特開 2022-121366 照光装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022121366

(43)【公開日】2022-08-19

(54)【発明の名称】照光装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 3/00 20060101AFI20220812BHJP

【ＦＩ】

G02B3/00 A

【審査請求】有

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2021157070

(22)【出願日】2021-09-27

(31)【優先権主張番号】17/170,792

(32)【優先日】2021-02-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】506084058

【氏名又は名称】奇景光電股▲ふん▼有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】100081961

【弁理士】

【氏名又は名称】木内 光春

(74)【代理人】

【識別番号】100112564

【弁理士】

【氏名又は名称】大熊 考一

(74)【代理人】

【識別番号】100163500

【弁理士】

【氏名又は名称】片桐 貞典

(74)【代理人】

【識別番号】230115598

【弁護士】

【氏名又は名称】木内 加奈子

(72)【発明者】

【氏名】鄭 ▲ユー▼▲チン▼

(57)【要約】

【課題】光源アレイと、マイクロレンズアレイと、を備える照光装置を提供する。
【解決手段】光源アレイは、アレイ状に配列された複数の光源を有する。マイクロレンズアレイは、アレイ状に配列された複数のマイクロレンズを有する。照光装置は、構造化光を生成するように次の条件式：ｚ＝ｚ０＋ｄｚ、及びｚ０＝（ｍ／２）^＊（Ｐ^２／λ）を満たし、ここで、ｚはマイクロレンズアレイの中心軸に沿った、光源アレイとマイクロレンズアレイとの間の距離であり、Ｐはマイクロレンズアレイのレンズピッチであり、λは光源の波長であり、ｍは整数であり、ｍ’は非整数である。照光装置は、１％≦ｄｚ／ｚ０≦５％、又は－５％≦ｄｚ／ｚ０≦－１％を満たす。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

アレイ状に配列された複数の光源を備える光源アレイと、
アレイ状に配列された複数のマイクロレンズを備えるマイクロレンズアレイと、
を備える照光装置であって、
前記照光装置は、構造化光を生成するように次の条件式：ｚ＝ｚ０＋ｄｚ、及びｚ０＝（ｍ／２）^＊（Ｐ^２／λ）を満たし、ｚは前記マイクロレンズアレイの中心軸に沿った、前記光源アレイと前記マイクロレンズアレイとの間の距離であり、Ｐは前記マイクロレンズアレイのレンズピッチであり、λは前記光源の波長であり、ｍは整数であり、ｍ’は非整数であり、
前記照光装置は、１％≦ｄｚ／ｚ０≦５％、又は－５％≦ｄｚ／ｚ０≦－１％を満たす、
ことを特徴とする照光装置。

【請求項2】

前記照光装置は、一定のレンズピッチ及び一定の光源ピッチを有することを特徴とする請求項１に記載の照光装置。

【請求項3】

前記照光装置は、Ｋ^＊Ｐ２＝Ｎ^＊Ｐを満たし、Ｐ２は前記光源アレイの光源ピッチであり、Ｋは整数であり、Ｎは整数である、ことを特徴とする請求項１に記載の照光装置。

【請求項4】

前記マイクロレンズは、凸レンズ又は凹レンズであることを特徴とする請求項１に記載の照光装置。

【請求項5】

アレイ状に配列された複数の光源を備える光源アレイと、
アレイ状に配列された複数のマイクロレンズを備えるマイクロレンズアレイと、
を備える照光装置であって、
前記照光装置は、フラッド光を生成するように次の条件式：ｚ＝ｚ０＋ｄｚ、及びｚ０＝（ｍ／２）^＊（Ｐ^２／λ）を満たし、ｚは前記マイクロレンズアレイの中心軸に沿った、前記光源アレイと前記マイクロレンズアレイとの間の距離であり、Ｐは前記マイクロレンズアレイのレンズピッチであり、λは前記光源の波長であり、ｍは整数であり、ｍ’は非整数であり、
前記照光装置は、５％＜ｄｚ／ｚ０≦２０％、又は－２０％≦ｄｚ／ｚ０＜－５％を満たす、
ことを特徴とする照光装置。

【請求項6】

前記照光装置は、一定のレンズピッチを有し、Ｐ２≠Ｎ^＊Ｐを満たし、Ｐ２は前記光源アレイの光源ピッチであり、Ｎは整数である、ことを特徴とする請求項５に記載の照光装置。

