RU2672767C1 - Устройство инфракрасного лазерного освещения - Google Patents

Устройство инфракрасного лазерного освещения Download PDF

Info

Publication number
RU2672767C1
RU2672767C1 RU2017132429A RU2017132429A RU2672767C1 RU 2672767 C1 RU2672767 C1 RU 2672767C1 RU 2017132429 A RU2017132429 A RU 2017132429A RU 2017132429 A RU2017132429 A RU 2017132429A RU 2672767 C1 RU2672767 C1 RU 2672767C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
laser devices
group
laser
devices
lighting device
Prior art date
Application number
RU2017132429A
Other languages
English (en)
Inventor
Йоахим Вильхельм ХЕЛЛЬМИГ
Питер ХУВЕН
Роберт ВАН ДЕР КЛУТ
Хольгер МЁЕНХ
Original Assignee
Конинклейке Филипс Н.В.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Конинклейке Филипс Н.В. filed Critical Конинклейке Филипс Н.В.
Application granted granted Critical
Publication of RU2672767C1 publication Critical patent/RU2672767C1/ru

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21KNON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F21K9/65Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction specially adapted for changing the characteristics or the distribution of the light, e.g. by adjustment of parts
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4814Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone
    • G01S7/4815Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone using multiple transmitters
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S17/8943D imaging with simultaneous measurement of time-of-flight at a 2D array of receiver pixels, e.g. time-of-flight cameras or flash lidar
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/40Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/42Arrays of surface emitting lasers
    • H01S5/423Arrays of surface emitting lasers having a vertical cavity

