JP7521216B2 - 発光装置、光学装置、計測装置及び情報処理装置 - Google Patents
発光装置、光学装置、計測装置及び情報処理装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7521216B2 JP7521216B2 JP2020052022A JP2020052022A JP7521216B2 JP 7521216 B2 JP7521216 B2 JP 7521216B2 JP 2020052022 A JP2020052022 A JP 2020052022A JP 2020052022 A JP2020052022 A JP 2020052022A JP 7521216 B2 JP7521216 B2 JP 7521216B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- wiring
- laser element
- element array
- emitting device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000010365 information processing Effects 0.000 title claims description 33
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 26
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 86
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims description 57
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 42
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 41
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 35
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 29
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 26
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 15
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 description 14
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 6
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 6
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000003190 augmentative effect Effects 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011190 CEM-3 Substances 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 210000000554 iris Anatomy 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
- G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
- G01S17/10—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
- G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
- G01S17/10—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
- G01S17/14—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves wherein a voltage or current pulse is initiated and terminated in accordance with the pulse transmission and echo reception respectively, e.g. using counters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
- G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
- G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
- G01S17/894—3D imaging with simultaneous measurement of time-of-flight at a 2D array of receiver pixels, e.g. time-of-flight cameras or flash lidar
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
- G01S7/4814—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone
- G01S7/4815—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone using multiple transmitters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/483—Details of pulse systems
