KR102338174B1 - Projectors of structured light - Google Patents

Projectors of structured light Download PDF

Info

Publication number
KR102338174B1
KR102338174B1 KR1020210034121A KR20210034121A KR102338174B1 KR 102338174 B1 KR102338174 B1 KR 102338174B1 KR 1020210034121 A KR1020210034121 A KR 1020210034121A KR 20210034121 A KR20210034121 A KR 20210034121A KR 102338174 B1 KR102338174 B1 KR 102338174B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pattern
light emitting
light
emitting elements
substrate
Prior art date
Application number
KR1020210034121A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20210032359A (en
Inventor
자프릴 모르
Original Assignee
애플 인크.
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 애플 인크. filed Critical 애플 인크.
Publication of KR20210032359A publication Critical patent/KR20210032359A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102338174B1 publication Critical patent/KR102338174B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14Details
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10Beam splitting or combining systems
    • G02B27/106Beam splitting or combining systems for splitting or combining a plurality of identical beams or images, e.g. image replication
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2513Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object with several lines being projected in more than one direction, e.g. grids, patterns
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10Beam splitting or combining systems
    • G02B27/1086Beam splitting or combining systems operating by diffraction only
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/42Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect
    • G02B27/4205Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect having a diffractive optical element [DOE] contributing to image formation, e.g. whereby modulation transfer function MTF or optical aberrations are relevant
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/26Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type
    • G02B30/27Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving lenticular arrays
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14Details
    • G03B21/20Lamp housings
    • G03B21/2006Lamp housings characterised by the light source
    • G03B21/2033LED or laser light sources
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/50Depth or shape recovery
    • G06T7/521Depth or shape recovery from laser ranging, e.g. using interferometry; from the projection of structured light
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/005Optical 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/40Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/42Arrays of surface emitting lasers
    • H01S5/423Arrays of surface emitting lasers having a vertical cavity
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

광전 장치는 반도체 기판 및 규칙적인 격자가 아닌 2차원 패턴으로 기판상에 배치되는 발광 소자의 모놀리식 어레이를 포함한다.An optoelectronic device includes a semiconductor substrate and a monolithic array of light emitting elements disposed on the substrate in a two-dimensional pattern rather than in a regular grid.

Description

구조형 광의 프로젝터{PROJECTORS OF STRUCTURED LIGHT}Projector of structured light

본 발명은 일반적으로 광학 및 광전자 장치에 관한 것이고, 특히 패턴의 투사를 위한 장치에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to optical and optoelectronic devices, and more particularly to devices for projection of a pattern.

소형 광학 프로젝터는 다양한 애플리케이션에서 사용된다. 예를 들면, 이러한 프로젝터는 코딩된 또는 구조형 광의 패턴을 3차원(3D) 맵핑(또는 깊이 맵핑(depth mapping)으로 알려진)의 목적으로 대상물로 캐스팅(cast)하는 데에 사용될 수 있다. 이에 관해서는, 참조에 의해 그 개시물이 본문에 통합된 미국특허출원 공개 2008/0240502가 레이저 다이오드 또는 LED와 같은 광원이 패턴을 대상물로 투사하기 위해 광학 방사선으로 슬라이드(transparency)를 투과시키는 조명 어셈블리를 기술한다. (본 설명 및 청구범위에서 사용된 바와 같은 "광학" 및 "광"이라는 용어는 일반적으로 가시광, 적외선, 및 자외선 방사선 중 임의의 것 및 모두를 가리킨다.) 이미지 캡처 어셈블리는 대상물에 투사된 패턴의 이미지를 캡처하고, 프로세서가 대상물의 3D 맵을 재구성하기 위해 이미지를 처리한다.Compact optical projectors are used in a variety of applications. For example, such a projector can be used to cast a pattern of coded or structured light into an object for the purpose of three-dimensional (3D) mapping (also known as depth mapping). In this regard, United States Patent Application Publication 2008/0240502 discloses a lighting assembly in which a light source, such as a laser diode or LED, transmits a slide with optical radiation to project a pattern onto an object, the disclosure of which is incorporated herein by reference. describe (The terms "optical" and "light" as used in this description and claims generally refer to any and all of visible, infrared, and ultraviolet radiation.) An image is captured, and a processor processes the image to reconstruct a 3D map of the object.

참조에 의해 그 개시물이 본문에 통합된 PCT 국제 공개 WO 2008/120217은 상기 언급된 US 2008/0240502에서 도시된 조명 어셈블리의 종류의 측면을 더 기술한다. 하나의 실시예에서, 슬라이드는 비균일 패턴으로 배차된 마이크로-렌즈의 어레이를 포함한다. 마이크로-렌즈는 대상물에 투사되는 초점의 대응하는 패턴을 생성한다.PCT International Publication WO 2008/120217, the disclosure of which is incorporated herein by reference, further describes aspects of the kind of lighting assembly shown in the aforementioned US 2008/0240502. In one embodiment, the slide comprises an array of micro-lenses arranged in a non-uniform pattern. The micro-lens creates a corresponding pattern of focus that is projected onto the object.

광학 프로젝터는, 일부 애플리케이션에서, 하나 이상의 회절 광학 소자(DOEs)를 통해 광을 투사한다. 예를 들면, 참조에 의해 그 개시물이 본문에 통합된 미국특허출원 공개 2009/0185274는 적어도 부분적으로 표면을 덮도록 입력 빔을 회절시키기 위해 함께 구성된 2개의 DOE를 포함하는 패턴을 투사하기 위한 장치를 기술한다. DOE의 조합은 제로-오더(회절되지않는) 빔에서의 에너지를 감소시킨다. 하나의 실시예에서, 제 1 DOE는 다중 빔의 패턴을 생성하고, 제 2 DOE는 각각의 빔에 대해 회절 패턴을 형성하기 위한 패턴 생성기로서의 기능을 한다. 유사한 종류의 배치가 참조에 의해 그 개시물이 본문에 통합된 미국특허출원 공개 2010/0284082에 기술된다.Optical projectors, in some applications, project light through one or more diffractive optical elements (DOEs). For example, US Patent Application Publication 2009/0185274, the disclosure of which is incorporated herein by reference, is an apparatus for projecting a pattern comprising two DOEs configured together to diffract an input beam to at least partially cover a surface. describe The combination of DOE reduces the energy in the zero-order (non-diffracted) beam. In one embodiment, the first DOE generates a pattern of multiple beams, and the second DOE functions as a pattern generator to form a diffraction pattern for each beam. A similar kind of arrangement is described in US Patent Application Publication 2010/0284082, the disclosure of which is incorporated herein by reference.

또다른 예시로서, 참조에 의해 그 개시물이 본문에 통합된 미국특허출원 공개 2011/0188054가 단일한 집적된 패키지로 광전 컴포넌트와 광학 소자를 포함하는 광자 모듈(photonics module)을 기술한다. 하나의 실시예에서, 집적된 광자 모듈(IPM)은 기판 상에 배치되고 기판에 직교하는 방향으로 방사선을 방출하는 광전자 엘리먼트의 2차원 매트릭스의 형태로 된 방사선 소스를 포함한다. 이러한 IPM은 일반적으로 X-Y 평면에 그리드를 형성하는, 발광 다이오드(LED) 또는 VCSEL(vertical-cavity surface-emitting laser) 다이오드와 같은 다중의 평행한 행의 이미터를 포함한다. 이미터로부터의 방사선은 적절한 패터닝된 엘리먼트와 투사 렌즈를 구비하는, 광학 모듈로 지향되고, 이는 그 결과인 패턴을 화면으로 투사한다.As another example, US Patent Application Publication 2011/0188054, the disclosure of which is incorporated herein by reference, describes a photonics module comprising an optoelectronic component and an optical element in a single integrated package. In one embodiment, an integrated photonic module (IPM) comprises a radiation source in the form of a two-dimensional matrix of optoelectronic elements disposed on a substrate and emitting radiation in a direction orthogonal to the substrate. Such IPMs typically include multiple parallel rows of emitters, such as light emitting diodes (LEDs) or vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) diodes, that form a grid in the X-Y plane. Radiation from the emitter is directed to an optical module, with a projection lens and a suitable patterned element, which projects the resulting pattern onto the screen.

다수의 광학 투사 애플리케이션에서, 패턴은 넓은 각도 범위로 투사되어야 한다. 예를 들면, 상기 배경 기술 부분에서 기술된 3D 맵핑 애플리케이션의 유형에서, 맵을 생성하기 위해 사용되는 광의 패턴은 90°이상의 필드에서 투사되는 것이 바람직하다. 그러나, 종래 광학 설계에서, 이러한 넓은 시야(FOV: field of view)에 대해 적정한 광학 품질을 달성하는 것은 고비용의 다중-소자 투사 광학기기의 사용을 요구한다. 이러한 광학기기의 비용 및 크기는 소비자 애플리케이션에 대해 매우 고가(prohibitive)가 될 수 있고, 이는 일반적으로 소형이고, 저가의 해결안을 요구한다.In many optical projection applications, patterns must be projected over a wide angular range. For example, in the type of 3D mapping application described in the background section above, the pattern of light used to generate the map is preferably projected in a field of 90° or greater. However, in conventional optical designs, achieving adequate optical quality for such a wide field of view (FOV) requires the use of expensive multi-element projection optics. The cost and size of these optics can be very prohibitive for consumer applications, which are generally small and require a low-cost solution.

