JP2020020861A - プロジェクタ、プロジェクタを有する電子機器及び関連する製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型のレーザーモジュールを有するプロジェクタを提供すること。【解決手段】 本発明は基材、レーザーモジュール及びレンズモジュールを含むプロジェクタを提供する。レーザーモジュールは基材上に配置され、レーザーモジュールのレーザーダイオードは缶内にパッケージされていない。レンズモジュールはプロジェクタの投射画像を生成するためにレーザーモジュールのレーザーダイオードがレーザービームを受信する。【選択図】 図１

Description

本発明はプロジェクタに関し、より具体的には小型のレーザーモジュールを有するプロジェクタに関する。

工場におけるプロジェクタの組み立てプロセスでは、プロジェクタを形成するために基材、レンズモジュール及びホルダーと共にパッケージレーザー（packaged laser）が用いられる。パッケージレーザーの高さは大きいため、プロジェクタのサイズはパッケージレーザーにより制限される。従来のＴＯ−ＣＡＮパッケージをパッケージレーザーの例にとると、ＴＯ−ＣＡＮパッケージは、ヘッダー、サブマウント、レーザーダイオード、シェル、キャップ及び多数のピン等の多くの素子を含む。そのため、ＴＯ−ＣＡＮパッケージの高さを大幅に減すことができない。加えて、スマートフォン又はタブレット等の電子機器はより薄くなっているため、そのような電子機器内に大型のプロジェクタを容易に配置することができず、電子機器及び／又はプロジェクタの設計を困難にしている。

したがって、本発明は上記の課題を解決するために小型のレーザーモジュールを有するプロジェクタを提供することを目的とする。

本発明の一実施形態によれば、プロジェクタであって、基材、レーザーモジュール及びレンズモジュールを含む。レーザーモジュールは基材上に配置され、該レーザーモジュールのレーザーダイオードは缶内にパッケージされていない（not packaged within a can）。レンズモジュールはプロジェクタの投射画像を生成するためにレーザーモジュールのレーザーダイオードからレーザービームを受けるように構成されている。

本発明の一実施形態によれば、プロジェクタを製造するための方法が提供され、当該方法は基材を提供するステップと、基材にレーザーモジュールを配置するステップであって、該レーザーモジュールのレーザーダイオードは缶内にパッケージされていない、ステップと、レンズモジュールを提供するステップと、プロジェクタの投射画像を生成するためにレーザーダイオードにより生成されるレーザー光がレンズモジュールを通過するように基材、レーザーモジュール及びレンズモジュールを組み立てるステップと、を含む。

本発明の一実施形態によれば、電子機器はプロジェクタ、カメラモジュール及びプロセッサを含み、プロジェクタは基材、レーザーモジュール及びレンズモジュールを含む。レーザーモジュールは基材上に配置され、該レーザーモジュールのレーザーダイオードは缶内にパッケージされていない。レンズモジュールはプロジェクタの投射画像を周囲環境の領域に生成するためにレーザーモジュールのレーザーダイオードからレーザービームを受けるように構成されている。カメラモジュールは周囲環境の領域を撮像して画像データを生成するように構成されている。プロセッサは画像データを分析して該画像データの深度情報を得るように構成されている。

様々な図面に図示する下記の好ましい実施形態の詳細な説明を読み終えた後、本発明の上記の目的及び他の目的が当業者に間違いなく明らかになる。

図１は、本発明の一実施形態に係るプロジェクタを示す図である。 図２は、本発明の一実施形態に係るレーザーモジュールを示す。 図３は、本発明の一実施形態に係るレンズモジュールを示す。 図４は、本発明の一実施形態に係るプロジェクタの断面図を示す。 図５は、本発明の一実施形態に係るプロジェクタのサイズ及び基材の底面を示す。 図６は、本発明の一実施形態に係る電子機器を示す図である。

図１は、本発明の一実施形態に係るプロジェクタ１００を示す図である。図１に示すように、プロジェクタ１００は基材１１０、レーザーモジュール１２０、レンズモジュール１３０及びホルダー１４０を含む。本実施形態では、プロジェクタ１００は特別なパターンの画像を投射するように構成され、プロジェクタ１００はスマートフォン又はタブレット等の電子機器内に位置する。

