CN109156071B - 用于扫过角度范围的发光元件的交错阵列 - Google Patents

Abstract

本公开涉及用于扫过角度范围的可单独寻址的发光元件的交错阵列。一个示例器件包括像散光学元件。该器件还可以包括可单独寻址的发光元件的阵列，该阵列被布置为向像散光学元件发射光。像散光学元件可以被布置为聚焦从每个可单独寻址的发光元件发射的光，以在角度范围内的不同对应扫描角度产生基本线性照明模式。示例器件还可以包括控制系统，该控制系统可操作以顺序地激活可单独寻址的发光元件，以使得基本线性照明模式扫过角度范围。可单独寻址的发光元件可以在阵列中彼此交错，以使得基本线性照明模式连续扫过角度范围。

Description

用于扫过角度范围的发光元件的交错阵列

技术领域

本发明涉及用于扫过角度范围的装置、方法和系统。

背景技术

存在多种技术以映射环境的几何形状和环境中的对象和/或确定环境中感兴趣对象的位置。这些方法可以包括将一种或多种照明模式应用于环境(例如，垂直和/或水平照明线阵列)，以及当环境暴露于这种照明时，使用一个或多个相机对该环境进行成像。附加地或替代地，环境中的特定对象可以包括被配置为检测所发射的照明的标签。标签的位置可以基于检测到的照明来确定。在进一步的示例中，环境中的特定对象可以包括被配置为发射照明和/或反射照明的标签。标签的位置可以通过利用一个或多个相机对环境进行成像来确定。

发明内容

说明书和附图公开了涉及用于扫过角度范围的发光元件的交错阵列的实施例。配备有光检测器件的、在角度范围内的对象可以基于与检测到的照明相关联的时间来识别其相对于发光元件阵列的位置。

在一个方面，本公开描述了一种器件。该器件包括像散光学元件。该器件还包括可单独寻址的发光元件的阵列，该发光元件阵列被布置为向像散光学元件发射光。像散光学元件被布置为聚焦从每个可单独寻址的发光元件发射的光，以在角度范围内的不同对应扫描角度产生基本线性照明模式。该器件还包括控制系统，该控制系统可操作以顺序地激活可单独寻址的发光元件，以使得基本线性照明模式扫过角度范围。可单独寻址的发光元件在阵列中彼此交错，以使得基本线性照明模式连续扫过角度范围。

在另一方面，本公开描述了一种方法。该方法包括从第一可单独寻址的发光元件向像散光学元件发射光。该方法还包括通过像散光学元件聚焦从第一可单独寻址的发光元件发射的光，以在角度范围内的第一对应扫描角度产生基本线性照明模式。该方法还包括从第二可单独寻址的发光元件向像散光学元件发射光。此外，该方法包括通过像散光学元件聚焦从第二可单独寻址的发光元件发射的光，以在角度范围内的第二对应扫描角度再生基本线性照明模式。第一和第二可单独寻址的发光元件在可单独寻址的发光元件的阵列中。第一和第二可单独寻址的发光元件由控制系统顺序激活，以使得基本线性照明模式扫过角度范围的至少一部分。第一和第二可单独寻址的发光元件在阵列中彼此交错，以使得基本线性照明模式连续扫过角度范围。

在第三方面，本公开描述了一种系统。该系统包括发光器件。发光器件包括像散光学元件。发光器件还包括可单独寻址的发光元件的阵列，该发光元件阵列被布置为向像散光学元件发射光。像散光学元件被布置为聚焦从每个可单独寻址的发光元件发射的光，以在角度范围内的不同对应扫描角度产生基本线性照明模式。发光器件还包括控制系统，该控制系统可操作以顺序地激活可单独寻址的发光元件，以使得基本线性照明模式扫过角度范围。可单独寻址的发光元件在阵列中彼此交错，以使得基本线性照明模式连续扫过角度范围。此外，该系统包括光检测器。光检测器被配置为检测从发光器件发射的光。

这些以及其他方面、优点和替代方案对于本领域的普通技术人员来说，通过阅读下面的详细描述，并适当参考附图，将变得显而易见。

附图说明

图1是根据示例实施例的可单独寻址的发光元件的阵列和像散光学元件的透视图。

图2是根据示例实施例的可单独寻址的发光元件的阵列和像散光学元件的俯视图。

图3是根据示例实施例的投射到环境中的可单独寻址的发光元件的阵列的透视图。

图4是根据示例实施例的在光检测器处投射的可单独寻址的发光元件的阵列的透视图。

图5是根据示例实施例的可单独寻址的发光元件的交错阵列的正视图。

图6是包括光发射器和对象的示例系统的框图。

图7a是根据示例实施例的由像散光学元件聚焦的、来自可单独寻址的发光元件的阵列的光的俯视图。

图7b是根据示例实施例的由像散光学元件聚焦的、来自可单独寻址的发光元件的阵列的光的侧视图。

图8是根据示例实施例的水平和垂直投射仪的框图。

图9a是根据示例实施例的可单独寻址的发光元件的交错阵列的正视图。

图9b是根据示例实施例的由像散光学元件聚焦的、来自可单独寻址的发光元件的交错阵列的光的俯视图。

图10是根据示例实施例的方法的流程图。

图11是根据示例实施例的方法的流程图。

具体实施方式

在下面的详细描述中，参考了附图，这些附图构成了本说明书的一部分。在详细描述、附图和权利要求中描述的说明性实施例并不意味着是限制性的。在不脱离本文呈现的主题的范围的情况下，可以使用其他实施例，并且可以进行其他改变。很容易理解的是，如本文一般描述和附图所示，本公开的方面可以以各种各样不同的配置来布置、替换、组合、分离和设计，所有这些都在本文中考虑。

I.概述

环境中对象的位置可以通过随着时间利用多种不同的照明模式照明环境来确定。照明模式可以被指定以使得环境中的不同区域暴露于不同的光强时变波形。光强时变波形是在时间上调制(例如，通过光发射器)的照明模式(例如，基本线性照明模式)。然后，可以通过检测在对象上的一个或多个位置接收到的光强时变波形，并将这种检测到的波形与环境中的相应区域相关联，来确定环境中对象的位置。例如，设置在感兴趣的对象上的光传感器可以检测入射到对象上的光强时变波形，并且然后可以基于检测到的光强时变波形来确定对象的位置(例如，对象相对于一个或多个光发射器的位置或角度，该一个或多个光发射器随着时间发射不同的照明模式)。

这种光发射器可以发射不同的照明模式，该照明模式在第一方向上相对于光发射器在第一角度范围内变化。所发射的照明模式可用于对于相对于光发射器的角度而编码环境的不同区域。例如，光发射器可以包括多个(例如，三十二个)排列的可单独寻址的发光元件(例如，发光二极管-LED(light emitting diode，发光二极管)或垂直腔面发射激光器-VCSEL(vertical-cavity surface-emitting laser，垂直腔面发射激光器))和像散光学元件(例如，柱面透镜)的阵列。像散光学元件可以聚焦由可单独寻址的发光元件中的一个发射的光，以产生基本线性照明模式。此外，从每个可单独寻址的发光元件聚焦的基本线性照明模式可以在第一角度范围内以不同的对应角度或对应角度范围投射。因此，可单独寻址的发光元件可以被顺序激活(例如，通过控制系统)以扫过第一角度范围。例如，阵列内可单独寻址的发光元件的数量可有助于第一角范围的宽度和/或分辨率。环境中的标签或其他器件可以检测随着时间在环境中特定点接收的光，并且这种检测到的照明的时变波形可以用于确定标签相对于光发射器的角度。这种信息可用于确定标签相对于光发射器和/或相对于光发射器照明的环境、在一个维度或方向上的位置。

例如，检测从光发射器接收的光的标签或其他器件可以被配置为检测来自光发射器的同步脉冲。同步脉冲可以通过同时照明可单独寻址的发光元件中的所有来提供，从而照明第一角度范围内的整个区域。然后标签可以检测与标签的角度位置相对应的基本线性照明模式何时照明标签(例如，当光发射器用基本线性照明模式顺序地照明环境时)。标签可以使用同步脉冲和对应的基本线性照明模式之间的时间间隔来确定标签的相对角度位置。作为替代方案，可顺序地激活可单独寻址的发光元件来以双扫描方式扫过角度范围(例如，在相同的时间间隔内，角度范围从0度至90度和从90度至0度扫过)。基于对从可单独寻址的发光元件发射的光的调制(例如，针对增大的照明角度，可单独寻址的发光元件以400kHz的速率被激活，针对减小的照明角度，可单独寻址的发光元件以700kHz的速率被激活)，以及由标签测量的两个对应的基本线性照明模式之间的相对时间间隔，相对于光发射器的第一角度位置可以由标签确定。另外，由于可单独寻址的发光元件可以产生基本线性照明模式的高斯或半高斯照明分布，所以标签可以使用这种分布的宽度来确定标签与光发射器的距离，该分布宽度可以指示照明模式的发散。

