















발명의 실시예는 표면발광 레이저소자 및 이를 갖는 거리측정장치에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to a surface emitting laser device and a distance measuring device having the same.
반도체 레이저에 기초한 깊이 결정을 위한 센서가 개발되었다. 이러한 센서를 사용하는 하나의 기법은 비행 시간 기법(time-of-flight technique)이다. 비행 시간 기법은 거리를 측정하도록 전송된 광 펄스와 수광된 광 펄스 간의 지연의 정확한 감지를 필요로 한다. 일반적으로, 지연은 전송된 광 펄스의 시간과 수광된 광 펄스의 시간 간의 시간 차(즉, 전송된 광 펄스와 수광된 광 펄스 간의 시간-지연)에 기초하여 검출되고, 물체에 대한 거리는 지연에 기초하여(예를 들어, 광의 속도가 알려져 있기 때문에) 결정될 수 있다. 이미지는 시야에서 다양한 위치에 대한 거리를 결정하는 것에 기초하여 생성될 수 있다.A sensor for depth determination based on a semiconductor laser has been developed. One technique for using these sensors is the time-of-flight technique. The time-of-flight technique requires accurate detection of the delay between the transmitted and received light pulses to measure the distance. In general, the delay is detected based on the time difference between the time of the transmitted light pulse and the time of the received light pulse (i.e. the time-delay between the transmitted light pulse and the received light pulse), and the distance to the object depends on the delay. may be determined based on (eg, since the speed of light is known). Images may be generated based on determining distances for various locations in the field of view.
특정 파장의 광 펄스를 발생하는 광원은 좁은 스펙트럼의 단일 종모드(single longitudinal mode) 발진이 가능하고, 빔의 방사각이 작아 결합 효율(coupling efficiency)이 높다. 이러한 광원은 2차원적 어레이 형태로 패턴화하여 광원 매트릭스를 제조하는 기술에 대한 연구가 활발하다. 이런 2차원적 어레이 형태로 광 펄스를 물체에 조사하고, 반사되는 광의 펄스를 프로세서를 통해 분석하면 물체의 3차원 이미지 및 거리를 추출할 수 있다.A light source that generates a light pulse of a specific wavelength can oscillate in a single longitudinal mode of a narrow spectrum, and has a high coupling efficiency due to a small radiation angle of the beam. Research into a technology for manufacturing a light source matrix by patterning such a light source in the form of a two-dimensional array is active. By irradiating a light pulse to an object in the form of a two-dimensional array and analyzing the reflected light pulse through a processor, a three-dimensional image and distance of the object can be extracted.
발명의 실시예는 객체를 향해 광을 조사하는 복수의 발광부를 갖는 표면발광 레이저소자를 제공한다.An embodiment of the present invention provides a surface emitting laser device having a plurality of light emitting units for irradiating light toward an object.
발명의 실시 예는 객체를 향해 광을 조사하는 전 영역의 제1발광부 및 부분 영역의 제2발광부를 갖는 표면발광 레이저소자를 제공한다.An embodiment of the present invention provides a surface light emitting laser device having a first light emitting unit in the entire area and a second light emission unit in a partial area for irradiating light toward an object.
발명의 실시 예는 전 영역을 통해 광을 발광하는 제1발광부 및 센터 영역에서 광을 발광하는 제2발광부를 갖는 표면발광 레이저소자를 제공할 수 있다.An embodiment of the present invention may provide a surface light emitting laser device having a first light emitting unit that emits light through the entire region and a second light emitting unit that emits light in a center region.
발명의 실시 예는 제2에미터와 제2패드를 연결하기 위해, 제2에미터의 연결부 또는 브리지 전극을 제1에미터의 연결부와 중첩되게 배치시킨 표면발광 레이저소자를 제공할 수 있다.In order to connect the second emitter and the second pad, an embodiment of the present invention may provide a surface emitting laser device in which a connection part or a bridge electrode of the second emitter is disposed to overlap the connection part of the first emitter.
발명의 실시 예는 제2에미터와 제2패드를 연결하기 위해, 제1 및 제2에미터의 돌출부 외측을 통해 연결부 또는 브리지 전극을 연장시킨 표면발광 레이저소자를 제공할 수 있다.An embodiment of the present invention may provide a surface emitting laser device in which a connection part or a bridge electrode is extended through the outside of the protrusions of the first and second emitters in order to connect the second emitter and the second pad.
발명의 실시 예는 객를 향해 서로 다른 화각의 광을 조사하는 복수의 발광부를 갖는 표면발광 레이저소자를 제공할 수 있다.An embodiment of the present invention may provide a surface emitting laser device having a plurality of light emitting units that irradiate light of different angles of view toward a target.
발명의 실시예는 복수의 발광부를 갖는 표면발광 레이저소자 및 이를 구비한 거리측정장치를 제공할 수 있다.An embodiment of the present invention may provide a surface emitting laser device having a plurality of light emitting units and a distance measuring device having the same.
발명의 실시 예에 따른 표면발광 레이저소자는 복수의 제1에미터가 배열된 제1 영역; 상기 복수의 제1 에미터의 일부 및 복수의 제2에미터가 배열된 제2 영역; 상기 제1영역 및 상기 제2영역 외측에 배치되는 제1패드 및 제2패드; 상기 제1패드와 상기 제1에미터를 전기적으로 연결하는 제1연결부; 및 상기 제2패드와 상기 제2에미터를 전기적으로 연결하는 제2연결부를 포함하고, 상기 제2 영역의 면적은 상기 제1영역의 면적보다 작고, 상기 제1영역의 센터에 배치되고, 상기 제2영역 상에서 상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부 사이에 배치되는 제1 절연층을 포함할 수 있다.A surface emitting laser device according to an embodiment of the present invention includes a first region in which a plurality of first emitters are arranged; a second region in which a portion of the plurality of first emitters and a plurality of second emitters are arranged; first and second pads disposed outside the first area and the second area; a first connector electrically connecting the first pad and the first emitter; and a second connector electrically connecting the second pad and the second emitter, wherein the area of the second region is smaller than that of the first region and is disposed at the center of the first region, A first insulating layer disposed between the first connection part and the second connection part on the second region may be included.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1패드는 상기 제1영역의 둘레에 배치되며, 상기 복수의 제1에미터에 전기적으로 연결되며, 상기 제2패드는 상기 제1영역의 외측 일부에 상기 제1패드의 면적보다 작은 면적으로 배치되며 상기 복수의 제2에미터와 전기적으로 연결될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the first pad is disposed on the periphery of the first region and is electrically connected to the plurality of first emitters, and the second pad is disposed on an outer part of the first region. It is disposed in an area smaller than that of one pad and may be electrically connected to the plurality of second emitters.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 및 제2에미터 각각은 하부의 제1반사층 상에 각각 배치된 발광층, 상기 발광층 상에 개구부를 갖는 산화층, 상기 산화층 상에 제2반사층, 상기 제2반사층 상에 패시베이션층을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, each of the first and second emitters includes an emission layer disposed on the lower first reflective layer, an oxide layer having an opening on the emission layer, a second reflective layer on the oxide layer, and the second reflective layer A passivation layer may be included thereon.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1에미터는 상기 제1에미터의 제2반사층 상에 접촉된 제1접촉부, 및 상기 제1접촉부로부터 상기 패시베이션층으로 연장되는 상기 제1연결부를 포함하는 제1전극을 포함하며, 상기 제2에미터는 상기 제2에미터의 제2반사층 상에 접촉된 제2접촉부, 및 상기 제2접촉부로부터 상기 패시베이션층으로 연장되는 상기 제2연결부를 포함하는 제2전극을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the first emitter includes a first contact portion in contact with the second reflective layer of the first emitter, and the first connection portion extending from the first contact portion to the passivation layer. a second electrode including an electrode, wherein the second emitter includes a second contact portion in contact with the second reflective layer of the second emitter, and the second connection portion extending from the second contact portion to the passivation layer may include
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제2영역에서 상기 제1 및 제2에미터의 돌출부들 사이에 배치된 제1플랫부를 포함하며, 상기 제1 및 제2에미터의 돌출부는 상기 발광층, 상기 산화층 및 제2반사층을 포함하며, 상기 제1플랫부의 일부에는 상기 제1전극의 제1연결부와 상기 제2전극의 제2연결부가 수직 방향으로 중첩될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the second region includes a first flat portion disposed between the protrusions of the first and second emitters, and the protrusions of the first and second emitters are the light emitting layer and the oxide layer. and a second reflective layer, wherein the first connection portion of the first electrode and the second connection portion of the second electrode may overlap a portion of the first flat portion in a vertical direction.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제2영역과 상기 제2패드 사이에서 상기 제2전극을 상기 제2패드에 연결하는 브리지 전극이 배치된 제3영역을 포함하며, 상기 브리지 전극은 상기 제3영역에 배치된 상기 복수의 제1에미터의 돌출부의 외측으로 연장될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a third region in which a bridge electrode connecting the second electrode to the second pad is disposed between the second region and the second pad, wherein the bridge electrode is in the third region It may extend to the outside of the protrusions of the plurality of first emitters disposed on the .
