[发明专利]用于照射至少一个对象的投射器

说明书

提出了一种用于利用至少一个照射图案(114)照射至少一个对象(112)的投射器(110)。投射器(110)包括垂直腔表面发射激光器(VCSEL)(120)的至少一个阵列(118)。VCSEL(120)中的每一个被配置用于生成至少一个光束。投射器(110)包括至少一个光学系统(122)，该至少一个光学系统(122)被配置用于针对由阵列(118)的VCSEL(120)生成的光束中的每一个生成特征束轮廓。阵列(118)的相邻VCSEL(120)的束轮廓在侧向和/或轴向方向上不同，使得阵列(118)的VCSEL(120)的光束可分配给三维空间中的对应VCSEL(120)。

技术领域

本发明涉及用于确定至少一个对象的位置的投射器、检测器和方法。根据本发明的装置、方法和用途具体地可以例如用在日常生活、游戏、交通技术、生产技术、安全技术、诸如针对艺术的数字摄影或视频摄影的摄影、文档编制或技术目的、医学技术、家庭护理、智能生活的各种领域中或在科学中。而且，本发明具体地可以用于扫描一个或多个对象和/或用于扫描场景，诸如用于生成对象或场景的深度轮廓，例如，在架构、度量学、考古学、医学、工程或制造的领域中。然而，其他应用也是可能的。

背景技术

从现有技术中已知大量的光学装置和方法使用结构化光方法进行3D测量。通常，在这些装置和方法中，点图案被投射并且反射图案被记录和评估。例如，通过组合发光二极管(LED)和衍射光学元件(DOE)来生成图案。然而，对于复杂的对象，必须解决所谓的对应性问题，即对象的哪个点是由哪个光束生成的。已知用于解决对应性问题的几种方法，然而，这些方法是复杂且耗时的。

US 2016/178915描述了一种光电子器件，该光电子器件包括半导体衬底、以二维图案布置在衬底上的光发射器阵列、投射透镜和衍射光学元件(DOE)。投射透镜被安装在半导体衬底上并被配置为收集和聚焦由光发射器发射的光，以将包含对应于光发射器的二维图案的光图案的光束投射在衬底上。DOE被安装在衬底上并被配置为产生和投射图案的多个重叠复制。

WO 2016/154218 A1描述了一种在局部区域中生成结构化光图案的跟踪系统。系统包括生成光的激光器阵列。激光器阵列包括多个激光器和光学元件。多个激光器被分组成至少两个激光器子集，并且至少两个激光器子集中的每一个是可独立切换的。光学元件包括各自与激光器阵列的相应子集对准的多个单元。每个单元接收来自激光器阵列的对应激光器的光，并且每个单元单独地对通过该单元的接收光应用调制以形成投射到局部区域上的结构化光图案的对应部分。

WO 2009/153446 A2描述了一种使用激光源以条纹或其他图案的形式投射结构化光的装置，该装置包括光学头，该光学头包括安装在衬底上的三个连续元件，即包括VCSEL的激光源、准直衍射光学元件以及光结构化衍射光学元件。激光源包括至少一个VCSEL矩阵，该VCSEL矩阵通过组合N个VCSEL的M个条以获得(M×N)个VCSEL。衍射光学元件是将由激光源发射的光转换成结构化光图案的相位衍射光学元件。它们由安装在每个VCSEL前面的(M x N)个衍射光学子元件矩阵制成，并连接到激光源以定义集成光学头。

本发明解决的问题

因此，本发明的目的是提供面临已知装置和方法的上述技术挑战的装置和方法。具体地，本发明的目的是提供允许可靠地确定空间中的对象的位置的装置和方法，优选地以低技术努力和在技术资源和成本方面的低要求。

发明内容

该问题由具有独立专利权利要求的特征的本发明来解决。在从属权利要求和/或在以下说明书和详细的实施例中呈现本发明的可单独地或组合地实现的有利发展。