KR20180124953A - 각도 범위를 스윕하기 위한 발광 소자의 스태거형 어레이 - Google Patents

각도 범위를 스윕하기 위한 발광 소자의 스태거형 어레이 Download PDF

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Abstract

본 개시는 각도 범위들을 스윕하기 위한 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 스태거형 어레이에 관한 것이다. 일 예시적인 디바이스는 비점수차 광학 요소를 포함한다. 또한, 상기 디바이스는 상기 비점수차 광학 요소쪽으로 광을 방출하도록 배열된 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 어레이를 포함할 수 있다. 상기 비점수차 광학 요소는 각도 범위 내에서 상이한 해당 스캔 각도로 실질적으로 선형인 조명 패턴을 생성하도록 각각 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자로부터 방출된 광을 포커싱하도록 배열될 수 있다. 예시적인 디바이스는 실질적으로 선형인 조명 패턴이 상기 각도 범위를 스윕하도록 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들을 순차적으로 활성화하도록 동작하는 제어 시스템을 더 포함할 수 있다. 상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자는 실질적으로 선형인 조명 패턴이 상기 각도 범위를 연속적으로 스윕하도록 상기 어레이에서 서로에 대해 스태거될 수 있다.

Description

각도 범위를 스윕하기 위한 발광 소자의 스태거형 어레이
본 명세서는 각도 범위를 스윕(sweep)하기 위한 발광 소자의 스태거형 어레이에 관한 것이다.
환경 내의 객체들 및 환경의 기하학(geometry)을 맵핑하고 및/또는 환경 내의 관심 객체들의 위치를 결정하기 위한 다양한 기술이 존재한다. 이들 방법은 하나 이상의 조명 패턴을 환경에 적용하고(예를 들어, 수직 및/또는 수평 조명 라인의 어레이), 이러한 조명에 노출될 때 하나 이상의 카메라를 사용하여 상기 환경을 이미징하는 것을 포함할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 상기 환경 내의 특정 객체는 방출된 조명을 검출하도록 구성된 태그를 포함할 수 있다. 상기 태그의 위치는 검출된 조명에 기초하여 결정될 수 있다. 또 다른 예에서, 환경 내의 특정 객체는 조명을 방출하고 및/또는 조명을 반사시키도록 구성된 태그를 포함할 수 있다. 상기 태그의 위치는 하나 이상의 카메라로 환경을 이미징함으로써 결정될 수 있다.
명세서 및 도면은 각도 범위를 스윕하기 위한 발광 소자의 스태거형 어레이(staggered array)에 관한 실시예들을 개시한다. 광 검출 장치가 구비되고 각도 범위 내의 객체는 검출된 조명(illumination)과 연관된 시간에 기초하여 발광 소자의 어레이에 대한 그 위치를 식별할 수 있다.
일 양태에서, 본 개시는 디바이스를 설명한다. 상기 디바이스는 비점수차 광학 요소(astigmatic optical element)를 포함한다. 또한, 상기 디바이스는 상기 비점수차 광학 요소를 향하여 광을 방출하도록 배열된 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 어레이를 포함한다. 상기 비점수차 광학 요소는 각도 범위 내에서 상이한 대응하는 스캔 각도 에서 실질적으로 선형인 조명 패턴을 생성하도록 각각 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자로부터 방출된 광을 포커싱하도록 구성된다. 상기 디바이스는 실질적으로 선형 조명 패턴이 각도 범위를 스윕하도록 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자를 순차적으로 활성화하도록 동작 가능한 제어 시스템을 더 포함한다. 상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자는 실질적으로 선형 조명 패턴이 연속적으로 각도 범위를 스윕하도록 상기 어레이에서 서로에 대해 스태거(staggered)된다.
또 다른 양태에서, 본 개시는 방법을 설명한다. 상기 방법은 제1 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자로부터 비점수차 광학 요소를 향해 광을 방출하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 방법은 각도 범위 내에서 제1 해당 스캔 각도로 실질적으로 선형 조명 패턴을 생성하도록 제1 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자로부터 방출된 광을 비점수차 광학 요소에 의해 포커싱하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 제2 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자로부터의 광을 상기 비점수차 광학 요소쪽으로 방출하는 단계를 더 포함한다. 또한, 상기 방법은 상기 비점수차 광학 요소에 의해, 각도 범위 내의 제2 해당 스캔 각도로 실질적으로 선형 조명 패턴을 생성하도록 제2 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자로부터 방출된 광을 포커싱하는 단계를 포함한다. 상기 제1 및 제2 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자는 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자의 어레이 내에 있다. 상기 제1 및 제2 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자는 실질적으로 선형 조명 패턴이 각도 범위의 적어도 부분을 스윕하도록 제어 시스템에 의해 순차적으로 활성화된다. 상기 제1 및 제2 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자는 실질적으로 선형 조명 패턴이 각도 범위를 연속적으로 스윕하도록 상기 어레이에서 서로에 대해 스태거된다.
제3 양태에서, 본 개시는 시스템을 설명한다. 상기 시스템은 발광 디바이스를 포함한다. 상기 발광 디바이스는 비점수차 광학 요소를 포함한다. 또한, 상기 발광 디바이스는 상기 비점수차 광학 요소쪽으로 광을 방출하도록 배열된 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 어레이를 포함한다. 상기 비점수차 광학 요소는 각도 범위 내에서 상이한 해당 스캔 각도에서 실질적으로 선형인 조명 패턴을 생성하도록 각각 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자로부터 방출된 광을 포커싱하도록 구성된다. 상기 발광 디바이스는 실질적으로 선형 조명 패턴이 각도 범위를 스윕하도록 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자를 순차적으로 활성화하도록 동작 가능한 제어 시스템을 더 포함한다. 상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자는 실질적으로 선형 조명 패턴이 연속적으로 각도 범위를 스윕하도록 상기 어레이에서 서로에 대해 스태거된다. 또한, 상기 시스템은 광 검출기를 포함한다. 상기 광 검출기는 발광 디바이스로부터 방출된 광을 검출하도록 구성된다.
이들 양태들뿐만 아니라 다른 양태들, 장점들, 및 대안들은 첨부된 도면을 참조로 하기의 상세한 설명을 읽음으로써 당업자에게 명백해질 것이다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른, 비점수차 광학 요소 및 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 어레이의 사시도이다.
도 2는 예시적인 실시예들에 따른, 비점수차 광학 요소 및 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 어레이의 평면도이다.
도 3은 예시적인 실시예들에 따라, 환경으로 프로젝션(projecting)되는 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 어레이의 사시도이다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따라, 광 검출기에서 프로젝션되는 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 어레이의 사시도이다.
도 5는 예시적인 실시예들에 따른, 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 스태거형 어레이의 정면도이다.
도 6은 발광기(Light Emitter) 및 객체를 포함하는 예시적인 시스템의 블록도이다.
도 7a는 예시적인 실시예들에 따라, 비점수차 광학 요소에 의해 포커싱되는 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 어레이로부터의 광의 평면도이다.
도 7b는 예시적인 실시예들에 따라, 비점수차 광학 요소에 의해 포커싱되는 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 어레이로부터의 광의 측면도이다.
도 8은 예시적인 실시예들에 따른 수평 및 수직 프로젝터(projector)의 블록도이다.
도 9a는 예시적인 실시예들에 따른, 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 스태거형 어레이의 정면도이다.
도 9b는 예시적인 실시예들에 따라, 비점수차 광학 요소에 의해 포커싱되는 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 스태거형 어레이로부터의 광의 평면도이다.
도 10은 예시적인 실시예들에 따른 방법의 흐름도이다.
도 11은 예시적인 실시예들에 따른 방법의 흐름도이다.
다음의 상세한 설명에서, 본 명세서의 일부를 형성하는 첨부된 도면을 참조한다. 상세한 설명, 도면 및 청구 범위에 설명된 예시적인 실시예들은 제한하려는 것이 아니다. 본 명세서에 제시된 요지의 범위를 벗어나지 않고 다른 실시예들이 이용될 수 있고 다른 변경들이 이루어질 수 있다. 본 명세서에 일반적으로 기술되고 도면에 예시된 바와 같은 본 개시 내용의 양태들은 본 명세서에서 모두 고려되는 다양한 상이한 구성으로 배열, 대체, 결합, 분리 및 설계될 수 있음을 쉽게 이해할 것이다.
I. 개요
환경에서의 객체(물체)들의 위치는 시간 경과에 따른 복수의 상이한 조명 패턴들로 환경을 조명함으로써 결정될 수 있다. 상기 조명 패턴들은 환경 내의 상이한 영역들이 광 세기(광도)의 상이한 시변 파형(time-varying waveform)들에 노출되도록 특정될 수 있다. 광 세기의 시변 파형들은 시간에 따라 변조(modulating)(예를 들어, 발광기에 의해)되는 조명 패턴들(예를 들어, 실질적으로 선형인 조명 패턴)이다. 상기 환경 내의 객체의 위치는 상기 객체 상의 하나 이상의 위치에서 수신된 광 세기의 시변 파형을 검출하고 그러한 검출된 파형들을 상기 환경 내의 각각의 영역들과 연관시킴으로써 결정될 수 있다. 예를 들어, 관심 객체에 배치된 광 센서는 객체에 입사하는 광 세기의 시변 파형을 검출할 수 있고, 그 후 상기 검출된 광 세기의 시변 파형에 기초하여 상기 객체의 위치(예를 들어, 시간 경과에 따라 상이한 조명 패턴들을 방출하는 하나 이상의 발광기에 대한 상기 객체의 각도 또는 위치)가 결정될 수 있다.
이러한 발광기는 상기 발광기에 대해 제1 방향으로 제1 각도 범위에 걸쳐 변화하는 상이한 조명 패턴들을 방출할 수 있다. 상기 방출된 조명 패턴들은 상기 발광기에 대한 상기 각도에 대해 환경의 상이한 영역들을 인코딩하는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 상기 발광기는 복수(예를 들어, 32개)의 배열되고, 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(예를 들어, 발광 다이오드들 -LED 또는 수직 공동 표면 방출 레이저들 -VCSEL)의 어레이 및 비점수차 광학 요소(예를 들어, 원통형 렌즈(cylindrical lens))를 포함할 수 있다. 상기 비점수차 광학 요소는 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들 중 하나에 의해 방출된 광을 포커싱하여 실질적으로 선형의 조명 패턴을 생성할 수 있다. 더욱이, 각각의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자로부터 포커싱된 상기 실질적으로 선형인 조명 패턴은 제1 각도 범위 내에서 상이한 해당 각도 또는 해당 각도 범위로 프로젝션될 수 있다. 따라서, 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들은 제1 각도 범위를 스윕하기 위해 (예를 들어, 제어 시스템에 의해) 순차적으로 활성화될 수 있다. 상기 어레이 내의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 수는 예를 들어, 제1 각도 범위의 폭 및/또는 분해능(resolution)에 기여할 수 있다. 상기 환경 내의 태그 또는 다른 디바이스는 시간이 지남에 따라 상기 환경의 특정 지점에서 수신된 광을 검출할 수 있고, 상기 검출된 조명의 시변 파형은 발광기에 대한 상기 태그의 각도를 결정하는데 사용될 수 있다. 이러한 정보는 발광기에 대해 및/또는 발광기에 의해 조명된 환경에 대한 상기 태그의 위치(방향 또는 크기(치수)(one dimension)로)를 결정하는데 사용될 수 있다.
예를 들어, 발광기로부터 수신된 광을 검출하는 태그 또는 다른 디바이스는 상기 발광기로부터의 동기 펄스를 검출하도록 구성될 수 있다. 상기 동기 펄스는 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들 모두를 동시에 조명함으로써 제공될 수 있으며, 이에 의해 제1 각도 범위 내의 전체 영역을 조명한다. 그 다음, 상기 태그는 상기 태그의 각도 위치에 대응하는 실질적으로 선형의 조명 패턴이 상기 태그를 조명할 때를 검출할 수 있다 (예를 들어, 발광기가 실질적으로 선형의 조명 패턴들로 환경을 순차적으로 조명하므로). 상기 동기 펄스와 상기 대응하는 실질적으로 선형인 조명 패턴 사이의 시간 간격은 상기 태그에 의해 이용되어 상기 태그의 상대 각도 위치를 결정할 수 있다. 대안으로서, 상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들은 듀얼 스캔 방식으로 각도 범위를 스윕하도록 순차적으로 활성화될 수 있다 (예를 들어, 상기 각도 범위는 동일한 시간 간격에 걸쳐 0도 내지 90도 및 90도 내지 0도까지 스윕됨). 상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들로부터 방출된 광의 변조(예를 들어, 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들은 증가하는 조명 각도에 대해 400kHz의 레이트로 활성화되고, 감소하는 조명 각도에 대해 700kHz의 레이트로 활성화된다) 및 상기 태그에 의해 측정된 바와 같이 2개의 대응하는 실질적으로 선형인 조명 패턴들 사이의 상대적인 시간 간격에 기초하여, 상기 발광기에 대한 제1 각도 위치가 상기 태그에 의해 결정될 수 있다.
또한, 상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들이 실질적으로 선형인 조명 패턴들에 대해 가우시안 또는 반가우시안(Semi-Gaussian) 조명 프로파일들을 생성할 수 있기 때문에, 상기 조명 패턴의 차이(divergence)를 나타낼 수 있는 그러한 프로파일의 폭(width)은 상기 태그에 의해 이용되어 상기 발광기로부터의 상기 태그의 거리를 결정한다.
