本發(fā)明涉及光學(xué)及電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于3d成像的激光陣列。

背景技術(shù)：

3d成像特別是應(yīng)用于消費(fèi)領(lǐng)域中的3d成像技術(shù)將不斷沖擊甚至取代傳統(tǒng)的2d成像技術(shù)，3d成像技術(shù)除了擁有對目標(biāo)物體進(jìn)行2d成像能力之外還可以獲取目標(biāo)物體的深度信息，根據(jù)深度信息可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)3d掃描、場景建模、手勢交互等功能。深度相機(jī)特別是結(jié)構(gòu)光深度相機(jī)或tof(時(shí)間飛行)深度相機(jī)是目前普遍被用來3d成像的硬件設(shè)備。

深度相機(jī)中的核心部件是激光投影模組，按照深度相機(jī)種類的不同，激光投影模組的結(jié)構(gòu)與功能也有區(qū)別，比如現(xiàn)有技術(shù)中所公開的投影模組用于向空間中投射斑點(diǎn)圖案以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)光深度測量，這種斑點(diǎn)結(jié)構(gòu)光深度相機(jī)也是目前較為成熟且廣泛采用的方案。隨著深度相機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，光學(xué)投影模組將向越來越小的體積以及越來越高的性能上不斷進(jìn)化。

采用vcsel(垂直腔面發(fā)射激光器)陣列光源的深度相機(jī)因?yàn)榫哂畜w積小、功率大、光束集中等優(yōu)點(diǎn)將會取代邊發(fā)射激光發(fā)射器光源，vcsel陣列的特點(diǎn)是在一個極其小的基地上通過布置多個vcsel光源的方式來進(jìn)行激光投影，比如在5mmx5mm的半導(dǎo)體襯底上布置100個vcsel光源。對于結(jié)構(gòu)光深度相機(jī)而言，其激光投影模組向外投射的斑點(diǎn)圖案要求具有極高的不相關(guān)性，這一要求增加了vcsel陣列上光源排列的設(shè)計(jì)難度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決用于3d成像的vcsel光源的不相關(guān)性低的問題，本發(fā)明提出一種用于3d成像的vcsel陣列光源。

本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下的技術(shù)方案予以解決：本發(fā)明的解決方案包括用于3d成像的激光陣列、用于3d成像的激光陣列的圖案設(shè)計(jì)方法、激光投影裝置及3d成像設(shè)備。所述用于3d成像的激光陣列，包括：在半導(dǎo)體襯底上以二維陣列形式排列的多個vcsel光源；所述二維陣列的排布方式是通過至少一個子陣列旋轉(zhuǎn)復(fù)制的形式產(chǎn)生。在某些實(shí)施例中，所述子陣列分布的區(qū)域一般包括扇形區(qū)域和/或環(huán)形區(qū)域。在另一些實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)復(fù)制包括由所述子陣列通過同一個中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)到其他區(qū)域后在該區(qū)域產(chǎn)生一個復(fù)制的子陣列。二維陣列包括了多個子陣列，其中，相鄰的兩個子陣列之間一般包括：部分相互重疊、存在無所述vcsel光源的間隔區(qū)域、邊緣重合的一種或多種情況。

在又一些實(shí)施例中，所述子陣列數(shù)量不小于2時(shí)，所述子陣列之間大小、分布區(qū)域形狀、旋轉(zhuǎn)角度三方面中的至少一個方面不同。

另外，所述子陣列中vcsel光源的排列優(yōu)選為不規(guī)則圖案。

考慮到光源數(shù)量及子陣列的圓心角的影響，經(jīng)過研究得出，所述子陣列中vcsel光源的數(shù)量不超過24，所述二維陣列中vcsel光源的數(shù)量不超過576；所述子陣列的圓心角包括15°、30°、45°、60°、90°或120°。

本發(fā)明所提出的用于3d成像的激光陣列的圖案設(shè)計(jì)方法包括：生成至少一個排列不規(guī)則的子陣列圖案；旋轉(zhuǎn)復(fù)制所述子陣列圖案獲取所述激光陣列的圖案。

