KR102129706B1 - Micro-optics and optoelectronics module including the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 마이크로 광학소자 및 이를 포함하는 광전자 모듈에 관한 것으로, 상세하게는 높은 집광을 가능하게 하고, 발산되는 광의 밝기를 균일하게 하며, 광을 원하는 방향으로 발산하도록 제어할 수 있는 마이크로 광학소자 및 이를 포함하는 광전자 모듈에 관한 것이다. The present invention relates to a micro-optical element and an optoelectronic module comprising the same, in particular to enable high condensing, to uniform the brightness of the emitted light, and to control the micro-optical element that can be controlled to emit light in a desired direction and It relates to an optoelectronic module including this.
광전자 모듈은 빛을 발산하고 제어하는 전자 장치이다. 광전자 모듈은 스마트폰, 자동차, 의료기기, 또는 광통신 등 다양한 분야에서 활용된다. 광전자 모듈은 빛을 발산하는 광원과, 집광 효율을 높이고 광원에서 발산되는 빛을 원하는 방향으로 제어하는 마이크로 광학소자를 포함한다. Optoelectronic modules are electronic devices that emit and control light. Optoelectronic modules are used in various fields such as smart phones, automobiles, medical devices, or optical communications. The optoelectronic module includes a light source that emits light, and a micro-optical element that increases light collection efficiency and controls light emitted from the light source in a desired direction.
새로운 광원이 개발됨에 따라 광전자 모듈의 설계 유연성은 향상하였다. 다양한 형태로 광전자 모듈의 설계가 가능해 졌으며, 다양한 분야에서 활용될 수 있게 되었다. 이러한 새로운 광원에 개발에 따라 더 높은 집광 효율 및 정밀한 빛의 제어가 가능한 마이크로 광학소자의 개발이 요구된다. As new light sources are developed, the design flexibility of optoelectronic modules has improved. The design of optoelectronic modules in various forms has become possible and can be utilized in various fields. With the development of such a new light source, there is a need to develop a micro-optical device capable of higher light collection efficiency and precise light control.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 높은 집광을 가능하게 하며, 발산되는 광의 밝기를 균일하게 하며, 광을 원하는 방향으로 발산하도록 제어할 수 있는 마이크로 광학소자 및 이를 포함하는 광전자 모듈을 제공하는 것이다. The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a micro-optical element and an optoelectronic module including the same, which enable high condensation, uniformize the brightness of the emitted light, and control to emit light in a desired direction.
본 발명의 실시 예에 따른 마이크로 광학소자는 제1하부, 제1경사진 하부 표면, 제1내부 벽, 제2경사진 하부 표면, 제3경사진 하부 표면, 제2내부 벽, 제4경사진 하부 표면, 제2하부, 제1외부 벽, 제1상부, 제2외부 벽, 제1경사진 상부, 제2경사진 상부, 제3경사진 상부, 제4경사진 상부, 제3외부 벽, 및 제2상부를 포함하며, 광학 축을 기준으로 상기 제1하부, 상기 제1경사진 하부 표면, 상기 제1내부 벽, 및 상기 제2경사진 하부 표면과, 상기 제2하부, 상기 제4경사진 하부 표면, 상기 제2내부 벽, 및 상기 제3경사진 하부 표면은 서로 대칭이며, 상기 제1하부와 상기 제2하부는 평평하며, 상기 제1경사진 하부 표면, 상기 제2경사진 하부 표면, 상기 제3경사진 하부 표면, 및 상기 제4경사진 하부 표면은 곡선이며, 상기 제1경사진 하부 표면은 상기 제1하부에서 안쪽으로 하향 각도로 상기 제1내부 벽까지 연장되며, 상기 제4경사진 하부 표면은 상기 제2하부에서 안쪽으로 하향 각도로 상기 제2내부 벽까지 연장된다. The micro-optical device according to an embodiment of the present invention includes a first lower portion, a first inclined lower surface, a first inner wall, a second inclined lower surface, a third inclined lower surface, a second inner wall, and a fourth inclined surface. Lower surface, second lower part, first outer wall, first upper part, second outer wall, first inclined upper part, second inclined upper part, third inclined upper part, fourth inclined upper part, third outer wall, And a second upper portion, wherein the first lower portion, the first inclined lower surface, the first inner wall, and the second inclined lower surface, and the second lower portion and the fourth mirror with respect to the optical axis. The photo lower surface, the second inner wall, and the third inclined lower surface are symmetrical to each other, and the first lower portion and the second lower portion are flat, and the first inclined lower surface and the second inclined lower portion The surface, the third inclined lower surface, and the fourth inclined lower surface are curved, and the first inclined lower surface extends from the first lower portion inward to the first inner wall at a downward angle, and the The fourth inclined lower surface extends from the second bottom to the second inner wall at an inward downward angle.
상기 마이크로 광학소자는 상기 제1내부 벽은 상기 제1경사진 하부 표면에서 상기 제2경사진 하부 표면까지 연장되며, 상기 제2내부 벽은 상기 제4경사진 하부 표면에서 상기 제3경사진 하부 표면까지 연장되며, 상기 제2경사진 하부 표면과 상기 제3경사진 하부 표면은 상기 광학 축을 기준으로 서로 만나며, 상기 제1경사진 하부 표면의 길이는 상기 제2경사진 하부 표면의 길이보다 길며, 상기 제4경사진 하부 표면의 길이는 상기 제3경사진 하부 표면의 길이보다 길다. In the micro-optical element, the first inner wall extends from the first inclined lower surface to the second inclined lower surface, and the second inner wall is in the third inclined lower surface from the fourth inclined lower surface. Extending to the surface, wherein the second inclined lower surface and the third inclined lower surface meet each other with respect to the optical axis, and the length of the first inclined lower surface is longer than the length of the second inclined lower surface , The length of the fourth inclined lower surface is longer than the length of the third inclined lower surface.
상기 마이크로 광학소자는 상기 광학 축을 기준으로, 상기 제1상부, 상기 제2외부 벽, 상기 제1경사진 상부, 및 상기 제2경사진 상부와, 상기 제2상부, 상기 제3외부 벽, 상기 제4경사진 상부, 및 상기 제3경사진 상부는 서로 대칭이다. The micro-optical element is based on the optical axis, the first upper portion, the second outer wall, the first inclined upper portion, and the second inclined upper portion, the second upper portion, the third outer wall, the The fourth inclined upper portion and the third inclined upper portion are symmetrical to each other.
본 발명의 실시 예에 따른 마이크로 광학소자를 포함하는 광전자 모듈은 복수의 빛들을 발산하는 광원, 및 각각이 상기 광원으로부터 발산되는 상기 복수의 빛들 각각을 포커싱하며, 포커싱된 빛들 각각을 발산하는 복수의 마이크로 광학소자들을 포함하는 마이크로 광학소자 어레이을 포함한다. An optoelectronic module including a micro-optical element according to an exemplary embodiment of the present invention includes a plurality of light sources that emit a plurality of lights, and each of which focuses each of the plurality of lights emitted from the light source and emits each of the focused lights And an array of micro-optical elements comprising micro-optical elements.
상기 복수의 마이크로 광학소자들 각각은 제1하부, 제1경사진 하부 표면, 제1내부 벽, 제2경사진 하부 표면, 제3경사진 하부 표면, 제2내부 벽, 제4경사진 하부 표면, 제2하부, 제1외부 벽, 제1상부, 제2외부 벽, 제1경사진 상부, 제2경사진 상부, 제3경사진 상부, 제4경사진 상부, 제3외부 벽, 및 제2상부를 포함한다. Each of the plurality of micro-optical elements is a first lower portion, a first inclined lower surface, a first inner wall, a second inclined lower surface, a third inclined lower surface, a second inner wall, a fourth inclined lower surface , 2nd lower, 1st outer wall, 1st upper, 2nd outer wall, 1st inclined upper part, 2nd inclined upper part, 3rd inclined upper part, 4th inclined upper part, 3rd outer wall, and 1st Includes two tops.
광학 축을 기준으로 상기 제1하부, 상기 제1경사진 하부 표면, 상기 제1내부 벽, 및 상기 제2경사진 하부 표면과, 상기 제2하부, 상기 제4경사진 하부 표면, 상기 제2내부 벽, 및 상기 제3경사진 하부 표면은 서로 대칭이다. The first lower portion, the first inclined lower surface, the first inner wall, and the second inclined lower surface with respect to the optical axis, the second lower portion, the fourth inclined lower surface, and the second inner portion The wall and the third inclined bottom surface are symmetrical to each other.
상기 제1하부와 상기 제2하부는 평평하며, 상기 제1경사진 하부 표면, 상기 제2경사진 하부 표면, 상기 제3경사진 하부 표면, 및 상기 제4경사진 하부 표면은 곡선이다. The first lower portion and the second lower portion are flat, and the first inclined lower surface, the second inclined lower surface, the third inclined lower surface, and the fourth inclined lower surface are curved.
상기 제1경사진 하부 표면은 상기 제1하부에서 안쪽으로 하향 각도로 상기 제1내부 벽까지 연장되며, 상기 제4경사진 하부 표면은 상기 제2하부에서 안쪽으로 하향 각도로 상기 제2내부 벽까지 연장된다. The first inclined bottom surface extends from the first bottom to the first inner wall at an inward downward angle, and the fourth inclined bottom surface is inwardly downward from the second bottom to the second inner wall. Is extended.
실시 예에 따라 상기 마이크로 광학소자를 포함하는 상기 광전자 모듈은 서로 다른 직경을 가지는 복수의 홀들을 포함하는 마스크 어레이를 더 포함할 수 있다. According to an embodiment, the optoelectronic module including the micro-optical element may further include a mask array including a plurality of holes having different diameters.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 광전자 모듈은 각각이 서로 다른 경사 패턴을 가지는 복수의 마이크로 광학소자들을 포함하며, 상기 서로 다른 경사 패턴들은 광원으로부터 입사되는 복수의 광선들 각각이 상기 복수의 마이크로 광학소자들의 중심에서 가장자리로 갈수록 1도씩 증가하여 굴절되도록 구현된다. The optoelectronic module according to another embodiment of the present invention includes a plurality of micro-optical elements, each of which has a different inclination pattern, wherein the different inclination patterns are each of a plurality of light rays incident from a light source, and the plurality of micro-optical elements It is implemented to be refracted by increasing by 1 degree from the center to the edge.
상기 복수의 마이크로 광학소자들은 제1마이크로 광학소자, 제2마이크로 광학소자, 및 제3마이크로 광학소자를 포함한다. The plurality of micro optical elements include a first micro optical element, a second micro optical element, and a third micro optical element.
