CN112513569A - 用于泛光照明和主动深度感测的可调节光投射器 - Google Patents

用于泛光照明和主动深度感测的可调节光投射器 Download PDF

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Abstract

本公开的方面涉及一种用于主动深度感测和泛光照明的可调光投射器。示例设备包括光投射器，该光投射器包括沿第一方向发射光的光源和位于沿第一方向发射的光的路径中的衍射元件。衍射元件包括具有第一折射率并且被配置为在第一模式期间投射来自发射的光的聚焦光的分布的衍射光学元件。衍射元件还包括具有第二折射率并且被配置为在第二模式期间扩散发射的光的扩散元件。

Description

用于泛光照明和主动深度感测的可调节光投射器
技术领域
本公开一般涉及用于主动深度感测和泛光照明的光投射器，并且具体地涉及调节来自此类光投射器的光投射以在主动深度感测和泛光照明之间切换。
背景技术
对于主动深度感测，设备可以包括光投射器以投射光的分布，对此光的分布的反射进行感应和测量以确定场景中对象的距离。例如，设备可以包括将红外(IR)光的分布(例如IR光点的分布)投射到场景上的光投射器。主动光接收器在捕获图像时捕获红外光的反射，并且该设备根据捕获的反射来确定场景中对象的深度或距离。
发明内容
提供本发明内容以简化形式介绍一些概念，这些概念将在下面的详细描述中进一步描述。本发明内容既不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在限制所要求保护的主题的范围。
本公开的一些方面涉及一种包括用于主动深度感测和泛光照明的可调节光投射器的设备。示例设备包括光投射器，该光投射器包括沿第一方向发射光的光源和位于沿第一方向发射的光的路径中的衍射元件。衍射元件包括具有第一折射率并且被配置为在第一模式期间从发射的光投射聚焦光的分布的衍射光学元件。衍射元件还包括具有第二折射率并且被配置为在第二模式期间扩散发射的光的扩散元件。
本公开的另一些方面涉及一种用于投射可调节的光投射的方法。示例方法包括由光投射器的光源沿第一方向发射光。方法还包括在光投射器的第一模式期间，由光投射器的衍射元件的衍射光学元件投射来自发射光的光的分布。衍射光学元件具有第一折射率。方法还包括在光投射器的第二模式期间通过衍射元件的扩散元件扩散发射的光。扩散元件具有第二折射率。
本公开的一些其他方面涉及一种设备。示例设备包括用于沿第一方向发射光的部件。设备还包括用于从发射的光投射最终光投影，所述最终光投影在第一模式和第二模式之间不同。用于投射最终光投影的部件包括用于在第一模式期间投射来自发射光的光的分布的部件以及用于在第二模式期间扩散发射的光的部件。光投射器还包括用于通过调节用于投射光的分布的部件与用于扩散发射的光的部件之间的折射材料的折射率或用于扩散发射的光的部件的折射率中的至少一个，在第一模式和第二模式之间切换的部件。
附图说明
在附图的附图中通过示例而非限制的方式示出了本公开的各方面，并且其中相似的附图标记指代相似的元件。
图1是示例主动深度感测系统的图示，该系统包括用于投射光分布的光投射器。
图2是主动深度感测系统的示例投射器的图示。
图3是主动深度感测系统的另一示例投射器的图示。
图4是包括主动深度感测光投射器和泛光照明器的示例设备的图示。
图5是示例泛光照明器的图示。
图6是包括可调节衍射投射器的示例设备的框图。
图7A是可调节衍射光投射器的多个衍射光学元件的示例排列的图示。
图7B是可调节衍射光投射器的多个衍射光学元件的另一示例排列的图示。
图7C是可调节衍射光投射器的多个衍射光学元件的再一示例排列的图示。
图7D是可调节衍射光投射器的多个衍射光学元件的另一示例排列的图示。
图7E是可调节衍射光投射器的多个衍射光学元件的再一示例排列的图示。
图7F是可调节衍射光投射器的多个衍射光学元件的另一示例排列的图示。
图7G是可调节衍射光投射器的多个衍射光学元件的再一示例排列的图示。
图7H是可调节衍射光投射器的多个衍射光学元件的另一示例排列的图示。
图7I是可调节衍射光投射器的多个衍射光学元件的再一示例排列的图示。
图8是示例衍射元件的图示，该示例衍射元件包括两个衍射光学元件的排列，在所述两个衍射光学元件(DOE)之间具有折射材料。
图9A是中间具有折射材料的两个示例DOE的图示，其中第一DOE和折射材料具有相同的折射率。
图9B是图9A中的中间具有折射材料的两个示例DOE的图示，其中第二DOE和折射材料具有相同的折射率。
图9C是中间具有折射材料的两个示例DOE的图示，其中第二DOE的不平整表面远离折射材料取向，并且第一DOE和折射材料具有相同的折射率。
图9D是中间具有折射材料的两个示例DOE的图示，其中第二DOE的不平整表面远离折射材料取向，并且第二DOE和折射材料具有相同的折射率。
图9E是中间具有折射材料的两个示例DOE的图示，其中第一DOE的不平整表面远离折射材料取向，并且第一DOE和折射材料具有相同的折射率。
图9F是中间具有折射材料的两个示例DOE的图示，其中第一DOE的不平整表面远离折射材料取向，并且第二DOE和折射材料具有相同的折射率。
图10是示例偏振取向的图示，该示例偏振取向包括彼此成九十度的第一极性和第二极性。
图11是针对组合分布而组合的示例第一分布和第二分布的图示。
图12是组合用于光投射器的示例分布和示例泛光照明的图示。
图13A是配置为向用于产生投射的投射器的衍射元件的液晶施加电力的示例投射器的图示。
图13B是图13A中的示例投射器的另一图示，其具有用于向液晶施加电力的导电材料的不同示例位置。
图13C是图13A中的示例投射器的另一图示，其具有用于向液晶施加电力的导电材料的不同示例位置。
图14是示例投射器的图示，该投射器被配置为调整穿过用于产生投射的投射器的衍射元件的光的极性。
图15是通过调节极性旋转器的对光的极性的示例调节的图示。
图16A是基于穿过衍射元件的光的极性的示例投射的图示。
图16B是基于穿过衍射元件的光的极性的再一示例投射的图示。
图17是描绘用于调整要由投射器投射的光的分布的示例操作的说明性流程图。
图18是针对投射器组合的示例分布和示例扩散的图示。
图19A是用于衍射元件的DOE和扩散元件的示例取向的图示。
图19B是用于衍射元件的DOE和扩散元件的另一示例取向的图示。
图19C是用于衍射元件的DOE和扩散元件的另一示例取向的图示。
图19D是用于衍射元件的DOE和扩散元件的另一示例取向的图示。
图20A是在第一模式下操作以投射光分布的光投射器的图示。
图20B是在第二模式下操作以投射光的扩散投射的光投射器的图示。
图21A是处于第一状态并且具有设置在两个基板之间的材料的示例扩散元件的图示。
图21B是处于第二状态的图21A中的示例扩散元件的图示。
图21C是在第一基板上的具有扩散特征的可切换扩散元件的图示。
图21D是处于第二状态的图21C中的示例扩散元件的图示。
图21E是在第二基板上的具有扩散特征的可切换扩散元件的图示。
图21F是处于第二状态的图21E中的示例扩散元件的图示。
图22A是处于第一状态且耦合到两个电触点的示例扩散元件的另一图示。
图22B是处于第二状态的示例扩散元件的图示。
图23A是具有嵌入DOE中的一个或多个电触点的示例衍射元件的图示。
图23B是具有在DOE的表面上设置的一个或多个电触点的示例衍射元件的图示。
图23C是具有设置在DOE和扩散元件之间的一个或多个电触点的示例衍射元件的图示。
图23D是具有设置在扩散元件上并且位于DOE与扩散元件之间的一个或多个电触点的示例衍射元件的图示。
图24是描绘用于在主动深度感测模式和泛光照明模式之间调节光投射器的示例操作的说明性流程图。
具体实施方式
本公开的各方面涉及主动光投射器和泛光照明器，并且包括配置成执行泛光照明器和主动深度感测光投射器两者的功能的投射器。
主动深度感测系统可以以点的预定分布(或另一种合适的聚焦光形状)来发射光。可以将光点投射到场景上，并且可以由主动深度感测系统接收光点的反射。可以通过比较接收光的图案和发射光的图案来确定场景中对象的深度。在比较图案时，可以在接收到的光中识别出用于发射光的预定分布的一部分。在本公开中，将投射光的分布(例如，光点的分布或其他形状)的主动深度感测系统称为结构光系统(具有结构光投射器)。
由结构光投射器发射的光分布不改变。较密集的光分布(例如，与光的较稀疏分布相比，一个区域中的聚焦光的额外的光点或聚焦光的更多实例)可能导致深度图的更高的分辨率或可以确定的更多的深度数量。但是，对于较密集的分布，单个光点的强度比对于较稀疏的分布要低，其中分布之间的总体强度是相似的。结果，与较稀疏的光分布相比，干扰可能导致识别较密集的光分布更困难。例如，结构光投射器可以投射具有905nm或940nm波长(或其他合适的波长)的IR光(例如近红外(NIR)光)。结构光接收器可以接收红外光以及太阳光和其他环境光的反射。环境光可能会引起红外光点的干扰。结果，由于结构光接收器捕获了额外的环境光，因此明亮的场景(例如白天的室外场景)可能比黑暗的场景(例如室内场景或夜间)造成更多的干扰。
结构光系统可以通过增加光强度来克服干扰。例如，结构光投射器可以使用更多的功率来增加每个光点的强度。但是，为了确保眼睛安全并遵守任何有关光发射的规定，可能会限制投射区域中的总体光强度。以这种方式，该区域中的光点或实例的数量影响每个光点或实例的最大强度。结果，较稀疏分布中的每个光点可能比较密集分布中的每个光点具有更高的最大强度。因此，较稀疏的分布可能更适合于白天的场景(干扰较大)，而较密集的分布可能更适合于室内或夜间场景(干扰较小)。
然而，许多设备在不同类型的照明中(具有不同的干扰量)使用结构光系统。例如，智能电话可以包括用于面部识别的主动深度感测系统，并且该智能电话可以在室内和室外使用。如果用于结构光投射器的光分布是固定的，则该设备将需要包括一个以上的结构光投射器，以不同密度(因此对于光分布中的每个光实例，具有不同的强度)来投射光的分布。在本公开的一些方面，光投射器可以被配置为调节光分布的密度。
许多设备还包括泛光照明器。泛光照明器可以将扩散光投射到场景上，以便场景中存在足够的光以供图像传感器捕获场景的一个或多个图像。在一个示例中，执行面部识别的设备可能需要首先确定场景中是否存在要识别的面部。该设备可以包括泛光照明器，以将IR光投射到场景上，从而IR传感器可以捕获场景，并且该设备可以根据捕获来确定场景中是否存在面部。如果确定面部存在于场景中，则该设备然后可以使用主动深度感测系统来进行面部识别。如果光投射器具有固定的光分布或折射，则包括泛光照明器和结构光投射器的设备因此需要包括至少两个光投射器(例如两个IR光投射器)。在本公开的一些方面中，光投射器可以是可调节的，以投射扩散光用于泛光照明(例如用于面部检测)或投射光的分布用于主动深度感测(例如用于面部识别)。
如果光投射器被配置为调整结构光投射的密度或被配置为在泛光照明和主动深度感测之间切换，则设备可以包括更少的光投射器，从而节省设备空间并且需要更少的设备组件。
在以下描述中，阐述了许多具体细节，例如具体组件，电路和过程的示例，以提供对本公开的透彻理解。如本文所用术语“耦合”是指直接连接至或通过一个或多个中间组件或电路连接。另外，在以下描述中并且出于解释的目的，阐述了特定术语以提供对本公开的透彻理解。然而，对于本领域的技术人员将显而易见的是，实践本文所公开的教导可能不需要这些具体细节。在其他情况下，以框图形式示出了公知的电路和设备，以避免使本公开的教导晦涩难懂。下面的详细描述的某些部分以程序，逻辑块，过程以及对计算机存储器内的数据位的操作的其他符号表示形式给出。在本公开中，程序，逻辑块，过程等被认为是导致期望结果的步骤或指令的自一致序列。这些步骤是需要对物理量进行物理操纵的步骤。通常，尽管不是必须的，但是这些量采取能够在计算机系统中存储，传输，组合，比较和以其他方式操纵的电或磁信号的形式。
然而，应当牢记，所有这些和类似术语均应与适当的物理量相关联，并且仅仅是应用于这些量的方便标签。除非从下面的讨论中另外明确指出，否则应理解，在本申请通篇中，利用例如“访问”、“接收”、“发送”、“使用”、“选择”、“确定”、“规一化”、“相乘”、“平均”、“监视”、“比较”、“应用”、“更新”、“测量”、“推导”、“解决”等等术语的讨论指的是计算机系统或类似的电子计算设备的动作和过程，此类计算机系统或类似的电子计算设备用于将表示为计算机系统寄存器和内存中的物理(电子)量的数据操纵和转换为类似表示为计算机系统内存或寄存器或其他此类信息存储，传输或显示设备中的物理量的其他数据。