另外，本發(fā)明所提出的激光投影裝置，包括：

上述任一所述的激光陣列；

透鏡，用于接收且匯聚由所述激光陣列發(fā)射的光束；

斑點(diǎn)圖案生成器，用于將所述光束進(jìn)行分束后向空間中發(fā)射斑點(diǎn)圖案光束。

所述透鏡最好為單個透鏡、微透鏡陣列中的一種或組合；所述斑點(diǎn)圖案生成器最好為微透鏡陣列、衍射光學(xué)元件、光柵中的一種或組合。

此外，本發(fā)明所提出的3d成像設(shè)備，包括：

上述任一所述的激光投影裝置，用于向空間中發(fā)射結(jié)構(gòu)光圖案光束；

圖像采集裝置，用于采集由所述結(jié)構(gòu)光圖案光束照射在目標(biāo)物體上所形成的結(jié)構(gòu)光圖像；

處理器，接收所述結(jié)構(gòu)光圖像并根據(jù)三角法原理計(jì)算出所述目標(biāo)物體的深度圖像。其中：

所述三角法原理指的是利用匹配算法計(jì)算所述結(jié)構(gòu)光圖像與參考圖像之間的偏離值，根據(jù)所述偏離值計(jì)算出所述深度圖像。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)對比的有益效果包括：多個vcsel光源以二維陣列的形式排列在所述半導(dǎo)體襯底上，其中，所述二維陣列的排布方式是通過至少一個子陣列旋轉(zhuǎn)復(fù)制的形式產(chǎn)生，以簡單地旋轉(zhuǎn)復(fù)制子陣列的形式獲取到的二維陣列的排布方式沿任一方向上(比如沿橫向方向x軸方向或縱向方向y軸方向)的包含了其他任何象限的子區(qū)域均具有不相關(guān)性，二維陣列對應(yīng)的是vcsel光源的分布情況，從而分布在半導(dǎo)體襯底表面的vcsel光源具有極高的不相關(guān)性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明具體實(shí)施方式中的結(jié)構(gòu)光深度相機(jī)系統(tǒng)的側(cè)視圖。

圖2是本發(fā)明具體實(shí)施方式中的激光投影裝置的側(cè)視圖。

圖3是本發(fā)明的一種實(shí)施例的vcsel陣列的示意圖。

圖4是本發(fā)明的一種實(shí)施例的vcsel陣列的示意圖。

圖5是本發(fā)明的一種實(shí)施例的vcsel陣列的示意圖。

圖6是本發(fā)明的一種實(shí)施例的vcsel陣列的示意圖。

圖7是本發(fā)明的一種實(shí)施例的vcsel陣列的示意圖。

圖8是本發(fā)明的一種實(shí)施例的vcsel陣列的示意圖。

圖9是本發(fā)明的一種實(shí)施例的vcsel陣列的示意圖。

圖10是本發(fā)明的一種實(shí)施例的vcsel陣列的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面對照附圖并結(jié)合優(yōu)選的實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

本發(fā)明提出一種用于3d成像的激光陣列，并基于這一激光陣列提出了對應(yīng)的激光投影裝置以及3d成像設(shè)備，這里的3d成像設(shè)備又叫深度相機(jī)，深度相機(jī)所拍攝到的物體的圖像中每個像素上的值代表的是空間中對應(yīng)的點(diǎn)距離深度相機(jī)的之間的深度值。在后面的說明中將對激光陣列、激光投影裝置以及深度相機(jī)為例進(jìn)行說明，但并不意味著這種激光陣列僅能應(yīng)用在深度相機(jī)中，任何其他裝置中凡是直接或間接利用該方案都應(yīng)被包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍中。

