TW201739131A - 多模式照明模組及相關方法 - Google Patents

多模式照明模組及相關方法 Download PDF

Info

Publication number
TW201739131A
TW201739131A TW106102673A TW106102673A TW201739131A TW 201739131 A TW201739131 A TW 201739131A TW 106102673 A TW106102673 A TW 106102673A TW 106102673 A TW106102673 A TW 106102673A TW 201739131 A TW201739131 A TW 201739131A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
light
mode
array
module
light sources
Prior art date
Application number
TW106102673A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI716533B (zh
Inventor
馬克思 羅西
馬丁 鮑里曼
麥蘭 伯特亞
巴薩姆 哈雷拉
丹尼爾 卡雷羅
朱利安 柏卡特
亨德里克 維克瑞克
Original Assignee
新加坡恒立私人有限公司
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 新加坡恒立私人有限公司 filed Critical 新加坡恒立私人有限公司
Publication of TW201739131A publication Critical patent/TW201739131A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI716533B publication Critical patent/TWI716533B/zh

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V14/00—Controlling the distribution of the light emitted by adjustment of elements
    • F21V14/06—Controlling the distribution of the light emitted by adjustment of elements by movement of refractors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S10/00—Lighting devices or systems producing a varying lighting effect
    • F21S10/02—Lighting devices or systems producing a varying lighting effect changing colors
    • F21S10/023—Lighting devices or systems producing a varying lighting effect changing colors by selectively switching fixed light sources
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V23/00—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
    • F21V23/003—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being electronics drivers or controllers for operating the light source, e.g. for a LED array
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V23/00—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
    • F21V23/04—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V5/00—Refractors for light sources
    • F21V5/002—Refractors for light sources using microoptical elements for redirecting or diffusing light
    • F21V5/004—Refractors for light sources using microoptical elements for redirecting or diffusing light using microlenses
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V5/00—Refractors for light sources
    • F21V5/007—Array of lenses or refractors for a cluster of light sources, e.g. for arrangement of multiple light sources in one plane
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C3/00—Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders
    • G01C3/02—Details
    • G01C3/06—Use of electric means to obtain final indication
    • G01C3/08—Use of electric radiation detectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO 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
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO 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
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4814—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO 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
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4814—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone
    • G01S7/4815—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone using multiple transmitters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/18—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical projection, e.g. combination of mirror and condenser and objective
    • G02B27/20—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical projection, e.g. combination of mirror and condenser and objective for imaging minute objects, e.g. light-pointer
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V13/00—Producing particular characteristics or distribution of the light emitted by means of a combination of elements specified in two or more of main groups F21V1/00 - F21V11/00
    • F21V13/02—Combinations of only two kinds of elements
    • F21V13/04—Combinations of only two kinds of elements the elements being reflectors and refractors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V14/00—Controlling the distribution of the light emitted by adjustment of elements
    • F21V14/02—Controlling the distribution of the light emitted by adjustment of elements by movement of light sources
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V17/00—Fastening of component parts of lighting devices, e.g. shades, globes, refractors, reflectors, filters, screens, grids or protective cages
    • F21V17/02—Fastening of component parts of lighting devices, e.g. shades, globes, refractors, reflectors, filters, screens, grids or protective cages with provision for adjustment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V5/00—Refractors for light sources
    • F21V5/008—Combination of two or more successive refractors along an optical axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V5/00—Refractors for light sources
    • F21V5/02—Refractors for light sources of prismatic shape
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21W—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO USES OR APPLICATIONS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS
    • F21W2131/00—Use or application of lighting devices or systems not provided for in codes F21W2102/00-F21W2121/00
    • F21W2131/40—Lighting for industrial, commercial, recreational or military use
    • F21W2131/406—Lighting for industrial, commercial, recreational or military use for theatres, stages or film studios
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2105/00—Planar light sources
    • F21Y2105/10—Planar light sources comprising a two-dimensional array of point-like light-generating elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2105/00—Planar light sources
    • F21Y2105/10—Planar light sources comprising a two-dimensional array of point-like light-generating elements
    • F21Y2105/12—Planar light sources comprising a two-dimensional array of point-like light-generating elements characterised by the geometrical disposition of the light-generating elements, e.g. arranging light-generating elements in differing patterns or densities
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2105/00—Planar light sources
    • F21Y2105/10—Planar light sources comprising a two-dimensional array of point-like light-generating elements
    • F21Y2105/14—Planar light sources comprising a two-dimensional array of point-like light-generating elements characterised by the overall shape of the two-dimensional array
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2113/00—Combination of light sources
    • F21Y2113/10—Combination of light sources of different colours
    • F21Y2113/13—Combination of light sources of different colours comprising an assembly of point-like light sources
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/30—Semiconductor lasers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

Abstract

用以發射光(5)的照明模組可操作於至少兩個不同的模式中，其中，在該等模式的每一個模式中，該發射光(5)具有不同的光分布。該模組具有模式選擇器(10)，用以選擇該模組操作於其中的模式，且其具有光學配置。該配置包含包括以透鏡間距P(P1)而被規律配置之多個透射式或反射式微透鏡(2)的微透鏡陣列(LL1)；用以照明該微透鏡陣列(LL1)的照明單元。該照明單元包含係可操作成各自發射第一波長L1之光且各自具有孔徑的第一光源陣列(S1)。該等孔徑係位於共同發射平面中，該共同發射平面係位在離該微透鏡陣列(LL1)距離D(D1)的位置處。在該等模式的第一個模式中，對於透鏡間距P而言，距離D和波長L1適用P2=2．L1．D/N且其中，N為整數，且N□1。

