【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及用于深度映射应用的照明装置的领域，并且特别涉及用于生成用于泛光照明的线图案或光束以及用于生成诸如点图案的结构化光图案的照明装置。
技术介绍
1、场景的深度映射，也称为三维(3d)映射，通常被电子设备所采用，例如智能手机、平板设备、游戏机和笔记本电脑。
2、在一些示例中，场景的深度映射可以用于安全目的，例如使得能够访问电子设备上的资源或者基于3d面部识别解锁电子设备。在一些示例中，电子设备还可以包括诸如相机之类的图像感测设备，其中场景的深度图可以用于提高图像感测设备的图像捕获能力。
3、已知存在数种用于深度映射的技术。例如，可以采用立体视觉相机以基于由多个相机捕获的图像之间的差异来确定场景的深度图。一些深度映射技术可以包括场景的照明，其中照明的特性可以用于确定场景的深度图。
4、在一些示例中，可以使用结构化光，例如光图案。其中，可以将结构化光投影到场景上，并且由投影的结构化光在场景中创建的图案使得可以根据场景的特征与结构化发光装置的距离来区分场景的特征。也就是说，可以将投影到场景上的结构化光的图像与参考图案进行比较，并且可以使用图像与参考图案之间的差异来确定场景的深度图。
5、在一些示例中，还可能需要场景的总体照明。与结构化光照明器相比，已知泛光照明器被用于提供总体均匀的场景照明。
6、在一些示例中，泛光照明器可用于场景照明并检测传感器前方的物体(例如人)的存在，并且结构化光照明器可以利用独特的光图案对场景进行照明，从而实现场景的3d重建。
7、然而
8、因此，还希望提供一种适用于诸如智能手机、智能手表、平板设备、游戏控制台和膝上型计算机的电子设备的3d映射解决方案，其中该解决方案不会显著增加电子设备的成本、复杂性和/或尺寸。
9、因此，本公开至少一个方面的至少一个实施例的目的是消除或至少减轻现有技术的上述缺点中的至少一种。
10、相关技术的例子是ep 3250882 b1(rossi等人)，其描述了用于产生结构化光和图案化照明的装置。
技术实现思路
1、本公开涉及用于深度映射应用的照明装置的领域，并且特别涉及用于生成用于泛光照明的线图案或光束以及用于生成结构化光图案的照明装置。
2、根据本公开的第一方面，提供了一种照明装置，该照明装置包括：周期性微透镜阵列(mla)，其包括在第一方向上以第一间距d1布置的微透镜；第一组第一辐射发射元件，其以第二间距d2布置并且被配置为与该mla协作生成结构化光图案，其中该第二间距为第一间距d1的整数倍；以及第二组第二辐射发射元件，其在至少第一方向上以第三间距d3布置并且被配置为与mla协作生成用于泛光照明的线图案或光束，其中该第三间距为第一间距d1的非整数倍。
3、有利的是，相对于实现离散的泛光照明器和结构化光图案照明器的现有技术解决方案，通过将用于生成结构化光图案的第一组第一辐射发射元件和用于生成泛光照明的线图案或光束的第二组第二辐射发射元件集成到单个装置(例如单个封装体)中，可以减小照明装置的总体尺寸。
4、有利的是，通过减小装置的总体尺寸，可以降低与制造装置相关的材料成本。此外，还可以减少装置所需的占用空间，例如印刷电路板上的占用空间，从而降低总体系统成本。
5、有利的是，通过仅实现用于同时生成结构化光图案和用于泛光照明的线图案或光束的单个mla，可以降低装置的复杂性，从而可以相应地降低组装成本和时间。
6、此外，通过仅具有用于同时生成结构化光图案和用于泛光照明的线图案或光束的单个mla，可以改进设计公差控制。也就是说，通过将线或泛光照明和结构化光照明功能集成到单个装置中，减轻了对离散的线或泛光照明器和结构化光图案照明器的离散部件的精确相对位置的要求。
7、有利的是，所公开的装置可以在电子设备(例如智能手机)上实现，其中与可能需要两个孔的现有技术设备相比，在电子设备的外壳中仅需要同时用于结构化光和泛光照明的单个孔。此外，所公开的照明装置所需的孔的大小将小于现有技术电子设备中所需的两个孔的总大小。
