JP7228572B2 - 構造化光投射 - Google Patents
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Description
本出願は、2017年8月28日に出願された米国仮特許出願番号62/551,012の優先権の利益を主張する。先行出願の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
本開示は、構造化光投射に関する。
さまざまな画像化アプリケーションは、たとえば、スマートフォン、タブレット、ラップトップ、またはパーソナルコンピューターなどのホストコンピューティングデバイス内に統合できるコンパクトな光電子モジュールを用いる。一部のアプリケーションでは、モジュールに光源が含まれており、構造化光パターンを1つ以上の対象物体を含むシーンに投射する。一部の構造化光アセンブリでは、パターンが被写体に投射され、パターンの画像が取得され、投射されたパターンが収集されたパターンと比較され、2つのパターンの違いが深度情報と相関付けられる。したがって、パターンの歪みは深度と相関付けられる。このような手法は、(たとえば、ステレオ画像において画素を一致させるために)構造化光が追加のテクスチャを与えることができるため、低照度および低テクスチャの物体またはシーンに対して有用であり得る。
本開示は、発光素子の規則的なアレイを用いて不規則な構造化光パターンを作成するための技術について記載する。
本開示は、構造化光パターンを物体に投射するように動作可能な構造化光投射系を含む光源を含む光学センサモジュールについても記載する。モジュールは、構造化光パターンによって照射された物体から反射し返された光を検知する光学センサと、光学センサからの信号に少なくとも部分的に基づいて物体の物理的特性を判断するよう動作可能な処理回路も含む。本開示は、光学センサモジュールを含むホストデバイス(例えば、スマートフォン)についても記載し、ホストデバイスは、ホストデバイスによって実行される1つ以上の機能のために光学センサモジュールの光学センサによって取得されたデータを用いるように動作可能である。
本開示は、発光素子の規則的なアレイを用いて不規則な構造化光パターンを作成するための技術について記載する。以下により詳細に説明するように、ある方法は、発光素子の規則的なアレイ(例えば、垂直共振器面発光レーザ(VCSEL)の、均一に分散されたアレイ)から、光の規則的なパターンを生成することを含むことができる。光の規則的なパターンは、例えば、均一に分布したパターン、格子状のパターン、または他の規則的なパターンであり得る。この方法は、放射される光の規則的なパターンを変更して光の不規則な表現を生成することと、光の不規則な表現を、互いに隣接して配置された複数のインスタンスとして再現することとを含む。
Claims (27)
- 発光素子の規則的なアレイから不規則な構造化光パターンを作成する方法であって、
発光素子の均一に分布したアレイから光の規則的なパターンを生成することと、
前記光の規則的なパターンを変更して、光の不規則なパターンを生成することと、
前記光の不規則なパターンを、互いに隣接して配置された複数のインスタンスで再現することとを備え、前記光の前記規則的なパターンを変更することは、回折格子のランダムに選択された回折次数を照明することを含む、発光素子の規則的なアレイから不規則な構造化光パターンを作成する方法。 - 前記発光素子のアレイは、発光素子の列および行を含み、前記行は、前記列に対して垂直に配置される、請求項1に記載の方法。
- 前記発光素子のアレイは、発光素子の列および行を含み、前記行は、前記列に対して角度を付けられる、請求項1に記載の方法。
- 前記発光素子のアレイは、光のサブパターンの規則的なパターンを生成する、請求項1に記載の方法。
- 前記発光素子のアレイは、光のクラスタの格子を生成し、前記格子は、第1の方向に、共通の形状のクラスタを有し、前記格子は、前記第1の方向に垂直な第2の方向に、異なる形状のクラスタを有する、請求項1に記載の方法。
- 前記発光素子のアレイから放射される光を受光し、前記光を第1の回折光学素子に投射して、前記光の不規則なパターンを生成することをさらに含む、請求項1~5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記光の不規則なパターンは、ランダム化されたパターン、不均一なパターン、非格子パターン、乱れたパターン、不等間隔のパターン、部分的に遮られたパターン、部分的にブロックされたパターン、および/または不均等に分布したパターンの少なくとも1つである、請求項1に記載の方法。
