(57)【要約】  構造化光投射系は、集合的に、規則的なパターンの光を放射するように動作可能な発光素子のアレイを含む。第１の光学素子は、発光素子のアレイによって放射される光のパターンを変更して第１の不規則なパターンの光を生成するように構成され、第２の光学素子は、第１の光学素子によって生成される不規則なパターンの光を受光し、第１の不規則なパターンの複数のインスタンスを含むパターンを生成するように構成される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子の規則的なアレイから不規則な構造化光パターンを作成する方法であって、
発光素子の均一に分布したアレイから光の規則的なパターンを生成することと、
前記光の規則的なパターンを変更して、光の不規則なパターンを生成することと、
前記光の不規則なパターンを、互いに隣接して配置された複数のインスタンスで再現することとを備える、発光素子の規則的なアレイから不規則な構造化光パターンを作成する方法。
【請求項２】
前記発光素子のアレイは、発光素子の列および行を含み、前記行は、前記列に対して垂直に配置される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記発光素子のアレイは、発光素子の列および行を含み、前記行は、前記列に対して角度を付けられる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記発光素子のアレイは、光のサブパターンの規則的なパターンを生成する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記発光素子のアレイは、光のクラスタの格子を生成し、前記格子は、第１の方向に、共通の形状のクラスタを有し、前記格子は、前記第１の方向に垂直な第２の方向に、異なる形状のクラスタを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記発光素子のアレイから放射される光を受光し、前記光を第１の回折光学素子に投射して、前記光の不規則なパターンを生成することをさらに含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記光の不規則なパターンは、ランダム化されたパターン、不均一なパターン、非格子パターン、乱れたパターン、不等間隔のパターン、部分的に遮られたパターン、部分的にブロックされたパターン、および／または不均等に分布したパターンの少なくとも１つである、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
互いに対して配置された複数のインスタンスで前記不規則なパターンを再現することは、前記不規則なパターンの均一な分布を生成することを含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記光の不規則なパターンを再現することは、タイリングされたパターンを生成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記光の不規則なパターンを再現することは、前記光の不規則なパターンの複数のインターレースされたインスタンスを生成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記光の不規則なパターンを再現することは、前記光の不規則なパターンの、複数の部分的に重複するインスタンスを生成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
構造化光投射系であって、
光の規則的なパターンを放射するように集合的に動作可能な発光素子のアレイと、
前記発光素子のアレイによって放射される光のパターンを変更して、光の第１の不規則なパターンを生成するように構成される第１の光学素子と、
前記第１の光学素子によって生成された前記光の不規則なパターンを受光し、前記第１の不規則なパターンの複数のインスタンスを含むパターンを生成するように構成される第２の光学素子とを備える、構造化光投射系。
【請求項１３】
前記発光素子のアレイは、発光素子の列および行を含み、前記行は、前記列に対して垂直に配置される、請求項１２に記載の構造化光投射系。
【請求項１４】
前記発光素子のアレイは、発光素子の列および行を含み、前記行は、前記列に対して角度を付けられる、請求項１２に記載の構造化光投射系。
