JP2020060377A - Multi-image projector and electronic device having multi-image projector - Google Patents

Multi-image projector and electronic device having multi-image projector Download PDF

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Abstract

To provide a multi-image projector in which the resolution of a pattern does not deteriorate and an electronic device having the multi-image projector.SOLUTION: In a projector 110 that includes a laser module and a lens module, the lens module includes a plurality of lenses and a plurality of diffractive optical elements. The laser module is configured to generate at least one laser beam. Each lens is configured to receive any of the at least one laser beam to produce a collimated laser beam. The diffractive optical elements respectively correspond to the lenses, and each diffractive optical element is configured to receive the collimated laser beam from the corresponding lens to produce an image. The image produced by the diffractive optical element forms a projected image of the projector.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

１．発明の技術分野
本発明はプロジェクタに関連し、特に、3Dセンシング・システムに適用されるマルチ画像プロジェクタに関連する。 1. TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to projectors, and more particularly to multi-image projectors applied to 3D sensing systems.

２．従来技術の説明
3D画像を取得するために、電子デバイスは、プロジェクタを利用して特定のパターンを周辺領域に投影し、カメラを利用して特定のパターンを有する画像をキャプチャーしてもよく、キャプチャーされた画像は、画像の深度情報を取得するためにプロセッサにより分析される。従来のプロジェクタは固定された焦点距離及び固定された視野(a fixed field of view：FOV)を有し、従って、プロジェクタから遠く離れた又はプロジェクタに近すぎるオブジェクトに、特定のパターンが投影される場合、特定のパターンの解像度は劣化し、深度情報は正確には決定されないかもしれない。 2. Description of the prior art
To obtain a 3D image, the electronic device may use a projector to project a specific pattern in the peripheral area and a camera to capture an image with the specific pattern, and the captured image may be , Analyzed by the processor to obtain depth information for the image. Conventional projectors have a fixed focal length and a fixed field of view (FOV), so that when a particular pattern is projected on an object that is far from or too close to the projector. , The resolution of certain patterns is degraded and the depth information may not be accurately determined.

従って、本発明の課題は、上記の問題を解決するために、プロジェクタのワーキング距離(the working distance)に基づいて、周辺領域に対する適切な投影画像を生成することが可能なプロジェクタを提供することである。   Therefore, an object of the present invention is to provide a projector capable of generating an appropriate projection image for a peripheral area based on the working distance of the projector in order to solve the above problems. is there.

本発明の一実施形態によれば、レーザー・モジュールとレンズ・モジュールとを含むプロジェクタが提供され、その場合において、レンズ・モジュールは複数のレンズと複数の回折光学要素(a plurality of diffractive optical elements)とを含む。プロジェクタのオペレーションにおいて、レーザー・モジュールは少なくとも1つのレーザー・ビームを生成するように構成されており；各レンズは、コリメートされたレーザー・ビーム(a collimated laser beam)を生成するために、少なくとも1つのレーザー・ビームのうちの何れかを受けるように構成され；回折光学要素はそれぞれレンズに対応し、各々の回折光学要素は、画像を生成するために、対応するレンズから、コリメートされたレーザー・ビームを受けるように構成されている。   According to one embodiment of the present invention, there is provided a projector including a laser module and a lens module, wherein the lens module includes a plurality of lenses and a plurality of diffractive optical elements. Including and In projector operation, the laser module is configured to produce at least one laser beam; each lens has at least one to produce a collimated laser beam. Configured to receive any of the laser beams; each diffractive optical element corresponds to a lens, and each diffractive optical element is collimated from the corresponding lens to produce an image. Is configured to receive.

本発明の別の実施形態によれば、電子デバイスが提供され、その場合において、電子デバイスは、プロジェクタと、カメラ・モジュールと、プロセッサとを含む。電子デバイスのオペレーションにおいて、プロジェクタは、周辺環境(a surrounding environment)に対する投影画像を生成するように構成され、カメラ・モジュールは、画像データを生成するために周辺環境の領域をキャプチャーするように構成され、プロセッサは、画像データの深度情報を取得するために画像データを分析するように構成される。一実施形態において、プロジェクタはレーザー・モジュールとレンズ・モジュールとを含み、その場合において、レンズ・モジュールは複数のレンズと複数の回折光学要素とを含む。プロジェクタのオペレーションにおいて、レンズ・モジュールは少なくとも1つのレーザー・ビームを生成するように構成され；各々のレンズは、コリメートされたレーザー・ビームを生成するために、少なくとも1つのレーザー・ビームのうちの何れかを受けるように構成され；回折光学要素はレンズにそれぞれ対応し、各々の回折光学要素は、画像を生成するために、対応するレンズから、コリメートされたレーザー・ビームを受けるように構成される。回折光学要素により生成される画像は、プロジェクタの投影画像を形成する。   According to another embodiment of the present invention, an electronic device is provided, wherein the electronic device includes a projector, a camera module and a processor. In operation of an electronic device, a projector is configured to generate a projected image for a surrounding environment and a camera module is configured to capture a region of the surrounding environment to generate image data. , The processor is configured to analyze the image data to obtain depth information of the image data. In one embodiment, the projector includes a laser module and a lens module, where the lens module includes a plurality of lenses and a plurality of diffractive optical elements. In projector operation, the lens module is configured to produce at least one laser beam; each lens is configured to produce at least one laser beam to produce a collimated laser beam. Diffractive optical elements each corresponding to a lens, each diffractive optical element being configured to receive a collimated laser beam from a corresponding lens to produce an image. . The image produced by the diffractive optical element forms the projected image of the projector.