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제3영역은 상기 제1에미터의 돌출부 외측으로 연장된 제2플랫부를 포함하며, 상기 제2플랫부에는 상기 제1전극의 제1연결부와 상기 제2전극의 브리지 전극이 수직 방향으로 중첩될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the third region includes a second flat portion extending outside the protrusion of the first emitter, and the second flat portion includes the first connection portion of the first electrode and the second electrode. The bridge electrodes may be vertically overlapped.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1절연층은 상기 제1전극의 제1연결부의 상면과 상기 브리지 전극의 하면 사이에 배치될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the first insulating layer may be disposed between an upper surface of the first connection part of the first electrode and a lower surface of the bridge electrode.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1전극의 브리지 전극의 외부를 보호하는 제2절연층을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a second insulating layer for protecting the outside of the bridge electrode of the first electrode may be included.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제2절연층은 상기 제1영역과 상기 제2영역 사이의 경계부에 더 연장되며, 상기 제1전극의 제1연결부와 상기 제2전극의 제2연결부 사이를 절연시킬 수 있다.According to an embodiment of the invention, the second insulating layer further extends to a boundary portion between the first region and the second region, and insulates between the first connection portion of the first electrode and the second connection portion of the second electrode. can do it
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1발광부는 기준 화각을 위한 광을 조사하며, 상기 제2발광부는 상기 기준 화각보다 작은 화각을 위한 광을 조사할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the first light emitting unit may irradiate light for a reference angle of view, and the second light emitting unit may emit light for a smaller angle of view than the reference angle of view.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 기준 화각은 70도 이상이며, 상기 기준 화각보다 작은 화각은 50도 이하일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the reference angle of view may be 70 degrees or more, and the angle of view smaller than the reference angle of view may be 50 degrees or less.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제2발광부는 2배 줌 배율 이상의 제2에미터를 가질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the second light emitting unit may have a second emitter with a zoom magnification of 2x or more.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제2영역의 면적은 상기 제1영역의 면적 대비 30% 이하이며, 상기 제2영역은 상기 제1 및 제2영역의 중심을 기준으로 다각형 형상으로 배치될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the area of the second region may be 30% or less of the area of the first region, and the second region may be arranged in a polygonal shape based on the centers of the first and second regions. .
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 및 제2에미터는 표면발광레이저 소자일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the first and second emitters may be surface-emitting laser devices.
발명의 실시 예에 따른 거리측정 장치는, 상기에 개시된 표면발광 레이저소자를 갖는 광원; 및 상기 광원의 제1 또는 제2발광부가 구동되어 조사된 적외선 영역의 광을 객체로부터 산란 또는 반사된 광을 수신하는 광 수신부를 포함할 수 있다.A distance measuring apparatus according to an embodiment of the present invention includes: a light source having the above-described surface-emitting laser device; and a light receiving unit configured to receive light scattered or reflected from an object by driving the first or second light emitting unit of the light source to emit light in the irradiated infrared region.
발명의 실시예에 따른 표면발광 레이저소자가 부분적으로 발광하는 제2발광부를 구비함으로써, 모듈의 소비전력을 줄여줄 수 있다.By having the second light emitting unit partially emitting light in the surface light emitting laser device according to an embodiment of the present invention, power consumption of the module can be reduced.
발명의 실시예에 따른 표면발광 레이저소자가 복수의 발광부가 선택적으로 발광시켜 줌으로써, 줌 기능 또는 측정 거리에 따라 선택하여 사용할 수 있다.The surface emitting laser device according to an embodiment of the present invention selectively emits light from a plurality of light emitting units, so that it can be selected and used according to a zoom function or a measurement distance.
발명의 실시예에 따른 표면발광 레이저소자가 전 영역을 통해 광들을 발광하는 제1발광부와 부분 또는 센터 영역을 통해 광들을 발광하는 제2발광부를 선택적으로 발광시켜 줄 수 있는 효과가 있다.The surface light emitting laser device according to an embodiment of the present invention has an effect of selectively emitting light from a first light emitting unit that emits light through the entire region and a second light emitting unit that emits light through a partial or center region.
발명의 실시 예에 따른 표면발광 레이저소자는 제2에미터의 연결부 또는 브리지 전극이 제1,2에미터의 돌출부 외측으로 연장시켜 줌으로써, 연결 저항이 증가되지 않도록 하고 동작 전압이 상승을 억제할 수 있다. 또한 전류를 확산시켜 줄 수 있어, 제2에미터의 동작 전압을 개선시켜 줄 수 있다.In the surface light emitting laser device according to an embodiment of the present invention, the connection resistance of the second emitter or the bridge electrode extends outside the protrusion of the first and second emitters, so that the connection resistance is not increased and the operating voltage can be suppressed from increasing. have. In addition, it is possible to spread the current, thereby improving the operating voltage of the second emitter.
발명의 실시 예에 따른 표면발광 레이저소자는 제2에미터의 연결부 또는 브리지 전극을 제1에미터의 제1전극과 중첩되게 배치함으로써, 광 손실을 줄여줄 수 있다.In the surface light emitting laser device according to an embodiment of the present invention, the light loss can be reduced by arranging the connection part or the bridge electrode of the second emitter to overlap the first electrode of the first emitter.
발명의 실시 예에 따른 표면발광 레이저소자 및 이를 구비한 거리측정 장치의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.It is possible to improve the reliability of the surface emitting laser device and the distance measuring device having the same according to an embodiment of the present invention.
발명의 실시 예에 따른 표면발광 레이저소자는 차량과 같은 이동체, 휴대단말기, 카메라, 각종 정보 측정장치, 로봇, 컴퓨터, 의료기기, 가전이나 웨어러블에 거리 측정장치로 적용될 수 있다.The surface emitting laser device according to an embodiment of the present invention may be applied as a distance measuring device to a moving object such as a vehicle, a portable terminal, a camera, various information measuring devices, robots, computers, medical devices, home appliances, or wearables.
도 1는 발명의 실시 에에 따른 거리 측정 장치를 설명하는 개념도이다.
도 2는 도 1의 거리 측정장치에서 광원 내의 표면발광 레이저소자의 평면도이다.
도 3은 도 2의 표면발광 레이저소자에서 제1발광부와 제2발광부의 영역을 설명한 도면이다.
도 4는 도 3의 제1발광부와 제2발광부의 확대도이다.
도 5의 (A)(B)는 도 3의 제1발광부 및 제2발광부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 3의 표면발광 레이저소자에서 제2발광부에 연결되는 브리지 전극의 변형 예이다.
도 7는 도 4의 A1-A1의 측 단면도이다.
도 8은 도 4의 A2-A2의 측 단면도이다.
도 9는 도 4의 A3-A3의 측 단면도이다.
도 10은 도 4의 A4-A4의 측 단면도이다.
도 11은 발명의 실시 예에 따른 표면발광 레이저소자에서 제2발광부의 다른 예를 설명하는 도면이다.
도 12의 (A)-(D)는 도 11의 제2발광부의 구동에 따른 영역을 설명한 도면이다.
도 13은 도 11의 표면발광 레이저소자의 제1발광부와 제2발광부를 설명한 도면이다.
도 14는 발명의 실시 예에 따른 거리측정 장치의 블록 구성도이다.
도 15는 발명의 실시 예에 따른 거리측정 장치의 흐름도의 예이다.
도 16은 발명의 실시 예에 따른 거리측정 장치가 결합된 휴대 단말기의 예이다.1 is a conceptual diagram illustrating a distance measuring device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of a surface emitting laser device in a light source in the distance measuring device of FIG. 1 .
FIG. 3 is a diagram illustrating regions of a first light emitting unit and a second light emitting unit in the surface light emitting laser device of FIG. 2 .
FIG. 4 is an enlarged view of the first light emitting unit and the second light emitting unit of FIG. 3 .
5A and 5B are diagrams for explaining the operation of the first light emitting unit and the second light emitting unit of FIG. 3 .
FIG. 6 is a modified example of a bridge electrode connected to a second light emitting unit in the surface light emitting laser device of FIG. 3 .
7 is a side cross-sectional view of A1-A1 of FIG. 4 .
FIG. 8 is a side cross-sectional view taken along line A2-A2 of FIG. 4 .
9 is a side cross-sectional view of A3-A3 of FIG. 4 .
FIG. 10 is a side cross-sectional view taken along line A4-A4 of FIG. 4 .
11 is a view for explaining another example of the second light emitting unit in the surface light emitting laser device according to an embodiment of the present invention.
12(A)-(D) are views for explaining a region according to driving of the second light emitting unit of FIG. 11 .
13 is a view illustrating a first light emitting part and a second light emitting part of the surface light emitting laser device of FIG. 11 .
