CN113767249A

CN113767249A - 照明装置

Info

Publication number: CN113767249A
Application number: CN202080032319.6A
Authority: CN
Inventors: 玛丽安.游丝芙; 多拉夫.思卡夫; 马尔库什.罗西
Original assignee: Ams Sensors Asia Pte Ltd
Current assignee: Ams Sensors Asia Pte Ltd
Priority date: 2019-04-29
Filing date: 2020-04-24
Publication date: 2021-12-07
Anticipated expiration: 2040-04-24
Also published as: CN113767249B; US20220205611A1; WO2020222704A1; US11927339B2; TW202107008A; DE112020002161T5

Abstract

一种用于产生结构化光和泛光照明的照明装置，该照明装置包括：微透镜阵列(4)，其包括在至少第一方向上以间距P布置的微透镜；以及第一光源(9)的第一阵列(18)和第二光源(10)的第二阵列(19)，第一光源(9)被配置成发射波长为L的光，其中第一光源(9)定位于距微透镜阵列(4)的距离D处，其中，P²＝2LD/N，并且N是N≥1的整数，并且其中第二光源(10)的大小大于所述第一光源(9)的大小，使得第一阵列(18)的光源产生结构化光，并且第二阵列(19)的光源产生连续光区域。

Description

照明装置

技术领域

本发明涉及用于产生照明的装置和相关联的方法。

背景技术

本发明涉及用于产生照明的装置和相关联方法。这种装置可以由设备用来确定在该设备的视野中是否存在面部。照明通常由具有红外线波长的光提供。照明可以是连续的照明区域并且可以称为泛光照明(flood illumination)。设备的探测器接收反射光并且处理器基于该反射光确定视野中是否存在面部。

如果视野中存在面部，则第二装置提供结构化光。结构化光可以包括光点阵列。设备的探测器接收光点的反射，并且处理器使用反射光确定面部是否是被授权用户的面部。如果面部是被授权用户的面部，则处理器可以解锁设备并且允许使用设备。设备可以例如是智能电话。

可以期望以先前技术中尚未公开的方式提供泛光照明和结构化照明。

发明内容

总得来说，本发明提出使用相同装置提供结构化光和泛光照明两者，而不是使用两个单独的装置。这可以降低该装置的复杂性和/或成本。

根据本发明的第一方面，提供用于产生结构化光和泛光照明的照明装置，该照明装置包括：微透镜阵列，其包括在至少第一方向上以间距P布置的微透镜；以及第一光源的第一阵列和第二光源的第二阵列，其中第一光源被配置成发射波长为L的光，其中第一光源定位于距微透镜阵列距离D处，其中，