図２は、本発明の一実施形態に係るレーザーモジュール１２０を示す。図２に示すように、レーザーモジュール１２０はサブマウント２１０及びレーザーダイオード２２０（パッケージなしのベアダイ）を含み、サブマウント２１０はアノード２１２及びカソード２１４等の電極を有する立方体又は立方体状の物体であり、レーザーダイオード２２０は金属ワイヤ２３６を用いることによりサブマウント２１０に接合されている。サブマウント２１０はアルミニウム若しくはセラミック又は任意の他の好適な材料で構成される。本実施形態では、レーザーモジュール１２０は発光点２２２を有する端面発光レーザーダイオードであり、レーザーモジュール１２０はサブマウント２１０の側面に接合されている。そのため、レーザーモジュール１２０はより薄い電子機器に好適なより小さい高さを有し得る。

図３は、本発明の一実施形態に係るレンズモジュール１３０を示す。レンズモジュール１３０は基材３２０、基材３２０の表面に形成された凸面コリメータレンズ３２２、基材３３０の表面に形成された回折光学素子（ＤＯＥ）３４０及びスペーサー３５０を含む。レーザーモジュール１２０及びレンズモジュール１３０の動作のために、レンズモジュール１２０はレーザービームを生成するように構成され、具体的には該レーザービームは赤外光である。凸面コリメータレンズ３２２はレーザーモジュール１２０からレーザービームを受信し、平行なレーザービーム（平行光線）を生成するように構成され、平行レーザービームは基材３３０の表面及びＤＯＥ３４０に対して実質的に垂直である。ＤＯＥ３４０はパターン生成器としての役割を果たすことができ、平行レーザービームはＤＯＥ３４０を直接通過して投射画像を生成する。投射画像はＤＯＥ３４０によって設定される特別なパターンを有し得る。

なお、図３に示すレンズモジュール１３０は例示にすぎない。本発明の他の実施形態では、レンズモジュール１３０は２つの凸面コリメートレンズ等の２つ以上のコリメートレンズを有するか又は１つの凸面レンズと１つの凹面レンズを有してもよく、ＤＯＥ３４０は基材３３０の他の表面に形成されていてもよい。

図４は本発明の一実施形態に係るプロジェクタ１００の断面図を示す。図４に示すように、レーザーモジュール１２０のホルダー１４０及びサブマウント２１０は基材１１０に接着され、レーザーダイオード２２０は、レーザーダイオード２２０がレンズモジュール１３０の中央にレーザービームを直接生成できるようにレンズモジュール１３０の中央の下にある。加えて、サブマウント２１０はレンズモジュール１３０の中央の下にはない。

本実施形態のレーザーモジュール１２０はサイズ／高さが小さいことに加えて、プロジェクタ１００の素子の組み付けは、様々な特徴を有する素子にとって柔軟性がある。具体的には、従来のＴＯ−ＣＡＮパッケージは基材の中央に配置しなければならないため、エンジニアがプロジェクタの特別な光学デザインを有する場合、投射画像を正確に制御することができない。本発明の実施形態では、レーザーモジュール１２０は接着剤を用いることにより基材１１０に固定されているため、レーザーモジュール１２０の位置はエンジニアによって決定できるか（例えば、基材の中央ではない）又はレーザーモジュール１２０はレーザービームが異なる極性を有するように特殊な水平回転角を有し得る。

図５は、本発明の一実施形態に係るプロジェクタ１００のサイズ及び基材１１０の底面を示す。図５に示すように、プロジェクタ１００の全体的なサイズは３（ｍｍ）×３（ｍｍ）×４．６（ｍｍ）であり、基材１１０は底面に４つの電極５１０、５２０、５３０及び５４０をさらに含む。図１及び図４に示すように、電極５１０は電極２１２に接続されるアノードの役割を果たし、電極５２０は電極２１４に接続されるカソードの役割を果たし、電極５３０及び５４０はレーザーダイオードに接続されるヒートシンクの役割を果たす。

