TW202043850A - 具有多級可調整繞射光學元件之多功能光投影機 - Google Patents

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Abstract

本發明之態樣係關於一種裝置，該裝置包括一光投影機。一實例光投影機包括：一光源，其發射一光；一第一繞射光學元件區塊，其包含一第一繞射光學元件及一第一折射材料；及一第二繞射光學元件區塊，其包含一第二繞射光學元件及一第二折射材料。該第一繞射光學元件經組態以投影一第一光分佈，且該第一折射材料經組態以使該第一繞射光學元件在投影該第一光分佈與防止其投影該第一光分佈之間切換。該第二繞射光學元件經組態以投影一第二光分佈，且該第二折射材料經組態以使該第二繞射光學元件在投影該第二光分佈與防止其投影該第二光分佈之間切換。

Description

具有多級可調整繞射光學元件之多功能光投影機
本發明大體上係關於光投影機，且特定言之，係關於具有多級可調整繞射光學元件(diffractive optical element；DOE)之多功能光投影機。
對於主動式深度感測，裝置可包括投影光分佈之光投影機，其中該光分佈之反射經感測到且經量測以判定場景中之物件的距離。舉例而言，裝置可包括將紅外(IR)光分佈(諸如IR光點分佈)投影至場景上之光投影機。主動式光接收器在捕捉影像時捕捉IR光之反射，且該裝置基於IR光分佈之經捕捉反射而判定場景中之物件的深度或距離。
提供此發明內容以按簡化形式引入下文在實施方式中進一步描述的概念選擇。此發明內容並不意欲識別所主張主題之關鍵特徵或基本特徵，亦不意欲限制該所主張主題之範疇。
本發明之一些態樣係關於一種裝置，該裝置包括一光投影機。一實例光投影機包括經組態以發射一光之一光源。該實例光投影機進一步包括經定位以自該光源接收光之一第一繞射光學元件區塊。該第一繞射光學元件區塊包括經組態以投影來自所發射光之一第一光分佈的一第一繞射光學元件。該第一繞射光學元件區塊進一步包括一第一折射材料，該第一折射材料經組態以使該第一繞射光學元件在投影該第一光分佈與防止其投影該第一光分佈之間切換。該實例光投影機進一步包括經定位以自該第一繞射光學元件區塊接收光之一第二繞射光學元件區塊。該第二繞射光學元件區塊包括經組態以投影來自所發射光之一第二光分佈的一第二繞射光學元件。該第二繞射光學元件區塊進一步包括一第二折射材料，該第二折射材料經組態以使該第二繞射光學元件在投影該第二光分佈與防止其投影該第二光分佈之間切換。該第一繞射光學元件及該第二繞射光學元件經組態以使該光投影機在複數個模式之間轉變。
本發明之一些其他態樣係關於一種方法。一實例方法包括藉由一光投影機之一光源發射一光。該實例方法進一步包括藉由該光投影機之一第一繞射光學元件區塊的一第一繞射光學元件投影來自所發射光之一第一光分佈，該第一繞射光學元件區塊經定位以自該光源接收光。該實例方法進一步包括藉由該第一繞射光學元件區塊之一第一折射材料而使該第一繞射光學元件在投影該第一光分佈與防止其投影該第一光分佈之間切換。該實例方法進一步包括藉由該光投影機之一第二繞射光學元件區塊的一第二繞射光學元件投影來自所發射光之一第二光分佈，該第二繞射光學元件區塊經定位以自該第一繞射光學元件區塊接收光。該實例方法進一步包括藉由該第二繞射光學元件區塊之一第二折射材料而使該第二繞射光學元件在投影該第二光分佈與防止其投影該第二光分佈之間切換。至少該第一繞射光學元件及該第二繞射光學元件經組態以使該光投影機在複數個模式之間轉變。
本發明之一些其他態樣係關於一種裝置。一實例裝置包括用於藉由一光投影機之一光源發射一光的構件。該裝置亦包括用於藉由該光投影機之一第一繞射光學元件區塊的一第一繞射光學元件投影來自所發射光之一第一光分佈的構件，該第一繞射光學元件區塊經定位以自該光源接收光。該裝置亦包括用於藉由該第一繞射光學元件區塊之一第一折射材料而使該第一繞射光學元件在投影該第一光分佈與防止其投影該第一光分佈之間切換的構件。該裝置亦包括用於藉由該光投影機之一第二繞射光學元件區塊的一第二繞射光學元件投影來自所發射光之一第二光分佈的構件，該第二繞射光學元件區塊經定位以自該第一繞射光學元件區塊接收光。該裝置亦包括用於藉由該第二繞射光學元件區塊之一第二折射材料而使該第二繞射光學元件在投影該第二光分佈與防止其投影該第二光分佈之間切換的構件。至少該第一繞射光學元件及該第二繞射光學元件經組態以使該光投影機在複數個模式之間轉變。
優先權要求
本專利申請案主張題為「MULTIFUNCTION LIGHT PROJECTOR WITH MULTISTAGE ADJUSTABLE DIFFRACTIVE OPTICAL ELEMENTS」且於2019年4月08日申請的、在此處轉讓給本受讓人並特此明確地以引用之方式併入本文中的美國非臨時申請案第16/378,255號之優先權。相關申請案之交叉參考
本專利申請案係關於以下共同待決之美國實用專利申請案：題為「ADJUSTABLE LIGHT DISTRIBUTION FOR ACTIVE DEPTH SENSING SYSTEMS」且於2019年1月22日申請之待決美國專利申請案16/253,538 (代理人案號183999)；題為「ADJUSTABLE LIGHT PROJECTOR FOR FLOOD ILLUMINATION AND ACTIVE DEPTH SENSING」且於2019年1月22日申請之待決美國專利申請案16/253,784 (代理人案號184014)；及題為「ADJUSTABLE LIGHT DISTRIBUTION FOR ACTIVE DEPTH SENSING SYSTEMS」且於2019年1月22日申請之待決美國專利申請案16/253,648 (代理人案號184102)。該等共同待決之申請案的揭示內容以引用方式併入本專利申請案中。
本揭示之態樣係關於光投影機且包括具有多級可調整繞射光學元件之多功能光投影機。
主動式深度感測系統可傳輸預定義點分佈中之光(或另一適合形狀之聚焦光，包括泛光(或「泛光照明」))。可將光點投影至場景上，且可藉由主動式深度感測系統接收光點之反射。可藉由將所接收光之分佈與所傳輸光之分佈進行比較來判定場景中之物件的深度。在比較分佈時，可在所接收光中識別所傳輸光之預定義分佈之部分。在本發明中，投影光分佈(例如，結構光，諸如光點分佈、泛光及/或其他形狀)之主動式深度感測系統被稱為結構光系統(具有結構光投影機)。
由結構光投影機發射之光分佈並不改變。較稠密光分佈(諸如相較於較稀疏光分佈之區域中之額外光點或聚焦光之更多個例)可產生深度圖的較高解析度或可經判定之更多數目個深度。然而，較稠密分佈之個別光點之強度比較稀疏分佈更低，其中分佈之間的總體強度類似。因此，干擾可能造成識別較稠密光分佈之反射比較稀疏光分佈更困難。舉例而言，結構光投影機可投影具有905 nm或940 nm波長(或其他適合的波長)之IR光(諸如近紅外(NIR)光)。結構光接收器可接收IR光以及日光及其他環境光之反射。環境光可能造成干擾IR光點。因此，明亮場景(諸如在日光下之戶外場景)可比較暗場景(諸如室內場景或夜間)造成更多干擾，此係由於額外環境光經該結構光接收器捕捉。
結構光系統可藉由增大光強度來克服干擾。舉例而言，結構光投影機可使用更多功率以增大每一光點之強度。然而，為確保眼安全且遵從關於光投射之任何規定，可限制投影區域中之總體光強度。以此方式，區域中之光點或個例之數目影響每一光點或光個例之最大強度。因此，較稀疏分佈中之每一光點可具有比較稠密分佈中之每一光點更高的最大強度。因此，較稀疏分佈可更適用於日光場景(具有更多干擾)，且較稠密分佈可更適用於室內或夜間場景(具有更少干擾)。
然而，諸多裝置(諸如光投影機)在不同類型之照明(具有不同干擾量)中使用結構光系統。舉例而言，智慧型電話可包括用於臉部辨識之主動式深度感測系統，且智慧型電話可在室內及戶外使用。若結構光投影機之光分佈經固定，則智慧型電話將需要包括超過一個結構光投影機來投影處於不同密度(且因此針對光分佈中之光個例中之每一者處於不同強度)之光分佈。在本發明之一些態樣中，光投影機可經組態以調整光分佈之密度。
諸多裝置亦包括泛光照明器。泛光照明器可將漫射光投影至場景上以使得場景中存在足夠的光用於影像感測器捕捉場景之一或多個影像。在一個實例中，執行臉部辨識之裝置(諸如智慧型電話)可首先判定待辨識(及/或識別)之臉部是否存在於場景中。在一些實施中，裝置可使用泛光照明捕捉二維(2D)影像，且接著與三維(3D)影像結合使用2D影像來辨識(及/或識別)影像中之臉部(若存在)。具體而言，裝置之光投影機可包括泛光照明器以將IR光投影至場景上，以使得IR感測器可捕捉場景，且裝置可根據捕捉來判定臉部是否存在於場景中。若臉部經判定存在於場景中，則裝置接著可將主動式深度感測系統(例如，經由一或多個光投影機)用於臉部辨識及/或活躍度確認。在一些實施中，裝置可使用近接感測器來判定臉部是否存在於場景中。在一些態樣中，裝置之使用者可判定開啟光投影機之時間。在一些其他態樣中，裝置可經組態以自動地開啟投影機。以此等方式，裝置可結合3D影像使用(例如，經由泛光照明捕捉之)2D影像來增強裝置之效能。若光投影機具有固定光分佈或光折射，則包括泛光照明器及結構光投影機之裝置因此需要包括至少兩個光投影機(諸如兩個IR投影機)。在本發明之一些態樣中，光投影機可為可調整的以投影漫射光來用於泛光照明(諸如用於臉部偵測及識別)或投影光分佈以用於主動式深度感測(諸如用於臉部識別及實時影像驗證)。若光投影機經組態以調整結構光投影之密度及/或經組態以在泛光照明與主動式深度感測之間調整，則裝置可包括更少光投影機，因此節約裝置空間且需要更少裝置組件。
一些裝置可能夠投影多個光分佈且因此被視為「多功能」裝置(或多功能光投影機)。此多功能裝置可具有多個DOE。舉例而言，兩個或更多個DOE可經堆疊以形成用於光投影機之DOE堆疊。本文中所描述的兩個或更多個DOE可共用特定裝置組件，諸如一或多個雷射、透鏡、封裝等。以此方式，製造本文中所描述的光投影機之成本可低於每一DOE及/或漫射元件(「漫射體」)之光投影機的成本。如一般熟習此項技術者將瞭解，在一些組態中DOE可包括一或多個漫射體。本文中所描述的光投影機可能夠經由在裝置上具有單個發光元件之單個投影機外殼(諸如經由前表面上之單個孔洞)獨立地切換兩個或更多個DOE中的每一個。
在以下描述中，闡述大量特定細節(諸如，特定組件、電路及處理程序之諸實例)，以提供對本發明之透徹理解。如本文中所使用之術語「耦接」意謂直接連接至或經由一或多個介入組件或電路連接。同樣，在以下描述中且出於解釋之目的，闡述具體命名法以提供對本發明之透徹理解。然而，對熟習此項技術者將為顯而易見的是，可不需要此等特定細節以實踐本文中所揭示之教示內容。在其他情況下，熟知電路及裝置係以方塊圖形式展示以便避免混淆本發明之教示內容。依據對電腦記憶體內之資料位元的操作之程序、邏輯區塊、處理程序及其他符號表示呈現以下詳細描述之一些部分。在本發明中，將程序、邏輯區塊、處理程序或其類似者構想為引起所要結果之步驟或指令的自相容序列。步驟為要求實體量之實體操縱的步驟。通常(儘管未必)，此等量呈能夠儲存、傳送、組合、比較及以其他方式操縱於電腦系統中之電子或磁信號之形式。
然而，應牢記，所有這些術語及類似術語與適當實體量相關聯，且僅僅為應用於這些量的便利標記。除非另外特定陳述，否則自以下論述顯而易見的是，應瞭解，在整個本申請案中，利用諸如「存取」、「接收」、「發送」、「使用」、「選擇」、「判定」、「正規化」、「乘法」、「平均化」、「監視」、「比較」、「應用」、「更新」、「量測」、「推導」、「解決」等術語進行的論述係指電腦系統或類似電子計算裝置之行動及處理程序，其在電腦系統之暫存器及記憶體中操縱及轉換表示為實體(電子)量的數據，並將其轉換為類似地表示為電腦系統記憶體或暫存器或其他此類資訊儲存體，傳輸或顯示裝置內之物理量的其他資料。
在諸圖中，可將單一區塊描述為執行功能；然而，在實際實踐中，可在單一組件中或遍及多個組件執行由彼區塊執行之功能，且/或可使用硬體、軟體或硬體與軟體之組合來執行該(等)功能。為了清楚地說明硬體與軟體之此可互換性，下文大體上在其功能性方面描述各種說明性組件、區塊、模組、電路及步驟。將此功能性實施為硬體或是軟體取決於特定應用及強加於整個系統之設計約束。熟習此項技術者可針對每一特定應用以變化方式實施所描述之功能性，但此類實施決策不應被解譯為導致脫離本發明之範疇。又，實例裝置可包括除所展示之彼等組件以外的組件，包括諸如處理器、記憶體及類似者的熟知組件。
本發明之態樣適用於包括或耦接至一或多個主動式深度感測系統之任何適合的電子裝置(諸如安全系統、智慧型電話、平板電腦、筆記本電腦、載具、無人機或其他裝置)。儘管下文描述關於具有或耦接至一個光投影機之裝置，但本發明之態樣適用於具有任何數目之光投影機的裝置且因此不限於特定裝置。
術語「裝置」不限於一個或特定數目個的實體物件(諸如一個智慧型電話、一個控制器、一個處理系統等)。如本文中所使用，裝置可為具有可實施本發明之至少一些部分之一或多個部件的任何電子裝置。雖然以下描述及實例使用術語「裝置」來描述本發明之各種態樣，但術語「裝置」不限於物件之特定組態、類型或數目。此外，術語「系統」不限於多個組件或特定實施例。舉例而言，系統可實施於一或多個印刷電路板或其他基板上，且可具有可移動或靜態組件。雖然以下描述及實例使用術語「系統」來描述本發明之各種態樣，但術語「系統」不限於物件之特定組態、類型或數目。
圖1為實例主動式深度感測系統100之繪圖。主動式深度感測系統100 (本文中亦可被稱作結構光系統)可用於產生場景106之深度圖(未描劃)。舉例而言，場景106可包括臉部(例如，實時臉部)，且主動深度感測系統100可用於識別或鑑認該實時臉部。主動式深度感測系統100可包括投影機102及接收器108。投影機102可被稱作「傳輸器」、「投影機」、「發射器」等，且不應限於特定傳輸組件。在整個以下揭示內容中，術語投影機及傳輸器可互換使用。接收器108可被稱作「偵測器」、「感測器」、「感測元件」、「光偵測器」等，且不應限於特定接收組件。
儘管本發明將該分佈稱作光分佈，但可使用處於其他頻率之任何適合的無線信號(諸如射頻波、音波等)。另外，儘管本發明將該分佈指作包括複數個光點，但光可經聚焦為任何適合之大小及尺寸。舉例而言，可以線、正方形形式或任何其他適合之尺寸來投影光。此外，本發明可將該分佈稱作碼字分佈，其中該分佈之限定部分(諸如預定義之光點斑)被稱作碼字。若已知光點之分佈，則可已知該分佈之碼字。然而，可以任何方式組織該分佈，且本發明不應限於特定分佈類型或無線信號類型。
傳輸器102可經組態以將光點分佈104投影或傳輸至場景106上。分佈104中之白環可指示未投影光之可能點位置，而分佈104中之黑環可指示投影光之可能點位置。在一些實例實施中，傳輸器102可包括一或多個光源124 (諸如一或多個雷射)、透鏡126及光調變器128。傳輸器102亦可包括孔122，所傳輸光自該孔122離開傳輸器102。在一些實施中，傳輸器102可進一步包括繞射光學元件(DOE)以將來自一或多個光源124之發射繞射為額外發射。在一些態樣中，光調變器128 (調整發射之強度)可為DOE。在將光點分佈104投影至場景106上時，傳輸器102可將來自光源124之一或多個雷射傳輸穿過透鏡126 (及/或穿過DOE或光調變器128)且至場景106上。傳輸器102可位於與接收器108相同的參考平面上，且傳輸器102與接收器108可以被稱作基線(112)之距離分離。
在一些實例實施中，由傳輸器102投影之光可為IR光。IR光可包括可見光譜之部分及/或裸眼不可見之光譜的部分。在一個實例中，IR光可包括：近紅外(NIR)光，其可或可不包括可見光譜內之光；及/或IR光(諸如短波IR (SWIR)、中波IR (MWIR)、長波IR (LWIR)及遠紅外(FIR)光)，其在可見光譜外部。術語IR光不應限於具有在IR光之波長範圍內或附近之特定波長的光。另外，IR光經提供為來自傳輸器之實例發射。在以下描述中，可使用其他適合的光波長。舉例而言，可使用在IR光波長範圍或紫外光外之可見光譜之部分中的光。替代地，可使用具有不同波長之其他信號，諸如微波、射頻信號及其他適合的信號。