在附图中，单个框可被描述为执行一个功能或多个功能；然而，在实际实践中，由该框执行的一个或多个功能可以在单个组件中或在多个组件中执行，和/或可以使用硬件，使用软件或使用硬件和软件的组合来执行。为了清楚地说明硬件和软件的这种互换性，下面在功能方面总体上描述了各种说明性的组件、块、模块、电路和步骤。将这种功能性实现为硬件还是软件取决于施加在整个系统上的特定的应用程序和设计约束。技术人员可以针对每个特定应用以变化的方式来实现所描述的功能，但是这种实现决定不应被解释为导致脱离本公开的范围。而且，示例设备可以包括除所示组件之外的组件，包括例如处理器，存储器等的公知组件。
本公开的各方面适用于包括或耦合到一个或多个主动深度感测系统的任何合适的电子设备(例如安全系统，智能电话，平板电脑，膝上型计算机，车辆，无人机或其他设备)。尽管以下针对具有或耦合至一个光投射器的设备进行了描述，但是本公开的各方面适用于具有任何数量的光投射器的设备，因此不限于特定设备。
术语“设备”不限于一个或特定数量的物理对象(例如一个智能手机，一个控制器，一个处理系统等)。如本文所使用的，设备可以是具有一个或多个可以实现本公开的至少一些部分的部分的任何电子设备。尽管以下描述和示例使用术语“设备”来描述本公开的各个方面，但是术语“设备”不限于对象的特定配置，类型或数量。另外，术语“系统”不限于多个组件或特定实施例。例如，一种系统可以在一个或多个印刷电路板或其他基板上实现，并且可以具有可移动或静态的组件。尽管以下描述和示例使用术语“系统”来描述本公开的各个方面，但是术语“系统”不限于对象的特定配置，类型或数量。
图1是示例主动深度感测系统100的描绘。主动深度感测系统100(在此也可以称为结构光系统)可以用于生成场景106的深度图(未显示)。例如，场景106可以包括面部，并且主动深度感测系统100可以用于识别或认证面部。主动深度感测系统100可以包括光投射器102和接收器108。光投射器102可以被称为“发射器”，“光投射器”，“发送器”等等，并且不限于特定的发射组件。在整个以下公开中，术语投射器和发射器可以互换使用。接收器108可以被称为“检测器”、“传感器”、“感测元件”、“光电检测器”等等，并且不限于特定的接收组件。
尽管本公开将分布称为光分布，但是可以使用处于其他频率的任何合适的无线信号(例如射频波、声波等)。此外，尽管本公开将分布称为包括多个光点，但是光可以聚焦成任何合适的尺寸和尺度。例如，光可以以线、正方形或任何其他合适的尺度投射。另外，本发明可将所述分布称为码字分布，其中所述分布的定义部分(例如，预定义的亮点)被称为码字。如果光点的分布是已知的，则分布的码字可以是已知的。然而，可以以任何方式来组织分布，并且本公开不应当限于分布的特定类型或无线信号的类型。
发射器102可以被配置为将光点的分布104投射或发射到场景106上。分布104中的白色圆圈可以指示对于可能的点位置没有光被投射的地方，分布104中的黑色圆圈可以指示对于可能的点位置光被投射的地方。在一些示例实现中，发射器102可以包括一个或多个光源124(例如一个或多个激光器)、透镜126和光调制器128。发射器102还可以包括孔122，发射的光从该孔122逸出发射器102。在一些实现中，发射器102可以进一步包括衍射光学元件(DOE)，以将来自一个或多个光源124的发射衍射为另外的发射。在一些方面，光调制器128(用以调节发射的强度)可以包括DOE。在将光点的分布104投射到场景106上时，发射器102可以将来自光源124的一个或多个激光发射通过透镜126(和/或通过DOE或光调制器128)并发射到场景106上。发射器102可以被定位在与接收器108相同的参考平面上，并且发射器102和接收器108可以被间隔开被称为基线(112)的距离。
在一些示例实现中，由发射器102投射的光可以是IR光。IR光可以包括可见光谱的部分和/或肉眼不可见的光谱的部分。在一个示例中，IR光可以包括近红外(NIR)光，其可以包括或可以不包括可见光谱内的光，和/或IR光(例如远红外(FIR)光)在可见光谱之外。术语IR光不应限于具有在IR光的波长范围内或附近的特定波长的光。此外，提供IR光作为来自发射器的示例发射。在下面的描述中，可以使用其他合适的光的波长。例如，可见光谱的部分中的光在红外光波长范围或紫外光之外。可替代地，可以使用具有不同波长的其他信号，例如微波、射频信号和其他合适的信号。
场景106可以包括距结构光系统(例如距发射器102和接收器108)不同深度的对象。例如，场景106中的对象106A和106B可以处于不同的深度。接收器108可以被配置为从场景106接收发射的光点分布104的反射110。为了接收反射110，接收器108可以捕获图像。当捕获图像时，接收器108可以接收反射110，以及(i)来自场景106的其他部分在不同深度的光点的分布104的其他反射，以及(ii)环境光。捕获的图像中也可能存在噪点。
在一些示例实现中，接收器108可以包括透镜130，以将接收到的光(包括来自对象106A和106B的反射110)聚焦或引导到接收器108的传感器132上。接收器108还可包括孔120。假设仅接收反射110的示例，则可以基于基线112、反射110中的光分布104的位移和畸变(例如以码字的形式)以及反射110的强度来确定对象106A和106B的深度。例如，沿着传感器132从位置116到中心114的距离134可用于确定场景106中对象106B的深度。类似地，沿着传感器132从位置118到中心114的距离136可用于确定场景106中对象106A的深度。沿着传感器132的距离可以根据传感器132的像素数或距离(例如，毫米)来测量。
在一些示例实现中，传感器132可以包括用于捕获图像的光电二极管阵列(例如雪崩光电二极管)。为了捕获图像，阵列中的每个光电二极管可以捕获击中光电二极管的光，并且可以提供指示光强度的值(捕获值)。因此，图像可以是由光电二极管阵列提供的捕获值。
除了包括光电二极管阵列的传感器132之外，传感器132可以包括互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器。为了通过光敏CMOS传感器捕获图像，传感器的每个像素可以捕获击中该像素的光并且可以提供指示光强度的值。在一些示例实现中，光电二极管阵列可以耦合至CMOS传感器。以这种方式，由光电二极管阵列产生的电脉冲可以触发CMOS传感器的相应像素以提供捕获值。
传感器132可以包括至少与分布104中的可能的光点的数量相等的像素数量。例如，光电二极管的阵列或CMOS传感器可以分别包括与分布104中的可能的光点的数量相对应的光电二极管的数量或像素的数量。传感器132在逻辑上可以被划分为与码字的比特的大小相对应的像素或光电二极管的组(例如4×4组)。像素或光电二极管的组也可以称为比特，并且来自传感器132的比特的捕获图像的部分也可以称为比特。在一些示例实现中，传感器132可以包括与分布104相同数量的比特。
如果光源124发射IR光(例如波长为940nm的NIR光)，则传感器132可以是IR传感器，以接收NIR光的反射。传感器132还可被配置为使用泛光照明器(未示出)捕获图像。
如图所示，距离134(对应于来自对象106B的反射110)小于距离136(对应于来自对象106A的反射110)。使用基于基线112以及距离134和距离136的三角测量，可以在生成场景106的深度图时确定场景106中的对象106A和106B的不同深度。确定深度还可包括确定反射110中的分布104的位移或畸变。
尽管在图1中示出了多个分离的组件，但是一个或多个组件可以一起实现或包括附加功能。主动深度感测系统100可能不需要所有描述的组件，或者可以将组件的功能分离为单独的组件。也可能存在未示出的附加组件。例如，接收器108可以包括带通滤波器，以允许具有确定的波长范围的信号通过传感器132(从而滤出波长不在该范围内的信号)。以这种方式，可以防止一些偶然的信号(例如环境光)干扰传感器132的捕获。带通滤波器的范围可以以发射器102的发射波长为中心。例如，如果发射器102被配置为发射具有940nm的波长的NIR光，则接收器108可以包括带通滤波器，该带通滤波器被配置为允许波长在例如920nm至960nm范围内的NIR光。因此，关于图1描述的示例是出于说明性目的，并且本公开不应限于示例主动深度感测系统100。
对于光投射器(例如发射器102)，光源可以是任何合适的光源。在一些实例实现中，光源124可以包括一个或多个分布式反馈(DFB)激光器。在一些其他示例实现中，光源124可以包括一个或多个垂直腔表面发射激光器(VCSEL)。
DOE是位于来自光源的光的投射路径中的材料。DOE可以被配置为将一个光点分成多个光点。例如，DOE的材料可以是具有已知折射率的半透明或透明聚合物。DOE的表面可能包含峰和谷(改变DOE的深度)，以便当光通过DOE时，一个光点分成多个光点。例如，DOE可以被配置为从一个或多个激光器接收一个或多个光点，并且投射具有比一个或多个激光器发射的更多数量的光点的预期的分布。尽管附图可能示出仅沿DOE的一个轴线变化的DOE的深度，但是附图仅用于帮助描述本公开的方面。DOE的表面的峰和谷可位于DOE的表面的任何部分，并导致DOE的部分深度发生任何适当的变化，并且本公开不应限于DOE的特定的表面配置。
如果光源124包括激光器阵列(例如VCSEL阵列)，则光点分布的一部分可以由该阵列投射。DOE可用于在投射光点分布时复制该部分。例如，DOE可以将来自阵列的投射分成多个实例，并且投射的图案可以是来自阵列的投射的重复。在一些示例实现中，DOE可以被配置为垂直、水平或相对于投射以垂直和水平之间的角度重复投射。重复的实例可以是重叠的，不重叠的或任何合适的配置。尽管这些示例描述了一种DOE，该DOE配置为从阵列中分离出投射并将实例彼此上下堆叠，但是本公开不应该限于特定类型的DOE配置和重复投射。
图2是主动深度感测系统的示例投射器200的图示。投射器200可以是图1中的发射器102的示例实现。示例投射器200可以包括激光器202，该激光器202被配置成向透镜206发射光204。透镜206可包含一个或多个透镜元件以引导光204，并且仅出于说明性目的示出了透镜206。示例激光器202是DFB激光器，其可以朝着透镜206发射偏振光。另一个示例激光器202是VCSEL，其可以向透镜206发射非偏振光204。透镜206可以将光204引向DOE 208。DOE208可以具有第一折射率，并且DOE 208的表面210可以被配置为使DOE 208从光204投射光点212的分布。制造DOE(例如DOE208)的一些示例实现包括在玻璃(或其他透明的)基板上沉积聚合物层或介电层。沉积的层可以具有期望的折射率并且可以以不同的深度沉积，从而为DOE提供期望的特性。
图3是主动深度感测系统的另一示例投射器300的图示。投射器300可以类似于图2中的投射器200，除了投射器300包括多个激光器(例如激光器阵列302)而不是一个激光器202之外。激光器阵列302可以发射多个光点304。光点304可以以图案呈现，其中每个点指示由激光器阵列302中的激光器之一发射的光。透镜306可以将光点304引导至DOE 308以将光点304的分布投射到场景上。DOE 308可具有第一折射率，并且DOE 308的表面310可配置为使DOE 308将光点304复制到光点314的多个实例中。因此，光点312的分布可以包括光点314的多个实例。每个实例可以是光点304的图案。
DOE 308可以被配置为在投射分布312时将光点304分成实例314并且垂直地堆叠实例314。例如，DOE 308可以包括水平脊，用于将光点304垂直地划分。尽管示例投射器300被示为垂直地划分和堆叠光点304，但是DOE308可以被配置为以任何合适的方式划分光点304并且排列实例。例如，这些实例可以重叠或间隔开、水平堆叠、平铺或以另一合适的形状或顺序排列。本公开不应限于用于DOE 308的特定配置。
参照图2和图3，分布212和分布312分别对于固定的DOE 208和DOE308不变。然而，图2中的DOE或图3中的DOE可以用可配置的衍射元件代替，该可配置的衍射元件可以被配置为分别调整分布212或分布312。例如，可配置的衍射元件可以被配置为减少或增加分布中的光点的数量。
除了主动深度感测之外，设备可以被配置为提供泛光照明。图4是包括主动深度感测光投射器402和泛光照明器404的示例设备400的图示。设备400还可以包括IR传感器406，以基于来自主动深度感测光投射器402或泛光照明器404(其中投射器402和照明器404投射IR光)的光的反射来捕获图像。结构光投射器402和IR传感器406可以由基线408分开。示例设备400可以是智能手机，具有用于进行电话呼叫或其他无线通信的听筒410和麦克风412。智能手机还可以包括带有或不带有凹口的显示器414，该凹口包括投射器402、照明器404和IR传感器406。
