WO2023200168A1 - Light module including multiple light sources - Google Patents

Light module including multiple light sources Download PDF

Info

Publication number
WO2023200168A1
WO2023200168A1 PCT/KR2023/004510 KR2023004510W WO2023200168A1 WO 2023200168 A1 WO2023200168 A1 WO 2023200168A1 KR 2023004510 W KR2023004510 W KR 2023004510W WO 2023200168 A1 WO2023200168 A1 WO 2023200168A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light source
disposed
light
circuit board
printed circuit
Prior art date
Application number
PCT/KR2023/004510
Other languages
French (fr)
Korean (ko)
Inventor
김동현
함헌주
이용경
Original Assignee
하나옵트로닉스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 하나옵트로닉스 주식회사 filed Critical 하나옵트로닉스 주식회사
Publication of WO2023200168A1 publication Critical patent/WO2023200168A1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4251Sealed packages
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4256Details of housings
    • G02B6/4257Details of housings having a supporting carrier or a mounting substrate or a mounting plate
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4274Electrical aspects
    • G02B6/428Electrical aspects containing printed circuit boards [PCB]
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/43Arrangements comprising a plurality of opto-electronic elements and associated optical interconnections

Definitions

  • the present invention relates to an optical module including a plurality of light sources.
  • (Depth) information about the distance between the surfaces of the subject and the 3D image acquisition device can be obtained using binocular stereo vision using two cameras or triangulation using structured light and cameras. It can be obtained using .
  • the accuracy of depth information decreases rapidly as the distance to the subject increases, and it is dependent on the surface condition of the subject, so it may be difficult to obtain precise depth information.
  • ToF technology is a method of measuring the light flight time from when illumination light is irradiated to a subject until the light reflected from the subject is received by the light receiver.
  • light of a specific wavelength for example, near-infrared rays of 850 nm
  • an illumination optical system including a light-emitting diode (LED) or laser diode (LD).
  • LED light-emitting diode
  • L laser diode
  • ToF technology receives light of the same wavelength reflected from the subject at the light receiver and then goes through a series of processing processes to extract depth information, such as modulating the received light with an optical shutter.
  • Various ToF technologies are being developed according to this series of light processing processes.
  • a ToF sensor usually senses a subject including a plurality of light sources.
  • the ToF sensor includes a light source that can secure a wide FOI (Field of Illumination) and a light source that outputs light of relatively strong intensity to increase the measurement distance.
  • ToF sensors include multiple light sources to improve sensing rates.
  • the ToF sensor includes a driver chip to control the operation of a plurality of light sources.
  • the driver chip and each light source have been placed spaced apart from each other in a conventional ToF sensor.
  • the driver chip and the light source are arranged spaced apart from each other within the ToF sensor, miniaturization of the conventional ToF sensor was difficult.
  • One embodiment of the present invention aims to provide an optical module that includes a plurality of light sources and has reduced size while maintaining performance.
  • An optical module comprising a dispersion unit for dispersion is provided.
  • the interposer substrate has a preset height.
  • one of the first light source and the second light source has a relatively wide Field of Illumination (FOI).
  • FOI Field of Illumination
  • the other one of the first and second light sources is characterized in that the measurement distance is improved by outputting light of relatively strong intensity.
  • the dispersion unit is implemented as a micro lens array (MLA) or diffractive optical elements (DOE).
  • MLA micro lens array
  • DOE diffractive optical elements
  • the first light source and the second light source are disposed away from the driver chip within a preset range in order to minimize the electrical influence of the driver chip.
  • the first light source is disposed at a predetermined distance or more to prevent interference between lights emitted from the second light source.
  • the optical element is a collimator or a lens having a preset refractive index.
  • the optical element is characterized by being implemented as a micro lens array (MLA) or diffractive optical elements (DOE).
  • MLA micro lens array
  • DOE diffractive optical elements
  • the optical element is characterized by being implemented as a double-sided micro lens array (Double Sided MLA) or a double-sided diffractive optical element (Double Sided DOE).
  • Double Sided MLA double-sided micro lens array
  • Double Sided DOE double-sided diffractive optical element
  • the optical element is characterized by being implemented in a plurality of configurations.
  • It includes a dispersing part for dispersing, a first electrode disposed on the first light source, and a second electrode disposed in or on the interposer substrate, wherein the first electrode and the second electrode are configured to print
  • An optical module is provided that is electrically connected to a circuit board.
  • a printed circuit board a driver chip disposed on the printed circuit board, an interposer substrate disposed on the driver chip, and a device disposed on the interposer substrate to radiate light vertically upward.
  • a light source and a second light source disposed on the printed circuit board at a preset distance from the driver chip and irradiating light vertically upward; and a second light source disposed on the optical path emitted by each light source to emit light emitted from each light source.
  • It includes a dispersing part for dispersing, a first electrode disposed on the first light source, a second electrode disposed on the interposer substrate, and a third electrode disposed in the interposer substrate, wherein the first electrode is the first electrode.
  • An optical module is provided that is electrically connected to the printed circuit board through two electrodes, and the third electrode is electrically connected to the printed circuit board.
  • It includes a dispersing part for dispersing, a first electrode disposed on the first light source, a second electrode disposed in or on the interposer substrate, and an additional interposer substrate disposed on the printed circuit board; , the additional interposer substrate is electrically connected to the printed circuit board at one end, and is electrically connected to the first electrode and the second electrode at the other end.
  • It includes a dispersing part for dispersing, a first electrode disposed on the first light source, and a second electrode disposed in or on the interposer substrate, wherein the first electrode and the second electrode are connected to the interposer substrate.
  • An optical module is provided that is electrically connected to the printed circuit board through a through silicon via (TSV) formed in the poser substrate and the driver chip.
  • TSV through silicon via
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an optical module according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is an internal structural diagram of an optical module according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is an internal plan view of an optical module according to an embodiment of the present invention.
  • 4 to 8 are diagrams showing implementation examples of optical devices according to an embodiment of the present invention.
  • 9 to 14 are diagrams illustrating an example of electrical connection between a driver chip, an interposer substrate, and a first light source according to an embodiment of the present invention.
  • 15 and 16 are diagrams showing an example of an electrical connection between a printed circuit board and a second light source according to an embodiment of the present invention.
  • first, second, A, and B may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • a first component may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component without departing from the scope of the present invention.
  • the term and/or includes any of a plurality of related stated items or a combination of a plurality of related stated items.
  • each configuration, process, process, or method included in each embodiment of the present invention may be shared within the scope of not being technically contradictory to each other.
  • FIG. 1 is a diagram showing an optical module according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a diagram showing the internal structure of the optical module according to an embodiment of the present invention.
  • the optical module 100 is included in a ToF camera or sensor that recognizes a subject located in front of the optical module 100 or projects an image of the subject.
  • the optical module 100 radiates light to the front so that it or another receiving module can receive reflected light reflected from a subject, etc.
  • the optical module 100 includes a plurality of light sources so that it can irradiate light over a long distance and at the same time over a wide range. At this time, a plurality of light sources and drivers for controlling the light sources may occupy a large space, which acts as a limitation in miniaturizing the optical module 100. Accordingly, components within the optical module 100 are arranged as shown in FIG. 2.
  • the optical module 100 includes a first light source 210, a second light source 215, an interposer substrate 220, a driver chip 230, and a dispersion unit ( 240, 245), an optical element 250, and a printed circuit board 260.
  • the first light source 210 and the second light source 215 are disposed on the interposer board 220 and the printed circuit board 260, respectively, and radiate light vertically upward.
  • the first light source 210 and the second light source 215 radiate light vertically upward.
  • the first light source 210 and the second light source 215 may be implemented as VCSELs to irradiate light vertically upward.
  • the optical module 100 can irradiate light in a wide range (FOI: Field of Illumination)
  • either the first light source 210 or the second light source 215 emits light in a wider range than the irradiation intensity of light.
  • the other module irradiates light with a relatively strong intensity so that the optical module can irradiate light over a long distance within a certain range.
  • FOI Field of Illumination
  • the first light source 210 is shown as a light source that irradiates light in a wide range
  • the second light source 215 is shown as a light source that irradiates light with a strong intensity.
  • this is only an example and is not necessarily limited thereto.
  • the first light source 210 and the second light source 215 are arranged to be spaced apart from the driver chip 230 by a predetermined distance or more. Since the driver chip 230 is a device that operates at high current and high frequency, other devices may be affected by the electrical characteristics of the driver chip 230 if they are not separated by a certain distance or more. In the case of a light source, the waveform of the irradiated light varies depending on the electrical characteristics of the driver chip 230, which may affect the measurement of the irradiated distance. Accordingly, the first light source 210 is located on the driver chip 230, and the interposer substrate 220 is located between them. The first light source 210 is positioned apart from the driver chip 230 by the height T I of the interposer substrate. Additionally, the second light source 215 is positioned at a certain distance (L DV ) away from the driver chip 230 on the printed circuit board 260.
  • L DV certain distance
  • the first light source 210 and the second light source 215 are arranged to be spaced apart from each other by a predetermined distance or more. Each light source 210, 215 emits light with a constant divergence angle. At this time, if the two light sources 210 and 215 are not positioned at a certain interval, interference may occur between the lights output from the light sources, or the light may not be accurately irradiated to the dispersion unit located above the light sources. Accordingly, the optical module 100 cannot accurately irradiate the desired type of light to the subject.
  • the first light source 210 and the second light source 215 must also be placed at a certain distance apart.
  • each light source especially the second light source 215
  • the driver chip 230 it is difficult for the second light source 215 to operate smoothly due to electrical delay. Accordingly, the distance between the second light source 215 and the driver chip 230 must satisfy the following.
  • ⁇ /2 is the divergence angle of the light emitted by the (first) light source
  • the distance between the second light source 215 and the driver chip 230 is narrower than (T I +T D )*tan( ⁇ /2).
  • each light emitted from the second light source 215 and the first light source 210 is contained within each other's light divergence angle, or the light emitted from the second light source 215 is emitted from the driver chip 230 or the interposer substrate ( 220) and interference occurs.
  • the distance between the second light source 215 and the driver chip 230 is the distance between the first light source 210 and the driver chip. It must be within twice the distance between chips 230. Therefore, the distance between the second light source 215 and the driver chip 230 must satisfy the above-mentioned formula.
  • the interposer substrate 220 is disposed between the first light source 210 and the driver chip 230 to maintain a gap between the first light source 210 and the driver chip 230.
  • the light source should not be located too close to the driver chip.
  • the interposer substrate 220 having a preset height is disposed on the driver chip 230, and the first light source 210 is disposed on the interposer substrate 220, thereby miniaturizing the optical module 100 and At the same time, the distance between the first light source 210 and the driver chip 230 can be maintained at a preset height.
  • the distance between the second light source and the driver chip 230 may be relatively reduced.
  • light sources must be placed at least a certain distance apart.
  • the distance between the second light source and the driver chip 230 is determined by the distance between all elements disposed on the printed circuit board 260.
  • the interval can be reduced by (D 1 -D 2 )*tan( ⁇ /2).
  • D 1 refers to the distance between the second light source 215 and the dispersion unit 245
  • D 2 refers to the distance between the first light source 210 and the dispersion unit 240.
  • the driver chip 230 is disposed on the printed circuit board 260 and controls the operation of each light source 210 and 215.
  • the driver chip 230 is electrically connected to the interposer substrate 220, the first light source 210, and the second light source 215 in various ways to control the operation of each light source 210 and 215. The electrical connection method will be described later with reference to FIGS. 9 to 14.
  • the dispersing units 240 and 245 change the form of light emitted from the light source.
  • the dispersion unit 240 may be implemented as an element that changes the shape of incident light, such as a micro lens array (MLA) or diffractive optical elements (DOE).
  • MLA micro lens array
  • DOE diffractive optical elements
  • the dispersion units 240 and 245 are disposed in front of the light path emitted from the light source and change the shape or path of the light emitted from the light source.
  • the area of the dispersion part disposed on the path of the light source that needs to irradiate light with high intensity Since light must be irradiated with strong intensity within a certain area, optical elements are usually placed on the optical path (between the light source and the dispersion unit) to adjust the shape of the light.
  • the driving area (Active) for changing the optical path of the dispersion unit 240 There are restrictions on area. If the diameter in one direction within the driving area of the dispersion unit 240 is L F , L F must satisfy the following.
  • L 2 means the diameter in one direction (in the same direction as L F ) within the active area of the first light source 210. Since the dispersion unit 240 must cover the entire area of the light emitted from the first light source 210, the diameter of the driving area of the first light source and the length over which the light is dispersed (2D 2 *tan( ⁇ /2)) It must have a length greater than the sum. However, if it is too large, it may affect not only the first light source 210 but also the light emitted from the second light source 215, so the diameter of the driving area of the first light source and the light emitted from the second light source 215 It must have a length smaller than the sum of these distributed lengths (3D 1 *tan( ⁇ /2)).
  • the dispersion unit 240 changes the shape of all light emitted from the first light source 210, and at the same time does not have an excessively large area and does not affect the shape of light emitted from the second light source 215. It may not be possible.
  • the optical element 250 is disposed between the second light source 215 and the dispersion unit 245 on the light path emitted from the second light source 215, so that the light emitted from the second light source 215 is transmitted to the dispersion unit ( 245) to allow complete entry.
  • the optical element 250 is mainly disposed on the optical path of a light source that irradiates light with a relatively strong intensity, thereby preventing excessive dispersion of light. By arranging the optical element 250 in this way, it is possible to prevent excessive dispersion from being completely incident on the dispersion portion, and also prevent the intensity of light from being weakened due to excessive dispersion.
  • the optical element 250 may be implemented as various elements.
  • Figure 3 is an internal plan view of an optical module according to an embodiment of the present invention.
  • the light sources 210 and 215 are maintained at a certain distance or more, and the light sources 210 and 215 and the driver chip 230 are maintained at a certain distance or more, while the optical module 100 ) can be confirmed to be miniaturized.
  • 4 to 8 are diagrams showing implementation examples of optical devices according to an embodiment of the present invention.
  • the optical element 250 is implemented as a collimator or a lens with a constant refractive index, and can form parallel light or adjust the degree of dispersion.
  • the optical element 410 is the same element as the dispersion unit 245, such as a micro lens array (MLA: Micro Lens Array) or a diffractive optical element (DOE: Diffractive Optical Elements) that changes the form of incident light.
  • MLA Micro Lens array
  • DOE diffractive optical element
  • the form of irradiated light can be adjusted to an appropriate form for incident on the dispersion unit 245.
  • the optical element 510 is not necessarily disposed alone, but as shown in FIG. 5, a plurality of optical elements 510a, 510b, and 510c are disposed so that the degree of dispersion can be adjusted.
  • the optical element is not necessarily independently disposed between the light source 215 and the dispersion unit 245, and may be implemented as one element with the dispersion unit 245, as shown in FIG. 6.
  • the optical element 610 may be implemented as a single element including a structure that changes the shape of light on both sides, such as a double-sided micro lens array (Double Sided MLA) or a double-sided diffractive optical element (Double Sided DOE).
  • an optical element including a structure that changes the form of light on both sides, and an additional collimator or lens 250 may be disposed between the light source 215 and the dispersion unit 245. there is.
  • the light source 215 may be of a type that irradiates light backwards, and the optical element 810 changes the form of light incident in a direction opposite to the direction of light irradiation.
  • the optical element 810 By placing the optical element 810 directly on the light source 215, the number of elements used to change the form of light emitted from the light source can be reduced.
  • 9 to 14 are diagrams illustrating an example of electrical connection between a driver chip, an interposer substrate, and a first light source according to an embodiment of the present invention.
  • electrodes 920 and 924 are formed on the first light source 210 and the interposer substrate 220, respectively. Each electrode 920 and 924 is directly electrically connected to the electrodes 922 and 926 within the printed circuit board 260 through a wire, etc. Meanwhile, the driver chip 230 is electrically connected to the printed circuit board 260 by flip-chip bonding 910 with the printed circuit board 260. According to this structure, the first light source 210, the interposer substrate 220, and the driver chip 230 may be electrically connected.
  • an electrode 1010 is formed on the first light source 210, and an electrode 1014 is formed within the interposer substrate 220.
  • the electrode 1014 is directly electrically connected to the electrode 926 in the printed circuit board 260 through a wire, etc.
  • an additional electrode 1012 will be placed on the interposer board 220. You can.
  • the electrode 1010 may be connected to the electrode 922 in the printed circuit board 260 via an additional electrode 1012 and a wire.
  • the driver chip 230 is electrically connected to the printed circuit board 260 by flip-chip bonding 910 with the printed circuit board 260.
  • an electrode 1010 is placed on the first light source 210, an additional electrode 1012 is placed on the interposer substrate 220, and an electrode 1014 is placed within the interposer substrate 220. ) may be formed, however, the electrodes 1012 and 1014 are not directly connected to the electrodes and wires in the printed circuit board 220, but an additional interposer substrate ( 1110) is deployed. Electrodes 1120 and 1125 for direct connection with electrodes in the printed circuit board 220 are disposed within the additional interposer board 1110.
  • the electrodes 1120 and 1125 in the additional interposer board 1110 are directly connected to the electrodes in the printed circuit board 220 at one end, and are electrically connected to the additional electrode 1012 and the electrode 1014 and wires at the other end. It is connected to As the additional interposer substrate 1110 including electrodes is disposed therein, the electrical connection length between electrodes can be significantly reduced.
  • an additional electrode 1012 is shown disposed on the interposer substrate 220, but it is not necessarily limited to this and can be electrically connected directly from the electrode 1010 to the electrode 1120 without the additional electrode 1012. You can.
  • the driver chip 230 is electrically connected to the printed circuit board 260 by flip-chip bonding 910 with the printed circuit board 260.
  • FIG. 12 as shown in FIG. 11, it includes electrodes 1010 and 1014, an additional electrode 1012, and an additional interposer substrate 1110, but each electrode is not electrically connected with a wire or the like.
  • a connection interposer substrate 1210 connecting the additional electrode 1012 and the electrodes 1014, 1120, and 1125 is disposed.
  • the interposer substrate 1210 replaces connecting means such as wires by electrically connecting the additional electrode 1012 and the electrodes 1014, 1120, and 1125.
  • the driver chip 230 is electrically connected to the printed circuit board 260 by flip-chip bonding 910 with the printed circuit board 260.
  • an electrode 1010 is formed on the first light source 210, and an additional electrode 1012 is formed on the interposer substrate 220.
  • through silicon vias (TSVs) 1310, 1315, 1320, and 1325 may be formed in the interposer substrate 220 and the driver chip 230.
  • TSVs through silicon vias
  • Each electrode is not connected to the outside through a separate connection means, but is directly connected to the printed circuit board 260 through the silicon through electrodes 1310, 1315, 1320, and 1325 in the interposer board 220 and the driver chip 230. can be electrically connected to.
  • the driver chip 230 is electrically connected to the printed circuit board 260 by flip-chip bonding 910 with the printed circuit board 260.
  • an electrode 1010 may be formed on the first light source 210, an additional electrode 1012 may be formed on the interposer substrate 220, and an electrode 1410 may be formed on the driver chip 230.
  • through-silicon electrodes 1310 and 1315 are formed within the interposer substrate 220, but through-silicon electrodes are not formed within the driver chip 230.
  • the interposer substrate 220, particularly the through-silicon electrodes 1310 and 1315, and the driver chip 230 are electrically connected through flip chip bonding 1410. Accordingly, each electrode 1010 and 1012 is electrically connected to the driver chip 230, and the electrode 1410 on the driver chip 230 is connected to the electrode 926 in the printed circuit board 260 and a connecting means such as a wire. It is connected to
  • 15 and 16 are diagrams showing an example of an electrical connection between a printed circuit board and a second light source according to an embodiment of the present invention.
  • the printed circuit board 260 and the second light source 215 include electrodes 1510 and 1520, respectively, and each electrode may be electrically connected by a connecting means such as a wire.
  • the printed circuit board 260 and the second light source 215 may be electrically connected by flip chip bonding 1610.
  • the first light source 210, the second light source 215, the interposer substrate 220, and the driver chip 230 may be connected in various embodiments. However, it is not necessarily limited to this, and each component may be electrically connected by various methods in addition to the methods described above.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