- G01S7/484—Transmitters
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
- G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
- G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
- G06V40/16—Human faces, e.g. facial parts, sketches or expressions
- G06V40/161—Detection; Localisation; Normalisation
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
- G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
- G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
- G06V40/16—Human faces, e.g. facial parts, sketches or expressions
- G06V40/172—Classification, e.g. identification
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/005—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/005—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
- H01S5/0085—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping for modulating the output, i.e. the laser beam is modulated outside the laser cavity
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/024—Arrangements for thermal management
- H01S5/02461—Structure or details of the laser chip to manipulate the heat flow, e.g. passive layers in the chip with a low heat conductivity
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
- H01S5/0261—Non-optical elements, e.g. laser driver components, heaters
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
- H01S5/0425—Electrodes, e.g. characterised by the structure
- H01S5/04256—Electrodes, e.g. characterised by the structure characterised by the configuration
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
- H01S5/0428—Electrical excitation ; Circuits therefor for applying pulses to the laser
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
- G06V2201/00—Indexing scheme relating to image or video recognition or understanding
- G06V2201/12—Acquisition of 3D measurements of objects
- G06V2201/121—Acquisition of 3D measurements of objects using special illumination
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/42—Arrays of surface emitting lasers
- H01S5/423—Arrays of surface emitting lasers having a vertical cavity
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Description
請求項2に記載の発明は、前記レーザ素子アレイと前記キャパシタをつなぐ第1の配線と、前記レーザ素子アレイと前記駆動部とをつなぐ第2の配線と、前記キャパシタとつながれる第1基準電位配線と、を備え、前記第1基準電位配線は前記第2の配線を挟むように前記第1の配線の外側に設けられた請求項1に記載の発光装置である。
請求項3に記載の発明は、前記レーザ素子アレイと前記駆動部とが搭載される回路基板と、前記第1基準電位配線とは異なる配線であって、前記第2の配線とつながれる第2基準電位配線と、を備え、前記第1基準電位配線と前記第2基準電位配線は前記回路基板の異なる面又は層に形成されている請求項2に記載の発光装置である。
請求項4に記載の発明は、前記レーザ素子アレイと前記駆動部とが搭載される回路基板を備え、前記回路基板の表面に前記レーザ素子アレイと前記駆動部とが配置され、前記回路基板に基準電位配線が層状に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の発光装置である。
