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(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】P2023155165
(43)【公開日】2023-10-20
(54)【発明の名称】構造化光プロジェクタ及び三次元画像センシング装置
(51)【国際特許分類】
G01B 11/25 20060101AFI20231013BHJP
G02B 3/00 20060101ALI20231013BHJP
G02B 5/18 20060101ALI20231013BHJP
【ＦＩ】
G01B11/25 H
G02B3/00 A
G02B5/18
【審査請求】有
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023033200
(22)【出願日】2023-03-03
(31)【優先権主張番号】17/658,444
(32)【優先日】2022-04-08
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】502016219
【氏名又は名称】ハイマックス テクノロジーズ リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100206335
【弁理士】
【氏名又は名称】太田 和宏
(72)【発明者】
【氏名】蕭 名淑
【テーマコード（参考）】
2F065
2H249
【Ｆターム（参考）】
2F065AA04
2F065AA53
2F065BB05
2F065CC16
2F065DD03
2F065FF01
2F065FF02
2F065FF04
2F065FF08
2F065FF09
2F065GG01
2F065HH05
2F065HH06
2F065HH07
2F065HH13
2F065JJ03
2F065JJ26
2F065LL10
2F065LL12
2F065LL42
2H249AA03
2H249AA13
2H249AA31
2H249AA55
(57)【要約】
【課題】構造化光プロジェクタを提供する。
【解決手段】構造化光プロジェクタは、それぞれ第１のインコヒーレント光と第２のインコヒーレント光を放出するように配置される第１の光源及び第２の光源と、前記第１のインコヒーレント光及び前記第２のインコヒーレント光を屈折させるように、第１の光源及び第２の光源の上方に設けられる光屈折素子と、第１のインコヒーレント光を整形して複数の第１の光学パターンを有する第１の構造化光を生成するとともに、第２のインコヒーレント光を整形して複数の第２の光学パターンを有する第２の構造化光を生成するように、光屈折素子の上方に設けられる光整形素子と、を含み、第１の構造化光と第２の構造化光は、空間領域で重なる。
【選択図】図２
【解決手段】構造化光プロジェクタは、それぞれ第１のインコヒーレント光と第２のインコヒーレント光を放出するように配置される第１の光源及び第２の光源と、前記第１のインコヒーレント光及び前記第２のインコヒーレント光を屈折させるように、第１の光源及び第２の光源の上方に設けられる光屈折素子と、第１のインコヒーレント光を整形して複数の第１の光学パターンを有する第１の構造化光を生成するとともに、第２のインコヒーレント光を整形して複数の第２の光学パターンを有する第２の構造化光を生成するように、光屈折素子の上方に設けられる光整形素子と、を含み、第１の構造化光と第２の構造化光は、空間領域で重なる。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
それぞれ第１のインコヒーレント光（ｉｎｃｏｈｅｒｅｎｔ ｌｉｇｈｔ）及び第２のインコヒーレント光を放出するように配置される第１の光源及び第２の光源と、
前記第１のインコヒーレント光及び前記第２のインコヒーレント光を屈折させるように、前記第１の光源及び前記第２の光源の上方に設けられる光屈折素子と、
前記第１のインコヒーレント光を整形して複数の第１の光学パターンを有する第１の構造化光を生成するとともに、前記第２のインコヒーレント光を整形して複数の第２の光学パターンを有する第２の構造化光を生成するように、前記光屈折素子の上方に設けられる光整形素子と、
を含み、
前記第１の構造化光と前記第２の構造化光は、空間領域で重なる構造化光プロジェクタ。
前記第１のインコヒーレント光及び前記第２のインコヒーレント光を屈折させるように、前記第１の光源及び前記第２の光源の上方に設けられる光屈折素子と、
前記第１のインコヒーレント光を整形して複数の第１の光学パターンを有する第１の構造化光を生成するとともに、前記第２のインコヒーレント光を整形して複数の第２の光学パターンを有する第２の構造化光を生成するように、前記光屈折素子の上方に設けられる光整形素子と、
を含み、
前記第１の構造化光と前記第２の構造化光は、空間領域で重なる構造化光プロジェクタ。
【請求項2】
前記第１の光源と前記光屈折素子との間の距離は、実質的に前記第２の光源と前記光屈折素子との間の距離と同じである請求項１に記載の構造化光プロジェクタ。
【請求項3】
前記第１の光学パターンと前記第２の光学パターンは、いずれもＭ×Ｎ個の光スポットパターンであり、前記第１の光学パターンの（Ｍ－１）×Ｎ個の光スポットパターンと前記第２の光学パターンの（Ｍ－１）×Ｎ個の光スポットパターンは、前記空間領域で重なり、Ｍ、Ｎは、１より大きい整数である請求項１に記載の構造化光プロジェクタ。
【請求項4】
前記光整形素子は、二次元ファンアウト型（ｆａｎ ｏｕｔ）回折光学素子（ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｅｌｅｍｅｎｔ；ＤＯＥ）又はマイクロレンズアレイである請求項１に記載の構造化光プロジェクタ。
【請求項5】
前記光屈折素子と前記光整形素子との間に設けられる光パターニング素子を更に含む請求項１に記載の構造化光プロジェクタ。
【請求項6】
前記光パターニング素子は、回折型線状パターン生成素子であり、前記第１の光学パターンと前記第２の光学パターンは、いずれもＭ×Ｎ個の光線状パターンであり、前記第１の光学パターンの（Ｍ－１）×Ｎ個の光線状パターンと前記第２の光学パターンの（Ｍ－１）×Ｎ個の光線状パターンは、前記空間領域で重なり、Ｍ、Ｎは、１より大きい整数である請求項５に記載の構造化光プロジェクタ。
【請求項7】
前記光整形素子と前記光パターニング素子は、いずれも一次元ファンアウト型回折光学素子である請求項５に記載の構造化光プロジェクタ。
【請求項8】
前記光屈折素子と前記光パターニング素子は、統合型一次元ファンアウト型回折光学素子である請求項７に記載の構造化光プロジェクタ。
【請求項9】
前記光整形素子の光投影側の上方に設けられる光パターニング素子を更に含む請求項１に記載の構造化光プロジェクタ。
