结构化光投射制造技术

结构化光投射系统包括共同可操作以发射规则光图案的发光元件阵列。第一光学元件被配置为改变由发光元件阵列发射的光图案以生成第一不规则光图案，并且第二光学元件被配置为接收由第一光学元件生成的不规则光图案并且产生包括第一不规则图案的多个实例的图案。

Structured light projection

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】结构化光投射相关申请的交叉引用本申请要求于2017年8月28日递交的申请号为62/551,012的美国专利申请的优先权。在先的申请的内容通过引用被合并于此。
本公开涉及结构化光投射。
技术介绍
各种成像应用使用能够被集成例如在诸如智能电话、平板机、膝上计算机或个人计算机之类的主机计算设备内的紧凑光电子模块。在一些应用中，该模块包括光源来将结构化光图案投射到包括感兴趣的一个或多个对象的场景上。在一些结构化光构件中，将图案投射到主体上、获得图案的图像、将投射的图案与所收集的图案相比较，并且两个图案之间的差异与深度信息有关。因此，图案中的失真与深度有关。此类技术能够可用于低光度和低纹理对象或场景，这是因为结构化光能够提供附加的纹理(例如，用于匹配立体图像中的像素)。
技术实现思路
本公开描述用于使用规则的发光元件阵列来创建不规则的结构化光图案的技术。例如，在一个方面中，本公开描述一种从规则的发光元件阵列创建不规则的结构化光图案的方法。该方法包括：从均匀分布的发光元件阵列生成规则光图案，改变规则光图案以生成不规则光图案，以及在彼此相邻地布置的多个实例中复制不规则光图案。一个或多个随后的特征存在于一些实施方式中。例如，发光元件阵列能够包括发光元件的列和行，其中，行相对于列垂直地布置，或其中，行相对于列成一角度。在一些实施方式中，发光元件阵列产生光的子图案的规则图案。在一些情况下，发光元件阵列产生光簇的网格，其中，网格在第一方向上具有共同形状的簇，并且其中，网格在与第一方向垂直的第二方向上具有不同形状的簇。在一些实施方式中，该方法包括接收从发光元件阵列所发射的光并且将光投射到第一衍射光学元件以生成不规则光图案。不规则光图案例如可以是随机化的图案、非均匀的图案、非网格的图案、中断的图案、不匀地隔开的图案、部分被遮挡的图案、部分被阻挡的图案和/或不均等分布的图案中的至少一种。在一些情况下，在多个实例中复制不规则图案包括产生不规则图案的均匀分布。复制不规则光图案可以包括：产生平铺图案、产生不规则光图案的多个交错的实例和/或产生不规则光图案的多个部分地重叠的实例。本公开也描述一种包括共同可操作以发射规则光图案的发光元件阵列的结构化光投射系统。该系统另外包括：第一光学元件，被配置为改变由发光元件阵列发射的光图案以生成第一不规则光图案，以及第二光学元件，被配置为接收由第一光学元件生成的不规则光图案并且产生包括第一不规则图案的多个实例的图案。一个或多个随后的特征存在于一些实施方式中。例如，发光元件阵列能够包括发光元件的列和行，其中，相对于列垂直地布置行，或其中，行相对于列成一角度。在一些情况下，发光元件阵列可操作用于投射光的子图案的规则图案。在一些实施方式中，发光元件阵列可操作用于投射光簇的网格，其中，网格在第一方向上具有共同形状的簇，并且其中，网格在与第一方向垂直的第二方向上具有不同形状的簇。发光元件能够例如是VCSEL。第一不规则光图案能够例如是随机化的图案、非均匀的图案、非网格的图案、中断的图案、不匀地隔开的图案、部分被遮挡的图案、部分被阻挡的图案和/或不均等分布的图案中的至少一种。结构化光投射系统能够进一步包括投射透镜系统，该投射透镜系统可操作用于接收从发光元件阵列发射的光并且将光投射到第一光学元件。第二光学元件能够被布置为产生不规则图案的均匀分布、平铺图案、不规则光图案的多个交错的实例和/或不规则光图案的多个部分地重叠的实例。在一些实施方式中，第一和第二光学元件中的每一个包括衍射光学元件。本公开还描述一种包括光源的光学传感器模块，该光源包括操作为将结构化光图案投射到对象上的结构化光投射系统。模块也包括：光学传感器，其感测从由结构化光图案照射的对象反射回的光；以及处理电路，其可操作用于至少部分地基于来自光学传感器的信号来确定对象的物理特性。本公开也描述一种包括光学传感器模块的主机设备(例如，智能电话)，其中，主机设备可操作用于使用数据由光学传感器模块的光学传感器获得的数据以用于由主机设备执行的一个或多个功能。在一些实施方式中，能够实现各种优点。例如，所公开的主题能够促进产生结构化光图案，该结构化光图案能够增强三维成像或其他系统并且可以用于增强合并在这里所描述的结构化光投射系统的智能电话和其他计算设备的操作。根据以下详细描述、附图，和权利要求，其他方面、特征和优点将很明显。附图说明图1图示出结构化光投射系统的示例。图2、图3、图4、图5和图6图示出以规则图案布置的发光元件阵列的示例。图7图示出被布置为产生平铺光图案的结构化光投射系统的示例。图8图示出被布置以产生交错光图案的结构化光投射系统的示例。图9图示出投射透镜系统的示例。图10图示出衍射光学元件的示例。图11图示出合并结构化光投射系统的模块的示例。图12图示出合并结构化光投射系统的主机设备的示例。具体实施方式本公开描述用于使用规则的发光元件阵列来创建不规则的结构化光图案的技术。如以下更详细地描述的，方法能够包括从规则的发光元件阵列(例如，均匀分布的垂直腔面发射激光器阵列(VCSEL))生成规则光图案。规则光图案能够例如是均匀分布的图案、像网格的图案，或其他规则图案。该方法包括：改变所发射的规则光图案以生成光的不规则表示，并且将光的不规则表示复制为彼此相邻布置的多个实例。图1图示出根据一些实施方式的结构化光投射系统20的示例。系统可操作用于执行在本公开中描述的各种方法。如图1所示，系统20包括诸如VCSEL22之类的发光元件阵列，其能够被例如安装在模块24中的基底上。能够以规则图案来布置VCSEL22。图2和图3图示出VCSEL的规则图案的示例。具体地，图2和图3描绘其中VCSEL阵列投射光的规则(例如，网格)图案的示例。规则图案表示发光元件的重复的(例如，一致的)图案。在一些情况下，规则图案包括大体上被布置为相对于彼此垂直的发光元件的列和行(请参见图2)。例如，能够将发光设备22的阵列布置为发光设备的网格(例如，12乘9网格)。在一些情况下，规则光图案能够包括成一角度(例如，倾斜的)规则图案。因此，在一些实施方式中，规则图案包括其中行相对于列的方向成一角度(例如，不垂直或有偏移的)发光元件的列和行(请参见图3)。图4和图5描绘其中VCSEL阵列投射光的子图案26或28(例如，光的较小簇的网格)的规则图案的示例。在一些情况下，规则图案包括发光元件22的簇26(或28)的列和行，其中将簇布置为大体上相对于彼此垂直(请参见图4)。在一些情况下，规则光图案能够包括簇28的成一角度(例如，倾斜的)规则图案(请参见图5)。因此，在一些实施方式中，规则图案包括发光元件22的簇28的列和行，其中簇28的行相对于列的方向成一角度(例如，不垂直)。图6描绘另一个示例，其中VCSEL阵列投射光的子图案的规则图案(例如，光的较小簇的网格)，其在网格的一个方向上(例如，沿着列或y轴)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从规则的发光元件阵列创建不规则的结构化光图案的方法，所述方法包括：/n从均匀分布的发光元件阵列生成规则光图案；/n改变所述规则光图案以生成不规则光图案；并且/n在彼此相邻地布置的多个实例中复制所述不规则光图案。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170828 US 62/551,0121.一种从规则的发光元件阵列创建不规则的结构化光图案的方法，所述方法包括：
从均匀分布的发光元件阵列生成规则光图案；
改变所述规则光图案以生成不规则光图案；并且
在彼此相邻地布置的多个实例中复制所述不规则光图案。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述发光元件阵列包括发光元件的列和行，其中，所述行相对于所述列垂直地布置。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述发光元件阵列包括发光元件的列和行，其中，所述行相对于所述列成一角度。