Disclosed is a light module including multiple light sources. An aspect of the present embodiment provides a light module including: a printed circuit board; a driver chip disposed on the printed circuit board; an interposer substrate disposed on the driver chip; a first light source which is disposed on the interposer substrate and emits light vertically upward; a second light source which is disposed on the printed circuit board to be spaced a predetermined distance from the driver chip and emits light vertically upward; and a dispersion part disposed on a light path of light emitted from each of the light sources to disperse the light emitted from each of the light sources.

Description

복수의 광원을 포함한 광 모듈Optical module containing multiple light sources
본 발명은 복수 개의 광원을 포함한 광 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to an optical module including a plurality of light sources.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명의 일 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The content described in this part simply provides background information on an embodiment of the present invention and does not constitute prior art.
피사체와의 거리 정보를 획득할 수 있는 3D 카메라, 모션 캡처 센서 또는 레이저 레이더 등에 관한 연구가 최근 증가하는 추세이다. 특히, 깊이감 있는 영상을 표시할 수 있는 3D 디스플레이 장치의 발전 및 수요 증가와 함께 3D 컨텐츠의 중요성이 부각되고 있다. Research on 3D cameras, motion capture sensors, or laser radar that can obtain distance information to a subject has recently been increasing. In particular, the importance of 3D content is emerging along with the development and increasing demand for 3D display devices that can display images with a sense of depth.
피사체의 표면들과 3차원 영상 획득 장치 사이의 거리에 관한 (깊이) 정보는, 두 대의 카메라를 이용한 양안 입체 시(Stereo Vision) 방법이나 구조광(Structured Light)과 카메라를 이용한 삼각 측량법(Triangulation)을 이용하여 얻을 수 있다. 그러나 이러한 방법은 피사체의 거리가 멀어질수록 깊이 정보에 대한 정확도가 급격히 저하되고, 피사체의 표면 상태에 의존적이어서 정밀한 깊이 정보를 얻기 어려울 수 있다.(Depth) information about the distance between the surfaces of the subject and the 3D image acquisition device can be obtained using binocular stereo vision using two cameras or triangulation using structured light and cameras. It can be obtained using . However, in this method, the accuracy of depth information decreases rapidly as the distance to the subject increases, and it is dependent on the surface condition of the subject, so it may be difficult to obtain precise depth information.
한편, 최근에 깊이 영상 획득 장치에 광시간비행법(Time-of-Flight; ToF)이 도입되었다. ToF 기술은 조명광을 피사체에 조사한 후, 피사체로부터 반사되는 광이 수광부에서 수광되기까지의 광 비행시간을 측정하는 방법이다. ToF 기술에 따르면, 발광 다이오드(LED) 또는 레이저 다이오드(LD)를 포함하는 조명 광학계를 이용하여 특정 파장의 빛(예컨대, 850nm의 근적외선)을 피사체에 투사한다. ToF 기술은 피사체로부터 반사된 동일한 파장의 빛을 수광부에서 수광한 후, 광 셔터로 수광된 빛을 변조하는 등 깊이 정보를 추출하기 위한 일련의 처리 과정을 거치게 된다. 이러한 일련의 광 처리 과정에 따라 다양한 ToF 기술이 개발되고 있다.Meanwhile, Time-of-Flight (ToF) has recently been introduced in depth image acquisition devices. ToF technology is a method of measuring the light flight time from when illumination light is irradiated to a subject until the light reflected from the subject is received by the light receiver. According to ToF technology, light of a specific wavelength (for example, near-infrared rays of 850 nm) is projected onto the subject using an illumination optical system including a light-emitting diode (LED) or laser diode (LD). ToF technology receives light of the same wavelength reflected from the subject at the light receiver and then goes through a series of processing processes to extract depth information, such as modulating the received light with an optical shutter. Various ToF technologies are being developed according to this series of light processing processes.
ToF 센서는 통상 복수의 광원을 포함하여 피사체를 센싱한다. ToF 센서는 넓은 FOI(Field of Illumination)를 확보할 수 있는 광원과 상대적으로 강한 세기의 광을 출력하여 측정 거리를 증가시키는 광원을 포함한다. ToF 센서는 복수의 광원을 포함하여 센싱율을 향상시킨다. A ToF sensor usually senses a subject including a plurality of light sources. The ToF sensor includes a light source that can secure a wide FOI (Field of Illumination) and a light source that outputs light of relatively strong intensity to increase the measurement distance. ToF sensors include multiple light sources to improve sensing rates.
ToF 센서 내에는 복수의 광원의 동작을 제어하기 위한 드라이버 칩이 포함된다. 이때, 드라이버 칩에서 발생하는 전기장 등 전기적 영향으로 인해, 종래의 ToF 센서 내에서 드라이버 칩과 각 광원들은 상호 간에 이격된 채 배치되어 왔다. 그러나 이처럼 드라이버 칩과 광원 각각이 ToF 센서 내에서 서로 이격되어 배치되기 때문에, 종래의 ToF 센서는 소형화가 곤란했다.The ToF sensor includes a driver chip to control the operation of a plurality of light sources. At this time, due to electrical effects such as electric fields generated from the driver chip, the driver chip and each light source have been placed spaced apart from each other in a conventional ToF sensor. However, because the driver chip and the light source are arranged spaced apart from each other within the ToF sensor, miniaturization of the conventional ToF sensor was difficult.
본 발명의 일 실시예는, 복수의 광원을 포함하여 성능을 유지하면서도 크기를 감소시킨 광모듈을 제공하는 데 일 목적이 있다.One embodiment of the present invention aims to provide an optical module that includes a plurality of light sources and has reduced size while maintaining performance.
본 발명의 일 측면에 의하면, 인쇄회로기판과 상기 인쇄회로기판 상에 배치되는 드라이버 칩과 상기 드라이버 칩 상에 배치되는 인터포저 기판과 상기 인터포저 기판 상에 배치되어 연직상방으로 광을 조사하는 제1 광원과 상기 인쇄회로기판 상에 상기 드라이버 칩과 기 설정된 거리만큼 떨어져 배치되어 연직상방으로 광을 조사하는 제2 광원 및 각 광원이 조사하는 광 경로 상에 배치되어, 각 광원으로부터 조사되는 광을 분산시키는 분산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 모듈을 제공한다.According to one aspect of the present invention, a printed circuit board, a driver chip disposed on the printed circuit board, an interposer substrate disposed on the driver chip, and a device disposed on the interposer substrate to radiate light vertically upward. 1 a light source and a second light source disposed on the printed circuit board at a preset distance from the driver chip and irradiating light vertically upward; and a second light source disposed on the optical path irradiated by each light source to emit light irradiated from each light source. An optical module comprising a dispersion unit for dispersion is provided.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 인터포저 기판은 기 설정된 높이를 갖는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the interposer substrate has a preset height.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 제1 광원 및 제2 광원 중 어느 하나는 상대적으로 넓은 FOI(Field of Illumination)를 갖는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, one of the first light source and the second light source has a relatively wide Field of Illumination (FOI).
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 제1 광원 및 제2 광원 중 나머지 하나는 상대적으로 강한 세기의 광을 출력하여 측정거리를 향상시킨 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the other one of the first and second light sources is characterized in that the measurement distance is improved by outputting light of relatively strong intensity.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 분산부는 마이크로 렌즈 어레이(MLA: Micro Lens Array) 또는 회절 광학 소자(DOE: Diffractive Optical Elements)로 구현되는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the dispersion unit is implemented as a micro lens array (MLA) or diffractive optical elements (DOE).
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원은 상기 드라이버 칩의 전기적 영향을 최소화하기 위해, 기 설정된 범위 내에서 상기 드라이버 칩과 떨어져 배치되는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the first light source and the second light source are disposed away from the driver chip within a preset range in order to minimize the electrical influence of the driver chip.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 제1 광원은 상기 제2 광원에서 조사되는 광 상호간에 간섭이 발생하지 않도록 기 설정된 거리 이상 떨어져 배치되는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the first light source is disposed at a predetermined distance or more to prevent interference between lights emitted from the second light source.
본 발명의 일 측면에 의하면, 인쇄회로기판과 상기 인쇄회로기판 상에 배치되는 드라이버 칩과 상기 드라이버 칩 상에 배치되는 인터포저 기판과 상기 인터포저 기판 상에 배치되어 연직상방으로 광을 조사하는 제1 광원과 상기 인쇄회로기판 상에 상기 드라이버 칩과 기 설정된 거리만큼 떨어져 배치되어 연직상방으로 광을 조사하는 제2 광원과 각 광원이 조사하는 광 경로 상에 배치되어, 각 광원으로부터 조사되는 광을 분산시키는 분산부 및 상기 제2 광원이 조사하는 광 경로 상에서 상기 제2 광원과 상기 분산부 사이에 배치되어, 상기 제2 광원에서 조사되는 광을 상기 분산부로 온전히 진입시키는 광학소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 모듈을 제공한다.According to one aspect of the present invention, a printed circuit board, a driver chip disposed on the printed circuit board, an interposer substrate disposed on the driver chip, and a device disposed on the interposer substrate to radiate light vertically upward. 1 a light source and a second light source disposed on the printed circuit board at a preset distance from the driver chip and irradiating light vertically upward; and a second light source disposed on the optical path emitted by each light source to emit light emitted from each light source. Characterized by comprising a dispersion unit for dispersing and an optical element disposed between the second light source and the dispersion unit on the light path emitted by the second light source, and allowing the light irradiated from the second light source to completely enter the dispersion unit. Provides an optical module that
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 광학소자는 콜리메이터 또는 기 설정된 굴절률을 갖는 렌즈인 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the optical element is a collimator or a lens having a preset refractive index.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 광학소자는 마이크로 렌즈 어레이(MLA: Micro Lens Array) 또는 회절 광학 소자(DOE: Diffractive Optical Elements)로 구현되는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the optical element is characterized by being implemented as a micro lens array (MLA) or diffractive optical elements (DOE).
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 광학소자는 양면형 마이크로 렌즈 어레이(Double Sided MLA) 또는 양면형 회절 광학 소자(Double Sided DOE)로 구현되는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the optical element is characterized by being implemented as a double-sided micro lens array (Double Sided MLA) or a double-sided diffractive optical element (Double Sided DOE).