P²＝2LD/N，

并且，N是N≥1的整数，并且，其中第二光源的大小大于第一光源的大小，使得该第一阵列的光源产生结构化光并且第二阵列的光源产生连续光区域。

本发明有利地使用一单照明装置(例如，使用同一个微透镜阵列)来提供结构化光和泛光照明。与先前技术相比，这可以降低成本和/或复杂性。

光源的第一阵列可以具有间距，该间距与微透镜阵列的间距相同或者该间距是微透镜阵列的间距的整数倍。

光源的第二阵列可以跨位置分布，这些位置以等于微透镜阵列的间距的整数倍的距离分开。该整数倍可以是1。

光源的该第二阵列可以具有间距，该间距等于微透镜阵列的间距的整数倍加上微透镜阵列的间距的一半。

光源的该第一阵列可以包括VCSEL。

这些VCSEL可以具有10微米或更小的直径。

光源的第二阵列可以包括VCSEL，其中在这些VCSEL的顶部上放置有漫射器。

这些漫射器可以包括设置于透射材料中的微观散射粒子。

这些漫射器可以具有20微米或更大的最大尺寸。

光源的第二阵列可以包括LED阵列。

VCSEL的阵列可以设置在与LED的阵列分开的基板上。

VCSEL基板和LED基板可以彼此相邻地设置。

第二阵列的这些光源可以具有比第一阵列的光源的光展量更大的光展量。

第二阵列的这些光源可以具有比第一阵列的光源的发散度更大的发散度。

光源的第二阵列可以包括VCSEL，其中在这些VCSEL的顶部上放置有透镜。

光源的第二阵列的这些光源也可以被配置成发射波长为L的光。

微透镜阵列在第一方向以外的第二方向上具有透镜间距P。

根据本发明的第二方面，提供一种智能电话、平板计算机或其他消费型电子设备，该电子设备包括第一方面的照明装置。

根据本发明的第三方面，提供一种用于产生结构化光和泛光照明的照明装置，该照明装置包括：微透镜阵列，其包括在至少第一方向上以间距P布置的微透镜；以及第一光源的第一阵列和第二光源的第二阵列，这些第一光源被配置成发射波长为L的光，其中第一光源定位于距微透镜阵列的距离D处，其中

P²＝2LD/N，

N是N≥1的整数，并且其中，第二光源的光展量大于第一光源的光展量，使得第一阵列的光源产生结构化光并且第二阵列的光源产生连续光区域。

本发明的第一方面和第二方面的特征可以与本发明的第三方面的特征组合。

根据本发明的第四方面，提供一种使用装置产生结构化光和泛光照明的方法，该装置包括：微透镜阵列，其包括在至少第一方向上以间距P布置的微透镜；以及第一光源的第一阵列和第二光源的第二阵列，第一光源被配置成发射波长为L的光，其中第一光源定位于距微透镜阵列的距离D处，其中

P²＝2LD/N，

N是N≥1的整数，并且其中，第二光源的大小大于第一光源的大小，该方法包括从光源的第一阵列发射光以形成结构化光，接着从光源的第二阵列发射光以产生连续光区域。

附图说明

现将仅通过示例并参考附图描述本发明的一些实施例，其中：

图1示意性地描绘根据本发明的第一实施例的照明装置，该照明装置提供结构化照明；

图2示意性地描绘第一实施例的照明装置，但其中，该照明装置提供泛光照明；

图3在透视图中示意性地描绘第一实施例的照明装置，其中，该照明装置提供结构化照明；

图4在透视图中示意性地描绘第一实施例的照明装置，其中，该照明装置提供泛光照明；

图5示意性地描绘根据本发明的第二实施例的照明装置，该照明装置提供结构化照明；

图6示意性地描绘第二实施例的照明装置，但其中，该照明装置提供泛光照明；

图7在透视图中示意性地描绘第二实施例的照明装置；

图8示意性地描绘根据本发明的第三实施例的照明装置，该图描绘由第三实施例提供的结构化照明和泛光照明两者；以及

图9示意性地描绘根据本发明的第四实施例的照明装置，该图描绘由第四实施例提供的结构化照明和泛光照明两者。

具体实施方式

总得来说，本发明提供一种照明装置，其被配置成提供结构化照明和泛光照明。

在附图中给出解决方案的一些实例。

图1示意性地描绘根据本发明的第一实施例的照明装置1，其被配置成产生结构化光和泛光照明。该装置包括垂直腔表面发射激光器阵列(VCSEL阵列)2和与VCSEL阵列2隔开的微透镜阵列4。为便于描述，在图1和一些其他图上包括笛卡耳(Cartesian)坐标，其中x和y平行于VCSEL阵列2的发射表面。此不应被解释为意指VCSEL阵列必须具有特定朝向。

VCSEL阵列包含发射器6的阵列(仅标记其中的一些发射器，以避免使图复杂化)。该阵列是二维阵列并且可以是矩形阵列。发射器6以间距Q布置(在此实施例中在x方向和y方向两者上)。发射器的间距Q可以例如是50微米。可以使用其他间距。间距Q可以是25微米或更大，并且可以小于25微米(例如，小至10微米)。间距Q可以至多为100微米。间距Q可以甚至更大(例如，至多500微米)，但这可能导致由装置形成的结构化光图案的强度过低。这些间距值也可以应用于本发明的其他实施例。

