[发明专利]光学系统

说明书

提供了一种光学系统，其包括第一微结构化表面；和第二微结构化表面；其中，第一微结构化表面沿着轴线与第二微结构化表面对齐。还包括一种照射系统，其包括光源和光学系统。包括一种漫射光的方法。

发明领域

本发明涉及一种光学系统，该光学系统包括第一微结构化表面；和第二微结构化表面；其中第一微结构化表面沿着轴线与第二微结构化表面对齐。还包括一种照射系统，该照射系统包括光源和光学系统。包括一种漫射光的方法。

发明背景

在与三维(3D)成像、感测、和手势识别相关的应用中，光学组件通常用于将通常与波长在约800纳米至约1000纳米范围内的激光相关联的光图案投射到被探测的场景上。特定的光图案取决于探测技术，并且可以采取各种形式，例如泛光照射、斑点、线条、条纹、棋盘等的周期性网格。

扩散器可以采取多种形式，例如衍射扩散器和高斯扩散器。微透镜阵列也可以用于漫射目的。

扩散器可以与各种光源(例如激光器或发光二极管)一起工作。特别感兴趣的激光源是垂直腔面发射激光器(VCSEL)。因为这些VCSEL源的可靠性和在紧凑的封装、功率输出方面的适用性，它们适用于3D成像应用。这种VCSEL可以布置成阵列，例如，几百个VCSEL被布置在周期性或随机网格上的小区域上。阵列中的每个激光器基本上表现出相干性，但是任何给定的两个源基本上彼此不相干。VCSEL源或阵列本身不适于产生3D成像和感测应用中所需的受控照射。

然而，使用具有VCSEL阵列的扩散器的问题是高频伪影的出现。投射的照射图案中的高频伪影会导致特定光学应用(例如3D感测)中的性能问题。这些高频伪影是由于紧密靠近的阵列中多个相干VCSEL源的不相干的重叠造成的。

通过下面的推理线，可以更好地理解高频伪影的起源。光源阵列中的每个单独的源照射扩散器的一部分。为此，由阵列中的两个相邻光源照射的扩散器的区域之间存在重叠。每个光源的输出由散斑图案或强衍射图案表征。因为阵列中的任何两个光源都是互不相干的，所以总输出仅仅是由每个源的强度图案(intensity patterns)的总和给出的。许多这种类似的散斑或衍射图案的累积效应导致高频图像伪影的出现。

发明概述

在本发明的一个方面，公开了一种光学系统，其包括：第一微结构化表面；和第二微结构化表面；其中，第一微结构化表面沿着轴线与第二微结构化表面对齐。

在本发明的另一方面，公开了一种照射系统，其包括光源和光学系统。

在本发明的另一个方面中，提供了一种漫射光的方法，该方法包括：在光学系统的第一微结构化表面中接收入射光；并且透射来自光学系统的第二微结构化表面的光；其中，与仅包括单个微结构化表面的光学系统相比，所透射的光呈现出最小的高频伪影。

附图简述

通过结合附图阅读以下描述，本发明的前述目的、特征和优点将变得更加明显，其中：

图1是根据本发明的光学系统的横截面视图；

图2是根据本发明的另一个方面的光学系统的示意图；

图3A-图3C均是根据本发明的另一个方面的光学系统的示意图；

图4A-图4B均是根据本发明的另一个方面的光学系统的示意图；

图5是根据本发明的另一个方面的光学系统的示意图；

图6是根据本发明的另一个方面的光学系统的示意图；

图7是根据本发明的另一个方面的光学系统的示意图；

图8是根据本发明的另一个方面的光学系统的示意图；以及

图9是包括光源和光学系统的照射系统的示意图。