光发射器还可以包括附加的像散光学元件和附加的对应的可单独寻址的发光元件阵列。这些附加元件可以被设置以使得由附加的像散光学元件和附加的对应的可单独寻址的发光元件的阵列产生的基本线性照明模式基本上正交于第一光学元件阵列(例如，以使得第二阵列在从第一方向旋转80度到100度之间的第二方向上扫动)。因此，这些附加的元件可以扫过基本上正交于第一角度范围的第二角度范围(例如，对于环境，第一角度范围从左到右变化，第二角度范围从上到下变化)。类似地，环境中的标签或其他器件可以检测随着时间在环境中的特定点从光发射器的附加的阵列和像散光学元件接收的光。这种检测到的照明的对应时变波形可用于确定标签相对于第二方向上的光发射器的角度。这种信息可用于确定标签相对于光发射器和/或相对于由光发射器照明的环境在第二维度或方向上的角度位置。

像散光学元件可以包括非球面柱面透镜或其他(多个)光学组件。像散光学元件可以相对于可单独寻址的发光元件的阵列定位，以使得特定的可单独寻址的发光元件的位置与相对于光发射器的角度范围内的指定角度或一组角度相对应。替代地，从光发射器发射的照明模式中的一个或多个(例如，基本线性照明模式)可以与阵列内的多个可单独寻址的发光元件相对应。

光发射器通过仅生成用于照明感兴趣环境的光，可以比其他光发射器设计更节能。例如，这种光发射器设计不会为环境的非照明区域生成和丢弃光(例如，通过使用微镜器件将光丢弃到光收集器(light dump))。此外，这种光发射器可以相对较小，因为它不需要掩模、光收集器或超出阵列和像散光学元件之外的其他元件。阵列内可单独寻址的发光元件可以通过经由互连件(例如，在电路板上)施加电流来操作，以从这种光发射器生成相应的不同的照明模式。

多个这种光发射器可以被提供，例如，以随着时间提供不同的照明模式，以使得环境中的标签或其他光敏器件的角度和/或位置可以对于两个或多个角度和/或方向被确定。例如，一个光发射器可以从一个特定位置提供一种类型的照明模式，该照明模式编码在一个方向上的环境区域。然后，另一个光发射器可以从同一位置提供不同类型的照明模式，该照明模式编码在另一个正交方向上的环境区域。环境中的光检测器可以检测从第一和第二光发射器接收的光的时变波形，并使用这种检测到的光波形来确定光检测器相对于光发射器的角度。

附加地或替代地，多个光发射器可以位于两个或更多不同的位置。环境中光检测器相对于两个或更多不同位置的位置可以根据当由光检测器检测到光发射器发射的光时光发射器发射的光的时变波形来确定(例如，使用三角测量)。光检测器从两个或更多个光发射器接收照明的时变波形可以包括：光发射器在相应的不同的、非重叠的时间段期间发射照明(例如，使用时分复用的方法)、光发射器发射具有不同波长的光(例如，使用波长复用的方法)、光发射器以不同载频速率发射光，或者光发射器发射可由光检测器通过一些其他方法区分的光。

每个阵列内的可单独寻址的发光元件可以彼此交错。这种交错布置可以使得基本线性照明模式投射到的、相对于光发射器的对应角度彼此相邻。这样，由光发射器扫过的角度范围可以被连续扫过。因此，在角度范围内，可能不存在标签或其他器件所处的、不会被光发射器投射的基本线性照明模式中的至少一个扫描到的角度。如果投射表面小于可单独寻址的发光元件(例如，0402LED)的封装尺寸，则阵列中可单独寻址的发光元件的交错可能是适当对准可单独寻址的发光元件的投射表面所必需的。此外，像散光学元件(例如，柱面透镜)可以被配置为集中从可单独寻址的发光元件发射的光，以使得光在第一方向上扩散，同时被聚焦在与第一方向正交的第二方向上(例如，以产生基本线性照明模式)。因此，阵列内可单独寻址的发光元件可以排列成多个交错的列和/或交错的行，而不是单个交错的列或交错的行。例如，这可以节省管芯内或电路板上的空间。

应当理解，以上实施例和本文描述的其他实施例是出于解释目的而提供的，而不是意图为限制性的。

II.示例光发射器和发光系统

在各种应用中，检测和/或确定在环境中对象的位置可以是有益的。这些应用可以包括跟踪无人驾驶飞机、游戏中使用的球、指挥棒、控制器、人的身体部位(例如，用于运动捕捉或手势识别)或一些(多个)对象的位置。在一个示例应用中，可以确定设置在人的身体上相应的不同位置上的多个标记或标签的角度位置，并将其用于检测人的和/或人的身体特定部位的位置和/或运动。在另一个示例应用中，可以检测控制杆或其它器件相对于头戴式器件或人佩戴的其它器件的角度位置并将其用作头戴式器件或其它系统的输入。在又一个示例应用中，可以确定在感兴趣的环境(例如，房子、仓库或工厂的房间)内的无人驾驶飞机、机器人或其他移动系统的角度位置，并将其用于控制在环境内的无人驾驶飞机、机器人或其他移动系统的运动。

确定环境中对象的位置可以包括确定对象的绝对位置(例如，相对于环境中定义的坐标系)和/或确定对象相对于一个或多个其他对象的位置(例如，相对于其绝对或相对位置正被确定的另一个对象，相对于用于生成用于确定对象位置的数据的相机，相对于用于照明对象的光发射器)。确定对象的位置可以包括确定对象的位置(例如，位移)和/或确定对象相对于环境中定义的坐标系的角度。对象的角度也可以相对于环境中一些其他对象或器件的位置和/或定向来确定(例如，相对于相机、相对于光发射器、相对于人和/或人的注视方向)。

环境中对象的位置可以经由各种方法来确定。在一些示例中，可以通过照明对象(例如，用具有随着时间和/或空间指定的光模式的照明)和/或从对象接收光(例如，使用相机对包括对象的环境进行成像)来确定对象的位置。该对象可以包括标签，该标签被配置为发射光(例如，被配置为发射时间编码的光模式以识别该标签的标签)和/或将来自光发射器的光反射到光检测器(例如，包括回射材料的标签)，以便于光学确定对象的位置。附加地或替代地，对象可以包括被配置为检测对象接收的光的标签。这种随着时间检测到的光的强度的模式或者检测到的光的一些其他属性可以用来确定对象的位置。

这种布置可以包括一个或多个光发射器，其用随着时间和/或空间指定的照明模式照明环境，以使得环境的不同区域随着时间被不同的照明模式照明。因此，由对象上的光检测器随着时间检测到的照明模式可用于确定对象所处的环境区域。产生这种照明模式可以包括扫描环境中的一个或多个成形光束，随着时间向环境提供多个不同的光模式，或者以一些其他方式向环境提供照明。所提供的照明可以根据相对于光发射器的角度(例如，相对于光发射器的一个或多个方向上的角度)而变化，以使得随着时间所检测到的照明强度可以用于确定光检测器(在一个或多个方向上)相对于光发射器的角度。

在特定示例中，光发射器可以被配置为在相应的不同时间段期间提供多个基本线性照明模式。基本线性照明模式中的每一个可以在第一方向上的第一角度范围内以对应的角度或对应的一组角度向环境提供光。因此，由于光发射器随着时间产生不同的基本线性照明模式，环境的不同区域可以接收发射的照明强度的相应的不同的时变模式。由于基本线性照明模式中的每一个对于第一方向上的角度在第一角度范围内变化，由环境的特定区域(其位于第一方向上相对于光发射器的第一角度范围内)接收的照明强度的时变模式可以用于确定特定区域在第一方向上相对于光发射器的角度。

图1是根据示例实施例的可单独寻址的发光元件的阵列和像散光学元件的透视图。可单独寻址的发光元件114各自具有投射表面116。例如，可单独寻址的发光元件114可以经由电路板110上的电互连件118连接到电焊盘112。在某些实施例中，像散光学元件可以是柱面透镜102，其折射由可单独寻址的发光元件114发射的光。柱面透镜102和电路板110上的可单独寻址的发光元件114的阵列一起构成光发射器100。

光发射器100可以以各种方式配置和/或操作，以在相应的时间段期间产生如本文所述的照明模式。在特定示例中，可单独寻址的发光元件114可以以阵列形式(如图1所描绘的)设置在电路板110上。电路板110然后可以相对于柱面透镜102设置，以使得当操作特定的可单独寻址的发光元件114或一组可单独寻址的发光元件114来发光时，光发射器产生如本文所述的相应的照明模式(例如，基本线性照明模式)。特定的一组可单独寻址的发光元件114中的可单独寻址的发光元件114在电路板110上相对于柱面透镜102的位置可以被指定以控制由该特定的一组可单独寻址的发光元件114发射的照明模式。

光发射器100产生每个基本线性照明模式的时间段的持续时间，以及重复这种不同的基本线性照明模式序列的速率可以被指定，以便于以高于指定的速率来确定光检测器或其他对象的角度位置。例如，来自光发射器100的基本线性照明模式序列可以以大于10赫兹的速率重复。在图1的示例实施例中，其中利用六个不同的可单独寻址的发光元件114在这种序列的每次重复期间产生六个或更多不同的基本线性照明模式(例如，以提供六个不同的被照明的环境位置以用于确定光检测器或其他对象在第一方向上相对于光发射器100的角度位置)，可以在持续时间小于16.7毫秒的相应的时间段期间提供每种照明模式。