- 互いに対して配置された複数のインスタンスで前記不規則なパターンを再現することは、前記不規則なパターンの均一な分布を生成することを含む、請求項1~7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記光の不規則なパターンを再現することは、タイリングされたパターンを生成することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記光の不規則なパターンを再現することは、前記光の不規則なパターンの複数のインターレースされたインスタンスを生成することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記光の不規則なパターンを再現することは、前記光の不規則なパターンの、複数の部分的に重複するインスタンスを生成することを含む、請求項1に記載の方法。
- 構造化光投射系であって、
光の規則的なパターンを放射するように集合的に動作可能な発光素子のアレイと、
前記発光素子のアレイによって放射される光のパターンを変更して、光の第1の不規則なパターンを生成するように構成される第1の光学素子と、
前記第1の光学素子によって生成された前記光の不規則なパターンを受光し、前記第1の不規則なパターンの複数のインスタンスを含むパターンを生成するように構成される第2の光学素子とを備え、前記構造化光投射系は、前記第1の不規則なパターンの前記複数のインスタンスを被写体に投射するように構成され、前記発光素子のアレイによって放射される前記光の前記パターンを変更することは、回折格子のランダムに選択された回折次数を照明することを含む、構造化光投射系。 - 前記発光素子のアレイは、発光素子の列および行を含み、前記行は、前記列に対して垂直に配置される、請求項12に記載の構造化光投射系。
- 前記発光素子のアレイは、発光素子の列および行を含み、前記行は、前記列に対して角度を付けられる、請求項12に記載の構造化光投射系。
- 前記発光素子のアレイは、光のサブパターンの規則的なパターンを投射するように動作可能である、請求項12に記載の構造化光投射系。
- 前記発光素子のアレイは、光のクラスタの格子を投射するように動作可能であり、前記格子は、第1の方向に、共通の形状のクラスタを有し、前記格子は、前記第1の方向に垂直な第2の方向に、異なる形状のクラスタを有する、請求項12に記載の構造化光投射系。
- 前記発光素子のアレイから放射された光を受光し、前記光を前記第1の光学素子に投射するように動作可能な投射レンズ系をさらに備える、請求項12~16のいずれか1項に記載の構造化光投射系。
- 前記光の第1の不規則なパターンは、ランダム化されたパターン、不均一なパターン、非格子パターン、乱れたパターン、不等間隔のパターン、部分的に遮られたパターン、部分的にブロックされたパターン、および/または不均等に分布したパターンの少なくとも1つである、請求項12に記載の構造化光投射系。
- 前記第2の光学素子は、前記不規則なパターンの均一な分布を生成するように配置される、請求項12~18のいずれか1項に記載の構造化光投射系。
- 前記第2の光学素子は、タイリングされたパターンを生成するように配置される、請求項12に記載の構造化光投射系。
- 前記第2の光学素子は、前記光の不規則なパターンの、複数のインターレースされたインスタンスを生成するように配置される、請求項12に記載の構造化光投射系。
- 前記第2の光学素子は、前記光の不規則なパターンの複数の部分的に重複するインスタンスを生成するように配置される、請求項12に記載の構造化光投射系。
- 前記第1および第2の光学素子の各々は回折光学素子を含む、請求項12に記載の構造化光投射系。
- 前記発光素子はVCSELである、請求項12~23のいずれか1項に記載の構造化光投射系。
- 光学センサモジュールであって、
請求項12~24のいずれか1項に記載の構造化光投射系を含む光源を備え、前記構造化光投射系は構造化光パターンを物体に投射するように動作可能であり、前記光学センサモジュールはさらに、
前記構造化光パターンによって照射された前記物体から反射された光を検知する光学センサと、
前記光学センサからの信号に少なくとも部分的に基づいて前記物体の物理的特性を判断するように動作可能な処理回路とを備える、光学センサモジュール。 - 請求項25に記載の光学センサモジュールを備えるホストデバイスであって、前記ホストデバイスによって実行される1つ以上の機能のために、前記光学センサモジュールの前記光学センサによって得られるデータを用いるように動作可能である、ホストデバイス。
- 前記ホストデバイスはスマートフォンである、請求項26に記載のホストデバイス。
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