泛光照明器404可将扩散IR光投射到场景上，以使IR传感器406基于扩散IR光的反射来捕获图像。图5是示例泛光照明器500的图示。泛光照明器500可以是图4中的泛光照明器404的实例实现。泛光照明器500可以包括配置为向透镜506发射光504的激光器502(例如DFB激光器或VCSEL)。透镜506可以将光504引导到扩散元件508。扩散元件508可以具有折射率，并且包括被配置为调节穿过扩散元件508的光的表面510，使得从扩散元件508投射的光是扩散光512。示例扩散元件508是菲涅耳透镜。然而，任何合适的扩散元件508可以用于扩散光504。
返回参考图4，包括主动深度感测光投射器402和泛光照明器404的设备400将需要至少两个投射器。在一些示例实现中，图5中的扩散元件508或图2中的DOE 208可以由可配置元件代替，使得投射仪可以被配置为投射扩散光(当用作泛光照明器时)并且投射光的分布(当用作主动深度感测的投光器时)。以这种方式，设备可以包括用于泛光照明和主动深度感测二者的一个光投射器。例如，图4中的设备400的投射器402可以被配置为执行泛光照明和用于主动深度感测的光投射，因此设备400可以不包括单独的泛光照明器404。
如果设备包括可配置为针对不同的操作模式调整光分布密度的投射器，和/或如果设备包括可配置针对不同的操作模式在泛光照明和用于主动深度感测的光投射之间切换的投射器，则该设备可以针对不同的操作模式控制配置和操作投射器。图6是用于配置发射器601用于主动深度感测(其可以投射光的不同密度分布)和/或泛光照明的示例设备600的框图。在一些其他示例中，发射器可以与设备600分离并且耦合到设备600。
示例设备600可以包括或耦合到发射器601和接收器602，接收器602通过基线603与发射器601分离。接收器602可以是被配置为捕获图像的IR传感器，并且发送器601可以是被配置为投射光和/或扩散光的分布的投射器。来自发射器601的光的分布密度可以是可调节的。
示例设备600还可以包括处理器604、存储指令608的存储器606和光控制器610(其可以包括一个或多个信号处理器612)。设备600可以可选地包括(或耦合至)显示器614和多个输入/输出(I/O)组件616。设备600可以包括未示出的附加特征或组件。例如，可以包括无线接口，该无线接口可以包括多个收发器和基带处理器，以用于无线通信设备执行无线通信。在另一示例中，设备600可以包括一个或多个照相机(例如，接触图像传感器(CIS)照相机或使用可见光以捕获图像的其他合适的照相机)。发射器601和接收器602可以是由光控制器610和/或处理器604控制的主动深度感测系统(例如图1中的系统100)的一部分。发射器601和接收器602还可以是泛光照明和捕获系统。设备600可以包括或耦合到附加的光投射器(或泛光照明器)，或者可以包括用于光投射器的不同配置。设备600还可以包括或耦合到用于捕获场景的多个图像的附加接收器(未示出)。本公开不应限于任何特定示例或说明，包括示例设备600。
存储器606可以是存储计算机可执行指令608以执行本公开中描述的一个或多个操作的全部或一部分的非暂时性或非临时性计算机可读介质。如果由发射器601投射的光分布被分成码字，则存储器606可选地可以存储用于光的码字分布的码字库609。码字库609可以指示分布中存在哪些码字以及分布中码字之间的相对位置。设备600还可以包括电源618，该电源可以耦合到设备600或集成到设备600中。
处理器604可以是能够执行一个或多个软件程序的脚本或指令(例如存储在存储器606内的指令608)的一个或多个合适的处理器。在一些方面，处理器604可以是一个或多个通用处理器，其执行指令608以使设备600执行任何数量的功能或操作。在附加或替代方面，处理器604可包括集成电路或其他硬件，以在不使用软件的情况下执行功能或操作。虽然在图6的示例中示出为经由处理器604彼此耦合，但是处理器604、存储器606、光控制器610、可选显示器614和可选I/O组件616可以以各种排列彼此耦合。例如，处理器604、存储器606、光控制器610、可选显示器614和/或可选I/O组件616可以经由一个或多个本地总线(为简单起见未示出)彼此耦合。
显示器614可以是允许用户交互和/或呈现项目(例如深度图，场景的预览图像，锁定屏幕等)以供用户观看的任何合适的显示器或屏幕。在一些方面，显示器614可以是触敏显示器。I/O组件616可以是或包括任何适当的机制、接口或设备，以从用户接收输入(例如命令)并向用户提供输出。例如，I/O组件616可以包括(但不限于)图形用户界面、键盘、鼠标、麦克风和扬声器、设备600的可挤压挡板或边框、位于设备600上的物理按钮等等。显示器614和/或I/O组件616可以向用户提供场景的预览图像或深度图和/或接收用于调整设备600的一个或多个设置的用户输入(例如用于调整由发射器601投射的分布的密度，由发射器601将投射从扩散光切换到光点的分布等)。
光控制器610可以包括信号处理器612，其可以是一个或多个处理器，以配置发射器601并处理由接收器602捕获的图像。在一些方面，信号处理器612可以执行来自存储器的指令(例如来自存储器606的指令608或存储在耦合到信号处理器612的单独的存储器中的指令)。在其他方面，信号处理器612可以包括用于操作的特定硬件。信号处理器612可以替代地或另外地包括特定硬件和执行软件指令的能力的组合。尽管可以相对于设备600描述以下示例，但是可以使用任何适当的设备或设备组件的配置，并且本公开不应受到特定设备配置的限制。
对于投射器(例如图6中的发射器601)，衍射元件可以被配置为使得光投射是可调节的。为了配置以调节光投射，衍射元件可以包括多个DOE。在一些示例实现中，扩散元件(用于泛光照明)可以是DOE之一。在一些其他示例实现中，两个或多个DOE可以使最终的光投射具有用于主动深度感测的不同的光分布。在一些示例中，多个DOE在光投射器内或相对于光源在位置上固定(不移动)，并且在调整光投射时可以调整其他投射器组件。尽管以下示例描述了用于投射器的两个DOE，但是可以使用任何数量的DOE，并且本公开不应限于包括两个DOE的光投射器。
图7A是用于投射器的两个DOE的示例排列700的图示。DOE可以包括用于分布式光投射的DOE和用于泛光照明的扩散元件/DOE。DOE可以在来自投射器的光源的光的投射路径中对准，并且DOE的不平整表面(由锯齿线表示)可以在相同方向上取向(如图所示)。图7B是用于投射器的两个DOE的另一示例排列710的图示。排列710类似于图7A中的排列700，除了DOE的不平整表面可以彼此面对。
图7C是用于投射器的两个DOE的另一示例排列720的图示。DOE可以包括两个DOE，用于不同的光投射分布(用于主动深度感测)。DOE的不平整表面可能相同。可替代地，DOE的不平整表面可以是不同的。在一个示例中，DOE的不平整表面可以是相同的，除了一个DOE的表面可以在空间上移位，使得相似的表面不在光的投射路径上对齐。在另一示例中，不平整表面可以是不同的(例如，不同数量的峰和谷，因此DOE的深度的数量和/或大小不同)。类似于图7A，DOE的不平整表面可以沿相同方向取向。图7D是用于投射器的两个DOE的另一示例排列730的图示。排列730类似于图7C中的排列720，除了DOE的不平整表面可以彼此面对。
再次参考图7A和图7B，示出了扩散元件在DOE之后用于分布式光投射(光从左到右穿过元件)。在一些替代实现中，扩散元件可以在沿着光路径的分布式光投射DOE之前。图7E是用于投射器的两个DOE的另一示例排列740的图示。排列740类似于图7A中的排列700，除了DOE的顺序被切换。图7F是用于投射器的两个DOE的另一示例排列750的图示。排列750类似于图7B中的排列710，除了DOE的顺序被切换。
对于图7A-7F，第一DOE(例如，对于从左到右的光的方向的左DOE)的不平坦表面朝向随后的(右)DOE。在一些其他示例实现中，第一DOE的不平整表面可以朝向光源(远离随后的DOE)。图7G至图7I是用于投射器的两个DOE的另外的示例排列760-780。图7G至图7I中的排列760、770和780分别类似于图7B、图7D和图7F中的排列710、730和750，除了第一DOE朝向相反的方向(不平整的表面朝向光源而不是另一个DOE)。
对于投射器中的多个DOE，每个DOE的折射率可能彼此不同。例如，图7A至图7I中的第一DOE可以具有第一折射率，并且第二DOE可以具有与第一折射率不同的第二折射率。例如，如果折射率显著不同(例如，所述差异大于阈值)，则折射率可能不同。以这种方式，为了操作的目的，DOE之间的折射差异可以是可察觉的或实质性的。在一些示例实现中，DOE可以彼此间隔开。尽管以下示例描述了具有彼此面对的不平整表面的两个DOE，但是可以使用DOE的其他朝向(例如图7A至图7I中的任何朝向)，并且本公开在定向DOE时不应限于下面的示例。
两个DOE之间的空间可以用具有与两个DOE不同折射率的透明或半透明材料填充。例如，材料和两个DOE的折射率之间的差异大于阈值(并且出于操作目的，该差异可以是可感知的或实质性的)。在一些示例实现中，对于材料，折射率可以是可切换的。附加地或可替代地，对于穿过材料的光的不同极性，材料的折射率可以不同。
图8是包括中间具有折射材料806的两个DOE 802和804的衍射元件800的图示。DOE802和804可以通过间隔件808隔开。替代地，折射材料806可以足以分离DOE 802和804(例如具有足够的结构或非弹性)。在一些示例实现中，折射材料806可以具有与DOE 802和804的折射率不同的平均折射率(例如，差异大于阈值)。如果第一DOE 802、第二DOE 804和折射材料806的折射率不同(例如，差异大于阈值)，则穿过DOE 802和804以及折射材料806的光可能受DOE 802和804两者的影响。例如，如果第一DOE 802将来自激光器的光分成光点的第一分布，则光点的第一分布可穿过折射材料806到达第二DOE 804。如果第二DOE 804将光分成光点的第二分布，则光点的第一分布中的每个光点可以分成单独的光点的第二分布。以这种方式，第二DOE 804可以增加来自第一DOE 802的第一分布的光点的数量。
当一个光点被分成多个光点时，在多个光点之间分割能量。结果，每个得到的光点的强度小于原始光点的强度。以这种方式，例如光点的分布可以更密集，而不增加分布的一部分的光的强度(从而允许投射光的总最大强度保持在总最大强度之下，同时增加投射光的光点密度)。
如果折射材料806的折射率与第一DOE 802的第一折射率或第二DOE804的第二折射率相同，则光可能不受折射率与折射材料806相同的DOE的影响。相同的折射率可以是相似的折射率，例如，折射率之间的差异小于阈值。例如，对于差异小于阈值的两个折射率，折射率可以相同，而对于差异大于阈值的两个折射率，折射率可以不同。以下描述使用术语“不同”、“相同”和“相似”。然而，“不同”可以是大于绝对差的差异(例如，该差异大于确定的阈值)，并且“相同”或“相似”可以不是绝对相同的(例如，差异可以小于确定的阈值或差异对于设备的操作而言是无法感知的)。通过使用术语，本公开不应限于特定的差异或相似性。
图9A是中间具有折射材料906的两个DOE 902和904的图示900。第一DOE 902的折射率和折射材料906的折射率可以相同(例如，差异小于阈值)。以这种方式，表面908似乎对于穿过第一DOE 902和折射材料906的光不存在。结果，穿过衍射元件的光的分布仅受具有表面910的第二DOE904的影响。图9B是中间具有折射材料906的两个DOE 902和904的图示950。第二DOE 904的折射率和材料906的折射率可以相同(例如，差异小于阈值)。以这种方式，表面910似乎对于穿过材料906和第二DOE 904的光不存在。结果，穿过衍射元件的光的分布仅受具有表面908的第一DOE904的影响。
在DOE 902和DOE 904(可以用于投射光的分布以进行主动深度感测或泛光照明)的一些其他示例取向中，不平整表面908和910可以在同一方向上取向。图9C是中间具有材料906的两个DOE 902和904的图示960，并且不平整表面908和910背向光源(光从左向右传播)。第一DOE 902的折射率和折射材料906的折射率可以相同(例如，差异小于阈值)。以这种方式，表面908似乎对于穿过第一DOE 902和材料906的光不存在。结果，光仅受具有表面910的第二DOE 904的影响。图9D是中间具有材料906的两个DOE 902和904的图示970，并且不平整表面908和910背向光源(光从左向右传播)。第一DOE 902的折射率和折射材料906的折射率不同。第二DOE 904的折射率和折射材料906的折射率可以相同或不同。以这种方式，两个表面908和910都可以影响穿过衍射元件的光的分布。