【請求項１５】
前記発光素子のアレイは、光のサブパターンの規則的なパターンを投射するように動作可能である、請求項１２に記載の構造化光投射系。
【請求項１６】
前記発光素子のアレイは、光のクラスタの格子を投射するように動作可能であり、前記格子は、第１の方向に、共通の形状のクラスタを有し、前記格子は、前記第１の方向に垂直な第２の方向に、異なる形状のクラスタを有する、請求項１２に記載の構造化光投射系。
【請求項１７】
前記発光素子のアレイから放射された光を受光し、前記光を前記第１の光学素子に投射するように動作可能な投射レンズ系をさらに備える、請求項１２〜１６のいずれか１項に記載の構造化光投射系。
【請求項１８】
前記光の第１の不規則なパターンは、ランダム化されたパターン、不均一なパターン、非格子パターン、乱れたパターン、不等間隔のパターン、部分的に遮られたパターン、部分的にブロックされたパターン、および／または不均等に分布したパターンの少なくとも１つである、請求項１２に記載の構造化光投射系。
【請求項１９】
前記第２の光学素子は、前記不規則なパターンの均一な分布を生成するように配置される、請求項１２〜１８のいずれか１項に記載の構造化光投射系。
【請求項２０】
前記第２の光学素子は、タイリングされたパターンを生成するように配置される、請求項１２に記載の構造化光投射系。
【請求項２１】
前記第２の光学素子は、前記光の不規則なパターンの、複数のインターレースされたインスタンスを生成するように配置される、請求項１２に記載の構造化光投射系。
【請求項２２】
前記第２の光学素子は、前記光の不規則なパターンの複数の部分的に重複するインスタンスを生成するように配置される、請求項１２に記載の構造化光投射系。
【請求項２３】
前記第１および第２の光学素子の各々は回折光学素子を含む、請求項１２に記載の構造化光投射系。
【請求項２４】
前記発光素子はＶＣＳＥＬである、請求項１２〜２３のいずれか１項に記載の構造化光投射系。
【請求項２５】
光学センサモジュールであって、
請求項１２〜２４のいずれか１項に記載の構造化光投射系を含む光源を備え、前記構造化光投射系は構造化光パターンを物体に投射するように動作可能であり、前記光学センサモジュールはさらに、
前記構造化光パターンによって照射された前記物体から反射された光を検知する光学センサと、
前記光学センサからの信号に少なくとも部分的に基づいて前記物体の物理的特性を判断するように動作可能な処理回路とを備える、光学センサモジュール。
【請求項２６】
請求項２５に記載の光学センサモジュールを備えるホストデバイスであって、前記ホストデバイスによって実行される１つ以上の機能のために、前記光学センサモジュールの前記光学センサによって得られるデータを用いるように動作可能である、ホストデバイス。
【請求項２７】
前記ホストデバイスはスマートフォンである、請求項２６に記載のホストデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本出願は、２０１７年８月２８日に出願された米国仮特許出願番号６２／５５１，０１２の優先権の利益を主張する。先行出願の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
開示の分野
本開示は、構造化光投射に関する。
【背景技術】
【０００３】
背景
さまざまな画像化アプリケーションは、たとえば、スマートフォン、タブレット、ラップトップ、またはパーソナルコンピューターなどのホストコンピューティングデバイス内に統合できるコンパクトな光電子モジュールを用いる。一部のアプリケーションでは、モジュールに光源が含まれており、構造化光パターンを１つ以上の対象物体を含むシーンに投射する。一部の構造化光アセンブリでは、パターンが被写体に投射され、パターンの画像が取得され、投射されたパターンが収集されたパターンと比較され、２つのパターンの違いが深度情報と相関付けられる。したがって、パターンの歪みは深度と相関付けられる。このような手法は、（たとえば、ステレオ画像において画素を一致させるために）構造化光が追加のテクスチャを与えることができるため、低照度および低テクスチャの物体またはシーンに対して有用であり得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
概要
本開示は、発光素子の規則的なアレイを用いて不規則な構造化光パターンを作成するための技術について記載する。