圖1所示的基于結(jié)構(gòu)光的深度相機(jī)側(cè)面示意圖。深度相機(jī)(3d成像設(shè)備)101主要組成部件有激光投影模組(相當(dāng)于激光投影裝置)104、采集模組(相當(dāng)于圖像采集裝置)105、主板103以及處理器102，在一些深度相機(jī)中還配備了rgb相機(jī)107。激光投影模組104、采集模組105以及rgb相機(jī)107一般被安裝在同一個深度相機(jī)平面上，且處于同一條基線，每個模組或相機(jī)都對應(yīng)一個進(jìn)光窗口108。一般地，處理器102被集成在主板103上，而激光投影模組104與采集模型105通過接口106與主板連接，在一種實(shí)施例中所述的接口為fpc接口。其中，激光投影模組用于向目標(biāo)空間中投射經(jīng)編碼的結(jié)構(gòu)光圖案光束，采集模組，用于采集由所述結(jié)構(gòu)光圖案光束照射在目標(biāo)物體上所形成的結(jié)構(gòu)光圖像；處理器，接收采集模組采集的結(jié)構(gòu)光圖像并根據(jù)三角法原理計(jì)算出所述目標(biāo)物體的深度圖像。

在一個實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)光圖像為紅外激光散斑圖案，圖案具有顆粒分布相對均勻但具有很高的局部不相關(guān)性，這里的局部不相關(guān)性指的是圖案中沿某一個方向維度上(一般指沿著激光投影模組與采集模組連線所在的方向)各個子區(qū)域都具有較高的唯一性。對應(yīng)的采集模組105為與光學(xué)投影模組104對應(yīng)的紅外相機(jī)。利用處理器獲取深度圖像具體地指接收到由采集模組采集到的散斑圖案后，通過計(jì)算散斑圖案與參考散斑圖案之間的偏離值來進(jìn)一步得到深度圖像。

圖2是圖1中激光投影模組104的一種實(shí)施例。激光投影模組104包括襯底201、光源202、透鏡203以及斑點(diǎn)圖案生成器204。襯底201一般為半導(dǎo)體襯底，比如晶圓，在其上布置多個光源202，襯底201與光源202共同構(gòu)成了激光陣列，例如vcsel陣列芯片。光源202包含多個子光源用于發(fā)射多個子光束，光源可以是可見光、不可見光如紅外、紫外等激光光源，光源的種類可以是邊發(fā)射激光也可以垂直腔面激光，為了使得整體的投影裝置體積較小，最優(yōu)的方案是選擇垂直腔面激光發(fā)射器陣列(vcsel陣列)作為光源，vcsel陣列還具有光源發(fā)散角小等優(yōu)點(diǎn)。圖中為了方便示意，僅在一維上列出3個子光源，事實(shí)上vcsel陣列是以固定二維圖案排列的二維光源。vcsel陣列芯片可以是裸片也可以經(jīng)過封裝后的芯片，兩者的區(qū)別在于，裸片擁有更小的體積和厚度，而封裝芯片則具有更好的穩(wěn)定性以及更方便的連接。

為了使得激光投影裝置發(fā)射出的圖案具有均勻、不相關(guān)等特性，要求vcsel陣列芯片的排列圖案為不規(guī)則圖案，即光源并非以規(guī)則陣列排列，而是以一定的不規(guī)則圖案排列。在一些實(shí)施例中，vcsel陣列芯片整體大小僅在微米量級，比如5mm×5mm大小，上面排列了幾十個甚至上百個光源，各個光源之間的距離處于微米量級，比如30μm。

透鏡203用于接收由vcsel陣列光源202發(fā)射的光束，并對光束進(jìn)行匯聚，所述vcsel陣列光源具體是指本發(fā)明所提出的激光陣列，在一種實(shí)施例中，將發(fā)散的vcsel光束準(zhǔn)直成平行光束，以確保發(fā)射出的斑點(diǎn)能量更加集中。除了用單個透鏡之外，在一個實(shí)施例中也可以采用微透鏡陣列(mla)，微透鏡陣列中每一個微透鏡單元與每個vcsel陣列光源202對應(yīng)，也可以一個微透鏡單元與多個vcsel陣列光源202對應(yīng)。