8、有利的是，通过使所述多个第二组第二辐射发射元件在至少第一方向上以第三间距(该第三间距是mla的间距的非整数倍)布置，第二组第二辐射发射元件可以被配置为避免在第一方向上匹配周期性布置的微透镜的周期性。这样，生成光束可以适用于泛光照明，或者适用于生成线图案，这将在下文更详细地描述。
9、周期性mla的微透镜可以在与第一方向正交的第二方向上以第一间距d1布置，例如作为规则网格阵列。
10、第三间距d3可以由以下等式定义：
11、d3＝d1(n+/-1)/n 等式(1)
12、其中‘n’对应于第二组第二辐射发射元件中的辐射发射元件在第一方向上的数量。
13、有利的是，这可以导致多个投影点网格，至少在第一方向上偏离l/[(n±1)/n]，其中l对应于基本点图案的周期。所述多个投影点网格可以形成泛光效应或线，如下所述。
14、第二组第二辐射发射元件可以在与第一方向正交的第二方向上以第四间距d4(该第四节间距是第一间距d1的整数倍)布置，并且被配置为与mla协作生成线图案。
15、第二组第二辐射发射元件可以在与第一方向正交的第二方向上以第四间距d4(该第四间距是第一间距d1的非整数倍)布置，并且被配置为与mla协作生成用于泛光照明的光束。
16、第四间距d4可以由以下等式定义：
17、d4＝d1(m+/-1)m 等式(2)
18、其中‘m’对应于第二组第二辐射发射元件中的辐射发射元件在第二方向上的数量。
19、有利的是，这可以导致多个投影点网格在第二方向上偏离l/[(m±1)/m]。
20、在一些实施例中，第二组第二辐射发射元件被提供为方阵列，即m＝n。
21、照明装置可以包括第三组辐射发射元件，其以第五间距d5(该第五间距是第一间距d1的整数倍)布置，并且被配置为与mla协作生成结构化光图案。第一组辐射发射元件中的辐射发射元件可以与具有第一间距d1的网格对准。第三组辐射发射元件中的辐射发射元件可以与网格偏离。
22、有利的是，第一组中辐射发射元件中的每一个产生相同的第一图案，并且第三组辐射发射元件中的每一个生成相同的第二图案。这样，可以生成包括较多数量点的高对比度图案。
23、第三组辐射发射元件可以与网格偏离一定距离，该距离对应于第一间距d1的一半。
24、有利的是，可以生成高对比度图案，其中该图案包括均匀分布的点。此外，该图案所包括的点是仅用第一组或第三组辐射发射元件单独产生的点的两倍。
25、第一组本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种照明装置(100、150)，其包括：
2.根据权利要求1所述的照明装置(100、150)，其中，所述第三间距d3由以下等式定义：
3.根据权利要求1所述的照明装置(100、150)，其中，所述第二组第二辐射发射元件(135、185)在与所述第一方向正交的第二方向上以第四间距d4布置，并且被配置为与所述MLA(120、170)协作生成所述线图案，其中所述第四间距d4是所述第一间距d1的整数倍。
4.根据权利要求1所述的照明装置(100、150)，其中，所述第二组第二辐射发射元件(135、185)在与所述第一方向正交的第二方向上以第四间距d4布置，并且被配置为与所述MLA(120、170)协作生成用于泛光照明的光束，其中所述第四间距d4是所述第一间距d1的非整数倍。
5.根据权利要求4所述的照明装置(100、150)，其中，所述第四间距d4由以下等式定义：
6.根据权利要求1所述的照明装置(100、150)，其包括第三组辐射发射元件(190)，所述第三组辐射发射元件以第五间距d5布置并且被配置为与所述MLA(120、
7.根据权利要求6所述的照明装置(100、150)，其中，所述第三组辐射发射元件(190)中的辐射发射元件与所述网格偏离一定距离，该距离对应于所述第一间距d1的一半。
8.根据权利要求1所述的照明装置(100、150)，其中，所述第一组第一辐射发射元件(130、180)被提供为相对于所述MLA(120、170)以角度θ旋转的阵列，其中所述角度是以下之一：16.3°；22.6°；28.1°；36.7°；43.6°；46.4°；53.3°；61.9°；67.4°或73.7°。