【０００５】
例えば、一局面において、本開示は、発光素子の規則的なアレイから不規則な構造化光パターンを作成する方法について記載する。この方法は、均一に分布した発光素子のアレイから光の規則的なパターンを生成することと、光の規則的なパターンを変更して光の不規則なパターンを生成することと、互いに隣接して配置された複数のインスタンスで、光の不規則なパターンを再現することを含む。
【０００６】
実現例によっては、次の特徴の１つ以上が存在する。例えば、発光素子のアレイは、発光素子の列および行を含むことができ、行は列に対して垂直に配置されるか、または行は列に対して角度を付けられる。いくつかの実現例では、発光素子のアレイは、光のサブパターンの規則的なパターンを生成する。場合によっては、発光素子のアレイは光のクラスタの格子を生成し、格子は、第１の方向に、共通した形状のクラスタを有し、格子は、第１の方向に垂直な第２の方向に、異なる形状のクラスタを有する。
【０００７】
いくつかの実現例では、この方法は、発光素子のアレイから放射された光を受光し、その光を第１の回折光学素子に投射して、光の不規則なパターンを生成することを含む。光の不規則なパターンは、例えば、ランダム化されたパターン、不均一なパターン、非格子パターン、乱れた（disrupted）パターン、不等間隔のパターン、部分的に遮られたパターン、部分的にブロックされたパターン、および／または不均等に分布するパターンのうちの少なくとも１つであり得る。
【０００８】
場合によっては、複数のインスタンスで不規則なパターンを再現することは、不規則なパターンの均一な分布を生成することを含む。光の不規則なパターンを再現することは、タイリングされたパターンを生成すること、光の不規則なパターンの複数のインターレースされたインスタンスを生成すること、および／または光の不規則なパターンの複数の部分的に重複するインスタンスを生成することを含むことができる。
【０００９】
本開示は、光の規則的なパターンを放射するように集合的に動作可能な発光素子のアレイを含む構造化光投射系についても記載する。構造化光投射系はさらに、発光素子のアレイによって放射される光のパターンを変更して光の第１の不規則なパターンを生成するように構成された第１の光学素子と、第１の光学素子によって生成された光の不規則なパターンを受光し、第１の不規則なパターンの複数のインスタンスを含むパターンを生成するように構成された第２の光学素子とを含む。
【００１０】
実現例によっては、次の特徴の１つ以上が存在する。例えば、発光素子のアレイは、発光素子の列および行を含むことができ、行は列に対して垂直に配置されるか、または行は列に対して角度を付けられる。場合によっては、発光素子のアレイは、光のサブパターンの規則的なパターンを投射するように動作可能である。いくつかの実現例では、発光素子のアレイは、光のクラスタの格子を投射するように動作可能であり、格子は、第１の方向に、共通な形状のクラスタを有し、格子は、第１の方向に垂直な第２の方向に、異なる形状のクラスタを有する。発光素子は、例えば、ＶＣＳＥＬであり得る。
【００１１】
光の第１の不規則なパターンは、例えば、ランダム化されたパターン、不均一なパターン、非格子パターン、乱れたパターン、不等間隔のパターン、部分的に遮られたパターン、部分的にブロックされたパターン、および／または不均等に分布したパターンの少なくとも１つであり得る。
【００１２】
構造化光投射系は、発光素子のアレイから放射された光を受光し、その光を第１の光学素子に投射するように動作可能な投射レンズ系をさらに含むことができる。第２の光学素子は、不規則なパターンの均一な分布、タイリングされたパターン、光の不規則なパターンの複数のインターレースされたインスタンス、および／または光の不規則なパターンの複数の部分的に重複するインスタンスを生成するように構成されることができる。
【００１３】
いくつかの実現例では、第１および第２の光学素子の各々は、回折光学素子を含む。
本開示は、構造化光パターンを物体に投射するように動作可能な構造化光投射系を含む光源を含む光学センサモジュールについても記載する。モジュールは、構造化光パターンによって照射された物体から反射し返された光を検知する光学センサと、光学センサからの信号に少なくとも部分的に基づいて物体の物理的特性を判断するよう動作可能な処理回路も含む。本開示は、光学センサモジュールを含むホストデバイス（例えば、スマートフォン）についても記載し、ホストデバイスは、ホストデバイスによって実行される１つ以上の機能のために光学センサモジュールの光学センサによって取得されたデータを用いるように動作可能である。