場景106可包括距結構光系統(諸如距傳輸器102及接收器108)不同深度處之物件。舉例而言，場景106中之物件106A及106B可在不同深度處。接收器108可經組態以自場景106接收所傳輸光點分佈104之反射110。為接收反射110，接收器108可捕捉影像。當捕獲影像時，接收器108可接收反射110，以及(i)來自不同深度處之場景106之其他部分的光點分佈104之其他反射及(ii)環境光。在所捕捉影像中亦可存在雜訊。
在一些實例實施中，接收器108可包括透鏡130以將所接收光(包括來自物件106A及106B之反射110)聚焦或導引至接收器108之感測器132上。接收器108亦可包括孔120。假定例如僅接收反射110，則可基於基線112、光分佈104 (諸如在碼字中)在反射110中之位移及失真以及反射110之強度而判定物件106A及106B之深度。舉例而言，沿感測器132自位置116至中心114之距離134可用於判定物件106B在場景106中之深度。類似地，沿感測器132自位置118至中心114之距離136可用於判定物件106A在場景106中之深度。可關於感測器132之像素數目或距離(諸如公釐)來量測沿感測器132之距離。
在一些實例實施中，感測器132可包括用於捕捉影像之光電二極體(諸如雪崩光電二極體)陣列。為捕捉影像，陣列中之每一光電二極體可捕捉射向光電二極體之光且可提供指示光強度之值(捕捉值)。因此，影像可為由光電二極體陣列提供之捕捉值。
除包括光電二極體陣列之感測器132之外或替代該感測器，感測器132可包括互補金屬氧化物半導體(CMOS)感測器。為藉由感光性CMOS感測器捕捉影像，感測器之每一像素可捕捉射向像素之光且可提供指示光之強度的值。在一些實例實施中，光電二極體陣列可耦接至CMOS感測器。以此方式，由光電二極體陣列產生之電脈衝可觸發CMOS感測器之對應像素提供捕捉值。
感測器132可至少包括數目等於分佈104中之可能光點之數目的像素。舉例而言，光電二極體陣列或CMOS感測器可包括分別對應於分佈104中之可能光點之數目的多個光電二極體或多個像素。感測器132邏輯上可分成對應於碼字之位元大小之像素或光電二極體組(諸如4×4組)。像素或光電二極體組亦可被稱為位元，且來自感測器132之位元之所捕捉影像的部分亦可被稱為位元。在一些實例實施中，感測器132可包括與分佈104數目相同之位元。
若光源124傳輸IR光(諸如例如940 nm波長之NIR光)，則感測器132可為用以接收NIR光之反射的IR感測器。感測器132亦可經組態以使用泛光照明器(未說明)來捕捉影像。
如所說明，距離134 (對應於來自物件106B之反射110)小於距離136 (對應於來自物件106A之反射110)。使用基於基線112及距離134及136之三角測量，物件106A及106B在場景106中之不同深度可在產生場景106之深度圖中得以判定。判定深度可進一步包括判定分佈104在反射110中之位移或失真。
雖然圖1中說明多個獨立組件，但組件中之一或多者可一起實施或包括額外的功能性。所描述之所有組件可不為主動式深度感測系統100所必須，或組件之功能性可分為獨立的組件。亦可存在未說明之額外組件。舉例而言，接收器108可包括帶通濾波器以允許具有經判定波長範圍之信號傳遞至感測器132上(因此過濾出具有該範圍以外之波長的信號)。以此方式，可阻止一些伴隨信號(諸如環境光)干擾感測器132之捕捉。可將帶通濾波器之範圍集中於傳輸器102之傳輸波長處。舉例而言，若傳輸器102經組態以傳輸波長為940 nm之NIR光，則接收器108可包括帶通濾波器，該帶通濾波器經組態以允許具有在例如920 nm至960 nm範圍內之波長的NIR光。因此，關於圖1描述之實例係出於說明性目的，且本發明不應限於實例主動式深度感測系統100。
對於光投影機(諸如傳輸器102)，光源可為任何適合之光源。在一些實例實施中，光源124可包括一或多個分佈式回饋(distributed feedback；DFB)雷射。在一些其他實例實施中，光源124可包括一或多個垂直空腔表面發光雷射(vertical-cavity surface-emitting laser；VCSEL)。
DOE為位於來自光源之光的投影路徑中之材料。DOE可經組態以使光點分裂為多個光點。舉例而言，DOE之材料可為具有已知折射率之半透明或透明聚合物。DOE之表面可包括峰及谷(改變DOE之深度，例如，以引入適當相位延遲)，使得穿過DOE之光經繞射且使得經繞射光當中之干擾將光形成為多個光點。舉例而言，DOE可經組態以自一或多個雷射接收一或多個光點，且投影具有比該一或多個雷射所發射的數目更大之光點的預期分佈。雖然圖式可說明沿DOE之僅一個軸變化之DOE深度，但圖式僅輔助描述本發明之態樣。DOE之表面之峰及谷可定位於DOE之表面的任何部分處且引起DOE之部分的深度之任何適合的改變，且本發明不應限於DOE之特定表面組態。出於本文中論述之目的，包括峰及谷之DOE的表面可被稱作DOE之「邊緣」、「不均勻表面」或簡稱「表面」。
若光源124包括雷射陣列(諸如VCSEL陣列)，則光點分佈之一部分可由該陣列投影。DOE可用於在投影光點分佈中重複該部分。舉例而言，DOE可將來自陣列之投影分裂(或「形成」)為多個個例，且投影之分佈可為來自陣列之投影的重複。在一些實例實施中，DOE可經組態以相對於該投影而豎直地、水平地或以豎直與水平之間的角度重複投影。重複個例可為重疊、不重疊或任何適合的組態。雖然實例描述經組態以分裂來自陣列之投影且將個例上下彼此堆疊之DOE，但本發明不應限於特定類型之DOE組態及投影之重複。
圖2為主動式深度感測系統之實例投影機200之繪圖。投影機200可為圖1中之傳輸器102之實例實施。實例投影機200可包括經組態以朝向透鏡206發射光204之雷射202。透鏡206可含有一或多個透鏡元件以導引光204，且透鏡206僅出於說明性目的而經展示。實例雷射202為DFB雷射，其可朝向透鏡206發射偏振光。另一實例雷射202為VCSEL，其可朝向透鏡206發射非偏振光204。透鏡206可朝向DOE 208導引光204。DOE 208可具有第一折射率，且DOE 208之表面210可針對DOE 208經組態以投影來自光204之光點212之分佈。製造DOE (諸如DOE 208)之一些實例實施包括將聚合物層或介電層沈積於玻璃(或其他透明的)基板上。經沈積層可具有所要折射率且可經蝕刻或壓印成不同深度，因此為DOE提供所需特性。
圖3為主動式深度感測系統之另一實例投影機300之繪圖。除投影機300包括複數個雷射(諸如雷射陣列302)而非一個雷射202外，投影機300可類似於圖2中之投影機200。雷射陣列302可發射複數個光點304。光點304可呈圖案化分佈，其中每一點指示藉由雷射陣列302中之一個雷射發射的光。透鏡306可將光點304導引至DOE 308以將光點304之分佈投影至場景上。DOE 308可具有第一折射率，且DOE 308之表面310可針對DOE 308經組態以將光點304重複為光點314之多個個例。因此，光點312之分佈可包括光點314之多個個例。每一個例可具有光點304之圖案化分佈。
DOE 308可經組態以使光點304分裂為個例314且在投影分佈312時豎直堆疊個例314。舉例而言，DOE 308可包括用於豎直分裂光點304之水平脊線。雖然實例投影機300經說明為豎直分裂並堆疊光點304，但DOE 308可經組態以按任何適合之方式劃分光點304並配置個例。舉例而言，個例可重疊或間隔開、水平地堆疊、並排或以另一適合之形狀或順序配置。本發明不應限於DOE 308之特定組態。
參考圖2及圖3，固定DOE 208及DOE 308之分佈212及分佈312各自未改變。然而，圖2中之DOE 208或圖3中之DOE 308可由可組態繞射元件代替，該繞射元件可經組態以分別調整分佈212或分佈312。舉例而言，可組態繞射元件可經組態以減小或增大該分佈中之光點數目。
除主動式深度感測之外，裝置可經組態以提供泛光照明。圖4為包括主動式深度感測光投影機402及泛光照明器404之實例裝置400之繪圖。裝置400進一步可包括IR感測器406，該IR感測器406基於來自主動式深度感測光投影機402或泛光照明器404之光反射來捕捉影像(藉由投影IR光之投影機402及照明器404)。結構光投影機402及IR感測器406可由基線408分離。實例裝置400可為具有聽筒410及麥克風412以進行通話或其他無線通信之智慧型電話。智慧型電話亦可包括具有或不具有凹口之顯示器414，該凹口包括投影機402、照明器404及IR感測器406。
泛光照明器404可將漫射IR光投影至用於IR感測器406之場景上以基於漫射IR光之反射來捕捉影像。圖5為實例泛光照明器500之繪圖。泛光照明器500可為圖4中之泛光照明器404之實例實施。泛光照明器500可包括經組態以朝向透鏡506發射光504之雷射502 (諸如DFB雷射或VCSEL)。透鏡506可將光504導引至漫射元件508。漫射元件508可具有折射率且包括表面510，該表面510經組態以調整穿過漫射元件508之光以使得自漫射元件508投影之光為漫射光512。實例漫射元件508為菲涅爾透鏡(Fresnel lens)。然而，任何適合之漫射元件508可用於擴散光504。漫射元件亦可被稱作漫射體，且該等術語可互換使用。
返回參考圖4，包括主動式深度感測光投影機402及泛光照明器404之裝置400將需要至少兩個投影機。在一些實例實施中，圖5中之漫射元件508或圖2中之DOE 208可由可組態元件代替，以使得投影機可經組態以投影漫射光(當操作為泛光照明器時)且投影光分佈(當操作為用於主動式深度感測之光投影機時)。以此方式，裝置可包括用於泛光照明及主動式深度感測兩者之一個投影機。舉例而言，圖4中之裝置400之投影機402可經組態以執行泛光照明及光投影以用於主動式深度感測，且因此裝置400可不包括單獨泛光照明器404。
若裝置包括可組態以調整用於不同操作模式之光分佈之密度的投影機，且/或若裝置包括可組態以調整泛光照明與光投影之間的光分佈函數以針對不同操作模式進行主動式深度感測的投影機，則裝置可對組態及操作不同操作模式之投影機進行控制。圖6為實例裝置600之方塊圖，該裝置600用於對用於主動式深度感測(其可投影不同密度之光分佈)及/或泛光照明之傳輸器601進行組態。在一些其他實例中，傳輸器可與裝置600分離且耦接至裝置600。
實例裝置600可包括或耦接至傳輸器601及藉由基線603與傳輸器601分離之接收器602。接收器602可為經組態以捕捉影像之IR感測器，且傳輸器601可為經組態以投影光分佈及/或漫射光之投影機。來自傳輸器601之光分佈之密度可為可調整的。
實例裝置600亦可包括處理器604、儲存指令608之記憶體606及光控制器610 (其可包括一或多個信號處理器612)。裝置600可視情況包括(或耦接至)顯示器614及多個輸入/輸出(I/O)組件616。裝置600可包括未示之額外特徵或組件。舉例而言，無線通信裝置可包括無線介面以執行無線通信，該無線介面可包括多個收發器及基頻處理器。在另一實例中，裝置600可包括一或多個攝影機(諸如用於使用可見光來捕捉影像之接觸影像感測器(CIS)攝影機或其他適合的攝影機)。傳輸器601及接收器602可為由光控制器610及/或處理器604控制之主動式深度感測系統(諸如圖1中之系統100)之部分。傳輸器601及接收器602另外可為泛光照明及捕捉系統。裝置600可包括或耦接至額外光投影機(或泛光照明器)或可包括光投影機之不同組態。裝置600亦可包括或耦接至用於捕捉場景之多個影像之額外接收器(未展示)。本發明不應限於任何特定實例或說明(包括實例裝置600)。
記憶體606可為儲存用以執行本發明中描述之一或多個操作之全部或部分的電腦可執行指令608之非瞬態或非暫時性電腦可讀媒體。若由傳輸器601投影之光分佈經分成碼字，則記憶體606視情況可儲存光之碼字分佈的碼字庫609。碼字庫609可指示何碼字存在於分佈中及該分佈中之碼字之間的相對位置。裝置600亦可包括電源供應器618，其可經耦接至裝置600或整合至裝置600中。
處理器604可為能夠執行一或多個軟體程式之腳本或指令(諸如儲存於記憶體606內之指令608)之一或多個適合的處理器。在一些態樣中，處理器604可為執行指令608以使得裝置600執行任何數目個功能或操作之一或多個通用處理器。在額外或替代態樣中，處理器604可包括積體電路或其他硬體以在不使用軟體之情況下執行功能或操作。雖然在圖6之實例中展示為經由處理器604彼此耦接，但處理器604、記憶體606、光控制器610、視情況選用之顯示器614及視情況選用之I/O組件616可以各種配置彼此耦接。舉例而言，處理器604、記憶體606、光控制器610、視情況選用之顯示器614及/或視情況選用之I/O組件616可經由一或多個局部匯流排(為簡單起見未展示)彼此耦接。
顯示器614可為允許使用者互動及/或呈現條目(諸如深度圖、場景之預覽影像、鎖定螢幕等)以用於使用者查看之任何適合的顯示器或螢幕。在一些態樣中，顯示器614可為觸敏式顯示器。I/O組件616可為或包括任何合適之機制、介面或裝置以自使用者接收輸入(諸如命令)且將輸出提供至使用者。舉例而言，I/O組件616可包括(但不限於)圖形使用者介面、鍵盤、滑鼠、麥克風及揚聲器、裝置600之可擠壓的邊框或邊界、定位於裝置600上之實體按鈕等。顯示器614及/或I/O組件616可將場景之預覽影像或深度圖提供至使用者及/或接收使用者輸入以用於調整裝置600之一或多個設定(諸如用於調整由傳輸器601投影之分佈之密度，藉由傳輸器601將來自漫射光之投影調整為光點分佈等)。
光控制器610可包括信號處理器612，其可為對傳輸器601進行組態並處理由接收器602捕捉之影像的一或多個處理器。在一些態樣中，信號處理器612可執行來自記憶體之指令(諸如來自記憶體606之指令608或儲存於耦接至信號處理器612之單獨記憶體中之指令)。在其他態樣中，信號處理器612可包括用於操作之特定硬體。信號處理器612可替代地或另外包括特殊硬體與執行軟體指令之能力的組合。雖然可關於裝置600描述以下實例，但可使用任何適合之裝置或裝置組件之組態，且本發明不應限於特定裝置組態。
對於投影機(諸如圖6中之傳輸器601)，繞射元件可經組態以使得光投影為可調整的。為可組態以調整光投影，繞射元件可包括複數個DOE。在一些實例實施中，漫射元件(用於泛光照明)可為DOE中之一者。在一些其他實例實施中，兩個或更多個DOE可導致最終光投影對於主動式深度感測具有不同光分佈。在一些實例中，多個DOE在投影機內或相對於光源在位置上固定(並不遠離或朝向光源移動)，且當調整光投影時，可調整其他投影機組件。雖然以下實例描述用於投影機之兩個DOE，但可使用任何數目之DOE，且本發明不應限於包括兩個DOE之投影機。
圖7為用於投影機之兩個DOE之實例配置700的繪圖。DOE可各自具有用於主動式深度感測(或「繞射」)之不均勻表面(所描繪之鋸齒狀邊緣)。DOE之不均勻表面可相同或不同。DOE可在投影機之光源的投影路徑中對準，且DOE之不均勻表面(由鋸齒狀線指示)可沿相同方向定向(如所說明)。第一DOE (例如，關於自左向右之光方向的左側DOE)的不均勻表面朝向光源(遠離後續DOE)定向。
在一些實施中，光投影機可包括多於兩個DOE (未說明)，且DOE可以任何適合的方向定向。舉例而言，DOE中之一或多者可如圖7中所描繪而定向，且其他DOE中之一或多者可以相反方向定向。在一些實施中，DOE之不均勻表面中之一或多者可包括任何形狀或設計。
對於投影機中之多個DOE區塊，當DOE區塊「開啟」時，每一DOE區塊之折射材料的折射率可與各別DOE之折射率不同。舉例而言，圖7中之第一DOE可為包括具有第一折射率的折射材料之第一DOE區塊(未描劃)之部分，且圖7中之第二DOE可為包括具有與第一折射率不同之第二折射率的折射材料之第二DOE區塊(未描劃)之部分。出於本文中論述之目的，折射率在顯著不同(例如，差值大於臨限值)時可為「不同」。以此方式，出於操作目的，DOE之間的折射差值可為可察覺的或實質性的。