相对于用于生成这种照明模式的其它装置，用于产生基本线性照明模式的所示光发射器100可以具有若干益处。使用本文所述的光发射器生成照明模式的能量效率可以大于生成这种照明模式的其他方法(例如，通过使用掩模吸收或以其他方式阻挡发射光的一部分，通过由数字微镜器件反射由光源产生的、要被光接收器或其他元件吸收的光的指定部分)。此外，通过在电路板110上形成可单独寻址的发光元件114，可以精确地控制不同组可单独寻址的发光元件114之间的对准。这可以允许不同的所产生的照明模式(例如，基本线性照明模式)的特征(例如，角度范围)之间增加的对准，所述不同的所产生的照明模式与相应的不同组可单独寻址的发光元件114相对应。此外，将可单独寻址的发光元件合并到粘附到像散光学元件或以其他方式相对于像散光学元件设置的单个管芯中，可以提供相对于例如包括多个掩模、发光元件或其他光学元件的其他发光装置或用于产生本文所述照明模式的其他装置具有小尺寸的发光器件。通过经由电互连件118将可单独寻址的发光元件114连接到若干组可单独寻址的发光元件114中，该若干组可单独寻址的发光元件114与相应的所发射的照明模式相对应，可以在不使用电路板110上存在的电子开关(例如晶体管)的情况下产生不同的照明模式。本文描述的用于生成照明模式的装置的附加优点将是显而易见的。

电路板110上可单独寻址的发光元件114的图示位置和尺寸、它们通过电互连件118与彼此的互连和与电焊盘112的互连，以及图1中所示的光发射器100的其他细节意图作为本文描述的方法和装置的非限制性的说明性实施例。发明人预期了电路板上与不同的发射的照明模式相对应的、可单独寻址的发光元件的不同位置。此外，可以使用电路板的多组可单独寻址的发光元件和电焊盘的不同互连。例如，第一和第二组可单独寻址的发光元件可以以相反的极性连接到电路板的第一和第二电焊盘。这可以允许通过控制经由第一和第二电焊盘提供给多组可单独寻址的发光元件的电压极性来操作第一和第二组可单独寻址的发光元件中所选定的一组来发射光。电路板110上用于向电路板110的多组可单独寻址的发光元件114提供电流和/或电压的电焊盘112的数量通过在若干组可单独寻址的发光元件114和/或成对的多组可单独寻址的发光元件114之间共同使用电焊盘112而进一步减少(如图1所示)。可以使用电路板的可单独寻址的发光元件和电焊盘之间的互连的其它配置。

电路板110可以包括管芯(例如，由砷化镓、硅和/或其他半导体材料组成的管芯)，光发射器100的其他组件形成在其上或其中。在一些实施例中，电路板110是印刷电路板(printed circuit board，PCB)。在一些实施例中，这种电路板可以具有带有铜导电层的FR-4玻璃环氧树脂衬底。例如，在各种实施例中，铜导电层可以被蚀刻或沉积，以限定电互连件118。此外，电互连件118可连接到电路板110上的电焊盘112，以使得多组可单独寻址的发光元件114中的每一组可通过向电路板110上的对应电焊盘112提供电流和/或电压来被操作。

在替代实施例中，电路板110可以用柔性材料代替。例如，有机LED可以形成在有机半导体衬底中，以限定可单独寻址的发光元件114。此外，在一些替代实施例中，可单独寻址的发光元件114可以彼此(例如，物理地和/或电地)附接以限定阵列。这可以避免需要包括其上布置有可单独寻址的发光元件的结构(例如电路板110)。

可单独寻址的发光元件114可以包括形成在电路板110上或电路板110内的LED、VCSEL、激光器或其他可单独寻址的发光组件。例如，如果电路板110是半导体材料，则可单独寻址的发光元件114可以包括发光二极管区域、发光量子阱、布拉格反射器或由砷化镓、砷化镓铝、正或负掺杂材料或其他材料或结构形成的其他元件。形成可单独寻址的发光元件114可以包括光图案化、光刻、化学气相沉积、溅射、氧化、离子注入或用于形成集成光电电路元件的其他方法。

可单独寻址的发光元件114可以以使得可单独寻址的发光元件114的一部分不发光的这种方式来封装。这可能是因为封装挡住了发光区域中的一些。替代地，可以存在集成在每个可单独寻址的发光元件114内的电组件，其防止整个可单独寻址的发光元件114能够发光。在一些实施例中，可单独寻址的发光元件114的有效部分可称为投射表面116。

如本文所述，光发射器的像散光学元件可以以多种方式配置，并且包括多种元件(例如，透镜、反射镜、衍射光栅和/或棱镜)，以使得从光发射器的一组可单独寻址的发光元件发射的光被投射为照明模式，该照明模式在第一方向上的第一角度范围内随角度变化(例如，在第一角度范围内的一个或多个角度范围内提供照明)。这可以包括对于第一方向，聚焦和/或偏转由可单独寻址的发光元件发射的光，以使得特定的可单独寻址的发光元件的位置与环境的角度范围相关。这还可以包括对于第二方向，散焦和/或扩散来自可单独寻址的发光元件的光。

因为投射表面116可能不会占据可单独寻址的发光元件114的整个表面，所以由相邻的可单独寻址的发光元件114产生的照明模式可能不会彼此直接相邻。为此，如图1所示，可单独寻址的发光元件114可以彼此交错。这可以允许相邻的可单独寻址的发光元件114的投射表面116在一个或多个方向上彼此对准，从而允许相应的照明模式彼此对准。

如图1-图4所示，像散光学元件包括单折射非球面柱面透镜102。然而，如本文所述，光发射器的像散光学元件可包括附加的或替代的元件，其被配置为聚焦、偏转或以其他方式修改从光发射器的可单独寻址的发光元件114发射的光。在示例实施例中，像散光学元件聚焦由多组可单独寻址的发光元件114中的一个或多个产生的光，以产生诸如本文所述的照明模式。

为此，这种像散光学元件可以包括衍射光栅、全息介质或一些其他反射、折射和/或吸收元件。像散光学元件可以包括具有非球面光学表面的反射元件。像散光学元件可以包括单个透镜、反射镜、光栅或其他光学元件。替代地，像散光学元件可以包括多个光学组件(例如，多个透镜、多个光栅和/或多个反射镜)。

在一些示例中，像散光学元件可以包括单个具有第一表面的折射或反射透镜，该第一表面具有被指定为在第一方向上聚焦和/或偏转发射的光的几何形状(例如，柱面几何形状，诸如非球面柱面几何形状)。这种折射或反射透镜可以包括第二表面，该第二表面具有被指定为在基本上正交于第一方向的第二方向上散焦和/或扩散发射的光的几何形状(例如，凹形几何形状)，以使得每个可单独寻址的发光元件在被操作以发射光时，其在第二方向上类似的角度范围内提供光。因此，这种像散光学元件可以将从每个可单独寻址的发光元件发射的光聚焦成，例如基本线性照明模式。

像散光学元件的组件或特征可以，例如使用光学透明材料或电路板表面上的其他元件(例如使用用于集成电路制造的方法)形成在电路板上。附加地或替代地，像散光学元件可以使用粘合剂、夹子、电枢或一些其他装置接合到电路板。这可以包括将像散光学元件直接接合(例如，使用粘合剂)到电路板、接合到包围电路板的封装(例如，包括窗口的陶瓷、金属或聚合物集成电路封装)，或者接合到光发射器的一些其他组件。除了像散光学元件之外，光发射器还可以包括其他光学元件；例如，可以在电路板的表面上提供多个微透镜，以聚焦、准直或以其他方式修改从可单独寻址的发光元件中的每一个发射的光的发射模式。

如上所述，光发射器(例如，100)可以被操作以在相应的不同时间段期间向环境提供若干不同的照明模式。照明模式可以被指定以使得由环境中的对象(例如，这种对象的光检测器)随着时间从光发射器接收的照明强度可以用于确定对象在环境中的位置(例如，确定对象相对于光发射器的角度)。这可以包括确定在与不同照明模式相对应的不同时间段期间入射到对象上的光模式。然后对象的位置(例如，对象相对于光发射器的角度)可以通过确定环境内的区域(例如，角度范围)来确定，该区域基于不同的照明模式与接收的光的模式相对应。

发明人预期了光发射器和电互连件、电焊盘、可单独寻址的发光元件、投射表面或其其他元件或特征的其他配置。电路板可以包括若干组互连的可单独寻址的发光元件(例如，至少一百组)，以使得多组可单独寻址的发光元件可以被操作以产生相应的不同的照明模式，以有助于确定接收照明模式的环境中对象的位置。这种多组一个或多个可单独寻址的发光元件可以以各种方式彼此互连和/或与电路板的电焊盘互连。例如，每组可单独寻址的发光元件可以连接到电路板的相应的一对电焊盘，或者若干组可以共同连接到单个电焊盘(例如，根据公共阴极布置或公共阳极布置)。附加地或替代地，成对的多组一个或多个可单独寻址的发光元件可以共享一个或多个电焊盘，根据相反的极性连接到这种共享端子(即，第一组的可单独寻址的发光元件的阳极可以连接到公共端子，而第二组的可单独寻址的发光元件的阴极可以连接到公共端子)，以使得这种成对组中的每一组可以在相应的时间段期间被操作，以通过向(多个)公共端子提供对应极性的电压来提供相应的照明模式。发明人预期了，如本文所述的光发射器上的电焊盘的其它配置。