【００１４】
実現例によっては、さまざまな利点が達成可能である。例えば、開示された主題は、３次元画像化または他のシステムを強化することができる構造化光パターンの生成を促進することができ、ここで記載されるような構造化光投射系を組み込むスマートフォンおよび他のコンピューティングデバイスの動作を強化するよう用いられ得る。
【００１５】
他の局面、特徴、および利点は、以下の詳細な説明、添付の図面、および特許請求の範囲から容易に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】構造化光投射系の例を示す。
【図２】規則的なパターンに配置された発光素子のアレイの例を示す。
【図３】規則的なパターンに配置された発光素子のアレイの例を示す。
【図４】規則的なパターンに配置された発光素子のアレイの例を示す。
【図５】規則的なパターンに配置された発光素子のアレイの例を示す。
【図６】規則的なパターンに配置された発光素子のアレイの例を示す。
【図７】タイリングされた光パターンを生成するように構成された構造化光投射系の例を示す。
【図８】インターレースされた光パターンを生成するように構成された構造化光投射系の例を示す。
【図９】投射レンズ系の例を示す。
【図１０】回折光学素子の例を示す。
【図１１】構造化光投射系を組み込んだモジュールの例を示す。
【図１２】構造化光投射系を組み込んだホストデバイスの例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
詳細な説明
本開示は、発光素子の規則的なアレイを用いて不規則な構造化光パターンを作成するための技術について記載する。以下により詳細に説明するように、ある方法は、発光素子の規則的なアレイ（例えば、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）の、均一に分散されたアレイ）から、光の規則的なパターンを生成することを含むことができる。光の規則的なパターンは、例えば、均一に分布したパターン、格子状のパターン、または他の規則的なパターンであり得る。この方法は、放射される光の規則的なパターンを変更して光の不規則な表現を生成することと、光の不規則な表現を、互いに隣接して配置された複数のインスタンスとして再現することとを含む。
【００１８】
図１は、いくつかの実現例による構造化光投射系２０の例を示す。この構造化光投射系は、本開示で説明されるさまざまな方法を実行するように動作可能である。図１に示すように、構造化光投射系２０は、例えばモジュール２４内の基板上に取り付けることができるＶＣＳＥＬ２２などの発光素子のアレイを含む。ＶＣＳＥＬ２２は、規則的なパターンで配置することができる。図２および図３は、ＶＣＳＥＬの規則的なパターンの例を示す。具体的には、図２および図３は、ＶＣＳＥＬアレイが光の規則的な（例えば、格子）パターンを投射する例を示す。規則的なパターンは、発光素子の繰り返された（たとえば一貫した）パターンを表す。場合によっては、規則的なパターンは、互いに対してほぼ垂直に配置された発光素子の列および行を含む（図２を参照）。例えば、発光デバイス２２のアレイは、発光デバイスの格子（例えば、１２×９格子）として配置することができる。場合によっては、光の規則的なパターンは、角度を付けられた（たとえば、傾斜した）規則的なパターンを含むことができる。したがって、いくつかの実現例では、規則的なパターンは、列の方向に対して行が角度を付けられた（たとえば、非垂直またはオフセットされた）発光素子の列および行を含む（図３を参照）。
【００１９】
図４および図５は、ＶＣＳＥＬアレイが光のサブパターン２６または２８の規則的なパターン（例えば、より小さい光のクラスタの格子）を投射する例を示す。場合によっては、規則的なパターンは、発光素子２２のクラスタ２６（または２８）の列および行を含み、クラスタは互いにほぼ垂直に配置される（図４を参照）。場合によっては、光の規則的なパターンは、クラスタ２８の角度が付けられた（例えば、傾斜した）規則的なパターンを含むことができる（図５を参照）。したがって、いくつかの実現例では、規則的なパターンは、発光素子２２のクラスタ２８の列および行を含み、クラスタ２８の行は、列の方向に対して角度を付けられている（例えば、非垂直である）。