在一些實例實施中，DOE可彼此間隔開。兩個DOE之間的空間可填充有具有與兩個DOE不同的折射率之透明或半透明材料。舉例而言，材料之折射率與兩個DOE之折射率之間的差值可大於臨限值(且出於操作目的，差值可為可察覺或實質性的)。在一些實例實施中，材料之折射率可為可調整的。另外或可替代地，材料之折射率可由於穿過材料之光的不同極性而不同。
材料之折射率可為可基於將電施加至材料而調整的。在一些實例中，兩個DOE可經製造於兩個透明基板(諸如玻璃或另一適合之基板)上。可將透明電極膜(例如氧化銦錫)層沈積於每一基板上。因此，膜可導電且將電施加至材料。在一些態樣中，電極對可置放於材料之任一側面上(諸如陽極在一側上且陰極在另一側上)以使得電能夠穿過材料及跨材料之靜電場流動。
圖8為包括其間具有折射材料806之兩個DOE 802及804之繞射元件800的繪圖。在一些態樣中，折射材料806可為液體(諸如液晶)。在一些實例實施中，一或多個隔片(未展示)可用於支撐DOE 802與DOE 804之間的間隙。舉例而言，折射材料可為填充該間隙之液體(諸如液晶)。在一些實例實施中，折射材料806可足以將DOE 802與804分離(諸如藉由具有充足結構或無彈性)。在一些實例實施中，折射材料(諸如折射材料806)可具有與DOE (諸如DOE 804)的折射率不同(例如，差值大於臨限值)的平均折射率。在所說明的實例中，若第二DOE 804及折射材料806的折射率不同(例如，差值大於臨限值)，則穿過DOE 804及折射材料806的光可能受DOE 804影響。在所說明的實例中(假定光自左向右行進)，DOE 802之不均勻表面面向空氣，因此進入DOE 802的光將受影響(例如，繞射或漫射)。另外，穿過DOE 802之光將不受折射材料806及DOE 804中之任一者的光學性質影響。舉例而言，若第一DOE 802使來自雷射之光分裂為第一光點分佈，則該第一光點分佈可穿過折射材料806至第二DOE 804。若第二DOE 804使光分裂為第二光點分佈，則該第一光點分佈中之每一光點可經分裂為單獨的第二光點分佈。以此方式，來自第一DOE 802之第一分佈之光點數目可隨第二DOE 804而增大。在一些實施中，繞射元件800可不包括左側(未描劃)上之不均勻邊緣，且繞射元件800之左側表面可為平坦的且面向空氣。假定光自左向右行進，若平坦表面之兩側上的折射率不同，則進入該平坦表面之光將折射(例如，經受方向變化)。
當光點經分成多個光點時，能量經劃分於多個光點中。因此，所得光點中之每一者之強度小於原始光點之強度。以此方式，例如光點之分佈可更稠密而無需提高分佈之部分之光強度(因此允許經投影光之總體最大強度保持低於總體最大強度，同時增大經投影光之光點密度)。
若折射材料806之折射率與第二DOE 804之折射率相同，則光可不受具有與折射材料806相同之折射率的DOE 804影響。在圖8之所描繪組態中，第一DOE 802具有遠離折射材料806定向且面向空氣之不均勻邊緣。因此，穿過800之光可能受DOE 802而非DOE 804影響。以此方式，對於圖8中描繪的特定實例，第一DOE 802可被視為「始終開啟」。相同折射率可為類似折射率，諸如折射率之間的差值小於臨限值。舉例而言，折射率對於差值小於臨限值之兩個折射率而言可為相同的，且對於差值大於臨限值之兩個折射率而言可為不同的。以下描述使用術語「不同」、「相同」及「類似」。然而，「不同」可為差值大於絕對差值(例如差值大於經判定臨限值)，而「相同」或「類似」可並不絕對相同(例如差值可小於經判定臨限值，或對於裝置之操作而言，差值為不可察覺的)。本發明不應經由使用該等術語而限於特定差值或類似性。
在一些實施中，第一DOE 802、第二DOE 804或兩者可經製造於基板(諸如玻璃)上。在圖8中，第一DOE 802附接至基板807，且基板807與第二DOE 804之間的間隙(其可由隔片(未展示)支撐)可填充有折射材料806。應瞭解，第二DOE 804亦附接至基板(未描劃)。在一些實施中，將極性旋轉器安置在第一DOE 802與折射材料806之間(未描劃)。在一些實施中，第一DOE 802與折射材料806之間的空間可能填充有導電材料(未描劃)。在一些實施中，電極(未描劃)可製造於基板807及第二DOE 804上以用於將電施加至折射材料806。
出於本文中論述之目的，第二DOE 804、折射材料806及基板807可統稱為「DOE區塊」、「DOE級」、「區塊」、「級」、「構建區塊」、「DOE」及/或「繞射光學元件」。出於本文中論述之目的，若存在，DOE區塊亦可被認為包括極性旋轉器。出於本文中論述之目的，若存在，DOE區塊亦可被認為包括一對導電電極。在一些實施中，投影機可包括兩個或更多個DOE區塊。在一些態樣中，DOE區塊中之每一者可執行不同功能(例如，投影不同光分佈)，諸如低解析度分佈(例如，點分佈)、高解析度分佈(例如，點分佈)、泛光照明，以及其他光分佈。在一些態樣中，DOE區塊中之每一者可調整為「開啟」或「關閉」(例如，經由極性旋轉器，電壓施加等)。藉由兩個或更多個可組態DOE區塊提供之功能之每一可能的經調整組合可考慮用於光投影機之「模式」。因此，投影機可為具有多級可調整DOE之多功能光投影機。
圖9A為包括DOE 904、基板907及其間之折射材料906的DOE區塊的繪圖900。在一些態樣中，基板907可能與不同於DOE 904之DOE (未描劃)相關聯。在一些態樣中，基板907可為絕緣體、透明材料或其他。DOE 904之折射率及折射材料906之折射率可為相同的(例如差值小於臨限值)。以此方式，不均勻表面908可似乎對於穿過折射材料906及DOE 904之光為不存在的。應瞭解，圖9A中描繪的DOE區塊之特徵中之一或多者可為反向的或以其他方式不同地配置。作為一個非限制性實例，DOE 904可在DOE區塊之左側上(例如，其中其不均勻表面908面向右且合併成折射材料906)。在此非限制性實例中，基板907可能在DOE區塊之右側。
圖9B為包括DOE 904、基板907及其間之折射材料906的DOE區塊的繪圖950。類似於圖9A，DOE 904之折射率及折射材料906之折射率可為相同的(例如差值小於臨限值)。以此方式，不均勻表面908可似乎對於穿過折射材料906及DOE 904之光為不存在的。類似於圖9A中描繪之DOE區塊，應瞭解，圖9B中描繪的DOE區塊之特徵中之一或多者可為反向的或以其他方式不同地配置。
圖9C為包括DOE 904、基板907及其間之折射材料906的DOE區塊的繪圖960。折射材料906之折射率可能與DOE 904之折射率不同(如由陰影指示)。以此方式，不均勻表面908可影響穿過DOE區塊之光的分佈。類似於圖9A中描繪之DOE區塊，應瞭解，圖9C中描繪的DOE區塊之特徵中之一或多者可為反向的或以其他方式不同地配置。
雖然圖9A至圖9C中說明了DOE區塊之一些實例組件、組件配置及組件定向，但可使用DOE區塊之其他適合的組件、組件配置及組件定向，且本發明不應限於圖9A至圖9C中之實例。
在一些實施中，投影機包括兩個或更多個DOE區塊。在一些實例實施中，投影機可經組態以相對於穿過每一DOE區塊之光個別地調整折射材料之折射率。折射材料906之折射率可在一些情況或操作模式下呈現出與DOE 904相同且在其他情況或操作模式下呈現出與DOE 904不同。以此方式，折射材料906之折射率可呈現出對於DOE區塊中之一或多者而言與DOE 904相同且對於DOE區塊中之一或多者而言不同。經由針對DOE區塊中之每一者調整折射材料906之折射率，投影機可經組態以調整來自每一個別DOE區塊之所產生光分佈。亦即，投影機可在使用兩個或更多個DOE區塊之任何組合之間經組態以產生光分佈。
在一些實例實施中，折射材料906之折射率可係基於穿過材料之光的極性。舉例而言，具有第一極性之光可與第一折射率相關聯，而具有第二極性之光可與折射材料906之第二折射率相關聯。在一些實例實施中，材料可為雙折射材料，其中兩個折射率中之一者為DOE 904之折射率。材料之第一折射率可係針對具有光波(例如，在第一線性方向上)之偏振光。材料之第二折射率可係針對具有與第一線性方向成90度(例如，在第二線性方向上)之光波的偏振光。
圖10描繪第一DOE區塊1000及第二DOE區塊1050。DOE區塊可類似於圖9A至圖9D中所描繪之DOE區塊，諸如圖9A之DOE區塊。出於本文中論述之目的，第一DOE區塊1000及第二DOE區塊1050亦可分別被稱作「第一DOE」及「第二DOE」。第一DOE區塊1000包括其間具有第一折射材料1006之第一DOE 1004及第一基板1007。第一DOE 1004具有第一DOE表面1008。第二DOE區塊1050包括其間具有第二折射材料1056之第二DOE 1054及第二基板1057。第二DOE 1054具有第二DOE表面1058。
在一些實施中，第一DOE區塊1000及第二DOE區塊1050可對準以形成用於光投影機之單個繞射元件。在對準DOE區塊時，DOE區塊可在彼此無間隔的情況下堆疊，或可以一定距離彼此分離。出於本文中論述之目的，第一DOE區塊1000及第二DOE區塊1050可統稱為「繞射元件」或統稱為「DOE堆疊」。雖然可使用「DOE堆疊」，但該片語並不表示DOE區塊之間不存在空間。「DOE堆疊」可指代以一定距離間隔開或未分離之對準DOE區塊。此外，出於本文中論述之目的，DOE堆疊之每一DOE區塊亦可被稱作「級」。出於說明性目的描述了用於DOE堆疊之兩個DOE區塊，但任何數目個DOE區塊(諸如三個或更多個)可經對準以形成DOE堆疊。本發明不應限於特定數目個DOE區塊。
此外，雖然展示了DOE區塊之特定定向，但DOE區塊可包括其他適合之定向。舉例而言，DOE區塊中之一或多者可翻轉或反向。因此，本發明不應限於針對DOE區塊說明之特定定向。應瞭解，第一DOE區塊1000及/或第二DOE區塊1050之特徵中之一或多者可經翻轉、反向，或以其他方式不同地配置。作為一個非限制性實例，DOE 1004及DOE 1054中之一或兩者可在其各別DOE區塊之左側上(例如，其中不均勻表面1008及不均勻表面1058分別面向右且分別合併成折射材料1006及折射材料1056)。在此非限制性實例中，基板1007及基板1057中之一或兩者可分別在其DOE區塊之右側上。
在一些實施中，第一DOE區塊1000及第二DOE區塊1050中之每一者可能夠執行不同光投影機功能(諸如低解析度分佈、高解析度分佈、泛光照明，以及其他光投影機功能)。在一個實例中，第一DOE區塊1000可經組態以產生高解析度分佈，且第二DOE區塊1050可經組態以用於泛光照明。出於本文中論述之目的，高解析度分佈可被稱作具有第一解析度之分佈，且低解析度分佈可被稱作與第一解析度不同之第二解析度。在一些態樣中，每平方單位(諸如平方吋)之點的第一數目可高於第一解析度之解析度臨限值，且在一些態樣中，每平方單位之點的第二數目可低於第二解析度之解析度臨限值。在一些實施中，一或多個DOE可經組態以產生高解析度分佈。在一些實施中，一或多個DOE可經組態以產生低解析度分佈。在一些態樣中，當兩個或更多個DOE產生低解析度時，最終光分佈可實際上為高解析度分佈。任何其他適合之功能組合可為可能的，且本發明不應限於以上實例。
在一些實施中，第一DOE區塊1000及第二DOE區塊1050中之每一者可獨立地調整(或「切換」)為啟用(或「開啟」)或停用(或「關閉」)。在一些實施中，取決於啟用哪些DOE(第一DOE區塊1000、第二DOE區塊1050、兩者中無一者，或兩者)，自繞射元件投影之光的總體分佈可不同。每一不同投影在本文中亦可被稱作「功能」或「模式」。舉例而言：當啟用DOE堆疊之第一級(諸如第一DOE區塊1000) (諸如用於高解析度分佈)且停用DOE堆疊之第二級(諸如第二DOE區塊1050)時，光投影機可稱為在「第一模式」中操作；當停用第一DOE區塊1000且啟用第二DOE區塊1050 (諸如用於泛光照明)時，光投影機可稱為在「第二模式」中操作；當啟用第一DOE區塊1000及第二DOE區塊1050兩者時，光投影機可稱為在「第三模式」中操作；且當停用第一DOE區塊1000及第二DOE區塊1050兩者時，光投影機可稱為在「第四模式」中操作。
如下文將進一步描述(諸如對於圖17)，在一些實施中，DOE堆疊可包括多於兩個DOE區塊或「級」。在一些實施中，DOE堆疊之每一DOE可切換開啟或關閉以為光投影機提供不同功能或光分佈。類似於上文所描述之第一至第四模式，DOE堆疊之經啟用或停用DOE的每一可能的組合可表示光投影機之一操作模式。亦即，光投影機可在使用兩個或更多個DOE區塊之任何組合之間經組態以產生光分佈。
在一些實施中，光投影機之可能的操作模式(或光分佈)之數目可隨著DOE堆疊中之DOE的數目增加(例如按指數律成比例)。舉例而言：DOE堆疊中之單個DOE (諸如第一DOE區塊1000)可啟用兩種(21 )可能的操作模式；DOE堆疊中之兩個DOE (諸如第一DOE區塊1000及第二DOE區塊1050)可啟用四種(22 )可能的操作模式；DOE堆疊中之三個DOE (諸如第一DOE區塊1000、第二DOE區塊1050及第三DOE區塊(未說明))可啟用八種(23 )可能的操作模式；DOE堆疊中之四個DOE (諸如第一DOE區塊1000、第二DOE區塊1050、第三DOE區塊(未說明)及第四DOE區塊(未說明))可啟用十六種(24 )可能的操作模式；等等。
在一些實施中，用於本文中所描述之光投影機的DOE堆疊之兩個或更多個DOE可共用特定裝置組件，諸如雷射、透鏡、封裝等。因此，製造本文中所描述的光投影機之成本可能低於針對每一DOE需要單獨裝置組件之裝置的成本。另外，本文中所描述的光投影機之大小可能小於針對每一DOE需要單獨裝置組件之單獨光投影機的大小。
在一些實例實施中，DOE區塊的折射材料可為雙折射的，且折射材料的折射率可取決於穿過折射材料之光的極性。以此方式，DOE區塊(包括雙折射折射材料)之DOE可藉由調整穿過DOE區塊之光的極性而切換開啟或關閉。
圖11為經組合以用於組合(或最終)分佈1106之實例第一分佈1102及第二分佈1104的繪圖1100。其含有兩個DOE區塊，該等區塊可分別與第一DOE區塊1000 (圖10)及第二DOE區塊1050 (圖10)相同或類似。雖然DOE 1108及1110 (及本文中所論述的任何其他DOE)之定向經說明為具有各自向左定向之其不均勻表面，但可使用DOE之任何適合的定向。舉例而言，不均勻表面可在相反方向上定向。另外，如圖11中所描繪之繞射元件1116的配置不應視為限制本發明之繞射元件的可能組態。舉例而言，雖然圖11之繞射元件可以任何其他方式(諸如結合例如圖15及/或圖19所描述及其中所描繪之彼等方式)配置，但仍可應用結合圖11描述之其他概念。本發明不應受限於圖11中之特定實例。
對於自左向右穿過繞射元件1116之光，第一DOE 1108可產生具有光點1112之第一分佈1102。第二DOE 1110可產生具有光點1114之第二分佈1104。因此，組合分佈可包括光點1112及1114。圖11示出第二分佈1104為第一分佈1102之空間移位。然而，分佈1102及1104可包括除分佈之間的光點之均勻移位以外的不同數目或不同位置之光點。另外，雖然圖11說明分佈1102及1104在組合分佈1106中交插，但分佈可以其他方式組合，諸如堆疊、並排、或以其他方式為非交插的。
若總體繞射元件1116為可組態的，則投影機可能夠針對不同操作模式而在投影分佈1102至1106之間調整。在一個實例中，投影機可經組態以在投影第一分佈1102與投影組合分佈1106之間調整。在另一實例中，若第二分佈1104包括比數目第一分佈1102之光點1112之數目更大的光點1114，則投影機可能夠在投影第一分佈1102、投影第二分佈1104及投影最終分佈1106之間調整。以此方式，投影機可對具有較多環境光(諸如晴天期間在戶外)之場景投影較少光點且可對具有較少環境光(諸如室內或夜間)之場景投影較多光點。投影機可藉由關於穿過繞射元件1116之光調整DOE 1108之折射材料1118及/或DOE 1110之折射材料1119的折射率來調整將投影哪些光分佈。在一些實施中，可將透明電極膜(例如，氧化銦錫)層沈積於每一DOE基板及/或用於每一DOE區塊之覆蓋基板(例如，基板1115及基板1117)上。
