(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造化光を生成するための装置であって、第１の光学的構成を備え、前記第１の光学的構成は、
レンズピッチＰで規則的に配列された複数の透過型または反射型マイクロレンズを含むマイクロレンズアレイと、
前記マイクロレンズアレイを照射するための照射ユニットとを含み、
前記照射ユニットは、各々が波長Ｌの光を発し、各々がアパーチャを有する光源のアレイを含み、前記アパーチャは、前記マイクロレンズアレイから距離Ｄに位置する共通発光面に位置し、
Ｐ２＝２ＬＤ／Ｎであり、
Ｎは整数であり、Ｎ≧１であり、
前記光源の各々は、前記複数のマイクロレンズのそれぞれのサブセットを照射するように構成され、前記サブセットの各々は複数の隣接するマイクロレンズを含み、前記光源の各特定の１つからの光が、干渉パターンを生成するように、それぞれのサブセット内の異なるマイクロレンズを通過する、構造化光を生成するための装置。
【請求項２】
前記マイクロレンズは非球面マイクロレンズである、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記マイクロレンズアレイは２次元マイクロレンズアレイである、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記光源のアレイは、光源の２次元アレイである、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記照射ユニットは、空間的にインコヒーレントな光を発光するように構造化および構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記光源のアレイは、垂直共振器面発光レーザのアレイを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記アレイの光源は、光源ピッチＱで規則的に配列されており、Ｐ＝Ｑである、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記マイクロレンズが前記ピッチＰで配列される軸は、前記光源が前記ピッチＱで配列される軸に平行に整列される、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記アレイの前記光源は、光源ピッチＱで規則的に配列され、ＰおよびＱについてｐＰ＝ｑＱが適用され、ｐおよびｑは共通因子を持たない整数であり、ｐ≧１およびｑ≧１である、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記マイクロレンズが前記ピッチＰで配列される軸は、前記光源が前記ピッチＱで配列される軸と平行に整列される、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記装置は、第２の光学的構成を備え、前記第２の光学的構成は、
レンズピッチＰ２で規則的に配列された複数の透過型または反射型の第２のマイクロレンズを含む第２のマイクロレンズアレイと、
前記第２のマイクロレンズアレイを照射するための第２の照射ユニットとを備え、
前記第２の照射ユニットは、各々が波長Ｌ２の光を発し、各々が第２のアパーチャと称されるアパーチャを有する第２の光源のアレイを含み、前記第２のアパーチャは、前記第２のマイクロレンズアレイから距離Ｄ２に位置する第２の発光面と称される共通面に位置し、
（Ｐ２）２＝２＊Ｌ２＊Ｄ２／Ｎ２であり、
Ｎ２は整数であり、Ｎ２≧１であり、
前記第２のマイクロレンズアレイは前記第１の光学的構成の前記マイクロレンズアレイとは異なるか、または
第２の照射ユニットは、前記第１の光学的構成の照射ユニットとは異なるか、または
前記第２のマイクロレンズアレイは前記第１の光学的構成の前記マイクロレンズアレイとは異なり、かつ前記第２の照射ユニットは前記第１の光学的構成の照射ユニットとは異なる、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記第２のマイクロレンズアレイは、前記第１の光学的構成の前記マイクロレンズアレイとは異なり、前記第２のマイクロレンズアレイは、前記第１の光学的構成の前記マイクロレンズアレイに対して、前記発光面に平行な方向にシフトされる、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記レンズピッチＰと前記レンズピッチＰ２とは互いに異なる、請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記波長Ｌと前記波長Ｌ２とは互いに異なる、請求項１１に記載の装置。
【請求項１５】
前記第２のマイクロレンズアレイは、前記第１の光学的構成の前記マイクロレンズアレイに対して回転される、請求項１１に記載の装置。
【請求項１６】
前記第２のマイクロレンズアレイと前記第１の光学的構成の前記マイクロレンズアレイとは、両方とも、各々、相互に垂直な２つの対称軸を有する矩形形状であり、前記第２のマイクロレンズアレイの前記対称軸と、前記第１の光学的構成の前記マイクロレンズアレイの前記対称軸との間の角度φは、少なくとも１度から最大２０度となる、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記第２のマイクロレンズアレイおよび前記第１の光学的構成の前記マイクロレンズアレイは、単一部品光学部品において実施される、請求項１１に記載の装置。
【請求項１８】
前記光学的構成は、追加の光学部品を含み、前記マイクロレンズアレイは、前記照射ユニットと前記追加の光学部品との間に配置される、請求項１に記載の装置。
【請求項１９】
前記追加の光学部品は、少なくとも１つのプリズムを含む、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記追加の光学部品はプリズムアレイを含む、請求項１８に記載の装置。
【請求項２１】
前記構造化光は、前記干渉パターンに由来する、請求項１に記載の装置。
【請求項２２】
前記光源のうちの隣接する光源によって照射されるそれぞれのサブセットは、部分的に重なっている、請求項１に記載の装置。
【請求項２３】
前記光源の各々は、前記波長Ｌの光を円形または非円形の断面を有する発光円錐形に発光し、隣接する光源の発光円錐は部分的に重なっている、請求項１に記載の装置。
【請求項２４】
構造化光を生成するための装置であって、光学的構成を備え、前記光学的構成は、
レンズピッチＰ１で規則的に配列された複数の透過型または反射型のマイクロレンズを含む第１のマイクロレンズアレイと、
レンズピッチＰ２で規則的に配列された複数の透過型または反射型のマイクロレンズを含む第２のマイクロレンズアレイと、
前記第１のマイクロレンズアレイおよび前記第２のマイクロレンズアレイを照射するための照射ユニットとを含み、
前記照射ユニットは、
各々が波長Ｌ１の光を発し、各々がアパーチャを有する第１の光源のアレイを含み、前記アパーチャは、前記第１のマイクロレンズアレイから距離Ｄ１に位置する共通の第１の発光面に位置し、
（Ｐ１）２＝２＊（Ｌ１）＊（Ｄ１）／（Ｎ１）であり、
Ｎ１は整数であり、Ｎ１≧１であり、前記照射ユニットはさらに、
各々が波長Ｌ２の光を発し、各々がアパーチャを有する第２の光源のアレイを含み、前記アパーチャは、前記第１のマイクロレンズアレイから距離Ｄ２に位置する共通の第２の発光面に位置し、
（Ｐ２）２＝２＊（Ｌ２）＊（Ｄ２）／（Ｎ２）であり、
Ｎ２は整数であり、Ｎ２≧１である、構造化光を生成するための装置。
【請求項２５】
前記第１の光源のアレイは、前記第２の光源のアレイと同一である、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記第１の光源のアレイは、前記第２の光源のアレイとは異なる、請求項２４に記載の装置。
【請求項２７】
距離Ｄ１は距離Ｄ２と異なる、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
波長Ｌ１は波長Ｌ２と異なる、請求項２６に記載の装置。
【請求項２９】
レンズピッチＰ１はレンズピッチＰ２と異なる、請求項２４に記載の装置。
【請求項３０】
前記第１の発光面は、前記第２の発光面と同一である、請求項２４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光学の分野に関し、特に、構造化光およびパターン化された照射の生成に関する。それは対応する装置に関する。さらに、本開示は、例えば、距離測定または深度マッピングの目的で、構造化光を生成および検出するデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
用語の定義
「能動光学部品」：光感知または発光部品。例えば、フォトダイオード、画像センサ、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、レーザチップなどがある。能動光学部品は、裸のダイとして、またはパッケージ内に、すなわちパッケージ化された部品として存在することができる。
【０００３】
「受動光学部品」：レンズ、プリズム、ミラー（平面または曲面）、または光学系のような、屈折および／または回折および／または（内部および／または外部の）反射によって光を向け直す光学部品であって、光学システムは、場合によっては開口絞り、画像スクリーン、ホルダなどの機械的要素も含む光学部品の集合体である。
【０００４】
「複製」：所与の構造またはそのネガを再現する技術。例えば、エッチング、エンボス加工（インプリンティング）、鋳造、成形。
【０００５】
「光」：最も一般的な電磁放射；より具体的には、電磁スペクトルの赤外、可視または紫外部分の電磁放射である。
【０００６】
構造化光は、例えば、場内に存在する対象物までの距離を判断する用途に使用することができる。そこでは、構造化光によって場内に生成される光パターンが、物体を、構造化光を発光する装置からの物体の距離に応じて区別することを可能にする。ゲームコンソールは、例えば、プレイヤが存在する場を構造化光で照射するためのパターンプロジェクタを備えてもよく、そのように照射された場は、深度マッピングとも呼ばれる、場の３Ｄマッピングを達成するように画像化され、解析される。
【０００７】
構造化光は、しばしば符号化された光またはパターン化された光とも呼ばれ、これらの用語は、本特許出願では互換的に使用される。「構造化光」という用語は、光が三角測量技術によって距離を判断するために評価されるときに、主に使用される。一方、「パターン化された光」は、ステレオビジョンを使用して距離を判断するために光が評価される場合に主に使用され、光はこの場合典型的にはコントラスト強調に使用される。
【０００８】
関連技術のいくつかの例を以下に簡単に説明する。
例えば、米国特許第７，９７０，１７７Ｂ２号は、回折光学素子を用いた構造化光の生成に基づく距離計算のための装置を記載している。
【０００９】
ＵＳ  ２０１２／０３８９８６  Ａ１には、回折光学素子を使用するパターンプロジェクタが記載されている。
【００１０】
ＵＳ  ２０１０／１１８１２３  Ａ１には、スポットの固定パターンを含む単一の透明体を含む照射アセンブリを含む、物体をマッピングするための装置が記載されている。そこでは、光源は、パターンを物体上に投影するように単一の透明体を光放射で透過照射する。
【００１１】
ＵＳ  ２０１３／０３８９４１Ａ１には、間に所定の均一な間隔をおいて基板上に配置された光源のマトリクスを含む光学装置が記載されている。同じ均一間隔のマイクロレンズアレイが、マイクロレンズアレイの近くに配置され、光源から発光された光をコリメートし、ビームホモジナイザを確立する。
【００１２】
ＷＯ２０１４／０８３４８５Ａ１は、いくつかの半導体レーザのアレイを含む、場に構造化光パターンを投影するためのレーザデバイスを記載している。
【００１３】
米国特許第８３２０６２１号は、３−Ｄ画像化デバイスで使用するプロジェクタを開示している。プロジェクタは、垂直共振器面発光レーザまたはＶＣＳＥＬアレイで形成された光源を含む。ＶＣＳＥＬアレイからの光は、各ＶＣＳＥＬに対して１つのレンズである複数のレンズからなるコリメートマイクロレンズアレイを介して集束される。マイクロレンズアレイは、ＶＣＳＥＬアレイからのビームを集束させてＤＯＥに向ける働きをする。ＤＯＥは、ビームを様々な光パターンのいずれかに形成し、これが３次元画像化を可能にする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本開示の１つの目的は、発光方向に平行な方向に特に浅い、構造化光を生成するための装置を記載することである。
【００１５】
本開示の別の目的は、特に少数の構成要素のみを必要とする構造化光を生成するための装置を記載することである。
【００１６】
本開示の別の目的は、装置からの距離の特に広い範囲にわたって良好なコントラストを提供する構造化光を生成するための装置を記載することである。
【００１７】
本開示の別の目的は、特に高いコントラストパターンを生成することができる構造化光を生成するための装置を記載することである。
【００１８】
本開示の別の目的は、特に装置内で最初に生成される光の輝度と比較して、特に高い輝度の構造化光を生成するための装置を記載することである。
【００１９】
本開示の別の目的は、比較的単純な光パターンを生成することができる構造化光を生成するための装置を記載することである。
【００２０】
本開示の別の目的は、比較的複雑な光パターンを生成することができる構造化光を生成するための装置を記載することである。
【００２１】
本開示の別の目的は、相対的に緩いアライメント公差で製造することができる、構造化光を生成するための装置を記載することである。
【００２２】
本開示の別の目的は、良好な製造性を有する、構造化光を生成するための装置を記載することである。
【００２３】
本開示の別の目的は、比較的高い収率で製造することができる、構造化光を生成するための装置を記載することである。
【００２４】
本開示の別の目的は、標準化されたモジュールを用いて設計され得るデバイスを記載することである。
【００２５】
本開示の別の目的は、検出された構造化光を評価するための改善された能力を有するデバイスを記載することである。
