Световой проектор и видеосистема для определения расстояния

Световой проектор и видеосистема для определения расстояния

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к световому проектору и связанной с ним видеосистеме и, в частности (но не всецело), к подходам для обнаружения характеристик объектов, получаемых из отражений проецируемого света.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Появляющаяся и возрастающая практичность сложной обработки сигналов и в большей степени контролируемых оптических элементов привела к тому, что видеосистемы становятся все более сложными и обеспечивают все больше расширенных функциональных возможностей. Действительно, оптические системы или видеосистемы все больше используются, для того чтобы обеспечивать автоматизированное выполнение функций или выполнение функций с помощью автоматизированных устройств, как то обнаружение объекта, определение расстояния и т.д.

В качестве примера заявка на патент США US 7012750 описывает систему, в которой оптическая картина проецируется на объект и используется для фокусировки камеры. Система включает в себя средство обнаружения фокуса, которое регулирует фокусировку камеры до тех пор, пока картина не будет в фокусе. Описанная система генерирует оптическую картину (изображение) путем отправки когерентного лазерного излучения через массив микролинз. Дифракция массива микролинз приводит к тому, что когерентное лазерное излучение генерирует интерференционную картину с пиками, вызываемыми конструктивной интерференцией, и впадинами, вызванными деструктивной интерференцией. Заявка US 7012750 описывает использование неизотропной матричной линзы, чтобы обеспечить линейную интерференционную картину, которая проецируется на объект, чтобы способствовать автофокусировке.

В качестве другого примера было предложено проецировать различные картины на разных фокусных расстояниях так, что объекты на различных расстояниях могут отражать различные картины. Однако такие мультифокусные системы имеют тенденцию к тому, чтобы быть относительно сложными, негибкими, дорогостоящими и субоптимальными.

Кроме того, хотя предлагались все более развитые и сложные варианты применения оптических картин, они имеют тенденцию к тому, чтобы быть ограниченными специальными вариантами применения или действовать субоптимально.

Таким образом, улучшенные или усовершенствованные системы могли бы быть полезны, включая подходы, обеспечивающие дополнительную функциональность, применение, гибкость, более простую реализацию, более низкую стоимость и/или которые обеспечивают более высокую эффективность в отношении существующих сегодня подходов.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Соответственно, задачей изобретения является уменьшение, смягчение или устранение одного или нескольких из перечисленных выше недостатков, по отдельности или в любой комбинации.

В соответствии с аспектом изобретения предусмотрен световой проектор, содержащий структуру (набор) многослойных оптических элементов; данный набор содержит: группу из по меньшей мере одного оптического элемента, скомпонованного так, чтобы обеспечивать множество световых картин; и массив микролинз, скомпонованный так, чтобы фокусировать множество световых картин на разных фокусных расстояниях.

Изобретение может обеспечить световой проектор с дополнительными функциями, подходящими для множества различных вариантов применения. Изобретение может, в частности, обеспечить средство невысокой сложности и/или невысокой стоимости для генерации мультифокусных оптических изображений (картин), которые могут отражаться от объектов. Различные характеристики объектов могут определяться исходя из картин проекций на объектах. Использование массива микролинз вместе с множеством оптических световых картин обеспечивает особенно эффективное применение. Световой проектор может обеспечивать особо эффективную генерацию оптических картин, сфокусированных на разных расстояниях от светового проектора.

Микролинзы могут быть специально скомпонованы, чтобы фокусировать световые картины на разных расстояниях в результате преломления света, падающего на каждую из микролинз. Массив микролинз может во множестве сценариев преимущественно быть массивом изотропных микролинз.

В некоторых вариантах осуществления структура может конкретно быть набором объектов.

В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере один оптический элемент и/или массив микролинз могут быть по существу планарными.

Элемент или оптический слой может считаться планарным, если он по существу плоский. Например, элемент или слой может считаться планарным, если отклонение от двухмерной плоскости составляет менее 10% от максимальной протяженности активной области в двухмерной плоскости. Активная область может быть площадью, участвующей в активной части сгенерированного изображения. Группа планарных оптических элементов может содержать один или несколько оптических элементов.

(Планарный) оптический элемент может в некоторых вариантах осуществления быть изогнутым до некоторой степени. В частности, изогнутый элемент может считаться планарным, если его толщина составляет, например, максимум 5% от радиуса изгиба.