【請求項10】
前記光整形素子は、二次元タイリング回折光学素子であり、前記光パターニング素子は、回折型線状パターン生成素子である請求項９に記載の構造化光プロジェクタ。
【請求項11】
第３のインコヒーレント光を放出するように配置される第３の光源と、
第４のインコヒーレント光を放出するように配置される第４の光源と、
を更に含み、
前記光屈折素子は、前記第３のインコヒーレント光及び前記第４のインコヒーレント光を屈折させるように、前記第３の光源及び前記第４の光源の上方にも設けられ、前記光整形素子は、前記第３のインコヒーレント光を整形して複数の第３の光学パターンを有する第３の構造化光を生成するとともに、前記第４のインコヒーレント光を整形して複数の第４の光学パターンを有する第４の構造化光を生成するようにも設けられ、前記第１～第４の構造化光は、前記空間領域で重なる請求項１に記載の構造化光プロジェクタ。
第４のインコヒーレント光を放出するように配置される第４の光源と、
を更に含み、
前記光屈折素子は、前記第３のインコヒーレント光及び前記第４のインコヒーレント光を屈折させるように、前記第３の光源及び前記第４の光源の上方にも設けられ、前記光整形素子は、前記第３のインコヒーレント光を整形して複数の第３の光学パターンを有する第３の構造化光を生成するとともに、前記第４のインコヒーレント光を整形して複数の第４の光学パターンを有する第４の構造化光を生成するようにも設けられ、前記第１～第４の構造化光は、前記空間領域で重なる請求項１に記載の構造化光プロジェクタ。
【請求項12】
前記第１の光源、前記第２の光源、前記第３の光源と前記第４の光源は、それぞれ仮想正方形の四隅に設けられ、前記第１の光学パターン、前記第２の光学パターン、前記第３の光学パターンと前記第４の光学パターンは、２つの互いに垂直な方向において重なる請求項１１に記載の構造化光プロジェクタ。
【請求項13】
前記第１の光学パターン、前記第２の光学パターン、前記第３の光学パターンと前記第４の光学パターンは、いずれもＭ×Ｎ個の光スポットパターンであり、前記第１の光学パターンの（Ｍ－１）×（Ｎ－１）個の光スポットパターン、前記第２の光学パターンの（Ｍ－１）×（Ｎ－１）個の光スポットパターン、前記第３の光学パターンの（Ｍ－１）×（Ｎ－１）個の光スポットパターンと前記第４の光学パターンの（Ｍ－１）×（Ｎ－１）個の光スポットパターンは、前記空間領域で重なり、Ｍ、Ｎは、１より大きい整数である請求項１１に記載の構造化光プロジェクタ。
【請求項14】
前記光屈折素子と前記光整形素子との間に設けられる光パターニング素子を更に含み、
前記第１の光学パターン、前記第２の光学パターン、前記第３の光学パターンと前記第４の光学パターンは、いずれもＭ×Ｎ個の光線状パターンであり、前記第１の光学パターンの（Ｍ－１）×（Ｎ－１）個の光線状パターン、前記第２の光学パターンの（Ｍ－１）×（Ｎ－１）個の光線状パターン、前記第３の光学パターンの（Ｍ－１）×（Ｎ－１）個の光線状パターンと前記第４の光学パターンの（Ｍ－１）×（Ｎ－１）個の光線状パターンは、前記空間領域で重なり、Ｍ、Ｎは、１より大きい整数である請求項１１に記載の構造化光プロジェクタ。
前記第１の光学パターン、前記第２の光学パターン、前記第３の光学パターンと前記第４の光学パターンは、いずれもＭ×Ｎ個の光線状パターンであり、前記第１の光学パターンの（Ｍ－１）×（Ｎ－１）個の光線状パターン、前記第２の光学パターンの（Ｍ－１）×（Ｎ－１）個の光線状パターン、前記第３の光学パターンの（Ｍ－１）×（Ｎ－１）個の光線状パターンと前記第４の光学パターンの（Ｍ－１）×（Ｎ－１）個の光線状パターンは、前記空間領域で重なり、Ｍ、Ｎは、１より大きい整数である請求項１１に記載の構造化光プロジェクタ。
【請求項15】
それぞれ複数のインコヒーレント光を放出するように配置される複数の光源と、
前記インコヒーレント光を屈折させるように、前記光源の上方に設けられる光屈折素子と、
前記インコヒーレント光を整形してそれぞれ複数の光学パターンを有するとともに空間領域で重なる複数の構造化光を生成するように、前記光屈折素子に設けられる光整形素子と、
前記空間領域から画像を取り込むように配置される画像センサと、
前記画像に対して、前記空間領域に関連する三次元データを得るための演算を行うように配置されるプロセッサと、
を含む三次元画像センシング装置。
前記インコヒーレント光を屈折させるように、前記光源の上方に設けられる光屈折素子と、
前記インコヒーレント光を整形してそれぞれ複数の光学パターンを有するとともに空間領域で重なる複数の構造化光を生成するように、前記光屈折素子に設けられる光整形素子と、
前記空間領域から画像を取り込むように配置される画像センサと、
前記画像に対して、前記空間領域に関連する三次元データを得るための演算を行うように配置されるプロセッサと、
を含む三次元画像センシング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、構造化光投影に関し、特に構造化光プロジェクタ及び三次元画像センシング装置を指す。
【背景技術】
【0002】
三次元立体画像センシング技術は、顔認識や障害物検知などの様々な用途に徐々に採用されている。認識用の場合、様々な用途に用いられるように異なるタイプの構造化光プロジェクタを採用してよい。例えば、構造化光プロジェクタは、人の顔の表面輪郭を計算するために光スポットパターンを投影することができ、且つ人間の動作を計算するために光線状パターンを投影することができる。一方、構造化光プロジェクタの投影均一度は、センシング品質に関わる肝心な要素の１つである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本発明の目的は、より良い三次元センシング品質を実現するように高均一度の光パターンを投影する構造化光プロジェクタ及び三次元画像センシング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明の一態様は、それぞれ第１のインコヒーレント光と第２のインコヒーレント光を放出するように配置される第１の光源及び第２の光源と、前記第１のインコヒーレント光及び前記第２のインコヒーレント光を屈折させるように、第１の光源及び第２の光源の上方に設けられる光屈折素子と、第１のインコヒーレント光を整形して複数の第１の光学パターンを有する第１の構造化光を生成するとともに、第２のインコヒーレント光を整形して複数の第２の光学パターンを有する第２の構造化光を生成するように、光屈折素子の上方に設けられる光整形素子と、を含み、第１の構造化光と第２の構造化光が、空間領域で重なる構造化光プロジェクタである。
【0005】
本発明の１つ又は複数の実施例によれば、上記第１の光源と上記光屈折素子との間の距離は、実質的に上記第２の光源と上記光屈折素子との間の距離と同じである。
【0006】