发射器6可以被配置成发射红外线辐射(例如，940nm的波长)。可以使用的其他例示性波长是850nm、1300nm和1500nm。一般言之，红外线辐射可以具有800nm或更大的波长。这些波长值也可以应用于本发明的其他实施例。

在发射器6中的一些上设置漫射器。在此实施例中，于在每个第二发射器上设置漫射器。漫射器跨发射器6的二维阵列以棋盘式布置。即，每个第二发射器6沿x方向设置有漫射器8，并且每个第二发射器沿y方向设置有漫射器，并且漫射器不设置于连续发射器上。可以使用其他漫射器分布。例如，漫射器可具有不规则布置、可以随机分布(例如，针对发射器的一半)、可以在每个第三发射器上设置等。漫射器的分布不会对由被设置有漫射器的发射器提供的远场光具有显著影响。由于漫射器在发射器6上设置，并且发射器的间距等于微透镜阵列的间距或者是微透镜阵列的间距的整数倍，所以漫射器以等于微透镜阵列的间距的整数倍的距离分开。

不被设置有漫射器8的发射器6可以称为第一光源9(仅标记其中的一个以避免使图复杂化)。综上所述，此类型的光源9可以称为第一光源9的第一阵列18。发射器6和漫射器8的组合可以称为第二光源10(并且可以称为复合光源10)。综上所述，此类型的光源10可以称为第二光源10的第二阵列19。

微透镜阵列4是二维阵列。微透镜阵列可以是矩形阵列。微透镜阵列4的透镜可以以间距P布置。微透镜的间距P可例如是50微米。可以使用其他间距。微透镜的间距P将确定形成结构化光的光点之间的角分离。例如，50微米的间距P将给出光点之间约1度的角分离(针对约1000nm的光波长)。如果微透镜的间距P是100微米，则光点之间的角分离将为约0.5度。可以使用大于100微米的微透镜间距P，但这将导致光点比约0.5度更靠近在一起，并且因此结构化光可能没那么有用(这些点对于一些应用可能过于靠近在一起)。类似地，如果微透镜的间距P是25微米，则点之间的角分离将为约2度。可使用微透镜的较小间距，但结构化光的光点对于一些应用可能相隔太远。这些值可以应用于本发明的其他实施例。

发射器的间距Q可以选择为与微透镜的间距P相同。发射器的间距Q可以是微透镜的间距P的整数倍。这也可以应用于本发明的其他实施例。

微透镜阵列4与VCSEL阵列2的发射表面分离距离D。该距离D被选择为使得满足以下方程式：

P²＝2LD/N (方程式1)

其中L是由VCSEL阵列2发射的光的波长，并且N是≥1的整数。如上文提及的，P是微透镜阵列4的微透镜的间距，并且D是VCSEL阵列2与微透镜阵列4之间的距离。此布置在US10509147中描述，其内容以引用的方式并入本文。

由于距离D已被选择为满足方程式1，所以当使用第一光源9的第一阵列18时，装置将在远场中产生光点21的二维阵列20。在XY平面中描绘光点21的二维阵列20。如果整数N被选择为2，则此可以有利地在光点与点之间的空间之间产生尤其良好对比度(但可使用其他整数值)。可至少部分通过第一光源9的VCSEL的直径确定点21的大小。VCSEL可以例如具有约5微米(例如，小于10微米)的直径。这也可以应用于其他实施例。使用光源9的第一阵列产生光点的阵列可以称为结构化光生成(或点生成)。这种结构化光的阵列是有利的，因为光从用户面部的反射可以由传感器阵列探测且可以由处理器用来确定用户是否是其中已经安装了该装置的设备(诸如智能电话)的被授权用户。

漫射器8可以例如由透明材料(在由发射器6发射的红外线波长处透明)形成，在其内设置微观散射粒子。在一个示例中，透明材料可以是玻璃。漫射器8可以由乳白玻璃形成。漫射器8的效应是增加包括漫射器的第二(复合)光源10的大小且减少空间相干性(如示意性地示出)。

