KR20200043952A - 구조형 광의 프로젝터 - Google Patents

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Abstract

광전 장치는 반도체 기판 및 규칙적인 격자가 아닌 2차원 패턴으로 기판상에 배치되는 발광 소자의 모놀리식 어레이를 포함한다.

Description

구조형 광의 프로젝터{PROJECTORS OF STRUCTURED LIGHT}
본 발명은 일반적으로 광학 및 광전자 장치에 관한 것이고, 특히 패턴의 투사를 위한 장치에 관한 것이다.
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.
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.
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.
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.
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.
하기에 기술된 본 발명의 실시예들은 패터닝된 광의 투사를 위한 개선된 장치 및 방법을 제공한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따라, 반도체 기판 및 규칙적인 격자가 아닌 2차원으로 상기 기판상에 배치된 발광 소자의 모놀리식 어레이를 포함하는, 광전 장치가 제공된다.
개시된 실시예에서, 발광 소자는 VCSEL(vertical-cavity surface-emitting laser) 다이오드를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 발광 소자의 2차원 패턴은 상호무관한(uncorrelated)패턴이다.
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.
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.
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.
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.
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.
본 발명은 도면을 함께 참조하여 상기 실시예의 하기의 상세한 설명으로부터 보다 더 이해될 것이다.
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.
(개관)
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.
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.
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.
일부 실시예에서, 빔 소스는 광학 빔 상에 부여된 패턴에 대응하는 2차원 패턴으로 반도체 기판 상에 배치되는 발광 소자의 모놀리식 어레이를 구비한다.
(시스템 설명)
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.
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.
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.
(집적된 패턴 생성기)
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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(122)에 의해 다이(100)로 결합될 수 있다.
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.
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.
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.
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(130)에 의해 대체된다. 렌즈(130)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.
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.
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.
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.
도 4a에서의 타일(162) 중 하나에 대응하는, 패턴의 각각의 복제는 내부적으로 상호무환하지만, 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.
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.)
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.

Claims (20)