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 광학소자는 복수의 구성으로 구현되는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the optical element is characterized by being implemented in a plurality of configurations.
본 발명의 일 측면에 의하면, 인쇄회로기판과 상기 인쇄회로기판 상에 배치되는 드라이버 칩과 상기 드라이버 칩 상에 배치되는 인터포저 기판과 상기 인터포저 기판 상에 배치되어 연직상방으로 광을 조사하는 제1 광원과 상기 인쇄회로기판 상에 상기 드라이버 칩과 기 설정된 거리만큼 떨어져 배치되어 연직상방으로 광을 조사하는 제2 광원과 각 광원이 조사하는 광 경로 상에 배치되어, 각 광원으로부터 조사되는 광을 분산시키는 분산부와 상기 제1 광원 상에 배치되는 제1 전극 및 상기 인터포저 기판 내 또는 상기 인터포저 기판 상에 배치되는 제2 전극을 포함하며, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 상기 인쇄회로 기판과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 광 모듈을 제공한다.According to one aspect of the present invention, a printed circuit board, a driver chip disposed on the printed circuit board, an interposer substrate disposed on the driver chip, and a device disposed on the interposer substrate to radiate light vertically upward. 1 a light source and a second light source disposed on the printed circuit board at a preset distance from the driver chip and irradiating light vertically upward; and a second light source disposed on the optical path emitted by each light source to emit light emitted from each light source. It includes a dispersing part for dispersing, a first electrode disposed on the first light source, and a second electrode disposed in or on the interposer substrate, wherein the first electrode and the second electrode are configured to print An optical module is provided that is electrically connected to a circuit board.
본 발명의 일 측면에 의하면, 인쇄회로기판과 상기 인쇄회로기판 상에 배치되는 드라이버 칩과 상기 드라이버 칩 상에 배치되는 인터포저 기판과 상기 인터포저 기판 상에 배치되어 연직상방으로 광을 조사하는 제1 광원과 상기 인쇄회로기판 상에 상기 드라이버 칩과 기 설정된 거리만큼 떨어져 배치되어 연직상방으로 광을 조사하는 제2 광원과 각 광원이 조사하는 광 경로 상에 배치되어, 각 광원으로부터 조사되는 광을 분산시키는 분산부와 상기 제1 광원 상에 배치되는 제1 전극과 상기 인터포저 기판 상에 배치되는 제2 전극 및 상기 인터포저 기판 내에 배치되는 제3 전극을 포함하며, 상기 제1 전극은 상기 제2 전극을 거쳐 상기 인쇄회로 기판과 전기적으로 연결되며, 상기 제3 전극은 상기 인쇄회로 기판과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 광 모듈을 제공한다.According to one aspect of the present invention, a printed circuit board, a driver chip disposed on the printed circuit board, an interposer substrate disposed on the driver chip, and a device disposed on the interposer substrate to radiate light vertically upward. 1 a light source and a second light source disposed on the printed circuit board at a preset distance from the driver chip and irradiating light vertically upward; and a second light source disposed on the optical path emitted by each light source to emit light emitted from each light source. It includes a dispersing part for dispersing, a first electrode disposed on the first light source, a second electrode disposed on the interposer substrate, and a third electrode disposed in the interposer substrate, wherein the first electrode is the first electrode. An optical module is provided that is electrically connected to the printed circuit board through two electrodes, and the third electrode is electrically connected to the printed circuit board.
본 발명의 일 측면에 의하면, 인쇄회로기판과 상기 인쇄회로기판 상에 배치되는 드라이버 칩과 상기 드라이버 칩 상에 배치되는 인터포저 기판과 상기 인터포저 기판 상에 배치되어 연직상방으로 광을 조사하는 제1 광원과 상기 인쇄회로기판 상에 상기 드라이버 칩과 기 설정된 거리만큼 떨어져 배치되어 연직상방으로 광을 조사하는 제2 광원과 각 광원이 조사하는 광 경로 상에 배치되어, 각 광원으로부터 조사되는 광을 분산시키는 분산부와 상기 제1 광원 상에 배치되는 제1 전극과 상기 인터포저 기판 내 또는 상기 인터포저 기판 상에 배치되는 제2 전극 및 상기 인쇄회로 기판 상에 배치되는 추가 인터포저 기판을 포함하며, 상기 추가 인터포저 기판은 일 끝단으로 상기 인쇄회로 기판과 전기적으로 연결되며, 타 끝단으로 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 광 모듈을 제공한다.According to one aspect of the present invention, a printed circuit board, a driver chip disposed on the printed circuit board, an interposer substrate disposed on the driver chip, and a device disposed on the interposer substrate to radiate light vertically upward. 1 a light source and a second light source disposed on the printed circuit board at a preset distance from the driver chip and irradiating light vertically upward; and a second light source disposed on the optical path emitted by each light source to emit light emitted from each light source. It includes a dispersing part for dispersing, a first electrode disposed on the first light source, a second electrode disposed in or on the interposer substrate, and an additional interposer substrate disposed on the printed circuit board; , the additional interposer substrate is electrically connected to the printed circuit board at one end, and is electrically connected to the first electrode and the second electrode at the other end.
본 발명의 일 측면에 의하면, 인쇄회로기판과 상기 인쇄회로기판 상에 배치되는 드라이버 칩과 상기 드라이버 칩 상에 배치되는 인터포저 기판과 상기 인터포저 기판 상에 배치되어 연직상방으로 광을 조사하는 제1 광원과 상기 인쇄회로기판 상에 상기 드라이버 칩과 기 설정된 거리만큼 떨어져 배치되어 연직상방으로 광을 조사하는 제2 광원과 각 광원이 조사하는 광 경로 상에 배치되어, 각 광원으로부터 조사되는 광을 분산시키는 분산부와 상기 제1 광원 상에 배치되는 제1 전극 및 상기 인터포저 기판 내 또는 상기 인터포저 기판 상에 배치되는 제2 전극을 포함하며, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 상기 인터포저 기판 및 상기 드라이버 칩 내에 형성된 실리콘 관통 전극(TSV: Through Silicon Via)을 거쳐 상기 인쇄회로기판과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 광 모듈을 제공한다.According to one aspect of the present invention, a printed circuit board, a driver chip disposed on the printed circuit board, an interposer substrate disposed on the driver chip, and a device disposed on the interposer substrate to radiate light vertically upward. 1 a light source and a second light source disposed on the printed circuit board at a preset distance from the driver chip and irradiating light vertically upward; and a second light source disposed on the optical path emitted by each light source to emit light emitted from each light source. It includes a dispersing part for dispersing, a first electrode disposed on the first light source, and a second electrode disposed in or on the interposer substrate, wherein the first electrode and the second electrode are connected to the interposer substrate. An optical module is provided that is electrically connected to the printed circuit board through a through silicon via (TSV) formed in the poser substrate and the driver chip.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따르면, 복수의 광원을 포함하여 성능을 유지하면서도, 종래의 광모듈에 비해 소형화될 수 있는 장점이 있다.As described above, according to one aspect of the present invention, there is an advantage in that it can be miniaturized compared to a conventional optical module while maintaining performance by including a plurality of light sources.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광모듈을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating an optical module according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광모듈의 내부 구조도이다.Figure 2 is an internal structural diagram of an optical module according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광모듈의 내부 평면도이다.Figure 3 is an internal plan view of an optical module according to an embodiment of the present invention.
도 4 내지 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학소자의 구현예를 도시한 도면이다.4 to 8 are diagrams showing implementation examples of optical devices according to an embodiment of the present invention.
도 9 내지 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 드라이버 칩, 인터포저 기판 및 제1 광원의 전기적 연결의 구현예를 도시한 도면이다.9 to 14 are diagrams illustrating an example of electrical connection between a driver chip, an interposer substrate, and a first light source according to an embodiment of the present invention.
도 15 및 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로 기판과 제2 광원간 전기적 연결의 구현예를 도시한 도면이다.15 and 16 are diagrams showing an example of an electrical connection between a printed circuit board and a second light source according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention. While describing each drawing, similar reference numerals are used for similar components.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first, second, A, and B may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first component may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component without departing from the scope of the present invention. The term and/or includes any of a plurality of related stated items or a combination of a plurality of related stated items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected to or connected to the other component, but that other components may exist in between. It should be. On the other hand, when it is mentioned that a component is “directly connected” or “directly connected” to another component, it should be understood that there are no other components in between.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. The terms used in this application are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, terms such as "include" or "have" should be understood as not precluding the existence or addition possibility of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification. .
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as generally understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and unless explicitly defined in the present application, should not be interpreted in an ideal or excessively formal sense. No.
또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.Additionally, each configuration, process, process, or method included in each embodiment of the present invention may be shared within the scope of not being technically contradictory to each other.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광모듈을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광모듈의 내부 구조도이다.FIG. 1 is a diagram showing an optical module according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing the internal structure of the optical module according to an embodiment of the present invention.
광모듈(100)은 광모듈(100)의 전방에 위치한 피사체를 인지하거나 피사체의 이미지를 쵤영하는 ToF 카메라나 센서 등에 포함된다. 광모듈(100)은 자신 또는 다른 수신 모듈이 피사체 등으로부터 반사되는 반사광을 수광할 수 있도록, 전방에 광을 조사한다. 광모듈(100)은 먼 거리로 광을 조사함과 동시에 넓은 범위로 광을 조사할 수 있도록, 복수의 광원을 포함한다. 이때, 복수의 광원과 광원을 제어하기 위한 드라이버는 넓은 공간을 차지할 수 있어 광모듈(100)이 소형화되는데 제한사항으로 작용한다. 이에, 광모듈(100) 내 구성들은 도 2에 도시된 바와 같이 배치된다.The optical module 100 is included in a ToF camera or sensor that recognizes a subject located in front of the optical module 100 or projects an image of the subject. The optical module 100 radiates light to the front so that it or another receiving module can receive reflected light reflected from a subject, etc. The optical module 100 includes a plurality of light sources so that it can irradiate light over a long distance and at the same time over a wide range. At this time, a plurality of light sources and drivers for controlling the light sources may occupy a large space, which acts as a limitation in miniaturizing the optical module 100. Accordingly, components within the optical module 100 are arranged as shown in FIG. 2.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광모듈(100)은 제1 광원(210), 제2 광원(215), 인터포저 기판(220), 드라이버 칩(230), 분산부(240, 245), 광학소자(250) 및 인쇄회로기판(260)을 포함한다.Referring to FIG. 2, the optical module 100 according to an embodiment of the present invention includes a first light source 210, a second light source 215, an interposer substrate 220, a driver chip 230, and a dispersion unit ( 240, 245), an optical element 250, and a printed circuit board 260.
제1 광원(210) 및 제2 광원(215)은 각각 인터포저 기판(220) 및 인쇄회로 기판(260) 상에 배치되어 연직 상방으로 광을 조사한다. The first light source 210 and the second light source 215 are disposed on the interposer board 220 and the printed circuit board 260, respectively, and radiate light vertically upward.
제1 광원(210) 및 제2 광원(215)은 연직 상방으로 광을 조사한다. 예를 들어, 제1 광원(210) 및 제2 광원(215)은 연직 상방으로 광을 조사하기 위해, VCSEL로 구현될 수 있다. 다만, 광모듈(100)이 넓은 범위(FOI: Field of Illumination)로 광을 조사할 수 있도록, 제1 광원(210) 및 제2 광원(215) 중 어느 하나는 광의 조사 세기보다는 넓은 범위로 광을 조사한다. 광모듈이 일정 범위 내에서 먼거리까지 광을 조사할 수 있도록, 나머지 하나는 상대적으로 강한 세기로 광을 조사한다. 도 1에서는 제1 광원(210)이 넓은 범위로 광을 조사하는 광원으로, 제2 광원(215)이 강한 세기로 광을 조사하는 광원으로 도시되고 있으나, 일 예일 뿐이며 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The first light source 210 and the second light source 215 radiate light vertically upward. For example, the first light source 210 and the second light source 215 may be implemented as VCSELs to irradiate light vertically upward. However, so that the optical module 100 can irradiate light in a wide range (FOI: Field of Illumination), either the first light source 210 or the second light source 215 emits light in a wider range than the irradiation intensity of light. investigate. The other module irradiates light with a relatively strong intensity so that the optical module can irradiate light over a long distance within a certain range. In FIG. 1, the first light source 210 is shown as a light source that irradiates light in a wide range, and the second light source 215 is shown as a light source that irradiates light with a strong intensity. However, this is only an example and is not necessarily limited thereto.
제1 광원(210) 및 제2 광원(215)은 드라이버 칩(230)과 각각 일정 거리 이상 간격을 유지하며 배치된다. 드라이버 칩(230)은 고전류 및 고주파로 동작하는 소자이기 때문에, 일정 거리 이상 떨어져 있지 않는다면 다른 소자가 드라이버 칩(230)의 전기적 특성에 영향을 받을 수 있다. 광원의 경우, 드라이버 칩(230)의 전기적 특성에 의해 조사하는 광의 파형이 달라지게 되어 조사되는 거리 측정에 영향을 미칠 수 있다. 이에 의해, 제1 광원(210)은 드라이버 칩(230) 상부에 위치하되, 사이에 인터포저 기판(220)이 위치한다. 제1 광원(210)은 드라이버 칩(230)은 인터포저 기판의 높이(TI)만큼 떨어져 위치한다. 또한, 제2 광원(215)은 인쇄회로 기판(260) 상에 드라이버 칩(230)과 일정 간격(LDV)만큼 떨어져 위치한다. The first light source 210 and the second light source 215 are arranged to be spaced apart from the driver chip 230 by a predetermined distance or more. Since the driver chip 230 is a device that operates at high current and high frequency, other devices may be affected by the electrical characteristics of the driver chip 230 if they are not separated by a certain distance or more. In the case of a light source, the waveform of the irradiated light varies depending on the electrical characteristics of the driver chip 230, which may affect the measurement of the irradiated distance. Accordingly, the first light source 210 is located on the driver chip 230, and the interposer substrate 220 is located between them. The first light source 210 is positioned apart from the driver chip 230 by the height T I of the interposer substrate. Additionally, the second light source 215 is positioned at a certain distance (L DV ) away from the driver chip 230 on the printed circuit board 260.
제1 광원(210) 및 제2 광원(215)은 상호 간에 일정 거리 이상 간격을 유지하며 배치된다. 각 광원(210, 215)은 일정한 발산각을 가지며 광을 조사한다. 이때, 양 광원(210, 215)이 일정 간격만큼 떨어져 위치하지 않을 경우, 광원에서 출력되는 광 상호간에 간섭이 발생하거나, 자신의 상부에 위치한 분산부로 정확히 광을 조사하지 못하게 된다. 이에 따라, 광모듈(100)이 피사체로 원하는 형태의 광을 정확히 조사할 수 없게 된다. 제1 광원(210) 및 제2 광원(215) 간에도 일정 간격만큼 떨어져 배치되어야 한다. The first light source 210 and the second light source 215 are arranged to be spaced apart from each other by a predetermined distance or more. Each light source 210, 215 emits light with a constant divergence angle. At this time, if the two light sources 210 and 215 are not positioned at a certain interval, interference may occur between the lights output from the light sources, or the light may not be accurately irradiated to the dispersion unit located above the light sources. Accordingly, the optical module 100 cannot accurately irradiate the desired type of light to the subject. The first light source 210 and the second light source 215 must also be placed at a certain distance apart.
다만, 각 광원, 특히 제2 광원(215)이 드라이버 칩(230)과 지나치게 멀리 떨어질 경우, 전기적 딜레이로 인해 제2 광원(215)이 원활히 동작하기 곤란한 문제가 생긴다. 이에, 제2 광원(215)과 드라이버 칩(230) 간 거리는 다음을 만족해야 한다.However, if each light source, especially the second light source 215, is too far away from the driver chip 230, it is difficult for the second light source 215 to operate smoothly due to electrical delay. Accordingly, the distance between the second light source 215 and the driver chip 230 must satisfy the following.
(TI+TD)*tan(θ/2) < LDV < 2*(TI+TD)(T I +T D )*tan(θ/2) < L DV < 2*(T I +T D )
여기서, θ/2는 (제1) 광원이 조사하는 광의 발산각으로서, 제2 광원(215)과 드라이버 칩(230) 간 거리가 (TI+TD)*tan(θ/2)보다 좁으면, 제2 광원(215)과 제1 광원(210)에서 조사되는 각 광은 서로의 광 발산각 내에 포함되거나 제2 광원(215)에서 조사되는 광이 드라이버 칩(230)이나 인터포저 기판(220)과 간섭이 발생하게 된다. 또한, 각 광원(특히, 상대적으로 멀리 떨어지는 제2 광원)은 드라이버 칩과 지나치게 멀리 떨어져 배치되어서는 안되기 때문에, 제2 광원(215)과 드라이버 칩(230) 간 거리는 제1 광원(210)과 드라이버 칩(230) 간 거리의 2배 이내이어야 한다. 따라서, 제2 광원(215)과 드라이버 칩(230) 간 거리는 전술한 수식을 만족해야 한다.Here, θ/2 is the divergence angle of the light emitted by the (first) light source, and the distance between the second light source 215 and the driver chip 230 is narrower than (T I +T D )*tan(θ/2). In this case, each light emitted from the second light source 215 and the first light source 210 is contained within each other's light divergence angle, or the light emitted from the second light source 215 is emitted from the driver chip 230 or the interposer substrate ( 220) and interference occurs. In addition, since each light source (especially the relatively distant second light source) should not be placed too far away from the driver chip, the distance between the second light source 215 and the driver chip 230 is the distance between the first light source 210 and the driver chip. It must be within twice the distance between chips 230. Therefore, the distance between the second light source 215 and the driver chip 230 must satisfy the above-mentioned formula.
인터포저 기판(220)은 제1 광원(210)과 드라이버 칩(230) 간에 배치되어, 제1 광원(210)과 드라이버 칩(230) 간 간격을 유지한다. 전술한 대로, 광원은 드라이버 칩에 지나치게 가까이 위치해서는 안된다. 다만, 제1 광원(210)도 드라이버 칩(230)과 인쇄회로 기판(260) 상에서 떨어져 배치되면, 광모듈(100)의 소형화는 곤란해진다. 이에, 기 설정된 높이를 갖는 인터포저 기판(220)이 드라이버 칩(230) 상에 배치되고, 제1 광원(210)이 인터포저 기판(220) 상에 배치됨으로써, 광모듈(100)이 소형화됨과 동시에 제1 광원(210)과 드라이버 칩(230)간 간격을 기 설정된 높이 만큼 유지할 수 있다. The interposer substrate 220 is disposed between the first light source 210 and the driver chip 230 to maintain a gap between the first light source 210 and the driver chip 230. As mentioned above, the light source should not be located too close to the driver chip. However, if the first light source 210 is also placed separately from the driver chip 230 and the printed circuit board 260, miniaturization of the optical module 100 becomes difficult. Accordingly, the interposer substrate 220 having a preset height is disposed on the driver chip 230, and the first light source 210 is disposed on the interposer substrate 220, thereby miniaturizing the optical module 100 and At the same time, the distance between the first light source 210 and the driver chip 230 can be maintained at a preset height.
또한, 인터포저 기판(220)이 배치됨으로써, 제2 광원과 드라이버 칩(230) 간 거리가 상대적으로 감소할 수 있다. 전술한 대로, 광원 간에도 일정 거리 이상 떨어져 배치되어야 한다. 이때, 제1 광원(210)이 드라이버 칩(230)과 인터포저 기판(220) 상에 배치됨에 따라, 제2 광원과 드라이버 칩(230) 간 거리는 모든 소자가 인쇄회로 기판(260) 상에 배치될 때의 간격보다 (D1-D2)*tan(θ/2) 만큼 감소할 수 있다. 여기서, D1은 제2 광원(215)과 분산부(245) 간 간격을 의미하고, D2는 제1 광원(210)과 분산부(240) 간 간격을 의미한다. 인터포저 기판(220)에 의해 전술한 수식만큼 간격이 감소할 수 있어, 광모듈(100)이 종래의 그것보다 소형화될 수 있다. Additionally, by disposing the interposer substrate 220, the distance between the second light source and the driver chip 230 may be relatively reduced. As mentioned above, light sources must be placed at least a certain distance apart. At this time, as the first light source 210 is disposed on the driver chip 230 and the interposer substrate 220, the distance between the second light source and the driver chip 230 is determined by the distance between all elements disposed on the printed circuit board 260. The interval can be reduced by (D 1 -D 2 )*tan(θ/2). Here, D 1 refers to the distance between the second light source 215 and the dispersion unit 245, and D 2 refers to the distance between the first light source 210 and the dispersion unit 240. By using the interposer substrate 220, the gap can be reduced by the above-mentioned formula, so that the optical module 100 can be made smaller than the conventional one.
드라이버 칩(230)은 인쇄회로 기판(260) 상에 배치되어, 각 광원(210, 215)의 동작을 제어한다. 드라이버 칩(230)은 인터포저 기판(220), 제1 광원(210) 및 제2 광원(215)과 다양한 방법으로 전기적으로 연결되어, 각 광원(210, 215)의 동작을 제어한다. 전기적 연결방법은 도 9 내지 14를 참조하여 후술한다. The driver chip 230 is disposed on the printed circuit board 260 and controls the operation of each light source 210 and 215. The driver chip 230 is electrically connected to the interposer substrate 220, the first light source 210, and the second light source 215 in various ways to control the operation of each light source 210 and 215. The electrical connection method will be described later with reference to FIGS. 9 to 14.
분산부(240, 245)는 광원에서 조사되는 광의 형태를 변경한다. 예를 들어, 분산부(240)는 마이크로 렌즈 어레이(MLA: Micro Lens Array) 또는 회절 광학 소자(DOE: Diffractive Optical Elements) 등 입사하는 광의 형태를 변경하는 소자로 구현될 수 있다. 분산부(240, 245)는 광원이 조사하는 광 경로 상의 전방에 배치되어, 광원에서 조사되는 광의 형태나 경로 등을 변경한다. The dispersing units 240 and 245 change the form of light emitted from the light source. For example, the dispersion unit 240 may be implemented as an element that changes the shape of incident light, such as a micro lens array (MLA) or diffractive optical elements (DOE). The dispersion units 240 and 245 are disposed in front of the light path emitted from the light source and change the shape or path of the light emitted from the light source.
강한 세기로 광을 조사해야 하는 광원의 경로 상에 배치되는 분산부는 특별히 면적에 관한 제한은 존재하지 않는다. 일정한 면적 내에서 강한 세기로 광을 조사해야 하기 때문에, (광원과 분산부 사이의) 광 경로 상에 통상 광학소자가 배치되어 광의 형태를 조정한다. 다만, 넓은 범위로 광을 조사해야 하는 광원의 경로 상에 배치되는 분산부는 해당 광원에서 조사되는 광을 온전히 입사받아 조정해야 하기에, 분산부(240)의 광 경로의 변경을 위한 구동 영역(Active Area)에 제한이 존재한다. 분산부(240)의 구동 영역 내 일 방향으로의 지름을 LF라 하면, LF는 다음을 만족해야 한다.There is no particular limitation on the area of the dispersion part disposed on the path of the light source that needs to irradiate light with high intensity. Since light must be irradiated with strong intensity within a certain area, optical elements are usually placed on the optical path (between the light source and the dispersion unit) to adjust the shape of the light. However, since the dispersion unit disposed on the path of the light source that needs to irradiate light in a wide range must fully receive and adjust the light emitted from the light source, the driving area (Active) for changing the optical path of the dispersion unit 240 There are restrictions on area. If the diameter in one direction within the driving area of the dispersion unit 240 is L F , L F must satisfy the following.
2D2*tan(θ/2)+L2 < LF <3D1*tan(θ/2)+L2 2D 2 *tan(θ/2)+L 2 < L F <3D 1 *tan(θ/2)+L 2
여기서, L2는 제1 광원(210)의 구동 영역(Active Area) 내 (LF와 동일한 방향으로의) 일 방향으로의 지름을 의미한다. 분산부(240)는 제1 광원(210)에서 조사되는 광의 모든 면적을 커버해야 하기에, 제1 광원의 구동 영역의 지름 및 광이 분산되는 길이(2D2*tan(θ/2))의 합보다 큰 길이를 가져야 한다. 다만, 지나치게 커질 경우, 제1 광원(210) 뿐만 아니라 제2 광원(215)에서 조사되는 광까지도 영향을 미칠 수 있기에, 제1 광원의 구동 영역의 지름 및 제2 광원(215)에서 조사된 광이 분산되는 길이(3D1*tan(θ/2))의 합보다는 작은 길이를 가져야 한다. 분산부(240)는 이러한 길이를 가짐으로써, 제1 광원(210)에서 조사되는 모든 광의 형태를 변형하는 동시에, 지나치게 큰 면적을 가지지 않고 제2 광원(215)에서 조사되는 광의 형태까지 영향을 미치지 않을 수 있다.Here, L 2 means the diameter in one direction (in the same direction as L F ) within the active area of the first light source 210. Since the dispersion unit 240 must cover the entire area of the light emitted from the first light source 210, the diameter of the driving area of the first light source and the length over which the light is dispersed (2D 2 *tan(θ/2)) It must have a length greater than the sum. However, if it is too large, it may affect not only the first light source 210 but also the light emitted from the second light source 215, so the diameter of the driving area of the first light source and the light emitted from the second light source 215 It must have a length smaller than the sum of these distributed lengths (3D 1 *tan(θ/2)). By having this length, the dispersion unit 240 changes the shape of all light emitted from the first light source 210, and at the same time does not have an excessively large area and does not affect the shape of light emitted from the second light source 215. It may not be possible.
광학소자(250)는 제2 광원(215)에서 조사되는 광 경로 상에서 제2 광원(215)과 분산부(245)의 사이에 배치되어, 제2 광원(215)에서 조사되는 광이 분산부(245)로 온전히 진입할 수 있도록 한다. 광학소자(250)는 주로 상대적으로 강한 세기로 광을 조사하는 광원의 광 경로 상에 배치되어, 광이 지나치게 분산되는 것을 방지한다. 광학소자(250)가 이처럼 배치됨으로써, 지나치게 분산되어 분산부로 온전히 입사되지 못하는 것을 방지하며, 지나친 분산으로 광의 세기가 약해지는 것도 방지할 수 있다. 광학소자(250)는 다양한 소자로 구현될 수 있다.The optical element 250 is disposed between the second light source 215 and the dispersion unit 245 on the light path emitted from the second light source 215, so that the light emitted from the second light source 215 is transmitted to the dispersion unit ( 245) to allow complete entry. The optical element 250 is mainly disposed on the optical path of a light source that irradiates light with a relatively strong intensity, thereby preventing excessive dispersion of light. By arranging the optical element 250 in this way, it is possible to prevent excessive dispersion from being completely incident on the dispersion portion, and also prevent the intensity of light from being weakened due to excessive dispersion. The optical element 250 may be implemented as various elements.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광모듈의 내부 평면도이다.Figure 3 is an internal plan view of an optical module according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하여 언급한 대로, 광원들(210, 215) 간에 일정 거리 이상 간격을 유지하며, 광원들(210, 215)과 드라이버 칩(230) 간에도 일정 거리 이상 간격을 유지하면서도 광모듈(100)이 소형화되어 있음을 확인할 수 있다.As mentioned with reference to FIG. 2, the light sources 210 and 215 are maintained at a certain distance or more, and the light sources 210 and 215 and the driver chip 230 are maintained at a certain distance or more, while the optical module 100 ) can be confirmed to be miniaturized.
도 4 내지 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학소자의 구현예를 도시한 도면이다.4 to 8 are diagrams showing implementation examples of optical devices according to an embodiment of the present invention.
광학소자(250)는 도 2에 도시된 바와 같이, 콜리메이터(Collimator)나 일정한 굴절률을 갖는 렌즈로 구현되어, 평행광을 형성하거나 분산도를 조정할 수 있다.As shown in FIG. 2, the optical element 250 is implemented as a collimator or a lens with a constant refractive index, and can form parallel light or adjust the degree of dispersion.
광학소자(410)는 도 4에 도시된 바와 같이, 분산부(245)와 동일한 소자인 마이크로 렌즈 어레이(MLA: Micro Lens Array) 또는 회절 광학 소자(DOE: Diffractive Optical Elements) 등 입사하는 광의 형태를 변경하는 소자로 구현되어, 조사된 광의 형태를 분산부(245)로 입사되기 적절한 형태로 조정할 수 있다.As shown in FIG. 4, the optical element 410 is the same element as the dispersion unit 245, such as a micro lens array (MLA: Micro Lens Array) or a diffractive optical element (DOE: Diffractive Optical Elements) that changes the form of incident light. Implemented as a changeable element, the form of irradiated light can be adjusted to an appropriate form for incident on the dispersion unit 245.
광학소자(510)는 반드시 하나만이 배치되는 것은 아니고, 도 5에 도시된 바와 같이, 복수 개의 광학소자(510a, 510b, 510c)가 배치되어, 분산도를 조정할 수 있다.The optical element 510 is not necessarily disposed alone, but as shown in FIG. 5, a plurality of optical elements 510a, 510b, and 510c are disposed so that the degree of dispersion can be adjusted.
광학소자는 반드시 광원(215)과 분산부(245)의 사이에 독립적으로 배치되는 것은 아니고, 도 6에 도시된 바와 같이, 분산부(245)와 하나의 소자 형태로 구현될 수도 있다. 광학소자(610)는 양면형 마이크로 렌즈 어레이(Double Sided MLA) 또는 양면형 회절 광학 소자(Double Sided DOE) 등 양면에 광의 형태를 변경하는 구성을 포함하는 하나의 소자로 구현될 수 있다.The optical element is not necessarily independently disposed between the light source 215 and the dispersion unit 245, and may be implemented as one element with the dispersion unit 245, as shown in FIG. 6. The optical element 610 may be implemented as a single element including a structure that changes the shape of light on both sides, such as a double-sided micro lens array (Double Sided MLA) or a double-sided diffractive optical element (Double Sided DOE).
도 7에 도시된 바와 같이, 광학소자로서 양면에 광의 형태를 변경하는 구성을 포함하는 소자와 함께, 광원(215)과 분산부(245)의 사이에 추가적으로 콜리메이터나 렌즈(250)가 배치될 수 있다.As shown in FIG. 7, an optical element including a structure that changes the form of light on both sides, and an additional collimator or lens 250 may be disposed between the light source 215 and the dispersion unit 245. there is.
한편, 도 8에 도시된 바와 같이, 광원(215)은 후방(Backside)으로 광을 조사하는 타입일 수 있으며, 광학소자(810)는 광 조사 방향의 반대 방향으로 입사하는 광의 형태를 변경한다. 광학소자(810)가 광원(215)에 직접 배치됨으로써, 광원에서 조사되는 광의 형태를 변경하기 위해 사용되는 소자의 개수가 감소할 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 8, the light source 215 may be of a type that irradiates light backwards, and the optical element 810 changes the form of light incident in a direction opposite to the direction of light irradiation. By placing the optical element 810 directly on the light source 215, the number of elements used to change the form of light emitted from the light source can be reduced.
도 9 내지 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 드라이버 칩, 인터포저 기판 및 제1 광원의 전기적 연결의 구현예를 도시한 도면이다.9 to 14 are diagrams illustrating an example of electrical connection between a driver chip, an interposer substrate, and a first light source according to an embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 제1 광원(210)과 인터포저 기판(220) 상에 각각 전극(920, 924)이 형성된다. 각 전극(920, 924)은 인쇄회로 기판(260) 내 전극(922, 926)과 와이어 등으로 직접 전기적으로 연결된다. 한편, 드라이버 칩(230)은 인쇄회로 기판(260)과 플립칩 본딩(910) 됨으로써, 인쇄회로 기판(260)과 전기적으로 연결된다. 이러한 구조에 따라, 제1 광원(210), 인터포저 기판(220) 및 드라이버 칩(230)이 전기적으로 연결될 수 있다.Referring to FIG. 9, electrodes 920 and 924 are formed on the first light source 210 and the interposer substrate 220, respectively. Each electrode 920 and 924 is directly electrically connected to the electrodes 922 and 926 within the printed circuit board 260 through a wire, etc. Meanwhile, the driver chip 230 is electrically connected to the printed circuit board 260 by flip-chip bonding 910 with the printed circuit board 260. According to this structure, the first light source 210, the interposer substrate 220, and the driver chip 230 may be electrically connected.
도 10을 참조하면, 제1 광원(210) 상에 전극(1010)이 형성되며, 인터포저 기판(220) 내 전극(1014)이 형성된다. 전극(1014)은 인쇄회로 기판(260) 내 전극(926)과 와이어 등으로 직접 전기적으로 연결된다. 다만, 제1 광원(210) 상에 형성된 전극(1010)은 인쇄회로 기판(260) 내 전극(922)과 상당히 멀리 떨어져 있기 때문에, 인터포저 기판(220) 상에 추가 전극(1012)이 배치될 수 있다. 전극(1010)은 추가 전극(1012)을 거쳐 인쇄회로 기판(260) 내 전극(922)과 와이어 등으로 연결될 수 있다. 한편, 드라이버 칩(230)은 인쇄회로 기판(260)과 플립칩 본딩(910)됨으로써, 인쇄회로 기판(260)과 전기적으로 연결된다. Referring to FIG. 10, an electrode 1010 is formed on the first light source 210, and an electrode 1014 is formed within the interposer substrate 220. The electrode 1014 is directly electrically connected to the electrode 926 in the printed circuit board 260 through a wire, etc. However, since the electrode 1010 formed on the first light source 210 is quite far from the electrode 922 in the printed circuit board 260, an additional electrode 1012 will be placed on the interposer board 220. You can. The electrode 1010 may be connected to the electrode 922 in the printed circuit board 260 via an additional electrode 1012 and a wire. Meanwhile, the driver chip 230 is electrically connected to the printed circuit board 260 by flip-chip bonding 910 with the printed circuit board 260.
도 11을 참조하면, 도 10에서와 같이 제1 광원(210) 상에 전극(1010)이, 인터포저 기판(220) 상에 추가 전극(1012)이, 인터포저 기판(220) 내에 전극(1014)이 형성될 수 있다, 다만, 전극(1012, 1014)이 직접 인쇄회로 기판(220) 내 전극과 와이어 등으로 직접 연결되는 것이 아니라, 인쇄회로 기판(220) 내 전극 상으로 추가 인터포저 기판(1110)이 배치된다. 추가 인터포저 기판(1110) 내에는 인쇄회로 기판(220) 내 전극과 직접 연결을 위한 전극(1120, 1125)이 배치된다. 추가 인터포저 기판(1110)내 전극(1120, 1125)는 일 끝단으로 인쇄회로 기판(220) 내 전극과 직접 연결되며, 다른 일 끝단으로 추가 전극(1012) 및 전극(1014)과 와이어 등으로 전기적으로 연결된다. 이처럼 내부에 전극을 포함하는 추가 인터포저 기판(1110)이 배치됨으로써, 전극과 전극 간 전기적으로 연결되는 길이가 현저히 감소할 수 있다. 도 11에는 인터포저 기판(220) 상에 추가 전극(1012)이 배치된 것으로 도시되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 추가 전극(1012)없이 직접 전극(1010)에서 전극(1120)으로 전기적으로 연결될 수 있다. 한편, 드라이버 칩(230)은 인쇄회로 기판(260)과 플립칩 본딩(910) 됨으로써, 인쇄회로 기판(260)과 전기적으로 연결된다. Referring to FIG. 11, as in FIG. 10, an electrode 1010 is placed on the first light source 210, an additional electrode 1012 is placed on the interposer substrate 220, and an electrode 1014 is placed within the interposer substrate 220. ) may be formed, however, the electrodes 1012 and 1014 are not directly connected to the electrodes and wires in the printed circuit board 220, but an additional interposer substrate ( 1110) is deployed. Electrodes 1120 and 1125 for direct connection with electrodes in the printed circuit board 220 are disposed within the additional interposer board 1110. The electrodes 1120 and 1125 in the additional interposer board 1110 are directly connected to the electrodes in the printed circuit board 220 at one end, and are electrically connected to the additional electrode 1012 and the electrode 1014 and wires at the other end. It is connected to As the additional interposer substrate 1110 including electrodes is disposed therein, the electrical connection length between electrodes can be significantly reduced. In FIG. 11, an additional electrode 1012 is shown disposed on the interposer substrate 220, but it is not necessarily limited to this and can be electrically connected directly from the electrode 1010 to the electrode 1120 without the additional electrode 1012. You can. Meanwhile, the driver chip 230 is electrically connected to the printed circuit board 260 by flip-chip bonding 910 with the printed circuit board 260.
도 12를 참조하면, 도 11에 도시된 것처럼, 전극(1010, 1014), 추가전극(1012) 및 추가 인터포저 기판(1110)을 모두 포함하되, 각 전극이 와이어 등으로 전기적으로 연결되는 것은 아니고, 추가전극(1012) 및 전극(1014, 1120, 1125)을 연결하는 연결 인터포저 기판(1210)이 배치된다. 인터포저 기판(1210)은 추가전극(1012) 및 전극(1014, 1120, 1125)을 전기적으로 연결함으로써, 와이어 등의 연결 수단을 대체한다. 한편, 드라이버 칩(230)은 인쇄회로 기판(260)과 플립칩 본딩(910) 됨으로써, 인쇄회로 기판(260)과 전기적으로 연결된다. Referring to FIG. 12, as shown in FIG. 11, it includes electrodes 1010 and 1014, an additional electrode 1012, and an additional interposer substrate 1110, but each electrode is not electrically connected with a wire or the like. , a connection interposer substrate 1210 connecting the additional electrode 1012 and the electrodes 1014, 1120, and 1125 is disposed. The interposer substrate 1210 replaces connecting means such as wires by electrically connecting the additional electrode 1012 and the electrodes 1014, 1120, and 1125. Meanwhile, the driver chip 230 is electrically connected to the printed circuit board 260 by flip-chip bonding 910 with the printed circuit board 260.
도 13을 참조하면, 제1 광원(210) 상에 전극(1010)이, 인터포저 기판(220) 상에 추가 전극(1012)이 형성된다. 한편, 인터포저 기판(220) 및 드라이버 칩(230) 내에 실리콘 관통 전극(TSV: Through Silicon Via, 1310, 1315, 1320, 1325)이 형성될 수 있다. 각 전극이 별도의 연결수단을 거쳐 외부로 연결되는 것이 아니라, 인터포저 기판(220) 및 드라이버 칩(230) 내 실리콘 관통 전극(1310, 1315, 1320, 1325)을 거쳐 직접 인쇄회로 기판(260)과 전기적으로 연결될 수 있다. 한편, 드라이버 칩(230)은 인쇄회로 기판(260)과 플립칩 본딩(910)됨으로써, 인쇄회로 기판(260)과 전기적으로 연결된다. Referring to FIG. 13, an electrode 1010 is formed on the first light source 210, and an additional electrode 1012 is formed on the interposer substrate 220. Meanwhile, through silicon vias (TSVs) 1310, 1315, 1320, and 1325 may be formed in the interposer substrate 220 and the driver chip 230. Each electrode is not connected to the outside through a separate connection means, but is directly connected to the printed circuit board 260 through the silicon through electrodes 1310, 1315, 1320, and 1325 in the interposer board 220 and the driver chip 230. can be electrically connected to. Meanwhile, the driver chip 230 is electrically connected to the printed circuit board 260 by flip-chip bonding 910 with the printed circuit board 260.
도 14를 참조하면, 제1 광원(210) 상에 전극(1010)이, 인터포저 기판(220) 상에 추가 전극(1012)이, 드라이버 칩(230) 상에 전극(1410) 형성될 수 있다. 도 13에 도시된 것과 같이, 인터포저 기판(220) 내에는 실리콘 관통 전극(1310, 1315)이 형성되나, 드라이버 칩(230) 내에는 실리콘 관통전극이 형성되지 않는다. 다만, 인터포저 기판(220), 특히 실리콘 관통 전극(1310, 1315)과 드라이버 칩(230)은 플립칩 본딩(1410)되어 전기적으로 연결된다. 이에 따라, 각 전극(1010, 1012)은 드라이버 칩(230)과 전기적으로 연결되며, 드라이버 칩(230) 상의 전극(1410)은 인쇄회로 기판(260) 내 전극(926)과 와이어 등의 연결수단으로 연결된다.Referring to FIG. 14, an electrode 1010 may be formed on the first light source 210, an additional electrode 1012 may be formed on the interposer substrate 220, and an electrode 1410 may be formed on the driver chip 230. . As shown in FIG. 13, through- silicon electrodes 1310 and 1315 are formed within the interposer substrate 220, but through-silicon electrodes are not formed within the driver chip 230. However, the interposer substrate 220, particularly the through- silicon electrodes 1310 and 1315, and the driver chip 230 are electrically connected through flip chip bonding 1410. Accordingly, each electrode 1010 and 1012 is electrically connected to the driver chip 230, and the electrode 1410 on the driver chip 230 is connected to the electrode 926 in the printed circuit board 260 and a connecting means such as a wire. It is connected to
도 15 및 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로 기판과 제2 광원 간 전기적 연결의 구현예를 도시한 도면이다.15 and 16 are diagrams showing an example of an electrical connection between a printed circuit board and a second light source according to an embodiment of the present invention.
도 15에 도시된 바와 같이, 인쇄회로 기판(260)과 제2 광원(215)은 각각 전극(1510, 1520)을 포함하며, 각 전극이 와이어 등의 연결수단에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.As shown in FIG. 15, the printed circuit board 260 and the second light source 215 include electrodes 1510 and 1520, respectively, and each electrode may be electrically connected by a connecting means such as a wire.
또한, 도 16에 도시된 바와 같이, 인쇄회로 기판(260)과 제2 광원(215)은 플립칩 본딩(1610)됨으로써, 전기적으로 연결될 수도 있다. Additionally, as shown in FIG. 16, the printed circuit board 260 and the second light source 215 may be electrically connected by flip chip bonding 1610.
이처럼 다양한 실시예로 제1 광원(210), 제2 광원(215), 인터포저 기판(220) 및 드라이버 칩(230)이 연결될 수 있다. 다만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 각 구성은 전술한 방법 외에 다양한 방법에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.As such, the first light source 210, the second light source 215, the interposer substrate 220, and the driver chip 230 may be connected in various embodiments. However, it is not necessarily limited to this, and each component may be electrically connected by various methods in addition to the methods described above.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an illustrative explanation of the technical idea of the present embodiment, and those skilled in the art will be able to make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present embodiment. Accordingly, the present embodiments are not intended to limit the technical idea of the present embodiment, but rather to explain it, and the scope of the technical idea of the present embodiment is not limited by these examples. The scope of protection of this embodiment should be interpreted in accordance with the claims below, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of rights of this embodiment.
CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONCROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATION
본 특허출원은 2022년 4월 12일 한국에 출원한 특허출원번호 제10-2022-0044866호에 대해 미국 특허법 119(a)조(35 U.S.C § 119(a))에 따라 우선권을 주장하면, 그 모든 내용은 참고문헌으로 본 특허출원에 병합된다. 아울러, 본 특허출원은 미국 이외에 국가에 대해서도 위와 동일한 이유로 우선권을 주장하면 그 모든 내용은 참고문헌으로 본 특허출원에 병합된다.This patent application claims priority pursuant to Article 119(a) of the U.S. Patent Act (35 U.S.C. § 119(a)) to Patent Application No. 10-2022-0044866 filed in Korea on April 12, 2022. All contents are hereby incorporated by reference into this patent application. In addition, if this patent application claims priority for a country other than the United States for the same reasons as above, the entire contents thereof will be incorporated into this patent application by reference.

Claims (16)

  1. 인쇄회로기판;printed circuit board;
    상기 인쇄회로기판 상에 배치되는 드라이버 칩;a driver chip disposed on the printed circuit board;
    상기 드라이버 칩 상에 배치되는 인터포저 기판;an interposer substrate disposed on the driver chip;
    상기 인터포저 기판 상에 배치되어 연직상방으로 광을 조사하는 제1 광원;a first light source disposed on the interposer substrate and irradiating light vertically upward;
    상기 인쇄회로기판 상에 상기 드라이버 칩과 기 설정된 거리만큼 떨어져 배치되어 연직상방으로 광을 조사하는 제2 광원; 및a second light source disposed on the printed circuit board at a preset distance from the driver chip and emitting light vertically upward; and
    각 광원이 조사하는 광 경로 상에 배치되어, 각 광원으로부터 조사되는 광을 분산시키는 분산부A dispersion unit disposed on the optical path emitted by each light source to disperse the light emitted from each light source.
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 모듈.An optical module comprising:
  2. 제1항에 있어서,According to paragraph 1,
    상기 인터포저 기판은,The interposer substrate is,
    기 설정된 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 광 모듈.An optical module characterized by having a preset height.
  3. 제1항에 있어서,According to paragraph 1,
    상기 제1 광원 및 제2 광원 중 어느 하나는,Any one of the first light source and the second light source,
    상대적으로 넓은 FOI(Field of Illumination)를 갖는 것을 특징으로 하는 광 모듈.An optical module characterized by having a relatively wide FOI (Field of Illumination).
  4. 제3항에 있어서,According to paragraph 3,
    상기 제1 광원 및 제2 광원 중 나머지 하나는,The other one of the first and second light sources is,
    상대적으로 강한 세기의 광을 출력하여 측정거리를 향상시킨 것을 특징으로 하는 광 모듈.An optical module that improves the measurement distance by outputting light of relatively strong intensity.
  5. 제1항에 있어서,According to paragraph 1,
    상기 분산부는,The dispersion unit,
    마이크로 렌즈 어레이(MLA: Micro Lens Array) 또는 회절 광학 소자(DOE: Diffractive Optical Elements)로 구현되는 것을 특징으로 하는 광 모듈.An optical module characterized by being implemented as a micro lens array (MLA: Micro Lens Array) or diffractive optical elements (DOE: Diffractive Optical Elements).
  6. 제1항에 있어서,According to paragraph 1,
    상기 제1 광원 및 상기 제2 광원은,The first light source and the second light source,
    상기 드라이버 칩의 전기적 영향을 최소화하기 위해, 기 설정된 범위 내에서 상기 드라이버 칩과 떨어져 배치되는 것을 특징으로 하는 광 모듈An optical module disposed away from the driver chip within a preset range in order to minimize the electrical influence of the driver chip.
  7. 제1항에 있어서,According to paragraph 1,
    상기 제1 광원은,The first light source is,
    상기 제2 광원에서 조사되는 광 상호간에 간섭이 발생하지 않도록 기 설정된 거리 이상 떨어져 배치되는 것을 특징으로 하는 광 모듈.An optical module, characterized in that it is placed at a distance of more than a preset distance to prevent interference between lights emitted from the second light source.
  8. 인쇄회로기판;printed circuit board;
    상기 인쇄회로기판 상에 배치되는 드라이버 칩;a driver chip disposed on the printed circuit board;
    상기 드라이버 칩 상에 배치되는 인터포저 기판;an interposer substrate disposed on the driver chip;
    상기 인터포저 기판 상에 배치되어 연직상방으로 광을 조사하는 제1 광원;a first light source disposed on the interposer substrate and irradiating light vertically upward;
    상기 인쇄회로기판 상에 상기 드라이버 칩과 기 설정된 거리만큼 떨어져 배치되어 연직상방으로 광을 조사하는 제2 광원;a second light source disposed on the printed circuit board at a preset distance from the driver chip and emitting light vertically upward;
    각 광원이 조사하는 광 경로 상에 배치되어, 각 광원으로부터 조사되는 광을 분산시키는 분산부; 및a dispersion unit disposed on the optical path emitted by each light source and dispersing the light emitted from each light source; and
    상기 제2 광원이 조사하는 광 경로 상에서 상기 제2 광원과 상기 분산부 사이에 배치되어, 상기 제2 광원에서 조사되는 광을 상기 분산부로 온전히 진입시키는 광학소자An optical element disposed between the second light source and the dispersion unit on the optical path emitted by the second light source, and allowing the light emitted from the second light source to completely enter the dispersion unit.
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 모듈.An optical module comprising:
  9. 제8항에 있어서,According to clause 8,
    상기 광학소자는,The optical element is,
    콜리메이터 또는 기 설정된 굴절률을 갖는 렌즈인 것을 특징으로 하는 광 모듈.An optical module characterized in that it is a collimator or a lens with a preset refractive index.
  10. 제8항에 있어서,According to clause 8,
    상기 광학소자는,The optical element is,
    마이크로 렌즈 어레이(MLA: Micro Lens Array) 또는 회절 광학 소자(DOE: Diffractive Optical Elements)로 구현되는 것을 특징으로 하는 광 모듈.An optical module characterized by being implemented as a micro lens array (MLA: Micro Lens Array) or diffractive optical elements (DOE: Diffractive Optical Elements).
  11. 제8항에 있어서,According to clause 8,
    상기 광학소자는,The optical element is,
    양면형 마이크로 렌즈 어레이(Double Sided MLA) 또는 양면형 회절 광학 소자(Double Sided DOE)로 구현되는 것을 특징으로 하는 광 모듈.An optical module characterized by being implemented as a double-sided micro lens array (Double Sided MLA) or a double-sided diffractive optical element (Double Sided DOE).
  12. 제8항에 있어서,According to clause 8,
    상기 광학소자는,The optical element is,
    복수의 구성으로 구현되는 것을 특징으로 하는 광 모듈.An optical module characterized by being implemented in a plurality of configurations.
  13. 인쇄회로기판;printed circuit board;
    상기 인쇄회로기판 상에 배치되는 드라이버 칩;a driver chip disposed on the printed circuit board;
    상기 드라이버 칩 상에 배치되는 인터포저 기판;an interposer substrate disposed on the driver chip;
    상기 인터포저 기판 상에 배치되어 연직상방으로 광을 조사하는 제1 광원;a first light source disposed on the interposer substrate and irradiating light vertically upward;
    상기 인쇄회로기판 상에 상기 드라이버 칩과 기 설정된 거리만큼 떨어져 배치되어 연직상방으로 광을 조사하는 제2 광원; a second light source disposed on the printed circuit board at a preset distance from the driver chip and emitting light vertically upward;
    각 광원이 조사하는 광 경로 상에 배치되어, 각 광원으로부터 조사되는 광을 분산시키는 분산부;a dispersion unit disposed on the optical path emitted by each light source and dispersing the light emitted from each light source;
    상기 제1 광원 상에 배치되는 제1 전극; 및a first electrode disposed on the first light source; and
    상기 인터포저 기판 내 또는 상기 인터포저 기판 상에 배치되는 제2 전극을 포함하며,It includes a second electrode disposed in or on the interposer substrate,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 상기 인쇄회로 기판과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 광 모듈.The first electrode and the second electrode are electrically connected to the printed circuit board.
  14. 제13항에 있어서,According to clause 13,
    상기 인터포저 기판 내에 배치되는 제3 전극을 더 포함하며,Further comprising a third electrode disposed within the interposer substrate,
    상기 제1 전극은 상기 제2 전극을 거쳐 상기 인쇄회로 기판과 전기적으로 연결되며, 상기 제3 전극은 상기 인쇄회로 기판과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 광 모듈.The first electrode is electrically connected to the printed circuit board via the second electrode, and the third electrode is electrically connected to the printed circuit board.
  15. 제13항에 있어서,According to clause 13,
    상기 인쇄회로 기판 상에 배치되는 추가 인터포저 기판을 더 포함하며,It further includes an additional interposer board disposed on the printed circuit board,
    상기 추가 인터포저 기판은 일 끝단으로 상기 인쇄회로 기판과 전기적으로 연결되며, 타 끝단으로 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 광 모듈.The additional interposer substrate is electrically connected to the printed circuit board at one end, and is electrically connected to the first electrode and the second electrode at the other end.
  16. 제13항에 있어서,According to clause 13,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은, The first electrode and the second electrode are,
    상기 인터포저 기판 및 상기 드라이버 칩 내에 형성된 실리콘 관통 전극(TSV: Through Silicon Via)을 거쳐 상기 인쇄회로기판과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 광 모듈.An optical module, characterized in that it is electrically connected to the printed circuit board through a through silicon via (TSV) formed in the interposer substrate and the driver chip.
PCT/KR2023/004510 2022-04-12 2023-04-04 Light module including multiple light sources WO2023200168A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2022-0044866 2022-04-12
KR1020220044866A KR20230146196A (en) 2022-04-12 2022-04-12 Optical Module Including a Plurality of Optical Sources

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023200168A1 true WO2023200168A1 (en) 2023-10-19

Family

ID=88329901

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2023/004510 WO2023200168A1 (en) 2022-04-12 2023-04-04 Light module including multiple light sources

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20230146196A (en)
WO (1) WO2023200168A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050100264A1 (en) * 2003-11-11 2005-05-12 Dong-Su Kim Packaging apparatus for optical interconnection on optical printed circuit board
KR20090124771A (en) * 2008-05-30 2009-12-03 전자부품연구원 Photoelectric conversion module
US20170005077A1 (en) * 2015-06-30 2017-01-05 Apple Inc. Electronic Devices With Soft Input-Output Components
KR20170068082A (en) * 2015-12-09 2017-06-19 (주)파트론 Optical sensor package
KR20200142523A (en) * 2018-04-20 2020-12-22 시코야 게엠바하 Optical assembly

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050100264A1 (en) * 2003-11-11 2005-05-12 Dong-Su Kim Packaging apparatus for optical interconnection on optical printed circuit board
KR20090124771A (en) * 2008-05-30 2009-12-03 전자부품연구원 Photoelectric conversion module
US20170005077A1 (en) * 2015-06-30 2017-01-05 Apple Inc. Electronic Devices With Soft Input-Output Components
KR20170068082A (en) * 2015-12-09 2017-06-19 (주)파트론 Optical sensor package
KR20200142523A (en) * 2018-04-20 2020-12-22 시코야 게엠바하 Optical assembly

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230146196A (en) 2023-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4695120A (en) Optic-coupled integrated circuits
US7470069B1 (en) Optoelectronic MCM package
CA2749511C (en) Light emitting diode linear light for machine vision
US9918377B1 (en) Heat dissipation approach in chip on board assembly by using stacked copper Microvias
WO2013176362A1 (en) 3d scanning system, and method for obtaining 3d images using said system
WO2016190644A1 (en) Light-emitting device and vehicular lamp comprising same
WO2019083066A1 (en) Beam projector module using laser
WO2015005557A1 (en) Terminal connection device having light source module
WO2018106052A1 (en) Lighting device and lamp for automobile including same
WO2021107465A1 (en) Distance measuring camera apparatus
WO2019139328A1 (en) Lighting device
WO2017171140A1 (en) Scanning lidar device having concave reflecting mirror
WO2018139736A1 (en) Light emitting package
CN211378086U (en) Camera module type sensor device and camera module
WO2023200168A1 (en) Light module including multiple light sources
CN209046740U (en) Photoelectricity mould group, depth securing component and electronic device
WO2013081390A1 (en) Photoelectric wiring module
WO2023169057A1 (en) Time-of-flight module and assembly method therefor, photography assembly, and terminal
WO2022154160A1 (en) Camera module
WO2020122628A1 (en) Camera device
WO2022231349A1 (en) Camera device
WO2022054975A1 (en) Optical system comprising hybrid light source, and projector device comprising same
WO2020242223A1 (en) Camera module
KR20130083543A (en) Backside illumination image device and sensor module including the same
WO2020116675A1 (en) Motion recognition device and motion recognition system

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23788520

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1