斑點(diǎn)圖案生成器204用于接收透鏡光束并向空間中發(fā)射能形成斑點(diǎn)圖案的光束，在一種實(shí)施例中，斑點(diǎn)圖案生成器204是衍射光學(xué)元件(doe)，doe起到分束的作用，比如當(dāng)光源202數(shù)量為100時(shí)，即經(jīng)由透鏡傳輸?shù)絛oe上的光束為100，doe可以將透鏡光束以某一數(shù)量(比如200)的倍率進(jìn)行分束，最終向空間中發(fā)射20000個光束，理想情況下將會看到有20000個斑點(diǎn)(在一些情況下會有一些斑點(diǎn)重疊的情形，導(dǎo)致斑點(diǎn)數(shù)量減少)。除了doe之外，也可以采用其他任何可以形成斑點(diǎn)的光學(xué)元件，比如mla、光柵或者多種光學(xué)元件的一種或組合。

透鏡203與doe204在一些實(shí)施例中可以被制作在同一個光學(xué)元件上，以達(dá)到縮小體積的效果。

圖3至圖10是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的vcsel陣列的光源排列示意圖。在每個圖中圓圈代表的光源所在的位置，方形代表的是半導(dǎo)體襯底。為了便于對本發(fā)明概念的闡述，在圖中還增加了一些分隔線以及圓形的輪廓線，這些線僅用于說明，并不一定真實(shí)存在于vcsel陣列中。

基于結(jié)構(gòu)光深度相機(jī)特別是基于斑點(diǎn)圖案的結(jié)構(gòu)光而言，三角法測量深度的關(guān)鍵步驟是要計(jì)算斑點(diǎn)圖像與參考斑點(diǎn)圖案之間的像素偏離值，這一計(jì)算的步驟由深度處理器(或?qū)Ｓ锰幚硇酒?來執(zhí)行的，計(jì)算的執(zhí)行過程中最重要的一步是要根據(jù)匹配算法尋找斑點(diǎn)圖像與參考斑點(diǎn)圖像中相同的子區(qū)域，這里的子區(qū)域指的是圖像中一個固定大小的像素區(qū)域，比如7x7、11x11像素。匹配算法要求斑點(diǎn)圖像中沿基線方向上的各個子區(qū)域內(nèi)的圖案均不相同，即要求斑點(diǎn)圖像具有高度的局部不相關(guān)性，這里的基線指的是激光投影模組104與采集模組105的連線。

為了滿足局部不相關(guān)性這一要求，一般地，vcsel陣列中光源202的排列要求不規(guī)則排列，一種常用的方案是在設(shè)計(jì)時(shí)在襯底201上隨機(jī)生成光源202位置信息，這一方案的優(yōu)點(diǎn)在于設(shè)計(jì)思路清晰，設(shè)計(jì)執(zhí)行起來較為簡單；缺點(diǎn)在于光源202排列圖案的不可控性較強(qiáng)，要想生成一個比較好的不相關(guān)圖案往往需要經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證，另一方面在芯片制造過程中對每個斑點(diǎn)的定位精度難以把握，往往具有一些規(guī)則排列或者對稱特性的vcsel芯片在制作時(shí)的精度、效率等方面會更好。本發(fā)明提出了一種用于3d成像的激光陣列，具有極高的不相關(guān)性。激光陣列包括vcsel光源，vcsel光源以二維陣列的形式分布在所述半導(dǎo)體襯底的表面，其中，二維陣列的排布方式是通過至少一個子陣列旋轉(zhuǎn)復(fù)制的形式產(chǎn)生。二維陣列包括多個子陣列，所述子陣列共用同一個圓心。當(dāng)二維陣列的排布方式是通過扇形子陣列旋轉(zhuǎn)復(fù)制的形式產(chǎn)生時(shí)，二維陣列包括多個相同的扇形子陣列，所述扇形子陣列共用同一個圓心。圖3～圖10所示實(shí)施例中的vcsel陣列可以理解為類似所述激光陣列的描述，但變形的實(shí)施方式不僅限于此。