【００２６】
さらなる目的および様々な利点が、以下の記載および実施形態から明らかになる。
１つ以上の目的は、本開示に記載される主題による装置によって少なくとも部分的に達成される。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明者らは、マイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）のレンズピッチＰおよびＭＬＡを照射する光源に対するＭＬＡの距離Ｄ（「照射ユニット」と呼ぶことにしたい）のある種の選択について、それによって生成される構造化光のコントラストが特に強く、この選択は照射ユニットによって発光される光の波長にも依存することを発見した。したがって、これらの特定のケースでは、特に高コントラストのパターンを場に投影することができる。
【００２８】
発明者らの発見は、１９４８年にエルンスト・ラウ（Ｅｒｎｓｔ  Ｌａｕ）によって発見された光学的効果（「Ｌａｕ  Ｅｆｆｅｃｔ」）にいくらか類似している。Ｌａｕ効果は、例えば、１９７９年３月に「光通信」第２８巻第３号において公開された、「Ｌａｕ効果（コヒーレント照射中の回折実験）」と題されたＪ．ＪａｈｎｓおよびＡ．Ｗ．Ｌｏｈｍａｎｎの論文に記載されている。Ｌａｕの最初の実験装置は、第１格子と同じスリット分離を有する別の格子が後にある第１格子を照射する拡張白色光源を含み、最終的に収束レンズが第２の格子を出る光を観察面に結像する。Ｌａｕは、次の式が満たされている場合に対して縞模様を観察することができた：
ｚ０＝‥‥ｎ  ｄ２／２λ、（ｎ＝１、２、３、４、…）であり式中、
ｚ０は２つの格子の間の距離、ｄは格子の格子定数（スリット分離）、λは光源によって発光される波長、すなわち観察される縞パターンを形成する光の波長を示す。
【００２９】
本発明との大きな相違点にもかかわらず、Ｌａｕ効果の理解は、本発明の装置および技術の機能の理解をある程度助けることができる。
【００３０】
他の、しかし周知の光学的効果は、Ｈｅｎｒｙ  Ｆｏｘ  Ｔａｌｂｏｔによって１８３６年に発見されたＴａｌｂｏｔ効果（またはＴａｌｂｏｔ自己像形成（「Ｔａｌｂｏｔ  ｓｅｌｆ−ｉｍａｇｉｎｇ」））と呼ばれるコヒーレント光学の効果である。Ｔａｌｂｏｔ効果も、Ｊ．ＪａｈｎｓおよびＡ．Ｗ．Ｌｏｈｍａｎｎによる上記の論文に記載されている。Ｌａｕ効果およびＴａｌｂｏｔ効果は、いずれも格子の自己像形成に関連すると考えられ得るが、（Ｌａｕによって採用された拡張された白色光源の代わりに）Ｔａｌｂｏｔは単色点光源の使用を記載したこと、およびＬａｕは２つの格子を互いの背後に置くが、Ｔａｌｂｏｔは単一の格子のみを使用する点で異なる。
【００３１】
Ｔａｌｂｏｔは、単色光源によって照射された格子の後ろにおいて、干渉パターンが、格子に平行に整列され、格子から特定の距離にある平面で観察可能であることを発見した。格子の後ろの特定の距離は
２ｄ２／λ
およびそれの整数倍数であり、ｄは格子の格子定数を示し、λは単色光源の波長を示す。
【００３２】
本発明者らは、照射ユニットの光源のアパーチャが発光面と呼ばれる共通面内にある場合、特に高いコントラストが達成され得ることを発見した。
【００３３】
本発明者らはまた、照射ユニットが周期的な光源である場合に特に高いコントラストが達成され得ることを認識した。
【００３４】
本発明者らが提案した対応する装置は、構造化光を生成するための装置として記載することができ、それは、第１の光学的構成を含み、それは、
−レンズピッチＰで規則的に配列された複数のマイクロレンズを含むマイクロレンズアレイを含み、マイクロレンズは、透過型マイクロレンズまたは反射型マイクロレンズであり得、第１の光学的構成はさらに、
−マイクロレンズアレイを照射するための照射ユニットを含み、
照射ユニットは、各々が波長Ｌの光を発し、各々がアパーチャを有する光源のアレイ（ＬＳＡ）を含む。アパーチャは共通面（発光面）に位置し、発光面はマイクロレンズアレイから距離Ｄに位置する。生成された構造化光（およびパターン化された照射）における特に高いコントラストに対する特別な条件は、レンズピッチＰ、距離Ｄおよび波長Ｌを以下のように相互にリンクする：
Ｐ２＝２ＬＤ／Ｎであり、
Ｎは整数であり、Ｎ≧１である。
【００３５】
小さなＮ、例えば、Ｎ≦８、特にＮ≦５に対しては、距離Ｄは比較的小さく、第１の光学的構成（したがってしばしば装置も）はかなり浅い。本発明者らによってさらに発見されたように、達成可能なコントラストは、このような低いＮに対して明らかに非常に高い。いくつかの実験では、１〜４の範囲のＮ、特にＮ＝２は、非常に良好なコントラストを提供することができる。
【００３６】
この装置は、パターン化された照射を生成するための装置と考えることもできる。
アパーチャは、光源から分離可能である必要はない。例えば、半導体レーザの場合、光が発光される活性領域はアパーチャを確立する。
【００３７】
アパーチャは、主に、それらによって発光の位置が規定され、したがってＭＬＡからの距離Ｄを規定することを可能にするという理由で言及されている。
【００３８】
発光面は、マイクロレンズアレイに対して平行に整列させることができる。
波長Ｌは、光源によって発光される光の波長である。光源がレーザである場合、それは単に放射されるレーザ放射の（中間）波長である。混合波長を放射する光源の場合、波長Ｌは、原則として、放射される波長のいずれかであり得る。しかしながら、いずれにしても、上記の式が満たされる波長Ｌについては特に良好なコントラストが存在し、一方、他の波長は波長Ｌで生成されたパターンを重ね合わせ、結果として、波長Ｌでパターンのぼけが生じる可能性がある。したがって、波長Ｌは、それぞれの光源の波長スペクトルにおけるピーク波長とすることができる。
【００３９】
波長Ｌは、特に赤外光範囲内の不可視光範囲にあることができる。
いくつかの実施形態では、複数のマイクロレンズのすべてのマイクロレンズは、同種（ｃｏｎｇｅｎｅｒｉｃ）のマイクロレンズである。
【００４０】
レンズピッチＰは、例えば、５μｍ〜２５０μｍ、例えば１０μｍ〜１５０μｍである。
【００４１】
いくつかの実施形態では、光源のアレイのすべての光源は、同種の光源である。
上述したように、マイクロレンズは、透過型または反射型であり得る。
【００４２】
透過型マイクロレンズは、照射ユニットから発光される光の少なくとも一部に対して透明であり；したがって、照射ユニットから発光された光は、少なくとも部分的にマイクロレンズを通して伝搬してもよい。透過型マイクロレンズは、回折型および／または屈折型のマイクロレンズとすることができる。例えば、透過型マイクロレンズは、断熱化されたマイクロレンズまたは他のハイブリッドレンズであってもよい。
【００４３】
反射型マイクロレンズは、照射ユニットから発光された光の少なくとも一部を反射する。それらは、構造化された（したがって、平らではない）マイクロミラー、例えば湾曲したマイクロミラーとしても理解することができる。反射型マイクロレンズの場合、マイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）は、したがって、マイクロミラーアレイと考えることができる。しかしながら、マイクロレンズ／マイクロミラーは、通常、個々に可動ではなく、むしろ、マイクロレンズアレイ／マイクロミラーアレイの残りの部分に対して固定位置にあり得る。反射型マイクロレンズの各々は、滑らかで湾曲した（屈折レンズのような）表面を有していてもよく、および／または回折構造（透明な回折レンズのような）で構造化されていてもよい。
【００４４】
いくつかの実施形態では、マイクロレンズは、透過屈折型マイクロレンズである。
一実施形態では、マイクロレンズは集光レンズ（収束レンズ）、例えば凸レンズである。
【００４５】
別の実施形態では、マイクロレンズは分散レンズ、例えば凹レンズである。
マイクロレンズのレンズアパーチャは、円形であってもよいが、（非円形の）楕円であってもよい。さらに、多角形のレンズアパーチャまたはさらに他のレンズアパーチャ形状、例えば矩形、特に正方形、六角形、または他のものも可能である。好適なレンズアパーチャ形状を選択することによって、生成される照射パターンに最終的に寄与するよう、ＭＬＡによって透過および反射される光の割合を最適化（最大化）することが可能である。
【００４６】
構造化光が、マイクロレンズのうち異なるものから伝搬する光の干渉によって生成される干渉パターンから生じるという事実は、構造化光のコントラストがＭＬＡから広い距離範囲にわたって、通常は遠距離場全体において、実質的に一定のままであることを可能にし、それは、少なくとも、例えば、５ｃｍまたは１０ｃｍから無限大までである。本明細書に記載の装置は、パターン化された照射を達成するためにパターン付きスライドを必要としない。また、結像レンズ（または多レンズ結像系さえも）を省略することもできる。
【００４７】
マイクロレンズ、すなわちそれらの形状は、第１の光学的構成の視野、すなわち、構造化光が（主に）第１の光学的構成によって発光される角度範囲を規定する（第１の光学的構成から発光された光の経路に影響を及ぼす追加の光学部品がないことが仮定される）。
【００４８】
したがって、様々な用途のために、マイクロレンズを非球面レンズとして提供することは有利であり得る。例えば、マイクロレンズは、構造化光のために矩形のエンベロープを作成するために構造化することができる。例えば、マイクロレンズは、マイクロレンズの光軸に垂直でありかつ第１の軸に垂直な第２の軸に沿った焦点距離ｆ２よりも小さい、マイクロレンズの光軸に垂直な第１の軸に沿った焦点距離ｆ１を有することができる。
【００４９】
いくつかの実施形態では、光源の各々は、複数のマイクロレンズのそれぞれのサブセットを照射するように構成され、サブセットの各々は、複数の隣接するマイクロレンズを含み、各特定の光源からの光は、それぞれのサブセットの異なるマイクロレンズを通過して、干渉パターンを生成する。
【００５０】
いくつかの実施形態では、ＭＬＡは２次元ＭＬＡである。しかしながら、他の実施形態では、ＭＬＡは１次元ＭＬＡである。後者の場合、マイクロレンズは線に沿って配置され、この場合シリンドリカルレンズが特に適している。
【００５１】
２次元ＭＬＡの場合、互いに異なる２つのレンズピッチ、すなわち２つの対称軸のような２つの異なる方向の各々に対して１つのピッチが存在してもよい。矩形レンズ構成の場合、２つの方向は相互に垂直であり、六角形構成の場合、それらの方向は６０度の角度を囲む。しかしながら、２次元ＭＬＡを有するいくつかの実施形態では、これらの２つのレンズピッチは同一である。
【００５２】
一実施形態では、光源のアレイ（ＬＳＡ）は、ピッチＱ（光源ピッチＱ）で規則的に配列された光源を含む。
【００５３】
光源ピッチＱは、例えば、５μｍ〜２５０μｍ、例えば１０μｍ〜１５０μｍとすることができる。
【００５４】
いくつかの実施形態では、ＬＳＡは２次元ＬＳＡである。しかしながら、他の実施形態では、ＬＳＡは１次元ＬＳＡである。後者の場合、光源は線に沿って配置される。
【００５５】
いくつかの実施形態では、ＬＳＡの光源は、共通の板状の基板上に配置され、光源の発光方向（およびしたがって光軸）は、基板によって規定される板に対して垂直である。
【００５６】
原理的には、ピッチＱはレンズピッチＰとは無関係に選択することができる。しかしながら、ピッチＰおよびピッチＱが、それぞれ、互いに平行な線に沿って位置決めされたマイクロレンズおよび光源の距離である場合（「相互に平行なＭＬＡとＬＳＡ」）、Ｐ＝Ｑが適用される場合には、構造化光における特に高いコントラストが達成され得ることが判明した。
【００５７】
良好なコントラストは、ｐおよびｑが共通因子のない少なくとも１の整数（ｐ≧１、ｑ≧１）であるｐＰ＝ｑＱの場合にも得られる。本発明者らは、この場合、増大した複雑さを有する照射パターン、特に（Ｐ＝Ｑの場合に対して）拡大されたより複雑な単位セルを形成できる、と判断した。
【００５８】
しかしながら、ｐおよびｑの値が比較的高いと、構造化光のコントラストが低下する傾向があり、ｐ≦８およびｑ≦８がしばしば好ましい。
【００５９】
いくつかの実施形態では、ＬＭＡのマイクロレンズは、矩形のグリッド上、または正方形のグリッド上にでも配置されるが、他の幾何学的形状、例えば、六角形の周期的な配置も可能である。
【００６０】
いくつかの実施形態では、ＬＳＡの光源は、矩形のグリッド上、または正方形のグリッド上にでも配置されるが、他の幾何学的形状、例えば、六角形の周期的な配置も可能である。それらはすべての格子点を占めることができるが、代替的に、いくつかの実施形態では、いくつかの格子点は光源によって占められない。
【００６１】
本発明者らは、互いに平行に整列された同じ幾何学的形状の規則的な配置をともに有するＭＬＡおよびＬＳＡの提供、例えば、ＭＬＡとＬＳＡとの両方に対して同じアスペクト比の矩形配置であって、ＭＬＡおよびＬＳＡの矩形の対応する辺は、互いに平行に整列されている配置の提供（「相互に平行なＭＬＡおよびＬＳＡ」）は、特に高いコントラストを達成することを可能にすることを発見した。
【００６２】
同様に、マイクロレンズアレイおよび光源のアレイの相互に平行に配置された六角形（または他の）幾何学的形状は、コントラストを高める傾向がある。
【００６３】
特に、上述のｐＰ＝ｑＱ（整数ｐ、ｑは共通因子なし）の場合、単位セルが大きく、周期性の高い有用な照射パターンを得ることができる。同様に、少なくともｐ１Ｐ１＝ｑ１Ｑ１かつｐ２Ｐ２＝ｑ２Ｑ２であり、整数ｐ１、ｑ１は共通因子を持たず、整数ｐ２、ｑ２は共通因子を持たない場合には、異なる軸に沿ったレンズの２つの潜在的に異なるピッチ（Ｐ１、Ｐ２）と、異なる軸に沿った光源の２つの潜在的に異なるピッチ（Ｑ１、Ｑ２）とが存在する場合にも同じことが言え；より詳細には、レンズがピッチＰ１を有する軸は、光源がピッチＱ１を有する軸に平行に整列され、レンズがピッチＰ２を有する軸は、光源がピッチＱ２を有する軸に平行に整列している（「相互に平行なＭＬＡおよびＬＳＡ」）。
【００６４】
本発明者らは、生成された照射パターンにおける潜在的（すなわち可能な）光輝度最大値の位置は、ＭＬＡの周期性によって決定されるが、ＬＳＡの周期性を、照射パターンにおける潜在的な光輝度の最大値の前記位置における相対的な輝度を調整するために使用することができる。