本発明の１つ又は複数の実施例によれば、上記第１の光源と上記第２の光源は、いずれも垂直共振器型面発光レーザ源（ｖｅｒｔｉｃａｌ ｃａｖｉｔｙ ｓｕｒｆａｃｅ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｌａｓｅｒ；ＶＣＳＥＬ）である。
【0007】
本発明の１つ又は複数の実施例によれば、上記第１の光学パターンと上記第２の光学パターンは、いずれもＭ×Ｎ個の光スポットパターンであり、上記第１の光学パターンの（Ｍ－１）×Ｎ個の光スポットパターンと上記第２の光学パターンの（Ｍ－１）×Ｎ個の光スポットパターンは、上記空間領域で重なり、Ｍ、Ｎは、１より大きい整数である。
【0008】
本発明の１つ又は複数の実施例によれば、上記光整形素子は、二次元ファンアウト型（ｆａｎ ｏｕｔ）回折光学素子（ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｅｌｅｍｅｎｔ；ＤＯＥ）である。
【0009】
本発明の１つ又は複数の実施例によれば、上記光整形素子は、マイクロレンズアレイである。
【0010】
本発明の１つ又は複数の実施例によれば、上記構造化光プロジェクタは、上記光屈折素子と上記光整形素子との間に設けられる光パターニング素子を更に含む。
【0011】
本発明の１つ又は複数の実施例によれば、上記光パターニング素子は、回折型線状パターン生成素子である。
【0012】
本発明の１つ又は複数の実施例によれば、上記第１の光学パターンと上記第２の光学パターンは、いずれもＭ×Ｎ個の光線状パターンであり、上記第１の光学パターンの（Ｍ－１）×Ｎ個の光線状パターンと上記第２の光学パターンの（Ｍ－１）×Ｎ個の光線状パターンは、空間領域で重なり、Ｍ、Ｎは、１より大きい整数である。
【0013】
本発明の１つ又は複数の実施例によれば、上記光整形素子と上記光パターニング素子は、いずれも一次元ファンアウト型回折光学素子である。
【0014】
本発明の１つ又は複数の実施例によれば、上記光屈折素子と上記光パターニング素子は、統合型一次元ファンアウト型回折光学素子である。
【0015】
本発明の１つ又は複数の実施例によれば、上記構造化光プロジェクタは、上記光整形素子の光投影側の上方に設けられる光パターニング素子を更に含む。
【0016】
本発明の１つ又は複数の実施例によれば、上記光整形素子は、二次元タイリング回折光学素子であり、上記光パターニング素子は、回折型線状パターン生成素子である。
【0017】
本発明の１つ又は複数の実施例によれば、上記構造化光プロジェクタは、それぞれ第３のインコヒーレント光及び第４のインコヒーレント光を放出するように配置される第３の光源及び第４の光源を更に含み、上記光屈折素子は、第３のインコヒーレント光及び第４のインコヒーレント光を屈折させるように、第３の光源及び第４の光源の上方にも設けられ、上記光整形素子は、第３のインコヒーレント光を整形して複数の第３の光学パターンを有する第３の構造化光を生成するとともに、第４のインコヒーレント光を整形して複数の第４の光学パターンを有する第４の構造化光を生成するようにも設けられ、第１～第４の構造化光は、空間領域で重なる。
【0018】
本発明の１つ又は複数の実施例によれば、上記第１～第４の光源は、それぞれ仮想正方形の四隅に設けられる。
【0019】
本発明の１つ又は複数の実施例によれば、上記第１～第４の光学パターンは、２つの互いに垂直な方向において重なる。
【0020】
本発明の１つ又は複数の実施例によれば、上記第１の光学パターン、上記第２の光学パターン、上記第３の光学パターンと上記第４の光学パターンは、いずれもＭ×Ｎ個の光スポットパターンであり、上記第１の光学パターンの（Ｍ－１）×（Ｎ－１）個の光スポットパターン、上記第２の光学パターンの（Ｍ－１）×（Ｎ－１）個の光スポットパターン、上記第３の光学パターンの（Ｍ－１）×（Ｎ－１）個の光スポットパターンと上記第４の光学パターンの（Ｍ－１）×（Ｎ－１）個の光スポットパターンは、空間領域で重なり、Ｍ、Ｎは、１より大きい整数である。
【0021】
本発明の１つ又は複数の実施例によれば、上記構造化光プロジェクタは、上記光屈折素子と上記光整形素子との間に設けられる光パターニング素子を更に含み、上記第１の光学パターン、上記第２の光学パターン、上記第３の光学パターンと上記第４の光学パターンは、いずれもＭ×Ｎ個の光線状パターンであり、上記第１の光学パターンの（Ｍ－１）×（Ｎ－１）個の光線状パターン、上記第２の光学パターンの（Ｍ－１）×（Ｎ－１）個の光線状パターン、上記第３の光学パターンの（Ｍ－１）×（Ｎ－１）個の光線状パターンと上記第４の光学パターンの（Ｍ－１）×（Ｎ－１）個の光線状パターンは、上記空間領域で重なり、Ｍ、Ｎは、１より大きい整数である。
【0022】
本発明の１つ又は複数の実施例によれば、上記光屈折素子は、コリメータレンズである。
【0023】
本発明の別の態様は、それぞれ複数のインコヒーレント光を放出するように配置される複数の光源と、これらのインコヒーレント光を屈折させるように、これらの光源の上方に設けられる光屈折素子と、これらのインコヒーレント光を整形してそれぞれ複数の光学パターンを有するとともに空間領域で重なる複数の構造化光を生成するように、光屈折素子に設けられる光整形素子と、上記空間領域から画像を取り込むように配置される画像センサと、画像に対して、空間領域に関連する三次元データを得るための演算を行うように配置されるプロセッサと、を含む三次元画像センシング装置である。
【図面の簡単な説明】
【0024】
実施例及びその利点をより完全に把握するために、添付される図面に合わせて下記のように記述する。
【図1】一実例における構造化光プロジェクタの模式図である。
【図2】本発明の１つ又は複数の実施例における構造化光プロジェクタの模式図である。
【図4】本発明の１つ又は複数の実施例における構造化光プロジェクタの模式図である。
【図5】本発明の１つ又は複数の実施例における構造化光プロジェクタの模式図である。
【図6】本発明の１つ又は複数の実施例における構造化光プロジェクタの模式図である。
【図8】本発明の１つ又は複数の実施例における構造化光プロジェクタの模式図である。
【図9】本発明の１つ又は複数の実施例における構造化光プロジェクタの例示的な設置を示す。
【図10】本発明の１つ又は複数の実施例における構造化光プロジェクタの模式図である。
【図12】本発明の１つ又は複数の実施例における構造化光プロジェクタの模式図である。
【図16】本発明の１つ又は複数の実施例における三次元画像センシング装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下、本開示の実施例を詳しく検討する。しかしながら、実施例により多くの適用可能な概念が提供され、これらの概念が様々な特定の内容で実施可能であることが理解されるであろう。検討して開示された実施例は、説明のためのものに過ぎず、本開示の範囲を限定するためのものではない。
