本發(fā)明在其一些實(shí)施方式中涉及一種用于3D感測(cè)的結(jié)構(gòu)光感測(cè)生成，并且更具體地說(shuō)(但非排他地)涉及一種使用多發(fā)射器的重疊圖案的結(jié)構(gòu)光方法和裝置。

背景技術(shù)：

一般而言，結(jié)構(gòu)光感測(cè)是將已知的圖案(諸如，柵格或水平條)投影到場(chǎng)景上的過(guò)程。當(dāng)柵格或條撞擊表面時(shí)柵格或條連續(xù)或不連續(xù)、變形以及位移的方式允許視覺(jué)系統(tǒng)計(jì)算場(chǎng)景中的對(duì)象的深度和表面信息。在3D掃描儀中可以使用結(jié)構(gòu)光。

結(jié)構(gòu)光常常是不可見(jiàn)的或覺(jué)察不到的，從而允許在用戶(hù)感覺(jué)不到其存在的情況下進(jìn)行使用。

結(jié)構(gòu)光裝置的要素是產(chǎn)生在3D掃描過(guò)程中要被測(cè)量的、投影到場(chǎng)景上的光圖案?，F(xiàn)有技術(shù)包括通常基于固定圖案的空間結(jié)構(gòu)光以及基于動(dòng)態(tài)變化的圖案的時(shí)間結(jié)構(gòu)光。以?xún)煞N方式中的一種產(chǎn)生光圖案。在第一方法中，單個(gè)發(fā)射器經(jīng)過(guò)一系列光學(xué)器件進(jìn)行投影以產(chǎn)生整體圖案。在第二方法中，多個(gè)發(fā)射器經(jīng)過(guò)光學(xué)元件成像或投影使得發(fā)射器中的每一個(gè)產(chǎn)生圖案的一部分。

在現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)多個(gè)發(fā)射器的使用可以分成幾種類(lèi)別。在一種類(lèi)別中，首先由直接附接至特定發(fā)射器的小透鏡對(duì)發(fā)射器中的每一個(gè)進(jìn)行準(zhǔn)直。然后從全場(chǎng)視圖上的準(zhǔn)直束陣列中產(chǎn)生遠(yuǎn)場(chǎng)圖案。

在第二種類(lèi)別中，首先將非規(guī)則布置的發(fā)射器按原樣投影到一小部分的遠(yuǎn)場(chǎng)上，然后復(fù)制該布置以覆蓋大視場(chǎng)。

在第三種類(lèi)別中，將單獨(dú)的衍射光學(xué)元件放置在生成遠(yuǎn)場(chǎng)圖案的特定部分的每個(gè)發(fā)射器的前方。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

由兩個(gè)或更多個(gè)獨(dú)立的發(fā)射器生成投影圖案，并且來(lái)自每個(gè)發(fā)射器的光沿著圖案的軸擴(kuò)展以便使來(lái)自不同的發(fā)射器的光重疊。圖案可以是線(xiàn)并且發(fā)射器陣列的附加行可以提供附加線(xiàn)以形成覆蓋塊的投影。該塊是該圖案的正方形或者矩形分片(tile)并且分片可以在待掃描的區(qū)域上擬合。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的一方面，提供一種用于使用至少一個(gè)投影圖案的投影結(jié)構(gòu)光的裝置，該裝置包括：

至少兩個(gè)獨(dú)立的發(fā)射器，每一個(gè)獨(dú)立的發(fā)射器被配置為生成投影圖案的一部分；以及

圖案生成器，用于使來(lái)自相應(yīng)發(fā)射器的光沿著相應(yīng)圖案軸重疊以形成投影圖案。

術(shù)語(yǔ)“重疊”被用于指示投影圖案上的點(diǎn)接收來(lái)自至少兩個(gè)分開(kāi)的獨(dú)立發(fā)射器的光。發(fā)射器它們自身可以是相干的但彼此不相干地獨(dú)立。換言之，每個(gè)發(fā)射器產(chǎn)生相干光。然而，兩個(gè)不同的發(fā)射器彼此不相干，換言之，不彼此相干。

通常，該至少兩個(gè)獨(dú)立的發(fā)射器可以組成一行發(fā)射器中的一些或全部，并且圖案可以是直線(xiàn)或曲線(xiàn)，甚至由子圖案組成的復(fù)合物。應(yīng)注意，根據(jù)觀察光圖案的視角，術(shù)語(yǔ)“行”可與列互換。

在圖案是線(xiàn)的情況下，準(zhǔn)直器在垂直于線(xiàn)軸的軸上對(duì)給定行的光進(jìn)行準(zhǔn)直。

實(shí)施方式可包括每行數(shù)量可變的可操作的發(fā)射器，從而提供用于每條投影線(xiàn)或其他圖案的不同等級(jí)的強(qiáng)度。

在實(shí)施方式中，行設(shè)置有相同數(shù)量的發(fā)射器，其中，預(yù)定行的預(yù)定發(fā)射器關(guān)閉以提供較低等級(jí)的光強(qiáng)度。

可替換地，行分別設(shè)置有不同數(shù)量的發(fā)射器。

在實(shí)施方式中，通過(guò)將各個(gè)行設(shè)置成不同的長(zhǎng)度并在發(fā)射器之間保持固定距離，提供不同數(shù)量的發(fā)射器。

在實(shí)施方式中，通過(guò)在各個(gè)行中的發(fā)射器之間提供不同的距離，提供不同的數(shù)量的發(fā)射器。

衍射元件可以用于復(fù)制一塊投影線(xiàn)以填充視野。

準(zhǔn)直透鏡的行和/或焦距之間的間隔可以是預(yù)定的以限定在投影線(xiàn)之間展開(kāi)的角度。

對(duì)于所有相鄰的投影線(xiàn)，在投影線(xiàn)或其他圖案之間展開(kāi)的角度是恒定的，從而在投影線(xiàn)中提供規(guī)則圖案。

獨(dú)立的發(fā)射器可以例如使用激光棒或VCSEL陣列布置為發(fā)射器陣列。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種用于結(jié)構(gòu)光投影的方法，結(jié)構(gòu)光包括多條投影線(xiàn)，該方法包括：

從布置在多行中的獨(dú)立的相干光發(fā)射器發(fā)射光；以及

使來(lái)自給定行的各個(gè)獨(dú)立相干光發(fā)射器的光沿著線(xiàn)軸重疊以形成非相干光的相應(yīng)投影線(xiàn)。

該方法可以包括在垂直于線(xiàn)軸的軸上對(duì)給定行的光進(jìn)行準(zhǔn)直，和/或每行設(shè)置不同數(shù)量的可操作發(fā)射器，使得不同的行提供不同強(qiáng)度的投影線(xiàn)。

該方法可能需要一次或多次復(fù)制一塊投影線(xiàn)以填充視野。

該方法可以包括固定準(zhǔn)直透鏡的行和/或焦距之間的間隔以限定在投影線(xiàn)之間展開(kāi)的角度。

該方法可以包括限定在投影線(xiàn)之間展開(kāi)的角度以在所有相鄰?fù)队熬€(xiàn)之間恒定，從而在投影線(xiàn)中提供規(guī)則圖案。

根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種通過(guò)移動(dòng)或姿勢(shì)操作的用戶(hù)界面系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：

用于使用多條投影線(xiàn)的結(jié)構(gòu)光投影的裝置，該裝置包括：

各行的獨(dú)立發(fā)射器，每行被配置為生成投影線(xiàn)的相應(yīng)投影線(xiàn)；以及

線(xiàn)發(fā)生器，用于使來(lái)自給定行的相應(yīng)發(fā)射器的光沿著相應(yīng)線(xiàn)軸重疊以形成投影線(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種包括投影線(xiàn)的3D投影光圖案，投影線(xiàn)中的光由相干光的多個(gè)源提供，源是彼此不相干的，來(lái)自每個(gè)源的光重疊以形成相應(yīng)投影線(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供一種使用多條投影線(xiàn)的投影結(jié)構(gòu)光的設(shè)備，該設(shè)備包括：

多行的獨(dú)立發(fā)射器，每行被配置為生成相應(yīng)投影線(xiàn)；以及

線(xiàn)發(fā)生器，用于使來(lái)自給定行的各個(gè)發(fā)射器的光沿著相應(yīng)線(xiàn)軸重疊以形成投影線(xiàn)中對(duì)應(yīng)的投影線(xiàn)。

除非另有限定，否則本文中使用的所有技術(shù)和/或科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有如本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所通常理解的含義。盡管在本發(fā)明實(shí)施方式的實(shí)施或測(cè)試中可使用與本文中所描述的類(lèi)似或等同的方法和材料，但在下文中描述了示例性方法和/或材料。在沖突的情況下，以包括定義的本專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)為準(zhǔn)。另外，材料、方法和實(shí)例僅僅是示意性的并且不旨在為必要限制性的。

本發(fā)明實(shí)施方式的方法和/或系統(tǒng)的實(shí)施可包括手動(dòng)地、自動(dòng)地、或它們組合地來(lái)執(zhí)行或完成所選任務(wù)。而且，根據(jù)本發(fā)明方法和/或系統(tǒng)的實(shí)施方式的實(shí)際儀器和設(shè)備，可通過(guò)硬件、通過(guò)軟件、或通過(guò)固件或通過(guò)它們的組合使用操作系統(tǒng)來(lái)實(shí)施多個(gè)所選任務(wù)。

例如，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式用于執(zhí)行所選任務(wù)的硬件可實(shí)施為芯片或電路。作為軟件，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的所選任務(wù)可實(shí)施為通過(guò)計(jì)算機(jī)使用任何合適的操作系統(tǒng)執(zhí)行的多個(gè)軟件指令。在本發(fā)明的示例性實(shí)施方式中，根據(jù)如本文所述方法和/或系統(tǒng)的示例性實(shí)施方式的一個(gè)或多個(gè)任務(wù)可通過(guò)數(shù)據(jù)處理器，如用于執(zhí)行多個(gè)指令的計(jì)算平臺(tái)來(lái)執(zhí)行。可選地，該數(shù)據(jù)處理器包括用于存儲(chǔ)指令和/或數(shù)據(jù)的易失性存儲(chǔ)器，和/或用于存儲(chǔ)指令和/或數(shù)據(jù)的非易失性存儲(chǔ)器，例如，磁性硬盤(pán)和/或可移動(dòng)介質(zhì)?？蛇x地，還提供網(wǎng)絡(luò)連接。還可選地提供顯示器和/或用戶(hù)輸入裝置諸如鍵盤(pán)或鼠標(biāo)。

附圖說(shuō)明

在此參照附圖僅僅以實(shí)例的方式來(lái)描述本發(fā)明的一些實(shí)施例。針對(duì)現(xiàn)在具體對(duì)于附圖的具體參照，應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是，所示細(xì)節(jié)僅作為實(shí)例并且用于示意性討論本發(fā)明實(shí)施例的目的。在這個(gè)方面，結(jié)合附圖所做的說(shuō)明使得如何實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的。

在附圖中：

圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于使用3D光掃描(投影線(xiàn)放大)控制計(jì)算機(jī)畫(huà)面的手勢(shì)的示意圖；

圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的投影光圖案的示圖；

圖3是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的用于產(chǎn)生最小斑點(diǎn)噪聲的光圖案的設(shè)備的簡(jiǎn)化框圖；

圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的一行發(fā)射器的簡(jiǎn)圖；

圖5是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的準(zhǔn)直的簡(jiǎn)圖；

圖6是以夸張的形式示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式來(lái)自不同的發(fā)射器的光如何重疊以形成投影線(xiàn)的簡(jiǎn)圖；

圖7是圖3的實(shí)施方式的變型，其中，單個(gè)光學(xué)元件實(shí)現(xiàn)分離的光學(xué)元件的所有功能；以及

圖8是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的操作的簡(jiǎn)化流程圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明在其一些實(shí)施方式中涉及一種用于3D感測(cè)等的結(jié)構(gòu)光生成，并且更具體地說(shuō)(但非排他地)涉及一種使用多個(gè)發(fā)射器的重疊圖案的結(jié)構(gòu)光生成方法和設(shè)備。

結(jié)構(gòu)光可包括多個(gè)投影線(xiàn)，并且提供用于每條投影線(xiàn)的獨(dú)立發(fā)射器行。線(xiàn)生成器使得來(lái)自給定行的各個(gè)發(fā)射器的光沿著線(xiàn)軸重疊以形成投影線(xiàn)。發(fā)射器自身可以發(fā)射相干光但是不同的發(fā)射器彼此不相干。彼此不相干的獨(dú)立的發(fā)射器確保沿著投影線(xiàn)排列的線(xiàn)是不相干的，使得由于重疊而引起的斑點(diǎn)噪聲最小化。

在詳細(xì)闡述本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例之前，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不必將其應(yīng)用限制于在以下說(shuō)明中描述和/或在附圖和/或?qū)嵗惺境龅牟考慕Y(jié)構(gòu)和布置和/或方法的細(xì)節(jié)。本發(fā)明能夠具有其他實(shí)施例或以各種方式實(shí)施或執(zhí)行。

現(xiàn)在參考附圖，圖1是示出手10做出姿勢(shì)以經(jīng)由虛擬現(xiàn)實(shí)面罩14控制畫(huà)面12的的簡(jiǎn)化示圖。如以下更詳細(xì)地論述的，虛擬現(xiàn)實(shí)面罩包括攝像機(jī)和圖案形成光學(xué)器件。

光圖案從光學(xué)器件照射到視野(例如包括手)中。圖案可以是曲線(xiàn)或直線(xiàn)或由更簡(jiǎn)單的圖案構(gòu)成的復(fù)雜圖案。圖案的一個(gè)實(shí)例是直線(xiàn)。在一個(gè)實(shí)例中可以使用一系列平行直線(xiàn)。

在圖案的極限范圍內(nèi)，來(lái)自不同的發(fā)射器的光重疊或者混合，使得除了或許圖案的末端之外，圖案中任何給出的點(diǎn)投影到接收來(lái)自?xún)蓚€(gè)以上的發(fā)射器的光的探測(cè)區(qū)上。

條狀光圖案的投影線(xiàn)從畫(huà)面上或在畫(huà)面四周或者可替換地如所示出的位于攝像機(jī)上的光學(xué)器件16照射，并且為了說(shuō)明而放大的投影線(xiàn)由于手的形狀而失真。攝像機(jī)拾取具有投影線(xiàn)中失真的手的圖像并且使用該失真確定對(duì)象10實(shí)際上是手并且確定手的位置、方位以及內(nèi)部特征的位置以識(shí)別姿勢(shì)，或者例如姿態(tài)等等。

圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的典型的條狀光圖案的簡(jiǎn)圖。通常均勻分布的亮條紋作為投影線(xiàn)照射到視野上。投影線(xiàn)失真表示下面的對(duì)象的形狀。就是說(shuō)，線(xiàn)落在對(duì)象上并且傾向于根據(jù)對(duì)象的輪廓而失真。投影線(xiàn)位移給出至感興趣的3D區(qū)域的深度的指示。因此，在三角測(cè)量的過(guò)程中，可根據(jù)兩個(gè)探測(cè)器處的角度確定對(duì)象位于空間中的深度。

現(xiàn)在參考圖3，圖3是示出設(shè)備的實(shí)施方式的簡(jiǎn)化框圖。在圖3中，多行20獨(dú)立的發(fā)射器22以規(guī)則陣列24設(shè)置。每行生成投影線(xiàn)中的一個(gè)。通常，投影線(xiàn)沿著行的軸(由箭頭25表示)。

每個(gè)獨(dú)立的發(fā)射器22通常發(fā)出相干光。在從不同的發(fā)射器發(fā)射的光彼此不相干的意義上，發(fā)射器是獨(dú)立的。

為了使來(lái)自發(fā)射器的光轉(zhuǎn)化為跨視野的投影圖案，提供了光學(xué)裝置26。光學(xué)裝置由沿著軸擴(kuò)展點(diǎn)光的線(xiàn)發(fā)生器28構(gòu)成。所選擇的軸是行方向25的軸，并且對(duì)于多行的發(fā)射器使用線(xiàn)發(fā)生器的效果是使來(lái)自給定行的不同的發(fā)射器的光沿著線(xiàn)軸重疊以形成投影線(xiàn)。

為了使投影線(xiàn)獨(dú)特，準(zhǔn)直器30在垂直于線(xiàn)軸并與行交叉的軸上對(duì)給定行的光進(jìn)行準(zhǔn)直。

如果單獨(dú)的線(xiàn)獨(dú)特，那么更容易進(jìn)行圖像分析。本實(shí)施方式允許通過(guò)亮度或強(qiáng)度識(shí)別每條線(xiàn)。在每行可以使用不同數(shù)目的發(fā)射器，從而即使行圖案自身是均一的，每行也具有唯一的強(qiáng)度。較亮的行可以與較暗的行交替，使得圖像分析可以拾取在不連續(xù)(諸如對(duì)象的邊緣)之后的正確投影線(xiàn)。因此，發(fā)射器可以設(shè)計(jì)成可切換的(即，開(kāi)啟和關(guān)閉)，以便每行設(shè)置不同數(shù)量的可操作發(fā)射器，使得不同的行提供不同強(qiáng)度的投影線(xiàn)。

作為對(duì)于關(guān)閉發(fā)射器的替換方案，實(shí)施方式在每行中保持相同數(shù)量的可操作發(fā)射器，但是改變用于每行的驅(qū)動(dòng)電流，從而實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度改變的相同結(jié)果。驅(qū)動(dòng)電流中的變化可以設(shè)計(jì)到硬件中和/或可以由驅(qū)動(dòng)器控制。

在另一替換方案中，陣列中不同的行的長(zhǎng)度不同，因此具有數(shù)量不同的均勻間隔的發(fā)射器，以便實(shí)現(xiàn)不同的強(qiáng)度。關(guān)于這種實(shí)施方式的變型是在不同行的發(fā)射器之間具有不同行距。

還可以提供以上實(shí)施方式的任意組合以便實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度變化的線(xiàn)。組合實(shí)施方式的原因是當(dāng)被照亮的區(qū)域需要更大的對(duì)比時(shí)，為冗余強(qiáng)度等級(jí)的差提供增加強(qiáng)度差的進(jìn)一步的選項(xiàng)。

示例性實(shí)施方式使用具有兩種類(lèi)型的行(高強(qiáng)度類(lèi)型的行和低強(qiáng)度類(lèi)型的行)的規(guī)則柵格陣列，低強(qiáng)度類(lèi)型的行具有比高類(lèi)型更少的可操作發(fā)射器。然而，行類(lèi)型不是由發(fā)射器的數(shù)量定義的而是由每行的功率輸出定義的。

發(fā)射器之間的距離在高強(qiáng)度行與低強(qiáng)度行兩者中都是相同的，并且行之間的距離是固定的。

沒(méi)必要使獨(dú)特的投影線(xiàn)投射到整個(gè)視野中。相反，能夠生成分片(其中，所有的投影線(xiàn)都是獨(dú)特的)然后多次投射該分片?？梢允褂枚喟呋蜓苌湓?2，其中，單個(gè)元件以單一維度進(jìn)行分片。兩個(gè)這樣的元件可以用于在第二維度進(jìn)行分片并且可以復(fù)制分片或塊以填充視野。

可通過(guò)準(zhǔn)直器以及準(zhǔn)直透鏡的焦距設(shè)置投影線(xiàn)的寬度。準(zhǔn)直透鏡的焦距和行22之間的間隔可以限定在相鄰的投影線(xiàn)之間展開(kāi)的角度。通常，使相鄰?fù)队熬€(xiàn)之間展開(kāi)的角度保持不變以提供均勻的圖案。

獨(dú)立的發(fā)射器可以布置為發(fā)射器陣列24，并且該陣列可以由激光棒或者垂直腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)陣列組成。VCSEL陣列可包括晶片中半導(dǎo)體激光器的單片結(jié)構(gòu)，其中，光束發(fā)射方向垂直于晶片表面。

圖4、圖5以及圖6是示出投影線(xiàn)的形成的示意圖。如圖4所示，一行發(fā)射器發(fā)射在獨(dú)立發(fā)射器處相干但在發(fā)射器之間彼此不相干的光。

結(jié)果是在圖5中然后被準(zhǔn)直以提供不會(huì)延伸到預(yù)設(shè)行邊界之外的光束的一行光斑。

圖6是示出每個(gè)斑是如何由線(xiàn)發(fā)生器轉(zhuǎn)變?yōu)檠刂€(xiàn)軸延伸的線(xiàn)的放大圖。線(xiàn)重疊，但由于發(fā)射器彼此不相干，存在的斑點(diǎn)噪聲減少。

現(xiàn)在參考圖7，圖7示出了圖3中的設(shè)備的變型，其中，單個(gè)統(tǒng)一的光學(xué)元件代替圖3的所有光學(xué)部件。統(tǒng)一的光學(xué)元件34對(duì)每行的光進(jìn)行準(zhǔn)直，沿著行軸擴(kuò)展每行中的光以形成相應(yīng)投影線(xiàn)，并執(zhí)行分片。

現(xiàn)在參考圖8，圖8是示出使用多條投影線(xiàn)和獨(dú)立的發(fā)射器進(jìn)行結(jié)構(gòu)光掃描的方法的簡(jiǎn)化流程圖。多行獨(dú)立發(fā)射器布置成陣列并且光從元件發(fā)射，如框40示出。如所論述的，元件是獨(dú)立的，因?yàn)楸M管它們可以提供相干光，但它們彼此不相干。如以上相對(duì)于圖6討論的，來(lái)自給定行中的不同發(fā)射器的光然后比方說(shuō)使用線(xiàn)發(fā)生器沿著行的軸擴(kuò)展42，使來(lái)自行中的不同的發(fā)射器的光沿著線(xiàn)軸重疊以形成相應(yīng)投影線(xiàn)。

盡管光沿著行的軸擴(kuò)展，但在垂直軸上對(duì)光進(jìn)行準(zhǔn)直44以形成獨(dú)特的行。

如所提到的，可通過(guò)例如在每行中設(shè)置不同數(shù)量的元件使每行具有獨(dú)特的強(qiáng)度。其他方法可包括用不同的電流驅(qū)動(dòng)每行。結(jié)果是具有獨(dú)特強(qiáng)度圖案的分片。然后可以復(fù)制分片以填充視野。在分片內(nèi)，通?？梢允褂脙蓚€(gè)以上的強(qiáng)度等級(jí)并且可通過(guò)識(shí)別強(qiáng)度序列獲得唯一性。例如，“高、低、高、高”的圖案是唯一的，但是除非使用更大數(shù)量的強(qiáng)度等級(jí)，否則關(guān)于單獨(dú)的線(xiàn)沒(méi)什么獨(dú)特的。

現(xiàn)在更詳細(xì)地考慮線(xiàn)發(fā)生器和光學(xué)器件。使用多個(gè)發(fā)射器的優(yōu)勢(shì)是能夠顯著地減少斑點(diǎn)噪聲。然而，僅當(dāng)使用不同的發(fā)射器以交疊的方式照亮相同的圖案時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的優(yōu)勢(shì)。因此，本實(shí)施方式可以利用以下圖案形成技術(shù)。圖案一方面適合于結(jié)構(gòu)光應(yīng)用，而另一方面容易將其自身提供給與照明應(yīng)用重疊的另外的多個(gè)發(fā)射器。使用發(fā)射器的規(guī)則陣列，諸如，激光棒或VCSEL陣列。在發(fā)射器之后是對(duì)一個(gè)軸進(jìn)行準(zhǔn)直并在第二垂直軸上形成線(xiàn)的光學(xué)元件的序列。線(xiàn)方向可以通過(guò)一行發(fā)射器形成一系列重疊線(xiàn)的方式沿著發(fā)射器陣列軸準(zhǔn)確地對(duì)齊。

由于每個(gè)發(fā)射器形成相同(至多存在一些小側(cè)向位移)的線(xiàn)，來(lái)自每個(gè)發(fā)射器的不同的線(xiàn)沿著增強(qiáng)線(xiàn)的長(zhǎng)度重疊。由于發(fā)射器是不同的，光是不相干的，并且來(lái)自不同的發(fā)射器的光之間不存在干擾，從而導(dǎo)致線(xiàn)圖案中斑點(diǎn)噪聲大量減少。由于任何未對(duì)準(zhǔn)可具有擴(kuò)大線(xiàn)寬的效果，可以提供陣列軸與線(xiàn)方向之間的仔細(xì)對(duì)準(zhǔn)。由于通過(guò)每個(gè)發(fā)射器形成的線(xiàn)在稍微有不同的位置終止，在線(xiàn)邊緣處，重疊停止。就是說(shuō)，不同的線(xiàn)端點(diǎn)相對(duì)于彼此移動(dòng)。然而，與線(xiàn)的長(zhǎng)度相比，不同的線(xiàn)結(jié)束的范圍通?？梢允切〉?。

使用相同的單個(gè)的光學(xué)元件，如在有規(guī)律地間隔開(kāi)的陣列中，每行發(fā)射器導(dǎo)致投影圖案中單條線(xiàn)的形成。投影圖案中的線(xiàn)是等間隔的，且每個(gè)投影圖案線(xiàn)對(duì)應(yīng)于單行。每個(gè)投影圖案線(xiàn)均包含來(lái)自發(fā)射器的重疊線(xiàn)，具體地來(lái)自該行中的每個(gè)發(fā)射器的一條線(xiàn)。通過(guò)發(fā)射器行與準(zhǔn)直透鏡焦距之間的實(shí)際間隔來(lái)固定在線(xiàn)之間展開(kāi)的角度。

通常，由于光變得更加不相干的，給定行22中每個(gè)附加發(fā)射器20可進(jìn)一步減少投影線(xiàn)中的斑點(diǎn)噪聲。行22的數(shù)目然后可以確定由光學(xué)元件形成的投影線(xiàn)的數(shù)目。正如以上的討論，為了產(chǎn)生更多的投影線(xiàn)，簡(jiǎn)單的衍射光學(xué)元件(DOE)32可以用于復(fù)制投影線(xiàn)圖案若干次。

為了進(jìn)一步增強(qiáng)圖案，可以通過(guò)控制相應(yīng)行中的有效發(fā)射器的數(shù)目來(lái)控制每個(gè)投影線(xiàn)的相對(duì)光強(qiáng)度。雖然仍使用規(guī)則陣列24，但可以通過(guò)消除來(lái)自每條線(xiàn)的少量發(fā)射器減少有效發(fā)射器的數(shù)目。以這種方式，每條投影線(xiàn)均可被設(shè)為預(yù)定線(xiàn)強(qiáng)度，該強(qiáng)度然后可以由分析軟件用于識(shí)別單獨(dú)的投影線(xiàn)。

實(shí)施方式使用簡(jiǎn)化光學(xué)設(shè)計(jì)用于以上圖案形成技術(shù)。可以使用單個(gè)的光學(xué)元件34針對(duì)所有的發(fā)射器所共用，從而允許它們規(guī)則布置以變換成所希望的遠(yuǎn)場(chǎng)圖案或投影圖案。遠(yuǎn)場(chǎng)圖案的獨(dú)特的規(guī)則性可以允許本技術(shù)有效。光學(xué)器件包括準(zhǔn)直器、線(xiàn)發(fā)生器以及多斑或DOE，以便復(fù)制線(xiàn)圖案以填充視野。

通過(guò)至少一些本實(shí)施方式示出以下優(yōu)點(diǎn)。

實(shí)施方式可以使得斑點(diǎn)噪聲能夠有效減少，這通常會(huì)是當(dāng)存在相干光時(shí)發(fā)射器圖案重疊的情況。

由于單獨(dú)的投影線(xiàn)中的多源的重疊，實(shí)施方式可以允許改善的全局線(xiàn)均勻性。

實(shí)施方式可以使用對(duì)于所有的獨(dú)立發(fā)射器所共用的簡(jiǎn)單的光學(xué)器件。

如所論述，實(shí)施方式可以允許通過(guò)設(shè)置每行中有效發(fā)射器的數(shù)量來(lái)控制線(xiàn)強(qiáng)度。

實(shí)施方式可以允許通過(guò)在發(fā)射器陣列布局中設(shè)置行到行的間隔和/或設(shè)置準(zhǔn)直透鏡的焦距控制線(xiàn)角間隔。

在實(shí)施方式中，發(fā)射器可以分成發(fā)射器子集，其中每個(gè)子集允許單獨(dú)開(kāi)/關(guān)切換或者單獨(dú)控制驅(qū)動(dòng)電流。

在實(shí)施方式中，基于行/列劃分成子集，每行/列可單獨(dú)尋址。可替換地，幾行/列可以聚集成一個(gè)子集。舉例來(lái)說(shuō)，奇數(shù)行/列可聚集成一個(gè)子集，并且偶數(shù)行/列可聚集成另一個(gè)子集。與數(shù)據(jù)獲取同步地交替地使用每個(gè)子集允許形成動(dòng)態(tài)圖案以提高分辨率。

可以期望到，在從本申請(qǐng)發(fā)展到專(zhuān)利的期間，會(huì)開(kāi)發(fā)出許多相關(guān)的光學(xué)發(fā)射器和投影分析技術(shù)并且相應(yīng)術(shù)語(yǔ)的范圍旨在包括所有在前的這樣的新技術(shù)。

術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”、“含有”、“含”、“具有”及其同源詞是指“包含但不限于”。

術(shù)語(yǔ)“由……組成“表示“包括并且限于”。

如本文中所使用的，除非上下文明確地規(guī)定其它情況之外，否則單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”和“該”也包括復(fù)數(shù)。

應(yīng)理解，為了清楚而在分開(kāi)的實(shí)施方式的上下文描述的本發(fā)明的某些特征還可以組合起來(lái)在單個(gè)的實(shí)施方式中提供，并且以上描述解釋為該組合是否明確地書(shū)寫(xiě)。相反地，為了簡(jiǎn)便起見(jiàn)，在單個(gè)的實(shí)施方式的上下文描述的本發(fā)明的各種特征可以單獨(dú)提供或以任何適當(dāng)?shù)淖咏M合提供，或者適用于所描述的本發(fā)明的任何其他實(shí)施方式，并且以上描述解釋為這些分開(kāi)的實(shí)施方式是否明確地書(shū)寫(xiě)。在各個(gè)實(shí)施例的背景下描述的特定特征不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為對(duì)于那些實(shí)施方式而言是實(shí)質(zhì)性的特征，除非實(shí)施方式在不具備這些元素的情況下不能實(shí)施。

雖然本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合其特定的實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但是很明顯的是，許多替換、修改和變化對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。因此，其意在涵蓋落入所附權(quán)利要求的精神和廣泛范圍內(nèi)的所有此類(lèi)替代、修改和變化。

本說(shuō)明書(shū)中提及的所有出版物、專(zhuān)利和專(zhuān)利申請(qǐng)以其全部?jī)?nèi)容如同每個(gè)單獨(dú)的出版物、專(zhuān)利或?qū)＠暾?qǐng)具體地且單獨(dú)地指明結(jié)合于本文中作為參考的相同程度結(jié)合于本說(shuō)明書(shū)中作為參考。另外，本申請(qǐng)中任何參考文獻(xiàn)的引證或識(shí)別不應(yīng)該解釋為承認(rèn)這種參考文獻(xiàn)可作為針對(duì)本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)。對(duì)于所使用章節(jié)標(biāo)題的程度而言，它們不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是必要限制性的。