KR20180105228A - 조명 모듈들 및 광전자 시스템들 - Google Patents

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KR20180105228A
KR20180105228A KR1020187025331A KR20187025331A KR20180105228A KR 20180105228 A KR20180105228 A KR 20180105228A KR 1020187025331 A KR1020187025331 A KR 1020187025331A KR 20187025331 A KR20187025331 A KR 20187025331A KR 20180105228 A KR20180105228 A KR 20180105228A
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light
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메-랑 엘로디 보이타드
필립 뮬러
마틴 루카스 발리만
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헵타곤 마이크로 옵틱스 피티이. 리미티드
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Abstract

최소한의 모호성을 갖는 패터닝된 조명을 발생하기 위한 조명 모듈은 각각의 근거리 필드 강도 프로파일들이 서로 다른 광원들의 어레이를 포함한다. 조명 모듈은 또한 광학 어셈블리를 포함한다. 광학 어셈블리 및 광원들의 어레이는 원거리 필드에서 광원들의 서로 다른 각각의 근거리 필드 강도 프로파일을 실질적으로 복제하도록 동작할 수 있고, 이에 따라 패터닝된 조명을 발생할 수 있다. 패터닝된 조명은 일부 사례에서는 감소된 모호함을 보일 수 있다.

Description

조명 모듈들 및 광전자 시스템들
전형적인 조명 모듈은 조명을 발생하기 위해 함께 동작 가능한 적어도 발광 구성요소 및 종종 광학 어셈블리를 포함한다. 보통, 조명은 패터닝된 조명(patterned illumination)일 수 있다. 패터닝된 조명은 예를 들어, 규칙적으로 반복하는 단위 셀을 포함할 수 있다. 패터닝된 조명은 다른 광전자 모듈들과 함께, 3차원(three-dimensional)(3D) 데이터를 발생하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 패터닝된 조명은 3D 데이터를 발생하기 위한 액티브 스테레오 시스템에서 이용될 수 있다. 다른 예들에서, 패터닝된 조명은 3D 데이터를 발생하기 위한 구조화된 광(structured-light) 또는 인코딩된 광(encoded-light) 시스템에서 이용될 수 있다.
인코딩된 광 시스템은 최소한의 모호성을 갖는 패터닝된 조명(예를 들어, 고강도 특징(high-intensity feature)들의 집합)을 이용할 수 있다. 동일한 도트들의 그리드 패턴과 같이 고르게 이격되고 균일한 특징들로 구성된 패터닝된 조명은 상당한 모호성을 보일 수 있으며 그러한 패터닝된 조명으로부터 3D 데이터를 발생하는 노력을 상당히 복잡하게 할 수 있다. 그러나 최소한의 모호성을 보이는 패터닝된 조명(예를 들어, 고강도 특징들의 산발적 또는 무작위한 배열 또는 적어도 일부 불규칙성을 보이는 배열)은 패터닝된 조명으로부터 3D 데이터를 발생하는데 필요한 계산 자원들의 양을 줄이는 데 있어서 최저한도로 효과적일 수 있다.
전형적인 조명 모듈은 광원들의 어레이 및 마이크로렌즈 어레이와 같은 광학 어셈블리를 포함한다. 이러한 모듈은 비록 모듈이 많은 장점들(예를 들어, 이러한 모듈에 의해 나타나는 효율 또는 광 출력이 특히 높을 수 있음)을 갖지만, 일반적으로 상당한 모호성을 보이는 패터닝된 조명을 발생한다. 결과적으로, 광원들의 어레이 및 광학 어셈블리를 포함하는 모듈들을 만드는 과제가 존재하지만, 모호성이 최소화된 패터닝된 조명을 발생하기도 한다.
본 개시내용은 패터닝된 조명들 및 이를 구현하는 광전자 시스템들을 발생하도록 동작 가능한 조명 모듈들에 관한 것이다. 조명 모듈들은 최소한의 모호성을 보이는 패터닝된 조명들을 만들어 낼 수 있다. 조명 모듈들은 다른 광전자 모듈들과 함께 사용하여 3D 점 구름(point cloud)들 및 3D 이미지들과 같은 3D 데이터를 발생할 수 있다.