  1. 광전 장치로서,
    반도체 기판;
    상기 기판 상에 배치된, 제1 및 제2 세트들의 발광 소자들을 포함하는 발광 소자들의 모놀리식 어레이 - 상기 제1 및 제2 세트들의 발광 소자들은 각각의 제1 및 제2의 2차원 패턴들로 상기 기판 상에서 상호배치됨(interleaved) -; 및
    제1 및 제2 전도체들을 포함하고,
    상기 제1 및 제2 전도체들은, 상기 장치가 상기 제1 및 제2 패턴들 중 어느 하나 또는 모두로 광을 선택가능하게 방출하도록 상기 제1 및 제2 세트들의 발광 소자들을 개별적으로 구동시키기 위해 각각 연결되는, 광전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전도체들은, 상기 반도체 기판 위에 형성된 상이한 제1 및 제2 금속층들 내에 배치되는, 광전 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전도체들은 모두, 상기 반도체 기판 위에 형성된 단일 금속층 내에 배치되는, 광전 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 발광 소자들은 VCSEL(vertical-cavity surface-emitting laser) 다이오드들을 포함하는, 광전 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 2차원 패턴들 중 적어도 하나는 규칙적인 격자가 아닌, 광전 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 2차원 패턴들 중 상기 적어도 하나는 상호무관한(uncorrelated) 패턴인, 광전 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    대상물로 상기 발광 소자들에 의해 방출된 광을 투사하도록 구성된 투사 광학기기; 및
    이미징 장치를 포함하고,
    상기 이미징 장치는, 상기 제1 세트의 발광 소자들만 상기 광을 방출하도록 구동되어 상기 대상물로 저해상도 패턴을 투사하는 동안에는, 저해상도 모드로 상기 대상물의 이미지들을 캡처하고, 상기 제1 및 제2 세트들의 발광 소자들 양자가 상기 광을 방출하도록 구동되어 상기 대상물로 고해상도 패턴을 투사하는 동안에는, 고해상도 모드로 상기 대상물의 이미지들을 캡처하도록 구성되는, 광전 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 기판 상에 장착되고, 상기 기판 상의 상기 발광 소자들의 2차원 패턴에 대응하는 광 패턴을 포함하는 광학 빔을 투사하기 위해 상기 발광 소자들에 의해 방출되는 광을 집속 및 포커싱하도록 구성된 투사 렌즈를 포함하는, 광전 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기판 상에 장착되고 상기 패턴의 다중의 상호 인접한 복제(replica)를 생성함으로써 상기 투사된 광학 빔을 신장시키도록 구성된 회절 광학소자(DOE)를 포함하는, 광전 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 투사 렌즈 및 DOE는 단일한 광학 기판의 대향하는 측면들 상에 형성되는, 광전 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 패턴의 다중의 상호 인접한 복제를 생성함으로써 투사된 광학 빔을 신장시키면서 상기 기판 상에 상기 발광 소자들의 2차원 패턴에 대응하는 광 패턴을 포함하는 광학 빔을 투사시키기 위해 상기 발광 소자들에 의해 방출된 광을 집속 및 포커싱하도록 구성되고, 상기 반도체 기판 상에 장착되는 단일한 회절 광학소자(DOE)를 포함하는, 광전 장치.
  12. 광전 장치를 제조하는 방법으로서,
    반도체 기판을 제공하는 단계;
    상기 기판 상에 발광 소자들의 모놀리식 어레이를 형성하는 단계 - 상기 발광 소자들의 모놀리식 어레이는 상기 기판 상에 배치된 제1 및 제2 세트들의 발광 소자들을 포함하고, 상기 제1 및 제2 세트들의 발광 소자들은 각각의 제1 및 제2의 2차원 패턴들로 상기 기판 상에서 상호배치됨(interleaved) -; 및
    제1 및 제2 전도체들을 연결하여, 상기 장치가 상기 제1 및 제2 패턴들 중 어느 하나 또는 모두로 광을 선택가능하게 방출하도록 상기 제1 및 제2 세트들의 발광 소자들을 개별적으로 구동시키는 단계
    를 포함하는, 광전 장치를 제조하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전도체들은, 상기 반도체 기판 위에 형성된 상이한 제1 및 제2 금속층들 내에 배치되는, 광전 장치를 제조하는 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전도체들은 모두, 상기 반도체 기판 위에 형성된 단일 금속층 내에 배치되는, 광전 장치를 제조하는 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 발광 소자들은 VCSEL(vertical-cavity surface-emitting laser) 다이오드들을 포함하는, 광전 장치를 제조하는 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 2차원 패턴들 중 적어도 하나는 규칙적인 격자가 아닌, 광전 장치를 제조하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 2차원 패턴들 중 상기 적어도 하나는 상호무관한(uncorrelated) 패턴인, 광전 장치를 제조하는 방법.
  18. 제12항에 있어서,
    대상물로 상기 발광 소자들에 의해 방출된 광을 투사하는 단계;
    상기 제1 세트의 발광 소자들만 상기 광을 방출하도록 구동되어, 상기 대상물로 저해상도 패턴을 투사하는 동안에는, 저해상도 모드로 상기 대상물의 제1 이미지들을 캡처하는 단계; 및