图2示出了，在横截面上，光发射器100的像散光学元件(例如，图1所示的柱面透镜102)对从光发射器100的电路板110上的可单独寻址的发光元件114的投射表面116发射的光的影响。注意，所发射的照明的维度、角度，柱面透镜102折射光的操作以及图2的其他方面意图概念性地示出由本文描述的由光发射器产生照明模式(例如，基本线性照明模式)，并且不是意图在字面上表示这种光发射器的特定实施例的光学或其他属性(例如，光线的角度或位置、LED的发射模式、光学元件的表观折射率、折射元件的焦距、折射元件和/或由这种元件产生的光场的整体发散或会聚特性、折射元件对光线的折射角)。

图2示出了通过光发射器100的电路板110和柱面透镜102的横截面的俯视图。电路板110的第一组一个或多个可单独寻址的发光元件114从投射表面116向柱面透镜102投射光，如图所示。柱面透镜102被配置为聚焦、折射、偏转或以其他方式修改从可单独寻址的发光元件114发射的光，以使得通过操作这种可单独寻址的发光元件114产生基本线性照明模式(例如，在光检测器可能位于的测量平面202处)。基本线性照明模式可以根据电路板110上的可单独寻址的发光元件114在电路板110上的位置、发射分布或其它属性和/或可单独寻址的发光元件114相对于柱面透镜102的位置和定向在角度范围内变化。例如，柱面透镜102、发射器100(例如，可单独寻址的发光元件114的发射分布)或光发射器100的其他元件的属性可以被指定以使得与测量平面202相交的基本线性照明模式的宽度更宽或更窄。

如图2所示，投射表面116中的每一个可以将来自对应的可单独寻址的发光元件114的光形成某一模式。当从每个表面116发射的模式被投射到测量表面202处的垂直/水平面上时，从每个表面116发射的模式可以是基本线性的(即，照明模式可以在垂直维度上拉长并且在水平维度上聚焦)。可单独寻址的发光元件114的投射表面116可以对于彼此布置以使得角度范围可以被跨越。例如，当角度范围对于光发射器100被限定时，角度范围可以跨越30度、45度、60度、75度或90度。

图3是将照明模式顺序投射到环境302(例如，房间)中的光发射器(例如，图1中所示的光发射器100)的透视图。光发射器可以包括例如柱面透镜102和其上具有可单独寻址的发光元件114(被遮挡而不可见)的电路板110。柱面透镜102可以聚焦由可单独寻址的发光元件114发射的光，以在对于光发射器100的对应角度产生基本线性照明模式。随着可单独寻址的发光元件114被顺序激活，基本线性照明可以通过对于光发射器100的角度范围进行(如图1中虚线箭头所示)。在各种实施例中，角度范围可以在水平/深度平面或垂直/深度平面中变化(例如，如果光发射器100在水平/垂直平面中旋转90度)。在各种实施例中，角度范围可以跨越15度、30度、45度、60度、75度、90度、105度、120度、135度、150度、165度、180度或195度。其他角度范围跨度也是可能的。

图3所示的基本线性照明模式之间的间距、基本线性照明模式的宽度和位置是作为示例提供的，并不意味着指示优选实施例。容易理解的是，当顺序照明可单独寻址的发光元件114时，多个投射模式是可能的。例如，在一些实施例中，相邻的基本线性照明模式之间的间隙空间可以小于示出的间隙空间。事实上，当在电路板110上阵列中的可单独寻址的发光元件114彼此交错时，基本线性照明模式可以彼此相邻地被接连投射(例如，基本线性照明模式中的一个的左边缘可以紧邻相邻的基本线性照明模式的右边缘)。这可以允许，如果可单独寻址的发光元件114中的所有同时被激活，同步脉冲垂直照明位于角度范围内的环境302的整个部分。

基于从光发射器100接收的照明的时变模式来确定对象的位置(例如，确定光检测器在第一方向上相对于光发射器100的角度)可以包括确定相对于在其期间光发射器100产生若干不同照明模式中的每一个的时间段的定时的、照明的检测定时(例如，根据光检测器接收的光强度的多个测量的给定光强度的检测定时)。在一些示例中，这种定时信息可以由光发射器100和光检测器420确定，两者都包括高精确的同步时钟。在其他示例中，光发射器100可以包括射频发射器(或用于无线信息传输的其他装置)，其被操作来发射这种定时信息。在另外的例子中，这种定时信息可以从由光检测器从光发射器100接收的照明的时变模式中恢复。在一些实施例中，可以通过从检测到的时变照明信号中的改变(例如，上升或下降沿)恢复脉冲定时信息来恢复定时信息。

如图4所示，光发射器100可以以基本线性照明模式(如图3所示)的形式将光发射到环境302(例如，房间)中。例如，这可以通过光发射器100使用像散光学元件(例如，柱面透镜102)和一系列可单独寻址的发光元件114(在图4中被遮挡而不可见)来实现，这些发光元件114被布置成电路板110上的阵列。随着可单独寻址的发光元件114被顺序激活(例如，通过也在电路板110上的、使用电互连件118连接到可单独寻址的发光元件114的控制系统)，基本线性照明模式可以照明由环境302中的光发射器100限定的角度范围内的不同角度。顺序扫描在图4中由虚线箭头示出。此外，从柱面透镜102发出的实线示出了基本线性照明模式可以被投射到的位置。投射到光检测器420的角度位置的基本线性照明模式在图4中由附图标记402指示。

如上所述，基于检测到的从光发射器接收的光的时变强度来确定对象(例如，光检测器402)的角度位置可以包括基于关于从光发射器发射的照明模式的定时的信息来做出这种确定。这种定时信息可以基于对象的控制器的内部时钟，或者基于使用接收器接收的定时信息(例如，经由来自光发射器的射频信号发送的定时信息)。附加地或替代地，定时信息可以存在于光发射器发射照明模式的定时中。例如，光发射器可以在一个或多个特定时间段期间向第一照明范围中的所有提供照明，以向对象提供同步定时或其他数据。在一些示例中，提供照明模式中的一个或多个可以包括以指定频率或根据一些其他模式随着时间调制提供的照明模式中的一个或多个(例如，通过在强度范围内和/或在若干不同的离散照明级别之间变化所提供的照明强度)，以提供定时信息(例如，将照明模式中的一个或多个识别为照明模式序列中的“第一”模式)或提供一些其他信息。

注意，如图所示，检测到的基本线性照明模式402意图作为可以由本文描述的光发射器100提供的模式的非限制性示例。作为替代示例，由光发射器提供的一组照明模式可以在第一角度范围内变化；另一种照明模式可以向第一角度范围中的所有提供照明。如上所述，可以提供这种模式，以向环境中的对象提供定时或其他信息。附加地或替代地，这种照明模式可用于确定给定对象是否在第一角度范围内，且因此确定从光发射器发射的光是否可用于确定给定对象的角度位置。

可以指定若干不同的照明模式(以及光发射器的相应数量的多组一个或多个可单独寻址的发光元件)，以提供对感兴趣环境中对象的角度位置的、至少达到指定分辨率或精度的确定。例如，光发射器(例如，来自光发射器的十个或更多个对应组的一个或多个发光元件)可以在相应的不同时间段(例如，在多个重复的相应的时间段期间，根据产生不同的基本线性照明模式的时间中的重复序列)期间提供十个或更多个不同的基本线性照明模式。当在相应的时间段期间基本线性照明模式被环境中的对象的光检测器检测到时，所提供的基本线性照明模式中的每一个可以提供对象相对于光发射器所处的对应角度范围。基于对应的基本线性照明模式的宽度，对象所处的角度范围可以占据角度的跨度。如上所述，可以指定所提供的不同照明模式的数量，以便于将这种对象的角度位置确定达到特定的分辨率。例如，如果光发射器扫过的完整角度范围是90度，则提供十个或更多个不同的基本线性照明模式可以便于将对象的角度位置确定达到9度的分辨率。当这种对象在提供基本线性照明模式的光发射器的1米范围内时，9度的角度分辨率可以与15.6厘米的线性距离分辨率相对应。另外，如果基本线性照明模式的强度分布对于角度变化(例如，由于诸如激光器的可单独寻址的发光元件的高斯性质)，并且对象上的光检测器可以检测强度的变化，则角度分辨率可以进一步提高。

如以上关于图1所述，可单独寻址的发光元件114的投射表面116可以不占据可单独寻址的发光元件114的整个表面。因此，由相应的可单独寻址的发光元件114投射的照明模式(例如，如果可单独寻址的发光元件114被柱面透镜聚焦，则是基本线性照明模式)可能不与对应的可单独寻址的发光元件114一样宽或高。此外，即使可单独寻址的发光元件114彼此直接相邻放置，它们相应的照明模式也可能彼此不相邻。为了补偿，电路板110上可单独寻址的发光元件114的阵列500可以如图5所示设计。

