KR102226884B1 - 모놀리식의 구조화된 광 프로젝터 - Google Patents

모놀리식의 구조화된 광 프로젝터 Download PDF

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Abstract

광 도트의 원거리 이미지를 정의된 패턴으로 생성하기 위한 구조화된 광 프로젝터가 제안되며, 상기 구조화된 광 프로젝터는 비-시준 광 빔을 출력물로서 제공하는 광원, 및 상기 비-시준 광 빔을 차단하도록 배치된 특화된 회절 광학 요소를 포함한다. 상기 특화된 회절 광학 요소는 비-시준 출력 빔의 비-평탄 파면 및 위상 지연을 보상하도록 구성된 격자 특징부의 불균일한 패턴을 나타내도록 형성되어, 원하는 구성을 나타내는 광 도트의 간섭 패턴을 프로젝터의 출력물로서 제공한다.

Description

모놀리식의 구조화된 광 프로젝터{MONOLITHIC STRUCTURED LIGHT PROJECTOR}
본 발명은 구조화된 광 프로젝터(light projector)에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 빔 성형(beam shaping)을 제공하기 위해 별도의 시준기(collimator)에 대한 필요성을 제거하는 모놀리식의 구조화된 광 프로젝터에 관한 것이다.
구조화된 광 프로젝터는, 코딩된 광 또는 정보의 패턴을 캐스팅하기 위해 특정 패턴의 광 "도트(dot)"가 사용되는 용도를 위해 개발되었다. 3D 감지(3D sensing), 매핑(mapping) 등과 같은 용도는, 이러한 타입의 광원의 사용에 따른다. 도 1은 빔(B)을 방출하는 레이저 다이오드(1)를 포함하는, 전형적인 종래 기술의 구조화된 광 프로젝터의 개략도이다. 도시된 바와 같이, 상기 빔은 레이저 다이오드(1)를 빠져나갈 때 발산된다. 상기 발산된 빔은 그 후 평탄 파면(planar wavefront)을 제공하는 한 세트의 평행 광선(즉, 시준 빔)에 상기 발산 빔을 포커싱하도록 기능하는 시준 렌즈(2) 내로 지향된다. 그 후, 상기 시준 빔은, 도 2에 도시된 바와 같은 광 도트의 간섭 패턴을 생성하기 위해, 상기 광선의 일부를 재지향시키도록 기능하는 회절 광학 요소(diffractive optical element)(DOE)(3) 내로 지향된다. 광 도트의 패턴은, 상기 DOE 의 격자(grating)를 통과할 때, 상기 시준 빔의 파면을 가로지르는 한 세트의 위상 지연의 도입에 의해 형성된다. 이런 목적을 위해 사용되는 다양한 타입의 회절 요소가 본 기술분야에 잘 알려져 있으며, 그 중에서도 특히 굴절 곡면(refractive curved surface), 프레넬 렌즈(Fresnel lens) 등이 포함된다.
구조화된 광 출력을 제공하는 데는 유용하지만, 상기 시준기와 DOE 의 조합은 원하는 패턴이 생성되도록 (광원뿐만 아니라 서로에 대해) 신중하게 정렬될 필요가 있다. 정렬 허용오차는 조립체를 제조하는 데 요구되는 시간 및 노력뿐만 아니라, 필연적으로 프로젝터의 비용을 추가시킨다. 또한, 타이트한 정렬 허용오차는 패키징 요구 사항에도 영향을 끼친다. 개별적이며 이산된(discrete) 부품의 사용은, 프로젝터 자체의 크기에 영향을 끼치며, 특히 이러한 프로젝터의 어레이를 활용하여 더욱 광범위하고 및/또는 복잡한 광 도트의 패턴을 생성할 것이 바람직한 용도에 영향을 끼친다.
본 기술분야에 남아 있는 요구사항은 본 발명에 의해 어드레스되며, 상기 본 발명은 구조화된 광 프로젝터에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 별도의 시준기 부품에 대한 필요성을 제거하고 또한 예시적인 실시예에서는 레이저 다이오드 광원 자체 상에 직접 제조될 수 있는 모놀리식의 집적된 구조화된 광 프로젝터에 관한 것이다.