請求項5に記載の発明は、前記駆動部が搭載される回路基板と、前記回路基板より熱伝導率が大きい放熱基材と、を備え、前記レーザ素子アレイが前記放熱基材に設けられ、当該放熱基材が前記回路基板に搭載されていることを特徴とする請求項1に記載の発光装置である。
請求項6に記載の発明は、前記レーザ素子アレイは、並列接続された複数の面発光レーザ素子を備え、裏面側にカソード電極が、表面側にアノード電極が設けられていることを特徴とする請求項5に記載の発光装置である。
請求項7に記載の発明は、前記放熱基材は、表面側に、前記レーザ素子アレイのカソード電極と接続される表面側カソード配線が設けられ、当該表面側カソード配線を挟むように当該レーザ素子アレイのアノード電極と接続される1対の表面側アノード配線が設けられ、裏面側に、前記表面側カソード配線と1対の前記表面側アノード配線とそれぞれ対応するように設けられ、それぞれと電気的に接続された裏面側カソード配線と1対の裏面側アノード配線と、を備えることを特徴とする請求項6に記載の発光装置である。
請求項8に記載の発明は、前記レーザ素子アレイにおける前記駆動部が設けられた側である前記他の1辺に対向する1辺側において、当該レーザ素子アレイを当該駆動部とで挟むように、当該レーザ素子アレイの光量を監視する光量監視用受光素子を備えることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の発光装置である。
請求項9に記載の発明は、前記レーザ素子アレイと、前記1対のキャパシタと、前記駆動部とが、T字状に配置されている、請求項1に記載の発光装置である。
請求項10に記載の発明は、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の発光装置と、前記発光装置が備えるレーザ素子アレイから出射され、被計測物で反射された反射光を受光する受光部と、を備える光学装置である。
請求項11に記載の発明は、請求項10に記載の光学装置と、前記光学装置が備えるレーザ素子アレイから出射されてから受光部で受光されるまでの時間に基づいて、被計測物までの距離を特定する距離特定部と、を備える計測装置である。
請求項12に記載の発明は、請求項11に記載の計測装置と、前記計測装置が備える距離特定部での特定結果に基づき、自装置の使用に関する認証処理を行う認証処理部と、を備える情報処理装置である。
請求項2、3に記載の発明によれば、発光のための電流が流れる経路の実効インダクタンスが低減される。
請求項4に記載の発明によれば、基準電位配線が層状に設けられていない場合に比較し、戻りの電流経路がより短く構成される。
請求項5に記載の発明によれば、放熱基材を備えない場合に比べ、レーザ素子アレイの発生する熱が放熱されやすい。
請求項6に記載の発明によれば、並列に接続されていない場合に比較し、レーザ素子アレイからの発光強度を大きくできる。
請求項7に記載の発明によれば、表面側カソード配線を挟むように1対の表面側アノード配線を設けない場合に比較し、発光のための電流が流れる経路の実効インダクタンスが低減される。
請求項8に記載の発明によれば、光量監視用受光素子を備えない場合に比較し、レーザ素子アレイの光量の変動が抑制される。
請求項9に記載の発明によれば、発光のための電流が流れる経路の実効インダクタンスが低減される。
請求項10に記載の発明によれば、距離に対応した信号が取得できる光学装置が提供される。
請求項11に記載の発明によれば、被計測物までの距離の計測が行える計測装置が提供される。
請求項12に記載の発明によれば、特定された距離に基づく認証処理を搭載した情報処理装置が提供される。
被計測物の三次元形状を計測する計測装置には、光の飛行時間による、いわゆるToF(Time of Flight)法に基づいて、三次元形状を計測する装置がある。ToF法では、計測装置が備える発光装置から光が出射されたタイミングから、照射された光が被計測物で反射して計測装置が備える三次元センサ(以下では、3Dセンサと表記する。)で受光されるタイミングまでの時間を計測し、計測された三次元形状から被計測物の三次元形状を特定する。なお、三次元形状を計測する対象を被計測物と表記する。三次元形状を三次元像と表記することがある。また、三次元形状を計測することを、三次元計測、3D計測又は3Dセンシングと表記することがある。
図1は、情報処理装置1の一例を示す図である。前述したように、情報処理装置1は、一例として携帯型情報処理端末である。
情報処理装置1は、ユーザインターフェイス部(以下では、UI部と表記する。)2と三次元形状を計測する光学装置3とを備える。UI部2は、例えばユーザに対して情報を表示する表示デバイスとユーザの操作により情報処理に対する指示が入力される入力デバイスとが一体化されて構成されている。表示デバイスは、例えば液晶ディスプレイや有機ELディスプレイであり、入力デバイスは、例えばタッチパネルである。
情報処理装置1は、上記した光学装置3と、計測制御部8と、システム制御部9とを備える。前述したように、光学装置3は、発光装置4と、3Dセンサ5とを備える。計測制御部8は、光学装置3を制御する。そして、計測制御部8は、三次元形状特定部81を含む。システム制御部9は、情報処理装置1全体をシステムとして制御する。そして、システム制御部9は、認証処理部91を含む。そして、システム制御部9には、UI部2、スピーカ92、二次元カメラ(図2では、2Dカメラと表記する。)93などが接続されている。
図2において、計測装置6は、光学装置3と計測制御部8とを備える。図2では、光学装置3と計測制御部8とを分けて示したが、一体に構成されていてもよい。
以下、順に説明する。
図3は、光源20の平面図である。光源20は、平面形状が四角形である。なお、四角形とは、長方形、正方形、平行四辺形などを言う。光源20は、複数のVCSELが二次元のアレイ状に配置されて構成されている。なお、図3では、VCSELは、正方形の頂点(格子点)に配列されているが、他の配列方法で配列されていてもよい。前述したように、光源20は、VCSELを面発光レーザ素子とする面発光レーザ素子アレイとして構成されている。ここで、紙面の右方向をx方向、紙面の上方向をy方向とする。x方向及びy方向に反時計回りで直交する方向をz方向とする。なお、光源20の表面とは、紙面の表側、つまり+z方向側の面を言い、光源20の裏面とは、紙面の裏側、つまり-z方向側の面を言う。光源20の平面図とは、光源20を表面側から見た図である。さらに説明すると、光源20において、発光層(後述する活性領域206)として機能するエピタキシャル層が形成されている方を、光源20の表面、表側、又は表面側と言う。
図4は、光源20における1個のVCSELの断面構造を説明する図である。このVCSELは、λ共振器構造のVCSELである。紙面の上方向がz方向であり、+z方向を上側、-z方向を下側と表記する。
図5は、光拡散部材30の一例を説明する図である。図5(a)は、平面図、図5(b)は、図5(a)のVB-VB線での断面図である。図5(a)において、紙面の右方向をx方向、紙面の上方向をy方向、紙面の表方向をz方向とする。そして、光拡散部材30において、+z方向側を表面又は表面側、-z方向側を裏面又は裏面側と呼ぶ。よって、図5(b)では、紙面の右方向がx方向、紙面の裏方向がy方向、紙面の上方向がz方向となる。
光源20をより高速に駆動させたい場合は、ローサイド駆動するのがよい。ローサイド駆動とは、VCSELなどの駆動対象に対して、電流を流す経路(以下では、電流経路と表記する。)の下流側にMOSトランジスタ等の駆動素子を位置させた構成を言う。逆に、上流側に駆動素子を位置させた構成をハイサイド駆動と言う。
駆動部50は、nチャネル型のMOSトランジスタ51と、MOSトランジスタ51をオン/オフする信号発生回路52とを備える。MOSトランジスタ51のドレイン(図6では[D]と表記する。)は、VCSELのカソード電極214(図4参照。図6では[K]と表記する。)に接続される。MOSトランジスタ51のソース(図6では[S]と表記する。)は、基準線84に接続される。そして、MOSトランジスタ51のゲートは、信号発生回路52に接続される。つまり、VCSELと駆動部50のMOSトランジスタ51とは、電源線83と基準線84との間に直列接続されている。信号発生回路52は、計測制御部8の制御により、MOSトランジスタ51をオン状態にする「Hレベル」の信号と、MOSトランジスタ51をオフ状態にする「Lレベル」の信号とを発生する。
まず、駆動部50における信号発生回路52の発生する信号が「Lレベル」であるとする。この場合、MOSトランジスタ51は、オフ状態である。つまり、MOSトランジスタ51のソース(図6の[S])-ドレイン(図6の[D])間には電流が流れない。よって、MOSトランジスタ51と直列接続されたVCSELにも、電流が流れない。つまり、VCSELは非発光である。
次に、発光装置4について、詳細に説明する。
図7は、本実施の形態が適用される発光装置4を説明する図である。図7(a)は、平面図、図7(b)は、図7(a)のVIIB-VIIB線での断面図である。なお、図7(a)は、光拡散部材30を透視して見た上面図である。ここで、図7(a)において、紙面の右方向をx方向、紙面の上方向をy方向、紙面の表方向をz方向とする。図7(b)において、紙面の右方向がx方向、紙面の裏方向がy方向、紙面の上方向がz方向になる。
図9は、本実施の形態が適用される発光装置4の変形例である発光装置4′を説明する図である。図9(a)は、平面図、図9(b)は、図9(a)のIXB-IXB線での断面図である。なお、図9(a)は、光拡散部材30を透視して見た上面図である。発光装置4′は、発光装置4において、放熱基材100をさらに備えている。他の構成は、発光装置4と同様であるので、同様な部分には同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分である放熱基材100を説明する。
次に、本実施の形態が適用されない、比較例として示す発光装置4A、4Bを説明する。
図11は、本実施の形態が適用されない、比較例1の発光装置4Aを説明する図である。図11(a)は、平面図、図11(b)は、図11(a)のXIB-XIB線での断面図である。なお、図11(a)は、光拡散部材30を透視して見た上面図である。発光装置4Aは、発光装置4′と同様に、放熱基材100を備えている。他の構成は、発光装置4′と同様であるので、同様な部分には同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分を説明する。
(((1)))
平面形状が四角形のレーザ素子アレイと、
前記レーザ素子アレイを発光させる電流を供給する1対のキャパシタと、
前記レーザ素子アレイを発光させる電流をオン/オフして駆動する駆動部と、を備え、
前記レーザ素子アレイの対向する2辺側に、当該レーザ素子アレイを挟んで1対の前記キャパシタが配置され、当該レーザ素子アレイの他の1辺側に、前記駆動部が配置されている発光装置。
(((2)))
前記駆動部は、前記レーザ素子アレイを発光させる電流をオン/オフする駆動素子を備え、
前記レーザ素子アレイと前記駆動素子とは、当該レーザ素子アレイにおける電流経路の下流側に設けられたローサイド駆動により駆動されるように接続されていることを特徴とする(((1)))に記載の発光装置。
(((3)))
前記レーザ素子アレイと前記駆動部とが搭載される回路基板を備え、
前記回路基板の表面に前記レーザ素子アレイと前記駆動部とが配置され、
前記回路基板に基準電位配線が層状に設けられていることを特徴とする(((1)))又は(((2)))に記載の発光装置。
(((4)))
前記回路基板より熱伝導率が大きい放熱基材を備え、
前記レーザ素子アレイが前記放熱基材に設けられ、当該放熱基材が前記回路基板に搭載されていることを特徴とする(((3)))に記載の発光装置。
(((5)))
前記レーザ素子アレイは、並列接続された複数の面発光レーザ素子を備え、裏面側にカソード電極が、表面側にアノード電極が設けられていることを特徴とする(((4)))に記載の発光装置。
(((6)))
前記放熱基材は、
表面側に、前記レーザ素子アレイのカソード電極と接続される表面側カソード配線が設けられ、当該表面側カソード配線を挟むように当該レーザ素子アレイのアノード電極と接続される1対の表面側アノード配線が設けられ、
裏面側に、前記表面側カソード配線と1対の前記表面側アノード配線とそれぞれ対応するように設けられ、それぞれと電気的に接続された裏面側カソード配線と1対の裏面側アノード配線と、を備えることを特徴とする(((5)))に記載の発光装置。
(((7)))
前記レーザ素子アレイから出射された光を拡散させて出射する拡散部材を備えることを特徴とする(((1)))乃至(((6)))のいずれかに記載の発光装置。
(((8)))
前記レーザ素子アレイから出射された光を回折させて出射する回折部材を備えることを特徴とする(((1)))乃至(((6)))のいずれかに記載の発光装置。
(((9)))
前記レーザ素子アレイの光量を監視する光量監視用受光素子を備えることを特徴とする(((1)))乃至(((8)))のいずれかに記載の発光装置。
(((10)))
(((1)))乃至(((8)))のいずれかに記載の発光装置と、
前記発光装置が備えるレーザ素子アレイから出射され、被計測物で反射された反射光を受光する受光部と、
を備える光学装置。
(((11)))
(((10)))に記載の光学装置と、
前記光学装置が備えるレーザ素子アレイから出射されてから受光部で受光されるまでの時間に基づいて、被計測物までの距離を特定する距離特定部と、
を備える計測装置。
(((12)))
(((11)))に記載の計測装置と、
前記計測装置が備える距離特定部での特定結果に基づき、自装置の使用に関する認証処理を行う認証処理部と、
を備える情報処理装置。
(((2)))に係る発光装置によれば、ローサイド駆動を用いない場合に比較し、レーザ素子アレイをより高速に駆動させられる。
(((3)))に係る発光装置によれば、基準電位配線が層状に設けられていない場合に比較し、戻りの電流経路がより短く構成される。
(((4)))に係る発光装置によれば、放熱基材を備えない場合に比べ、レーザ素子アレイの発生する熱が放熱されやすい。
(((5)))に係る発光装置によれば、並列に接続されていない場合に比較し、レーザ素子アレイからの発光強度を大きくできる。
(((6)))に係る発光装置によれば、表面側カソード配線を挟むように1対の表面側アノード配線を設けない場合に比較し、発光のための電流が流れる経路の実効インダクタンスが低減される。
(((7)))に係る発光装置によれば、拡散部材を備えない場合と比較し、広い照射領域が得られる。
(((8)))に係る発光装置によれば、回折部材を備えない場合と比較し、広い照射領域が得られる。
(((9)))に係る発光装置によれば、光量監視用受光素子を備えない場合に比較し、レーザ素子アレイの光量の変動が抑制される。
(((10)))に係る光学装置によれば、距離に対応した信号が取得できる光学装置が提供される。
(((11)))に係る計測装置によれば、被計測物までの距離の計測が行える計測装置が提供される。
(((12)))に係る情報処理装置によれば、特定された距離に基づく認証処理を搭載した情報処理装置が提供される。
Claims (12)
- 平面形状が四角形のレーザ素子アレイと、
前記レーザ素子アレイを発光させる電流を供給する1対のキャパシタと、
前記レーザ素子アレイを発光させる電流をオン/オフして駆動する駆動部と、を備え、
前記レーザ素子アレイの対向する2辺側に、当該レーザ素子アレイを挟んで1対の前記キャパシタが配置され、当該レーザ素子アレイの他の1辺側に、前記駆動部が配置されている発光装置。 - 前記レーザ素子アレイと前記キャパシタをつなぐ第1の配線と、
前記レーザ素子アレイと前記駆動部とをつなぐ第2の配線と、
前記キャパシタとつながれる第1基準電位配線と、を備え、
前記第1基準電位配線は前記第2の配線を挟むように前記第1の配線の外側に設けられた請求項1に記載の発光装置。 - 前記レーザ素子アレイと前記駆動部とが搭載される回路基板と、
前記第1基準電位配線とは異なる配線であって、前記第2の配線とつながれる第2基準電位配線と、を備え、
前記第1基準電位配線と前記第2基準電位配線は前記回路基板の異なる面又は層に形成されている請求項2に記載の発光装置。 - 前記レーザ素子アレイと前記駆動部とが搭載される回路基板を備え、
前記回路基板の表面に前記レーザ素子アレイと前記駆動部とが配置され、
前記回路基板に基準電位配線が層状に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。 - 前記駆動部が搭載される回路基板と、
前記回路基板より熱伝導率が大きい放熱基材と、を備え、
前記レーザ素子アレイが前記放熱基材に設けられ、当該放熱基材が前記回路基板に搭載されていることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。 - 前記レーザ素子アレイは、並列接続された複数の面発光レーザ素子を備え、裏面側にカソード電極が、表面側にアノード電極が設けられていることを特徴とする請求項5に記載の発光装置。
- 前記放熱基材は、
表面側に、前記レーザ素子アレイのカソード電極と接続される表面側カソード配線が設けられ、当該表面側カソード配線を挟むように当該レーザ素子アレイのアノード電極と接続される1対の表面側アノード配線が設けられ、
裏面側に、前記表面側カソード配線と1対の前記表面側アノード配線とそれぞれ対応するように設けられ、それぞれと電気的に接続された裏面側カソード配線と1対の裏面側アノード配線と、を備えることを特徴とする請求項6に記載の発光装置。 - 前記レーザ素子アレイにおける前記駆動部が設けられた側である前記他の1辺に対向する1辺側において、当該レーザ素子アレイを当該駆動部とで挟むように、当該レーザ素子アレイの光量を監視する光量監視用受光素子を備えることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記レーザ素子アレイと、前記1対のキャパシタと、前記駆動部とが、T字状に配置されている、請求項1に記載の発光装置。
- 請求項1乃至9のいずれか1項に記載の発光装置と、
前記発光装置が備えるレーザ素子アレイから出射され、被計測物で反射された反射光を受光する受光部と、