상기 제1마이크로 광학소자는 평평한 제1표면, 및 상기 중심을 기준으로 배열되는 제1영역, 제2영역, 및 제3영역을 포함하는 제2표면을 포함한다. The first micro-optical element includes a flat first surface, and a second surface including a first area, a second area, and a third area arranged with respect to the center.
상기 제1영역, 상기 제2영역, 및 상기 제3영역 각각은 상기 복수의 광선들 각각이 상기 중심을 기준으로 1도부터 15도까지 점차적으로 증가하여 굴절되도록 구현된 제1경사 패턴을 포함한다. Each of the first region, the second region, and the third region includes a first inclined pattern implemented such that each of the plurality of rays gradually increases and refracts from 1 to 15 degrees based on the center. .
상기 제2마이크로 광학소자는 상기 제1마이크로 광학소자 위에 적층되며, 상기 제3마이크로 광학소자는 상기 제2마이크로 광학소자 위에 적층되며, 상기 제1마이크로 광학소자의 길이는 상기 제2마이크로 광학소자의 길이보다 짧으며, 상기 제2마이크로 광학소자의 길이는 상기 제3마이크로 광학소자의 길이보다 짧다.The second micro optical element is stacked on the first micro optical element, the third micro optical element is stacked on the second micro optical element, and the length of the first micro optical element is of the second micro optical element. It is shorter than the length, and the length of the second micro optical element is shorter than the length of the third micro optical element.
상기 제1영역, 상기 제2영역, 및 상기 제3영역은 상기 제1영역과 상기 제2영역 사이, 및 상기 제2영역과 상기 제3영역 사이에 갭들을 포함하며, 상기 제2영역과 상기 제3영역 사이의 갭은 상기 제1영역과 상기 제2영역 사이의 갭보다 크다. The first region, the second region, and the third region include gaps between the first region and the second region, and between the second region and the third region, and the second region and the The gap between the third region is larger than the gap between the first region and the second region.
상기 제2마이크로 광학소자는 상기 제1영역, 상기 제2영역, 및 상기 제3영역과 서로 마주보는 제4영역, 제5영역, 및 제6영역을 포함하는 제3표면, 및 상기 제4영역, 상기 제5영역, 및 상기 제6영역과 대응되는 제7영역, 제8영역, 및 제9영역을 포함하는 제4표면을 포함한다. The second micro-optical element includes a third surface including a fourth area, a fifth area, and a sixth area facing the first area, the second area, and the third area, and the fourth area. , A fourth surface including the fifth region and the seventh, eighth, and ninth regions corresponding to the sixth region.
상기 제4영역은 평평하다. The fourth region is flat.
상기 제5영역과 상기 제6영역 각각은 상기 제2영역과 상기 제3영역을 통해 굴절된 복수의 광선들이 상기 중심을 기준으로 16도에서 30도까지 굴절되도록 구현된 제2경사 패턴을 포함한다. Each of the fifth region and the sixth region includes a second inclination pattern implemented such that a plurality of rays refracted through the second region and the third region are refracted from 16 to 30 degrees based on the center. .
상기 제3마이크로 광학소자는 상기 제7영역, 상기 제8영역, 및 상기 제9영역과 서로 마주보는 제10영역, 제11영역, 및 제12영역을 포함하는 제5표면, 및 상기 제10영역, 상기 제11영역, 및 상기 제12영역과 대응되는 제13영역, 제14영역, 및 제15영역을 포함하는 제6표면을 포함한다.The third micro optical element may include a fifth surface including tenth, eleventh, and twelfth regions facing the seventh region, the eighth region, and the ninth region, and the tenth region. , A sixth surface including a thirteenth region, a fourteenth region, and a fifteenth region corresponding to the eleventh region and the twelfth region.
상기 제7영역은 평평하다. The seventh area is flat.
상기 제12영역은 상기 제6영역을 통해 굴절된 복수의 광선들이 상기 중심을 기준으로 31도에서 45도까지 굴절되도록 구현된 제3경사 패턴을 포함한다. The twelfth region includes a third inclination pattern implemented such that a plurality of rays refracted through the sixth region are refracted from 31 to 45 degrees based on the center.
상기 복수의 마이크로 광학소자들의 중심은 상기 복수의 광선들 중 상기 중심에서 입사되는 광선이 굴절되지 않도록 경사 패턴을 포함하지 않는다. The center of the plurality of micro-optical elements does not include an inclined pattern so that the light incident from the center of the plurality of light rays is not refracted.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 광전자 모듈은 각각이 서로 다른 경사 패턴을 가지는 복수의 마이크로 광학소자들을 포함한다. 상기 복수의 마이크로 광학소자들은 3개의 존(zone)들로 분할된다. The optoelectronic module according to another embodiment of the present invention includes a plurality of micro-optical elements each having a different inclined pattern. The plurality of micro optical elements are divided into three zones.
상기 3개의 존들 중 제1존은 광원으로부터 입사되는 복수의 광선들이 중심을 기준으로 1도에서 15도 사이로 굴절되도록 제1경사 패턴을 포함하는 상기 복수의 마이크로 광학소자들 중 제1마이크로 광학소자를 포함한다. The first zone of the three zones is a first micro-optical element among the plurality of micro-optical elements including a first inclination pattern so that a plurality of light rays incident from the light source are refracted between 1 and 15 degrees relative to the center. Includes.
상기 3개의 존들 중 제2존은 상기 입사되는 복수의 광선들이 상기 중심을 기준으로 16도에서 30도 사이로 굴절되도록 제2경사 패턴을 포함하는 상기 복수의 마이크로 광학소자들 중 제2마이크로 광학소자를 포함한다. The second of the three zones is the second micro-optical element among the plurality of micro-optical elements including a second inclination pattern so that the incident light rays are refracted between 16 and 30 degrees based on the center. Includes.
상기 3개의 존들 중 제3존은 상기 입사되는 복수의 광선들이 상기 중심을 기준으로 31도에서 45도 사이로 굴절되도록 제3경사 패턴을 포함하는 상기 복수의 마이크로 광학소자들 중 제3마이크로 광학소자를 포함한다. The third of the three zones is a third micro-optical element among the plurality of micro-optical elements including a third inclination pattern so that the incident light rays are refracted between 31 and 45 degrees based on the center. Includes.
상기 제1경사 패턴과 상기 제2경사 패턴은 마주보도록 구현되며, 상기 제3경사 패턴은 상기 제2경사 패턴과 마주보지 않으나 서로 대응되도록 구현된다. The first inclined pattern and the second inclined pattern are implemented to face each other, and the third inclined pattern does not face the second inclined pattern but is implemented to correspond to each other.
상기 제1경사 패턴은 복수의 제1경사면들과 복수의 제2경사면들을 포함하며, 상기 복수의 제1경사면들의 경사 각도는 상기 중심에서 멀어질수록 커진다. The first inclined pattern includes a plurality of first inclined surfaces and a plurality of second inclined surfaces, and an inclination angle of the plurality of first inclined surfaces increases as the distance from the center increases.
상기 제2경사 패턴은 복수의 제3경사면들과 복수의 제4경사면들을 포함하며, 상기 복수의 제3경사면들의 경사 각도는 상기 중심에서 멀어질수록 커진다. The second inclined pattern includes a plurality of third inclined surfaces and a plurality of fourth inclined surfaces, and an inclination angle of the plurality of third inclined surfaces increases as the distance from the center increases.
상기 제3경사 패턴은 복수의 제5경사면들과 복수의 제6경사면들을 포함하며, 상기 복수의 제5경사면들의 경사 각도는 상기 중심에서 멀어질수록 커진다. The third inclined pattern includes a plurality of fifth inclined surfaces and a plurality of six inclined surfaces, and an inclination angle of the plurality of fifth inclined surfaces increases as the distance from the center increases.
상기 중심에서 입사되는 광선은 굴절되지 않는다. The light beam incident from the center is not refracted.
본 발명의 실시 예에 따른 광전자 모듈은 제1표면과 제2표면을 포함하는 제1마이크로 광학소자, 제3표면과 제4표면을 포함하는 제2마이크로 광학소자, 제5표면과 제6표면을 포함하는 제3마이크로 광학소자를 포함한다. The optoelectronic module according to an embodiment of the present invention includes a first micro optical element including a first surface and a second surface, a second micro optical element including a third surface and a fourth surface, a fifth surface and a sixth surface. And a third micro optical element.
상기 제1표면은 평평하다. 상기 제2표면은 중심을 기준으로 배열되는 제1영역, 제2영역, 및 제3영역을 포함한다. 상기 제1영역, 상기 제2영역, 및 상기 제3영역 각각은 광원으로부터 입사되는 복수의 광선들 각각이 상기 중심에서 가장자리로 갈수록 1도에서 15도까지 굴절되도록 구현된 제1경사 패턴을 포함한다. The first surface is flat. The second surface includes a first area, a second area, and a third area arranged with respect to the center. Each of the first region, the second region, and the third region includes a first inclination pattern implemented such that each of a plurality of rays incident from a light source is refracted from 1 to 15 degrees toward the edge from the center. .
상기 중심에서 입사되는 빛은 굴절되지 않는다.The light incident from the center is not refracted.
상기 제3표면은 상기 제1영역, 상기 제2영역, 및 상기 제3영역과 서로 마주보는 제4영역, 제5영역, 및 제6영역을 포함한다. The third surface includes the first area, the second area, and the fourth area, the fifth area, and the sixth area facing each other.
상기 제4영역은 평평하며, 상기 제5영역과 상기 제6영역 각각은 상기 제2영역과 상기 제3영역 각각을 통해 굴절된 빛이 16도에서 30도까지 굴절되도록 구현된 제2경사 패턴을 포함한다. The fourth region is flat, and each of the fifth region and the sixth region has a second inclined pattern implemented such that light refracted through each of the second region and the third region is refracted from 16 to 30 degrees. Includes.
상기 제5표면은 상기 제4영역, 상기 제5영역, 및 상기 제6영역과 서로 대응되는 제7영역, 제8영역, 및 제9영역을 포함한다. 상기 제7영역, 상기 제8영역은 평평하며, 상기 제9영역은 상기 제6영역을 통해 굴절된 빛이 31도에서 45도까지 굴절되도록 구현된 제3경사 패턴을 포함한다. The fifth surface includes seventh, eighth, and ninth regions corresponding to the fourth region, the fifth region, and the sixth region. The seventh region and the eighth region are flat, and the ninth region includes a third inclined pattern implemented so that light refracted through the sixth region is refracted from 31 to 45 degrees.
본 발명의 실시 예에 따른 마이크로 광학소자는 새로운 형상을 가짐으로써 광의 집광 효율을 높일 수 있고, 광의 방향을 제어할 수 있는 효과가 있다. The micro-optical device according to an embodiment of the present invention has a new shape, thereby improving light collection efficiency and controlling the direction of light.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로 광학소자를 포함하는 광전자 모듈은 새로운 형태의 마스크를 제공함으로써 광의 밝기를 균일하게 할 수 있는 효과가 있다. In addition, the optoelectronic module including a micro-optical element according to an embodiment of the present invention has an effect of uniformizing the brightness of light by providing a new type of mask.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 상세한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 광전자 모듈의 단면도를 나타낸다.