【0026】
本明細書において「第１」、「第２」、「第３」、「第４」などの用語を使用して各種の素子及び／又は部品を記述してよいが、これらの用語は、これらの素子及び／又は部品を制限してはならないことが理解されるであろう。これらの用語は、１つの素子及び／又は部品と別の素子及び／又は部品を区別するためにのみ用いられる。
【0027】
本明細書において使用される用語は、特定の実施例を記述するためのものに過ぎず、特許請求の範囲を制限するためのものではない。別途制限されていない限り、単数形の「一」又は「前記」という用語は、複数形を表すためにも使用可能である。また、空間相対的用語は、装置の使用又は操作時の異なる方位を説明するために使用され、図面に示される方向に限られるわけではない。装置は、他の形態で配向されてもよく（９０度回転又は他の方向）、ここで使用される空間相対的記述も同じように理解されてもよい。
【0028】
簡略化しながら明確に説明するために、本明細書では、各種の実施例において素子の符号及び／又はアルファベットを繰り返して使用する場合があるが、これは、検討された各種の実施例及び／又は配置の間に因果関係があることを表すわけではない。
【0029】
図１は、一実例の構造化光プロジェクタ１００の模式図である。図１に示すように、構造化光プロジェクタ１００は、光源１１０と、光屈折素子１２０と、光整形素子１３０と、を含む。光源１１０は、発光するように配置される。光屈折素子１２０は、光整形素子１３０へ光源１１０により放出された光を屈折させるように、光源１１０の上方に設けられる。光整形素子１３０は、屈折光を変換して投影光パターンとし、且つ投影光パターンを空間領域Ｓに投影するように、光屈折素子１２０の上方に設けられる。
【0030】
図２は、本発明の１つ又は複数の実施例における構造化光プロジェクタ２００の模式図である。図２に示すように、構造化光プロジェクタ２００は、光源２１０Ａ、２１０Ｂと、光屈折素子２２０と、光整形素子２３０と、を含む。各光源２１０Ａ、２１０Ｂは、インコヒーレント光（ｉｎｃｏｈｅｒｅｎｔ ｌｉｇｈｔ）を放出するように配置され、且つ垂直共振器型面発光レーザ源（ｖｅｒｔｉｃａｌ ｃａｖｉｔｙ ｓｕｒｆａｃｅ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｌａｓｅｒ；ＶＣＳＥＬ）、分布帰還型（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｆｅｅｄｂａｃｋ；ＤＦＢ）半導体レーザ源などのレーザ源又はその他の適切な光源であってよい。光屈折素子２２０は、光整形素子２３０へ光源２１０Ａ、２１０Ｂにより放出されたインコヒーレント光を屈折させるように、光源２１０Ａ、２１０Ｂの上方に設けられる。光屈折素子２２０は、コリメータレンズ、凸レンズ、凹レンズ、液晶レンズ又はフレネル（Ｆｒｅｓｎｅｌ）レンズであってよいが、これらに限定されない。それぞれ光源２１０Ａ、２１０Ｂにより同じインコヒーレント光を放出する場合、光源２１０Ａと光屈折素子２２０との間の距離は、実質的に光源２１０Ｂと光屈折素子２２０との間の距離と同じであってよい。光整形素子２３０は、光屈折素子２２０により屈折したインコヒーレント光を整形して構造化光ＳＬＡ、ＳＬＢを生成するように、光屈折素子２２０の上方に設けられる。構造化光プロジェクタ２００の場合、各構造化光ＳＬＡ、ＳＬＢは、光スポットパターン又は類似するものなどの複数の光学パターンを有するように生成されてよい。光整形素子２３０は、二次元ファンアウト型（ｆａｎ ｏｕｔ）回折光学素子（ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｅｌｅｍｅｎｔ；ＤＯＥ）、マイクロレンズアレイ、フレネルレンズアレイ、ホログラフィック光学素子（ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ ｏｐｔｉｃａｌ ｅｌｅｍｅｎｔ；ＨＯＥ）、又は、インコヒーレント光を、光学パターンを有する構造化光に整形する他の光学素子であってよい。構造化光ＳＬＡ、ＳＬＢは、空間領域Ｓに投影され、且つ空間領域Ｓで重なる。構造化光ＳＬＡ、ＳＬＢの光学パターンの強度分布は、光整形素子２３０の輪郭（ｐｒｏｆｉｌｅ）により調整可能である。
【0031】
図３Ａは、図２における構造化光プロジェクタ２００により投影された光スポットパターンＤＰＡを有する構造化光ＳＬＡと光スポットパターンＤＰＢを有する構造化光ＳＬＢを例示的に示す。図３Ａに示すように、構造化光ＳＬＡ、ＳＬＢの重なり領域内で、光スポットパターンＤＰＡは、それぞれ光スポットパターンＤＰＢと重なる。重なり領域は、高均一度投影領域とも呼ばれ、光スポットパターンＤＰＡ、ＤＰＢは、高均一度投影領域において１対１の形で重なる。図３Ｂ、３Ｃも、それぞれ図３Ａにおける光スポットパターンＤＰＡを有する構造化光ＳＬＡと光スポットパターンＤＰＢを有する構造化光ＳＬＢを示す。図３Ａ～３Ｃに示すように、最上行の光スポットパターンＤＰＡは、任意の光スポットパターンＤＰＢとも重なっておらず、且つ最下行の光スポットパターンＤＰＢは、任意の光スポットパターンＤＰＡとも重なっていない。図３Ａ～３Ｃに示される例示的な実例において、構造化光ＳＬＡ、ＳＬＢは、鉛直方向に重なる。他の実施例において、光源２１０Ａ、２１０Ｂの位置を適切に調整することで、構造化光ＳＬＡ、ＳＬＢが水平方向又は対角方向に重なるようにしてもよい。
【0032】
幾つかの実施例において、構造化光ＳＬＡ、ＳＬＢの光スポットパターンは、いずれもＭ×Ｎ個の光スポットパターンである。特に、構造化光ＳＬＡ、ＳＬＢが鉛直方向に重なる場合、幾つかの実施例において、構造化光ＳＬＡの（Ｍ－１）×Ｎ個の光スポットパターンと構造化光ＳＬＢの（Ｍ－１）×Ｎ個の光スポットパターンは、空間領域Ｓで重なり、Ｍ、Ｎは、１より大きい整数であり、又は、別の実施例において、構造化光ＳＬＡの（Ｍ－ｉ）×Ｎ個の光スポットパターンと構造化光ＳＬＢの（Ｍ－ｉ）×Ｎ個の光スポットパターンは、空間領域Ｓで重なり、Ｍ、Ｎは、１より大きい整数であり、ｉは、１より大きくＭより小さい整数である。構造化光ＳＬＡ、ＳＬＢが水平方向に重なる場合、幾つかの実施例において、構造化光ＳＬＡのＭ×（Ｎ－１）個の光スポットパターンと構造化光ＳＬＢのＭ×（Ｎ－１）個の光スポットパターンは、空間領域Ｓで重なり、Ｍ、Ｎは、１より大きい整数であり、又は、別の実施例において、構造化光ＳＬＡのＭ×（Ｎ－ｊ）個の光スポットパターンと構造化光ＳＬＢのＭ×（Ｎ－ｊ）個の光スポットパターンは、空間領域Ｓで重なり、Ｍ、Ｎは、１より大きい整数であり、ｊは、１より大きくＮより小さい整数である。
【0033】