を備える光学装置。 - 請求項10に記載の光学装置と、
前記光学装置が備えるレーザ素子アレイから出射されてから受光部で受光されるまでの時間に基づいて、被計測物までの距離を特定する距離特定部と、
を備える計測装置。 - 請求項11に記載の計測装置と、
前記計測装置が備える距離特定部での特定結果に基づき、自装置の使用に関する認証処理を行う認証処理部と、
を備える情報処理装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020052022A JP7521216B2 (ja) | 2020-03-24 | 2020-03-24 | 発光装置、光学装置、計測装置及び情報処理装置 |
CN202011237785.6A CN113451880A (zh) | 2020-03-24 | 2020-11-09 | 发光装置、光学装置、计测装置及信息处理装置 |
US17/109,728 US20210305774A1 (en) | 2020-03-24 | 2020-12-02 | Light-emitting device, optical device, measurement device, and information processing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020052022A JP7521216B2 (ja) | 2020-03-24 | 2020-03-24 | 発光装置、光学装置、計測装置及び情報処理装置 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021150628A JP2021150628A (ja) | 2021-09-27 |
JP2021150628A5 JP2021150628A5 (ja) | 2023-03-31 |
JP7521216B2 true JP7521216B2 (ja) | 2024-07-24 |
Family
ID=77808482
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020052022A Active JP7521216B2 (ja) | 2020-03-24 | 2020-03-24 | 発光装置、光学装置、計測装置及び情報処理装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20210305774A1 (ja) |
JP (1) | JP7521216B2 (ja) |
CN (1) | CN113451880A (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113410752A (zh) * | 2020-03-17 | 2021-09-17 | 富士胶片商业创新有限公司 | 激光元件阵列、发光及光学装置、测量及信息处理装置 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010177591A (ja) | 2009-01-30 | 2010-08-12 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 並列伝送モジュール |
JP2013092685A (ja) | 2011-10-26 | 2013-05-16 | Toshiba Corp | フレキシブル光電配線モジュール |
US20150229912A1 (en) | 2014-02-10 | 2015-08-13 | Microsoft Corporation | Vcsel array for a depth camera |
US20180045882A1 (en) | 2016-08-12 | 2018-02-15 | Analog Devices, Inc. | Optical emitter packages |
US20180278011A1 (en) | 2017-03-23 | 2018-09-27 | Infineon Technologies Ag | Laser diode module |
WO2019202874A1 (ja) | 2018-04-19 | 2019-10-24 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 半導体レーザ駆動装置およびその製造方法 |
JP2020004868A (ja) | 2018-06-28 | 2020-01-09 | 富士ゼロックス株式会社 | 発光素子アレイ及び光計測システム |
US20200036156A1 (en) | 2017-04-13 | 2020-01-30 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Semiconductor radiation source |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002139304A (ja) * | 2000-10-30 | 2002-05-17 | Honda Motor Co Ltd | 距離測定装置、及び距離測定方法 |
US10446700B2 (en) * | 2013-05-22 | 2019-10-15 | W&Wsens Devices, Inc. | Microstructure enhanced absorption photosensitive devices |
US9368936B1 (en) * | 2013-09-30 | 2016-06-14 | Google Inc. | Laser diode firing system |
JP6252222B2 (ja) * | 2014-02-13 | 2017-12-27 | 株式会社リコー | 面発光レーザアレイ及びレーザ装置 |