在一些實例實施中，可藉由調整穿過每一DOE區塊之光的極性來調整繞射元件1116之折射材料1118及/或折射材料1119的折射率。在一些實施中，第一DOE區塊之極性可能與第二DOE區塊之極性不同。舉例而言，參考圖13，穿過DOE區塊中之每一者之光的極性可在第一極性(例如，圖13中之1304)、第二極性(例如，圖13中之1306)及/或在該第一極性與該第二極性之間的一極性之間經調整。在一些其他實例實施中，元件1116之折射材料1118及/或折射材料1119之折射率可藉由調整折射材料1118及1119的物理性質(且因此折射率)而經調整。藉由調整折射材料1118及1119之物理性質，光分佈可經調整而不管穿過繞射元件1116之光是否偏振。舉例而言，可基於調整折射材料1118及1119之折射率而調整非偏振光之分佈。
圖12為可藉由可組態繞射元件1216投影之實例分佈1202及泛光照明1204之繪圖1200，其含有兩個DOE區塊。DOE 1208可投影具有光點1212之分佈1202。DOE 1210 (在一些實施中，其可為漫射元件)可投影具有漫射1214之泛光照明1204。若總體繞射元件1216為可組態的，則投影機可能夠針對不同操作模式而在投影分佈1202至1206之間調整。在一個實例中，繞射元件1216之折射材料1218及/或折射材料1219之折射率可為可調整的，以在投影分佈1202與組合投影1206之間調整。組合投影可包括用於泛光照明之充足的光漫射。在另一實例中，繞射元件1216之折射率可為可調整的，以在投影分佈1202與泛光照明1204之間切換。在一些實例實施中，折射材料1218及折射材料1219之折射率可為可調整的，或穿過DOE區塊中之每一者之光的極性可為可調整的。雖然圖12中之實例說明作為漫射元件之DOE 1210在DOE 1208之後(其中光自左向右行進)，但元件1208及1210之次序可經切換。此外，雖然元件之不均勻表面說明為向左定向，但該等不均勻表面可在相反方向上定向。另外，如圖12中所描繪之繞射元件1216的配置不應視為限制本發明之繞射元件的可能組態。舉例而言，雖然圖12之繞射元件可以任何其他方式(諸如結合例如圖15及/或圖19所描述及其中所描繪之彼等方式)配置，但仍可應用結合圖12描述之其他概念。本發明不應受限於圖12中之特定實例。在一些實施中，第一(例如，左側) DOE區塊可為包括DOE 1208且不包括折射材料1218 (例如，其中其不均勻表面面向空氣，如圖12中所描繪)之始終開啟DOE。在此實例(未描劃)中，始終開啟DOE將產生光分佈1202，且當第二DOE 1210斷開時，光分佈將為投影1202。相比之下，當第二DOE 1210接通時，光分佈將為投影1206，光投影機可用於泛光照明。因此，投影可在點分佈投影1202 (例如，用於3D深度感測)與泛光照明投影1206 (例如，用於臉部辨識)之間切換。
返回參考圖11中之繞射元件1116，且與圖12中之元件1216類似，圖11之折射材料1118及1119之折射率可在電荷分別施加至折射材料1118及1119時經調整。舉例而言，當施加電時，折射材料1118及1119可為對於第一極性(例如，圖13中之1304)之光具有第一折射率且對於第二極性(例如，圖13中之1306)之光具有第二折射率的雙折射材料。第一折射率可能充分地類似於第一DOE (例如，DOE 1108)之折射率。第二折射率可能充分地類似於第二DOE (例如，DOE 1110)之折射率。當將電施加至折射材料1118及1119時，且當偏振為第二偏振(例如，圖13之1306)時，光將受第一DOE 1108而非第二DOE 1110影響(或「繞射」)，此係由於具有第二偏振之光的折射材料1119之折射率可能充分地等同於第二DOE 1110的折射率。因此，輸出光分佈可為1102。當光非偏振或具有在第一極性(例如，圖13之1304)與第二極性(例如，圖13之1306)之間的極性時，第一極性之光將受第二DOE 1110影響(或「繞射」)，而第二極性之光將受第一DOE 1108影響(或「繞射」)。因此，輸出光分佈可為組合分佈投影1106。
可將折射材料耦接至一或多個電觸點以將電施加至折射材料。在經組態以將電施加至折射材料1118及1119之元件1116之一些實例中，兩個DOE 1108及1110可經製造於兩個基板上。可將透明電極膜(例如，氧化銦錫)層沈積於每一DOE基板及/或用於每一DOE區塊之覆蓋基板(例如，基板1115及基板1117)上。因此，透明電極膜可導電且將電施加至折射材料1118及1119。
實例折射材料1118 (或1119)為液晶(liquid crystal；LC)。LC包括具有一或多個定向之複數個分子，且分子之定向影響LC之折射率。以此方式，LC之折射率可藉由定向LC之分子而經組態。舉例而言，若分子之定向垂直於LC (或DOE表面)，則LC之折射率可為一個折射率。分子可藉由將電施加至LC (諸如經由一或多個電觸點)而垂直於LC定向。若未施加電，則分子可移位至不同定向。對於一些雙折射LC，分子可在未施加電時在一個定向上定向。以此方式，具有對應第一極性(例如，圖13之1304)之光能的部分沿分子定向體驗具有該極性之第一折射率，且具有垂直於分子定向之對應第二極性(例如，圖13之1306)的光能之剩餘部分體驗第二折射率。對於一些其他雙折射LC，分子可在未施加電時處於第一定向而在施加電時處於第二定向。對於一些其他雙折射LC，歸因於分子之定向，該等分子可經無規定向為具有LC之平均或總體折射率。在製造繞射元件1116 (圖11)或1216 (圖12)中，其中折射材料為LC，LC之分子可以任何適合之方式對準且定向，以使得可基於將電施加至折射材料或調整穿過繞射元件1116或繞射元件1216之光之極性而調整折射率。若光之極性經調整，則可不將電施加至LC。以此方式，在光投影機之整個操作中，LC之折射率隨著光偏振之變化而變化(且因此，光分佈係基於穿過元件之光的極性)。
在將電施加至DOE之間的折射材料時，除DOE 208或308經具有多個DOE及其間之折射材料(諸如LC)之繞射元件替換以外，投影機可類似於圖2中之投影機200或圖3中之投影機300。可藉由經由電觸點(諸如經由氧化銦錫層)將電施加至折射材料來調整繞射元件。
圖13為(例如，沿方向1302行進之光的)第一極性1304之實例波形及與第一極性1304成九十度之第二極性1306之實例波形的繪圖1300。在一些實施中，沿方向1302行進之非偏振光包括具有在方向1302上的任何平面中之波形的光。舉例而言，非偏振光之一部分具有第一極性1304，非偏振光之另一部分具有第二極性1306，且非偏振光之其他部分具有在第一極性1304與第二極性1306之間的極性。
光之部分中之每一者可經模型化為包括具有第一極性(例如，第一極性1304)之第一能量且包括具有第二極性(例如，第二極性1306)的第二能量。舉例而言，具有與第一極性1304及第二極性1306成極性45度之光可經模型化以使其一半能量具有第一極性1304且使另一半能量具有第二極性1306。非偏振光之其他部分可類似地經模型化。
DOE (例如，圖9A至9C之DOE 904)可附接至雙折射材料(例如，圖9A至9C之折射材料906)，該雙折射材料基於穿過其之光的極性具有一定折射率。在一些態樣中，DOE可能不會影響或改變具有與折射材料之折射率相關聯之極性的光，該折射材料之該折射率等同於DOE之折射率。舉例而言，具有第一極性1304之光可體驗與DOE 904之折射率充分不同的折射材料906之折射率。同時，具有第二極性1306之光可體驗充分等同於DOE 904之折射率的折射材料906之折射率。以此方式，若穿過DOE區塊(例如，總體而言，圖9之元件904、906及907)的光包括具有第一極性1304之第一能量及具有第二極性1306之第二能量，則光之第一能量可能會受影響或基於DOE 904之表面908改變，而光之第二能量可能不會受影響或基於DOE 904之表面908改變。在一些實施中，來自光源之光可在穿過DOE 904之前改變。在一些態樣中，舉例而言，光可在穿過DOE 904之前穿過極性旋轉器。在一些態樣中，舉例而言，投影機可將電壓施加至折射材料906，以使得來自光源的光在穿過DOE 904之前改變。
在一些實施中，裝置可包括兩個級聯的DOE (例如，圖10之DOE 1004與圖10之DOE 1054級聯)。當輸入光非偏振(或光45度偏振至第一極性1304及第二極性1306)時，DOE 1004可改變第一極性1304之光而不改變第二極性1306之光，而DOE 1054可改變第二極性1306之光而不改變第一極性1304之光。以此方式，若DOE 1004將來自光源(諸如雷射或雷射陣列)之光分佈(或重複)為第一光點分佈，則光之第一能量經分成第一分佈之光點。在一些態樣中，第一極性1304之經改變光可不受影響地穿過DOE 1054，且第二極性1306之未改變光可由DOE 1054改變。且若DOE 1054將來自光源(諸如雷射或雷射陣列)之光分佈(或重複)為第二光點分佈，則光之第二能量經分成該第二分佈之光點。第一分佈及第二分佈可交插或另外組合(諸如在分佈重疊之間不存在任何點)以產生用於投影機之最終分佈。雖然所提供之實例使用圖13中之第一極性1304及第二極性1306，但可使用沿一定方向之任何垂直的極性，且實例極性係為了易於解釋而提供。本發明不應限於關於折射率之極性之特定方向。
圖14為藉由調整極性旋轉器1402之定向的針對光之極性之實例調整的繪圖1400。實例在調整極性時將半波片說明為極性旋轉器1402，但可使用任何適合之組件。在一些實例中，當極性旋轉器1402具有0度旋轉1404時，具有第一極性1304(如圖13中所說明)之光可保持第一極性1304。當極性旋轉器1402具有45度旋轉1406時，具有第一極性1304之光可變為第二極性1306。當極性旋轉器1402具有在0度與45度之間的旋轉1408時，具有第一極性1304之光可變為第三極性1410 (例如，在第一極性1304與第二極性1306之間的極性)。因此，具有第三極性1410之光可具有第一極性1304之第一分量及第二極性1306之第二分量。
圖15描繪第一DOE區塊1500及第二DOE區塊1550。除了第一DOE區塊1500及第二DOE區塊1550亦分別包括第一極性旋轉器1502及第二極性旋轉器1552之外，第一DOE區塊1500及第二DOE區塊1550可分別類似於第一DOE區塊1000 (圖10)及第二DOE區塊1050 (圖10)。出於本文中論述之目的，第一DOE區塊1500及第二DOE區塊1550亦可被稱作「1型」或「被動」DOE區塊。第一DOE區塊1500包括其間具有第一折射材料1506之第一DOE 1504及第一基板1507。第一DOE 1504具有第一DOE表面1508。第二DOE區塊1550包括其間具有第二折射材料1556之第二DOE 1554及第二基板1557。第二DOE 1554具有第二DOE表面1558。在一些實施中，如圖15之實例中所描繪，第二極性旋轉器1552可與第一DOE 1504對準以便將第二DOE區塊1550「堆疊」在第一DOE區塊1500上。應瞭解，第一DOE區塊1500及/或第二DOE區塊1550之特徵中之一或多者可經翻轉、反向，或以其他方式不同地配置。作為一個非限制性實例，DOE 1504及DOE 1554中之一或兩者可在其各別DOE區塊之左側上(例如，其中不均勻表面1508及不均勻表面1558分別面向右且分別合併成折射材料1506及折射材料1556)。在此非限制性實例中，基板1507及基板1557中之一或兩者可在其各別DOE區塊之右側上。
類似於第一DOE區塊1000及第二DOE區塊1050 (圖10)，第一DOE區塊1500及第二DOE區塊1550中之每一者可獨立地調整(或「切換」)為啟用(或「開啟」)或停用(或「關閉」)。在一些實施中，第一DOE區塊1500可藉由第一極性旋轉器1502之旋轉而切換，且第二DOE區塊1550可藉由第二極性旋轉器1552之旋轉而切換。在一些態樣中，第二DOE區塊1550可為可基於第一極性旋轉器1502及第二極性旋轉器1552兩者之旋轉而調整的。
在一些實施中，第一折射材料1506及第二折射材料1556可包括雙折射材料，諸如液晶(LC)。在一些態樣中，LC分子之定向可對應於後續DOE之折射率。在一些態樣中，當折射材料之所有LC分子均在均勻定向上定向時，材料可被視為雙折射的。在一些實施中，LC之LC分子可平行於各別DOE區塊之DOE表面而定向(例如，圖20之分子定向2022)。舉例而言，如圖15中所說明(LC軸線，其表示折射材料之LC分子的定向)，第一折射材料1506之LC分子可平行於第一DOE表面1508定向，且第二折射材料1556之LC分子可平行於第二DOE表面1558定向。在一些實施中，第一DOE 1504及第二DOE 1554中之每一者可具有折射率。在一些實施中，DOE區塊之每一LC可具有折射率。在一些態樣中，當LC之折射率為no (「尋常」)時，輸入光之極性可垂直於LC軸線，且當LC之折射率為ne (「非尋常」)時，輸入光之極性可平行於LC軸線。在一些態樣中，DOE之折射率可充分類似於LC雙折射材料折射率no 或ne 。在一些態樣中，當第一極性旋轉器1502 (或第二極性旋轉器1552)將第一折射材料1506 (或第二折射材料1556)之極性設定為垂直於LC 1506 (或LC 1556)之LC軸線時，第一折射材料1506 (或第二折射材料1556)之LC的折射率可為no 。在一些態樣中，當第一極性旋轉器1502 (或第二極性旋轉器1552)將第一折射材料1506 (或第二折射材料1556)之極性設定為平行於LC 1506 (或LC 1556)之LC軸線時，第一折射材料1506 (或第二折射材料1556)之LC的折射率可為ne 。在一些實施中，DOE區塊可關於穿過DOE區塊之光的極性旋轉。在一些態樣中，光投影機可旋轉DOE區塊作為極性旋轉器(諸如第一極性旋轉器1502)調整(諸如折射材料之)極性的替代例。
圖16A為基於穿過繞射元件2104之光之極性的投影之繪圖1600。在一些實施中，繞射元件2104可與結合圖11描述之繞射元件相同或類似。對於具有第一極性(例如，圖13之第一極性1304)之光，繞射元件2104之第一DOE可將光劃分為投影1602 (其中第二DOE對光分佈無影響)。對於具有第二極性(例如，圖13之第二極性1306)之光，繞射元件2104之第二DOE可將光劃分為投影1604 (其中第一DOE對光分佈無影響)。投影1604可具有比投影1602更多或更少的光點。以此方式，投影機2100可藉由將光之極性旋轉90度來調整光點分佈之密度。
對於具有第三極性1610 (例如，在第一極性1304與第二極性1306之間的極性)之光，繞射元件2104之每一DOE可將一部分光劃分為經組合以產生投影1606之投影1602及投影1604。若投影1604包括比投影1602更多或更少的光點，則第三極性1610之角度可係基於相對於投影1602之光點數目的投影1604之光點數目，以使得投影1606中之每一光點具有相同能量。舉例而言，若投影1604包括投影1602兩倍的光點，則對於投影1604之能量可分散為投影1602之兩倍。因此，第三極性1610可相對於0度處之第一極性1304處於54.7度，以使得待針對投影1604分散之能量為投影1602之兩倍。若投影1604具有與投影1602相同數目之光點，則光能可經均等地劃分於第一極性1304與第二極性1306之間，且第三極性1610可相對於0度處之第一極性1304處於45度。雖然圖16A關於調整光點分佈之密度進行描繪，但上述情況可適用於在主動式光深度感測之光點分佈與泛光照明之漫射光之間調整。
圖16B為包括基於穿過繞射元件2104之光之極性的光點分佈或泛光照明之投影的繪圖1650。對於具有第一極性1304之光，繞射元件2104之第一DOE可將光劃分為投影1612 (其中第二DOE (漫射元件)無影響)。對於具有第二極性1306之光，繞射元件2104之第二DOE (漫射元件)可將光漫射以用於泛光照明，諸如由投影1614所說明。以此方式，投影機2100可藉由將光之極性旋轉90度而在投影光點分佈與泛光照明之間調整。