本発明のこれら及び他の課題は、様々な図形及び図面に示される好ましい実施形態についての以下の詳細な説明を参照した当業者にとって紛れもなく明らかになるであろう。   These and other objects of the invention will no doubt become apparent to those of ordinary skill in the art having reference to the following detailed description of the preferred embodiments shown in the various figures and drawings.

図1は本発明の一実施形態による電子デバイスを示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an electronic device according to an embodiment of the present invention.

図2は本発明の一実施形態によるプロジェクタを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a projector according to an embodiment of the present invention.

図3は本発明の実施形態によるレーザー・モジュールを示す。FIG. 3 shows a laser module according to an embodiment of the present invention.

図4は本発明の別の実施形態によるレーザー・モジュールを示す。FIG. 4 shows a laser module according to another embodiment of the invention.

図5は本発明の一実施形態により投影画像を生成する様子を示す。FIG. 5 shows how a projected image is generated according to an embodiment of the present invention.

図6は、本発明の一実施形態に従って、異なる焦点距離を有するように複数のレンズが設計される場合にプロジェクタを利用する様子を示す。FIG. 6 illustrates using a projector when multiple lenses are designed to have different focal lengths, according to one embodiment of the invention.

図7は本発明の別の実施形態によるレーザー・モジュール及びレンズ・モジュールを示す。FIG. 7 shows a laser module and a lens module according to another embodiment of the present invention.

図8は本発明の一実施形態による図7に示されるレーザー・モジュールを示す。FIG. 8 shows the laser module shown in FIG. 7 according to one embodiment of the present invention.

図1は本発明の一実施形態による電子デバイス100を示す図である。図1に示されるように、電子デバイス100は、プロジェクタ110と、カメラ・モジュール120と、プロセッサ130と、コントローラ140とを有する。この実施形態において、電子デバイス100は、スマート・フォン又はパッドであってもよく、或いは3D画像を生成することが可能な他の任意の携帯デバイスであってもよい。   FIG. 1 is a diagram showing an electronic device 100 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the electronic device 100 includes a projector 110, a camera module 120, a processor 130, and a controller 140. In this embodiment, the electronic device 100 may be a smart phone or pad, or any other handheld device capable of producing 3D images.

電子デバイス100の動作の際に、電子デバイス100がオブジェクト102の3D画像をキャプチャーする準備を行う場合、先ず、プロセッサ130はコントローラ140に通知を行い、コントローラ140は、オブジェクト102への投影画像104を生成するようにプロジェクタ110を制御する。その後、カメラ・モジュール120は、画像データを生成するために、オブジェクト102とともに投影画像104をキャプチャーする。プロセッサ130は、画像データの深度情報を取得して3D画像を生成するために画像データを分析する。発明の背景で言及したように、オブジェクト102がプロジェクタ110から遠く離れている場合、或いはオブジェクト102がプロジェクタに近すぎる場合、投影される画像104の解像度は劣化してしまうかもしれない。そこで、本発明の実施形態は、オブジェクト102に投影される画像104がより良い解像度又はFOVを有するようなプロジェクタ110のデザインをいくつか提供する。   When the electronic device 100 prepares to capture a 3D image of the object 102 during the operation of the electronic device 100, first, the processor 130 notifies the controller 140, and the controller 140 displays the projection image 104 on the object 102. Control the projector 110 to generate. The camera module 120 then captures the projected image 104 along with the object 102 to generate image data. The processor 130 analyzes the image data to obtain depth information of the image data and generate a 3D image. As mentioned in the background of the invention, if the object 102 is too far from the projector 110, or if the object 102 is too close to the projector, the resolution of the projected image 104 may be degraded. Thus, embodiments of the present invention provide some designs of projector 110 such that image 104 projected onto object 102 has a better resolution or FOV.

図2は本発明の一実施形態によるプロジェクタ110を示す図である。図2に示されるように、プロジェクタ110はレーザー・モジュール210とレンズ・モジュール220とを有し、レンズ・モジュール220は、基板221と、基板221の表面に刻印された2つのレンズ221_1及び222_2と、基板225と、基板225の表面に刻印された2つの回折光学要素(two diffractive optical elements：DOE)224_1及び224_2と、スペーサ223とを有する。この実施形態では、レーザー・モジュール210は、1つ又は2つの赤外レーザー・ビームを放出する少なくとも1つの赤外レーザー・ダイオードを有するパッケージであってもよく(図2は、2つのレーザー・ビームを示しているが、本発明の限定ではない)、一方のレーザー・ビームは、基板221と、レンズ222_1と、DOE224_1と、基板225とを経由して、DOE224_1のパターンを有する第1画像を形成し、及び他方のレーザー・ビームは、基板221と、レンズ222_2と、DOE224_2と、基板225とを経由して、DOE224_2のパターンを有する第2画像を形成する。設計者の考えに応じて、第1画像や第2画像は同時に或いは順々に生成されることが可能であり、或いは第1画像及び第2画像のうち一方のみが生成されてもよいことに、留意を要する。例えば、第1画像及び第2画像が同時に或いは順々に生成される場合に、第1画像及び第2画像はプロジェクタ110の投影画像104を形成する。   FIG. 2 is a diagram showing a projector 110 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the projector 110 has a laser module 210 and a lens module 220, and the lens module 220 includes a substrate 221, and two lenses 221_1 and 222_2 imprinted on the surface of the substrate 221. , A substrate 225, two diffractive optical elements (DOE) 224_1 and 224_2 imprinted on the surface of the substrate 225, and a spacer 223. In this embodiment, the laser module 210 may be a package having at least one infrared laser diode emitting one or two infrared laser beams (FIG. 2 shows two laser beams). (But not a limitation of the present invention), one laser beam forms a first image having a pattern of DOE224_1 via substrate 221, lens 222_1, DOE224_1 and substrate 225. And the other laser beam passes through the substrate 221, the lens 222_2, the DOE 224_2, and the substrate 225 to form a second image having the pattern of the DOE 224_2. Depending on the designer's idea, the first image and the second image can be generated simultaneously or sequentially, or only one of the first image and the second image may be generated. , Need attention. For example, when the first image and the second image are generated simultaneously or sequentially, the first image and the second image form the projected image 104 of the projector 110.