図６は、本発明の一実施形態に係る電子機器６００を示す図である。図６に示すように、電子機器６００はスマートフォンであり、電子機器６００はプロジェクタ６１０、カメラモジュール６２０及びプロセッサ６３０を含む。本実施形態では、プロジェクタ６１０は図１〜図５に示すプロジェクタ１００により実施でき、プロジェクタ６１０は電子機器６００の後ろ側に埋め込まれ、周囲環境の領域に特別なパターンの赤外画像を投射するのに用いられる。そして、カメラモジュール６２０は周囲環境の領域を撮像して画像データを生成する。最後に、プロセッサ６３０は画像データを分析して画像データの深度情報を得て３Ｄ画像を生成する。図６に示す実施形態では、プロジェクタ１００はサイズが小さいため、電子機器６００の厚さがプロジェクタ１００によって制限されない。

手短に要約すると、ＴＯ−ＣＡＮパッケージ等のパッケージレーザーを用いる従来のプロジェクタと比べて、本発明のプロジェクタのレーザーモジュールは、バックエンド製品設計の利便性のために小さなサイズに設計されており、レーザーモジュールの位置又は回転角は工場における組み立てプロセスにとってより柔軟である。

当業者であれば、本発明の教示を維持しながら多くの変更及び改良が装置及び方法に加えられ得ることに容易に気付く。従って、上記の開示は、添付の請求項の範囲によってのみ限定されると解釈すべきである。

１００ プロジェクタ
１１０ 基材
１２０ レーザーモジュール
１３０ レンズモジュール
１４０ ホルダー
２１０ サブマウント
２２０ レーザーダイオード
３２０ 基材
３３０ 基材
３４０ 回折光学素子
３５０ スペーサー
５１０、５２０、５３０、５４０ 電極
６００ 電子機器
６１０ プロジェクタ
６２０ カメラモジュール
６３０ プロセッサ

図２は、本発明の一実施形態に係るレーザーモジュール１２０を示す。図２に示すように、レーザーモジュール１２０はサブマウント２１０及びレーザーダイオード２２０（パッケージなしのベアダイ）を含み、サブマウント２１０はアノード２１２及びカソード２１４等の電極を有する直方体又は直方体状の物体であり、レーザーダイオード２２０は金属ワイヤ２３６を用いることによりサブマウント２１０に接合されている。サブマウント２１０はアルミニウム若しくはセラミック又は任意の他の好適な材料で構成される。本実施形態では、レーザーモジュール１２０は発光点２２２を有する端面発光レーザーダイオードであり、レーザーモジュール１２０はサブマウント２１０の側面に接合されている。そのため、レーザーモジュール１２０はより薄い電子機器に好適なより小さい高さを有し得る。

Claims (20)