US10922395B2 (en) * | 2018-01-05 | 2021-02-16 | Stmicroelectronics, Inc. | Facial authentication systems and methods utilizing time of flight sensing |
-
2020
- 2020-03-24 JP JP2020052022A patent/JP7521216B2/ja active Active
- 2020-11-09 CN CN202011237785.6A patent/CN113451880A/zh active Pending
- 2020-12-02 US US17/109,728 patent/US20210305774A1/en active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010177591A (ja) | 2009-01-30 | 2010-08-12 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 並列伝送モジュール |
JP2013092685A (ja) | 2011-10-26 | 2013-05-16 | Toshiba Corp | フレキシブル光電配線モジュール |
US20150229912A1 (en) | 2014-02-10 | 2015-08-13 | Microsoft Corporation | Vcsel array for a depth camera |
US20180045882A1 (en) | 2016-08-12 | 2018-02-15 | Analog Devices, Inc. | Optical emitter packages |
US20180278011A1 (en) | 2017-03-23 | 2018-09-27 | Infineon Technologies Ag | Laser diode module |
US20200036156A1 (en) | 2017-04-13 | 2020-01-30 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Semiconductor radiation source |
WO2019202874A1 (ja) | 2018-04-19 | 2019-10-24 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 半導体レーザ駆動装置およびその製造方法 |
JP2020004868A (ja) | 2018-06-28 | 2020-01-09 | 富士ゼロックス株式会社 | 発光素子アレイ及び光計測システム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20210305774A1 (en) | 2021-09-30 |
CN113451880A (zh) | 2021-09-28 |
JP2021150628A (ja) | 2021-09-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2020188838A1 (ja) | 発光装置、光学装置および情報処理装置 | |
JP7404930B2 (ja) | 発光装置、光学装置及び計測装置 | |
US11539191B2 (en) | Light-emitting device, optical device, and information processing apparatus | |
US11605936B2 (en) | Light-emitting device, optical device, and information processing apparatus | |
JP7521216B2 (ja) | 発光装置、光学装置、計測装置及び情報処理装置 | |
JP7404929B2 (ja) | 発光装置、光学装置及び計測装置 | |
JP7480545B2 (ja) | 発光装置、光学装置、計測装置及び情報処理装置 | |
JP7521203B2 (ja) | 発光装置、光学装置及び計測装置 | |
JP2021150628A5 (ja) | ||
US11599610B2 (en) | Light-emitting device, optical device, and information processing apparatus | |
JP7334439B2 (ja) | 垂直共振器面発光レーザ素子アレイチップ、発光装置、光学装置および情報処理装置 | |
JP7413657B2 (ja) | 光学装置及び情報処理装置 | |
JP7497578B2 (ja) | 発光装置、光学装置及び情報処理装置 | |
JP7512570B2 (ja) | 発光装置、光学装置および情報処理装置 | |
JP7226414B2 (ja) | 発光装置、光学装置および情報処理装置 | |
JP6763452B1 (ja) | 発光装置、光学装置および情報処理装置 | |
JP7413655B2 (ja) | 発光装置及び情報処理装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230323 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230323 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20240117 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240206 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240408 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240611 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240624 |