一実施形態において、赤外レーザー・ダイオードは、縦型空洞面発光レーザー(a vertical-cavity surface-emitting laser：VCSEL)のような面発光型、プラズマ・レーザー・ダイオード、端面放出型であってもよい。更に、レンズ222_1及び222_2は、同一の焦点距離又は異なる焦点距離を有していてもよい。   In one embodiment, the infrared laser diode may be a surface emitting type such as a vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL), a plasma laser diode, or an edge emitting type. Good. Further, the lenses 222_1 and 222_2 may have the same focal length or different focal lengths.

図2に示される層の配置は例示目的でしかなく、レンズ・モジュール220が第1画像及び第2画像を生成することが可能である限り、レンズ・モジュール220は異なるデザインを有し得る。例えば、レンズ222_1又は222_2は両凸レンズであってもよく、或いは他のレンズがレンズ222_1又は222_2の上に配置されていてもよく、或いはDOEs224_及び224_2が基板225の上位表面に刻み付けられていてもよい。更に、基板225は単層DOEを有していてもよく、DOE224_1がDOE層の左側部分であり、DOE224_2がDOE層の右側部分であってもよい。代替的なデザインは本発明の範囲内に属する。   The arrangement of layers shown in FIG. 2 is for exemplary purposes only, and the lens module 220 may have different designs, as long as the lens module 220 is capable of producing the first image and the second image. For example, lens 222_1 or 222_2 may be a biconvex lens, or another lens may be disposed on lens 222_1 or 222_2, or DOEs 224_ and 224_2 are engraved on the upper surface of substrate 225. May be. Further, the substrate 225 may have a single layer DOE, with the DOE 224_1 being the left side portion of the DOE layer and the DOE 224_2 being the right side portion of the DOE layer. Alternative designs are within the scope of the invention.

図3は本発明の実施形態によるレーザー・モジュール210を示す。図3(a)に示されるように、レーザー・モジュール210は、サブマウント(a submount)310と、2つのレーザー・ダイオード312及び314とを有し、この場合において、レーザー・ダイオード312及び314はサブマウント310の同じ側の面に結合されている。この実施形態では、レーザー・ダイオード312により生成されるレーザー・ビームは、レンズ・モジュール220のDOE224_1を通過して第1画像を生成し、及びレーザー・ダイオード314により生成されるレーザー・ビームは、レンズ・モジュール220のDOE224_2を通過して第2画像を生成する。図3(b)に示される実施形態では、レーザー・モジュール210はサブマウント320と、2つのレーザー・ダイオード322及び324とを有し、この場合において、レーザー・ダイオード322及び324はサブマウント320の異なる側の面に結合されている。レーザー・ダイオード322により生成されるレーザー・ビームは、レンズ・モジュール220のDOE224_1を通過して第1画像を生成し、及びレーザー・ダイオード324により生成されるレーザー・ビームは、レンズ・モジュール220のDOE224_2を通過して第2画像を生成する。図3に示される実施形態では、第1画像及び第2画像は、それらがオブジェクト102に投影される場合にオーバーラップさせられる。   FIG. 3 shows a laser module 210 according to an embodiment of the invention. As shown in FIG. 3 (a), the laser module 210 has a submount 310 and two laser diodes 312 and 314, in which case the laser diodes 312 and 314 are Bonded to the same side surface of submount 310. In this embodiment, the laser beam produced by laser diode 312 passes through DOE 224_1 of lens module 220 to produce a first image, and the laser beam produced by laser diode 314 is Generate the second image through the DOE 224_2 of module 220. In the embodiment shown in FIG. 3 (b), the laser module 210 has a submount 320 and two laser diodes 322 and 324, in which case the laser diodes 322 and 324 are of the submount 320. Bonded to different sides. The laser beam produced by the laser diode 322 passes through the DOE 224_1 of the lens module 220 to produce a first image, and the laser beam produced by the laser diode 324 forms the DOE 224_2 of the lens module 220. To produce a second image. In the embodiment shown in FIG. 3, the first image and the second image are overlapped when they are projected on the object 102.