漫射器8也稍微减小第二光源10与微透镜阵列4之间的距离(参见距离D2)。然而，距离的减小与总距离D相比是小的并且不会对形成于远场中的光的分布具有显著影响。

当使用包括漫射器8的第二光源10时，每个光源的面积显著大于第一光源9的面积。漫射器8可以例如具有约20微米或更大的直径(或最大尺寸)并且可以具有大于50微米的直径(或最大尺寸)。漫射器8的直径(或最大尺寸)可以大于VCSEL的间距。比起从不具有漫射器的VCSEL发射的光，从漫射器8发射的光也具有更大的发散度和更少的空间相干性。比起从VCSEL发射的光，从漫射器8发射的光具有更大的光展量。由第二光源10发射的光可以使得由微透镜阵列4在远场中形成的光区域22彼此重叠。这在图2中示意性地描绘。这种重叠的光区域22形成连续光区域23。这可以称为泛光照明。泛光照明是有利的，因为其照明面向设备的区域(照明区域可以称为视野)，并且允许容易地识别面部是否在照明区域内。由监测泛光照明的反射的处理器确定是否存在面部。在一个布置中，诸如智能电话的设备可以使用泛光照明来确定面部是否可见，并且如果面部可见，则可使用点照明来确定面部是否是被授权用户的面部。其他设备也可以使用这种布置。

本发明的实施例是有利的，因为它们使用单一装置来提供点照明和泛光照明。与使用一个装置提供泛光照明且使用不同装置提供点照明相比，这降低了成本。

图3中描绘装置1在第一光源9的第一阵列18开启时的示意性透视图。图4中描绘装置在第二光源10的第二阵列19开启时的示意性透视图。

图5中描绘本发明的替代实施例。此实施例的一些特征与图1和图2中描绘的特征对应且不再结合此实施例详细描述。描绘了照明装置101，其包括VCSEL阵列102和与VCSEL阵列隔开的微透镜阵列104。VCSEL阵列102包括发射器106的二维阵列。发射器106的阵列可以是矩形阵列。发射器106可以以间距Q布置。发射器106的间距Q可以例如是50微米。可以使用其他间距，如上文进一步论述。发射器106可以被配置成发射红外线辐射(例如，940nm的波长L)。可以使用其他波长，如上文进一步论述的。

微透镜阵列104是二维阵列。微透镜阵列104可以是矩形阵列。微透镜阵列104的透镜可以以间距P配置。微透镜阵列104与VCSEL阵列102的发射表面分离距离D，该距离D被选择为使得满足方程式1(例如，其中整数N＝2)。

在发射器106中的一些上方设置透镜111。在此实施例中，透镜设置在每个第二发射器106上。透镜111可以跨发射器的二维阵列以棋盘式布置或者可以具有一些其他配置(例如，如上文关于漫射器进一步说明)。

透镜111是凹透镜(如由发射器106所见般内凹)并且可以称为聚焦透镜。透镜可以例如具有约20微米或更大的直径，并且可以具有大于50微米(例如，70微米或更大)的直径。透镜111的直径可以大于发射器106(例如，VCSEL)的间距。透镜可以例如是半球，其具有对应于透镜的一半直径的曲率半径。半球可以被支撑在圆柱形基座上。圆柱形基座可以例如具有大体上与透镜的曲率半径对应(例如，加上或减去10微米)的高度。

如上文提及的，透镜111的直径可以大于发射器106的间距Q。透镜的直径小于发射器106的间距的2倍(并且足够小，使得用于给定发射器的透镜的边缘不与相邻发射器重叠)。例如，如果发射器的间距Q是50微米，则透镜的直径小于100微米。

未设置有透镜111的发射器106可以称为第一光源109。综上所述，此类型的光源109可称为第一光源的第一阵列118。发射器106和透镜111的组合可以称为第二光源110(且可以称为复合光源110)。综上所述，此类型的光源110可以称为第二光源的第二阵列119。