【００２０】
図６は、ＶＣＳＥＬアレイが、格子の一方向に（例えば、列またはｙ軸に沿って）共通な形状のクラスタ３０を、および格子の異なる方向に（たとえば、行またはｘ軸に沿って）異なる形状のクラスタを有する、光のサブパターンの規則的なパターン（例えば、より小さい光のクラスタの格子）を投射する別の例を示す。いくつかの場合では、図示されるように、格子は列ごとに異なる形状のクラスタのシーケンスを有する（たとえば、図６ではＡ、Ｂ、Ｃと印されている）。いくつかの実現例では、行に沿った異なる形状のクラスタのシーケンスが繰り返される（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ａ、Ｂ、Ｃなど）。
【００２１】
図１の構造化光投射系２０は、投射レンズ系４０、ならびに第１および第２の光学素子４２、４４も含む。図７および図８に示されるように、投射レンズ系４０は、ＶＣＳＥＬ２２のアレイから放射された光を受光し、その光を第１の光学素子４２に投射するように構成される。第１の光学素子４２は、ＶＣＳＥＬ２２のアレイによって放射される光のパターンを変更して、光の、第１の不規則な放射パターン４６を生成するように構成される。不規則なパターン４６は、例えば、ランダム化されたパターン、不均一なパターン、非格子パターン、乱れたパターン、不等間隔のパターン、部分的に遮られたパターン、部分的にブロックされたパターン、および／または不均等に分布したパターンであり得る。第２の光学素子４４は、第１の光学素子４２によって生成された光の不規則なパターン４６を受光し、例えば、タイリングされたパターン（図７を参照）で配置される第１の放射パターン４６の複数のインスタンスを含む第２の放射パターン５０で第１の放射パターンを再現するように構成される。第２の光学素子４４は、例えば、第１の放射パターン４６をタイリング、分布、および／または複製することにより、第１の放射パターン４６を再現することができる。第２の光学素子４４によって生成されるパターン５０は、例えば、第１のパターン４６の複数のインスタンスの規則的または均一に分布したパターンとすることができる。したがって、いくつかの実現例では、発光デバイス２２から集合的に放射される光のパターンは均一に分布した光のパターンであり、第１の放射パターン４６は不規則なパターンであり、第２の放射パターン５０は不規則なパターンの均一な分布である。
【００２２】
いくつかの実現例では、タイリングされたパターン５０は、互いに分離された第１の放射パターン４６の隣接するインスタンスを含む。いくつかの実現例では、タイリングされたパターン５０は、一連の列および行に配置された第１の放射パターン４６の複数のインスタンスを含む。場合によっては、配列は３×３行列または２×２行列などの行列で構成される。
【００２３】
いくつかの実現例では、第２の放射パターン５０は、第１の放射パターン４６の、複数のインターレースされた、または少なくとも部分的に重複するインスタンスを含む（図８を参照）。場合によっては、重複するパターンは、第１のパターンインスタンスの少なくとも１つの要素が第２のパターンインスタンスの複数の要素内または間に配置されることを含む。いくつかの実現例では、隣接するインスタンスが互いに少なくとも部分的に重複するにもかかわらず、個々のインスタンスの少なくともいくつかの部分（たとえば、中央領域、大部分、または中央領域の大部分）が隣接するインスタンスによって遮られないことがあり得る。つまり、場合によっては、隣接するインスタンス（例えば、タイル）が互いに部分的に重複するが、周囲のタイルによって実質的に区別される（変更されないなど）ままであり得る。場合によっては、重複するタイルの各々は少なくとも２０％重複しないか、場合によってはさらにより多く重複せず（たとえば、少なくとも３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％または９５％）、タイルの重複しない部分は、第２の光学素子に与えられる光のパターン（すなわち、第１のパターン）を表す。図８に示すように、インターレースされたタイルは、中央の重複しない部分５２と、隣接するタイルの外側の重複する部分と重複する、外側の重複する部分（例えば、重複する境界）５４とを含むことができる。
【００２４】