상기 발광기는 추가 비점수차 광학 요소 및 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 추가 대응하는 어레이를 더 포함할 수 있다. 이들 추가 소자들은 추가적인 비점수차 광학 요소 및 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 추가 대응하는 어레이에 의해 생성된 실질적으로 선형인 조명 패턴이 광학 요소들의 제1 어레이에 실질적으로 직교하도록 배치될 수 있다 (예를 들어, 제2 어레이가 제1 방향으로부터 80도 내지 100도만큼 회전된 제 2 방향으로 스윕하도록). 따라서, 이들 추가 소자들은 상기 제1 각도 범위와 실질적으로 직교하는 제2 각도 범위를 스윕할 수 있다 (예를 들어, 상기 제1 각도 범위는 좌측에서 우측으로 변하고 제2 각도 범위는 상기 환경에 대해 위에서 아래로 변한다). 유사하게, 상기 환경 내의 태그 또는 다른 디바이스는 시간 경과에 따른 환경의 특정 지점에서 발광기의 비점수차 광학 요소 및 상기 추가 어레이로부터 수신된 광을 검출할 수 있다. 상기 검출된 조명의 해당 시변 파형은 상기 제2 방향의 발광기에 대한 상기 태그의 각도를 결정하는데 사용될 수 있다. 이러한 정보는 발광기에 대한 및/또는 발광기에 의해 조명된 환경에 대한 상기 태그의 (제2 크기(second dimension) 또는 방향) 각도 위치를 결정하는데 사용될 수 있다.
상기 비점수차 광학 요소는 비구면 실린더형 렌즈 또는 다른 광학 컴포넌트(들)를 포함할 수 있다. 상기 비점수차 광학 요소는 특정한 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자의 위치가 상기 발광기에 대한 각도 범위 내에서, 특정 각도 또는 각도 세트에 대응하도록 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 어레이에 대해 위치될 수 있다. 대안적으로, 상기 발광기로부터 방출된 조명 패턴들 중 하나 이상(예를 들어, 실질적으로 선형인 조명 패턴들)은 상기 어레이 내의 복수의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들에 대응할 수 있다.
상기 발광기는 관심있는 환경을 조명하는데 사용되는 광을 단지 생성함으로써 다른 발광기 디자인들보다 에너지 효율이 더 높을 수 있다. 예를 들어, 이러한 발광기 설계는 상기 환경의 비-조명된 영역들에 대한 광을 생성 및 폐기하지 않는다 (예를 들어, 마이크로 미러 디바이스를 사용하여 광 덤프(light dump)로 광을 버림으로써). 더욱이, 그러한 발광기는 마스크, 광 덤프, 또는 어레이 및 비점수차 광학 요소를 넘어서는 다른 소자들을 필요로 하지 않기 때문에 상대적으로 작을 수 있다. 상기 어레이 내의 상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들은 이러한 발광기로부터 각각 다른 패턴들의 조명을 생성하기 위해 상호접속부(예를 들어, 회로 기판상에서)를 통해 전류를 인가함으로써 작동될 수 있다.
다수의 그러한 발광기들은, 예를 들어, 환경에서의 다른 감광성 디바이스 또는 태그의 각도 및/또는 위치가 둘 이상의 각도 및/또는 방향에 대해 결정될 수 있도록 시간에 따라 상이한 조명 패턴들을 제공하기 위해 제공될 수 있다. 예를 들어, 하나의 발광기는 한 방향으로 환경의 영역들을 인코딩하는 특정 위치로부터 하나의 유형의 조명 패턴을 제공할 수 있다. 그 다음, 다른 발광기는 다른 직교 방향으로 상기 환경의 영역들을 인코딩하는 동일한 위치로부터 상이한 유형의 조명 패턴을 제공할 수 있다. 상기 환경 내의 광 검출기는 제1 및 제2 발광기로부터 수신된 광의 시변 파형들을 검출할 수 있고, 상기 검출된 광의 파형들을 사용하여 상기 발광기에 대한 상기 광 검출기의 각도를 결정한다.
부가적으로 또는 대안적으로, 다수의 발광기는 둘 이상의 상이한 위치에 위치될 수 있다. 상기 둘 이상의 상이한 위치에 대한 환경에서의 광 검출기의 위치는 상기 광 검출기에 의해 검출될 때 (예를 들어, 삼각측량법을 사용하여) 상기 발광기에 의해 방출된 광의 시변 파형들로부터 결정될 수 있다. 2개 이상의 발광기로부터의 조명의 시변 파형들을 수신하는 광 검출기는 서로 다른 비-중첩 시간 기간 동안 조명을 (예를 들어, 시분할 멀티플렉싱의 방법을 사용하여) 방출하는 상기 발광기들, 상이한 파장들을 갖는 광을 (예를 들어, 파장 멀티플렉싱 방법을 사용하여) 방출하는 상기 발광기들, 상이한 캐리어 주파수 레이트(rate)로 광을 방출하는 상기 발광기들, 또는 상기 광 검출기에 의해 다른 방법으로 구별 가능한 광을 방출하는 상기 발광기들을 포함할 수 있다.
각각의 어레이 내의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들은 서로에 대해 스태그될 수 있다. 이러한 스태거형 배열물(arrangement)은 실질적으로 선형인 조명 패턴들이 발광기에 대해 프로젝션되는 해당 각도들이 서로 인접하도록 배열될 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 발광기들에 의해 스윕된 상기 각도 범위는 연속적으로 스윕될 수 있다. 그러므로, 상기 각도 범위들 내에서, 발광기에 의해 프로젝션된 실질적으로 선형인 조명 패턴들 중 적어도 하나에 의해 스캐닝되지 않을 태그 또는 다른 디바이스가 위치될 수 있는 각도들이 없을 수 있다. 상기 어레이 내의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 스태거링(staggering)은, 프로젝션 표면(projecting surface)들이 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(예를 들어, 0402 LED들)의 패키지 크기보다 작은 경우에 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 프로젝션 표면들을 적절하게 정렬시키는데 필요할 수 있다. 또한, 상기 비점수차 광학 요소(예를 들어, 원통형 렌즈)는 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 포커싱하면서 제1 방향으로 광이 확산되도록 상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들로부터 방출된 광을 집중시키도록 구성될 수 있다(예를 들어, 실질적으로 선형인 조명 패턴을 생성하기 위해). 결과적으로, 상기 어레이 내의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들은 단일 스태거형 열 또는 스태거형 행보다는 오히려 다수의 스태거형 열들 및/또는 스태거형 행들로 배열될 수 있다. 이는 다이(die) 또는 회로 기판(circuit board)상의 공간을 절약할 수 있다.
상기 실시예들 및 본 명세서에 설명된 다른 실시예들은 설명의 목적으로 제공되며 제한하려는 의도가 아니라는 것을 이해해야 한다.
II. 예시적인 발광기들 및 발광 시스템들
환경에서 객체의 위치를 검출 및/또는 결정하기 위해 다양한 애플리케이션들에서 유용할 수 있다. 이러한 애플리케이션들은 드론, 게임에 사용된 볼, 지휘자 배턴(baton), 컨트롤러, 사람의 신체 일부(모션 캡쳐 또는 제스처 인식) 또는 일부 객체(들)의 위치를 추적하는 것을 포함할 수 있다. 예시적인 애플리케이션에서, 사람의 신체상의 각각의 상이한 위치에 배치된 복수의 마커 또는 태그들의 각 위치가 결정되어 사람의 신체의 특정 부위들 및/또는 사람의 위치 및/또는 움직임을 검출할 수 있다. 다른 예시적인 애플리케이션에서, 헤드 장착형 디바이스 또는 사람에 의해 착용된 다른 디바이스에 대한 제어봉(control wand) 또는 다른 디바이스의 각 위치는 헤드 장착형 디바이스 또는 다른 시스템에 대한 입력으로서 검출되고 사용될 수 있다. 또 다른 예시적인 애플리케이션에서, 관심 환경(예를 들어, 주택, 창고 또는 공장의 룸) 내의 드론, 로봇 또는 다른 이동 시스템의 각도 위치가 결정되어 환경 내의 드론, 로봇 또는 다른 이동 시스템의 움직임을 제어할 수 있다.
환경에서 객체의 위치를 결정하는 것은 객체의 절대 위치를 결정(예를 들어, 환경 내의 정의된 좌표 시스템에 대해)하는 것 및/또는 하나 이상의 다른 객체들에 대한 객체의 위치를 결정(예를 들어, 객체를 조명하는데 사용되는 발광기에 대해, 객체의 위치를 결정하는데 사용되는 데이터를 생성하도록 사용되는 카메라에 대해, 절대적 또는 상대적 위치가 결정되는 다른 객체에 대해)하는 것을 포함할 수 있다. 객체의 위치를 결정하는 것은 객체의 위치(예를 들어, 변위)를 결정하는 것 및/또는 환경 내의 정의된 좌표계에 대한 객체의 각도를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 상기 객체의 각도는 또한 환경 내의 다른 객체 또는 디바이스의 위치 및/또는 방향에 대해 결정될 수 있다 (예를 들어, 카메라에 대한, 발광기에 대한, 사람 및/또는 사람의 시선 방향에 대한).
환경 내의 객체의 위치는 다양한 방법을 통해 결정될 수 있다. 일부 예들에서, 상기 객체를 조명하고(예를 들어, 시간 및/또는 공간에 대해 특정되는 광의 패턴을 갖는 조명) 및/또는 객체로부터 광을 수신함으로써(예를 들어, 카메라를 사용하여 객체를 포함하는 환경을 이미징) 상기 객체의 위치를 결정할 수 있다. 상기 객체는 광을 방출하고(예를 들어, 태그를 식별하기 위해 시간 코드화된 광 패턴을 방출하도록 구성된 태그) 및/또는 발광기로부터의 광을 광 검출기로 반사(예를 들어, 역반사 재료를 포함하는 태그)시켜 상기 객체의 위치의 광학적 결정을 용이하게 하도록 구성된 태그를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안으로, 상기 객체는 상기 객체에 의해 수신된 광을 검출하도록 구성된 태그를 포함할 수 있다. 그러한 검출된 광도의 시간에 따른 패턴 또는 상기 검출된 광의 일부 다른 특성은 객체의 위치를 결정하는데 사용될 수 있다.
이러한 배열물은 환경의 상이한 영역들이 시간 경과에 따른 상이한 조명 패턴들에 의해 조명되도록 공간 및/또는 시간에 걸쳐 특정되는 조명 패턴들로 환경을 조명하는 하나 이상의 발광기를 포함할 수 있다. 따라서, 객체 상의 광 검출기에 의해 시간에 따라 검출된 조명 패턴은 상기 객체가 위치하는 환경의 영역을 결정하는데 사용될 수 있다. 이러한 조명 패턴들의 생성은 환경을 가로지르는 하나 이상의 형상화된 빔들을 스캐닝하거나, 시간 경과에 따라 환경에 복수의 상이한 패턴들의 광을 제공하거나, 또는 다른 방법으로 조명을 환경에 제공하는 것을 포함할 수 있다. 상기 제공된 조명은 발광기에 대한 각도(예를 들어, 발광기에 대한 하나 이상의 방향의 각도)에 따라 변할 수 있어서, 시간 경과에 따른 검출된 조명의 세기가 발광기에 대한 (하나 이상의 방향으로) 광 검출기의 각도를 결정하는데 사용될 수 있다.
특정 예에서, 발광기는 각각의 상이한 시간주기 동안 다수의 실질적으로 선형인 조명 패턴들을 제공하도록 구성될 수 있다. 실질적으로 선형인 조명 패턴들 각각은 제1 방향으로 제1 각도 범위에 걸쳐 해당 각도 또는 해당 각도 세트로 환경에 광을 제공할 수 있다. 따라서, 상이한 실질적으로 선형인 조명 패턴들이 발광기에 의해 시간에 따라 생성됨에 따라, 환경의 상이한 영역들은 상기 방출된 조명의 광도의 상이한 시변 패턴들(different time-varying patterns)을 각각 수신할 수 있다. 실질적으로 선형인 조명 패턴들 각각은 제1 범위의 각도 내에서 제1 방향으로 각도에 대해 변함에 따라, 상기 발광기에 대해 상기 제 1 방향으로 상기 제1 범위의 각도 내에 위치된, 상기 환경의 특정 영역에 의해 수신되는 조명 광도의 시변 패턴들은 상기 발광기에 대해 제1 방향으로 상기 특정 영역의 각도를 결정하는데 사용될 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른, 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들 및 비점수차 광학 요소의 어레이의 사시도이다. 상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)은 각각 프로젝션 표면(projecting surface)(116)을 갖는다. 상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)은 예를 들어 회로 기판(110)상의 전기적 상호접속부(118)를 통해 전기 패드(112)에 연결될 수 있다. 상기 비점수차 광학 요소는 특정 실시예들에서, 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)에 의해 방출된 광을 굴절시키는 원통형 렌즈(102)일 수 있다. 함께, 원통형 렌즈(102) 및 회로 기판(110)상의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)의 어레이는 발광기(100)를 포함한다.
발광기(100)는 다양한 방식으로 구성 및/또는 작동되어, 각각의 시간주기 동안, 본원에 기술된 바와 같은 조명 패턴들을 생성할 수 있다. 특정 예에서, 상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)은 (도 1에 도시된 바와 같이) 어레이 형성으로 회로 기판(110) 상에 배치될 수 있다. 그 다음, 회로 기판(110)은 특정한 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114) 또는 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)의 세트가 광을 방출하도록 작동될 때, 상기 발광기가 본 명세서에 기술된 바와 같이 각각의 조명 패턴(예를 들어, 실질적으로 선형의 조명 패턴)을 생성하도록 상기 원통형 렌즈(102)에 대해 배치될 수 있다. 상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)의 특정 세트의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)의 (원통형 렌즈(102)에 대한 회로 기판(110)상의) 위치는 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)의 상기 특정 세트에 의해 방출된 조명 패턴을 제어하도록 특정될 수 있다.