図３Ａ～３Ｃに示される光スポットパターンの重なり領域の高均一度の投影は、図２における構造化光プロジェクタ２００から派生した他の構造化光プロジェクタにより達成されてもよい。図４は、本発明の１つ又は複数の実施例における構造化光プロジェクタ４００の模式図である。図４に示すように、構造化光プロジェクタ４００は、光源４１０Ａ、４１０Ｂと、光屈折素子４２０と、光パターニング素子４３０と、光整形素子４４０と、を含む。各光源４１０Ａ、４１０Ｂは、インコヒーレント光を放出するように配置され、且つ垂直共振器型面発光レーザ源、分布帰還型半導体レーザ源などのレーザ源又はその他の適切な光源であってよい。光屈折素子４２０は、光パターニング素子４３０へ光源４１０Ａ、４１０Ｂからのインコヒーレント光を屈折させるように、光源４１０Ａ、４１０Ｂの上方に設けられる。光屈折素子４２０は、コリメータレンズ、凸レンズ、凹レンズ、液晶レンズ又はフレネルレンズであってよいが、これらに限定されない。光源４１０Ａ、４１０Ｂにより同じインコヒーレント光を放出する場合、光源４１０Ａと光屈折素子４２０との間の距離は、実質的に光源４１０Ｂと光屈折素子４２０との間の距離と同じであってよい。光パターニング素子４３０は、光屈折素子４２０により屈折したインコヒーレント光をパターニングして回折光スポットとするように、光屈折素子４２０と光整形素子４４０との間に設けられる。光パターニング素子４３０は、一次元ファンアウト型回折光学素子又は一方向に回折光スポットを生成することに適する他の光学素子などの回折型線状パターン生成素子であってよい。光整形素子４４０は、回折光パターンを整形して全て光スポットパターンを有する構造化光ＳＬＡ、ＳＬＢを生成し、且つ構造化光ＳＬＡ、ＳＬＢを空間領域Ｓに投影するように、光パターニング素子４３０の上方に設けられる。光整形素子４４０は、一次元ファンアウト型回折光学素子又は光パターニング素子４３０の回折方向に垂直な別の方向に回折光スポットを生成することに適する他の光学素子などの回折型線状パターン生成素子であってよい。構造化光プロジェクタ４００の配置によって、ゼロ次（ｚｅｒｏ－ｏｒｄｅｒ）消去も提供される。
【0034】
図３Ａ～３Ｃに示される内容を達成するように構造化光プロジェクタ２００から派生した他の構造化光プロジェクタは図５に示される。図５は、本発明の１つ又は複数の実施例における構造化光プロジェクタ５００の模式図である。図５に示すように、構造化光プロジェクタ５００は、光源５１０Ａ、５１０Ｂと、統合型回折光学素子５２０と、光整形素子５３０と、を含む。各光源５１０Ａ、５１０Ｂは、インコヒーレント光を放出するように配置され、且つ垂直共振器型面発光レーザ源、分布帰還型半導体レーザ源などのレーザ源又はその他の適切な光源であってよい。統合型回折光学素子５２０は、光整形素子５３０へ光源５１０Ａ、５１０Ｂからのインコヒーレント光を屈折させ、インコヒーレント光をパターニングして回折光スポットとするように、光源５１０Ａ、５１０Ｂの上方に設けられる。統合型回折光学素子５２０は、一方向に回折光スポットを生成するように光学レンズと一次元ファンアウト型回折光学素子を統合する統合型一次元ファンアウト型回折光学素子であってよい。それぞれ光源５１０Ａ、５１０Ｂにより同じインコヒーレント光を放出する場合、光源５１０Ａと統合型回折光学素子５２０との間の距離は、実質的に光源５１０Ｂと統合型回折光学素子５２０との間の距離と同じであってよい。光整形素子５３０は、回折光スポットを整形して全て光スポットパターンを有する構造化光ＳＬＡ、ＳＬＢを生成し、且つ構造化光ＳＬＡ、ＳＬＢを空間領域Ｓに投影するように、統合型回折光学素子５２０の上方に設けられる。光整形素子５３０は、一次元ファンアウト型回折光学素子又は統合型回折光学素子５２０の回折方向に垂直な別の方向に回折光スポットを生成することに適する他の光学素子などの回折型線状パターン生成素子であってよい。
【0035】
図６は、本発明の１つ又は複数の実施例における構造化光プロジェクタ６００の模式図である。図６に示すように、構造化光プロジェクタ６００は、光源６１０Ａ、６１０Ｂと、光屈折素子６２０と、光パターニング素子６３０と、光整形素子６４０と、を含む。各光源６１０Ａ、６１０Ｂは、インコヒーレント光を放出するように配置され、且つ垂直共振器型面発光レーザ源、分布帰還型半導体レーザ源などのレーザ源又はその他の適切な光源であってよい。光屈折素子６２０は、光パターニング素子６３０へ光源６１０Ａ、６１０Ｂからのインコヒーレント光を屈折させるように、光源６１０Ａ、６１０Ｂの上に設けられる。光屈折素子６２０は、コリメータレンズ、凸レンズ、凹レンズ、液晶レンズ又はフレネルレンズであってよいが、これらに限定されない。それぞれ光源６１０Ａ、６１０Ｂにより同じインコヒーレント光を放出する場合、光源６１０Ａと光屈折素子６２０との間の距離は、実質的に光源６１０Ｂと光屈折素子６２０との間の距離と同じであってよい。光パターニング素子６３０は、光屈折素子６２０により屈折したインコヒーレント光を回折光線状にパターニングするように、光屈折素子６２０と光整形素子６４０との間に設けられる。光パターニング素子６３０は、線形状を生成する回折光学素子又は回折光線形状の生成に適する他の光学素子などの回折型線状パターン生成素子であってよい。光整形素子６４０は、回折光線形状を整形して構造化光ＳＬＡ、ＳＬＢを生成するように、光パターニング素子６３０上に設けられる。構造化光プロジェクタ６００の配置の場合、各構造化光ＳＬＡ、ＳＬＢは、光線状パターン又は類似するものなどの複数の光学パターンを有するように生成されてよい。光整形素子６４０は、二次元ファンアウト型回折光学素子、又は、インコヒーレント光を、光学パターンを有する構造化光に整形することに適する他の光学素子であってよい。構造化光ＳＬＡ、ＳＬＢは、空間領域Ｓに投影され、且つ空間領域Ｓで重なる。
【0036】
図７Ａは、図６における構造化光プロジェクタ６００により投影された光線状パターンＬＰＡを有する構造化光ＳＬＡと光線状パターンＬＰＢを有する構造化光ＳＬＢを例示的に示す。図７Ａに示すように、構造化光ＳＬＡ、ＳＬＢの重なり領域で、光線状パターンＬＰＡは、それぞれ光線状パターンＬＰＢと重なる。重なり領域は、高均一度投影領域とも呼ばれ、光線状パターンＬＰＡ、ＬＰＢは、高均一度投影領域において１対１の形で重なる。図７Ｂ、７Ｃも、それぞれ図７Ａにおける光線状パターンＬＰＡ、ＬＰＢを有する構造化光ＳＬＡ、ＳＬＢを示す。図７Ａ～７Ｃに示すように、最上行の光線状パターンＬＰＡは、任意の光線状パターンＬＰＢとも重なっておらず、且つ最下行の光線状パターンＬＰＢは、任意の光線状パターンＬＰＡとも重なっていない。図７Ａ～７Ｃに示される例示的な実例において、構造化光ＳＬＡ、ＳＬＢは、鉛直方向に重なる。他の実施例において、光源６１０Ａ、６１０Ｂの相対的位置を適切に調整することで、構造化光ＳＬＡ、ＳＬＢが水平方向又は対角方向に重なるようにしてもよい。
【0037】