하기에 기술된 본 발명의 실시예들은 패터닝된 광의 투사를 위한 개선된 장치 및 방법을 제공한다.Embodiments of the invention described below provide an improved apparatus and method for projection of patterned light.

따라서, 본 발명의 실시예에 따라, 반도체 기판 및 규칙적인 격자가 아닌 2차원으로 상기 기판상에 배치된 발광 소자의 모놀리식 어레이를 포함하는, 광전 장치가 제공된다.Accordingly, in accordance with an embodiment of the present invention, there is provided an optoelectronic device comprising a semiconductor substrate and a monolithic array of light emitting elements disposed on the substrate in two dimensions rather than in a regular grid.

개시된 실시예에서, 발광 소자는 VCSEL(vertical-cavity surface-emitting laser) 다이오드를 포함한다.In the disclosed embodiment, the light emitting device comprises a vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) diode.

일부 실시예에서, 상기 발광 소자의 2차원 패턴은 상호무관한(uncorrelated)패턴이다.In some embodiments, the two-dimensional pattern of the light emitting device is an uncorrelated pattern.

하나의 실시예에서, 상기 발광 소자는 제 1 및 제 2 세트의 발광 소자를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 세트의 발광 소자는 각각의 제 1 및 제 2 패턴으로 상기 기판 상에서 상호배치되고(interleaved), 상기 장치는 제 1 및 제 2 전도체를 포함하고, 이는 상기 장치가 상기 제 1 및 제 2 패턴 중 어느 하나 또는 모두로 광을 선택가능하게 방출하도록 상기 제 1 및 제 2 세트의 발광 소자를 개별적으로 구동시키기 위해 각각 연결된다. 상기 장치는 대상물로 상기 발광 소자에 의해 방출된 광을 투사하도록 구성된 투사 광학기기, 및 상기 제 1 세트의 발광 소자만 상기 광을 방출하도록 구동되어, 상기 대상물로 저해상도 패턴을 투사하는 동안에는, 저해상도 모드로, 상기 제 1 및 제 2 세트의 발광 소자 모두가 상기 광을 방출하도록 구동되어, 상기 대상물로 고 해상도 패턴을 투사하는 동안에는 고해상도 모드로, 상기 대상물의 이미지를 캡처하도록 구성되는 이미징 장치를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the light emitting device comprises first and second sets of light emitting devices, wherein the first and second sets of light emitting devices are interposed on the substrate in respective first and second patterns; interleaved), said device comprising first and second conductors, said first and second sets of light emitting elements such that said device selectively emits light in either or both of said first and second patterns are connected to each to drive them individually. The apparatus includes projection optics configured to project the light emitted by the light emitting element onto an object, and only the first set of light emitting elements are driven to emit the light, so that while projecting the low resolution pattern onto the object, the low resolution mode further comprising an imaging device configured to capture an image of the object in a high resolution mode while both the first and second sets of light emitting elements are driven to emit the light to project the high resolution pattern onto the object can do.

일부 실시예에서, 상기 장치는 반도체 기판 상에 장착되고, 상기 기판 상의 상기 발광 소자의 2차원 패턴에 대응하는 광 패턴을 포함하는 광학 빔을 투사하기 위해 상기 발광 소자에 의해 방출되는 광을 집속 및 포커싱하도록 구성된 투사 렌즈를 포함한다. 상기 장치는 또한 상기 기판상에 장착되고, 상기 패턴의 다중의 상호 인접한 복제(replica)를 생성함으로써 투사된 광학 빔을 신장시키도록 구성된 회절 광학소자(DOE)를 포함할 수 있다. 상기 투사 렌즈 및 DOE는 단일한 광학 기판의 대향하는 측면 상에 형성될 수 있다.In some embodiments, the device is mounted on a semiconductor substrate, and focuses the light emitted by the light emitting element to project an optical beam comprising a light pattern corresponding to a two-dimensional pattern of the light emitting element on the substrate; and a projection lens configured to focus. The apparatus may also include a diffractive optical element (DOE) mounted on the substrate and configured to stretch a projected optical beam by creating multiple, mutually adjacent replicas of the pattern. The projection lens and DOE may be formed on opposite sides of a single optical substrate.

대안으로, 상기 장치는, 상기 패턴의 다중의 상호 인접한 복제를 생성함으로써 투사된 광학 빔을 신장시키면서 상기 기판상의 상기 발광 소자의 2차원 패턴에 대응하는 광 패턴을 포함하는 광학 빔을 투사시키기 위해 상기 발광 소자에 의해 방출된 광을 집속 및 포커싱하도록 구성되고, 상기 반도체 기판상에 장착된 단일한 회절 광학소자(DOE)를 포함한다.Alternatively, the apparatus may be configured to project an optical beam comprising a light pattern corresponding to a two-dimensional pattern of the light emitting element on the substrate while stretching the projected optical beam by creating multiple, adjacent copies of the pattern. and a single diffractive optical element (DOE) configured to focus and focus light emitted by the light emitting element and mounted on the semiconductor substrate.

본 발명의 실시예에 따라, 추가적으로, 광학 빔에 내재된 패턴을 가진 광학 빔을 생성하는 단계를 포함하는 패턴 투사를 위한 방법이 제공된다. 광학 빔은 상기 패턴을 제 1 각도 범위를 가진 공간에서의 제 1 영역으로 캐스팅하기 위해 투사 렌즈를 이용하여 투사된다. 필드 배율기(multiplier)가 상기 제 1 각도 범위 보다 적어도 50% 더 큰 제 2 각도 범위를 가지는 공간에서의 제 2 영역으로 패턴을 캐스팅하도록 상기 투사 렌즈에 의해 투사된 광학 빔을 신장시키기 위해 적용된다.According to an embodiment of the present invention, there is additionally provided a method for pattern projection comprising generating an optical beam having a pattern embedded in the optical beam. An optical beam is projected using a projection lens to cast the pattern into a first area in space having a first angular range. A field multiplier is applied to stretch the optical beam projected by the projection lens to cast the pattern into a second region in space having a second angular range that is at least 50% greater than the first angular range.

본 발명의 실시예에 따라, 광전 장치를 산출하는 방법이 더 제공된다. 상기 방법은, 반도체 기판을 제공하는 단계 및, 규칙적인 격자가 아닌 2차원 패턴으로 상기 기판 상에 발광 소자의 모놀리식 어레이를 형성하는 단계를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a method of calculating an optoelectronic device is further provided. The method includes providing a semiconductor substrate and forming a monolithic array of light emitting devices on the substrate in a two-dimensional pattern rather than a regular grid.

본 발명은 도면을 함께 참조하여 상기 실시예의 하기의 상세한 설명으로부터 보다 더 이해될 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention will be better understood from the following detailed description of the above embodiments with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3D 맵핑 시스템의 개략적인 측면도;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른, 패터닝된 이미터 어레이가 형성된 반도체 다이의 개략적인 탑뷰;
도 3a-3c는 본 발명의 실시예에 따른, 집적된 광학 투사 모듈의 개략적인 측면도,
도 4a 및 4b는 본 발명의 실시예에 따른 광학 투사 모듈에 의해 투사된 패턴의 개략적인 전면도, 및
도 5는 본 발명의 대안의 실시예에 따른 패터닝된 이미터 어레이가 형성된 반도체 다이의 탑뷰이다.
1 is a schematic side view of a 3D mapping system according to an embodiment of the present invention;
2 is a schematic top view of a semiconductor die having a patterned emitter array formed thereon, in accordance with an embodiment of the present invention;
3A-3C are schematic side views of an integrated optical projection module, in accordance with an embodiment of the present invention;
4A and 4B are schematic front views of a pattern projected by an optical projection module according to an embodiment of the present invention, and
5 is a top view of a semiconductor die formed with a patterned emitter array in accordance with an alternative embodiment of the present invention.

(개관)(survey)

다수의 광학 투사 애플리케이션에서, 패턴은 넓은 각도 범위로 투사되어야 한다. 예를 들면, 상기 배경 기술 부분에서 기술된 3D 맵핑 애플리케이션의 유형에서, 맵을 생성하기 위해 사용되는 광의 패턴은 90°이상의 필드에서 투사되는 것이 바람직하다. 종래 광학 설계에서, 이러한 넓은 시야(FOV: field of view)에 대해 적정한 광학 품질을 달성하는 것은 고비용의 다중-소자 투사 광학기기의 사용을 요구한다. 이러한 광학기기의 비용 및 크기는 소비자 애플리케이션에 대해 매우 고가(prohibitive)가 될 수 있고, 이는 일반적으로 소형이고, 저가의 해결안을 요구한다.In many optical projection applications, patterns must be projected over a wide angular range. For example, in the type of 3D mapping application described in the background section above, the pattern of light used to generate the map is preferably projected in a field of 90° or greater. In conventional optical designs, achieving adequate optical quality for this wide field of view (FOV) requires the use of expensive multi-element projection optics. The cost and size of these optics can be very prohibitive for consumer applications, which are generally small and require a low-cost solution.

하기에 기술되는 본 발명의 일부 실시예들은, 투사된 패턴의 광학 품질을 유지하면서 광학 트레인에서 투사 광학 기기에 후속하고 원하는 패턴이 투사되는 필드를 신장시키는 필드 배율기의 수단에 의해 이러한 요구들을 처리한다. 필드 배율기의 추가는 그 자체가 상대적으로 협소한 FOV를 가지는 소형이고 저가의 투사 광학기기를 이용하여 넓은 영역에 패턴을 투사하는 것을 가능하게 한다.Some embodiments of the invention, described below, address these needs by means of a field multiplier that follows the projection optics in the optical train and stretches the field into which the desired pattern is projected while maintaining the optical quality of the projected pattern. . The addition of a field multiplier makes it possible to project a pattern over a large area using small, inexpensive projection optics that themselves have a relatively narrow FOV.