발광기(100)가 각각의 실질적으로 선형인 조명 패턴을 생성하는 시간주기의 지속시간 및 그러한 상이한 실질적으로 선형인 조명 패턴들의 시퀀스가 반복되는 레이트는 지정된 레이트 이상으로 다른 객체 또는 광 검출기의 각도 위치의 결정을 용이하게 하는데 특정될 수 있다. 예를 들어, 발광기(100)로부터의 실질적으로 선형인 조명 패턴들의 시퀀스는 10헤르츠보다 큰 레이트로 반복될 수 있다. 도 1의 예시적인 실시예에서, 6개의 상이한 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)로 상기 시퀀스의 각 반복 동안 6개 이상의 상이한 실질적으로 선형인 조명 패턴이 생성되고(예를 들어, 발광기(100)에 대해 제1 방향으로 광 검출기 또는 다른 객체의 각 위치를 결정하기 위해 6개의 상이한 조명된 환경 위치를 제공하기 위해), 각각의 조명 패턴은 16.7 밀리초 미만의 각 시간주기 동안 제공될 수 있다.
실질적으로 선형의 조명 패턴들을 생성하는 상기 도시된 발광기(100)는 그러한 조명 패턴들을 생성하기 위한 다른 장치들에 비해 많은 이점을 가질 수 있다. 본원에 기술된 바와 같은 발광기를 사용하여 조명 패턴들을 생성하는 에너지 효율은 그러한 조명 패턴들을 생성하는 다른 방법들보다 클 수 있다 (예를 들어, 마스크를 사용하여 방출 광의 일부를 흡수 또는 차단함으로써, 디지털 마이크미러 디바이스로 광원에 의해 생성된 광의 특정 부분을 광 싱크(light sink) 또는 다른 소자에 의해 흡수되도록 반사함으로써). 또한, 회로 기판(110) 상에 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)을 형성함으로써, 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)의 상이한 세트들 간의 정렬이 정밀하게 제어될 수 있다. 이는 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)의 각각의 상이한 세트들에 대응하는 서로 다른 생성된 조명 패턴들(예를 들어, 실질적으로 선형인 조명 패턴들)의 특징들(예를 들어, 각도의 범위) 간의 증가된 정렬을 허용할 수 있다. 또한, 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들을 비점수차 광학 요소에 부착되거나 그렇지 않으면 상기 비점수차 광학 요소에 대해 배치되는 단일 다이에 통합하는 것은 예를 들어 다수의 마스크, 발광 소자들 또는 다른 광학 요소들을 포함하는 다른 발광 장치들 또는 본 명세서에 기재된 조명 패턴들을 생성하기 위한 다른 수단들과 비교하여 작은 크기를 갖는 발광 디바이스를 제공할 수 있다. 전기적 상호접속부(118)를 통해, 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)을 각각 방출된 조명 패턴들에 대응하는 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)의 다수의 세트들로 연결함으로써, 회로 기판(110) 상에 존재하는 전자 스위치들(예를 들어, 트랜지스터들)을 사용하지 않고 상이한 조명 패턴들이 생성될 수 있다. 본 명세서에 기술된 조명 패턴들을 생성하기 위한 장치의 부가적인 장점들은 명백해질 것이다.
회로 기판(110)상의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)의 도시된 위치 및 크기, 전기 상호접속부(118)에 의한 전기 패드(112)와의 상호 연결 및 도 1에 도시된 발광기(100)의 다른 세부 사항은 여기에 기술된 방법 및 장치의 비한정적이고 예시적인 실시예들로서 의도된다. 상이한 방출된 조명 패턴들에 대응하는 회로 기판상의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 상이한 위치들이 본 발명자들에 의해 예상된다. 또한, 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 세트들과 회로 기판의 전기 패드들의 상이한 상호 접속이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 제1 및 제2 세트는 반대 극성으로 상기 회로 기판의 제1 및 제2 전기 패드에 접속될 수 있다. 이는 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 제1 및 제2 세트 중 선택된 하나가 상기 제1 및 제2 전기 패드들을 통해 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 세트들에 제공되는 전압의 극성을 제어함으로써 발광하도록 동작될 수 있게 한다. 회로 기판(110)의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)의 세트에 전류 및/또는 전압을 제공하기 위해 사용되는 회로 기판(110)상의 전기 패드(112)의 수는, 도 1에 도시된 바와 같이, 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)의 다수의 세트 및/또는 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)의 세트의 쌍들 사이에 공통인 전기 패드(112)를 사용함으로써 더욱 감소된다. 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들과 회로 기판의 전기 패드들 사이의 상호 접속의 다른 구성들이 사용될 수 있다.
회로 기판(110)은 발광기(100)의 다른 컴포넌트들이 그 위에 또는 그 안에 형성된 다이(예컨대, 갈륨 비소, 실리콘 및/또는 다른 반도체 재료로 구성된 다이)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 회로 기판(110)은 인쇄 회로 기판(PCB)이다. 이러한 회로 기판은 일부 실시예들에서 구리 도전층들을 갖는 FR-4 유리 에폭시 기판을 가질 수 있다. 상기 구리 도전층들은 예를 들어 전기적 상호접속부(118)를 정의하기 위해 다양한 실시예들에서 에칭되거나 증착될 수 있다. 또한, 전기적 상호접속부(118)는 회로 기판(110)상의 전기 패드들(112)에 연결되어, 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)의 세트들의 각각은 회로 기판(110)상의 해당 전기 패드들(112)에 전류 및/또는 전압을 제공함으로써 동작될 수 있다. 다른 실시예들에서, 회로 기판(110)은 플렉서블(flexible) 재료로 대체될 수 있다. 예를 들어, 유기 LED들은 유기 반도체 기판 내에 형성되어 상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)을 정의할 수 있다. 또한, 일부 대안적인 실시예들에서, 상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)은 어레이를 정의하기 위해 서로 부착(예를 들어, 물리적 및/또는 전기적)될 수 있다. 이는 상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들이 배열되는 구조(예를 들어, 회로 기판(110))를 포함할 필요성을 제거할 수 있다.
상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)은 LED들, VCSEL들, 레이저들, 또는 회로 기판(110)에 또는 그 회로 기판(110) 상에 형성된 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 회로 기판(110)이 반도체 재료라면, 상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)은 발광 다이오드 영역들, 발광 양자샘(quantum well)들, 브래그(Bragg) 반사기, 또는 갈륨 비소, 알루미늄 갈륨 비소, 양극 또는 음극 도핑 재료, 또는 다른 재료 또는 구조로 형성된 다른 구성요소들을 포함할 수 있다. 상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)을 형성하는 것은 광 패턴화, 포토리소그래피, 화학 기상 증착, 스퍼터링, 산화, 이온 주입, 또는 집적 광전 회로의 소자를 형성하기 위한 다른 방법들을 포함할 수 있다.
상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)은 상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)의 일부가 광을 방출하지 않도록 패키징될 수 있다. 이는 상기 패키징이 발광 영역의 일부를 막기 때문일 수 있다. 대안적으로, 각각의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114) 내에 집적된 전기적 컴포넌트들이 있을 수 있으며, 이는 상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114) 전체가 광을 방출할 수 없도록 한다. 일부 실시예들에서, 상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)의 유효 부분은 프로젝션 표면(116)으로 지칭될 수 있다.
여기에 기술된 바와 같이, 발광기의 비점수차 광학 요소는 다양한 방식으로 구성될 수 있으며, 발광기의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 세트로부터 방출된 광이 제1 방향으로 제1 각도 범위에 걸쳐 각도에 따라 변하는 조명 패턴으로서 프로젝션되도록(예를 들어, 제1 각도 범위 내의 하나 이상의 각도 범위 내에서 조명을 제공함) 다양한 구성요소들(예를 들어, 렌즈들, 거울들, 회절 격자들 및/또는 프리즘들)을 포함할 수 있다. 이는 상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들에 의해 방출된 광을 제1 방향에 대해 포커싱 및/또는 편향시키는 것을 포함하여, 특정한 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자의 위치가 상기 환경의 각도 범위와 관련되도록 할 수 있다. 이는 제2 방향에 대해 상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자로부터의 광을 디포커싱(defocusing) 및/또는 확산시키는 것을 더 포함할 수 있다.
프로젝션 표면(116)이 상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자(114)의 표면 전체를 차지하지 않을 수 있기 때문에, 인접한 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)에 의해 생성된 조명 패턴들은 서로 직접 인접하지 않을 수 있다. 이러한 이유 때문에, 상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)은 도 1에 도시된 바와 같이 서로에 대해 스태거될 수 있다. 이는 인접한 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)의 프로젝션 표면(116)이 하나 이상의 방향으로 서로 정렬되도록 하여 조명의 각각의 패턴들이 서로 정렬되도록 한다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 비점수차 광학 요소는 단일 굴절 비구면 실린더형 렌즈(102)를 포함한다. 반면, 여기에 기술된 바와 같이, 발광기의 비점수차 광학 요소는 상기 발광기의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)로부터 방출된 광을 포커싱, 편향 또는 변경하도록 구성된 추가 또는 대안적인 구성요소들을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 상기 비점수차 광학 요소는 하나 이상의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자(114)의 세트들에 의해 생성된 광을 포커싱하여 여기에 설명된 것과 같은 조명 패턴들을 생성한다.
그렇게 하기 위해, 그러한 비점수차 광학 요소는 회절격자, 홀로그램, 또는 다른 반사, 굴절 및/또는 흡수 구성요소들을 포함할 수 있다. 상기 비점수차 광학 요소는 비구면 광학 표면을 갖는 반사 구성요소를 포함할 수 있다. 상기 비점수차 광학 요소는 단일 렌즈, 거울, 격자 또는 다른 광학 구성요소를 포함할 수 있다. 대안적으로, 상기 비점수차 광학 요소는 다수의 광학 컴포넌트들(예를 들어, 다중 렌즈, 다중 격자 및/또는 다중 거울)를 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 상기 비점수차 광학 요소는 방출된 광을 제1 방향으로 포커싱 및/또는 편향시키도록 특정된 기하학적 구조(예를 들어, 비구면 원통형 구조와 같은 원통형 구조)를 갖는 제1면을 갖는 단일 굴절 또는 반사 렌즈를 포함할 수 있다. 이러한 굴절 또는 반사 렌즈는 제1 방향에 실질적으로 직교하는 제2 방향으로 상기 방출된 광을 디포커싱 및/또는 확산하도록 특정된 기하학적 구조(예를 들어, 오목한 기하학적 형상)를 갖는 제2 표면을 포함하여, 각각의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자가 광을 방출하도록 작동될 때 상기 제2 방향으로 유사한 각도의 범위에 걸처 광을 제공하도록 한다. 따라서, 이러한 비점수차 광학 요소는 각각의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자로부터 방출된 광을, 예를 들어 실질적으로 선형의 조명 패턴으로 포커싱할 수 있다.
상기 비점수차 광학 요소의 컴포넌트들 또는 특징들은 예를 들어, 광학적으로 투명한 재료 또는 회로 기판의 표면상의 다른 구성요소들을 사용하여 회로 기판상에 형성될 수 있다(예를 들어, 집적 회로 제조에 사용되는 방법을 사용하여). 부가적으로 또는 대안적으로, 상기 비점수차 광학 요소는 접착제, 클립, 보강재 또는 다른 수단들을 사용하여 회로 기판에 접착될 수 있다. 이는 상기 비점수차 광학 요소를 상기 회로 기판에 직접 본딩(bonding)하거나(예를 들어, 접착제를 사용하여), 상기 회로 기판을 둘러싸는 패키지(예를 들어, 윈도우를 포함하는 세라믹, 금속 또는 폴리머 집적 회로 패키지) 또는 발광기의 다른 일부 컴포넌트에 본딩시키는 것을 포함할 수 있다. 발광기는 상기 비점수차 광학 요소 이외에 추가 광학 요소들을 포함할 수 있으며; 예를 들어, 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자 각각으로부터 방출된 광의 발광 패턴을 포커싱, 콜리메이트(collimate) 또는 변경하기 위해, 상기 회로 기판의 표면상에 복수의 마이크로 렌즈가 제공될 수 있다.
전술한 바와 같이, 발광기(예를 들어, 100)는 환경에 각각 다른 시간주기 동안 다수의 상이한 조명 패턴을 제공하도록 동작될 수 있다. 상기 조명 패턴은, 상기 환경 내의 객체(예를 들어, 그러한 객체의 광 검출기에 의해), 즉 발광기로부터 시간 경과에 따라 수신된 조명의 광도가 상기 환경 내의 객체의 위치(예를 들어, 발광기에 대한 객체의 각도를 결정하기 위해)를 결정하는데 사용될 수 있도록 특정될 수 있다. 이는 상이한 조명 패턴들에 대응하는 상이한 시간 기간 동안 상기 객체에 입사하는 광의 패턴을 결정하는 것을 포함할 수 있다. 상기 객체의 위치(예를 들어, 발광기에 대한 객체의 각도)는 상이한 조명 패턴들에 기초하여 수신된 광의 패턴에 대응하는 환경 내의 영역(예를 들어, 각도의 범위)을 결정함으로써 결정될 수 있다.