図4は本発明の別の実施形態によるレーザー・モジュール210を示す。図4(a)に示されるように、レーザー・モジュール210は、サブマウント410と、レーザー・ダイオード412と、2つのプリズム414及び416とを有し、この場合において、レーザー・ダイオード412により生成されるレーザー・ビームの一部分はプリズム414により反射され、レーザー・ビームのうち別の部分はプリズム414を通過し、プリズム416により反射される。プリズム416により反射されるレーザー・ビームは、レンズ・モジュール220のDOE224_1を通過して第1画像を生成し、及びプリズム414により反射されるレーザー・ビームは、レンズ・モジュール220のDOE224_2を通過して第2画像を生成する。図4(b)に示される実施形態では、レーザー・モジュール210は、サブマウント420と、レーザー・ダイオード422と、2つのプリズム424及び426と、レンズ428とを有し、この場合において、レーザー・ダイオード422により生成されるレーザー・ビームの一部分は、レンズ428を通過してプリズム424により反射され、レーザー・ビームのうちの別の部分は、レンズ428及びプリズム424を通過してプリズム426により反射される。プリズム426により反射されるレーザー・ビームは、レンズ・モジュール220のDOE224_1を通過して第1画像を生成し、及びプリズム424により反射されるレーザー・ビームは、レンズ・モジュール220のDOE224_2を通過して第2画像を生成する。図4に示される実施形態では、第1画像及び第2画像は、それらがオブジェクト102に投影される場合にオーバーラップさせられる。   FIG. 4 shows a laser module 210 according to another embodiment of the invention. As shown in FIG. 4 (a), the laser module 210 has a submount 410, a laser diode 412, and two prisms 414 and 416, in this case generated by the laser diode 412. A portion of the laser beam is reflected by prism 414, and another portion of the laser beam passes through prism 414 and is reflected by prism 416. The laser beam reflected by prism 416 passes through DOE224_1 of lens module 220 to produce a first image, and the laser beam reflected by prism 414 passes through DOE224_2 of lens module 220. Generate a second image. In the embodiment shown in Figure 4 (b), the laser module 210 has a submount 420, a laser diode 422, two prisms 424 and 426, and a lens 428, in this case a laser A portion of the laser beam produced by diode 422 passes through lens 428 and is reflected by prism 424, and another portion of the laser beam passes through lens 428 and prism 424 and is reflected by prism 426. It The laser beam reflected by the prism 426 passes through the DOE 224_1 of the lens module 220 to produce a first image, and the laser beam reflected by the prism 424 passes through the DOE 224_2 of the lens module 220. Generate a second image. In the embodiment shown in FIG. 4, the first image and the second image are overlapped when they are projected onto the object 102.

図5は本発明の一実施形態により投影画像104を生成する様子を示す。図5に示されるように、一方のレーザー・ビームはレンズ・モジュール220のDOE224_1を通過してオブジェクト102に対する第1画像502を生成し、及び他方のレーザー・ビームはレンズ・モジュール220のDOE224_2を通過してオブジェクト102に対する第2画像502を生成し、この場合において、第1画像502及び第2画像504の各々は複数のライト・スポット(又は光点)を有する。第1画像502及び第2画像504の位置は、図5に示されるように、第1画像502及び第2画像504を含む投影画像104がより高いライト・スポット密度(即ち、高い解像度)を有するように、注意深くデザインされることが可能である。   FIG. 5 shows how a projected image 104 is generated according to one embodiment of the invention. As shown in FIG. 5, one laser beam passes through DOE224_1 of lens module 220 to produce a first image 502 for object 102, and the other laser beam passes through DOE224_2 of lens module 220. To generate a second image 502 for the object 102, in which case each of the first image 502 and the second image 504 has a plurality of light spots (or light spots). The positions of the first image 502 and the second image 504 are such that the projected image 104 including the first image 502 and the second image 504 has a higher light spot density (ie, higher resolution), as shown in FIG. As such, it can be carefully designed.

図5に示されるパターンは例示目的でしかなく、それらは本発明の限定ではないことに留意を要する。例えば、第1画像502及び第2画像504のパターン(即ち、DOE224_1及び224_2のパターン)は同一であってもよいし或いは異なっていてもよく、第1画像502及び第2画像504の密度/解像度は同一であってもよいし或いは異なっていてもよい。更に、図5に示される実施形態では、第1画像502及び第2画像504の領域全体がほぼオーバーラップしている様子を示しているが、第1画像502及び第2画像504のオーバーラップの比率は、エンジニアの考えに応じて設定されてよい。例えば、第1画像502の左側部分及び第2画像504の右側部分のみがオーバーラップさせられるように、プロジェクタ110はデザインされることが可能である。これらの代替的なデザインは本発明の範囲内に属する。   Note that the patterns shown in FIG. 5 are for illustrative purposes only and they are not a limitation of the invention. For example, the patterns of the first image 502 and the second image 504 (that is, the patterns of the DOEs 224_1 and 224_2) may be the same or different, and the density / resolution of the first image 502 and the second image 504 may be different. May be the same or different. Further, in the embodiment shown in FIG. 5, although it is shown that the entire regions of the first image 502 and the second image 504 are almost overlapped, the overlap of the first image 502 and the second image 504 is shown. The ratio may be set according to the engineer's idea. For example, the projector 110 can be designed such that only the left side portion of the first image 502 and the right side portion of the second image 504 are overlapped. These alternative designs are within the scope of the invention.