Description

多模式照明模組及相關方法
本發明係有關光學元件的領域，尤其有關用來照明現場的模組並且也有關結構光(structured light)和經圖案化之照明的產生，而且本發明係有關相對應的設備及方法。
術語的定義
「被動光學組件」：藉由折射及/或繞射及/或(內部及/或外部)反射而重新導引光的光學組件，諸如，透鏡、稜鏡、鏡子(平面或曲面)、或光學系統，其中，光學系統為可能也包括諸如孔徑光闌、影像螢幕、固定器之機械元件的此類光學組件之組合。
「光」：最通常為電磁輻射；尤指電磁頻譜之紅外線、可見光或紫外線部分的電磁輻射。
照明模組可被用來照明現場，例如，在將基於回應照明而從現場返回的光來決定到出現於現場之物體的距離的情況中。對於距離決定的某些技術來說，結構光可從照明模組中發射出。
舉例來說，現場中由結構光所產生的光圖案使其可能依據物體到發射出結構光之設備的距離來區別該等物體，例如，遊戲機(game console)可包括用來以結構光照明現場的圖案投射器，而玩家(player)出現於該圖案投射器中，且同時被如此照明的現場被成像及分析以便達成現場的3D光雕投影(3D mapping)，其也被稱為景深光雕投影(depth mapping)。
結構光常常也被稱為經編碼的光或經圖案化的光，使得這些術語在本發明案中被交換使用，術語「結構光」主要被使用於當光被評估來藉由三角測量技術(triangulation technique)而決定距離。另一方面，術語「經圖案化的光」主要被使用於當光被評估而藉由立體視覺(stereovision)來決定距離，經圖案化的光並不需要意謂規律的圖案被產生或投射，例如，所產生或投射的光本質(texture)可包含隨機排列的特徵或隨機特徵。
相關技術的一些範例被概略地討論於下。
例如，US 7,970,177 B2說明一種基於使用繞射光學元件之結構光的產生來計算距離的設備。
US 2010/038986 A1說明一種使用繞射光學元件的圖案投射器。
US 2010/118123 A1說明一種包含照明總成之映射物體的設備，其包含含有固定之點圖案的單一幻燈片 (single transparency)。其中，光源以光輻射來透照(transilluminate)該單一幻燈片以便將圖案投射在該物體上。
US 2013/038941 A1說明一種包含光源矩陣的光學設備，該光源矩陣係排列於基板上，在該等光源之間具有預定、均勻的間距。相同均勻間距的微透鏡陣列係配置緊鄰於該微透鏡陣列，以便使從該等光源發射出之光準直並且建立光束均勻器。
WO 2014/083485 A1說明一種雷射裝置，用以將結構光投射在包括幾個陣列的半導體雷射器之現場上。
US 8320621說明一種使用於3-D成像裝置中的投射器，該投射器包含由垂直腔面發射雷射器或VCSEL陣列所構成的光源，來自VCSEL陣列的光經由由多個透鏡組成的準直微透鏡陣列(每一個VCSEL一個透鏡)而被聚焦，該微透鏡陣列用以將來自該VCSEL陣列的光束聚焦且導引至DOE，該DOE將該等光束形成為各式各樣光圖案的任一者，其最終致能3-D成像。
在此等情況下，其可對產生兩種不同的光分布有利，例如，當照明現場時。舉例來說，兩種不同的結構光隨後可從照明模組被發射出。或者，在另一範例中，結構光和散射光可以交替地從照明模組被發射出。
舉例來說，在第一模式中，照明模組發射第 一光分布，且在第二模式中，照明模組發射第二光分布，而第二光分布與第一光分布不同。而且，例如，在第一模式中，根據具有該第一光分布之光來決定到該現場之物體的距離，而在第二模式中，根據具有該第二光分布之光來決定到該現場之物體的距離。或者，為了另一個目的，在第二模式中發射光。
本發明版本之優點的範例在於提供一種特別多功能的照明模組。
本發明版本之優點的另一範例在於提供一種在與光發射方向平行之方向上係特別淺的照明模組。
本發明版本之優點的另一範例在於提供一種僅需要小數量之構成件的照明模組。
本發明版本之優點的另一範例在於提供一種照明模組，其遍及離該照明模組特別大範圍的距離之上可提供良好的對比。
本發明版本之優點的另一範例在於提供一種可產生特別高對比圖案的照明模組。
本發明版本之優點的另一範例在於提供一種可操作來產生特別高強度之光的照明模組，特別是當考慮到相對於起初被產生於該照明模組內之光的強度時。
本發明版本之優點的另一範例在於提供一種可產生相對簡單之光圖案的照明模組。
本發明版本之優點的另一範例在於提供一種可產生相對複雜之光圖案的照明模組。
本發明版本之優點的另一範例在於提供一種照明模組，其能夠被製造有相對鬆散的對齊公差。
本發明版本之優點的另一範例在於提供一種具有良好之可製造性的照明模組。
本發明版本之優點的另一範例在於提供一種能夠以相對高產量來製造的照明模組。
本發明版本之優點的另一範例在於提供一種用以光學式地決定距離的設備，其係特別多功能及/或其係特別淺的及/或其顯示或者獲利自上述優點的另一或多個。
本發明版本之優點的另一範例在於提供一種用以光學式地決定距離的設備，其可應付物體及/或現場之寬廣範圍的特性。
本發明版本之優點的另一範例在於提供一種照明現場的方法，其係特別多功能及/或其顯示或者獲利自上述優點的另一或多個。
其他目的及各式各樣的優點從下面的說明和實施例中而顯露出。
這些目的之一或多者係至少部分獲得於本發明中所敘述之設備及/或方法的一些施行中。
本發明已發現到對於微透鏡陣列(MLA)的透鏡間距P和MLA到照明MLA之光源(我們想要稱為「照明單元」)的距離D的某些選擇來說，因而被產生之結構光的對比係特別強的，其中，該選擇亦取決於由該照 明單元所發射之光的波長。因此，在那些特定的情況中，特別高對比的圖案可被投射於現場上。
本案發明人的發現顯示一些和由Ernst Lau於1948年所發現之光學效應(“Lau Effect”)的類似，Lau Effect被說明於，例如，由J.Jahns和A.W.Lohmann在1979年3月發表於“OPTICS COMMUNICATIONS”,Volume 28,number 3之標題為“THE LAU EFFECT(A DIFFRACTION EXPERIMENT WITHIN COHERENT ILLUMINATION)”的論文中，Lau之原始的實驗設置包括照明第一光柵(grating)之擴展的白色光源，在第一光柵的後面有另一個光柵，其具有和該第一光柵相同的縫隙間距(slit separation)，並且最後聚光透鏡使離開第二光柵的光成像於觀察平面內，Lau已經能夠針對符合下面之等式的情況來觀察干涉圖案：z0=n d2/2λ,(n=1,2,3,4,...)，其中z0為兩個光柵之間的距離，d為該等光柵的光柵常數(縫隙間距)，並且λ表示由光源所發射之波長，亦即，形成所觀察之干涉圖案之光的波長。
雖然與本發明有明顯的差異，但是了解Lau Effect在某種程度上可幫助了解本發明之照明模組和技術的功能作用。
但是相當著名的另一光學效應為相干(coherent)光學上的效應，其被稱為Talbot Effect(或者“Talbot自我成像(self-imaging))，係由Henry Fox Talbot於1836年所發現的，Talbot Effect也被說明於由J.Jahns和A.W.Lohmann所提出的上述論文中。雖然Lau Effect和Talbot Effect兩者可被認為有關於光柵的自我成像，但是至少因為Talbot說明使用單色點光源(而不是Lau所使用之擴展的白色光源)，以及因為Lau將兩個光柵的一者放在另一者的後面，而Talbot僅使用單一個光柵，所以它們不同。
Talbot已發現在由單色光源所照明之光柵的後面，干涉圖案被觀察於與該光柵平行對齊並且位在離該光柵特定距離處的平面中，在該光柵後面的那些特定距離為2d2/λ以及其整數倍，其中，d表示該光柵的光柵常數，並且λ表示該單色光源的波長。
本案發明人發現如果照明單元之光源的孔徑係在共同的平面(我們稱為發射平面)中，則可達成特別高的對比。
本發明也已認定，如果照明單元為週期性光源，則可達成特別高的對比。
此外，本案發明人注意到，有些修正可被應用於照明模組，其藉由同一個照明模組而有可能產生兩個以上不同的光分布，例如，其中，這些不同的光分布可為具有強烈不同的特性(例如，其中一者可代表結構光而另一者可代表散射光)，或者其中，該等光分布為兩個不同的高對比結構光圖案。
由本案發明人所提出之對應的照明模組，例如，用以發射光之照明模組，其可操作於至少兩個不同的模式中。例如，其可操作於至少第一模式和第二模式中。在該等模式的各者中，例如，所發射之光可具有不同的光分布，諸如不同的光強度分布，諸如不同的角光強度分布。該模組包含用來選擇該模組操作該等模式的哪一個模式中之模式選擇器，並且包含- 包含多個透射式或反射式微透鏡的微透鏡陣列，該等微透鏡係以透鏡間距P來予以規律地排列；- 用以照明該微透鏡陣列的照明單元。
例如，該照明模組可包含該微透鏡陣列和該照明單元的光學配置，該照明單元包含第一光源陣列(LSA)，各自可操作來發射第一波長L1的光並且各自具有孔徑，該等孔徑係位於共同發射平面中，該發射平面係位在離開該微透鏡陣列的距離D處。
在該等模式的第一模式中，對於透鏡間距P而言，與距離D和波長L1的關係為P2=2．L1．D/N其中，N為整數，且N1。
當使該照明模組操作於第一模式中時，使透鏡間距P、距離D和波長L1互相連結之此特殊條件的滿足可導致發射光之特別高的對比。於第一模式中在此條件之下所發射的光分別可為結構光並且提供經圖案化的照明。
對於小的N來說，例如，N8，特別是N5，距離D係相對小的，使得照明模組及/或包含於其中的光學配置可為相當淺的。如同由本案發明人所進一步發現者，可達成的對比對於如此低的N來說很明顯是非常高的。在有些實驗中，在1至14之範圍中的N可提供良好的對比，特別是N=2。
照明模組也可被認為是用以產生經圖案化之照明的模組。
照明模組也可被用來照明現場，因此，可被認為是用以照明現場的模組。