제1 양태에서, 예를 들어, 조명 모듈은 광원들의 어레이를 포함할 수 있다. 광원들의 어레이는 공통의 방출 평면(common emission plane) 내에서 존재할 수 있다. 각각의 광원은 공통의 방출 평면에서 근거리 필드 강도 프로파일(near-field intensity profile)을 갖는 광을 발생할 수 있다. 광원들의 어레이는 공통의 방출 평면에서 각각의 근거리 필드 강도 프로파일들이 서로 다른 적어도 두 개의 광원을 포함할 수 있다. 조명 모듈은 공통의 방출 평면으로부터 일정 거리에 장착된 광학 어셈블리를 더 포함할 수 있다. 광학 어셈블리 및 광원들의 어레이는 원거리 필드(far-field)에서 적어도 두 개의 광원의 서로 다른 각각의 근거리 필드 강도 프로파일들을 실질적으로 복제하도록 동작할 수 있다.
다른 양태에서, 예를 들어, 조명 모듈은 마이크로렌즈 어레이인 광학 어셈블리를 포함할 수 있다. 마이크로렌즈 어레이는 마이크로렌즈 피치로 각각 배열된 복수의 마이크로렌즈를 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 예를 들어, 조명 모듈은 광원 피치로 각각 배열된 광원들의 어레이를 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 예를 들어, 조명 모듈은 마이크로렌즈 어레이인 광학 어셈블리, 및 광원 피치로 각각 배열된 광원들의 어레이를 포함할 수 있다. 마이크로렌즈 어레이는 광원 피치와 실질적으로 동일한 마이크로렌즈 피치로 각각 배열된 복수의 마이크로렌즈를 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 예를 들어, 조명 모듈은 파장 및/또는 파장들의 범위가 동일한 광을 발생하도록 동작 가능한 각각의 근거리 필드 강도 프로파일들이 서로 다른 적어도 두 개의 광원을 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 예를 들어, 조명 모듈은 파장 및/또는 파장들의 범위가 서로 다른 광을 발생하도록 동작 가능한 각각의 근거리 필드 강도 프로파일들이 서로 다른 적어도 두 개의 광원을 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 예를 들어, 조명 모듈은 마이크로렌즈 어레이인 광학 어셈블리를 포함할 수 있다. 마이크로렌즈 어레이는 마이크로렌즈 피치로 각각 배열된 복수의 마이크로렌즈를 포함할 수 있다. 마이크로렌즈 피치는 1 이상의 정수, 파장 및/또는 파장들의 범위 및 거리로 나눈 정수 2의 곱의 제곱근과 실질적으로 동일할 수 있다.
다른 양태에서, 예를 들어, 조명 모듈은 공통의 방출 평면 및 마이크로렌즈 어레이에 의해 설정된 광학 경로 길이와 실질적으로 동일한 거리를 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 예를 들어, 조명 모듈은 광원들의 어레이를 포함할 수 있다. 광원들의 어레이는 레이저 다이오드들의 어레이를 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 예를 들어, 조명 모듈은 레이저 다이오드들의 어레이인 광원들의 어레이를 포함할 수 있다. 레이저 다이오드들은 수직 공동 표면 방출 레이저(vertical-cavity surface-emitting laser)들의 어레이를 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 예를 들어, 조명 모듈은 보조 개구들의 어레이를 더 포함하는 광원들의 어레이를 포함할 수 있다. 보조 개구들은 각각의 근거리 필드 강도 프로파일들이 서로 다른 적어도 두 개의 광원을 발생하도록 동작할 수 있다.
다른 양태에서, 예를 들어, 조명 모듈은 마이크로렌즈 어레이인 광학 어셈블리를 포함할 수 있다. 마이크로렌즈 어레이는 마이크로렌즈 피치로 각각 배열된 복수의 마이크로렌즈를 포함할 수 있다. 마이크로렌즈 피치는 1 이상의 정수, 파장 및/또는 파장들의 범위 및 거리로 나눈 정수 2의 곱의 제곱근과 실질적으로 동일할 수 있다. 또한, 1 이상의 정수는 다음의 정수들: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 또는 8 중 어느 하나의 정수일 수 있다.