藉由使投影機經組態以調整其投影(諸如調整光點分佈之密度或在投影光點分佈與泛光照明之間調整)，包括該投影機之裝置可經組態以控制投影機之操作。舉例而言，裝置600 (圖6)可經組態以控制傳輸器601之操作，包括調整來自傳輸器601之光分佈。可藉由調整傳輸器601中之繞射元件之折射率(諸如經由將電施加至諸如LC之雙折射折射材料，或經由調整穿過繞射元件之光的極性)來調整光分佈。將用於產生光點分佈之DOE與用於泛光照明之漫射元件組合可類似於圖11中之實例。
儘管本文中已描繪及描述了兩個DOE區塊，但DOE堆疊中可存在任何數目個DOE區塊。為此，圖 17 描繪第一DOE區塊1700、第二DOE區塊1750、第三DOE區塊1760等等直至第n DOE區塊1790。出於本文中論述之目的，第n DOE區塊1790 (及其各別組件)可表示與第三DOE區塊1760對準之任何數目個額外DOE區塊(及其各別組件)。作為一個非限制性實例，第n DOE區塊1790可表示圖17之實例中的總共十個DOE區塊中的七個額外DOE區塊(及其各別組件)。在一些態樣中，可根據均勻區塊高度(例如，大致0.5 mm)製造每一DOE區塊。第一DOE區塊1700、第二DOE區塊1750、第三DOE區塊1760等等直至第n DOE區塊1790可與第一DOE區塊1500 (圖15)及第二DOE區塊1550 (圖15)類似(或相同)。因此，第一DOE區塊1700、第二DOE區塊1750、第三DOE區塊1760等等直至第n DOE區塊1790中之每一者可為「1型」或「被動」DOE區塊，且在本文中可統稱為「被動DOE堆疊」、「1型堆疊」，或簡稱「DOE堆疊」。應瞭解，第一DOE區塊1700、第二DOE區塊1750、第三DOE區塊1760等等直至第n DOE區塊1790之特徵中之一或多者可經翻轉、反向，或以其他方式不同地配置。另外，出於本文中論述之目的，DOE堆疊之每一DOE區塊亦可被稱作「階段」(例如，第一DOE區塊1700為「階段1」，第二DOE區塊1750為「階段2」，第三DOE區塊1760為「階段3」等等直至第n DOE區塊1790為「階段n」)。藉由雙箭頭(指示平行於入射平面之偏振)或點(指示垂直於入射平面之偏振)描繪光之極性。如圖17中之兩個雙箭頭所描繪，輸入光(諸如來自DFB、VCSEL、VCSEL陣列之偏振雷射(連續波或脈衝)等等)可在第一極性旋轉器1702處進入DOE堆疊，行進通過DOE堆疊該每一組件，且自第n DOE 1794射出。在一些態樣中，自第n DOE 1794射出DOE堆疊之光在本文中可被稱作最終光分佈。
第一DOE區塊1700包括其間具有第一折射材料1706之第一DOE 1704及第一基板1707。第一DOE 1704亦具有第一DOE表面1708且包括與第一基板1707對準之第一極性旋轉器1702。第二DOE區塊1750包括其間具有第二折射材料1756之第二DOE 1754及第二基板1757。第二DOE 1754亦具有第二DOE表面1758且包括與第二基板1757對準之第二極性旋轉器1752。在一些實施中，如圖17之實例中所描繪，第二極性旋轉器1752可與第一DOE 1704對準以便將第二DOE區塊1750「堆疊」在第一DOE區塊1700上。第三DOE區塊1760包括其間具有第三折射材料1766之第三DOE 1764及第三基板1767。第三DOE 1764亦具有第三DOE表面1768且包括與第三基板1767對準的第三極性旋轉器1762。在一些實施中，如圖17之實例中所描繪，第三極性旋轉器1762可與第二DOE 1754對準以便將第三DOE區塊1760「堆疊」在第二DOE區塊1750上。第n DOE區塊1790包括其間具有第n折射材料1796之第n DOE 1794及第n基板1797。第n DOE 1794亦具有第n DOE表面1798且包括與第n基板1797對準之第n極性旋轉器1792。在一些實施(未描劃)中，第n極性旋轉器1792可與緊接在前的DOE區塊(諸如第三DOE區塊1760)對準以便將第n DOE區塊1790「堆疊」在緊接在前的DOE區塊(諸如第三DOE區塊1760)上。
類似於第一DOE區塊1500及第二DOE區塊1550 (圖15)，在一些實施中，第一DOE區塊1700、第二DOE區塊1750、第三DOE區塊1760等等直至第n DOE區塊1790中之每一者可獨立地調整(或「切換」)為啟用(或「開啟」)或停用(或「關閉」)。在一些態樣中，光投影機可單獨地或同時切換DOE區塊之任何組合。在一些實施中，第一DOE區塊1700可藉由第一極性旋轉器1702之旋轉而切換，第二DOE區塊1750可藉由第二極性旋轉器1752之旋轉而切換，第三DOE區塊1760可藉由第三極性旋轉器1762之旋轉而切換，等等直至第n DOE區塊1790可藉由第n極性旋轉器1792之旋轉而切換。在一些實施中，取決於啟用了DOE之哪些組合，自繞射元件(所有DOE區塊)投影之光的總體分佈可不同。每一不同投影在本文中亦可被稱作「功能」或「模式」。如結合圖10所描述，(例如圖17之)光投影機可因此能夠以2n 個不同模式投影，其中n表示DOE區塊之數目，且其中不同模式中之一者為所有DOE區塊「斷開」之模式。
如圖17中所說明，且作為一個非限制性實例，折射材料1706、1756、1766及1796之LC分子可分別平行於第一DOE表面1708、第二DOE表面1758、第三DOE表面1768等等直至第n DOE表面1798定向，且可在圖17之平面中。舉例而言，LC可具有向列相(諸如LC為單軸向列的)。以此方式，LC可為雙折射的，其中LC之折射率係基於穿過LC之光的極性。在一些實施中，第一DOE 1704、第二DOE 1754、第三DOE 1764等等直至第n DOE 1794中之每一者可具有折射率。在一些態樣中，DOE之折射率可充分等於LC折射率no (「尋常」)或ne (「非尋常」)。LC分子之其他適合的定向可能存在，且本發明不應限於所提供之實例。
在一些實施中，當極性旋轉器(諸如第三極性旋轉器1762)沿光穿過折射材料(諸如第三折射材料1766)之路徑旋轉光之線性極性時，折射材料(諸如第三折射材料1766)之折射率對於特定極性可為no (其中折射率基於光之極性而改變)。在一些態樣中，當DOE (諸如第三DOE 1764)之折射率為LC之尋常折射率no (或充分類似於no )時，各別DOE區塊(諸如第三DOE 1764)可經由具有平行於LC軸線之偏振向量的輸入光(如第三折射材料1766內所描繪)激活(「啟用」)，此係由於藉由光感知之LC之折射率為與no 充分不同的ne (非尋常折射率)。在一些其他態樣中，當DOE (諸如第三DOE 1764)之折射率為LC之尋常折射率no (或充分類似於no )時，各別DOE區塊(諸如第三DOE 1764)可經由具有垂直於LC軸線之豎直偏振向量的輸入光(如第三折射材料1766內所描繪)失活(「停用」)，此係由於藉由光感知之LC之折射率為充分類似於DOE之折射率的no (非尋常折射率)。
當光之極性相對於與LC折射率no 相關聯之極性旋轉90度時，藉由光感知之LC之折射率可為ne 。當DOE (諸如第三DOE 1764)之折射率充分類似於ne 且DOE區塊經啟用時，當光極性垂直於LC軸線且藉由光感知之LC的折射率為no 時。各別DOE區塊(諸如第三DOE 1764)可經由具有平行於LC軸線之偏振向量的輸入光(如第三折射材料1766內所描繪)失活(「停用」)，且LC之折射率為充分類似於DOE之折射率的ne 。
圖18描繪第一DOE區塊1800、第二DOE區塊1850、第三DOE區塊1860，直至第n DOE區塊1890。出於本文中論述之目的，第n DOE區塊1890 (及其各別組件)可表示與第三DOE區塊1860對準之任何數目個額外DOE區塊(及其各別組件)。第一DOE區塊1800、第二DOE區塊1850、第三DOE區塊1860等等直至第n DOE區塊1890可分別與第一DOE區塊1700 (圖17)、第二DOE區塊1750 (圖17)、第三DOE區塊1760 (圖17)等等直至第n DOE區塊1790 (圖17)類似(或相同)。因此，第一DOE區塊1800、第二DOE區塊1850、第三DOE區塊1860等等直至第n DOE區塊1890中之每一者可為「1型」或「被動」DOE區塊。
第一DOE區塊1800包括其間具有第一折射材料1806之第一DOE 1804及第一基板1807。第一DOE 1804亦具有第一DOE表面1808且包括與第一基板1807對準之第一極性旋轉器1802。第二DOE區塊1850包括其間具有第二折射材料1856之第二DOE 1854及第二基板1857。第二DOE 1854亦具有第二DOE表面1858且包括與第二基板1857對準之第二極性旋轉器1852。第三DOE區塊1860包括其間具有第三折射材料1866之第三DOE 1864及第三基板1867。第三DOE 1864亦具有第三DOE表面1868且包括與第三基板1867對準的第三極性旋轉器1862。第n DOE區塊1890包括其間具有第n折射材料1896之第n DOE 1894及第n基板1897。第n DOE 1894亦具有第n DOE表面1898且包括與第n基板1897對準之第n極性旋轉器1892。
在一些實施中，具有始終開啟DOE表面1848的始終開啟DOE 1844可與第一極性旋轉器1802對準。在一些態樣中，不同於圖18中之其他DOE，輸入光可進入始終開啟DOE 1844而無需首先穿過極性旋轉器。在一些態樣中，始終開啟DOE 1844可在第一極性旋轉器1802之前定位於輸入光之路徑中(如圖18中所描繪)。如圖18中之兩個雙箭頭所描繪，輸入光可穿過始終開啟DOE 1844，接著在第一極性旋轉器1802處進入DOE堆疊，接著行進穿過DOE堆疊之每一組件，且接著自第n DOE 1894射出。在一些態樣中，自第n DOE 1894射出DOE堆疊之光在本文中可被稱作最終光分佈。在一些實施中，始終開啟DOE 1844可持續地啟用光投影機之DOE特徵，而不管DOE堆疊之DOE區塊的哪些組合經啟用(若存在)。因此，舉例而言即使極性旋轉器中之一者(諸如第一極性旋轉器1802)已停用DOE區塊中之一者(諸如第一DOE區塊1800)，DOE區塊仍可充當漫射體且提供例如光投影機之泛光照明。作為另一非限制性實例，若光投影機在所有DOE區塊經停用之模式中操作，則始終開啟DOE 1844將判定射出DOE堆疊之最終光分佈(若存在)。
在一些實施中，一或多個DOE區塊可藉由電(諸如藉由將電壓施加至個別DOE區塊之折射材料)而非藉由極性旋轉器獨立地調整(或「切換」)為啟用(或「開啟」)或停用(或「關閉」)。圖19描繪第一DOE區塊1900及第二DOE區塊1950。除了第一DOE區塊1900包括具有第一電壓1901之第一對導電材料1903且第二DOE區塊1950包括具有第二電壓1951之第二對導電材料1953之外，第一DOE區塊1900及第二DOE區塊1950可分別類似於第一DOE區塊1000 (圖10)及第二DOE區塊1050 (圖10)。出於本文中論述之目的，第一DOE區塊1900及第二DOE區塊1950亦可被稱作「2型」或「主動」DOE區塊。第一DOE區塊1900包括其間具有第一折射材料1906之第一DOE 1904及第一基板1907。第一DOE 1904具有第一DOE表面1908。第二DOE區塊1950包括其間具有第二折射材料1956之第二DOE 1954及第二基板1957。第二DOE 1954具有第二DOE表面1958。在一些實施中，如圖19之實例中所描繪，第二基板1957可與第一DOE 1904對準，以便將第二DOE區塊1950「堆疊」在第一DOE區塊1900上。應瞭解，第一DOE區塊1900及/或第二DOE區塊1950之特徵中之一或多者可經翻轉、反向，或以其他方式不同地配置。作為一個非限制性實例，DOE 1904及DOE 1954中之一或兩者可在其各別DOE區塊之左側上(例如，其中不均勻表面1908及不均勻表面1958分別面向右且分別合併成折射材料1906及折射材料1956)。在此非限制性實例中，基板1907及基板1957中之一或兩者可在其各別DOE區塊之右側上。
類似於第一DOE區塊1000及第二DOE區塊1050 (圖10)，在一些實施中，第一DOE區塊1900及第二DOE區塊1950中之每一者可獨立地調整(或「切換」)為啟用(或「開啟」)或停用(或「關閉」)。在一些實施中，第一導電材料對1903可在第一折射材料1906之相對末端處接觸第一DOE區塊1900，以電啟用(例如，將第一電壓1901施加至)或電改變第一折射材料1906之折射率，且由此，分別「啟用」(或「切換開啟」，當LC材料1906之折射率充分不同於DOE 1904時)或「停用」(或「切換關閉」，當LC材料1906之折射率充分類似於DOE 1904時)第一DOE區塊1900。在一些實施中，第二導電材料對1953可在第二折射材料1956之相對末端處接觸第二DOE區塊1950，以電改變第二折射材料1956之折射率，且由此，分別「啟用」(或「切換開啟」，當LC材料1956之折射率充分不同於DOE 1954時)或「停用」(或「切換關閉」，當LC材料1956之折射率充分類似於DOE 1954時)第二DOE區塊1950。
在一些態樣中，第一折射材料1906及第二折射材料1956可為雙折射材料，諸如液晶(LC)。在一些實施中，「2型」DOE區塊(諸如第一DOE區塊1900及第二DOE區塊1950)之堆疊中的DOE (諸如第一DOE 1904及第二DOE 1954)可具有充分等同於LC材料之非尋常折射率no 的折射率。在一些態樣中，第一折射材料1906及第二折射材料1956可為透明電極(例如，由ITO或氧化銦錫製成)。在一些實施中，當電壓(諸如第一電壓1901)停用於折射材料(諸如第一折射材料1906)時，對應LC分子可無規定向。如一般熟習此項技術者將瞭解，具有隨機分子定向(例如，如(偏振或非偏振)光所感知)之LC折射率可並非雙折射且可具有與no 或ne 明顯不同之折射率na (亦即，約no 及ne 之平均值)。在一些實施中，當施加電壓時，DOE區塊之每一LC可具有折射率no 。換言之，當DOE為主動時，LC分子可無規定向。因此，在一些態樣中，當電壓施加至LC時，無論輸入光之極性是平行抑或垂直於LC軸線，或即使若光為非偏振的，LC將具有折射率no ，且各別DOE可能不會繞射或漫射光(例如，此係由於DOE之折射率可充分類似於no )。另外，在一些態樣中，當啟用第一電壓1901時(第一電壓1901等於零或足夠小)，第一折射材料1906可能不具有雙折射性質，可具有折射率na (例如，大致為no 及ne 之平均值，其中na ≠no )，且可因此獨立於入射光之任何偏振而操作。由於na 與類似於no 之DOE折射率明顯不同，因此可啟用DOE (例如，第一DOE區塊1900)。在一些實施中，當電壓(諸如第二電壓1951)啟用於折射材料(諸如第二折射材料1956)時，對應LC分子可沿電場及基板(諸如第二基板1957)法線定向(如圖19中所描繪且類似於圖20中之2020)。亦即，當啟用第二電壓1951時(第二電壓1951並不等於零且足夠高以對準LC分子)，第二折射材料1956可變為雙折射。因此，來自第二基板1957之表面的法線附近的輸入光(無關於輸入光偏振)可具有充分類似於DOE之折射率的折射率no ，且DOE (例如，第二DOE區塊1950)因此可停用。
圖20為經組態以將電施加至DOE堆疊2004之LC 2014 (或其他適合的折射材料)中之一或多者以調整LC 2014中之一或多者的分子的定向之實例投影機2000之繪圖。為簡單起見，可能未結合圖20來描繪或描述DOE堆疊之特定組件；儘管如此，在一些實施中，DOE堆疊2004可與結合圖19所描繪及描述之DOE堆疊(亦即，第一DOE區塊1900及第二DOE區塊1950)相同或類似。投影機2000可包括光源2002 (諸如VCSEL、DFB雷射、或VCSEL或DFB雷射陣列)。光源2002可經組態以朝向透鏡2008投影光2006，且透鏡2008可經組態以將光2006導引至DOE堆疊2004以投影投影2018。在一些實例實施中，DOE堆疊2004包括第一DOE及第二DOE 2012。LC 2014包夾在基板、DOE 2010及2012兩者之間。位於光源(例如，雷射、或雷射陣列)與DOE堆疊之間的透鏡用於準直光源或投影光源圖案分佈或DOE繞射圖案作為投影分佈2018。第一DOE 2010及第二DOE 2012可為投影第一光點分佈之第一元件與投影第二光點分佈之第二元件的組合。替代地，第一DOE 2010及第二DOE 2012可為投影光點分佈之第一元件與投影漫射光之第二元件的組合。DOE堆疊2004亦可包括一或多對導電材料2016作為電觸點以用於將電施加至LC 2014中之一或多者以調整LC 2014中之一或多者中的分子之定向(因此調整投影2018之光的分佈)。