【請求項7】

前記照光装置は、ランダムな光源ピッチを有することを特徴とする請求項５に記載の照光装置。

【請求項8】

前記マイクロレンズは、凸レンズ又は凹レンズであることを特徴とする請求項５に記載の照光装置。

【請求項9】

第１のサブ照光装置であって、アレイ状に配列された複数の第１の光源を備える第１の光源アレイと、アレイ状に配列された複数の第１のマイクロレンズを備える第１のマイクロレンズアレイと、を備え、前記第１のサブ照光装置は、構造化光を生成するように条件式：ｚ１＝ｚ０＋ｄｚ、及びｚ０＝（ｍ／２）^＊（Ｐ１１^２／λ１）を満たし、ｚ１は前記第１のマイクロレンズアレイの中心軸に沿った、前記第１の光源アレイと前記第１のマイクロレンズアレイとの間の距離であり、Ｐ１１は前記第１のマイクロレンズアレイのレンズピッチであり、λ１は前記第１の光源の波長であり、ｍは整数であり、ｍ’は非整数であり、前記第１のサブ照光装置は、１％≦ｄｚ／ｚ０≦５％、又は－５％≦ｄｚ／ｚ０≦－１％を満たす、第１のサブ照光装置と、
第２のサブ照光装置であって、アレイ状に配列された複数の第２の光源を備える第２の光源アレイと、アレイ状に配列された複数の第２のマイクロレンズを備える第２のマイクロレンズアレイと、を備える、第２のサブ照光装置と、
を備えることを特徴とする照光装置。

【請求項10】

前記第１のサブ照光装置は、一定のレンズピッチ及び一定の光源ピッチを有し、
前記第１のサブ照光装置は、Ｋ^＊Ｐ２１＝Ｎ^＊Ｐ１１を満たし、Ｐ２１は前記第１の光源アレイの光源ピッチであり、Ｋは整数であり、Ｎは整数である、
ことを特徴とする請求項９に記載の照光装置。

【請求項11】

前記第１の光源アレイと前記第２の光源アレイとは同一平面上にあり、
前記第１のマイクロレンズアレイと前記第２のマイクロレンズアレイとは同一平面上にあり、
前記照光装置は、ｚ１＝ｚ２を満たし、ｚ２は、前記第２のマイクロレンズアレイの中心軸に沿った、前記第２の光源アレイと前記第２のマイクロレンズアレイとの間の距離である、
ことを特徴とする請求項９に記載の照光装置。

【請求項12】

前記第２のサブ照光装置は、一定のレンズピッチを有し、Ｐ１１＝Ｐ１２を満たし、Ｐ１２は前記第２のマイクロレンズアレイのレンズピッチであり、
前記第２のサブ照光装置は、ランダムな光源ピッチを有する、又はＰ２２≠Ｎ^*Ｐ１２を満たす一定の光源ピッチを有し、Ｐ２２は、前記第２の光源アレイの光源ピッチであり、Ｎは整数である、ことを特徴とする請求項１１に記載の照光装置。

【請求項13】

λ１＝λ２であり、λ２は前記第２の光源の波長である、ことを特徴とする請求項１２に記載の照光装置。

【請求項14】

λ１≠λ２であり、λ２は前記第２の光源の波長である、ことを特徴とする請求項１２に記載の照光装置。

【請求項15】

前記第２のサブ照光装置は、ランダムなレンズピッチを有し、Ｐ１２≠Ｐ１１を満たし、Ｐ１２は前記第２のマイクロレンズアレイのレンズピッチである、ことを特徴とする請求項１１に記載の照光装置。

【請求項16】

前記第２のサブ照光装置は、ランダムな光源ピッチを有する、ことを特徴とする請求項１５に記載の照光装置。

【請求項17】

前記第２の照光装置は、一定の光源ピッチを有する、ことを特徴とする請求項１５に記載の照光装置。

【請求項18】

前記第２のサブ照光装置は、一定のレンズピッチを有し、Ｐ１１＝Ｐ１２を満たし、Ｐ１２は前記第２のマイクロレンズアレイのレンズピッチであり、
前記第２のサブ照光装置は、ランダムな光源ピッチを有する、又はＰ２２≠Ｎ^*Ｐ１２を満たす一定の光源ピッチを有し、Ｐ２２は前記第２の光源アレイの光源ピッチであり、Ｎは整数である、
ことを特徴とする請求項９に記載の照光装置。