도 2는 종래의 프레넬 렌즈의 패턴 일부와, 종래의 프레넬 렌즈의 패턴 일부의 경사 각도와 반사율의 상관 관계의 그래프를 나타낸다.
도 3은 도 1에 도시된 광전자 모듈의 상면도를 나타낸다.
도 4는 도 1에 도시된 광전자 모듈의 일부의 확대도를 나타낸다.
도 5는 도 4에 도시된 제1마이크로 광학소자의 일부의 확대도를 나타낸다.
도 6은 도 5에 도시된 제1마이크로 광학소자에 구현된 제1경사 패턴의 경사 각도를 계산하기 위한 개략도를 나타낸다.
도 7은 도 4에 도시된 제1, 2마이크로 광학소자의 일부의 확대도를 나타낸다.
도 8은 도 7에 도시된 제2마이크로 광학소자에 구현된 제2경사 패턴의 경사 각도를 계산하기 위한 개략도를 나타낸다.
도 9는 도 4에 도시된 제1, 2, 3마이크로 광학소자의 일부의 확대도를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광전자 모듈의 개략도를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광전자 모듈의 개략도를 나타낸다.
도 12는 종래의 광전자 모듈의 단면도를 나타낸다.
도 13은 종래의 광전자 모듈의 블록도를 나타낸다.
도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광전자 모듈의 단면도를 나타낸다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광전자 모듈의 블록도를 나타낸다.
도 16은 도 14에 도시된 마이크로 광학소자 어레이의 다른 실시 예를 나타낸다. In order to better understand the drawings cited in the detailed description of the present invention, a detailed description of each drawing is provided.
1 is a sectional view showing an optoelectronic module according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 shows a graph of a correlation between the inclination angle and reflectance of a portion of a pattern of a conventional Fresnel lens and a portion of a pattern of a conventional Fresnel lens.
3 shows a top view of the optoelectronic module shown in FIG. 1.
4 shows an enlarged view of a part of the optoelectronic module shown in FIG. 1.
5 is an enlarged view of a portion of the first micro optical element shown in FIG. 4.
6 is a schematic diagram for calculating an inclination angle of a first inclined pattern implemented in the first micro optical element shown in FIG. 5.
7 is an enlarged view of a portion of the first and second micro optical elements illustrated in FIG. 4.
FIG. 8 shows a schematic diagram for calculating the inclination angle of the second inclined pattern implemented in the second micro optical element shown in FIG. 7.
9 is an enlarged view of a portion of the first, second, and third micro optical elements shown in FIG. 4.
10 shows a schematic diagram of an optoelectronic module according to an embodiment of the present invention.
11 shows a schematic diagram of an optoelectronic module according to another embodiment of the present invention.
12 shows a cross-sectional view of a conventional optoelectronic module.
13 shows a block diagram of a conventional optoelectronic module.
14 is a sectional view of an optoelectronic module according to another embodiment of the present invention.
15 is a block diagram of an optoelectronic module according to another embodiment of the present invention.
16 shows another embodiment of the micro-optical device array shown in FIG. 14.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.Specific structural or functional descriptions of the embodiments according to the concept of the present invention disclosed in this specification are exemplified only for the purpose of explaining the embodiments according to the concept of the present invention, and the embodiments according to the concept of the present invention It can be implemented in various forms and is not limited to the embodiments described herein.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.Embodiments according to the concept of the present invention can be applied to various changes and can have various forms, so that the embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail herein. However, this is not intended to limit the embodiments according to the concept of the present invention to specific disclosure forms, and includes all changes, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.Terms such as first or second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The above terms are only for the purpose of distinguishing one component from other components, for example, without departing from the scope of rights according to the concept of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly The second component may also be referred to as the first component.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.When an element is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that other components may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in the middle. It should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that no other component exists in the middle. Other expressions describing the relationship between the components, such as “between” and “just between” or “neighboring to” and “directly neighboring to” should be interpreted as well.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in this specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, the terms "include" or "have" are intended to indicate that a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described is present, and one or more other features or numbers. It should be understood that it does not preclude the existence or addition possibilities of, steps, actions, components, parts or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having meanings consistent with meanings in the context of related technologies, and should not be interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined herein. Does not.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by explaining preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 광전자 모듈의 단면도를 나타낸다. 1 is a sectional view showing an optoelectronic module according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참고하면, 광전자 모듈(10)은 자율 주행 차량, 의료용 기기, 검사 장비, 스마트폰, 또는 전자 장치 등 다양한 분야에서 객체를 스캔하고 검출하기 위한 센서로 이용될 수 있다. 실시 예에 따라 광전자 모듈(10)은 센서, 라이더 센서, 센서 어셈블리, 스캐닝 장치, 스캐너, 3D 스캐닝 장치, 3D 스캐너, 광학 부품, 또는 광학 소자 등 다양한 용어로 호칭될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 광전자 모듈(10)은 광원(20) 위에 구현된다. 광원(20)에서 복수의 광선들(light rays; 11-1~11-n; n은 자연수)이 발산된다. 광원(20)은 VCSEL(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser) 어레이로 구현될 수 있다. 마이크로 광학소자는 수십 마이크로미터와 밀리미터 사이의 광학 시스템을 의미한다. Referring to FIG. 1, the
도 2는 종래의 프레넬 렌즈의 패턴 일부와, 종래의 프레넬 렌즈의 패턴 일부의 경사 각도와 반사율의 상관관계의 그래프를 나타낸다. 도 2의 (a)는 종래의 프레넬 렌즈의 패턴 일부를 나타낸다. Figure 2 shows a graph of the correlation between the inclination angle and reflectance of a portion of a pattern of a conventional Fresnel lens and a portion of a pattern of a conventional Fresnel lens. 2(a) shows a part of a pattern of a conventional Fresnel lens.
도 2의 (a)를 참고하면, 종래의 프레넬 렌즈의 패턴 일부(1)의 굴절 각도 (φ)는 다음과 같은 수학식에 따라 계산된다. Referring to FIG. 2(a), the refractive angle φ of the
[수학식 1][Equation 1]
φ=arcsin(n*sinθ)-θφ=arcsin(n*sinθ)-θ
n은 매질의 굴절률을 나타내며, θ은 종래의 프레넬 렌즈의 패턴 일부(1)의 경사 각도를 나타낸다. n represents the refractive index of the medium, and θ represents the inclination angle of the
도 2의 (b)는 종래의 프레넬 렌즈의 패턴 일부의 경사 각도와 반사율의 상관관계의 그래프를 나타낸다. 그래프의 X축은 종래의 프레넬 렌즈의 패턴 일부(1)의 굴절 각도(φ)를 나타내며, 그래프의 Y축은 반사율을 나타낸다, Fig. 2B shows a graph of the correlation between the inclination angle and reflectance of a portion of the pattern of a conventional Fresnel lens. The X-axis of the graph represents the refractive angle φ of the
도 2의 (b)를 참고하면, 종래의 프레넬 렌즈의 패턴 일부(1)의 굴절 각도(φ)가 0도에서 15도까지 증가할 때, 반사율은 약 5% 정도로 일정하다. 하지만, 종래의 프레넬 렌즈의 패턴 일부(1)의 굴절 각도(φ)가 15도 이상으로 증가할 때, 반사율은 급격하게 증가한다. Referring to (b) of FIG. 2, when the refractive angle φ of the
도 2의 (c)는 종래의 프레넬 렌즈의 패턴 일부의 경사 각도가 15도 이상일 때, 반사되는 빛을 나타낸다.2(c) shows light reflected when an inclination angle of a part of a pattern of a conventional Fresnel lens is 15 degrees or more.
도 2의 (b)와 도 2의 (c)를 참고할 때, 종래의 프레넬 렌즈의 패턴 일부(1)의 경사 각도(θ)가 15도 이상일 때, 반사율이 급격하게 증가하기 때문에 광선은 굴절되지 못하고 반사된다.2(b) and 2(c), when the inclination angle θ of the
즉, 종래의 프레넬 렌즈가 이용될 때, 복수의 광선들은 15도 이상 굴절되기 어렵다. 본 발명에서는 모터를 이용하여 회전하지 않고도 넓은 범위로 객체를 스캔할 수 있는 새로운 구조가 제안된다. That is, when a conventional Fresnel lens is used, it is difficult for a plurality of rays to be refracted more than 15 degrees. In the present invention, a new structure that can scan an object in a wide range without rotating using a motor is proposed.
도 1을 참고하면, 광전자 모듈(10)은 복수의 마이크로 광학소자들(100, 200, 및 300)을 포함한다. 각각이 서로 다른 경사 패턴을 가지는 복수의 마이크로 광학소자들(100, 200, 및 300)을 포함함으로써 광전자 모듈(10)을 회전시키지 않더라도 일정 범위 내에서 객체를 스캔하고 검출할 수 있다. Referring to Figure 1, the
도 3은 도 1에 도시된 광전자 모듈의 상면도를 나타낸다. 도 3에서 실선으로 표시된 부분은 눈에 보이는 부분이며, 점선으로 표시한 부분은 눈에 보이지 않는 부분을 나타낸다. 3 shows a top view of the optoelectronic module shown in FIG. 1. In FIG. 3, a part indicated by a solid line is a visible part, and a part indicated by a dotted line represents a part not visible.
도 1과 도 3을 참고하면, 복수의 마이크로 광학소자들(100, 200, 및 300)은 사각형이다. 실시 예에 따라 복수의 마이크로 광학소자들(100, 200, 및 300)은 원형으로 구현될 수 있다. 1 and 3, a plurality of micro optical elements (100, 200, and 300) are square. According to an embodiment, the plurality of micro
제2마이크로 광학소자(200)는 제1마이크로 광학소자(100) 위에 적층된다. 제3마이크로 광학소자(300)는 제2마이크로 광학소자(200) 위에 적층된다. The second micro
제1마이크로 광학소자(100)의 길이(L1)는 제2마이크로 광학소자(200)의 길이(L2)보다 짧다. 제2마이크로 광학소자(200)의 길이(L2)는 제3마이크로 광학소자(300)의 길이(L3)보다 짧다. The length L1 of the first micro
복수의 마이크로 광학소자들(100, 200, 및 300)은 3개의 존(zone; Z1, Z2, 및 Z3)들로 분할된다. 제1존(Z1)은 중심(C)에서 가장 가까운 존이며, 제2존(Z2)은 그 다음으로 가까운 존이며, 제3존(Z3)은 중심(C)에서 가까운 멀리 떨어진 존이다. The plurality of micro
3개의 존들(Z1, Z2, 및 Z3) 중 제1존(Z1)은 광원(20)으로부터 입사되는 복수의 광선들(11-41~11-55)이 중심(C)을 기준으로 1도에서 15도 사이로 굴절되도록 제1경사 패턴을 포함하는 제1마이크로 광학소자(100)를 포함한다. 제1존(Z1)에는 입사되는 복수의 광선들(11-41~11-55)이 1도에서 15도 사이로 굴절된다. 예컨대, 제1광선(11-41)은 1도로 굴절되며, 제15광선(11-55)은 15도로 굴절된다. The first zone Z1 of the three zones Z1, Z2, and Z3 has a plurality of rays 11-41 to 11-55 incident from the
3개의 존들(Z1, Z2, 및 Z3) 중 제2존(Z2)은 입사되는 복수의 광선들(11-56~11-70)이 중심(C)을 기준으로 16도에서 30도 사이로 굴절되도록 제2경사 패턴을 포함하는 제2마이크로 광학소자(200)를 포함한다. 제2존(Z2)에는 입사되는 복수의 광선들(11-56~11-70)이 16도에서 30도 사이로 굴절된다. 예컨대, 제16광선(11-56)은 16도로 굴절되며, 제30광선(11-70)은 30도로 굴절된다. The second zone (Z2) of the three zones (Z1, Z2, and Z3) is such that a plurality of incident rays (11-56 to 11-70) are refracted between 16 and 30 degrees based on the center (C) And a second micro
3개의 존들(Z1, Z2, 및 Z3) 중 제3존(Z3)은 입사되는 복수의 광선들(11-71~11-n)이 중심(C)을 기준으로 31도에서 45도 사이로 굴절되도록 제3경사 패턴을 포함하는 제3마이크로 광학소자(300)를 포함한다. 제3존(Z3)에는 입사되는 복수의 광선들(11-71~11-n)이 31도에서 45도 사이로 굴절된다. 예컨대, 제31광선(11-71)은 31도로 굴절되며, 제45광선(11-n)은 45도로 굴절된다. The third zone (Z3) of the three zones (Z1, Z2, and Z3) is such that the incident light rays 11-71 to 11-n are refracted between 31 and 45 degrees based on the center (C). And a third micro
3개의 존들(Z1, Z2, 및 Z3)에서 각각 서로 다른 각도로 굴절되도록 함으로써 광전자 모듈(10)을 회전시키지 않더라도 일정 범위(0도에서 90도) 내에서 객체를 스캔하고 검출할 수 있다. 중심(C)에서 한쪽 방향(a)으로 복수의 광선들(11-40~11-n)이 0도에서 45도 사이로 굴절되므로, 중심(C)에서 양쪽 방향(a, b)으로 복수의 광선들(11-1~11-n)이 0도에서 90도 사이로 굴절된다. By allowing the three zones Z1, Z2, and Z3 to be refracted at different angles, an object can be scanned and detected within a certain range (0 to 90 degrees) without rotating the
도 4는 도 1에 도시된 광전자 모듈의 일부(PR)의 확대도를 나타낸다. 4 shows an enlarged view of a part PR of the optoelectronic module shown in FIG. 1.
도 1과 도 4를 참고하면, 광전자 모듈(10)은 각각이 서로 다른 경사 패턴(160, 170, 180, 230, 240, 및 340)을 가지는 복수의 마이크로 광학소자들(100, 200, 및 300)을 포함한다. 1 and 4, the
서로 다른 경사 패턴들(160, 170, 180, 230, 240, 및 340)은 광원(20)으로부터 입사되는 복수의 광선들(11-1~11-n) 각각이 복수의 마이크로 광학소자들(100, 200, 및 300)의 중심(C)에서 가장자리로 갈수록 1도씩 증가하여 굴절되도록 구현된다. 중심(C)에서는 굴절되지 않는다. 따라서 복수의 광선들(11-1~11-n) 각각은 중심(C)을 기준으로 0도에서 45도까지 점차적으로 1도씩 증가하여 굴절된다. Different
제1마이크로 광학소자(100)는 평평한 제1표면(110), 및 중심(C)을 기준으로 배열되는 제1영역(160), 제2영역(170), 및 제3영역(180)을 포함하는 제2표면(150)을 포함한다.The first micro
제1영역(160), 제2영역(170), 및 제3영역(180) 각각은 복수의 광선들(11-41~11-n) 각각이 중심(C)을 기준으로 1도부터 15도까지 점차적으로 증가하여 굴절되도록 구현된 제1경사 패턴(P1)을 포함한다. 제1경사 패턴(P1)은 서로 같다. Each of the
제1영역(160), 제2영역(170), 및 제3영역(180)은 제1영역(160)과 제2영역(170) 사이에 제1갭(G1), 및 제2영역(170)과 제3영역(180) 사이에 제2갭(G2)을 포함한다. 제2영역(170)과 제3영역(180) 사이의 갭(G2)은 제1영역(160)과 제2영역(170) 사이의 갭(G1)보다 크다. The
제2마이크로 광학소자(200)는 제3표면(210)과 제4표면(250)을 포함한다. The second micro
제3표면(210)은 제1영역(160), 제2영역(170), 및 제3영역(180)과 서로 마주보는 제4영역(220), 제5영역(230), 및 제6영역(240)을 포함한다. The
제4표면(250)은 제4영역(220), 제5영역(230), 및 제6영역(240)과 대응되는 제7영역(260), 제8영역(270), 및 제9영역(280)을 포함한다. The
제4영역(220)은 평평하다. The
제5영역(230)과 제6영역(240) 각각은 제2영역(170)과 제3영역(180)을 통해 굴절된 복수의 광선들(11-55~11-n)이 중심(C)을 기준으로 16도에서 30도까지 굴절되도록 구현된 제2경사 패턴(P2)을 포함한다. Each of the
제1경사 패턴(P1)과 제2경사 패턴(P2)은 마주보도록 구현된다. The first inclined pattern P1 and the second inclined pattern P2 are implemented to face each other.
제7영역(260)은 평평하다. The
제8영역(270)과 제9영역(280) 각각은 경사 패턴을 가진다. 상기 경사 패턴은 제1경사 패턴(P1), 제2경사 패턴(P2), 및 제3경사 패턴(P3)과는 다른 경사 패턴이다. Each of the eighth region 270 and the
제3마이크로 광학소자(300)는 제5표면(310)과 제6표면(350)을 포함한다.The third micro
제5표면(310)은 제7영역(260), 제8영역(270), 및 제9영역(280)과 서로 마주보는 제10영역(320), 제11영역(330), 및 제12영역(340)을 포함한다. The
제6표면(350)은 제10영역(320), 제11영역(330), 및 제12영역(340)과 대응되는 제13영역(360), 제14영역(370), 및 제15영역(380)을 포함한다. The
제10영역(320)과 제11영역(330)은 평평하다. The
제12영역(340)은 제6영역(240)을 통해 굴절된 복수의 광선들(11-71~11-n)이 중심(C)을 기준으로 31도에서 45도까지 굴절되도록 구현된 제3경사 패턴(P3)을 포함한다. The
복수의 마이크로 광학소자들(100, 200, 및 300)의 중심(C)은 복수의 광선들(11-1~11-n) 중 중심(C)에서 입사되는 광선(11-40)이 굴절되지 않도록 경사 패턴을 포함하지 않는다. The center C of the plurality of
제3경사 패턴(P3)은 제2경사 패턴(P2)과 마주보지 않으나 서로 대응되도록 구현된다. The third inclination pattern P3 does not face the second inclination pattern P2, but is implemented to correspond to each other.
제13영역(360)과 제14영역(370)은 평평하다. The
제15영역(380)은 경사 패턴을 포함한다. 상기 경사 패턴은 제1경사 패턴(P1), 제2경사 패턴(P2), 및 제3경사 패턴(P3)과는 다른 경사 패턴이다. The
도 5는 도 4에 도시된 제1마이크로 광학소자의 일부의 확대도를 나타낸다.5 is an enlarged view of a portion of the first micro optical element shown in FIG. 4.
도 5를 참고하면, 제1경사 패턴(P1)이 상세하게 도시된다. 제1경사 패턴(P1)은 복수의 제1경사면들(SF1~SF15)과 복수의 제2경사면들(DF1~DF15)을 포함하며, 복수의 제1경사면들(SF1~SF15)의 경사 각도(ANG1~ANG15)는 중심(C)에서 멀어질수록 커진다. 예컨대, 제15경사 각도(ANG15)는 제1경사 각도(ANG1)보다 크다. 실시 예에 따라 복수의 제1경사면들(SF1~SF15) 각각은 경사면(slope facet), 복수의 제2경사면들(DF1~DF15) 각각은 드래프트 면(draft facet)으로 호칭될 수 있다. Referring to FIG. 5, the first inclined pattern P1 is shown in detail. The first inclination pattern P1 includes a plurality of first inclined surfaces SF1 to SF15 and a plurality of second inclined surfaces DF1 to DF15, and the inclination angle of the plurality of first inclined surfaces SF1 to SF15 ( ANG1~ANG15) are larger as they move away from the center (C). For example, the 15th inclination angle ANG15 is greater than the first inclination angle ANG1. According to an embodiment, each of the plurality of first inclined surfaces SF1 to SF15 may be called a slope facet, and each of the plurality of second inclined surfaces DF1 to DF15 may be referred to as a draft facet.
도 6은 도 5에 도시된 제1마이크로 광학소자에 구현된 제1경사 패턴의 경사 각도를 계산하기 위한 개략도를 나타낸다. 6 is a schematic diagram for calculating an inclination angle of a first inclined pattern implemented in the first micro optical element shown in FIG. 5.
도 1, 및 도 4 내지 도 6을 참고하면, 제1경사 패턴(P1)의 경사 각도(α)는 아래의 수학식에 따라 계산될 수 있다. 도 6에서는 예로 제1경사면(SF15)과 제2경사면(DF15)이 도시되었다. 경사 각도(α)는 경사 각도(ANG15)일 수 있다. 1 and 4 to 6, the inclination angle α of the first inclination pattern P1 may be calculated according to the following equation. In FIG. 6, for example, the first inclined surface SF15 and the second inclined surface DF15 are illustrated. The inclination angle α may be an inclination angle ANG15.
(수학식2)(Equation 2)
n1sinαθ =n2sin(θ+α)n 1 sinαθ = n 2 sin(θ+α)
n1, n2는 매질의 굴절율을 나타내며, α는 경사 각도를, θ는 굴절 각도를 나타낸다. n 1 and n 2 represent the refractive index of the medium, α represents the inclination angle, and θ represents the refractive angle.
상기 수학식 2에 따라 계산된 굴절 각도(θ)와 경사 각도(α)의 관계는 아래 표와 같다. The relationship between the refraction angle θ and the inclination angle α calculated according to Equation 2 is shown in the table below.
이때, 매질의 굴절율(n1, n2)은 각각 1.5, 1이라 가정한다. 도 2에서 설명한 바와 같이 반사율 때문에 굴절 각도(θ)를 15도 이상 증가시키기는 어렵다. 표 1을 참고할 때, 중심(C)에서 멀어질수록 제1경사 패턴(P1)의 경사 각도(α)는 커진다. 예컨대, 도 5를 참고하면, 경사 각도(ANG15)는 경사 각도(ANG1)보다 크다. 도 5에 도시된 경사 각도(ANG1~ANG15) 각각은 도 6에 도시된 경사 각도(α)와 대응된다. 중심(C)에서 멀어질수록 복수의 제1경사면들(SF1~SF15)의 기울기는 증가한다. 복수의 제2경사면들(DF1~DF15)의 경사 각도는 모두 0도이다. At this time, it is assumed that the refractive indexes of the medium (n 1 , n 2 ) are 1.5 and 1, respectively. As described in FIG. 2, it is difficult to increase the refractive angle θ by 15 degrees or more due to the reflectance. Referring to Table 1, the farther from the center C, the greater the inclination angle α of the first inclined pattern P1. For example, referring to FIG. 5, the inclination angle ANG15 is greater than the inclination angle ANG1. Each of the inclination angles ANG1 to ANG15 shown in FIG. 5 corresponds to the inclination angle α shown in FIG. 6. The inclination of the plurality of first inclined surfaces SF1 to SF15 increases as it moves away from the center C. The inclination angles of the plurality of second inclined surfaces DF1 to DF15 are all 0 degrees.
도 7은 도 4에 도시된 제1, 2마이크로 광학소자의 확대도를 나타낸다. FIG. 7 shows enlarged views of the first and second micro optical elements shown in FIG. 4.
도 1, 도 4, 및 도 7을 참고하면, 제2경사 패턴(P2)이 상세하게 도시된다. 제2경사 패턴(P2)은 복수의 제3경사면들(SF16~SF30)과 복수의 제4경사면들(DF16~DF30)을 포함하며, 복수의 제3경사면들(SF16~SF30)의 경사 각도(ANG16~ANG30)는 중심(C)에서 멀어질수록 커진다. 예컨대, 경사 각도(ANG30)는 경사 각도(ANG16)보다 크다. 1, 4, and 7, the second inclined pattern P2 is illustrated in detail. The second inclined pattern P2 includes a plurality of third inclined surfaces SF16 to SF30 and a plurality of fourth inclined surfaces DF16 to DF30, and the inclination angle of the plurality of third inclined surfaces SF16 to SF30 ( ANG16~ANG30) are larger as they move away from the center (C). For example, the inclination angle ANG30 is greater than the inclination angle ANG16.
실시 예에 따라 복수의 제3경사면들(SF16~SF30) 각각은 경사면(slope facet), 복수의 제4경사면들(DF16~DF30) 각각은 드래프트 면(draft facet)으로 호칭될 수 있다. According to an embodiment, each of the plurality of third inclined surfaces SF16 to SF30 may be called a slope facet, and each of the plurality of fourth inclined surfaces DF16 to DF30 may be referred to as a draft facet.
도 8은 도 7에 도시된 제2마이크로 광학소자에 구현된 제2경사 패턴의 경사 각도를 계산하기 위한 개략도를 나타낸다. FIG. 8 shows a schematic diagram for calculating the inclination angle of the second inclined pattern implemented in the second micro optical element shown in FIG. 7.
도 1, 도 4, 도 7, 및 도 8을 참고하면, 제2경사 패턴(P2)의 경사 각도(α1)는 아래의 수학식에 따라 계산될 수 있다. 도 8에서는 예로 제3경사면(SF30)과 제4경사면(DF30)이 도시되었다. 경사 각도(α1)는 경사 각도(ANG30)일 수 있다. 1, 4, 7, and 8, the inclination angle α 1 of the second inclination pattern P2 may be calculated according to the following equation. In FIG. 8, for example, the third inclined surface SF30 and the fourth inclined surface DF30 are illustrated. The inclination angle α 1 may be an inclination angle ANG30.
(수학식3)(Equation 3)
n2sin(α1-θ2) =n1sin(α1)n 2 sin(α 1 -θ 2 ) = n 1 sin(α 1 )
n1, n2는 매질의 굴절율을 나타내며, α1는 경사 각도를, θ1는 굴절 각도를 나타낸다. n 1 and n 2 represent the refractive index of the medium, α 1 represents the inclination angle, and θ 1 represents the refractive angle.
상기 수학식 3에 따라 계산된 굴절 각도(θ1)와 경사 각도(α1)의 관계는 아래 표와 같다. The relationship between the refraction angle θ 1 and the inclination angle α 1 calculated according to
이때, 매질의 굴절율(n1, n2)은 각각 1.5, 1이라 가정한다. 도 2에서 설명한 바와 같이 반사율 때문에 굴절 각도(θ1)를 15도 이상 증가시키기는 어렵다. 표 1을 참고할 때, 중심(C)에서 멀어질수록 제2경사 패턴(P2)의 경사 각도(α1)는 커진다. At this time, it is assumed that the refractive indexes of the medium (n 1 , n 2 ) are 1.5 and 1, respectively. As described in FIG. 2, it is difficult to increase the refractive angle θ 1 by 15 degrees or more due to the reflectance. Referring to Table 1, the farther from the center C, the larger the inclination angle α 1 of the second inclined pattern P2 becomes.
중심(C)에서 멀어질수록 복수의 제3경사면들(SF16~SF30)의 기울기는 증가한다. 예컨대, 도 7을 참고하면, 경사 각도(ANG30)는 경사 각도(ANG16)보다 크다. 도 7에 도시된 경사 각도(ANG16~ANG30) 각각은 도 8에 도시된 경사 각도(α1)와 대응된다. 중심(C)에서 멀어질수록 복수의 제3경사면들(SF16~SF30)의 기울기는 증가한다. 복수의 제2경사면들(DF16~DF30)의 경사 각도(ω)는 중심(C)에서 멀어질수록 증가한다.The inclinations of the plurality of third inclined surfaces SF16 to SF30 increase as the distance from the center C increases. For example, referring to FIG. 7, the inclination angle ANG30 is greater than the inclination angle ANG16. Each of the inclination angles ANG16 to ANG30 shown in FIG. 7 corresponds to the inclination angle α 1 shown in FIG. 8. The inclinations of the plurality of third inclined surfaces SF16 to SF30 increase as the distance from the center C increases. The inclination angle ω of the plurality of second inclined surfaces DF16 to DF30 increases as the distance from the center C increases.
도 9는 도 4에 도시된 제1, 2, 3마이크로 광학소자의 확대도를 나타낸다. 9 is an enlarged view of the first, second, and third micro optical elements shown in FIG. 4.
도 1, 도 4, 및 도 9를 참고하면, 제3경사 패턴(P3)이 상세하게 도시된다. 제3경사 패턴(P3)은 복수의 제5경사면들(SF31~SF45)과 복수의 제6경사면들(DF31~DF45)을 포함하며, 복수의 제5경사면들(SF31~SF45)의 경사 각도(ANG31~ANG45)는 중심(C)에서 멀어질수록 커진다. 예컨대, 경사 각도(ANG45)는 경사 각도(ANG31)보다 크다. 1, 4, and 9, the third inclination pattern P3 is illustrated in detail. The third inclination pattern P3 includes a plurality of fifth inclined surfaces SF31 to SF45 and a plurality of six inclined surfaces DF31 to DF45, and the inclination angles of the plurality of fifth inclined surfaces SF31 to SF45 ( ANG31~ANG45) are larger as they move away from the center (C). For example, the inclination angle ANG45 is greater than the inclination angle ANG31.
실시 예에 따라 복수의 제5경사면들(SF31~SF45) 각각은 경사면(slope facet), 복수의 제6경사면들(DF31~DF45) 각각은 드래프트 면(draft facet)으로 호칭될 수 있다. According to an embodiment, each of the plurality of fifth inclined surfaces SF31 to SF45 may be called a slope facet, and each of the plurality of sixth inclined surfaces DF31 to DF45 may be referred to as a draft facet.
제3경사 패턴(P3)의 경사 각도(ANG31~ANG45)는 위의 수학식 3에 따라 계산될 수 있다. 즉, 제3경사 패턴(P3)의 경사 각도(ANG31~ANG45)는 제2경사 패턴(P2)의 경사 각도와 같은 방법으로 계산된다. 제2경사 패턴(P2)과 제3경사 패턴(P3)은 유사한 구조이기 때문이다.The inclination angles ANG31 to ANG45 of the third inclination pattern P3 may be calculated according to
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광전자 모듈의 개략도를 나타낸다. 10 shows a schematic diagram of an optoelectronic module according to an embodiment of the present invention.
도 1과 도 10을 참고하면, 복수의 마이크로 광학소자들(100, 200, 및 300)은 각각이 서로 다른 경사 패턴을 가진다. 1 and 10, the plurality of
상기 서로 다른 경사 패턴들은 광원(20)으로부터 입사되는 복수의 광선들(11-1~11-n) 각각이 복수의 마이크로 광학소자들(100, 200, 및 300)의 중심(C)에서 가장자리로 갈수록 1도씩 증가하여 굴절되도록 구현된다. 제2굴절 각도(Z2)는 제1굴절 각도(Z1)보다 크며, 제3굴절 각도(Z3)은 제2굴절 각도(Z2)보다 크다. Each of the different inclined patterns includes a plurality of light rays 11-1 to 11-n incident from the
각각이 서로 다른 경사 패턴을 가지는 복수의 마이크로 광학소자들(100, 200, 및 300)을 포함으로써 광전자 모듈(10)을 회전시키지 않더라도 일정 범위 내에서 객체를 스캔하고 검출할 수 있다. By including a plurality of micro-optical elements (100, 200, and 300) each having a different inclined pattern, it is possible to scan and detect an object within a certain range without rotating the optoelectronic module (10).
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광전자 모듈의 개략도를 나타낸다. 11 shows a schematic diagram of an optoelectronic module according to another embodiment of the present invention.
도 11을 참고하면, 복수의 광전자 모듈들(10-1과 10-2)이 서로 결합하여 센서, 라이더 센서, 센서 어셈블리, 스캐닝 장치, 스캐너, 3D 스캐닝 장치, 또는 3D 스캐너 등으로 구현될 수 있다. 도 11에 도시된 광전자 모듈(10-1과 10-2) 각각은 도 1에 도시된 광전자 모듈(10)을 나타낸다. 2개의 광전자 모듈들(10-1과 10-2)이 지지대(10-3)에 의해 서로 결합됨으로써 센서(1100)가 구현될 수 있다. 도 11과 같이 복수의 광전자 모듈들(10-1과 10-2)이 서로 결합됨으로써 190도 방향으로 객체를 스캔하고 검출할 수 있다. 실시 예에 따라 복수의 광전자 모듈들은 다양하게 결합될 수 있다. Referring to FIG. 11, a plurality of optoelectronic modules 10-1 and 10-2 may be combined with each other to be implemented as a sensor, a rider sensor, a sensor assembly, a scanning device, a scanner, a 3D scanning device, or a 3D scanner. . Each of the optoelectronic modules 10-1 and 10-2 shown in FIG. 11 represents the
본 발명의 실시 예에 따른 광전자 모듈은 각각이 서로 다른 경사 패턴을 가지는 복수의 마이크로 광학소자들을 포함함으로써 광전자 모듈을 회전시키지 않더라도 일정 범위 내에서 객체를 스캔하고 검출할 수 있는 효과가 있다. The optoelectronic module according to an embodiment of the present invention has an effect of scanning and detecting an object within a certain range even without rotating the optoelectronic module by including a plurality of micro-optical elements each having a different inclined pattern.
도 12는 종래의 광전자 모듈의 단면도를 나타낸다. 12 shows a cross-sectional view of a conventional optoelectronic module.
도 12를 참고하면, 종래의 광전자 모듈(1000)은 마이크로 광학소자 어레이(3000)와 광원(7000)을 포함한다. 광원(7000)을 빛을 발산한다. 마이크로 광학소자 어레이(3000)는 광원(7000)에서 발산되는 빛을 모으는 역할을 한다. 마이크로 광학소자 어레이(3000)는 복수의 마이크로 광학소자들(5000)을 포함한다. 종래의 복수의 마이크로 광학소자들(5000)은 한 면은 평평하고, 다른 면은 볼록한 부분(6000)을 가짐으로써 볼록한 부분(6000)에서 빛의 반사뿐만 아니라 빛의 확산의 불확도(uncertainty of measurement)가 증가한다. 도 12에서 실선 화살표(8000)는 마이크로 광학소자(5000)의 볼록한 부분(6000)에서 반사되는 빛을 나타내며, 점선 화살표(9000)는 볼록한 부분(6000)에서 확산되는 빛을 나타낸다. 빛이 확산되는 경우, 집광 효율은 떨어진다. 종래의 복수의 마이크로 광학소자(5000)의 구조는 한 면은 평평하고, 다른 면은 블록한 부분(6000)을 가짐으로써 집광 효율이 떨어진다는 문제점이 있다. Referring to FIG. 12, a
도 13은 종래의 광전자 모듈의 다른 블록도를 나타낸다. 13 shows another block diagram of a conventional optoelectronic module.
도 13을 참고하면, 종래의 광전자 모듈(1000)은 마이크로 광학소자 어레이(3000-1)와 광원(7000-1)을 포함한다. 광원(7000-1)은 복수의 빛들(2000-1)을 발산하는 구성요소들을 포함한다. 도 13에 도시된 왼쪽 그래프를 참고하면, 구성요소가 광원(7000-1)의 중심에서 멀어질수록 광도가 작은 빛(2000-1)을 발산한다. 반대로, 구성요소가 광원(7000-1)의 중심에 가까울수록 광도가 큰 빛(2000-1)을 발산한다. 상기 구성요소들 중 광원(7000-1)의 가장 중심에 있는 구성요소에서 발산되는 빛(2000-1)의 광도가 가장 크다. Referring to FIG. 13, the
마이크로 광학소자 어레이(3000-1)는 복수의 마이크로 광학소자들을 포함한다. 상기 복수의 마이크로 광학소자들 각각은 광원(7000-1)으로부터 발산되는 복수의 빛들(2000-1)을 모으고, 포커싱된 빛들(4000-1)을 발산한다. 도 13에 도시된 오른쪽 그래프를 참고하면, 마이크로 광학소자가 마이크로 광학소자 어레이(3000-1)의 중심에서 멀어질수록 광도가 작은 빛(4000-1)을 발산한다. 반대로, 마이크로 광학소자가 마이크로 광학소자 어레이(3000-1)의 중심에 가까울수록 광도가 큰 빛(4000-1)을 발산한다. 상기 마이크로 광학소자들 중 마이크로 광학소자 어레이(3000-1)의 가장 중심에 있는 마이크로 광학소자에서 발산되는 빛(4000-1)의 광도가 가장 크다. 광원(7000-1)에서 발산되는 복수의 빛들(2000-1)의 광도가 서로 다르기 때문에 마이크로 광학소자 어레이(3000-1)에서도 발산되는 복수의 빛들(4000-1)의 광도도 서로 다르다. 즉, 종래의 광전자 모듈(1000)은 복수의 빛들(4000-1)의 밝기가 불균일하다는 문제점이 있다. The micro optical element array 3000-1 includes a plurality of micro optical elements. Each of the plurality of micro-optical elements collects a plurality of lights 2000-1 emitted from the light source 7000-1, and emits the focused lights 4000-1. Referring to the graph on the right shown in FIG. 13, as the micro-optical element moves away from the center of the micro-optical element array 3000-1, light 4000-1 having a lower luminance is emitted. Conversely, the closer the micro-optical element is to the center of the micro-optical element array 3000-1, the larger the light intensity 4000-1 is. Of the micro-optical elements, the light intensity emitted from the micro-optical element at the center of the micro-optical element array 3000-1 is the greatest. Since the luminosities of the plurality of lights 2000-1 emitted from the light source 7000-1 are different from each other, the luminosities of the plurality of lights 4000-1 emitted from the micro optical element array 3000-1 are also different. That is, the
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광전자 모듈의 단면도를 나타낸다. 14 is a sectional view of an optoelectronic module according to an embodiment of the present invention.
도 14를 참고하면, 광전자 모듈(10000)은 마이크로 광학소자 어레이(11000)와 광원(60000)을 포함한다. 광전자 모듈(10000)은 스마트폰, 자동차, 의료기기, 또는 광통신 등 다양한 분야에서 활용될 수 있다. Referring to FIG. 14, the
마이크로 광학소자 어레이(11000)는 복수의 마이크로 광학소자들을 포함한다. 상기 복수의 마이크로 광학소자들 각각은 빛을 집광시킨다. The
도 14에서는 설명의 편의상 상기 복수의 마이크로 광학소자들 중 마이크로 광학소자(20000)의 구조에 대해 설명한다. 상기 복수의 마이크로 광학소자들 각각의 구조는 모두 동일하다. 마이크로 광학소자(20000)는 제1하부(21000), 제1경사진 하부 표면(23000), 제1내부 벽(25000), 제2경사진 하부 표면(27000), 제3경사진 하부 표면(29000), 제2내부 벽(31000), 제4경사진 하부 표면(33000), 제2하부(35000), 제1외부 벽(37000), 제1상부(39000), 제2외부 벽(41000), 제1경사진 상부(43000), 제2경사진 상부(45000), 제3경사진 상부(47000), 제4경사진 상부(49000), 제3외부 벽(51000), 및 제2상부(53000)를 포함한다. In FIG. 14, for convenience of description, a structure of the micro
광학 축을 기준으로, 제1하부(21000), 제1경사진 하부 표면(23000), 제1내부 벽(25000), 및 제2경사진 하부 표면(27000)과, 제2하부(35000), 제4경사진 하부 표면(33000), 제2내부 벽(31000), 및 제3경사진 하부 표면(29000)은 서로 대칭이다. With respect to the optical axis, the first
제1하부(21000)와 제2하부(35000)는 평평하다. 제1경사진 하부 표면(23000), 제2경사진 하부 표면(27000), 제3경사진 하부 표면(29000), 및 제4경사진 하부 표면(33000)은 곡선이다. The first
제1경사진 하부 표면(23000)은 제1하부(21000)에서 안쪽으로 하향 각도로 제1내부 벽(25000)까지 연장된다. 유사하게, 제4경사진 하부 표면(33000)은 제2하부(35000)에서 안쪽으로 하향 각도로 제2내부 벽(31000)까지 연장된다. The first inclined
제1내부 벽(25000)은 제1경사진 하부 표면(23000)에서 제2경사진 하부 표면(27000)까지 연장된다. 제2내부 벽(31000)은 제4경사진 하부 표면(33000)에서 제3경사진 하부 표면(29000)까지 연장된다. 제2경사진 하부 표면(27000)과 제3경사진 하부 표면(29000)은 상기 광학 축을 기준으로 서로 만난다. The first
제1경사진 하부 표면(23000)의 길이는 제2경사진 하부 표면(27000)의 길이보다 길다. 제4경사진 하부 표면(33000)의 길이는 제3경사진 하부 표면(29000)의 길이보다 길다. The length of the first inclined
상기 광학 축을 기준으로, 제1상부(39000), 제2외부 벽(41000), 제1경사진 상부(43000), 및 제2경사진 상부(45000)와, 제2상부(53000), 제3외부 벽(51000), 제4경사진 상부(49000), 및 제3경사진 상부(47000)는 서로 대칭이다. With respect to the optical axis, the first upper part (39000), the second outer wall (41000), the first inclined upper part (43000), and the second inclined upper part (45000), the second upper part (53000), and the third The
제1상부(39000)와 제2상부(53000)는 평평하다. 제1경사진 상부(43000)와 제4경사진 상부(49000)는 직선이다. 제2경사진 상부(45000)와 제3경사진 상부(47000)는 곡선이다. The first
제2외부 벽(41000)는 제1상부(39000)에서 안쪽으로 상향 각도로 제1경사진 상부(43000)까지 연장된다. 제3외부 벽(51000)은 제2상부(53000)에서 안쪽으로 상향 각도로 제4경사진 상부(49000)까지 연장된다. The second
제1경사진 상부(43000)는 제2외부 벽(41000)에서 안쪽으로 하향 각도로 제2경사진 상부(45000)까지 연장된다. 제4경사진 상부(49000)는 제3외부 벽(51000)에서 안쪽으로 하향 각도로 제3경사진 상부(47000)까지 연장된다. The first inclined upper part 430,000 extends from the second
제2경사진 상부(45000)와 제3경사진 상부(47000)는 상기 광학 축을 기준으로 서로 만난다. 제2경사진 상부(45000)와 제3경사진 상부(47000)의 경사 기울기는 제1경사진 상부(43000)와 제4경사진 상부(49000)의 경사 기울기보다 가파르다. The second inclined
마이크로 광학소자(20000)를 포함하는 마이크로 광학소자 어레이(11000)는 도 14와 같은 구조를 가짐으로써 도 12에서 설명된 빛의 확산의 불확도를 감소시켜 집광 효율이 떨어지는 종래의 문제점이 개선될 수 있다. The
광원(60000)은 복수의 빛을 발산한다. 광원(60000)은 VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)로 구현될 수 있다. The
도 15는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광전자 모듈의 블록도를 나타낸다. 15 is a block diagram of an optoelectronic module according to another embodiment of the present invention.
도 15를 참고하면, 광전자 모듈(10000-1)은 광원(60000-1), 마이크로 광학소자 어레이(11000-1), 및 마스크 어레이(70000)를 포함한다. 도 15에 도시된 광원(60000-1)과 마이크로 광학소자 어레이(11000-1)는 도 14에 도시된 광원(60000)과 마이크로 광학소자 어레이(11000)와 같을 수 있다. 광원(60000-1)은 각각이 레이저(61000-1)를 발산하는 레이저 유닛들(미도시)이 배열된 어레이(미도시)를 포함한다. 상기 어레이는 2차원 어레이이다. 도 15를 참고하면, 레이저(61000-1)를 발산하는 레이저 유닛이 광원(60000-1)의 어레이의 중앙에 위치할수록 광도가 크다. 반대로 레이저(61000-1)를 발산하는 레이저 유닛이 광원(60000-1)의 어레이의 중앙에서 멀어질수록 광도가 작다. 즉, 레이저(61000-1)를 발산하는 레이저 유닛이 광원(60000-1)의 어레이의 가장자리로 가까워질수록 광도가 적다. 15, the optoelectronic module 10000-1 includes a light source 60000-1, a micro optical element array 11000-1, and a
마이크로 광학소자 어레이(11000-1)는 광원(60000-1)의 어레이로부터 출력되는 레이저(61000-1)를 포커싱하여 포커싱된 빛(63000-1)을 출력한다. 포커싱된 빛(63000-1)이, 도 13에 도시된 오른쪽 그래프와 같이, 마이크로 광학소자 어레이(11000-1)의 중앙에 가까운 마이크로 광학소자로부터 출력될 때, 광도가 크다. 반대로, 포커싱된 빛(63000-1)이 마이크로 광학소자 어레이(11000-1)의 가장자리에 가까운 마이크로 광학소자로부터 출력될 때, 광도가 작다. 즉, 마이크로 광학소자 어레이(11000-1)로부터 출력되는 빛들(63000-1)의 밝기는 불균일하다. 마스크 어레이(70000)는 불균일한 빛들(63000-1)의 밝기를 균일하게 하는 역할을 한다. 마스크 어레이(70000)는 복수의 홀들(71000-1~71000-N;N은 자연수)을 포함한다. 복수의 홀들의 개수는 마이크로 광학소자 어레이(11000-1)에 포함된 마이크로 광학소자들의 수와 같다. 마스크 어레이(70000)에서 하나의 홀(71000-P; P는 1보다 크고 N보다 작은 자연수)을 제외한 나머지 홀들(71000-1, 71000-2, ...및 71000-N)의 직경은 모두 같다. 하나의 홀(71000-P)의 직경은 나머지 홀들(71000-1, 71000-2, ...및 71000-N) 각각의 직경보다 작다. The micro-optical device array 11000-1 focuses the laser 61000-1 output from the array of light sources 60000-1 to output the focused light 6300-1. When the focused light 6300-1 is output from a micro-optical element close to the center of the micro-optical element array 11000-1, as shown in the graph on the right in FIG. 13, the light intensity is large. Conversely, when the focused light 6300-1 is output from the micro optical element close to the edge of the micro optical element array 11000-1, the luminosity is small. That is, the brightness of the light 6300-1 output from the micro optical element array 11000-1 is non-uniform. The
하나의 홀(71000-P)은 마스크 어레이(70000)의 중앙에 위치하며, 하나의 홀(71000-P)에서 마이크로 광학소자 어레이(11000-1)에서 발산되는 빛들(63000-1) 중 광도가 가장 큰 빛(63000-1)이 통과한다. 하나의 홀(71000-P)의 직경은 다른 홀들(71000-1, 71000-2, ...및 71000-N)의 직경보다 작아서 마이크로 광학소자 어레이(11000-1)에서 발산되는 빛들(63000-1) 중 광도가 가장 큰 빛(63000-1)이 모두 통과하지 못하고 일부만 통과된다. 광도가 가장 큰 빛(63000-1)이 모두 통과하지 못하고 일부만 하나의 홀(71000-P)을 통과하여 빛(63000-1)의 강도가 감소한다. 감소된 빛(63000-1)의 강도는 나머지 홀들(71000-1, 71000-2, ...및 71000-N)을 통과하는 빛(63000-1)의 강도와 같다. 즉, 직경이 서로 다른 복수의 홀들(71000-1~71000-N)을 포함하는 마스크 어레이(70000)를 제공함으로써 빛의 밝기를 균일하게 할 수 있다. One hole (71000-P) is located in the center of the mask array (70000), the light intensity of the light (63000-1) emitted from the micro-optical device array (11000-1) in one hole (71000-P) The largest light (63000-1) passes. The diameter of one hole 71000-P is smaller than the diameter of the other holes 71000-1, 71000-2, ... and 71000-N, so that the light emitted from the micro-optical device array 11000-1 (63000- 1) Among the lights with the greatest luminosity (63000-1), not all of them pass, but only a part. The intensity of the light 6300-1 decreases because all of the light with the greatest luminosity (63000-1) does not pass and only a part passes through one hole (71000-P). The intensity of the reduced light 6300-1 is equal to the intensity of light 6300-1 passing through the remaining holes 71000-1, 71000-2, ... and 71000-N. That is, by providing a
도 16는 도 14에 도시된 마이크로 광학소자 어레이의 다른 실시 예를 나타낸다. 16 shows another embodiment of the micro-optical device array shown in FIG. 14.
도 14과 도 16를 참고하면, 마이크로 광학소자 어레이(11000-2)는 복수의 마이크로 광학소자들(20000-1, 20000-2, 및 20000-3)을 포함한다. 복수의 마이크로 광학소자들(20000-1, 20000-2, 및 20000-3) 각각은 상부 영역과 하부 영역을 포함한다. 복수의 마이크로 광학소자들(20000-1, 20000-2, 및 20000-3) 각각의 하부 부분은 모두 동일하며, 상부 부분은 같지 않다. 예컨대, 제1마이크로 광학소자(20000-1)의 상부 부분은 미세한 톱니 모양이며, 제3마이크로 광학소자(20000-3)의 상부 부분은 거친 톱니 모양이다. 제2마이크로 광학소자(20000-2)의 상부 부분은 톱니 모양이며, 톱니 모양의 거칠기는 제1마이크로 광학소자(20000-1)의 상부 부분의 톱니 모양의 거칠기와 제3마이크로 광학소자(20000-3)의 상부 부분의 톱니 모양의 거칠기 사이이다. 14 and 16, the micro-optical element array 11000-2 includes a plurality of micro-optical elements (20000-1, 20000-2, and 20000-3). Each of the plurality of micro-optical elements 20000-1, 20000-2, and 20000-3 includes an upper region and a lower region. The lower portion of each of the plurality of micro optical elements (20000-1, 20000-2, and 20000-3) are all the same, and the upper portion is not the same. For example, the upper portion of the first micro optical element 20000-1 is a fine serrated shape, and the upper portion of the third micro optical element 20000-3 is a rough serrated shape. The upper portion of the second micro optical element 20000-2 is serrated, and the serrated roughness is the serrated roughness of the upper portion of the first micro optical element 20000-1 and the third micro optical element 20000- 3) is between the sawtooth roughness of the upper part.
마이크로 광학소자의 상부 부분의 톱니 모양의 거칠기가 미세할수록 마이크로 광학소자에서 발산되는 빛의 굴절율은 크다. 마이크로 광학소자의 상부 부분의 톱니 모양의 거칠기가 거칠수록 마이크로 광학소자에서 발산되는 빛의 굴절율은 작다. 마이크로 광학소자의 상부 부분의 톱니 모양의 거칠기를 조절함으로써 빛의 방향을 제어할 수 있다. The finer the roughness of the serration of the upper portion of the micro-optical element, the greater the refractive index of light emitted from the micro-optical element. The rougher the sawtooth roughness of the upper portion of the micro-optical element, the smaller the refractive index of light emitted from the micro-optical element. The direction of light can be controlled by adjusting the sawtooth roughness of the upper portion of the micro-optical element.
복수의 마이크로 광학소자들(20000-1, 20000-2, 및 20000-3) 각각의 하부 부분은 프레넬 모양이다. The lower portion of each of the plurality of micro-optical elements (20000-1, 20000-2, and 20000-3) is fresnel-shaped.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, but this is only exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
10: 광전자 모듈;
20: 광원;
100, 200, 300: 제1, 2, 3마이크로 광학소자;
10000: 광전자 모듈;
11000: 마이크로 광학소자 어레이;
60000: 광원;
70000: 마스크 어레이;10: optoelectronic module;
20: light source;
100, 200, 300: first, 2, 3 micro optical elements;
10000: optoelectronic module;
11000: micro optical element array;
60000: light source;
70000: mask array;
Claims (6)
제1경사진 하부 표면;
제1내부 벽;
제2경사진 하부 표면;
제3경사진 하부 표면;
제2내부 벽;
제4경사진 하부 표면;
제2하부;
제1외부 벽;
제1상부;
제2외부 벽;
제1경사진 상부;
제2경사진 상부;
제3경사진 상부;
제4경사진 상부;
제3외부 벽; 및
제2상부를 포함하며,
광학 축을 기준으로 상기 제1하부, 상기 제1경사진 하부 표면, 상기 제1내부 벽, 및 상기 제2경사진 하부 표면과, 상기 제2하부, 상기 제4경사진 하부 표면, 상기 제2내부 벽, 및 상기 제3경사진 하부 표면은 서로 대칭이며,
상기 제1하부와 상기 제2하부는 평평하며, 상기 제1경사진 하부 표면, 상기 제2경사진 하부 표면, 상기 제3경사진 하부 표면, 및 상기 제4경사진 하부 표면은 곡선이며,
상기 제1경사진 하부 표면은 상기 제1하부에서 안쪽으로 하향 각도로 상기 제1내부 벽까지 연장되며, 상기 제4경사진 하부 표면은 상기 제2하부에서 안쪽으로 하향 각도로 상기 제2내부 벽까지 연장되며,
상기 제1내부 벽은 상기 제1경사진 하부 표면에서 상기 제2경사진 하부 표면까지 연장되며, 상기 제2내부 벽은 상기 제4경사진 하부 표면에서 상기 제3경사진 하부 표면까지 연장되며, 상기 제2경사진 하부 표면과 상기 제3경사진 하부 표면은 상기 광학 축을 기준으로 서로 만나며,
상기 제1경사진 하부 표면의 길이는 상기 제2경사진 하부 표면의 길이보다 길며, 상기 제4경사진 하부 표면의 길이는 상기 제3경사진 하부 표면의 길이보다 긴 마이크로 광학소자. First lower part;
A first inclined lower surface;
A first inner wall;
A second inclined lower surface;
A third inclined lower surface;
A second inner wall;
A fourth inclined lower surface;
The second lower part;
A first outer wall;
A first upper portion;
A second outer wall;
A first inclined upper portion;
A second inclined upper portion;
Upper third slope;
A fourth inclined upper portion;
A third outer wall; And
Including the second upper part,
The first lower portion, the first inclined lower surface, the first inner wall, and the second inclined lower surface with respect to the optical axis, the second lower portion, the fourth inclined lower surface, and the second inner portion The wall, and the third inclined lower surface are symmetrical to each other,
The first lower portion and the second lower portion are flat, and the first inclined lower surface, the second inclined lower surface, the third inclined lower surface, and the fourth inclined lower surface are curved,
The first inclined bottom surface extends from the first bottom to the first inner wall at an inward downward angle, and the fourth inclined bottom surface is inwardly downward from the second bottom to the second inner wall. Extends to
The first inner wall extends from the first inclined lower surface to the second inclined lower surface, and the second inner wall extends from the fourth inclined lower surface to the third inclined lower surface, The second inclined lower surface and the third inclined lower surface meet each other based on the optical axis,
The length of the first inclined lower surface is longer than the length of the second inclined lower surface, and the length of the fourth inclined lower surface is longer than the length of the third inclined lower surface.
상기 광학 축을 기준으로, 상기 제1상부, 상기 제2외부 벽, 상기 제1경사진 상부, 및 상기 제2경사진 상부와, 상기 제2상부, 상기 제3외부 벽, 상기 제4경사진 상부, 및 상기 제3경사진 상부는 서로 대칭인 마이크로 광학소자.According to claim 1, The micro-optical element,
With respect to the optical axis, the first upper portion, the second outer wall, the first inclined upper portion, and the second inclined upper portion, the second upper portion, the third outer wall, the fourth inclined upper portion , And the third inclined upper portion are symmetrical to each other.
각각이 상기 광원으로부터 발산되는 상기 복수의 빛들 각각을 포커싱하며, 포커싱된 빛들 각각을 발산하는 복수의 마이크로 광학소자들을 포함하는 마이크로 광학소자 어레이을 포함하며,
상기 복수의 마이크로 광학소자들 각각은,
제1하부, 제1경사진 하부 표면, 제1내부 벽, 제2경사진 하부 표면, 제3경사진 하부 표면, 제2내부 벽, 제4경사진 하부 표면, 제2하부, 제1외부 벽, 제1상부, 제2외부 벽, 제1경사진 상부, 제2경사진 상부, 제3경사진 상부, 제4경사진 상부, 제3외부 벽, 및 제2상부를 포함하며,
광학 축을 기준으로 상기 제1하부, 상기 제1경사진 하부 표면, 상기 제1내부 벽, 및 상기 제2경사진 하부 표면과, 상기 제2하부, 상기 제4경사진 하부 표면, 상기 제2내부 벽, 및 상기 제3경사진 하부 표면은 서로 대칭이며,
상기 제1하부와 상기 제2하부는 평평하며, 상기 제1경사진 하부 표면, 상기 제2경사진 하부 표면, 상기 제3경사진 하부 표면, 및 상기 제4경사진 하부 표면은 곡선이며,
상기 제1경사진 하부 표면은 상기 제1하부에서 안쪽으로 하향 각도로 상기 제1내부 벽까지 연장되며, 상기 제4경사진 하부 표면은 상기 제2하부에서 안쪽으로 하향 각도로 상기 제2내부 벽까지 연장되는 마이크로 광학소자를 포함하며,
상기 제1내부 벽은 상기 제1경사진 하부 표면에서 상기 제2경사진 하부 표면까지 연장되며, 상기 제2내부 벽은 상기 제4경사진 하부 표면에서 상기 제3경사진 하부 표면까지 연장되며, 상기 제2경사진 하부 표면과 상기 제3경사진 하부 표면은 상기 광학 축을 기준으로 서로 만나며,
상기 제1경사진 하부 표면의 길이는 상기 제2경사진 하부 표면의 길이보다 길며, 상기 제4경사진 하부 표면의 길이는 상기 제3경사진 하부 표면의 길이보다 긴 광전자 모듈.A light source that emits a plurality of lights; And
And a micro-optical element array including a plurality of micro-optical elements, each focusing each of the plurality of lights emitted from the light source, and emitting each of the focused lights,
Each of the plurality of micro-optical elements,
First lower, first inclined lower surface, first inner wall, second inclined lower surface, third inclined lower surface, second inner wall, fourth inclined lower surface, second lower, first outer wall , Including a first upper portion, a second outer wall, a first inclined upper portion, a second inclined upper portion, a third inclined upper portion, a fourth inclined upper portion, a third outer wall, and a second upper portion,
The first lower portion, the first inclined lower surface, the first inner wall, and the second inclined lower surface with respect to the optical axis, the second lower portion, the fourth inclined lower surface, and the second inner portion The wall, and the third inclined lower surface are symmetrical to each other,
The first lower portion and the second lower portion are flat, and the first inclined lower surface, the second inclined lower surface, the third inclined lower surface, and the fourth inclined lower surface are curved,
The first inclined bottom surface extends from the first bottom to the first inner wall at an inward downward angle, and the fourth inclined bottom surface is inwardly downward from the second bottom to the second inner wall. It includes a micro optical element extending to,
The first inner wall extends from the first inclined lower surface to the second inclined lower surface, and the second inner wall extends from the fourth inclined lower surface to the third inclined lower surface, The second inclined lower surface and the third inclined lower surface meet each other based on the optical axis,
The length of the first inclined lower surface is longer than the length of the second inclined lower surface, and the length of the fourth inclined lower surface is longer than the length of the third inclined lower surface.
서로 다른 직경을 가지는 복수의 홀들을 포함하는 마스크 어레이를 더 포함하는 마이크로 광학소자를 포함하는 광전자 모듈.According to claim 4, The optoelectronic module comprising the micro-optical element,
An optoelectronic module comprising a micro-optical device further comprising a mask array including a plurality of holes having different diameters.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021194037A1 (en) * | 2019-08-13 | 2021-09-30 | 주식회사 옵토전자 | Micro-optical element and optoelectronic module comprising same |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102507926B1 (en) * | 2022-06-29 | 2023-03-09 | 주식회사 옵토전자 | Micro-optics system |
| WO2024106784A1 (en) * | 2022-11-16 | 2024-05-23 | 경북대학교 산학협력단 | Method for implementing optical neural network through clustering of opto-electronic modules and optical neural network device through clustered opto-electronic modules |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20130081868A (en) * | 2012-01-10 | 2013-07-18 | 엘지이노텍 주식회사 | Lens unit and light-emitting apparatus |
| KR20140051952A (en) * | 2011-07-22 | 2014-05-02 | 가디언 인더스트리즈 코퍼레이션. | Collimating lenses for led lighting systems, led lighting systems including collimating lenses, and/or methods of making the same |
| KR20140088744A (en) * | 2013-01-03 | 2014-07-11 | 엘지이노텍 주식회사 | Optical lens, light emitting module and lighting system having thereof |
| JP2015517199A (en) * | 2012-03-05 | 2015-06-18 | ソウル セミコンダクター カンパニー リミテッド | Lighting lens for short focus lighting |
| JP2016127030A (en) * | 2015-01-08 | 2016-07-11 | エルジー イノテック カンパニー リミテッド | Optical lens, light-emitting module and light unit with the same |
| KR20170011708A (en) * | 2015-07-24 | 2017-02-02 | 엘지전자 주식회사 | Optical lens and back light unit comprising the optical lens and display device comprising the optical lens |
| KR20180012131A (en) * | 2016-07-26 | 2018-02-05 | 황보성 | Optical science device of foglamp |
| KR20180013936A (en) * | 2015-07-22 | 2018-02-07 | 히타치가세이가부시끼가이샤 | Lighting device, lighting method, and image projection device using the same |
| KR20190009680A (en) * | 2017-07-19 | 2019-01-29 | 주식회사 루멘스 | Led package |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5940149A (en) * | 1997-12-11 | 1999-08-17 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Planar polarizer for LCD projectors |
| JP2004017324A (en) * | 2002-06-12 | 2004-01-22 | Sharp Corp | Two-layer microlens array and manufacturing method therefor |
| JP2006202559A (en) * | 2005-01-19 | 2006-08-03 | Stanley Electric Co Ltd | Surface light source apparatus |
| JP5704525B2 (en) * | 2010-08-19 | 2015-04-22 | 株式会社ブイ・テクノロジー | Scan exposure equipment using microlens array |
| KR102129706B1 (en) * | 2019-08-13 | 2020-07-03 | 주식회사 옵토전자 | Micro-optics and optoelectronics module including the same |
| KR102129703B1 (en) * | 2020-02-06 | 2020-07-03 | 주식회사 옵토전자 | Micro-optics system using diffraction method |
-
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Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140051952A (en) * | 2011-07-22 | 2014-05-02 | 가디언 인더스트리즈 코퍼레이션. | Collimating lenses for led lighting systems, led lighting systems including collimating lenses, and/or methods of making the same |
| KR20130081868A (en) * | 2012-01-10 | 2013-07-18 | 엘지이노텍 주식회사 | Lens unit and light-emitting apparatus |
| JP2015517199A (en) * | 2012-03-05 | 2015-06-18 | ソウル セミコンダクター カンパニー リミテッド | Lighting lens for short focus lighting |
| KR20140088744A (en) * | 2013-01-03 | 2014-07-11 | 엘지이노텍 주식회사 | Optical lens, light emitting module and lighting system having thereof |
| JP2016127030A (en) * | 2015-01-08 | 2016-07-11 | エルジー イノテック カンパニー リミテッド | Optical lens, light-emitting module and light unit with the same |
| KR20180013936A (en) * | 2015-07-22 | 2018-02-07 | 히타치가세이가부시끼가이샤 | Lighting device, lighting method, and image projection device using the same |
| KR20170011708A (en) * | 2015-07-24 | 2017-02-02 | 엘지전자 주식회사 | Optical lens and back light unit comprising the optical lens and display device comprising the optical lens |
| KR20180012131A (en) * | 2016-07-26 | 2018-02-05 | 황보성 | Optical science device of foglamp |
| KR20190009680A (en) * | 2017-07-19 | 2019-01-29 | 주식회사 루멘스 | Led package |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021194037A1 (en) * | 2019-08-13 | 2021-09-30 | 주식회사 옵토전자 | Micro-optical element and optoelectronic module comprising same |
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