14 is a block diagram of a distance measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
15 is an example of a flowchart of a distance measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
16 is an example of a portable terminal coupled with a distance measuring device according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A,B,C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나이상을 포함 할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 확정되지 않는다. 그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속'되는 경우도 포함할 수 있다. 또한, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The technical spirit of the present invention is not limited to some embodiments described, but may be implemented in various different forms, and within the scope of the technical spirit of the present invention, one or more of the components between the embodiments are selectively combined , can be used as a substitute. In addition, terms (including technical and scientific terms) used in the embodiments of the present invention may be generally understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains, unless specifically defined and described. It may be interpreted as a meaning, and generally used terms such as terms defined in advance may be interpreted in consideration of the contextual meaning of the related art. In addition, the terms used in the embodiments of the present invention are for describing the embodiments and are not intended to limit the present invention. In this specification, the singular form may also include the plural form unless otherwise specified in the phrase, and when it is described as "at least one (or more than one) of A and (and) B, C", it is combined as A, B, C It can contain one or more of all possible combinations. In addition, in describing the components of the embodiment of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the essence, order, or order of the component is not determined by the term. And, when it is described that a component is 'connected', 'coupled' or 'connected' to another component, the component is not only directly connected, coupled or connected to the other component, but also with the component It may also include a case of 'connected', 'coupled' or 'connected' due to another element between the other elements. In addition, when it is described as being formed or disposed on "above (above) or below (below)" of each component, the top (above) or bottom (below) is one as well as when two components are in direct contact with each other. Also includes a case in which another component as described above is formed or disposed between two components. In addition, when expressed as “upper (upper) or lower (lower)”, a meaning of not only an upper direction but also a lower direction based on one component may be included.
<실시예><Example>
도 1는 발명의 실시 에에 따른 거리 측정 장치를 설명하는 개념도이며, 도 2는 도 1의 거리 측정장치에서 광원 내의 표면발광 레이저소자의 평면도이고, 도 3은 도 2의 표면발광 레이저소자에서 제1발광부와 제2발광부의 영역을 설명한 도면이며, 도 4는 도 3의 제1발광부와 제2발광부의 확대도이고, 도 5의 (A)(B)는 도 3의 제1발광부 및 제2발광부의 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 도 3의 표면발광 레이저소자에서 제2발광부에 연결되는 브리지 전극의 변형 예이며, 도 7는 도 4의 A1-A1의 측 단면도이며, 도 8은 도 4의 A2-A2의 측 단면도이고, 도 9는 도 4의 A3-A3의 측 단면도이며, 도 10은 도 4의 A4-A4의 측 단면도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a distance measuring device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of a surface light emitting laser device in a light source in the distance measuring device of FIG. 1, and FIG. 3 is a first in the surface light emitting laser device of FIG. It is a view explaining the regions of the light emitting part and the second light emitting part, FIG. 4 is an enlarged view of the first light emitting part and the second light emitting part of FIG. 3 , and FIGS. 5A and 5B are the first light emitting part and It is a view for explaining the operation of the second light emitting unit, FIG. 6 is a modified example of the bridge electrode connected to the second light emitting unit in the surface light emitting laser device of FIG. 3 , and FIG. 7 is a side cross-sectional view of A1-A1 of FIG. , FIG. 8 is a side cross-sectional view of A2-A2 of FIG. 4 , FIG. 9 is a side cross-sectional view of A3-A3 of FIG. 4 , and FIG. 10 is a side cross-sectional view of A4-A4 of FIG. 4 .
도 1을 참조하면, 거리측정 장치(10)는 전방에 위치한 객체(1)에 대한 거리 정보 등의 3차원 정보를 검출하기 위한 광을 조사하고 실시간으로 조사된 광을 획득하는 센서일 수 있다. 여기서, 상기 3차원 정보는 3차원 이미지 또는 거리 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 거리측정 장치(10)는 휴대 단말기, 무인 자동차, 자율 주행차, 로봇, 및 드론, 의료기기 등에 적용될 수 있다. 상기 거리측정 장치(10)는 라이다(LiDAR: Light detection and ranging) 장치, 센싱 장치 또는 카메라 모듈을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the
상기 거리측정 장치(10)는 하나 또는 복수의 광원(30) 및 하나 또는 복수의 광 수신부(20)를 포함할 수 있다. 상기 광원(30)은 출력 광(11)이 객체(1)로 조사되고, 상기 객체(1)로부터 반사된 수신 광(12)은 광 수신부(20)에 의해 검출될 수 있다. 상기 광원(30)은 객체(1)를 향해 광을 조사하는 소자를 포함할 수 있다. 상기 광원(30)은 사인파, 램프파, 구형파, 펄스파 또는 연속 광을 생성하고 조사할 수 있다. 상기 광원(30)은 동일한 파장의 광 또는 복수의 서로 다른 파장 대역의 광을 생성하고 조사할 수 있다. 상기 광원(30)은 예를 들여, 크기(amplitude) 변조 또는 위상(phase) 변조를 수행하여 광을 출력할 수 있다. 상기 광원(30)은 적외선 영역의 광을 방출할 수 있다. 상기 적외선 영역의 광을 사용하면 태양광을 비롯한 가시광선 영역의 자연광과 혼합되는 것을 방지할 수 있다. 그러나 반드시 적외선 영역에 한정되는 것은 아니며 다양한 파장 영역의 빛을 방출 할 수 있다. 이러한 경우 혼합된 자연광의 정보를 제거하기 위한 보정이 요구될 수 있다. 예를 들어, 상기 광원(30)은 레이저 광원을 포함할 수 있으며 이에 한정되지 않는다. 상기 광원(30)은 측면 발광 레이저(Edge emitting laser), 수직캐비티 표면 광방출 레이저 (Vertical-cavity surface emitting laser; VCSEL), 분포궤환형 레이저 (Distributed feedback laser) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광원(30)은 레이저 다이오드(Laser Diode)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 광원(30)은 근적외선 반도체 레이저 등 다양한 종류의 레이저가 될 수 있다. 구현의 필요에 따라, 상기 광원(30)은 다른 장치에 포함될 수도 있고, 반드시 거리 측정 장치(10)에 포함된 하드웨어로 구성될 필요는 없다.The
상기 광 수신부(20)는 수신 광(12)으로, 광의 세기 정보, 객체(1)와의 거리 정보를 획득할 수 있다. 상기 광의 세기 정보는 객체(1)의 영역에 따라 반사되는 광들의 세기 값을 포함할 수 있으며, 상기 거리 정보는 상기 객체(1)와 상기 거리측정 장치(10) 사이의 거리를 나타낼 수 있다. 상기 광 수신부(20)는 내부에 센서(미도시)와 렌즈(미도시)를 포함할 수 있으며, 상기 렌즈를 통해 입사되는 광은 센서를 통해 검출할 수 있다.The
상기 광원(30)은 카메라 모듈 예컨대, 3차원 이미지 센싱용 카메라 모듈에 채택된다. 예를 들어, 3차원 이미지 센싱용 카메라 모듈은 객체의 심도 정보(Depth Information)를 포착할 수 있는 카메라일 수 있다. 한편, 카메라 모듈의 심도 센싱을 위해서는 별도 센서를 탑재하며, 구조광(Structured Light: SL) 방식과 ToF(Time of Flight) 방식 등 두 가지로 구분된다. 구조광(SL) 방식은 특정 패턴의 레이저를 피사체에 방사한 후, 피사체 표면의 모양에 따라 패턴이 변형된 정도를 바탕으로 심도를 계산한 후, 이미지센서가 찍은 사진과 합성해 3차원 이미지의 촬영 결과를 얻게 된다. 이에 비해 ToF 방식는 레이저가 피사체에 반사되어 돌아오는 시간을 측정해 심도를 계산한 후, 이미지센서가 찍은 사진과 합성해 3D 촬영 결과를 얻게 된다. 이에 따라 SL 방식은 레이저가 매우 정확하게 위치해야 하는 반면에, ToF 기술은 향상된 이미지센서에 의존한다는 점에서 대량 생산에 유리한 장점이 있으며, 하나의 휴대폰에 어느 하나의 방식 또는 두 가지 방식 모두를 채용할 수도 있다.The
상기 ToF는 직접/간접(direct/In-direct) 타입이 있으며, 간접 타입은 방출광과 수신광의 위상차를 이용하여 거리를 측정하며, 표면발광 레이저소자(VCSEL)의 광원을 변조하여 소정 주기로 온오프가 반복되도록 구동될 수 있다. 여기서, 센서의 픽셀은 광원과 동일 주기로 온오프되는 픽셀 및 180도의 위상 차이를 갖고 온/오프되는 픽셀을 포함할 수 있다. 간접(In-direct) 타입에서는 위상차를 검출해서 거리를 측정하는데, 위상차가 0인 경우와 360도인경우 동일한 거리로 인식될 수 있다. 예컨대, 광원 바로 앞에 물체가 있는 제1케이스(Case)와, 광원과 멀리 있어 광이 돌아오는 시간이 위상이 360도 바뀌는 주기와 동일한 제2케이스(case)를 같은 거리로 처리하고 인식할 수 있다. 상기 제1케이스는 광원이 발광한 광이 위상 차이 없이 바로 센서에서 검출할 수 있으며, 제2케이스는 광원과 센서가 수신하는 반사광의 위상 차이가 360도가 되어 다시 위상 차이가 없어지게 된다. 이에 따라 타켓(target) 거리에 따라 광원과 센서의 점멸 주기를 맞춰야 하며, 특히 물체와 객체 사이의 거리가 멀어질수록 점멸 주기를 길게(모듈레이션 주파수를 작게) 설정할 수 있다.The ToF has a direct/in-direct type, and the indirect type measures a distance using a phase difference between emitted light and received light, and modulates the light source of a surface emitting laser device (VCSEL) to turn on at a predetermined cycle. Off may be driven to be repeated. Here, the pixel of the sensor may include a pixel that is turned on/off in the same period as the light source and a pixel that is turned on/off with a phase difference of 180 degrees. In the in-direct type, the distance is measured by detecting the phase difference, and when the phase difference is 0 and 360 degrees, the same distance can be recognized. For example, it is possible to process and recognize the first case (Case) with an object right in front of the light source and the second case (Case), which is far from the light source and the time for the light to return is the same as the cycle in which the phase changes by 360 degrees. . In the first case, the light emitted by the light source can be directly detected by the sensor without a phase difference, and in the second case, the phase difference between the light source and the reflected light received by the sensor becomes 360 degrees, so that the phase difference disappears again. Accordingly, the blinking cycle of the light source and the sensor must be adjusted according to the target distance. In particular, as the distance between the object and the object increases, the blinking cycle can be set longer (the modulation frequency is small).