【請求項19】

前記第１のマイクロレンズアレイと前記第２のマイクロレンズアレイとは、同一平面上にあり、
前記第２のサブ照光装置は、５％＜（ｚ１－ｚ２）／ｚ１≦２０％、又は－２０％≦（ｚ１－ｚ２）／ｚ１＜－５％を満たし、ｚ２は、前記第２のマイクロレンズアレイの中心軸に沿った、前記第２の光源アレイと前記第２のマイクロレンズアレイとの間の距離である、
ことを特徴とする請求項１８に記載の照光装置。

【請求項20】

前記第１の光源アレイと前記第２の光源アレイとは、同一平面上にあり、
前記第２のサブ照光装置は、５％＜（ｚ１－ｚ２）／ｚ１≦２０％、又は－２０％≦（ｚ１－ｚ２）／ｚ１＜－５％を満たし、ｚ２は、前記第２のマイクロレンズアレイの中心軸に沿った、前記第２の光源アレイと前記第２のマイクロレンズアレイとの間の距離である、ことを特徴とする請求項１８に記載の照光装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、主に、光学機器に関し、特に、照光装置に関する。

【背景技術】

【0002】

対象物の深さを決定するために、３Ｄセンシングにおいて、ドットパターン及び／又は拡散光パターン（フラッドパターン）を照射する照光装置が通常必要である。３Ｄセンシングに飛行時間を用いる用途において、深さの精度を向上するために、ドット及びフラッドパターンの両方が必要である。

【0003】

ドットパターンについて、３Ｄセンシング用の照光装置の原理は、通常、光形状生成素子を通過する光の干渉を用いて特定の光パターンを生成することである。光形状生成素子は、例えば、格子又はマイクロレンズアレイである。しかしながら、レンズ素子自体の光学収差のため、光形状生成素子がマイクロレンズアレイである場合、照光装置によって生成される光パターンの質は、通常低い。他方、フラッドパターンについて、光の干渉はストライプの問題を引き起こし得る。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従って、本発明は、照光装置に関し、その構成は、より高品質な光パターンの生成を容易にする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一つの実施の形態によれば、光源アレイと、マイクロレンズアレイと、を備える照光装置が提供される。光源アレイは、アレイ状に配列された複数の光源を備える。マイクロレンズアレイは、アレイ状に配列された複数のマイクロレンズを備える。照光装置は、構造化光を生成するように次の条件式：ｚ＝ｚ０＋ｄｚ、及びｚ０＝（ｍ／２）^＊（Ｐ^２／λ）を満たし、ここで、ｚはマイクロレンズアレイの中心軸に沿った、光源アレイとマイクロレンズアレイとの間の距離であり、Ｐはマイクロレンズアレイのレンズピッチであり、λは光源の波長であり、ｍは整数であり、ｍ’は非整数である。照光装置は、１％≦ｄｚ／ｚ０≦５％、又は－５％≦ｄｚ／ｚ０≦－１％を満たす。

【0006】

本発明の一つの実施の形態によれば、光源アレイと、マイクロレンズアレイと、を備える照光装置が提供される。光源アレイは、アレイ状に配列された複数の光源を備える。マイクロレンズアレイは、アレイ状に配列された複数のマイクロレンズを備える。照光装置は、フラッド光を生成するように次の条件式：ｚ＝ｚ０＋ｄｚ、及び、ｚ０＝（ｍ／２）^＊（Ｐ^２／λ）を満たし、ここで、ｚはマイクロレンズアレイの中心軸に沿った、光源アレイとマイクロレンズアレイとの間の距離であり、Ｐはマイクロレンズアレイのレンズピッチであり、λは、光源の波長であり、ｍは整数であり、ｍ’は非整数である。照光装置は、５％＜ｄｚ／ｚ０≦２０％、又は－２０％≦ｄｚ／ｚ０＜－５％を満たす。

【0007】

本発明の一つの実施の形態によれば、第１のサブ照光装置と、フラッド光を生成するように構成された第２のサブ照光装置と、を備える照光装置が提供される。第１のサブ照光装置は、第１の光源アレイと、第１のマイクロレンズアレイと、を備える。第１の光源アレイは、アレイ状に配列された複数の第１の光源を備える。第１のマイクロレンズアレイは、アレイ状に配列された複数の第１のマイクロレンズを備える。第１のサブ照光装置は、構造化光を生成するように次の条件式：ｚ１＝ｚ０＋ｄｚ、及びｚ０＝（ｍ／２）^＊（Ｐ１１^２／λ１）を満たし、ここで、ｚ１は第１のマイクロレンズアレイの中心軸に沿った、第１の光源アレイと第１のマイクロレンズアレイとの間の距離であり、Ｐ１１は第１のマイクロレンズアレイのレンズピッチであり、λ１は第１の光源の波長であり、ｍは整数であり、ｍ’は非整数である。第１のサブ照光装置は、１％≦ｄｚ／ｚ０≦５％、又は－５％≦ｄｚ／ｚ０≦－１％を満たす。第２のサブ照光装置は、第２の光源アレイと、第２のマイクロレンズアレイと、を備える。第２の光源アレイは、アレイ状に配列された複数の第２の光源を備える。第２のマイクロレンズアレイは、アレイ状に配列された複数の第２のマイクロレンズを備える。