当第一光源109发射光时，由微透镜阵列104在远场中形成光点121的阵列120。

图6描绘第二光源110发射光时的情形。第二光源110的透镜111用来增加第二光源的大小。同时，减小来自光源的光的角分布。由于第二光源110更大，所以由微透镜阵列104在远场中形成的光区域122也更大。因此，当第二光源发射光时，光区域122可以彼此重叠。它们形成连续光区域123。如上文提及的，这种重叠的光可以提供连续光区域(其可以称为泛光照明)。

该实施例的缺点是不减小穿过透镜的光的空间相干性(如使用漫射器时的情况)，且减小光的发散度。因此，在一些实例中，干扰可导致远场中不希望的图案化。

图7是描绘图5的装置从光源109的第一阵列118和光源110的第二阵列119两者发射光的示意性透视图。

图8以横截面示意性地描绘本发明的进一步替代实施例。在此实施例中，照明装置201包括VCSEL阵列202和微透镜阵列204。VCSEL阵列202包括发射器221的第一阵列220和发射器223的第二阵列222。阵列220、222两者是二维阵列。阵列220、222可以是矩形阵列。在此实施例中，VCSEL发射器220的第一阵列具有50微米的间距Q1，并且发射器222的第二阵列具有75微米的间距Q2。第一阵列220和第二阵列222都被提供为同一VCSEL阵列的部分。第一阵列220和第二阵列222可以彼此相邻地定位。光点242的阵列240和由重叠光区域246形成的连续光区域244都在图8中描绘。这些在Y方向上彼此分开但在X方向上彼此对准，以便允许他们的布置(在实践中，光阵列240和连续光区域244将占据相同面积)之间的比较。

如同其他实施例，微透镜阵列204具有间距P。在此实施例中，间距P可以是50微米。VCSEL阵列202的表面与微透镜阵列204之间的分离是距离D。如同其他实施例，距离D被选择为使得满足方程式1(例如，其中整数N＝2)。

在第二阵列222的发射器223上设置漫射器208。发射器223和漫射器208的组合可以称为第二光源224(并且可以称为复合光源)。综上所述，此类型的光源224可以称为第二阵列222的第二光源224。第一阵列220的发射器221不具备漫射器并且可以称为第一光源221。综上所述，此类型的光源221可以称为第一阵列220的第一光源221。

如同结合图1至图4描述的实施例，漫射器208用来增加第二(复合)光源224的大小(并且减小空间相干性)。漫射器也增加光的发散度和光展量。当第二光源224发射光时，形成更大的光区域(与由第一光源221的第一阵列形成的光点相比)。

第二光源224的间距Q2被选择为使得在远场中形成附加光区域(与当第一光源221发射光时在远场中形成的光点数量相比)。在此实施例中，间距Q2是微透镜阵列204的间距P的11/2倍。

为理解光源的间距的效应，首先考虑单一光源的效应是有用的。如果第一阵列220的单一光源221发射光，则微透镜阵列204将形成光点的二维阵列。将由微透镜阵列204的间距P和由光源221发射的光的波长确定光点的角分离。例如，如果间距P是50微米且波长是940nm，则点之间的角分离将为约1度。如果第一阵列220的另一光源225发射光，则这也将形成光点242的二维阵列240。如果光源之间的分离(间距Q1)等于微透镜阵列204的间距P(即，50微米)，则光点的二维阵列将直接覆盖由第一光源形成的光点的二维阵列(假若两个光源221之间的线平行于微透镜阵列204的栅格)。因此，光点的二维阵列的空间布置不变，但点的强度增加。在图8的实施例中，在具有间距Q1的二维阵列中设置第一光源221的间距Q1，间距Q1与微透镜的间距P对应(且具有与微透镜的栅格相同的栅格朝向)。当第一光源221的第一阵列发射光时，这在远场中形成光点的二维阵列，其具有约1度的角分离。如上文进一步提及的，第一光源221可以具有为微透镜阵列的间距P的整数倍的间距Q1。在这种情况中，所形成的光点的二维阵列将彼此覆盖，但光点的强度将减小(存在更少第一光源221)。