Световой проектор может использовать световое излучение в направлении от группы планарных оптических элементов к массиву микролинз.

В соответствии с опциональным признаком изобретения, световой проектор содержит источник света, расположенный так, что свет от источника света распространяется через группу из по меньшей мере одного оптического элемента к массиву микролинз; и при этом группа из по меньшей мере одного оптического элемента содержит по меньшей мере один ослабляющий свет оптический элемент, имеющий ослабляющее свет изображение (картину), соответствующее световому изображению из множества световых изображений.

Это может обеспечить особенно эффективную, несложную, недорогую и/или улучшенную генерацию оптических изображений на разных расстояниях. Во многих вариантах осуществления подход может допускать использование недорогих источников света и оптических элементов. Действительно, в некоторых вариантах осуществления источник света низкой стоимости, обеспечивающий рассеянный свет, может использоваться с несложными оптическими элементами в виде прозрачных подложек, переносящих непрозрачные или полупрозрачные изображения (картины), например, напечатанные на них.

Первая группа оптических элементов может быть расположена между источником света и массивом микролинз.

В соответствии с опциональным признаком изобретения, группа из по меньшей мере одного оптического элемента содержит по меньшей мере один излучающий свет элемент, скомпонованный так, чтобы испускать пространственное световое изображение, соответствующее по меньшей мере одному изображению из множества световых изображений.

Это может обеспечить во многих вариантах осуществления повышенную эффективность, пониженное энергопотребление, повышенную гибкость или упрощенное применение. Например, это может устранить потребность во включении отдельного источника света. По меньшей мере один планарный излучающий свет элемент может, таким образом, не только распространять свет, но может сам производить его, формируя световую картину. Так, по меньшей мере один планарный излучающий свет элемент может быть активно создающим свет элементом с сформированным светом, соответствующим изображению из множества световых изображений.

В соответствии с опциональным признаком изобретения, по меньшей мере один планарный излучающий свет элемент представляет собой матрицу органического светоизлучающего диода (OLED).

Это может обеспечить особенно преимущественное применение с точными оптическими изображениями, генерируемыми при поддержании стоимости и энергопотребления на низком уровне. Кроме того, OLED может быть особенно эффективным, когда используется в сценариях, при которых световой проектор в дополнение к световым изображениям также излучает другой свет, такой, например, как рассеянный свет на других частотах, чем те, что используются для световых изображений.

В соответствии с опциональным признаком изобретения, группа из по меньшей мере одного оптического элемента содержит множество оптических элементов с фигурным изображением, каждый оптический элемент с фигурным изображением, имеющий отличную фиксированную картину изображение), соответствующую картине (изображению) из множества световых изображений.

Это может обеспечить особенно эффективную, несложную, недорогую и/или улучшенную генерацию оптических изображений на разных расстояниях. Во многих вариантах осуществления подход может допускать использование недорогих источников света и оптических элементов. Действительно, в некоторых вариантах осуществления источник света низкой стоимости, обеспечивающий рассеянный свет, может использоваться с несложными оптическими элементами в виде прозрачных подложек, переносящих непрозрачные или полупрозрачные изображения, например, напечатанные на них.

В соответствии с опциональным признаком изобретения, световой проектор выполнен так, чтобы излучать по меньшей мере несколько из световых изображений одновременно.

Это может во многих вариантах осуществления допустить особенно эффективное применение и может уменьшить стоимость или сложность. Подход может, кроме того, допускать, что, например, видеосистемы обнаружения могут предполагать, что изображения всегда присутствуют. Подход может, к примеру, допускать, что различные изображения рассматриваются при анализе одного изображения, даже при коротком периоде затвора.

В соответствии с опциональным признаком изобретения, световой проектор выполнен так, чтобы излучать по меньшей мере несколько из световых изображений одновременно.

Это может во многих вариантах осуществления допустить особенно эффективное применение и может снизить стоимость или сложность и/или может обеспечить улучшение рабочих характеристик. Это может, к примеру, устранить потребность во множестве оптических элементов с фигурным изображением. Подход может дополнительно быть чрезвычайно пригодным для вариантов применения, в которых световые изображения генерируются динамически контролируемыми оптическими элементами, так как это зачастую может обеспечить изображениям возможность гибко генерироваться.