图9E是中间具有材料906的两个DOE 902和904的图示980，并且不平整表面908和910朝向光源(光从左向右传播)。第二DOE 904的折射率和折射材料906的折射率不同(例如，该差异大于阈值)。第一DOE 902的折射率和折射材料906的折射率可以不同(例如，该差异大于阈值)。以这种方式，两个表面908和910都可以影响穿过衍射元件的光的分布。图9F是中间具有材料906的两个DOE 902和904的图示990，并且不平整表面908和910背向光源。第二DOE 904的折射率和材料906的折射率可以相同。以这种方式，表面910似乎对于穿过材料906和第二DOE 904的光不存在。结果，穿过衍射元件的光的分布仅受具有表面908的第一DOE 904的影响。可以使用两个或更多个DOE的其他合适的排列和取向，并且本公开不应限于图9A-9F中的示例。
在一些示例实现中，投射器可以被配置为相对于穿过衍射元件的光来调节折射材料的折射率。以这种方式，折射材料906的折射率在某些实例或操作模式下可能看起来与DOE 902或904中的一个相同，而在其他实例或操作模式下则不同于DOE 902或904。通过调节折射材料906的折射率，投射器可以被配置为在从每个DOE生成光分布之间进行切换，或者投射器可以被配置为在使用一个DOE和使用两个DOE以生成光分布之间切换。
在一些示例实现中，折射材料的折射率可以基于穿过该材料的光的极性。例如，对于折射材料906，具有第一极性的光可以与第一折射率相关联，而具有第二极性的光可以与第二折射率相关联。在一些示例实现中，材料可以是双折射材料，其中两个折射率是在材料的任一侧上的两个DOE的折射率。材料的第一折射率可以用于具有第一线性方向上的光波的偏振光。该材料的第二折射率可以用于具有与第一线性方向成90度的第二线性方向上的光波的偏振光。
图10是用于沿方向1002传播的光的第一极性1004的示例波形和与第一极性1004呈90度的第二极性1006的示例波形的图示1000。对于第一极性1004具有第一折射率的材料可以基于第一折射率改变穿过该材料的具有第一极性1004的偏振光。对于第二极性1006具有第二折射率的材料可以基于第二折射率改变穿过该材料的具有第二极性1006偏振光。
沿着方向1002传播的非偏振光包括在方向1002上的任何平面中具有波形的光。例如，非偏振光的一部分具有第一极性1004，非偏振光的另一部分具有第二极性1006，并且非偏振光的其他部分具有第一极性1004和第二极性1006之间的极性。可以将光的每个部分建模为包括具有第一极性1004的第一能量和包括具有第二极性106的第二能量。例如，极性与第一极性1004和第二极性1006呈45度角的光可被建模为具有一半能量的第一极性1004和另一半能量的第二极性1006。非偏振光的其他部分可以被类似地建模。对于具有基于光的极性的第一和第二折射率的材料，可以基于第一折射率改变光的第一能量，并且可以基于第二折射率改变光的第二能量。
在双折射材料的任一侧上的DOE还可以具有基于穿过DOE的光的极性的折射率。例如，再次参考图9A和9B，第一DOE 902可以具有与双折射材料906对于第一极性1004(图10)的光的第一折射率相同的折射率，并且第二DOE 904可以具有与双折射材料906对于第二极性1006(图10)的光的第二折射率相同的折射率。DOE 902和904可以不影响或改变具有与材料906的折射率相关联的极性的光，材料906的折射率与相应DOE 902或904的折射率相同。以这种方式，如果穿过元件902-906的光包括具有第一极性1004的第一能量和具有第二极性1006的第二能量，则光的第一能量可基于第二DOE 904的表面910而受到影响或改变(类似于图9A，其中第一DOE 902对于光的第一能量显得不可见)。类似地，可以基于第一DOE902的表面908来影响或改变光的第二能量(类似于图9B，其中第二DOE 904对于光的第二能量显得不可见)。
如果第一DOE 902将来自光源(例如激光器或激光阵列)的光分布(或复制)为光点的第一分布，则光的第二能量被划分到第一分布的光点中。如果第二DOE 904将来自光源(例如激光器或激光器阵列)的光分布(或复制)为光点分布的第二分布，则光的第一能量被划分到第二分布的光点中。第一分布和第二分布可以被交错或以其他方式组合(例如，分布之间没有任何点重叠)以生成投射器的最终分布。尽管在图10中示例使用第一极性1004和第二极性1006，但是可以使用沿一个方向的任何垂直极性，并且示例极性是为了便于说明而提供的。本公开不应限于与折射率有关的极性的特定方向。
非偏振光(或与第一极性1004和第二极性1006成45度的偏振光)可被建模为具有一半能量的第一极性1004和具有另一半能量的第二极性1006。穿过三个元件902-906的非偏振光(或45度偏振光)，基于材料906的双折射特性，其能量的一半被划分到光点的第一分布(基于第一DOE 902)中，并且另一半的能量被划分到光点的第二分布(基于第二DOE 904)中。如果第一分布和第二分布包括相同数量的光点，则最终分布的每个光点可以与最终分布的任何其他光点具有相同的能量。可替代地，如果光点的数量在第一分布和第二分布之间不同，则来自第一分布的光点可以与来自第二分布的光点具有不同的能量。光点之间的能量差异可以基于相对于第二分布中的光点数量的第一分布中的光点数量。
图11是针对组合(或最终)的分布1106而组合的示例第一分布1102和第二分布1104的图示1100。尽管DOE 1108和1110(以及图12-14中的DOE)的方向被说明为具有不平整的表面，其彼此面对，但可以使用任何合适的DOE朝向。例如，表面可以沿一个方向定向(例如在图7A-7I中的任何排列)。本公开不应被图11中的特定示例或图12-14中的示例所限制。
对于从左到右穿过衍射元件1116的光，第一DOE 1108可以生成具有光点1112的第一分布1102。第二DOE 1110可以生成具有光点1114的第二分布1104。因此，组合的分布可以包括光点1112和1114。图11示出了第二分布1104是第一分布1102的空间偏移。然而，分布1102和1104可以包括光点的不同数量或不同位置，而不是分布之间光点的均匀移动。此外，尽管图11示出了分布1102和1104在组合分布1106中被交错，但是分布可以以其他方式被组合，例如被堆叠、平铺或以其他方式非交错。
如果整个衍射元件1116是可配置的，则投射器可以针对不同的操作模式在投射分布1102-1106之间进行切换。在一个示例中，投射器可以被配置为在投射第一分布1102和投射组合分布1106之间切换。在另一示例中，如果第二分布1104包括比第一分布1102的光点1112的数量更多的光点1114，则投射器可以在投射第一分布1102，投射第二分布1104，和投射最终分布1106之间切换。以这种方式，投射器可以针对具有更多环境光的场景(例如晴天期间的户外)投射较少的光点，并且可以针对具有较少环境光的场景(例如室内或夜间)投射更多的光点。投射器可以通过相对于穿过衍射元件1116的光，调整衍射元件1116的折射率，来切换要在其之间投射的光的分布。
在一些示例实现中，通过调节穿过元件1116的光的极性，衍射元件1116的折射率是可调的。例如，参考图10，可以在第一极性1004、第二极性1006和/或第一极性1004与第二极性1006之间的极性之间调整穿过元件1116的光的极性。在一些其他示例实现中，可以通过调整折射材料1118的物理性质(从而调整折射率)来调整元件1116的折射率。通过调节折射材料1118的物理性质，可以调节光的分布，而不管穿过衍射元件1116的光是否偏振。例如，可以基于调整折射材料1118的折射率来调整非偏振光的分布。
组合用于产生光点分布的DOE和用于泛光照明的扩散元件可以类似于图11中的示例。图12是示例分布1202和泛光照明1204的图示1200，其可以由可配置的衍射元件1216投射。DOE 1208可以用光点1212投射分布1202。扩散元件1210可以用扩散1214投射泛光照明1204。在一个示例中，衍射元件1216的折射率可以是可调节的，以在投射分布1202和组合投射1206之间切换。组合的投射可以包括用于泛光照明的光的充分扩散。在另一个示例中，元件1216的折射率可以是可调节的，以在投射分布1202和泛光照明1204之间切换。在一些示例实现中，材料1218的折射率可以是可调节的，或者穿过元件1216的光的极性可以是可调节的。尽管图12中的示例示出了在DOE 1208之后的扩散元件1210(光从左向右传播)，但是可以切换元件1208和1210的顺序。此外，尽管将元件的不平整表面图示为彼此面对，但是这些表面可以沿一个方向定向(例如在图7A-7I中的任何排列)。本公开不应被图12中的特定示例所限制。
返回参考图11中的衍射元件1116，并且类似于图12中的元件1216，当将电力施加到材料1118上时，可以调节材料1118的折射率。例如，当不施加电力时，材料1118可以是双折射材料，其对具有第一极性的光具有第一折射率1004，对于具有第二极性的光具有第二折射率1006(图10)。第一折射率可以是第一DOE 1108的折射率。第二折射率可以是第二DOE1110的折射率。当将电力施加到材料1118时，折射率可以仅是具有第二极性的光的第二折射率。以这种方式，当光是非偏振的或者具有在第一极性1004和第二极性1006之间的极性时，当向材料1118施加电力时，投射器可以投射第一分布1102，并且当没有向材料1118施加电力时，投射器可以投射组合分布1106。
折射材料可以耦合到一个或多个电触点以向折射材料施加电力。在被配置为向材料1118施加电力的元件1116的一些示例中，两个DOE 1108和1110可以被制造在两个基板上。可以在每个基板上沉积一层透明电极膜(例如，铟锡氧化物)。膜因此可以导电并且将电施加到材料1118。
示例材料1118是液晶(LC)。LC包括具有一个或多个取向的多个分子，并且分子的取向影响LC的折射率。以这种方式，可以通过定向LC的分子来配置LC的折射率。例如，如果分子的取向垂直于LC(或DOE表面)，则LC的折射率可以是一个折射率。通过向LC施加电力(例如经由一个或多个电触点)，可以使分子垂直于LC取向。如果不施加电力，则分子可能会移动到不同的朝向。对于某些双折射LC，当不施加电力时，分子可以两个方向之一取向。以这种方式，基于第一折射率来调整用于第一取向中的分子的具有对应的第一极性1004的光能部分，并且基于第二折射率来调整用于第二取向中的分子的具有对应的第二极性1006的剩余光能。对于一些其他双折射LC，当不施加电力时分子可以处于第一取向，而当施加电力时分子可以处于第二取向。对于一些另外的双折射LC，由于分子的取向，分子可以以LC的平均或总折射率随机取向。平均折射率可以是在LC的任一侧上的DOE的第一折射率或第二折射率。在制造其中折射材料为LC的衍射元件1116(图11)或1216(图12)时，LC的分子可以以任何合适的方式排列和定向，使得可以基于向折射材料施加电力或调整穿过衍射元件1116或1216的光的极性来调整折射率。如果调整了光的极性，则可能不会向LC施加电力。以这种方式，在光投射器的整个操作过程中，LC的折射率随着光偏振的变化而变化(因此，光分布基于穿过元件的光的极性)。
在将电力施加到DOE之间的折射材料时，除了用具有多个DOE和介于两者之间的折射材料(例如LC)的衍射元件(如上所述)代替DOE 208或308之外，投射器可以类似于图2中的投射器200或图3中的投射器300。可以通过经由一个或多个电触点(例如，经由铟锡氧化物层)将电力施加至折射材料来调节衍射元件。
图13A是配置为向衍射元件1304的LC 1314(或其他合适的折射材料)施加电力以调节LC 1314中分子取向的示例投射器1300的图示。投射器1300可以包括光源1302(例如VCSEL、DFB激光器或VCSEL或DFB激光器的阵列)。光源1302可以被配置为向透镜1308投射光1306，并且透镜1308可以被配置为将光1306引导至衍射元件1304以投影投射1318。示例衍射元件如上所述。在一些示例实现中，衍射元件1304包括在衍射元件1304的近端(相对于入射光1306)的第一DOE 1310，在衍射元件1304的远端(相对于入射光1306)的第二DOE 1312，以及位于第一DOE 1310和第二DOE1312之间的LC 1314。第一DOE 1310和第二DOE 1312可以是投射光点的第一分布的第一元件和投射光点的第二分布的第二元件的组合。替代地，第一DOE 1310和第二DOE 1312可以是投射光点分布的第一元件和投射扩散光的第二元件的组合。衍射元件1304还可包括作为一个或多个电触点的导电材料1316，用于向LC 1314施加电力以调节LC 1314中的分子的取向(从而调节投射1318的光的分布)。
