JP2018524802A - 距離測定を行うための動作可能な光電子モジュール - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2015年6月3日に出願された米国仮特許出願第62/170412号の優先権利益を主張し、その開示の全体が本明細書に組み込まれる。
本開示は、距離データを取得するように動作可能な光電子モジュールに関する。
光電子モジュールは、エミッタおよび検出器を用いて、距離データ、例えば、光電子モジュールと対象物との間の距離を捕捉するように動作可能である。検出器は、エミッタによって出射され、対象物によって反射された光を検出することができる。検出器の応答、すなわち光電流応答は、対象物との距離に相関させられる。一部の距離範囲において、光電流応答は、距離に対して線形になる傾向がある。光電流応答の線形領域は、正確且つ精確な距離データを得るための理想範囲である。また、光電流応答の線形領域は、エミッタおよび検出器の効率の変動および/または対象物の反射率の変動に左右されない。したがって、上述したように、光電流応答が線形である距離の範囲を広げることが有利であろう。さらに、線形領域は、ゼロ距離の位置から開始しなくてもよい。しかしながら、場合によって、ゼロ距離の位置から開始するように線形領域をシフトすることが有利であり得る。例えば、光電流応答の線形領域を距離ゼロに近い位置にシフトした場合、短い距離(すなわち、距離データを捕捉するように動作可能な光電子モジュールと対象物との間の距離)を近距離でより正確且つ精確に測定し、決定することができる。さらに他の例において、非常に大きな距離から開始するように線形領域をシフトすることが有利であり得る。
本開示は、光電子モジュール内の検出器の線形光電流応答を拡大またはシフトするための様々な実施形態を記載する。
別の態様によれば、光電子モジュールは、光を出射する複数のエミッタを含む。複数のエミッタのうち第1エミッタは、モジュールからの第1距離範囲に位置する対象物を検出するように動作可能であり、複数のエミッタのうち第2エミッタは、モジュールからの第2距離範囲に位置する対象物を検出するように動作可能である。いくつかの例において、複数のエミッタは、順次に作動するように動作可能である。また、いくつかの例において、複数のエミッタは、互いに異なる波長の光を出射する。
図1Aは、距離データを取得するように動作可能な光電子モジュール100を示す。光電子モジュール100は、基板103(例えば、PCBガラス繊維ラミネートおよび/またはシリコン)に設けられたまたは一体化されたエミッタ101(例えば、発光ダイオード、端面発光レーザ(EEL)、垂直共振器面発光レーザ(VCSEL)、または前述した要素の任意のアレイまたは組み合わせ)と、検出器102(例えば、フォトダイオード、強度ピクセル、復調ピクセル、または前述した要素の任意のアレイまたは組み合わせ)とを含む。エミッタ101は、「光」と呼ぶことができる任意の波長または任意の波長範囲の電磁放射線(例えば、近赤外線、中赤外線または遠赤外線のような可視または非可視放射線)を出射するように構成することができる。また、エミッタ101は、変調光を出射するように構成することができる。さらに、検出器102は、任意の波長または任意の波長範囲の電磁放射線(例えば、近赤外線、中赤外線または遠赤外線のような可視または非可視放射線)を検出するように構成することができる。
Claims (15)
- 光電子モジュールであって、
光を出射するように動作可能なエミッタと、
前記エミッタによって出射された光を用いて前記光電子モジュール外側の対象物を照明するように、前記エミッタと位置合わせられたエミッタ光学組立体と、
前記エミッタによって出射された1つ以上の波長の光を検出するように動作可能な検出器と、
前記対象物によって反射された光を前記検出器に導くように、前記検出器と位置合わせられた検出器光学組立体とを含み、
前記エミッタ光学組立体および前記エミッタは、前記検出器の線形光電流応答を拡大またはシフトするように動作可能であり、
前記検出器によって検出された前記線形光電流応答は、前記光電子モジュールと前記対象物との間の距離に相関させられる、光電子モジュール。 - 前記エミッタ光学組立体は、アナモフィックレンズ素子を含み、