발광기 및 전기 상호접속부, 전기 패드, 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자, 프로젝션 표면, 또는 그 밖의 구성요소 또는 특징의 다른 구성이 본 발명자에 의해 예상된다. 회로 기판은, 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 세트들이 각각의 상이한 조명 패턴들을 생성하도록 작동되어, 상기 조명 패턴들을 수신하는 환경 내의 객체의 위치를 결정하는 것을 용이하게 하도록, 상호접속된 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 다수의 세트(예를 들어, 적어도 100세트)를 포함할 수 있다. 이러한 하나 이상의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 세트들은 다양한 방식으로 서로 및/또는 회로 기판의 전기 패드와 상호연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 각 세트는 회로 기판의 전기 패드의 각각의 쌍에 연결될 수 있거나, 다수의 세트가 단일 전기 패드에 공통으로 연결될 수 있다(예를 들어, 공통 음극 배열 또는 공통 양극 배열에 따라).
부가적으로 또는 대안적으로, 하나 이상의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 세트들의 쌍은 반대 극성에 따라 이러한 공유 단자들에 연결되는 하나 이상의 전기 패드들을 공유할 수 있어서(즉, 제1 세트의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 애노드들은 공통 단자에 연결될 수 있고, 제2 세트의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 캐소드들은 공통 단자에 연결될 수 있다), 그러한 한 쌍의 각 세트는 각각의 기간 동안 동작되어, 공통 단자(in-common terminal)(들)에 해당 극성의 전압을 제공함으로써 각각의 조명 패턴을 제공할 수 있다. 여기에 기술된 바와 같이, 발광기 상의 전기 패드의 다른 구성은 발명자에 의해 예상된다.
도 2는 발광기(100)의 회로 기판(110)상의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)의 프로젝션 표면(116)으로부터 방출된 광에 대한 발광기(100)의 비점수차 광학 요소(예를 들어, 도 1에 도시된 원통형 렌즈(102))의 영향을 단면으로 도시한다. 방출된 조명의 크기(dimensions), 각도, 광을 굴절시키기 위한 원통형 렌즈(102)의 작동 및 도 2의 다른 양태들은 본원에 기술된 바와 같은 발광기에 의한 조명 패턴들(예를 들어, 실질적으로 선형 조명 패턴들)의 생성을 개념적으로 예시하기 위한 것이고, 이러한 발광기의 특정 실시예의 광학적 또는 다른 특성(예를 들어, 광선의 각도 또는 위치, LED의 방출 패턴, 광학 요소의 외관 굴절률, 굴절 요소의 초점 길이, 굴절 요소 및/또는 이러한 요소에 의해 생성된 광 필드의 전반적인 다이버전트 또는 수렴 특성, 굴절 요소에 의한 광선의 굴절 각도)을 문자 그대로 나타내는 것은 아니다.
도 2는 발광기(100)의 원통형 렌즈(102) 및 회로 기판(110)을 통과하는 단면의 평면도이다. 회로 기판(110)의 하나 이상의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)의 제1 세트는 도시된 바와 같이 프로젝션 표면(116)으로부터 원통형 렌즈(102)를 향하여 광을 프로젝션한다. 원통형 렌즈(102)는 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)로부터 방출된 광을 포커싱, 굴절, 편향 또는 달리 변형시켜, 실질적으로 선형의 조명 패턴들이 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)의 동작에 의해 생성(예를 들어, 광 검출기가 위치될 수 있는 측정 평면(202)에서)되도록 구성된다. 상기 실질적으로 선형인 조명 패턴은 회로 기판(110)상의 위치, 발광 프로파일(emission profile), 또는 회로 기판(110)상의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)의 다른 특성 및/또는 원통형 렌즈(102)에 대해 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)의 위치 및 좌표에 따라 각도 범위에 걸쳐 변할 수 있다. 원통형 렌즈(102), 발광기(100)(예를 들어, 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)의 발광 프로파일) 또는 발광기(100)의 다른 구성요소들의 특성은, 예를 들어 측정면(202)을 가로지르는 실질적으로 선형인 조명 패턴들의 폭이 더 넓거나 좁도록 특정될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 프로젝션 표면들(116) 각각은 해당 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자(114)로부터의 광을 소정의 패턴으로 형성할 수있다. 각 표면(116)으로부터 방출된 상기 패턴은 측정 표면(202)에서 수직/수평 평면 상에 프로젝션될 때 실질적으로 선형일 수 있다(즉, 상기 조명 패턴들은 수직 크기(dimension)로 연장되고 수평 크기로 포커싱될 수 있다). 상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)의 프로젝션 표면(116)은 각도 범위가 스패닝될 수 있도록 서로에 대해 배치될 수 있다. 상기 각도 범위는, 예를 들어, 발광기(100)에 대해 정의된 경우, 30도, 45도, 60도, 75도 또는 90도있을 수 있다.
도 3은 환경(302)(예를 들어, 실내)으로 조명 패턴들을 순차적으로 프로젝션하는 빌광기(예를 들어, 도 1에 도시된 발광기(100))의 사시도이다. 상기 발광기는 예를 들어, 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)(보기에서 제외)이 그 위에 존재하는 회로 기판(110) 및 원통형 렌즈(102)을 포함할 수 있다. 원통형 렌즈(102)는 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)에 의해 방출된 광을 포커싱하여 발광기(100)에 대해 해당 각도에서 실질적으로 선형의 조명 패턴들을 생성할 수 있다. 상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)이 순차적으로 활성화됨에 따라, 상기 실질적으로 선형인 조명은 발광기(100)에 대한 각도 범위를 통해 진행할 수 있다(도 1의 점선 화살표로 표시된 바와 같이)). 다양한 실시예들에서, 상기 각도 범위는 수평/깊이 평면 또는 수직/깊이 평면에서 변할 수 있다 (예를 들어, 발광기(100)가 수평/수직 평면에서 90도 회전된 경우). 상기 각도 범위는 다양한 실시예들에서 15도, 30도, 45도, 60도, 75도, 90도, 105도, 120도, 135도, 150도, 165도, 180도 또는 195도일 수 있다. 다른 각도 범위가 가능하다.
도 3에 도시된 실질적으로 선형인 조명 패턴들의 간격, 폭 및 위치는 일례로서 제공되며, 바람직한 실시예를 나타내는 것은 아니다. 상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)을 순차적으로 조명할 때 다수의 프로젝션 패턴들이 가능하다는 것이 쉽게 이해될 것이다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 인접한 실질적으로 선형인 조명 패턴들 사이의 간극 공간은 도시된 것보다 작을 수 있다. 사실, 상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)이 회로 기판(110)상의 어레이에서 서로 스태거된 경우, 상기 실질적으로 선형인 조명 패턴들이 서로에 대해 연속적으로 프로젝션될 수 있다(예를 들어, 실질적으로 선형인 조명 패턴들 중 하나의 좌측 에지는 인접한 실질적으로 선형인 조명 패턴의 우측 에지에 바로 인접하여 놓일 수 있다). 이는 상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114) 모두가 동시에 활성화되는 경우, 동기화 펄스가 각도 범위 내에 있는 환경(302)의 전체 부분을 수직으로 조명하도록 허용할 수 있다.
발광기(100)로부터 수신된 시변 조명 패턴들에 기초한 객체의 위치 결정(예를 들어, 발광기(100)에 대한 제1 방향으로의 광 검출기의 각도의 결정)은 발광기(100)에 의해 다수의 상이한 조명 패턴 각각이 생성되는 시간주기의 타이밍에 대한 조명의 검출 타이밍(예를 들어, 광 검출기에 의해 수신된 광도(intensity of light)의 복수의 측정치로부터 소정의 광도의 검출 타이밍)을 결정하는 것을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 이러한 타이밍 정보는 매우 정확하고 동기화된 클럭들 둘 다를 포함하는 광 검출기(420) 및 발광기(100)에 의해 결정될 수 있다. 다른 예들에서, 발광기(100)는 그러한 타이밍 정보를 방출하도록 동작되는 무선 주파수 송신기(또는 무선 정보 전송을 위한 다른 수단)를 포함할 수 있다. 또 다른 예들에서, 그러한 타이밍 정보는 발광기(100)로부터의 광 검출기에 의해 수신된 시변 조명 패턴으로부터 복원(recover)될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 타이밍 정보는 검출된 시변 조명 신호에서의 변화들(예를 들어, 상승 또는 하강 에지들)로부터 펄스 타이밍 정보를 복원함으로써 복원될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 발광기(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 실질적으로 선형인 조명 패턴들의 형태로 환경(302)(예를 들어, 실내)으로 광을 방출할 수 있다. 이는, 예를 들어, 비점수차 광학 요소(예를 들어, 원통형 렌즈(102)) 및 회로 기판(110)상의 어레이에 배열된 일련의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)(도 4의 보기에서 제외)을 사용하는 발광기(100)에 의해 달성될 수 있다. 상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)이 순차적으로 활성화됨에 따라(예를 들어, 전기적 상호접속부(118)를 사용하여 상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)에 연결된 회로 기판(110)상의 제어 시스템에 의해), 실질적으로 선형인 조명 패턴들은 환경(302)에서 발광기(100)에 의해 정의된 각도 범위 내에서 상이한 각도들을 조명할 수 있다. 순차인 스캐닝은 점선 화살표에 의해 도 4에 도시되어 있다. 또한, 실질적으로 선형인 조명 패턴들이 프로젝션될 수 있는 위치는 원통형 렌즈(102)로부터 나오는 실선으로 도시된다. 광 검출기(420)의 각도 위치로 프로젝션되는 실질적으로 선형인 조명 패턴은 참조 번호(402)로 도 4에 표시되어 있다.
전술한 바와 같이, 발광기로부터 수신된 광의 검출된 시변 광도에 기초하여 객체(예를 들어, 광 검출기(420))의 각도 위치를 결정하는 것은 발광기로부터 방출된 조명 패턴들의 타이밍에 관한 정보에 기초하여 그러한 결정을 내리는 것을 포함할 수 있다. 이러한 타이밍 정보는 객체의 제어기의 내부 클록에 기초하거나 수신기를 사용하여 수신된 타이밍 정보(예를 들어, 발광기로부터의 무선 주파수 신호들을 통해 송신된 타이밍 정보)에 기초할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 상기 타이밍 정보는 상기 발광기에 의한 조명 패턴들의 발광 타이밍에 존재할 수 있다. 예를 들어, 상기 발광기는 동기화 타이밍 또는 다른 데이터를 객체에 제공하기 위해 하나 이상의 특정 시간주기 동안 모든 제1 조명 범위에 조명을 제공할 수 있다. 일부 예들에서, 하나 이상의 조명 패턴들을 제공하는 것은 타이밍 정보(예를 들어, 조명 패턴들의 시퀀스에서 '제1' 패턴으로서 하나 이상의 조명 패턴들을 식별하기 위해)를 제공하거나 일부 다른 정보를 제공하기 위해 시간 경과에 따른 일부 다른 패턴에 따라 또는 지정된 주파수에서 상기 제공된 조명 패턴들(예를 들어, 광도 범위에 걸쳐 및/또는 조명의 다수의 상이한 이산 레벨들 사이에서 제공된 조명의 광도를 변화시킴으로써) 중 하나 이상을 변조하는 것을 포함할 수 있다.
도시된 바와 같이 상기 검출된 실질적으로 선형의 조명 패턴(402)은 본원에 기술된 바와 같이 발광기(100)에 의해 제공될 수 있는 패턴의 비-제한적인 예로서 의도된다. 다른 예로서, 발광기에 의해 제공되는 조명 패턴들의 세트는 제1 각도 범위(제1 범위의 각도)에 걸쳐 변할 수 있고; 추가 조명 패턴은 상기 제1 범위의 모든 각도에 조명을 제공할 수 있다. 그러한 패턴은 전술한 바와 같이, 타이밍 또는 다른 정보를 환경 내의 객체에 제공하도록 제공될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 이러한 조명 패턴은 소정의 객체가 제1 범위의 각도 내에 있는지 여부를 결정하고, 따라서 발광기로부터 방출된 광이 소정의 객체의 각도 위치를 결정하는데 사용될 수 있는지 여부를 결정하는데 사용될 수 있다.
다수의 상이한 조명 패턴들(및 발광기의 하나 이상의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 세트들의 대응하는 수)이 적어도 특정 분해능 또는 정확도에 대한 관심 환경 내의 객체의 각도 위치의 결정을 제공하도록 특정될 수 있다. 예를 들어, 10개 이상의 상이한 실질적으로 선형인 조명 패턴들이 각각 다른 시간주기 동안(예를 들어, 상이한 실질적으로 선형인 조명 패턴들을 생성하는 시간의 반복 시퀀스에 따라, 복수의 반복된 각각의 시간주기 동안) 발광기(예를 들어, 발광기의 하나 이상의 발광 소자들의 10 이상의 해당 세트로부터)에 의해 제공될 수 있다. 제공된 실질적으로 선형인 조명 패턴들 각각은, 각각의 시간 기간 동안 환경 내의 객체의 광 검출기에 의해 검출될 때, 상기 객체가 발광기에 대해 위치되는 상응하는 각도 범위를 제공할 수 있다. 상기 객체가 위치하는 각도 범위는 해당하는 실질적으로 선형인 조명 패턴의 폭에 기초하여 각도 범위를 차지할 수 있다. 상술한 바와 같이, 제공되는 상이한 조명 패턴의 수는 특정 분해능의 정도에 대한 그러한 객체의 각도 위치의 결정을 용이하게 하도록 특정될 수 있다. 예를 들어, 10개 이상의 상이한 실질적으로 선형인 조명 패턴을 제공함으로써, 발광기에 의해 스윕된 전체 각도 범위가 90도인 경우, 9도 분해능으로 객체의 각도 위치를 용이하게 결정할 수 있다. 이러한 객체가 실질적으로 선형인 조명 패턴들을 제공하는 발광기의 1미터 내에 있는 경우, 9도의 각도 분해능은 15.6 센티미터의 선형 거리 분해능에 해당할 수 있다. 또한, 상기 실질적으로 선형인 조명 패턴들의 광도 프로파일이 각도에 대해 변하고(예를 들어, 레이저와 같은 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자의 가우시안 특성으로 인해), 객체 상의 광 검출기가 광도의 변화를 검출할 수 있다면, 상기 각도 분해능이 더 향상될 수 있다.
도 1과 관련하여 전술한 바와 같이, 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자(114)의 프로젝션 표면(116)은 상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)의 전체 표면을 차지하지 않을 수 있다. 따라서, 각각의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)에 의해 프로젝션되는 조명 패턴들(예를 들어, 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)이 원통형 렌즈에 의해 포커스되는 경우 실질적으로 선형인 조명 패턴들)은 해당하는 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)만큼 넓거나 높지 않을 수도 있다. 또한, 비록 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)이 서로 직접 인접하여 배치되더라도, 그들 각각의 조명 패턴들은 서로 인접하게 위치하지 않을 수 있다. 보상하기 위해, 회로 기판(110)상의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)의 어레이(500)는 도 5에 도시된 바와 같이 설계될 수 있다.
도시된 바와 같이, 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)은 하나의 프로젝션 표면(116)의 에지(예를 들어, 바닥(bottom))가 다른 프로젝션 표면(116)의 에지(예를 들어, 상부(top))와 정렬되도록 다이 내에서 제1 방향(primary direction)(예를 들어, 수직으로)으로 이격될 수 있다. 이는 도 5의 점선으로 표시된다. 또한, 상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)은 제1 방향(예를 들어, 수평으로)에 실질적으로 직교하는 제2 방향으로 서로 접할(abutted) 수 있다. 그러나, 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)의 패키지 크기로 인해, 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)은 정렬하기 위해 제2 방향으로 증가하는 크기(dimension)로 점진적으로 배치될 필요가 있을 수 있다. 상기 증가하는 크기는, 제2 방향의 시작 위치에 공간을 두어 다른 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자(114)를 배치하도록, 제1 방향의 소정의 위치에 도달하면 제2 방향의 시작 위치로 재설정될 수 있다(예를 들어, 가장 좌측의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(116)의 좌측). 도 5의 예시적인 실시예에서, 4개의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)의 분리된 행(disjointed row)이 정렬되면, 새로운 분리된 행이 시작될 수 있다. 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)이 정렬되도록 설계된 다이의 방향은 예를 들어 각각의 비점수차 광학 요소에 대한 확산 방향에 대응할 수 있다. 다른 실시예들에서, 예를 들어 수직이 아닌 수평으로 환경을 스캔하는 데 사용되는 경우, 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(114)은 행과 반대로 분리된 열(disjointed column)로 수평 정렬될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 어레이(500) 및 해당 원통형 렌즈는 시계 방향 또는 반 시계 방향으로 90도 회전되어 수직이 아닌 수평으로 환경을 스캔하는 데 사용될 수 있다(도 7과 관련하여 추가로 도시됨).
또한, 하나 이상의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 상호 연결된 세트의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들은 발광기의 회로 기판의 표면에 걸쳐 다른 방식으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들은, 상기 어레이가 실질적으로 선형의 조명 패턴들을 순차적으로 프로젝션하도록 작동될 때, 발광기로부터 방출되는 광의 양을 증가시키고 및/또는 개별적으로 어드레스 가능한 어레이의 온도를 감소시키기 위해 다수의 열/행으로 배열되거나 또는 회로 기판을 가로질러 분포될 수 있다. 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들이 더 넓은 영역에 걸쳐 분포될 수 있기 때문에, 열 방출을 위한 더 많은 표면적이 존재할 수 있으며, 이로써 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 어레이의 전체 온도를 감소시킬 수 있다.
상기 분포 설계는 도 5에 도시된 스태거 설계(staggering design)에 부가하여 또는 대안으로서 채용될 수 있다. 예를 들어, 도 5의 8개의 스태거형의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 패턴은 동일한 수평 위치를 가지지만 다른 수직 위치를 갖는 상기 회로 기판의 다른 섹션 상에 복제될 수 있다(즉, 도 5의 8개의 스태거형의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 패턴이 복제되지만 위 또는 아래로 시프트됨). 상기 발광 소자의 비점수차 광학 요소가 상기 어레이에 따라 배향된 경우 수평 방향으로 광을 확산시킬 수 있기 때문에, 8개의 스태거형의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 복제 패턴은 8개의 스태거형의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 본래의 패턴에 의해 이미 생성되는 상기 해당하는 실질적으로 선형인 조명 패턴들의 광도를 보강/향상시키는 역할을 할 수 있다.
개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들이 발광하도록 동작될 때 발광기의 평균 및/또는 피크 온도를 감소시키기 위해, 발광기의 회로 기판을 가로지르는 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 분포가 제공될 수 있다. 이는 회로 기판의 더 넓은 영역에 또는 다른 고려 사항에 따라(예들 들어, 회로 기판의 전기 상호접속부 및/또는 전기 패드의 라우팅을 단순화하고, 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자, 전기 상호접속부, 또는 회로 기판 제조 공정과 호환 가능한 다른 피처들의 구성을 제공하거나, 또는 발광기로부터 출력되는 광의 양을 증가시키기 위해) 그러한 폐열의 생산을 확산시킴으써 수행될 수 있다.
도 6은 객체(610)가 위치되는 환경에 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같이 다수의 상이한 조명 패턴들을 제공하도록 구성된 발광기(650)를 포함하는 시스템의 블록도이다. 객체(610)는 광 검출기(614)와, 발광기(650)로부터 방출된 조명(620)을 검출하도록 구성된 제어기(612)를 포함한다. 객체(610)는 어떤 다른 장치(예를 들어, 발광기(650)로부터)에 정보를 송신 및/또는 수신하도록 구성된 송수신기(616)를 더 포함한다. 광 검출기(614)는 발광기(650)로부터 수신된 광(620)(예를 들어, 각각의 상이한 시간주기 동안 발광기(650)로부터의 하나 이상의 실질적으로 선형인 조명 패턴들로서 방출된 광)의 특성(예를 들어, 광도(intensity))을 검출하도록 구성된다. 이러한 광은 검출되어 객체(610)의 위치(예를 들어, 발광기(650)에 대한 제1 방향의 각도)를 결정하는데 사용될 수 있다. 발광기(650)는 예를 들어 회로 기판상에 배치될 수 있는 다이(654)를 포함하며, 다이(654)는 비점수차 광학 요소(656)(예를 들어, 원통형 렌즈)를 통해 광을 제공하여 객체(610)를 포함하는 환경에 대해 조명의 각 패턴들(예를 들어, 실질적으로 선형인 조명 패턴들)을 재현하도록 구성된 하나 이상의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들을 포함한다. 발광기(650)는 이러한 조명 패턴들을 생성하기 위해 다이(654)의 작동을 용이하게 하도록 구성된 프로세서(652) 및 메모리(660)를 더 포함한다.
발광기(650)는 각각의 시간주기 동안 상이한 조명 패턴들을 생성하도록 구성된다. 각각의 상이한 조명 패턴들을 방출하는 것은 상기 디바이스에 대해 제1 방향으로 제1 각도 범위의 하나 이상의 각도 범위 내에서 조명을 방출하는 것을 포함한다. 따라서, 조명의 각 패턴은 객체(예를 들어, 610)가 상이한 시간주기 동안 발광기(650)로부터 수신된 광의 강도(광도)를 검출할 수 있고, 상기 검출된 광 강도를 사용하여 환경에서의 객체(610)의 위치를 결정(예를 들어, 제1 방향으로의 발광기(650)에 대한 객체(610)의 각도를 결정하기 위해)할 수 있도록 제1 방향을 가로질러 변한다. 특정 조명 패턴을 생성하는 발광기(650)는 다이(654)의 하나 이상의 상호접속된 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(예를 들어, LED, 레이저, VCSEL)의 세트로부터 광을 생성하는 것을 포함한다.
발광기(650)의 프로세서(652)는 다이(654)를 작동시켜(예를 들어, 다이(654)의 하나 이상의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 상이한 세트들에 전압 및/또는 전류를 인가) 발광기(650)로부터의 상이한 조명 패턴들을 생성하도록 구성된다. 프로세서(652)는 상이한 시간주기 동안 상이한 조명 패턴들을 생성하도록 다이(654)를 동작시키도록 구성된 하나 이상의 마이크로컨트롤러, 주문형 집적 회로(ASIC), FPGA(field-programmable gate arrays) 또는 다른 전자 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 프로세서(652)는 프로그램 명령어들(662) 또는 메모리(660) 내에 포함된 다른 정보를 사용하여(예를 들어, 저장된 의사 랜덤 시퀀스에 따라 또는 일부 다른 시퀀스에 따라 조명 패턴들의 시퀀스를 생성하거나, 또는 다이(654)를 사용하여 조명(620)을 방사함으로써 일부 타이밍 정보 또는 다른 정보를 나타내기 위해) 이러한 액션들을 수행하도록 구성된 구성요소들을 포함할 수 있다. 대안적으로, 발광기(650)는, 프로세서(652) 및 메모리(660) 대신에, 다이(654)를 동작시키도록 구성된 다수의 플립 플롭, 타이머들, 멀티플렉서들, 카운터들 또는 다른 회로를 포함하여 그러한 회로들의 구조에 의해 정적으로 설정된 시퀀스에 따라 조명 패턴들을 생성할 수 있다(예를 들어, 반복 시퀀스에서 지정된 시간주기 동안 일련의 조명 패턴들 각각을 제공하기 위해).
메모리(660)는 프로세서(652)에 의한 실행을 위한 프로그램 명령어들(662)을 포함하며, 프로그램 명령어들(662)은 발광기(650)로 하여금 다이(654) 상의 하나 이상의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 상이한 세트들로부터 광을 방출함으로써 각각의 상이한 기간 동안 조명 패턴들을 생성하게 하거나 또는 일부 다른 동작을 수행하게 할 수 있다. 메모리(660)는 다양한 실시예들에서 비휘발성 및/또는 휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 프로그램 명령어들(662)은 설정된 시퀀스(예를 들어, 상이한 조명 패턴들의 각각이 차례로 반복적으로 제공되도록)에 따라 상이한 조명 패턴들을 제공하기 위한 명령어들을 포함할 수 있다. 대안적으로, 프로그램 명령어들(662)은 랜덤 또는 의사 랜덤 시퀀스에 따라 상이한 조명 패턴들을 제공하도록 하는 명령어들을 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 프로그램 명령어들(662)은 상이한 조명 패턴들의 서브 세트를 제공하도록 하는 명령어들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 객체의 각도 위치가 저분해능으로 알려졌다면(예를 들어, 객체가 발광기(650)로부터 이전에 방출된 광을 검출하는 것에 기초하여 관심 각도 범위의 세컨드 하프(Second half) 내에 위치하는 것으로 알려져 있다면), 상이한 조명 패턴들의 서브세트만이 시간 경과에 따라 더 큰 분해능 및/또는 더 높은 레이트로 객체의 각도 위치의 결정을 용이하게 하도록 제공될 수 있다.
또 다른 예에서, 프로그램 명령어들(662)은 일부 정보를 환경 내의 객체들에 시그널링하기 위해 관심 각도 범위에 걸쳐 조명을 제공하는 명령어들을 포함할 수 있다. 객체들에 정보를 시그널링하는 것은 발광기(560)로부터 방출된 이전 또는 이후의 조명 패턴들에 관한 타이밍 정보를 나타내는 것 또는 발광기(650)로부터 방출된 조명 패턴들에 대한 식별정보 또는 다른 정보에 대한 정보 및/또는 이러한 패턴들의 생성 순서에 관한 정보(예를 들어, 조명 패턴들의 의사 랜덤 시퀀스에 관한 시드값 또는 다른 정보)를 제공하는 것을 포함할 수 있다.
일부 예에서, 발광기(650)는 송수신기, 통신 인터페이스, 사용자 인터페이스, 하나 이상의 추가 다이 또는 일부 다른 컴포넌트들을 포함할 수 있으며, 프로그램 명령어들(662)은 일부 기능을 제공하기 위해 이러한 추가 컴포넌트들을 동작시키는 명령어들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 발광기(650)는 (예를 들어, 객체(610)의 송수신기(616)를 통해) 객체(610)와 통신하도록 구성된 송수신기를 포함할 수 있다. 프로그램 명령어들(662)은 타이밍 정보, 조명 패턴들에 관한 정보 및/또는 발광기(650)에 의한 이러한 패턴들의 생산 시퀀스 또는 일부 다른 정보를 객체(610)에 전송하도록 송수신기를 동작시키는 명령어들을 포함할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 프로그램 명령어들(662)은, 광 검출기(614)를 사용하여 검출된 광도에 기초하여 객체(610)의 제어기(612)에 의해 결정된 위치 정보를 수신하고, 프로세서(652)가 상기 검출된 광도에 기초하여 객체(610)의 각도 위치를 결정할 수 있도록 그러한 검출된 광도에 관한 정보를 전송하고, 객체(610)로부터 일부 다른 정보를 수신하도록, 상기 송수신기를 동작시키는 명령어들을 포함할 수 있다. 프로그램 명령어들(662)은 일부 다른 시스템들과 통신하기 위해(예를 들어, 객체(610)의 결정된 각도 위치에 관한 정보를 전화기, 컴퓨터 또는 일부 다른 시스템에 전송하기 위해) 송수신기를 동작시키는 명령어들을 포함할 수 있다.
발광기(650)는 스마트폰, 디지털 보조장치, 헤드 장착형 디스플레이, 로봇 또는 다른 시스템을 위한 제어기, 또는 일부 다른 휴대용 컴퓨팅 장치의 일부일 수다. 이러한 예들에서, 발광기(650)로부터 방출된 광(예를 들어, 상이한 조명 패턴들로서)은 이러한 다른 객체들에 대한 객체들(예를 들어, 광 검출기들을 포함하는 객체들)의 위치(예를 들어, 발광기(650)를 포함하는 헤드 장착형 디스플레이가 배치된 사용자의 헤드에 대한, 광 검출기가 배치된 사용자의 손의 위치)를 결정하는데 사용될 수 있다. 대안적으로, 발광기(650)는, 바닥, 벽, 천장, 또는 다른 객체 또는 건물에 장착되면서 발광기(650)의 위치가 관심 환경에 대해 상대적으로 정적인 시스템의 일부일 수 있다. 이러한 예들에서, 발광기(650)로부터 방출된 광은 환경에 대한 객체들(예를 들어, 광 검출기를 포함하는 객체)의 위치를 결정하는데 사용될 수 있다(예를 들어, 환경 내의 인체의 움직임의 검출을 용이하게 하기 위해 다수의 각각의 광 검출기가 배치된 인체의 세그먼트들의 위치). 본원에 기재된 발광기의 다른 구성 및/또는 적용은 본 발명자에 의해 예상된다.
객체(610)는 시스템(예를 들어, 드론), 태그 또는 관심있는 사람(예를 들어, 모션 캡처를 용이하게 하기 위해, 사람의 신체 부분에) 또는 관심 객체에 부착된 다른 디바이스에 배치되거나 그의 일부일 수 있으며, 또는 발광 소자(650)로부터 수신된 광의 시변 광도(time-varying intensity)에 기초하여 객체(610)의 위치 결정을 용이하게 하는 일부 다른 방식으로 구성될 수 있다. 이는 객체(610)의 광 검출기(614)를 사용하여 그러한 광도를 검출하는 것을 포함한다. 광 검출기(614)는 광 다이오드, 광 트랜지스터, 또는 발광기(650)로부터 방출된 광(예를 들어, 발광기(650)의 다이(654)의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들로부터 방출된 광의 파장에 대응하는 파장 광)에 감응하는(sensitive) 일부 다른 소자들을 포함할 수 있다.
제어기(612)는 광 검출기(614)를 작동시켜 발광기(650)로부터 수신된 광의 광도 또는 다른 특성을 검출하고 및/또는 일부 다른 동작을 수행하도록 구성된 다양한 구성요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어기 (612)는 논리 게이트들, ALU(arithmetic logic unit)들, 마이크로프로세서들, 레지스터들, 디지털 발진기들, 카운터들, 로직 버스들, 앰프들, 아날로그-디지털 컨버터(ADC)들, 믹서들, 아날로그 발진기들, 버퍼들, 메모리들, 프로그램 명령어들 또는 일부 다른 컴포넌트들 또는 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 제어기(612)는 발광기(650)로부터의 검출된 조명에 기초하여 객체(610)의 위치를 결정하고 및/또는 송수신기(616)를 사용하여 상기 검출된 조명에 관한(예를 들어, 시간에 따라 수신된 조명의 광도의 일련의 변화에 관한 타이밍, 시퀀스 또는 다른 정보에 대한, 시간의 복수의 포인트에서의 수신된 조명의 광도에 관한) 정보를 다른 시스템(예를 들어, 발광기(650), 전화기, 컴퓨터)으로 전송하도록 구성될 수 있다. 제어기(612)는 몇몇 다른 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다.
제어기(612)는 광 검출기(614)에 의해 수신되는 발광기(650)로부터의 조명을 검출하는데 사용되는 다양한 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 광 검출기(614)는 광 다이오드, 광 트랜지스터, 감광성 구성요소, 또는 전압, 전류 또는 수신된 광(620)의 세기(광도) 또는 다른 특성과 관련된 다른 전기 신호를 출력하도록 구성된 일부 다른 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 제어기(612)는 발광기(650)로부터 수신된 조명(620)을 검출하기 위해 광 검출기(614)를 작동시키도록 구성된 증폭기들, 트랜스임피던스 증폭기들, 필터들, 버퍼들, 전압 레퍼런스들, ADC들 또는 다른 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 제어기(612)는 추가 회로(예를 들어, 검출된 조명의 광도에서의 전이로부터의 상대적인 타이밍 정보를 결정하는 클록 복구 회로, 객체(610)의 위치에 관련된 수신된 조명의 광도의 변화에 대한 시퀀스를 검출하는 비동기 직렬 수신기 회로)를 포함할 수 있다.
제어기(612)는 광 검출기(614)를 사용하여 다수의 발광기 및/또는 발광기의 다수의 상이한 다이들로부터의 조명을 검출하도록 구성될 수 있다. 일부 예들에서, 제어기(612)는 다수의 상이한 발광기들 및/또는 발광기의 다수의 상이한 다이들로부터 수신된 조명을 검출하는 것을 용이하게 하도록 구성된 디지털 또는 아날로그 필터들을 포함할 수 있다. 이는 상이한 다이들 및/또는 상이한 발광기들로부터 방출된 조명의 변조 주파수들에 대응하는 각각 다른 주파수들에서 변하는 광 검출기(614)에 의해 수신된 조명의 컴포넌트들을 검출함으로써 수행될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 광 검출기(614)는 상이한 발광기들 및/또는 발광기의 상이한 다이들에 의해 생성된 조명의 파장들에 대응하는 각각 다른 파장들에서의 조명에 감응하는 다수의 상이한 감광 구성요소들(예를 들어, 상이한 포토다이오드들 및/또는 이러한 포토다이오드들에 결합된 광학 필터들)을 포함할 수 있다. 이는 이러한 다수의 상이한 발광기들로부터 및/또는 발광기의 다수의 상이한 다이들로부터 수신된 조명의 검출을 용이하게 할 수 있다.
도 6에 도시된 블록도는 설명의 편의상 기능 모듈들과 관련하여 설명된다. 그러나, 객체(610) 및/또는 발광기(650)의 실시예들은 단일 집적 회로(예를 들어, 광 검출기와, 그 광 검출기를 통해 수신된 광의 세기를 검출하기 위한 회로를 포함하는 집적 회로), 다중 집적 회로 또는 전자 어셈블리들(예를 들어, 전자 컴포넌트들이 배치된 인쇄 회로 기판)에 구현된 하나 이상의 기능 모듈들("서브-시스템")로 또는 다른 고려 사항에 따라 배열될 수 있다.
발광기(650) 및 객체(610)의 도시된 컴포넌트들은 비-제한적인 예시적인 실시예로서 의도된다. 또한, 환경에 조명 패턴들을 제공하도록 구성된 발광기, 그러한 환경에 위치된 객체, 및/또는 여기에 기술된 바와 같은 환경에 위치된 광 검출기는 더 많거나 적은 수의 도시된 구성요소들 및/또는 추가 구성요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 환경 내에 위치되고, 발광기로부터 방출된 광을 검출하도록 구성된 광 검출기를 포함하는 객체는 광 검출기를 작동시키고 및/또는 상기 객체의 위치를 결정하도록 구성된 제어기 또는 다른 구성요소가 없을 수 있다. 이러한 예에서, 상기 방출기는 케이블을 통해 광 검출기를 통해 수신된 광을 검출하고, 광 검출기의 위치를 결정하도록 구성된 일부 다른 시스템(예를 들어, 발광기(650)에)에 연결될 수 있다. 본원에 기술된 바와 같이 조명 패턴들을 생성 및/또는 검출하도록 구성된 발광기들, 광 검출기들, 태그들 및/또는 다른 객체들 또는 시스템들의 다른 예들이 본 발명자에 의해 예상된다.
본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같이, 발광기는 그 발광기에 대해 특정된 방향으로의 각도에 따라 변화하는 발광기로부터의 조명 패턴들을 제공하도록 구성된 다이 및 비점수차 광학 요소를 포함할 수 있다. 이는 상기 다이의 해당하는 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들로부터 광을 생성함으로써 수행될 수 있다. 다이 상의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 위치는 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들이 발광하도록 동작될 때 상기 발광기로부터 생성된 조명의 각도 범위 또는 각도에 대응할 수 있다. 이러한 방식으로 구성된 발광기는 이러한 패턴을 보다 효율적으로, 보다 작은 폼 팩터(form factor)에서, 최소한의 컴포넌트들로, 최소의 비용으로 제공할 수 있거나, 또는 이러한 조명 패턴들을 생성하기 위한 다른 장치들 또는 방법들(예를 들어, 광원에 의해 생성된 광의 어느 부분이 환경에 제공될지를 제어하기 위해 디지털 마이크로 미러 디바이스를 사용하여)에 비해 개선된 방식으로 일부 다른 고려 사항에 따라 제공할 수 있다. 이러한 다이 및/또는 비점수차 광학 요소는 다양하고 상이한 조명 패턴들의 생성을 용이하게 하기 위해 다양한 방식으로 구성될 수 있다.
예를 들어, 이러한 발광기는 비점수차 광학 요소에 대해 배치된 단일 다이를 포함하는 것으로서 본 명세서의 다른 곳에서 설명되었지만, 다수의 다이가 그러한 비점수차 광학 요소에 대해 배치될 수 있다. 이러한 다수의 다이는 상이한 다이들의 발광 소자들의 각각의 세트로부터 각각의 조명 패턴들을 제공할 수 있다. 이러한 상이한 다이들은 그 다이들로부터의 전력 낭비의 정도를 증가시키고, 다이상의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 세트들의 총 개수 및 발광기에 의해 제공될 수 있는 상이한 조명 패턴들의 대응하는 총 개수를 증가시키고, 또는 다른 기능을 제공하도록 제공될 수 있다. 이는 각각이 복수의 발광 소자를 각각 포함하고, 제1 비점수차 광학 요소(810) 및 제2 비점수차 광학 요소(820) 뒤에 각각 배치되는 제1 다이(814) 및 제2 다이(824)를 도시하는 도 8의 예로서 도시된다.
전술한 바와 같이, 도 7a는 원통형 렌즈(702)를 향하여 광을 프로젝션하는 회로 기판(710) 상에 배열된 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(714)의 어레이의 평면도이다. 순차적으로 활성화되면, 상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(714)의 어레이는 (화살표로 도시된 바와 같이) 발광기에 대한 각도 범위에 걸쳐 실질적으로 선형인 조명 패턴을 반복적으로 프로젝션할 수 있다. 그림 7a의 발광기로 스윕되는 각도 범위는 수평/깊이 평면에 있다(그림 7a에 표시된 축). 도시된 바와 같이, 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(714)은 수평축을 따라 점진적으로 이격되고, 원통형 렌즈(702)의 주축(primary axis)은 수직축에 실질적으로 평행하다.
대안적으로, 동일한 발광기는 수직/깊이 평면(도 7b에 도시된 축들)에 있는 각도 범위를 스캔하는 실질적으로 선형인 조명 패턴들을 프로젝션하는데 사용될 수 있다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 발광기는 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(764)이 회로 기판(760)상의 수직축(도 7b에 도시된 축)을 따라 배열되도록 재배향된다. 또한, 원통형 렌즈(752)의 주축은 수평축에 평행하다.
또한, 도 7a 및 도 7b에 제시된 2개의 발광기 구성이 2개의 개별 발광기들인 경우, 이들은 직교 각도 범위(orthogonal angular ranges)를 동시에 스캔할 수 있다. 또한, 도 8 에 도시한 바와 같이, 2개의 개별 발광기는 단일 회로 기판에 배치되어 환경을 스캔할 수 있다.
전술한 바와 같이, 발광기(예컨대, 도 8에 도시된 발광기(800))의 일부 실시예들에서, 제2 원통형 렌즈(820) 뒤에 배치된 스태거형의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(824)의 제2 어레이와 같이 동일한 회로 기판상의 제1 원통형 렌즈(810) 뒤에 배치된 스태거형의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(814)의 제1 어레이가 있을 수 있다. 상기 제1 및 제2 어레이는 제1 및 제2 방향이 서로에 대해 회전되도록(예를 들어, 제1 및 제2 방향이 실질적으로 직교하도록, 즉 제1 및 제2 방향이 80도 내지 100도만큼 상이하도록) 상기 어레이가 상기 제1 및 제2 방향으로 각각의 조명 패턴들을 각각 방출하도록 배향될 수 있다. 이는 광 검출기가 2개의 직교 방향에서의 발광기에 대한 객체의 각도를 결정할 수 있게 한다. 다른 예에서, 발광기의 2개의 어레이는 환경의 상이한 위치들에 위치될 수 있고, 2개의 어레이로부터의 객체에 의해 수신된 조명에 기초하여 객체의 위치를 결정하는 것은 상기 검출된 조명에 기초하여 그리고 상기 환경 내의 상기 2개의 어레이들의 상대적인 위치들 및 방위(orientation)들에 기초하여 상기 객체가 상기 환경 내의 특정 평면 또는 라인 상에 위치하는지를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 다른 실시예들에서, 3개 이상의 비점수차 광학 요소를 갖는 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 3개 이상의 어레이가 하나 이상의 발광기에 걸쳐 사용될 수 있다.
2개(또는 그 이상)의 상이한 어레이 및/또는 발광기들로부터 객체(예를 들어, 객체의 광 검출기에 의해)에 의해 수신된 조명은 다양한 방식으로 검출될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 상이한 어레이들은 서로 다른 각 시간주기 동안 조명 패턴들을 방출할 수 있다. 이러한 예에서, 2개의 상이한 어레이로부터의 조명을 검출하는 것은 상이한 각 시간주기 동안 객체에 의해 수신된 광을 검출하기 위해 객체의 광 검출기를 작동시키는 것을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 상기 상이한 어레이들은 상이한 각각의 파장으로 조명을 방출할 수 있고, 2개의 상이한 어레이로부터의 조명을 검출하는 것은 상이한 각각의 파장으로 객체에 입사하는 광을 검출하기 위해 객체의 다중 광 검출기(예를 들어, 발광기에 의해 방출된 광의 상이한 파장들에 대응하는 각각의 파장-선택 필터들에 결합된 광 검출기들)를 작동시키는 것을 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 각각의 어레이로부터 방출된 조명은 서로 다른 주파수로 변조될 수 있고, 2개의 상이한 발광기로부터의 조명을 검출하는 것은 상이한 각 주파수에서 객체의 광 검출기를 사용하여 검출된 광도 신호를 필터링하는 것을 포함할 수 있다. 본원에 기술된 바와 같은 2개 이상의 어레이로부터 객체에 의해 수신된 광의 시간 경과에 따른 광도를 검출하는 부가적인 또는 대안적인 방법은 본 발명자에 의해 예상된다.
또한, 원통형 렌즈(810/820) 및 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(814/824)의 해당 어레이들은 회로 기판(800) 상에 패키징될 수 있다. 회로 기판(800)은 제어 시스템(860)(예를 들어, 환경을 스캔하기 위한 조명 패턴들을 생성하기 위해 메모리(864)에 저장된 명령어들을 실행하도록 구성된 프로세서(862)를 포함하는 제어 시스템(860))으로부터 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(814/824)로 변조 신호들을 송신하기 위한 통신 상호접속부(802)를 포함할 수 있다. 회로 기판(800)은 또한 전원(870)으로부터 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(814/824)에 공급 전압을 제공하는 전원 상호접속부(802)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 전원 공급장치(870)는 배터리들 또는 초고용량 커패시터들을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 전원 공급장치(870)는 벽 소켓 및 교류-직류(AC-DC) 변환기에 연결하도록 구성된 플러그를 포함할 수 있다.
도 5에 도시된 실시예와 유사하게, 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들은 어레이 내에서 스태거될 수 있다. 도 9a에 도시 된 바와 같이, 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(914)은 그들의 대응하는 프로젝션 표면들(916)이 주 방향(예를 들어, 수평 방향)으로 서로 중첩되도록 회로 기판(910)상의 어레이에서 서로에 대해 스태거된다. 도 9b(평면도)에 도시된 바와 같이, 인접한(adjacent) 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들(914)로부터 원통형 렌즈(952)를 통해 광이 방출될 때, 경계를 접한(coterminous) 실질적으로 선형인 조명 패턴들을 프로젝션하기(도 5의 실시예에서와 같이)보다 오버랩하는 실질적으로 선형인 조명 패턴들이 환경 내의 수직/수평면(960) 상에 프로젝션된다. 이 효과는 두 쌍의 파선으로 설명된다. 이와 같은 디자인은 예를 들어 환경 내의 특정 위치에서 광도 출력을 향상시키는 데 사용될 수 있다. 또한, 이러한 중첩 설계는 도 5에 도시된 정렬 설계와 교대로 배치되어 환경 내에서 상이한 조명 광도의 영역을 달성할 수 있다.
III. 예시적인 방법들
도 10은 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같이 조명 패턴을 생성하기 위해 발광기를 동작시키는 방법(1000)의 흐름도이다. 이러한 조명 패턴들은 각각의 시간주기 동안, 발광기로부터 시간 경과에 따라 객체들에 의해 수신된 조명에 기초하여 발광기에 대해 제1 방향으로의 객체들의 위치를 결정하는 것을 용이하게 하도록 제공될 수 있다. 상기 조명 패턴들은 환경의 상이한 영역들(예를 들어, 발광기에 대해 제1 방향으로 상이한 각도 범위)이 발광기로부터의 상이한 시변 조명 패턴들을 수신하도록 그 발광기의 환경을 공간적으로 인코딩하도록 특정된다. 이러한 시변 패턴은 검출되어 시변 패턴이 검출된 환경의 영역들을 결정하는 데 사용될 수 있고, 따라서, 발광기에 대한 시변 패턴을 검출하는데 사용되는 광 검출기 또는 다른 장치의 위치(예를 들어, 제 1 방향의 각도)를 결정할 수 있다.
상기 발광기는 발광기의 어레이에 배치되고 그리고 발광기로부터 방출된 조명의 패턴 각각에 대응하는 하나 이상의 상호접속된 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 다수의 세트를 포함한다. 상기 어레이는 발광기의 비점수차 광학 요소에 대해 배치되어, 상기 어레이의 하나 이상의 상호접속된 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 특정 세트가 광을 방출하도록 동작될 때, 그 방출된 광은 상기 비점수차 광학 요소에 의해 집속되어 상기 발광기로부터의 조명 패턴들 중 하나를 생성한다.
블록(1002)에서, 방법(1000)은 제1 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자로부터 비점수차 광학 요소를 향하여 광을 방출하는 단계를 포함한다. 블록(1002)은 일부 실시예들에서, 제1 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자에 전압 차를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 제1 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자로부터 방출된 광은 예를 들어 제어 시스템에 의해 결정된 해당 광도 및/또는 해당 파장일 수 있다. 상기 해당 광도 및/또는 해당 파장은 방출된 광이 지향될 환경 내의 위치에 기초할 수 있다(예를 들어, 환경의 각도 범위의 중심을 향하는 방출된 광은 상기 각도 범위의 에지를 향하는 방출된 광보다 더 큰 광도를 가질 수 있다).
블록(1004)에서, 방법(1000)은 각도 범위 내에서 제1 해당 스캔 각도로 실질적으로 선형인 조명 패턴을 생성하기 위해 제1 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자로부터 방출된 광을 비점수차 광학 요소로 포커싱하는 단계를 포함한다. 블록(1004)은 제1 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자에 의해 방출된 광을 한 방향(예를 들어, 수평 방향)으로 포커싱하고, 그 광을 직교 방향(예를 들어, 수직 방향)으로 확산시키는 단계를 포함할 수 있다. 이를 달성하기 위해, 일부 실시예들에서, 상기 비점수차 광학 요소는 원통형 렌즈일 수 있다.
실질적으로 선형인 조명 패턴은 환경의 크기(예를 들어, 실내 내의 벽)를 가로 질러 일 크기(예를 들어, 수직)로 연장될 수 있다. 각도 범위 내의 제1 해당 스캔 각도의 폭은 제1 개별 어드레스 가능한 발광 소자상의 프로젝션 표면의 폭과 상관될 수 있다. 대안적으로, 각도 범위 내의 제1 해당 스캔 각도의 폭은 제1 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자에 의해 방출된 광의 물리적 특성과 상호관련될 수 있다(예를 들어, 레이저 빔의 빔 웨이스트(beam waist) 또는 제1 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자에 의해 방출된 파장의 회절 한계).
블록(1006)에서, 방법(1000)은 제2 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자로부터 상기 비점수차 광학 요소쪽으로 광을 방출하는 단계를 포함한다. 블록(1002)과 유사하게, 제2 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자로부터 방출된 광은 해당 광도 및/또는 해당 파장일 수 있다. 해당 광도 및/또는 해당 파장은 제2 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자에 의해 방출된 광이 프로젝션될 환경 내의 소정의 위치와 상관될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 제2 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자는, 예를 들어 어레이 내의 제1 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자에 바로 인접하게 배치될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자는 모두 회로 기판 상에 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자는 서로에 대해 스태거될 수 있어서, 상기 제1 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자상의 제1 프로젝션 표면 및 제2 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자상의 제2 프로젝션 표면은 서로 정렬된다.
블록(1008)에서, 방법(1000)은 각도 범위 내에서 제2의 해당 스캔 각도에서 실질적으로 선형인 조명 패턴을 재현하기 위해 상기 제2 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자로부터 방출된 광을 상기 비점수차 광학 요소로 포커싱하는 단계를 포함한다. 블록(1004)과 유사하게, 포커싱은 광을 한 방향(예를 들어, 수평 방향)으로 포커싱시키고, 그 광을 직교 방향(예컨대, 수직 방향)으로 확산시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 재현된 실질적으로 선형인 조명 패턴은, 예를 들어 블록(1004)에 의해 프로젝션된 실질적으로 선형의 조명 패턴에 바로 인접한 환경의 일부 상에 프로젝션될 수 있다. 이는 제1 및 제2 개별 어드레스 가능 발광 소자의 제1 및 제2 프로젝션 표면 각각이 정렬되면 발생할 수 있다.
방법(1000)은 발광기의 하나 이상의 상호접속된 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 각각의 추가 세트들로부터 광을 생성함으로써 상기 발광기로부터 각각의 시간주기 동안 추가적인 조명 패턴들이 생성될 수 있다. 이러한 추가의 조명 패턴들은 (예를 들어, 환경의 더 작은 부분들에 선택적으로 조명을 제공하는 조명 패턴들을 제공함으로써) 환경 내의 광 검출기 또는 다른 객체의 위치가 결정될 수 있는 분해능을 증가시키도록 제공될 수 있다.
또한, 방법(1000)은 (예를 들어, 동기화 또는 타이밍 정보를 광 검출기 또는 그러한 조명을 수신하는 다른 객체에 제공하기 위해) 특정 하나 이상의 시간주기 동안 제1 범위의 모든 각도로 조명을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 방법(1000)은 하나 이상의 제공된 조명 패턴을 통해 환경의 광 검출기들에 정보의 광전송을 제공하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 또한, 방법(1000)은 무선 주파수 송신을 통해, 조명된 환경의 각도, 타이밍, 시퀀스 또는 각각의 상이한 시간주기 동안 제공되는 조명 패턴들에 관한 다른 정보를 발광기로부터 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 방법(1000)은 여기에 열거된 단계들과 또는 여기에 열거된 것과 다른 단계들을 포함할 수 있다.
도 11은 발광기에 의해 환경을 조명하고 객체(예를 들어, 광 검출기)가 위치하는 환경 내의 위치를 검출하는 방법(1100)의 흐름도이다. 발광기 및 객체는 위치 검출 시스템을 포함할 수 있다. 상기 조명 패턴들은 환경의 상이한 영역들(예를 들어, 발광기에 대해 제1 방향으로 상이한 각도 범위들)이 발광기로부터의 조명의 상이한 시변 패턴들을 수신하도록 상기 발광기의 환경을 공간적으로 인코딩하도록 특정될 수 있다. 또한, 발광기와 객체는 환경 내의 조명 패턴들의 검출 및 조명 외에 추가적인 방식으로 서로 통신할 수 있다.
상기 발광기는 발광기의 어레이 내에 배치되고 그리고 각각이 발광기로부터 방출되는 실질적으로 선형인 조명 패턴들 중 각각의 하나에 대응하는 하나 이상의 상호접속된 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 다수의 세트를 포함한다. 상기 어레이는 상기 발광기의 비점수차 광학 요소에 대해 배치되어, 상기 어레이의 하나 이상의 상호접속된 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 특정 세트가 광을 방출하도록 작동될 때, 상기 방출된 광은 상기 비점수차 광학 요소와 상호 작용하여 상기 발광기로부터 실질적으로 선형인 조명 패턴 중 대응하는 하나를 생성한다.
블록(1102)에서, 방법(1100)은 어레이로부터 동기화 조명을 방출하는 단계를 포함한다. 블록(1102)은 상기 어레이 내의 복수의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자(예를 들어, 상기 어레이 내의 모든 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자)를 조명하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 어레이 내의 복수의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자는 해당 동기화 주파수, 광도 및/또는 패턴으로 변조된 일련의 펄스로 광을 방출할 수 있다. 상기 해당 동기화 주파수, 광도 및/또는 패턴은, 예를 들어, 블록(1102)에서 상기 어레이의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들에 의해 제공된 조명이 동기화 조명인 것으로 결정하는 방법으로서 하나 이상의 광 검출기에 의해 인식될 수 있다.
블록(1104)에서, 방법(1100)은 광 검출기를 사용하여 동기화 조명을 검출하는 단계를 포함한다. 상기 광 검출기는 환경 내의 특정 위치에 배치될 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 광 검출기는 예를 들어, 메모리 내에 저장된 명령어들을 실행하는 프로세서와 같은 제어기를 포함할 수 있다. 또한, 상기 광 검출기는 광 다이오드, 포토트랜지스터, 감광성 구성요소, 또는 전압, 전류, 또는 그 광도, 파장 또는 수신된 광의 다른 특성과 관련된 다른 전기 신호를 출력하도록 구성된 일부 다른 컴포넌트들(들)을 포함할 수 있다. 방법(1100)의 일부 실시예들에서, 블록(1104)은 복수의 광 검출기들로부터 동기화 조명을 검출하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 환경 내의 객체는 객체 상의 상이한 위치에 배치된 다수의 광 검출기(예를 들어, 사람의 좌측 팔의 광 검출기 및 사람의 우측 팔의 다른 광 검출기)를 가질 수 있다.
또한, 상기 동기화 조명을 검출하는 단계는 조명의 해당 파장, 광도 및/또는 지속 시간을 검출하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 동기화 조명을 검출하는 단계는 시간에 대한 파장 및/또는 광도 프로파일을 검출하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 프로파일을 검출하는 단계는 광 검출기가 상기 환경 내의 광 검출기의 각도 위치를 보다 정확하게 정할 수 있게 한다.
블록(1106)에서, 방법(1100)은 상기 검출된 동기화 조명과 동기화 시간을 연관시키는 단계를 포함한다. 블록(1106)은 현재 시간을 결정하기 위해 네트워크(예를 들어, 공중 인터넷)에 액세스하는 광 검출기와 관련된 송수신기를 포함할 수 있다. 대안적으로, 상기 광 검출기는 현재 시간을 저장하는 내부 클록을 가질수 있다. 블록(1106)은 상기 연관된 동기화 시간을 메모리에 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 메모리는 광 검출기에 탑재될 수 있다. 대안적으로, 상기 메모리는 원격으로 위치될 수 있다(예를 들어, 상기 광 검출기가 상기 동기화 시간을 전달하는 클라우드 저장 디바이스).
블록(1108)에서, 방법(1100)은 제어 시스템을 사용하여 상기 어레이 내의 상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들을 순차적으로 조명하여 상기 실질적으로 선형인 조명 패턴으로 각도 범위를 스윕하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, 블록(1108)은 상이한 시간 동안 상이한 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들을 조명하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 어레이 내의 제1 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자는 500밀리 초 동안 활성화될 수 있고, 연속적인 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자 각각은 5밀리 초 동안 연속적으로 활성화될 수 있다. 이러한 조명 구조는 하나 이상의 광 검출기가 상기 발광기에 대해 그들 각각의 각도 위치를 검출하게 할 수 있다. 시간의 변조 이외에, 파장의 변조(예를 들어, 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자 각각은 약간 다른 광의 파장을 방출함)는 상기 어레이 내의 상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 순차적 조명 동안 사용될 수 있다.
블록(1110)에서, 방법(1100)은 광 검출기를 사용하여 상기 어레이 내의 상기 발광 소자들 중 하나에 의해 재현된 상기 실질적으로 선형의 조명 패턴을 검출하는 단계를 포함한다. 블록(1104)과 유사하게, 상기 실질적으로 선형인 조명 패턴을 검출하는 단계는 조명의 해당 파장, 광도 및/또는 지속시간을 검출하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 실질적으로 선형인 조명 패턴을 검출하는 단계는 시간에 대한 파장 및/또는 광도 프로파일을 검출하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 프로파일을 검출하는 단계는 상기 광 검출기가 상기 환경 내의 광 검출기의 각도 위치를 보다 정확하게 정할수 있게 한다.
블록(1112)에서, 방법(1100)은 상기 검출된 실질적으로 선형인 조명 패턴을 검출 시간과 연관시키는 단계를 포함한다. 파장 및/또는 광도 프로파일이 시간에 대해 검출되면, 블록(1112)은 실질적으로 선형인 조명 패턴을 검출 시간 세트와 연관시키는 단계를 포함할 수 있다. 블록(1106)과 유사하게, 블록(1108)은 현재 시간을 결정하기 위해 네트워크(예를 들어, 공중 인터넷)에 액세스하는 광 검출기와 연관된 송수신기를 포함할 수 있다. 대안적으로, 상기 광 검출기는 상기 현재 시간을 저장하는 내부 클록을 가질 수 있다. 블록(1108)은 상기 연관된 검출 시간을 메모리에 저장하는 단계를 더 포함할수도 있다. 일부 실시예들에서, 상기 메모리는 광 검출기에 탑재될 수 있다. 대안적으로, 상기 메모리는 원격으로 위치될 수 있다(예를 들어, 광 검출기가 동기화 시간을 전달하는 클라우드 저장 장치).
블록(1114)에서, 방법(1100)은 컴퓨팅 장치를 사용하여 상기 광 검출기의 각도 위치를 결정하기 위해 상기 검출 시간을 상기 동기화 시간과 비교하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서 상기 컴퓨팅 장치는 광 검출기에 탑재될 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 상기 컴퓨팅 장치는, 예를 들어 다수의 각각의 검출 시간 및 동기화 시간에 기초하여 다수의 광 검출기의 각도 위치를 결정하는 중앙 서버일 수 있다. 이러한 실시예들에서, 상기 컴퓨팅 장치는 예를 들어 상기 광 검출기 상의 송수신기를 통해 광 검출기와 통신할 수 있다. 블록(1114)은 상기 동기 조명이 검출된 때와 상기 실질적으로 선형인 조명 패턴이 검출된 때 사이의 지속 시간을 결정하기 위해 상기 검출 시간으로부터 상기 동기화 시간을 감산하는 상기 컴퓨팅 장치를 포함할 수 있다. 또한, 블록(1114)은 상기 광 검출기의 각도 위치를 결정하기 위해, 상기 발광기의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들 각각의 조명 시간에 의해 동기 조명 검출과 상기 실질적으로 선형인 조명 패턴 검출 사이의 시간 기간을 분할하는 상기 컴퓨팅 장치를 포함할 수 있다. 상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들 각각의 조명 시간은 상기 발광기로부터 상기 광 검출기로 이전에 전송될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 상기 조명 시간은 상기 동기화 조명 내에 포함된 정보에 기초하여 생성/변경될 수 있다 (예를 들어, 상기 동기화 조명의 파장은 해당 조명 시퀀스에서 사용되는 상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들 각각의 조명 시간에 대한 상기 발광기로부터 광 검출기로의 인디케이션으로서 작용한다).
방법(1100)은 발광기의 하나 이상의 상호접속된 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 각각의 추가 세트들로부터 광을 생성함으로써 상기 발광기로부터 각각의 시간 기간 동안 추가적인 조명 패턴들이 생성될 수 있는 단계들을 더 포함할 수 있다. 이러한 추가의 조명 패턴들은 (예를 들어, 환경의 보다 작은 부분들에 선택적으로 조명을 제공하는 조명 패턴들을 제공함으로써) 환경 내의 광 검출기 또는 다른 객체의 각도 위치가 결정될 수 있는 분해능을 증가시키도록 제공될 수 있다.
방법(1100)은 하나 이상 제공된 조명 패턴을 통해 환경의 광 검출기들에 정보의 광 전송을 제공하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 또한, 방법(1100)은 무선 주파수 송신을 통해, 조명된 환경의 타이밍, 시퀀스, 각도에 대한 정보 또는 발광기로부터 각각의 상이한 시간 기간 동안 제공되는 조명 패턴들에 관한 다른 정보를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 방법(1100)은 여기에 열거된 단계를 또는 다른 단계들을 포함할 수 있다.
IV. 결론
도면들에 도시된 특정 구성들은 제한적으로 간주되어서는 안된다. 다른 실시 예는 소정의 도면에 도시된 각 구성요소를 다소 포함할 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 도시된 구성요소들 중 일부는 결합되거나 생략될 수 있다. 또한, 예시적인 실시예는 도면들에 도시되지 않은 구성요소들을 포함할 수 있다.
또한, 다양한 양태들 및 실시예들이 본 명세서에 개시되었지만, 다른 양태들 및 실시예들은 당업자에게 명백할 것이다. 여기에 개시된 다양한 양태 및 실시예는 예시의 목적을 위한 것이며, 이하의 청구 범위에 의해 지시되는 실제 범위 및 사상과 함께 제한하려는 것은 아니다. 본 명세서에 제시된 요지의 정신 또는 범위를 벗어나지 않고 다른 실시예가 이용될 수 있고 다른 변경이 이루어질 수 있다. 본 명세서에 일반적으로 기술되고 도면에 예시된 바와 같은 본 개시 내용의 양태는 본 명세서에서 모두 고려되는 다양하고 상이한 구성으로 배열, 대체, 결합, 분리 및 설계될 수 있음을 쉽게 이해할 것이다.

Claims (20)

  1. 장치로서,
    비점수차 광학 요소;
    상기 비점수차 광학 요소쪽으로 광을 방출하도록 배열된 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 어레이 -상기 비점수차 광학 요소는 각각 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자로부터 방출된 광을 포커싱하도록 배열되어 각도 범위 내에서 상이한 해당 스캔 각도로 실질적으로 선형인 조명 패턴을 생성하며-; 그리고
    상기 실질적으로 선형인 조명 패턴이 상기 각도 범위를 스윕하도록 상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들을 순차적으로 활성화시키도록 동작하는 제어 시스템을 포함하며,
    상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들은 상기 실질적으로 선형인 조명 패턴이 상기 각도 범위를 연속적으로 스윕하도록 상기 어레이에서 서로에 대해 스태거되는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 각도 범위를 연속적으로 스윕하는 상기 실질적으로 선형인 조명 패턴은 물리적인 공간을 수평방향으로 스캔하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 각도 범위를 연속적으로 스윕하는 상기 실질적으로 선형인 조명 패턴은 물리적인 공간을 수직방향으로 스캔하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 어레이는 인쇄 회로 기판상에 제조되는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 어레이는 32개의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 어레이 내의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자의 개수는 상기 각도 범위의 각도 분해능에 기여하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 어레이 내의 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자의 개수는 상기 각도 범위의 사이즈에 기여하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들 중 하나로부터 포커싱되는 상기 실질적으로 선형인 조명 패턴의 폭은 상기 실질적으로 선형인 조명 패턴이 인접한 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자로부터 포커싱되는 상기 실질적으로 선형인 조명 패턴을 적어도 부분적으로 중첩하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 비점수차 광학 요소는 원통형 렌즈인 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 각도 범위는 90도인 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 방법으로서,
    제1 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자에서 비점수차 광학 요소를 향해 광을 방출하는 단계;
    상기 비점수차 광학 요소에 의해, 각도 범위 내의 제1 해당 스캔 각도로 실질적으로 선형인 조명 패턴을 생성하도록 상기 제1 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자로부터 방출된 상기 광을 포커싱하는 단계;
    제2 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자로부터의 광을 상기 비점수차 광학 요소쪽으로 방출하는 단계; 그리고
    상기 비점수차 광학 요소에 의해, 상기 각도 범위 내의 제2 해당 스캔 각도로 상기 실질적으로 선형인 조명 패턴을 재현하도록 상기 제2 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자로부터 방출된 광을 포커싱하는 단계를 포함하며,
    상기 제1 및 제2 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들은 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 어레이 내에 있고,
    상기 제1 및 제2 개별 어드레스 가능한 발광 소자는 상기 실질적으로 선형인 조명 패턴이 상기 각도 범위의 적어도 일부를 스윕하도록 제어 시스템에 의해 순차적으로 활성화되며, 그리고
    상기 제1 및 제2 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자는 상기 실질적으로 선형의 조명 패턴이 상기 각도 범위를 연속적으로 스윕하도록 상기 어레이에서 서로에 대해 스태거되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자로부터 포커싱된 상기 실질적으로 선형인 조명 패턴의 폭은 상기 제2 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자로부터 포커싱된 상기 실질적으로 선형인 조명 패턴과 적어도 부분적으로 중첩하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 어레이는 인쇄 회로 기판상에 제조되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제1 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자로부터 또는 상기 제2 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자로부터 방출된 광을 광 검출기에 의해 검출하는 단계; 그리고
    상기 제1 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자 또는 상기 제2 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자로부터 방출된 상기 검출된 광을 검출 시간과 연관시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자 모두로부터의 광을 동시에 방출하여 동기화 조명을 생성하는 단계;
    상기 비점수차 광학 요소에 의해, 상기 제1 및 제2 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자 모두로부터 방출된 광을 포커싱하는 단계;
    상기 광 검출기에 의해 상기 동기화 조명을 검출하는 단계;
    상기 검출된 동기화 조명을 동기화 시간과 연관시키는 단계; 그리고
    컴퓨팅 장치에 의해, 상기 검출 시간을 상기 동기화 시간과 비교하여 상기 광 검출기의 각도 위치를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자 모두로부터의 광을 동시에 방출하여 동기화 조명을 생성하는 단계; 그리고
    상기 비점수차 광학 요소에 의해,
    상기 제1 및 제2 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자 모두로부터 방출된 광을 포커싱하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 제어 시스템에 의해, 상기 제1 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자로부터의 광을 방출하는 것과 그리고 상기 제2 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자로부터 광을 방출하는 것 간의 시간 간격을 변조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 제1 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자로부터 방출된 광과 상기 제2 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자로부터 방출된 광은 서로 다른 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자는 발광 다이오드(LED)인 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 시스템으로서,
    발광 소자와;
    광 검출기를 포함하며,
    상기 발광 소자는,
    비점수차 광학 요소;
    상기 비점수차 광학 요소쪽으로 광을 방출하도록 배열된 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들의 어레이 -여기서, 상기 비점수차 광학 요소는 각도 범위 내에서 상이한 해당 스캔 각도로 실질적으로 선형인 조명 패턴을 생성하도록 각각 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자로부터 방출된 광을 포커싱하도록 배치되며-; 그리고
    상기 실질적으로 선형인 조명 패턴이 상기 각도 범위를 스윕하도록 상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들을 순차적으로 활성화시키도록 동작하는 제어 시스템 -상기 개별적으로 어드레스 가능한 발광 소자들은 상기 실질적으로 선형인 조명 패턴이 상기 각도 범위를 연속적으로 스윕하도록 상기 어레이에서 서로에 대해 스태거되며 -을 포함하며; 그리고
    상기 광 검출기는 상기 발광 소자로부터 방출된 광을 검출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
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