図6は、本発明の一実施形態に従って、異なる焦点距離を有するように複数のレンズ222_1及び222_2が設計される場合にプロジェクタ110を利用する様子を示す。図6に示されるように、レンズ222_1は焦点距離f1を有し、レンズ222_2は焦点距離f2を有し、例えばf1は0.2メートルである一方、f2は0.5メートルに等しくてもよい。この実施形態では、オブジェクト102がプロジェクタ110に近い場合(例えば、0.15メートルの位置にある場合)、DOE224_1により出力される第1画像が鮮明であり、オブジェクト102がプロジェクタ110から遠い場合(例えば、0.75メートルの位置にある場合)、DOE224_1により出力される第1画像は不鮮明であるかもしれない。一方、オブジェクト102がプロジェクタ110に近い場合、DOE224_2により出力される第2画像は不鮮明であり、オブジェクト102がプロジェクタ110から遠い場合、DOE224_2により出力される第2画像は鮮明であるかもしれない。レンズ222_1及び222_2の各々は各自の対応する実用距離(working distance)を有するので、電子デバイス100は、第1画像及び第2画像のうち鮮明なパターンを有するものを選択し、選択したものを分析して投影画像104の深度情報を取得することが可能である。   FIG. 6 illustrates utilizing projector 110 when multiple lenses 222_1 and 222_2 are designed to have different focal lengths, according to one embodiment of the invention. As shown in FIG. 6, the lens 222_1 has a focal length f1 and the lens 222_2 has a focal length f2, for example f1 is 0.2 meters, while f2 may be equal to 0.5 meters. In this embodiment, if the object 102 is close to the projector 110 (e.g., at a position of 0.15 meters), the first image output by the DOE224_1 is sharp and if the object 102 is far from the projector 110 (e.g., 0.75). The first image output by DOE224_1 may be blurry (in the meter position). On the other hand, if the object 102 is close to the projector 110, the second image output by the DOE 224_2 may be unclear, and if the object 102 is far from the projector 110, the second image output by the DOE 224_2 may be clear. Since each of the lenses 222_1 and 222_2 has its own corresponding working distance, the electronic device 100 selects one having a sharp pattern between the first image and the second image and analyzes the selected one. Then, the depth information of the projected image 104 can be obtained.

図6に示されるプロジェクタの制御に関し、第1画像及び第2画像はオブジェクト102に対して順々に生成されてもよく、カメラ・モジュール120は第1画像及び第2画像にそれぞれ対応する画像データをキャプチャーし、プロセッサ130は第1画像及び第2画像のうち何れがより鮮明であるかを判断し、プロセッサ130は、鮮明な方を選択し、投影画像の深度情報を取得する。別の実施形態において、電子デバイス100は、電子デバイス100とオブジェクト102との間の距離を測定することが可能な他のエレメント又は方法を利用してもよく、コントローラ140は、レンズの焦点距離が測定された距離に近い方のレンズに対応する画像を生成するように、プロジェクタ110を制御する。図3(a)及び図6を例に取ると、電子デバイス100とオブジェクト102との間の距離は短いと電子デバイス100が判断した場合、コントローラ140は、レーザー・ダイオード312をターン・オンし、レンズ222_1及びDOE224_1へレーザー・ビームを生成して第1画像を生成し、その間レーザー・ダイオード314はターン・オフされるように、プロジェクタ110を制御してもよい。電子デバイス100とオブジェクト102との間の距離は長いと電子デバイス100が判断した場合、コントローラ140は、レーザー・ダイオード314をターン・オンし、レンズ222_2及びDOE224_2へレーザー・ビームを生成して第2画像を生成し、その間レーザー・ダイオード312はターン・オフされるように、プロジェクタ110を制御してもよい。   Regarding the control of the projector shown in FIG. 6, the first image and the second image may be sequentially generated for the object 102, and the camera module 120 may generate image data corresponding to the first image and the second image, respectively. , The processor 130 determines which of the first image and the second image is clearer, and the processor 130 selects the clearer one to obtain the depth information of the projected image. In another embodiment, the electronic device 100 may utilize other elements or methods capable of measuring the distance between the electronic device 100 and the object 102, and the controller 140 determines that the focal length of the lens is The projector 110 is controlled to produce an image corresponding to the lens closer to the measured distance. Taking FIG. 3 (a) and FIG. 6 as an example, when the electronic device 100 determines that the distance between the electronic device 100 and the object 102 is short, the controller 140 turns on the laser diode 312, Projector 110 may be controlled such that a laser beam is generated on lens 222_1 and DOE 224_1 to generate a first image, while laser diode 314 is turned off. If the electronic device 100 determines that the distance between the electronic device 100 and the object 102 is long, the controller 140 turns on the laser diode 314 to generate a laser beam to the lenses 222_2 and DOE 224_2 to generate a second beam. Projector 110 may be controlled to produce an image while laser diode 312 is turned off.