본 발명에 따라, 특화된 회절 광학 요소("특화된 DOE")는, 원하는 도트 패턴 출력을 생성하기 위해, 광원과 조합하여 사용된다. 특히, 상기 특화된 DOE 는, 레이저 출력과 관련된 빔 형상 및 위상 지연이 상기 특화된 DOE 의 회절 패턴에 의해 정합될 수 있도록, 상기 레이저를 빠져나가는 비-시준 빔을 보상하는 가변형 회절 패턴을 나타내도록 형성된다. 보다 구체적으로는, 상기 특화된 DOE 에 형성된 회절 패턴은, 상기 비-시준 빔의 파면을 가로질러 고유의 위상 지연에 대응하기 위해, 포함된 특징부의 불균일한 간격 및/또는 두께를 포함하도록 구성된다. 광 도트들(도 2에 도시된 바와 같은)의 어레이를 생성하는 것이 바람직한 용도를 위해, 상기 특화된 DOE 를 형성하는 특징부의 불균일성은 빔의 중심으로부터 멀어지는 방향으로 전개되어, 상기 특화된 DOE 에 도달하였을 때 상기 비-시준 빔의 위상 지연과 정합된다. 다른 구성의 불균일성EH 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 예상되며, 또한 특별한 용도를 위해 특화된 도트 패턴을 생성하는 데 사용될 수 있다. 상기 도트들의 패턴은 도 2에 도시된 바와 같이, 정규 어레이 또는 랜덤 패턴[대부분의 경우 의사 랜덤(pseudo-random)]의 형태를 취할 수 있다.
본 발명의 예시적인 일 실시예는, 그 방출이 기판의 두께를 통과하도록, 지지 기판 상에 배향된 수직 공동 면 발광 레이저(vertical cavity surface emitting laser)(VCSEL)를 사용하고 있으며, 어떤 경우에는 상기 특화된 DOE 가 상기 기판의 표면 상에 직접 제조된다. 따라서 이런 집적된 구성은 극히 콤팩트하고 신뢰성 있는 모놀리식의 구조화된 광 프로젝터를 제공한다.
본 발명의 다양한 실시예는, 그 발산 빔이 중첩되지 않도록 배치된, 광원의 집적 어레이를 이용할 수 있다. 상기 회절 패턴은, 빔의 어레이의 발산에 대해 적절한 보상을 제공하도록 생성된다. 상기 어레이는 1차원 또는 2차원일 수 있다.
이산된 광원을, 이산된 특화된 DOE(모놀리식의 집적된 구성과는 반대)와 조합하여 사용하는 본 발명의 다른 실시예가 사용될 수 있다. 상기 특화된 DOE 가 별도의 시준기에 대한 필요성을 제거하므로, 심지어 이산된 특화된 DOE 를 사용하는 실시예는 종래 기술의 대응하는 것보다 더 콤팩트 할 것이다(또한, 시준기-DOE 정렬 프로세스도 제거할 것이다).
본 발명의 예시적인 실시예는 광 도트의 원거리 이미지(far-field image)를 정의된 패턴으로 발생시키기 위해 구조화된 광 프로젝터의 형태를 취하며, 상기 프로젝터는 비-시준 광 빔을 출력물로서 제공하는 광원, 및 상기 비-시준 광 빔을 차단하도록 배치된 특화된 회절 광학 요소를 포함한다. 상기 특화된 회절 광학 요소 자체는, 비-시준 빔의 파면 및 위상 지연을 보상하고, 또한 상기 보상된 빔을 회절시켜 상기 정의된 패턴을 나타내는 광 도트의 간섭 패턴을 출력물로서 생성하도록 구성되는 다수의 격자 특징부의 불균일한 패턴을 포함하도록 형성된다.
본 발명의 다른 실시예 및 추가 실시예는 이하의 논의 중 첨부 도면을 참조하여 명백해질 것이다.
도 1은 종래 기술의 도트 프로젝터의 개략도이다.
도 2는 DOE 를 통과하는 광선의 간섭에 의해 생성된 예시적인 도트 패턴을 도시하고 있다.
도 3은 본 발명에 따라 형성된 구조화된 광 프로젝터의 개략도이다.
도 4는 VCSEL 광원과 특화된 DOE 의 조합을 포함하는 본 발명의 특정 실시예를 도시하고 있으며, 상기 특화된 DOE 는 요소의 불균일한 공간 간격을 나타내어 상기 발산 빔을 보상하도록 형성되어 있다.
도 5는 DOE 에서 접근하는 발산 빔의 파면 및 요소의 불균일한 간격을 도시한, 도 4의 특화된 DOE 의 확대도이다.
도 6은 본 발명의 원리에 따라 구조화된 광 프로젝터를 형성하기 위해, 관련의 특화된 DOE 와의 광원의 어레이의 사용을 나타내고 있는, 본 발명의 다른 실시예를 도시하고 있다.
도 7은 변화하는 두께가 발산 빔을 보상하도록 구성된, 특화된 DOE 를 형성하는 재료의 층에서 불균일한 두께를 이용하는 본 발명의 다른 실시예를 도시하고 있다.
도 8은 빔 발산을 보상하기 위해, 특화된 DOE 가 불균일한 간격 및 불균일한 두께 모두를 포함하도록 형성된, 본 발명의 또 다른 실시예를 도시하고 있다.
도 3은 본 발명의 원리에 따라 형성된 예시적인 구조화된 광 프로젝터(10)의 간략화된 블록도이다. 전술한 종래 기술의 구성과 유사하게, 광원(12)은 상기 광원(12)을 빠져나갈 때 발산되고 또한 출력 경로를 따라 전파될 때 비-시준 빔으로서 계속 발산되는 빔을 방출하는 데 사용된다. 본 발명에 따라, 특화된 DOE(14)는 비-시준 빔과 상호 작용하여, 도 2에 도시된 바와 실질적으로 동일할 수 있는 광 도트의 패턴을 생성하도록 구성된다.
이하에 상세히 논의되는 바와 같이, 원하는 간섭 패턴을 생성하기 위해 균일한 구성을 나타내는 전형적인 DOE 와는 달리, 상기 특화된 DOE(14)는 격자 특징부(18)의 불균일한 패턴(16)을 나타내도록 형성된다. 특히, 패턴(16)은 요소(14)의 표면을 가로지르는 인접한 특징부(18) 사이의 간격의 관점에서는 불균일할 수 있으며, 또는 특화된 DOE(14)를 형성하는 재료의 층 내에서 특징부(18)의 두께의 관점에서는, 또는 불균일한 간격과 불균일한 두께의 조합에서는 불균일할 수 있다. 그 어느 경우라도, 광의 원하는 도트 패턴 투영이 형성되도록, 패턴(16)은 광원을 빠져나가는 비-시준 빔의 상이한 부분의 도달 시간의 지연을 보상하도록 특수하게 형성된다. 이러한 배경 하에, 이제 본 발명의 다양한 실시예가 이하에 상세히 논의될 것이다.
격자 패턴을 형성하는 인접한 특징부들 사이의 간격을 제어함으로써, 원하는 불균일성을 특화된 DOE 패턴으로 제공하는 본 발명의 예시적인 실시예가 도 4에 도시되어 있다. 특히, 도 4는 본 발명의 특화된 DOE(40)가 VCSEL 장치(34)가 장착되어 프로젝터의 광원으로서 사용되는 기판(32)의 후방측(30) 상에 형성되는, 모놀리식의 집적된 구조화된 광 프로젝터를 도시하고 있다. 또한, 도 4에는 기판(32)의 후방측(30)을 가로질러 형성되는, VCSEL(34)의 금속 접촉층(38)이 도시되어 있다. 이런 특별한 실시예에 있어서, VCSEL(34)은 (상면으로부터 자유공간 내로 방출하는 통상적인 프로세스 대신에) 기판(32)의 두께를 통해 방출되도록 "업사이드-다운(upside-down)"[즉, 에피-사이드 다운(epi-side down)] 방식으로 장착된다. 기판(32)을 통해 전파될 때 방출된 빔의 발산이 도 4에 점선으로 도시되어 있으며, 이러한 도 4는 또한 VCSEL 장치(34)로부터 특화된 DOE(40)를 향한 비-평탄 파면의 이동도 도시하고 있다. 본 발명의 이런 특별한 실시예에 따라, 상기 특화된 DOE(40)는 인접한 격자 특징부(44) 사이의 불균일한 간격의 패턴(42)을 나타내도록 형성된다). 이런 특별한 예에 있어서, 특화된 DOE(40)의 패턴(42)은 VCSEL 장치(34)에 의해 방출된 광의 빔 프로필과 정합하기 위해, 인접한 격자 특징부(44) 사이의 간격을 조정하도록 형성된다. 즉, 상기 파면의 중심에 대해 상기 파면의 외측 영역 사이의 위상 지연을 보상하도록, 상기 간격이 조정된다. 본 발명의 교시에 따라 형성된 특화된 회절 소자에 이런 보상을 제공함으로써, 시준 및 회절이 단일 부품에 의해 모두 제공되어, 콤팩트한 구조화된 광 프로젝터 배치를 생성한다.