【００６５】
一実施形態では、照射ユニットは、空間的にインコヒーレントな光を発光することのために構造化および構成される。代替的に、照射ユニットが空間的にコヒーレントな光を発光するようにすることも可能である。
【００６６】
例えば、１つのレーザのようなたった１つの光生成器に格子を加えたものを提供し、レーザは格子を照射し、格子のスリットを介して放射される光が、光源を構成し（その結果、空間的にコヒーレントな光が照射ユニットから発光される）こととは対照的に、例えば、光源は、互いに離れている（そして、全体として、空間的にインコヒーレントな光を生成する）光生成器であってもよい。
【００６７】
いくつかの実施形態では、照射ユニットは、ＶＣＳＥＬのアレイ、すなわち垂直共振器面発光レーザのアレイを含む。ＶＣＳＥＬのアレイは、非常に高い輝度で空間的にインコヒーレントな光の発光を可能にすることができる。
【００６８】
いくつかの実施形態では、照射ユニットは、ＶＣＳＥＬのアレイである。
ＶＣＳＥＬを発光体として設けることにより、垂直方向に、すなわち光軸に沿って、発光方向に沿って、非常に小型の装置の設計を可能にすることができる。また、小さなピッチＱも、エッジ発光レーザを使用するよりもＶＣＳＥＬを使用して実現する方が簡単である。
【００６９】
一実施形態では、ＶＣＳＥＬのアレイのＶＣＳＥＬの発光方向は、ＭＬＡの光軸に平行である。
【００７０】
一実施形態では、照射ユニットとＭＬＡとの間の光路には、追加の光学素子がなく、光出力を有する光学素子が少なくともない。
【００７１】
一実施形態では、距離Ｄを判断するためのＭＬＡにおける基準面は、レンズ面と呼ばれ、レンズ面は、マイクロレンズの周辺点を含む。マイクロレンズの周辺点のすべてが同一平面内にあるわけではない場合、レンズ面は、照射ユニットから最も遠いマイクロレンズの周辺点を含む平面と定義される。
【００７２】
実際には、距離Ｄは、マイクロレンズの垂直方向の延在（光軸に沿った延在）よりもはるかに大きくあり得るので、レンズ面を、マイクロレンズが位置する平面として画定することは、十分に正確である。
【００７３】
もちろん、距離Ｄは常にＭＬＡに垂直な方向において判断され、特に前記発光面に垂直な方向であってもよい。これは、上記の式で使用される距離Ｄがアパーチャ（発光面）とＭＬＡとの間の幾何学的距離と同一である場合に当てはまり得る。言い換えれば、光の光路長が、アパーチャとＭＬＡとの間の直接的な直線接続の長さと一致する場合。しかしながら、これは必ずしもそうであるとは限らない。以下でさらに説明するように、光路長（上記の式において距離Ｄとして使用される）はそれとは異なる実施形態が存在する。
【００７４】
一実施形態では、光源の各々は、複数の隣接するマイクロレンズを含む、前記複数のマイクロレンズの組を照射するように構造化および構成される。このようにして、単一の光源からの光が、結果として、干渉パターンが展開するように、マイクロレンズの（異なる）いくつかから光が伝搬することが保証され得る。例えば、各マイクロレンズは、光源の少なくとも２つ、またはむしろ少なくとも１０個によって照射されてもよい。
【００７５】
さらに、光源のうち隣接する光源によって照射されるマイクロレンズの組が重なり合う、すなわち、第１の光源によって照射されるマイクロレンズの組と、第１の光源に隣接する第２の光源によって照射されるマイクロレンズの組とは、少なくとも１つのマイクロレンズを共通に有する。隣接する光源から発光された光のＭＬＡ上におけるそのような重なりは、特に、ＶＣＳＥＬのようなレーザが光源として使用される場合には、構造化光によって生成されるパターン、すなわち照射パターンにおけるスペックル形成を低減するかまたは除去しさえできる。
【００７６】
いくつかの実施形態では、光源の各々は、少なくとも５度またはむしろ少なくとも１０度の平均開き角の発光円錐（発光円錐が回転対称でない場合の「平均」）を有する。
【００７７】
より複雑な照射パターンを生成するように、より複雑な組成の構造化光を生成するために、記載された装置に様々な変形を適用することが可能である。例えば、記載された種類の２つ以上の光学的構成を単一の装置に組み合わせることが可能である。例えば、２つまたは３つの構成を組み合わせることができ、または４つの構成（例えば、各々が矩形の角に位置する）を組み合わせることができる。また、光学的構成において、同一のＭＬＡが２つ以上のＬＳＡによって照射されるか、または同一のＬＳＡが２つ以上のＭＬＡを照射することも可能であり、これは、ＭＬＡまたはＬＳＡを共有する２つの光学的構成と考えることもできる。
【００７８】
一実施形態では、装置は第２の光学的構成を含み、それは、
−レンズピッチＰ２で規則的に配列された複数の透過型または反射型の第２のマイクロレンズを含む第２のマイクロレンズアレイ（第２のＭＬＡ）と、
−第２のマイクロレンズアレイを照射するための第２の照射ユニット（第２のＬＳＡ）とを含み、
第２の照射ユニットは、各々が波長Ｌ２の光を発し、各々が第２のアパーチャと称されるアパーチャを有する第２の光源のアレイを含み、第２のアパーチャは、第２のマイクロレンズアレイから距離Ｄ２に位置する第２の発光面と称される共通面に位置し、レンズピッチＰ２、距離Ｄ２および波長Ｌ２について、
（Ｐ２）２＝２＊Ｌ２＊Ｄ２／Ｎ２が適用され、
Ｎ２は整数であり、Ｎ２≧１であり、
−第２のマイクロレンズアレイおよび第１の光学的構成のマイクロレンズアレイは同一ではなく（言い換えれば、第２のマイクロレンズアレイおよび第１の光学的構成のマイクロレンズアレイは異なる実体であり、または第２のマイクロレンズアレイは、−任意選択的に第１の光学的構成のマイクロレンズアレイと同種であるが−第１の光学的構成のマイクロレンズアレイとは異なり）、または
−第２の照射ユニットおよび第１の光学的構成の照射ユニットは、同一ではなく（言い換えれば、第２の照射ユニットおよび第１の光学的構成の照射ユニットは異なる実体であり、または第２の照射ユニットは、−任意選択的に第１の光学的構成の照射ユニットと同種であるが−第１の光学的構成の照射ユニットとは異なり）、または
−第２のマイクロレンズアレイと第１の光学的構成のマイクロレンズアレイとは同一ではなく、第２の照射ユニットと第１の光学的構成の照射ユニットとは同一ではない。
【００７９】
以下においていくつかの例では、
−第１の光学的構成のＭＬＡは第１のＭＬＡと呼ばれ；
−第１の光学的構成のＬＳＡは第１のＬＳＡと呼ばれ；
−第１の光学的構成のマイクロレンズは第１のマイクロレンズと呼ばれ；
−第１の光学的構成の光源は第１の光源と呼ばれ；
−第１の光源のアパーチャは第１のアパーチャと呼ばれ；
−レンズピッチＰはレンズピッチＰ１と呼ばれ；
−波長Ｌは波長Ｌ１と呼ばれ；
−距離Ｄは距離Ｄ１と呼ばれ；
−整数Ｎは整数Ｎ１と呼ばれる。
【００８０】
一実施形態では、第２のＭＬＡと第１のＭＬＡとは同一ではなく、第２のＭＬＡは第１のＭＬＡに対してシフトされる。この実施形態では、第１および第２のＭＬＡは任意選択的に同種のＭＬＡである。さらに、任意選択的に、距離Ｄ１、Ｄ２は同一である。第１のＬＳＡと第２のＬＳＡとは同一であってもよいし、第１のＬＳＡと第２のＬＳＡとは同一でなくてもよく、第１および第２のＬＳＡがそれらの光源の共通の組を共有することが可能である。任意選択的に、この実施形態では、波長Ｌ１、Ｌ２は同一である。
【００８１】
この実施形態において、第１および第２のＭＬＡは、互いに平行であり、第１および第２のＬＳＡの発光方向に平行な光軸を有することができる。
【００８２】
第１および第２のＭＬＡの両方が、単一の光学部品に含まれてもよい。
別の実施形態では、レンズピッチＰ１およびＰ２は互いに異なっている。この場合、（上記の式を満たしながら）距離Ｄ１およびＤ２が同一であることを提供することが依然として可能である。これは、例えば、波長Ｌ１、Ｌ２および／または整数Ｎ１、Ｎ２がそれに応じて選択されることを提供することによって達成され得る。しかしながら、この場合、距離Ｄ１およびＤ２が同一でないことがあり得る。本実施形態では、第１および第２の光源がそれぞれ配置される光源ピッチＱ１、Ｑ２を互いに異ならせてもよい。
【００８３】
さらに別の実施形態では、波長Ｌ１およびＬ２は互いに異なっている。この場合、距離Ｄ１とＤ２も互いに異なってもよく、および／またはレンズピッチＰ１、Ｐ２も互いに異なっていてもよい。
【００８４】
さらに別の実施形態では、第１および第２のＭＬＡは、互いに対して回転される。より詳細には、第１のＭＬＡと第２のＭＬＡとの両方は、各々、相互に垂直な２つの対称軸を有する矩形形状（これは正方形形状の場合も含む）であり、第２のＭＬＡの対称軸は、第１のＭＬＡの対称軸と角度φをなし、それに対しては、０度＜φ≦４５度、例えば、１度＜φ≦１０度が適用される。同様に、六角形の幾何学的形状の２つのＭＬＡも互いに対して回転されてもよい。
【００８５】
いくつかの実施形態では、光源のアレイは、第１の格子の格子点上に各々が位置する第１の光源のグループと、さらに、第２の格子の格子点上に各々が位置する第２の光源のグループとを含み、第１のグループの発光体と第２のグループの発光体とは散在する。第１格子と第２格子とは同一ではないが、それらは同種であることができ、その場合、それらは相互にシフトまたは回転させることができる。
【００８６】
同様に、第１のグループの発光体および第２のグループの発光体は、交錯しているか、または交錯する態様で位置決めされると言える。
【００８７】
第１および第２の格子は、相互に重ね合わされた格子と考えることができる。
これはスペースを節約し、および／またはＭＬＡのより均一な照射に寄与することができる。
【００８８】
第１の光源グループの光源および第２の光源グループの光源は、同種の光源とすることができる。しかしながら、代替的に、それらは異なる特性を有することができる。
【００８９】
各グループは、例えば少なくとも１０個の発光体、または例えば少なくとも４０個の発光体を含むことができる。
【００９０】
第１および第２の格子は、同じ寸法であり、互いに平行に整列させることができ、場合によっては、第２の格子は第１の格子に対してシフトする。
【００９１】
一例では、第１および第２の格子は、両方とも、ｘ軸に沿って格子定数Ｑｘを有し、ｙ軸に沿って格子定数Ｑｙを有する矩形格子である。ｘ軸は、ｙ軸に垂直に整列させることができる。
【００９２】
ＱｘおよびＱｙは光源のピッチに対応すると考えることができるが、光源の各グループはそのときは他のグループとは別個に見なければならないであろう。
【００９３】
いくつかの実施形態では、第２の格子は、ｘ軸に沿ってＱｘの非整数倍および／またはｙ軸に沿ってＱｙの非整数倍であるシフトだけ、例えば、ｘ軸に沿った（ｎｘ＋０．０１）×Ｑｘと（ｎｘ＋０．９９）×Ｑｘとの間のシフトだけ、および任意選択肢的に、さらに、ｙ軸に沿った（ｎｙ＋０．０１）×Ｑｙと（ｎｙ＋０．９９）×Ｑｙとの間の距離だけ、第１の格子に対してシフトされ、ここで、ｎｘ≧０およびｎｙ≧０は整数である。
【００９４】
いくつかの実施形態では、第１の格子の複数の格子点は、第１のグループの光源によって占められていない。これにより、ＬＳＡの製造性を向上させることができる。例えば、製造上の制約は、（隣接する）光源間の最小距離を必要とすることがあり、光源がすべての格子の各格子点に存在する場合には、この最小距離はアンダーカットされなければならないであろう。
【００９５】
「光源によって占められていない」というフレーズは、「光源がない」ということもできる。換言すれば、前記複数の（占められていない）格子点のいずれにも光源が存在しない。
【００９６】
同様に、代替的に、または加えて、第２の格子の複数の格子点が（第２のグループの）光源によって占められないことが可能である。
【００９７】
いくつかの実施形態では、（明瞭にするために）マイクロレンズアレイについて「第１のマイクロレンズアレイ」として言及したく、第１の光学的構成は、第１のマイクロレンズアレイに加えて、第２のマイクロレンズアレイを含み、第１および第２のマイクロレンズアレイは、同一の単一部品の基板に含まれる。このようにして、省スペースおよび／または改善された製造可能性を達成することができる。
【００９８】
第２のマイクロレンズアレイは、共通の発光面から前述の距離Ｄに位置することができる。
【００９９】
場合によっては、第１および第２のマイクロレンズアレイは、発光面に平行な方向に互いにシフトされた同種のマイクロレンズアレイである。
【０１００】
第１のマイクロレンズアレイのマイクロレンズおよび第２のマイクロレンズアレイのマイクロレンズが両方ともピッチＰを有する軸に沿ったシフトの成分は、ピッチＰの非整数倍であり得る。つまり、前記成分は、例えばＰの（ｎ＋０．０１）倍とＰの（ｎ＋０．９９）倍との間であり得、ｎ≧０は整数である。
【０１０１】
第２のマイクロレンズアレイは、レンズピッチＰとは異なるレンズピッチＰＰで規則的に配列された複数の透過型または反射型マイクロレンズを含むことができる。しかしながら、他の実施形態では、第１および第２のＭＬＳのレンズピッチは等しい。
【０１０２】
第１および第２のＭＬＡについて上述したのと同様に、照射ユニットは、（代替的に、または加えて）２つの（またはそれより多い）ＬＳＡを含むことができる。したがって：
いくつかの実施形態では、光源のアレイは、（より明瞭にするために）「第１の光源のアレイ」と呼ばれ得、照射ユニットは、第１の光源のアレイに加えて、第２の光源のアレイを含み、第１および第２の光源のアレイは、同一の単一部品の基板に含まれる。
【０１０３】
場合によっては、第２の光源のアレイの光源の各々は、共通の発光面に位置するアパーチャを有する。
【０１０４】
場合によっては、第２の光源のアレイの各光源は、波長Ｌの光を発光するように動作可能である。しかしながら、代替的に、第２の光源のアレイの光源は、波長Ｌとは異なる波長の光を発光するように動作可能であってもよい。
【０１０５】
いくつかの実施形態では、第１および第２の光源のアレイは、発光面に平行な方向に互いに対してシフトされた同種の光源のアレイである。例えば、第１のマイクロレンズアレイの光源および第２のマイクロレンズアレイの光源が両方ともピッチＱを有する軸に沿ったシフトの成分は、ピッチＱの非整数倍であり得る。つまり、前記成分は、例えばＱの（ｎ＋０．０１）倍とＱの（ｎ＋０．９９）倍との間であり得、ｎ≧０は整数である。
【０１０６】