在圖3所示的是本發(fā)明的一種實(shí)施例的vcsel陣列的示意圖，多個光源202排列在襯底201上，光源202分布在圓形邊界208以內(nèi)，并且可以被分成角度為90度的4個扇形區(qū)域。四個扇形區(qū)域之間的關(guān)系為，相鄰兩個區(qū)域中，其中一個區(qū)域可以看成是相鄰的區(qū)域以扇形圓心旋轉(zhuǎn)90度后所形成的區(qū)域，比如區(qū)域210可以看成區(qū)域209圍繞圓心順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度所形成的區(qū)域，也可以看成是區(qū)域205以圓心逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度所形成的區(qū)域。在其他實(shí)施例中，所述扇形子陣列的圓心角也可以是15°、30°、45°、60°、或120°等，在后面列舉了相關(guān)的實(shí)施例。在本實(shí)施例中，相鄰的區(qū)域之間邊緣重合，圖案之間則沒有重合。在圖案設(shè)計(jì)時(shí)，只要隨時(shí)生成其中任何一個扇形區(qū)域的圖案，就可以通過旋轉(zhuǎn)的方法復(fù)制出其他扇形區(qū)域的圖案，直到整個區(qū)域都被填滿。具體地方式為：

以圖3為例，假如以圓心為原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系，扇形區(qū)域203所在的象限為第一象限。首先在第一象限隨機(jī)生成多個(以24個為例)斑點(diǎn)的坐標(biāo)：

其中上標(biāo)1代表第一象限，若用極坐標(biāo)表示，則為

其次計(jì)算第二、三、四象限中斑點(diǎn)的坐標(biāo)，其中：

第二象限中各個斑點(diǎn)的坐標(biāo)為：

第三象限中各個斑點(diǎn)的坐標(biāo)為：

第四象限中各個斑點(diǎn)的坐標(biāo)為：

這樣只要有了第一象限代表的扇形區(qū)域中的各個斑點(diǎn)的坐標(biāo)就可以根據(jù)以上的公式直接得到其他扇形區(qū)域中各個點(diǎn)的坐標(biāo)了。

通過旋轉(zhuǎn)復(fù)制的方式除了僅需要隨機(jī)生成部分區(qū)域內(nèi)的斑點(diǎn)就可以生成整個區(qū)域的斑點(diǎn)以提高可控性之外，最大的優(yōu)點(diǎn)在于，沿任何一個方向上(比如沿橫向方向x軸方向或縱向方向y軸方向)的子區(qū)域均具有高度的不相關(guān)性。由于每個扇形區(qū)域內(nèi)的斑點(diǎn)是隨機(jī)生成的，因而在扇形區(qū)域內(nèi)斑點(diǎn)具有不相關(guān)性，另外由于是旋轉(zhuǎn)復(fù)制，導(dǎo)致沿任一方向上的包含了其他任何象限的子區(qū)域均具有不相關(guān)性，以圖3中為例，比如沿橫向方向(x軸方向)，任意選取一個子區(qū)域206(指的是以該橫向方向上任一點(diǎn)為中心的子區(qū)域)，而在第一象限中在該橫向方向上任何一個點(diǎn)為中心的子區(qū)域207的形狀均不可能與子區(qū)域206相同，由此即保證了子區(qū)域高度的不相關(guān)性。在本實(shí)施例中，扇形區(qū)域的邊緣上也可以放置斑點(diǎn)。

圖4所示的是另一種vcsel陣列芯片排列的實(shí)施例，其中扇形區(qū)域的角度為45度，通過順/逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45度進(jìn)行相鄰扇形區(qū)域的復(fù)制直到填滿整個區(qū)域，總共有8個扇形區(qū)域。相對于圖3而言，當(dāng)扇形區(qū)域內(nèi)斑點(diǎn)數(shù)量相同時(shí)，旋轉(zhuǎn)復(fù)制次數(shù)的增加則增加了斑點(diǎn)的數(shù)量與密度，斑點(diǎn)數(shù)量是圖3所示vcsel陣列的兩倍。