幾つかの実施例において、構造化光ＳＬＡ、ＳＬＢの光線状パターンの数は、いずれもＭ×Ｎ個である。特に、構造化光ＳＬＡ、ＳＬＢが鉛直方向に重なる場合、幾つかの実施例において、構造化光ＳＬＡの（Ｍ－１）×Ｎ個の光線状パターンと構造化光ＳＬＢの（Ｍ－１）×Ｎ個の光線状パターンは、空間領域Ｓで重なり、Ｍ、Ｎは、１より大きい整数であり、又は、別の実施例において、構造化光ＳＬＡの（Ｍ－ｉ）×Ｎ個の光線状パターンと構造化光ＳＬＢの（Ｍ－ｉ）×Ｎ個の光線状パターンは、空間領域Ｓで重なり、Ｍ、Ｎは、１より大きい整数であり、ｉは、１より大きくＭより小さい整数である。構造化光ＳＬＡ、ＳＬＢが水平方向に重なる場合、幾つかの実施例において、構造化光ＳＬＡのＭ×（Ｎ－１）個の光線状パターンと構造化光ＳＬＢのＭ×（Ｎ－１）個の光線状パターンは、空間領域Ｓで重なり、Ｍ、Ｎは、１より大きい整数であり、又は、別の実施例において、構造化光ＳＬＡのＭ×（Ｎ－ｊ）個の光線状パターンと構造化光ＳＬＢのＭ×（Ｎ－ｊ）個の光線状パターンは、空間領域Ｓで重なり、Ｍ、Ｎは、１より大きい整数であり、ｊは、１より大きくＮより小さい整数である。
【0038】
図７Ａ～７Ｃに示される光線状パターンの重なり領域の高均一度の投影は、図６における構造化光プロジェクタ６００から派生した他の構造化光プロジェクタにより達成されてもよい。図８は、本発明の１つ又は複数の実施例における構造化光プロジェクタ８００の模式図である。図８に示すように、構造化光プロジェクタ８００は、光源８１０Ａ、８１０Ｂと、光屈折素子８２０と、光整形素子８３０と、光パターニング素子８４０と、を含む。各光源８１０Ａ、８１０Ｂは、インコヒーレント光を放出するように配置され、且つ垂直共振器型面発光レーザ源、分布帰還型半導体レーザ源などのレーザ源又はその他の適切な光源であってよい。光屈折素子８２０は、光整形素子８３０へ光源８１０Ａ、８１０Ｂからのインコヒーレント光を屈折させるように、光源８１０Ａ、８１０Ｂの上方に設けられる。光屈折素子８２０は、コリメータレンズ、凸レンズ、凹レンズ、液晶レンズ又はフレネルレンズであってよいが、これらに限定されない。それぞれ光源８１０Ａ、８１０Ｂにより同じインコヒーレント光を放出する場合、光源８１０Ａと光屈折素子８２０との間の距離は、実質的に光源８１０Ｂと光屈折素子８２０との間の距離と同じであってよい。光整形素子８３０は、光屈折素子８２０により屈折した回折光線形状を整形して全て光スポットパターンを有する構造化光ＳＬＡ、ＳＬＢを生成し、且つ構造化光ＳＬＡ、ＳＬＢを空間領域Ｓに投影するように、光屈折素子８２０と光パターニング素子８４０との間に設けられる。光整形素子８３０は、二次元タイリング回折光学素子、マイクロレンズアレイ、フレネルレンズアレイ、ホログラフィック光学素子、又は、インコヒーレント光を、光スポットパターンを有する構造化光に整形することに適する他の光学素子であってよい。光パターニング素子８４０は、構造化光ＳＬＡ、ＳＬＢの光スポットパターンをパターニングして変換して光線状パターンとするように、光整形素子８３０の光投影側の上方に設けられる。光パターニング素子８４０は、一次元ファンアウト型回折光学素子又は一方向に回折光スポットを生成することに適する他の光学素子などの回折型線状パターン生成素子であってよい。
【0039】
図９は、本発明の１つ又は複数の実施例における構造化光プロジェクタ９００の例示的な設置を示す。図９に示すように、構造化光プロジェクタ９００は、光源９１０Ａ、９１０Ｂと、光屈折素子９２０と、光整形素子９３０と、を含む。光源９１０Ａ、９１０Ｂ、光屈折素子９２０と光整形素子９３０は、それぞれ図２における構造化光プロジェクタ２００の光源２１０Ａ、２１０Ｂ、光屈折素子２２０と光整形素子２３０に類似する。特に、光屈折素子９２０は、凸レンズであり、光整形素子９３０は、マイクロレンズアレイであり、アレイに配列された複数のマイクロ構造９３０Ｍを有する。図９において、角度αはｔａｎ－１（ｄ／ｆｅｆｆ）であり、ただし、ｄは、光源９１０Ａ、９１０Ｂのピッチであり、ｆｅｆｆは、光屈折素子９２０の有効焦点距離である。光屈折素子９２０の有効焦点距離ｆｅｆｆは、実質的に光源９１０Ａ／９１０Ｂと光屈折素子９２０との間の距離と同じである。構造化光ＳＬＡの中心と構造化光ＳＬＢの中心の光整形素子９３０の中心に対する夾角θはｓｉｎ－１（ｄ／ｆｅｆｆ）である。夾角θが角度αに等しい場合、構造化光ＳＬＡ、ＳＬＢの光スポットパターンは重なる。光源９１０Ａ、９１０Ｂの設置位置は、上記説明に応じて決定されてよい。各実施例における光源の設置位置は、類似するように決定されてよい。
【0040】
図１０は、本発明の１つ又は複数の実施例における構造化光プロジェクタ１０００の模式図である。図１０に示すように、構造化光プロジェクタ１０００は、光源１０１０Ａ～１０１０Ｄと、光屈折素子１０２０と、光整形素子１０３０と、を含む。光源１０１０Ａ～１０１０Ｄは、それぞれ仮想正方形の四隅に設けられてよい。各光源１０１０Ａ～１０１０Ｄは、インコヒーレント光を放出するように配置され、且つ垂直共振器型面発光レーザ源、分布帰還型半導体レーザ源などのレーザ源又はその他の適切な光源であってよい。光屈折素子１０２０は、光整形素子１０３０へ光源１０１０Ａ～１０１０Ｄからのインコヒーレント光を屈折させるように、光源１０１０Ａ～１０１０Ｄの上方に設けられる。光屈折素子１０２０は、コリメータレンズ、凸レンズ、凹レンズ、液晶レンズ又はフレネルレンズであってよいが、これらに限定されない。それぞれ光源１０１０Ａ～１０１０Ｄにより同じインコヒーレント光を放出する場合、光源１０１０Ａと光屈折素子１０２０との間の距離は、実質的に光源１０１０Ｂと光屈折素子１０２０との間の距離と同じであってよく、実質的に光源１０１０Ｃと光屈折素子１０２０との間の距離と同じであってよく、且つ実質的に光源１０１０Ｄと光屈折素子１０２０との間の距離と同じであってよい。光整形素子１０３０は、光屈折素子１０２０により屈折したインコヒーレント光を整形して構造化光ＳＬＡ、ＳＬＢを生成するように、光屈折素子１０２０の上方に設けられる。構造化光プロジェクタ１０００の配置の場合、各構造化光ＳＬＡ、ＳＬＢは、光スポットパターン又は類似するものなどの複数の光学パターンを有するように生成されてよい。光整形素子１０３０は、二次元ファンアウト型回折光学素子、マイクロレンズアレイ、又は、インコヒーレント光を、光学パターンを有する構造化光に整形することに適する他の光学素子であってよい。構造化光ＳＬＡ、ＳＬＢは、空間領域Ｓに投影され、且つ空間領域Ｓで重なる。
【0041】