В соответствии с опциональным признаком изобретения по меньшей мере один оптический элемент из группы из по меньшей мере одного оптического элемента представляет собой программируемый оптический массив контролируемых элементов, способных изменять оптическую характеристику в ответ на сигнал управления; и световой проектор дополнительно содержит средство для генерации сигнала управления, чтобы обеспечить по меньшей мере одно из множества световых изображений.

Это может обеспечить особенно благоприятное функционирование и/или применение во многих вариантах реализации. Например, это может обеспечить изображениям возможность быть адаптированными к специальным характеристикам. Оптическая характеристика может быть по меньшей мере одной из характеристик испускания света или ослабления света.

В соответствии с опциональным признаком изобретения, множество световых изображений (картин) - инфракрасные световые изображения (картины).

Это может быть особенно преимущественным во многих сценариях. Изобретение может, например, обеспечить невидимое оптическое формирование изображения, которое может использоваться видеосистемой для достижения характеристик, не будучи отвлекающей или неудобной для пользователей.

В соответствии с опциональным признаком изобретения, световой проектор дополнительно содержит источник видимого света, выполненный так, чтобы испускать видимый свет через массив микролинз.

Световой проектор может, в частности, обеспечить излучение видимого света без формирования вместе с невидимыми оптическими световыми картинами. Таким образом, один световой проектор может использоваться не только для, например, освещения пространства, но и для дополнительного формирования изображений, которое может использоваться, чтобы анализировать пространство. Видимый свет может быть, в частности, некогерентным, рассеянным светом. Видимый свет в некоторых вариантах реализации может распространяться через по меньшей мере одну из групп оптических слоев.

В соответствии с опциональным признаком изобретения, по меньшей мере несколько из множества световых изображений (картин) - повторяющиеся картины (изображения), имеющие различные пространственные повторяющиеся картины (изображения) относительно друг друга.

Это может обеспечить высокоэффективное использование характеристик массива микролинз, чтобы обеспечить различные расстояния фокусирования, только изменяя пространственные расстояния повторения для повторяющихся картин (изображений). В частности, изображение может быть сформировано пространственно повторяющимися сегментами изображения с взаимосвязью между шагом массива микролинз и шагом повторения сегмента изображения, определяющим фокусное расстояние. В некоторых вариантах осуществления шаг повторения сегмента изображения может быть преимущественно больше, чем шаг между микролинзами и массивом микролинз. В некоторых вариантах осуществления шаг повторения сегмента изображения может быть преимущественно меньше, чем шаг между микролинзами и массивом микролинз.

В соответствии с опциональным признаком изобретения, световой проектор дополнительно содержит проекционную линзу, расположенную напротив массива микролинз из группы по меньшей мере из одного оптического элемента; и при этом фокальная поверхность для каждого из световых изображений посредством массива микролинз находится на стороне плоскости проекционной линзы по направлению к массиву микролинз.

Это может улучшить световое излучение во многих вариантах осуществления. В частности, это может сделать возможным фокусирование оптических элементов на расстояниях, больших, чем типично достигаемые с использованием только лишь массивов микролинз. Таким образом, это может способствовать фокусировке посредством массива микролинз путем переноса фокусных плоскостей микролинз в фокусные плоскости на дальние расстояния.

В соответствии с опциональным признаком изобретения, по меньшей мере одно из световых изображений скомпоновано так, чтобы обеспечивать по меньшей мере одну неплоскую фокусную поверхность и по меньшей мере одну фокусную поверхность, не параллельную плоскости массива микролинз.

Изобретение может обеспечивать очень гибкие фокусирующие поверхности, которые могут быть адаптированы для конкретного применения и/или среды. Подход может улучшить рабочие характеристики и/или может допустить дополнительные варианты применения. Например, одно или несколько оптических изображений могут быть скомпонованы так, чтобы в итоге быть в фокусной плоскости, которая наклоняется относительно плоскости массива микролинз.

В соответствии с аспектом изобретения, предусмотрена видеосистема обнаружения, содержащая: вышеописанный световой проектор; приемник для приема изображения от камеры; детектор картин, скомпонованный так, чтобы выполнять обнаружение картины (изображения) для картин в изображении, соответствующих множеству световых изображений; и схему для определения характеристики объекта, отражающего свет от светового проектора в ответ на обнаружение картины (изображения).