第一分子取向1320被图示为与LC 1314以及DOE 1310和1312垂直的分子。当向LC1314施加电力时，第一分子取向1320可以是LC 1314中的分子取向。以这种方式，LC 1314的折射率可以与第一DOE 1310的折射率(或者可替代地，第二DOE 1312的折射率)相同。因此，穿过衍射元件1304的光可以不被第一DOE 1310(或者可替代地，第二DOE 1312)改变。
第二分子取向1322被图示为与LC 1314以及DOE 1310和1312平行的分子。当没有向LC 1314施加电力时，第二分子取向1322可以是LC 1314中的分子取向。以这种方式，LC1314的折射率可以与除第一分子取向1320以外的另一个DOE的折射率相同。因此，穿过衍射元件1304的光不会被第一分子取向1320以外的另一DOE改变。
第三分子取向1324被示为随机取向的分子。当没有向LC 1314施加电力时，第三分子取向1324是LC 1314中分子的另一示例取向。具有第三分子取向1324的LC 1314可以被配置为具有与第一DOE 1310的折射率不同并且与第二DOE 1312的折射率不同的平均折射率(例如，差异大于阈值)。具有第三分子取向1324的LC 1314的平均折射率可以是(i)具有第一分子取向1320的LC 1314的折射率和(ii)具有第二分子取向1322的LC 1314的折射率的平均值。以这种方式，所有穿过衍射元件1304的光都经历与第一DOE 1310和第二DOE 1312不同的相同折射率。结果，所有通过衍射元件1304的光首先被第一DOE 1310改变，然后被第二DOE 1312改变。
当向LC 1314施加电力时，第四分子取向1326被示为一些分子的取向为取向1320，而其他分子的取向为取向1322。电力可能不会导致LC或DOE表面附近的某些分子定向到第一分子取向(例如垂直于LC或DOE表面)。但是，相对于DOE的特征尺寸，保留在第二分子取向(例如平行于LC或DOE表面)的分子可能是薄层。例如，DOE表面的峰和谷的大小可以是不改变其取向的分子的层厚度的大小的倍数。LC 1314可能会基于某些分子的平行取向而影响一小部分光，并且LC 1314可能会根据其余分子的垂直取向(例如类似于第一分子取向1320)而影响大部分剩余光。
在制造LC 1314以使分子可以在特定方向上取向(例如对于取向1322)的一些示例中，在DOE 1310和1312的表面附近很难对分子进行取向。例如，DOE表面折痕中的分子取向可能会略有错位。使用分子随机取向允许LC 1314被填充在第一DOE 1310和第二DOE 1312之间，而无需考虑分子的取向(简化制造过程)。然而，可以使用用于制造LC 1314的任何合适的方法，并且当不将电力施加到LC 1314上时，本公开不应限于随机的分子取向，或者当不将电力施加到LC 1314上时，本公开不应限于任何其他描述的分子取向。此外，当向LC1314施加电力时，本公开不应限于特定的分子取向。在一些示例实现中，DOE 1310和1312的不平整表面中的一个或两个可以背向LC 1314，从而减轻了试图使分子沿着不平整表面取向的问题。图9中的每个示例配置可以应用于图13A中的衍射元件1304。
施加电力到LC 1314或从LC 1314移除电力，可以在第一模式的第一分子取向1320和第二模式的分子取向1322-1326中的一个之间配置分子取向。以这种方式，对于投射1318，投射器1300可以在使用DOE 1310和1312之一以及使用DOE 1310和1312两者之间切换(例如当在取向1320和取向1324或1326之间切换分子取向时)，或者对于投射1318，投射器1300可以在使用第一DOE 1310和使用第二DOE 1312之间进行切换(例如当在取向1320和取向1322之间切换分子取向时)。
图13A示出了在将导电材料1316耦合到LC 1314时，导电材料1316可以连接或嵌入LC 1314(或合适的折射材料)中。在一些其他示例实现中，在将导电材料1316耦合到LC1314以向LC 1314施加电力时，导电材料1316可以被嵌入或连接到一个或多个DOE中。
图13B是具有用于向LC 1314施加电力的导电材料1316的不同示例位置的示例投射器的另一图示。一种或多种导电材料1316可以被嵌入在第一DOE 1310中，并且一种或多种导电材料1316可以被嵌入在第二DOE 1312中。电力可以在嵌入DOE 1310和1312中的导电材料1316之间通过并通过LC 1314。
在一些示例实现中，在DOE制造期间，导电材料1316被嵌入DOE中。例如，可以在玻璃基板上制造DOE。为了在玻璃基板上制造DOE并包含导电材料，可以在玻璃基板上沉积透明电极膜。电极膜可以由铟锡氧化物(ITO)或任何其他合适的导电材料制成。可以通过在电极膜上沉积聚合物层并压花或固化聚合物来制造DOE的表面。在另一示例中，可以通过在电极膜上沉积介电膜并蚀刻介电膜来制造DOE的表面。以这种方式，导电材料可以被嵌入DOE中并且被配置为向与DOE表面接壤的LC施加电力。
图13C是图13A中的示例投射器的另一图示，其中用于向LC 1314施加电力的导电材料1316的示例位置不同。一种或多种导电材料1316可以布置在第一DOE 1310的表面上，并且一种或多种导电材料1316可以布置在第二DOE 1312的表面上。电力可以在布置在DOE1310和1312的表面上的导电材料1316之间通过，以通过LC 1314。导电材料1316可以是在DOE制造期间或之后放置在DOE的表面上的透明电极膜(例如由ITO或另一种合适的材料制成)。
虽然示出了每个DOE的一片导电材料，但是可以使用任何数量的导电材料和任何合适类型的导电材料。这样，本公开不应当限于关于电耦合至折射材料的导电材料的以上示例。
使用电力来调节LC 1314的折射率可以用于穿过衍射元件1304的非偏振光。例如，VCSEL或VCSEL阵列可以发射非偏振光，并且可以通过向LC1314施加电力而不是使光偏振并且调整极性来调节投射1318的光的分布。作为通过施加电力来调节LC 1314的折射率的替代，可以通过调整穿过衍射元件的光的极性来调节LC的折射率。在一些示例实现中，光源的DFB激光器发射偏振光，或者光源的VCSEL可以耦合到偏振器或包括偏振器，使得发射的光是偏振的。
在通过调整穿过元件的光的极性来调节衍射元件的折射率时，投射器可以使线偏振光透射通过元件，并且偏振旋转器可以用于旋转光的线偏振。例如，半波片可以在0度和90度之间旋转，以在第一偏振1004和第二偏振1006之间调节偏振光的偏振(如图10所示)。
图14是示例投射器1400的图示，该投射器1400被配置为调节通过衍射元件1404的光的极性以调节投射1422的光的分布。例如，投射器1400可以将投射1422的光分布从光点的第一分布调整到光点的第二分布(和/或光点的第三分布)，或者投射器1400可以将投射1422从用于主动光深度感测的光点分布调整到用于泛光照明的扩散光。
投射器1400可以包括光源1402。光源1402的一些示例实现是单个激光器(例如DFB激光器的VCSEL)或激光器阵列(例如VCSEL阵列或DFB激光器阵列)。光源1402可以被配置为向透镜1412发射光1406。如果光1406是非偏振的(例如由VCSEL或VCSEL阵列提供的)，则投射器1400可以可选地包括偏振器1408，以将光1406过滤为具有第一极性的偏振光1410。极性可以是线性极性。在该示例中，为了便于说明，将第一极性描述为第一极性1004(图10)，但是可以使用任何合适的极性。
透镜1412可被配置为将偏振光1410引导向衍射元件1404。衍射元件1404可以类似于图13A-13C中的衍射元件1304，除了在调节LC 1424中的分子的取向时可以不向LC 1424施加电力之外。例如，衍射元件1404可以不包括导电材料(例如嵌入在DOE中的透明导电电极)。在一些示例性实现中，分子的取向是第二分子取向1322(图13-13C)。
投射器1400还可以包括用于旋转偏振光1410的极性的极性旋转器1414。例如，极性旋转器1414可以是被配置为使偏振光1410的极性从第一极性1004到第二极性1006旋转的滤波器。在一些示例实现中，极性旋转器1414是半波片。半波片可以是LC波片，其被配置为通过在0度(例如对于第一极性1004)和45度(例如对于与第一极性1004呈90度的第二极性1006)之间旋转来调节光的极性。然而，可以使用用于旋转或调节光1410的极性的任何合适的组件。
对于衍射元件1404，第一DOE 1418可以具有第一折射率，第二DOE1420可以具有第二折射率。LC 1424可以是双折射率，对于具有第一极性1004的光具有(第一DOE 1418的)第一折射率，并且对于具有第二极性1006的光具有(第二DOE 1420的)第二折射率。以这种方式，可以基于偏振光1416的极性来调节投射1422。图9A-9F中的DOE的任何取向，或DOE的任何其他合适的取向都可以应用于图14中的衍射元件1404。
图15是通过调整极性旋转器1502的方向来对光的极性进行示例调整的图示1500。这些示例示出了在调节极性时作为极性旋转器1502的半波片，但是可以使用任何合适的组件。在一些示例中，当极性旋转器1502具有0度旋转1504时，具有第一极性1004的光(如图10所示)可以保持在第一极性1004。当极性旋转器1502具有45度旋转1506时，具有第一极性1004的光可以变为第二极性1006。当极性旋转器1502具有在0度和45度之间的旋转1508时，具有第一极性1004的光可以变为第三极性1510(在第一极性1004和第二极性1006之间)。因此，具有第三极性1510的光可以含有具有第一极性1004的第一分量和具有第二极性1006的第二分量。
图16A是基于穿过衍射元件1404的光的极性的投射的图示1600。对于具有第一极性1004的光，衍射元件1404的第一DOE可以将光划分为投射1602(第二DOE对光的分布没有影响)。对于具有第二极性1006的光，衍射元件1404的第二DOE可以将光划分为投射1604。投射1604可以具有比投射1602更多或更少的光点。以这种方式，投射器1400(图14)可以通过将光的极性旋转90度来调整光点分布的密度。
对于具有在第一极性1004和第二极性1006之间的第三极性1510的光，衍射元件1404的每个DOE可以将一部分光划分为投射1602和投射1604，以组合产生投射1606(基于LC1424的折射率)。如果投射1604比投射1602包括更多或更少的光点，则第三极性1510的角度可以基于投射1604的光点的数量相对于投射1602的光点的数量，从而光投射1606中的每个光点具有相同的能量。例如，如果投射1604包括的光点是投射1602的两倍，则对于投射1604的能量分散是投射1602的两倍。结果，第三极性1510可以相对于处于0度的第一极性1004处于54.7度，从而使得为投影1604分散的能量是为投影1602分散的能量的两倍。如果投射1604具有与投射1602相同数量的光点，则光能可以在第一极性1004和第二极性1006之间均等地划分，并且第三极性1510可以相对于处于0度的第一极性1004处于45度。尽管示出了关于调整光点的分布的密度的图16A，但这同样可以应用于在用于主动光深度感测的光点的分布和用于泛光照明的扩散光之间的切换。
图16B是投射的图示1650，其包括基于穿过衍射元件1404的光的极性的光点分布或泛光照明。对于具有第一极性1004的光，衍射元件1404的第一DOE可以将光划分为投射1612(第二DOE(扩散元件)没有影响)。对于具有第二极性1006的光，衍射元件1404的第二DOE(扩散元件)可以扩散该用于泛光照明的光，例如由投射1614所示。以这种方式，投射器1400(图14)可以通过将光的极性旋转90度来在投射光点分布和泛光照明之间切换。
利用配置为调整其投射的投射器(例如调整光点分布的密度或在投射光点分布与泛光照明之间进行切换)，包括该投射器的设备可以配置为控制该投射器的操作。例如，设备600(图6)可以被配置为控制发射器601的操作，包括调节来自发射器601的光的分布。可以通过调节发射器601中的衍射元件的折射率(例如，通过将电力施加到例如LC的双折射折射材料上，或者通过调节穿过衍射元件的光的极性)来调节光的分布。
图17是示出用于调整要由投射器投射的光的分布的示例操作1700的说明性流程图。为了便于说明，在执行示例操作1700时参考了图6中的设备600，但是任何合适的设备都可以执行示例操作1700。此外，用于控制发射器601的操作可以由光控制器610(例如信号处理器612)、处理器604和/或设备600的任何其他合适的组件执行。
从1702开始，设备600可以确定发射器601是投射第一投影还是第二投影。在一些方面，第一投影可以是用于主动深度感测的光的第一分布，并且第二投影可以是用于泛光照明的扩散光。在一些其他方面，第一投影可以是光的第一分布，并且第二投影影可以是与第一分布不同的光的第二分布。可能存在其他合适的投影组合，并且本公开不应限于所提供的示例。