다른 양태에서, 예를 들어, 조명 모듈은 인코딩된 광 패턴인 패터닝된 조명을 발생하도록 동작할 수 있다.
다른 양태에서, 예를 들어, 3D 데이터를 발생하도록 동작 가능한 광전자 시스템은 패터닝된 조명을 발생하기 위한 조명 모듈 및 패터닝된 조명으로부터 반사된 광을 포착하도록 동작 가능한 이미저를 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 예를 들어, 3D 데이터를 발생하도록 동작 가능한 광전자 시스템은 공통의 방출 평면을 갖는 광원들의 어레이를 더 포함하는 조명 모듈을 포함할 수 있다. 각각의 광원은 공통의 방출 평면에서 근거리 필드 강도 프로파일을 갖는 광을 발생할 수 있다. 광원들의 어레이는 광원 피치로 각각 배열될 수 있다. 광원들의 어레이는 공통의 방출 평면에서 각각의 근거리 필드 강도 프로파일들이 서로 다른 적어도 두 개의 광원을 포함할 수 있다. 조명 모듈은 공통의 방출 평면으로부터 일정 거리에 장착된 마이크로렌즈 어레이를 더 포함할 수 있다. 마이크로렌즈 어레이는 마이크로렌즈 피치로 각각 배열된 복수의 마이크로렌즈를 포함할 수 있다. 더욱이, 마이크로렌즈 어레이, 거리 및 광원들의 어레이는 원거리 필드에서 적어도 두 개의 광원의 서로 다른 각각의 근거리 필드 강도 프로파일들을 실질적으로 복제하도록 동작할 수 있다.
다른 양태에서, 예를 들어, 3D 데이터를 발생하도록 동작 가능한 광전자 시스템은 마이크로렌즈 어레이인 광학 어셈블리 및 광원 피치로 각각 배열된 광원들의 어레이를 포함할 수 있다. 마이크로렌즈 어레이는 광원 피치와 실질적으로 동일한 마이크로렌즈 피치로 각각 배열된 복수의 마이크로렌즈를 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 예를 들어, 3D 데이터를 발생하도록 동작 가능한 광전자 시스템은 파장 및/또는 파장들의 범위가 동일한 광을 발생하도록 동작 가능한 각각의 근거리 필드 강도 프로파일들이 서로 다른 적어도 두 개의 광원을 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 예를 들어, 3차원 데이터를 발생하도록 동작 가능한 광전자 시스템은 마이크로렌즈 어레이인 광학 어셈블리를 포함할 수 있다. 마이크로렌즈 어레이는 마이크로렌즈 피치로 각각 배열된 복수의 마이크로렌즈를 포함할 수 있다. 마이크로렌즈 피치는 1 이상의 정수, 파장 및/또는 파장들의 범위 및 거리로 나눈 정수 2의 곱의 제곱근과 실질적으로 동일할 수 있다. 또한, 1 이상의 정수는 다음의 정수들: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 또는 8 중 어느 하나의 정수일 수 있다.
다른 양태에서, 예를 들어, 3D 데이터를 발생하도록 동작 가능한 광전자 시스템은 인코딩된 광 패턴을 포함하는 패터닝된 조명을 발생하도록 동작 가능한 조명 모듈을 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 예를 들어, 3D 데이터를 발생하도록 동작 가능한 광전자 시스템은 레이저 다이오드들의 어레이를 포함하는 광원들의 어레이를 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 예를 들어, 3D 데이터를 발생하도록 동작 가능한 광전자 시스템은 레이저 다이오드들의 어레이를 포함할 수 있다. 레이저 다이오드들은 수직 공동 표면 방출 레이저 어레이들을 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 예를 들어, 3D 데이터를 발생하도록 동작 가능한 광전자 시스템은 보조 개구들의 어레이를 더 포함하는 광원들의 어레이를 포함할 수 있다. 보조 개구들은 각각의 근거리 필드 강도 프로파일들이 서로 다른 적어도 두 개의 광원을 발생하도록 동작할 수 있다.