4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述发光元件阵列产生光的子图案的规则图案。


5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述发光元件阵列产生光簇的网格，其中，所述网格在第一方向上具有共同形状的簇，并且其中，所述网格在与所述第一方向垂直的第二方向上具有不同形状的簇。


6.根据权利要求1至6中的任意一项所述的方法，进一步包括接收从所述发光元件阵列发射的光并且将所述光投射到第一衍射光学元件以生成所述不规则光图案。


7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述不规则光图案是随机化的图案、非均匀的图案、非网格的图案、中断的图案、不匀地隔开的图案、部分被遮挡的图案、部分被阻挡的图案和/或不均等分布的图案中的至少一种。


8.根据权利要求1至7中的任意一项所述的方法，其中，在相对于彼此被布置的多个实例中复制不规则图案包括产生不规则图案的均匀分布。


9.根据权利要求1所述的方法，其中，复制所述不规则光图案包括产生平铺图案。


10.根据权利要求1所述的方法，其中，复制所述不规则光图案包括产生所述不规则光图案的多个交错的实例。


11.根据权利要求1所述的方法，其中，复制所述不规则光图案包括所述不规则光图案的多个部分地重叠的实例。


12.一种结构化光投射系统，包括：
可操作为总体发射规则光图案的发光元件阵列；
第一光学元件，被配置为改变由所述发光元件阵列发射的所述光图案以生成第一不规则光图案；以及
第二光学元件，被配置为接收由所述第一光学元件生成的所述不规则光图案并且产生包括所述第一不规则图案的多个实例的图案。


13.根据权利要求12所述的结构化光投射系统，其中，所述发光元件阵列包括发光元件的列和行，其中，所述行相对于所述列垂直地布置。


14.根据权利要求12所述的结构化光投射系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：马尔库什·罗西，
申请(专利权)人：赫普塔冈微光有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡;SG