如果第二阵列222的单一光源224发射光，则微透镜阵列206将在远场中形成光区域的二维阵列。由图8中的点线描绘的这种区域246可以彼此重叠。当第二阵列的相邻(在x方向上)光源224发射光时，在远场中形成光区域的另一二维阵列。由图8中的虚线描绘的这些区域248可以彼此重叠。光区域248的此阵列在x方向上空间偏移光区域阵列的间距的一半。因此，两个光区域阵列总共具有由单一光源224形成的光区域阵列的x方向上的间距的一半。

当在x方向上相邻的两个光源224发射光时，光阵列在y方向上的间距不减半。然而，当y方向上的相邻光源224发射光时，在远场中形成光区域的另一二维阵列，其在y方向上空间偏移间距的一半。这未在图8中描绘，以避免使图过度复杂化。

一般而言，由光源221、224的间距相对于微透镜阵列204的间距的比率(且由光的波长)确定光点(或光区域)的间距。当Q1/P＝1(或某一其他整数)时，由微透镜阵列的间距P及光的波长(根据绕射方程式)确定光点的间距。若Q2/P＝1/2，则光区域的间距减半(与点的间距相比)。若Q2/P＝3/2，则图案的间距将乘以(3/2)，但将形成相对于彼此偏移的多个图案。加在一起的多个偏移图案提供得到的图案，该得到的图案与光源224的间距是Q2/P＝1/2的情况下将形成的图案相同。可以使用此类型的布置，因为其更容易地提供具有间距Q2/P＝3/2而非具有间距Q2/P＝1/2的光源224。作为示例，可以更容易地提供具有75微米的间距而非具有25微米的间距的光源224(对于50微米间距微透镜阵列)。

可以使用其他间距(如上文结合其他实施例进一步说明)。

因此，第二光源224的间距被选择为使得在远场中形成的光区域的阵列具有由第一光源221形成的光点阵列的间距的一半。这有利地增加光区域之间的重叠，使得由第二光源224提供的泛光照明更均匀地分布。该方法可与本发明的其他实施例结合使用。

图9以横截面示意性地描绘本发明的进一步替代实施例。在此实施例中，照明装置301包括VCSEL阵列302、LED阵列303和微透镜阵列304。VCSEL阵列302包括发射器321的第一阵列320，并且LED阵列包括发射器323的第二阵列322。发射器321、323是光源的示例。阵列320、322两者是二维阵列。阵列320、322可以是矩形阵列并且可以彼此相邻地定位。VCSEL阵列302和LED阵列303可以形成在不同的基板(其等可由不同类型的半导体形成)上。VCSEL阵列302和LED阵列可以彼此相邻地设置。在该实施例中，VCSEL发射器321的第一阵列320具有50微米的间距Q1，并且LED发射器323的第二阵列322具有75微米的间距Q2。可以使用其他间距(如上文结合其他实施例进一步说明)。

如同其他实施例，微透镜阵列304具有间距P。在该实施例中，间距P可以是50微米。VCSEL阵列302和LED阵列322的表面与微透镜阵列304之间的分离是距离D。如同其他实施例，距离D被选择为使得满足方程式1(例如，其中整数N＝2)。

LED 323的大小可以大于VCSEL发射器321。LED 8可以例如具有约20微米或更大的直径(或最大尺寸)并且可以具有大于50微米的直径(或最大尺寸)。另外，LED 323发射具有比由VCSEL 321发射的光更低的空间相干性及更大的发散度的光。LED可以具有大于VCSEL的光展量。当LED 323发射光时，形成更大的光区域(与在VCSEL发射器321发射光时形成的光点相比)。

LED发射器323的间距Q2可以被选择为使得在远场中形成附加光区域(与当VCSEL发射器321发射光时在远场中形成的光点数量相比)。在该实施例中，间距Q2是微透镜阵列304的间距P的3/2倍。可以使用其他间距，诸如微透镜阵列的间距P的5/2倍、7/2倍等。一般而言，LED发射器的间距可以等于微透镜阵列的间距的整数倍加上微透镜阵列的间距的一半。这也可以应用于本发明的其他实施例的光源的第二阵列。LED发射器323的间距可在x方向和y方向上不同。