도 1 및 도 2와 같이, 상기 광원(30)은 복수의 에미터(201,202)들이 배열된 표면발광 레이저소자(도 2의 200)를 포함할 수 있다. 상기 표면발광 레이저소자(200)은 영역(R1,R2)에 따라 선택적으로 발광되는 복수의 발광부(E1,E2)를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 표면발광 레이저소자(200)는 전체 영역(예: R1)에서 발광하는 제1발광부(E1)와, 부분 영역(예: R2)에서 발광하는 제2발광부(E2)를 포함할 수 있다. 상기 부분 영역은 전체 영역의 사이즈보다 작은 사이즈를 갖는 영역으로서, 센터 영역일 수 있다. 상기 표면발광 레이저소자(200)는 서로 다른 화각(FOV: Field Of View)을 갖는 광을 조사하는 제1발광부(E1) 또는/및 제2발광부(E2)를 포함할 수 있다. 상기 표면발광 레이저소자(200)는 서로 다른 줌(Zoon) 기능을 위해 광을 조사하는 제1발광부(E1) 또는/및 제2발광부(E2)를 포함할 수 있다.1 and 2 , the
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 표면발광 레이저소자(200)는 제1발광부(E1), 상기 제1발광부(E1)의 제1에미터(201)들에 연결된 제1패드(101), 제2발광부(E2), 및 상기 제2발광부(E2)의 제2에미터(202)들에 연결된 제2패드(102)를 포함할 수 있다. 상기 제1발광부(E1)는 상기 제1에미터(201)들의 어레이를 포함하며, 상기 제1에미터(201)들의 어레이는 제1영역(R1)에 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 상기 제1영역(R1)은 상기 표면발광 레이저소자(200)의 전 영역으로서, 가로 길이(H1)가 세로 길이(V1)보다 클 수 있다. 상기 제1영역(R1)의 가로 길이(H1)와 세로 길이(V1)는 소정 각도의 화각(FOV)를 기준으로 1배(1x)의 줌 영역을 위한 발광 영역으로 제공될 수 있다. 제1발광부(201)에 의해 조사되는 광에 의한 화각 또는 기준 화각은 예컨대, 70도 이상 예컨대, 80도 내지 90도의 범위일 수 있다. 상기 가로 길이(H1)는 1mm 이상 예컨대, 1.2mm 내지 1.5mm의 범위일 수 있다. 상기 세로 길이(V1)는 0.7mm 이상 예컨대, 0.7mm 내지 1.2mm의 범위일 수 있다. 상기 가로 길이(H1)와 상기 세로 길이(V1)의 비율은 4:3이거나, a:b의 비율일 수 있으며, 상기 a>b이며, a은 b보다 1배 초과일 수 일 수 있다.2 and 3 , the surface light emitting
상기 제2발광부(E2)는 상기 제2에미터(202)들의 어레이를 포함하며, 상기 제2에미터(202)들의 어레이는 상기 제1영역(R1)의 면적보다 작은 제2영역(R2)의 면적에 배치될 수 있다. 상기 제1영역(R1)은 전 영역에서 제1에미터(201)들이 배치된 영역일 수 있다. 상기 제2영역(R2)은 센터 영역에서 상기 제1에미터(201)와 제2에미터(202)들이 교대로 배열된 영역이거나, 제2에미터(202)가 배치된 영역일 수 있다. 상기 제2영역(R2)은 제1에미터(201)과 제2에미터(202)들이 교대로 배치될 수 있으며, 상기 제2에미터(202)는 상기 제1에미터(201)들 사이에 각각 배치될 수 있다.The second light emitting part E2 includes an array of the
도 4를 참조하면, 상기 제1영역(R1)에서의 인접한 제1에미터(201) 간의 피치는 제2영역(R2)에서 인접한 제2에미터(202) 간의 피치(예: D5)와 동일할 수 있다. 그리고, 제2영역(R2)에서 인접한 제1 및 제2에미터(201,202) 간의 피치(D5)는 행 또는 열 방향으로 인접한 제2에미터(202)들의 피치의 1/2일 수 있다. 상기 제2영역(R2)에서 인접한 제1 및 제2에미터(201,202)들 간의 피치는 제1영역(R1)에서 행 또는 열 방향으로 인접한 인접한 제1에미터(201)들의 피치의 1/2일 수 있다. 상기 제2영역(R2)에서 제1 및 제2에미터(201,202)들 간의 피치는 제1영역(R1)에서 인접한 제1에미터(201) 간의 피치와 동일할 수 있다. 즉, 균일한 피치를 갖는 제1에미터(201)들 사이의 영역 중에서 제2영역(R2)에 각각 제2에미터(202)들이 균일한 피치로 배치될 수 있다. 또한 제2영역(R2)에서 사선 방향으로 제1에미터(201)들 간의 피치와 제2에미터(202) 간의 피치는 서로 동일할 수 있다. 상기 피치(D5)는 예컨대, 발광층을 고려하여 40 마이크로 미터 이상 예컨대, 40 내지 60 마이크로 미터의 범위로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 4 , a pitch between adjacent
상기 제2영역(R2)의 면적은 상기 제1영역(R1)의 면적 내에서 30% 이하 예컨대, 4% 내지 25% 범위로 배치될 수 있다. 여기서, 상기 제2영역(R2)은 상기 제1,2영역(R1,R2)의 중심 위치에서 가로 방향으로 동일한 길이를 가지며, 세로 방향으로 서로 동일한 길이를 가질 수 있다. 상기 제2영역(R2)은 상기 제1 및 제2영역(R1,R2)의 중심에서 원형 또는 다각형 형상으로 배치될 수 있다.The area of the second region R2 may be 30% or less, for example, 4% to 25% within the area of the first region R1 . Here, the second region R2 may have the same length in the horizontal direction from the center position of the first and second regions R1 and R2 and may have the same length in the vertical direction. The second region R2 may be disposed in a circular or polygonal shape at the center of the first and second regions R1 and R2.
제1예로서, 상기 제2영역(R2)이 전체 면적대비 25%±2%의 면적인 경우, 상기 제2발광부(202)에 의해 조사되는 광에 의한 화각은 40도 내지 50도의 범위로 제공될 수 있다. 제2예로서, 상기 제2영역(R2)이 전체 면적대비 11%±1.5%의 면적인 경우, 상기 제2발광부(202)에 의해 조사되는 광에 의한 화각은 25도 내지 35도의 범위로 제공될 수 있다. 제3예로서, 상기 제2영역(R2)이 전체 면적대비 6%±1%의 면적인 경우, 상기 제2발광부(202)에 의해 조사되는 광에 의한 화각은 20도 내지 25도의 범위로 제공될 수 있다. 제4예로서, 상기 제2영역(R2)이 전체 면적대비 4%±1%의 면적인 경우, 상기 제2발광부(202)에 의해 조사되는 광에 의한 화각은 15도 내지 23도의 범위로 제공될 수 있다.As a first example, when the second region R2 has an area of 25%±2% of the total area, the angle of view by the light irradiated by the second
여기서, 상기 제1예에서 제2발광부(E2)의 제2에미터(202)의 전체 개수는 제1에미터(201)의 전체 개수 대비 25% 이하 예컨대, 20% 내지 25%의 범위일 수 있다. 상기 제2예에서 제2발광부(E2)의 제2에미터(202)의 전체 개수는 제1에미터(201)의 전체 개수 대비 15% 이하 예컨대, 9% 내지 15%의 범위일 수 있다. 상기 제3예에서 제2발광부(E2)의 제2에미터(202)의 전체 개수는 제1에미터(201)의 전체 개수 대비 8% 이하 예컨대, 4% 내지 8%의 범위일 수 있다. 여기서, 상기 제1에미터(201)의 전체 개수는 450개 이상 예컨대, 450 내지 1000개의 범위일 수 있으며, 상기 제2에미터(202)의 개수는 최소 20개 이상일 수 있으며, 상기 제1 예 내지 제4예에 따라 제2에미터(202)의 개수를 계산하고 배치할 수 있다.Here, in the first example, the total number of the
상기 제4예에서 제2발광부(E2)의 제2에미터(202)의 전체 개수는 제1에미터(201)의 전체 개수 대비 6% 이하 예컨대, 2% 내지 6%의 범위일 수 있다.In the fourth example, the total number of the
이러한 제2영역(R2)은 상기 제1 내지 제4 예 중에서 어느 하나로 줌 배율 및 화각에 맞추어 제공될 수 있다. 상기 제1예에 의해 제2발광부(E2)의 광은 기준 배수(1x) 대비 2배 줌 모드로 제공될 수 있으며, 상기 제2예에 의해 제2발광부(E2)의 광은 기준 배수 대비 3배의 줌 모드로 제공될 수 있으며, 상기 제3예에 의해 제2발광부(E2)의 광은 기준 배수 대비 4배의 줌 모드로 제공될 수 있으며, 또는 상기 제4예에 의해 제2발광부(E2)의 광은 기준 대비 5배의 줌 모드로 제공될 수 있다.The second region R2 may be provided according to a zoom magnification and an angle of view according to any one of the first to fourth examples. According to the first example, the light of the second light emitting unit E2 may be provided in a zoom mode of 2 times compared to the reference multiple 1x, and according to the second example, the light of the second light emitting unit E2 is the standard multiple It may be provided in a zoom mode of 3 times the contrast, and according to the third example, the light of the second light emitting unit E2 may be provided in a zoom mode of 4 times compared to the reference multiple, or according to the fourth example, The light from the second light emitting unit E2 may be provided in a zoom mode of 5 times compared to the reference.
