[发明专利]在衍射光学元件上分散发射器阵列的零级射束的透镜阵列

说明书

光学系统可以包括用于发射多个光束的发射器阵列，以及透镜阵列。透镜阵列可以被布置为对多个光束中的每一个进行准直和引导。透镜阵列的透镜之间的间距可以大于发射器阵列的发射器之间的间距，以便导致多个光束被引导，使得它们在离开透镜阵列之后发散。光学系统可以包括衍射光学元件，用于将多个光束中的每一个散布成与创建光图案相关联的多个小射束。多个光束中的每一个的发散可以导致多个零级小射束在离开衍射光学元件之后发散，每个零级小射束对应于多个光束之一。

相关申请

本申请依照35U.S.C.§119要求2018年8月27日提交的美国临时专利申请No.62/723,285的优先权，其内容通过引用其整体而并入本文。

技术领域

本公开涉及被设计为创建光图案(light pattern)的光学系统，并且更具体地涉及被设计为创建光图案的、包括在创建光图案时分散(disperse)零级射束(zero-orderbeam)的透镜阵列的光学系统。

背景技术

结构化光系统可以包括发射器阵列(例如，垂直腔表面发射激光器(VCSEL)阵列)、透镜阵列(例如，微透镜阵列(MLA))和衍射光学元件。在操作中，由发射器阵列的发射器发射的光通过准直光学器件被准直，并且准直的光的射束(每个对应于相应的发射器)被引导到衍射光学元件。衍射光学元件散布(distribute)准直的光束，以便创建光图案。更具体地，衍射光学元件将给定光束衍射，使得给定射束的衍射级(diffracted order)被衍射光学元件以不同角度透射(transmit)。衍射的角范围(angular extent)发生在称为视场(FOV)的相对于衍射光学元件的表面的角度范围上。FOV可以是例如60°FOV、90°FOV等。这些被不同引导的衍射级在FOV中形成光图案(例如，包括成千上万个斑点的点图案)。取决于设计要求，衍射光学元件可以包括处于两个相位等级(phase level)的微结构(即，衍射光学元件可以是二元衍射光学元件(binary diffractive optical element))或处于多于两个相位等级的微结构(即，衍射光学元件可以是多等级衍射光学元件(multi-leveldiffractive optical element)或无限等级衍射光学元件(infinite level diffractiveoptical element))。

发明内容

根据一些可能的实现方式，一种光学系统可以包括：发射器阵列，用于发射多个光束；透镜阵列，透镜阵列的每个透镜对应于发射器阵列的发射器，透镜阵列用于：对多个光束中的每一个进行准直，以及对多个光束中的每一个进行引导，其中透镜阵列的透镜之间的间距大于发射器阵列的发射器之间的间距，以便导致多个光束中的每一个被引导，使得多个光束在离开透镜阵列之后发散；以及衍射光学元件，用于在由透镜阵列进行的引导之后，将多个光束中的每一个散布成与创建光图案相关联的多个小射束(beamlet)，其中多个光束中的每一个的发散用于导致衍射光学元件散布多个小射束，使得多个零级小射束(每个对应于多个光束之一)在离开衍射光学元件之后发散。

根据一些可能的实现方式，一种光学系统可以包括：光学组件，其包括：发射器阵列，用于发射多个光束；透镜阵列，用于对多个光束中的每一个进行准直和引导，其中透镜阵列的透镜之间的间距大于发射器阵列的发射器之间的间距，使得多个光束在离开透镜阵列之后发散；以及衍射光学元件，用于在透镜阵列进行的引导之后，将多个光束中的每一个散布成与创建光图案相关联的多个小射束，其中衍射光学元件用于散布多个光束，使得零级小射束(每个来自多个射束中的相应一个射束)发散。