的教示，投影儀系統202將可見彩色圖像208 (舉例來說，包含在藍色天空下綠色草坪上的紅色汽車)的所投影圖像204投影在屏幕220上，所投影圖像與屏幕220上的不可見IR經結構化光圖案214重疊且同時顯示。如圖2中所展示，人類觀看者206可看見在藍色天空下綠色草坪上的實例性紅色汽車的可見彩色圖像208，但人類觀看者206不能夠看見不可見IR經結構化光圖案214。
[0023]在所圖解說明的實例中，投影顯示系統200還包含可感測及檢測對于人類觀看者206不可見的IR經結構化光圖案214的IR相機210。在一個實例中，將所檢測的IR經結構化光圖案214提供到計算機212以用于處理及分析。根據本發明的教示，由于IR經結構化光圖案214對于人類觀看者206是不可見的，因此IR經結構化光圖案214可獨立于可見彩色圖像208且可因此視需要動態地更新。根據本發明的教示，如果將經結構化光圖案214投影到在屏幕220前方的物體(例如，人手207)上，那么計算機212可分析如由IR相機210檢測到的通過手207而失真的所檢測的經結構化光圖案214，且接著基于由人手207導致的經結構化光圖案214的失真而計算物體的3D圖像，這可用于姿勢辨識或其它目的。