[发明专利]三维成像系统

说明书

一种三维成像系统包括：相位检测自动聚焦(PDAF)图像传感器；透镜，用于将三维对象的横截面成像在所述相位检测自动聚焦图像传感器上；以及致动器，用于驱动所述透镜，以将所述三维对象的每一横截面聚焦在所述相位检测自动聚焦图像传感器上。所述致动器驱动所述透镜，直到所述相位检测自动聚焦图像传感器对焦地识别所述三维对象的第一横截面的图像并记录所述第一横截面的所述图像为止。所述相位检测自动聚焦图像传感器记录由所述致动器驱动的所述透镜在所述相位检测自动聚焦图像传感器上为所述三维对象的后续横截面形成的图像。为所述三维对象的每一横截面所记录的所述图像被堆叠以形成所述三维对象的三维图像。

技术领域

本发明涉及三维成像，且更具体来说，涉及使用相位检测自动聚焦(PDAF)图像传感器的三维成像。

背景技术

存在许多用于捕获三维(three dimensional，3D)图像的解决方案，包括立体照相机、飞行时间及结构光。在使用结构光的解决方案中，将由垂直腔面发射激光器(verticalcavity surface emitting laser，VCSEL)发射的结构光投射在目标表面上。在使用飞行时间的解决方案中，将激光脉冲投射在目标表面上。如果目标是人类面部，则所投射的激光可能会对人类面部造成损伤。最近，人类面部的三维成像被用于智能电话的解锁。

立体照相机解决方案需要足够的视差，这又需要两个照相机之间相对大的基线。飞行时间解决方案需要先进的电子处理器来确定光发射时间与反射光接收时间之间极短的时间差。结构光解决方案需要较复杂的光学系统来投射结构光，因此其对于在智能电话中使用来说可为相对大的。

因此，需要用于捕获三维图像、尤其是在智能电话中使用的新的解决方案。新的解决方案可能不会改变智能电话等装置的尺寸，且在理想情况下也可能不会添加额外的硬件元件而使装置复杂化。

发明内容

本发明实施例的一种三维成像系统，包括：相位检测自动聚焦(PDAF)图像传感器、透镜、致动器。透镜用于将三维对象的横截面成像在所述相位检测自动聚焦(PDAF)图像传感器上。致动器用于驱动所述透镜，以将所述三维对象的每一横截面聚焦在所述相位检测自动聚焦图像传感器上。其中所述致动器驱动所述透镜，直到所述相位检测自动聚焦图像传感器对焦地识别所述三维对象的第一横截面的图像并记录所述第一横截面的所述图像为止。其中所述相位检测自动聚焦图像传感器记录由所述致动器驱动的所述透镜在所述相位检测自动聚焦图像传感器上为所述三维对象的后续横截面形成的图像。其中所述三维对象的横截面的所述记录图像被堆叠以形成所述三维对象的三维图像。

在本发明的一实施例中，上述的三维成像系统，其中所述三维对象的所述后续横截面包括以下中的一者：相对于所述第一横截面更靠近所述透镜的横截面、及相对于所述第一横截面更远离所述透镜的横截面。

在本发明的一实施例中，上述的三维成像系统，其中所述相位检测自动聚焦图像传感器包括用于捕获右图像的相位检测自动聚焦右图像像素及用于捕获左图像的相位检测自动聚焦左图像像素，其中所述右图像是由穿过所述透镜的右半部的光形成的图像，且所述左图像是由穿过所述透镜的左半部的光形成的图像。

在本发明的一实施例中，上述的三维成像系统，其中所述相位检测自动聚焦右图像像素是具有微透镜、光电二极管及左掩模的像素，所述左掩模阻挡所述左图像的入射光并允许所述右图像的入射光进入所述光电二极管，且所述相位检测自动聚焦左图像像素是具有微透镜、光电二极管及右掩模的像素，所述右掩模阻挡所述右图像的入射光并允许所述左图像的入射光进入所述光电二极管。

在本发明的一实施例中，上述的三维成像系统，其中所述相位检测自动聚焦图像传感器基于所述右图像与所述左图像的交叠来对焦地识别所述三维对象的所述第一横截面的所述图像。

在本发明的一实施例中，上述的三维成像系统，其中在所述三维对象的横截面的所述记录图像被堆叠以形成所述三维对象的所述三维图像之前，通过去模糊及去卷积中的一者对所述记录图像进行数字处理。