前記光学組立体および前記エミッタは、エミッタ視界を前記検出器に向かって偏向させるように動作可能である、請求項1に記載の光電子モジュール。 - 前記光学組立体および前記エミッタは、横方向に変化する強度を有する照明光を前記対象物に投光するように動作可能である、請求項1に記載の光電子モジュール。
- 前記エミッタ光学組立体は、離散的照明特徴を有する照明光を投光するように動作可能な光学素子を含む、請求項1に記載の光電子モジュール。
- 前記光学素子は、回折光学素子を含む、請求項4に記載の光電子モジュール。
- 前記離散的照明特徴の各々は、前記検出器によって検出される段階状の光電流応答を生成するように動作可能である、請求項4に記載の光電子モジュール。
- 前記離散的照明特徴の少なくとも1つは、前記離散的照明特徴のうち別の照明特徴と異なる強度を有する、請求項4に記載の光電子モジュール。
- 前記光電子モジュールから前記対象物に投光された照明光は、幾何学的形状または一連の形状を含む、請求項1に記載の光電子モジュール。
- 光電子モジュールであって、
光を出射するように動作可能なエミッタと、
前記エミッタによって出射された光を用いて前記光電子モジュール外側の対象物を照明するように、前記エミッタと位置合わせられたエミッタ光学組立体と、
前記エミッタによって出射された1つ以上の波長の光を検出するように動作可能な検出器と、
前記対象物によって反射された光を前記検出器に導くように、前記検出器と位置合わせられた検出器光学組立体とを含み、
前記光電子モジュールは、第1モードおよび第2モードで動作可能であり、
前記第1モードにおいて、エミッタ視界と検出器視界との横向重なり部の増加は、前記対象物から反射され且つ前記検出器によって収集された光の強度の増加をもたらし、前記検出器の光電流応答は、前記光電子モジュールと前記対象物との間の距離に相関させられ、
前記第2モードにおいて、前記検出器は、前記対象物から反射された光に基づいて位相シフトを検出し、前記位相シフトは、前記光電子モジュールと前記対象物との間の距離に相関させられる、光電子モジュール。 - 前記光電子モジュールと前記対象物との間の距離が前記検出器の光電流応答の線形領域に相関させられた場合、前記光電子モジュールは、前記第1モードで動作し、
前記光電子モジュールと前記対象物との間の距離が前記検出器の光電流応答の非線形領域に相関させられた場合、前記光電子モジュールは、前記第2モードで動作する、請求項9に記載の光電子モジュール。 - 光電子モジュールであって、
光を出射するように動作可能な複数のエミッタと、
前記複数のエミッタによって出射された光を用いて前記光電子モジュール外側の対象物を照明するように、前記複数のエミッタと位置合わせられたエミッタ光学組立体と、
前記複数のエミッタによって出射された1つ以上の波長の光を検出するように動作可能な検出器と、
前記対象物によって反射された光を前記検出器に導くように、前記検出器と位置合わせられた検出器光学組立体とを含み、
前記光電子モジュールは、前記複数のエミッタのうち第1エミッタを作動して前記光電子モジュールからの第1距離範囲に位置する前記対象物を検出し、前記複数のエミッタのうち第2エミッタを作動して前記光電子モジュールからの第2距離範囲に位置する前記対象物を検出するように構成される、光電子モジュール。 - 前記複数のエミッタは、順次に作動するように動作可能である、請求項11に記載の光電子モジュール。
- 前記複数のエミッタは、互いに異なる波長の光を出射するように動作可能である、請求項11に記載の光電子モジュール。
- 前記検出器光学組立体および前記エミッタ光学組立体の上方に設けられたカバーガラスをさらに含む、請求項11に記載の光電子モジュール。
- 前記カバーガラスの上面に設けられた分光フィルタをさらに含み、
前記分光フィルタは、前記検出器光学組立体および/または前記エミッタ光学組立体の上方に設けられる、請求項14に記載の光電子モジュール。
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