如同图8，光点342的阵列340和由重叠光区域346、348形成的连续光区域344都在图9中描绘。这些在Y方向上彼此分离但在X方向上彼此对准，以便允许他们的布置(在实践中，光阵列340、344将占据相同面积)之间的比较。

如图9中描绘，当VCSEL发射器323发射光时，形成彼此分离的光点342。当LED发射器321发射光时，形成重叠光区域346、348，他们共同形成连续光区域。如同图8，未描绘Y方向上的一些重叠光区域，以避免使图过度复杂化。

在本发明的上文描述实施例中，发射器的各阵列是在x方向和y方向上具有相同间距的矩形阵列。然而，在其他实施例中，x方向上的间距可以不同于y方向上的间距。

本发明的实施例的发射器可以被配置成发射红外线辐射(例如，940nm的波长)(或如上文进一步说明的其他红外线波长)。发射红外线辐射是有利的，因为其不会被用户看见。尽管可以使用其他不可见辐射波长(诸如紫外线辐射)，然而这是比较不期望的，因为需要显著更多的电力来发射紫外线辐射(在诸如智能电话的设备中可期望最小化电力使用，以便延长电池寿命)。

在所描绘实施例中，仅示出少量光源(例如，6个、8个或12个光源)。在实践中，可提供更多光源。例如，可提供100个或更多、1000个或更多、5000个或更多、或10,000个或更多光源。类似地，尽管在微透镜阵列中仅描绘少量微透镜，然而可以提供大量微透镜。例如，可以提供100个或更多、1000个或更多、5000个或更多、或10,000个或更多微透镜。

微透镜可以是透明折射半凹微透镜。微透镜可替代地是凹微透镜或凸微透镜。替代地，微透镜可以是绕射微透镜或反射和折射微透镜(其可以称为混合微透镜)。微透镜可为反射微透镜。

本发明的实施例还可以包括处理器并且还可以包括存储器。智能电话、平板设备或其他消费型电子设备可以包括根据本发明的实施例的装置。

术语“连续光区域”可以理解为意指包含彼此重叠的个别光区域的光区域。在一些实施例中，连续光区域可以不具有暗区域(即，不接收光的区域)，但在连续光区域中的不同位置处可存在光强度的某一变化。

在上文描述实施例中，第一阵列和第二阵列的光源发射具有相同波长的光。在其他实施例中，第二阵列的光源可以发射具有不同波长(例如，不同红外线波长)的光。然而，用于探测由光源的第一阵列和第二阵列发射的光的传感器阵列可以包括被设计为传输特定波长光的滤波器。出于这个原因，第一阵列和第二阵列可以较佳地发射具有相同波长的光。

参考标记列表：

1:照明装置

2:VCSEL阵列

4:微透镜阵列

6:发射器

8:漫射器

9:第一光源

10:第二光源

18:光源的第一阵列

19:光源的第二阵列

20:二维阵列

21:光点

22:光区域

23:连续光区域

101:照明装置

102:VCSEL阵列

104:微透镜阵列

106:发射器

109:第一光源

110:第二光源

111:透镜

118:第一光源的第一阵列

119:第二光源的第二阵列

120:光点阵列

121:光点

122:光区域

123:连续光区域

201:照明装置

202:VCSEL阵列

204:微透镜阵列

208:漫射器

220:发射器的第一阵列

221:第一阵列的发射器/第一光源

222:发射器的第二阵列

223:第二阵列的发射器

224:第二阵列的第二光源

225:第一阵列的第一光源

240:光点阵列

242:光点

244:连续光区域

246:光区域

301:照明装置

302:VCSEL阵列

303:LED阵列

304:微透镜阵列

320:发射器的第一阵列

321:第一阵列的发射器

322:发射器的第二阵列

340:光点阵列

342:光点

344:连续光区域

346:光区域

348:附加光区域

本领域技术人员将理解，在前述描述和所附权利要求中，参考概念例示(诸如附图中展示的概念例示)做出诸如“上方”、“沿”、“侧”等的位置术语。这些术语为便于参考而使用但不旨在具有限制性质。因此，这些术语应被理解为指代处于如附图中示出的朝向的对象。