개시된 실시예에서, 광학 장치는 패터닝된 광학 빔을 생성하는 빔 소스를 구비한다. 투사 렌즈는 패터닝된 광학 빔을 투사하고, 필드 배율기가 없이, 패턴을 투사 렌즈의 시야(FOV)에 대응하는 특정한 각도 범위를 가지는 공간에서 주어진 영역으로 캐스팅(cast)한다. (본 설명과 청구범위의 문맥에서 사용된 바와 같은 "렌즈"라는 용어는 달리 명확하게 지시하지 않는다면 단순한 것 및 복합, 멀티-소자 렌즈 모두를 가리킨다) 필드 배율기는 투사 렌즈의 FOV에-렌즈와 공간에서의 주어진 영역 사이에-개재되고, 패터닝된 빔을 신장시켜 상기 패턴이 투사 렌즈의 FOV보다 적어도 50% 더 큰 각도 범위를 가지는 공간에서의 영역으로 캐스팅되도록 한다. 설계에 따라, 필드 배율기에 후속하는 신장된 빔은 투사 렌즈의 2배 또는 그 이상의 FOV를 가질 수 있다.In a disclosed embodiment, an optical device includes a beam source that generates a patterned optical beam. A projection lens projects a patterned optical beam and, without a field multiplier, casts the pattern into a given area in space having a specific angular range corresponding to the field of view (FOV) of the projection lens. (The term "lens" as used in the context of this description and claims refers to both simple and compound, multi-element lenses, unless expressly indicated otherwise) Field multipliers are in the FOV of the projection lens - lens and space Stretches the inter- intervening, patterned beam to a region in space having an angular range at least 50% greater than the FOV of the projection lens. Depending on the design, the stretched beam following the field multiplier may have a FOV of twice or more of the projection lens.

일부 실시예에서, 빔 소스는 광학 빔 상에 부여된 패턴에 대응하는 2차원 패턴으로 반도체 기판 상에 배치되는 발광 소자의 모놀리식 어레이를 구비한다.In some embodiments, the beam source includes a monolithic array of light emitting devices disposed on a semiconductor substrate in a two-dimensional pattern corresponding to a pattern imparted on the optical beam.

(시스템 설명)(system description)

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3D 맵핑 시스템(20)의 개략적인 측면도이다. 시스템(20)은 하기에 기술된 일종의 필드 배율기의 사용의 예시로서(한정에 의한 것은 아님) 여기에 기술된다. 본 발명의 원리는 넓은 FOV를 요구하고, 개시된 실시예에 의해 제공되는 소형화와 저비용의 이점으로부터 효익을 얻을 수 있는 다른 종류의 광학 투사 시스템에서 유사하게 적용될 수 있다.1 is a schematic side view of a 3D mapping system 20 according to an embodiment of the present invention. System 20 is described herein as an example (but not by way of limitation) of the use of a field multiplier of the kind described below. The principles of the present invention are similarly applicable in other types of optical projection systems that require a wide field of view and may benefit from the miniaturization and low cost advantages provided by the disclosed embodiments.

시스템(20)은 대상물(28)의 표면(본 예시에서는 시스템의 사용자의 측에서)으로 패터닝된 빔(38)을 투사하는 투사 어셈블리(30)를 포함한다. 이미징 어셈블리(32)는 표면상에서 투사된 패턴의 이미지를 캡처하고 표면의 3D 맵을 도출하기 위해 이미지를 처리한다. 이러한 목적을 위해, 어셈블리(32)는 일반적으로 3D 맵을 생성하기 위해 이미지를 처리하는 디지털 프로세서(도시되지 않음)뿐만 아니라 대물 광학기기(objective optics)와, 이미지를 캡처하는 이미지 센서(42)를 포함한다. 시스템(20)의 이미지 캡처와 처리 측면은 예를 들면 참조에 의해 그 개시물이 본문에 통합된 상술한 미국특허출원 공개 2010/0118123 및 미국특허출원 공개 2010/0007717에 기술된다.The system 20 includes a projection assembly 30 that projects the patterned beam 38 onto a surface of an object 28 (in this example at the user's side of the system). The imaging assembly 32 captures an image of the projected pattern on the surface and processes the image to derive a 3D map of the surface. For this purpose, assembly 32 typically includes objective optics as well as a digital processor (not shown) that processes the image to produce a 3D map, and an image sensor 42 that captures the image. include Image capture and processing aspects of system 20 are described, for example, in US Patent Application Publication 2010/0118123 and US Patent Application Publication 2010/0007717 above, the disclosures of which are incorporated herein by reference.

투사 어셈블리(30)는 특정한 FOV를 가지고 패터닝된 조명 빔을 투사하는 패터닝된 빔 생성기(34), 및 투사된 빔을 더 넓은 FOV를 가지고 생성된 패터닝된 빔(38)으로 신장시키는 필드 배율기(36)를 포함한다. 본 예시에서, 상술한 특허출원 공개에서 설명된 바와 같이, 패턴은 랜덤하거나 또는 준 랜덤(quasi-random) 배치로, 어두운 배경 상에서 높은 콘트라스트의 광 스팟을 구비한다. 대안으로, 다른 적절한 유형의 패턴(이미지를 포함하는)이 이러한 방식으로 투사될 수 있다.The projection assembly 30 includes a patterned beam generator 34 that projects a patterned illumination beam with a particular FOV, and a field multiplier 36 that stretches the projected beam into a patterned beam 38 generated with a wider FOV. ) is included. In this example, as described in the aforementioned patent application publication, the pattern is in a random or quasi-random arrangement with high contrast light spots on a dark background. Alternatively, other suitable types of patterns (including images) may be projected in this manner.

(집적된 패턴 생성기)(Integrated Pattern Generator)

VCSEL 어레이는 이롭게도 소형의, 고강도 광원 및 프로젝터 제조시 사용될 수 있다. 종래 VCSEL 어레이에서, 레이저 다이오드는 상술한 미국특허출원 공개 2011/0188054에서 기술된 직선 그리드 패턴, 또는 6각형 격자 패턴과 같은, 규칙적인 격자로 배치된다. 본 설명 및 청구범위의 문맥에서 사용되는 바와 같은 "규칙적인 격자"라는 용어는 패턴에서 인접한 엘리먼트들 사이(예를 들면 VCSEL 어레이에서의 인접한 이미터들 사이)에서의 공간이 일정한 2차원 패턴을 의미한다. 그런 의미에서 "규칙적인 격자"라는 용어는 주기적인 격자와 유사한 의미이다.VCSEL arrays can advantageously be used in the manufacture of compact, high intensity light sources and projectors. In a conventional VCSEL array, the laser diodes are arranged in a regular grid, such as a straight grid pattern, or a hexagonal grid pattern, as described in the above-mentioned US Patent Application Publication 2011/0188054. The term "regular grating" as used in the context of this description and claims means a two-dimensional pattern in which the spacing between adjacent elements in the pattern (eg, between adjacent emitters in a VCSEL array) is constant. . In that sense, the term "regular lattice" is synonymous with periodic lattice.

하기에 기술되는 본 발명의 실시예들은 이러한 모델에서 벗어나 있으며, 대신에 레이저 다이오드가 규칙적인 격자가 아닌 패턴으로 배치된 VCSEL 어레이를 제공한다. 광학기기는 대응하는 스팟의 패턴으로서 VCSEL 어레이의 엘리먼트에 의해 방출된 광 패턴을 공간으로 투사하기 위해 결합될 수 있고, 여기서 각각의 스팟은 어레이에서 대응하는 레이저 다이오드에 의해 방출되는 광을 포함한다. 일반적으로(필수적인 것은 아니지만), 어레이에서의 레이저 다이오드 위치의 패턴과, 그에 따른 스팟의 패턴은, 횡단 시프트(transverse shift)의 함수로서 레이저 다이오드의 위치의 자동-상관관계(auto-correlation)가 다이오드 크기 보다 더 큰 임의의 시프트에 대해 중요하기 않다는 의미에서, 상관관계가 없다. 랜덤, 의사 랜덤, 및 준-주기적 패턴은 이러한 상호무관한 패턴들의 예시이다. 투사된 광 패턴은 따라서 또한 상호무관할 것이다.Embodiments of the present invention described below depart from this model and instead provide a VCSEL array in which the laser diodes are arranged in a pattern rather than in a regular grid. Optics may be coupled to project into space a pattern of light emitted by elements of the VCSEL array as a pattern of corresponding spots, each spot comprising light emitted by a corresponding laser diode in the array. In general (but not necessarily), the pattern of laser diode positions in the array, and thus the pattern of spots, shows that the auto-correlation of the positions of the laser diodes as a function of the transverse shift of the diode There is no correlation in the sense that it is not significant for any shift greater than the magnitude. Random, pseudorandom, and quasi-periodic patterns are examples of such unrelated patterns. The projected light pattern will therefore also be independent of each other.