【発明の効果】

【0008】

以上より、本開示の一つの実施の形態に係る照光装置は、条件式ｚ＝ｚ０＋ｄｚ、及び、ｚ０＝（ｍ／２）^＊（Ｐ^２／λ）を満たし、さらに、１％≦ｄｚ／ｚ０≦５％、又は－５％≦ｄｚ／ｚ０≦－１％を満たすため、最適なｄｚが選択された場合、照光装置は、より高品質な構造化光パターンの生成が可能である。

【0009】

さらに、本開示の一の実施の形態に係る照光装置は、条件式ｚ＝ｚ０＋ｄｚ、及び、ｚ０＝（ｍ／２）^＊（Ｐ^２／λ）を満たし、さらに、５％＜ｄｚ／ｚ０≦２０％、又は－２０％≦ｄｚ／ｚ０＜－５％を満たすため、最適なｄｚが選択された場合、照光装置は、より高品質なフラッド光パターンを生成可能である。

【0010】

また、本開示の一つの実施の形態に係る照光装置は、第１のサブ照光装置と、第２のサブ照光装置と、を備え、第１のサブ照光装置は、条件式ｚ１＝ｚ０＋ｄｚ、及び、ｚ０＝（ｍ／２）^＊（Ｐ１１^２／λ１）を満たし、さらに、１％≦ｄｚ／ｚ０≦５％、又は－５％≦ｄｚ／ｚ０≦－１％を満たすため、最適なｄｚが選択された場合、照光装置は、より高品質な構造化光パターンと、より高品質なフラッド光と、の両方を生成可能である。

【図面の簡単な説明】

【0011】

添付の図面は、本開示についての更なる理解のために供され、本明細書に組み込まれ、また本明細書の一部を構成する。図面は、本開示の例示的な実施の形態を示し、詳細な説明とともに、本開示の原理を説明する。

【0012】

【図1】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る照光装置の概略的な断面図である。

【0013】

【図2】図２は、図１の実施の形態に係る、平均ドットサイズと照光装置のｄｚとの破線グラフである。

【0014】

【図3】図３は、図１の照光装置によって生成される、構造化光光パターンの一例である。

【0015】

【図4】図４は、マイクロレンズが凸レンズである場合に、図１の照光装置のマイクロレンズのうちの１つによって生成されたシミュレーションスポットダイヤグラムの一例である。

【0016】

【図5】図５は、マイクロレンズが凹レンズである場合に、図１の照光装置のマイクロレンズのうちの１つによって生成されたシミュレーションスポットダイヤグラムの一例である。

【0017】

【図6】図６は、図１の照光装置によって生成されたフラッド光パターンの一例である。

【0018】

【図7】図７は、本発明の第２の実施の形態に係る照光装置の概略的な断面図である。

【0019】

【図8】図８は、本発明の第３の実施の形態に係る照光装置の概略的な断面図である。

【0020】

【図9】図９は、本発明の第４の実施の形態に係る照光装置の概略的な断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

本発明の実施の形態を詳細に説明し、それらの例を添付の図面に示す。可能な場合、図面及び詳細な説明において、同一又は同様の部分には同一の参照番号を用いる。

【0022】

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る照光装置の概略的な断面図である。図１を参照すると、本実施の形態の照光装置１０は、光源アレイ１００と、マイクロレンズアレイ２００と、を備える。光源アレイ１００は、アレイ状に配列された複数の光源１１０を備える。本実施の形態において、光源１１０は、レーザ源である。例えば、光源１１０は、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）である。しかしながら、他の実施の形態において、光源アレイ１００は、レーザダイオードアレイであってもよく、また、光源１１０は、それぞれ、レーザーダイオードである。