圖5中所示的是相鄰兩個扇形區(qū)域有重疊的情形，對比于圖3，圖3中扇形區(qū)域的角度為90度，通過旋轉(zhuǎn)90度復(fù)制的方式總共生成了4個扇形區(qū)域，而圖5中扇形區(qū)域的角度雖然也是90度，但旋轉(zhuǎn)角度則為72度，最終生成了5個扇形區(qū)域，相鄰的兩個扇形區(qū)域之間有部分重疊，如圖5中所示。也可以將旋轉(zhuǎn)角度設(shè)置為可變化的，例如交替旋轉(zhuǎn)72度跟90度直到填滿整個區(qū)域，如此獲取的二維陣列的相鄰的兩個扇形子陣列之間同時(shí)存在部分重疊與邊緣重合的情況。

圖6中所示是相鄰兩個扇形區(qū)域之間有間隔的情形，對比于圖4，圖4中扇形區(qū)域角度為45度，通過旋轉(zhuǎn)45復(fù)制的方式總共生成了8個扇形區(qū)域，而圖6中扇形區(qū)域的角度依然是45度，但旋轉(zhuǎn)角度則為每90度旋轉(zhuǎn)，最終導(dǎo)致相鄰兩個扇形區(qū)域之間存在無vcsel光源的間隔區(qū)域。這種方式所生成的vcsel陣列較為稀疏，稀疏陣列有利于近距離的深度圖像的獲取。也可以交替旋轉(zhuǎn)90度、45度、30度，如此獲取的二維陣列的扇形子陣列之間包括部分相互重疊、存在無vcsel光源的間隔區(qū)域、邊緣重合三種情況，通過變化旋轉(zhuǎn)角度可獲取同時(shí)存在上述三種情況的多種或一種的二維陣列。

經(jīng)過論證，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)扇形區(qū)域的大小即圓心角宜設(shè)置為15°、30°、45°、60°、90°或120°等角度，而旋轉(zhuǎn)復(fù)制的角度最好根據(jù)扇形區(qū)域的角度來設(shè)置，最終保證填滿整個區(qū)域、相鄰的扇形區(qū)域邊緣重合且相互之間的內(nèi)容沒有重合。比如當(dāng)扇形區(qū)域的大小為15°時(shí)，旋轉(zhuǎn)復(fù)制的角度為15°，總共產(chǎn)生24個扇形區(qū)域。

圖7所示的實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)復(fù)制的子陣列位于一個扇形區(qū)域701以及多個環(huán)形區(qū)域702和703中，三個子陣列中的光源數(shù)量及排列方式可以相同也可以不同。控制各個環(huán)形區(qū)域內(nèi)光源的排列可以達(dá)到對整體光源排列的效果控制，比如由內(nèi)至外光源的密度越來越小，會導(dǎo)致整體光源排列越靠近圓心越密集。所述子陣列中vcsel光源的排列為不規(guī)則圖案。另外，各個環(huán)形區(qū)域的角度以及旋轉(zhuǎn)的角度也可以不一樣，在此不做限定，如圖8所示，內(nèi)圈的扇形區(qū)域角度為45度，旋轉(zhuǎn)復(fù)制的角度也為45度，而外圈兩個環(huán)形區(qū)域的角度分別為60度和90度，旋轉(zhuǎn)角度分別為60度及90度，另外由內(nèi)至外斑點(diǎn)(即光源)的密度越來越小。在又一些實(shí)施例中，內(nèi)圈的扇形區(qū)域角度為90度，旋轉(zhuǎn)復(fù)制角度為72度，外圈兩個環(huán)形區(qū)域的角度分別為120度和45度，旋轉(zhuǎn)角度分別為120度及90度，相應(yīng)的二維陣列中相鄰的兩個子陣列之間包括：部分相互重疊、存在無vcsel光源的間隔區(qū)域、邊緣重合三種情況，通過變化旋轉(zhuǎn)角度可獲取同時(shí)存在上述三種情況的多種或一種的二維陣列。

所述子陣列分布的區(qū)域包括扇形區(qū)域和/或環(huán)形區(qū)域，在本實(shí)施例中扇形區(qū)域數(shù)量為1個、環(huán)形區(qū)域數(shù)量2個，在其他實(shí)施例中也可以沒有扇形區(qū)域的子陣列，環(huán)形區(qū)域的數(shù)量也可以是其他數(shù)量。