이러한 종류의 패터닝된 VCSEL 어레이는 특히 하기에 기술된 바와 같이, 집적된 패턴 투사 모듈을 산출하는 데에 유용하다. 이러한 모듈은, 종래 기술에 공지된 투사 장치에 비해, 더 나은 성능뿐만 아니라 설계 및 제조의 단순성의 효익을 가지고 비용 및 크기 감소를 달성할 수 있다.This kind of patterned VCSEL array is particularly useful for yielding integrated pattern projection modules, as described below. Such a module can achieve cost and size reduction with the benefit of simplicity of design and manufacture as well as better performance as compared to the projection devices known in the prior art.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른, VCSEL 다이오드(102)의 모놀리식 어레이가 규칙적인 격자가 아닌 2차원 패턴으로 형성된 반도체 다이(100)를 구비하는 광전 장치의 개략적인 탑뷰이다. 어레이는, 레이저 다이오드를 형성하는 적절한 얇은 필름 층 구조와, 어레이에서 접촉 패드(104)로부터 레이저 다이오드(102)까지의 접지 연결과 전력을 공급하는 전도체를 가지고, 종래 기술에 공지된 VCSEL 어레이를 산출하는 데에 사용되는 것과 동일한 종류의 포토리소그래픽 방법에 의해 반도체 기판상에 형성된다.2 is a schematic top view of an optoelectronic device having a semiconductor die 100 in which a monolithic array of VCSEL diodes 102 is formed in a two-dimensional pattern rather than in a regular grid, in accordance with an embodiment of the present invention. The array, having a suitable thin film layer structure to form the laser diode, and a conductor supplying power and a ground connection from the contact pad 104 to the laser diode 102 in the array, yields a VCSEL array known in the art. formed on a semiconductor substrate by the same kind of photolithographic method used to

도 2의 불규칙적 격자의 배치는 임의의 원하는 2차원 패턴으로, 어레이 산출에 이용되는 포토리소그래픽 마스크의 적절한 설계에 의해서 간단히 달성된다. 대안으로, 발광 다이오드(LEDs)와 같은 기타 종류의 표면 방출 소자의 불규칙적인 어레이가 이러한 방식으로(LED와 같은 인코히런트 광원은 일부 패턴 투사 애플리케이션에 보다 덜 적합할지라도) 유사하게 산출될 수 있다.The arrangement of the irregular gratings of Figure 2 is achieved simply by proper design of the photolithographic mask used to compute the array, in any desired two-dimensional pattern. Alternatively, an irregular array of other types of surface emitting devices, such as light emitting diodes (LEDs), can be similarly produced in this way (although incoherent light sources such as LEDs are less suitable for some pattern projection applications). .

도 2에 도시된 종류의 모놀리식 VCSEL 어레이는 고 파워 확장성의 이점을 가진다. 예를 들면, 현재 기술을 이용하여, 0.3㎟의 액티브 영역을 가진 다이는 200 이미터를 포함할 수 있고, 총 광학 파워 출력은 약 500 mW 이상이 된다. VCSEL 다이오드는 원형 빔을 방출하고, 고 콘트라스트 및 고 밀도의 스팟 패턴 생성시 이점을 가지는, 단일 횡단 모드로 원형 가우시안 빔을 방출하도록 설계될 수 있다. VCSEL 방출 파장은 온도의 함수로서 상대적으로 안정적이기 때문에, 스팟 패턴은, 동작하는 동안, 어레이의 액티브 냉각이 없을지라도 유사하게 안정적이 될 것이다.A monolithic VCSEL array of the kind shown in FIG. 2 has the advantage of high power scalability. For example, using current technology, a die with an active area of 0.3 mm 2 can contain 200 emitters, resulting in a total optical power output of about 500 mW or more. A VCSEL diode emits a circular beam and can be designed to emit a circular Gaussian beam in a single transversal mode, which has advantages in creating high contrast and high density spot patterns. Since the VCSEL emission wavelength is relatively stable as a function of temperature, the spot pattern, during operation, will be similarly stable even in the absence of active cooling of the array.

도 3a는 본 발명의 실시예에 따른, 도 2에 도시된 어레이와 같은, VCSEL 어레이를 포함하는 집적된 광학 투사 모듈(110)의 개략적인 측면도이다. VCSEL 다이(100)는 일반적으로 웨이퍼 레벨에서 테스트되고, 그런다음 다이싱되고 적절한 전기 연결(116, 118)을 가지고 적절한 서브-마운트(114) 상에 장착된다. 전기 연결, 및 또한 가능한 제어 회로(도시되지 않음)가 와이어 본딩 전도체(121)에 의해 다이(100)로 결합될 수 있다.3A is a schematic side view of an integrated optical projection module 110 including a VCSEL array, such as the array shown in FIG. 2 , in accordance with an embodiment of the present invention. The VCSEL die 100 is typically tested at the wafer level, then diced and mounted on an appropriate sub-mount 114 with the appropriate electrical connections 116 , 118 . Electrical connections, and also possible control circuitry (not shown) may be coupled to die 100 by wire bonding conductors 121 .

적절한 스페이서(122) 상의 다이에 장착된 렌즈(120)는 VCSEL 이미터의 출력 빔을 집속 및 투사한다. 온도 안정성을 위해, 유리 렌즈가 사용될 수 있다. 스페이서(126)에 의해 위치된, 회절 광학 소자(DOE)(124)는 신장된 각도 범위에 대해 펼쳐지면서(fanning out) 패턴의 다중 복제(128)를 생성한다. 예를 들면, DOE는 상술한 미국특허출원 공개 2009/0185274 및 2010/0284082에서 기술된 바와 같은, 대먼 격자(Dammann grating) 또는 유사한 소자를 포함한다.A lens 120 mounted on a die on an appropriate spacer 122 focuses and projects the output beam of the VCSEL emitter. For temperature stability, glass lenses may be used. A diffractive optical element (DOE) 124 , positioned by spacers 126 , fanning out over an extended angular range creates multiple replicas 128 of the pattern. For example, DOEs include Dammann gratings or similar devices, as described in the aforementioned US Patent Application Publications 2009/0185274 and 2010/0284082.

도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 광학 투사 모듈(110)에 의해 투사된 신장된 패턴(160)의 개략적인 전면도이다. 이러한 도면은 DOE(124)에 의해 생성된 일종의 팬 아웃 패턴을 도시한다. 본 예시에서 DOE는, 더 많거나 더 적은 수의 타일이 대안으로 산출될 수 있지만, 투사된 빔을 각각의 축(164) 상에 중심을 둔 11 x 11 타일(162)의 어레이로 신장시킨다. 도 4a에서 각각의 타일(162)(오목 일그러짐(pincushion distortion)에 의한 비틀린 정방형의 형상을 가진)은 VCSEL 어레이의 패턴의 복제인 밝은 스팟(166)의 패턴을 포함한다.4A is a schematic front view of an elongated pattern 160 projected by an optical projection module 110 according to an embodiment of the present invention. This figure shows a kind of fan out pattern generated by DOE 124 . The DOE in this example stretches the projected beam into an array of 11 x 11 tiles 162 centered on each axis 164 , although more or fewer tiles could alternatively be yielded. Each tile 162 (having the shape of a distorted square due to pincushion distortion) in FIG. 4A contains a pattern of bright spots 166 that is a replica of the pattern of the VCSEL array.

일반적으로, 본 예시에서 인접한 타일들 사이의 팬 아웃 각도는 4-8°의 범위 내에 있다. 예를 들면, 각각의 이러한 타일이 VCSEL 어레이에서의 약 200 레이저 다이오드(102)에 대응하는, 상호무관한 패턴으로 되어있는 약 200 스팟을 포함한다고 가정한다면, 도 4a에 도시된 11 x 11 팬 아웃 패턴(160)은 그런다음 20,000 이상의 스팟을 포함한다. DOE(124)는, 예를 들면 미국특허출원 공개 2010/0284082에 기술된 바와 같이, 패턴의 투사된 복제물이 표면 또는 공간 영역을 타일로 이어붙이도록 설계된다.Generally, the fan out angle between adjacent tiles in this example is in the range of 4-8°. For example, assuming that each such tile contains about 200 spots in an unrelated pattern, corresponding to about 200 laser diodes 102 in the VCSEL array, the 11 x 11 fan out shown in FIG. 4A . Pattern 160 then includes over 20,000 spots. DOE 124 is designed, for example, as described in US Patent Application Publication 2010/0284082, such that projected replicas of a pattern tile a surface or spatial region.

도 3b는 본 발명의 대안의 실시예에 따른 도 2에 도시된 어레이와 같은, 불규칙한 VCSEL 어레이를 포함하는 집적된 광학 투사 모듈(130)의 개략적인 측면도이다. 본 실시예에서, 모듈(110)의 굴절 투사 렌즈(120)는 회절 렌즈(136)에 의해 대체된다. 렌즈(136)와 팬 아웃 DOE(134)(DOE(124)와 유사한)는 동일한 광학 기판(132)의 대향하는 측면 상에 형성될 수 있다. 회절 렌즈가 파장 변화에 민감할지라도, VCSEL 소자의 파장의 상대적 안정성은 이러한 접근 방식을 실현가능하게 한다. DOE(134)는 스페이서(140) 상에 장착된 창(138)에 의해 보호된다.3B is a schematic side view of an integrated optical projection module 130 including an irregular VCSEL array, such as the array shown in FIG. 2 , in accordance with an alternative embodiment of the present invention. In this embodiment, the refractive projection lens 120 of the module 110 is replaced by a diffractive lens 136 . Lens 136 and fan out DOE 134 (similar to DOE 124 ) may be formed on opposite sides of the same optical substrate 132 . Although diffractive lenses are sensitive to wavelength changes, the relative stability of the wavelengths of VCSEL devices makes this approach feasible. DOE 134 is protected by a window 138 mounted on spacer 140 .