이런 실시예의 하나의 특정한 구성에 있어서, 금속 접촉층(38) 위에 재료층(46)(예를 들어, TiO2)을 증착하고, 이어서 상기 층(46)을 패터닝 및 에칭하여, 격자 특징부(44)를 원하는 패턴(42)으로 구성함으로써, 특화된 DOE(40)가 형성될 수 있다. 대안적으로, 상기 패턴(42)은 특징부(44)를 금속 접촉층(38)에 직접 에칭함으로써 형성될 수도 있다. 통상적으로 잘 알려진 집적 회로 제조 프로세스를 사용하여 상기 접촉층에/접촉층 상에 회절 패턴을 직접 생성할 수 있는 능력은, VCSEL 에 의해 방출된 빔과 정렬되는 패턴을 구비하는, 예시적으로 콤팩트한 구조화된 광 프로젝터로 나타난다. 임의의 구성에 있어서, DOE(40)가 상이한 굴절률 값을 갖는 개별 특징부(44)의 격자 패턴을 생성하는 한, 이들 영역을 통과하는 빔은 상이한 회절도(degree of diffraction)를 경험할 것이며, 따라서 원거리에서 원하는 스폿 빔(spot beam) 패턴을 생성할 것이다. 일부 타입의 불균일한 특징(불균일한 크기, 형상, 간격 등)을 이용함으로써, VCSEL(34)로부터의 발산하는 출력 빔의 시준이 DOE(40)에 의해 제공되며, 이에 따라 별도의 시준 렌즈의 필요성을 제거한다.
도 5는 VCSEL(34)로부터 출력된 비-시준 빔의 파면과 정합하도록 특별히 구성된, 패턴(42)의 불균일성을 도시하는, 특화된 DOE(40)의 확대도이다. 도시된 바와 같이, 특화된 DOE(40)의 중심 영역에 있는 특징부(44A)는 서로 비교적 가깝게 이격되어 있으며(분리 SA 로 표시됨), 특징부(44A, 44B) 사이에서는 (SB 로 표시된 분리까지) 간격이 증가한다. 이는 특징부(44C) 등과의 간격(SC)을, 특화된 DOE(40)의 중심 특징부(44A)로부터 +x 및 -x 방향으로 증가시킨다. 본 발명의 이러한 특별한 실시예에 따라, 상기 간격은 파면의 외측 부분의 위상 지연과 정합하도록 제어되며, 상기 위상 지연은 도 5에서는 △Ф 로 도시되어 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 특화된 DOE 는 단지 하나의 광원 대신에 구조화된 광 프로젝터로서 구성된 광원의 어레이에 이용될 수 있다. 도 6은, 그 방출된 빔이 기판(60)의 두께를 통해 전파되어 n 형 접촉층(62)을 통해 빠져나가도록, 기판(60) 상의 에피-사이드 다운으로 배치된 VCSEL(34-1 내지 34-N)의 어레이를 포함하는 예시적인 구성을 도시하고 있다. 본 발명의 이런 어레이 실시예의 이러한 특별한 구성에 따라, VCSEL 의 어레이는 단일 기판 상에 집적된 어레이로서 형성되고, 다수의 별도의 특화된 DOE(70-1 내지 70-N)는 상기 기판(60)의 n 형 접촉층(62) 위에 배치되며, 그 각각은 도시된 바와 같이 그 관련의 VCSEL(34-1 내지 34-N)과 정렬되어 형성된다.