尽管已鉴于如上文阐述的较佳实施例描述了本发明，然而应理解，这些实施例仅是示例性的，并且权利要求不限于这些实施例。本领域技术人员将能够鉴于本发明做出修改和替代，这些修改和替代被认为落入所附权利要求的范围内。本说明书中公开或例示的每个特征可以并入任何实施例中，无论是单独还是以与本文中公开或例示的任何其他特征的任何适当组合。

Claims

1.一种用于产生结构化光和泛光照明的照明装置，所述照明装置包括：

微透镜阵列，其包括在至少第一方向上以间距P布置的微透镜；和

第一光源的第一阵列和第二光源的第二阵列，所述第一光源被配置成发射波长为L的光，其中所述第一光源定位于距所述微透镜阵列的距离D处，其中，

P²＝2LD/N，

并且，N是N≥1的整数；并且

其中，所述第二光源的大小大于所述第一光源的大小，使得所述第一阵列的光源产生结构化光并且所述第二阵列的光源产生连续光区域。

2.根据权利要求1所述的照明装置，其中，光源的第一阵列具有间距，所述间距与所述微透镜阵列的间距相同，或者所述间距是所述微透镜阵列的间距的整数倍。

3.根据权利要求1或2所述的照明装置，其中，光源的所述第二阵列跨位置分布，所述位置以等于所述微透镜阵列的间距的整数倍的距离分开。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的照明装置，其中，光源的所述第二阵列具有间距，所述间距等于所述微透镜阵列的间距的整数倍加上所述微透镜阵列的间距的一半。

5.根据任何前述权利要求所述的照明装置，其中，光源的所述第一阵列包括VCSEL。

6.根据权利要求5所述的照明装置，其中，所述VCSEL具有10微米或更小的直径。

7.根据任何前述权利要求所述的照明装置，其中，光源的所述第二阵列包括VCSEL，其中，在所述VCSEL的顶部上放置有漫射器。

8.根据权利要求6所述的照明装置，其中，所述漫射器包括在透射材料中设置的微观散射粒子。

9.根据权利要求7或8所述的照明装置，其中，所述漫射器具有20微米或更大的最大尺寸。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的照明装置，其中，光源的所述第二阵列包括LED阵列。

11.根据权利要求10所述的照明装置，其中，所述VCSEL阵列被设置在与所述LED阵列分离的基板上。

12.根据权利要求11所述的照明装置，其中，所述VCSEL基板和所述LED基板彼此相邻地设置。

13.根据任何前述权利要求所述的照明装置，其中，所述第二阵列的光源具有比所述第一阵列的光源的光展量更大的光展量。

14.根据任何前述权利要求所述的照明装置，其中，所述第二阵列的光源具有比所述第一阵列的光源的发散度更大的发散度。

15.根据权利要求1至5中任一项所述的照明装置，其中，光源的所述第二阵列包括VCSEL，其中，在所述VCSEL的顶部上放置有透镜。

16.根据任何前述权利要求所述的照明装置，其中，光源的所述第二阵列的光源也被配置成发射波长为L的光。

17.根据任何前述权利要求所述的照明装置，其中，所述微透镜阵列在所述第一方向以外的第二方向上具有所述透镜间距P。

18.一种智能电话、平板计算机或其他消费型电子设备，其包括任何前述权利要求所述的照明装置。

19.一种使用装置产生结构化光和泛光照明的方法，所述设备包括：微透镜阵列，所述微透镜阵列包括在至少第一方向上以间距P布置的微透镜；以及第一光源的第一阵列和第二光源的第二阵列，所述第一光源被配置成发射波长为L的光，其中，所述第一光源定位于距所述微透镜阵列的距离D处，其中，

P²＝2LD/N，

其中，N是N≥1的整数，并且其中，所述第二光源的大小大于所述第一光源的大小；

所述方法包括从光源的所述第一阵列发射光以形成结构化光，然后从光源的所述第二阵列发射光以产生连续光区域。