図１１Ａは、図１０における構造化光プロジェクタ１０００により投影された光スポットパターンＤＰＡを有する構造化光ＳＬＡ、光スポットパターンＤＰＢを有する構造化光ＳＬＢ、光スポットパターンＤＰＣを有する構造化光ＳＬＣと光スポットパターンＤＰＤを有する構造化光ＳＬＤを例示的に示す。図１１Ａに示すように、構造化光ＳＬＡ～ＳＬＤの重なり領域において、光スポットパターンＤＰＡは、それぞれ光スポットパターンＤＰＢと重なり、それぞれ光スポットパターンＤＰＣと重なり、且つそれぞれ光スポットパターンＤＰＤと重なる。光スポットパターンＤＰＡは、構造化光ＳＬＡ、ＳＬＢの重なり領域においてそれぞれ光スポットパターンＤＰＢと重なり、光スポットパターンＤＰＡは、構造化光ＳＬＡ、ＳＬＣの重なり領域においてそれぞれ光スポットパターンＤＰＣと重なり、光スポットパターンＤＰＢは、構造化光ＳＬＢ、ＳＬＤの重なり領域においてそれぞれ光スポットパターンＤＰＤと重なり、且つ、光スポットパターンＤＰＣは、構造化光ＳＬＣ、ＳＬＤの重なり領域においてそれぞれ光スポットパターンＤＰＤと重なる。構造化光ＳＬＡ～ＳＬＤの重なり領域は、高均一度投影領域とも呼ばれ、光スポットパターンＤＰＡ～ＤＰＤは、１対１の形で重なる。図１１Ｂ～１１Ｅも、それぞれ図１１Ａにおける光スポットパターンＤＰＡ～ＤＰＤを有する構造化光ＳＬＡ～ＳＬＤを示す。図１１Ａ～１１Ｅに示すように、最左上側の光スポットパターンＤＰＡは、任意の光スポットパターンＤＰＢ～ＤＰＤとも重なっておらず、最右上側の光スポットパターンＤＰＢは、任意の光スポットパターンＤＰＡ、ＤＰＣ、ＤＰＤとも重なっておらず、最左下側の光スポットパターンＤＰＣは、任意の光スポットパターンＤＰＡ、ＤＰＢ、ＤＰＤとも重なっておらず、最右下側の光スポットパターンＤＰＤは、任意の光スポットパターンＤＰＡ、ＤＰＢ、ＤＰＣとも重なっていない。図１１Ａ～１１Ｅに示される例示的な実例において、２つの互いに垂直な方向（例えば鉛直と水平方向）に重なる。他の実施例において、光源１０１０Ａ～１０１０Ｄの相対的位置を適切に調整することで、構造化光ＳＬＡ～ＳＬＤが２つの互いに垂直な対角方向に重なるようにしてもよい。
【0042】
幾つかの実施例において、構造化光ＳＬＡの光スポットパターン、構造化光ＳＬＢの光スポットパターン、構造化光ＳＬＣの光スポットパターンと構造化光ＳＬＤの光スポットパターンは、いずれもＭ×Ｎ個の光スポットパターンである。特に、構造化光ＳＬＡ～ＳＬＤが鉛直と水平方向に重なる場合、幾つかの実施例において、構造化光ＳＬＡの（Ｍ－１）×（Ｎ－１）個の光スポットパターン、構造化光ＳＬＢの（Ｍ－１）×（Ｎ－１）個の光スポットパターン、構造化光ＳＬＣの（Ｍ－１）×（Ｎ－１）個の光スポットパターンと構造化光ＳＬＤの（Ｍ－１）×（Ｎ－１）個の光スポットパターンは、空間領域Ｓで重なり、Ｍ、Ｎは、１より大きい整数であり、又は、別の実施例において、構造化光ＳＬＡの（Ｍ－ｉ）×（Ｎ－ｊ）個の光スポットパターン、構造化光ＳＬＢの（Ｍ－ｉ）×（Ｎ－ｊ）個の光スポットパターン、構造化光ＳＬＣの（Ｍ－ｉ）×（Ｎ－ｊ）個の光スポットパターンと構造化光ＳＬＤの（Ｍ－ｉ）×（Ｎ－ｊ）個の光スポットパターンは、空間領域Ｓで重なり、Ｍ、Ｎは、１より大きい整数であり、ｉは、１より大きくＭより小さい整数であり、ｊは、１より大きくＮより小さい整数である。
【0043】
図１２は、本発明の１つ又は複数の実施例における構造化光プロジェクタ１２００の模式図である。図１２に示すように、構造化光プロジェクタ１２００は、光源１２１０Ａ～１２１０Ｄと、光屈折素子１２２０と、光パターニング素子１２３０と、光整形素子１２４０と、を含む。光源１２１０Ａ～１２１０Ｄは、それぞれ仮想正方形の四隅に設けられてよい。各光源１２１０Ａ～１２１０Ｄは、インコヒーレント光を放出するように配置され、且つ垂直共振器型面発光レーザ源、分布帰還型半導体レーザ源などのレーザ源又はその他の適切な光源であってよい。光屈折素子１２２０は、光パターニング素子１２３０へ光源１２１０Ａ～１２１０Ｄからのインコヒーレント光を屈折させるように、光源１２１０Ａ～１２１０Ｄの上方に設けられる。光屈折素子１２２０は、コリメータレンズ、凸レンズ、凹レンズ、液晶レンズ又はフレネルレンズであってよいが、これらに限定されない。それぞれ光源１２１０Ａ～１２１０Ｄにより同じインコヒーレント光を放出する場合、光源１２１０Ａと光屈折素子１２２０との間の距離は、実質的に光源１２１０Ｂと光屈折素子１２２０との間の距離と同じであってよく、実質的に光源１２１０Ｃと光屈折素子１２２０との間の距離と同じであってよく、且つ実質的に光源１２１０Ｄと光屈折素子１２２０との間の距離と同じであってよい。光パターニング素子１２３０は、光屈折素子１２２０により屈折したインコヒーレント光をパターニングして回折光線状とするように、光屈折素子１２２０と光整形素子１２４０との間に設けられる。光パターニング素子１２３０は、線状を生成する回折光学素子又は回折光線状を生成することに適する他の光学素子などの回折型光パターン生成素子であってよい。光整形素子１２４０は、回折光線形状を整形して構造化光ＳＬＡ～ＳＬＤを生成するように、光パターニング素子１２３０の上方に設けられる。構造化光プロジェクタ１２００の配置の場合、各構造化光ＳＬＡ～ＳＬＤは、光線状パターン又は類似するものなどの複数の光学パターンを有するように生成されてよい。光整形素子１２４０は、二次元ファンアウト型回折光学素子、又は、インコヒーレント光を、光学パターンを有する構造化光に整形することに適する他の光学素子であってよい。構造化光ＳＬＡ～ＳＬＤは、空間領域Ｓに投影され、且つ空間領域Ｓで重なる。
【0044】
図１３Ａは、図１２における構造化光プロジェクタ１２００により投影された光線状パターンＬＰＡを有する構造化光ＳＬＡ、光線状パターンＬＰＢを有する構造化光ＳＬＢ、光線状パターンＬＰＣを有する構造化光ＳＬＣと光線状パターンＬＰＤを有する構造化光ＳＬＤを例示的に示す。図１３Ａに示すように、構造化光ＳＬＡ～ＳＬＤの重なり領域において、光線状パターンＬＰＡは、それぞれ光線状パターンＬＰＢと重なり、それぞれ光線状パターンＬＰＣと重なり、且つそれぞれ光線状パターンＬＰＤと重なる。光線状パターンＬＰＡは、構造化光ＳＬＡ、ＳＬＢの重なり領域においてそれぞれ光線状パターンＬＰＢと重なり、且つ構造化光ＳＬＡ、ＳＬＣの重なり領域においてそれぞれ光線状パターンＬＰＣと重なり、光線状パターンＬＰＢは、構造化光ＳＬＢ、ＳＬＤの重なり領域においてそれぞれ光線状パターンＬＰＤと重なり、光線状パターンＬＰＣは、構造化光ＳＬＣ、ＳＬＤの重なり領域においてそれぞれ光線状パターンＬＰＤと重なる。構造化光ＳＬＡ～ＳＬＤの重なり領域は、高均一度投影領域とも呼ばれ、光線状パターンＬＰＡ～ＬＰＤは、高均一度投影領域において１対１の形で重なる。図１３Ｂ～１３Ｅも、それぞれ図１３Ａにおける光線状パターンＬＰＡ～ＬＰＤを有する構造化光ＳＬＡ～ＳＬＤを示す。図１３Ａ～１３Ｅに示すように、最左上側の光線状パターンＬＰＡは、任意の光線状パターンＬＰＢ～ＬＰＤとも重なっておらず、最右上側の光線状パターンＬＰＢは、任意の光線状パターンＬＰＡ、ＬＰＣ、ＬＰＤとも重なっておらず、最左下側の光線状パターンＬＰＣは、任意の光線状パターンＬＰＡ、ＬＰＢ、ＬＰＤとも重なっておらず、最右下側の光線状パターンＬＰＤは、任意の光線状パターンＬＰＡ～ＬＰＣとも重なっていない。図１３Ａ～１３Ｅに示される例示的な実例において、構造化光ＳＬＡ～ＳＬＤは、２つの互いに垂直な方向（例えば鉛直と水平方向）に重なる。他の実施例において、光源１２１０Ａ～１２１０Ｄの相対的位置を適切に調整することで、構造化光ＳＬＡ～ＳＬＤが互いに垂直な２つの対角方向に重なるようにしてもよい。