在有些實施例中，照明模組具有產生具有不同光分布之光的能力，使得該模組在這些情況中也可以被認為是用以可選擇地產生具有不同(至少二)光分布之光的模組。
該設備不需要可以和光源分開。例如，對於半導體雷射器來說，自其發射出光的作用區(active area)建立該孔徑。
該等孔徑被提及，主要是因為藉由它們，光發射的位置被界定，因而它們使得界定離開MLA的距離D成為可能。
在有些實施例中，於第一模式中，該等光源各自被配置成照明該多個微透鏡各自的子集合，並且該等子集合各自包含多個鄰接的微透鏡，使得來自該等光源之各個特別的一個光源之光通過個別子集合中之該等微透鏡 不同的那些微透鏡，以便產生干涉圖案。
在有些實施例中，模式選擇器係可操作而重複地，例如，週期性地將照明模組的操作從第一模式切換成第二模式以及切換回來。
在有些實施例中，模式選擇器包含致動器(actuator)，用以改變微透鏡陣列相關於照明單元之空間上的相對定向。因此，在第一模式中，MLA和照明單元具有第一(相對)定向，藉此，它們在第二模式中具有不同的第二(相對)定向。
在有些實施例中，有了致動器，在第一模式和在第二模式中，照明單元以波長L1的光來照明MLA。然而，或者也有可能在第二模式中由照明單元發射不同波長L2的光。
在有些實施例中，有了致動器，第一光源陣列(LSA)包含以間距Q1(光源間距Q1)(其等於該等微透鏡的透鏡間距P(P=Q1))來予以規律地排列的光源。而且可以假設，在第一模式中，間距P和Q1兩者為分別位在沿著互相平行的線上之微透鏡的距離和光源的距離，其可對應於LSA和MLA之橫向平行的對齊。
在有些實施例中，致動器包含線圈，例如，音圈。
在有些實施例中，致動器包含壓電元件。
分別藉由線圈和壓電元件，LSA可相對於MLA而移動。
在有些實施例中，致動器為用以改變距離D的致動器。因此，例如，在第二模式中，上面所描述的等式並不適用(亦即，任何整數N皆不滿足)；或者，其被不同於第一模式的整數N所滿足。
例如，當上面所描述的等式並不適用於第二模式，第二光分布的對比可以比第一光分布的對比更低。例如，在第一模式的發射光中可能會有顯著的強度峰值的同時，在第二模式中可能會有更多的散射光分布。
例如，在改變距離D的同時，可以假設，在第一模式和在第二模式中，間距P和Q1兩者為分別位在沿著互相平行的線上之微透鏡的距離和光源的距離，此可對應於LSA和MLA之橫向平行的對齊。
在有些實施例中，致動器為用以改變繞著垂直於微透鏡陣列之共同發射平面之軸相關於第一光源陣列的旋轉定向之致動器。
在此等情況下，可以假設，在第一模式和在第二模式中具有不同旋轉定向的同時，上面的等式適用於第一模式和在第二模式第一模式和在第二模式兩者。而且依然，在第一模式的發射光中可能會有顯著的強度峰值的同時，在第二模式中可能會有更多的散射光分布。例如，第一光源陣列(LSA)可包含以間距Q1(光源間距Q1)(其等於該等微透鏡的透鏡間距P(P=Q1))來予以規律地排列的光源，並且在第一模式中，間距P和Q1兩者為分別位在沿著互相平行的線上(其可對應於LSA和MLA之 橫向平行的對齊)之微透鏡的距離和光源的距離；而在第二模式中，微透鏡和光源沿著它們而分別以間距P和Q1位於其上的線分別有諸如形成至少5°的角度或至少10°的角度(可對應於LSA和MLA之有角度的對齊)之角度。發射光的對比在第一模式中可以比在第二模式中更高，這是因為MLA和LSA之這樣的橫向平行對齊可提供特別高的對比，而在有角度的定向中，可達成較低的對比之故。
在有些實施例中，照明單元包含第二光源陣列，其可操作成各自發射光，並且各自具有孔徑。而且，模式選擇器包含控制單元，用以控制自第一光源陣列所發射出之光強度與自第二光源陣列所發射出之光強度的比值。
在具有第二光源陣列的有些實施例中，控制單元包含切換單元，用以在第二模式中開啟第二陣列的光源，以及在第一模式中關閉第二陣列的光源。此外，可選項地提供該切換單元係操作成在第一模式中開啟第一陣列的光源，以及在第二模式中關閉第一陣列的光源。
因此，在有些實施例中，在第一模式中，僅以來自第一光源陣列之光來照明MLA，並且在第二模式中，僅以來自第二光源陣列之光來照明MLA。
在具有第二光源陣列的有些實施例中，第二陣列之光源的孔徑可位於共同發射面中(其可等同於或不同於-但是選項地平行於-第一光發射器(light emitter)陣列之光發射器的共同發射面)。
第一和第二光源陣列可區別，例如，於發射光之波長、個別光源之空間配置的一或多者中，諸如，在它們各自的光源間距中。
在有些實施例中，第二陣列的該等光源係可操作成各自發射第二波長L2的光，其中，第二波長L2係不同於第一波長L1。
其中，可以假設，第二光源陣列之光源的孔徑係配置在和第一光發射器陣列之光源的孔徑相同的共同發射面中，亦即，在離微透鏡陣列的距離D處。做為另一選項，可以假設等式P2=2．L1．D/N並不適用於任何整數N，且N1。因此，在此情況中，用於發射光中特別強的對比之條件係滿足於第一模式中，但是不被滿足於第二模式中。
在具有第二光源陣列的有些實施例中，第一光源陣列之光發射器係規律地以光源間距Q1來予以配置，其中，選項地P=Q1適用，且其中，微透鏡係沿著其而以間距P來予以配置的軸係對齊而與第一陣列的光源係沿著其而以間距Q1來予以配置的軸平行，且其中，第二陣列光源的光發射器係- 非規律地排列；或者下述的至少其中一者- 以光源間距Q2而被規律地排列，其中，P≠Q2；- 以光源間距Q2(其可等於或不同於間距Q1)而被規律地排列，其中，微透鏡係沿著其而以間距P來予以 配置的軸係相關於第二陣列的該等光源係沿著其而以間距Q2來予以配置的軸而以一角度(諸如，至少5°或至少10°)來予以對齊。
在有些實施例中，第一和第二光源陣列佔據同一個空間。例如，第一和第二光源陣列為互相疊加的光源陣列。換言之，第一光發射器陣列的光發射器和第二光發射器陣列的光發射器係散置的或交錯著。
在具有第二光源陣列的其他實施例中，第一光源陣列佔據與由第二光源陣列所佔據之空間分開的空間。例如，第二光源陣列係配置在第一光源陣列的旁邊(有一段距離；或者彼此鄰接)。
在第二模式中，發射光的對比可低於在第一模式中。
在有些實施例中，第二模式中的光分布比第一模式中的光分布更擴散(diffuse)。
第一光源陣列的發射平面以及如果第二光源陣列出現的話，可與微透鏡陣列平行地對齊。
波長L1為由第一陣列的光源所發射出之光的波長。如果光源為雷射器，則其僅為所發射之雷射輻射的(中間)波長。如果光源發射波長的混合，則波長L1原則上可以為所發射之波長的任一者。但是不管怎樣，對於滿足上述等式的波長L1會出現特別良好的對比，而其他波長疊加由波長L1所產生的圖案-其通常導致在波長L1處圖案的模糊(blurring)。因此，波長L1典型上將會是 個別光源之波長頻譜的峰值波長。
波長L1特別可以在可不見的光範圍中，例如，在紅外光範圍中。
典型上，該多個微透鏡的所有微透鏡都是同源的(congeneric)微透鏡。
透鏡間距P可相當於在5μm與250μm之間，例如，在10μm與150μm之間。
在有些實施例中，第一光源陣列的所有光源為同源的光源。
在有些實施例中，第二光源陣列的所有光源為同源的光源。
如上所述，該等微透鏡可為透射式或反射式的。
透射式微透鏡對於自照明單元所發射出之光的至少一部分而言為透明的；因此，自照明單元所發射出之光至少部分可傳遞過該等微透鏡。透射式微透鏡可為繞射及/或折射微透鏡。例如，透射式微透鏡可為絕熱(athermalized)微透鏡或其他混合式透鏡。
反射微透鏡反射自照明單元所發射出之光的至少一部分，它們亦可被了解為結構化(因而為非平面的)微鏡，例如，曲面微鏡。如果是反射式微透鏡，微透鏡陣列(MLA)因而可被認為是微鏡陣列。然而，微透鏡/微鏡經常不是單獨可移動的，並且典型上相對於微透鏡陣列/微鏡陣列的其他微透鏡/微鏡而言係在固定的位置 上。反射式微透鏡之各者可具有平滑且彎曲的表面(就像折射透鏡一般)及/或可與繞射結構一起被結構化(就像透明的繞射透鏡一般)。
在有些實施例中，該等微透鏡為折射微透鏡。
在有些實施例中，該等微透鏡為集光透鏡(聚光透鏡)，例如，凸透鏡。
在其他實施例中，該等微透鏡為分散透鏡，例如，凹透鏡。
微透鏡的透鏡孔徑可為圓形的，但是也可以是(非圓形)橢圓形的。而且，多邊形的透鏡孔徑或其他的透鏡孔徑形態也是可能的，例如，矩形，特別是正方形透鏡孔徑、六角形透鏡孔徑或者其他。藉由選擇適合的透鏡孔徑形態，有可能使由MLA所透射和反射之光的百分比最佳化(最大化)，而最終對所產生的發射光有貢獻。
在第一模式中，結構光源自由傳播自該等微透鏡之不同的微透鏡之光的干涉所產生之干涉圖案的事實，使得有可能發射光的對比遍及離開MLA寬廣的距離範圍實質上仍然保持恆定，例如，在整個遠場(far field)中，其係離開至少，例如，5公分或10公分到無限遠。本文中所述之照明模組並不需要為了達成圖案化照明的圖案化滑動(slide)。而且，也可能用不著成像透鏡(或者甚至是多鏡頭成像系統)。
該等微透鏡，亦即，它們的形狀，界定照明 模組及/或光學配置的視界(field of view)，亦即，(主要)由照明模組及/或光學配置來發射(結構)光的角度範圍(假設沒有影響自光學配置所發射出之光的路徑之額外的光學組件)。
因此，對於各種應用而言，假設該等微透鏡為非球面透鏡係有利的。例如，該等微透鏡可被結構化用以產生用於結構光的矩形包絡(envelope)。例如，該等微透鏡可具有沿著垂直於微透鏡之光軸的第一軸之焦距(focal length)f1，其係小於沿著垂直於微透鏡之光軸並且垂直於第一軸的第二軸之焦距f2。
典型上，MLA為二維的MLA，但是在有些實施例中，MLA為一維的MLA。在後者的情況中，該等微透鏡係沿著直線來予以配置；柱面透鏡可特別適合於此情況中。
在二維MLA的情況中，可以有兩個透鏡間距，其可以彼此不同，亦即，兩個不同的方向各自有一個間距。假如是矩形透鏡配置，兩個方向係互相垂直的，並且針對六角形透鏡配置，該等方向圍住60°的角度。然而，在有些具有二維MLA的實施例中，那兩個透鏡間距係相同的。
在有些實施例中，第一光源陣列(LSA)包含係以間距Q1(光源間距Q1)來予以規律地配置的光源。