如图所示，可单独寻址的发光元件114可以在管芯内沿主方向间隔开(例如，垂直地)，以使得一个投射表面116的边缘(例如，底部)与另一个投射表面116的边缘(例如，顶部)对准。这由图5中的虚线示出。此外，可单独寻址的发光元件114可以沿基本上正交于主方向的次方向彼此邻接(例如，水平地)。然而，由于可单独寻址的发光元件114的封装尺寸，为了对准，可单独寻址的发光元件114可能需要沿次方向在增加的维度上递增地设置。一旦已经到达主方向上的某个位置，该增加的维度可以被重置到次方向上的开始位置(例如，最左边的可单独寻址的发光元件116的左侧)，以使得在次方向上的开始位置处有空间来放置另一个可单独寻址的发光元件114。在图5的示例实施例中，一旦四个可单独寻址的发光元件114的不连贯的行(disjointed row)被对准，则可以开始新的不连贯的行。例如，在其中可单独寻址的发光元件114被设计为对准的管芯的方向可以与相应的像散光学元件的扩散的方向相对应。在其它实施例中，例如用于水平而不是垂直扫描环境的可单独寻址的发光元件114可以水平对准不连贯的列而不是行。例如，图5所示的阵列500和对应的柱面透镜可以顺时针或逆时针旋转90度，用于水平而不是垂直扫描环境(关于图7进一步示出)。

此外，一组互连的一个或多个可单独寻址的发光元件中的可单独寻址的发光元件可以以一些其他方式布置在光发射器的电路板的表面上。例如，可单独寻址的发光元件可以被布置成多列/行，或者以其他方式分布在电路板上，以便当操作阵列以顺序投射基本线性照明模式时，增加从光发射器发射的光量和/或降低可单独寻址的发光元件的阵列的温度。因为可单独寻址的发光元件可以分布在更宽的区域，所以可以存在更多用于散热的表面区域，从而可以降低可单独寻址的发光元件的阵列的整体温度。

除了图5所示的交错设计之外，或者替代图5所示的交错设计，可以采用上述分布设计。例如，图5的八个交错的可单独寻址的发光元件的模式可以复制在电路板的不同部分上，该不同部分具有相同的水平位置，但是具有不同的垂直位置(即，图5的八个交错的可单独寻址的发光元件的模式被复制，但是被向上或向下移位)。因为光发射器的像散光学元件可以在水平方向上扩散光，如果按照阵列定向这样做的话，八个交错的可单独寻址的发光元件的复制模式可以用来加强/增强已经由八个交错的可单独寻址的发光元件的原始模式产生的对应的基本线性照明模式的强度。

可以提供可单独寻址的发光元件在光发射器中的电路板上的分配，以便在操作可单独寻址的发光元件发射光时降低光发射器的平均和/或峰值温度。这可以通过将这种废热的产生扩散在电路板的更宽区域上或者根据一些其他考虑(例如，简化电路板上的电互连件和/或电焊盘的布线，提供可单独寻址的发光元件、电互连件的配置或者与电路板制造工艺兼容的其他特征，或者增加从光发射器输出的光量)来实现。

图6是包括光发射器650的系统的框图，光发射器650被配置为向对象610所处的环境提供如本文别处所述的多个不同的照明模式。对象610包括被配置为检测从光发射器650发射的照明620的光检测器614和控制器612，。对象610还包括收发器616，收发器616被配置为向和/或从一些其他器件(例如，从光发射器650)发送和/或接收信息。光检测器614被配置为检测从光发射器650接收的光620(例如，在相应的不同时间段期间作为一个或多个基本线性照明模式从光发射器650发射的光)的属性(例如，强度)。这种光可以被检测并用于确定对象610的位置(例如，在第一方向上相对于光发射器650的角度)。光发射器650包括管芯654，管芯654可以设置在例如电路板上，管芯654包括一个或多个可单独寻址的发光元件，该发光元件被配置为经由像散光学元件656(例如，柱面透镜)提供光，以向包含对象610的环境再生相应的照明模式(例如，基本线性照明模式)。光发射器650还包括被配置为便于管芯654的操作以产生这种照明模式的处理器652和存储器660。

光发射器650被配置为在相应的时间段期间产生不同的照明模式。发射每个不同的照明模式包括在第一方向上相对于器件的第一角度范围的一个或多个角度范围内发射照明。因此，每个照明模式在第一方向上变化，以使得对象(例如，610)可以检测在这种不同时间段期间从光发射器650接收的光强度，并且使用检测到的光强度来确定对象610在环境中的位置(例如，确定对象610在第一方向上相对于光发射器650的角度)。产生特定照明模式的光发射器650包括从管芯654的一组一个或多个互连的可单独寻址的发光元件(例如，LED、激光器、VCSEL)生成光。

光发射器650的处理器652被配置为操作管芯654(例如，向管芯654的不同组的一个或多个可单独寻址的发光元件施加电压和/或电流)，以从光发射器650产生不同的照明模式。处理器652可包括一个或多个微控制器、专用集成电路(application-specificintegrated circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，FPGA)或被配置为操作管芯654以在不同时间段期间产生不同照明模式的其他电子组件。处理器652可以包括被配置为使用程序指令662或包含在存储器660中的其他信息来执行这种动作的元件(例如，根据存储的伪随机序列或根据一些其他序列来生成照明模式序列，或者通过使用管芯654发射照明620来指示一些定时信息或其他信息)。替代地，代替处理器652和存储器660，光发射器650可以包括若干触发器、定时器、多路复用器、计数器或其他电路，这些电路被配置为操作管芯654以根据由这些电路的结构静态设定的序列来产生照明模式(例如，按重复序列提供指定时间段的一组照明模式中的每一个)。

存储器660可以包括由处理器652执行的程序指令662，以使得光发射器650在相应的不同时间段期间，通过从管芯654上的相应的不同组的一个或多个可单独寻址的发光元件发射光来产生不同的照明模式，或者执行一些其他操作。在各种实施例中，存储器660可以包括非易失性和/或易失性存储器。在一些示例中，程序指令662可以包括根据设定序列提供不同照明模式的指令(例如，以使得不同照明模式中的每一个依次重复呈现)。替代地，程序指令662可以包括根据随机或伪随机序列提供不同照明模式的指令。在又一示例中，程序指令662可以包括提供不同照明模式的子集的指令。例如，如果对象的角度位置已知为低分辨率(例如，基于检测先前从光发射器650发射的光，已知对象位于感兴趣角度范围的后半部分内)，则可以仅提供不同照明模式的子集，以便于随着时间确定对象的角度位置达到更高的分辨率和/或以更高的速率确定对象的角度位置。

在又一示例中，程序指令662可以包括在感兴趣的角度范围内提供照明以向环境中的对象用信号发送一些信息的指令。向对象用信号发送信息可以包括指示关于从光发射器560发射的先前或后续照明模式的定时信息，或者提供关于从光发射器650发射的照明模式的身份信息或其他信息和/或关于这种模式的产生次序的信息(例如，种子值或关于照明模式的伪随机序列的其他信息)。

在一些示例中，光发射器650可以包括收发器、通信接口、用户接口、一个或多个另外的管芯或一些其他组件，并且程序指令662可以包括操作这种另外的组件以提供一些功能的指令。例如，光发射器650可以包括被配置为与对象610通信(例如，经由对象610的收发器616)的收发器。程序指令662可以包括操作收发器向对象610发送定时信息、关于照明模式和/或由光发射器650产生这种模式的序列的信息，或者一些其他信息的指令。附加地或替代地，程序指令662可以包括操作收发器以接收由对象610的控制器612基于使用光检测器614检测到的光强度来确定的位置信息、发送关于这种检测到的强度的信息以使得处理器652可以基于这种检测到的强度确定对象610的角度位置或者从对象610接收一些其他信息的指令。程序指令662可以包括操作这种收发器以与一些其他系统进行通信的指令(例如，将关于对象610的确定的角度位置的信息发送到电话、计算机或一些其他系统)。

光发射器650可以是智能电话、数字助理、头戴式显示器、机器人或其他系统的控制器、或一些其他便携式计算器件的一部分。在这种示例中，从光发射器650发射的光(例如，作为不同的照明模式)可以用于确定对象(例如，包括光检测器的对象)相对于这种其他对象的位置(例如，用户的手相对于用户的头的位置，手上设置有光检测器，头上设置有包括光发射器650的头戴式显示器)。替代地，光发射器650可以是安装到地板、墙壁、天花板或其他对象或建筑物的系统的一部分，以使得光发射器650的位置相对于感兴趣的环境相对静止。在这种示例中，从光发射器650发射的光可用于确定对象(例如，包括光检测器的对象)相对于环境的位置(例如，人的身体的部分的位置，在该部分上设置有若干相应的光检测器，以便于检测人的身体在环境中的运动)。发明人预期了本文描述的光发射器的其它配置和/或应用。