도 3c는 본 발명의 또다른 실시예에 따른, 불규칙적인 VCSEL 어레이를 포함하는 집적된 광학 투사 모듈(150)의 개략적인 측면도이다. 여기서, 회절 렌즈 및 팬 아웃 DOE의 기능들이 광학 기판(152) 상에 형성되고, 또한 창으로서 기능하는, 단일한 회절 소자(154)로 조합된다. 소자(154)는 포커싱 및 팬 아웃 기능 모두를 수행하고: 그것은, 상기 도시된 바와 같은 패턴의 다중의 상호 인접한 복제를 생성함으로써 투사된 광학 빔을 신장시키면서, 기판 상의 발광 소자의 2차원 패턴에 대응하는 광 패턴을 포함하는 광학 빔을 투사하기 위해 다이(100) 상에 발광 소자에 의해 방출된 광을 집속하고 포커싱한다.3C is a schematic side view of an integrated optical projection module 150 including an irregular VCSEL array, in accordance with another embodiment of the present invention. Here, the functions of the diffractive lens and fan-out DOE are formed on the optical substrate 152 and combined into a single diffractive element 154, which also functions as a window. Element 154 performs both focusing and fan-out functions: it corresponds to a two-dimensional pattern of a light emitting element on a substrate, stretching the projected optical beam by creating multiple, mutually adjacent replicas of the pattern as shown above. The light emitted by the light emitting element is focused and focused on the die 100 to project an optical beam comprising a light pattern that is

도 3a-c에 도시된 모듈들을 조립하는 동안, DOE는 일반적으로 VCSEL 다이(100)에 대해 4개의 디멘션(X, Y, Z, 및 회전)으로 정렬된다. 9B 및 9C의 실시예는, VCSEL 어레이 및 DOE/회절 렌즈 구조 모두를 산출하는 데에 사용되는 포토리소그래픽 프로세스가 약 1㎛까지 정확하고, 따라서 단순히 기준 마크(fiducial mark)에 매칭함으로써 X, Y, 및 회전에서의 패시브 정렬을 허용하기 때문에, 정렬에 관해서는 이점을 가진다. Z-정렬(즉, VCSEL 다이와 DOE 및 렌즈 사이의 거리)는 높은 생산 정확성에 기인하여, 작은 범위의 움직임 만을 요구한다. Z-정렬은 따라서, 예를 들면, VCSEL 표면과 DEO 표면 사이의 거리를 측정하기 위해, 공초점 현미경과 같은 높이-측정 장치를 이용하여, VCSEL 어레이가 전력이 공급되는 동안은 액티브하게 달성되고, 또는 패시브하게 달성될 수 있다.During assembling the modules shown in FIGS. 3A-C , the DOE is generally aligned in four dimensions (X, Y, Z, and rotation) with respect to the VCSEL die 100 . The embodiments of 9B and 9C show that the photolithographic process used to produce both the VCSEL array and the DOE/diffractive lens structure is accurate to about 1 μm, and therefore X, Y simply by matching fiducial marks. , and since it allows passive alignment in rotation, it has advantages with respect to alignment. Z-alignment (ie, distance between VCSEL die and DOE and lens) requires only a small range of motion, due to high production accuracy. Z-alignment is thus achieved actively while the VCSEL array is powered, using, for example, a height-measuring device such as a confocal microscope to measure the distance between the VCSEL surface and the DEO surface, Or it can be achieved passively.

도 3a-c의 모듈은 3D 맵핑 시스템(20)에서의 패턴 프로젝터로서 사용될 수 있다. 타일링된 패턴(예를 들면, 도 4a에 도시된 바와 같은)은 관심의 대상물로 투사되고, 이미징 모듈(32)은 대상물(28) 상의 패턴의 이미지를 캡처한다. 상기 설명된 바와 같이, 이미징 모듈에 연관된 프로세서는 이미지의 각각의 포인트에서, 공지된 참조에 대해, 패턴의 로컬 횡단방향 시프트를 측정하고, 그런다음 로컬 시프트에 기초한 삼각측량에 의해 그 포인트의 깊이 좌표를 찾아낸다.The module of FIGS. 3A-C can be used as a pattern projector in the 3D mapping system 20 . The tiled pattern (eg, as shown in FIG. 4A ) is projected onto an object of interest, and imaging module 32 captures an image of the pattern on object 28 . As described above, the processor associated with the imaging module measures, at each point in the image, with respect to a known reference, a local transverse shift of the pattern, and then the depth coordinate of that point by triangulation based on the local shift. find out

도 4a에서의 타일(162) 중 하나에 대응하는, 패턴의 각각의 복제는 내부적으로 상호무관하지만, 일반적으로 이웃하는 타일과는 매우 상관관계가 높다. 패턴의 각각의 복제는 상대적으로 작은 각도 범위에서 분포된, 상대적으로 작은 수의 스팟(166)을 포함하기 때문에, 대상물 상의 패턴의 횡단방향 시프트가 타일(162)의 피치 이상의 오더일 때, 깊이 좌표에서의 불명확성이 있을 수 있다. 이러한 불명확성을 감소시키기 위해, VCSEL 다이(100)가 더 큰 수의 레이저 다이오드를 가지고 산출될 수 있고, 투사 모듈의 광학기기는 따라서 더 많은 타일을 산출할 수 있지만; 이러한 해결안은 VCSEL 다이와 광학기기 모두의 복잡성과 비용을 증가시킨다.Each replica of the pattern, corresponding to one of the tiles 162 in FIG. 4A , is internally uncorrelated, but generally highly correlated with neighboring tiles. Since each replica of the pattern contains a relatively small number of spots 166, distributed in a relatively small angular range, when the transverse shift of the pattern on the object is on the order of more than the pitch of the tiles 162, the depth coordinate There may be ambiguities in To reduce this ambiguity, the VCSEL die 100 can be produced with a larger number of laser diodes, and the optics of the projection module can thus yield more tiles; This solution increases the complexity and cost of both the VCSEL die and the optics.

도 4b는 이웃하는 타일들 사이의 상관관계의 문제를 처리하는 본 발명의 대안의 실시예에 따른, 광학 투사 모듈에 의해 투사된 신장된 패턴(170)의 개략적인 전면도이다. (도 3a 및 3b의 DOE-기반 필드 배율기는 패턴(160 또는 170)과 유사한 패턴을 산출하기 위해 유사하게 구성될 수 있다.) 도 4b에 도시된 상호배치된 종류의 타일링된 패턴은 팬 아웃 DOE의 적절한 설계에 의해 산출된다. 본 설계에서, 패턴의 타일의 적어도 일부는 피치의 일부 정도의 오프셋 만큼 이웃하는 타일에 대해 횡단방향으로 오프셋된다. 특히, 본 예시에서, 타일(172)은 이웃하는 타일(174)에 대해 1/2의 타일만큼 횡단방향으로 오프셋된다. (수평 방향의 횡단방향 시프트 만이 깊이 측정에 사용되었다는 가정에 따라, 오프셋은 본 예시에서 수직방향이다.) 4B is a schematic front view of an elongated pattern 170 projected by an optical projection module, according to an alternative embodiment of the present invention that addresses the problem of correlation between neighboring tiles. (The DOE-based field multiplier of FIGS. 3A and 3B can be similarly configured to yield a pattern similar to pattern 160 or 170.) The tiled pattern of the interleaved kind shown in FIG. 4B is a fan-out DOE. is calculated by proper design of In the present design, at least some of the tiles of the pattern are offset transversely relative to neighboring tiles by an offset of the order of a fraction of the pitch. In particular, in this example, tile 172 is transversely offset relative to neighboring tile 174 by 1/2 a tile. (The offset is vertical in this example, as is the assumption that only a transverse shift in the horizontal direction is used for depth measurements.)

타일 사이의 이러한 오프셋의 결과로서, 명확한 깊이 측정의 범위가 실질적으로 두배가 된다. 인접한 타일들이 타일 피치의 1/3 또는 1/4 만큼 시프트되는 기타 상호배치(interleaving)는 예를 들면 더 큰 명확한 측정 범위를 제공할 수 있다. 이러한 그리고 기타 팬 아웃 패턴을 제공하는 DOE는 Gerchberg--Saxton 알고리즘에 기반한 방법과 같은 종래 기술에 공지된 방법을 이용하여 설계될 수 있다.As a result of this offset between tiles, the range of explicit depth measurements is substantially doubled. Other interleaving, in which adjacent tiles are shifted by one-third or one-quarter of the tile pitch, may provide, for example, a greater clear measurement range. DOEs providing these and other fan-out patterns can be designed using methods known in the art, such as those based on the Gerchberg--Saxton algorithm.

도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 따른, 모놀리식 VCSEL 어레이가 형성된 반도체 다이(180)의 개략적인 탑뷰이다. 이러한 어레이는, 도 5의 실시예에서 개별적인 전도체(186 및 188)에 의해 구동되는 2개 그룹의 VCSEL 다이오드(182 및 184)가 있다는 점을 제외하고는, 도 2의 어레이와 유사하다. 다이오드(182 및 184)는 상이한 형상을 가지는 것으로 도면에 도시되지만, 이러한 형상의 차이는 단지 시각적 명료성을 위한 것이며, 실제로는, 양 그룹의 모든 VCSEL 다이오드는 일반적으로 동일한 형상을 가진다.5 is a schematic top view of a semiconductor die 180 having a monolithic VCSEL array formed thereon, in accordance with another embodiment of the present invention. This array is similar to the array of FIG. 2 except that in the embodiment of FIG. 5 there are two groups of VCSEL diodes 182 and 184 driven by separate conductors 186 and 188 . Diodes 182 and 184 are shown in the figures as having different shapes, but this difference in shape is for visual clarity only, and in reality, all VCSEL diodes in both groups generally have the same shape.