図2-6に示される実施形態110は2つのレンズ222_1，222_2及び2つのDOEs224_1，224_2のみを示しているが、レンズ及びDOEsの個数は2より多くてもよい(例えば、1×Nのアレイ、M×1のアレイ、M×Nのアレイが存在してよい。ここで、M及びNは適切な任意の整数である)。図7は、4つのレーザー・ダイオード712，714，716，718が取り付けられているサブマウント710と、4つのDOEs724_1-724_4を有するレンズ・モジュールとを有するレーザー・モジュールを示す。図7に示される実施形態では、レーザー・ダイオード712は第1画像を生成するようにDOE724_1へレーザー・ビームを生成するように構成され、レーザー・ダイオード714は第2画像を生成するようにDOE724_2へレーザー・ビームを生成するように構成され、レーザー・ダイオード716は第3画像を生成するようにDOE724_3へレーザー・ビームを生成するように構成され、レーザー・ダイオード718は第1画像を生成するようにDOE724_4へレーザー・ビームを生成するように構成される。図7に示される実施形態では、レーザー・ダイオード712，714，716，718は同時にターン・オンされることが可能であり或いは順々にターン・オンされることも可能であり、或いはワーキング距離に応じて、レーザー・ダイオード712，714，716，718のうちの一部分のみがターン・オンされてもよい。上記の実施形態を理解した後では、当業者は図7に示される実施形態のオペレーション及びアプリケーションを理解するはずであるので、ここでの更なる説明は省略される。   Although the embodiment 110 shown in FIG. 2-6 shows only two lenses 222_1, 222_2 and two DOEs 224_1, 224_2, the number of lenses and DOEs may be more than 2 (eg, a 1 × N array). , M × 1 arrays, M × N arrays may be present, where M and N are any suitable integers). FIG. 7 shows a laser module having a submount 710 on which four laser diodes 712, 714, 716, 718 are mounted and a lens module having four DOEs 724_1-724_4. In the embodiment shown in FIG. 7, laser diode 712 is configured to generate a laser beam on DOE 724_1 to produce a first image and laser diode 714 is directed to DOE 724_2 to produce a second image. The laser diode 716 is configured to generate a laser beam, the laser diode 716 is configured to generate a laser beam to the DOE724_3 to generate a third image, and the laser diode 718 is configured to generate a first image. Configured to generate a laser beam to DOE724_4. In the embodiment shown in FIG. 7, the laser diodes 712, 714, 716, 718 can be turned on at the same time or can be turned on in sequence, or at working distances. Accordingly, only a portion of the laser diodes 712,714,716,718 may be turned on. After understanding the above embodiments, those skilled in the art should understand the operation and application of the embodiments shown in FIG. 7, and therefore further description is omitted here.

図8は本発明の一実施形態による図7に示されるレーザー・モジュールを示す。図8(a)に示されるように、レーザー・モジュールは、サブマウント810と、2つのレーザー・ダイオード812，814と、2つのプリズム816，818とを有し、この場合において、レーザー・ダイオード812により生成されるレーザー・ビームの一部分はプリズム816により反射され、レーザー・ビームのうち別の部分はプリズム816を通過し、プリズム818により反射される；レーザー・ダイオード814により生成されるレーザー・ビームの一部分はプリズム816により反射され、レーザー・ビームのうち別の部分はプリズム816を通過し、プリズム818により反射される。レーザー・ダイオード812により生成され、プリズム816により反射されるレーザー・ビームは、レンズ・モジュールのDOE824_1を通過して第1画像を生成し、レーザー・ダイオード814により生成され、プリズム816により反射されるレーザー・ビームは、レンズ・モジュールのDOE824_2を通過して第2画像を生成し、レーザー・ダイオード812により生成され、プリズム818により反射されるレーザー・ビームは、レンズ・モジュールのDOE824_3を通過して第3画像を生成し、レーザー・ダイオード814により生成され、プリズム818により反射されるレーザー・ビームは、レンズ・モジュールのDOE824_4を通過して第4画像を生成する。図8(b)に示される実施形態では、レーザー・モジュールは、サブマウント830と、2つのレーザー・ダイオード832，834と、2つのプリズム836，838と、2つのレンズ839_1，839_2とを有し、この場合において、レーザー・ダイオード832により生成されるレーザー・ビームの一部分はレンズ839_1を通過し、プリズム836により反射され、レーザー・ビームのうち別の部分はレンズ839_1及びプリズム836を通過し、プリズム838により反射される；レーザー・ダイオード834により生成されるレーザー・ビームの一部分はレンズ839_2を通過し、プリズム836により反射され、レーザー・ビームのうち別の部分はレンズ839_2及びプリズム836を通過し、プリズム838により反射される。レーザー・ダイオード832により生成され、プリズム836により反射されるレーザー・ビームは、レンズ・モジュールのDOE824_1を通過して第1画像を生成し、レーザー・ダイオード834により生成され、プリズム836により反射されるレーザー・ビームは、レンズ・モジュールのDOE824_2を通過して第2画像を生成し、レーザー・ダイオード832により生成され、プリズム838により反射されるレーザー・ビームは、レンズ・モジュールのDOE824_3を通過して第3画像を生成し、及びレーザー・ダイオード834により生成され、プリズム838により反射されるレーザー・ビームは、レンズ・モジュールのDOE824_4を通過して第4画像を生成する。     FIG. 8 shows the laser module shown in FIG. 7 according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8 (a), the laser module has a submount 810, two laser diodes 812 and 814, and two prisms 816 and 818. In this case, the laser diode 812 A portion of the laser beam generated by the laser beam is reflected by prism 816 and another portion of the laser beam passes through prism 816 and is reflected by prism 818; of the laser beam generated by laser diode 814. One portion is reflected by prism 816 and another portion of the laser beam passes through prism 816 and is reflected by prism 818. The laser beam produced by the laser diode 812 and reflected by the prism 816 passes through the lens module DOE 824_1 to produce the first image, the laser produced by the laser diode 814 and reflected by the prism 816. The beam passes through the lens module DOE824_2 to produce a second image, the laser beam produced by the laser diode 812 and reflected by the prism 818 passes through the lens module DOE824_3 to the third The laser beam that produces the image and is produced by the laser diode 814 and reflected by the prism 818 passes through the lens module DOE 824_4 to produce the fourth image. In the embodiment shown in FIG. 8 (b), the laser module has a submount 830, two laser diodes 832 and 834, two prisms 836 and 838, and two lenses 839_1 and 839_2. , In this case, a portion of the laser beam generated by laser diode 832 passes through lens 839_1 and is reflected by prism 836, and another portion of the laser beam passes through lens 839_1 and prism 836, Reflected by 838; a portion of the laser beam produced by laser diode 834 passes through lens 839_2 and is reflected by prism 836, and another portion of the laser beam passes through lens 839_2 and prism 836, It is reflected by the prism 838. The laser beam produced by the laser diode 832 and reflected by the prism 836 passes through the lens module DOE824_1 to produce the first image, the laser beam produced by the laser diode 834 and reflected by the prism 836. The beam passes through the DOE824_2 of the lens module to produce a second image, the laser beam produced by the laser diode 832 and reflected by the prism 838 passes through the DOE824_3 of the lens module to produce a third image. The laser beam that produces the image and that is produced by the laser diode 834 and reflected by the prism 838 passes through the lens module DOE 824_4 to produce the fourth image.