여기서, 상기 제1예에 의해 제2발광부만 구동될 경우, 제1발광부의 소비 전력에 비해 5.8%±1.2%의 소비 전력이 절약되며, 상기 제2예에 의해 제2발광부만 구동될 경우, 제1발광부의 소비 전력에 비해 2.9%±0.5%의 소비 전력이 절약되며, 상기 제3예에 의해 제2발광부만 구동될 경우, 제1발광부의 소비 전력에 비해 1.7%±0.3%의 소비 전력이 절약되며, 또는 상기 제1예에 의해 제2발광부만 구동될 경우, 제1발광부의 소비 전력에 비해 1%±0.2%의 소비 전력이 절약될 수 있다.Here, when only the second light emitting unit is driven according to the first example, power consumption of 5.8%±1.2% is saved compared to the power consumption of the first light emitting unit, and only the second light emitting unit is driven by the second example. In this case, 2.9%±0.5% of power consumption is saved compared to the power consumption of the first light emitting unit, and when only the second light emitting unit is driven according to the third example, 1.7%±0.3% compared to the power consumption of the first light emitting unit power consumption of , or when only the second light emitting unit is driven according to the first example, power consumption of 1%±0.2% may be saved compared to the power consumption of the first light emitting unit.
이와 같이, 발광부(E1,E2)에 대해 제1영역(R1)과 제2영역(R2)으로 구동시켜 줌으로써, 서로 다른 화각 및 서로 다른 줌 배율에 따른 광을 제공해 줄 수 있다. 또한 소비 전력은 제2영역(R2)을 구비하지 않는 경우에 비해, 최대 6% 정도로 절약할 수 있다. 다른 예로서, 상기 제2영역 내에는 제3에미터를 갖는 제3영역이 배치될 수 있으며, 상기 제3영역 내에는 제4에미터를 갖는 제4영역이 배치될 수 있으며, 예컨대 n 에미터를 갖는 n(n은 3 이상) 영역 내에 배치되는 n+1에미터를 갖는 n+1 영역이 배치될 수 있다.As described above, by driving the light emitting units E1 and E2 to the first region R1 and the second region R2, light according to different angles of view and different zoom magnifications can be provided. In addition, power consumption can be reduced by up to 6% compared to the case in which the second region R2 is not provided. As another example, a third region having a third emitter may be disposed in the second region, and a fourth region having a fourth emitter may be disposed in the third region, for example, n emitters. An n+1 region having n+1 emitters disposed within n (n is 3 or more) region having
상기 제1 및 제2에미터(201,202)는 예를 들면, 수직캐비티 표면 광방출 레이저 (Vertical-cavity surface emitting laser; VCSEL)를 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2에미터(201,202)들 각각은 개구부를 갖는 에미터로 정의될 수 있다. 상기 제1 및 제2에미터(201,202)는 750nm 이상 예컨대, 750nm 내지 1100nm의 범위 또는 750nm 내지 950nm의 범위로 발광할 수 있다. 상기 제1 및 제2에미터(201,202)는 동일한 피크 파장을 발광할 수 있다.The first and
도 5의 (A)와 같이, 상기 제1에미터(201)들은 상기 제1패드(101)에 전원이 공급되면, 발광될 수 있다. 상기 제1패드(101)는 상기 제1발광부(E1)의 상부를 통해 연장된 제1전극(280)과 전기적으로 연결될 수 있다. 도 5의 (B)와 같이, 상기 제2에미터(202)들은 제2패드(102)에 전원이 공급되면, 발광될 수 있다. 상기 제2에미터(202)들은 상기 제1발광부(E1) 및 상기 제2발광부(E2)의 상부를 통해 연장된 제2전극(290)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1패드(101)는 상기 제1전극(280)의 외부 영역 중 외부 전원 단자 예컨대, 와이어 또는 본딩 부재가 연결되는 영역일 수 있다. 상기 제2패드(102)는 상기 제2전극(290)의 외부 영역 중 외부 전원 단자, 예컨대 와이어 또는 본딩 부재가 연결되는 영역일 수 있다. 상기 제2패드(102)는 상기 제1패드(101)가 배치된 영역 중에서 상기 제2영역(R2)과 가장 인접한 영역에 배치되며, 상기 제1패드(101)의 영역들 사이에 배치될 수 있다. 상기 제2패드(102)는 상기 제1영역(R1)의 외측 일부에, 상기 제1패드(101)의 면적보다 작은 면적으로 배치될 수 있다.As shown in FIG. 5A , the
도 4 및 도 6과 같이, 상기 제2패드(102)와 상기 제2에미터(202)들의 제2전극(290)은 브리지 전극(295)으로 연결될 수 있다. 상기 브리지 전극(295)은 하나 또는 복수로 배치될 수 있다. 상기 브리지 전극(295)은 상기 제2패드(102)와 상기 제2영역(R2) 사이의 제3영역(R3)을 따라 배치되며, 상기 제1에미터(201)들의 외측 상부를 따라 연장될 수 있다. 상기 브리지 전극(295)의 폭은 상기 제2패드(102)의 폭과 같거나 작을 수 있다. 상기 브리지 전극(295)의 폭은 상기 제2발광부(E2)의 가로 너비와 같거나 작을 수 있다.4 and 6 , the
여기서, 상기 브리지 전극(295)이 제3영역(R3) 상에 연장될 때, 제1에미터(201) 없이 형성하는 경우, 상기 브리지 전극(295)이 커버하는 영역에 의해 제1에미터(201)의 개수 감소로 인한 광도 손실이 발생될 수 있고, 원하는 FOI(Field Of Illumination)을 얻지 못할 수 있다. 또한 제1에미터(201)들 사이의 제1전극(280)의 제1연결부(284) 사이를 통해 연장될 경우, 제2전극(280)의 브리지 전극(295)이 폭이 협소할 수 있고, 이로 인해 브리지 전극(295)에 의한 저항이 증가할 수 있고, 동작 전압이 상승하는 문제가 발생될 수 있다. 발명의 실시 예는 제2전극(290)의 브리지 전극(295)를 상기 제1전극(280)의 제1연결부(284)와 수직 방향으로 중첩되도록 배치해 줌으로써, 광 손실을 줄일 수 있다. 또한 제2패드(102)가 형성된 영역은 제1패드(101)와 별도로 형성됨으로써, 단층으로 형성될 수 있는 효과가 있다. 따라서, 상기 제2영역(R2) 및 제3영역(R3)에서 제1,2전극(280,290)에 대해 선택적으로 다층으로 적층함으로써, 금속(예: Au) 재료를 절감할 수 있으며, 상기 제2전극(290)의 브리지 전극의 폭을 최대한으로 넓게 형성해 주므로, 동작 전압을 감소시켜 줄 수 있고, 전류 확산을 개선시켜 줄 수 있다.Here, when the
상기 제2영역(R2)은 상기 제1영역(R1)의 면적, 즉 전체 면적 대비 30% 이하의 면적일 수 있으며, 예컨대 4% 내지 30%의 범위 또는 4% 내지 25%의 범위일 수 있다. 이러한 제2영역(R2)이 상기 범위 내에서 제2에미터(202)를 구비하고 선택적으로 제2에미터(202)를 구동시켜 줌으로써, 표면발광 레이저소자(200)의 소비전력을 낮추어줄 수 있다. 또한 기준이 되는 화각(FOV)보다 작은 화각이나 더 높은 줌(Zoom)에 따른 제2에미터(202)들이 배열되는 제2영역(R2)에 의한 소비전력은 전체 소비전력을 최대 6% 정도로 절약할 수 있다. 즉, 1배 초과 줌 기능을 사용할 경우, 제2영역(R2)의 제2에미터(202)만을 구동시키고, 제1에미터(201)는 오프시켜 줌으로써, 소비 전력을 줄여줄 수 있다. 그리고, 기준 화각 또는 1배 줌 모드인 경우, 제1에미터(201)는 온 시키고, 제2에미터(202)는 오프시켜 줄 수 있다.The second region R2 may be an area of the first region R1, that is, an area of 30% or less of the total area, for example, in a range of 4% to 30% or in a range of 4% to 25%. . This second region R2 includes the