对象610可以是系统(例如，无人驾驶飞机)、附接到感兴趣的对象或人(例如，附接到人的身体部分，以便于运动捕捉)的标签或其他器件的一部分或者设置于其上，或者以一些其他方式配置，以便于基于从光发射器650接收的光的时变强度来确定对象610的位置。这包括使用对象610的光检测器614检测这种光强度。光检测器614可以包括光电二极管、光电晶体管或对从光发射器650发射的光(例如，对波长与光发射器650的管芯654的可单独寻址的发光元件发射的光的波长相对应的光)敏感的一些其他元件。

控制器612可以包括被配置为操作光检测器614以检测从光发射器650接收的光的强度或其他属性和/或执行一些其他操作的各种元件。例如，控制器612可以包括逻辑门、算术逻辑单元、微处理器、寄存器、数字振荡器、计数器、逻辑总线、放大器、模数转换器(analog-to-digital converter，ADC)、混频器、模拟振荡器、缓冲器、存储器、程序指令或一些其他组件或多个组件。控制器612可以被配置为基于来自光发射器650的这种检测到的照明来确定对象610的位置，和/或使用收发器616将关于检测到的照明的信息(例如，关于在多个时间点接收到的照明的强度，关于这种接收到的照明的强度随着时间的一系列变化的定时、序列或其他信息)发送到一些其他系统(例如，光发射器650、电话、计算机)。控制器612可以被配置为执行一些其他操作。

控制器612可以包括用于检测由光检测器614接收的、来自光发射器650的照明的各种组件。光检测器614可以包括光电二极管、光电晶体管、光阻元件或被配置为输出电压、电流或与接收的光620的强度或其他属性相关的一些其他电信号的一些其他组件。控制器612可以包括放大器、跨阻抗放大器、滤波器、缓冲器、电压基准、ADC或被配置为操作光检测器614以检测从光发射器650接收的照明620的其他组件。控制器612可以包括另外的电路(例如，时钟恢复电路，用于根据检测到的照明的强度的转变来确定相对定时信息；异步串行接收器电路，用于检测接收到的照明的强度相对于对象610的位置的变化序列)。

控制器612可以被配置为使用光检测器614检测来自多个光发射器和/或来自光发射器的多个不同管芯的照明。在一些示例中，控制器612可以包括数字或模拟滤波器，其被配置为便于检测从多个不同的光发射器和/或从光发射器的多个不同管芯接收的照明。这可以通过检测由光检测器614接收的照明的分量来实现，该分量在与从不同管芯和/或不同光发射器发射的照明的调制频率相对应的相应的不同频率处变化。附加地或替代地，光检测器614可以包括多个不同的光敏元件(例如，不同的光电二极管和/或耦合到这种光电二极管的滤光器)，这些光敏元件对与由不同光发射器和/或光发射器的不同管芯产生的照明的波长相对应的、相应的不同波长的照明敏感。这可以便于检测从这种多个不同的光发射器和/或从光发射器的多个不同管芯接收的照明。

注意，为了方便描述，结合功能模块描述了图6所示的框图。然而，对象610和/或光发射器650的实施例可以利用在单个集成电路(例如，包括光检测器和用于检测经由光检测器接收的光强度的电路的集成电路)、多个集成电路或电子组件(例如，其上设置有电子元件的印刷电路板)中实现的功能模块(“子系统”)中的一个或多个，或者根据一些其他考虑来布置。

注意，对象610和光发射器650的所示组件意图作为非限制性示例实施例。还要注意，如本文中所描述的，被配置为向环境提供照明模式的光发射器、位于这种环境中的对象和/或位于这种环境中的光检测器可以包括更多或更少的所示元件和/或可以包括另外的元件。例如，位于环境中并且包括被配置为检测从光发射器发射的光的光检测器的对象可能缺少被配置为操作光检测器和/或确定对象位置的控制器或其他元件。在这种示例中，光发射器可以经由电缆被系到一些其他系统(例如，光发射器650)，该其他系统被配置为检测经由光检测器接收的光并确定光检测器的位置。发明人预期了本文描述的光发射器、光检测器、标签和/或被配置为产生和/或检测照明模式的其他对象或系统的另外的示例。

如本文别处所述，光发射器可以包括管芯和像散光学元件，该像散光学元件被配置为提供来自光发射器的照明模式，该照明模式根据相对于光发射器的指定方向上的角度而变化。这可以通过生成来自管芯的对应可单独寻址的发光元件的光来实现。当操作可单独寻址的发光元件发射光时，这种可单独寻址的发光元件在管芯上的位置可以与从光发射器产生的照明角度或角度范围相对应。以这种方式配置的光发射器可以更有效地、以更小的形状因子、用最小的组件和最小的成本提供这种模式，或者根据一些其他考虑，以相对于用于产生这种照明模式的其他装置或方法改进的方式提供这种模式(例如，使用数字微镜器件来控制光源产生的光的哪些部分将被提供给环境)。这种管芯和/或像散光学元件可以以多种方式配置，以便于产生多种不同的照明模式。

例如，虽然本文别处描述了这种光发射器，包括相对于像散光学元件设置的单个管芯，但是多个管芯可以相对于这种像散光学元件设置。这些多个管芯可以从不同管芯的相应组的发光元件提供相应的照明模式。可以提供这种不同的管芯以增加管芯的功率耗散程度，以增加管芯上多组可单独寻址的发光元件的总数以及光发射器可以提供的不同照明模式的对应总数，或者提供一些其他功能。这在图8中以示例的方式示出，图8示出了第一管芯814和第二管芯824，每个管芯包括相应的多个发光元件，并且每个管芯分别设置在第一像散光学元件810和第二像散光学元件820之后。

如上所述，图7a是布置在电路板710上的可单独寻址的发光元件714的阵列的俯视图，该可单独寻址的发光元件将光投射到柱面透镜702。如果可单独寻址的发光元件被顺序激活，可单独寻址的发光元件714的阵列可以对于光发射器在角度范围内重复投射基本线性照明模式(如箭头所示)。由图7a中的光发射器扫过的角度范围位于水平/深度平面(图7a中所指示的轴)。如所指示的，可单独寻址的发光元件714沿着水平轴递增地间隔开，并且柱面透镜702的主轴基本上平行于垂直轴。

替代地，相同的光发射器可以用于投射基本线性照明模式，该照明模式扫描位于垂直/深度平面(图7b中所指示的轴)中的角度范围。如图7b所示，光发射器被重新定向，以使得可单独寻址的发光元件764沿着电路板760上的垂直轴(图7b所指示的轴)排列。另外，柱面透镜752的主轴平行于水平轴。

此外，如果图7a和7b中呈现的两个发射器配置是两个独立的发射器，则它们可以同时扫描正交角度范围。此外，如图8所示，两个独立的发射器可以放置在单个电路板上以扫描环境。

如上所述，在光发射器(例如，图8中所示的光发射器800)的一些实施例中，在与设置在第二柱面透镜820后面的交错的可单独寻址的发光元件824的第二阵列所在的相同电路板上，可以存在设置在第一柱面透镜810后面的交错的可单独寻址的发光元件814的第一阵列。第一和第二阵列可以被定向以使得阵列分别在第一和第二方向发射相应的的照明模式，以使得第一和第二方向相对于彼此旋转(例如，以使得第一和第二方向基本正交，即，以使得第一和第二方向相差80度到100度之间)。这可以允许光检测器在两个正交方向上确定对象相对于光发射器的角度。在另一个示例中，光发射器的两个阵列可以位于环境中的不同位置，并且基于由对象从两个阵列接收的照明来确定对象的位置可以包括基于检测到的照明并且还基于两个阵列在环境中的相对位置和定向来确定对象位于环境中的特定平面或线上。此外，在其他实施例中，可以在一个或多个光发射器上采用具有三个或更多个像散光学元件的三个或更多个可单独寻址的发光元件的阵列。

对象(例如，对象的光检测器)从两个(或更多个)不同阵列和/或光发射器接收的照明可以以多种方式检测。在一个示例实施例中，不同的阵列可以在不同的相应时间段期间发射照明模式。在这种示例中，检测来自两个不同阵列的照明可以包括操作对象的光检测器以检测对象在不同的相应时间段期间接收的光。在另一个示例中，不同阵列可以发射不同的相应波长的照明，并且检测来自两个不同阵列的照明可以包括操作对象的多个光检测器(例如，耦合到与由光发射器发射的光的不同波长相对应的、相应的波长选择滤光器的光检测器)，以检测以不同的相应波长入射到对象上的光。在又一个示例中，从阵列中的每一个发射的照明可以被调制在不同的相应频率，并且检测来自两个不同光发射器的照明可以包括过滤使用对象的光检测器检测到的在不同的相应频率的光强度信号。本发明人预期了如本文所述的随着时间检测对象从两个或更多个阵列接收的光的强度的附加或替代方法。

此外，柱面透镜810/820和对应的可单独寻址的发光元件814/824的阵列可以封装在电路板800上。电路板800可以包括通信互连件802，其用于将调制信号从控制系统860(例如，包括处理器862的控制系统860，处理器862被配置为运行存储在存储器864上的指令以生成照明模式来扫描环境)发送到可单独寻址的发光元件814/824。电路板800还可以包括电源互连件802，其从电源870向可单独寻址的发光元件814/824提供电源电压。在一些实施例中，电源870可以包括电池或超级电容器。在替代实施例中，电源870可以包括被配置为连接到墙壁插座的插头和交流到直流(AC(alternating current，交流)到DC(directcurrent，直流))转换器。