図９は、発光素子２２からの光を投射するように配置された１つ以上の光学部品を含むことができる投射レンズ系４０の例を示す。光学部品のさまざまな構成が可能である。例えば、投射レンズ４０は、直線状に配置された１つ以上のレンズ要素６０、６２、６４を含むことができ、任意の適切な製造技術（例えば、射出成形またはウェハレベル製造技術）によって形成することができる。投射レンズ系４０の特定の光学特性は、特定の用途に適合させることができる。いくつかの実現例では、投射レンズ系４０は、約５ミリメートル（ｍｍ）以下（例えば、１．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲）の有効焦点距離を有する。場合によっては、投射レンズの物体視野高さは約１ｍｍ以下である（たとえば、０．２ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲）。さらに、レンズの種類の特定の構成を特定の用途に適合させることができる。いくつかの実現例では、少なくとも１つのレンズ要素は、投射レンズ系４０の物体側においてテレセントリックであり、系開口はない。しかしながら、いくつかの実現例では、投射レンズ系４０は、非テレセントリックレンズ設計を含み（例えば、主光線角度（ＣＲＡ）＜＞０度）、１つ以上の系開口を用いる。
【００２５】
光学素子４２、４４は、例えば、発光素子２２の規則的なアレイによって生成された光から所望の光のパターンを生成するよう動作可能なそれぞれの回折光学素子として実現することができる。いくつかの実現例では、回折光学素子４２、４４の一方または両方は、入射ビーム７２を分割するそれぞれの回折格子（例えば、２次元格子）７０を含む（図１０を参照）。例えば、回折光学素子４２に入る入射ビームは、投射レンズ系４０によってコリメートされた後、単一の発光素子（例えば、ＶＣＳＥＬ）から放射され得る。
【００２６】
回折光学素子４２、４４は、任意の好適な構造で形成することができる。例えば、場合によっては、回折光学素子はバイナリ透過マスクとして形成される。場合によっては、回折光学素子は位相素子として形成され、離散レベルを有する表面レリーフプロファイル、連続プロファイル、または入射波に適切な位相シフトを加えるその他の光学微細構造を含むことができる。回折格子の単位セルにＮ個の異なる位相レベル（Ｎは奇数）のｎ×ｎ個の画素が含まれている場合、ｎ×ｎ個の回折次数の格子を作成できる。図１０の例では、１５×１５の次数を有し、格子内のランダムに選択された位置で１２個の回折次数が選択される。その場合、回折光学素子は、所望の回折次数のみを照明するように構成（例えば、最適化）することができる。結果として、不規則な光学パターンを生成することができる。
【００２７】
上記のように、構造化光投射系２０のさまざまな構成要素の詳細は、特定の実現例に応じて異なり得る。しかしながら、特定の実現例は、タイリングされたトロイダルの完全なサブマップに基づいて、コード化された構造化光を生成できるよう動作可能である。この場合、投射されたパターンは、たとえば、各々が２次元のトロイダル完全サブマップである繰り返しタイルで構成される。系によって投射されたパターン内の各ドットは孤立しており、ゼロで囲まれる（つまり、隣接する光のドットはない）。パターンは非常に高いレベルのランダム性を有することができる。さらに、たとえば数百（たとえば６００）個のＶＣＳＥＬの規則的なアレイを用いると、投射されるパターンは数万（たとえば３９，０００）個のドットを有することができ、ここで、ドットの少なくとも約７５％はカメラの視野内にある。ＶＣＳＥＬアレイは、ｙ方向（またはｘ方向）に並進対称性を有することができる。さらに、ＶＣＳＥＬのいくつかは、アレイ内の他のＶＣＳＥＬによって放射される波長とは異なる光の波長（すなわち、色）を放射する場合がある。最初の回折素子はレーザビームに対して補正されていないドットパターンを作成し、２番目の回折素子は補正されていないドットパターンを行列（３×３など）パターンに乗算する。発散角およびファンアウト角を最適化して、補正されていないドットパターンのコピーが比較的大きな間隙で互いに分離されて投射されるようにすることができる。系によって投射される最終パターンは、場合によっては、色コード化され、均一である。
【００２８】