또한 표면발광 레이저소자에서 전체 영역 이외의 제2영역의 구동 시, 제1에미터(201)와 별도의 제2에미터(202)를 이용하여 독립적으로 구동시켜 줌으로써, 각 제2에미터(202)에 동일 전류 밀도를 얻기 위해 인가되는 전류의 차이를 제거하면서, 제2영역(R2)으로 공급되는 전류가 감소되어, 소비 전력을 감소시켜 줄 수 있다.In addition, when driving the second region other than the entire region in the surface emitting laser device, each
여기서, 제1 및 제2에미터(201,202)는 동일한 구조로 제공되므로, 제1에미터(201)를 중심으로 설명하며, 제2에미터(202)에 대해서는 제1에미터(201)의 설명을 참조하기로 한다. 또한 상기 제2에미터(202)의 구조 중에서 상기 제1에미터(201)와 다른 구성 및 추가적인 구성에 대해, 후술하기로 한다.Here, since the first and
도 4, 도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 제1에미터(201)는 하부 전극(215), 기판(210), 제1 반사층(220), 발광층(230), 산화층(240), 제2 반사층(250), 패시베이션층(270), 및 제1 전극(280)를 포함할 수 있다. 상기 제1 전극(280)은 제1접촉부(282)와 제1연결부(284)를 포함할 수 있다. 상기 제2 전극(290)은 제2접촉부(292)와 제2연결부(294)를 포함할 수 있으며, 제1전극(280)의 설명을 참조하기로 한다.4, 7 and 8 , the
상기 제1에미터(201)는 기판(210)을 포함할 수 있다. 상기 기판(210)은 전도성 기판 또는 비전도성 기판일 수 있다. 상기 전도성 기판은 전기 전도도가 우수한 금속이 사용될 수 있다. 상기 기판(210)은 제1에미터(201)의 동작시 발생되는 열이 충분히 발산시킬 수 있어야 하므로, 열전도도가 높은 GaAs 기판 또는 금속기판을 사용하거나 실리콘(Si) 기판을 포함할 수 있다. 상기 비전도성 기판은 AlN 기판이나 사파이어(Al2O3) 기판 또는 세라믹 계열의 기판 등이 사용될 수 있다.The
상기 하부 전극(215)은 기판(210)의 하부에 배치될 수 있다. 상기 하부 전극(215)은 도전성 재료로 단층 또는 다층으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 하부 전극(215)은 금속일 수 있고, 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성되어, 전기적 특성을 향상시켜 광출력을 높일 수 있다. 상기 하부 전극(215)은 상기 제1에미터(201)와 상기 제2에미터(202)와 공통적으로 연결되는 공통 전극 또는 캐소드 단자일 수 있다.The
상기 제1 반사층(220)는 기판(210) 상에 배치될 수 있다. 두께를 줄이기 위해 기판(210)이 생략되는 경우, 제1 반사층(220)의 하면은 하부 전극(215)의 상면과 접촉될 수 있다. 상기 제1 반사층(220)는 제1 도전형 도펀트로 도핑될 수 있다. 예를 들어, 제1 도전형 도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 n형 도펀트를 포함할 수 있다. 상기 제1 반사층(220)는 갈륨계 화합물, 예를 들면 AlGaAs를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제1 반사층(220)는 분산 브래그 반사기(DBR: Distributed Bragg Reflector)일 수 있다. 예를 들어, 제1 반사층(220)는 서로 다른 굴절률을 가지는 물질을 포함하는 제1 층 및 제2 층이 교대로 적어도 1회 이상 적층된 구조일 수 있다. 상기 제1 반사층(220)에서의 층의 두께는 각각의 굴절률과 발광층(230)에서 방출되는 광의 파장에 따라 결정될 수 있다.The first
상기 발광층(230)은 제1 반사층(220) 상에 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 발광층(230)은 상기 제1 반사층(220)과 제2 반사층(250) 사이에 배치될 수 있다. 상기 발광층(230)는 내부에 활성층과 적어도 하나 이상의 캐비티를 포함할 수 있으며, 상기 활성층은 단일 우물구조, 다중 우물구조, 단일 양자우물 구조, 다중 양자우물(MQW: Multi Quantum Well) 구조, 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 활성층은 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용하여 InGaAs/AlxGaAs, AlGaInP/GaInP, AlGaAs/AlGaAs, AlGaAs/GaAs, GaAs/InGaAs 등의 페어를 갖고 1 내지 3 페어 구조로 형성될 수 있으며, 이에 한정되지는 않는다. 상기 캐비티는 AlyGa(1-y)As(0<y<1) 물질로 형성될 수 있으며, AlyGa(1-y)As로된 복수의 층을 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The
상기 산화층(240)은 절연영역(242)과 개구부(241)를 포함할 수 있다. 상기 절연영역(242)는 개구부(241)을 둘러쌀 수 있다. 예컨대, 상기 개구부(241)는 상기 발광층(230)의 발광 영역(중심영역) 상에 배치되고, 상기 절연영역(242)은 발광층(230)의 비 발광 영역(가장자리영역) 상에 배치될 수 있다. 상기 비 발광 영역은 발광 영역을 둘러쌀 수 있다. 상기 개구부(241)는 전류가 흐르는 통로영역일 수 있다. 상기 절연영역(242)은 전류의 흐름을 차단하는 차단영역일 수 있다. 상기 절연영역(242)는 옥사이드층(oxide layer) 또는 산화층으로 지칭될 수 있다. 상기 산화층(240)은 전류의 흐름이나 밀도를 제한하여 보다 응집된 레이저 빔이 방출되도록 하므로, 전류제한층(current confinement layer)으로 지칭될 수 있다.The
상기 개구부(241)의 사이즈에 의해 상기 제1 전극(280)에서 발광층(230)으로 공급되는 전류의 양, 즉 전류밀도가 결정될 수 있다. 상기 개구부(241)의 사이즈는 절연영역(242)에 의해 결정될 수 있다. 상기 절연영역(242)의 사이즈가 커질수록 개구부(241)의 사이즈는 작아지고, 이에 따라 발광층(230)으로 공급되는 전류밀도는 증가될 수 있다. 아울러, 상기 개구부(241)는 발광층(230)에서 생성된 빔이 상측 방향, 즉 제2 반사층(250)의 방향으로 진행되는 통로일 수 있다. 즉, 상기 개구부(241)의 사이즈에 따라, 발광층(230)의 빔의 발산 각이 달라질 수 있다.The amount of current supplied from the
상기 절연영역(242)은 절연층, 예를 들어 알루미늄산화물(Al2O3)로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 산화층(240)이 AlGaAs(aluminum gallium arsenide)를 포함하는 경우, 산화층(240)의 AlGaAs가 H2O와 반응하여 가장자리가 알루미늄산화물(Al2O3)로 변해져 절연영역(242)으로 형성되고, H2O와 반응하지 않은 중심영역은 AlGaAs를 포함하는 개구부(241)가 될 수 있다.The
상기 개구부(241)를 통해 발광층(230)에서 발광된 광을 상부 영역으로 발산할 수 있으며, 상기 절연영역(242)과 비교하여 개구부(241)의 광 투과율은 더 높을 수 있다. 상기 절연영역(242)은 복수의 층을 포함할 수 있으며, 예컨대, 적어도 한 층이 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 포함할 수 있다.Light emitted from the
상기 제2 반사층(250)는 산화층(240) 상에 배치될 수 있다. 상기 제2 반사층(250)는 갈륨계 화합물 예를 들면 AlGaAs를 포함할 수 있다. 상기 제2 반사층(250)는 제2 도전형 도펀트로 도핑될 수 있다. 상기 제2 도전형 도펀트는 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트일 수 있다. 다른 예로서, 상기 제1 반사층(220)이 p형 도펀트로 도핑될 수도 있고, 상기 제2 반사층(250)이 n형 도펀트로 도핑될 수도 있다. 상기 제2 반사층(250)은 분산 브래그 반사기(DBR: Distributed Bragg Reflector)일 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 반사층(250)는 서로 다른 굴절률을 가지는 물질을 포함하는 복수의 층이 교대로 적어도 1회 이상 적층된 구조일 수 있다. 상기 제2 반사층(250)의 각 층은 AlGaAs를 포함할 수 있고, 상세하게는, x의 조성이 다른 AlxGa(1-x)As(0<x<1)의 조성식을 갖는 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 여기서, Al이 증가하면 각 층의 굴절률은 감소하고, Ga가 증가하면 각 층의 굴절률은 증가할 수 있다. 상기 제2 반사층(250)의 각 층의 두께는/4n이고,는 활성층에서 방출되는 광의 파장일 수 있고, n은 상술한 파장의 광에 대한 각 층의 굴절률일 수 있다.The second
상기 제2 반사층(250)은 층들이 교대로 적층되어 이루어질 수 있으며, 상기 제1 반사층(220) 내에서 층들의 페어(pair) 수는 상기 제2 반사층(250) 내에서 층들의 페어 수보다 더 많을 수 있다. 여기서, 상기 제1 반사층(220)의 반사율은 상기 제2 반사층(250)의 반사율 보다 클 수 있다.The second