光源間距Q1典型上在5μm與250μm之間，更特別的是，在10μm與150μm之間。
在有些實施例中，第二光源陣列包含係以間距Q2(光源間距Q2)來予以規律地配置的光源。
光源間距Q2典型上在5μm與250μm之間，更特別的是，在10μm與150μm之間。
在有些實施例中，LSA為二維的LSA，但是在有些實施例中，LSA為一維的LSA。在後者的情況中，該等光源係沿著直線來予以配置。
在有些實施例中，第二光源陣列為二維的光源陣列，但是在其他實施例中，第二光源陣列為一維的光源陣列。在後者的情況中，該等光源係沿著直線來予以配置。
在有些實施例中，LSA的該等光源係配置在共同的板形基板上，其中，該等光源的發射方向(且因而光軸)係垂直於由該基板所述的板。
在有些實施例中，第二光源陣列的該等光源係配置在共同的板形基板上，其中，該等光源的發射方向(且因而光軸)係垂直於由該基板所述的板。
選項地，第一陣列的該等光源和第二光源陣列的該等光源係配置在同一個板形基板上。
原則上，間距Q1(且選項地間距Q2也是)可被選擇而與透鏡間距P無關。然而，在間距P和Q1兩者(以及Q2，分別)為微透鏡和光源(其分別位於沿著互相平行的直線上)的距離，其結果是如果P=Q1(P=Q2，分別)適用，則可達成在第一模式中(和在第二模式 中，分別)所發射之光特別高的對比。
良好的對比也可獲得於pP=qQ1的情況中，其中，p和q為至少1的整數(p1，q1)，並且沒有公因數。本案發明人決定在此情況中，照明圖案可被產生於第一模式中，其具有增加的複雜性，特別是，擴大且更複雜的單位單元(unit cell)(相對於P=Q1的情況)。
然而，相對高之p和q的值傾向導致結構光之縮減的對比，使得p8和q8常常是有利的。
此類似地也適用於第二光源陣列和Q2。
在有些實施例中，MLA的該等微透鏡係配置於矩形網格上，或者甚至是在正方形網格上，但是其他的形態也是可能的，例如，六角形的週期性配置。
在有些實施例中，LSA的該等光源係配置於矩形網格上，或者甚至是在正方形網格上，但是其他的形態也是可能的，例如，六角形的週期性配置。相同的情況可適用於第二光源陣列。
本案發明人發現，MLA和LSA的設置可以使得在第一模式中達成特別高的對比成為可能的，MLA和LSA兩者皆具有互相平行對齊之相同形態的規律配置，例如，對於MLA和LSA兩者而言提供相同之長寬比(aspect ratio)的矩形配置，MLA之和LSA之矩形的對應邊係互相平行對齊的。
類似地，微透鏡陣列之和第一光源陣列之互相平行配置的六角形(或其他的)形態傾向在第一模式中 提供增加的對比。
特別是，對於上述pP1=qQ1(整數p,q沒有公因數)的情況而言，可以獲得具有大的單位單元和大的週期性之有用的照明圖案。類似地，相同的情況適用於該等透鏡沿著不同的軸有兩個可能不同的間距(P1,P2)，以及該等光源沿著不同的軸有兩個可能不同的間距(Q1,Q2)，至少如果假設p1P1=q1Q1和p2P2=q2Q2，整數p1,q1沒有公因數和整數p2,q2沒有公因數；且其中，做為進一步的選項，該等透鏡沿著其具有間距P1的軸係對齊而平行於該等光源沿著其具有間距Q1的軸，且其中，該等透鏡沿著其具有間距P2的軸係對齊而平行於該等光源沿著其具有間距Q2的軸。
本案發明人決定，由MLA的週期性(或諸週期性)來決定第一模式中發射光之潛在(可能)光強度最大值的位置，而LSA的週期性(或諸週期性)可被用來調整在發射光中潛在(可能)光強度最大值之該等位置處的相對強度。
在有些實施例中，照明單元係可操作來發射空間上不相干的光(incoherent light)於第一模式中。或者，有可能假設照明單元發射空間上相干的光(coherent light)於第一模式中。
例如，第一陣列的該等光源可為互相分開的光產生器(而且，全部一起在第一模式中產生空間上不相干的光)一例如，與僅提供一個光產生器相比，諸如一個 雷射器加上光柵，該雷射器照明該光柵，並且經由該光柵之狹縫所發射之光構成該等光源(其導致空間上相干的光係自該照明單元所發射出)。
上述可類似地也適用於第二光源陣列和第二模式。
在有些實施例中，照明單元包含VCSELs(亦即，垂直腔面發射雷射器)陣列。VCSELs陣列可使得以非常高的強度來發射空間上不相干的光成為可能。特別是，可以假設照明單元為VCSELs陣列及/或第一光源陣列。
將VCSELs提供做為光源可使得照明模組的設計成為可能，該等照明模組在垂直方向上為尺寸非常小的，亦即，沿著光軸，沿著發射方向。而且，使用VCSEL以實現小的光源間距也比使用邊發射型雷射器來得較為容易。
在有些實施例中，該VCSELs陣列之VCSELs的發射方向係平行於MLA的光軸。
在有些實施例中，在第一模式中及/或在第二模式中自照明單元所發射出之光為時間上經調變的光。例如，對於有些距離決定技術而言，自具有隨著時間而改變之強度(例如，在零與非零之間週期性改變的強度)的照明模組發射出光可以是有用的。
在有些實施例中，在照明單元與MLA之間的光路徑沒有額外的光學元件，至少沒有具有光功率的光學 元件。
在有些實施例中，在MLA處用以決定距離D的參考平面被稱為透鏡平面，其中，透鏡平面包含該等微透鏡的周緣點(peripheral point)。假如，該等微透鏡的所有周緣點係在相同的平面上，則透鏡平面係界定為該等微透鏡之周緣點的平面，其係最遠離該照明單元。
實際上，距離D可以是如此地遠大於該等微透鏡的垂直延伸(沿著光軸的延伸)，其係足夠精準地將透鏡平面定義為該等微透鏡係位於其上的平面。
距離D可以被決定於與MLA垂直的方向上-其特別也可以是垂直於上述發射平面的方向，此可以為當上面之等式中所使用的距離D和該等孔徑(發射平面)與MLA之間的幾何距離相同時的情況。換言之，當光的光學路徑長度和孔徑與MLA之間的直線連接重合時。然而，不必然是這種情況。如同將在下面進一步解說的，會有光學路徑長度(其將被使用做為上面之等式中所使用的距離D上面之等式中所使用的距離D)與其不同的實施例。
在有些實施例中，各個光源被結構化並且配置成照明該多個微透鏡的子集合，該子集合包含多個鄰接的微透鏡。這樣，可以確保來自第一光源的單一者導致光從該等微透鏡的幾個(不同的)光源傳播出，使得干涉圖案至少在第一模式中發展(evolve)。例如，各個微透鏡可被第一光源陣列(以及選項性地，也被第二光源陣列) 之該等光源的至少二個，或者更精確地說，至少十個光源所照明。
況且，可以假設由該等光源之鄰接光源所照明之微透鏡的子集合重疊，亦即，由第一光源所照明之微透鏡的子集合和由鄰接第一光源之第二光源所照明之微透鏡的子集合共同具有至少一個微透鏡。在自鄰接光源所發射出之光的MLA上這樣的重疊，特別是當諸如VCSELs之雷射器被使用做為光源時，可減少甚至是消除斑點狀雜訊(speckle)形成，例如，在由第一模式(以及選項性地，也在第二模式)中發射之光所產生的圖案中。
在有些實施例中，(至少第一陣列的)該等光源之各者具有至少5°，或者更精確地說，至少10°平均孔徑角的發射錐形(「平均」針對發射錐形並非旋轉地對稱的情況)。
也有可能在第一模式以及選項性地也在第二模式中產生更複雜之圖案的發射光，例如，藉由假設照明模組(及/或光學配置)包含額外的光學組件。如此之額外的光學組件可包含，例如，至少一個稜鏡，該額外的光學組件可為例如被動光學組件陣列，例如，稜鏡陣列。
該額外的光學組件可包含，例如，繞射光學組件。例如，繞射光學組件可被結構化並且配置成從離開微透鏡陣列的每一條進入的光線產生至少兩條出去的光線。
在有些實施例中，MLA係配置在LSA與該額 外的光學組件之間(的光路徑上)。
所述的成像模組也可被視為圖案投射器或結構光投射器或光學投射系統或光學設備，用以將光圖案投射於視界內(或現場中)。
已經描述了包含至少一個(第一)光源陣列的照明模組，但是也有可能操作包含僅單一個光源的照明模組。例如，該照明模組可為係可操作於至少兩個不同模式(例如，其中，在該等模式的每一個模式中，發射光具有不同的光分布)中的照明模組(例如，用以發射光的照明模組)。而且，該模組包括：- 包括以透鏡間距P而被規律配置之多個透射式或反射式微透鏡的微透鏡陣列；- 用以照明該微透鏡陣列的照明單元；以及- 用以選擇該模組操作於該等模式的哪一個模式中之模式選擇器。
例如，該微透鏡陣列和該照明單元可被包含在包含於該照明模組中的光學配置之中。
而且，該照明單元包含不超過一個之用以發射第一波長L1之光的單一光源，並且具有位在離該微透鏡陣列距離D處的孔徑，其中，在該等模式的第一模式中，P2=2．L1．D/N
且其中，N為整數，且N1。
MLA可為本說明書中所述的任何MLA，且其 他的MLAs也可被包含。
有可能具有僅由該單一光源所照明的MLA。
該光源以具有不超過一個單一孔徑(經由該孔徑來發射光)為特徵。
該孔徑可位於發射平面(離發射平面為距離D)中。
該光源可被結構化並且配置成照明該等微透鏡的範圍。
該範圍可為子集合或者可包含MLA的所有微透鏡。
在有些實施例中，該光源係配置成照明包含多個鄰接微透鏡之多個微透鏡的範圍，使得來自該等光源的光通過該等微透鏡之不同的微透鏡以便產生干涉圖案。
該結構光可源自該干涉圖案。
在有些實施例中，該光源為雷射器。
在有些實施例中，該光源為垂直腔面發射雷射器。
在有些實施例中，該光源為LED。
在有些實施例中，該光源為超發光型發光二極體。
上面的範例對應於諸施行，其中，光沿其而從該孔徑傳播至MLA之光路徑的光學路徑長度和從該孔徑至MLA的幾何距離相同。然而，如同之前已經發布者，這不必然是該種情況。在有些施行中，該幾何距離和 該光學路徑長度不同；且一般來說，即將被使用於上面之等式中的距離D即為該光學路徑長度。
例如，在有些實施例中，有些具有折射率不同於1的材料可出現於沿著光學路徑。且/或，光沿其而從該孔徑傳播至MLA之光路徑可為折疊的光路徑。