도면에 도시된 2개 그룹의 VCSEL 다이오드(182 및 184)는, 깊이 맵핑 시스템(20)에서 줌 기능을 구현하기 위해 이미징 모듈(32)(도 1)에서의 고해상도 이미지 센서(42)와 함께 사용될 수 있다. 2개 그룹에 공급하는 개별 전력선은, 각각의 그룹이 상이한 층에 의해 전력공급되도록 VCSEL 다이의 단일한 금속 층 내에서의 2개의 그룹으로 개별 파워 트레이스를 공급하거나, 또는 금속 층을 추가함으로써 구현될 수 있다. 2개 그룹은 시스템의 원하는 성능 특성에 따라 동일하거나 상이한 수의 다이오드를 포함할 수 있다. 이미지 센서는 이웃하는 검출기 소자(해상도 감소를 감수하고 개선된 감도와 속도를 제공하는)를 바이닝하고(binning), 감지 영역 및 조정가능한 클록 속도를 크로핑하는 것을 지지하는 것을 가정한다. 이들 특징은 다양한 상업적으로 가용한 이미지 센서에 의해 제공된다.The two groups of VCSEL diodes 182 and 184 shown in the figure are to be used together with the high-resolution image sensor 42 in the imaging module 32 ( FIG. 1 ) to implement a zoom function in the depth mapping system 20 . can Separate power lines feeding the two groups may be implemented by feeding separate power traces to the two groups within a single metal layer of the VCSEL die, or by adding metal layers such that each group is powered by a different layer. can The two groups may contain the same or different numbers of diodes depending on the desired performance characteristics of the system. It is assumed that the image sensor supports binning neighboring detector elements (which sacrifices resolution reduction and provides improved sensitivity and speed), cropping the sensing area and adjustable clock rate. These features are provided by a variety of commercially available image sensors.

넓은 각도 모드에서, VCSEL 다이오드의 2개 그룹 중 하나(예를 들면, 다이오드(182))는 전력을 수신하는 반면, 다른 그룹은 차단된다. 결과로서, 전력 공급된 그룹은 VCSEL 다이의 전체 전력 소요량을 초과하지 않고서, 패턴에서 개별 스팟의 휘도를 증가시키기 위해 고 전력으로 구동될 수 있다. (이미터 당 더 높은 전력은 이러한 모드에서의 액티브한 이웃하는 이미터 사이의 증가된 거리 때문에 가능하고, 이는 연관된 열 효과를 감소시킨다.) 반면, 이미지 센서(42)는 바이닝 모드에서 동작하고, 따라서 시스템의 전체 시야의 저 해상도 이미지를 형성한다. 이미지 센서의 검출기 소자가 바이닝되기 때문에, 이미지 센서는 고속으로 이미지를 캡처하여 출력할 수 있다. 프로세서는 최초 저 해상도 깊이 맵을 생성하기 위해 이러한 이미지에서의 패턴의 횡단방향 시프트를 측정한다.In wide angle mode, one of the two groups of VCSEL diodes (eg, diode 182 ) receives power while the other group is blocked. As a result, powered groups can be driven at high power to increase the brightness of individual spots in the pattern without exceeding the overall power requirements of the VCSEL die. (Higher power per emitter is possible because of the increased distance between active neighboring emitters in this mode, which reduces the associated thermal effect.) On the other hand, image sensor 42 operates in binning mode and , thus forming a low-resolution image of the entire field of view of the system. Because the detector element of the image sensor is bound, the image sensor can capture and output an image at high speed. The processor measures the transversal shift of the pattern in this image to generate the first low resolution depth map.

프로세서는, 시야 내에서, 인체와 같은, 잠재적 관심의 대상물을 인식하기 위해 저 해상도 깊이 맵을 분할하고 분석할 수 있다. 이러한 단계에서, 프로세서는 관심의 대상물 상에 줌인하도록 선택한다. 이러한 목적을 위해, 프로세서는 고 해상도 패턴을 생성하기 위해 양 그룹에서의 모든 VCSEL 다이오드(182 및 184)를 켠다. 프로세서는 또한 이미지 센서(42)로 하여금 관심 대상물이 발견된 시야 내에서의 영역만 스캔하기위해 크로핑 모드로 동작하도록 지시한다. 이러한 단계에서의 이미지 센서는 일반적으로 바이닝없이 풀 해상도(크로핑된 영역내에서)로 판독되고, 따라서 고 해상도 패턴의 고 해상도 이미지를 캡처할 수 있다. 판독 영역의 크로핑에 기인하여, 이미지 센서는 또한 고해상도 모드에서 고속으로 이미지를 출력할 수 있다. 프로세서는 지금 관심의 대상물의 고 해상도 깊이 맵을 형성하기 위해 이러한 후자의 이미지에서의 패턴의 횡단방향 시프트를 측정한다.The processor may segment and analyze the low resolution depth map to recognize objects of potential interest, such as the human body, within the field of view. In this step, the processor chooses to zoom in on the object of interest. For this purpose, the processor turns on all VCSEL diodes 182 and 184 in both groups to create a high resolution pattern. The processor also instructs the image sensor 42 to operate in cropping mode to scan only the area within the field of view in which the object of interest is found. The image sensor at this stage is generally read at full resolution (within the cropped area) without binning, and thus can capture high resolution images of high resolution patterns. Due to the cropping of the read area, the image sensor can also output images at high speed in high-resolution mode. The processor now measures the transverse shift of the pattern in this latter image to form a high resolution depth map of the object of interest.

상술한 실시예는 VCSEL 기반 패턴 프로젝터의 전력 자원 및 이미지 센서의 검출 자원 모두의 최적 사용을 하도록 한다. 넓은 각도 및 줌 모드 모두에서, 이미지 센서의 스캐닝 속도와 감도는 일반적으로 30 프레임/초와 같은 일정한 프레임 속도에서 적절한 해상도의 깊이 맵을 제공하도록 (바이닝, 크로핑, 및 클록 속도 조정에 의해) 조정될 수 있다.The above-described embodiment makes optimal use of both the power resource of the VCSEL-based pattern projector and the detection resource of the image sensor. In both wide angle and zoom modes, the scanning speed and sensitivity of the image sensor is typically adjusted (by binning, cropping, and clock rate adjustment) to provide a depth map of adequate resolution at a constant frame rate such as 30 frames/sec. can be adjusted.

상기 실시예 중 일부가 특히 패턴 기반 3D 맵핑을 참조하였지만, 상술한 패턴 프로젝터는 패터닝된 광을 이용하는 2D 및 3D 이미징 애플리케이션 모두를 포함하는, 기타 애플리케이션에서 유사하게 사용될 수 있다. 따라서, 상술한 실시예는 예시에 의해 인용되고, 본 발명은 특정하게 상기에서 도시되고 기술된 것에 한정되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 오히려, 본 발명의 범위는 상술한 설명 판독시 당업자에게 떠오를 수 있고 종래기술에 개시되지 않은 변형 및 변경 뿐만 아니라, 상술한 다양한 특징의 조합 및 서브 조합 모두를 포함한다.Although some of the above embodiments specifically referenced pattern-based 3D mapping, the pattern projector described above may similarly be used in other applications, including both 2D and 3D imaging applications using patterned light. Accordingly, it is to be understood that the foregoing embodiments have been cited by way of example, and that the present invention is not limited to what has been specifically shown and described above. Rather, the scope of the invention includes all combinations and subcombinations of the various features described above, as well as modifications and variations not disclosed in the prior art, which will occur to those skilled in the art upon reading the foregoing description.