如圖20中所描繪之DOE堆疊2004之組件配置及組態不應視為限制DOE堆疊2004之可能組態。應瞭解，第一DOE 2010及/或第二DOE 2012之特徵中之一或多者可經翻轉、反向，或以其他方式不同地配置。作為一個非限制性實例，DOE 2010及DOE 2012中之一或兩者可在其各別DOE區塊之左側上(例如，其中不均勻表面面向右且合併成各別LC 2014)。在此非限制性實例中，DOE之基板(未描劃)中之一或兩者可在其各別DOE區塊之右側上。
第一分子定向2020經說明為垂直於LC 2014以及DOE 2010及2012表面(或沿著該等表面之法線)的分子。當將電施加至各別LC 2014時，第一分子定向2020可為LC 2014中之一或多者中之分子的定向。以此方式，LC 2014之折射率可與第一DOE 2010之折射率(或替代地，第二DOE 2012之折射率)相同(或充分類似)。因此，穿過DOE堆疊2004之光可能未由第一DOE 2010 (或替代地，第二DOE 2012)改變。
第二分子定向2022經說明為平行於LC 2014以及DOE 2010及2012之分子。當電未施加至各別LC 2014時，第二分子定向2022可為LC 2014中之一或多者中之分子的定向。
第三分子定向2024經說明為分子無規定向。當電未施加至各別LC 2014時，第三分子定向2024可為LC 2014中之一或多者中之分子的另一實例定向。具有第三分子定向2024之LC 2014可經組態以具有與第一DOE 2010之折射率不同且與第二DOE 2012之折射率不同的平均折射率(例如差值大於臨限值)。具有第三分子定向2024之LC 2014的平均折射率可為(i)具有第一分子定向2020之LC 2014的折射率及(ii)具有第二分子定向2022之LC 2014的折射率之近似平均值。以此方式，穿過DOE堆疊2004之所有光體驗與第一DOE 2010及第二DOE 2012不同的折射率。因此，穿過DOE堆疊2004之所有光首先由第一DOE 2010改變，且接著由第二DOE 2012改變。
第四分子定向2026經說明為在將電施加至LC 2014時，一些分子經定向為處於定向2020且其他分子經定向為處於定向2022。電可並不導致接近LC或DOE之表面之一些分子經定向為第一分子定向(諸如垂直於LC或DOE表面)。然而，保持處於第二分子定向(諸如平行於LC或DOE表面)之分子可為相對於DOE之特徵大小的薄層。舉例而言，DOE表面之峰及谷之幅值可為未改變其定向之分子之層厚度的幅值的倍數。LC 2014可基於一些分子之平行定向而影響較小部分的光，且LC 2014可基於剩餘分子之垂直定向(諸如類似於第一分子定向2020)而影響較大剩餘部分的光。
在製造LC 2014使得分子可以特定方向(諸如定向2022)定向之一些實例中，將分子定向可難以靠近DOE 2010及2012之表面。舉例而言，DOE表面之折痕中之分子的定向可略微未對準。使用無規定向之分子實現將LC 2014填充於第一DOE 2010與第二DOE 2012之間而無需擔憂分子之定向(簡化製造程序)。然而，可使用用於製造LC 2014之任何適合之方法，且本發明不應在電未施加至LC 2014時限於無規分子定向，或在電未施加至LC 2014時限於任何其他所描述之分子定向。此外，當將電施加至LC 2014時，本發明不應限於特定分子定向。在一些實例實施中，DOE 2010及2012之不均勻表面中之一或兩者可遠離LC 2014定向，從而緩解試圖沿不均勻表面定向分子之問題。
將電施加至LC 2014中之一或多者及自其移除可對第一模式的第一分子定向2020與第二模式的第三分子定向2024中之一者之間的分子定向進行組態。以此方式，投影機2000可在將DOE 2010及2012中之一者用於投影2018與將DOE 2010及2012兩者用於投影2018之間調整(諸如當在定向2020與定向2024之間旋轉分子定向時)，或投影機2000可在將第一DOE 2010用於投影2018與將第二DOE 2012用於投影2018之間調整(諸如當在定向2020與定向2024之間旋轉分子定向時)。
圖20描繪在將導電材料2016耦接至LC 2014時導電材料2016可連接至或嵌入於LC 2014 (或適合之折射材料)及DOE中。在一些其他實例實施中，導電材料2016可在將導電材料2016耦接至LC 2014時嵌入於(或連接至) DOE堆疊2004之一或多個其他組件中以用於將電施加至LC 2014。
在一些實例實施中，對於DOE堆疊可存在多於兩個DOE區塊。圖21描繪第一DOE區塊2100、第二DOE區塊2150、第三DOE區塊2160，直至第n DOE區塊2190。出於本文中論述之目的，第n DOE區塊2190 (及其各別組件)可表示與第三DOE區塊2160對準之任何數目個額外DOE區塊(及其各別組件)。作為一個非限制性實例，第n DOE區塊2190可表示圖21之實例中的總共十個DOE區塊中的七個額外DOE區塊(及其各別組件)。在一些態樣中，可根據均勻堆疊高度(例如，大致0.5 mm)製造每一DOE區塊。因此，在一些態樣中，十個堆疊之DOE區塊在此實例中可具有大致5.0 mm之高度。第一DOE區塊2100、第二DOE區塊2150、第三DOE區塊2160等等直至第n DOE區塊2190可與第一DOE區塊1900 (圖19)及第二DOE區塊1950 (圖19)類似(或相同)。因此，第一DOE區塊2100、第二DOE區塊2150、第三DOE區塊2160等等直至第n DOE區塊2190中之每一者可為「2型」或「主動」DOE區塊，且在本文中可統稱為「主動DOE堆疊」、「2型堆疊」，或簡稱「DOE堆疊」。另外，出於本文中論述之目的，DOE堆疊之每一DOE區塊亦可被稱作「階段」(例如，第一DOE區塊2100為「階段1」，第二DOE區塊2150為「階段2」，第三DOE區塊2160為「階段3」等等直至第n DOE區塊2190為「階段n」)。如圖21中之兩個水平箭頭所描繪，輸入光(諸如來自DFB、VCSEL、VCSEL陣列之偏振雷射(連續波或脈衝)等等)可在第一基板2107處進入DOE堆疊，行進通過DOE堆疊之每一組件，且自第n DOE 2194射出。在一些態樣中，自第n DOE 2194射出DOE堆疊之光在本文中可被稱作最終光分佈。
第一DOE區塊2100包括其間具有第一折射材料2106之第一DOE 2104及第一基板2107。第一DOE 2104亦具有第一DOE表面2108且包括能夠將第一電壓2101提供至折射材料2106之第一導電材料2103。第二DOE區塊2150包括其間具有第二折射材料2156之第二DOE 2154及第二基板2157。第二DOE 2154亦具有第二DOE表面2158且包括能夠將第二電壓2151提供至折射材料2156之第二導電材料2153。在一些實施中，如圖21之實例中所描繪，第二基板2157可與第一DOE 2104對準，以便將第二DOE區塊2150「堆疊」在第一DOE區塊2100上。第三DOE區塊2160包括其間具有第三折射材料2166之第三DOE 2164及第三基板2167。第三DOE 2164亦具有第三DOE表面2168且包括能夠將第三電壓2161提供至折射材料2166之第三導電材料2163。在一些實施中，如圖21之實例中所描繪，第三基板2167可與第二DOE 2154對準以便將第三DOE區塊2160「堆疊」在第二DOE區塊2150上。第n DOE區塊2190包括其間具有第n折射材料2196之第n DOE 2194及第n基板2197。第n DOE 2194亦具有第n DOE表面2198且包括能夠將第n電壓2191提供至折射材料2196之第n導電材料2193。在一些實施(未描劃)中，如圖21之實例中所描繪，第n基板2197可與緊接在前的DOE區塊(諸如第三DOE 2164)對準以便將第n DOE區塊2190「堆疊」在緊接在前的DOE區塊(諸如第三DOE區塊2160)上。
類似於第一DOE區塊1900及第二DOE區塊1950 (圖19)，在一些實施中，第一DOE區塊2100、第二DOE區塊2150、第三DOE區塊2160等等直至第n DOE區塊2190中之每一者可獨立地調整(或「切換」)為啟用(或「開啟」)或停用(或「關閉」)。在一些態樣中，光投影機可單獨地或同時切換DOE區塊之任何組合。亦即，在一些實施中，第一導電材料對2103可在第一折射材料2106之相對末端處接觸第一DOE區塊2100，以電改變第一折射材料2106之折射率，且由此，分別「啟用」(或「切換開啟」，當LC材料2106之折射率充分不同於DOE 2104時)或「停用」(或「切換關閉」，當LC材料2106之折射率充分類似於DOE 2104時)第一DOE區塊2100。在一些實施中，第二導電材料對2153可在第二折射材料2156之相對末端處接觸第二DOE區塊2150，以電改變第二折射材料2156之折射率，且由此，分別「啟用」(或「切換開啟」，當LC材料2156之折射率充分不同於DOE 2154時)或「停用」(或「切換關閉」，當LC材料2156之折射率充分類似於DOE 2154時)第二DOE區塊2150。在一些實施中，第三導電材料2163可在第三折射材料2166之相對末端處接觸第三DOE區塊2160，以電改變第三折射材料2166，且由此，分別「啟用」(或「切換開啟」，當LC材料2166之折射率充分不同於DOE 2164時)或「停用」(或「切換關閉」，當LC材料2166之折射率充分類似於DOE 2164時)第三DOE區塊2160。在一些實施中，第n導電材料對2193可在第n折射材料2196之相對末端處接觸第n DOE區塊2190，以電改變第n折射材料2196，且由此，分別「啟用」(或「切換開啟」，當LC材料2196之折射率充分不同於DOE 2194時)或「停用」(或「切換關閉」，當LC材料2196之折射率充分類似於DOE 2194時)第n DOE區塊2190。在一些實施中，取決於啟用了DOE之哪些組合，自繞射元件(所有DOE區塊)投影之光的總體分佈可不同。每一不同投影在本文中亦可被稱作「功能」或「模式」。如結合圖10所描述，(例如圖21之)光投影機因此可能夠以2n 個不同模式投影。
在一些實施中，「2型」DOE區塊(諸如第一DOE區塊2100、第二DOE區塊2150、第三DOE區塊2160等等直至第n DOE區塊2190)之堆疊中的DOE (諸如第一DOE 2104、第二DOE 2154、第三DOE 2164等等直至第n DOE 2194)可具有充分類似於LC材料之尋常折射no 的折射率。在一些態樣中，第一折射材料2106、第二折射材料2156、第三折射材料2166等等直至第n折射材料2196可包括：具有處於第一定向(諸如無規)之分子且具有第一折射率之第一材料(諸如液晶(LC))；及具有處於第二定向(諸如垂直於各別DOE區塊之DOE)的分子且具有第二折射率之第二材料(同樣，諸如LC)。在一些態樣中，第一折射材料2106、第二折射材料2156、第三折射材料2166等等直至第n折射材料2196可為透明電極(例如，由ITO或氧化銦錫製成)。在一些實施中，當電壓(諸如第三電壓2161)停用於折射材料(諸如第三折射材料2166) (或過低)時，對應LC分子可無規定向(如圖21中所描繪)。亦即，當第三電壓2161停用(第三電壓2161等於零或過低以改變/對準分子定向)時，第三折射材料2166可能不具有雙折射性質，可具有折射率na (例如，大致no 及ne 之平均值，其中na ≠no )，且可因此獨立於入射光之任何偏振而操作。在一些實施中，當電壓(諸如第n電壓2191)啟用於折射材料(諸如第n折射材料2196)時，對應LC分子可沿基板(諸如第n基板2197)法線定向(如圖21中所描繪)。亦即，當啟用第n電壓2191 (第n電壓2191不等於零)時，第n折射材料2196可變為雙折射；且因此，來自第n基板2197之表面之法線附近的輸入光(無關於輸入光偏振)可體驗折射率no 。
圖22描繪第一DOE區塊2200、第二DOE區塊2250、第三DOE區塊2260等等直至第n DOE區塊2290。出於本文中論述之目的，第n DOE區塊2290 (及其各別組件)可表示與第三DOE區塊2260對準之任何數目個額外DOE區塊(及其各別組件)。第一DOE區塊2200、第二DOE區塊2250、第三DOE區塊2260等等直至第n DOE區塊2290可分別與第一DOE區塊2100 (圖21)、第二DOE區塊2150 (圖21)、第三DOE區塊2160 (圖21)等等直至第n DOE區塊2190 (圖21)類似(或相同)。因此，第一DOE區塊2200、第二DOE區塊2250、第三DOE區塊2260等等直至第n DOE區塊2290中之每一者可為「2型」或「主動」DOE區塊。
第一DOE區塊2200包括其間具有第一折射材料2206之第一DOE 2204及第一基板2207。第一DOE 2204亦具有第一DOE表面2208且包括具有第一電壓2201之第一導電材料對2203。第二DOE區塊2250包括其間具有第二折射材料2256之第二DOE 2254及第二基板2257。第二DOE 2254亦具有第二DOE表面2258且包括具有第二電壓2251之第二導電材料對2253。第三DOE區塊2260包括其間具有第三折射材料2266之第三DOE 2264及第三基板2267。第三DOE 2264亦具有第三DOE表面2268且包括具有第三電壓2261之第三導電材料對2263。第n DOE區塊2290包括其間具有第n折射材料2296之第n DOE 2294及第n基板2297。第n DOE 2294亦具有第n DOE表面2298且包括具有第n電壓2291之第n導電材料對2293。
在一些實施中，具有始終開啟DOE表面2248之始終開啟DOE 2244可與第一基板2207對準。在一些態樣中，不同於圖22中之其他DOE，輸入光可進入始終開啟DOE 2244而無需首先穿過電活性折射材料。在一些態樣中，始終開啟DOE 2244在第一基板2207之前可定位於輸入光之路徑中(如圖22中所描繪)。如圖22中之一對較長水平箭頭所描繪，輸入光可穿過始終開啟DOE 2244，接著在第一基板2207處進入DOE堆疊，接著行進通過DOE堆疊之每一組件，且接著自第n DOE 2294射出。在一些態樣中，自第n DOE 2294射出DOE堆疊之光在本文中可被稱作最終光分佈。在一些實施中，始終開啟DOE 2244可持續地啟用光投影機之DOE特徵，而不管DOE堆疊之DOE區塊的哪些組合經啟用(若存在)。因此，舉例而言即使停用DOE區塊中之一者(諸如第二DOE區塊2250) (例如，第二電壓2251等於零)，DOE區塊亦可產生為始終開啟DOE 2244及經啟用DOE區塊之其餘部分之總體貢獻的最終分佈，例如光投影機之泛光照明。在一些實施中，若啟用所有主動DOE區塊，則最終光分佈將僅由始終開啟DOE判定。在一些實施中，投影機包括被動DOE區塊(例如，圖15中之DOE區塊)及主動DOE區塊(例如，圖19中之DOE區塊)的組合。
圖23展示根據一些實施之說明用於光投影之實例程序2300的流程圖。在一些實施中，程序2300可藉由裝置600 (圖6)之傳輸器或投影機601執行。光投影機之光源可發射光(2302)。
參考2304，裝置600可判定傳輸器601是否將在對應於待自光投影機之第一繞射光學元件區塊之第一繞射光學元件投影的第一光分佈之第一模式下操作。在一些實例實施中，第一模式與使用高解析度分佈之主動式深度感測相關聯。在一些實例實施中，第一模式與使用低解析度分佈之主動式深度感測相關聯。在一些實例實施中，第一模式與泛光照明相關聯。在一些實例實施中，第一模式與其他適當光分佈相關聯。