【0045】
幾つかの実施例において、構造化光ＳＬＡの光線状パターン、構造化光ＳＬＢの光線状パターン、構造化光ＳＬＣの光線状パターンと構造化光ＳＬＤの光線状パターンは、いずれもＭ×Ｎ個の光線状パターンである。特に、構造化光ＳＬＡ～ＳＬＤが鉛直と水平方向に重なる場合、幾つかの実施例において、構造化光ＳＬＡの（Ｍ－１）×（Ｎ－１）個の光線状パターン、構造化光ＳＬＢの（Ｍ－１）×（Ｎ－１）個の光線状パターン、構造化光ＳＬＣの（Ｍ－１）×（Ｎ－１）個の光線状パターンと構造化光ＳＬＤの（Ｍ－１）×（Ｎ－１）個の光線状パターンは、空間領域Ｓで重なり、Ｍ、Ｎは、１より大きい整数であり、又は、別の実施例において、構造化光ＳＬＡの（Ｍ－ｉ）×（Ｎ－ｊ）個の光線状パターン、構造化光ＳＬＢの（Ｍ－ｉ）×（Ｎ－ｊ）個の光線状パターン、構造化光ＳＬＣの（Ｍ－ｉ）×（Ｎ－ｊ）個の光線状パターンと構造化光ＳＬＤの（Ｍ－ｉ）×（Ｎ－ｊ）個の光線状パターンは、空間領域Ｓで重なり、Ｍ、Ｎは、１より大きい整数であり、ｉは、１より大きくＭより小さい整数であり、ｊは、１より大きくＮより小さい整数である。
【0046】
図１４Ａ、１４Ｂは、それぞれ比較例と図１２における構造化光プロジェクタ１２００により投影された光線状パターンを有する構造化光を例示的に示す。比較例は、図１の構造化光プロジェクタ１００に類似し、それにより投影された光線状パターンが全て重なっていない。図１４Ａ、１４Ｂから分かるように、構造化光プロジェクタ１２００により投影された光線状パターンの均一度は、比較例により投影された光線状パターンの均一度よりも明らかに高い。また、図１５Ａ、１５Ｂは、それぞれ比較例と図１０における構造化光プロジェクタ１０００により投影された光スポットパターンを有する構造化光を例示的に示す。比較例は、図１の構造化光プロジェクタ１００に類似し、それにより投影された光スポットパターンが全て重なっていない。図１５Ａ、１５Ｂから分かるように、構造化光プロジェクタ１０００により投影された光スポットパターンの均一度は、比較例により投影された光スポットパターンの均一度よりも明らかに高い。
【0047】
図１６は、本発明の１つ又は複数の実施例における三次元画像センシング装置１６００の模式図である。図１６に示すように、三次元画像センシング装置１６００は、光源１６１０、光屈折素子１６２０、光整形素子１６３０、画像センサ１６０４とプロセッサ１６０６を含む。光源１６１０、光屈折素子１６２０と光整形素子１６３０は、それぞれ図２における構造化光プロジェクタ２００の光源２１０Ａ、２１０Ｂ、光屈折素子２２０と光整形素子２３０に類似してよく、且つ構造化光プロジェクタ１６０２に含まれてよい。換言すれば、構造化光プロジェクタ１６０２は、図２の構造化光プロジェクタ２００に類似してよい。各実施例において、構造化光プロジェクタ１６０２は、構造化光プロジェクタ４００、５００、６００、８００、１０００、１２００又は他の類似する構造化光プロジェクタとして実施されてもよい。構造化光プロジェクタ１６０２は、空間領域Ｓで重なる構造化光を投影するように配置される。画像センサ１６０４は、空間領域から対応する光学パターンの画像を取り込むように配置される。画像センサ１６０４は、構造化光センサ、飛行時間（ｔｉｍｅ ｏｆ ｆｌｉｇｈｔ；ＴｏＦ）測距センサ又は上記の組み合わせであってよく、且つ電荷結合素子（ｃｈａｒｇｅ－ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ；ＣＣＤ）センサ、相補型金属酸化膜半導体（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ｍｅｔａｌ－ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ；ＣＭＯＳ）などを含んでよい。プロセッサ１６０６は、画像センサにより取り込まれた画像に対して、空間領域Ｓに関連する三次元データを得るための演算を行うように配置される。
【0048】
本開示は、実施例により前述の通りに開示されたが、実施例が本開示を限定するものではなく、当業者であれば、本開示の精神と範囲から逸脱しない限り、何らかの変更や修飾を加えることができる。従って、本開示の保護範囲は、下記特許請求の範囲で指定した内容を基準とするものである。
【符号の説明】
【0049】
１００、２００、４００、５００、６００、８００、９００、１０００、１２００、１６０２ 構造化光プロジェクタ
１１０、２１０Ａ、２１０Ｂ、４１０Ａ、４１０Ｂ、５１０Ａ、５１０Ｂ、６１０Ａ、６１０Ｂ、８１０Ａ、８１０Ｂ、９１０Ａ、９１０Ｂ、１０１０Ａ～１０１０Ｄ、１２１０Ａ～１２１０Ｄ、１６１０ 光源
１２０、２２０、４２０、６２０、８２０、９２０、１０２０、１２２０、１６２０ 光屈折素子
１３０、２３０、４４０、５３０、６４０、８３０、９３０、１０３０、１２４０、１６３０ 光整形素子
４３０、６３０、８４０、１２３０ 光パターニング素子
５２０ 統合型回折光学素子
９３０Ｍ マイクロ構造
１６００ 三次元画像センシング装置
１６０４ 画像センサ
１６０６ プロセッサ
ＤＰＡ、ＤＰＢ、ＤＰＣ、ＤＰＤ 光スポットパターン
ＬＰＡ、ＬＰＢ、ＬＰＣ、ＬＰＤ 光線状パターン
α 角度
θ 夾角
ｄ ピッチ
Ｓ 空間領域
ＳＬＡ、ＳＬＢ、ＳＬＣ、ＳＬＤ 構造化光
１１０、２１０Ａ、２１０Ｂ、４１０Ａ、４１０Ｂ、５１０Ａ、５１０Ｂ、６１０Ａ、６１０Ｂ、８１０Ａ、８１０Ｂ、９１０Ａ、９１０Ｂ、１０１０Ａ～１０１０Ｄ、１２１０Ａ～１２１０Ｄ、１６１０ 光源
１２０、２２０、４２０、６２０、８２０、９２０、１０２０、１２２０、１６２０ 光屈折素子
１３０、２３０、４４０、５３０、６４０、８３０、９３０、１０３０、１２４０、１６３０ 光整形素子
４３０、６３０、８４０、１２３０ 光パターニング素子
５２０ 統合型回折光学素子
９３０Ｍ マイクロ構造
１６００ 三次元画像センシング装置
１６０４ 画像センサ
１６０６ プロセッサ
ＤＰＡ、ＤＰＢ、ＤＰＣ、ＤＰＤ 光スポットパターン
ＬＰＡ、ＬＰＢ、ＬＰＣ、ＬＰＤ 光線状パターン
α 角度
θ 夾角
ｄ ピッチ
Ｓ 空間領域
ＳＬＡ、ＳＬＢ、ＳＬＣ、ＳＬＤ 構造化光
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図11D】
【図11E】
【図12】
【図13A】
【図13B】
【図13C】
【図13D】
【図13E】
【図14A】
【図14B】
【図15A】
【図15B】
【図16】