図１１に示されるように、構造化光投射系（ＶＣＳＥＬまたは他の発光素子２２の規則的なアレイ、投射レンズ系４０、および回折光学素子４２、４４を含む）は、モジュール１００の一部として統合することができる。ＶＣＳＥＬ２２は、ＶＣＳＥＬ２２と投射レンズ系４０との間に十分に画定された距離を確立するスペーサ１０４によって光学部品（例えば、４０、４２、４４）から分離されたプリント回路基板または他の基板１０２上に取り付けることができる。スペーサ１０４は、ＶＣＳＥＬ２２を横方向に囲み、モジュールのための側壁として機能する。場合によっては、モジュールは、フットプリントが比較的小さく、ｚの高さが小さくて、コンパクトである。
【００２９】
構造化光を形成および投射するための上記の系ならびに方法は、例えば、３次元画像化および映像系などのさまざまな画像化系に関連して用いることができる。さらに、上記の構造化光投射系、またはそのような構造化光投射系を組み込んだモジュールは、スマートフォン、ラップトップ、ウェアラブルデバイス、およびネットワーク接続機能を備え得る他のコンピューティングデバイスなどの幅広いホストデバイスに統合できる。ホストデバイスには、プロセッサおよびその他の電子部品、ならびにカメラ、飛行時間型撮像装置などの、データを収集するように構成されたその他の補助モジュールが含まれ得る。周辺照明、ディスプレイ画面、自動車用ヘッドランプなど、他の補助モジュールを含めることができる。ホストデバイスは、光電子モジュール、および場合によっては補助モジュールを動作させるための命令が保存される不揮発性メモリをさらに含んでもよい。
【００３０】
図１２は、上述の構造化光投光器２０を含み、対象のシーン１２６内の１つ以上の物体に構造化光パターン１２８を投射するように動作可能な光電子システムの例を示す。いくつかの実現例では、投射されるパターンは、スペクトルのＩＲまたは近ＩＲ領域の光で構成される。投射パターン１２８からの光は、シーン１２６内の物体によって反射され、投光器２０によって放射される光の波長に感度を有する、空間的に分布した、光に感度を有する構成要素（例えば画素）を含む画像センサ１２２によって感知され得る。場合によっては、レンズ１３０などの１つ以上の光学素子が、シーン１２６から反射された光を画像センサ１２２に向けるのに役立つ。検出された信号は、読み出され、たとえば処理回路によってステレオマッチングのために用いられて、３次元画像を生成することができる。処理回路は、センサからの信号に少なくとも部分的に基づいて物体の物理的特性を判断するよう、および／またはホストデバイスによって実行される１つ以上の機能のために光学センサによって取得されたデータを用いるよう、動作可能であることができる。構造化光を用いると、たとえば、ステレオ画像において画素を一致させるために追加のテクスチャを提供することにおいて、有利であり得る。
【００３１】
いくつかの実現例では、投光器２０、レンズ１２８、および画像センサ１２２は、ホストコンピューティングデバイス（たとえば、スマートフォン）内に統合される。そのような場合、投光器２０、レンズ２８および画像センサ２２は、ホストデバイスの前側カバーガラス１２４の下に配置することができる。投光器２０により放射される構造化光は、離散的特徴のパターン１２８（すなわち、テクスチャまたは符号化された光）がホストデバイスの外部のシーン１２６内の物体に投射される結果となり得る。場合によっては、投光器２０、レンズ１２８および画像センサ１２２は同じ光電子モジュールの構成要素である。他の実現例では、投光器２０は、画像センサ１２２および／またはレンズ１２８と同じモジュールに統合されない別個の構成要素であり得る。さらに、投光器２１０は、他の種類の用途（例えば、近接検知、三角測量を用いる距離測定）でも用いることができ、上記の撮像用途に限定されない。
【００３２】
上記の構造化光投射系を組み込んだモジュールは、場合によっては、他の手法よりも正確なデータを取得できる。したがって、構造化光投射系から放射された信号に基づいてホストデバイスによって実行される機能をより正確に実行することができ、それによってスマートフォンまたは他のホストデバイスに実質的な利点を付与できる。
【００３３】
本開示の広範な枠組みがさまざまな好ましい実施形態を参照して記載されるが、他の実現例は、本開示において記載される要素の組み合わせおよび下位組み合わせを含み得る。たとえば、上記の異なる実現例に関連して説明した特徴は、場合によっては、同じ実現例で組み合わせることができる。したがって、他の実現例も特許請求の範囲内にある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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