要するに、本発明のプロジェクタにおいては、プロジェクタは複数の画像を生成することが可能であり、それら複数の画像はより高い密度/解像度及び/又はFOVを有する投影画像を取得するように、同時に又は順々に生成されてもよく、或いはより鮮明な投影画像を取得するために、プロジェクタ及びオブジェクト間の距離に基づいて、複数の画像のうちの一部分のみが生成されてもよい。   In short, in the projector of the present invention, the projector is capable of producing multiple images, which are simultaneously or sequentially, so as to obtain a projected image with higher density / resolution and / or FOV. Alternatively, only a part of the plurality of images may be generated based on the distance between the projector and the object in order to obtain a sharper projected image.

当業者は、デバイス及び方法についての多くの修正及び代替が本発明の教示を維持しながら行われ得ることに容易に気付くであろう。従って、上記の開示は、添付の特許請求の範囲による境界及び限界によってのみ制限されるように解釈されるべきである。   One of ordinary skill in the art will readily recognize that many modifications and alternatives to the devices and methods may be made while maintaining the teachings of the present invention. Accordingly, the above disclosure should be construed as limited only by the metes and bounds of the appended claims.

Claims (19)

少なくとも1つのレーザー・ビームを生成するレーザー・モジュール；
レンズ・モジュール；
を有するプロジェクタであって、前記レンズ・モジュールは：
複数のレンズであって、各レンズは、コリメートされたレーザー・ビームを生成するために、前記少なくとも１つのレーザー・ビームのうちの何れかを受けるように構成される、複数のレンズ；及び
前記複数のレンズにそれぞれ対応する複数の回折光学要素であって、各々の回折光学要素は、画像を生成するために、対応するレンズから、コリメートされたレーザー・ビームを受けるように構成される、複数の回折光学要素；
を有する、プロジェクタ。 A laser module that produces at least one laser beam;
Lens module;
A lens module comprising:
A plurality of lenses, each lens being configured to receive any of the at least one laser beam to produce a collimated laser beam; and the plurality of lenses. A plurality of diffractive optical elements, each diffractive optical element configured to receive a collimated laser beam from a corresponding lens to produce an image. Diffractive optical element;
Having a projector. 前記レーザー・モジュールは、前記複数のレンズへの複数のレーザー・ビームをそれぞれが生成するように構成される複数のレーザー・ダイオードを含む、請求項1に記載のプロジェクタ。   The projector of claim 1, wherein the laser module includes a plurality of laser diodes each configured to generate a plurality of laser beams to the plurality of lenses. 前記レーザー・ダイオードの個数、レンズの個数、及び前記回折光学要素の個数は同じである、請求項2に記載のプロジェクタ。   The projector according to claim 2, wherein the number of laser diodes, the number of lenses, and the number of diffractive optical elements are the same. 前記レーザー・ダイオードは、前記画像を生成するために、前記レンズ及び前記回折光学要素への前記レーザー・ビームを生成するように同時に又は順々にターン・オンされ、複数の画像のうちの少なくとも一部分はオーバーラップされる、請求項2に記載のプロジェクタ。   The laser diode is turned on simultaneously or in sequence to generate the laser beam to the lens and the diffractive optical element to generate the image, and at least a portion of a plurality of images The projector according to claim 2, wherein the projectors are overlapped. 前記複数の画像の各々は複数のライト・スポットを含み、前記画像は前記プロジェクタの投影画像を形成し、前記投影画像のライト・スポット密度は、複数の画像の各々についてのものより高い、請求項4に記載のプロジェクタ。   The plurality of images each include a plurality of light spots, the images form a projected image of the projector, and the light spot density of the projected image is higher than for each of the plurality of images. The projector described in 4. 前記複数のレンズのうちの少なくとも2つは異なる焦点距離を有する、請求項4に記載のプロジェクタ。   5. The projector according to claim 4, wherein at least two of the plurality of lenses have different focal lengths. 前記画像を生成するために、対応するレンズ及び回折光学要素への前記レーザー・ビームを生成するように、唯1つのレーザー・ダイオードがターン・オンされる、請求項2に記載のプロジェクタ。   The projector according to claim 2, wherein only one laser diode is turned on to generate the laser beam to a corresponding lens and diffractive optical element to generate the image. 前記複数の回折光学要素のうちの少なくとも2つは異なるパターンを有する、請求項7に記載のプロジェクタ。   8. The projector according to claim 7, wherein at least two of the plurality of diffractive optical elements have different patterns. 前記複数のレンズのうち少なくとも2つは異なる焦点距離を有する、請求項7に記載のプロジェクタ。   8. The projector according to claim 7, wherein at least two of the plurality of lenses have different focal lengths. 前記レーザー・モジュールは少なくとも1つのレーザー・ダイオードを有し、前記少なくとも1つのレーザー・ダイオードは、前記レンズへの複数のレーザー・ビームを生成するように構成される、請求項1に記載のプロジェクタ。   The projector of claim 1, wherein the laser module comprises at least one laser diode, the at least one laser diode configured to generate a plurality of laser beams to the lens. 前記レーザー・ダイオードの個数は、レンズの個数又は前記回折光学要素の個数より少ない、請求項10に記載のプロジェクタ。   11. The projector according to claim 10, wherein the number of the laser diodes is smaller than the number of lenses or the number of the diffractive optical elements. 前記少なくとも1つのレーザー・ダイオードは、少なくとも1つのプリズムを利用することにより、前記レンズへの前記レーザー・ビームを生成するように構成される、請求項10に記載のプロジェクタ。   The projector of claim 10, wherein the at least one laser diode is configured to generate the laser beam to the lens by utilizing at least one prism. プロジェクタと、カメラ・モジュールと、プロセッサとを有する電子デバイスであって、前記プロジェクタは、少なくとも1つのレーザー・ビームを生成するレーザー・モジュールと、レンズ・モジュールとを有し、前記レンズ・モジュールは：