Указанный подход может обеспечивать несложное и/или улучшенное обнаружение характеристик объекта на основе проецированных оптических картин (изображений). Изображение может быть кадром видеопоследовательности, и система может использовать множество кадров, чтобы определить характеристику.

В соответствии с опциональным признаком изобретения, характеристика - по меньшей мере одно из перечисленного далее: присутствие объекта; расстояние до объекта; индикация позиции объекта; размер объекта; движение объекта; и оценка формы объекта.

Этот подход может обеспечивать несложное и/или улучшенное обнаружение ряда характеристик объекта, отражающего свет, излучаемый от светового проектора.

Эти и другие аспекты, признаки и преимущества изобретения будут ясны из варианта (вариантов) осуществления, описанных ниже, и раскрытых со ссылкой на них.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР ЧЕРТЕЖЕЙ

Варианты осуществления изобретения будут описаны только в виде примера, со ссылкой на чертежи, в которых:

Фиг.1 представляет собой иллюстрацию примера элементов светового проектора в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;

Фиг.2 представляет собой иллюстрацию примера световых изображений для светового проектора в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;

Фиг.3 представляет собой иллюстрацию примера элементов светового проектора в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;

Фиг.4 представляет собой иллюстрацию примера световых изображений для светового проектора в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;

Фиг.5 является примерной иллюстрацией концепции фокусировки света с массивом микролинз;

Фиг.6 представляет собой иллюстрацию примера световых изображений для светового проектора в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;

Фиг.7 представляет собой иллюстрацию примера элементов светового проектора в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;

Фиг.8 представляет собой иллюстрацию примера элементов светового проектора в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;

Фиг.9 и фиг.10 иллюстрируют примеры проецирования световых изображений от светового проектора в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;

Фиг.11 представляет собой иллюстрацию примера элементов видеосистемы в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;

Фиг.12 представляет собой иллюстрацию примера проецирования световых изображений от светового проектора в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;

Фиг.13 представляет собой иллюстрацию примера элементов светового проектора в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;

Фиг.14 представляет собой иллюстрацию примера элементов светового проектора в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;

Фиг.15 представляет собой иллюстрацию примера элементов светового проектора в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;

Фиг.16 представляет собой иллюстрацию примера элементов светового проектора в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;

Фиг.17 представляет собой иллюстрацию примера элементов светового проектора в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг.1 иллюстрирует пример светового проектора в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения.

В примере световой проектор содержит структуру элементов, которая, в частности, представляет собой набор многослойных пленарных оптических элементов. Однако следует понимать, что в других вариантах осуществления могут использоваться, например, изогнутые элементы.

В примере набор содержит (в направлении, противоположном световому излучению) массив 101 микролинз и группу пленарных оптических элементов 103 для обеспечения световых изображений (здесь и далее также именуемых элементами изображения или слоями). Группа планарных оптических элементов 103, таким образом, обеспечивает множество световых изображений для массива 101 микролинз, который обеспечивает эффект фокусировки световых изображений так, что они фокусируются на разных фокусных расстояниях.

В конкретном примере световой проектор дополнительно содержит внутренний источник 105 света, который в примере является планарным источником света. Планарный источник 105 света может, например, быть генерирован как массив источников света, таких как светодиоды (LED), или посредством рассеяния планарного оптического элемента, например, свет, подаваемый от границы элемента по поверхности элемента.

Внутренний источник 105 света излучает свет, который распространяется через группу 103 планарных оптических элементов к массиву 101 микролинз. В примере внутренний источник 105 света генерирует некогерентный рассеянный свет. Это может быть благоприятным во многих вариантах осуществления и типично может приводить к значительному снижению стоимости, так как источники рассеянного света имеют тенденцию к тому, что иметь гораздо более низкую стоимость по сравнению с источниками когерентного света, такими как источники лазерного излучения. Кроме того, во многих вариантах осуществления источник может обеспечивать в большей степени управляемый и однородный свет. В частности, чувствительность и вероятность появления нежелательных явлений интерференции могут быть значительно снижены.