在一些示例实现中，可以基于设备600是要执行泛光照明还是主动深度感测来确定要投射哪个投影(1704)。在将要执行主动深度感测的一些其他示例实现中，设备600可以确定合适的光分布密度(1706)，其中第一投影和第二投影包括不同的密度分布(例如，如图11所示)。该确定可以基于场景中存在的环境光的量。附加地或替代地，该确定可以基于所需的分辨率，要对其执行主动深度感测的应用，或者对象与正在对其执行主动深度感测的设备600的距离。例如，与对象跟踪或测距应用相比，面部识别应用可能需要更高的分辨率(因此，发射器601需要更高的光分布密度)。
尽管未示出，但是设备600可以确定是否要投射第三投影。例如，设备600可以确定发射器601是否应该将第一投影和第二投影投射为组合投影(例如通过投射第一密度分布和第二密度分布来增加分布的密度)。
如果发射器601要投射第一投影(1708)，则发射器601可以经由具有第一折射率的衍射元件投射第一投影(1710)。如以上示例中所述，衍射元件可以包括中间具有折射材料(例如LC)的两个DOE。在具有第一折射率的衍射元件的一些示例实现中，发射器601可以使光透射通过衍射元件，而无需向在DOE之间的折射材料施加电力(1712)。在一些其他示例实现中，发射器601可以在不调节光的极性的情况下将偏振光透射通过衍射元件(1714)。例如，由于投射器的半波片保持0度的旋转，所以光的极性在穿过半波片时可以保持在第一极性1004。
返回参考1708，如果发射器601要投射第二投影，则设备600可以调整衍射元件的折射率(1716)。在一些示例实现中，设备600可以将电力施加到衍射元件的第一DOE和第二DOE之间的折射材料(1718)。例如，可以将电力施加到LC上，以调整LC中的分子取向。在一些其他示例实现中，设备600可以旋转透射通过衍射元件的偏振光的极性(1720)。例如，设备600可以调节极性旋转器(例如旋转半波片)以将光的极性从0度旋转到高达90度。
然后，发射器601可以经由具有调整后的折射率的衍射元件来投射第二投影(1722)。尽管示例操作1700描述了第一投影或第二投影的投射，但是可以投射任何数量的投射(例如第三投影)。基于发射器601中的衍射元件的DOE，多个投影可以用于泛光照明或主动深度感测。
参考一种可调节的光投射器，该光投射器可在用于主动深度感测的第一模式(在其期间投射用于主动深度感测的光的分布)和用于泛光照明的第二模式(在其期间投射扩散光)之间进行切换，在一些方面，光投射器可以在不使用折射材料的情况下在第一模式和第二模式之间切换。图18是组合用于投射器的示例分布1808和示例扩散1812的图示1800。衍射元件1802包括DOE 1804，其可以被配置为用光点1810投射分布1808。衍射元件1802还包括扩散元件1806，该扩散元件1806被配置为提供用于光点(例如，光点1810之一)的示例扩散1812。在一些示例实现中，衍射元件1802可以被配置为投射组合投影1814。在投射组合投影1814时，扩散元件1806可以扩散由DOE 1804投射的分布1808的每个光点1810。组合投影1814可以适用于泛光照明。
包括衍射元件1802的示例光投射器可以被配置为在投射用于第一模式的分布1808(例如用于主动深度感测)和投射用于第二模式的组合投射1814(例如用于泛光照明)之间切换。防止扩散元件1806在第一模式期间扩散光点1810，并且使扩散元件1806能够在第二模式期间扩散光点1810(例如以下关于图20A和20B所述)。在用于示例衍射元件1802的一些示例实现中，扩散元件的折射率可以是可调节的，以防止或使扩散元件扩散光。
虽然示例衍射元件1802被示为包括DOE 1804和扩散元件1806，且元件1804和1806之间没有分离，但是元件1804和1806可由材料(例如空气、氮气、惰性气体、透明塑料、玻璃基板、折射材料、或其他合适的材料)分离。图19A是用于衍射元件的DOE 1902和扩散元件1904的示例取向的图示1900。在一些方面(并且类似于图18中的衍射元件1802)，DOE 1902和扩散元件1904可以不分离。在示例图示1900中，DOE 1902可以沿着从光源发射的光的方向1906位于光源(未示出)和扩散元件1904之间。以这种方式，可以使扩散元件1904能够扩散由DOE 1902投射的光。
图19B是用于衍射元件的DOE 1912和扩散元件1914的另一示例取向的图示1910。DOE 1912和扩散元件1914可以由材料1918分离。材料1918可以是空气、氮气、惰性气体、透明塑料、折射材料、玻璃基板或分离DOE1912和扩散元件1914的任何其他合适的材料。例如，材料1918可以具有与DOE 1912的折射率不同的折射率。材料1918可以具有任何合适的状态，例如是气态、液态或固态。类似于图19A，DOE 1912可以沿着从光源发射的光的方向1916位于光源(未示出)和扩散元件1914之间。
虽然图18中的示例衍射元件1802被示为包括DOE 1804的朝向扩散元件1806的不平整表面，但是DOE 1804和扩散元件1806的取向可以是任何合适的取向。例如，DOE 1804的不平整表面可以定向为背向扩散元件1806。
图19C是用于衍射元件的DOE 1922和扩散元件1924的另一示例取向的图示1920。DOE 1922和扩散元件1924可以不分离，并且DOE 1922的不平整表面可以背向扩散元件1924。在示例图示1920中，DOE 1922可以沿着从光源发射的光的方向1926位于光源(未示出)和扩散元件1924之间。以这种方式，可以使扩散元件1924能够扩散由DOE 1922投射的光。
类似于图19B中的图示1910，图19C中的DOE 1922和扩散元件1924可以由材料(例如空气、氮气、惰性气体、透明塑料、玻璃基板、折射材料、或其他合适的材料)分离。图19D是用于衍射元件的DOE 1932和扩散元件1934的另一示例取向的图示1930。DOE 1932和扩散元件1934可以由材料1938分离。材料1938可以是空气、氮气、惰性气体、透明塑料、玻璃基板、折射材料或将DOE 1932和扩散元件1934分开的任何其他合适的材料。例如，材料1938可以具有与DOE 1932的折射率不同的折射率。材料1938可以具有任何合适的状态，例如是气态、液态或固态。类似于图19C，DOE 1932可以沿着从光源发射的光的方向1936位于光源(未示出)和扩散元件1934之间。
图19A-19B中扩散元件1904、1914、1924和1934的尺寸、大小和形状可以是任何合适的尺寸、大小和形状，并且示出扩散元件1904、1914、1924和1934是为了关于扩散元件分别相对于DOE1902、1912、1922或1932的位置的说明目的。在一个示例中，扩散元件1904或1924可以是分别布置在DOE 1902或1922的表面上的膜。在另一示例中，扩散元件1904或1924可以是被制造为具有与DOE 1902或1922的表面互补的表面的材料，以用于组装衍射元件。在另一个示例中，扩散元件1914或1934是用于组装衍射元件的膜、聚合物或其他合适的材料。尽管在以下示例和关于示例衍射元件的操作的描述中使用了图19C中的DOE 1922和扩散元件1924的图示，但是可以使用元件的任何合适的构造，并且提供这些示例用于说明性目的。例如，DOE和扩散元件的取向可以颠倒或以用于衍射元件的另一合适的取向或位置。这样，本公开不应限于所提供的示例。
图20A是在第一模式下操作以投射光的分布2006的光投射器的图示2000。在该示例中，衍射元件包括DOE 1922和扩散元件1924。DOE 1922将光2002(可能来自光投射器的光源)衍射成分布2004。例如，分布2004可以包括要用于主动深度感测的多个光点。在第一模式期间，可以防止扩散元件1924扩散通过扩散元件1924的光的分布2004。以这种方式，光投射器可以投射分布2006。分布2006可以与DOE 1922投射的分布2004相同或相似。
图20B是在第二模式下操作以投射光的扩散投射2016的光投射器的图示2010。类似于图20A，衍射元件包括DOE 1922和扩散元件1924。DOE1922将光2012(可能来自光投射器的光源)衍射成分布2014(可以与图20A中的分布2004相同)。在第二模式期间，可以使扩散元件1924能够扩散穿过扩散元件1924的光的分布2014。以这种方式，光投射器可以投射扩散投影2016。扩散投影2016可以包括由DOE 1922投射的分布2014的每个光点的扩散。
在一些方面，可以通过向扩散元件施加和移除电力来使扩散元件能够并且防止扩散来自DOE的投射。例如，当没有电力施加到扩散元件时(当扩散元件静止时)，扩散元件可以具有第一折射率，而当电力施加到扩散元件时，扩散元件可以具有第二折射率。衍射元件可包括一个或多个电触点(例如，物理、电或其他合适的耦合)耦合到扩散元件。在一些示例中，衍射元件可以不具有连接到扩散元件的电触点。在一些其他示例中，衍射元件可以包括连接至扩散元件的一个或多个电触点。在一些示例实现中，光投射器的第一模式(例如，图20A)可以是当没有向扩散元件施加电力时，并且光投射器的第二模式(例如，图20B)可以是当向扩散元件施加电力时。以这种方式，光投射器可以在用于投射光的分布的第一模式(例如用于主动深度感测)和用于投射扩散光的第二模式(例如用于泛光照明)之间切换。
图21A是可切换扩散元件2102的图示2100，其具有布置在两个基板2104和2106之间的材料2103(例如，液晶)。扩散元件2102还可包括一个或多个电触点2108。在一些示例取向中，用于扩散光的扩散元件2102的特征2107可以位于基板2104和2106中的一个或两个上。例如，特征2107可以是被激活以扩散光的基板2104和2106之一或两者的一个或多个表面。一个或多个表面可以面向材料2103或出现在材料2103中。可以将表面制造成在激活时根据需要扩散光。当没有电力经由电触点2108施加到材料2103上时(例如，当电力低于使分子对准的阈值时)，材料2103的分子2105被随机地取向，并且扩散元件2102具有第一折射率。如果基板(包括扩散特征2107)的折射率与第一折射率相同，则光可以穿过扩散元件2102而不会受到实质影响(例如，对于影响装置的操作而言是不可察觉的或非实质性的)。以这种方式，扩散元件2102可以被认为是不活动的或关闭的(并且扩散部件2107可以被认为是不活动的)。如果基板的折射率(包括扩散特征)不同于第一折射率，则穿过扩散元件2102的光可以被扩散。以这种方式，扩散元件2102可以被认为是激活的或开启的(并且扩散特征2107可以被认为是激活的或活跃的)。
图21B是处于第二状态的示例性扩散元件2102的图示2110。分子2105在扩散元件2102的第二状态期间处于类似取向(例如，当将电力施加到扩散元件2102时)。电力可在电触点2108之间通过并穿过材料2103，从而使分子2105以类似的方式取向。具有对齐分子2105的材料2103具有与(对于具有随机取向的分子2105的材料2103的)第一折射率不同的第二折射率。如果基板(包括扩散特征2107)的折射率与第二折射率相同，则光可以穿过扩散元件2102而不会受到实质影响(例如，对于影响设备的操作而言是不可察觉的或非实质性的)。以这种方式，扩散元件2102可以被认为是不活动的或关闭的(并且扩散特征2107可以被认为是不活动的)。如果基板的折射率(包括扩散部件)不同于第二折射率，则穿过扩散元件2102的光可以被扩散。以这种方式，扩散元件2102可以被认为是激活的或开启的(并且扩散部件2107可以被认为是激活的或活跃的)。图21A和21B中的分子2105的取向是用于说明性目的，并且对于扩散元件2102，分子可以存在任何合适的取向。例如，分子2105在第一模式期间可以处于非随机取向。
尽管图21A和21B示出了布置在两个基板2104和2106上的扩散特征2107，但是扩散特征2107可以布置在基板2104或2106中的一个上。图21C是在第一基板2104上具有扩散部件2107的可切换扩散元件2102的图示2120。图21D是处于第二状态的图21C中的示例扩散元件2102的图示2130。图21E是在第二基板2106上具有扩散部件2107的可切换扩散元件2102的图示2140。图21F是处于第二状态的图21E中的示例扩散元件2102的图示2150。可以存在扩散元件2102的其他合适的构造，并且本公开不应限于所提供的示例。