이 경우, DOE(70-1 내지 70-N)는 적절한 재료층(72) 내에 형성되고, 원하는 불균일 패턴(74-1 내지 74-N)(간격, 두께, 또는 간격과 두께 모두의 불균일)을 나타내도록 구성된다. 각각의 패턴은 그 자체의 별도의 빔과 상호 작용하여, 그 방출된 빔으로부터 원하는 도트 패턴을 생성하도록 형성된다. 본 발명의 이런 실시예에 따라, VCSEL(34-1 내지 34-N)은 그 발산 빔이 기판(60)을 통과할 때 중첩되지 않도록 소정 거리(d)만큼 분리된다. 특히, 그 조건은 d가 2 * T * sin(θ)보다 큰 것이며, 여기서 T는 기판(60)의 두께이고, θ는 도 5에 도시된 바와 같이, 빔의 측면 발산으로 정의된다. 이런 방식으로, DOE(70-1 내지 70-N)에 형성된 특정 패턴(74-1, 74-2, ... 및 74-N)은, 중첩 빔에 의한 간섭을 염려하지 않고, 그 관련 패턴의 발산 특성에만 기초하여 최적의 패턴을 제공하도록 독립적으로 구성될 수 있다. 실제로, 각각의 DOE 는, 다양한 패턴의 조합이 원하는 도트 패턴 결과를 제공하도록, 상이한 불균일 회절 패턴을 나타낼 수 있음을 인식해야 한다. 유리하게도, 표준 집적 회로 제조 프로세스의 사용은 직접적인 방식으로 구조화된 조명 프로젝트의 어레이의 형성을 허용한다.
또한, 이러한 장치의 2 차원 어레이를 포함하여, VCSEL 의 대형 어레이가 본 발명의 집적된 구조화된 광 프로젝터의 광원으로서 사용될 수 있음을 인식해야 한다. 각각의 경우에, 각각 빔으로부터 스폿 패턴을 생성하는 데 사용하기 위해, 별도의 회절 패턴이 생성된다.
도 7은 본 발명의 대안적인 실시예를 도시하고 있으며, 이 경우에는 상기 특화된 DOE 부품의 특징부 두께는 빔 발산을 보상하는 데 필요한 불균일성을 제공하도록 (특징부 간격 대신에) 제어된다. 특히, 도 7은 (전술한 실시예에서처럼) n 형(금속) 접촉층(38) 위에 증착되는 재료층에 형성된 특화된 DOE(80)를 도시하고 있다. 상기 재료는 상이한 두께의 별도의 격자 특징부(82)를 생성하도록 순차적으로 프로세싱될 수 있다. 여기서, 격자 특징부(82)의 두께는 특화된 DOE(80)의 중심으로부터 양 방향으로 x의 함수로서 변화하는 것으로 도시되어 있다. 가장 두꺼운 특징부(82A)가 DOE(80)의 중심 영역에 도시되어 있으며, 특징부(82A)의 양측에는 미세하게 덜 두꺼운 한 쌍의 특징부(82B)가 배치되어 있다(여기서, tA > tB). 외향으로 연장되는 특징부(82C)의 다음 쌍은 특징부(82) 등보다 다소 짧다(여기서, tB > tC).
상기 두께는, 일련의 패턴 및 에칭을 사용하여 각각의 에칭 단계 중 제거되는 재료의 양을 제어함으로써 변경될 수 있다. 대안적으로, 특징부(82)의 두께를 맞춰 원하는 패턴을 생성하기 위해, 제어된 반응 이온 에칭(reactive ion etch)(RIE) 프로세스가 사용될 수 있다. 특징부(82)의 두께를 조정하는 다른 방법이 사용될 수 있으며, 모든 경우에, 국부적인 특징부(82)를 통과하는 빔의 부분과 관련된 위상 지연을 제어하도록, 두께가 수정된다. 특히, 특징부가 두꺼울수록, 위상 지연은 더 길어진다. 따라서 특징부(82)를 (재료를 통과하는 광의 파장의 함수로서) 형성하는 데 사용되는 특정 재료와 관련된 위상 지연을 알게 됨으로써, 본 발명에 따른 비-시준 출력 빔의 보상을 제공하는, 두께 불균일성의 적절한 구성이 개발될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예가 도 8에 도시되어 있다. 여기서, 특화된 DOE(90)는 요소의 불균일한 간격과 상기 요소의 불균일한 두께의 조합을 나타내도록 형성된다. 이런 특별한 구성에 있어서, DOE(90)는 제 1 두께(t1) 또는 제 2 두께(t2)로 형성된 한 세트의 특징부(92)를 포함한다(도시된 바와 같이 인접한 특징부들 사이의 간격을 갖는다). 이런 특별한 실시예에서의 두께는, 더 두꺼운 특징부를 통해 이동하는 파형의 부분에 2π 위상 시프트를 제공하기 위해, 크기와 관련될 수 있다(그러나 이는 단지 하나의 가능한 구성으로만 간주되어야 하며, t1 및 t2 의 다른 값이 사용될 수 있다). 특징부(92)는 또한 W1 및 W2 로 도시된, 2개의 상이한 폭을 갖도록 형성된다. 따라서 특징부 두께와 폭의 이런 조합은 VCSEL(34)로부터의 비-시준 출력 빔도 보상하는, 블레이즈(blazed) 회절 광학 요소를 형성한다. 특히, 이런 구성은 0차-모드(zeroth-order mode)(즉, 회절되지 않은 모드)를 격감시키는 것을 돕도록 기능한다.
상기 실시예들이 모놀리식의 구조화된 광 프로젝터의 생성을 기재하고 있지만, 상기 특화된 DOE 는 별도의 이산된 소자로서 형성될 수 있고, 또한 도 3의 블록도로 도시된 바와 같이, 광원과 정렬되어 배치될 수 있음을 인식해야 한다.
구조화된 광 프로젝터의 종래 기술의 구성은, 시준 렌즈의 표준 DOE 와의 정렬, 및 그 후 상기 정렬된 조합을 모듈로의 패키징을 요구한다는 것을 인식해야 한다. 이어서, 상기 모듈은 관련의 광원과 정렬될 필요가 있다. 전술한 바와 같이, 본 발명은 모놀리식의 구조화된 광 프로젝터를 생성하기 위해, 레이저 광원과 집적될 수 있는 단일의 요소에 시준 및 회절 기능을 조합함으로써, 이런 다양한 정렬 및 패키징 단계에 대한 필요성을 제거한다. 본 발명의 구조화된 광 프로젝터는 견고하며, 또한 매우 콤팩트하다. 이산된 부품을 추가할 필요없이, 제조 프로세스가 상당히 단순화되어, 극도로 콤팩트한 투영 제품을 허용하며, 이는 모바일 산업(예를 들어, 스마트폰 내에 수용되는 프로젝터)의 용도에는 중요한 요소이다.
따라서 전술한 실시예는 단지 예로서 인용되었으며, 본 발명은 특별히 여기에 도시되고 기재된 바에 한정되지 않음을 인식해야 한다. 오히려, 본 발명의 범위는 전술한 기재의 판독에 따라 본 기술분야의 숙련자에게 발생할 수 있고 또한 종래 기술에는 기재되지 않은 변형예 및 수정예뿐만 아니라, 기재된 다양한 특징부의 조합과 차조합 모두를 포함한다.

Claims (20)

  1. 광 도트들의 원거리 이미지를 정의된 패턴으로 발생하기 위한 구조화된 광 프로젝터로서:
    비-시준 광 빔을 출력물로서 제공하는 광원; 및
    상기 비-시준 광 빔을 차단하도록 배치된 특화된 회절 광학 요소를 포함하며,
    상기 특화된 회절 광학 요소는 상기 비-시준 광 빔의 파면 및 위상 지연을 보상하고, 상기 보상된 빔을 회절시켜 상기 정의된 패턴을 나타내는 광 도트들의 간섭 패턴을 출력물로서 생성하도록 구성된 다수의 격자 특징부의 불균일한 패턴을 포함하는, 구조화된 광 프로젝터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 다수의 격자 특징부의 불균일한 패턴은, 인접한 격자 특징부들 사이의 불균일한 공간을 포함하는, 구조화된 광 프로젝터.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 불균일한 공간은 상기 특화된 회절 광학 요소의 중심 영역으로부터 외향으로 측정되었을 때 크기가 증가되는, 구조화된 광 프로젝터.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 다수의 격자 특징부의 불균일한 패턴은, 상기 다수의 격자 특징부를 형성하는 개별 격자 특징부의 불균일한 두께를 포함하는, 구조화된 광 프로젝터.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 다수의 격자 특징부들의 두께는 상기 특화된 회절 광학 요소의 중심 영역으로부터 외향으로 측정되었을 때 감소되는, 구조화된 광 프로젝터.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 다수의 격자 특징부의 불균일한 패턴은, 상기 다수의 격자 특징부의 불균일한 두께와 인접한 격자 특징부들 사이의 불균일한 공간을 포함하는, 구조화된 광 프로젝터.
  7. 청구항 6에 있어서,
    개별 격자 특징부는 제1 두께(t1)와 제2 두께(t2) 중 하나를 나타내며, 인접한 격자 특징부는 제1 간격(W1)과 제2 간격(W2) 중 하나에 의해 이격되어, 보상된 고차의 특화된 회절 광학 요소를 형성하는, 구조화된 광 프로젝터.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 광원은 단일 모드 광원을 포함하는, 구조화된 광 프로젝터.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 광원은 다중 모드 광원을 포함하는, 구조화된 광 프로젝터.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 광원은 레이저 광원을 포함하는, 구조화된 광 프로젝터.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 광원은 수직 공동 면-발광 레이저(VCSEL)를 포함하는, 구조화된 광 프로젝터.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 VCSEL 은, 지지 기판의 두께를 통해 상기 비-시준 광 빔을 지향시켜, 상기 지지 기판의 주 표면을 통해 빠져나가도록, 업사이드-다운 방식으로 배치되는, 구조화된 광 프로젝터.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 특화된 회절 광학 요소는 상기 지지 기판의 주 표면 상에 배치되는, 구조화된 광 프로젝터.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 특화된 회절 광학 요소는, 상기 지지 기판의 주 표면 상에 형성된 표면층 내에 에칭되는 상기 다수의 격자 특징부의 불균일한 배치를 포함하는, 구조화된 광 프로젝터.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 광원은 개별 레이저 다이오드의 어레이를 포함하고, 단일의 특화된 회절 광학 소자가 상기 개별 레이저 다이오드의 어레이 위에 배치되어 이와 정렬되는, 구조화된 광 프로젝터.
  16. 구조화된 광 프로젝터의 제조 방법으로서:
    a) 비-시준 출력 빔을 방출하는 광원을 제공하는 단계;
    b) 상기 비-시준 출력 빔과 관련된 특수한 비-평탄 파면 및 위상 지연을 결정하기 위해, 상기 비-시준 출력 빔을 분석하는 단계; 및
    c) 상기 특수한 비-평탄 파면 및 위상 지연을 보상하기에 충분한 불균일성을 나타내도록, 특화된 회절 광학 요소의 다수의 격자 특징부를 구성하는 단계를 포함하며,
    상기 다수의 격자 특징부의 패턴은 미리 정의된 패턴을 나타내는 광 도트들의 간섭 패턴을 출력물로서 생성하는, 구조화된 광 프로젝터 제조 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    단계(a)의 수행 시, 수직 공동 면-발광 레이저는 지지 기판 상에 제공되고, 상기 비-시준 출력 빔을 상기 지지 기판의 두께를 통해 방출하여, 상기 지지 기판의 주 표면에서 빠져나가도록 배향되는, 구조화된 광 프로젝터 제조 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    단계(c)의 수행 시, 상기 특화된 회절 광학 요소는 모놀리식의 구조화된 광 프로젝터를 형성하도록, 상기 지지 기판의 상기 주 표면 상에 배치되는, 구조화된 광 프로젝터 제조 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 특화된 회절 광학 요소는 상기 지지 기판의 주 표면 내로 직접 에칭되는, 구조화된 광 프로젝터 제조 방법.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 특화된 회절 광학 요소는,
    상기 지지 기판의 주 표면 상에 반도체 물질의 층을 증착함으로써,
    상기 불균일한 패턴을 나타내도록 반도체 물질의 층을 패터닝함으로써, 및
    상기 특화된 회절 광학 요소의 상기 다수의 불균일한 격자 특징부를 생성하도록, 상기 패터닝된 층을 에칭함으로써,
    형성되는, 구조화된 광 프로젝터 제조 방법.
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