[发明专利]使用自混合干涉测量法的表面品质感测

说明书

本公开涉及使用自混合干涉测量法的表面品质感测。本发明描述了一种电子设备。该电子设备包括外壳、附接到外壳的一组一个或多个SMI传感器，以及处理器。该组一个或多个SMI传感器包括一组一个或多个电磁辐射发射器，该组一个或多个电磁辐射发射器具有一组一个或多个谐振腔并且被配置为发出一组一道或多道电磁辐射束。该组一个或多个SMI传感器还包括一组一个或多个检测器，该组一个或多个检测器被配置为生成该组一个或多个谐振腔内的自混合的指示。处理器被配置为使用自混合的指示来表征目标的光场散斑。处理器还被配置为使用光场散斑的表征来表征目标的表面品质。

相关申请的交叉引用

本申请是2020年9月25日提交的美国临时专利申请号63/083,431的非临时性申请，并且根据35U.S.C.§119(e)要求该美国临时专利申请的权益，其内容如同在本文中完全公开一样以引用方式并入本文。

技术领域

所述实施方案总体涉及表面品质的感测，并且更具体地讲，涉及使用自混合干涉测量法的表面品质的感测。

背景技术

表面品质诸如粗糙度和波纹度在人与真实世界对象的物理相互作用和对真实世界对象的感知中起关键作用。例如，当人触摸、感觉或抓取对象时，具有较粗糙表面的对象可生成更大的摩擦。当试图了解对象的表面品质时，人可沿对象的表面拖动他们的手指。这可刺激(例如，振动)人手指中的大量触觉感受器，并且使人很好地了解表面是粗糙的还是起伏的，并且了解其粗糙或起伏程度。当抓取对象时，一定量的粗糙度可使抓紧对象更容易，但粗糙度过高可引起疼痛并使抓紧对象更困难。当人在较粗糙表面上涂刷、绘画或书写时，一些刷子、笔或铅笔(尤其是具有较软或较柔性尖端的刷子、笔或铅笔)可生成较重的笔画或具有较多漫射边缘的笔画。当可见光穿过平滑表面或从平滑表面重定向时，观测器可能能够辨别透射光或重新导向的光具有镜面响应，这继而可帮助观测器认识到该表面为平滑的。当可见光穿过粗糙表面或从粗糙表面重定向时，观测器可能能够辨别透射光或重新导向的光具有漫射响应，这继而可帮助观测器认识到该表面为粗糙的。

为了使机器更好地了解其成像或接触的对象，机器应在观念上知道或能够确定对象的表面品质。当机器知道对象的表面品质时，机器可更好地表示显示器上的对象，对人或其他(真实或虚拟)对象与该对象的交互进行建模(例如，在增强现实(AR)或虚拟现实(VR)环境中)，针对尚未与对象物理交互(例如，经由触觉、静电、热和/或其他类型的致动器)的人而描述或重建表面品质等。

现有表面纹理测量系统可包括例如机械触针轮廓仪、白光干涉轮廓仪(一种类型的基于图像的干涉轮廓仪)、激光共焦轮廓仪等。

发明内容

本公开中描述的系统、设备、方法和装置的实施方案使用自混合干涉测量法(SMI)来感测表面品质。所述实施方案可包括：例如单个SMI传感器；一组多个SMI传感器，该组多个SMI传感器具有不同的入射角、数值孔径、工作距离、偏振和/或发出的电磁辐射波长；或一个或多个SMI传感器，该一个或多个SMI传感器穿过可调谐的一组光学器件发出和/或接收电磁辐射。