类似于图5所示的实施例，可单独寻址的发光元件可以在阵列内交错。如图9a所示，可单独寻址的发光元件914在电路板910上的阵列中对于彼此交错，以使得它们对应的投射表面916在主方向上彼此重叠(例如，水平地)。如图9b所示(俯视图示)，当从相邻的可单独寻址的发光元件914通过柱面透镜952发射光，而不是投射共线的基本线性照明模式(如图5的实施例)时，重叠的基本线性照明模式被投射到环境内的垂直/水平面960上。两对虚线示出了这种效果。例如，诸如这种设计可用于增强环境中某些位置的强度输出。此外，这种重叠设计可以与图5所示的对准设计交替，以实现环境中不同照明强度的区域。

III.示例方法

图10是用于操作光发射器以产生如本文别处所述的照明模式的方法1000的流程图。可以在相应的时间段期间提供这种照明模式，以便于基于对象随着时间从光发射器接收的照明来确定对象在第一方向上相对于光发射器的位置。照明模式被指定为对光发射器的环境进行空间编码，以使得环境的不同区域(例如，相对于光发射器，第一方向上的不同角度范围)从光发射器接收不同的时变照明模式。这种时变模式可以被检测到并用于确定时变模式是从环境的哪个区域检测到的，并因此，确定光检测器和用于检测时变模式的其他装置对于光发射器的位置(例如，第一方向上的角度)。

光发射器包括若干组一个或多个互连的可单独寻址的发光元件，这些发光元件设置在光发射器的阵列中，并且每个发光元件与从光发射器发射的照明模式中的相应一个相对应。该阵列相对于光发射器的像散光学元件设置，以使得当该阵列的特定组的一个或多个互连的可单独寻址的发光元件被操作以发射光时，发射的光被像散光学元件聚焦以产生来自光发射器的照明模式中的对应的一个。

在框1002处，方法1000包括从第一可单独寻址的发光元件向像散光学元件发射光。在一些实施例中，框1002可以包括在第一可单独寻址的发光元件上提供电压差。此外，例如，从第一可单独寻址的发光元件发射的光可以具有由控制系统确定的对应强度和/或对应波长。对应强度和/或对应波长可以是基于所发射的光将被引导到的环境中的位置(例如，被引导向环境的角度范围中心的发射的光可以具有比被引导向角度范围边缘的发射的光更大的强度)。

在框1004处，方法1000包括通过像散光学元件聚焦从第一可单独寻址的发光元件发射的光，以在角度范围内的第一对应扫描角度产生基本线性照明模式。框1004可以包括在一个方向上(例如，水平地)聚焦由第一可单独寻址的发光元件发射的光，并且在正交方向上(例如，垂直地)扩散光。为了实现这一点，在一些实施例中，像散光学元件可以是柱面透镜。

基本线性照明模式可以在一个维度上(例如，垂直地)延伸跨过环境的维度(例如，房间内的墙壁)。角度范围内的第一对应扫描角度的宽度可以与第一可单独寻址的发光元件上的投射表面的宽度相关。替代地，角度范围内的第一对应扫描角的宽度可以与由第一可单独寻址的发光元件发射的光的物理特性(例如激光束的束腰或由第一可单独寻址的发光元件发射的波长的衍射极限)相关。

在框1006处，方法1000包括从第二可单独寻址的发光元件向像散光学元件发射光。类似于框1002，从第二可单独寻址的发光元件发射的光可以具有对应强度和/或对应波长。对应强度和/或对应波长可以与环境中的给定位置相关，由第二可单独寻址的发光元件发射的光将被投射到该给定位置。

在一些实施例中，例如，在阵列内，第二可单独寻址的发光元件可以紧邻第一可单独寻址的发光元件设置。此外，第一和第二可单独寻址的发光元件两者都可以位于电路板上。第一和第二可单独寻址的发光元件可以进一步彼此交错，以使得第一可单独寻址的发光元件上的第一投射表面和第二可单独寻址的发光元件上的第二投射表面彼此对准。

在框1008处，方法1000包括通过像散光学元件聚焦从第二可单独寻址的发光元件发射的光，以在角度范围内的第二对应扫描角度再生基本线性照明模式。类似于框1004，聚焦可以包括在一个方向上(例如，水平地)聚焦光，以及在正交方向上(例如，垂直地)扩散光。例如，再生的基本线性照明模式可以被投射在环境的一部分上，该基本线性照明模式紧邻由框1004投射的基本线性照明模式。如果第一和第二可单独寻址的发光元件的相应的第一和第二投射表面对准，则可能发生这种情况。

方法1000可以包括另外的步骤，其中通过从光发射器的相应的另外的多组一个或多个互连的可单独寻址的发光元件生成光，在相应的时间段期间从光发射器生成另外的照明模式。可提供这种另外的照明模式以增加可确定环境中的光检测器或其它对象的位置的分辨率(例如，通过提供选择性地向环境的较小部分提供照明的照明模式)。

此外，方法1000可以包括在特定的一个或多个时间段期间向第一角度范围中的所有提供照明的步骤(例如，向光检测器或接收这种照明的其他对象提供同步或定时信息)。方法1000可以附加地包括经由一个或多个所提供的照明模式，向环境中的光检测器提供信息的光传输。此外，方法1000可以包括经由射频传输提供关于被照明环境的定时、序列、角度的信息，或者关于在相应的不同时间段期间从光发射器提供的照明模式的其他信息。方法1000可以包括另外的步骤，或者替代本文列出的那些步骤的步骤。

图11是方法1100的流程图，该方法用于通过光发射器照明环境并检测对象(例如光检测器)所处的环境中的位置。光发射器和对象可以包含位置检测系统。照明模式可以被指定为对光发射器的环境进行空间编码，以使得环境的不同区域(例如，相对于光发射器，第一方向上的不同角度范围)从光发射器接收不同的时变照明模式。此外，除了照明和检测环境中的照明模式之外，光发射器和对象可以以另外的方式彼此通信。

光发射器包括若干组一个或多个互连的可单独寻址的发光元件，这些发光元件设置在光发射器的阵列中，并且每个发光元件与从光发射器发射的基本线性照明模式中的相应的一个相对应。该阵列相对于光发射器的像散光学元件设置，以使得当该阵列的特定组的一个或多个互连的可单独寻址的发光元件被操作以发射光时，所发射的光与像散光学元件相互作用以从光发射器产生基本线性照明模式中的对应的一个。

在框1102处，方法1100包括从阵列发射同步照明。框1102可以包括照明阵列内的多个可单独寻址的发光元件(例如，阵列内的可单独寻址的发光元件中的所有)。此外，阵列内的多个可单独寻址的发光元件可以以一系列脉冲发射以对应的同步频率、强度和/或模式被调制的光，。对应的同步频率、强度和/或模式可以由一个或多个光检测器识别，例如，作为确定由框1102中的阵列中的可单独寻址的发光元件提供的照明是同步照明的一种方式。

在框1104处，方法1100包括使用光检测器检测同步照明。光检测器可以设置在环境中的特定位置。如上所述，光检测器可以包括，例如控制器，诸如运行存储在存储器中的指令的处理器。此外，光检测器可以包括光电二极管、光电晶体管、光阻元件或被配置为输出电压、电流或与接收的光的强度、波长或其他属性相关的一些其他电信号的一些其他(多个)组件。在方法1100的一些实施例中，框1104可以包括检测来自多个光检测器的同步照明。例如，环境中的对象可以具有位于对象上不同位置的多个光检测器(例如，人的左臂上的光检测器和右臂上的另一个光检测器)。

此外，检测同步照明可以包括检测对应的波长、强度和/或照明持续时间。另外，检测同步照明可以包括检测对于时间的波长和/或强度分布。检测这种分布可以允许光检测器更精确地查明光检测器在环境中的角度位置。

在框1106处，方法1100包括将同步时间与所检测到的同步照明相关联。框1106可以包括与光检测器相关联的收发器，该收发器访问网络(例如，公共互联网)以确定当前时间。替代地，光检测器可以具有存储当前时间的内部时钟。框1106还可以包括将相关联的同步时间存储在存储器中。在一些实施例中，存储器可以位于光检测器上。替代地，存储器可以位于远处(例如，光检测器向其传送同步时间的云存储器件)。

在框1108处，方法1100包括使用控制系统顺序地照明阵列中的可单独寻址的发光元件，以用基本线性照明模式扫过角度范围。在一些实施例中，框1108可以包括对于不同的时间量照明不同的可单独寻址的发光元件。例如，阵列中的第一个可单独寻址的发光元件可以被激活500毫秒，并且每个连续的可单独寻址的发光元件可以被连续激活少于5毫秒。这种照明方案可以允许一个或多个光检测器检测它们相应的相对于光发射器的角度位置。除了时间调制之外，波长调制(例如，可单独寻址的发光元件中的每一个发射稍微不同波长的光)可以在阵列中的可单独寻址的发光元件的顺序照明期间使用。