В примере, группа 103 оптических элементов показана включающей в себя три элемента 107, 109, 111 изображения, которые являются ослабляющими свет оптическими элементами, по которым проходит ослабляющее свет изображение. Элементы 107, 109, 111 изображения в частности имеют непрозрачное изображение на прозрачной основе. Контраст между непрозрачными и прозрачными участками может быть преимущественно не меньше чем 10:1 и еще преимущественно не меньше чем 100:1. Такой подход может во многих сценариях быть очень благоприятным, так как может привести к низкой стоимости и простоте применения. Например, элементы изображения из примера на фиг.1 могут легко генерироваться как подложки из недорогого пластика, на которых непрозрачные изображения были напечатаны с помощью лазерного принтера.

Таким образом, группа оптических элементов создает набор световых картин (изображений) (эквивалентных различным субизображениям, формирующим составное изображение из множества элементов 107-111 изображения).

Световые изображения распространяются к массиву 101 микролинз, который производит эффект фокусировки так, что различные световые изображения фокусируются на разных расстояниях по отношению к массиву 101 микролинз.

В примере фиг.1, массив 101 микролинз - массив изотропных микролинз, где все линзы в основном одинаковы, например, все измерения (длина, ширина, высота) могут быть в пределах производственного допуска. Типично они могут варьироваться менее чем на 10%. Кроме того, микролинзы могут быть расположены симметрично в двух планарных направлениях, то есть шаг может быть по большей части идентичным в горизонтальном и вертикальном направлениях. Такие массивы изотропных микролинз не только могут обеспечивать улучшенные оптические характеристики во многих вариантах осуществления, но и способны также снизить стоимость, так как являются более простыми в производстве. В примере, микролинзы могут иметь размер приблизительно 1 мм, но следует понимать, что он может изменяться в различных вариантах осуществления. В большинстве вариантов осуществления шаги микролинз от 0,3 мм до 5 мм являются преимущественными.

В примере фиг.1 фокусировка на множестве расстояний достигается путем взаимодействия между изображениями и микролинзами. В частности, эффект воздействия микролинз на изображение контролируется, чтобы получались различные фокусные расстояния. Таким образом, результат достигается путем конструирования изображения так, что эффект фокусировки массива микролинз различен для разных изображений.

В примере это, в частности, достигается изображениями, являющимися повторяющимися изображениями, в которых сегмент изображения пространственно повторяется. В частности, изображения генерируются, чтобы обеспечить массив повторяющихся сегментов изображения. Изображения используют шаги повторения, которые относятся к шагу массива 101 микролинз.

Действительно, может быть продемонстрировано, что для такого повторяющегося изображения взаимодействие между различными линзами массива 101 микролинз осуществляется, чтобы обеспечить фокусное расстояние, которое зависит от шага пространственного повторения. Соответственно, в примере фиг.1 различные элементы 107-111 изображения используют разные пространственные повторяющиеся изображения. В частности, они используют различный шаг для повторения и дополнительно задействуют разные повторяющиеся сегменты повторения.

Фиг.2 демонстрирует пример возможных повторяющихся изображений. В примере повторяющийся сегмент - это просто число (1, 2 или 3 соответственно), и частота пространственного повторения различна. Фиг.3 демонстрирует, как комбинированное составное изображение выглядит в случае, когда изображения были напечатаны на пластиковых элементах, помещенных друг на друга. Фиг.4 демонстрирует картину практического набора из трех элементов изображения, выполненных из пластика, с описанными изображениями, напечатанными сверху вместе с массивом микролинз.

Шаг пространственного повторения может, в частности, иметь тот же порядок величины, что и шаг массива микролинз. Например, шаг повторения для одного из изображений может быть, скажем, на 10% больше, чем шаг микролинз, шаг для другого изображения может быть, скажем, на 20% больше, чем шаг микролинз, для другого изображения - скажем, на 50% больше, чем шаг микролинз, и т.д. Кроме того, размер повторяющегося сегмента может также быть увеличен для увеличения шагов повторения. Например, в примере фиг.2 числа с большим шагом повторения также увеличиваются.

В результате того, что частоты пространственного повторения различны, массив 101 микролинз может способствовать фокусировке различных изображений на разном расстоянии. Таким образом, фокальные плоскости создаются посредством использования микролинз, имеющих одинаковое фокусное расстояние, и элементов изображения, обеспечивающих маски (шаблоны), которые могут быть помещены на фокальную плоскость микролинз так, что каждая линза эффективно проецирует световые лучи в бесконечность или по меньшей мере на одинаковое расстояние до изображения (которое гораздо больше, чем фокусное расстояние). Затем множество фокальных плоскостей формируется с помощью интегрированной комбинации света от комбинации линз.