因此，吾等揭示一種可操作於至少兩個不同模式中的照明模組(其可為，例如，用以發射光的照明模組)。例如，在該等模式的每一個模式中，發射光具有不同的光分布。該模組包括：- 包括以透鏡間距P而被規律配置之多個透射式或反射式微透鏡的微透鏡陣列；- 用以照明該微透鏡陣列的照明單元；以及- 用以選擇該模組操作於該等模式的哪一個模式中之模式選擇器。
例如，該微透鏡陣列和該照明單元係包括在包含於該照明模組中的光學配置之中。
該照明單元包括可操作成各自發射第一波長L1之光且各自具有孔徑的一或多個光源，其中，對於該一或多個光源的每一個光源而言，自該個別光源所發射出之從個別孔徑到該微透鏡陣列之光的光學路徑長度等於同一個距離D，其中，在該等模式的第一模式中，P2=2．L1．D/N且其中，N為整數，且N1。
在有些實施例中，自該一或多個光源的每一 個光源所發射出之光沿著光路徑而從該個別的孔徑傳播到該微透鏡陣列，其中，該光路徑的至少一部分係運行通過具有折射率不同於1的材料。例如，該光可通過一塊材料。這樣，該光學路徑長度可相對於光行進於其上之路徑的幾何長度而改變。
在有些實施例中，該照明單元包括至少一個反射元件，並且自該一或多個光源的每一個光源所發射出之光沿著光路徑而從該個別的孔徑傳播到該微透鏡陣列，而光沿著該光路徑被該至少一個反射元件反射至少一次。例如，一或多個鏡子可被包括在該照明單元中，該一或多個鏡子使沿著該光路徑傳播的光反射。這樣，有可能，例如，甚至以MLA與光源孔徑之間小的幾何距離達成大的光學路徑長度(因而，可插入於上面的等式中之大的大的距離D)。
當然，該一或多個光源可包括光源陣列。
上面針對該光學路徑長度和該幾何距離相同之情況所述的各種實施例和特徵當然也可適用於這兩個量值彼此不同的情況。
本發明可包含用以光學式地決定距離的設備，該設備包含如同本文中所述之照明模組。
在有些實施例中，該設備另包含成像感測器，用以偵測自由從該照明模組所發射之光所照明之現場中所反射出的光。
在有些實施例中，該設備係可操作成以至少 兩種不同的方式來決定距離，例如，使用用以決定距離之至少兩種不同的技術，其中，該等技術可為光學技術。這些技術可包含，例如，三角測量法、圖樣識別法、飛時測距法、立體視覺技術的一或多者。
舉例來說，用以決定距離之第一技術被應用於在第一模式中自由從該照明模組所發射之光所照明之現場中所反射出的光獲取的資料，而用以決定距離之第二(不同的)技術被應用於在第二模式中自由從該照明模組所發射之光所照明之現場中所反射出的光獲取的資料。在兩種情況中，可藉由該設備的影像感測器來取得資料。或者，在第一模式及/或第二模式中經由該設備的另一感測器來取得資料。
本發明可包含用以照明現場的方法，該方法包含- 以操作於第一模式中之照明模組所發射出之光來照明該現場；- 將該照明模組的操作從第一模式改變至第二模式，以便隨後以操作於第二模式中之照明模組所發射出之光來照明該現場。
該操作從一個模式改變至另一個模式可，例如，藉由該模組的模式選擇器來完成，詳細情形參見上面。
例如，該在該等模式的每一個模式中，發射光可具有不同的光分布。
在該方法中，該照明模組可包含(例如，在光學配置中)：- 包含以透鏡間距P而被規律配置之多個透射式或反射式微透鏡的微透鏡陣列；以及- 用以照明該微透鏡陣列的照明單元，該照明單元包含各自具有孔徑的第一陣列光源。
在該第一模式中，- 該等孔徑係位於共同發射平面中，該共同發射平面係位在離該微透鏡陣列距離D的位置處；- 該第一光源陣列的該等光源係操作成各自發射第一波長L1之光及照明該微透鏡陣列；以及- 對於透鏡間距P而言，該距離D和波長L1適用P2=2．L1．D/N其中，N為整數，且N1。
該照明模組可為在本專利申請案中所述之照明模組。
在有些實施例中，該方法包含重複地，例如，週期性地，從該等模式的其中一個模式改變至該等模式的另一個模式，例如，此後在第一模式與第二模式之間。
在有些實施例中，使該照明模組的操作從第一模式改變至第二模式包含改變該微透鏡陣列相對於該照明單元之空間中的相對定向。
在有些實施例中，除此之外，該照明單元包 含各自可操作成發射光之第二光源陣列，其中，在該第二模式中，該第二光源陣列的該等光源係操作成照明該微透鏡陣列。
此外，該方法實施例可從所述的照明模組實施例推論出。
1‧‧‧光源
2‧‧‧微透鏡
3‧‧‧光學組件
4‧‧‧稜鏡
5‧‧‧光
8‧‧‧圖案
10‧‧‧模式選擇器
20‧‧‧照明模組
30‧‧‧光感測器
50‧‧‧控制器
50a,50b‧‧‧物體
200‧‧‧設備
LL1‧‧‧微透鏡陣列
Q1‧‧‧間距
D1‧‧‧距離
L1‧‧‧波長
P1‧‧‧間距
下面，藉由舉例說明和所包含之圖式來更詳細地說明本發明，該等圖形示意地顯示：圖1係繪示照明模組的側視圖；圖2係繪示在第一操作模式中，由圖1之照明模組所發射出之光所產生的圖案；圖2A係在圖2之圖案中沿著一條線之強度分布的強烈系統化繪示圖；圖2B係在類似於圖2之圖案的圖案中，但是在第二操作模式中，沿著一條線之強度分布的強烈系統化繪示圖；圖3係繪示針對不同數目N1所取得之圖案中對比的圖表圖4係按比例繪示照明模組的側視圖；圖5A係繪示在第一模式中，包含用以改變MLA與LSA間之距離的致動器(actuator)之照明模組的側視圖；圖5B係繪示在第二模式中，圖5A之照明模組的側 視圖；圖6A係繪示在第一模式中，包含用以(橫向)轉動MLA相對LSA的致動器之照明模組的頂視圖；圖6B係繪示在第二模式中，圖6A之照明模組的頂視圖；圖7A係詳細繪示包含兩個光源陣列(其中，光源被不同地配置)之照明模組的頂視圖，其中，該等陣列在彼此的旁邊；圖7B係詳細繪示包含兩個光源陣列(其中，光源被不同地配置)之照明模組的頂視圖，其中，該等陣列彼此重疊；圖8A係詳細繪示包含兩個光源陣列(其中，光源發射不同波長的光)之照明模組的頂視圖，其中，該等陣列在彼此的旁邊；圖8B係詳細繪示包含兩個光源陣列(其中，光源發射不同波長的光)之照明模組的頂視圖，其中，該等陣列彼此重疊；圖9係繪示具有兩個光源陣列和具有額外光學組件之照明模組的側視圖；圖10係繪示用以光學式地決定距離之設備的側視圖。
這些所述的實施例意欲做為範例或者用來澄清本發明而且將不會限定本發明。
圖1顯示用以發射光5之照明模組的示意繪示側視圖，同時，圖1顯示用以產生光5之光學配置的示意繪示圖，光5可為結構光。
該模組(及該光學配置)包含微透鏡陣列LL1(MLA LL1)，其包含以間距P1來予以規律排列的多個微透鏡2。在所繪示的範例中，微透鏡2為同源的(congeneric)微透鏡。該模組也包含藉由其來照明MLA LL1的照明單元，照明單元包括光源陣列S1(LSA S1)，LSA S1包含以間距Q來予以規律排列的多個光源1。在所繪示的範例中，光源1為同源的光源。自光源1所發射出的光可行進於光路徑上到MLA LL1，其沒有任何具有光功率的中間表面。
該模組也包含模式選擇器10，藉由該模式選擇器，可以選擇該模組操作於二種以上之操作模式哪一種操作模式中，其中，在不同的模式中發射光5的強度分布不同。
在圖1所繪示的情況中並且也在其他圖形中，微透鏡2為透明折射半凹形微透鏡。然而，微透鏡2替換地可為凹形微透鏡或凸形微透鏡或半凸形微透鏡。而且，它們進一步替換地可為繞射微透鏡或繞射-及-折射(diffractive-and-refractive)微透鏡，後者也被稱為混合式微透鏡。並且，微透鏡2也可為反射式微透鏡。在後者的情況中，該等微透鏡的結構化表面使撞擊於其上的光反 射。
在圖1所繪示的情況中並且也在其他圖形中，僅繪示出少數的微透鏡2。然而，實際上，更多的微透鏡可被設置，而且相同的情形也適用於畫出之相對少數之所繪示出的光源。
LSA S1可為，例如，VCSELs陣列，使得該等光源1之各者為VCSEL。
光源1將波長L1(圖中未示出)的光各自發射成發射錐形，如圖1所示，其中，該等錐形可具有圓形剖面，但是不一定要具有圓形剖面，該等錐形的開口角度典型上係介於2°與120°之間或者介於5°與25°之間，例如約10°，該等發射錐形並非沒有重疊，如同可以從圖1中看到(虛線)。典型上，至少緊緊相鄰的光源1之發射錐形重疊，並且有點選項性地，各個微透鏡2被至少6個光源1所照明。
光源1，例如，可發射紅外光。
各光源1照明該等微透鏡2的其中幾個微透鏡。例如，至少20個微透鏡2之至少兩個(例如，諸如4或更多個)的子集合被該等光源1的每一個所照明。
這樣，從特定光源1所發射出但已通過該等微透鏡2的不同微透鏡的光之間的干涉會干擾而產生干涉圖案。用相同的方式，從該等光源1的另一者所發射出之光產生相同的干涉圖案，使得在遠場中(例如，在已經和MLA LL1互相作用後超過2公分或超過5公分)，所有 的干涉圖案疊加。這樣，發射光5產生高強度的干涉圖案，其能夠被用來照明現場或者被抓住於螢幕上。
所述那種之模組的製造被下面的事實所簡化，即產生高對比的照明圖案不需要MLA LL1與LSA S1的精準橫向對齊，x-y的公差(平行於MLA平面/發射平面之平面上的偏移)非常高；z的公差(與介於MLA與照明單元之間的距離有關)不是非常靈敏；而且旋轉對齊要求也不是非常高。
LSA S1(且更特別的是各個光源1和它們各自的孔徑)與MLA LL1(且更特別的是微透鏡2)之間的距離被稱為D1(至少在第一操作模式上)。
圖2為例如在第一模式中由圖1模組所產生之光5所產生之圖案8的示意繪示圖，圖案8被記錄於遠場中，暗黑色點表示高的光強度的位置，而白色區域表示低的光強度的位置。
結果為針對間距P1、波長L1和距離D1的特定選擇，在此種圖案中所呈現的對比係特別高的，而針對其他距離，在此種圖案中所呈現的對比係特別高的，在所產生的圖案中僅呈現非常低的對比。
其中決定性量值P1、L1和D1係互連以便取得獲得圖案8中之特別尖銳的對比之三個一組的P1、L1和D1的公式如下：(P1)2=2*(L1)*(D1)/(N1) 其中，N1表示至少為1的整數。亦即，對於N=1或2或3或4，滿足上面等式之三個一組的P1、L1和D1可被選擇到，因而，用於高對比圖案產生之照明模組的該等參數被決定。
在第一操作模式中，該模組操作以滿足該等式，因而產生高對比的光分布以及高對比的光圖案。
在第二操作模式中，產生另一光分布，其也可滿足上面的等式，或者不滿足該等式。