如圖9所示，相比于圖3～圖6中扇形區(qū)域單一的情形，這里的扇形區(qū)域有不相同的兩個，分別是901及902，角度分別為15度與30度，旋轉(zhuǎn)角度均為45度，區(qū)域中光源的數(shù)量也不相同?？梢岳斫獾氖牵刃螀^(qū)域的角度大小以及斑點(diǎn)分布可以有其他任意情形。

而對于旋轉(zhuǎn)角度，各個扇形區(qū)域也可以不同，如圖10所示，扇形區(qū)域901的旋轉(zhuǎn)角度為75度，而扇形區(qū)域902的旋轉(zhuǎn)角度在不斷發(fā)生變化，即30度、60度、30度、60度、30度、60度、30度。

由圖3至圖10所描述的方法中可知，根據(jù)不同的需求，通過設(shè)置子陣列的分布區(qū)域形狀(扇形和/或環(huán)形)、大小、數(shù)量、斑點(diǎn)排列方式(包括密度)以及旋轉(zhuǎn)復(fù)制的角度，可以生成多種多樣的圖案形狀。所述子陣列數(shù)量不小于2時(shí)，所述子陣列之間大小、分布區(qū)域形狀、旋轉(zhuǎn)角度三方面中的至少一個方面不同。因此，以上的說明并非是對本發(fā)明的局限，而是對本發(fā)明的思想進(jìn)行舉例說明。

但也并非任意設(shè)置子陣列所在區(qū)域的大小以及旋轉(zhuǎn)復(fù)制的角度都是可行的，當(dāng)扇形區(qū)域太小或旋轉(zhuǎn)復(fù)制的角度太小時(shí)，會導(dǎo)致不相關(guān)性降低。另外子陣列所在區(qū)域中斑點(diǎn)的數(shù)量也會影響不相關(guān)性。

經(jīng)過論證，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)扇形或環(huán)形區(qū)域的大小即角度宜設(shè)置為15°、30°、45°、60°、90°、120°等角度，而旋轉(zhuǎn)復(fù)制的角度最好根據(jù)扇形或環(huán)形區(qū)域的角度來設(shè)置，最終保證填滿整個區(qū)域、相鄰的區(qū)域邊緣重合且相互之間的內(nèi)容沒有重合。比如當(dāng)扇形區(qū)域的大小為15°時(shí)，旋轉(zhuǎn)復(fù)制的角度為15°，總共產(chǎn)生24個扇形區(qū)域。當(dāng)環(huán)形區(qū)域的大小為30°時(shí)，旋轉(zhuǎn)復(fù)制的角度為30°，總共產(chǎn)生12個環(huán)形區(qū)域。

另外，子陣列區(qū)域中光源的數(shù)量也不能太多，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)光源的數(shù)量以不超過24個為宜，整個vcsel陣列的光源數(shù)量以不超過576個為宜，由此可以達(dá)到較佳的效果。光源之間的間隔一般根據(jù)生產(chǎn)工藝的需求，平均間隔應(yīng)在8μm～30μm為宜。

在本發(fā)明中，圖3～圖10所示的實(shí)施例中vcsel芯片中光源的排列圖案應(yīng)理解為是對類似圖案的一種描述，同時(shí)相應(yīng)給出了一種生成該圖案的設(shè)計(jì)方法，即首先生成一個或多個子陣列，然后對這些子陣列進(jìn)行旋轉(zhuǎn)復(fù)制最終生成整幅圖案。不排除有其他設(shè)計(jì)方法來達(dá)到與利用子陣列旋轉(zhuǎn)復(fù)制同等的效果，即產(chǎn)生與旋轉(zhuǎn)復(fù)制具有相同特征的圖案，可以理解的是，其他任何設(shè)計(jì)方法所達(dá)到與旋轉(zhuǎn)復(fù)制同等效果的vcsel圖案也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。