[发明专利]光源、传感器和照射场景的方法

说明书

一种光源包括垂直腔面发射激光器(VCSEL)(22)的阵列(20)。阵列(20)包括至少两个子阵列(24)，每个子阵列(24)均包括至少一个VCSEL(22)。子阵列(24)沿着第一轴线(y)相对于彼此偏移。子阵列(24)被配置为独立于其它一个或多个子阵列(24)的光发射而单独地发射光。该光源包括被配置为单个光学元件的光学构件(26)。该光学构件被配置为使这些子阵列(24)发射的光变换成目标区域(16)中基本上平行的照明线(14)。这些照明线沿着该第一轴线(y)布置。每条照明线(14)在第一轴线(y)的方向上具有宽度并且在与第一轴线(y)垂直的第二轴线(x)的方向上具有长度，其中，该宽度小于该长度。

技术领域

本发明涉及一种光源，该光源包括作为发光元件的垂直腔面发射激光器(VCSEL)。本发明还涉及一种具有光源的传感器。本发明还涉及一种照射场景的方法、特别是用于感测应用的方法。

背景技术

包括VCSEL阵列的光源可以用作照明设备、例如用于红外照明。利用短脉冲，VCSEL阵列可以应用在用于飞行时间应用的传感器中。这样的应用包括例如用于便携式设备的短距离手势识别和3D空间识别。目前设想的VCSEL阵列面积约为1mm²，输出功率在1-10W的范围内。特定的照明场可以通过传感器的应用来限定、例如观察例如70°x50°的场的飞行时间相机。对于标准飞行时间相机，期望具有快速脉冲模式的均匀照明。高级飞行时间方法可以使用额外的可寻址照明区，以提供更高的峰值功率并降低信号读出的功耗。例如，与标准方法相比，这允许更好的距离测量准确度或更长的范围。目前，还没有能够利用简单的低成本光学器件和较小的构建高度来创建均匀的、可单独寻址的区的光源。相比之下，现有技术的光源需要复杂、笨重的光学器件和/或移动部件、如MEMS反射镜。

US 2018/0143012公开了一种具有弯曲的可单独寻址的发光元件阵列的设备，其用于扫出角度范围。该设备还包括与发光元件的弯曲阵列同心的弯曲光学元件。弯曲光学元件布置成聚焦从每个可单独寻址的发光元件发射的光，以产生基本线性的照明图案。

US 2018/0288388 A1公开了一种投影仪，用于在图像传感器FOV内的场景上增量地对点或散斑图案进行投影。

发明内容

本发明的目的是提供一种光源，通过该光源可以创建均匀的、可单独寻址的照明区。

本发明的另一目的是提供一种光源，该光源成本低且构建高度小，并且具有简单的光学器件，该光学器件不笨重且不需要移动部件。

另一目的是提供一种具有光源的传感器。

本发明的另一目的是提供一种照射场景的方法。

根据第一方面，提供了一种光源，该光源包括：垂直腔面发射激光器(VCSEL)阵列，该阵列包括至少两个子阵列，每个子阵列均包括至少一个VCSEL，这些子阵列沿着第一轴线相对于彼此偏移，这些子阵列配置为单独地发射光；以及光学构件，该光学构件配置为单个光学元件，并且配置为使子阵列发射的光变换成目标区域中大致平行的照明线，其中，这些照明线沿着第一轴线布置，每条照明线在第一轴线的方向上具有宽度并且在与第一轴线垂直的第二轴线的方向上具有长度，其中，该宽度小于该长度。如果这些子阵列中每个子阵列均具有多于一个VCSEL，则子阵列的VCSEL沿着第二轴线布置。

光学构件可以是透射性光学构件，并且可以配置为具有弯曲表面的透镜、或者衍射元件、或者GRIN(渐变折射率)透镜、或者超透镜。