9.根据权利要求1所述的照明装置(100、150)，其中，所述第一组第一辐射发射元件(130、180)被提供为相对于所述MLA(120、170)以角度θ旋转的阵列，其中所述角度θ由以下定义：
10.根据权利要求1所述的照明装置(100、150)，其中，所述第一组第一辐射发射元件(130、180)被布置为相对于所述MLA(120、170)以非90度的角度θ旋转的n×n方阵列，并且被配置为与所述MLA协作生成包括分组以形成正方形图案的点的结构化光图案。
11.根据权利要求1所述的照明装置(100、150)，其中，所述第一组第一辐射发射元件(130、180)被布置为相对于所述MLA(120、170)以非90度的角度θ旋转的m×n方阵列，并且被配置为与所述MLA协作生成包括分组以形成矩形图案的点的结构化光图案。
12.根据权利要求10所述的照明装置(100、150)，其中，所述角度θ小于5度。
13.根据权利要求1所述的照明装置(100、150)，其中，所述第一组第一辐射发射元件(130、180)和所述第二组第二辐射发射元件(135、185)在基板上交错为辐射发射元件的单个阵列。
14.根据权利要求1所述的照明装置(100、150)，其中，每个辐射发射元件是垂直腔面发射激光器(VCSEL)。
15.根据权利要求1所述的照明装置(100、150)，其中，所述第一组第二辐射发射元件和第二组第二辐射发射元件(135、185)与所述MLA(120、170)相距距离D1，其中：
16.根据任一前述权利要求所述的照明装置(100、150)，其中，所述第一组第一辐射发射元件(130、180)和所述第二组第二辐射发射元件(135、185)被配置为独立启用。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种照明装置(100、150)，其包括：
2.根据权利要求1所述的照明装置(100、150)，其中，所述第三间距d3由以下等式定义：
3.根据权利要求1所述的照明装置(100、150)，其中，所述第二组第二辐射发射元件(135、185)在与所述第一方向正交的第二方向上以第四间距d4布置，并且被配置为与所述mla(120、170)协作生成所述线图案，其中所述第四间距d4是所述第一间距d1的整数倍。
4.根据权利要求1所述的照明装置(100、150)，其中，所述第二组第二辐射发射元件(135、185)在与所述第一方向正交的第二方向上以第四间距d4布置，并且被配置为与所述mla(120、170)协作生成用于泛光照明的光束，其中所述第四间距d4是所述第一间距d1的非整数倍。
5.根据权利要求4所述的照明装置(100、150)，其中，所述第四间距d4由以下等式定义：
6.根据权利要求1所述的照明装置(100、150)，其包括第三组辐射发射元件(190)，所述第三组辐射发射元件以第五间距d5布置并且被配置为与所述mla(120、170)协作生成结构化光图案，所述第五间距d5是所述第一间距d1的整数倍，其中：
7.根据权利要求6所述的照明装置(100、150)，其中，所述第三组辐射发射元件(190)中的辐射发射元件与所述网格偏离一定距离，该距离对应于所述第一间距d1的一半。
8.根据权利要求1所述的照明装置(100、150)，其中，所述第一组第一辐射发射元件(130、180)被提供为相对于所述mla(120、170)以角度θ旋转的阵列，其中所述角度是以下之一：16.3°；22.6°；28.1°；36.7°；43.6°；46.4°；53.3°；61.9°；67.4°或7...
【专利技术属性】
技术研发人员：巴萨姆·哈拉，亚历山大·皮奥托，尼科利诺·斯塔西奥，
申请(专利权)人：AMS欧司朗亚太私人有限公司，
类型：发明
国别省市：
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