【0023】

本実施の形態において、マイクロレンズアレイ２００は、アレイ状に配列された複数のマイクロレンズ２１０を備える。照光装置１０は、構造化光を生成するように、次の条件式：ｚ＝ｚ０＋ｄｚ＝（ｍ’／２）^＊（Ｐ^２／λ）、及びｚ０＝（ｍ／２）^＊（Ｐ^２／λ）を満たす。ここで、ｚは、マイクロレンズアレイの中心軸Ｃに沿った、光源アレイ１００とマイクロレンズアレイ２００との間の距離であり、Ｐはマイクロレンズアレイ２００のレンズピッチであり、λは光源１１０の波長であり、ｍは整数であり、ｍ’は非整数である。照光装置１０は、さらに、１％≦ｄｚ／ｚ０≦５％（又は、１.０１≦ｍ’／ｍ≦１.０５）又は－５％≦ｄｚ／ｚ０≦－１％（又は、０.９５≦ｍ’／ｍ≦０.９９））を満たす。

【0024】

本実施の形態において、照光装置１０は、一定のレンズピッチ及び一定の光源ピッチを有する。つまり、任意の隣接する２つのマイクロレンズ間のレンズピッチＰは同一であり、任意の隣接する２つの光源間の光源ピッチＰ２も、同一である。

【0025】

本実施の形態において、照光装置１０は、Ｋ^＊Ｐ２＝Ｎ^＊Ｐを満たす。ここで、Ｋは、整数であり、Ｎは、整数である。

【0026】

【表1】

【0027】

図２は、図１の実施の形態に係る、平均ドットサイズと、照光装置のｄｚとの破線グラフである。表１は、図２の照光装置の異なるレンズピッチにおける構造化光光パターンの最良の（最小の）平均ドットサイズの状態を示す。図３は、図１の照光装置によって生成された、構造化光光パターンの一例である。図２、図３、及び表１において、λは９４０ｎｍである。図３において、Ｐ＝Ｐ２＝３７.６μｍ、ｍ＝３、ｄｚ＝３０μｍ、及びスクリーンサイズは９４０×９４０ｍｍ^２である。図２、図３、及び表１を参照すると、照光装置１０によって生成された構造化光光パターンは、より高品質である。

【0028】

図４は、マイクロレンズが凸レンズである場合に、図１の照光装置のマイクロレンズのうちの１つによって生成されたシミュレーションスポットダイヤグラムの一例である。図５は、マイクロレンズが凹レンズである場合に、図１の照光装置のマイクロレンズのうちの１つによって生成されたシミュレーションスポットダイヤグラムの一例である。図４及び５におけるシミュレーションされたソフトウェアは、ＺｅｍＡｘであってよい。また、スクリーンサイズは、４０×４０ ｍｍ^２である。図４において、Ｐ＝Ｐ２＝３７.２μｍ、ｍ＝３、ｚ０＝２.２０８ｍｍ、ｄｚ＝５０μｍ、ｚ＝２.２５８ｍｍ、５１×６５ｄｅｇｒｅｅ^２中に３６１１ドット、最大ドットサイズは０.２９３度であり、平均ドットサイズは０.１５６度である。しかしながら、図４において、ｚ＝ｚ０（つまり、ｄｚ＝０）の場合、最大ドットサイズは０.８１６度であり、平均ドットサイズは０.５２６度である。図５において、Ｐ＝Ｐ２＝３７.２μｍ、ｍ＝３、ｚ０＝２.２０８ｍｍ、ｄｚ＝０μｍ、ｚ＝２.２０８ｍｍ、５１×６５ｄｅｇｒｅｅ^２中に３４４５ドット、最大ドットサイズは０.３０７度であり、平均ドットサイズは０.１９２度である。さらに、図５におけるドットの分布の範囲は、図４におけるドットの分布の範囲より大きく、これは、図５における光学収差が図４における光学収差より大きいことを意味する。図４及び５を参照すると、一つの実施の形態においては、マイクロレンズ２１０は、凸レンズ又は凹レンズであってよく、マイクロレンズ２１０が凸レンズとして採用される場合、照光装置１０はより良好なパフォーマンスを発揮する。また、マイクロレンズ２１０が凸レンズとして採用され、最適なｄｚが選択された場合、最大ドットサイズ及び平均ドットサイズは、ともに、ｄｚ＝０より小さい。