    상기 제1 및 제2 세트들의 발광 소자들 모두가 상기 광을 방출하도록 구동되어, 상기 대상물로 고해상도 패턴을 투사하는 동안에는, 고해상도 모드로 상기 대상물의 제2 이미지들을 캡처하는 단계
    를 포함하는 광전 장치를 제조하는 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 발광 소자들에 의해 방출되는 광을 집속 및 포커싱하여 상기 기판 상의 상기 발광 소자들의 2차원 패턴에 대응하는 광 패턴을 포함하는 광학 빔을 투사하기 위해 투사 렌즈를 상기 반도체 기판 상에 장착하는 단계를 포함하는, 광전 장치를 제조하는 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 패턴의 다중의 상호 인접한 복제(replica)를 생성함으로써 투사된 광학 빔을 신장시키도록 상기 기판 상에 회절 광학소자(DOE)를 장착하는 단계를 포함하는, 광전 장치를 제조하는 방법.
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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
CN104730825B (zh) * 2012-03-15 2019-04-02 苹果公司 光电投影设备
US9258485B2 (en) * 2014-03-24 2016-02-09 Omnivision Technologies, Inc. Image sensor cropping images in response to cropping coordinate feedback
KR102425033B1 (ko) * 2014-06-27 2022-07-25 에이엠에스 센서스 싱가포르 피티이. 리미티드. 구조광 이미징 시스템 및 방법
KR20160089071A (ko) 2015-01-19 2016-07-27 엘에스엠트론 주식회사 정유압 기계식 변속장치
US9553423B2 (en) 2015-02-27 2017-01-24 Princeton Optronics Inc. Miniature structured light illuminator
TWI585467B (zh) * 2015-08-28 2017-06-01 高準精密工業股份有限公司 具有對應之繞射光學元件的發光裝置
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 (zh) * 2015-10-21 2021-11-02 普林斯顿光电子股份有限公司 编码图案投影仪
WO2017204498A1 (ko) * 2016-05-27 2017-11-30 엘지전자 주식회사 이동 단말기
KR101892013B1 (ko) 2016-05-27 2018-08-27 엘지전자 주식회사 이동 단말기
EP3497757A1 (en) * 2016-09-19 2019-06-19 Apple Inc. Vertical emitters integrated on silicon control backplane
CN106569330B (zh) * 2016-10-28 2019-07-12 深圳奥比中光科技有限公司 一种光学图案的设计方法、面阵投影装置及一种深度相机
CN106444015A (zh) * 2016-11-23 2017-02-22 青岛小优智能科技有限公司 基于mems微振镜的激光光源结构光生成方法与系统
CN108333856B (zh) * 2017-01-19 2023-07-07 奥比中光科技集团股份有限公司 光学投影装置及应用其的深度相机
CN108336040A (zh) * 2017-01-19 2018-07-27 深圳奥比中光科技有限公司 芯片嵌入装置
US10824054B2 (en) 2017-01-24 2020-11-03 Lg Electronics Inc. Mobile terminal
WO2018139790A1 (ko) * 2017-01-24 2018-08-02 엘지전자 주식회사 이동 단말기
CN107085343B (zh) * 2017-03-10 2019-07-12 深圳奥比中光科技有限公司 结构光投影装置及深度相机
CN107039885B (zh) * 2017-05-04 2023-04-18 奥比中光科技集团股份有限公司 应用于3d成像的激光阵列
CN106972347B (zh) * 2017-05-04 2019-04-09 深圳奥比中光科技有限公司 用于3d成像的激光阵列
CN106990660A (zh) * 2017-05-09 2017-07-28 深圳奥比中光科技有限公司 结构光投影模组
CN107063124B (zh) * 2017-06-01 2020-10-27 南京华捷艾米软件科技有限公司 光学组件和3d测量设备
US10928642B2 (en) * 2017-07-18 2021-02-23 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 (ko) 2017-07-31 2022-11-07 삼성전자주식회사 메타 프로젝터 및 이를 포함하는 전자 장치
US10551614B2 (en) * 2017-08-14 2020-02-04 Facebook Technologies, Llc Camera assembly with programmable diffractive optical element for depth sensing
US20200355494A1 (en) * 2017-08-28 2020-11-12 Heptagon Micro Optics Pte. Ltd. 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
CN107450190B (zh) * 2017-09-08 2019-12-13 深圳奥比中光科技有限公司 一种衍射光学元件及配制方法
CN107703641B (zh) * 2017-09-08 2019-12-13 深圳奥比中光科技有限公司 一种结构光投影模组和深度相机
CN109521578B (zh) 2017-09-19 2021-02-26 奥比中光科技集团股份有限公司 深度相机
CN107741682A (zh) * 2017-10-20 2018-02-27 深圳奥比中光科技有限公司 光源投影装置
CN107908064A (zh) * 2017-11-06 2018-04-13 深圳奥比中光科技有限公司 结构光投影模组、深度相机及制造结构光投影模组的方法
CN107748475A (zh) 2017-11-06 2018-03-02 深圳奥比中光科技有限公司 结构光投影模组、深度相机及制造结构光投影模组的方法
CN109839792B (zh) * 2017-11-25 2024-05-03 宁波舜宇光电信息有限公司 具备编码光的结构光投影装置、电子设备及其应用
CN107968888A (zh) * 2017-11-30 2018-04-27 努比亚技术有限公司 一种移动终端控制方法、移动终端及计算机可读存储介质
CN108388071B (zh) * 2018-02-07 2024-03-08 奥比中光科技集团股份有限公司 深度相机及其投影模组
CN108363267A (zh) * 2018-02-14 2018-08-03 深圳奥比中光科技有限公司 规则阵列光源的结构光投影模组
WO2019165879A1 (zh) * 2018-02-27 2019-09-06 Oppo广东移动通信有限公司 激光投射模组、深度相机及电子装置
CN108508688B (zh) * 2018-03-12 2021-10-19 Oppo广东移动通信有限公司 激光发射器、结构光投射模组、深度相机和电子设备
WO2019174455A1 (zh) 2018-03-12 2019-09-19 Oppo广东移动通信有限公司 激光投射模组及其检测方法与装置、深度摄像模组和电子装置
CN108493767B (zh) * 2018-03-12 2019-09-27 Oppo广东移动通信有限公司 激光发生器、结构光投射器、图像获取结构和电子装置
CN108303757B (zh) * 2018-03-12 2020-07-10 Oppo广东移动通信有限公司 激光投射模组、深度相机和电子装置
CN108508624B (zh) * 2018-03-12 2020-01-10 Oppo广东移动通信有限公司 激光投射模组及其检测方法与装置、深度相机和电子装置
CN108319035B (zh) * 2018-03-23 2021-01-12 昆山丘钛微电子科技有限公司 光学投影模组及其控制方法
CN108594453B (zh) * 2018-03-23 2019-12-13 深圳奥比中光科技有限公司 一种结构光投影模组和深度相机
CN108490634B (zh) * 2018-03-23 2019-12-13 深圳奥比中光科技有限公司 一种结构光投影模组和深度相机
CN108594455B (zh) * 2018-03-23 2019-12-13 深圳奥比中光科技有限公司 一种结构光投影模组和深度相机
CN108490635B (zh) * 2018-03-23 2019-12-13 深圳奥比中光科技有限公司 一种结构光投影模组和深度相机
CN108594454B (zh) * 2018-03-23 2019-12-13 深圳奥比中光科技有限公司 一种结构光投影模组和深度相机
CN110398876A (zh) * 2018-04-25 2019-11-01 三赢科技（深圳）有限公司 承载结构及其形成方法及光学投影模组
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 (zh) * 2018-07-30 2019-01-11 深圳阜时科技有限公司 一种感测方法
CN109031683A (zh) * 2018-08-14 2018-12-18 深圳睿晟自动化技术有限公司 结构光投影模组的主动调焦方法
CN109143755A (zh) * 2018-09-08 2019-01-04 深圳阜时科技有限公司 一种光学组件、光学投影模组、感测装置及设备
WO2020076336A1 (en) * 2018-10-12 2020-04-16 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
CN109541875B (zh) * 2018-11-24 2024-02-13 深圳阜时科技有限公司 一种光源结构、光学投影模组、感测装置及设备
CN109471323A (zh) * 2018-11-24 2019-03-15 深圳阜时科技有限公司 投影装置及其光源和设备
CN109471319A (zh) * 2018-11-24 2019-03-15 深圳阜时科技有限公司 一种光源结构、光学投影模组、感测装置及设备
CN109597211B (zh) * 2018-12-25 2022-01-14 奥比中光科技集团股份有限公司 一种投影模组、深度相机以及深度图像获取方法
CN109755861A (zh) * 2018-12-27 2019-05-14 江西瑞坤科技发展有限公司 一种应用于3d成像的vcsel阵列、激光投影装置及3d成像设备
CN109521639A (zh) * 2019-01-15 2019-03-26 深圳市安思疆科技有限公司 一种不含准直透镜的结构光投射模组以及3d成像装置
CN111522190B (zh) * 2019-02-01 2022-03-11 无锡奥普顿光电子有限公司 基于面发射激光的投射装置及其制作方法
CN110471081A (zh) * 2019-04-30 2019-11-19 深圳市光鉴科技有限公司 基于同步ToF离散点云的3D成像装置及电子设备
CN110376754A (zh) * 2019-07-26 2019-10-25 业成科技（成都）有限公司 光学系统偏振结构
CN111884049B (zh) * 2020-04-26 2021-05-25 东莞埃科思科技有限公司 点阵生成方法、装置、存储介质、电子设备及vcsel阵列光源
CN111913305B (zh) * 2020-07-28 2022-11-08 Oppo广东移动通信有限公司 发射模组及深度传感器、电子设备
US20230319966A1 (en) * 2020-08-27 2023-10-05 Signify Holding B.V. Dapple lighting
WO2023232818A1 (en) * 2022-06-03 2023-12-07 Nil Technology Aps Optical elements providing collimation and fan-out or diffusion

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100853742B1 (ko) * 2000-11-28 2008-08-25 허니웰 인터내셔널 인코포레이티드 물체의 움직임을 광학적으로 감지하기 위한 시스템 및 방법
WO2009153446A2 (fr) * 2008-06-12 2009-12-23 Universite De Strasbourg Dispositif de projection de lumiere structuree au moyen de vcsel et de composants optiques diffractifs de phase
KR20100132496A (ko) * 2008-02-08 2010-12-17 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. 라이트 모듈 장치
JP2011228553A (ja) * 2010-04-21 2011-11-10 Hamamatsu Photonics Kk 半導体発光素子アレイ
KR101629044B1 (ko) * 2008-07-25 2016-06-09 코넬 유니버시티 광 필드 이미지 센서, 방법 및 적용

Family Cites Families (8)

* 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
JP4671793B2 (ja) * 2005-07-22 2011-04-20 パナソニック株式会社 半導体レーザ装置及びその製造方法
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
US8150142B2 (en) 2007-04-02 2012-04-03 Prime Sense Ltd. Depth mapping using projected patterns
KR101439434B1 (ko) * 2007-10-05 2014-09-12 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 그 제조 방법
US20110187878A1 (en) * 2010-02-02 2011-08-04 Primesense Ltd. Synchronization of projected illumination with rolling shutter of image sensor
CN104730825B (zh) * 2012-03-15 2019-04-02 苹果公司 光电投影设备

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100853742B1 (ko) * 2000-11-28 2008-08-25 허니웰 인터내셔널 인코포레이티드 물체의 움직임을 광학적으로 감지하기 위한 시스템 및 방법
KR20100132496A (ko) * 2008-02-08 2010-12-17 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. 라이트 모듈 장치
WO2009153446A2 (fr) * 2008-06-12 2009-12-23 Universite De Strasbourg Dispositif de projection de lumiere structuree au moyen de vcsel et de composants optiques diffractifs de phase
KR101629044B1 (ko) * 2008-07-25 2016-06-09 코넬 유니버시티 광 필드 이미지 센서, 방법 및 적용
JP2011228553A (ja) * 2010-04-21 2011-11-10 Hamamatsu Photonics Kk 半導体発光素子アレイ

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