Фиг. 5 иллюстрирует концепцию фокусировки света с массивом микролинз. Слева направо свет отбрасывается на маску с отверстиями на стандартном расстоянии р_M, которое называется шагом маски. Свет продолжается только от отверстий к массиву микролинз. Линзы одинаковы и помещаются на стандартном расстоянии p_L друг от друга, которое называется шагом линзы. Изображены кардинальные лучи, проходящие через центр каждой микролинзы, в параксиальном приближении, пренебрегая физической толщиной микролинз. Для надлежащей конвергенции световых лучей должны соблюдаться два условия с точки зрения геометрии. Первое условие касается фокуса каждой отдельной микролинзы, второе условие касается полного фокуса совокупности микролинз. Чтобы удовлетворить первому условию, каждое отверстие маски должно быть сфокусировано на расстоянии от точки фокусировки, которое получается S_M, когда

1/S_M+1/S_F=1/f_L, (1)

где f_L - фокусное расстояние каждой из микролинз.

На практике расстояние S_F фокусировки стремится быть большим по сравнению с расстоянием маски S_M, так что S_F может браться бесконечно большим по сравнению с S_M. Так, на практике расстояние маски выбирается равным фокусному расстоянию массива микролинз,

S_M=f_L. (2)

Интегральное преобразование совокупности микролинз определяется шагом маски р_M в отношении шага линзы p_L, которыйдолжен удовлетворять:

Когда маска помещается на фокусном расстоянии микролинз в массиве, мы можем комбинировать выражения и получить следующее практическое выражение:

Шаг маски р_м должен быть выбран большим, чем шаг линзы p_L, чтобы получить изображение, сфокусированное перед массивом микролинз, соотносящимся с положительным значением S_F. В качестве альтернативы, отрицательное значение S_F соотносится с изображением, сфокусированным на виртуальной плоскости за маской: ситуация, получающаяся, когда р_м берется меньше, чем шаг линзы p_L.

В конкретном примере световые изображения были генерированы с использованием множества элементов 107-111 изображения, каждый из которых содержал изображение, блокирующее свет. Следует понимать, что в других вариантах осуществления это могут быть прозрачные секции, комбинированные, чтобы генерировать заданное составное изображение, соответствующее множеству световых изображений.

Например, фиг.6 демонстрирует пример, когда пространственно повторяющиеся символы в виде «1», «2» или «3» покидают прозрачное отверстие в пределах противоположно непрозрачной маски.

Кроме того, в примере фиг.1 составное изображение генерируется с помощью непрозрачных изображений, комбинируемых так, что в результате получается еще более непрозрачное изображение. Однако в других вариантах осуществления составное изображение может генерироваться путем суммирования прозрачных изображений, как, например, в примере составного изображения на фиг.6.

Например, принимая прозрачный (или «белый») как «1» и (черную) маску как «0», физическое наложение отдельных изображений может привести к появлению маски, которая быстро становится очень непрозрачной, блокируя почти весь свет. Физическое наложение может быть рассмотрено как логическая AND-операция отдельных локальных элементов L(x,y) маски на каждом местоположении (x,y), то есть составное изображение может быть задано как:

где «&» - логический AND-оператор.

Вместо такого физического наложения составное изображение может быть генерировано с использованием логической OR-операции, то есть:

с «|» логической OR-операцией.

Такой подход применяется в примере фиг.6.

Это имеет такой результат, что цифры «2» оставляют пространство для цифр «1» свободным, цифры «3» оставляют прозрачным все, что требуется для других изображений. Конечно, комбинация из все большего и большего количества изображений приводит к тому, что непрозрачная маска в итоге исчезает, так что количество изображений во многих вариантах реализации может быть ограничено до разумного количества.

Следует понимать, что в других вариантах реализации могут использоваться другие операции и, в частности, другие (логические) операторы. К примеру, средняя линия из элементов изображения может использоваться, чтобы генерировать составное изображение.