图22A是处于第一状态并且耦合到两个电触点2206和2208的示例扩散元件2202的另一图示2200。在一些方面，扩散元件2202可包括聚合物2203，其具有贯穿嵌入整个聚合物2203的LC(或其他合适的材料)液滴2204(例如具有LC分子)。在一些示例实现中，聚合物2203可以是无定形聚合物或其他类型的透明或半透明聚合物，并且该聚合物可以具有第一折射率。液滴2204中的分子可以在扩散元件2202的第一状态期间被随机地取向(例如，当没有电力施加到扩散元件2202时)，并且具有分子的随机取向的液滴可以对应于不同于聚合物的第一折射率的第二折射率。如果第二折射率不同于聚合物2203的第一折射率，则光被液滴2204扩散，从而使穿过扩散元件2202的光扩散。扩散元件2202可以被认为是激活的或开启的。如果第二折射率与聚合物2203的第一折射率相同，则光不会被液滴2204扩散，并且穿过扩散元件2202的光基本上不会扩散。扩散元件2202可以被认为是不活动的或关闭的。
图22B是处于第二状态的示例扩散元件2202的图示2210。液滴2204的分子在扩散元件2202的第二状态期间(例如当向扩散元件2202施加电力时)处于相似的取向。电力可以从电触点2206穿过扩散元件2202，到达电触点2208，从而使分子以类似的方式取向。分子的取向可以对应于第三折射率。如果第三折射率不同于聚合物2203的第一折射率，则光被液滴2204扩散，从而使穿过扩散元件2202的光扩散。扩散元件2202可以被认为是激活的或开启的。如果第三折射率与聚合物2203的第一折射率相同，则光不会被液滴2204扩散，并且穿过扩散元件2202的光基本上不会扩散。扩散元件2202可以被认为是不活动的或关闭的。在一些示例实现中，第二折射率和第三折射率中的一个与第一折射率相同，并且另一个折射率不同于第一折射率。类似于图21A-21F，分子的取向用于说明目的，并且对于扩散元件2202可以存在分子的任何合适取向。例如，液滴2204中的分子在第一模式期间可以处于非随机取向。
在一些示例实现中，一个或多个电触点可以位于光不穿过扩散元件的扩散材料的边缘或其他部分上。例如，一个或多个电触点可以在扩散元件的附带光通过的侧面的一侧或更多侧连接到扩散元件。在一些其他示例实现中，一个或多个电触点可以位于光通过的扩散材料的边缘或部分上。例如，相对于通过扩散元件的光的方向，电触点可以连接至扩散元件的前部，并且电触点可以连接至扩散元件的后部。一个或多个电触点可以是允许光通过的任何合适的透明导体，例如由铟锡氧化物(ITO)或其他合适的透明或半透明材料制成的导体。
在将电触点或导电材料耦合到扩散元件的一些其他示例中，一个或多个电触点或导电材料可以嵌入在DOE中。图23A是具有在DOE 2302中嵌入的一个或多个电触点2306的示例衍射元件2300的图示。相对于DOE 2302，一个或多个其他电触点可以连接到扩散元件2304的远端。以这种方式，在调节扩散元件2304的折射率时，电力可以在电触点2306之间流动并且流过扩散元件2304。如上所述，一个或多个电触点可以被嵌入到DOE 2302中，如上面关于图13B所述。
图23B是示例衍射元件2310的图示，该衍射元件具有在DOE 2302的表面上布置的一个或多个电触点2306。相对于DOE 2302，一个或多个其他电触点可以连接到扩散元件2304的远端。以这种方式，在调节扩散元件2304的折射率时，电力可以在电触点2306之间流动并且流过扩散元件2304。如上所述，一个或多个电触点可以被布置在DOE 2302的表面上，如上面关于图13C所述。
在一些示例实现中，DOE 2302的不平整表面可以背向扩散元件2304(例如，在图19C和19D中)。图23C是示例衍射元件2320的图示，该示例衍射元件2320具有布置在DOE2302与扩散元件2304之间的一个或多个电触点2306。DOE 2302的不平整表面可以背向扩散元件2304。在调节扩散元件2304的折射率时，电力可以在电触点2306之间流动并流过扩散元件2304。图23D是具有一个或多个电触点2306的示例衍射元件2330的图示，一个或多个电触点2306布置在扩散元件2304上并且位于DOE 2302与扩散元件2304之间。在调节扩散元件2304的折射率时，电力可以在电触点2306之间流动并流过扩散元件2304。
虽然示出了每个DOE一个电触点，但是可以使用任何数量的电触点和电触点的任何合适类型的导电材料。例如，扩散元件2304的远侧上的电触点2306可以与扩散元件2304分离，同时仍然电耦合到扩散元件2304。这样，本公开不应该限于关于电耦合到扩散元件的电触点的以上示例。
关于被配置为在投射光的分布(例如用于主动深度感测)和投射扩散光(例如用于泛光照明)之间切换的光投射器，设备(例如图6中的设备600)可以调整光投射器的操作模式。图24是示出用于调节来自光投射器的光投影的示例操作2400的说明性流程图。为了便于说明，在执行示例操作2400时参考了图6中的设备600，但是任何合适的设备都可以执行示例操作2400。此外，用于控制发射器601的操作可以由光控制器610(例如信号处理器612)、处理器604和/或设备600的任何其他合适的组件执行。另外，如上所述，发射器601被描述为包括衍射元件。但是，在执行示例操作2400的步骤时可以使用任何合适的衍射元件。
从2402开始，设备600可以(通过光源)沿第一方向发射光。例如，一个或多个激光器(例如VCSEL或DFB激光器)可以朝着发射器601中的衍射元件发射一个或多个光点(2404)。发出的光可以是非偏振的(例如来自一个或多个VCSEL)或偏振的(例如来自一个或多个DFB激光器或通过偏振器后)。如前所述，非偏振光可被表征为包括具有第一线性极性的能量的第一部分和包括具有垂直于第一线性极性的第二线性极性的能量的第二部分。在一些示例中，偏振光可以具有第一线性极性。
如前所述，来自发射器601的光投影可以是基于例如衍射元件的物理特性(例如通过调节液晶或其他折射材料的分子的取向)或穿过衍射元件的光的极性(例如通过调节穿过衍射元件的光的线性极性)而可调节的。如果由光源发出的光是非偏振的，并且光投影是基于穿过衍射元件的光的线性极性而可调的，则设备600可以使发出的光偏振(2406)。例如，如果光源是一个或多个VCSEL(其可以发射非偏振光)，则发射器601可以包括偏振器(例如图14中的偏振器1408)。以这种方式，来自偏振器的光可以具有第一极性。如果光源发出的光是偏振的(例如从一个或多个DFB激光器发出的光)，或者光投射是可以基于衍射元件的物理特性(例如折射材料或衍射元件的扩散元件的特性)而可调节的，设备600可以不使发射的光偏振(因此不执行2406)。
参照2408，设备600可以确定发射器601是否将以与要从衍射元件投射的光的分布相对应的第一模式进行操作。在一些示例实现中，第一模式与主动深度感测相关联。例如，设备600可以基于由设备600(例如，由处理器604)执行的一个或多个主动深度感测应用来确定发射器601是否将以第一模式操作。在一个示例中，设备600可以出于安全目的(例如解锁智能电话、为特定用户访问个人银行业务应用或出于其他身份验证目的)执行面部识别。在另一示例中，设备可以执行测距应用、深度映射或其他应用以确定一个或多个对象的深度。以这种方式，设备600可以确定在第一模式下操作发射器601以进行主动深度感测。
在一些示例实现中，发射器601的衍射元件可以包括：用于投射光的分布的DOE(并且具有第一折射率)；用于扩散光的扩散元件(并具有第二折射率)；元件之间具有折射材料(例如，具有第三折射率的LC)，以通过调整第三折射率来调整来自发射器601的光投影。在一些其他示例实现中，发射器601的衍射元件可以包括：用于投射光的分布的DOE和用于扩散光的可调节扩散元件。如果发射器601将以第一模式操作，则设备600可以投射来自所发射的光的光的分布(2410)。光的分布可以来自衍射元件的DOE。
在一些示例中，DOE可以在衍射元件相对于光源的近端，并且扩散元件可以在衍射元件相对于光源的远端(如图7A、7B或7C，或图19A和19B，其中光从左到右通过)。然而，元件的其他合适的配置可以用于衍射元件。另外，尽管示例衍射元件是关于DOE和扩散元件的不平整表面的彼此面对(当被发射器601的切换模式中使用的折射材料隔开时)描述的，但是可以使用该表面的任何合适的朝向。所描述的用于衍射元件的DOE和扩散元件的示例配置仅用于描述示例方法的各个方面，并且衍射元件和发射器601不应限于示例配置。
在一个示例中，如果元件之间的折射材料是具有分子的LC，该LC的分子的取向可通过向LC施加电力或从LC移除电力来调节，则该设备可以在第一模式期间向衍射元件的折射材料施加电力(2412)。以这种方式，第三折射率(基于LC的分子的取向)可以与扩散元件的第二折射率相同，并且因此可以防止扩散元件扩散来自DOE的光的分布。替代地，当不施加电力时，第三折射率可以与第二折射率相同。以这种方式，设备600可以通过不对折射材料(未示出)施加电力而以第一模式操作发射器601。
在另一个示例中，如果折射材料的折射率是基于穿过衍射元件的光的极性，则设备600可以将具有第一极性的发射光引导通过衍射元件(2414)。例如，如果折射材料是双折射的并且基于通过的光的极性被表征为具有第一折射率和第二折射率，则由DOE投射的光分布(仍然具有第一极性)可以通过折射材料，如同该折射率仅是第二折射率一样(与扩散元件相同)。以这种方式，可以防止扩散元件扩散来自DOE的光的分布。
在另一示例中，如果扩散元件是可调节的，则该设备可以在第一模式期间向扩散元件施加电力(2416)。例如，扩散元件的折射率可以是可调节的，例如包括LC分子的扩散元件，该LC分子的取向可以通过向扩散元件施加电力或从扩散元件上移除电力来调节。以这种方式，扩散元件的LC分子可以以类似的方式取向(彼此面对和或朝向包括该LC分子的聚合物)，以防止扩散元件扩散由衍射元件的DOE投射的光分布。
发射器601的第二模式可以对应于将从扩散元件投射的扩散光。在一些示例实现中，第二模式与泛光照明相关联。例如，设备600可以基于由设备600(例如，由处理器604)执行的一个或多个成像应用来确定发射器601是否将以第二模式操作。在一个示例中，设备600可以使用接收器602或另一合适的图像传感器来捕获场景的图像。如果环境光不足以进行图像捕获，则发射器601可以照亮场景(例如用于夜视或其他低光图像捕获实例)。在另一示例中，环境照明可能不足以使设备确定面部或其他物体位于接收器602附近并且要由设备600识别其他物体。设备600可以在第二模式下操作发射器601以照亮场景，从而通过主动深度感测确定是否存在面部或物体以用于识别。在一些示例中，以第二模式操作光源可以基于场景中的环境光的水平。以这种方式，设备600可以确定以第二模式操作发射器601以进行泛光照明。
返回参考2408，如果设备600确定发射器601不以第一模式操作(例如，以第二模式操作)，则设备600可以使用衍射元件的扩散元件来扩散所发射的光(2418)。如果例如元件之间的折射材料是LC，该LC具有取向可通过向LC施加电力或从LC移除电力来调节的分子，则该设备可防止在第二模式期间将电力施加到衍射元件的折射材料(2420)。以这种方式，第三折射率(基于LC的分子的取向)可以不同于扩散元件的第二折射率，并且因此扩散元件可以扩散所发射的光。替代地，当将电力施加到折射材料时，第三折射率可以与第二折射率不同。以这种方式，设备600可以通过将电力施加到折射材料(未示出)来以第二模式操作发射器601。
在一些示例实现中，在第二模式期间(例如，当向折射材料施加或不施加电力时)，第三折射率可以与DOE的第一折射率相同。可以防止DOE在第二模式下投射光的分布，并且扩散元件扩散从光源发出的光以进行泛光照明(例如，图12中的1204)。在一些其他示例实现中，在第二模式期间，第三折射率可以不同于第一折射率并且可以不同于第二折射率。DOE可以在第二模式下投射光的分布，并且扩散元件扩散光的分布以用于泛光照明(例如，图12中的1206)。例如，如果LC的分子在第二模式期间具有随机取向，或者分子在第二模式期间在对应于第一折射率和第二折射率的两个取向之间分开，则衍射元件的两个元件都可以用于来自发射器601的光投影。
如果折射材料的折射率基于穿过衍射元件的光的极性，则设备600可以将具有第二极性的发射光引导通过衍射元件(2422)。如果折射材料是双折射的并且基于通过的光的极性被表征为具有第一折射率和第二折射率，则第二极性可以对应于双折射材料的第一折射率。以这种方式，可以防止DOE投射光的分布，并且扩散元件扩散从光源发出的光以用于泛光照明(例如，图16B中的1614)。
在一些其他示例实现中，如果扩散元件的折射率是可调节的，则设备600可以通过防止将电力施加到扩散元件上来将发射器601切换为以第二模式操作(例如用于泛光照明)(2424)。例如，如果扩散元件是或者包括具有在静止时(不施加电力时)随机取向的LC分子，则防止向扩散元件施加电力，可使扩散元件能够扩散由DOE投射的分布以投射扩散光。