若傳輸器601將在第一模式下操作，則第一繞射光學元件可藉由光投影機之第一繞射光學元件區塊的第一繞射光學元件投影來自所發射光之第一光分佈，該第一繞射光學元件區塊經定位以自光源接收光。第一繞射光學元件區塊之第一折射材料可使第一繞射光學元件在投影第一光分佈與防止其投影第一光分佈之間切換(2306)。
無關於傳輸器601是否將在第一模式下操作，參考2308，裝置600可判定傳輸器601是否將在對應於待自光投影機之第二繞射光學元件區塊之第二繞射光學元件投影的第二光分佈之第二模式下操作。在一些實例實施中，第二模式與使用高解析度分佈之主動式深度感測相關聯。在一些實例實施中，第二模式與使用低解析度分佈之主動式深度感測相關聯。在一些實例實施中，第二模式與泛光照明相關聯。在一些實例實施中，第二模式與其他適當光分佈相關聯。
若傳輸器601將在第二模式下操作，則第二繞射光學元件可藉由光投影機之第二繞射光學元件區塊的第二繞射光學元件投影來自所發射光之第二光分佈，該第二繞射光學元件區塊經定位以自第一繞射光學元件區塊接收光。第二繞射光學元件區塊之第二折射材料可使第二繞射光學元件在投影第二光分佈與防止其投影第二光分佈之間切換(2310)。在一些實施中，當在第二模式下操作時，可防止第一繞射光學元件投影第一光分佈。無關於傳輸器601是否將在第二模式下操作，方法可返回至2304。
圖24展示根據一些實施之說明用於光投影之實例程序2400的流程圖。在一些實施中，程序2400可藉由裝置600 (圖6)之傳輸器或投影機601執行。光投影機之光源可發射光(2402)。
參考2404，裝置600可設定遞歸迴路變數(例如，n )等於初始值(例如，1)。參考2406，裝置600可判定光投影機之繞射光學元件(DOE)區塊是否將投影光分佈。在n =1之實例中，在2406處，裝置600可判定光投影機之第n (例如，在此實例中，第一) DOE區塊是否將投影第n (例如，在此實例中，第一)光分佈。
若第n DOE區塊將投影第n分佈，則第n DOE區塊之第n DOE可投影來自所發射光之第n光分佈。第n DOE區塊可經定位以自第(n-1) DOE區塊接收光。當n =1時(1-1=0)，第一DOE區塊可能不自前一DOE區塊接收光。實際上，當n =1時，第一DOE區塊可直接自光源或自固定(例如，始終開啟) DOE接收光。仍參考2408，第n DOE區塊之第n折射材料可使第n DOE在投影第n光分佈與防止其投影第n光分佈之間切換。在一些實施中，裝置600可包括經組態以使第n DOE在投影第n光分佈與防止其投影第n光分佈之間切換之一或多個控制件(例如，光控制器610及/或處理器604)及/或藉以進行切換的條件。作為一些非限制性實例，光控制器610可經組態以基於以下中之一或多者進行切換：大於臨限值之干擾位準；藉由該裝置執行之應用；用於照明場景之降至低於臨限值的環境光水平；及/或用於使第n DOE在投影第n光分佈與防止其投影第n光分佈之間切換的任何其他適當條件。在一些實施中，光投影機之DOE區塊中之一或多者(及所有)可經組態以使光投影機在複數個模式之間轉變。
無關於傳輸器601是否將投影第n分佈，參考2410，裝置600可判定是否n =N ，其中N 等於預定最大值，且n 為上文所描述之遞歸迴路變數。在一非限制性實例中，n =1且N =100。由於1≠100，在此實例中，裝置600可使n 遞增(例如，1)，使得n =2 (2412)。方法接著可返回至2406。
作為始於2412 (且其中N =100)之一非限制性實例，裝置600可將n 遞增至2。返回至2406，裝置600接著可判定第二(n =2) DOE區塊是否投影第二(n =2)分佈。若如此，則在2408處之「投影」及「切換」步驟期間，第二(n =2) DOE區塊可經定位以自第一(n -1=1) DOE區塊接收光。在任一情況下，由於在2410處2≠100，裝置600可在2412處將n 遞增至3。返回至2406，裝置600接著可判定第三(n =3) DOE區塊是否投影第三(n =3)分佈。若如此，則在2408處之「投影」及「切換」步驟期間，第三(n =3) DOE區塊可經定位以自第二(n -1=2) DOE區塊接收光。在任一情況下，由於在2410處3≠100，裝置600可在2412處將n 遞增至4。此非限制性實例之遞歸迴路可繼續直至裝置600在2412處將n 遞增至100且返回至2406為止，其中裝置600可判定第一百(n =100) DOE區塊是否將投影第一百(n =100)分佈。若如此，則在2408處之「投影」及「切換」步驟期間，第一百(n =100) DOE區塊可經定位以自第九十九(n -1=99) DOE區塊接收光。在任一情況下，由於在2410處n =100=N ，實例方法結束。應理解，N 可為任何適當值。
在一些實施中(例如，對於如結合例如圖17所描述之「被動DOE區塊」)，第一DOE區塊(例如，上文所描述之第一DOE區塊)進一步包括經組態以旋轉所接收光之極性(例如，在2408期間)的極性旋轉器。第一DOE區塊之第一DOE可經組態以在極性旋轉器將極性旋轉至第一偏振時繞射所接收光。第一DOE可經組態以在極性旋轉器將極性旋轉至第二偏振時不影響所接收光。
在一些實施中(例如，對於如結合例如圖17所描述之「被動DOE區塊」)，光投影機可包括繞射元件，該繞射元件具有包括第一、第二直至第n DOE區塊之多(n)個級聯DOE區塊，其中n個DOE區塊中之每一者經定位以自光源接收光，且其中該光源為偏振雷射。n個DOE區塊中之每一者可包括DOE、基板、在DOE與基板之間的雙折射材料，及極性旋轉器。雙折射材料可為具有沿與DOE及基板平行之c軸對準之多個分子的液晶(LC)。n個DOE區塊中之每一者可具有折射率，其中雙折射材料中之每一者具有尋常折射率及非尋常折射率。折射率與尋常折射率及非尋常折射率中之一者之間的差值可低於臨限值。在一些態樣中，極性旋轉器可經組態以旋轉所接收光之極性，在極性旋轉器將極性旋轉至第一偏振時，DOE可繞射所接收光，且在極性旋轉器將極性旋轉至第二偏振時，DOE可能不影響所接收光。在一些態樣中，第二偏振可與第一偏振成90度。繞射元件可經組態以根據多個光組合中之一者來投影最終光分佈。多個光組合中之每一者可為來自繞射光的n個DOE區塊中之每一者的組合投影。在一些態樣中，組合的數目可等於2 n 。
在一些實施中(例如，對於如結合例如圖17所描述之「被動DOE區塊」)，繞射元件可進一步包括無關於所接收光之極性繞射所接收光的一或多個始終開啟DOE。繞射元件可經組態以投影最終光分佈，該最終光分佈為來自始終開啟DOE以及繞射光之n個DOE區塊中之每一者的組合投影。在一些態樣中，n個DOE區塊中之每一者可經組態以投影來自由以下組成之群組的至少一個投影：具有第一解析度之分佈，具有與第一解析度不同之第二解析度的分佈，及漫射光之分佈。
在一些實施中(例如，對於如結合例如圖21所描述之「主動DOE區塊」)，第一DOE區塊(例如，上文所描述之第一DOE區塊)可包括具有多個分子之液晶(LC)。多個分子之定向可係基於一對電極是否正將電壓施加至LC。
在一些實施中(例如，對於如結合例如圖21所描述之「主動DOE區塊」)，光投影機可包括繞射元件，該繞射元件具有包括第一、第二直至第n DOE區塊之多(n)個級聯DOE區塊，其中n個DOE區塊中之每一者經定位以自光源接收光，且其中該光源為偏振雷射或非偏振雷射中之一者。n個DOE區塊中之每一者可包括DOE、基板、在DOE與基板之間的雙折射材料，及製造於DOE及基板上之一對電極。雙折射材料可為具有多個分子之液晶(LC)。多個分子之定向可係基於該對電極是否正將電壓施加至雙折射材料。在一些實施中，當該對電極並不將電壓施加至雙折射材料時，多個分子可無規定向，LC可為等向的，且LC可具有第一折射率。在一些實施中，當該對電極將大於臨限值之電壓施加至雙折射材料時，LC可為雙折射的，且LC可具有與第一折射率不同之第二折射率。在一些態樣中，n個DOE區塊中之每一者可具有一折射率，且該折射率與第一折射率及第二折射率中之一者之間的差值可低於臨限值。
在一些實施中(例如，對於如結合例如圖21所描述之「主動DOE區塊」)，該對電極可經組態以選擇性地將電壓施加至DOE。在一些態樣中，在該對電極將電壓施加至DOE時，DOE可繞射所接收光，且在該對電極並不將電壓施加至DOE時，DOE可能不影響所接收光。在一些態樣中，該對電極可經組態以在該折射率與第一折射率之間的差值低於臨限值時不將電壓施加至DOE。
在一些其他實施中(例如，對於如結合例如圖21所描述之「主動DOE」)，該對電極可經組態以選擇性地將電壓施加至DOE。在一些態樣中，在該對電極並不將電壓施加至DOE時，DOE可繞射所接收光，且在該對電極將電壓施加至DOE時，DOE可能不影響所接收光。在一些態樣中，該對電極可經組態以在該折射率與第二折射率之間的差值低於臨限值時將電壓施加至DOE。
在一些實施中(例如，對於如結合例如圖21所描述之「主動DOE區塊」)，繞射元件可經組態以根據多個光組合中之一者投影最終光分佈。多個光組合中之每一者可為來自由該對電極啟用之n個DOE區塊中之每一者的組合投影。在一些態樣中，組合的數目可等於2 n 。
在一些實施中(例如，對於如結合例如圖21所描述之「主動DOE區塊」)，繞射元件可進一步包括無關於該對電極中之任一者是否施加電壓而繞射所接收光的一或多個始終開啟DOE。在一些態樣中，n個DOE區塊中之每一者可經組態以投影來自由以下組成之群組的至少一個投影：具有第一解析度之分佈，具有與第一解析度不同之第二解析度的分佈，及漫射光之分佈。
除非特別描述為以特定方式來實施，否則本文中所描述之技術可以硬體、軟體、韌體或其任何組合而實施。亦可將描述為模組或組件之任何特徵一起實施於整合式邏輯裝置中或分開來實施為離散但可互操作之邏輯裝置。若以軟體實施，則技術可至少部分地由包含指令608之非暫時性處理器可讀儲存媒體(諸如圖6之實例裝置600中的記憶體606)實現，該等指令608在由處理器604 (或控制器610或信號處理器612)執行時使裝置600執行本文中所描述之方法中之一或多者。非暫時性處理器可讀資料儲存媒體可形成可包括封裝材料之電腦程式產品之部分。
非暫時性處理器可讀儲存媒體可包含隨機存取記憶體(RAM) (諸如，同步動態隨機存取記憶體(SDRAM))、唯讀記憶體(ROM)、非揮發性隨機存取記憶體(NVRAM)、電可抹除可程式化唯讀記憶體(EEPROM)、快閃記憶體、其他已知儲存媒體及其類似者。另外地或替代地，該等技術可至少部分地藉由攜載或傳達呈指令或資料結構之形式並可藉由電腦或其他處理器存取、讀取及/或執行的程式碼之處理器可讀通信媒體來實現。
結合本文中所揭示之實施例描述的各種說明性邏輯區塊、模組、電路及指令可藉由一或多個處理器來執行，諸如圖6之實例裝置600中之處理器604或信號處理器612。此(等)處理器可包括(但不限於)一或多個數位信號處理器(DSP)、通用微處理器、特殊應用積體電路(ASIC)、特殊應用指令集處理器(ASIP)、場可程式化閘陣列(FPGA)或其他等效整合式或離散邏輯電路。如本文中所使用之術語「處理器」可指上述結構或適用於實施本文中所描述之技術之任何其他結構中的任一者。另外，在一些態樣中，本文所描述之功能性可提供於專用軟體模組或如本文中所述而組態之硬體模組內。又，技術可完全實施於一或多個電路或邏輯元件中。通用處理器可為微處理器，但在替代例中，處理器可為任何習知的處理器、控制器、微控制器或狀態機。亦可將處理器實施為計算裝置之組合，例如，DSP與微處理器之組合、複數個微處理器、結合DSP核心之一或多個微處理器，或任何其他此組態。
雖然本發明展示諸說明性態樣，但應注意，可在不脫離所附申請專利範圍之範疇的情況下在本文中進行各種變化及修改。舉例而言，儘管投影機經說明為包括朝向繞射元件導引光之透鏡，但投影機可不包括透鏡或可包括多個透鏡。在另一實例中，儘管描述繞射元件之兩個元件(諸如漫射元件及用於光分佈之DOE，或用於不同光分佈之兩個DOE)，但任意數目之DOE及/或漫射元件可存在於繞射元件中，且多個折射材料可存在於繞射元件中。在另一實例中，在調整投影時由裝置或光投影機施加之電可為交流電(AC)或直流電(DC)，且電壓可為恆定或非恆定的。因此，電可為用於調整投影之任何適合之電。另外，除非另外明確說明，否則根據本文所描述之態樣的方法申請專利範圍之功能、步驟或動作不必按任何特定次序執行。舉例而言，若藉由裝置600、控制器610、處理器604及/或信號處理器612執行所描述實例操作之步驟，則可以任何次序且以任何頻率來執行該等步驟。此外，儘管可能以單數形式描述或主張元件，但除非明確地陳述限於單數形式，否則涵蓋複數形式。相應地，本發明不限於所說明之諸實例，且用於執行本文中所描述之功能性的任何手段包括於本發明之態樣中。
100:主動式深度感測系統 102:投影機 104:分佈 106:場景 106A:物件 106B:物件 108:接收器 110:反射 112:基線 114:中心 116:位置 118:位置 120:孔 122:孔 124:光源 126:透鏡 128:光調變器 130:透鏡 132:感測器 134:距離 136:距離 200:投影機 202:雷射 204:光 206:透鏡 208:DOE 210:表面 212:光點 300:投影機 302:雷射陣列 304:光點 306:透鏡 308:DOE 310:表面 312:分佈 314:光點 400:裝置 402:主動式深度感測光投影機 404:泛光照明器 406:IR感測器 408:基線 410:聽筒 412:麥克風 414:顯示器 500:泛光照明器 502:雷射 504:光 506:透鏡 508:漫射元件 510:表面 512:漫射光 600:裝置 601:傳輸器 602:接收器 603:基線 604:處理器 606:記憶體 608:指令 609:碼字庫 610:光控制器 612:信號處理器 614:顯示器 616:I/O組件 618:電源供應器 700:配置 800:繞射元件 802:DOE 804:DOE 806:折射材料 807:基板 900:繪圖 904:DOE 906:折射材料 907:基板 908:不均勻表面 950:繪圖 960:繪圖 1000:第一DOE區塊 1004:第一DOE 1006:第一折射材料 1007:第一基板 1008:第一DOE表面 1050:第二DOE區塊 1054:第二DOE 1056:第二折射材料 1057:第二基板 1058:第二DOE表面 1100:繪圖 1102:第一分佈 1104:第二分佈 1106:組合分佈 1108:第一DOE 1110:第二DOE 1112:光點 1114:光點 1115:基板 1116:繞射元件 1117:基板 1118:折射材料 1119:折射材料 1200:繪圖 1202:分佈 1204:泛光照明 1206:組合投影 1208:DOE 1210:DOE 1212:光點 1214:漫射 1216:繞射元件 1218:折射材料 1219:折射材料 1300:繪圖 1302:方向 1304:第一極性 1306:第二極性 1400:繪圖 1402:極性旋轉器 1404:0度旋轉 1406:45度旋轉 1408:旋轉 1410:第三極性 1500:第一DOE區塊 1502:第一極性旋轉器 1504:第一DOE 1506:第一折射材料 1507:第一基板 1508:第一DOE表面 1550:第二DOE區塊 1552:第二極性旋轉器 1554:第二DOE 1556:第二折射材料 1557:第二基板 1558:第二DOE表面 1600:繪圖 1602:投影 1604:投影 1606:投影 1610:第三極性 1612:投影 1614:投影 1650:繪圖 1700:第一DOE區塊 1702:第一極性旋轉器 1704:第一DOE 1706:第一折射材料 1707:第一基板 1708:第一DOE表面 1750:第二DOE區塊 1752:第二極性旋轉器 1754:第二DOE 1756:第二折射材料 1757:第二基板 1758:第二DOE表面 1760:第三DOE區塊 1762:第三極性旋轉器 1764:第三DOE 1766:第三折射材料 