Таким образом, вместо использования последовательности разных оптических элементов, каждый из которых обеспечивает одно изображение, может использоваться один элемент, который непосредственно обеспечивает составное изображение, содержащее отдельные изображения. Действительно, такой элемент может даже быть интегрирован с массивом микролинз. Например, составное изображение может быть непосредственно впечатано в массив 101 микролинз, как, например, продемонстрировано в примере фиг.7. В частности, фиг.7 иллюстрирует пример конкретной геометрической структуры маски и массива микролинз с толщиной, равной фокусному расстоянию микролинз, допуская печать маски с фигурными изображениями на массиве микролинз или ее прикрепление на плоской стороне массива микролинз.

На фиг.8 предусмотрен другой пример, который дополнительно иллюстрирует источник 105 света как содержащий точечный источник 801 света с дополнительным оптическим элементом 803, который, например, может быть рассеивающим элементом, коллимирующим элементом (типично линза Френеля), являющимся частью конфигурации коллимирующей линзы, поляризующим элементом или активным (вторичным) осветительным элементом.

Изображение (картина) может, таким образом, быть, например, успешно напечатано на заднюю часть массива 101 микролинз. В комбинации с источником света маска изображения во многих вариантах осуществления предпочтительно отражающая, а не непрозрачная (непроницаемая), так что маска будет отражать блокированный свет назад к источнику света. Когда свет возвращается в исходное состояние, повторяет цикл, это увеличивает яркость проецирования.

Дополнительно маска может быть произведена в других вариантах, кроме прозрачного/непрозрачного. Несколько изображений (картин) может быть закодировано в отдельных цветах/длинах волн и/или поляризации. (Проекция) маски, построенная из сегментов поляризационной пленки (например, горизонтальная = «1» и вертикальная = «2»), визуально единообразна, но может анализироваться камерой, оснащенной поляризационным фильтром.

Следует понимать, что существуют различные опции комбинирования множества изображений, сфокусированных на разных расстояниях. Например, изображения могут занимать различные участки маски. Пример мог бы послужить для того, чтобы ограничить изображения, вызывающие нахождение самого дальнего фокуса в периметре маски и изображений, сфокусированных ближе, в центре. Разные изображения могли бы быть напечатаны на концентрических кольцеобразных участках, которые не перекрывают друг друга («bullets eye»). Та же концентрическая сегментация тоже могла бы быть частично с перекрытием, чтобы гарантировать, что сквозь указанную структуру проходит достаточно света и т.д.

Таким образом, световой проектор с фиг.1 генерирует световой выход, который содержит множество световых изображений, которые сфокусированы на разных расстояниях. В примере множество световых изображений генерируется одновременно и, таким образом, будут отражаться объектами одновременно. Этот эффект приведет к тому, что изображение появится на объектах, близко расположенных по отношению к фокусному расстоянию от изображения. Например, отражения от объекта, расположенного близко по отношению к фокусному расстоянию от первого светового изображения (картины), приведут к тому, что это изображение будет четко проецироваться на этот объект, на объект, расположенный близко по отношению к фокусному расстоянию от второго светового изображения, будет четко проецироваться это изображение т.д. Таким образом, проецирование множества изображений на множестве фокусных расстояний позволяет различным изображениям возникать в зависимости от расстояния. Пример такого сценария показан на фиг.9 и фиг.10.

Конкретный подход позволяет таким изображениям генерироваться посредством планарной структуры. Действительно, такой подход обеспечивает практический вариант (одновременного) создания множества проецированных изображений, каждое из которых сфокусировано на разном расстоянии. Конкретное использование планарных оптических элементов и массива микролинз приводит к более удачному практическому применению. Действительно, световой проектор может применяться с использованием, например, набора пластиковых оптических элементов, каждый из которых прост в изготовлении. Дополнительно, более простое применение типично представляется возможным при использовании планарных оптических элементов с помощью таких видов устройства, как крепление, наложение и т.д. В качестве конкретного примера слои с фиг.1 могут легко помещаться друг на друга. Действительно, экспериментальная структура была произведена просто путем наложения подходящих плоских оптических элементов друг на друга с набором, просто помещаемым сверху стандартного диапроектора, используемого для источника 105 света. Также характеристики выхода света, поступающего от планарной структуры, могут быть очень высокими во многих сценариях. Например, световой проектор может выступать больше как проектор распределенного света и может обеспечивать световой выход (светоотдачу) на обш