[发明专利]带有用于对眼睛安全的操作的非衍射光扩大的衍射光学元件

说明书

背景技术

用于主动立体相机感测的已知技术和能够检测IR(红外)的一个或多个相机一起使用红外(IR)投射的图案。随着设计出更高分辨率的三维(3D)传感器以在越来越大的视野和距离操作，并且带有越来越高的分辨率，总的IR照明功率需要增大。

和一个或多个衍射光学元件(DOE)一起的IR激光器被用作产生这样的图案的电源。然而，在这样的功率级别，DOE的非衍射光(或零阶光，通常是总能量的固定的一小部分)的强度对眼睛安全是危险的。

降低非衍射光的强度的一种常见的方式是将两个生成光点的DOE串联。第一DOE创建复杂小点图案，第二个DOE通过很小的数量NxN，例如，3x3，复制它。由于非衍射光是总功率的固定比率，(例如，通过α来表示)，因此，非衍射光的最终功率是α/N2。如此，第二DOE有效地将强度能量缩小因子N2。这种所产生的功率的降低和增大的IR照明功率的需要相反。

发明内容

提供本发明内容是为了以简化的形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的一些代表性的概念。本发明内容并不旨在标识出所要求保护的主题的关键因素或必要特征，也不旨在以将限定所要求保护的主题的范围的任何方式被使用。

简要地，此处所描述的主题的各方面涉及一般基于通过引入散焦或其他变异(aberration)来降低非衍射光的能量的对眼睛安全的衍射系统。一方面，包括一个或多个DOE的DOE集不受影响地透射非衍射光(即，零阶)，而衍射光(即，非零阶光)被衍射到所希望的光图案。DOE集也被配置成变异(例如，聚焦、散焦、添加查涅克波阵面或任何其他任意变异)衍射光。折射光学元件(ROE)在光学上耦合到DOE集，折射地变异(例如，聚焦、散焦、添加查涅克波阵面或任何其他任意变异)来自DOE集的非衍射光和衍射光。由DOE集和ROE引入的变异使得它们对衍射光的整体效果被抵销或基本上抵销，而非衍射光只受ROE的影响。

一方面，投影机构被配置成输出衍射光点的图案，并散焦从其中输出的非衍射光。投影机构包括在光学上耦合的组件，包括激光光源、准直透镜、折射透镜，以及衍射光学元件集，该衍射光学元件集包括能够对光束引入变异(例如，通过编码衍射透镜元件(诸如DOE中的衍射菲涅耳透镜或菲涅耳带片)的方式来进行散焦)的至少一个衍射元件。折射透镜被配置成变异非衍射光，并抵销或基本上抵销由衍射元件对衍射光点的变异。

一方面，衍射光学元件集在光学上与折射透镜耦合。折射透镜散焦，并由此扩大没有被衍射光学元件集衍射的非衍射光，并抵销或基本上抵销被引入到由衍射光学元件集产生的衍射光的聚焦。

通过下面的结合附附图对本发明进行的详细说明，其他方面和优点可以变得显而易见。

附图简述

本发明是作为示例说明的，而不仅限于附图，在附图中，类似的参考编号表示类似的元件，其中：

图1是表示根据一个示例实现的以衍射图案投射衍射光而漫射非衍射(零阶)光的设备的示例组件的框图。

图2是根据一个示例实现的光学相关的组件的布局的表示，包括衍射光学元件和下游负透镜，其中，该布局输出衍射光图案，而基于聚焦扩大非衍射光。

图3是根据一个示例实现的光学相关的组件的布局的表示，包括相对于衍射光学元件的上游负透镜，其中，该布局输出衍射光图案，而基于聚焦扩大非衍射光。

图4是根据一个示例实现的光学相关的组件的布局的表示，包括衍射光学元件和下游正透镜，其中，该布局输出衍射光图案，而基于聚焦扩大非衍射光。

图5是根据一个示例实现的光学相关的组件的布局的表示，包括相对于衍射光学元件的上游正透镜，其中，该布局输出衍射光图案，而基于聚焦扩大非衍射光。

图6是根据一个示例实现的光学相关的组件的布局的表示，包括多个串联的衍射光学元件和一下游负透镜，其中，该布局输出衍射光图案，而基于聚焦扩大非衍射光。

具体实施方式

此处所描述的技术的各方面一般涉及对眼睛安全的光图案投影系统。如在激光照明中已知的，零阶光是没有被衍射为光图案的光，此处被称为非衍射光。如此，如果保留原样，则非衍射光对眼睛是有危险的。此处所描述的技术通过扩大(例如，散焦)或阻止非衍射光，同时使投射的衍射光图案基本上保持不变，使它对眼睛安全。