舉例來說，該發射光5展現比第二模式中所發射之光5的光分布更高的對比及/或較不擴散。
圖2A和2B非常示意地繪示沿著各線的強度分布，其中，該強度係在y軸上，並且空間座標沿著x軸運行。
圖2A非常示意地繪示沿著圖2中所示之圖案的直線的強度分布，該直線運行經過圖2之光圖案的強度最大值。在此情況中，於第一模式中的操作期間，滿足上面的等式，P1=Q1適用，LSA S1係平行對齊於MLA LL1(亦即，由MLA LL1所定義的平面係平行對齊於由LSA S1所定義的平面)，並且LSA S1和MLA LL1也橫向地互相平行對齊，亦即，間距P1和Q1兩者分別為位在沿著互相平行的直線上之微透鏡和光源的距離。所產生之光圖案的對比係高的(在低背景上之顯著的強度最大值)。
在第二模式中，沿著類似於圖2中所繪示者之圖案的直線的強度分布看起來會像圖2B中所繪示者， 使上面的等式分裂及/或使用光源1的不同配置會導致(顯著地)較差的對比。
下面將進一步討論完成該照明模組在該至少二模式中可發射至少二不同光分布的一些方式。
圖3顯示繪示來自發射光5的圖案8中針對不同數目N1之對比的圖表，其中，在圖3的圖表中，N1為指定給水平軸得連續正數。沿著垂直軸，指示表示圖案8中所取得之對比的量值。
如同從圖3中係明顯者(參見小箭號)，如果N1為整數，則出現特別高的對比，N1=2保證最高的對比，而且在N1為或3或4的情況中，也可獲得非常高的對比圖案。對於更大的整數N1而言，可獲得還是很高的對比，其很清楚地比介於其間之非整數的對比還高。然而，也可為不是整數N的非整數因數產生照明圖案，例如，對於0.5或1.5。
如果P1和L1係給定(固定)的，則N1=1導致D1為小的數值，使得該光學配置因而以及該照明模組可以是非常淺的，亦即，在光發射的方向上為小的，參見上面的等式。
如同可從圖3和上面所示之等式所推論者，距離D1開始於諸峰值的其中一個峰值(具有整數N1並且滿足該等式)的逐漸變化會導致發射光分布上逐漸減低的對比。而且，類似地，波長L1開始於諸峰值的其中一個峰值(具有整數N1並且滿足該等式)的逐漸變化會導 致發射光分布上逐漸減低的對比。
圖4按比例繪示照明模組且為其側視圖，圖4繪示，例如，針對N1=2且L1=833nm之P1=Q1=50μm的情況。可觀察和記錄圖案8於其中的遠場太遠了而無法被繪示於圖4中。
LSA S1並不需要，而是可為規律的陣列。而且結果為，當MLA LL1和LSA S1為相同幾何之互相平行的陣列時，可獲得特別高的對比圖案，其中，P1=Q1適用。而且，如果P1/Q1計為2或3或4或為3/2或4/3或5/2或5/4，或者如果Q1/P1計為2或3或4或為3/2或4/3或5/2或5/4，則可達成非常高的對比圖案。實際上，對於p1P1=q1Q1(具有p1≧1和q1≧1，p1和q1指定整數)，可產生具有增加之複雜度的照明圖案，特別是具有更大之單位單元的照明圖案，且其中，以比在P1=Q1情況中更大的週期性來重複該更大的單位單元。
MLA LL1和/或LSA S1可為一維(亦即，線性)陣列，但是對於多個應用而言，MLA LL1和/或LSA S1為二維(亦即，天線)陣列。
圖5A和5B為繪示包含用以改變MLA LL1與LSA S1間之距離的致動器(actuator)之照明模組(側視圖)，其可構成模式選擇器10或者可被包含在模式選擇器10中，該致動器可包含，例如，壓電元件或線圈，用以完成該距離從第一模式中的值D1(參見圖5A)到第二模式中的值D2(參見圖5B)的變化，並且選項地，也可 回到D1，例如，重複地。
舉例來說，在第一模式中，上述等式可被滿足，導致高對比的圖案，而在第二模式中，該等式(D1被換成D2)不被滿足，亦即，不存在有任何整數N1而使得該等式將可適用；因而，自該照明模組所發射出之光可具有較低的對比。
圖6A和6B為繪示包含用以改變MLA LL1對LSA S1繞著垂直軸(亦即，繞著垂直於光源自其發射光之共同發射平面的軸)之旋轉定向的致動器之照明模組(頂視圖)。在圖6A和6B中，用大的開口圓之符號來表示微透鏡，而且以小黑圓之符號來代表光源。
該致動器可構成模式選擇器10或者可被包含在模式選擇器10中。該致動器可包含，例如，壓電元件或線圈，用以完成MLA LL1對LSA S1之旋轉，使得當從第一模式切換到第二模式和從第二模式切換到第一模式時，藉由模式選擇器來改變MLA LL1和LSA S1的相對旋轉定向。就像也在所有的其他實施例中般，在此該模式選擇器也可操作成重複地，例如，週期性地改變於不同的模式之間，諸如，在第一模式與第二模式之間，其中，也可配置有第三模式以及其他的模式。
舉例來說，在第一模式中，MLA LL1和LSA S1可具有橫向互相平行的配置(像圖6A中所示般)，而在第二模式中，MLA LL1和LSA S1可具有橫向互相有角度的配置(像圖6B中所示般)。
其中有可能，在兩種模式(第一模式和第二模式)中，上述等式被滿足。然而，或者該等式被滿足於第一模式中，但是不被滿足於第二模式中。
第一模式中的配置(圖6A)可導致高對比的圖案，而在第二模式(圖6B)中，發射光可為更加擴散但較沒有對比及/或可產生更複雜的圖案。
圖7A和7B各自為繪示包含兩個光源陣列S1,S2之照明模組詳細的頂視圖，其中，該等光源被不同地配置。在光源陣列S1中，該等光源(以小的黑色圓形的符號來表示)係週期性地排列，可以說是二維週期性地排列，該等光源係位於正方形柵格中。在光源陣列S2中，該等光源(以小的開口正方形的符號來表示)不被週期性地排列(也不被規律地排列)，但是，例如，被隨機地排列，如所繪示者。該二陣列S1,S2之光源被排列而使得它們可照明微透鏡陣列(未繪示出，但是類似於圖1和圖4中者)。
在圖7A中，該等陣列在彼此的旁邊。然而，在圖7B中，該等陣列彼此重疊，使得第一陣列S1的該等光源和第二陣列S2的該等光源係散置或交錯的。這也可以被認為是彼此疊加的光源陣列。
在兩個情況(圖7A和圖7B)中，模式選擇器10係操作成使得在第一模式中，微透鏡陣列僅被LSA S1所照明，並且在第二模式中，微透鏡陣列僅被LSA S2所照明，其中，也有可能在第二模式中，微透鏡陣列被微 透鏡陣列S1和S2兩者所照明。代替僅開啟和關閉光源，模式選擇器10可以級別(graded)方式來控制發射光強度。
在第一模式中並且選項地也在第二模式中，上面所述之等式可被滿足。
由第一陣列S1所發射之光的波長可以和由第二陣列S2所發射之光的波長相同或者不同。
第一陣列S1的發射平面可以和第二陣列S2的發射平面相同或者不同。
圖8A和8B各自為繪示包含兩個光源陣列S1,S2之照明模組詳細的頂視圖，其中，由LSA S1之光源所發射之光的波長和由LSA S2之光源所發射之光的波長不同。
兩個陣列S1,S2之光源係配置而使得它們可照明微透鏡陣列(未繪示出，但是類似於圖1和圖4中者)。然而，在光源陣列S1中，該等光源(以小的黑色圓形的符號來表示)以並非由光源陣列S2(以開口圓形的符號來表示)所發射之波長來發射光。
在該等陣列的其中一者中或在兩個陣列S1,S2中，各自的光源被週期性地排列，可以說是二維週期性地排列，該等光源係位於，例如，正方形柵格上，如圖8A,8B中所繪示者。
在圖8A中，該等陣列S1,S2係在彼此的旁邊。然而，在圖8B中，該等陣列彼此重疊，使得第一陣 列S1的該等光源和第二陣列S2的該等光源係散置或交錯的。這也可以被認為是彼此疊加的光源陣列。
在兩個情況(圖8A和圖8B)中，模式選擇器10係操作成使得在第一模式中，微透鏡陣列僅被LSA S1所照明，並且在第二模式中，微透鏡陣列僅被LSA S2所照明，其中，也有可能在第二模式中，微透鏡陣列被微透鏡陣列S1和S2兩者所照明。代替僅開啟和關閉光源，模式選擇器10可以級別方式來控制發射光強度。
在第一模式中並且選項地也在第二模式中，上面所述之等式可被滿足。
第一陣列S1的發射平面可以和第二陣列S2的發射平面相同或者不同。
在光源陣列S1中，該等光源(如圖8A,8B中所繪示者)可被週期性地排列，可以說是二維週期性地排列，該等光源係位於正方形柵格中。在光源陣列S2中，該等光源可以和陣列S1中一樣地排列(如圖8A,8B中所繪示者)，但是，也可以被設置成，該等陣列S1,S2的其中之一或二者之光源以不同的方式排列。
圖9為繪示具有兩個光源陣列S1,S2和具有選項性額外光學組件3之照明模組的側視圖。該額外組件可以為，例如，包含多個稜鏡4的稜鏡陣列。
來自MLA L1之光被該額外光學組件3所重新導引。
微透鏡陣列MLA L1係配置在照明單元與該 額外光學組件3之間，且因而在LSAs S1,S2與該額外光學組件3之間。
圖9可為，例如，圖8A中有詳細繪示之照明單元的側視圖。
圖10為繪示用以光學式地決定距離之設備200的側視圖及強烈的系統化圖。該設備200可被用來基於現場中之照明物體(諸如，50a,50b)的光學距離修正(ranging)和評估反射光以便決定距離。
設備200包含照明模組20和光感測器30，照明模組20可為和本文中先前所述的照明模組，光感測器30用以偵測自該照明模組所發射出和從照明現場中之物體所反射的光，感測器30可為影像感測器。設備200可另包含用以控制及/或讀出該感測器30，及/或控制照明模組20的控制器50，且/或控制器可被用來基於由感測器30所取得之資料而決定距離。設備200可選項性地包含光學系統40，諸如一或多個透鏡。
在操作模組20的第一模式中，自照明模組20所發射出的光係以5A來予以標示，其中，在圖10中，僅畫出一個代表性光線；而且在操作模組20的第二模式中，自照明模組20所發射出的光係以5B來予以標示，其中，在圖10中，僅畫出一個代表性光線。
在發射不同光分布的光於其中之至少兩個不同的模式中，照明模組20的上面所解說之操作可促進涵蓋由設備200所決定之更大的距離範圍，且/或可促進涵 蓋物體50a,50b之更寬廣的組織範圍。
其他的施行係在申請專利範圍的範疇之內。
1‧‧‧光源
2‧‧‧微透鏡
5‧‧‧光
8‧‧‧圖案
10‧‧‧模式選擇器
LL1‧‧‧微透鏡陣列
Q1‧‧‧間距
D1‧‧‧距離
P1‧‧‧間距