場合によっては、第２の光源のアレイは、光源ピッチＱとは異なる光源ピッチＱＱで規則的に配列された複数の光源を含む。しかしながら、他の実施形態では、第１および第２のＬＳＡの光源ピッチは等しい。
【０１０７】
さらに、ある実施形態では、第１の光学的構成は、マイクロレンズアレイに加えて、さらに（ｍ−１）個のマイクロレンズアレイを含み、ｍはｍ≧３の整数である。
【０１０８】
場合によっては、ｍ個のマイクロレンズアレイの各々は、ｍ個のマイクロレンズアレイのうちの２つの隣接するマイクロレンズアレイにそれぞれの境界線で隣接している。これは、ＭＬＡによって取られるスペースを節約することに貢献することができ、および／またはＭＬＡの均一な照射を簡単に達成することができる。
【０１０９】
境界線は、例えば、直線であってもよい。
いくつかの実施形態では、すべてのｍ個のマイクロレンズアレイの境界線は、共通点で隣接している。
【０１１０】
場合によっては、ｍ個のマイクロレンズアレイの各々のそれぞれの境界線は、互いに対して３６０度／ｍの角度をなしている。
【０１１１】
場合によっては、マイクロレンズアレイの少なくとも第１および第２のマイクロレンズアレイは、互いに対して回転された同種のマイクロレンズアレイである。
【０１１２】
場合によっては、マイクロレンズアレイの少なくとも第１のマイクロレンズアレイは、ピッチＰとは異なるピッチＰＰを有する。
【０１１３】
場合によっては、マイクロレンズアレイの少なくとも第１および第２のマイクロレンズアレイは、互いに対して回転された同種のマイクロレンズアレイである。例えば、第１のマイクロレンズアレイのマイクロレンズおよび第２のマイクロレンズアレイのマイクロレンズがピッチＰを有する軸に沿ったシフトの成分は、ピッチＰの非整数倍であり得る。つまり、前記成分は、例えばＰの（ｎ＋０．０１）倍とＰの（ｎ＋０．９９）倍との間であり得、ｎ≧０は整数である。
【０１１４】
ｍ≧３のＭＬＡについて上述したのと同様に、照射ユニットは、（代替的に、または加えて）ｍ≧３のＬＳＡを含むことができる。（「ｍ」と「Ｍ」とは異なる整数でも構わないが、場合によっては等しいこともある）。したがって、
いくつかの実施形態では、照射ユニットは、光源のアレイに加えて、（Ｍ−１）個の光源のアレイをさらに含み、Ｍは、Ｍ≧３の整数である。
【０１１５】
場合によっては、Ｍ個の光源のアレイの各々は、Ｍ個の光源のアレイのうちの２つの隣接する光源のアレイに、それぞれの境界線で隣接している。境界線は、例えば、直線であってもよい。
【０１１６】
すべてのＭ個の光源のアレイの境界線は、共通点で隣接し得る。
ｍ個の光源のアレイの各々のそれぞれの境界線は、互いに対して３６０度／Ｍの角度にあり得る。
【０１１７】
場合によっては、光源のアレイの少なくとも第１および第２の光源のアレイは、互いに対して回転された同種の光源のアレイである。
【０１１８】
場合によっては、光源のアレイの少なくとも第１の光源のアレイは、ピッチＱとは異なるピッチＱＱを有する。
【０１１９】
場合によっては、光源のアレイの少なくとも第１および第２の光源のアレイは、互いに対してシフトされた同種の光源のアレイである。例えば、第１の光源のアレイの光源および第２の光源のアレイの光源がピッチＱを有する軸に沿ったシフトの成分は、ピッチＱの非整数倍であり得る。つまり、前記成分は、例えばＱの（ｎ＋０．０１）倍とＱの（ｎ＋０．９９）倍との間であり得、ｎ≧０は整数である。
【０１２０】
ＭＬＡの特に均一な照射を達成するため、および／または構造化光の複雑さを高めるために、すなわち、最初に説明された装置が、加えて、第２の光学的構成をさらに含む実施形態を使用することができ、第２の光学的構成は、
−レンズピッチＰ２で規則的に配列された複数の透過型または反射型の第２のマイクロレンズを含む第２のマイクロレンズアレイと、
−第２のマイクロレンズアレイを照射するための第２の照射ユニットとを備える。
【０１２１】
第２の照射ユニットは、各々波長Ｌ２の光をそれぞれ発し、各々第２のアパーチャと呼ばれるアパーチャを有する第２の光源のアレイを含む。第２のアパーチャは、第２のマイクロレンズアレイから距離Ｄ２に位置する第２の発光面と呼ばれる共通の平面内に位置し、
（Ｐ２）２＝２＊Ｌ２＊Ｄ２／Ｎ２であり、
Ｎ２は整数であり、Ｎ２≧１である。第２のマイクロレンズアレイおよび第１の光学的構成のマイクロレンズアレイは別々のマイクロレンズアレイであり、第２の光源のアレイおよび第１の光学的構成の光源のアレイは別々の光源のアレイである。つまり、光源のアレイは同一ではなく、マイクロレンズアレイは同一ではない。
【０１２２】
マイクロレンズアレイは、同一の単一部品に含めることができるが、必ずしもそのようにする必要はない。
【０１２３】
光源のアレイは、同一の単一部品に含まれていてもよいが、必ずしもそうである必要はない。
【０１２４】
場合によっては、第１の光学的構成の光源は、第２のマイクロレンズアレイを照射しないように構造化および構成され、第２の光源のアレイの光源は、第１の光学的構成のマイクロレンズアレイを照射しないように構造化および構成される。このようにして、装置は別々の独立したチャネルを有することができる。
【０１２５】
いくつかの実施形態では、第２のマイクロレンズアレイおよび第１の光学的構成のマイクロレンズアレイは、同種のマイクロレンズのアレイであってもよい。
【０１２６】
いくつかの実施形態では、第２の光源のアレイおよび第１の光学的構成の光源のアレイは、同種の光源のアレイであってもよい。
【０１２７】
いくつかの実施形態では、第１の光学的構成のマイクロレンズアレイのマイクロレンズがピッチＰを有する軸と、第２のマイクロレンズアレイのマイクロレンズがピッチＰ２を有する軸とは、互いに平行に整列される。
【０１２８】
いくつかの実施形態では、Ｐ２はＰに等しく、第２のマイクロレンズアレイは、第１の光学的構成のマイクロレンズアレイに対して、発光面に平行な方向にシフトされる。このようなＭＬＡの相互シフトは、より複雑な構造化光を生成することを可能にする。特に、第１および第２のマイクロレンズアレイのマイクロレンズがピッチＰを有する軸に沿ったシフトの成分が、ピッチＰの非整数倍である場合。つまり、前記成分は、例えばＰの（ｎ＋０．０１）倍とＰの（ｎ＋０．９９）倍との間であり得、ｎ≧０は整数である。
【０１２９】
いくつかの実施形態では、さらに、第１の光学的構成の光源は光源ピッチＱで規則的に配列され、第２の光源のアレイの光源は光源ピッチＱ２で規則的に配列され、第１の光学的構成の光源がピッチＱで配列される軸は、第２の光源のアレイの光源がピッチＱ２で配列される軸に平行に整列される。場合によっては、Ｑ＝Ｑ２を提供することができる（が、必ずしもその必要はない）。
【０１３０】
いくつかの実施形態では、ＰはＱに等しい。したがって、Ｐ＝Ｑ＝Ｐ２＝Ｑ２を与えることができる。
【０１３１】
いくつかの実施形態では、第１の光学的構成の光源のアレイの光源がピッチＱを有する軸と、第２の光源のアレイの光源がピッチＱを有する軸とは、互いに平行に整列される。
【０１３２】
いくつかの実施形態では、第２の光源のアレイは、第１の光学的構成の光源のアレイに対して、発光面に平行な方向にシフトされる。
【０１３３】
例えば、第１の光学的構成のマイクロレンズアレイに対してシフトされた第１の光学的構成の光源のアレイがそうであるように、第２の光源のアレイは、第２のマイクロレンズアレイに対して同様に（すなわち、同じ方向に同じ距離だけ）シフトされることができる。代替的に、第１の光学的構成のマイクロレンズアレイに対してシフトされた第２のマイクロレンズアレイがそうであるように、第２の光源のアレイは、第２のマイクロレンズアレイに対して同様に（すなわち、同じ方向に同じ距離だけ）シフトされることができる。
【０１３４】
したがって、例えば、第１および第２の光学的構成は、第１の光学的構成の発光面が第２の発光面と一致し、第１および第２の光学的構成が互いに対してシフトされた、同種の光学的構成とすることができる。
【０１３５】
シフトは、第１および第２のマイクロレンズアレイのマイクロレンズがピッチＰの整数倍とは異なるピッチＰを有する軸に沿った成分を有するシフトであり得る。
【０１３６】
ＭＬＡの相対的なシフトだけでなく、ＭＬＡの相互回転も、構造化光の複雑性を高めるために提供することができる。例えば：
ある実施形態では、Ｐ２＝Ｐであり、第２のマイクロレンズアレイは、第１の光学的構成のマイクロレンズアレイに対して角度φだけ回転される。回転軸は、発光面に対して垂直に整列させることができ；装置のすべての光源のアレイに対する発光面は互いに平行であり、互いに一致させることもできる。
【０１３７】
いくつかの実施形態では、第１の光学的構成の光源は光源ピッチＱで規則的に配列され、第２の光源のアレイの光源は光源ピッチＱ２で規則的に配列され、第１の光学的構成の光源がピッチＱで配列される軸は、第２の光源のアレイの光源がピッチＱ２で配列される軸と、角度φになる角度にある。
【０１３８】
場合によっては、Ｑ＝Ｑ２が適用される。
さらに、Ｐ＝Ｑを適用することができる。
【０１３９】
したがって、例えば、第１および第２の光学的構成は、第１の光学的構成の発光面が第２の発光面と一致し、第１および第２の光学的構成が互いに対して回転される、同種の光学的構成とすることができる。
【０１４０】
角度φは５度と４０度との間になり得る。
例えば、２つ以上のＭＬＡを使用して、特にこれらが相互に回転されるとき、複雑さが増大した構造化光を生成することができ、特に小さい回転角が場合によっては有用であり得る。
【０１４１】
ある実施形態では、マイクロレンズアレイは、（明瞭にするため）第１のマイクロレンズアレイと呼ばれ、第１の光学的構成は、第１のマイクロレンズアレイに加えて、
−レンズピッチＰ’で規則的に配列された複数の透過型または反射型の第２のマイクロレンズを含む第２のマイクロレンズアレイを含み、
第２のマイクロレンズアレイは、第１のマイクロレンズアレイに対して回転され、光源のアレイの光源は、第２のマイクロレンズアレイを照射するように構造化および構成される。
【０１４２】
第１および第２のマイクロレンズアレイの両方は、光源のアレイによって照射することができる。
【０１４３】
場合によっては、第１および第２のマイクロレンズアレイの両方は、別々の実体として、または同一の単一部品の光学部品内に実施することができる。例えば、それらは、まさに同一のプロセスステップによって、および／または同一の基板内に同時に製造することができる。
【０１４４】
いくつかの実施形態では、第１および第２のマイクロレンズアレイは、同種のマイクロレンズアレイである。
【０１４５】
いくつかの実施形態では、ＰはＰ’に等しい。
いくつかの実施形態では、光源のアレイの光源は、光源ピッチＱで規則的に配列される。そこでは、Ｐ＝Ｑが当てはまり得る（が、必ずしもそうである必要はない）。
【０１４６】
いくつかの実施形態では、光源がピッチＱで配列される軸は、第１のマイクロレンズアレイのマイクロレンズがピッチＰで配列される軸と、第２のマイクロレンズアレイのマイクロレンズがピッチＰ’で配列される軸との両方に、５度以内で平行に整列されている。そこでは、例えば、光源がピッチＱで配列される軸は、第１のマイクロレンズアレイのマイクロレンズがピッチＰで配列される軸に平行に整列させることができる。
【０１４７】
いくつかの実施形態では、第２のマイクロレンズアレイは、第１のマイクロレンズアレイに対して０度を超えて最大５度だけ回転される。例えば、第２のマイクロレンズアレイは、第１のマイクロレンズアレイに対して少なくとも０．１度および最大４度だけ回転され得る。
【０１４８】
いくつかの実施形態では、第１のマイクロレンズアレイと第２のマイクロレンズアレイとは、両方とも、各々、相互に垂直な２つの対称軸を有する矩形形状であり、第１のマイクロレンズアレイの対称軸と第１のマイクロレンズアレイの対称軸との間の角度φは、０度より大きく最大５度になる。
【０１４９】
角度φは、少なくとも０．１度に達することができる。
角度φは最大４度に達することができる。
【０１５０】
相対的に小さな相互回転を有するＭＬＡと同様に、相対的に小さな相互回転を有するＬＳＡも装置内に設けることができる。例えば、アレイの光源が光源ピッチＱで規則的に配列される実施形態では、（明確にするために）光源のアレイは、第１の光源のアレイと呼ばれ、照射ユニットは、第１の光源のアレイに加えて、
−第１の光源のアレイと同種である第２の光源のアレイを含み、
第２の光源のアレイは、第１の光源のアレイに対して回転され、第２の光源のアレイの光源は、マイクロレンズアレイを照射するように構造化および構成される。
【０１５１】
第１および第２の光源のアレイの両方の光源は、マイクロレンズアレイを照射することができる。
【０１５２】
第２の光源のアレイは、第１の光源のアレイに対して、例えば、０度より大きく、最大で５度、例えば、少なくとも０．１度、最大で４度だけ回転させることができる。
【０１５３】
追加のＭＬＡおよび／またはＬＳＡを提供する必要なく、より複雑なパターンを生成する構造化光を得ることが可能である。例えば、第１の光学的構成は、追加の光学部品、特に、少なくとも１つのプリズムを含む追加の光学部品を含むことができる。追加の光学部品は、受動光学部品のアレイ、例えば、プリズムアレイであってもよい。
【０１５４】
ＭＬＡは、（光路上において）ＬＳＡと追加の光学部品との間に配置することができる。
【０１５５】
追加の光学部品は、例えば、プリズムアレイであってもよい。プリズムアレイは、複数のプリズムを含み、例えば、射出成形またはエンボス加工などの複製プロセスを使用して製造される単一の光学部品に含めることができる。
【０１５６】
例えば、プリズムアレイは、板状であり、ＭＬＡに平行に配置されてもよい。
追加の光学部品は回折光学部品を含み得る。
【０１５７】
場合によっては、回折光学部品は、マイクロレンズアレイを出る各入射光線から少なくとも２つの出射光線を形成するように構造化および構成され得る。
【０１５８】
もちろん、複雑さが増大したパターン化された照射を生成するための上記の改良は、対状に組合されてもよく、または３つ以上のグループで組み合わされてもよい。例えば、追加の光学部品の提供は、第２のＭＬＡおよび／または第２のＬＳＡが提供される実施形態の１つ以上と組み合わせることができる。
【０１５９】