【0029】

以上より、本開示の実施の形態に係る照光装置１０は、条件式ｚ＝ｚ０＋ｄｚ、及び、ｚ０＝（ｍ／２）^＊（Ｐ^２／λ）を満たし、照光装置１０はさらに１％≦ｄｚ／ｚ０≦５％、又は、－５％≦ｄｚ／ｚ０≦（－１％）を満たすので、最適なｄｚが選択された場合、照光装置１０は、高品質な構造化光光パターンを生成することができる。つまり、最適なｄｚは、非理想の光学エレメントによるマイクロレンズ２００の光学収差を補正するために選択され、従って、照光装置１０は、高品質な構造化光光パターンを生成することができる。

【0030】

さらに、照光装置１０は、フラッド光も生成可能である。フラッド光を生成する照光装置１０は、構造化光を生成する照光装置１０と同様であり、従って、同一の構成要素についての説明を省略する。フラッド光を生成する照光装置１０と、構造化光を生成する照光装置１０との主な差異は、以下のとおりである。図１を再度参照すると、本実施の形態において、照光装置１０は、５％＜ｄｚ／ｚ０≦２０％、又は、－２０％≦ｄｚ／ｚ０＜－５％を満たす。

【0031】

本実施の形態において、照光装置１０は一定のレンズピッチを有し、Ｐ２≠Ｎ^＊Ｐを満たし、ここで、Ｎは整数である。別の実施の形態において、照光装置１０は、ランダムな光源ピッチを有する。

【0032】

本実施の形態において、光源１１０の波長λは同一である。別の実施の形態において、照光装置１０の光源１１０は、複数の異なる波長λを有してよい。照光装置１０が異なる波長λを有するよう設計されている場合、照光装置１０によって提供されるフロッドパターンのストライプは、若干不鮮明で、従って、フロッドパターンはより滑らかとなり得る。

【0033】

図６は、図１の照光装置によって生成されたフラッド光パターンの一例である。図６において、Ｐ＝４０μｍ、Ｐ２はランダムな値、ｍ＝３、ｚ０＝２.５５３ｍｍ、ｄｚ＝－３００μｍ、ｚ＝２.２５３ｍｍ、スクリーンサイズは９４０×９４０ｍｍ^２である。図６を参照すると、以上に基づいて、本開示の実施の形態の照光装置１０は、条件式ｚ＝ｚ０＋ｄｚ、及びｚ０＝（ｍ／２）^＊（Ｐ^２／λ）を満たし、、さらに、５％＜ｄｚ／ｚ０≦２０％、又は－２０％≦ｄｚ／ｚ０＜－５％を満たすため、最適なｄｚが選択された場合、さらに照光装置１０は、より高品質なフラッド光パターンを生成することが可能である。

【0034】

図７は、本発明の第２の実施の形態に係る照光装置の概略的な断面図である。図７を参照すると、本実施の形態の照光装置１０’は、図１の照光装置１０と同様であり、それらの主な差異は、照光装置１０’が、第１のサブ照光装置１０Ａと、フラッド光を生成するように構成された第２のサブ照光装置１０Ｂとを備える点である。第１のサブ照光装置１０Ａは、構造化光を生成する照光装置１０と同様であり、第１の光源アレイ１００Ａと、第１のマイクロレンズアレイ２００Ａと、を備える。第１の光源アレイ１００Ａ、第１の光源１１０Ａ、第１のマイクロレンズアレイ２００Ａ、及び第１のマイクロレンズ２１０Ａの詳細、並びにそれらの互いの関係は、上記の実施の形態において説明されており、ここでは省略する。さらに、第１のサブ照光装置１０Ａは、構造化光を生成するように次の条件式：ｚ１＝ｚ０＋ｄｚ＝（ｍ’／２）^＊（Ｐ１１^２／λ）、及びｚ０＝（ｍ／２）^＊（Ｐ１１^２／λ１）を満たす。。ここで、ｚ１は第１のマイクロレンズアレイ２００Ａの中心軸Ｃ１に沿った、第１の光源アレイ１００Ａと第１のマイクロレンズアレイ２００Ａとの間の距離であり、Ｐ１１は第１のマイクロレンズアレイ２００Ａのレンズピッチであり、λ１は第１の光源１１０Ａの波長であり、ｍは整数であり、ｍ’は非整数である。第１のサブ照光装置１０Ａは、さらに、１％≦ｄｚ／ｚ０≦５％（又は、１.０１≦ｍ’／ｍ≦１.０５）、又は、－５％≦ｄｚ／ｚ０≦－１％（又は０.９５≦ｍ’／ｍ≦０.９９）を満たす。