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Focusing (AREA)
  • Stroboscope Apparatuses (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Studio Devices (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области оптического приборостроения и касается устройства освещения для освещения трехмерной компоновки в инфракрасном спектре длин волн. Устройство включает в себя первую и вторую группы лазерных устройств. Первая и вторая группы лазерных устройств выполнены с возможностью функционирования независимо друг от друга. Первая группа лазерных устройств выполнена с возможностью излучения лазерного света с первой характеристикой излучения, а вторая группа лазерных устройств выполнена с возможностью излучения лазерного света со второй характеристикой излучения, отличной от первой характеристики излучения. Кроме того, устройство освещения содержит оптическое устройство, выполненное с возможностью изменения первой характеристики излучения таким образом, что лазерные устройства первой группы излучают лазерный свет с первым углом расхождения, а лазерные устройства второй группы выполнены с возможностью излучения лазерного света со вторым углом расхождения, отличным от первого угла расхождения. При этом первая и вторая характеристики излучения адаптируются с помощью первого и второго углов расхождения для освещения различных частей трехмерной компоновки различным образом. Технический результат заключается в обеспечении однородного освещения на различных расстояниях от устройства освещения. 4 н. и 8 з.п. ф-лы, 12 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится к устройству освещения для освещения трехмерной компоновки в инфракрасном спектре длин волн, устройству измерения расстояния и съемочной системе, содержащей такое устройство освещения. Изобретение также относится к способу освещения трехмерной компоновки в инфракрасном спектре длин волн.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
US 2012/0038903 A1 описывает способы и системы для адаптивного управления освещением сцены. В частности, освещается сцена, и измеряется свет, отраженный от сцены. Принимается информация в отношении уровней интенсивности света, принимаемых различными пикселями многопиксельного фотоприемника и соответствующих различным участкам на сцене, и/или информация в отношении дальности до участка на сцене. Указанная информация после этого используется в качестве сигнала обратной связи для управления уровнями освещения на сцене. В частности, различные участки сцены могут обеспечиваться различными уровнями освещения в ответ на сигнал обратной связи.
Источник света, используемый для освещения, может представлять собой лазерную матрицу.
В EP 2 827 175 A2 описаны устройство и способ для 3-мерного распознавания приближения, формирования изображения и сканирования с помощью 2-мерного плоского источника на основе матрицы VCSEL с использованием отраженного от объекта излучения.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью настоящего изобретения является создание усовершенствованного устройства инфракрасного освещения. Устройство освещения может применяться для съемочных систем и времяпролетных устройств измерения расстояния.
В соответствии с первым аспектом, предлагается устройство освещения для освещения трехмерной компоновки в инфракрасном спектре длин волн. Устройство освещения содержит, по меньшей мере, первую группу лазерных устройств, содержащую, по меньшей мере, одно лазерное устройство, и, по меньшей мере, вторую группу лазерных устройств, содержащую, по меньшей мере, одно лазерное устройство. Первая и вторая группы лазерных устройств выполнены с возможностью применения независимо друг от друга. Первая группа лазерных устройств выполнена с возможностью излучения лазерного света с первой характеристикой излучения. Вторая группа лазерных устройств выполнена с возможностью излучения лазерного света со второй характеристикой излучения, отличной от первой характеристики излучения. Первая и вторая характеристики излучения могут выбираться, по меньшей мере, из одного из угла расхождения, поляризации, длительности импульса излучения, селекции мод и интенсивности группы.
Первая и вторая группы лазеров могут, например, быть изменены некоторым образом для влияния на излучение, например, с помощью поверхностной решетки с неглубокими штрихами, которая может предусматриваться на излучающей поверхности лазерного устройства. Поверхностная решетка с неглубокими штрихами может использоваться для активации селекции мод, например, мод лазера с кольцеобразным сечением луча или мод централизованного лазера в лазерном резонаторе лазерного устройства. Лазерное устройство может предпочтительно представлять собой полупроводниковый лазерный диод, такой как лазерный диод с боковым излучением или Лазер Поверхностного Излучения с Вертикальным Резонатором (VCSEL), излучающий лазерный свет в диапазоне длин волн свыше 750 нм вплоть до 3000 нм.
Первая и вторая группы лазерных устройств могут излучать с различными направлениями поляризации. Направление поляризации может также фиксироваться с помощью поверхностной решетки или подходящей оптической обратной связи.
Устройство освещения может содержать две, три, четыре или более групп лазерных устройств, содержащих, по меньшей мере, одно лазерное устройство. Различные характеристики излучения могут обеспечивать улучшенное освещение трехмерных компоновок. Трехмерная компоновка может содержать сцену, освещаемую устройством освещения. Различные характеристики излучения могут использоваться для компенсации или учета глубины сцены. Различные части трехмерной компоновки могут освещаться с помощью первой, второй, третьей и т.д. характеристики излучения различным образом.
Независимое управление различными группами лазерных устройств может быть особенно предпочтительным в динамически изменяющихся ситуациях. Кроме того, существует возможность обеспечения обратной связи с помощью оптического приемника, такого как прибор с зарядовой связью и т.п., с целью адаптации характеристик излучения различных групп лазерных устройств по отношению к отраженному свету. В этом случае существует возможность адаптации излучаемого лазерного света к структуре трехмерной компоновки и дополнительно к свойствам поверхности элементов трехмерной компоновки.
Первая и вторая характеристики излучения могут, например, адаптироваться таким образом, что первая поверхность трехмерной компоновки, которая расположена параллельно первой и/или второй группе лазерных устройств, принимает меньше лазерного света, излучаемого первой и/или второй группой лазерных устройств, чем вторая поверхность трехмерной компоновки, принимающая лазерный свет, излучаемый первой и/или второй группой лазерных устройств. Вторая поверхность расположена с некоторым углом наклона относительно первой и второй групп лазерных устройств. Принимаемый лазерный свет определяется с учетом угла наклона.
Интенсивность принимаемого лазерного света может при этом адаптироваться с помощью независимого управления первой и второй или более из характеристик излучения к относительному положению поверхностей элементов трехмерной компоновки.
Различные группы лазерных устройств могут, например, освещать центральную часть трехмерной компоновки иначе, чем ту или иную часть, при более значительных углах с целью обеспечения безопасного для глаз устройства, наблюдаемого при всех углах, но с достаточной мощностью во всех направлениях. Во многих случаях ограничение по безопасности для глаз устанавливает верхний предел в прямом направлении (пиковое излучение), ограничивающий мощность относительно низкими уровнями и заканчивающийся недостаточными уровнями освещения в других частях. Наружные части могут вследствие этого принимать больше лазерного света, который может, например, главным образом обеспечиваться с помощью различных групп лазерных устройств, чем лазерный свет, принимаемый центральной частью.
Устройство освещения содержит первое оптическое устройство, которое выполнено с возможностью изменения первой характеристики излучения таким образом, что лазерные устройства первой группы лазерных устройств излучают лазерный свет с первым углом расхождения. Лазерные устройства второй группы лазерных устройств выполнены с возможностью излучения лазерного света со вторым углом расхождения, отличным от первого угла расхождения. Первая и вторая характеристики излучения адаптируются с помощью первого и второго углов расхождения для освещения различных частей трехмерной компоновки различным образом.
Устройство освещения может содержать второе оптическое устройство, выполненное с возможностью изменения второй характеристики излучения таким образом, что лазерные устройства второй группы лазерных устройств излучают лазерный свет со вторым углом расхождения. Первое и/или второе оптическое устройство могут содержать матрицу микролинз.
Угол расхождения определяется как угол между противоположными точками конуса излучения лазерного устройства, при котором интенсивность лазерного света, излучаемого лазерным устройством, достигает 1/e2 (e - число Эйлера) максимальной интенсивности, излучаемой лазерным устройством.
Лазерные устройства первой и второй групп лазерных устройств могут выбираться таким образом, что углы расхождения лазерных устройств первой и второй групп лазерных устройств различны. Это может, например, осуществляться с помощью различных диаметров лазерного резонатора (например, диаметров мезаструктур в случае VCSEL). Оптические устройства могут использоваться в качестве независимой меры с целью адаптации углов расхождения в соответствии с применением устройства освещения.
Может, например, быть предпочтительным использование первой характеристики излучения с тупым углом расхождения для освещения области, на которой должен освещаться заданный объект. Вторая и при необходимости третья характеристики излучения с меньшим углом расхождения могут использоваться для освещения области вокруг объекта. Независимое управление различными группами лазерных устройств в комбинации с различными углами расхождения может использоваться для обеспечения достаточного освещения объекта на переднем плане и окружающих объектов на заднем плане трехмерной компоновки. Это может, например, быть предпочтительным в случае применений наблюдения, в которых объект переднего плана, являющийся сильноотражающим, может создавать слабый контраст и даже исключать распознавание объектов заднего плана.
Первая группа лазерных устройств и вторая группа лазерных устройств предпочтительно размещаются на одной конструкции на общем кристалле. Лазерные устройства могут предпочтительно представлять собой Лазеры Поверхностного Излучения с Вертикальным Резонатором (VCSEL). Компоновка на общем кристалле может содержать установочную структуру для компоновки двух кристаллов с различными лазерными устройствами. Первая группа лазерных устройств может входить в состав первого матричного кристалла лазерных устройств, расположенного на установочной структуре, а вторая группа лазерных устройств может входить в состав второго матричного кристалла лазерных устройств, расположенного на установочной структуре. Лазерные устройства, а точнее, VCSEL первой и второй групп лазерных устройств могут быть различными ввиду порога, апертуры и т.п. Поэтому существует возможность адаптации характеристик излучения первой и второй групп лазерных устройств с помощью настройки лазерных устройств (VCSEL).
Первая группа лазерных устройств и вторая группа лазерных устройств устройства освещения могут в качестве альтернативы размещаться на общем кристалле, причем, первая группа лазерных устройств и вторая группа лазерных устройств совместно используют один общий контактный слой и, причем, первая группа лазерных устройств электрически соединена с первым электрическим контактом, а вторая группа лазерных устройств электрически соединена со вторым электрическим контактом. Такая интегральная компоновка может обеспечивать простое и дешевое производство устройства освещения. Общий кристалл может содержать три, четыре или более групп лазерных устройств с соответствующим электрическим контактом. Каждая из групп лазерных устройств может независимо управляться с помощью первого, второго, третьего и т.д. электрического контакта. Одна или более групп лазерных устройств могут быть объединены с оптическим устройством, таким как матрица микролинз, зеркала и т.д. с целью адаптации соответствующей характеристики излучения.
