[发明专利]光投射方法和装置

说明书

本发明提供一种包括第一表面和第二表面的波导器件。所述第二表面包括第一光栅结构。所述波导器件构造为引导耦合入光束在第一表面和第二表面之间进行全内反射。所述第一光栅结构构造为干扰全内反射以使至少部分耦合入光束自第一表面耦合出波导器件，从波导器件耦合出的这部分耦合入光束形成耦合出光束。所述波导器件进一步包括反射层，所述反射层设在第二表面上并覆盖第一光栅结构。

技术领域

本发明涉及光投射方法和装置。

背景技术

光投射技术对实现一些重要设备的功能至关重要。例如，结构光投射技术应用于手机的三维相机模组中，用于识别面部特征。面部特征反射的投射光可由检测器捕获，并通过算法进行分析，以“感知”面部的拓扑结构。相应地，可根据面部特征识别的输入进行身份验证、表情符号生成、图像采集定位(image capture orientation)和其它各种功能的设计。

目前，光投射技术的缺点在于成本高、设备尺寸大以及集成度低，这对建立于光投射技术的设备功能的改进造成了瓶颈。因此，消费者市场和相关行业都希望能改进现有光投射技术。

发明内容

本发明的各个实施例包括光投射结构(例如，波导器件(waveguide))、装置和系统。根据本发明的一个方面，示例性的波导器件包括第一表面和第二表面。所述第二表面包括第一光栅结构。所述波导器件构造为：引导耦合入光束在第一表面和第二表面之间进行全内反射(total internal reflection)；所述第一光栅结构构造为：干扰全内反射以使至少部分耦合入光束从第一表面耦合出波导器件，从波导器件耦合出的这部分耦合进的光束形成耦合出光束。所述波导器件进一步包括反射层，所述反射层设在第二表面上且覆盖第一光栅结构。反射层包括一个或多个金属(合金)和/或非金属(例如，绝缘层(dielectric))子层。在一些例子中，反射层包括一个或多个子层，各个子层包括下列至少一种：铝、银、金、铜、钛、铬、镍、锗、铟、锡、铂、钯、锌、氧化铝、氧化银、氧化金、氧化铜、氧化钛、氧化铬、氧化镍、氧化锗、氧化铟、氧化锡、氧化铂、氧化钯、氧化锌、氮化铝、氮化银、氮化金、氮化铜、氮化钛、氮化铬、氮化镍、氮化锗、氮化铟、氮化锡、氮化铂、氮化钯、氮化锌、氟化铝、氟化银、氟化金、氟化铜、氟化钛、氟化铬、氟化镍、氟化锗、氟化铟、氟化锡、氟化铂、氟化钯或氟化锌。

在一些实施例中，所述第二表面与第一表面平行，并且所述耦合出光束在平行于第一表面的平面上形成点阵。在一个例子中，所述耦合出光束从第一表面会聚形成直立光锥，然后发散以在直立光锥的上方形成倒立光锥；直立或倒立光锥与第一表面平行的截面包括与耦合出光束对应的点阵。在另一例子中，所述耦合出光束从第一表面发散形成倒立光锥；倒立光锥与第一表面平行的截面包括与耦合出光束对应的点阵。

在一些实施例中，所述耦合出光束与第一表面平行的截面包括与耦合出光束对应的点阵。

在一些实施例中，所述第二表面在x-y平面内，所述耦合入光束基本上沿着x-y平面的x轴方向在波导器件内传播，耦合出光束基本上沿着与x-y平面正交的z轴方向传播，并且第一光栅结构以相应的(x，y)位置分布在x-y平面内各第一光栅结构与光栅深度、占空比、周期和在x-y平面内相对于z轴的方向相关联。在x轴方向上不同位置的第一光栅结构具有不同的光栅深度和不同的光栅占空比中的至少其中之一。在x轴方向上不同位置的第一光栅结构具有不同的周期。在y轴方向上不同位置的第一光栅结构具有不同的方向(orientations)。

在一些实施例中，所述波导器件为平面波导；所述第一表面和第二表面相互平行且为平面波导的最大表面；耦合出光束从第一表面耦合出波导器件。

在一些实施例中，所述波导器件进一步包括长形第三表面。光源通过第三表面将光耦合进入波导器件中，以形成耦合入光束。来自光源的光准直成与所述长形第三表面对应的线形。

在一些实施例中，在第一表面或第二表面至少一个表面上设置棱镜，光源通过棱镜将光耦合进入波导器件，以形成耦合入光束。