【0035】

本実施の形態において、第２のサブ照光装置１０Ｂは、フラッド光を生成する照光装置１０にと同様であり、第２の光源アレイ１００Ｂと、第２のマイクロレンズアレイ２００Ｂと、を備える。第２の光源アレイ１００Ｂ、第２の光源１１０Ｂ、第２のマイクロレンズアレイ２００Ｂ、及び第２のマイクロレンズ２１０Ｂの詳細、並びにそれらの互いの関係については、上記の実施の形態において説明されており、ここでは省略する。

【0036】

本実施の形態において、第１のサブ照光装置１０Ａは、一定のレンズピッチ及び一定の光源ピッチを有する。また、第１のサブ照光装置１０Ａは、Ｋ^＊Ｐ２１＝Ｎ^＊Ｐ１１を満たし、ここで、Ｐ２１は第１の光源アレイ１００Ａの光源ピッチであり、Ｋは整数であり、Ｎは整数である。

【0037】

本実施の形態において、第１の光源アレイ１００Ａ及び第２の光源アレイ１００Ｂは、同一平面上にある。第１のマイクロレンズアレイ２００Ａ及び第２のマイクロレンズアレイ２００Ｂもまた、同一平面上にある。つまり、照光装置１０’は、ｚ１＝ｚ２を満たし、ここで、ｚ２は、第２のマイクロレンズアレイ２００Ｂの中心軸Ｃ２に沿った、第２の光源アレイ１００Ｂと第２のマイクロレンズアレイ２００Ｂとの間の距離である。

【0038】

本実施の形態において、第２のサブ照光装置１０Ｂは、一定のレンズピッチを有し、Ｐ１１＝Ｐ１２を満たし、ここで、Ｐ１２は第２のマイクロレンズアレイ２００Ｂのレンズピッチである。また、第２のサブ照光装置１０Ｂは、ランダムな光源ピッチを有する、又はＰ２２≠Ｎ^*Ｐ１２を満たす一定の光源ピッチを有し、ここで、Ｐ２２は第２の光源アレイ１００Ｂの光源ピッチであり、Ｎは整数である。一つの実施の形態において、λ１＝λ２であり、λ２は第２の光源１１０Ｂの波長である。しかしながら、本開示はこれに限定されない。別の実施の形態において、λ１≠λ２である。

【0039】

同様の実施の形態において、第２のサブ照光装置１０Ｂは、ランダムなレンズピッチを有し、Ｐ１２≠Ｐ１１を満たし、ここで、Ｐ１２は第２のマイクロレンズアレイ２００Ｂのレンズピッチである。また、第２のサブ照光装置１０Ｂは、ランダムな光源ピッチを有する。しかしながら、本開示はこれに限定されない。別の実施の形態において、第２のサブ照光装置１０Ｂは、一定の光源ピッチを有する。

【0040】

以上より、本開示の実施の形態における照光装置１０’は、第１のサブ照光装置１０Ａと、フラッド光を生成するように構成された第２のサブ照光装置１０Ｂと、を備える。第１のサブ照光装置１０Ａは、条件式：ｚ１＝ｚ０＋ｄｚ、及びｚ０＝（ｍ／２）^＊（Ｐ１１^２／λ１）を満たし、さらに、１％≦ｄｚ／ｚ０≦５％、又は－５％≦ｄｚ／ｚ０≦－１％を満たし、最適なｄｚが選択された場合、照光装置１０’は、より高品質な構造化光光パターン及びより高品質なフラッド光の両方を生成可能である。第１の光源アレイ１００Ａ及び第２の光源アレイ１００Ｂの両方が、同一平面上にあり、第１のマイクロレンズアレイ２００Ａ及び第２のマイクロレンズアレイ２００Ｂの両方もまた、同一平面上にあるため、照光装置１０’は組み立てが容易である。

【0041】

図８は、本発明の第３の実施の形態に係る照光装置の概略的な断面図である。図８を参照すると、本実施の形態の照光装置１０’’は、図７の照光装置１０’と同様であり、それらの主な差異は、照光装置１０’’では、第１のマイクロレンズアレイ２００Ａ及び第２のマイクロレンズアレイ２００Ｂが同一平面上にあり、第２のサブ照光装置１０Ｂが５％＜（ｚ１－ｚ２）／ｚ１≦２０％、又は、－２０％≦（ｚ１－ｚ２）／ｚ１＜－５％を満たす点である。つまり、第１の光源アレイ１００Ａ及び第２の光源アレイ１００Ｂは、同一平面上に位置しない。