在框1110处，方法1100包括使用光检测器检测由阵列中的发光元件中的一个再生的基本线性照明模式。类似于框1104，检测基本线性照明模式可以包括检测对应的波长、强度和/或照明持续时间。此外，检测基本线性照明模式可以包括检测相对于时间的波长和/或强度分布。检测这种分布可以允许光检测器更精确地查明光检测器在环境中的角度位置。

在框1112处，方法1100包括将检测到的基本线性照明模式与检测时间相关联。如果检测到对于时间的波长和/或强度分布，则框1112可以包括将基本线性照明模式与一组检测时间相关联。类似于框1106，框1108可以包括与光检测器相关联的收发器，该收发器访问网络(例如，公共互联网)以确定当前时间。替代地，光检测器可以具有存储当前时间的内部时钟。框1108还可以包括将相关联的检测时间存储在存储器中。在一些实施例中，存储器可以位于光检测器上。替代地，存储器可以位于远处(例如，光检测器向其传送同步时间的云存储器件)。

在框1114处，方法1100包括使用计算器件将检测时间与同步时间进行比较，以确定光检测器的角度位置。在一些实施例中，计算器件可以位于光检测器上。在替代实施例中，计算器件可以是，例如基于多个相应的检测时间和同步时间来确定多个光检测器的角度位置的中央服务器。例如，在这种实施例中，计算器件可以通过光检测器上的收发器与光检测器通信。框1114可以包括计算器件从检测时间中减去同步时间，以确定当检测到同步照明时和当检测到基本线性照明模式时之间的持续时间。此外，框1114可以包括计算器件将同步照明检测和基本线性照明模式检测之间的持续时间除以发射器中可单独寻址的发光元件中的每一个的照明时间，以确定光检测器的角度位置。可单独寻址的发光元件中的每一个的照明时间可能先前已经从光发射器发送到光检测器。附加地或替代地，照明时间可能已经基于包含在同步照明内的信息生成/改变(例如，同步照明的波长用作从光发射器到光检测器的关于在对应的照明序列中使用的可单独寻址的发光元件中的一个的照明时间的指示)。

方法1100可以包括另外的步骤，其中通过从光发射器的的相应的另外的多组一个或多个互连的可单独寻址的发光元件生成光，在相应的时间段期间从光发射器生成另外的照明模式。可以提供这种另外的照明模式来提高分辨率，达到该分辨率光检测器或其他对象在环境中的角度位置可以被确定(例如，通过提供选择性地向环境的较小部分提供照明的照明模式)。

方法1100可以附加地包括经由一个或多个提供的照明模式，向环境中的光检测器提供信息的光传输。此外，方法1100可以包括经由射频传输提供关于被照明环境的定时、序列、角度的信息，或者关于在相应的不同时间段期间从光发射器提供的照明模式的其他信息。方法1100可以包括另外的步骤，或者替代这里列出的那些步骤的步骤。

IV.结论

附图中所示的特定布置不应被视为限制。应当理解，其他实施例可以包括给定附图中所示的每个元件中的更多或更少。此外，示出的元件中的一些可以被组合或省略。此外，示例实施例可以包括图中未示出的元件。

此外，虽然本文已经公开了各种方面和实施例，但是其他方面和实施例对于本领域技术人员来说将是显而易见的。本文公开的各种方面和实施例是为了说明的目的，而不意图是限制性的，具有由以下权利要求指示的真正的范围和精神。在不脱离本文呈现的主题的精神或范围的情况下，可以使用其它实施例，并且可以进行其它改变。很容易理解的是，如本文一般描述和附图所示，本公开的方面可以以各种各样不同的配置来布置、替换、组合、分离和设计，所有这些都在本文中考虑。

Claims (20)

1.一种用于扫过角度范围的器件，包括：

像散光学元件；

可单独寻址的发光元件的阵列，其被布置为向所述像散光学元件发射光，其中所述像散光学元件被布置为聚焦从每个可单独寻址的发光元件发射的光，以在所述角度范围内的不同对应扫描角度产生基本线性照明模式；以及

控制系统，其可操作以顺序地激活所述可单独寻址的发光元件，以使得所述基本线性照明模式扫过所述角度范围，

其中所述可单独寻址的发光元件在所述阵列中彼此交错，以使得所述基本线性照明模式连续地扫过所述角度范围。

2.根据权利要求1所述的器件，其中连续地扫过所述角度范围的基本线性照明模式用于水平地扫描物理空间。

3.根据权利要求1所述的器件，其中连续地扫过所述角度范围的基本线性照明模式用于垂直地扫描物理空间。

4.根据权利要求1所述的器件，其中所述阵列被制造在印刷电路板上。

5.根据权利要求1所述的器件，其中所述阵列包括三十二个可单独寻址的发光元件。

6.根据权利要求1所述的器件，其中，所述阵列中可单独寻址的发光元件的数量有助于所述角度范围的角度分辨率。

7.根据权利要求1所述的器件，其中，所述阵列中可单独寻址的发光元件的数量有助于所述角度范围的大小。

8.根据权利要求1所述的器件，其中从所述可单独寻址的发光元件中的一个聚焦的基本线性照明模式的宽度使得所述基本线性照明模式将至少部分地与从相邻的可单独寻址的发光元件聚焦的基本线性照明模式重叠。

9.根据权利要求1所述的器件，其中所述像散光学元件是柱面透镜。

10.根据权利要求1所述的器件，其中所述角度范围是九十度。

11.一种用于扫过角度范围的方法，包括：

从第一可单独寻址的发光元件向像散光学元件发射光；

通过所述像散光学元件聚焦从所述第一可单独寻址的发光元件发射的光，以在所述角度范围内的第一对应扫描角度产生基本线性照明模式；

从第二可单独寻址的发光元件向所述像散光学元件发射光；以及

通过所述像散光学元件聚焦从所述第二可单独寻址的发光元件发射的光，以在角度范围内的第二对应扫描角度再生所述基本线性照明模式，

其中所述第一可单独寻址的发光元件和所述第二可单独寻址的发光元件是在可单独寻址的发光元件的阵列中，其中所述第一可单独寻址的发光元件和所述第二可单独寻址的发光元件由控制系统顺序激活，以使得所述基本线性照明模式扫过所述角度范围的至少一部分，并且其中所述第一可单独寻址的发光元件和所述第二可单独寻址的发光元件在所述阵列中彼此交错，以使得所述基本线性照明模式连续地扫过所述角度范围。

12.根据权利要求11所述的方法，其中从所述第一可单独寻址的发光元件聚焦的基本线性照明模式的宽度至少部分地与从所述第二可单独寻址的发光元件聚焦的基本线性照明模式重叠。

13.根据权利要求11所述的方法，其中所述阵列被制造在印刷电路板上。

14.根据权利要求11所述的方法，还包括：

通过光检测器检测从所述第一可单独寻址的发光元件或从所述第二可单独寻址的发光元件发射的光；以及

将检测到的从所述第一可单独寻址的发光元件或所述第二可单独寻址的发光元件发射的光与检测时间相关联。

15.根据权利要求14所述的方法，还包括：

同时发射来自所述第一可单独寻址的发光元件和所述第二可单独寻址的发光元件两者的光以生成同步照明；

通过所述像散光学元件聚焦从所述第一可单独寻址的发光元件和所述第二可单独寻址的发光元件两者发射的光；

通过所述光检测器检测所述同步照明；

将所检测到的同步照明与同步时间相关联；以及

由计算器件将所述检测时间与所述同步时间进行比较，以确定所述光检测器的角度位置。

16.根据权利要求11所述的方法，还包括：

同时发射来自所述第一可单独寻址的发光元件和所述第二可单独寻址的发光元件两者的光以生成同步照明；以及

通过所述像散光学元件聚焦从所述第一可单独寻址的发光元件和所述第二可单独寻址的发光元件两者发射的光。

17.根据权利要求11所述的方法，还包括通过所述控制系统调制从所述第一可单独寻址的发光元件发射光和从所述第二可单独寻址的发光元件发射光之间的时间间隔。

18.根据权利要求11所述的方法，其中从所述第一可单独寻址的发光元件发射的光和从所述第二可单独寻址的发光元件发射的光具有不同的波长。

19.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一可单独寻址的发光元件和所述第二可单独寻址的发光元件是发光二极管(LED)。

20.一种用于扫过角度范围的系统，包括：

发光器件，其中所述发光器件包括：

像散光学元件；

可单独寻址的发光元件的阵列，其被布置为向所述像散光学元件发射光，其中所述像散光学元件被布置为聚焦从每个可单独寻址的发光元件发射的光，以在所述角度范围内的不同对应扫描角度产生基本线性照明模式；以及

控制系统，其可操作以顺序地激活所述可单独寻址的发光元件，以使得所述基本线性照明模式扫过所述角度范围，

其中所述可单独寻址的发光元件在所述阵列中彼此交错，以使得所述基本线性照明模式连续地扫过所述角度范围；以及

光检测器，其中所述光检测器被配置为检测从所述发光器件发射的光。

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