1767:第三基板 1768:第三DOE表面 1790:第n DOE區塊 1792:第n極性旋轉器 1794:第n DOE 1796:第n折射材料 1797:第n基板 1798:第n DOE表面 1800:第一DOE區塊 1802:第一極性旋轉器 1804:第一DOE 1806:第一折射材料 1807:第一基板 1808:第一DOE表面 1844:始終開啟DOE 1848:始終開啟DOE表面 1850:第二DOE區塊 1852:第二極性旋轉器 1854:第二DOE 1856:第二折射材料 1857:第二基板 1858:第二DOE表面 1860:第三DOE區塊 1862:第三極性旋轉器 1864:第三DOE 1866:第三折射材料 1867:第三基板 1868:第三DOE表面 1890:第n DOE區塊 1892:第n極性旋轉器 1894:第n DOE 1896:第n折射材料 1897:第n基板 1898:第n DOE表面 1900:第一DOE區塊 1901:第一電壓 1903:第一對導電材料 1904:第一DOE 1906:第一折射材料 1907:第一基板 1908:第一DOE表面 1950:第二DOE區塊 1951:第二電壓 1953:第二對導電材料 1954:第二DOE 1956:第二折射材料 1957:第二基板 1958:第二DOE表面 2000:投影機 2002:光源 2004:DOE堆疊 2006:光 2008:透鏡 2010:第一DOE 2012:第二DOE 2014:LC 2016:導電材料 2018:投影 2020:第一分子定向 2022:第二分子定向 2024:第三分子定向 2026:第四分子定向 2100:第一DOE區塊 2101:第一電壓 2103:第一導電材料 2104:第一DOE/繞射元件 2106:第一折射材料 2107:第一基板 2108:第一DOE表面 2150:第二DOE區塊 2151:第二電壓 2153:第二導電材料 2154:第二DOE 2156:第二折射材料 2157:第二基板 2158:第二DOE表面 2160:第三DOE區塊 2161:第三電壓 2163:第三導電材料 2164:第三DOE 2166:第三折射材料 2167:第三基板 2168:第三DOE表面 2190:第n DOE區塊 2191:第n電壓 2193:第n導電材料 2194:第n DOE 2196:第n折射材料 2197:第n基板 2198:第n DOE表面 2200:第一DOE區塊 2201:第一電壓 2203:第一導電材料對 2204:第一DOE 2206:第一折射材料 2207:第一基板 2208:第一DOE表面 2244:始終開啟DOE 2248:始終開啟DOE表面 2250:第二DOE區塊 2251:第二電壓 2253:第二導電材料對 2254:第二DOE 2256:第二折射材料 2257:第二基板 2258:第二DOE表面 2260:第三DOE區塊 2261:第三電壓 2263:第三導電材料對 2264:第三DOE 2266:第三折射材料 2267:第三基板 2268:第三DOE表面 2290:第n DOE區塊 2291:第n電壓 2293:第n導電材料對 2294:第n DOE 2296:第n折射材料 2297:第n基板 2298:第n DOE表面 2300:程序 2302:步驟 2304:步驟 2306:步驟 2308:步驟 2310:步驟 2400:程序 2402:步驟 2404:步驟 2406:步驟 2408:步驟 2410:步驟 2412:步驟 2414:步驟
在附圖之圖式中，通過實例而非限制之方式展示本發明之態樣，且其中相同的參考編號指相似元件。
圖1為包括用於投影光分佈之光投影機之實例主動式深度感測系統的繪圖。
圖2為主動式深度感測系統之實例投影機之繪圖。
圖3為主動式深度感測系統之另一實例投影機之繪圖。
圖4為包括主動式深度感測光投影機及泛光照明器之實例裝置之繪圖。
圖5為實例泛光照明器之繪圖。
圖6為包括可調整繞射投影機之實例裝置之方塊圖。
圖7為可調整繞射投影機之多個繞射光學元件之實例配置的繪圖。
圖8為包括兩個繞射光學元件與兩個繞射光學元件(DOE)之間的折射材料之配置的實例繞射元件之繪圖。
圖9A為包括DOE、基板及其間之折射材料的實例DOE區塊之繪圖，其中DOE及折射材料具有相同折射率。
圖9B為包括DOE、基板及其間之折射材料的另一實例DOE區塊之另一繪圖，其中DOE及折射材料具有相同折射率。
圖9C為包括DOE、基板及其間之折射材料的實例DOE區塊之繪圖，其中DOE及折射材料具有不同折射率。
圖10描繪實例第一DOE區塊及第二DOE區塊。
圖11為經組合以用於組合分佈之實例第一及第二分佈之繪圖。
圖12為經組合以用於投影機之實例分佈及實例泛光照明之繪圖。
圖13為包括彼此呈九十度之第一極性及第二極性之實例偏振定向的繪圖。
圖14為藉由調整極性旋轉器的針對光之極性之實例調整的繪圖。
圖15描繪另一實例第一DOE區塊及第二DOE區塊。
圖16A為基於穿過繞射元件之光之極性的實例投影之繪圖。
圖16B為基於穿過繞射元件之光之極性的其他實例投影之繪圖。
圖17描繪實例第一DOE區塊、第二DOE區塊、第三DOE區塊，直至第n DOE區塊。
圖18描繪另一實例第一DOE區塊、第二DOE區塊、第三DOE區塊，直至第n DOE區塊。
圖19描繪另一實例第一DOE區塊及第二DOE區塊。
圖20為實例投影機之繪圖，該投影機經組態以將電施加至投影機之繞射元件之液晶以產生投影。
圖21描繪另一實例第一DOE區塊、第二DOE區塊、第三DOE區塊，直至第n DOE區塊。
圖22描繪另一實例第一DOE區塊、第二DOE區塊、第三DOE區塊，直至第n DOE區塊。
圖23展示根據一些實施之說明用於光投影之實例程序的流程圖。
圖24展示根據一些實施之說明用於光投影之另一實例程序的流程圖。
2000:投影機
2002:光源
2004:DOE堆疊
2006:光
2008:透鏡
2010:第一DOE
2012:第二DOE
2014:LC
2016:導電材料
2018:投影
2020:第一分子定向
2022:第二分子定向
2024:第三分子定向
2026:第四分子定向

Claims (30)

  1. 一種裝置，其包含一光投影機，該光投影機包含： 一光源，其經組態以發射一光； 一第一繞射光學元件區塊，其經定位以自該光源接收光，該第一繞射光學元件區塊包含： 一第一繞射光學元件，其經組態以投影來自所發射光之一第一光分佈；及 一第一折射材料，其經組態以使該第一繞射光學元件在投影該第一光分佈與防止其投影該第一光分佈之間切換；及 一第二繞射光學元件區塊，其經定位以自該第一繞射光學元件區塊接收光，該第二繞射光學元件區塊包含： 一第二繞射光學元件，其經組態以投影來自所發射光之一第二光分佈；及 一第二折射材料，其經組態以使該第二繞射光學元件在投影該第二光分佈與防止其投影該第二光分佈之間切換， 其中至少該第一繞射光學元件及該第二繞射光學元件經組態以使該光投影機在複數個模式之間轉變。
  2. 如請求項1之裝置，其中該第一折射材料定位於該光源與該第一繞射光學元件之間，且其中該第二折射材料定位於該第一繞射光學元件與該第二繞射光學元件之間。
  3. 如請求項1之裝置，其中進入該第一折射材料之所發射光在該複數個模式中之一第一模式中具有一第一極性，且其中進入該第二折射材料之所發射光在該複數個模式中之一第二模式中具有一第二極性，其中該第一極性相對於該第二極性旋轉。
  4. 如請求項3之裝置，其進一步包含： 在該光源與該第一折射材料之間的一第一極性旋轉器，該第一極性旋轉器經組態以基於該第一折射材料之一第一折射率旋轉該第一極性；及 在該第一繞射光學元件與該第二折射材料之間的一第二極性旋轉器，該第二極性旋轉器經組態以基於該第二折射材料之一第二折射率旋轉該第二極性。
  5. 如請求項1之裝置，其進一步包含一繞射元件，該繞射元件包含至少該第一繞射光學元件區塊、該第二繞射光學元件區塊及在該光源與該第一繞射光學元件之間的一固定繞射光學元件，該固定繞射光學元件經組態以在所有該複數個模式期間投影來自所發射光之一固定光分佈。
  6. 如請求項1之裝置，其進一步包含一繞射元件，該繞射元件包含至少該第一繞射光學元件區塊、該第二繞射光學元件區塊及一第三繞射光學元件區塊，該第三繞射光學元件區塊包括至少一第三繞射光學元件及在該第二繞射光學元件與該第三繞射光學元件之間的一第三折射材料，該第三繞射光學元件經組態以投影該第一光分佈及該第二光分佈之一組合分佈。
  7. 如請求項1之裝置，其中： 在該複數個模式中之一第一模式期間，該第一繞射光學元件經激活，該第二繞射光學元件經去激活，且該光投影機經組態以投影一第一投影， 在該複數個模式中之一第二模式期間，該第一繞射光學元件經去激活，該第二繞射光學元件經激活，且該光投影機經組態以投影一第二投影， 在該複數個模式中之一第三模式期間，該第一繞射光學元件及該第二繞射光學元件中之每一者經激活，且該光投影機經組態以投影包括至少該第一投影及該第二投影之一第三投影，及 在該複數個模式中之一第四模式期間，該第一繞射光學元件及該第二繞射光學元件中之每一者經去激活。
  8. 如請求項1之裝置，其中： 該第一繞射光學元件區塊進一步包含耦接至該第一折射材料之一第一導電材料，該第一導電材料經組態以接收將一第一電壓施加至該第一折射材料以使該光投影機之一狀態轉變至該複數個模式中之一第一模式的一第一信號，及 該第二繞射光學元件區塊進一步包含耦接至該第二折射材料之一第二導電材料，該第二導電材料經組態以接收將一第二電壓施加至該第二折射材料以使該光投影機之該狀態轉變至該複數個模式中之一第二模式的一第二信號。
  9. 如請求項1之裝置，其中該第一及第二折射材料各自包含一液晶，該液晶包括在施加電時具有一第一總體定向且在並不施加電時具有一第二總體定向之液晶分子。
  10. 如請求項1之裝置，其中該複數個模式包含投影來自由以下組成之群組之至少一個投影的該光投影機：一泛光照明、具有一第一解析度之一分佈，及具有與該第一解析度不同之一第二解析度的一分佈。
  11. 如請求項1之裝置，其中該光源經組態以發射紅外光。
  12. 如請求項11之裝置，其進一步包含一紅外光接收器，該紅外光接收器經組態以接收由該光源發射之該紅外光之反射。
  13. 如請求項12之裝置，其進一步包含一或多個處理器，該一或多個處理器經組態以控制該光投影機，其中該裝置為包含一或多個無線收發器之一無線通信裝置。
  14. 如請求項1之裝置，其中該第一繞射光學元件區塊進一步包含一極性旋轉器，該極性旋轉器經組態以旋轉所接收光之一極性，其中該第一繞射光學元件在該極性旋轉器將該極性旋轉至一第一偏振時繞射所接收光，且其中該第一繞射光學元件在該極性旋轉器將該極性旋轉至一第二偏振時並不影響所接收光。
  15. 如請求項1之裝置，其中該第一繞射光學元件區塊包含具有多個分子之一液晶(LC)，且其中該多個分子之一定向係基於一對電極是否正將一電壓施加至該LC。
  16. 一種方法，其包含： 藉由一光投影機之一光源發射一光； 藉由該光投影機之一第一繞射光學元件區塊的一第一繞射光學元件投影來自所發射光之一第一光分佈，該第一繞射光學元件區塊經定位以自該光源接收光； 藉由該第一繞射光學元件區塊之一第一折射材料而使該第一繞射光學元件在投影該第一光分佈與防止其投影該第一光分佈之間切換； 藉由該光投影機之一第二繞射光學元件區塊的一第二繞射光學元件投影來自所發射光之一第二光分佈，該第二繞射光學元件區塊經定位以自該第一繞射光學元件區塊接收光；及 藉由該第二繞射光學元件區塊之一第二折射材料而使該第二繞射光學元件在投影該第二光分佈與防止其投影該第二光分佈之間切換，其中至少該第一繞射光學元件及該第二繞射光學元件經組態以使該光投影機在複數個模式之間轉變。
  17. 如請求項16之方法，其中該第一折射材料定位於該光源與該第一繞射光學元件之間，且其中該第二折射材料定位於該第一繞射光學元件與該第二繞射光學元件之間。
  18. 如請求項16之方法，其中進入該第一折射材料之所發射光在該複數個模式中之一第一模式中具有一第一極性，且其中進入該第二折射材料之所發射光在該複數個模式中之一第二模式中具有一第二極性，該方法進一步包含相對於該第二極性旋轉該第一極性。
  19. 如請求項18之方法，其進一步包含： 藉由在該光源與該第一折射材料之間的一第一極性旋轉器基於該第一折射材料之一第一折射率旋轉該第一極性；及 藉由在該第一繞射光學元件與該第二折射材料之間的一第二極性旋轉器基於該第二折射材料之一第二折射率旋轉該第二極性。
  20. 如請求項16之方法，其進一步包含在所有該複數個模式期間藉由該光投影機之一繞射元件的一固定繞射光學元件投影來自所發射光之一固定光分佈，其中該固定繞射光學元件在該光源與該第一繞射光學元件之間。
  21. 如請求項16之方法，其進一步包含藉由該光投影機之一第三繞射光學元件區塊的一第三繞射光學元件投影該第一光分佈及該第二光分佈之一組合分佈。
  22. 如請求項16之方法，其進一步包含： 在該複數個模式中之一第一模式期間激活該第一繞射光學元件，去激活該第二繞射光學元件，且投影來自該光投影機之一第一投影； 在該複數個模式中之一第二模式期間去激活該第一繞射光學元件，激活該第二繞射光學元件，及投影來自該光投影機之一第二投影； 在該複數個模式中之一第三模式期間激活該第一繞射光學元件及該第二繞射光學元件中之每一者且投影來自該光投影機之一第三投影，其中該第三投影包括至少該第一投影及該第二投影；及 在該複數個模式中之一第四模式期間去激活該第一繞射光學元件及該第二繞射光學元件中之每一者。
  23. 如請求項16之方法，其進一步包含： 藉由耦接至該第一折射材料之一第一導電材料接收將一第一電壓施加至該第一折射材料以使該光投影機之一狀態轉變至該複數個模式中之一第一模式的一第一信號；及 藉由耦接至該第二折射材料之一第二導電材料接收將一第二電壓施加至該第二折射材料以使該光投影機之該狀態轉變至該複數個模式中之一第二模式的一第二信號。
  24. 如請求項16之方法，其中該第一及第二折射材料各自包含一液晶，該液晶包括在施加電時具有一第一總體定向且在並不施加電時具有一第二總體定向之液晶分子。
  25. 如請求項16之方法，其中該複數個模式包含投影來自由以下組成之群組之至少一個投影的該光投影機：一泛光照明、具有一第一解析度之一分佈，及具有與該第一解析度不同之一第二解析度的一分佈。
  26. 如請求項16之方法，其進一步包含： 藉由該光源發射紅外光；及 藉由一紅外光接收器接收由該光源發射之該紅外光之反射。
  27. 如請求項26之方法，其進一步包含藉由一或多個處理器控制該光投影機，其中該光投影機為包含一或多個無線收發器之一無線通信裝置。
  28. 如請求項16之方法，其進一步包含： 藉由該第一繞射光學元件區塊之一極性旋轉器旋轉所接收光之一極性； 藉由該第一繞射光學元件在該極性旋轉器將該極性旋轉至一第一偏振時繞射所接收光；及 該第一繞射光學元件在該極性旋轉器將該極性旋轉至一第二偏振時並不影響所接收光。
  29. 如請求項16之方法，其中該第一繞射光學元件區塊包含具有多個分子之一液晶(LC)，且其中該多個分子之一定向係基於一對電極是否正將一電壓施加至該LC。
  30. 一種裝置，其包含： 用於藉由一光投影機之一光源發射一光的構件； 用於藉由該光投影機之一第一繞射光學元件區塊的一第一繞射光學元件投影來自所發射光之一第一光分佈的構件，該第一繞射光學元件區塊經定位以自該光源接收光； 用於藉由該第一繞射光學元件區塊之一第一折射材料而使該第一繞射光學元件在投影該第一光分佈與防止其投影該第一光分佈之間切換的構件； 用於藉由該光投影機之一第二繞射光學元件區塊的一第二繞射光學元件投影來自所發射光之一第二光分佈的構件，該第二繞射光學元件區塊經定位以自該第一繞射光學元件區塊接收光；及 用於藉由該第二繞射光學元件區塊之一第二折射材料而使該第二繞射光學元件在投影該第二光分佈與防止其投影該第二光分佈之間切換的構件，其中至少該第一繞射光學元件及該第二繞射光學元件經組態以使該光投影機在複數個模式之間轉變。
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