Claims (14)

광전 장치로서,
반도체 기판;
2차원 패턴으로 상기 기판 상에 배치된, 발광 소자들의 모놀리식 어레이; 및
단일 회절 광학 소자(DOE)를 포함하고,
상기 단일 회절 광학 소자는 상기 반도체 기판 상에 장착되고,
상기 단일 회절 광학 소자는 상기 기판 상의 상기 발광 소자들의 2차원 패턴에 대응하는 광 패턴을 포함하는 광학 빔을 투사하기 위해 상기 발광 소자들에 의해 방출되는 광을 집속 및 포커싱하면서, 상기 패턴의 다중의 상호 인접한 복제들(replicas)을 생성하기 위해 상기 투사된 광학 빔을 신장하도록 구성되는, 광전 장치.
A photovoltaic device comprising:
semiconductor substrate;
a monolithic array of light emitting elements disposed on the substrate in a two-dimensional pattern; and
a single diffractive optical element (DOE);
The single diffractive optical element is mounted on the semiconductor substrate,
The single diffractive optical element is configured to focus and focus the light emitted by the light emitting elements to project an optical beam comprising a light pattern corresponding to the two-dimensional pattern of the light emitting elements on the substrate, while focusing and focusing the light emitted by the light emitting elements on the substrate. and stretch the projected optical beam to create mutually adjacent replicas.
제1항에 있어서,
상기 단일 회절 광학 소자는 대상물의 표면 상에 상기 광 패턴을 투사하도록 구성되고,
상기 광전 장치는 이미징 어셈블리를 포함하고,
상기 이미징 어셈블리는, 상기 표면 상에 투사된 광 패턴의 이미지를 캡처하고 상기 표면의 3D 맵을 도출하기 위해 상기 이미지를 처리하도록 구성되는, 광전 장치.
According to claim 1,
the single diffractive optical element is configured to project the light pattern onto a surface of an object,
wherein the photovoltaic device comprises an imaging assembly;
wherein the imaging assembly is configured to capture an image of a light pattern projected on the surface and process the image to derive a 3D map of the surface.
제1항에 있어서,
상기 발광 소자들은 VCSEL(vertical-cavity surface-emitting laser) 다이오드들을 포함하는, 광전 장치.
According to claim 1,
wherein the light emitting elements comprise vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) diodes.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 발광 소자들의 2차원 패턴은 규칙적인 격자가 아닌, 광전 장치.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
wherein the two-dimensional pattern of the light emitting elements is not a regular grid.
제4항에 있어서,
상기 2차원 패턴은 의사 랜덤(pseudo-randum) 패턴인, 광전 장치.
5. The method of claim 4,
wherein the two-dimensional pattern is a pseudo-randum pattern.
광전 장치를 제조하는 방법으로서,
반도체 기판을 제공하는 단계;
2차원 패턴으로 상기 기판 상에 발광 소자들의 모놀리식 어레이를 형성하는 단계; 및
상기 발광 소자들에 의해 방출되는 광을 집속 및 포커싱하여 상기 기판 상의 상기 발광 소자들의 2차원 패턴에 대응하는 광 패턴을 포함하는 광학 빔을 투사하면서, 상기 패턴의 다중의 상호 인접한 복제들을 생성하기 위해 상기 투사된 광학 빔을 신장하도록, 단일 회절 광학 소자(DOE)를 상기 반도체 기판 상에 장착하는 단계
를 포함하는, 광전 장치를 제조하는 방법.
A method of manufacturing a photovoltaic device comprising:
providing a semiconductor substrate;
forming a monolithic array of light emitting devices on the substrate in a two-dimensional pattern; and
to focus and focus the light emitted by the light emitting elements to project an optical beam comprising a light pattern corresponding to the two-dimensional pattern of the light emitting elements on the substrate, while generating multiple, mutually adjacent replicas of the pattern; mounting a single diffractive optical element (DOE) on the semiconductor substrate to stretch the projected optical beam;
A method of manufacturing an optoelectronic device comprising:
제6항에 있어서,
상기 광학 빔을 투사하는 것은, 대상물의 표면 상에 상기 광 패턴을 투사하는 것을 포함하고,
상기 방법은, 상기 표면 상에 투사된 광 패턴의 이미지를 캡처하고 상기 표면의 3D 맵을 도출하기 위해 상기 이미지를 처리하는 단계를 포함하는,
광전 장치를 제조하는 방법.
7. The method of claim 6,
Projecting the optical beam includes projecting the light pattern onto a surface of an object,
The method includes capturing an image of a light pattern projected on the surface and processing the image to derive a 3D map of the surface.
A method of manufacturing an optoelectronic device.
제6항에 있어서,
상기 발광 소자들은 VCSEL 다이오드들을 포함하는, 광전 장치를 제조하는 방법.
7. The method of claim 6,
wherein the light emitting elements comprise VCSEL diodes.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 발광 소자들의 2차원 패턴은 규칙적인 격자가 아닌, 광전 장치를 제조하는 방법.
9. The method according to any one of claims 6 to 8,
The method of manufacturing a photovoltaic device, wherein the two-dimensional pattern of the light emitting elements is not a regular grid.
제9항에 있어서,
상기 2차원 패턴은 의사 랜덤 패턴인, 광전 장치를 제조하는 방법.
10. The method of claim 9,
wherein the two-dimensional pattern is a pseudo-random pattern.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
KR1020210034121A 2012-03-15 2021-03-16 Projectors of structured light KR102338174B1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261611075P 2012-03-15 2012-03-15
US61/611,075 2012-03-15
KR1020200046213A KR102231081B1 (en) 2012-03-15 2020-04-16 Projectors of structured light

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200046213A Division KR102231081B1 (en) 2012-03-15 2020-04-16 Projectors of structured light

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210032359A KR20210032359A (en) 2021-03-24
KR102338174B1 true KR102338174B1 (en) 2021-12-10

Family

ID=49134511

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130023877A KR20130105381A (en) 2012-03-15 2013-03-06 Projectors of structured light
KR1020200046213A KR102231081B1 (en) 2012-03-15 2020-04-16 Projectors of structured light
KR1020210034121A KR102338174B1 (en) 2012-03-15 2021-03-16 Projectors of structured light

Family Applications Before (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130023877A KR20130105381A (en) 2012-03-15 2013-03-06 Projectors of structured light
KR1020200046213A KR102231081B1 (en) 2012-03-15 2020-04-16 Projectors of structured light

Country Status (2)

Country Link
KR (3) KR20130105381A (en)
CN (3) CN203385981U (en)