【0042】

本実施の形態において、第２のサブ照光装置１０Ｂは、一定のレンズピッチを有し、Ｐ１１＝Ｐ１２を満たす。また、第２のサブ照光装置１０Ｂは、ランダムな光源ピッチを有する、又はＰ２２≠Ｎ^＊Ｐ１２を満たす一定の光源ピッチを有する。Ｐ１１とＰ１２が同一であるため、単一のマイクロレンズアレイ設計のみが必要である。最適なｚ１－ｚ２が選択された場合、照光装置１０’’によって提供されるフラッドパターンのストライプは、若干不鮮明であり、従って、フラッドパターンはより滑らかとなり得る。

【0043】

図９は、本発明の第４の実施の形態に係る照光装置の概略的な断面図である。図９を参照すると、本実施の形態の照光装置１０’’’は、図８の照光装置１０’’と同様であり、それらの主な差異は、照光装置１０’’’では、第１の光源アレイ１００Ａ及び第２の光源アレイ１００Ｂが同一平面上にあり、第２のサブ照光装置１０Ｂが、５％＜（ｚ１－ｚ２）／ｚ１≦２０％、又は－２０％≦（ｚ１－ｚ２）／ｚ１＜－５％を満たす点である。つまり、第１のマイクロレンズアレイ２００Ａ及び第２のマイクロレンズアレイ２００Ｂは、同一平面上に位置しない。照光装置１０’’’の利点は、照光装置１０’’と同様であるため、ここでは省略する。

【0044】

以上より、本開示の一つの実施の形態に係る照光装置は、条件式：ｚ＝ｚ０＋ｄｚ、及び、ｚ０＝（ｍ／２）^＊（Ｐ^２／λ）を満たし、さらに、１％≦ｄｚ／ｚ０≦５％、又は、－５％≦ｄｚ／ｚ０≦－１％を満たすため、最適なｄｚが選択された場合、さらに照光装置は、より高品質な構造化光光パターンを生成することができる。

【0045】

さらに、本開示の一つの実施の形態に係る照光装置は、条件式：ｚ＝ｚ０＋ｄｚ、及び、ｚ０＝（ｍ／２）^＊（Ｐ^２／λ）を満たし、さらに、５％＜ｄｚ／ｚ０≦２０％、又は、－２０％≦ｄｚ／ｚ０＜－５％を満たすため、最適なｄｚが選択された場合、照光装置は、さらにより高品質なフラッド光パターンを生成することができる。

【0046】

また、本開示の実施の形態に係る照光装置が第１のサブ照光装置と、第２のサブ照光装置とを備え、第１のサブ照光装置が条件式ｚ１＝ｚ０＋ｄｚ、及び、ｚ０＝（ｍ／２）^＊（Ｐ１１^２／λ１）を満たし、さらに、１％≦ｄｚ／ｚ０≦５％、又は、－５％≦ｄｚ／ｚ０≦－１％を満たすため、最適なｄｚが選択された場合、さらに照光装置は、より高品質な構造化光光パターン及びより高品質なフラッド光の両方を生成することができる。

【0047】

本開示の技術的範囲から逸脱しない範囲において、様々な変更及び応用が本開示の実施の形態に適用可能な点、当業者にとって明らかである。以上より、本開示は、特許請求の範囲及びその均等の範囲内の変更及び応用を包含することを意図している。

【産業上の利用可能性】

【0048】

本発明の照光装置は、距離センシング装置又は３Ｄセンシング装置に適用され得る。

【符号の説明】

【0049】

１０、１０’、１０’’、１０’’’ 照光装置
１０Ａ 第１のサブ照光装置
１０Ｂ 第２のサブ照光装置
１００ 光源アレイ
１００Ａ 第１の光源アレイ
１００Ｂ 第２の光源アレイ
１１０Ａ 第１の光源
１１０Ｂ 第２の光源
１１０ 光源
２００ マイクロレンズアレイ
２００Ａ 第１のマイクロレンズアレイ
２００Ｂ 第２のマイクロレンズアレイ
２１０ マイクロレンズ
２１０Ａ 第１のマイクロレンズ
２１０Ｂ 第２のマイクロレンズ
Ｃ、Ｃ１、Ｃ２ 中心軸
Ｐ、Ｐ１１、Ｐ１２ レンズピッチ
Ｐ２、Ｐ２１、Ｐ２２ 光源ピッチ
ｚ、ｚ１、ｚ２ 距離

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【外国語明細書】