여기서, 상기 제1 반사층(220)에서 상기 제2 반사층(250)까지의 층들은 발광 구조물로 정의될 수 있다. 상기 발광 구조물의 상부는 외 측면이 경사진 측면으로 제공될 수 있다. 상기 발광 구조물의 상부는 메사 에칭 공정에 의해 경사진 측면으로 노출될 수 있다.Here, the layers from the first
패시베이션층(270)은 발광구조물의 상부 둘레에 배치될 수 있다. 상기 발광구조물의 상부는, 예컨대 발광층(230), 산화층(240) 및 제2 반사층(250)를 포함할 수 있다. 상기 패시베이션층(270)은 상기 제1 반사층(220)의 상면 상에 배치될 수 있다. 상기 패시베이션층(270)은 상기 제2 반사층(250)의 에지 영역 상에 배치될 수 있다. 상기 발광구조물이 부분적으로 메사 식각되는 경우, 상기 제1 반사층(220)의 상면의 일부는 노출되고, 발광구조물의 일부 영역이 돌출된 형태로 배치될 수 있다. 상기 패시베이션층(270)이 발광구조물의 일부 영역의 둘레와 상기 노출된 제1 반사층(220)의 상면 상에 배치될 수 있다.The
상기 패시베이션층(270)은 외부로부터 발광구조물을 보호하고, 상기 제1 반사층(220)와 제2 반사층(250)의 전기적인 쇼트를 차단할 수 있다. 상기 패시베이션층(270)은 절연 재질 또는 유전체 재질로 형성될 수 있으며, 예컨대 SiO2와 같은 무기 재질로 형성될 수 있지만, 이에 대해 한정하지 않는다.The
상기 제1 전극(280)은 제1접촉부(282)와 상기 제1접촉부(282)에 연결되는 제1연결부(284)를 포함할 수 있다. 상기 제1접촉부(282)는 상기 제2 반사층(250)의 상면의 일부분에 접촉될 수 있다. 상기 제1접촉부(282)는 상기 제2 반사층(250)과의 오믹 접촉될 수 있다. 상기 제1연결부(284)는 상기 제1접촉부(282)와 제1 패드(도 4의 101)를 연결시켜 줄 수 있으며, 인접한 제1에미터(201)들을 연결시켜 줄 수 있다.The
상기 제1접촉부(282)와 상기 제1연결부(284)는 도전성 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1접촉부(282)와 상기 제1연결부(284)는 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다. 상기 제1접촉부(282)와 상기 제1연결부(284)는 서로 동일한 금속 또는 비 금속 재질이거나, 서로 다른 재질로 형성될 수 있다. 상기 제2접촉부(292)와 상기 제2연결부(294)는 상기 제1접촉부(282) 및 제1연결부(284)의 재질 중에서 선택될 수 있다.The
상기 제1접촉부(282)는 상기 개구부(241)와 수직 방향으로 중첩되는 패시베이션층(270)의 외측 둘레에서 상기 제2 반사층(250)과 접촉될 수 있다. 상기 제1접촉부(282)는 상기 패시베이션층(270)을 통해 제2 반사층(250)과 접촉될 수 있으며, 상기 제2 반사층(250)의 상부 둘레에 루프 형상 또는 폐 루프 형상으로 배치될 수 있다.The
도 4와 같이, 상기 제1 및 제2에미터(201,202) 각각은 탑뷰에서 볼 때, 상기 개구부(241)가 중심부에 배치되고, 상기 개구부(241)의 둘레에 절연영역(242) 및 제1,2접촉부(282,292)가 배치될 수 있다.As shown in FIG. 4 , in each of the first and
도 10과 같이, 제1절연층(285)은 상기 제2영역(R2)과 상기 제2패드(102) 사이의 제3영역(R3) 상에 배치될 수 있다. 상기 제1절연층(285)는 제1발광부(E1)의 제1전극(280)과 상기 제2발광부(E2)의 제2전극(290)의 브리지 전극(295) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1절연층(285)은 상기 제1에미터(201)의 제1전극(280)의 상부와 상기 제2에미터(202)의 제2전극(290)의 브리지 전극(295)의 하부에 배치되며, 제1전극(280)의 제1연결부(284)를 상기 브리지 전극(295)으로부터 전기적 및 물리적으로 분리시켜 줄 수 있다. 이에 따라 상기 제1절연층(285)에 의해 상기 제3영역(R3) 상에서 제2전극(290)의 브리지 전극(295)은 제1전극(280)과 전기적으로 절연될 수 있다. 상기 제2절연층(287)은 상기 브리지 전극(295)의 외측 상부에 연장될 수 있다.10 , the first insulating
상기 제1절연층(285)은 제2영역(R2) 상에서 제2전극(290)의 제2연결부(294)와 제1전극(280)의 제1연결부(284) 사이에 배치되어, 서로 다른 제1 및 제2연결부(284,294) 사이를 절연시켜 줄 수 있다. 상기 제2영역(R2)의 일부에는 상기 제1연결부(284), 상기 제1절연층(285) 및 제2연결부(294)가 수직 방향으로 중첩되게 배치될 수 있다. 즉, 제1전극(280) 및 제2전극(290)의 제1접촉부(292)가 형성된 다음 패시베이션층을 형성하거나, 그 반대로 형성할 수 있으며, 이후 제1절연층(285)이 형성되고, 이후 제2전극(290)의 제2연결부(294)가 형성되는 공정으로 진행될 수 있다. 이에 따라 상기 제1절연층(285)은 제1전극(280)의 제1연결부(284) 상에서 상기 제1전극(280)과 상기 제2전극(290) 사이를 분리시켜 줄 수 있다.The first insulating
여기서, 도 4와 같이, 상기 발광 구조물의 외측의 플랫부(F1,F2)에는 상기 제2전극(290)의 제2연결부(294) 및 이에 연결된 브리지 전극(295)이 연장될 수 있다. 상기 플랫부(F1,F2)는 제1 및 제2에미터(201,202)의 상부의 플랫한 부분이며, 발광 구조물의 돌출부(P1,P2)의 둘레에 메사 에칭된 영역일 수 있다. 인접한 돌출부들(P1,P2) 사이에 대해, 상기 제2영역(R2)의 제1플랫부(F1)의 최소 폭(D7)은 인접한 제1,2에미터(201,202)의 돌출부(P1,P2) 사이의 간격일 수 있다. 인접한 돌출부들(P1,P2) 사이에 대해, 상기 제2영역(R2)의 제1플랫부(F1)의 최대 폭(D8)은 제1에미터(201)의 제1돌출부(P1)들 사이의 간격 또는 제2에미터(202)의 제2돌출부(P2)들 사이의 간격일 수 있다. 여기서, 최소 폭(D7)은 적어도 7마이크로 미터 이상 예컨대, 7 내지 12 마이크로 미터의 범위로 형성될 수 있으며, 상기 최대 폭(D8)은 10 마이크로 미터 이상 예컨대, 10 내지 20 마이크로 미터의 범위로 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 제2전극(290)의 제2연결부(294)는 영역에 따라 상기한 범위의 폭(D7,D8)을 갖고, 인접한 제2에미터(202)들을 연결해 줄 수 있으며, 연결 저항이 증가되지 않고 전류 확산 효과를 줄 수 있다. 또한 상기 제2전극(290)의 브리지 전극(295)는 제1에미터(202)의 제1돌출부(P1)들 사이의 영역을 따라 최소 폭(D7)을 갖고, 제1돌출부(P1)들 각각의 양 측으로 연장될 수 있다. 이에 따라 브리지 전극(295)에 의한 연결 저항은 증가되지 않고 전류는 확산되고 동작 전압은 감소시켜 줄 수 있다.Here, as shown in FIG. 4 , the
도 4 및 도 9와 같이, 상기 제2절연층(287)은 상기 제1발광부(E1)와 상기 제2발광부(E2) 사이의 경계 영역에 더 배치될 수 있다. 상기 제2절연층(287)은 상기 제1발광부(E1)의 제1전극(280)의 제1연결부(284)와, 상기 제2발광부(E2)의 제2전극(290)의 제2연결부(294) 사이를 절연시켜 줄 수 있다. 이에 따라 상기 제2절연층(287)은 제2영역(R2)의 외측에서 제1발광부(E1)의 제1전극(280)으로부터 제2발광부(E2)의 제2전극(290)의 제2연결부(294)를 전기적 및 물리적으로 분리시켜 줄 수 있다. 상기 제2절연층(287)은 경계 영역을 따라 일 방향으로 직선 형태로 연장되거나, 지그 재그 형태로 연장될 수 있다. 즉, 상기 제2절연층(287)은 인접한 에미터(201,202)들에 공간적으로 영향을 주지 않는 영역에 배치되거나 개구부(241)에 영향이 없도록, 상기 제1전극(280)의 제1연결부(284)와 제2전극(290)의 제2연결부(294) 또는 브리지 전극(295) 사이로 연장될 수 있다.4 and 9 , the second insulating
상기 제1절연층(285) 및 제2절연층(287)은 절연성 물질로 이루어질 수 있고, 예를 들면 질화물 또는 산화물로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 폴리이미드(Polyimide), 실리카(SiO2), 또는 질화 실리콘(Si3N4) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The first insulating
도 11 내지 도 13을 참조하면, 표면발광 레이저소자에서 제1영역(R1)은 제2영역(R2)을 제외한 영역일 수 있다. 전체 구동모드 또는 기준 화각인 경우, 제1영역(R1)과 제2영역(R2)의 발광부(E1,E2)들이 모두 발광될 수 있다.11 to 13 , in the surface light emitting laser device, the first region R1 may be a region excluding the second region R2. In the full driving mode or the reference angle of view, all of the light emitting units E1 and E2 of the first region R1 and the second region R2 may emit light.