Лазерные устройства первой группы лазерных устройств могут размещаться в первой геометрической компоновке (конструкции) с целью излучения лазерного света с первой характеристикой излучения, а лазерные устройства второй группы лазерных устройств могут размещаться во второй геометрической компоновке (конструкции), отличной от первой геометрической компоновки, с целью излучения лазерного света со второй характеристикой излучения. Геометрическая компоновка может включать в себя относительное размещение первого и второго матричных кристаллов лазерных устройств относительно друг друга.
Лазерные устройства одной группы лазерных устройств могут, например, размещаться в круглой компоновке(конструкции), причем, лазерные устройства другой группы лазерных устройств могут размещаться в прямоугольной конструкции. Расстояние между лазерными устройствами может быть различным. Лазерное устройство первой группы лазерных устройств может размещаться по схеме прямоугольной матрицы, а лазерные матрицы второй группы лазерных устройств могут размещаться по схеме гексагональной матрицы.
Лазерные устройства первой группы лазерных устройств могут иметь первую апертурную характеристику, а лазерные устройства второй группы лазерных устройств могут иметь вторую апертурную характеристику, отличную от первой апертурной характеристики. Апертурные характеристики могут включать в себя, например, диаметр и форму апертуры.
Устройство освещения может содержать схему возбуждения. Схема возбуждения выполнена с возможностью возбуждения первой группы лазерных устройств с использованием первого тока возбуждения и второй группы лазерных устройств с использованием второго тока возбуждения, отличного от первого тока возбуждения. Схема возбуждения может комбинироваться с любым вариантом осуществления вышеописанного устройства освещения. Схема возбуждения может обеспечивать независимое управление двумя или более группами лазерных устройств. Схема возбуждения может комбинироваться с оптическим датчиком с целью обеспечения контура обратной связи на основе данных измерений, предоставляемых оптическим датчиком во время освещения сцены с помощью устройства освещения.
В соответствии со вторым аспектом изобретения, предлагается устройство измерения расстояния. Устройство измерения расстояния содержит, по меньшей мере, одно устройство освещения, как описано выше, и, по меньшей мере, один фотоприемник, выполненный с возможностью приема отраженного лазерного света, излучаемого первой и/или второй группой лазерных устройств. Устройство измерения расстояния дополнительно содержит анализатор. Анализатор выполнен с возможностью идентификации отраженного лазерного света, и анализатор дополнительно выполнен с возможностью определения времени пролета между временем приема отраженного лазерного света и временем излучения лазерного света.
Схема возбуждения выполнена таким образом, что, по меньшей мере, одна группа лазерных устройств излучает короткий лазерный импульс с длиной импульса менее 100 нс, предпочтительно менее 50 нс, более предпочтительно менее 20 нс. Частота повторения лазерных импульсов дополнительно выполнена таким образом, что обеспечивается идентификация соответствующего лазерного импульса. Последнее зависит от ожидаемого расстояния. Серии импульсов с частотами повторения в серии импульсов порядка 10-100 МГц и частота повторения для различных серий импульсов порядка от нескольких Гц до кГц могут использоваться в методе фазовых сдвигов. Группа лазерных импульсов, используемая для измерения времени пролета, может излучать лазерный свет с конкретной характеристикой излучения, такой как заданная поляризация, с целью упрощения идентификации лазерных импульсов и улучшения оценки времени пролета. Одна или более групп лазерных устройств могут использоваться в целях освещения в дополнение к измерению времени пролета. Одна, две, три или более групп лазерных устройств устройства освещения могут использоваться в двойном режиме таким образом, что короткие лазерные импульсы могут использоваться для измерения расстояния в первом периоде времени, а другие - в частности, более длинные - лазерные импульсы могут использоваться во втором периоде времени для освещения с целью обеспечения лазерного света с требуемой характеристикой излучения. Результаты измерения расстояния могут использоваться для улучшения изображений, которые могут быть получены с помощью лазерного света, излучаемого устройством освещения, выполненным в виде устройства измерения расстояния. Яркость объектов заднего плана может, например, адаптироваться с помощью результатов измерений расстояния.
В соответствии с третьим аспектом, предлагается съемочная система, содержащая устройство освещения в соответствии с любым вариантом осуществления, описанным выше. Съемочная система содержит съемочное устройство и оптический датчик, причем, оптический датчик выполнен с возможностью выдачи данных оптического датчика для управления устройством освещения таким образом, что первая группа лазерных устройств излучает лазерный свет с первой характеристикой излучения, а вторая группа лазерных устройств излучает лазерный свет со второй характеристикой излучения при возбуждении схемой возбуждения.
Съемочная система может содержать контур обратной связи, вследствие чего лазерный свет, излучаемый устройством освещения, может адаптироваться с помощью данных оптического датчика, выдаваемых с помощью оптического датчика. Оптический датчик может представлять собой интегрированный элемент съемочного устройства (например, прибор с зарядовой связью или кристалл съемочного устройства) или отдельный оптический датчик (например, два или более фотодиодов). Контур обратной связи может использоваться для оптимизации качества изображения в отношении равномерного освещения. Характеристика излучения группы лазерных устройств, освещающих задний план сцены, может, например, адаптироваться для излучения большего количества лазерного света, если задний план является слишком темным.
Съемочная система может в качестве альтернативы или в дополнение содержать устройство измерения расстояния, как описано выше, которое может использоваться для улучшения качества изображения с помощью результатов измерений расстояния.
В соответствии с еще одним аспектом предлагается способ освещения трехмерной компоновки в инфракрасном спектре длин волн. Способ включает в себя этапы
- освещения, по меньшей мере, первой части трехмерной компоновки с использованием, по меньшей мере, первой группы лазерных устройств, содержащей, по меньшей мере, одно лазерное устройство, причем, лазерный свет, излучаемый первой группой лазерных устройств, характеризуется первой характеристикой излучения;
- изменения первой характеристики излучения с помощью первого оптического устройства таким образом, что лазерные устройства первой группы лазерных устройств излучают лазерный свет с первым углом расхождения;
- независимого освещения, по меньшей мере, второй части трехмерной компоновки с использованием, по меньшей мере, второй группы лазерных устройств, содержащей, по меньшей мере, одно лазерное устройство, причем лазерный свет, излучаемый второй группой лазерных устройств, характеризуется второй характеристикой излучения, отличной от первой характеристики излучения, причем, вторая характеристика излучения характеризуется вторым углом расхождения, отличным от первого угла расхождения;
- адаптации первой и второй характеристик излучения с помощью первого и второго углов расхождения таким образом, что различные части трехмерной компоновки освещаются различным образом.
Первая часть и вторая часть трехмерной компоновки могут перекрываться или даже быть одинаковыми. Первая часть может являться подмножеством второй части, или наоборот. Первая и/или вторая группы лазерных устройств управляются таким образом, что первая и/или вторая части освещаются независимо. Интенсивность лазерного света, излучаемого первой группой лазерных устройств, может, например, изменяться, когда интенсивность лазерного света, излучаемого второй группой лазерных устройств, остается постоянной.
В соответствии с еще одним аспектом, предлагается способ измерения расстояний. Способ включает в себя этапы:
- освещения, по меньшей мере, первой части трехмерной компоновки с использованием, по меньшей мере, первой группы лазерных устройств, содержащей, по меньшей мере, одно лазерное устройство, причем, лазерный свет, излучаемый первой группой лазерных устройств, характеризуется первой характеристикой излучения;
- независимого освещения, по меньшей мере, второй части трехмерной компоновки с использованием, по меньшей мере, второй группы лазерных устройств, содержащей, по меньшей мере, одно лазерное устройство, причем, лазерный свет, излучаемый второй группой лазерных устройств, характеризуется второй характеристикой излучения, отличной от первой характеристики излучения;
- управления первой и/или второй группой лазерных устройств таким образом, что расстояние до первой и/или второй части может определяться с помощью определения времени между излучением лазерного света с помощью первой и/или второй группы лазерных устройств и приемом отраженного лазерного света излучаемого лазерного света;
- определения расстояния до первой и/или второй части с помощью времени между излучением лазерного света с помощью первой и/или второй группы лазерных устройств и приемом отраженного лазерного света излучаемого лазерного света.
По меньшей мере, одна группа лазерных устройств может излучать короткие лазерные импульсы с длительностью импульса менее 100 нс, предпочтительно менее 50 нс, более предпочтительно менее 20 нс. Частота повторения лазерных импульсов дополнительно выполнена таким образом, что обеспечивается идентификация соответствующего лазерного импульса с целью однозначной идентификации принимаемого лазерного света. Группа лазерных импульсов, используемая для измерения времени пролета, может излучать лазерный свет с конкретной характеристикой излучения, такой как заданная поляризация, с целью упрощения идентификации лазерных импульсов и улучшения оценки времени пролета. Одна или более групп лазерных устройств могут использоваться в целях освещения в дополнение к измерению времени пролета. Одна, две, три или более групп лазерных устройств устройства освещения могут использоваться в двойном режиме таким образом, что короткие лазерные импульсы используются для измерения расстояния в первом периоде времени, а другие - в частности, более длинные - лазерные импульсы используются для освещения во втором периоде времени с целью обеспечения лазерного света с требуемой характеристикой излучения.
В соответствии с еще одним аспектом, предлагается способ управления съемочной системой, как описано выше. Способ включает в себя этапы:
- освещения, по меньшей мере, первой части трехмерной компоновки с использованием, по меньшей мере, первой группы лазерных устройств, содержащей, по меньшей мере, одно лазерное устройство, причем, лазерный свет, излучаемый первой группой лазерных устройств, характеризуется первой характеристикой излучения;
- независимого освещения, по меньшей мере, второй части трехмерной компоновки с использованием, по меньшей мере, второй группы лазерных устройств, содержащей, по меньшей мере, одно лазерное устройство, причем, лазерный свет, излучаемый второй группой лазерных устройств, характеризуется второй характеристикой излучения, отличной от первой характеристики излучения;
- приема изображения трехмерной компоновки с помощью отраженного лазерного света, излучаемого первой и/или второй группой лазерных устройств;
- анализа качества изображений;
- управления первой и/или второй группой лазерных устройств исходя из качества изображений.
Съемочная система может содержать контур обратной связи, вследствие чего лазерный свет, излучаемый устройством освещения, может адаптироваться с помощью данных оптического датчика, выдаваемых с помощью оптического датчика. Оптический датчик может представлять собой интегрированный элемент съемочного устройства (например, прибор с зарядовой связью или кристалл съемочного устройства) или отдельный оптический датчик (например, два или более фотодиодов). Контур обратной связи может использоваться для оптимизации качества изображения в отношении равномерного освещения. Характеристика излучения группы лазерных устройств, освещающих сцену, может, например, адаптироваться, если контраст между элементами переднего плана и заднего плана является слабым.
Способ может дополнительно включать в себя этап определения расстояния до одного или более объектов в трехмерной компоновки, как описано выше. Информация о расстоянии может использоваться для улучшения качества изображения с помощью адаптации света, излучаемого двумя или более группами лазерных устройств. Информация о расстоянии до объектов может в качестве альтернативы или в дополнение использоваться для автоматического изменения изображения с помощью программных средств.
Следует понимать, что устройство освещения по пп. 1-12 и способ по п. 15 имеют аналогичные и/или одинаковые варианты осуществления, в частности, как определено в зависимых пунктах формулы изобретения.
Следует понимать, что предпочтительный вариант осуществления изобретения может также представлять собой любую комбинацию зависимых пунктов формулы изобретения с соответствующим независимым пунктом.
Дополнительные предпочтительные варианты осуществления определены ниже.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ:
Указанные и прочие аспекты изобретения будут понятны из нижеописанных вариантов осуществления и объяснены со ссылками на них.
Далее изобретение описывается в качестве примера на основе вариантов осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи.
На чертежах:
Фиг. 1 иллюстрирует основной чертеж вида сверху первого варианта осуществления устройства освещения;
Фиг. 2 иллюстрирует основной чертеж вида сверху второго варианта осуществления устройства освещения;
Фиг. 3 иллюстрирует основной чертеж вида сверху третьего варианта осуществления устройства освещения;
Фиг. 4 иллюстрирует основной чертеж вида сверху четвертого варианта осуществления устройства освещения;
Фиг. 5 иллюстрирует основной чертеж вида сбоку пятого варианта осуществления устройства освещения;
Фиг. 6 иллюстрирует основной чертеж вида сбоку шестого варианта осуществления устройства освещения;
Фиг. 7 иллюстрирует основной чертеж вида сбоку седьмого варианта осуществления устройства освещения;
Фиг. 8 иллюстрирует основной чертеж одного из вариантов осуществления устройства измерения расстояния;
Фиг. 9 иллюстрирует основной чертеж одного из вариантов осуществления различных последовательностей освещения и измерения расстояния;
Фиг. 10 иллюстрирует основной чертеж одного из вариантов осуществления съемочной системы;
Фиг. 11 иллюстрирует основной чертеж одного из вариантов осуществления схемы возбуждения для возбуждения устройства освещения;
Фиг. 12 иллюстрирует основной чертеж одного из вариантов осуществления способа освещения трехмерной компоновки.
На всех чертежах одинаковые номера относятся к одинаковым объектам. Объекты на чертежах не обязательно выполнены в масштабе.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Различные варианты осуществления изобретения описываются далее с помощью чертежей.
Фиг. 1 иллюстрирует основной чертеж вида сверху первого варианта осуществления устройства 100 освещения. Устройство 100 освещения содержит первую группу 110 лазерных устройств с лазерными устройствами 105 и вторую группу 120 лазерных устройств с лазерными устройствами 105. Первая и вторая группы 110, 120 лазерных устройств расположены на общем кристалле. Первая группа 110 лазерных устройств может быть электрически соединена посредством общего электрода (не показан) и первого электрического контакта 115. Вторая группа 120 лазерных устройств может быть электрически соединена посредством общего электрода и второго электрического контакта 125. Первая и вторая группы 110, 120 лазерных устройств могут индивидуально управляться с помощью первого и второго электрических контактов 115, 125. Лазерные устройства 105 первой группы 110 лазерных устройств представляют собой VCSEL с апертурой, имеющей первый диаметр. Лазерные устройства 105 второй группы 120 лазерных устройств представляют собой VCSEL с апертурой, имеющей второй диаметр, меньший, чем второй диаметр. Первая характеристика излучения первой группы 110 лазерных устройств и вторая характеристика излучения второй группы 120 лазерных устройств различны, например, в отношении угла расхождения ввиду различных диаметров апертуры. Первая и вторая характеристики излучения могут дополнительно изменяться с помощью различных токов возбуждения (амплитуды, формы импульса, длительности импульса и т.д.) выдаваемых посредством первого и второго электрических контактов 115, 125 и общего электрода.
Фиг. 2 иллюстрирует основной чертеж вида сверху второго варианта осуществления устройства 100 освещения. Конфигурация устройства освещения в соответствии со вторым вариантом осуществления очень похожа на первый вариант осуществления. Первая группа 110 лазерных устройств входит в состав первого матричного кристалла 210 лазерных устройств, расположенного на установочной структуре 200. Вторая группа 120 лазерных устройств входит в состав второго матричного кристалла 220 лазерных устройств, расположенного на той же установочной структуре 200. Общая установочная структура 200 может обеспечивать комбинацию очень различных групп 110, 120 лазерных устройств с очень различными характеристиками излучения. Например, может существовать возможность размещения первой группы 110 лазерных устройств с VCSEL и второй группы 120 лазерных устройств с боковыми излучателями. Кроме того, может существовать возможность размещения первого и второго матричных кристаллов 210, 220 лазерных устройств, наклоненных относительно друг друга таким образом, что поверхности излучения не параллельны. Может иметься дополнительная возможность размещения первого и второго матричных кристаллов 210, 220 лазерных устройств на различных уровнях таким образом, чтобы расстояние до объекта было различным.
Фиг. 3 иллюстрирует основной чертеж вида сверху третьего варианта осуществления устройства 100 освещения. Устройство 100 освещения содержит первую группу 110 лазерных устройств с лазерными устройствами 105 и вторую группу 120 лазерных устройств с лазерными устройствами 105, которые размещены в чередующихся линиях лазерных устройств 105. Две линии лазерных устройств 105 второй группы 120 лазерных устройств разделены с помощью двух линий лазерных устройств 105 первой группы лазерных устройств. Первая и вторая группы 110, 120 лазерных устройств расположены на общем кристалле. Первая группа 110 лазерных устройств может быть электрически соединена посредством общего электрода (не показан) и первого электрического контакта 115. Вторая группа 120 лазерных устройств может быть электрически соединена посредством общего электрода и второго электрического контакта 125. Первая и вторая группы 110, 120 лазерных устройств могут индивидуально управляться с помощью первого и второго электрических контактов 115, 125. Лазерные устройства 105 первой группы 110 лазерных устройств представляют собой VCSEL с апертурой, имеющей первый диаметр, и поверхностной решеткой, обеспечивающей первую поляризацию излучаемого лазерного света. Лазерные устройства 105 второй группы 120 лазерных устройств представляют собой VCSEL с апертурой, имеющей второй диаметр, больший, чем второй диаметр, и поверхностной решеткой, обеспечивающей вторую поляризацию излучаемого лазерного света, перпендикулярную первой поляризации. Первая характеристика излучения первой группы 110 лазерных устройств и вторая характеристика излучения второй группы 120 лазерных устройств различны ввиду различных диаметров апертуры и различной поляризации лазерного света, излучаемого первой и второй группами 110, 120 лазерных устройств.
Фиг. 4 иллюстрирует основной чертеж вида сверху четвертого варианта осуществления устройства 100 освещения. Устройство 100 освещения содержит первую группу 110 лазерных устройств с лазерными устройствами 105, расположенными по гексагональной схеме, причем, шесть лазерных устройств 105 окружают одно лазерное устройство, расположенное в середине шестиугольника. Устройство 100 освещения дополнительно содержит вторую группу 120 лазерных устройств с лазерными устройствами 105, которые расположены по квадратной схеме. Лазерные устройства 105 второй группы 120 лазерных устройств дополнительно расположены в столбцах, причем, число лазерных устройств постепенно уменьшается к середине второй группы 120 лазерных устройств. Лазерные устройства 105 первой группы 110 лазерных устройств расположены в середине второй группы 120 лазерных устройств таким образом, что лазерные устройства 105 первой группы 110 лазерных устройств обрамлены слева, справа и сверху лазерными устройствами 105 второй группы 120 лазерных устройств. Первая и вторая группы 110, 120 лазерных устройств расположены на общем кристалле. Первая группа 110 лазерных устройств может быть электрически соединена посредством общего электрода (не показан) и первого электрического контакта 115. Вторая группа 120 лазерных устройств может быть электрически соединена посредством общего электрода и второго электрического контакта 125. Первая и вторая группы 110, 120 лазерных устройств могут индивидуально управляться с помощью первого и второго электрических контактов 115, 125. Лазерные устройства 105 первой и второй групп 110, 120 лазерных устройств представляют собой VCSEL с одинаковой апертурой. VCSEL первой группы 110 лазерных устройств содержат поверхностную решетку, обеспечивающую первую поляризацию излучаемого лазерного света. Первая характеристика излучения первой группы 110 лазерных устройств и вторая характеристика излучения второй группы 120 лазерных устройств различны ввиду различного геометрического расположения VCSEL (расстояний между VCSEL и квадратной схемы в сравнении с гексагональной) и первой поляризации лазерного света, излучаемого первой группой 110 лазерных устройств.
Фиг. 5 иллюстрирует основной чертеж вида сбоку пятого варианта осуществления устройства 100 освещения. Устройство 100 освещения содержит первую группу 110 лазерных устройств с лазерными устройствами 105, вторую группу 120 лазерных устройств с лазерными устройствами 105 и третью группу 130 лазерных устройств с лазерными устройствами 105. Первая, вторая и третья группы 110, 120, 130 лазерных устройств расположены на общем кристалле. Лазерные устройства 105 первой, второй и третьей групп 110, 120, 130 лазерных устройств представляют собой VCSEL с различными диаметрами мезаструктур. Лазерные устройства 105 первой, второй и третьей групп 110, 120, 130 лазерных устройств расположены таким образом, что соседние лазерные устройства 105 соответствующей группы 110, 120, 130 лазерных устройств имеют различные расстояния (шаг) относительно друг друга. Характеристики излучения первой, второй и третьей групп 110, 120, 130 лазерных устройств различны ввиду различного диаметра мезаструктур, различных пороговых токов и шага. Лазерные устройства 105 первой, второй и третьей групп 110, 120, 130 лазерных устройств излучают лазерный свет с различными углами расхождения. Угол расхождения первой группы 110 лазерных устройств дополнительно изменяется с помощью первого оптического устройства 112 таким образом, что лазерные устройства 105 излучают лазерный свет с узким углом расхождения. Угол расхождения второй группы 120 лазерных устройств изменяется с помощью второго оптического устройства 122 таким образом, что лазерные устройства 105 излучают лазерный свет с широким углом расхождения. Первая, вторая и третья группы 110, 120, 130 лазерных устройств могут индивидуально адресоваться с помощью отдельных первого, второго и третьего электрических контактов (не показаны).
Фиг. 6 иллюстрирует основной чертеж вида сбоку шестого варианта осуществления устройства 100 освещения. Устройство 100 освещения содержит первую группу 110 лазерных устройств с лазерными устройствами 105 и вторую группу 120 лазерных устройств с лазерными устройствами 105. Первая и вторая группы 110, 120 лазерных устройств расположены на общем кристалле. Лазерные устройства 105 первой и второй групп 110, 120 лазерных устройств представляют собой VCSEL с различными диаметрами мезаструктур. Лазерные устройства 105 первой и второй групп 110, 120 лазерных устройств расположены таким образом, что соседние лазерные устройства 105 соответствующей группы 110, 120 лазерных устройств имеют одинаковые расстояния (шаг) относительно друг друга. Характеристики излучения первой, второй и третьей групп 110, 120, 130 лазерных устройств различны ввиду различного диаметра мезаструктур, различных пороговых токов и шага. Лазерные устройства 105 первой и второй групп 110, 120 лазерных устройств излучают лазерный свет с различными углами расхождения. Угол расхождения первой группы 110 лазерных устройств изменяется с помощью первого оптического устройства 112 (матрицы микролинз) таким образом, что лазерные устройства 105 излучают лазерный свет с узким углом расхождения. Угол расхождения второй группы 120 лазерных устройств изменяется с помощью второго оптического устройства 122 (матрицы микролинз) таким образом, что лазерные устройства 105 излучают лазерный свет с широким углом расхождения. Первая и вторая группы 110, 120 лазерных устройств индивидуально снабжаются первым и вторым токами возбуждения с помощью схемы 140 возбуждения, которая расположена на установочной структуре 200 с общим кристаллом первой и второй групп 110, 120 лазерных устройств. Первый и второй токи возбуждения подаются посредством общего электрода (не показан) первой и второй групп 110, 120 лазерных устройств и отдельных первого и второго электрических контактов (не показаны).
Фиг. 7 иллюстрирует основной чертеж вида сбоку седьмого варианта осуществления устройства 100 освещения. Устройство 100 освещения содержит первую группу 110 лазерных устройств с лазерными устройствами 105 и вторую группу 120 лазерных устройств с лазерными устройствами 105. Первая и вторая группы 110, 120 лазерных устройств расположены на общем кристалле. Лазерные устройства 105 первой и второй групп 110, 120 лазерных устройств представляют собой VCSEL с различными диаметрами мезаструктур. Лазерные устройства 105 первой и второй групп 110, 120 лазерных устройств расположены таким образом, что соседние лазерные устройства 105 соответствующей группы 110, 120 лазерных устройств имеют различные расстояния (шаг) относительно друг друга. Лазерные устройства 105 первой группы 110 лазерных устройств расположены в кольце вокруг лазерных устройств 105 второй группы 120 лазерных устройств. Лазерные устройства 105 первой и второй групп 110, 120 лазерных устройств излучают лазерный свет с различными углами расхождения. Угол расхождения первой группы 110 лазерных устройств изменяется с помощью первого оптического устройства 112 (матрицы микролинз) таким образом, что лазерные устройства 105 излучают лазерный свет с узким углом расхождения. Угол расхождения второй группы 120 лазерных устройств изменяется с помощью второго оптического устройства 122 (матрицы микролинз) таким образом, что лазерные устройства 105 излучают лазерный свет с широким углом расхождения. Первая и вторая группы 110, 120 лазерных устройств индивидуально снабжаются первым и вторым токами возбуждения с помощью схемы возбуждения (не показана). Первый и второй токи возбуждения подаются посредством общего электрода (не показан) первой и второй групп 110, 120 лазерных устройств и отдельных первого и второго электрических контактов (не показаны). Первая и вторая характеристики излучения адаптируются таким образом, что первая поверхность 252 трехмерной компоновки 250, которая расположена параллельно первой и второй группам 110, 120 лазерных устройств, принимает меньше лазерного света, в частности, излучаемого первой и/или второй группой (110, 120) лазерных устройств, чем вторая поверхность 254 трехмерной компоновки 250, принимающая лазерный свет, излучаемый первой и второй группами 110, 120 лазерных устройств. Вторая поверхность расположена с углом 256 наклона к первой и второй группам 110, 120 лазерных устройств. Лазерный свет, принимаемый на второй поверхности 254, вычисляется с учетом угла 256 наклона. Угол 256 наклона используется для вычисления проекции второй поверхности 254 на участок, практически параллельный первой и второй группам 110, 120 лазерных устройств. Различные углы расхождения и индивидуальное управление группой 110, 120 лазерных устройств позволяет адаптировать яркость первой и второй поверхностей 252, 254 относительно друг друга.
Фиг. 8 иллюстрирует основной чертеж одного из вариантов осуществления устройства 150 измерения расстояния. Устройство 150 измерения расстояния содержит одно устройство 100 освещения. Устройство 100 освещения содержит три группы лазерных устройств с тремя различными характеристиками излучения. Устройство 150 измерения расстояния дополнительно содержит фотоприемник 155, выполненный с возможностью приема отраженного лазерного света, излучаемого одной или более из групп лазерных устройств. Устройство 150 измерения расстояния дополнительно содержит анализатор 160. Анализатор 160 связан с устройством 100 освещения и фотоприемником 155. Анализатор 160 выполнен с возможностью идентификации отраженного лазерного света. Анализатор 160 дополнительно выполнен с возможностью определения времени пролета между временем приема отраженного лазерного света и временем излучения лазерного света с помощью электрических сигналов, принимаемых от устройства 100 освещения (например, начала импульса при использовании заданной временной диаграммы), и фотоприемника 155 (например, начала приема импульса при использовании заданной временной диаграммы). Анализатор 160 может в качестве альтернативы получать только излучаемую временную диаграмму от устройства 100 освещения в момент t1 и получать принимаемую временную диаграмму от фотоприемника 155 в момент t2. Временные диаграммы после этого сравниваются, и разность по времени между t2 и t1 принимается в качестве времени соответствующего лазерного импульса, если обе временные диаграммы одинаковы.
Фиг. 9 иллюстрирует основной чертеж одного из вариантов осуществления различных последовательностей освещения и измерения расстояния. Верхняя последовательность иллюстрирует первую серию 412 импульсов и первую последовательность 414 освещения, излучаемую первой группой лазерных устройств устройства 150 измерения расстояния, изображенного на фиг. 8. Первая серия 412 импульсов из коротких лазерных импульсов используется для измерения расстояния, причем, первая последовательность 414 освещения используется для освещения первой части трехмерной компоновки. Последовательность в середине иллюстрирует вторую последовательность 424 освещения, излучаемую второй группой лазерных устройств устройства 150 измерения расстояния, изображенного на фиг. 8. Вторая последовательность 424 освещения используется для освещения второй части трехмерной компоновки. Нижняя последовательность иллюстрирует вторую серию 432 импульсов и третью последовательность 434 освещения, излучаемую третьей группой лазерных устройств устройства 150 измерения расстояния, изображенного на фиг. 8. Вторая серия 432 импульсов из коротких лазерных импульсов используется для измерения расстояния, причем, третья последовательность 434 освещения используется для освещения третьей части трехмерной компоновки.
Фиг. 10 иллюстрирует основной чертеж одного из вариантов осуществления съемочной системы 300. Съемочная система содержит устройство 100 освещения с двумя группами лазерных устройств, съемочное устройство 340, оптический датчик и контроллер 345 съемочного устройства. Оптический датчик 350 выполнен с возможностью выдачи данных оптического датчика в контроллер съемочного устройства, который связан со съемочным устройством 340 и устройством 100 освещения. Данные оптического датчика используются для управления устройством 100 освещения с целью адаптации первой и второй характеристик излучения первой и второй групп лазерных устройств. Контроллер 345 съемочного устройства обеспечивает контур обратной связи, учитывающий первую и вторую характеристики освещения устройства 100 освещения и чувствительность съемочного устройства 340.
Фиг. 11 иллюстрирует основной чертеж одного из вариантов осуществления схемы возбуждения для возбуждения устройства 100 освещения съемочной системы 300, изображенной на фиг. 10. Первая и вторая группы лазерных устройств начинают излучать лазерный свет с первой и второй характеристиками 452, 454 излучения после того, как соответствующая схема возбуждения принимает начальный импульс 456. Первая группа лазерных устройств прекращает излучать лазерный свет после того, как схема возбуждения принимает первый останавливающий импульс 458. Первая характеристика 452 излучения характеризуется относительно коротким временем излучения лазерного света. Вторая группа лазерных устройств прекращает излучать лазерный свет после того, как схема возбуждения принимает второй останавливающий импульс 460. Вторая характеристика 454 излучения характеризуется относительно длинным временем излучения лазерного света. Первая характеристика 452 излучения может, например, использоваться для освещения объекта, проходящего на заднем плане сцены в течение периода времени между начальным импульсом 456 и первым останавливающим импульсом 458.
Фиг. 12 иллюстрирует основной чертеж одного из вариантов осуществления способа освещения трехмерной компоновки. На этапе 510, по меньшей мере, первая часть трехмерной компоновки 250 освещается с использованием, по меньшей мере, первой группы 110 лазерных устройств, содержащей, по меньшей мере, одно лазерное устройство 105, причем, лазерный свет, излучаемый первой группой 110 лазерных устройств, характеризуется первой характеристикой излучения. На этапе 520, по меньшей мере, вторая часть трехмерной компоновки 250 независимо освещается с использованием, по меньшей мере, второй группы 120 лазерных устройств, содержащей, по меньшей мере, одно лазерное устройство 105, причем, лазерный свет, излучаемый второй группой 120 лазерных устройств, характеризуется второй характеристикой излучения.
Основной идеей настоящего изобретения является создание гибкого и простого устройства освещения для освещения трехмерной компоновки в инфракрасном спектре длин волн на длине волны свыше 750 нм. Предпочтительно две группы лазерных устройств, предпочтительно VCSEL, используются для освещения частей или даже всей трехмерной компоновки с использованием, по меньшей мере, двух различных характеристик излучения с целью создания однородного освещения элементов трехмерной компоновки на различных расстояниях от устройства освещения.
Несмотря на то, что изобретение подробно иллюстрировано и описано в чертежах и вышеизложенном описании, такое иллюстрирование и описание следует рассматривать как наглядные или приводимые в качестве примера, а не как ограничительные.
По результатам ознакомления с настоящим изобретением специалистам в данной области техники будут понятны другие изменения. Такие изменения могут предполагать другие признаки, которые уже известны в данной области техники и которые могут использоваться вместо уже описанных в данном документе признаков или в дополнение к ним.
По результатам изучения чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения специалисты могут понять и реализовать модификации описываемых вариантов осуществления. В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает другие элементы или этапы, а использование элементов и этапов в единственном числе не исключает использование множества элементов или этапов. Сам по себе тот факт, что некоторые критерии излагаются в различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что совокупность этих критериев не может использоваться с пользой.
Любые ссылочные позиции в формуле изобретения не должны толковаться как ограничивающие объем изобретения.
Список ссылочных позиций:
100 устройство освещения
105 лазерное устройство
110 первая группа лазерных устройств
112 первое оптическое устройство
115 первый электрический контакт
120 вторая группа лазерных устройств
122 второе оптическое устройство
125 второй электрический контакт
130 третья группа лазерных устройств
140 схема возбуждения
150 устройство измерения расстояния
155 фотоприемник
160 анализатор
200 установочная структура
210 первый матричный кристалл лазерных устройств
220 второй матричный кристалл лазерных устройств
250 трехмерная компоновка
252 первая поверхность
254 вторая поверхность
256 угол наклона
300 съемочная система
340 съемочное устройство
345 контроллер съемочного устройства
350 оптический датчик
412 первая серия импульсов
414 первая последовательность освещения
424 вторая последовательность освещения
432 вторая серия импульсов
434 третья последовательность освещения
452 первая характеристика излучения
454 вторая характеристика излучения
456 начальный импульс
458 первый останавливающий импульс
460 второй останавливающий импульс
510 этап освещения с помощью первой группы лазерных устройств
520 этап освещения с помощью второй группы лазерных устройств.

Claims (16)

1. Устройство (100) освещения для освещения трехмерной компоновки (250) в инфракрасном спектре длин волн, содержащее, по меньшей мере, первую группу (110) лазерных устройств, содержащую, по меньшей мере, одно лазерное устройство (105), и, по меньшей мере, вторую группу (120) лазерных устройств, содержащую, по меньшей мере, одно лазерное устройство (105), в котором первая и вторая группы (110, 120) лазерных устройств выполнены с возможностью функционирования независимо друг от друга, в котором первая группа (110) лазерных устройств выполнена с возможностью излучения лазерного света с первой характеристикой излучения, и в котором вторая группа (120) лазерных устройств выполнена с возможностью излучения лазерного света со второй характеристикой излучения, отличной от первой характеристики излучения, отличающееся тем, что устройство (100) освещения содержит первое оптическое устройство (112), выполненное с возможностью изменения первой характеристики излучения таким образом, что лазерные устройства (105) первой группы (110) лазерных устройств излучают лазерный свет с первым углом расхождения, а лазерные устройства (105) второй группы (120) лазерных устройств выполнены с возможностью излучения лазерного света со вторым углом расхождения, отличным от первого угла расхождения, причем, первая и вторая характеристики излучения адаптируются с помощью первого и второго углов расхождения для освещения различных частей трехмерной компоновки (250) различным образом.
2. Устройство освещения (100) по п. 1, в котором первая и вторая характеристики излучения адаптируются с помощью первого и второго углов расхождения таким образом, что первая поверхность (252) трехмерной компоновки (250), которая расположена параллельно первой и второй группам (110, 120) лазерных устройств, принимает меньше лазерного света, излучаемого первой и/или второй группой (110, 120) лазерных устройств, чем вторая поверхность (254) трехмерной компоновки (250), принимающая лазерный свет, излучаемый первой и/или второй группой (110, 120) лазерных устройств, причем вторая поверхность расположена с углом (256) наклона к первой и второй группам (110, 120) лазерных устройств, причем устройство (100) освещения содержит схему (140) возбуждения, при этом схема (140) возбуждения выполнена с возможностью возбуждения первой группы (110) лазерных устройств с использованием первого тока возбуждения и второй группы (120) лазерных устройств с использованием второго тока возбуждения, отличного от первого тока возбуждения, и причем лазерный свет, отраженный трехмерной компоновкой (250), определяется с помощью датчика, входящего в состав устройства (100) освещения, и при этом схема (140) возбуждения выполнена с возможностью управления первой и второй характеристиками излучения с помощью сигналов обратной связи, генерируемых с помощью датчика на основе лазерного света, определяемого датчиком.
3. Устройство (100) освещения по п. 1 или 2, причем устройство (100) освещения дополнительно содержит второе оптическое устройство (122), выполненное с возможностью изменения второй характеристики излучения таким образом, что лазерные устройства (105) второй группы (120) лазерных устройств излучают лазерный свет со вторым углом расхождения.
4. Устройство (100) освещения по п. 1 или 2, в котором первая группа (110) лазерных устройств и вторая группа (120) лазерных устройств размещаются на одной конструкции с общим кристаллом.
5. Устройство (100) освещения по п. 4, в котором лазерные устройства (105) представляют собой Лазеры Поверхностного Излучения с Вертикальным Резонатором.
6. Устройство (100) освещения по п. 5, в котором первая группа (110) лазерных устройств входит в состав первого матричного кристалла (210) лазерных устройств, расположенного на установочной структуре (200), и в котором вторая группа (120) лазерных устройств входит в состав второго матричного (220) кристалла лазерных устройств, расположенного на установочной структуре (200).
7. Устройство (100) освещения по п. 5, в котором первая группа (110) лазерных устройств и вторая группа (120) лазерных устройств размещаются на общем кристалле, в котором первая группа (110) лазерных устройств и вторая группа (120) лазерных устройств совместно используют один общий контактный слой и в котором первая группа (110) лазерных устройств электрически соединена с первым электрическим контактом (115), а вторая группа (120) лазерных устройств электрически соединена со вторым электрическим контактом (125).
8. Устройство (100) освещения по п. 6 или 7, в котором лазерные устройства (105) первой группы (110) лазерных устройств размещаются в первой геометрической конструкции, а лазерные устройства (105) второй группы (120) лазерных устройств размещаются во второй геометрической конструкции, отличной от первой геометрической конструкции.
9. Устройство (100) освещения по п. 6 или 7, в котором лазерные устройства (105) первой группы (110) лазерных устройств имеют первую апертурную характеристику, а лазерные устройства (105) второй группы (120) лазерных устройств имеют вторую апертурную характеристику, отличную от первой апертурной характеристики.
10. Устройство (150) измерения расстояния, содержащее, по меньшей мере, одно устройство (100) освещения по любому из пп. 2-9, по меньшей мере, один фотоприемник (155), выполненный с возможностью приема отраженного лазерного света, излучаемого первой и/или второй группой (110, 120) лазерных устройств, причем, устройство измерения расстояния дополнительно содержит анализатор (160), анализатор (160) выполнен с возможностью идентификации отраженного лазерного света, и анализатор (160) дополнительно выполнен с возможностью определения времени пролета между временем приема отраженного лазерного света и временем излучения лазерного света.
11. Съемочная система (300), содержащая устройство (100) освещения по любому из пп. 2-9, причем съемочная система (300) содержит съемочное устройство (340) и оптический датчик (350), причем оптический датчик (350) выполнен с возможностью выдачи данных оптического датчика для управления устройством (100) освещения таким образом, что первая группа (110) лазерных устройств излучает лазерный свет с первой характеристикой излучения, а вторая группа (120) лазерных устройств излучает лазерный свет со второй характеристикой излучения при возбуждении схемой (140) возбуждения.
12. Способ освещения трехмерной компоновки (250) в инфракрасном спектре длин волн, причем способ включает в себя этапы
- освещения, по меньшей мере, первой части трехмерной компоновки (250) с использованием, по меньшей мере, первой группы (110) лазерных устройств, содержащей, по меньшей мере, одно лазерное устройство (105), причем лазерный свет, излучаемый первой группой (110) лазерных устройств, характеризуется первой характеристикой излучения;
- изменения первой характеристики излучения с помощью первого оптического устройства (112) таким образом, что лазерные устройства (105) первой группы (110) лазерных устройств излучают лазерный свет с первым углом расхождения;
- независимого освещения, по меньшей мере, второй части трехмерной компоновки (250) с использованием, по меньшей мере, второй группы (120) лазерных устройств, содержащей, по меньшей мере, одно лазерное устройство (105), причем лазерный свет, излучаемый второй группой (120) лазерных устройств, характеризуется второй характеристикой излучения, отличной от первой характеристики излучения, причем вторая характеристика излучения характеризуется вторым углом расхождения, отличным от первого угла расхождения;
- адаптации первой и второй характеристик излучения с помощью первого и второго углов расхождения таким образом, что различные части трехмерной компоновки (250) освещаются различным образом.
RU2017132429A 2015-02-19 2016-02-04 Устройство инфракрасного лазерного освещения RU2672767C1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP15155687 2015-02-19
EP15155687.5 2015-02-19
PCT/EP2016/052320 WO2016131658A1 (en) 2015-02-19 2016-02-04 Infrared laser illumination device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2672767C1 true RU2672767C1 (ru) 2018-11-19

Family

ID=52473803

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017132429A RU2672767C1 (ru) 2015-02-19 2016-02-04 Устройство инфракрасного лазерного освещения

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10416289B2 (ru)
EP (1) EP3259612B1 (ru)
JP (1) JP6291632B1 (ru)
CN (1) CN107250841B (ru)
BR (1) BR112017017536A2 (ru)
RU (1) RU2672767C1 (ru)
WO (1) WO2016131658A1 (ru)

Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105071218B (zh) * 2015-08-10 2017-12-26 西安炬光科技股份有限公司 一种半导体激光器远距离光斑的匀化方法及系统
US10311584B1 (en) 2017-11-09 2019-06-04 Facebook Technologies, Llc Estimation of absolute depth from polarization measurements
JP7238343B2 (ja) * 2017-12-22 2023-03-14 株式会社デンソー 距離測定装置及び距離測定方法
US11662433B2 (en) * 2017-12-22 2023-05-30 Denso Corporation Distance measuring apparatus, recognizing apparatus, and distance measuring method
EP3732500A1 (en) * 2017-12-27 2020-11-04 AMS Sensors Singapore Pte. Ltd. Optical ranging system having multi-mode operation using short and long pulses
CN108551503B (zh) * 2018-04-25 2020-08-11 北京小米移动软件有限公司 一种光学器件模组及移动终端
EP3588702A1 (en) * 2018-06-26 2020-01-01 Koninklijke Philips N.V. Vcsel array with small pulse delay
US10910791B2 (en) * 2018-06-27 2021-02-02 Xiamen Sanan Integrated Circuit Co., Ltd. Low speckle laser array and image display thereof
US11178392B2 (en) 2018-09-12 2021-11-16 Apple Inc. Integrated optical emitters and applications thereof
US11808887B2 (en) * 2018-11-02 2023-11-07 Waymo Llc Methods and systems for mapping retroreflectors
US11575246B2 (en) * 2018-11-09 2023-02-07 Meta Platforms Technologies, Llc Wafer level optic and zoned wafer
US10630925B1 (en) * 2018-12-03 2020-04-21 Facebook Technologies, Llc Depth determination using polarization of light and camera assembly with augmented pixels
US10791282B2 (en) 2018-12-13 2020-09-29 Fenwick & West LLP High dynamic range camera assembly with augmented pixels
US10855896B1 (en) 2018-12-13 2020-12-01 Facebook Technologies, Llc Depth determination using time-of-flight and camera assembly with augmented pixels
US10791286B2 (en) 2018-12-13 2020-09-29 Facebook Technologies, Llc Differentiated imaging using camera assembly with augmented pixels
US11486978B2 (en) 2018-12-26 2022-11-01 Intel Corporation Technology to support the coexistence of multiple independent lidar sensors
EP3888204B1 (en) 2019-02-04 2022-12-14 Apple Inc. Vertical emitters with integral microlenses
US11650403B2 (en) 2019-02-08 2023-05-16 Meta Platforms Technologies, Llc Optical elements for beam-shaping and illumination
US11415808B1 (en) 2019-02-08 2022-08-16 Facebook Technologies, Llc Illumination device with encapsulated lens
DE102019107957A1 (de) * 2019-03-27 2020-10-01 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Optoelektronische vorrichtung und lidar-system
EP3956680A4 (en) * 2019-05-23 2022-12-28 Sense Photonics, Inc. OPTICAL APERTURE DIVISION FOR FAR FIELD PATTERN CUSTOMIZATION
CN114556155A (zh) * 2019-10-07 2022-05-27 特里纳米克斯股份有限公司 用于照射至少一个对象的投射器
KR20210054920A (ko) * 2019-11-06 2021-05-14 삼성전자주식회사 전자 장치 및 그 제어 방법
US10902623B1 (en) 2019-11-19 2021-01-26 Facebook Technologies, Llc Three-dimensional imaging with spatial and temporal coding for depth camera assembly
WO2021126083A1 (en) * 2019-12-20 2021-06-24 Ams Sensors Asia Pte. Ltd. Lidar transmitter, system and method
JP7317732B2 (ja) * 2020-01-20 2023-07-31 株式会社東芝 推定装置、物体搬送システム、推定方法、およびプログラム
US11194160B1 (en) 2020-01-21 2021-12-07 Facebook Technologies, Llc High frame rate reconstruction with N-tap camera sensor
JP7505193B2 (ja) * 2020-02-05 2024-06-25 株式会社リコー 検出装置及び電子機器
KR20210120535A (ko) * 2020-03-27 2021-10-07 엘지전자 주식회사 이미지 획득 장치
DE102020123559B4 (de) 2020-09-09 2023-08-03 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Optoelektronisches halbleiterbauelement, optoelektronische halbleitervorrichtung, verfahren zum betreiben eines optoelektronischen halbleiterbauelements und biosensor
JP2023548740A (ja) * 2020-10-30 2023-11-21 ウェイモ エルエルシー 垂直共振器面発光レーザ(vcsel)エミッタを有する光検出及び測距(lidar)デバイス
US11994694B2 (en) 2021-01-17 2024-05-28 Apple Inc. Microlens array with tailored sag profile
CN112864794B (zh) * 2021-01-21 2022-09-30 常州纵慧芯光半导体科技有限公司 一种激光设备及其控制方法
GB2603802A (en) * 2021-02-15 2022-08-17 Ams Sensors Asia Pte Ltd Meta-optics integrated on VCSELs
WO2022190490A1 (ja) * 2021-03-08 2022-09-15 ジュラロン工業株式会社 照明ユニットおよび照明用レンズ
JP7564523B2 (ja) 2021-03-08 2024-10-09 ジュラロン工業株式会社 照明ユニットおよび照明用レンズ
US20240310489A1 (en) * 2021-03-31 2024-09-19 Sony Semiconductor Solutions Corporation Illumination device and distance measuring device
WO2022219912A1 (ja) * 2021-04-12 2022-10-20 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 照明装置および測距装置
WO2024058088A1 (ja) * 2022-09-12 2024-03-21 ローム株式会社 半導体発光装置
JP2024079346A (ja) * 2022-11-30 2024-06-11 株式会社小糸製作所 光源、検出装置及び測定装置
WO2024162760A1 (ko) * 2023-02-03 2024-08-08 엘지이노텍 주식회사 광출력장치 및 이를 포함하는 카메라 장치 및 센서 모듈

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120038903A1 (en) * 2010-08-16 2012-02-16 Ball Aerospace & Technologies Corp. Electronically steered flash lidar
US20140049610A1 (en) * 2012-08-14 2014-02-20 Microsoft Corporation Illumination light projection for a depth camera
EP2827175A2 (en) * 2013-07-12 2015-01-21 Princeton Optronics, Inc. 2-D planar VCSEL source for 3-D imaging
WO2015014797A1 (en) * 2013-08-02 2015-02-05 Koninklijke Philips N.V. Laser device with adjustable polarization

Family Cites Families (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3219082C2 (de) * 1982-05-21 1987-04-16 Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München Einrichtung zur Bestimmung der Auslöseentfernung bei einem Flugkörper
JP4019182B2 (ja) * 1995-07-19 2007-12-12 本田技研工業株式会社 視覚装置
DE59911273D1 (de) 1999-02-25 2005-01-20 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen eines Positionsbildes eines Strahlung reflektierenden oder Strahlung streuenden Objekts oder Person
JP2004085529A (ja) * 2002-06-25 2004-03-18 Matsushita Electric Works Ltd レーザー測距装置及び方法
US6947459B2 (en) * 2002-11-25 2005-09-20 Eastman Kodak Company Organic vertical cavity laser and imaging system
US6950454B2 (en) * 2003-03-24 2005-09-27 Eastman Kodak Company Electronic imaging system using organic laser array illuminating an area light valve
US7428997B2 (en) 2003-07-29 2008-09-30 Microvision, Inc. Method and apparatus for illuminating a field-of-view and capturing an image
EP1517415A1 (de) * 2003-09-18 2005-03-23 Leica Geosystems AG Geodätisches Gerät mit einer Laserquelle
JP2005338280A (ja) * 2004-05-25 2005-12-08 Nikon Corp 撮影用照明装置およびカメラ
DE602004012086T2 (de) * 2004-07-22 2009-02-19 Bea S.A. Laser Abtast- und Detektionsvorrichtung zur Detektion um automatische Türen
KR101280335B1 (ko) * 2005-01-24 2013-07-01 가부시키가이샤 모리텍스 광학적 이방성 파라미터 측정 방법 및 측정 장치
CN101558534A (zh) * 2005-03-30 2009-10-14 诺瓦光电技术公司 可制造垂直扩充空腔表面发射激光器阵列
CN103093606B (zh) * 2008-04-02 2015-11-18 上海科斗电子科技有限公司 激光交互控制系统
GB0808340D0 (en) 2008-05-08 2008-06-18 Univ Edinburgh Remote sensing system
JP5734846B2 (ja) * 2008-05-16 2015-06-17 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ 自己混合レーザセンサを有する安全システム及びそのような安全システムを駆動する方法
EP2288845B8 (en) * 2008-06-04 2019-04-10 Signify Holding B.V. Lighting apparatus
DE112009005524B3 (de) * 2008-11-17 2018-01-25 Faro Technologies, Inc. Vorrichtung und Verfahren zum Messen von sechs Freiheitsgraden
US8995493B2 (en) * 2009-02-17 2015-03-31 Trilumina Corp. Microlenses for multibeam arrays of optoelectronic devices for high frequency operation
EP2478602B1 (en) 2009-08-20 2014-12-10 Koninklijke Philips N.V. Laser device with configurable intensity distribution
JP2011141937A (ja) * 2010-01-08 2011-07-21 Sanyo Electric Co Ltd 発光装置、光ピックアップ装置およびその製造方法
CN101788670A (zh) * 2010-02-09 2010-07-28 卢波 一种测距仪
CN201721134U (zh) * 2010-06-04 2011-01-26 深圳市大族激光科技股份有限公司 近波长同轴定位激光打标系统
KR20120048240A (ko) * 2010-11-05 2012-05-15 삼성모바일디스플레이주식회사 연속측면고상화(Sequential Lateral Solidification:SLS)를 이용한 결정화 장치, 결정화 방법 및 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법
EP2668530B1 (en) * 2011-01-25 2016-06-29 Koninklijke Philips N.V. Mosaic lighting device with transparent body with a plurality of light guides delimited by slits
TW201245768A (en) * 2011-03-29 2012-11-16 Sony Corp Image pickup apparatus, image pickup device, image processing method, aperture control method, and program
US9279774B2 (en) * 2011-07-12 2016-03-08 Kla-Tencor Corp. Wafer inspection
JP2013050694A (ja) * 2011-07-29 2013-03-14 Sony Corp 照明装置および表示装置
KR101324015B1 (ko) * 2011-08-18 2013-10-31 바슬러 비전 테크놀로지스 에이지 유리기판 표면 불량 검사 장치 및 검사 방법
WO2013054469A1 (ja) * 2011-10-13 2013-04-18 パナソニック株式会社 奥行き推定撮像装置および撮像素子
CN102520414A (zh) * 2011-11-18 2012-06-27 西安交通大学 激光主动与红外被动复合探测装置
JP6303255B2 (ja) * 2011-12-02 2018-04-04 株式会社リコー 面発光レーザ素子及び原子発振器
US8686367B2 (en) * 2012-03-01 2014-04-01 Omnivision Technologies, Inc. Circuit configuration and method for time of flight sensor
CN103376071B (zh) * 2012-04-20 2017-06-30 德律科技股份有限公司 三维测量系统与三维测量方法
US9046359B2 (en) * 2012-05-23 2015-06-02 Jds Uniphase Corporation Range imaging devices and methods
WO2014014838A2 (en) * 2012-07-15 2014-01-23 2R1Y Interactive illumination for gesture and/or object recognition
KR101908304B1 (ko) * 2012-08-10 2018-12-18 엘지전자 주식회사 거리 검출 장치, 및 이를 구비하는 영상처리장치
CN102901957A (zh) * 2012-09-25 2013-01-30 北京理工大学 一种用于条纹管激光雷达3d多光谱探测的接收装置
WO2014087301A1 (en) 2012-12-05 2014-06-12 Koninklijke Philips N.V. Illumination array with adapted distribution of radiation
JP2014236127A (ja) 2013-06-03 2014-12-15 ローム株式会社 2次元フォトニック結晶面発光レーザ
FR3007820B1 (fr) * 2013-06-28 2017-09-08 Valeo Vision Module optique securise pour vehicule automobile comprenant une source laser
CN203606023U (zh) * 2013-10-23 2014-05-21 国家电网公司 采用两个激光器的声音检测装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120038903A1 (en) * 2010-08-16 2012-02-16 Ball Aerospace & Technologies Corp. Electronically steered flash lidar
US20140049610A1 (en) * 2012-08-14 2014-02-20 Microsoft Corporation Illumination light projection for a depth camera
EP2827175A2 (en) * 2013-07-12 2015-01-21 Princeton Optronics, Inc. 2-D planar VCSEL source for 3-D imaging
WO2015014797A1 (en) * 2013-08-02 2015-02-05 Koninklijke Philips N.V. Laser device with adjustable polarization

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018511785A (ja) 2018-04-26
BR112017017536A2 (pt) 2018-04-17
CN107250841A (zh) 2017-10-13
WO2016131658A1 (en) 2016-08-25
JP6291632B1 (ja) 2018-03-14
EP3259612A1 (en) 2017-12-27
CN107250841B (zh) 2021-02-12
EP3259612B1 (en) 2018-09-26
US20180038944A1 (en) 2018-02-08
US10416289B2 (en) 2019-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2672767C1 (ru) Устройство инфракрасного лазерного освещения
JP7321553B2 (ja) 眼安全性走査lidarシステム
KR102604902B1 (ko) 펄스형 빔들의 희소 어레이를 사용하는 깊이 감지
CN111142088B (zh) 一种光发射单元、深度测量装置和方法
KR101941247B1 (ko) 각도 범위 스윕 아웃용 발광 엘리먼트들의 곡면 어레이
EP2827175B1 (en) 2-D planar VCSEL source for 3-D imaging
JP7089586B2 (ja) Lidar信号収集
US20150362585A1 (en) 2-D Planar VCSEL Source for 3-D Imaging
KR20180124953A (ko) 각도 범위를 스윕하기 위한 발광 소자의 스태거형 어레이
CN112154348B (zh) 距离成像装置和方法
US8547531B2 (en) Imaging device
EP3226024B1 (en) Optical 3-dimensional sensing system and method of operation
CN211826515U (zh) 一种深度测量装置
CN115986556A (zh) Vcsel阵列驱动装置及双目tof深度感知系统
US20230028749A1 (en) Lidar with multi-range channels
CN110954916A (zh) 一种深度测量装置和深度测量方法
CN111492264B (zh) Lidar信号获取
WO2024031954A1 (zh) 激光雷达控制方法、激光雷达及用于控制激光雷达的方法
JP2023116280A (ja) 投光器、及び測定装置
WO2021126082A1 (en) Eye-safe operation of lidar scanner

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20210205