다른 양태에서, 예를 들어, 3D 데이터를 발생하도록 동작 가능한 광전자 시스템은 프로세서 및 광전자 시스템을 동작시키기 위한 비일시적 컴퓨터 판독가능한 매체를 포함할 수 있다. 비일시적 컴퓨터 판독가능한 매체는 저장된 머신 판독가능한 명령어들을 포함할 수 있고, 머신 판독가능한 명령어들은 프로세서 상에 실행될 때, 조명 모듈로 패터닝된 조명을 발생하고, 패터닝된 조명으로부터 반사된 광을 이미저로 포착하고, 포착된 광을 신호들로 변환하며, 신호들로부터 3D 데이터를 발생하는 동작들을 수행한다.
다른 양태들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명, 첨부 도면들 및 청구범위로부터 명백해질 것이다.
도 1a는 예시적인 광원들의 어레이를 갖는 조명 모듈의 예를 도시한다.
도 1b는 도 1a에 도시된 광원들의 어레이의 평면도를 도시한다.
도 1c는 광원들의 몇몇 대안적인 어레이를 도시한다.
도 2는 광전자 시스템의 예를 도시한다.
도 1a는 예시적인 조명 모듈(100)을 도시한다. 조명 모듈(100)은 최소한의 모호성을 보이는 패터닝된 조명(101)을 발생하도록 동작 가능하다. 조명 모듈(100)은 광원들의 어레이(102)를 포함할 수 있다. 광원들의 어레이(102)는 공통의 방출 평면(104) 내에 존재할 수 있다. 각각의 광원은 공통의 방출 평면(104)에서 근거리 필드 강도 프로파일(near-field intensity profile)을 갖는 광을 발생할 수 있다. 광원들의 어레이는 공통의 방출 평면(104)에서 각각의 근거리 필드 강도 프로파일들(110, 112)이 서로 다른 적어도 두 개의 광원(106, 108)을 포함할 수 있다. 일부 사례들에서, 근거리 필드 강도 프로파일들(106, 108)이 서로 다른 적어도 두 개의 광원은 파장 및/또는 파장들의 범위들(예를 들어, 적외선)이 서로 다른 광을 발생하도록 동작할 수 있다. 일부 사례들에서, 이들은 파장들 및/또는 파장들의 범위들(예를 들어, 적외선)이 동일한 광을 발생하도록 동작 가능할 수 있다.
일부 사례들에서, 광원들의 어레이(102)는 시준된 광(collimated light)을 발생할 수 있다. 일부 사례들에서, 광원들의 어레이(102)는 레이저 다이오드들의 어레이를 포함할 수 있다. 레이저 다이오드들의 어레이는 예를 들어, 수직 공동 표면 방출 레이저(vertical-cavity surface-emitting laser)들의 어레이를 포함할 수 있다.
일부 사례들에서, 각각의 근거리 필드 강도 프로파일들(110, 112)이 서로 다른 적어도 두 개의 광원(106, 108)은 서로 다른 각각의 개구들(130, 132)로 구현될 수 있다. 개구들(130, 132)은 대응하는 광원들(106, 108)의 서로 다른 각각의 근거리 필드 강도 프로파일들(110, 112)을 발생할 수 있다. 서로 다른 개구들(130, 132)는 광원들(106, 108)에 대응하는 레이저 다이오드들에 내재된 것일 수 있다(즉, 개구들(130, 132)은 광원들(106, 108)에 대응하는 각각의 다이오드들의 일부일 수 있다). 일부 사례들에서, 조명 모듈은 보조 개구들의 어레이를 더 포함할 수 있다. 즉, 각각의 근거리 필드 강도 프로파일들(110, 112)이 서로 다른 적어도 두 개의 광원(106, 108)은 광원들(106, 108)과 정렬된 서로 다른 각각의 보조 개구들로 구현될 수 있다. 보조 개구들은 적어도 부분적으로는 금속 박(metal foil)들 또는 변증법적 재료(dialectic material)들로 구성될 수 있다.