複数のレンズであって、各レンズは、コリメートされたレーザー・ビームを生成するために、前記少なくとも1つのレーザー・ビームのうちの何れかを受けるように構成される、複数のレンズ；及び
前記複数のレンズにそれぞれ対応する複数の回折光学要素であって、各々の回折光学要素は、周辺環境への画像を生成するために、対応するレンズから、コリメートされたレーザー・ビームを受けるように構成される、複数の回折光学要素；
を有し、前記カメラ・モジュールは、画像データを生成するために前記周辺環境の領域をキャプチャーし；
前記プロセッサは、前記画像データの深度情報を取得するために前記画像データを分析する、電子デバイス。 An electronic device having a projector, a camera module, and a processor, the projector having a laser module for generating at least one laser beam, and a lens module, the lens module comprising:
A plurality of lenses, each lens being configured to receive any of the at least one laser beam to produce a collimated laser beam; and the plurality of lenses. A plurality of diffractive optical elements, each diffractive optical element being configured to receive a collimated laser beam from the corresponding lens to produce an image into the surrounding environment. A plurality of diffractive optical elements;
The camera module captures a region of the environment to generate image data;
An electronic device, wherein the processor analyzes the image data to obtain depth information of the image data. 前記レーザー・モジュールは、前記複数のレンズへの複数のレーザー・ビームをそれぞれが生成するように構成される複数のレーザー・ダイオードを含む、請求項13に記載の電子デバイス。   14. The electronic device of claim 13, wherein the laser module includes a plurality of laser diodes each configured to generate a plurality of laser beams to the plurality of lenses. 前記レーザー・ダイオードは、前記画像を生成するために、前記レンズ及び前記回折光学要素への前記レーザー・ビームを生成するように同時に又は順々にターン・オンされ、複数の画像のうちの少なくとも一部分はオーバーラップされる、請求項14に記載の電子デバイス。   The laser diode is turned on simultaneously or in sequence to generate the laser beam to the lens and the diffractive optical element to generate the image, and at least a portion of a plurality of images 15. The electronic device of claim 14, wherein the are overlapped. 前記複数の画像の各々は複数のライト・スポットを含み、前記画像は前記プロジェクタの投影画像を形成し、前記投影画像のライト・スポット密度は、前記複数の画像の各々についてのものより高い、請求項15に記載の電子デバイス。   Each of the plurality of images includes a plurality of light spots, the images forming a projected image of the projector, wherein the light spot density of the projected image is higher than for each of the plurality of images. Item 15. The electronic device according to Item 15. 前記画像を生成するために、対応するレンズ及び回折光学要素への前記レーザー・ビームを生成するように、唯1つのレーザー・ダイオードがターン・オンされる、請求項14に記載の電子デバイス。   15. The electronic device of claim 14, wherein only one laser diode is turned on to produce the laser beam to a corresponding lens and diffractive optical element to produce the image. 前記複数のレンズのうちの少なくとも2つは異なる焦点距離を有する、請求項17に記載の電子デバイス。   18. The electronic device of claim 17, wherein at least two of the plurality of lenses have different focal lengths. 前記プロセッサは、別のレーザー・ダイオード、対応するレンズ及び回折光学要素を利用することにより、前記周辺環境への別の画像を生成するように前記レーザー・ダイオードを切り替えるか否かを判断するために、前記画像データを分析し；前記レーザー・ダイオードが切り替えられ、前記プロジェクタが前記別の画像を生成する場合、前記カメラ・モジュールは前記別の画像の画像データを生成するために前記周辺環境のうちの領域をキャプチャーし、前記プロセッサは、前記画像データの深度情報を取得するために、前記別の画像の画像データを分析する、請求項18に記載の電子デバイス。   The processor utilizes another laser diode, a corresponding lens and a diffractive optical element to determine whether to switch the laser diode to produce another image into the surrounding environment. Analyzing the image data; if the laser diode is switched and the projector produces the other image, the camera module is configured to generate image data of the other image of the ambient environment. 19. The electronic device of claim 18, wherein the processor analyzes the image data of the other image to capture a region of the image and the processor obtains depth information of the image data.
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