返回参考图24，来自步骤2410或步骤2418的过程可以返回到判定2408，并且设备600可以确定是继续以相同模式还是以不同模式进行操作。在一些示例实现中，设备600可以基于例如正在执行的不同应用来确定从第一模式(用于主动深度感测)切换到第二模式(用于泛光照明)。例如，主动深度感测可以用于面部识别以解锁智能手机。解锁智能手机后，可能会执行相机应用程序进行图像捕获，并且环境光线可能太低。以这种方式，智能电话可以将光投射器从第一模式(用于面部识别)切换到第二模式(用于图像捕获)。在一些其他示例实现中，设备600可以确定从第二模式(用于泛光照明)切换到第一模式(用于主动深度感测)。例如，泛光照明在确定面部是否靠近以进行面部识别时可用于黑暗场景的图像捕获。如果面部在附近，则设备600可以将光投射器从第二模式(用于泛光照明和图像捕获)切换到第一模式(用于面部识别)。
在一些方面，设备600可以通过调节扩散元件的折射率(例如，扩散元件中的分子的取向)来调节扩散元件的折射率。以此方式，装置600可通过调节折射材料的折射率或通过调节扩散元件的折射率在模式之间切换。调整折射率可以是，例如，向折射材料(或扩散元件)施加电力或从折射材料(或扩散元件)移除电力，或者调整穿过衍射元件的光的极性。以这种方式，设备600可以在主动深度感测和泛光照明之间切换，而不需要多个发射器601(例如单独的结构光投射器和单独的泛光照明器)。
除非具体描述为以特定方式实现，否则本文描述的技术可以以硬件，软件，固件或其任何组合来实现。被描述为模块或组件的任何部件也可以一起在集成逻辑设备中实现，或者单独地实现为离散但可互操作的逻辑设备。如果以软件实施，则所述技术可以至少部分地由包括指令608的非暂时性处理器可读存储介质(例如图6的示例设备600中的存储器606)实现，所述指令608在由处理器604执行时(控制器610或信号处理器612)，使设备600执行上述一种或多种方法。非暂时性处理器可读数据存储介质可以形成计算机程序产品的一部分，该计算机程序产品可以包括包装材料。
非易失性处理器可读存储介质可以包括随机存取存储器(RAM)，例如同步动态随机存取存储器(SDRAM)，只读存储器(ROM)，非易失性随机存取存储器(NVRAM)，电可擦除的可编程只读存储器(EEPROM)，闪存，其他已知的存储介质等。附加地或替代地，该技术可以至少部分地由处理器可读的通信介质来实现，该处理器可读的通信介质以指令或数据结构的形式携带或传递代码，并且可以由计算机或其他处理器来访问，读取和/或执行。
结合在此公开的实施例描述的各种说明性逻辑块，模块，电路和指令可以由一个或多个处理器执行，例如图6的示例设备600中的处理器604或信号处理器612。这样的处理器可以包括但不限于一个或多个数字信号处理器(DSP)，通用微处理器，专用集成电路(ASIC)，专用指令集处理器(ASIP)，现场可编程门阵列(FPGA)，或其他等效的集成或分立逻辑电路。如本文所使用的，术语“处理器”可以指任何前述结构或适合于实现本文所描述的技术的任何其他结构。另外，在一些方面，可以在如本文所述配置的专用软件模块或硬件模块内提供本文所述的功能。同样，该技术可以在一个或多个电路或逻辑元件中完全实现。通用处理器可以是微处理器，但可替代地，处理器可以是任何常规处理器，控制器，微控制器或状态机。处理器也可以被实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合，多个微处理器，与DSP核心结合的一个或多个微处理器，或任何其他这样的配置。
尽管本公开示出了说明性方面，但是应当注意，在不脱离所附权利要求的范围的情况下，可以在本文中进行各种改变和修改。例如，虽然投射器被示为包括透镜以将光引向衍射元件，但是投射器可以不包括透镜或可以包括多个透镜。在另一个示例中，虽然描述了衍射元件的两个元件(例如用于光分布的扩散元件和DOE，或者用于不同光分布的两个DOE)，但是在衍射元件中可以存在任何数量的DOE和/或扩散元件，并且衍射元件中可能存在多种折射材料。在另一示例中，由设备或光投射器在调整投射时施加的电力可以是交流电(AC)或直流电(DC)，并且电压可以是恒定的或非恒定的。因此，电力可以是用于调整投射的任何合适的电力。另外，除非另外明确说明，否则根据本文描述的方面的方法权利要求的功能，步骤或动作不需要以任何特定顺序执行。例如，如果由设备600，控制器610，处理器604和/或信号处理器612执行，则所描述的示例操作的步骤可以以任何顺序和以任何频率执行。此外，尽管可以以单数形式描述或主张元件，但是除非明确声明了对单数的限制，否则可以预期复数。因此，本公开不限于所示出的示例，并且用于执行本文描述的功能的任何手段都包括在本公开的方面中。

Claims (30)

1.一种包括光投射器的设备，所述光投射器包括：
光源，被配置为沿第一方向发光；以及
衍射元件，位于沿着所述第一方向发射的光的路径中，所述衍射元件包括：
衍射光学元件，具有第一折射率，所述衍射光学元件被配置为在所述光投射器的第一模式期间投射来自发射的光的聚焦光的分布；以及
扩散元件，具有第二折射率，所述扩散元件被配置为在所述光投射器的第二模式期间扩散发射的光。
2.根据权利要求1所述的设备，其中：
所述衍射元件还包括耦合到所述扩散元件的一个或多个电触点；
所述设备被配置为经由所述一个或多个电触点向所述扩散元件施加电力；以及
所述第二折射率是基于是否对所述扩散元件施加电力而可调的。
3.根据权利要求1所述的设备，还包括位于所述衍射光学元件和所述扩散元件之间的折射材料，其中，所述折射材料的第三折射率在以下之间可调：
对于所述第一模式，不同于所述第一折射率；以及
对于所述第二模式，不同于所述第二折射率。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述光投射器还包括耦合至所述折射材料的一个或多个电触点，其中，在所述第一模式和所述第二模式之间切换所述光投射器的操作中，所述第三折射率是基于是否经由所述一个或多个电触点向所述折射材料施加电力而可调的。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述折射材料包括液晶，所述液晶包括分子，所述分子的取向基于施加到所述液晶上的电力可调节，其中，所述第三折射率基于所述分子的取向。
6.根据权利要求5所述的设备，其中：
当不向所述液晶施加电力时，所述分子包括具有与所述第一折射率相关的第一取向的第一组分子和具有与所述第二折射率相关的第二取向的第二组分子；以及
当将电力施加到所述液晶时，所述分子具有由以下取向构成的组中的一种取向：
所述第一取向；以及
所述第二取向。
7.根据权利要求3所述的设备，其中，在所述第一模式和所述第二模式之间切换所述光投射器的操作中，所述第三折射率是基于调整沿着所述第一方向发射的光的极性而可调的。
8.根据权利要求3所述的设备，其中，在所述第一模式下：
所述第三折射率与所述第二折射率相同；以及
来自所述衍射元件的最终光投影是来自所述衍射光学元件的所述聚焦光的分布。
9.根据权利要求8所述的设备，其中，在所述第二模式下：
所述第三折射率与所述第一折射率相同；以及
来自所述衍射元件的最终光投影是来自由所述扩散元件扩散的所述光源的所发射的光，其中所述衍射光学元件被防止投射所述聚焦光的分布。
10.根据权利要求8所述的设备，其中，在所述第二模式下：
所述第三折射率不同于所述第一折射率；以及
来自所述衍射元件的最终光投影是来自由所述扩散元件扩散的所述光源的发射的光，其中：
所述衍射光学元件位于沿着所述衍射元件的所述第一方向的所述光源的近端；
所述扩散元件位于沿着所述衍射元件的所述第一方向的所述光源的远端；
所述衍射光学元件被配置为在所述第二模式下投射所述聚焦光的分布；以及
所述扩散元件被配置为在投射所述最终光投影时扩散来自所述衍射光学元件的所述聚焦光的分布中的光。
11.根据权利要求1所述的设备，其中，所述光源被配置为发射红外光。
12.根据权利要求11所述的设备，还包括红外接收器，所述红外接收器被配置为接收由所述光投射器投射的所述红外光的反射。
13.根据权利要求12所述的设备，还包括一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为当所述光投射器以所述第一模式操作时，从所接收的反射来确定一个或多个深度。
14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述一个或多个处理器还被配置为：当所述光投射器以所述第二模式操作时，从所接收的反射来执行低光图像捕获。
15.根据权利要求14所述的设备，其中，所述设备是包括一个或多个无线收发器的无线通信设备。
16.一种方法，包括：
由光投射器的光源沿第一方向发射光；
在所述光投射器的第一模式期间，由所述光投射器的衍射元件的衍射光学元件投射来自发射的光的聚焦光的分布，所述衍射光学元件具有第一折射率；以及
在所述光投射器的第二模式期间，由所述衍射元件的扩散元件扩散发射的光，所述扩散元件具有第二折射率。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括：
通过调节所述第二折射率，在所述第一模式和所述第二模式之间切换，其中，所述第二折射率基于是否向所述扩散元件施加电力。
18.根据权利要求16所述的方法，还包括：
通过调节位于所述衍射光学元件与所述扩散元件之间的折射材料的第三折射率，在所述第一模式与所述第二模式之间切换，其中，所述第三折射率为：
对于所述第一模式，不同于所述第一折射率；以及
对于所述第二模式，不同于所述第二折射率。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，调节所述折射材料的所述第三折射率包括向所述折射材料施加电力或从所述折射材料移除电力。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，调节所述第三折射率还包括：通过向所述液晶施加电力或从所述液晶移除电力来调节所述折射材料的液晶的分子的取向。
21.根据权利要求20所述的方法，其中：
当不向所述液晶施加电力时，所述分子包括具有与所述第一折射率相关的第一取向的第一组分子和具有与所述第二折射率相关的第二取向的第二组分子；以及
当将电力施加到所述液晶时，所述分子具有由以下取向构成的组中的一种取向：
所述第一取向；以及
所述第二取向。
22.根据权利要求18所述的方法，其中，调节所述折射材料的所述第三折射率包括：在所述第一模式和所述第二模式之间切换所述光投射器的操作中，调节沿着所述第一方向发射的光的极性。
23.根据权利要求22所述的方法，还包括由所述衍射元件投射最终光投影，其中：
当所述光投射器处于所述第一模式时，所述最终光投影是来自所述衍射光学元件的所述聚焦光的分布；以及
当所述光投射器处于所述第二模式时，所述最终光投影是来自由所述扩散元件扩散的所述光源的发射的光，其中所述衍射光学元件被防止投射聚焦光的分布。
24.根据权利要求22所述的方法，还包括由所述衍射元件投射最终光投影，其中：
当所述光投射器处于所述第一模式时，所述最终光投影是来自所述衍射光学元件的所述聚焦光的分布；
当所述光投射器处于所述第二模式时，所述最终光投影是来自由所述扩散元件扩散的所述光源的发射的光；
所述衍射光学元件在所述第二模式下投射所述聚焦光的分布；以及
所述扩散元件在投射所述最终光投影时扩散来自所述衍射光学元件的所述聚焦光的分布中的光。
25.根据权利要求16所述的方法，其中，由所述光源发射光包括发射红外光。
26.根据权利要求25所述的方法，还包括：由红外接收器接收由所述光投射器投射的所述红外光的反射。
27.根据权利要求26所述的方法，还包括：
当所述光投射器以所述第一模式操作时，由一个或多个处理器从所接收到的反射中确定一个或多个深度；以及
当所述光投射器以所述第二模式操作时，由所述一个或多个处理器从所接收到的反射中执行低光图像捕获。
28.根据权利要求27所述的方法，还包括：经由一个或多个无线收发器执行无线通信。
29.一种设备，包括：
用于沿第一方向发光的部件；
用于从发射的光投射最终光投影的部件，所述最终光投影在第一模式和第二模式之间不同，包括：
用于在所述第一模式期间从发射的光投射聚焦光的分布的部件；以及
用于在所述第二模式期间扩散发射的光的部件；以及
用于通过调节由以下组成的组中的至少一个来在所述第一模式和所述第二模式之间切换的部件：
位于所述用于投射所述聚焦光的分布的部件与所述用于扩散发射的光的部件之间的折射材料的折射率；以及
所述用于扩散发射的光的部件的折射率。
30.根据权利要求29所述的设备，其中，所述用于在所述第一模式和所述第二模式之间切换的部件包括用于向由所述折射材料和用于扩散发射的光的部件组成的组中的至少一个施加电力或从其移除电力的部件。
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