Families Citing this family (73)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160025993A1 (en) * 2014-07-28 2016-01-28 Apple Inc. Overlapping pattern projector
CN203385981U (en) * 2012-03-15 2014-01-08 普莱姆森斯有限公司 Projector of structured light
US9258485B2 (en) * 2014-03-24 2016-02-09 Omnivision Technologies, Inc. Image sensor cropping images in response to cropping coordinate feedback
CN106662433B (en) * 2014-06-27 2019-09-06 新加坡恒立私人有限公司 Structured light imaging system and method
KR20160089071A (en) 2015-01-19 2016-07-27 엘에스엠트론 주식회사 Hydro mechanical transmission
US9553423B2 (en) 2015-02-27 2017-01-24 Princeton Optronics Inc. Miniature structured light illuminator
TWI585467B (en) * 2015-08-28 2017-06-01 高準精密工業股份有限公司 Lighting apparatus with the corresponding diffractive optical elements
US20170082862A1 (en) * 2015-09-23 2017-03-23 Stmicroelectronics (Research & Development) Limite Diffractive optical element and method for the design of a diffractive optical element
CN108604053B (en) * 2015-10-21 2021-11-02 普林斯顿光电子股份有限公司 Coding pattern projector
WO2017204498A1 (en) * 2016-05-27 2017-11-30 엘지전자 주식회사 Mobile terminal
KR101892013B1 (en) 2016-05-27 2018-08-27 엘지전자 주식회사 Mobile terminal
KR102160549B1 (en) * 2016-09-19 2020-09-28 애플 인크. Vertical emitter integrated on silicon control backplane
CN106569330B (en) * 2016-10-28 2019-07-12 深圳奥比中光科技有限公司 A kind of design method of optical design, area array projection device and a kind of depth camera
CN106444015A (en) * 2016-11-23 2017-02-22 青岛小优智能科技有限公司 MEMS (micro-electromechanical system) microvibration mirror based laser source structured light generation method and system
CN108336040A (en) * 2017-01-19 2018-07-27 深圳奥比中光科技有限公司 Chip flush mounting
CN108333856B (en) * 2017-01-19 2023-07-07 奥比中光科技集团股份有限公司 Optical projection device and depth camera using same
US10824054B2 (en) 2017-01-24 2020-11-03 Lg Electronics Inc. Mobile terminal
WO2018139790A1 (en) * 2017-01-24 2018-08-02 엘지전자 주식회사 Mobile/portable terminal
CN107085343B (en) * 2017-03-10 2019-07-12 深圳奥比中光科技有限公司 Structured light projecting device and depth camera
CN106972347B (en) * 2017-05-04 2019-04-09 深圳奥比中光科技有限公司 Laser array for 3D imaging
CN107039885B (en) * 2017-05-04 2023-04-18 奥比中光科技集团股份有限公司 Laser array applied to 3D imaging
CN106990660A (en) * 2017-05-09 2017-07-28 深圳奥比中光科技有限公司 Structured light projection module
CN107063124B (en) * 2017-06-01 2020-10-27 南京华捷艾米软件科技有限公司 Optical assembly and 3D measuring device
WO2019016596A1 (en) * 2017-07-18 2019-01-24 Ams Sensors Singapore Pte. Ltd. Generating structured light
US10922828B2 (en) 2017-07-31 2021-02-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Meta projector and electronic apparatus including the same
KR102464366B1 (en) * 2017-07-31 2022-11-07 삼성전자주식회사 Meta projector and electronic apparatus including the same
US10551614B2 (en) 2017-08-14 2020-02-04 Facebook Technologies, Llc Camera assembly with programmable diffractive optical element for depth sensing
JP7228572B2 (en) * 2017-08-28 2023-02-24 ヘプタゴン・マイクロ・オプティクス・プライベート・リミテッド structured light projection
US10153614B1 (en) * 2017-08-31 2018-12-11 Apple Inc. Creating arbitrary patterns on a 2-D uniform grid VCSEL array
US10586342B2 (en) 2017-08-31 2020-03-10 Facebook Technologies, Llc Shifting diffractive optical element for adjustable depth sensing resolution
CN107703641B (en) * 2017-09-08 2019-12-13 深圳奥比中光科技有限公司 structured light projection module and depth camera
CN107450190B (en) 2017-09-08 2019-12-13 深圳奥比中光科技有限公司 Diffraction optical element and preparation method
CN109521578B (en) 2017-09-19 2021-02-26 奥比中光科技集团股份有限公司 Depth camera
CN107741682A (en) * 2017-10-20 2018-02-27 深圳奥比中光科技有限公司 Light sources project device
CN107748475A (en) 2017-11-06 2018-03-02 深圳奥比中光科技有限公司 Structured light projection module, depth camera and the method for manufacturing structured light projection module
CN107908064A (en) * 2017-11-06 2018-04-13 深圳奥比中光科技有限公司 Structured light projection module, depth camera and the method for manufacturing structured light projection module
CN109839792B (en) * 2017-11-25 2024-05-03 宁波舜宇光电信息有限公司 Structured light projection device with coded light, electronic device and application thereof
CN107968888A (en) * 2017-11-30 2018-04-27 努比亚技术有限公司 A kind of method for controlling mobile terminal, mobile terminal and computer-readable recording medium
CN108388071B (en) * 2018-02-07 2024-03-08 奥比中光科技集团股份有限公司 Depth camera and projection module thereof
CN108363267A (en) * 2018-02-14 2018-08-03 深圳奥比中光科技有限公司 The structured light projection module of regular array light source
WO2019165879A1 (en) * 2018-02-27 2019-09-06 Oppo广东移动通信有限公司 Laser projection module, depth camera, and electronic device
CN108303757B (en) * 2018-03-12 2020-07-10 Oppo广东移动通信有限公司 Laser projection module, depth camera and electronic device
CN108508688B (en) * 2018-03-12 2021-10-19 Oppo广东移动通信有限公司 Laser emitter, structured light projection module, depth camera and electronic equipment
CN108508624B (en) * 2018-03-12 2020-01-10 Oppo广东移动通信有限公司 Laser projection module, detection method and device thereof, depth camera and electronic device
CN108493767B (en) 2018-03-12 2019-09-27 Oppo广东移动通信有限公司 Laser generator, structured light projector, image obtain structure and electronic device
WO2019174455A1 (en) 2018-03-12 2019-09-19 Oppo广东移动通信有限公司 Laser projection module and detection method and apparatus therefor, and depth camera module and electronic apparatus
CN108594455B (en) * 2018-03-23 2019-12-13 深圳奥比中光科技有限公司 Structured light projection module and depth camera
CN108319035B (en) * 2018-03-23 2021-01-12 昆山丘钛微电子科技有限公司 Optical projection module and control method thereof
CN108490634B (en) * 2018-03-23 2019-12-13 深圳奥比中光科技有限公司 Structured light projection module and depth camera
CN108490635B (en) * 2018-03-23 2019-12-13 深圳奥比中光科技有限公司 Structured light projection module and depth camera
CN108594454B (en) 2018-03-23 2019-12-13 深圳奥比中光科技有限公司 Structured light projection module and depth camera
CN108594453B (en) * 2018-03-23 2019-12-13 深圳奥比中光科技有限公司 Structured light projection module and depth camera
CN110398876A (en) * 2018-04-25 2019-11-01 三赢科技(深圳)有限公司 Bearing structure and forming method thereof and optical projection mould group
US10714891B2 (en) * 2018-07-06 2020-07-14 Himax Technologies Limited Projector, electronic device having projector and associated manufacturing method
US10345506B1 (en) * 2018-07-16 2019-07-09 Shenzhen Guangjian Technology Co., Ltd. Light projecting method and device
CN109186494A (en) * 2018-07-30 2019-01-11 深圳阜时科技有限公司 A kind of method for sensing
CN109031683A (en) * 2018-08-14 2018-12-18 深圳睿晟自动化技术有限公司 The active focus adjustment method of structured light projection mould group
CN109143755A (en) * 2018-09-08 2019-01-04 深圳阜时科技有限公司 A kind of optical module, optical projection mould group, sensing device and equipment
EP3864370A1 (en) * 2018-10-12 2021-08-18 Electric Power Research Institute, Inc. Method for measuring surface characteristics in optically distorting media
US10690846B2 (en) * 2018-10-24 2020-06-23 Shenzhen Guangjian Technology Co., Ltd. Light projecting method and device
CN109471319A (en) * 2018-11-24 2019-03-15 深圳阜时科技有限公司 A kind of light-source structure, optical projection mould group, sensing device and equipment
CN109541875B (en) * 2018-11-24 2024-02-13 深圳阜时科技有限公司 Light source structure, optical projection module, sensing device and equipment
CN109471323A (en) * 2018-11-24 2019-03-15 深圳阜时科技有限公司 Projection arrangement and its light source and equipment
CN109597211B (en) * 2018-12-25 2022-01-14 奥比中光科技集团股份有限公司 Projection module, depth camera and depth image acquisition method
CN109755861A (en) * 2018-12-27 2019-05-14 江西瑞坤科技发展有限公司 A kind of VCSEL array, laser projection device and 3D imaging device applied to 3D imaging
CN109521639A (en) * 2019-01-15 2019-03-26 深圳市安思疆科技有限公司 A kind of project structured light mould group and 3D imaging device without collimation lens
CN111522190B (en) * 2019-02-01 2022-03-11 无锡奥普顿光电子有限公司 Projection device based on surface emitting laser and manufacturing method thereof
CN110471081A (en) * 2019-04-30 2019-11-19 深圳市光鉴科技有限公司 3D imaging device and electronic equipment based on synchronous ToF discrete point cloud
CN110376754A (en) * 2019-07-26 2019-10-25 业成科技(成都)有限公司 Optical system polarization structure
CN111884049B (en) * 2020-04-26 2021-05-25 东莞埃科思科技有限公司 Dot matrix generation method and device, storage medium, electronic device and VCSEL array light source
CN111913305B (en) * 2020-07-28 2022-11-08 Oppo广东移动通信有限公司 Transmitting module, depth sensor and electronic equipment
JP7486662B2 (en) * 2020-08-27 2024-05-17 シグニファイ ホールディング ビー ヴィ Dapple Lighting
WO2023232818A1 (en) * 2022-06-03 2023-12-07 Nil Technology Aps Optical elements providing collimation and fan-out or diffusion

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080240502A1 (en) 2007-04-02 2008-10-02 Barak Freedman Depth mapping using projected patterns
US20090090937A1 (en) * 2007-10-05 2009-04-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Unit pixels, image sensor containing unit pixels, and method of fabricating unit pixels
WO2009153446A2 (en) * 2008-06-12 2009-12-23 Universite De Strasbourg Device for projecting structured light using vcsels and phase diffractive optical components
JP2011228553A (en) * 2010-04-21 2011-11-10 Hamamatsu Photonics Kk Semiconductor light-emitting element array

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6144685A (en) * 1996-01-23 2000-11-07 Fuji Xerox Co., Ltd. Two-dimensional surface emitting laser array, two-dimensional surface emitting laser beam scanner, two-dimensional surface emitting laser beam recorder, and two-dimensional surface emitting laser beam recording method
US6888871B1 (en) * 2000-07-12 2005-05-03 Princeton Optronics, Inc. VCSEL and VCSEL array having integrated microlenses for use in a semiconductor laser pumped solid state laser system
US6734981B1 (en) * 2000-11-28 2004-05-11 Honeywell International Inc. Multiple laser optical systems and methods
JP4671793B2 (en) * 2005-07-22 2011-04-20 パナソニック株式会社 Semiconductor laser device and manufacturing method thereof
US8792978B2 (en) * 2010-05-28 2014-07-29 Lockheed Martin Corporation Laser-based nerve stimulators for, E.G., hearing restoration in cochlear prostheses and method
US20100321641A1 (en) * 2008-02-08 2010-12-23 Koninklijke Philips Electronics N.V. Light module device
CN102099916B (en) * 2008-07-25 2013-07-31 康奈尔大学 Light field image sensor, method and applications
US20110187878A1 (en) * 2010-02-02 2011-08-04 Primesense Ltd. Synchronization of projected illumination with rolling shutter of image sensor
CN203385981U (en) * 2012-03-15 2014-01-08 普莱姆森斯有限公司 Projector of structured light

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080240502A1 (en) 2007-04-02 2008-10-02 Barak Freedman Depth mapping using projected patterns
US20090090937A1 (en) * 2007-10-05 2009-04-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Unit pixels, image sensor containing unit pixels, and method of fabricating unit pixels
WO2009153446A2 (en) * 2008-06-12 2009-12-23 Universite De Strasbourg Device for projecting structured light using vcsels and phase diffractive optical components
JP2011228553A (en) * 2010-04-21 2011-11-10 Hamamatsu Photonics Kk Semiconductor light-emitting element array

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210032359A (en) 2021-03-24
CN103309137B (en) 2015-05-20
KR102231081B1 (en) 2021-03-23
KR20130105381A (en) 2013-09-25
KR20200043952A (en) 2020-04-28
CN103309137A (en) 2013-09-18
CN203385981U (en) 2014-01-08
CN104730825B (en) 2019-04-02
CN104730825A (en) 2015-06-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102338174B1 (en) Projectors of structured light
US11852463B2 (en) Projectors of structured light
US11320666B2 (en) Integrated structured-light projector
US9825425B2 (en) Integrated structured-light projector comprising light-emitting elements on a substrate
US10551178B2 (en) Overlapping pattern projector
CN107561837B (en) Overlapping pattern projector
KR101906780B1 (en) Measurement system of a light source in space
JP2011160420A (en) Synchronization of projected illumination with rolling shutter of image sensor
WO2021200016A1 (en) Distance measurement device and light emitting device

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant