KR102464366B1 - 메타 프로젝터 및 이를 포함하는 전자 장치 - Google Patents

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Abstract

측면으로 광을 출사하는 측면 발광 소자(edge emitting device); 상기 측면 발광 소자에서 나오는 광의 파장보다 작은 서브 파장의 형상 치수를 가지는 복수의 나노 구조물을 포함하는 메타 구조층; 및 상기 측면 발광 소자로부터 출사된 광의 경로를 상기 메타 구조층을 형하는 방향으로 변환하는 경로 변환 부재;를 포함하는, 메타 프로젝터가 제공된다. 메타 프로젝터는 복잡한 구조광 패턴을 형성할 수 있고 초소형으로 구현될 수 있다.

Description

메타 프로젝터 및 이를 포함하는 전자 장치{Meta projector and electronic apparatus including the same}
본 개시는 메타 프로젝터 및 이를 포함하는 전자 장치에 대한 것이다.
레이저 프로젝터는 최근 다양한 전자 기기와의 결합을 위해 소형화에 대한 요구가 점차적으로 증가하고 있다.
예를 들어, 모바일(mobile) 및 웨어러블(wearble) 기기에서 구현되는 AR(Augmented Reality), VR(Virtual Reality), MR(Mixed Reality) 등을 위해 초소형 프로젝터가 사용될 수 있고, 또한, 인간이나 기타 사물 등의 객체 인식에 있어, 정밀한 3차원 형상 인식에 사용되는 깊이 센서(depth sensor)에서도 구조광(structured light)을 형성하기 위해 레이저 프로젝터가 사용될 수 있다.
통상 레이저 프로젝션을 위한 조명 부품은 마이크로 광학(micro-optic) 기술을 사용하여 제작되는데, 원하는 성능 구현을 위해 여러 매의 광학 부품이 필요하다. 이러한 광학 부품들이 차지하는 부피는 설계의 정밀도 및 제작 요건에 영향을 주는 요인이 된다.
초소형으로, 원하는 성능의 광을 출사하는 메타 프로젝터를 제공한다.
메타 프로젝터를 포함하는 전자 기기를 제공한다.
일 유형에 따르면, 기판; 상기 기판 상에 배치되고 상기 기판과 나란한 상면과 상기 상면에 대해 기울어진 측면을 포함하며, 상기 측면으로 광을 출사하는 측면 발광 소자(edge emitting device); 상기 상면과 이격되게 배치되며 상기 측면 발광 소자에서 나오는 광의 파장보다 작은 서브 파장의 형상 치수를 가지는 복수의 나노 구조물을 포함하는 메타 구조층; 및 상기 측면 발광 소자로부터 출사된 광의 경로를 상기 메타 구조층을 형하는 방향으로 변환하는 경로 변환 부재;를 포함하는, 메타 프로젝터가 제공된다.
상기 기판, 상기 메타 구조층 및 상기 경로 변환 부재를 고정하는 하우징을 더 포함하며, 일체화된 모듈(integrated module)로 형성될 수 있다.
상기 기판은 상기 측면 발광 소자에 구비되는 두 전극에 각각 연결되는 캐소드 및 애노드와, 상기 캐소드와 애노드를 전기적으로 분리하는 절연층을 포함할 수 있다.
상기 복수의 나노 구조물은 상기 복수의 나노 구조물과 인접한 주변 물질의 굴절률보다 높은 굴절률을 가지는 물질로 이루어질 수 있다.
상기 복수의 나노 구조물은 전도성 물질로 이루어질 수 있다.
상기 복수의 나노 구조물의 형상 분포는 원하는 구조광(structured light) 패턴을 형성하도록 규칙적으로 또는 랜덤하게 정해질 수 있다.
상기 복수의 나노 구조물의 형상 분포는 상기 구조광(structured light)을 소정 방향으로 편향시켜 출사하도록 정해질 수 있다.
상기 복수의 나노 구조물의 형상 분포는 입사광의 편광에 의존하여 서로 다른 투과 위상 분포를 형성하도록 정해질 수 있다.
상기 복수의 나노 구조물은 상기 상면과 나란한 단면의 형상이 비대칭성을 가지는 형상일 수 있다.
상기 복수의 나노 구조물의 배열 피치는 상기 측면 발광 소자로부터의 광의 파장의 반 이하일 수 있다.
상기 메타 구조층은 상기 복수의 나노 구조물을 지지하는 지지층을 더 포함하며, 상기 복수의 나노 구조물은 상기 지지층의 양면에 형성될 수 있다.
상기 복수의 나노 구조물 중에서, 상기 지지층의 양면 중 상기 측면 발광 소자로부터의 광이 먼저 도달하는 면에 형성된 복수의 나노 구조물은 입사광의 발산각을 넓히는 투과 위상 분포를 가지도록, 형상 분포가 정해질 수 있다.
상기 경로 변환 부재는 상기 측면 발광 소자로부터의 광의 진행 경로를 소정 각도로 꺾는 반사면을 구비할 수 있다.
상기 반사면은 입사광의 발산각을 조절할 수 있는 곡면을 포함할 수 있다.
상기 반사면은 상기 측면 발광 소자로부터의 광의 파장보다 작은 서브 파장의 형상 치수를 가지는 복수의 나노 구조물을 포함하는 메타 표면으로 이루어질 수 있다.
상기 메타 표면을 이루는 상기 복수의 나노 구조물의 형상 분포는 입사광의 발산각을 조절할 수 있도록 정해질 수 있다.
상기 메타 구조층은 문자키들의 세트가 배열된 키보드(keyboard) 영상 또는 하나 이상의 아이콘 영상의 구조광을 형성하도록 상기 복수의 나노 구조물의 형상 분포가 정해질 수 있다.
일 유형에 따르면, 키보드 영상 또는 아이콘 영상의 구조광을 형성하도록 복수의 나노 구조물들의 형상 분포가 정해진 메타 구조층을 구비하는 상술한 메타 프로젝터; 메타 프로젝터에 의해 형성된 영상을 촬영하는 촬상 소자;를 포함하는 사용자 인터페이스 기기가 제공된다.
일 유형에 따르면, 상술한 사용자 인터페이스 기기; 하나 이상의 실행 모듈이 저장된 메모리; 및 상기 촬상 소자에 의해 촬영된 영상으로부터 사용자의 입력 신호를 추출하고, 상기 입력 신호에 따라 상기 하나 이상의 실행 모듈 중 어느 하나를 실행하는 프로세서;를 포함하는, 전자 기기가 제공된다.
일 유형에 따르면, 피사체에 구조광을 조사하는 상술한 어느 하나의 메타 프로젝터; 상기 피사체로부터 반사된 구조광을 수광하는 센서; 상기 메타 프로젝터에서 조사한 구조광과 상기 센서에서 수광한 구조광의 패턴 변화를 비교하여, 피사체의 깊이 위치를 연산하는 연산부;를 포함하는 깊이 인식 장치가 제공된다.
상술한 메타 프로젝터는 서브 파장의 나노구조물들로 이루어진 메타 구조층을 사용하여 측면 발광 소자로부터의 광으로부터 다양한 패턴의 구조광을 형성할 수 있다.
상술한 메타 프로젝터는 일체형 모듈로 초소형으로 구현되기 용이하다.
상술한 메타 프로젝터는 다양한 전자 기기에 채용될 수 있고, 깊이 인식 장치에 채용되어 정밀한 모션 센싱, 3차원 형상 센싱에 이용될 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 메타 프로젝터의 개략적인 구성을 보이는 단면도이다.
도 2는 도 1의 메타 프로젝터에 구비되는 측면 발광 소자(edge emitting device)의 예시적인 구성을 보이는 단면도이다.
도 3은 도 1의 메타 프로젝터에 채용될 수 있는 메타 구조층의 예시적인 구성을 보이는 사시도이다.
도 4는 도 1의 메타 프로젝터에 채용될 수 있는 메타 구조층의 다른 예시적인 구성을 보이는 사시도이다.
도 5 내지 도 8은 도 1의 메타 프로젝터에 채용되는 메타 구조층에 구비될 수 있는 나노 구조믈의 예시적인 형상들을 보이는 사시도이다.
도 9는 도 1의 메타 프로젝터에 채용될 수 있는 메타 구조층의 또 다른 예시적인 구성을 보이는 사시도이다.
도 10은 다른 실시예에 따른 메타 프로젝터의 개략적인 구성을 보이는 단면도이다.
도 11은 또 다른 실시예에 따른 메타 프로젝터의 개략적인 구성을 보이는 단면도이다.
도 12는 도 11의 메타 프로젝터에 구비된 메타 표면의 예시적인 구성을 보이는 단면도이다.
도 13은 다른 실시예에 따른 메타 프로젝터의 개략적인 구성을 보이는 단면도이다.
도 14는 실시예에 따른 사용자 인터페이스 기기 및 이를 포함하는 전자기기의 개략적인 구성을 보이는 블록도이다.
도 15는 실시예에 따른 깊이 인식 장치의 개략적인 구성을 보이는 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 한편, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다.
이하에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 “...부”, “모듈” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 메타 프로젝터(100)의 개략적인 구성을 보이는 단면도이고, 도 2는 도 1의 메타 프로젝터(100)에 구비되는 측면 발광 소자(edge emitting device)(120)의 예시적인 구성을 보이는 단면도이며, 도 3은 도 1의 메타 프로젝터(100)에 채용될 수 있는 메타 구조층(MS)의 예시적인 구성을 보이는 사시도이다.
메타 프로젝터(100)는 측면 발광 소자(edge emitting device)(120)와, 측면 발광 소자(edge emitting device)(120)와 이격 배치되어, 측면 발광 소자(edge emitting device)(120)로부터의 광을 소정 패턴의 구조광(structured light)으로 바꾸어 출사하는 메타 구조층(MS)을 포함한다.
메타 구조층(MS)은 측면 발광 소자(120)에서 형성된 광이 입사하면, 공간상에 진행해 나가는 빛살(ray of light)들의 분포를 형성한다. 이러한 빛살들은 소정 각도 공간에 빔 스폿들을 형성하며, 이들은 메타 구조층(MS) 적용된 세부적인 조건들에 의해 정해지는 다양한 분포를 가지게 된다. 이를 구조광(structured light)(SL)이라 한다.
메타 구조층(MS)에서 생성하는 구조광(SL)은 밝고 어두운 점들이 각 각도 방향 위치 좌표를 고유하게 지정하도록 수학적으로 코드된(coded) 패턴일 수 있다. 이러한 패턴은 3차원 형상의 물체에 의해 형태가 변화될 수 있고, 이를 카메라와 같은 촬상 소자에 의해 이미징하여 이들 패턴을 비교하고 좌표별 패턴의 형태 변화 정도를 추적함으로써, 3차원 형상의 물체의 깊이 정보가 추출될 수 있다.
측면 발광 소자(120)는 기판(110) 상에 배치될 수 있고, 기판(110)과 나란한 상면(120a)과 상면(120a)에 대해 기울어진 측면(120b)을 구비한다. 측면(120b)이 광출사면이 된다.
메타 구조층(MS)은 측면 발광 소자(120)의 상부에 배치되며, 측면 발광 소자(120)로부터의 광은 측면(120b)으로 출사하기 때문에, 측면 발광 소자(120)와 메타 구조층(MS) 사이에는 측면 발광 소자(120)로부터 출사된 광의 경로를 메타 구조층(MS)을 향하는 방향으로 변환하는 경로 변환 부재(140)가 더 구비된다. 경로 변환 부재(140)는 측면 발광 소자(120)로부터 출사되는 광의 진행 경로를 소정 각도로 꺾는 반사면(140a)을 구비할 수 있다. 반사면(140a)은 미러 코팅될 수 있다. 반사면(140a)의 경사각은 측면 발광 소자(120)의 광 출사면인 측면(120b)에 대한 메타 구조층(MS)의 상대적 위치를 고려하여, 광축을 소정 각도로 꺾을 수 있도록 정해진다. 예를 들어, 광축을 수직으로 꺾거나 또는 좌측으로 30도 정도 기울어진 방향으로 광이 진행하도록 할 수 있다.
도 2를 참조하여, 측면 발광 소자(120)의 예시적인 구성을 살펴보기로 한다.
측면 발광 소자(120)는 이격 배치된 하부 클래드층(121)과 상부 클래드층(125)을 포함한다. 하부 클래드층(121)과 상부 클래드층(125) 사이에는 이득 영역(123)이 마련된다. 이득 영역(123)의 양측에는 제1 미러영역(122)과 제2 미러영역(124)이 배치된다. 제1 미러영역(122), 이득 영역(123), 제2 미러영역(124)은 레이저 캐비티(laser cavity)(LC)를 형성한다.
이득 영역(123)은 제1전극(127), 제2전극(128)으로부터 전자, 정공이 주입되면 소정 파장 대역의 광을 생성하는 물질로 이루어질 수 있다. Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체, Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체 기반의 양자우물구조 또는 양자점(quantum dot) 등이 이득 영역(123)에 사용될 수 있다.
하부 클래드층(121)과 상부 클래드층(125)은 이득 영역(123)의 밴드갭보다 큰 밴드갭을 갖는 반도체 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, GaAs, GaP, AlGaAs, InGaP, 또는 InGaAlP을 포함할 수 있다.
이득 영역(123)으로의 전류 주입을 위해, 하부 클래드층(121)의 하면에는 제1전극(127)이 마련되고, 상부 클래드층(125) 상면에는 제2전극(128)이 마련될 수 있다. 또한, 하부 클래드층(121)과 제1전극(127) 사이 및 상부 클래드층(140)과 제2전극(128) 사이 에는 콘택층(미도시)가 더 구비될 수 있다. 콘택층은 GaAs, GaP, AlGaAs, InGaP, 또는 InGaAs를 포함할 수 있다. 콘택층에는 이득 영역(123)으로의 전류 주입을 용이하게 하기 위해, 소정의 불순물이 도핑될 수 있다.
제1 미러영역(122), 이득 영역(123), 제2 미러영역(124)은 수평 방향을 따라, 즉, 도면에서 X 방향을 따라 배치된다. 제1 미러영역(122)과 제2 미러영역(124)은 이득 영역(123)에서 생성된 광을 반사시키며, 소정 공진 조건을 만족하는 광을 증폭시켜 출사하는 역할을 한다.
제1 미러영역(122)과 제2 미러영역(124)은 광을 반사시킬 수 있는 그레이팅 패턴을 구비할 수 있다. 그레이팅 패턴이 반복되는 방향은 수평 방향(X 방향)이다. 그레이팅 패턴의 형상이나 반복 주기에 따라 반사율이 조절될 수 있다. 또한, 제1 미러영역(122), 제2 미러영역(124)의 반사율을 다르게 조절하여 광이 출사되는 방향을 조절할 수 있다. 예를 들어, 제1 미러영역(122)은 약 90% 이상의 반사율을 갖도록, 그리고, 제2 미러영역(124)은 제1 미러영역(122)보다 낮은 반사율을 갖도록 형성될 수 있으며, 이에 따라, 광이 제2 미러영역(124)을 통과하여 측면(120b)으로 출사될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 및 제2 미러 영역(122)(124)에는 그레이팅 패턴 외에도, 이득 영역(123)과 함께 공진기를 구성하도록 반사 기능을 수행할 수 있는 다양한 구조가 채용될 수 있다.
측면 발광 소자(120)에는 레이저 캐비티(LC)에서 공진되며 증폭되어 출사된 광을 추가로 증폭할 수 있는 반도체 광증폭기가 더 구비될 수 있고, 광을 원하는 위치로 전달하는 도파로 구조가 더 형성될 수도 있다.
상기 설명은 측면 발광 소자(120)의 기본적인 구성을 개략적으로 설명한 것이며, 이에 한정되지 않는다. 측면 발광 소자(120)는 Fabry-Perot 방식 혹은 DFB(Distributed Feedback) 방식의 레이저 다이오드로 구성될 수 있다. 이외에도, 측면으로 광을 출사할 수 있는 다양한 구조가 채용될 수 있다.
기판(110)은 측면 발광 소자(120)에 구비되는 두 전극에 각각 연결되는 캐소드(114) 및 애노드(112)와 캐소드(114)와 애노드(112)를 전기적으로 분리하는 절연층(116)을 포함한다. 캐소드(114)는 측면 발광 소자(120)의 하면에 마련된 전극에 직접, 또는 본딩을 통해 콘택될 수 있고, 애노드(112)는 측면 발광 소자(120)의 상면에 마련된 전극에 와이어(130)로 연결될 수 있다.
기판(110)은 또한, 측면 발광 소자(120)로부터의 광을 방출하는 힛 싱크(heat sink)의 기능을 할 수 있다. 즉, 금속 물질로 된 캐소드(114)를 통해 측면 발광 소자(120)로부터의 광이 외부로 방출될 수 있다.
메타 프로젝터(100)는 일체화된 모듈(integrated module)로 형성될 수 있다. 즉, 기판(110), 메타 구조층(MS), 경로 변환 부재(140)는 일체화된 모듈(integrated module)로 형성될 수 있다. 메타 프로젝터(100)는 기판(110), 메타 구조층(MS) 및 경로 변환 부재(140)를 고정하는 하우징(160)을 더 포함할 수 있다.
메타 구조층(MS)은 측면 발광 소자(120)에서 나오는 광의 파장보다 작은 서브 파장의 형상 치수를 가지는 복수의 나노 구조물을 구비한다.
도 3을 참조하여, 메타 구조층(MS)의 상세한 구성을 살펴보기로 한다.
메타 구조층(MS)에 구비된 복수의 나노 구조물(NS)은 측면 발광 소자(120)에서 나오는 광의 파장(λ)보다 작은 서브 파장의 형상 치수를 갖는다. 여기서, '형상 치수'는 나노 구조물(NS)의 형상을 정의하는 수치, 예를 들어, 두께, 단면의 폭을 의미한다.
나노 구조물(NS)의 두께(t)는 측면 발광 소자(120)에서 출사되는 광의 파장(λ)보다 작은 값을 갖는다. 또한, 복수의 나노 구조물(NS)들의 배열 피치(P)도 파장(λ)보다 작은 값을 갖는다.
나노 구조물(NS)의 형상 치수와 복수의 나노 구조물(NS)의 배열 피치(P)는 측면 발광 소자(120)에서 출사되는 광의 파장의 반 이하이다. 나노 구조물(NS)은 메타구조를 이루는 강한 산란 단위로 동작할 수 있으며, 배열 피치가 파장보다 작아질수록, 고차 회절이 없이 입사광을 원하는 형태로 제어할 수 있다.
나노 구조물(NS)의 형상은 원기둥 형상으로 도시되었으나 이에 한정되는 것은 아니다. 나노 구조물(NS)은 두께 방향에 수직인 단면 형상, 즉, XY평면과 나란한 단면의 형상이 다각형, 십자형, 별형, 비대칭 형상 등 다양한 형상을 가질 수 있다. 또한, 나노 구조물(NS)의 형상은 모두 동일한 것으로 도시되었으나 이에 한정되지 않으며, 다양한 형상들의 나노 구조물(NS)이 메타 구조층(MS)에 사용될 수도 있다.
메타 구조층(MS)은 또한, 복수의 나노 구조물(NS)들을 지지하는 지지층(SU)을 더 포함할 수 있다. 지지층(SU)은 유전체 물질로 이루어 질 수 있다. 예를 들어, PC, PS, PMMA와 같은 폴리머 재질이나 SiO2 등이 지지층(SU)의 재질로 사용될 수 있다.
나노 구조물(NS)은 유전체 물질로 이루어질 수 있다. 나노 구조물(NS)은 인접한 주변 물질의 굴절률보다 높은 굴절률을 가지는 물질로 이루어질 수 있다. 나노 구조물(NS)은 지지층(SU)의 굴절률보다 큰 굴절률을 가지는 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘(Poly Si), 비정질 실리콘(amorphous Si), Si3N4, GaP, TiO2, AlSb, AlAs, AlGaAs, AlGaInP, BP, ZnGeP2 중 어느 하나가 나노 구조물(NS)의 재질로 사용될 수 있다.
또는, 복수의 나노 구조물(NS)은 전도성 물질로 이루어질 수도 있다. 전도성 물질로는 표면 플라즈몬 여기(surface plasmon excitation)가 일어날 수 있는 도전성이 높은 금속 물질이 채용될 수 있다. 예를 들어, Cu, Al, Ni, Fe, Co, Zn, Ti, 루세늄(ruthenium, Ru), 로듐(rhodium, Rh), 팔라듐(palladium, Pd), 백금(Pt), 은(Ag), 오스뮴(osmium, Os), 이리듐(iridium, Ir), 백금(Pt), 금(Au), 중에서 선택된 적어도 어느 하나가 채용될 수 있고, 이들 중 어느 하나를 포함하는 합금으로 이루어질 수 있다. 또한, 그래핀(graphene)과 같이 전도성이 좋은 이차원 물질, 또는, 전도성 산화물이 채용될 수도 있다.
또는, 나노 구조물(NS)들 중 일부는 고굴절률의 유전체 물질로 이루어지고, 일부는 전도성 물질로 이루어지는 것도 가능하다. 즉, 나노 구조물(NS)들 중의 일부는 기판의 굴절률보다 큰 굴절률을 가지는 유전체 물질로 이루어질 수 있고. 나노 구조물(NS)들 중의 다른 일부는 전도성 물질로 이루어질 수 있다.
상술한 나노 구조물(NS)들은 각각의 재질, 형상에 따라 고유한 값을 갖는 투과 세기 및 투과 위상을 가질 수 있다. 이들 형상 분포를 조절하여 메타 구조층(MS)을 투과하는 광의 위상이나 세기 분포를 조절할 수 있다. 이하에서, '형상 분포'는 복수의 나노 구조물(NS)의 형상, 복수의 나노 구조물(NS)의 크기, 복수의 나노 구조물(NS)의 크기 분포, 복수의 나노 구조물(NS)의 배열 피치, 복수의 나노 구조물(NS)의 배열 피치의 분포 중 적어도 어느 하나를 의미한다.
도시된 나노 구조물(NS)들은 모두 같은 형상, 크기, 높이로 도시되었으나, 이는 예시적인 것이며, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 위치에 따라 수평 또는 수직 방향의 크기나 구성 물질을 조절하여 원하는 투과 세기 분포나 투과 위상 분포를 형성할 수 있다. 원하는 투과 세기 분포나 투과 위상 분포를 형성하기 위해, 복수의 나노 구조물(NS)로 이루어진 소정 그룹에 대해 위치별 나노 구조물(NS)들의 형상 분포가 정해질 수도 있다. 또한, 이와 같이 형성된 나노 구조물(NS) 그룹은 소정 주기로 반복 배열될 수도 있다. 복수의 나노 구조물(NS)의 형상 분포는 규칙적, 주기적, 유사 주기적일 수 있으며, 다만 이에 한정되지 않고, 랜덤할 수도 있다.
메타 구조층(MS)은 기존의 마이크로 광학 부품에 비해 매우 작은 피치 및 얇은 두께로 형성될 수 있기 때문에, 넓은 각도 범위에 대해 고차 회절이 없는 임의의 패턴을 형성할 수 있다. 따라서, 메타 프로젝터(100)는 초소형의 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 메타 프로젝터(100)의 두께(H)는 약 4mm 이하가 될 수 있다.
도 4는 도 1의 메타 프로젝터(100)에 채용될 수 있는 메타 구조층(MS1)의 다른 예시적인 구성을 보이는 사시도이다.
메타 구조층(MS1)에 구비되는 복수의 나노 구조물(NS)은 소정의 원하는 구조광(structured light) 패턴을 형성하기 위해, 랜덤한 형상 분포를 가질 수 있다. 도 4에서는 나노 구조물(NS)들의 폭이 위치마다 변화하는 것을 예시하고 있으나 이에 한정되지 않으며, 배열된 위치나 형상도 위치에 따라 규칙성이 없이 랜덤하게 정해질 수 있다.
도 5 내지 도 8은 도 1의 메타 프로젝터(100)에 채용되는 메타 구조층(MS)에 구비될 수 있는 나노 구조믈(NS)의 예시적인 형상들을 보이는 사시도이다.
도 5을 참조하면, 나노 구조물(NS)은 두께가 t인 사각 기둥 형상을 가질 수도 있다. 단면 사각형의 형상은 한 변의 길이가 D인 정사각형일 수 있으며, 이에 한정되지 않고, 직사각형일 수도 있다. 나노 구조물(NS)로 다른 다각 기둥 형상으로 변형될 수도 있다.
도 6을 참조하면, 나노 구조물(NS)은 단면 형상이 십자 형상일 수 있다. 대칭적인 형태로 도시되었으나, 이는 예시적이며 비대칭적인 형상으로 변형될 수도 있다.
나노 구조물(NS)의 비대칭 형상은 입사광의 편광에 의존하여 서로 다른 투과 위상 분포를 형성하기 위해 채용될 수 있다.
도 7을 참조하면, 나노 구조물(NS)은 비대칭성을 가지는 형상으로, 타원 기둥 형상일 수 있다. 나노 구조물(NS)에 장축의 길이(DL)와 단축의 길이(DS)가 다른 타원 형상을 도입하여, 장축 방향과 나란한 편광, 단축 방향과 나란한 편광에 대해 서로 다른 투과 위상 분포를 나타낼 수 있다. 즉, 장축 방향과 나란한 편광, 단축 방향과 나란한 편광의 광에 대해 서로 다른 광학 작용을 나타낼 수 있다.
도 8을 참조하면, 나노 구조물(NS)은 비대칭성을 가지는 형상으로, 세로 길이(Dx)와 가로 길이(Dy)가 직사각형의 단면을 가지는 직육면체 형상일 수 있다. 이와 같은 형상도, 도 7의 경우와 유사하게, 입사광의 편광에 의존하여 서로 다른 투과 위상 분포를 형성하기 위해 적용될 수 있다. 예를 들어, 입사광의 편광에 따라 서로 다른 광학 작용을 나타낼 수 있다.
도 5 내지 도 8에서 예시된 형상의 나노 구조물(NS), 이들이 조합, 변형된 형태는 도 3과 같은 규칙적인 배열, 도 4와 같은 랜덤한 배열 형태로 도 1의 메타 프로젝터(100)의 메타 구조층(MS)에 적용될 수 있다. 메타 구조층(MS)은 나노 구조물(NS)의 형상, 크기 및 배열 규칙들을 적절히 조절하여, 측면 발광 소자(120)로부터 출사되는 광을 소정 패턴의 구조광으로 변환할 수 있다. 또한, 추가적으로, 출사광의 빔 직경, 수렴/발산 형태, 방향 등의 광학 성능이 조절되도록, 형상 분포가 정해질 수도 있다.
비대칭성을 가지는 나노 구조물(NS) 형상이 채용되는 경우 비대칭성에 의해 구별되는 특정 방향별 편광들에 대해 상기한 광학 작용이 수행될 수 있다. 예를 들어, 비대칭성을 가지는 나노 구조물(NS) 배열 규칙을 상기 편광 방향에 따라 다르게 정함으로써, 서로 다른 편광에 따라 서로 다른 구조광 형태를 생성하게 할 수 있다.
도 9는 도 1의 메타 프로젝터(100)에 채용될 수 있는 메타 구조층(MS3)의 또 다른 예시적인 구성을 보이는 사시도이다.
메타 구조층(MS3)에 구비되는 복수의 나노 구조물(NS)은 지지층(SU)의 양면에 형성될 수도 있다. 도시된 바와 같이 지지층(SU)의 하면(SUa)에 소정 형상 분포로 복수의 나노 구조물(NS1)이 배치되고, 지지층(SU)의 상면(SUb)에 소정의 또 다른 형상 분포로 복수의 나노 구조물(NS2)이 배치될 수 있다.
지지층(SU)의 하면(SUa)은 측면 발광 소자(120)를 향하는 면일 수 있고, 즉, 측면 발광 소자(120)로부터의 광이 먼저 도달하는 면일 수 있다. 이 경우, 지지층(SU)의 하면(SUa)에 배치되는 복수의 나노 구조물(NS1)의 형상 분포는 입사광의 발산각을 넓히도록 정해질 수 있다. 예를 들어, 복수의 나노 구조물(NS1)의 형상 및 투과 위상 분포가 오목 렌즈와 같은 기능을 수행하도록 정해질 수 있다. 이를 위해, 복수의 나노 구조물(NS1)은 소정 기준 위치에서 반경 방향으로 갈수록 폭이 점차적으로 커지도록, 복수의 나노 구조물(NS1)의 형상 분포가 정해질 수 있다. 예시된 규칙은 반경 방향으로 반복될 수 있고. 반복되는 주기는 일정하지 않고 변할 수 있다. 또한, 이러한 나노 구조물(NS1)의 형상 및 투과 위상 분포는 실린더 면(cylindrical surface)과 같은 형태 혹은 타원체 면(ellipsoidal surface)과 같은 형태의 오목 렌즈와 같은 기능을 수행하도록 정해질 수 있다.
지지층(SU)의 상면(SUn)에 형성되는 복수의 나노 구조물(NS2)은 복수의 나노 구조물(NS1)에 의해 발산각이 넓어진 광을 소정 패턴의 구조광으로 변환할 수 있는 형상 분포를 가질 수 있다.
나노 구조물(NS1)(NS2)의 형상은 도 5 내지 도 8에 예시된 형상, 이들이 조합, 변형된 형태가 적용될 수 있다.
도 10은 다른 실시예에 따른 메타 프로젝터(101)의 개략적인 구성을 보이는 단면도이다.
본 실시예의 메타 프로젝터(101)는 경로 변환 부재(141)의 형상에서 도 1의 메타 프로젝터(100)와 차이가 있다. 경로 변환 부재(141)는 광의 진행 경로를 소정 각도로 꺾는 반사면(141a)을 구비하며, 반사면(141a)은 또한, 입사광의 발산각을 조절할 수 있는 곡면을 포함하는 형상일 수 있다. 반사면(141a)은 미러 코팅될 수 있다. 반사면(141a)에 포함되는 곡면은 구면 또는 비구면일 수 있고, 도시된 바와 같이, 볼록한 형상을 가지며 입사광의 발산각을 넓힐 수 있다.
반사면(141a)의 형상은 예시적인 것이며, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 경우에 따라 반사면(141a)의 형상은 입사광의 발산각을 좁히는 오목한 형상일 수 있고, 발산 방향을 위치에 따라 다르게 조절하는 곡면 형상을 가질 수도 있다.
도 12는 또 다른 실시예에 따른 메타 프로젝터(102)의 개략적인 구성을 보이는 단면도이고, 도 13은 도 12의 메타 프로젝터(102)에 구비된 메타 표면(142a)의 예시적인 구성을 보인 단면도이다.
본 실시예의 메타 프로젝터(102)는 경로 변환 부재(142)의 반사면이 메타 표면(142a)으로 이루어진 점에서 도 1의 메타 프로젝터(100)와 차이가 있다.
메타 표면(142a)은 메타 구조층(MS)과 유사하게, 측면 발광 소자(120)로부터의 광의 파장보다 작은 서브 파장의 형상 치수를 가지는 복수의 나노 구조물(미도시)을 포함한다. 즉, 도 3 내지 도 9에서 설명한 바와 같은 나노 구조물(NS) 형상 및 형상 분포가 메타 표면(142a)에 적용될 수 있다.
메타 표면(142a)을 이루는 복수의 나노 구조물의 형상 분포는 입사광의 발산각을 조절할 수 있도록 정해질 수 있다. 예를 들어, 도 12에 도시된 바와 같이, 복수의 나노 구조물(NS)의 형상 분포가 볼록 거울과 같은 기능을 수행하도록 정해질 수 있다. 복수의 나노 구조물(NS)은 소정 기준 위치에서 반경 방향으로 갈수록 폭이 점차적으로 작아지는 형상의 나노 구조물(NS)이 배치되도록, 형상 분포가 정해질 수 있다. 예시된 규칙은 반경 방향으로 반복될 수 있고. 반복되는 주기는 일정하지 않고 변할 수 있다. 또한, 이러한 나노 구조물(NS1)의 형상 및 투과 위상 분포는 실린더 면(cylindrical surface)과 같은 형태 혹은 타원체 면(ellipsoidal surface)과 같은 형태의 볼록 거울과 같은 기능을 수행하도록 정해질 수 있다.
도 13은 다른 실시예에 따른 메타 프로젝터(103)의 개략적인 구성을 보이는 단면도이다.
본 실시예의 메타 프로젝터(103)는 메타 구조층(MS4)에 의해 형성된 구조광이 소정의 임의의 형상을 재현하도록 메타 구조층(MS4)의 세부 사항이 정해진다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 메타 구조층(MS4)에 의해 형성된 구조광 영상(I_SL)은 문자키들의 세트가 배열된 키보드(keyboard) 영상일 수 있다. 메타 구조층(MS4)은 이러한 구조광 패턴을 구현할 수 있는 형상 분포를 가지는 복수의 나노 구조물을 포함할 수 있다.
도시된 구조광 영상(I_SL)은 예시적인 것이며, 구조광 영상(I_SL)은 하나 이상의 아이콘 또는 포인터가 배열된 형태의 영상일 수 있다. 즉, 사용자 인터페이스(user interface)로서, 사용자에게 입력 수단을 제공할 수 있는 다양한 영상이 구조광 영상(I_SL)으로 재현되도록 메타 구조층(MS4)에 구비되는 복수의 나노 구조물(NS)의 형상 분포가 정해질 수 있다.
상술한 메타 프로젝터는 서브 파장 형상 치수의 나노 구조물의 형상 분포를 이용하는 메타 구조층을 구비하여 초소형 프로젝터로 구현될 수 있어, 모바일(mobile) 및 웨어러블(wearble) 기기 등 다양한 전자 기기에 적용될 수 있다. 예를 들어, AR(Augmented Reality), VR(Virtual Reality), MR(Mixed Reality) 등을 구현하기 위한 초소형 프로젝터로 상술한 메타 프로젝터가 적용될 수 있다. 또한, 정밀한 3차원 형상 인식에 사용되는 깊이 센서(depth sensor)에서 구조광(structured light)을 형성하기 위해 광원으로 사용될 수 있다.
도 15는 실시예에 따른 사용자 인터페이스 기기 및 이를 포함하는 전자기기의 개략적인 구성을 보이는 블록도이다.
전자 기기(1000)는 사용자 인터페이스 기기(1200), 프로세서(1300), 메모리(1400)를 포함한다.
사용자 인터페이스 기기(1200)는 소정의 구조광 영상(I_SL)을 재현하는 메타 프로젝터(1210)와 메타 프로젝터(1210)에 의해 형성된 구조광 영상(I_SL)을 촬영하는 촬상 소자(1230)를 포함한다.
메타 프로젝터(1210)에 의해 재현되는 구조광 영상(I_SL)은 도시된 바와 같이, 문자키들의 세트가 배열된 키보드 영상일 수 있고, 다만, 이에 한정되지 않으며, 예를 들어, 하나 이상의 아이콘 또는 포인터가 배열된 영상일 수 있다.
사용자는 구조광 영상(I_SL)에 나타난 문자키들을 사용하여 입력할 정보를 표현할 수 있다. 즉, 사용자는 구조광 영상(I_SL)의 키보드에 나타난 문자키를 손가락으로 터치함으로서 원하는 입력을 실행할 수 있다.
촬상 소자(1230)는 구조광 영상(I_SL)을 촬영할 수 있도록 배치된다. 촬상 소자(1230)에 의해 촬상된 영상은 사용자의 입력 신호가 추출되도록 프로세서(1300)에 전달될 수 있다.
프로세서(1300)는 전자 기기(2000) 전체의 처리 및 제어를 총괄한다. 또한, 프로세서(1300)는 촬상 소자(1230)에 의해 촬영된 영상으로부터 사용자의 입력 신호를 추출하고, 추출된 입력 신호에 따라 메모리(1400)에 구비된 실행모듈 중 어느 하나를 실행할 수 있다.
메모리(1400)에는 프로세서(1300)에 의해 수행되는 하나 이상의 실행 모듈(1410, 1420)이 저장될 수 있고, 실행 모듈(1410, 1420)의 실행에 필요한 데이터들이 메모리(1400)에 저장될 수 있다.
메모리(1400)에는 또한, 전자 기기(1000)가 수행할 다양한 어플리케이션을 위한 모듈이 저장될 수 있고, 전자 기기(1000)에 구비된 장치에 따라, 이를 구동하기 위한 프로그램으로, 통신 모듈, 카메라 모듈, 동영상 재생 모듈, 오디오 재생 모듈, 등이 더 저장될 수 있다.
메모리(1400)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM, Random Access Memory) SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM, Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
전자 기기(1000)는 예를 들어, 휴대용 이동 통신 기기, 스마트 폰(smart phone), 스마트 워치(smart watch), PDA(personal digital assistant), 랩톱(laptop), PC, 및 기타 모바일 또는 비모바일 컴퓨팅 장치일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
전자 기기(1000)는 메타 프로젝터(1210)를 구비하는 사용자 인터페이스 기기(1200)에 의해 구조광 영상(I_SL)이 입력 수단으로 제공되기 때문에, 예를 들어, 별도의 실물 키보드는 전자 기기(1000)에 구비되지 않을 수도 있다. 또는, 실물 키보드가 전자 기기(1000)에 구비되고, 사용자의 선택에 따라, 구조광 영상(I_SL)의 키보드 또는 실물 키보드가 사용될 수도 있다.
도 16은 실시예에 따른 깊이 인식 장치(2000)의 개략적인 구성을 보이는 블록도이다.
깊이 인식 장치(2000)는 피사체(OBJ)에 구조광(SLi)을 조사하는 메타 프로젝터(2200), 피사체(OBJ)로부터 반사된 구조광(SLr)을 수광하는 센서(2400), 메타 프로젝터(2200)에서 조사한 구조광(SLi)과 센서(2400)에서 수광한 구조광(SLr)의 패턴 변화를 비교하여, 피사체(OBJ)의 깊이 위치를 연산하는 연산부(2600)를 포함한다.
메타 프로젝터(2200)는 측면 발광 소자로부터의 광을 소정의 구조광 패턴으로 변환하여 출사하는 것으로, 전술한 실시예들에 따른 메타 프로젝터(100)(101)(102)들 중 어느 하나, 또는 이들이 조합된 형태를 가질 수 있다.
센서(2400)는 피사체(OBJ)에 의해 반사된 구조광(SLr)을 센싱한다. 센서(2400)는 광 검출 요소들의 어레이를 포함할 수 있다. 센서(2400)는 피사체(OBJ)로부터 반사된 광을 파장별로 분석하기 위한 분광 소자를 더 포함할 수도 있다.
연산부(2600)는 피사체(OBJ)에 조사된 구조광(SLi)과 피사체(OBJ)로부터 반사된 구조광(SLr)을 비교하여 피사체(OBJ)에 대한 깊이 정보를 획득하고, 이로부터 3차원 형상, 위치, 움직임등을 분석할 수 있다. 메타 프로젝터(2200)에서 생성하는 구조광(SLi)은 밝고 어두운 점들이 각 각도 방향 위치 좌표를 고유하게 지정하도록 수학적으로 코드된(coded) 패턴이다. 이러한 패턴이 3차원 형상의 피사체(OBJ)에 맞고 반사될 때, 반사된 구조광(SLr)의 패턴은 조사된 구조광(SLi)의 패턴에서 변화된 형태를 갖는다. 이들 패턴을 비교하고 좌표별 패턴을 추적하여 피사체(OBJ)의 깊이 정보를 추출할 수 있고, 이로부터 피사체(OBJ)의 형상, 움직임과 관련된 3차원 정보를 추출할 수 있다.
메타 프로젝터(2200)와 피사체(OBJ) 사이에는 메타 프로젝터(2200)로부터의 구조광(SLi)이 피사체(OBJ)를 향하도록 방향을 조절하거나, 또는 추가적인 변조를 위한 광학 소자들이 더 배치될 수도 있다.
또한, 깊이 인식 장치(1000)는 메타 프로젝터(2200)에 구비된 광원 구동이나 센서(2400)의 동작 등을 전반적으로 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있고, 연산부(2600)에서 수행할 3차원 정보 추출을 위한 연산 프로그램이 저장되는 메모리등을 더 포함할 수 있다.
연산부(2600)에서의 연산 결과, 즉, 피사체(OBJ)의 형상, 위치에 대한 정보는 다른 유닛으로 전송될 수 있다. 예를 들어, 깊이 인식 장치(2000)가 채용된 전자 기기의 제어부에 상기한 정보가 전송될 수 있다. 결과가 전송되는 다른 유닛은 결과를 출력하는 디스플레이 장치나 프린터일 수도 있다. 이외에도, 스마트폰, 휴대폰, PDA(personal digital assistant), 랩톱(laptop), PC, 다양한 웨어러블(wearable) 기기 및 기타 모바일 또는 비모바일 컴퓨팅 장치일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
깊이 인식 장치(2000)는 전방 객체에 대한 3차원 정보를 정밀하게 획득하는 센서로 활용될 수 있어 다양한 전자 기기에 채용될 수 있다. 이러한 전자기기는 예를 들어, 무인자동차, 자율주행차, 로봇, 드론 등과 같은 자율 구동 기기, 이외에도, 이동 통신 기기 또는 사물 인터넷 기기일 수 있다.
본 실시예에서 설명하는 특정 실행들은 예시들로서, 어떠한 방법으로도 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다.
지금까지, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적인 실시예가 설명되고 첨부된 도면에 도시되었다. 그러나, 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이고 이를 제한하지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 그리고 본 발명은 도시되고 설명된 설명에 국한되지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 이는 다양한 다른 변형이 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일어날 수 있기 때문이다.
100, 101, 102 - 메타 프로젝터
110 - 기판
112 - 애노드
114 - 캐소드
116 - 절연층
120 - 측면 발광 소자
121 - 하부 클래드층
122 - 제1 미러영역
123 - 이득영역
124 - 제2 미러영역
125 - 상부 클래드층
127 - 제1전극
128 - 제2전극
140, 141, 142 - 경로 변환 부재
NS - 나노구조물
MS, MS1, MS2, MS3, MS4 - 메타 구조층

Claims (20)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치되고 상기 기판과 나란한 상면과 상기 상면에 대해 기울어진 측면을 포함하며, 상기 측면으로 광을 출사하는 측면 발광 소자(edge emitting device);
    상기 상면과 이격되게 배치된 지지층과, 상기 지지층의 양면에 각각 배치되며 상기 측면 발광 소자에서 나오는 광의 파장보다 작은 서브 파장의 형상 치수를 가지는 복수의 나노 구조물을 포함하는 메타 구조층; 및
    상기 측면 발광 소자로부터 출사된 광의 경로를 상기 메타 구조층을 형하는 방향으로 변환하는 경로 변환 부재;를 포함하며,
    상기 복수의 나노 구조물 중에서,
    상기 지지층의 양면 중 상기 측면 발광 소자로부터의 광이 먼저 도달하는 면에 형성된 복수의 나노 구조물은 입사광의 발산각을 넓히는 투과 위상 분포를 가지도록, 형상 분포가 정해지는, 메타 프로젝터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판, 상기 메타 구조층 및 상기 경로 변환 부재를 고정하는 하우징을 더 포함하며, 일체화된 모듈(integrated module)로 형성되는, 메타 프로젝터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기판은
    상기 측면 발광 소자에 구비되는 두 전극에 각각 연결되는 캐소드 및 애노드와
    상기 캐소드와 애노드를 전기적으로 분리하는 절연층을 포함하는, 메타 프로젝터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 나노 구조물은 상기 지지층의 굴절률보다 높은 굴절률을 가지는 물질로 이루어지는, 메타 프로젝터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 나노 구조물은 전도성 물질로 이루어지는, 메타 프로젝터.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 나노 구조물의 형상 분포는 원하는 구조광(structured light) 패턴을 형성하도록 규칙적으로 또는 랜덤하게 정해지는, 메타 프로젝터.
  7. 기판;
    상기 기판 상에 배치되고 상기 기판과 나란한 상면과 상기 상면에 대해 기울어진 측면을 포함하며, 상기 측면으로 광을 출사하는 측면 발광 소자(edge emitting device);
    상기 상면과 이격되게 배치된 지지층과, 상기 지지층의 양면에 각각 배치되며 상기 측면 발광 소자에서 나오는 광의 파장보다 작은 서브 파장의 형상 치수를 가지는 복수의 나노 구조물을 포함하는 메타 구조층; 및
    상기 측면 발광 소자로부터 출사된 광의 경로를 상기 메타 구조층을 향하는 방향으로 변환하는 경로 변환 부재;를 포함하며,
    상기 복수의 나노 구조물의 형상 분포는 원하는 구조광(structured light) 패턴을 형성하도록 정해지며,
    상기 복수의 나노 구조물은 복수의 나노 구조물 그룹을 포함하고, 상기 복수의 나노 구조물 그룹은 상기 구조광(structured light)을 소정 방향으로 편향시켜 출사하는 투과 위상 분포를 형성하도록 소정 주기로 배열되는, 메타 프로젝터.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 나노 구조물의 형상 분포는 입사광의 편광에 의존하여 서로 다른 투과 위상 분포를 형성하도록 정해지는, 메타 프로젝터.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 나노 구조물은 상기 상면과 나란한 단면의 형상이 비대칭성을 가지는 형상인, 메타 프로젝터.
  10. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 나노 구조물의 배열 피치는 상기 측면 발광 소자로부터의 광의 파장의 반 이하인, 메타 프로젝터.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 경로 변환부재는
    상기 측면 발광 소자로부터의 광의 진행 경로를 소정 각도로 꺾는 반사면을 구비하는, 메타 프로젝터.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 반사면은 입사광의 발산각을 조절할 수 있는 곡면을 포함하는, 메타 프로젝터.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 반사면은
    상기 측면 발광 소자로부터의 광의 파장보다 작은 서브 파장의 형상 치수를 가지는 복수의 나노 구조물을 포함하는 메타 표면으로 이루어진, 메타 프로젝터.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 메타 표면을 이루는 상기 복수의 나노 구조물의 형상 분포는 입사광의 발산각을 조절할 수 있도록 정해지는, 메타 프로젝터.
  17. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메타 구조층은
    문자키들의 세트가 배열된 키보드(keyboard) 영상 또는 하나 이상의 아이콘 영상의 구조광을 형성하도록 상기 복수의 나노 구조물의 형상 분포가 정해진, 메타 프로젝터.
  18. 제17항의 메타 프로젝터; 및
    상기 메타 프로젝터에 의해 형성된 영상을 촬영하는 촬상 소자;를 포함하는 사용자 인터페이스 기기.
  19. 제18항의 사용자 인터페이스 기기;
    하나 이상의 실행 모듈이 저장된 메모리; 및
    상기 촬상 소자에 의해 촬영된 영상으로부터 사용자의 입력 신호를 추출하고, 상기 입력 신호에 따라 상기 하나 이상의 실행 모듈 중 어느 하나를 실행하는 프로세서;를 포함하는, 전자 기기
  20. 피사체에 구조광을 조사하는 제1항의 메타 프로젝터;
    상기 피사체로부터 반사된 구조광을 수광하는 센서;
    상기 메타 프로젝터에서 조사한 구조광과 상기 센서에서 수광한 구조광의 패턴 변화를 비교하여, 피사체의 깊이 위치를 연산하는 연산부;를 포함하는 깊이 인식 장치.
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