일부 사례들에서, 광원들(106, 108)에 대응하는 근거리 필드 강도 프로파일들은 정사각형, 원형 및/또는 직사각형과 같은 2차원의 기하학적 형상을 갖는 개구 또는 보조 개구에 의해 설정될 수 있다. 그러한 사례들에서, 각각의 근거리 필드 강도 프로파일들(106, 108)이 서로 다른 적어도 두 개의 광원은 각각 정사각형 및 직사각형 형상을 갖는 개구들로부터 발생될 수 있다. 정사각형 개구는 예를 들어 9 미크론 x 9 미크론일 수 있는 반면, 직사각형 개구는 예를 들어 3 미크론 x 27 미크론일 수 있다. 일부 구현예들에서, 각각의 근거리 필드 강도 프로파일들(106, 108)이 서로 다른 적어도 두 개의 광원은 동일한 형상을 갖지만 (아래에서 추가로 논의되는 바와 같이) 각각의 배향들이 서로 다른 두 개의 개구에 의해 설정될 수 있다.
조명 모듈은 공통의 방출 평면(104)으로부터 일정한 거리(116)에 장착된 광학 어셈블리(114)를 더 포함할 수 있다. 거리들(116)은 광학 어셈블리(114)와 광원들의 어레이(102) 사이의 광학 경로 길이일 수 있다. 광학 어셈블리(114) 및 광원들의 어레이(102)는 원거리 필드(far-field)(122)(예를 들어, 조명 모듈로부터 1 미터, 1 내지 10 미터 또는 심지어 10 내지 100 미터)에 있는 적어도 두 개의 광원(106, 108)의 서로 다른 각각의 근거리 필드 강도 프로파일들(110, 112)을 실질적으로 복제하도록 동작할 수 있다 - 복제된 근거리 필드 강도 프로파일들은 패터닝된 조명(101)이다. 일부 사례들에서, 광학 어셈블리(114) 및 광원들의 어레이(102)는 근거리 필드 강도 프로파일들이 (패터닝된 조명(101)으로서) 원거리 필드(122)에서 수축, 확장 또는 확대되도록 원거리 필드(122)에서 적어도 두 개의 광원(106,108)의 서로 다른 각각의 근거리 필드 강도 프로파일들(110, 112)을 실질적으로 복제하도록 동작될 수 있다.
일부 사례들에서, 광학 어셈블리(114)는 마이크로렌즈 어레이일 수 있다. 마이크로렌즈 어레이는 마이크로렌즈 피치(126)로 각각 배열된 복수의 마이크로렌즈(124)를 포함할 수 있다. 일부 사례들에서, 적어도 두 개의 광원(106, 108)의 어레이(102)는 각각 광원 피치(128)로 배열된다.
일부 사례들에서, 마이크로렌즈 피치(126)는 1 이상의 정수, 파장 및/또는 파장들의 범위 및 (광원들(106, 108)의 파장들 또는 파장들의 범위들이 실질적으로 동일할 때는) 거리로 나눈 정수 2의 곱의 제곱근과 실질적으로 동일할 수 있다. 일부 사례들에서, 1 이상의 정수는 다음의 정수들: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 또는 8 중 어느 하나의 정수일 수 있다.
일반적으로, 마이크로렌즈 어레이, 거리(116) 및 광원들의 어레이는 원거리 필드에서 적어도 두 개의 광원의 서로 다른 각각의 근거리 필드 강도 프로파일들을 실질적으로 복제하도록 동작할 수 있다.
도 1b는 도 1a에 도시된 예시적인 광원들의 어레이(102)의 평면도를 도시한다. 각각의 근거리 필드 강도 프로파일들(110, 112)이 서로 다른 적어도 두 개의 광원(106, 108)은 각각 개구들(130, 132)이 서로 다른 것으로 도시된다. 광원들(110, 112)은 광원 피치(128)로 도시되어 있다.
도 1c는 몇몇 대안적인 예시적인 광원들(102)의 어레이를 평면도로 도시한다. 예를 들어, 일부 사례들에서, 각각의 근거리 필드 강도 프로파일들(110, 112)이 서로 다른; 또는 적어도 두 개의 광원(106, 108)의 서로 다른 각각의 근거리 필드 강도 프로파일들(110, 112)을 책임지는 개구들(130, 132)이 서로 다른 적어도 두 개의 광원(106, 108)은 서로에 대해 약 각도(θ)로 위치될 수 있다. 일부 사례들에서, 각각의 근거리 필드 강도 프로파일들(110, 112)이 서로 다른; 또는 적어도 두 개의 광원(106, 108)의 서로 다른 각각의 근거리 필드 강도 프로파일들(110, 112)을 책임지는 개구들(130, 132)이 서로 다른 적어도 두 개의 광원(106, 108)은 정사각형들 및 원형들과 같은 서로 다른 유형들의 기하학적 형상들일 수 있다. 일반적으로, 광원들의 어레이(102)의 이러한 배열들(예를 들어, 회전된 개구들)은 모호성이 덜한 패터닝된 조명(101)을 발생할 수 있다. 일부 사례들에서, 각도 θ는 40°, 45°, 또는 90°일 수 있다.
도 2는 3D 데이터를 발생하도록 동작 가능한 예시적인 광전자 시스템(2000)을 도시한다. 광전자 시스템(200)은 도 1a 내지 도 1c에 도시된 조명 모듈(100)과 같은 조명 모듈(2100)을 포함할 수 있으며, 조명 모듈(100)과 관련하여 설명된 예시적인 특징들 및 구성요소들을 포함할 수 있다.
예를 들어, 조명 모듈(2100)은 공통의 방출 평면을 갖는 광원들의 어레이를 포함할 수 있다. 각각의 광원은 공통의 방출 평면에서 근거리 필드 강도 프로파일을 갖는 광을 발생할 수 있다. 광원들의 어레이는 광원 피치로 각각 배열될 수 있다. 광원들의 어레이는 공통의 방출 평면에서 각각의 근거리 필드 강도 프로파일들이 서로 다른 적어도 두 개의 광원을 포함할 수 있다. 또한, 조명 모듈(2100)은 공통의 방출 평면으로부터 일정 거리에 장착된 마이크로렌즈 어레이를 포함할 수 있다. 마이크로렌즈 어레이는 마이크로렌즈 피치로 각각 배열된 복수의 마이크로렌즈를 포함할 수 있다. 일부 사례들에서, 마이크로렌즈 피치는 광원 피치와 실질적으로 동일할 수 있다.
마이크로렌즈 어레이, 거리 및 광원들의 어레이는 원거리 필드에서 적어도 두 개의 광원의 서로 다른 각각의 근거리 필드 강도 프로파일들을 실질적으로 복제하도록 동작할 수 있고, 이에 따라 도 2에 도시된 패터닝된 조명(2200)을 발생할 수 있다.
일부 사례들에서, 패터닝된 조명(2200)은 인코딩된 광 패턴일 수 있다. 패터닝된 조명은 타깃(2300)에 입사될 수 있다. 타깃은 3D 개체 또는 3D 장면과 같은 3D 특징을 가질 수 있다. 패터닝된 조명으로부터 반사된 광은 이미저(imager)(2400)에 의해 수집될 수 있다. 또한, 이미저(2400)는 패터닝된 조명(2200)으로부터 반사된 광을 포착하도록 동작할 수 있다.
광전자 시스템(200)은 조명 모듈(2100) 및 이미저(2400)에 통신 가능하게 연결된 프로세서(2500)를 더 포함할 수 있으며, 광전자 시스템(2000)을 동작시키기 위한 비일시적 컴퓨터 판독가능한 매체(2600)를 또한 포함할 수 있다. 비일시적 판독가능한 매체(2600)는 저장된 명령어들을 포함하며, 명령어들은 프로세서상에서 실행될 때, 조명 모듈(2100)로 패터닝된 조명(2200)을 발생하고, 패터닝된 조명으로부터 반사된 광을 이미저(2400)로 포착하고, 포착된 광을 신호들로 변환하며, 신호들로부터 3D 데이터를 발생하기 위한 단계들을 수행한다.
광전자 시스템(2000)은 구조화된 광 이미징 시스템, 스테레오 이미징 시스템, 또는 임의의 다른 3D 이미징 시스템으로서 구현될 수 있다. 또 다른 광전자 시스템들, 예를 들어, 픽셀들이 소수 개뿐인 이미저를 갖는 근접 시스템(proximity system)은 본 개시내용의 범위 내에 있다.
본 발명의 사상 내에서 다양한 변형들이 이루어질 수 있다. 또한, 서로 다른 구현예들과 관련하여 위에서 설명될 수 있는 특징들은 일부 경우들에서 동일한 구현예에서 조합될 수 있다. 따라서, 다른 구현예들도 청구범위 내에 있다.

Claims (24)

  1. 패터닝된 조명을 발생하기 위한 조명 모듈로서,
    공통의 방출 평면을 갖는 광원들의 어레이 - 각각의 광원은 상기 공통의 방출 평면에서 근거리 필드 강도 프로파일(near-field intensity profile)을 갖는 광을 발생하고;
    상기 광원들의 어레이는 상기 공통의 방출 평면에서 각각의 근거리 필드 강도 프로파일들이 서로 다른 적어도 두 개의 광원을 포함함 -; 및
    상기 공통의 방출 평면으로부터 일정 거리에 장착된 광학 어셈블리
    를 포함하고,
    상기 광학 어셈블리 및 상기 광원들의 어레이는 원거리 필드(far-field)에서 상기 적어도 두 개의 광원의 상기 서로 다른 각각의 근거리 필드 강도 프로파일들을 실질적으로 복제하도록 동작 가능한, 조명 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광학 어셈블리는 마이크로렌즈 어레이이고, 상기 마이크로렌즈 어레이는 마이크로렌즈 피치(microlens pitch)로 각각 배열된 복수의 마이크로렌즈를 포함하는, 조명 모듈.
  3. 제2항에 있어서, 상기 광원들의 어레이는 각각 광원 피치(light-source pitch)로 배열되는, 조명 모듈.
  4. 제3항에 있어서, 상기 마이크로렌즈 피치는 상기 광원 피치와 실질적으로 동일한, 조명 모듈.
  5. 제2항에 있어서, 각각의 근거리 필드 강도 프로파일들이 서로 다른 상기 적어도 두 개의 광원은 파장 및/또는 파장들의 범위가 동일한 광을 발생하도록 동작 가능한, 조명 모듈.
  6. 제2항에 있어서, 근거리 필드 강도 프로파일들이 서로 다른 상기 적어도 두 개의 광원은 파장들 및/또는 파장들의 범위들이 서로 다른 광을 발생하도록 동작 가능한, 조명 모듈.
  7. 제5항에 있어서, 상기 마이크로렌즈 피치는 1 이상의 정수, 상기 파장 및/또는 파장들의 범위 및 상기 거리로 나눈 정수 2의 곱의 제곱근과 실질적으로 동일한, 조명 모듈.
  8. 제2항에서와 같은 조명 모듈에 있어서, 상기 거리는 상기 공통의 방출 평면 및 상기 마이크로렌즈 어레이에 의해 설정된 광 경로 길이와 실질적으로 동일한, 조명 모듈.
  9. 제1항에서와 같은 광원들의 어레이에 있어서, 상기 광원들의 어레이는 레이저 다이오드들의 어레이를 포함하는, 광원들의 어레이.
  10. 제9항에 있어서, 상기 레이저 다이오드들의 어레이는 수직 공동 표면 방출 레이저(vertical-cavity surface-emitting laser)들의 어레이를 포함하는, 레이저 다이오들의 어레이.
  11. 제9항에서와 같은 조명 모듈에 있어서, 상기 광원들의 어레이는 보조 개구들의 어레이를 더 포함하고, 상기 보조 개구들은 각각의 근거리 필드 강도 프로파일들이 서로 다른 상기 적어도 두 개의 광원을 발생하도록 동작 가능한, 조명 모듈.
  12. 제7항에 있어서, 1 이상의 상기 정수는 다음의 정수들: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 또는 8 중 어느 하나의 정수인, 조명 모듈.
  13. 제1항에서와 같은 조명 모듈에 있어서, 상기 패터닝된 조명은 인코딩된 광 패턴을 포함하는, 조명 모듈.
  14. 3차원 데이터를 발생하도록 동작 가능한 광전자 시스템으로서,
    패터닝된 조명을 발생하기 위한 조명 모듈, 및
    상기 패터닝된 조명으로부터 반사된 광을 포착하도록 동작 가능한 이미저(imager);
    를 포함하는, 광전자 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 조명 모듈은:
    공통의 방출 평면을 갖는 광원들의 어레이 - 각각의 광원은 상기 공통의 방출 평면에서 근거리 필드 강도 프로파일을 갖는 광을 발생하고;
    상기 광원들의 어레이는 각각 광원 피치로 배열되고; 상기 광원들의 어레이는 상기 공통의 방출 평면에서 각각의 근거리 필드 강도 프로파일들이 서로 다른 적어도 두 개의 광원을 포함함 -; 및
    상기 공통의 방출 평면으로부터 일정 거리에 장착된 마이크로렌즈 어레이
    를 포함하고,
    상기 마이크로렌즈 어레이는 마이크로렌즈 피치, 상기 마이크로렌즈 어레이, 상기 거리에 각각 배열된 복수의 마이크로렌즈를 포함하고, 상기 광원들의 어레이는 원거리 필드에서 상기 적어도 두 개의 광원의 상기 서로 다른 각각의 근거리 필드 강도 프로파일들을 실질적으로 복제하도록 동작 가능한, 광전자 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 마이크로렌즈 피치는 상기 광원 피치와 실질적으로 동일한, 광전자 시스템.
  17. 제15항에 있어서, 각각의 근거리 필드 강도 프로파일들이 서로 다른 상기 적어도 두 개의 광원은 상기 파장 및/또는 파장들의 범위가 동일한 광을 발생하도록 동작 가능한, 조명 모듈.
  18. 제17항에 있어서, 상기 마이크로렌즈 피치는 1 이상의 정수, 상기 파장 및/또는 파장들의 범위 및 상기 거리로 나눈 정수 2의 곱의 제곱근과 실질적으로 동일한, 조명 모듈.
  19. 제18항에 있어서, 1 이상의 상기 정수는 다음의 정수들: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 또는 8 중 어느 하나의 정수인, 조명 모듈.
  20. 제14항에서와 같은 조명 모듈에 있어서, 상기 패터닝된 조명은 인코딩된 광 패턴을 포함하는, 조명 모듈.
  21. 제15항에서와 같은 광원들의 어레이에 있어서, 상기 광원들의 어레이는 레이저 다이오드들의 어레이를 포함하는, 광원들의 어레이.
  22. 제21항에 있어서, 상기 레이저 다이오드들의 어레이는 수직 공동 표면 방출 레이저들의 어레이를 포함하는, 레이저 다이오드들의 어레이.
  23. 제15항에서와 같은 조명 모듈에 있어서, 상기 광원들의 어레이는 보조 개구들의 어레이를 더 포함하고, 상기 보조 개구들은 각각의 근거리 필드 강도 프로파일들이 서로 다른 상기 적어도 두 개의 광원을 발생하도록 동작 가능한, 조명 모듈.
  24. 제14항에서와 같은 광전자 시스템에 있어서, 프로세서, 및 상기 광전자 시스템을 동작시키기 위한 비일시적인 컴퓨터 판독가능한 매체를 더 포함하고, 상기 비일시적인 컴퓨터 판독가능한 매체는 상기 프로세서상에서 실행될 때, 상기 조명 모듈로 패터닝된 조명을 발생하고, 상기 패터닝된 조명으로부터 반사된 광을 상기 이미저로 포착하고, 상기 포착된 광을 신호들로 변환하며, 상기 신호들로부터 3차원 데이터를 발생하는 단계들을 수행하는 저장된 명령어를 포함하는, 광전자 시스템.
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