複雑さが増大した構造化光、より詳細には、装置によって生成されるより複雑なパターンは、構造化光によって照射される場の３次元解析を単純化し得る。より具体的には、装置から場の異なる部分までの距離の判断を単純化することができる。
【０１６０】
記載された装置はまた、光パターンを視野内に投影するためのパターンプロジェクタまたは光学投影システムまたは光学装置と考えることができる。
【０１６１】
少なくとも１つの光源のアレイを含む装置について説明したが、単一の光源のみを含む装置を動作させることも可能である。例えば、構造化光を生成するための装置であって、第１の光学的構成を備え、第１の光学的構成は、
−レンズピッチＰで規則的に配列された複数の透過型または反射型マイクロレンズを含むマイクロレンズアレイと、
−マイクロレンズアレイを照射するための照射ユニットとを含む。
【０１６２】
照射ユニットは、波長Ｌの光を発するためのわずか１つの光源を備え、光源は、マイクロレンズアレイから距離Ｄに位置するアパーチャを有し、
Ｐ２＝２ＬＤ／Ｎであり、
Ｎは整数であり、Ｎ≧１である。
【０１６３】
ＭＬＡは、本開示に記載された任意のＭＬＡとすることができ、本明細書に記載されているように、さらにＭＬＡを含めることができる。
【０１６４】
ＭＬＡが単一の光源のみによって照射されることが可能である。
光源は、（光が発光される）わずか単一のアパーチャを有することによって特徴付けることができる。
【０１６５】
アパーチャは、（距離Ｄがそこから判断される）発光面に位置することができる。
光源は、ある範囲のマイクロレンズを照射するように構造化および構成することができる。この範囲は、サブセットであってもよく、またはＭＬＡのすべてのマイクロレンズを含むことができる。
【０１６６】
ある実施の形態では、光源は、光源からの光が異なるマイクロレンズを通過して干渉パターンを生成するように、複数の隣接するマイクロレンズを含む複数のマイクロレンズのある範囲を照射するように配置される。
【０１６７】
構造化光は、干渉パターンに由来し得る。
いくつかの実施形態では、光源はレーザである。
【０１６８】
いくつかの実施形態では、光源は垂直共振器面発光レーザである。
いくつかの実施形態では、光源はＬＥＤである。
【０１６９】
いくつかの実施形態では、光源は超発光性発光ダイオードである。
上記の例は、光がアパーチャからＭＬＡに伝搬する光路の光路長が、アパーチャからＭＬＡまでの幾何学的距離と同一である実現例に対応する。しかしながら、これまでに発表したように、必ずしもそうとは限らない。いくつかの実現例では、前記幾何学的距離は光路長とは異なり、一般に、上記の式で使用される距離Ｄは前記光路長である。
【０１７０】
例えば、いくつかの実施形態では、１とは異なる屈折率を有するなんらかの材料が光路に沿って存在してもよい。および／または光がアパーチャからＭＬＡに伝搬する光路は、折り曲げられた光路であり得る。
【０１７１】
したがって、我々は、構造化光を生成するための装置を開示し、この装置は第１の光学的構成を備え、第１の光学的構成は、
−レンズピッチＰで規則的に配列された複数の透過型または反射型マイクロレンズを含むマイクロレンズアレイと、
−マイクロレンズアレイを照射するための照射ユニットとを含む。
【０１７２】
照射ユニットは、各々波長Ｌの光を発し、各々アパーチャを有する１つ以上の光源を含み、１つ以上の光源の各々に対して、それぞれの光源から発光される光の、それぞれのアパーチャからマイクロレンズアレイまでの光路長は、同一の距離Ｄとなり、
Ｐ２＝２ＬＤ／Ｎであり、
Ｎは整数であり、Ｎ≧１である。
【０１７３】
ある実施形態では、１つ以上の光源の各々から発せられた光は、それぞれのアパーチャから光路に沿ってマイクロレンズアレイに伝搬し、光路の少なくとも一部は、１とは異なる屈折率を有する材料を通って走る。
【０１７４】
ある実施形態では、装置は、少なくとも１つの反射素子を備え、１つ以上の光源の各々から発せられた光は、それぞれのアパーチャから、少なくとも１つの反射素子によって少なくとも１回反射される光路に沿って、マイクロレンズアレイに、伝搬する。例えば、光路に沿って伝搬する光を反射する１つ以上のミラーを装置に含めることができる。
【０１７５】
もちろん、１つ以上の光源は、光源のアレイを含むことができる。
光路長が幾何学的距離と同一である場合に対して上述した様々な実施形態および特徴は、もちろん、これらの２つの大きさが互いに異なる場合にも適用することができる。
【０１７６】
本開示はまた、本明細書に記載されるような２つ以上の装置を含むデバイスを記載する。例えば、デバイスは装置のアレイを含むことができる。
【０１７７】
装置は、例えば、矩形のグリッド上に、互いに隣接して配置することができる。
ある実施形態では、デバイスは、各々が装置の１つ以上を含む１つまたは複数のサブグループの装置のそれぞれの照射ユニットを選択的にオンまたはオフに切り替えるためのコントローラを備える。
【０１７８】
装置は、同種の装置とすることができる。代替的に、装置の少なくとも２つは同種ではない。
【０１７９】
ある実施形態では、装置のうち少なくとも第１の装置および第２の装置は、
−それぞれの装置のそれぞれのピッチＰ、
−それぞれの装置のそれぞれの波長Ｌ、
−それぞれの装置のそれぞれの距離Ｄ、
−それぞれの装置のそれぞれの整数Ｎ、のうちの少なくとも１つにおいて異なる。
【０１８０】
ある実施形態では、装置のそれぞれの発光面は互いに平行に整列している。例えば、それらの発光面は一致することができ、例えば、装置は同種の装置であってもよい。
【０１８１】
ある実施形態では、装置のうちの第１の装置のマイクロレンズがピッチＰを有する軸は、装置のうちの第２の装置のマイクロレンズがピッチＰを有する軸に平行に整列される。例えば、第１の装置のＭＬＡは第２の装置のＭＬＡに対してシフトされることを提供することができる。そのようなＭＬＡシフトは先に記載されている。それらは、例えば、より複雑な構造化光の生成に寄与することができる。
【０１８２】
他の実施形態では、装置のうちの第１の装置のマイクロレンズがピッチＰを有する軸は、装置のうちの第２の装置のマイクロレンズがピッチＰを有する軸に、ある角度で整列される。角度は、例えば０．１度と４２度との間であり得る。そのような相互のＭＬＡ回転は先に記載されている。それらは、例えば、より複雑な構造化光の生成に寄与することができる。
【０１８３】
各装置は、他の装置とは別体であることが可能である。
例えば、装置は、別個のデバイスとして、例えばモジュールとして、製造することができる。デバイスを設計する場合、２つ以上の装置を単一のデバイスに実装することを計画することができる。これは、新しいデバイスを設計するときに新しい装置を設計する必要性を取り除くことができる。デバイスおよび装置のコストを低く抑えることができる。
【０１８４】
このデバイスは、例えば、ゲームコンソール、スマートフォン、タブレットコンピュータ、ポータブルコンピューティングデバイス、距離測定装置とすることができる。
【０１８５】
本開示はまた、本明細書に記載の１つ以上の装置と、さらに検出器とを含むデバイスを記載する。そのようなデバイスは、例えば距離測定を実行するために、および／または深度マッピングのために使用することができる。
【０１８６】
より具体的には、デバイスは、本明細書に記載の装置を含むことができ、さらに、２つの軸を規定するグリッド上に規則的に配列された光感知素子のアレイを含む検出器をさらに含むことができ、２つの軸のうちの１つ（または２つ）は、マイクロレンズがピッチＰを有する軸に対して角度をなして整列している。
【０１８７】
この角度は、検出器によって得られるデータの評価がより良好に評価されるようにすることができる。
【０１８８】
検出器は、装置から発光された構造化光によって照射される場から反射された光を検出するように動作可能であり得る。
【０１８９】
検出器は、例えば画像センサとすることができる。
光感知素子は、例えば、感光性画素であってもよい。
【０１９０】
グリッドは、矩形のグリッドにすることができる。グリッドは、六角形などの別の幾何学的形状を持つこともできる。
【０１９１】
検出器の２つの軸は、相互に矩形の軸であってもよい。
デバイスは光学装置であってもよい。
【０１９２】
デバイスは距離測定装置であってもよい。
角度は、５度と４０度との間となり得る。さらなる実施形態および利点は、従属請求項および図面から明らかになる。
【０１９３】
以下、実施例および添付図面により、本発明をより詳細に説明する。図は概略的に示す。
【図面の簡単な説明】
【０１９４】
【図１】構造化光を生成するための装置の側面図を示す。
【図２】図１の装置によって生成される構造化光によって生成されるパターンの図である。
【図３】異なる数Ｎ１について得られるパターンにおけるコントラストを示すグラフである。
【図４】構造化光を生成するための装置の一定の比率の側面図である。
【図５】ＭＬＡおよびＬＳＡの上面図である。
【図６】ＭＬＡおよびＬＳＡの上面図である。
【図７】図６のＬＳＡに対する代替のＬＳＡの上面図である。
【図８】複雑さの増大した構造化光を生成するための装置の側面図である。
【図９】図８によるＭＬＡの上面図である。
【図９Ａ】円形領域を占める５つのＭＬＡの上面図である。
【図９Ｂ】矩形領域を占める３つのＭＬＡの上面図である。
【図９Ｃ】矩形領域を占める３つのＭＬＡの上面図である。
【図１０】図８の装置によって生成される構造化光によって生成されるパターンの図である。
【図１１】複雑さの増大した構造化光を生成するためのＭＬＡの上面図である。
【図１２】図１１のＭＬＡを用いて形成されるパターンの図である。
【図１３】複雑さの増大した構造化光を生成するためのＭＬＡの上面図である。
【図１４】図１３のＭＬＡを用いて形成されるパターンの図である。
【図１５】図１３のＭＬＡを用いて複雑さの増大した構造化光を生成するための装置の側面図である。
【図１６】図１３のＭＬＡを用いて複雑さの増大した構造化光を生成するための代替装置の側面図である。
【図１７】プリズムアレイを用いて複雑さの増大した構造化光を生成するための装置の側面図である。
【図１８】図１７の装置を用いて形成されるパターンの図である。
【図１９Ａ】並んで配置された２つの相互にシフトされたＬＳＡの詳細を示す上面図である。
【図１９Ｂ】異なるグループの相互分散された光源を有するＬＳＡの詳細を示す上面図である。
【図１９Ｃ】白抜きの光源がいくつかの格子点から除去された図１９ＢのＬＳＡの詳細の上面図である。
【図２０Ａ】３つの異なるグループの相互分散された光源を有するＬＳＡの詳細を示す上面図である。
【図２０Ｂ】図２０Ａの光源の格子の上面図である。
【図２１Ａ】図２０ＡのＬＳＡから格子点のうちの特定の格子点において光源を除くことによって得ることができるＬＳＡの詳細の上面図である。
【図２１Ｂ】図２０ＡのＬＳＡから格子点のうちの特定の格子点において光源を除くことによって得ることができるＬＳＡの詳細の上面図である。
【図２１Ｃ】図２０ＡのＬＳＡから格子点のうちの特定の格子点において光源を除くことによって得ることができるＬＳＡの詳細の上面図である。
【図２１Ｄ】図２０ＡのＬＳＡから格子点のうちの特定の格子点において光源を除くことによって得ることができるＬＳＡの詳細の上面図である。
【図２２Ａ】２つの相互にシフトされたＭＬＡが、同一のＬＳＡによって照射される光学的構成の上面図である。
【図２２Ｂ】２つの相互にシフトされたＭＬＡが、同一のＬＳＡによって照射される光学的構成の側面図である。
【図２３Ａ】ＬＳＡ対ＭＬＡの整列ずれが示される図２２Ａ、図２２Ｂの光学的構成の上面図である。
【図２３Ｂ】ＬＳＡ対ＭＬＡの整列ずれが示される図２２Ａ、図２２Ｂの光学的構成の側面図である。
【図２４Ａ】２つの相互にシフトされたＭＬＡが、２つＬＳＡによって照射される光学的構成の上面図である。
【図２４Ｂ】２つの相互にシフトされたＭＬＡが、２つＬＳＡによって照射される光学的構成の側面図である。
【図２５】単一の光源のみがＭＬＡを照射する構造化光を生成するための装置の側面図である。
【図２６】各々構造化光を生成するための装置のアレイを含むデバイスの図である。
【図２７Ａ】装置および検出器を含むデバイスの図である。
【図２７Ｂ】図２７Ａのデバイスの検出器によって得られるデータセットの説明図である。
【図２８】ＭＬＡが材料のブロックを通して照射される構造化光を生成するための装置の側面図である。
【図２９】側面図において、折り曲げられた経路に沿って伝搬する光によってＭＬＡが照射される構造化光を生成するための装置を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０１９５】
記載される実施形態は、本発明を明確にするための例であることを意味し、本発明を限定するものではない。
【０１９６】
図１は、構造化光５を生成するための装置の概略側面図を示す。同時に、図１は、構造化光５を生成するための光学的構成の概略図を示す。装置（および光学的構成）は、ピッチＰ１で規則的に配列された複数のマイクロレンズ２を含むマイクロレンズアレイＬ１（ＭＬＡ  Ｌ１）を含む。典型的には、マイクロレンズ２は、同種のマイクロレンズである。この装置はさらに、ＭＬＡ  Ｌ１が照射される光源のアレイＳ１（ＬＳＡ  Ｓ１）を含む。ＬＳＡ  Ｓ１は、ピッチＱ１で規則的に配列された複数の光源１を含む。典型的には、光源１は同種の光源である。そして、通常、光源１から発せられた光は、光出力を有する介在面を有さないＭＬＡ  Ｌ１への光路上を伝わる。
【０１９７】
図１に示される例および他の大部分の図において、マイクロレンズ２は、透明な屈折型の半凹型マイクロレンズである。しかしながら、マイクロレンズ２は、代わりに凹型マイクロレンズまたは凸型マイクロレンズまたは半凸型マイクロレンズであってもよい。さらに、それらは、回折型マイクロレンズまたは回折および屈折型マイクロレンズであってもよく、後者はハイブリッドマイクロレンズとも呼ばれる。また、マイクロレンズ２は、反射型マイクロレンズであってもよい。後者の場合、マイクロレンズの構造化された表面は、マイクロレンズに当たる光を反射する。
【０１９８】
図１に示される例およびほとんどの他の図では、少数のマイクロレンズ２のみが示されている。しかしながら、実際には、より多くのマイクロレンズが提供されてもよく、描かれた比較的少数の図示された光源についても同様である。例えば、隣接するマイクロレンズのラインには、２０個より多いマイクロレンズが存在し、隣接する光源のラインには、１０個より多い光源が存在してもよい。
【０１９９】
特に、ＬＳＡ  Ｓ１は、光源１の各々がＶＣＳＥＬであるように、ＶＣＳＥＬのアレイとすることができる。
【０２００】
光源１は、図１に示すように、波長Ｌの光（図には示されていない）を各々発光円錐形に発光し、円錐は円形の断面を有するが、必ずしも円形の断面を有する必要はない。円錐の開き角は、典型的には２度と１２０度との間、またはむしろ５度と２５度との間、例えば約１０度である。発光円錐は、図１に見られ得るように、重なっていない（破線）。発光円錐は、典型的には少なくとも隣接する光源１に関して、重なり合っており、むしろ任意選択的に、各マイクロレンズ２は、少なくとも６つの光源１によって照射される。
【０２０１】
光源１は、例えば、赤外光を発光することができる。
各光源１は、複数のマイクロレンズ２を照射する。単一の光源１によって照射されるマイクロレンズのサブセットは、例えば、６または１０個より多いマイクロレンズを含むことができる。
【０２０２】
このようにして、特定の光源１から発光されるが異なるマイクロレンズ２を通過した光は、干渉パターンを生成するように干渉することができる。同様に、別の光源１から発光された光は、同じ干渉パターンを生成し、ＭＬＡ  Ｌ１と相互作用した後の例えば２ｃｍまたは５ｃｍを超える遠距離場において、すべての干渉パターンが重畳する。このようにして、構造化光５は、場を照射したり、スクリーン上で求められるよう使用できる高輝度干渉パターンを生成する。
【０２０３】
上述した種類の装置の製造は、高コントラストの照射パターンを生成するためにＭＬＡ  Ｌ１およびＬＳＡ  Ｓ１の精密な横方向整列が必要でないという事実によって単純化される。ｘ−ｙ公差（ＭＬＡ平面／発光面に平行な平面内におけるシフト）は非常に高く；ｚ公差（ＭＬＡと照射ユニットとの間の距離）は相対的に緩く；回転整列要件もあまり高くない。
【０２０４】
ＬＳＡ  Ｓ１（および、より具体的には、光源１であり、むしろそれらのアパーチャ）とＭＬＡ  Ｌ１（および、より具体的には、マイクロレンズ２）との間の距離をＤ１と呼ぶ。
【０２０５】
図２は、図１の装置によって生成される構造化光５によって生成されるパターン８の図である。パターン８は遠距離場に記録される。黒い点は高い光輝度の位置を示し、白色領域は低い光輝度の領域を示す。
【０２０６】
ピッチＰ１、波長Ｌ１および距離Ｄ１の特定の選択に対して、そのようなパターンに存在するコントラストは特に高く、他の距離に対しては、生成されたパターンにははるかに低いコントラストしか存在しないことが判明した。
【０２０７】
パターン８における特に鮮明なコントラストが得られるトリプレットＰ１、Ｌ１、Ｄ１を得るために決定的な大きさＰ１、Ｌ１およびＤ１が相互接続された式は次のようになる：
（Ｐ１）２＝２＊（Ｌ１）＊（Ｄ１）／（Ｎ１）。
【０２０８】
ここで、Ｎ１は少なくとも１の整数を示す。つまり、Ｎ１＝１または２または３または４、．．．の場合、上記の式を満たすトリプレットＰ１、Ｌ１、Ｄ１を選択することができ、したがって、高コントラストパターン生成のための装置のためのパラメータが判断される。
【０２０９】
図３は、異なる数Ｎ１について得られるパターン８におけるコントラストを示すグラフを示し、図３のグラフにおいて、Ｎ１は連続する正の数であり、横軸に割り当てられている。縦軸には、パターン８で得られるコントラストを示す大きさが示されている。
【０２１０】
図３から明らかなように、（小矢印参照）、Ｎ１が整数である場合に特に高いコントラストが存在する。図３のグラフの基礎をなすセットアップについては、Ｎ１＝２が最も高いコントラストを保証し、Ｎ１が１または３または４の場合にも、非常に高いコントラストパターン得ることができる。より高い整数Ｎ１に対しては、依然として高いコントラストが得られ、これはその間の非整数に対するコントラストより明らかに高い。しかしながら、照射パターンは、整数Ｎの代わりに、例えば０．５または１．５の非整数因子に対して生成されてもよい。
【０２１１】
Ｐ１とＬ１が与えられる（固定されている）場合、Ｎ１＝１は、装置がかなり浅く、すなわち発光方向において小さくあり得るように、Ｄ１に関して小さな値をもたらすけ結果となる。
【０２１２】
図４は、構造化光を生成するための装置の一定の比率の側面図である。図４は、例えばＮ１＝２、Ｌ１＝８３３ｎｍの場合のＰ１＝Ｑ１＝５０μｍの場合を示している。パターン８が観察および記録され得る遠距離場は、図４に示されるにははるかに遠く離れすぎている。
【０２１３】
ＬＳＡ  Ｓ１は、必須ではないが、通常の配列でもよい。そして、特に高コントラストのパターンは、ＭＬＡ  Ｌ１とＬＳＡ  Ｓ１とが同じ幾何学的形状の相互に平行なアレイであり、Ｐ１＝Ｑ１が適用されるときに得られ得ることが判明した。Ｐ１／Ｑ１が、２または３または４に、または３／２または４／３または５／２または５／４になるか、またはＱ１／Ｐ１が、２または３または４に、または３／２または４／３または５／２または５／４になる場合に、依然として非常に高いコントラストのパターンを達成することができる。実際、ｐ１Ｐ１＝ｑ１Ｑ１（ｐ１≧１およびｑ１≧１、ｐ１およびｑ１は整数を指定する）では、複雑さが増大した照射パターン、特により大きい単位セルを有する照射パターンを生成することができ、より大きい単位セルは、Ｐ１＝Ｑ１の場合よりも大きな周期性で繰り返される。
【０２１４】
ＭＬＡ  Ｌ１および／またはＬＳＡ  Ｓ１は、１次元（すなわち線形）アレイであってもよいが、多くの用途では、ＭＬＡ  Ｌ１および／またはＬＳＡ  Ｓ１は２次元アレイである。
【０２１５】
図５は、高コントラストパターン生成に使用することができるＭＬＡ  Ｌ１およびＬＳＡ  Ｓ１の上面図の概略図であり、ＭＬＡ  Ｌ１およびＬＳＡ  Ｓ１は、両方の横方向（マイクロレンズの光軸に沿って典型的には光源の発光方向に沿ったｚに対するｘおよびｙ）において、それぞれ同じピッチＰ１およびＱ１を有する。さらに、図５ではＰ１＝２Ｑ１が適用される。
【０２１６】
図６は、ＭＬＡ  Ｌ１およびＬＳＡ  Ｓ１の両方がｘ方向およびｙ方向に異なるピッチを有する高コントラストパターン生成のために使用され得るＭＬＡ  Ｌ１およびＬＳＡ  Ｓ１の上面図の概略図であり、特にＰ１ｘ＝２Ｐ１ｙおよびＱ１ｘ＝２Ｑ１ｙが適用される。
【０２１７】
そしてさらに、図６では、Ｐ１ｘ＝Ｑ１ｘおよびＰ１ｙ＝Ｑ１ｙが適用される。しかしながら、上に示したように、これは必ずしもそうである必要はない。図７は、図６のＬＳＡ  Ｓ１に対する代替ＬＳＡ  Ｓ１を示す上面図であり、Ｐ１ｘ＝Ｑ１ｘおよび２Ｐ１ｙ＝Ｑ１ｙが適用されている。
【０２１８】
図６はさらに、回転対称のマイクロレンズ２だけでなく、非球面のマイクロレンズ２もＭＬＡ  Ｌ１に設けられてもよいことを示している。非球面マイクロレンズは、図６に示されるように、異なる方向に異なるピッチＰ１ｘ、Ｐ１ｙを有するパターンで配置されてもよく（しかしながら、必ずしもそうである必要はなく）、これは、ＬＳＡ  Ｓ１によって発光される光のほとんどを使用することを可能にする。
【０２１９】
マイクロレンズの形状は、装置の視野、すなわち、構造化光が発光される角度範囲を決定する。様々な用途のために、非円形領域、例えば矩形領域を照射することが望ましくてもよい。このような場合、光源によって生じた光輝度をより効率的に利用することができるので、ほぼ矩形の視野を形成することが有利であり得る。なぜなら、望ましくない方向（所望の視野の外側）には輝度が全く（またはわずかしか）放射されないからである。非球面レンズは、調節された視野を形成するのによく適している。
【０２２０】
今まで説明した高コントラストパターンは、通常、単位セルが小さい非常に単純なパターンである。しかしながら、用途によっては、それぞれ、より複雑なパターンおよびより大きな単位セルを有するパターンを形成することが有利であり得る。
【０２２１】
図８は、複雑さが増大したパターン化された照射を生じさせるための装置の側面図の概略図である。この場合、装置は構造化光を生成するための少なくとも２つの光学的構成を含み、第１の構成は第１のＭＬＡ  Ｌ１を含み、第２の構成は第２のＭＬＡ  Ｌ２を含む。すべての構成は、図８に示すように、少なくとも部分的に１つのＬＳＡを共有してもよく、光源１の少なくとも一部は、少なくとも２つのＭＬＡを照射する。代替的に、図８の実施形態は、２つのＭＬＡ  Ｌ１、Ｌ２およびＬＳＡ  Ｓ１を含む１つの光学的構成を示すものと考えることができる。
【０２２２】
ＭＬＡ  Ｌ１とＭＬＡ  Ｌ２とは距離ｄｙだけ互いにシフトしている。そのようなシフトは、各光学的構成が１つのパターンを生成する装置の構造化光によって生成される相互にシフトされた照射パターンの重ね合わせに変換することができる。図１０は、図８および図９による装置によって生成される構造化光によって形成されるパターン８の概略図である。
【０２２３】
図９は、図８によるＭＬＡの概略上面図である。図８では、２つのＭＬＡ（ＭＬＡ  Ｌ１、ＭＬＡ  Ｌ２）のみが見えるが、図９は、例えば、４つのＭＬＡ（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４）を装置に含めることができることを示しているので、装置は４つの光学的構成を含むと考えることができる。図８に示唆されるように、４つの光学的構成はすべて、少なくとも部分的に１つのＬＳＡ  Ｓ１を共有することができる。
【０２２４】
図９の角では、シフトは矢印で記号化され、示されたパターン８のどの部分がどのＭＬＡに由来するかを示すために図１０において用いられる記号もそこに示されている。記号の形状および視覚的外観は、パターン８の構造の形状および視覚的外観とは関係はない。それらは、照射パターンにおける高輝度の位置を示すだけである。
【０２２５】
図８〜図１０において、Ｐ１＝Ｐ２＝Ｑ１とする。しかしながら、これは必ずしもそうである必要はない。
【０２２６】
しかしながら、上記の式はもちろん、各光学的構成に対して有効であると仮定される。
上述したように、図８〜図１０の実施形態ついて上で提案されるように、２つ以上のＭＬＡおよび１つ以上の共有ＬＳＡを有する実施形態（または同様に、２つ以上のＬＳＡおよび１つ以上の共有ＭＬＡを有する実施形態）を、２つ以上の光学的構成を含むとして解釈する代わりに、そのような実施形態を、前記ＭＬＡおよび前記ＬＳＡを含む光学的構成を含むとして見ることも可能である。
【０２２７】
図９は、全体として矩形領域を占めるｍ＝４個のＭＬＡの場合を示しているが、装置は、全体として異なる形状の領域を占めるｍ個のＭＬＡ（ｍは少なくとも２、例えば少なくとも３の整数）を含むことも可能である。
【０２２８】
図９Ａは、全体として円形領域を占めるｍ＝５個のＭＬＡを示す。
図９Ｂは、全体として矩形領域を占めるｍ＝３のＭＬＡを示す。
【０２２９】
さらに、図９、図９Ａ、図９Ｂの実施形態では、ｍ個のＭＬＡの各々は、ｍ個のＭＬＡのうちの２つの隣接するＭＬＡにそれぞれの直線状の境界線で隣接しており、すべてのｍ個のＭＬＡの境界線はある共通点で隣接しており、ｍ個のＭＬＡの各々のそれぞれの境界線は、互いに対して３６０度／ｍの角度にある。これにより、それらは、（必ずしも円形ではないパイの）パイスライスに似た形状になる。
【０２３０】
図９Ｃは、全体で矩形領域を占めるｍ＝３のＭＬＡを示す。しかしながら、図９Ｂの実施形態とは対照的に、ＭＬＡの境界線の間の角度は、３６０度／ｍ（即ち３６０度／３＝１２０度）にはならず、それぞれ１８０度および９０度である。
【０２３１】
マイクロレンズ（および光源それぞれ）は図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃには描かれていない。
【０２３２】
もちろん、ｍ個のＭＬＡの他の様々な構成も可能である。
しかしながら、いくつかの実施形態では、例えば、上述のパイスライスのような構成は、構造化光の生成において異なるＭＬＡの特に均一な関与を提供することができる。
【０２３３】
異なるＭＬＡは、例えば、図８および図９に示すように、互いに対してシフトされることができる。しかしながら、それらはまた、例えば、図１１および図１２で後述するように、互いに対して回転されることができる。
【０２３４】
代替的または追加的に、ＭＬＡのいくつかはレンズピッチが異なっていてもよい。
いくつかの実施形態では、すべてのｍ個のＭＬＡが、同一の単一部品の光学部品に含まれる。例えば、すべてのｍ個のＭＬＡは、まさに同じプロセスステップによって同時に製造することができる。
【０２３５】
図１１は、複雑さが増大した構造化光を生成するためのＭＬＡ  Ｌ１、Ｌ２の上面図の概略図を示す。この場合、ＭＬＡ  Ｌ１およびＬ２の主軸は、（側面、ｘ−ｙ面において）互いに対して角度φで回転される。角度φは、典型的には１２度より小さく、例えば６度より小さい。角度φは、例えば０．１度と４度との間であり得る。しかしながら、事実上任意の角度φを使用することができる。
【０２３６】
２つのＭＬＡを、例えば、２つの相互に回転されたＬＳＡとともに使用することができる。そして、各ＬＳＡを、例えば、それの関連付けられるＭＬＡと平行に整列させることができる。しかしながら、代わりに、単一のＬＳＡを使用して、両方のＭＬＡ  Ｌ１、Ｌ２を照射することができる。
【０２３７】
図１２は、図１１のＭＬＡ  Ｌ１、Ｌ２を使用して作成されたパターン８の概略図である。
【０２３８】
もちろん、さらなるＭＬＡおよびＬＳＡ、ひいてはさらなる光学的構成が装置に含まれてもよい。
【０２３９】
図１１の両側には図１０と同様に、示されたパターン８のどの部分がどのＭＬＡに由来するかを示すために図１２において用いられる記号が示されている。
【０２４０】
図１１、図１２において、Ｐ１＝Ｐ２＝Ｑ１とする。しかしながら、これは必ずしもそうである必要はない。
【０２４１】
しかしながら、上記の式はもちろん、各光学的構成に対して有効であると仮定される。
より複雑な光パターンを形成するさらに別の方法を図１３〜図１６に示す。この場合、異なるレンズピッチを有する少なくとも２つ、例えば４つのＭＬＡを選択することによって、複雑な単位セルが形成される。
【０２４２】
図１３は、４つの異なるレンズピッチＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を提供することによって複雑さが増大した構造化光を生成するためのＭＬＡ  Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４の上面図の概略図である。マイクロレンズは、異なるＭＬＡに対して参照符号２，２’，２’’，２’’’と参照付けられる。
【０２４３】
図８と関連して図１０と同様に、図１４は、図１３に示すようにＭＬＡを使用して得られ得るパターン８を記号で示す。
【０２４４】
図９、図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃおよび図１３との関連においてＭＬＡの構成について論じたが、同じタイプの構成でＭ個のＬＳＡ（整数Ｍ≧２またはＭ≧３）を配置することも可能である。これらの図では、Ｌ１、Ｌ２．．．をＳ１、Ｓ２．．．に、およびＰ１、Ｐ２．．．をＱ１、Ｑ２．．．に置き換えるだけでよい。）
ＭＬＡについて上述したのと同様に、ＬＳＡもＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４となる同一の（レンズ源）ピッチを有することができる。そして、異なるＬＳＡを、例えば図９においてＭＬＡに対して示すように、互いに対してシフトさせることができる。そして、それらを、ＭＬＡについて上述したように（図１１，１２参照）、例えば０．１度と４度との間のような小さな角度で互い関して回転させることもできる。２つ以上のＬＳＡ、例えばそれらのすべては、同種のＬＳＡであってもよい（が、ただしそうする必要はない）。
【０２４５】
代替的または追加的に、ＬＳＡのいくつかは、それぞれの光源によって発光される光の波長が異なってもよい。
【０２４６】
いくつかの実施形態では、すべてのＭ個のＬＳＡが、同一の単一部品に含まれる。例えば、すべてのＭ個のＬＳＡは、まさに同じプロセスステップによって同時に製造することができ、および／またはすべてのＬＳＡは、同一の単一基板に設けられる。
【０２４７】
図１５および図１６は、図１３のＭＬＡのようなＭＬＡを使用して複雑さの増大した構造化光を生成するための装置の側面図の概略図を示す。
【０２４８】
４つの光学的構成のすべてについて上述した式を満たすために（同じ整数Ｎ１＝Ｎ２＝Ｎ３＝Ｎ４とし、同じ波長Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌ３＝Ｌ４とする）、距離Ｄ１、Ｄ２（およびＤ３およびＤ４）は異なっていなければならない。これは、例示的に差距離ｄｚによって示される。
【０２４９】
図１５では、ＭＬＡは共通のレンズ面を共有している。したがって、ＬＳＡは、上記の式を満たすために異なる発光面を有し得る。距離Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４は、共通レンズ面とそれぞれのＬＳＡの発光面との間の距離である。
【０２５０】
図１６では、ＬＳＡは共通の発光面を共有している。したがって、ＭＬＡは、上記の式を満たすよう異なるレンズ面を有して得る。距離Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４は、共通発光面とそれぞれのＭＬＡのレンズ面との間の距離である。
【０２５１】
すべての発光面が共通の発光面と一致し、すべてのレンズ面が共通のレンズ面と一致するように、図１３および図１４で説明した装置を実現することができる。これは、整数Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４、および／またはそれぞれのＬＳＡ  Ｓ１、Ｓ２、．．．の発光体１，１’．．．から発光された波長Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４を好適に選択することによって達成することができる。
【０２５２】
複雑な照射パターンを形成するさらに別の方法が、図１７，図１８に示される。この場合、追加の光学部品、例えば受動光学部品のアレイが（ＭＬＡと場との間の）光路に挿入される。
【０２５３】
そのＭＬＡ（または複数のＭＬＡ）の後の光路に回折光学素子（ＤＯＥ）を設けることによって、より複雑な構造化光を生成することができる。例えば、ＤＯＥは、マイクロレンズアレイから出てくる各入射光線から少なくとも２つの出射光線を形成することができる。
【０２５４】
図１７は、プリズムアレイ３を使用して複雑さが増大した構造化光を生成するための装置の側面図の概略図である。プリズムアレイは、複数のプリズム４を含む。プリズム４によって、ＭＬＡ  Ｌ１からの光は、パターンの重ね合わせを形成するように向け直される。
【０２５５】
図１８は、図１７の装置を使用して作成されたパターンの概略図である。
付加的な光学部品、例えばＤＯＥおよびプリズムアレイ３は、それぞれ、ＭＬＡとともに単一部品の光学部品で実現されてもよい（または２つ以上の場合にはおそらくはｍ個のＭＬＡ）。
【０２５６】
上述の実施形態では、２つ以上のＬＳＡ（存在する場合）が、別々の領域を占めるように、並んで配置されている。説明したように、ＬＳＡのいくつかは、互いに対してシフトされるか、または互いに対して回転されることができる。および／またはそれらはそれらのそれぞれの光源ピッチにおいて異なることができる。および／またはそれらはそれらのそれぞれの発光の波長において異なることができる。
【０２５７】
図１９Ａは、並んで配置され、相互にシフトされた２つのＬＳＡの詳細の上面図である。第１のＬＳＡ  Ｓ１の光源は、白抜き楕円で表され、第２のＬＳＡ  Ｓ２の光源は、塗りつぶされた楕円によって表される。ＬＳＡ  Ｓ１およびＳ２は、第１の主軸に沿って同じピッチを有し第２の主軸に沿って同じピッチを有する矩形グリッド上に規則的に存在する光源を有する同種のＬＳＡであるが、それは必須ではない。ＬＳＡ  Ｓ１とＳ２とは、発光面内で互いに対してシフトされる。このシフトは、図１９Ａにおいて白抜き矢印で表され、２つの主軸に沿ってそれぞれ成分ｄｘおよびｄｙを有する。
【０２５８】
ＬＳＡの並列配置は、場合によっては望ましくない可能性があるＭＬＡの不均一な照射につながる可能性がある。照射の不均一性は、生成された構造化光の高輝度光点のような特徴の光輝度の変動を生じさせる可能性がある。
【０２５９】
しかしながら、ＭＬＡの照射の改善された均一性を提供することができ、および／または並列配置の場合よりも小さな領域を占めるＬＳＡを提供することが可能である。そしてそれにもかかわらず、そのようなＬＳＡは、並列配置でＬＳＡによって実現される機能を果たすことができる。
【０２６０】
そのようなＬＳＡの詳細が図１９Ｂに上面図で示されている。図１９ＢのＬＳＡ  Ｓ＊は、図１９ＡのＬＳＡ  Ｓ１およびＳ２を重ねることによって導出可能であると想像することができる。白抜き楕円で表されるＬＳＡ  Ｓ＊の光源は第１のグループを形成し、ＬＳＡ  Ｓ＊の塗りつぶされた楕円で表される光源は第２のグループを形成し、これらの光源は相互分散される。したがって、異なるグループの光源のそれぞれのアレイは、（実質的に）同一の領域を占める。
【０２６１】
場合によっては、図１９Ｂのような実施形態は、隣接する光源間により多くのスペースを必要とする製造上の制約のために、実現できない。
【０２６２】
例えば、ＭＬＡが重ねられたＭＬＡからなるような場合、図１９Ｃに示すように、いくつかの位置において光源を除くことが可能である。一方、図１９Ｂにおいて、第１の格子の各格子点は第１のグループの光源によって占められ、第２の格子の各格子点は第２のグループの光源によって占められている一方で、図１９Ｃに示すように、第１の格子のいくつかの格子点および第２の格子のいくつかの点は、光源によって占められていない。それらの空の位置は小さな菱形で印される。
【０２６３】
占められるべき格子点および占められない格子点を選択する様々な方式を適用することができる。
【０２６４】
図２０Ａ−図２０Ｂおよび図２１Ａ−図２１Ｄは、いくつかの例を示す。
図２０Ａは、３つの相互にシフトされたＬＳＡを単純に重ねた結果を示す。同一のＬＳＡの光源は、同様の記号、すなわち第１のＬＳＡの場合は菱形、第２のＬＳＡの場合は円形、第３のＬＳＡの場合は四角形で表される。
【０２６５】
図２０Ｂは、下にある格子を示す。第１の格子（菱形参照）は実線で示され、第２の格子（円形参照）は破線で示され、第３の格子（四角形参照）は点線で示されている。
【０２６６】
例えば、製造上の制約または他の要因に応じて、特定の格子点において光源を除くことができ、その結果、例えば図２１Ａ−図２１Ｄのうちの１つの光源の構成またはさらに別の構成が得られる。
【０２６７】
占められていない格子点を有するにもかかわらず、生成された構造化光の特徴（輝度最大点の位置のような特徴の位置の意味において）は、図２０Ａ、図２１Ａ、図２１Ｂ、図２１Ｃ、図２１Ｄのいずれの場合も同じである。しかしながら、占められない格子点の選択によっては、構造化光パターンにおける生成された特徴の相対的輝度におけるなんらかの変動が起こり得る。
【０２６８】
光源が周期的に配置されることは必要ではないが、提供することができ、例えば、図２１Ｄは、それらのそれぞれの格子の格子点上の光源のランダムな分布を示すことを意図している。生成された構造化光の特徴の鮮明さのために、（他の場所ではなく、）関連付けられる格子の格子点上にのみ光源を配置することは有利であり得る。
【０２６９】
もちろん、シフトされたＬＳＡの場合について説明したのと同じ方法で、相互に回転されたＬＳＡを有するケースを処理することが可能である。
【０２７０】
さらに、格子は、矩形格子の代わりに、例えば六方格子の場合に、他の幾何学的形状を有してもよい。
【０２７１】
図２２Ａ、図２２Ｂ、図２３Ａ、図２３Ｂ、図２４Ａ、および図２４Ｂを参照して、本発明者は、ＭＬＡ  Ｌ１、Ｌ２のうちの異なるものを出る光の間、ひいては生成された特徴の異なる組間の輝度差を回避するかまたは少なくとも最小にするように試みながら、２つ以上のＭＬＡを使用して生成された構造化光の複雑さを増大させる別の方法を説明する。
【０２７２】
いくつかの実現例では、例えば、相互にシフトまたは回転された２つのＭＬＡを使用する場合に、より複雑な特徴の配置などのようなより複雑なパターンが生成されてもよく、それは２つ以上のサブ領域からなるＭＬＡと見なすことができ、マイクロレンズの位置は、１つのサブ領域において、他のサブ領域に対してシフトまたは回転される）。各ＭＬＡは、隣接するＭＬＡに関して、および任意選択的に、ＬＳＡ内の光源位置（これは、例えばＶＣＳＥＬアレイとすることができる）に関して、シフトまたは回転させることができる。いくつかの実現例では、光源ピッチとＭＬＡレンズピッチとは同じである。また、両方のＭＬＡのレンズピッチも同じであり得る。
【０２７３】
図２２Ａおよび図２２Ｂは、２つの相互にシフトされたＭＬＡが同一のＬＳＡ  Ｓ１によって照射される光学的構成を上面図および側面図でそれぞれ示している。
【０２７４】
例えば、図２２Ａおよび図２２Ｂに示すように、ＭＬＡ  Ｌ１およびＭＬＡ  Ｌ２は同じレンズピッチを有することができ、これはＬＳＡ  Ｓ１の光源ピッチと同じであり得、一方、ＭＬＡ  Ｌ２は、ＭＬＡ  Ｌ１に対してシフトされ（シフトｄｘ）、およびＬＳＡ  Ｓ１に対してシフトされる。（例えばＭＬＡのうちの１つだけが使用された場合に生成されるものの２倍の数の特徴を示すなど、）より複雑な特徴の構成がこれにより結果として生じることができる。ハッシュ付き円は、ＭＬＡ上のＬＳＡ  Ｓ１の照射領域を示す。
【０２７５】
図２２Ａ、図２２Ｂから明らかなように、シフトｄｘのため、不均一な照射領域が生じることがある。
【０２７６】
例えば、ＬＳＡ  Ｓ１によって照射されたＭＬＡ  Ｌ１の一部は、ＭＬＡ  Ｌ２の照射された部分よりも大きくなり得る。その結果、ＭＬＡ  Ｌ２によって生成される特徴は、ＭＬＡ  Ｌ１によって生成される特徴よりも輝度が低い可能性がある。
【０２７７】
言い換えれば、照射領域は、ＭＬＡ間のシフトのために２つのＭＬＡにわたって均一に分布していないため、ＭＬＡ  Ｌ１によって生成される特徴（例えば、ドット）の輝度は、ＭＬＡ  Ｌ２によって生成される特徴の輝度よりも大きくなる。
【０２７８】
図２３Ａ、図２３Ｂは、図２２Ａおよび図２２Ｂと同じ態様で、図２２Ａおよび図２２ＢのＭＬＡおよびＬＳＡを示し、ＭＬＡ  Ｌ１、Ｌ２に対するＬＳＡ  Ｓ１の整列ずれＤＸが示されている。
【０２７９】
図２２Ａ、図２２Ｂの下で述べたＭＬＡの不均一照射の問題は、この場合、ＶＣＳＥＬアレイの追加のシフト（整列ずれ）ＤＸによって悪化する。
【０２８０】
一層強い照射の不均一性が生じ得る。
いくつかの実現例では、そのような輝度の変動が望ましい場合がある（例えば、輝度変動それ自体がパターンおよび特徴の複雑さにそれぞれ寄与し得る）。しかしながら、他の実現例では、そのような輝度の変動は望ましくない。
【０２８１】
図２４Ａ、図２４Ｂでは、
１）（図２２Ａ、図２２Ｂおよび図２３Ａ、図２３Ｂにそれぞれ示されたＭＬＡ  Ｌ１、Ｌ２からの複雑さに対応する）より大きな複雑さを生じさせ、および
２）特徴輝度の変動を克服するか、少なくとも強く低減する実現例が示される。
【０２８２】
図２４Ａ、図２４Ｂに示されている実現例は、複数のＬＳＡ（複数のＶＣＳＥＬアレイなど）および複数のＭＬＡを使用する。例えば、各ＭＬＡは、１つの関連付けられるＬＳＡによって照射される。
【０２８３】
さらに、特徴の出力または光輝度は、複数のＬＳＡの使用のため、（単一のＬＳＡのみを用いた照射と比較した場合、）増大され得る。
【０２８４】
図２４Ａおよび図２４Ｂは、２つの相互にシフトされたＭＬＡ  Ｌ１およびＬ２が、各々２つのＬＳＡ  Ｓ１、Ｓ２の一方によって照射される光学的構成を、それぞれ上面図および側面図において示す。
【０２８５】
図２４Ａおよび図２４Ｂに示す実現例は、複数のＭＬＡ  Ｌ１、Ｌ２を含むかまたはそれらから構成され、各々、対応するＬＳＡ  Ｓ１およびＬＳＡ  Ｓ２をそれぞれ伴う。この実現例では、ＭＬＡレンズのピッチＰ１およびＰ２とＬＳＡ光源のピッチＱ１およびＱ２とはすべて同じであり、すなわち、それらは、各チャネル内（ＬＳＡおよびそれに関連するＭＬＡがチャネルを形成する）、および他のチャネルに関して、同じである。例えば、（ＭＬＡ  Ｌ１の）レンズピッチＰ１は（ＬＳＡ  Ｌ１の）光源ピッチＱ１と同じであり、レンズピッチＰ２と同じであり、光源ピッチＱ２と同じである。しかしながら、他の実現例では、これは必ずしも必要ではない。
【０２８６】
図２４Ａ、図２４Ｂに示す実現例では、ＭＬＡ  Ｌ２は、ＭＬＡ  Ｌ１に対してｄｘのシフトだけシフトされる（注：この実現例では、レンズピッチＰ１、Ｐ２および光源ピッチＱ１、Ｑ２は同じである）。さらに、図２４Ａ、図２４Ｂでは、ＭＬＡ  Ｌ２もＬＳＡ  Ｓ２に対してシフトされるオプションが示されており、すなわち、この場合、左チャンネルと右チャンネルとは同種のチャンネルではなく、関連するＭＬＡに対するそれぞれのＬＳＡのそれぞれの相対的整列が異なる。これは、２つの相互にシフトされたＬＳＡ  Ｓ１、Ｓ２を提供するものと見なすことができる。
【０２８７】
代替的な任意選択肢（図２４Ａ、図２４Ｂには図示せず）において、チャネルは、同種のチャネルである。つまり、ＭＬＡ  Ｌ１のＬＳＡ  Ｓ１に対する相対的位置とＭＬＡ  Ｌ２のＬＳＡ  Ｓ２に対する相対的位置とは同じである。対応する図は、例えば、図２４Ａ、図２４Ｂの左チャネルの２倍を、当然、説明したように、ＭＬＡ  Ｌ１およびＭＬＡ  Ｌ２が相互にシフトされる状態で示すであろう。
【０２８８】
図２４Ａおよび図２４Ｂの点線の四角形は、単にＭＬＡ間のシフトを説明するために描かれている。
【０２８９】
ＭＬＡ  Ｌ１およびＭＬＡ  Ｌ２は各々、対応する（関連する）ＬＳＡに対して位置決めされるので、生成された特徴輝度の差は、各チャネルで生成される特徴間、すなわちＭＬＡ  Ｌ１に由来する特徴とＭＬＡ  Ｌ２に由来する特徴との間に存在しない（またはごくわずかである）ことが予想される。もちろん、ＬＳＡ  Ｓ１およびＬＳＡ  Ｓ２が異なる輝度を有する光を発光する場合には、不均衡が生じることがある。
【０２９０】
上に例示した実施形態は、光源の１つ以上のアレイ、したがってＭＬＡを照射するための複数の光源を含むが、ＭＬＡ（または複数のＭＬＡ）を照射するために単一の光源を使用することも可能である。
【０２９１】
図２５は、単一の光源１のみがＭＬＡ  Ｌ１を照射する構造化光を生成するための装置の図である。場合によっては、これは、周期的な配列の光源が、例えばレンズピッチＰ１が光源ピッチに等しい状態でＭＬＡを照射する場合よりも、生成された構造化光のコントラストが低下する可能性がある。
【０２９２】
図２８および図２９は、これまでに示した例における場合のように、議論された式で使用される距離ＤがアパーチャとＭＬＡとの間の幾何学的距離に対応しない場合を示しており、各光源からの光は、アパーチャから１．０の屈折率を有する媒体を通ってＭＬＡまでの直線経路に沿って伝搬すると仮定する。しかしながら、図２８、図２９においては、距離Ｄはそれとは異なる光路長である。
【０２９３】
さらに、図２８および図２９は、装置の垂直方向の延在を最小にする方法を示す。言い換えれば、図２８および図２９に示すような技術によって、装置は、前記技術がない場合よりもより浅くなり得、それにもかかわらず、（少なくとも実質的に）同じ構造化光を生成することができる。
【０２９４】
説明を簡略化するために、図２８および図２９では、単一の光源の場合を描いているが、光源のアレイを含む照射ユニットも使用できることは容易に理解される。図２９では、簡略化の理由から、発光の円錐は描かれていない。しかしながら、円錐が存在し、ＭＬＡの複数のマイクロレンズが光源によって照射される。
【０２９５】
さらに、図２８および図２９を用いて説明される技術は、例えば、２つ以上のＭＬＡを設けること、ＭＬＡおよび／もしくはＬＳＡを相互にシフトならびに／または回転することによって、他の実施形態と組み合わせることができることは、当然である。
【０２９６】
図２８は、１とは異なる屈折率ｎを有する材料のブロック６０を介してＭＬＡ  Ｌ１が照射される、構造化光を生成するための装置の側面図を示す。光源１のアパーチャとＭＬＡ  Ｌ１との間の幾何学的距離Δが図２８に示されている。議論された式で使用される光路長Ｄは、ｎ×Δ（すなわち、Ｄ＝ｎΔ）であり、ｎはブロック６０の材料の屈折率を示す。したがって、適切に選択された材料（および屈折率）によって、浅い装置を設計することができる。
【０２９７】
もちろん、材料のブロック６０は、必ずしもＭＬＡ  Ｌ１と光源１との間の幾何学的距離の全体にわたって延在する必要はなく、単にその一部に沿って存在していてもよい。
【０２９８】
図２９は、側面図において、折り曲げられた経路に沿って伝搬する光によってＭＬＡが照射される構造化光を生成するための装置を示す図である。この装置は、光源１からＭＬＡ  Ｌ１までの光路内に、例えばマイクロミラーのような２つの反射素子７１，７２を含む。この場合、光は光源１から３つの部分経路Δ１、Δ２、Δ３に沿ってＭＬＡ  Ｌ１に伝搬し、上の式で使用される光路長ＤはＤ＝Δ１＋Δ２＋Δ３となる。折り曲げられた光路を形成するために、より少ない反射素子（すなわち、１つ以下の反射素子）または３つ以上の反射素子を使用することが考えられる。再び、装置の厚さ（垂直方向の延在）を一定に保ちながら、より長い光路（すなわち、より大きな光路長）を達成することができる。
【０２９９】
もちろん、材料のブロック６０（屈折率が１とは異なる、例えば図２８を参照）を有する実施形態と、折り曲げられた光路（例えば図２９など）を有する実施形態とを、互いに組み合わせることができる。
【０３００】
図２６は、いくつかの装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを含むデバイス２０を示す。装置の各々は、ここにおいて前に説明した装置とすることができる。装置は、同種の装置とすることができる。他の実施形態では、装置の少なくともいくつかは異なる特性を有し、例えば、それらは異なる波長の光を発光するか、または異なるように構造化光を生成するように構造化および構成される。
【０３０１】
デバイス２０は、装置のうちの単一の装置および／またはそれらのグループを選択的にオンまたはオフに切り替えることができるコントローラ１５を含むことができる。このようにして、例えば、デバイス２０から発光される構造化光の輝度を変化させることができ、および／または発光される光のパターンを変化させることができる。
【０３０２】
このデバイスでは、装置は、それらのそれぞれの発光面が一致するように、互いの隣に配置することができる。
【０３０３】
装置は、グリッド上、例えば矩形のグリッド上に規則的に配列することができる。
装置のいくつかが含まれている場合にデバイスによって比較的高い光輝度を生成することができ、一方で、それにもかかわらず、装置の配置は非常に浅くあることができる。
【０３０４】
各装置は、デバイスが１つのチャネルにつき１つのモジュールを有するマルチチャネルデバイスであるように、モジュールまたはチャネルを表すと見なすことができる。各チャネルは、他のチャネルとは独立して動作可能であり得る。
【０３０５】
マルチチャネルデバイスを提供することにより、装置のカスタマイズ作業を大幅に削減することができる。例えば、用途およびデバイスそれぞれに応じて、デバイスに実装する同種のモジュール（したがってチャネル）の数について判断することができる。そして、複雑なパターンを生成する可能性を有するように、例えば、可能なシフトおよび／または回転の観点から、それらの相対的位置について判断することができる。
【０３０６】
新しい種類のデバイスごとに新しい装置を設計する代わりに、新しい種類のデバイスごとにいくつかが好適に構成されることができるわずかな範囲の異なる装置を提供することで十分であり得る。
【０３０７】
実装されたモジュールの１つまたは複数をオンまたはオフに切り替えることによって、デバイスの照射野を変更することが可能である。
【０３０８】
相互の回転および相互のシフトが実質的にないように配置された同種のモジュールがデバイスに実装されている場合、モジュールのうちの１つまたは複数をオンまたはオフに切り替えることにより、発光される構造化光の輝度を制御することができる。
【０３０９】
いくつかの用途では、本明細書に記載の装置は、装置から発光された構造化光によって照射された場から反射された光を検出する検出器を含むデバイスにおいて使用することができる。これは、例えば距離測距のために行うことができる。
【０３１０】
検出器、例えば画像センサは、２つの軸を描くグリッド上に規則的に配列された画素のような光感知素子のアレイを含むことができる。それらの軸は、例えば、矩形のグリッドの場合のように互いに直交していてもよい。
【０３１１】
光感知素子によって検出された信号は、ラインごとのようなラスタ形式で検出器から読み出すことができ、ここでは、ラインは軸の１つに平行である。
【０３１２】
図２７Ａは、装置１０および検出器３３を含むデバイス３０を示す。装置は、本明細書に記載される任意の装置とすることができ、ＭＬＡ  Ｌ１を含む。検出器は画像センサとすることができる。デバイス３０は、検出器３３からデータを読み出して評価するためのコントローラ３５を含むことができる。
【０３１３】
図２７Ｂは、図２７Ａのデバイス３０の検出器３３によって取られたデータセットを示す。塗りつぶされた円は輝度の最大値を表す。点線の矢印は、読出しサイクルの間に検出器３３が読み出される最初の４つのラインを示す。
【０３１４】
検出器３３およびＭＬＡ  Ｌ１は、ＭＬＡ  Ｌ１の対称軸が検出器３３の両方の軸とある角度をなすように相互に位置決めされる。図２７Ａ中の破線はこれを示している。
【０３１５】
検出器３３が読み取られるラインがＭＬＡ  Ｌ１の対称軸に平行である場合、輝度の最大値はこれらのラインに平行に整列されるであろう。これは、データの評価を困難にする可能性があり、というのも、多くの高輝度イベントを伴うラインが存在する一方、他のラインは非常に低い輝度しか検出しないであろうからである。
【０３１６】
しかしながら、検出器３３とＭＬＡ  Ｌ１との上述の角度付けられた整列で、読み出しラインに沿った輝度分布は、多くの異なるラインについて、はるかにより類似している（図２７Ｂ参照）。これにより、検出されたデータの評価が簡単になり得る。
【０３１７】
記載される装置に戻って、２つ以上のＭＬＡを含む装置（例えば、図９，図１１参照）では、すべてのＭＬＡを単一部品の光学部品で実現してもよいことに注目されたい。
【０３１８】
単一部品の光学部品は、例えば、射出成形もしくはエンボス加工などの複製技術によって、またはガラス板などの基板の片面または両面にＭＬＡおよび／またはさらなる光学部品を複製することによって、製造することができる。
【０３１９】
また、２つ以上のＬＳＡを含む装置（例えば、図１３，図１６参照）において、すべてのＬＳＡは、単一部品で実現されてもよい。
【０３２０】
記載された、ＭＬＡの互いに対する回転、ＬＳＡの互いに対する回転、またはＭＬＡの関連のＬＳＡに対する回転は、いずれの場合においても、発光面に対して垂直な軸の周りの回転であり得る。
【０３２１】
記載された、ＭＬＡの互いに対するシフトまたはＬＳＡの互いに対するシフトは、記載されたいずれの場合においても、例えばｘ軸に沿うような第１の対称軸に沿った対応するピッチの（ｎ１＋０．２±０．１）倍の範囲内における、ｙ軸に沿うような第２の対称軸に沿った対応するピッチの（ｎ２＋０．３５±０．１）倍の範囲の距離のシフトであり得、ここで、ｎ１≧０およびｎ２≧０は整数である。
【０３２２】
示されたレンズのレンズアパーチャが円形であることを示唆する様々な図にもかかわらず、他のレンズアパーチャ、例えば多角形アパーチャを有するマイクロレンズを有するＭＬＡを使用することは十分可能である。
【０３２３】
もちろん、構造化光および生成可能なパターンをより複雑にする様々な方法を互いに組み合わせることができる。
【０３２４】
他の実現例も特許請求の範囲内にある。
【図１】
0006563022.tif 000002
【図２】
0006563022.tif 000003
【図３】
0006563022.tif 000004
【図４】
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【図５】
0006563022.tif 000006
【図６】
0006563022.tif 000007
【図７】
0006563022.tif 000008
【図８】
0006563022.tif 000009
【図９】
0006563022.tif 000010
【図９Ａ】
0006563022.tif 000011
【図９Ｂ】
0006563022.tif 000012
【図９Ｃ】
0006563022.tif 000013
【図１０】
0006563022.tif 000014
【図１１】
0006563022.tif 000015
【図１２】
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【図１３】
0006563022.tif 000017
【図１４】
0006563022.tif 000018
【図１５】
0006563022.tif 000019
【図１６】
0006563022.tif 000020
【図１７】
0006563022.tif 000021
【図１８】
0006563022.tif 000022
【図１９Ａ】
0006563022.tif 000023
【図１９Ｂ】
0006563022.tif 000024
【図１９Ｃ】
0006563022.tif 000025
【図２０Ａ】
0006563022.tif 000026
【図２０Ｂ】
0006563022.tif 000027
【図２１Ａ】
0006563022.tif 000028
【図２１Ｂ】
0006563022.tif 000029
【図２１Ｃ】
0006563022.tif 000030
【図２１Ｄ】
0006563022.tif 000031
【図２２Ａ】
0006563022.tif 000032
【図２２Ｂ】
0006563022.tif 000033
【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２８】
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【図２９】
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