Claims (22)

  1. 一種照明模組，該模組係可操作於至少兩個不同的模式中，該模組包括：包含多個透射式或反射式微透鏡的微透鏡陣列，該等微透鏡係以透鏡間距P來予以規律地排列；用以照明該微透鏡陣列的照明單元；以及用以選擇該模組操作於該等模式的哪一個模式中之模式選擇器；該照明單元包括可操作來各自發射第一波長L1之光且各自具有孔徑的第一光源陣列，其中，該等孔徑係位於共同發射平面中，該共同發射平面係位在離開該微透鏡陣列的距離D處，其中，在該等模式的第一個模式中，P2=2．L1．D/N且其中，N為整數，且N1。
  2. 如申請專利範圍第1項之模組，其中，該模式選擇器包括用以改變該微透鏡陣列相關於該照明單元之空間上的相對定向之致動器。
  3. 如申請專利範圍第1項之模組，其中，該模式選擇器包括用以改變該距離D的致動器。
  4. 如申請專利範圍第1項之模組，其中，該模式選擇器包括用以改變繞著垂直於該微透鏡陣列之該共同發射平面之軸相關於第一光源陣列的旋轉定向之致動器。
  5. 如申請專利範圍第1項之模組，其中，該照明單元包括第二光源陣列，其可操作成各自發射光，並且各自 具有孔徑，且其中，該模式選擇器包括控制單元，用以控制自該第一光源陣列所發射出之光強度與自該第二光源陣列所發射出之光強度的比值。
  6. 如申請專利範圍第5項之模組，其中，該控制單元係可操作成在該等模式的該第一個模式中，使該第一陣列的該等光源被開啟且使該第二陣列的該等光源被關閉，以及在該等模式的第二個模式中，使該第二陣列的該等光源被開啟。
  7. 如申請專利範圍第5項之模組，其中，該第二陣列的該等光源係可操作成各自發射第二波長L2的光，其中，該第二波長L2係不同於該第一波長L1。
  8. 如申請專利範圍第5項之模組，其中，該第一光源陣列之光發射器係規律地以光源間距Q1來予以配置，其中，P=Q1，且其中，該等微透鏡係沿著其而以間距P來予以配置的軸係對齊而與該第一陣列的該等光源係沿著其而以間距Q1來予以配置的軸平行，且其中，該第二光源陣列的該光發射器係非規律地排列；或者下述之至少其中一者以光源間距Q2而被規律地排列，其中，P≠Q2；以光源間距Q2而被規律地排列，其中，該等微透鏡係沿著其而以間距P來予以配置的軸係相關於該第二陣列的該等光源係沿著其而以間距Q2來予以配置的軸而以一角度來予以對齊。
  9. 如申請專利範圍第5項之模組，其中，該第二光 源陣列係配置在該第一光源陣列的旁邊。
  10. 如申請專利範圍第5項之模組，其中，該第一和該第二光源陣列為互相疊加的光源陣列。
  11. 如申請專利範圍第1項之模組，其中，在該等模式的每一個模式中，該發射光具有不同的光分布，且其中，在該等模式的第二個模式中的光分布比在該等模式的第一個模式中的光分布更擴散。
  12. 一種用以光學式地決定距離之設備，該設備包括如申請專利範圍第1項之照明模組，以及用以偵測自由從該照明模組所發射出之光所照明的現場中所反射之光的影像感測器。
  13. 一種用以照明現場之方法，該方法包括：以從操作於第一模式中之照明模組所發射出之光來照明該現場；將該照明模組的操作從該第一模式改變至第二模式，以便隨後以從操作於該第二模式中之該照明模組所發射出之光來照明該現場；其中，該照明模組包括：包括以透鏡間距P而被規律配置之多個透射式或反射式微透鏡的微透鏡陣列；以及用以照明該微透鏡陣列的照明單元，該照明單元包含各自具有孔徑的第一光源陣列；其中，在該第一模式中，該等孔徑係位於共同發射平面中，該共同發射平 面係位在離該微透鏡陣列距離D的位置處；該第一光源陣列的該等光源係操作成各自發射第一波長L1之光及照明該微透鏡陣列；以及對於該透鏡間距P而言，該距離D和該波長L1適用P2=2．L1．D/N其中，N為整數，且N1。
  14. 如申請專利範圍第13項之方法，其中，該將該照明模組的操作從該第一模式改變至該第二模式包括改變該微透鏡陣列相對於該照明單元之空間中的相對定向。
  15. 如申請專利範圍第13項之方法，其中，該照明單元包括各自可操作成發射光之第二光源陣列，且其中，在該第二模式中，該第二光源陣列的該等光源係操作成照明該微透鏡陣列。
  16. 一種照明模組，該模組係可操作於至少兩個不同的模式中，該模組包括：包括以透鏡間距P而被規律配置之多個透射式或反射式微透鏡的微透鏡陣列；用以照明該微透鏡陣列的照明單元；以及用以選擇該模組操作於該等模式的哪一個模式中之機構；該照明單元包括可操作成各自發射第一波長L1之光且各自具有孔徑的第一光源陣列，其中，該等孔徑係位於共同發射平面中，該共同發射平面係位在離該微透鏡陣列 距離D的位置處，其中，在該等模式的第一個模式中，P2=2．L1．D/N且其中，N為整數，且N1。
  17. 一種照明模組，該模組係可操作於至少兩個不同的模式中，該模組包括：包括以透鏡間距P而被規律配置之多個透射式或反射式微透鏡的微透鏡陣列；用以照明該微透鏡陣列的照明單元；以及用以選擇該模組操作於該等模式的哪一個模式中之機構；該照明單元包括可操作成各自發射第一波長L1之光且各自具有孔徑的一或多個光源，其中，對於該一或多個光源的每一個光源而言，自該個別光源所發射出之從個別孔徑到該微透鏡陣列之光的光學路徑長度等於同一個距離D，其中，在該等模式的第一個模式中，P2=2．L1．D/N且其中，N為整數，且N1。
  18. 如申請專利範圍第17項之模組，其中，自該一或多個光源的每一個光源所發射出之光沿著光路徑而從該個別的孔徑傳播到該微透鏡陣列，其中，該光路徑的至少一部分係運行通過具有折射率不同於1的材料。
  19. 如申請專利範圍第17項之模組，其中，該模組包括至少一個反射元件，且其中，自該一或多個光源的每一個光源所發射出之光沿著光路徑而從該個別的孔徑傳播 到該微透鏡陣列，而光沿著該光路徑被該至少一個反射元件反射至少一次。
  20. 如申請專利範圍第17項之模組，其中，該一或多個光源包括光源陣列。
  21. 如申請專利範圍第17項之模組，其中，在該第一模式中，該一或多個光源的每一個光源被配置成照明該多個微透鏡各自的子集合，並且該等子集合的每一個子集合包含多個鄰接的微透鏡，使得來自該一或多個光源之各個特別的一個光源之光通過該個別子集合中之該等微透鏡的那些不同微透鏡，以便產生干涉圖案。
  22. 一種照明模組，該模組係可操作於至少兩個不同的模式中，該模組包括：包括以透鏡間距P而被規律配置之多個透射式或反射式微透鏡的微透鏡陣列；用以照明該微透鏡陣列的照明單元；以及用以選擇該模組操作於該等模式的哪一個模式中之機構；該照明單元包括可操作成各自發射第一波長L1之光且各自具有孔徑的一或多個光源，其中，對於該一或多個光源的每一個光源而言，自該個別光源所發射出之從個別孔徑到該微透鏡陣列之光的光學路徑長度等於同一個距離D，其中，在該等模式的第一個模式中，P2=2．L1．D/N且其中，N為整數，且N1。
TW106102673A 2016-01-26 2017-01-24 多模式照明模組及相關方法 TWI716533B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662287131P 2016-01-26 2016-01-26
US62/287,131 2016-01-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201739131A true TW201739131A (zh) 2017-11-01
TWI716533B TWI716533B (zh) 2021-01-21

Family

ID=59398680

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106102673A TWI716533B (zh) 2016-01-26 2017-01-24 多模式照明模組及相關方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11512836B2 (zh)
EP (1) EP3408585B1 (zh)
CN (1) CN108779905B (zh)
TW (1) TWI716533B (zh)
WO (1) WO2017131585A1 (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111102937A (zh) * 2018-10-29 2020-05-05 奇景光电股份有限公司 光投影校正装置
TWI705291B (zh) * 2018-07-23 2020-09-21 美商貳陸德拉瓦股份有限公司 結構光投影機及其製造方法
TWI741661B (zh) * 2019-06-27 2021-10-01 美商亮銳公司 垂直腔表面發射雷射陣列中之斑點減少
TWI803862B (zh) * 2020-10-27 2023-06-01 奇景光電股份有限公司 微透鏡陣列裝置
TWI829828B (zh) * 2018-12-13 2024-01-21 韓商Ｌｇ伊諾特股份有限公司 攝影裝置

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10761195B2 (en) 2016-04-22 2020-09-01 OPSYS Tech Ltd. Multi-wavelength LIDAR system
JP6821990B2 (ja) * 2016-07-26 2021-01-27 セイコーエプソン株式会社 照明装置およびプロジェクター
DE102016115918A1 (de) * 2016-08-26 2018-03-01 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauteil mit einem Streuelement
AU2017336066B2 (en) 2016-09-30 2022-04-14 Magic Leap, Inc. Projector with spatial light modulation
US11275920B1 (en) 2017-09-27 2022-03-15 Apple Inc. Elongated fingerprint sensor
KR102589319B1 (ko) 2017-11-15 2023-10-16 옵시스 테크 엘티디 잡음 적응형 솔리드-스테이트 lidar 시스템
WO2019132777A1 (en) * 2017-12-27 2019-07-04 Ams Sensors Singapore Pte. Ltd. Optoelectronic modules and methods for operating the same
WO2019243046A1 (en) 2018-06-18 2019-12-26 Lumileds Holding B.V. Lighting device comprising led and grating
US11067877B2 (en) 2018-11-09 2021-07-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Structured light projector and electronic device including the same
US20200182974A1 (en) * 2018-12-08 2020-06-11 Magik Eye Inc. Vertical cavity surface emitting laser-based projector
CN111323930A (zh) * 2018-12-15 2020-06-23 三赢科技（深圳）有限公司 结构光发射模组、结构光感测模组及电子装置
CN109901191B (zh) * 2019-03-08 2023-02-10 中国科学院上海光学精密机械研究所 旋转扫描式激光雷达成像装置
US11698441B2 (en) * 2019-03-22 2023-07-11 Viavi Solutions Inc. Time of flight-based three-dimensional sensing system
WO2020212464A1 (en) * 2019-04-18 2020-10-22 Signify Holding B.V. Illumination device, lighting system and method of operating the illumination device
WO2020222704A1 (en) * 2019-04-29 2020-11-05 Ams Sensors Asia Pte. Ltd. Illumination apparatus
US11150088B2 (en) * 2019-05-13 2021-10-19 Lumileds Llc Depth sensing using line pattern generators
KR20220038691A (ko) * 2019-07-31 2022-03-29 옵시스 테크 엘티디 고-해상도 솔리드-상태 lidar 송신기
WO2021229848A1 (ja) * 2020-05-13 2021-11-18 Ｓｃｉｖａｘ株式会社 光学系装置および光学素子製造方法
CN115867765A (zh) * 2020-06-09 2023-03-28 尼尔技术有限公司 漫射照明和多模式照明装置
WO2022043202A1 (en) * 2020-08-25 2022-03-03 Nil Technology Aps Structured and diffuse light generation
US11085609B1 (en) * 2021-02-08 2021-08-10 Himax Technologies Limited Illumination device
US11783629B2 (en) * 2021-03-02 2023-10-10 Apple Inc. Handheld electronic 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
JP2022168740A (ja) * 2021-04-26 2022-11-08 キヤノン株式会社 投光ユニットおよびそれを用いた測距装置
JP7418050B2 (ja) * 2021-08-25 2024-01-19 Ｓｃｉｖａｘ株式会社 光学系装置
GB202112351D0 (en) * 2021-08-30 2021-10-13 Ams Sensors Singapore Pte Ltd Illumination apparatus
GB202112352D0 (en) * 2021-08-30 2021-10-13 Ams Sensors Singapore Pte Ltd Illumination apparatus
US11979548B2 (en) * 2022-04-08 2024-05-07 Himax Technologies Limited Structured light projector and three-dimensional image sensing apparatus
JP2024021708A (ja) * 2022-08-04 2024-02-16 株式会社デンソーウェーブ 距離計測装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102606912B (zh) * 2005-07-13 2014-12-10 皇家飞利浦电子股份有限公司 照明系统
US8002946B2 (en) 2006-10-30 2011-08-23 Applied Materials, Inc. Mask etch plasma reactor with cathode providing a uniform distribution of etch rate
CN100559277C (zh) * 2006-11-03 2009-11-11 上海微电子装备有限公司 一种光刻照明系统
US8493496B2 (en) * 2007-04-02 2013-07-23 Primesense Ltd. Depth mapping using projected patterns
CN101855902A (zh) * 2007-09-25 2010-10-06 以克斯普雷有限公司 微投影仪
CN102099916B (zh) * 2008-07-25 2013-07-31 康奈尔大学 光场图像传感器、方法及应用
DE102009058804A1 (de) * 2009-12-18 2011-06-22 Giesecke & Devrient GmbH, 81677 Sensor zur Prüfung von Wertdokumenten
US8320621B2 (en) * 2009-12-21 2012-11-27 Microsoft Corporation Depth projector system with integrated VCSEL array
KR101904033B1 (ko) * 2010-10-27 2018-10-04 코넬 유니버시티 광 필드 이미지 센서, 방법들 및 응용들
RU2690178C2 (ru) * 2014-11-24 2019-05-31 Филипс Лайтинг Холдинг Б.В. Осветительное устройство и система освещения
HUE034537T2 (en) * 2015-01-26 2018-02-28 Schreder Innovations within or around lens blocks
US9273846B1 (en) * 2015-01-29 2016-03-01 Heptagon Micro Optics Pte. Ltd. Apparatus for producing patterned illumination including at least one array of light sources and at least one array of microlenses
SG11201705805PA (en) * 2015-01-29 2017-08-30 Heptagon Micro Optics Pte Ltd Apparatus for producing patterned illumination

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI705291B (zh) * 2018-07-23 2020-09-21 美商貳陸德拉瓦股份有限公司 結構光投影機及其製造方法
CN111102937A (zh) * 2018-10-29 2020-05-05 奇景光电股份有限公司 光投影校正装置
TWI829828B (zh) * 2018-12-13 2024-01-21 韓商Ｌｇ伊諾特股份有限公司 攝影裝置
TWI741661B (zh) * 2019-06-27 2021-10-01 美商亮銳公司 垂直腔表面發射雷射陣列中之斑點減少
US11714293B2 (en) 2019-06-27 2023-08-01 Lumileds Llc Speckle reduction in VCSEL arrays
TWI803862B (zh) * 2020-10-27 2023-06-01 奇景光電股份有限公司 微透鏡陣列裝置
US11808953B2 (en) 2020-10-27 2023-11-07 Himax Technologies Limited Microlens array device used to project at least two patterns for improving control of projecting light

Also Published As

Publication number Publication date
CN108779905B (zh) 2021-08-20
TWI716533B (zh) 2021-01-21
EP3408585B1 (en) 2020-12-09
US11512836B2 (en) 2022-11-29
US20190049097A1 (en) 2019-02-14
CN108779905A (zh) 2018-11-09
EP3408585A1 (en) 2018-12-05
EP3408585A4 (en) 2019-09-18
WO2017131585A1 (en) 2017-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI716533B (zh) 多模式照明模組及相關方法
US9273846B1 (en) Apparatus for producing patterned illumination including at least one array of light sources and at least one array of microlenses
CN107429993B (zh) 用于产生图案化照明的装置
US10509147B2 (en) Apparatus for producing patterned illumination using arrays of light sources and lenses
US11852463B2 (en) Projectors of structured light
EP3144586B1 (en) Modular illuminator for extremely wide field of view
US9946089B2 (en) Generation of coded structured light patterns using VCSEL arrays
CN107044847A (zh) 包括微透镜阵列的激光器模块
US10609266B2 (en) Camera for wide field of view with an arbitrary aspect ratio
KR100811032B1 (ko) 모노리틱 조명장치
CN111610534A (zh) 成像装置及成像方法
US8547642B2 (en) Multi-beam, high efficiency diffractive optics system formed in a single substrate
JP7374165B2 (ja) 三次元距離測定システムで使用するドットパターンプロジェクタ
JP7395664B2 (ja) ３次元距離測定システムで使用するためのラインパターンプロジェクタ
JP2020060377A (ja) マルチ画像プロジェクタ及びマルチ画像プロジェクタを有する電子デバイス
JP2023065240A (ja) パターンプロジェクタ、計測装置、制御システム、及び物品の製造方法
JP2022074585A (ja) 拡散素子、投射装置、及び空間認識装置