1. プロジェクタであって、
   基材と、
   レーザーモジュールであって、該レーザーモジュールは前記基材上に配置され、該レーザーモジュールのレーザーダイオードは缶内にパッケージされていない、レーザーモジュールと、
   当該プロジェクタの投射画像を生成するために前記レーザーモジュールのレーザーダイオードからレーザービームを受けるレンズモジュールと
   を含むプロジェクタ。
2. 前記レーザーモジュールは前記レーザーダイオードが取り付けられるサブマウントを含み、該サブマウントは前記基材に接着されている、請求項１に記載のプロジェクタ。
3. 前記レーザーダイオードはパッケージのないベアダイである、請求項２に記載のプロジェクタ。
4. 前記サブマウントは電極を有する立方体又は立方体状の物体であり、前記レーザーダイオードは該電極に接合されている、請求項３に記載のプロジェクタ。
5. 前記レーザーダイオードは前記レンズモジュールの中央の下にあるが、前記サブマウントは前記レンズモジュールの中央の下にない、請求項２に記載のプロジェクタ。
6. 前記レーザーダイオードは端面発光レーザーダイオードであり、前記レーザーダイオードは、前記レーザーダイオードが前記レンズモジュールの中央に前記レーザービームを直接生成するように前記サブマウントの側面に接合されている、請求項５に記載のプロジェクタ。
7. 前記レーザーダイオードは赤外レーザーダイオードであり、前記レンズモジュールには回折光学素子が形成され、前記レーザーモジュールによって生成されるレーザービームは、該回折光学素子のパターンを有する投射画像を生成するために前記レンズモジュールを通過する、請求項１に記載のプロジェクタ。
8. プロジェクタを製造するための方法であって、
   基材を提供するステップと、
   前記基材にレーザーモジュールを配置するステップであって、該レーザーモジュールのレーザーダイオードは缶内にパッケージされていない、ステップと、
   レンズモジュールを提供するステップと、
   前記プロジェクタの投射画像を生成するために前記レーザーダイオードにより生成されるレーザービームが前記レンズモジュールを通過するように前記基材、前記レーザーモジュール及び前記レンズモジュールを組み立てるステップと、
   を含む方法。
9. 前記レーザーダイオードをサブマウントに取り付けて前記レーザーモジュールを形成するステップをさらに含み、
   前記基材、前記レーザーダイオード及び前記レンズモジュールを組み立てるステップは前記サブマウントを前記基材に接着することを含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記レーザーダイオードはパッケージなしのベアダイである、請求項９に記載の方法。
11. 前記サブマウントは電極を有する立方体又は立方体状の物体であり、前記レーザーダイオードは前記電極に接合されている、請求項１０に記載の方法。
12. 前記レーザーダイオードは前記レンズモジュールの中央の下にあるが、前記サブマウントは前記レンズモジュールの中央の下にない、請求項９に記載の方法。
13. 前記レーザーダイオードは端面発光レーザーダイオードであり、前記レーザーダイオードは、前記レーザーダイオードが前記レンズモジュールの中央に前記レーザービームを直接生成するように前記サブマウントの側面に接合される、請求項１２に記載の方法。
14. 前記レーザーダイオードは赤外レーザーダイオードであり、前記レンズモジュールには回折光学素子が形成され、前記レーザーモジュールにより生成される前記レーザービームは該回折光学素子のパターンを有する投射画像が生成されるように前記レンズモジュールを通過する、請求項８に記載の方法。
15. 電子機器であって、当該電子機器は、
    プロジェクタであって、該プロジェクタは
    基材、
    レーザーモジュールであって、該レーザーモジュールは前記基材上に配置され、該レーザーモジュールのレーザーダイオードは缶内にパッケージされていない、レーザーモジュール、及び
    当該プロジェクタの投射画像を周囲環境の領域に生成するために前記レーザーモジュールのレーザーダイオードからレーザービームを受けるレンズモジュール、
    を含む、プロジェクタと、
    前記周囲環境の領域を撮像して画像データを生成するためのカメラモジュールと
    前記画像データを分析して該画像データの深度情報を得るためのプロセッサと、
    を含む電子機器。
16. 前記レーザーモジュールは前記レーザーダイオードが取り付けられるサブマウントを含み、該サブマウントは前記基材に接着される、請求項１５に記載の電子機器。
17. 前記レーザーダイオードはパッケージのないベアダイである、請求項１６に記載の電子機器。
18. 前記レーザーダイオードは前記レンズモジュールの中央の下にあるが、前記サブマウントは前記レンズモジュールの中央の下にない、請求項１６に記載の電子機器。
19. 前記レーザーダイオードは端面発光レーザーダイオードであり、前記レーザーダイオードは、前記レーザーダイオードが前記レンズモジュールの中央にレーザービームを直接生成するように前記サブマウントの側面に接合されている、請求項１８に記載の電子機器。
20. 前記レーザーダイオードは赤外レーザーダイオードであり、前記レンズモジュールには回折光学素子が形成され、前記レーザーモジュールにより生成されるレーザービームは、該回折光学素子のパターンを有する前記投射画像が生成されるように前記レンズモジュールを通過する、請求項１５に記載の電子機器。

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