상기 제2영역(R2)은 기준보다 작은 화각이나 줌 배율에 따라 다수의 서브영역(Ra,Rb,Rc,Rd) 중에서 어느 하나일 수 있다. 상기 기준보다 작은 화각 및 줌 배율에 해당되는 영역은 상기에 개시된 제1예, 제2예, 제3예 및 제4예에 설정된 각 서브영역(Ra,Rb,Rc,Rd)일 수 있다. 도 11 및 도 12와 같이, 제2영역(R2: Ra,Rb,Rc,Rd) 중에서 어느 하나를 구현할 수 있다.The second region R2 may be any one of a plurality of sub-regions Ra, Rb, Rc, and Rd according to an angle of view smaller than a reference or a zoom magnification. The region corresponding to the angle of view and the zoom magnification smaller than the reference may be each of the sub-regions Ra, Rb, Rc, and Rd set in the first, second, third, and fourth examples described above. 11 and 12 , any one of the second regions R2: Ra, Rb, Rc, and Rd may be implemented.
여기서, 상기 제2발광부(202)에 배치된 제2에미터는 M행 및 N열을 포함하며, 상기 M행은 적어도 8행이며, N열은 적어도 4열을 포함할 수 있다. 예컨대, 제1예 내지 제4예에 따라 M행은 8내지 20행일 수 있으며, N(N<M)열은 18보다 작은 4열 내지 15열일 수 있다. 상기 제2에미터들은 인접한 행마다 같은 열로 배치되거나, 지그 재그로 배열될 수 있다. 상기 제1에미터는 O행 및 P열을 포함하며, O행(O>M, O>N)은 적어도 30행 이상이며, P열(P>M, P>N)은 적어도 15열 이상일 수 있으며, 매트릭스 행태로 배열되거나, 지그재그 형태로 배열될 수 있다. 여기서, 제2영역에서의 제2에미터만으로 배열된 경우, 제1에미터들의 행과 열에 따라, 동일한 피치로 배열될 수 있다. 그리고, 행열은 O>P>M>N의 관계를 가질 수 있다.Here, the second emitter disposed on the second
상기 서브영역(Ra)의 면적은 상기 제1영역(R1)의 면적 내에서 30% 이하 예컨대, 4% 내지 25% 범위로 배치될 수 있다. 상기 서브영역(Ra)는 도 2에서의 제2영역의 크기일 수 있다. 여기서, 상기 서브영역(Ra)은 상기 제1,2영역(R1,R2)의 중심 위치에서 가로 방향으로 동일한 길이를 가지며, 세로 방향으로 서로 동일한 길이를 가질 수 있다. 제1예로서, 상기 서브영역(Ra)이 전체 면적대비 25%±2%의 면적인 경우, 상기 제2발광부(202)에 의해 조사되는 광에 의한 화각은 40도 내지 50도의 범위로 제공될 수 있다(도 12의 (A) 참조). 제2예로서, 상기 서브영역(Rb)이 전체 면적대비 11%±1.5%의 면적인 경우, 상기 제2발광부(202)에 의해 조사되는 광에 의한 화각은 25도 내지 35도의 범위로 제공될 수 있다(도 12의 (B) 참조). 제3예로서, 상기 서브영역(Rc)이 전체 면적대비 6%±1%의 면적인 경우, 상기 제2발광부(202)에 의해 조사되는 광에 의한 화각은 20도 내지 25도의 범위로 제공될 수 있다(도 12의 (C) 참조). 제4예로서, 상기 서브영역(Rc)이 전체 면적대비 4%±1%의 면적인 경우, 상기 제2발광부(202)에 의해 조사되는 광에 의한 화각은 15도 내지 23도의 범위로 제공될 수 있다(도 12의 (D) 참조).The area of the sub-region Ra may be 30% or less, for example, 4% to 25% within the area of the first region R1 . The sub-region Ra may be the size of the second region in FIG. 2 . Here, the sub-regions Ra may have the same length in the horizontal direction from the central positions of the first and second regions R1 and R2 and may have the same length in the vertical direction. As a first example, when the sub-region Ra has an area of 25%±2% of the total area, the angle of view by the light irradiated by the second
상기 제1예에서 제2발광부(E2)의 제2에미터(202)의 전체 개수는 제1에미터(201)의 전체 개수 대비 25% 이하 예컨대, 20% 내지 25%의 범위일 수 있다. 상기 제2예에서 제2발광부(E2)의 제2에미터(202)의 전체 개수는 제1에미터(201)의 전체 개수 대비 15% 이하 예컨대, 9% 내지 15%의 범위일 수 있다. 상기 제3예에서 제2발광부(E2)의 제2에미터(202)의 전체 개수는 제1에미터(201)의 전체 개수 대비 8% 이하 예컨대, 4% 내지 8%의 범위일 수 있다. 여기서, 상기 제1에미터(201)의 전체 개수는 450개 이상 예컨대, 450 내지 1000개의 범위일 수 있으며, 상기 제2에미터(202)의 개수는 최소 20개 이상일 수 있으며, 상기 제1 예 내지 제4예에 따라 제2에미터(202)의 개수를 계산하고 배치할 수 있다. 상기 제4예에서 제2발광부(E2)의 제2에미터(202)의 전체 개수는 제1에미터(201)의 전체 개수 대비 6% 이하 예컨대, 2% 내지 6%의 범위일 수 있다.In the first example, the total number of the
이러한 제2영역(R2: Ra,Rb,Rc,Rd)은 상기 제1 내지 제4 예 중에서 어느 하나로 줌 배율 및 화각에 맞추어 제공될 수 있다. 상기 제1예에 의해 제2발광부(E2)의 광은 기준 배수(1x) 대비 2배 줌 모드로 제공될 수 있으며, 상기 제2예에 의해 제2발광부(E2)의 광은 기준 배수 대비 3배의 줌 모드로 제공될 수 있으며, 상기 제3예에 의해 제2발광부(E2)의 광은 기준 배수 대비 4배의 줌 모드로 제공될 수 있으며, 또는 상기 제4예에 의해 제2발광부(E2)의 광은 기준 대비 5배의 줌 모드로 제공될 수 있다.The second region R2: Ra, Rb, Rc, Rd may be provided according to any one of the first to fourth examples according to the zoom magnification and the angle of view. According to the first example, the light of the second light emitting unit E2 may be provided in a zoom mode of 2 times compared to the reference multiple 1x, and according to the second example, the light of the second light emitting unit E2 is the standard multiple It may be provided in a zoom mode of 3 times the contrast, and according to the third example, the light of the second light emitting unit E2 may be provided in a zoom mode of 4 times compared to the reference multiple, or according to the fourth example, The light from the second light emitting unit E2 may be provided in a zoom mode of 5 times compared to the reference.
여기서, 상기 제1예에 의해 제2발광부만 구동될 경우, 제1발광부의 소비 전력에 비해 5.8%±1.2%의 소비 전력이 절약되며, 상기 제2예에 의해 제2발광부만 구동될 경우, 제1발광부의 소비 전력에 비해 2.9%±0.5%의 소비 전력이 절약되며, 상기 제3예에 의해 제2발광부만 구동될 경우, 제1발광부의 소비 전력에 비해 1.7%±0.3%의 소비 전력이 절약되며, 또는 상기 제1예에 의해 제2발광부만 구동될 경우, 제1발광부의 소비 전력에 비해 1%±0.2%의 소비 전력이 절약될 수 있다.Here, when only the second light emitting unit is driven according to the first example, power consumption of 5.8%±1.2% is saved compared to the power consumption of the first light emitting unit, and only the second light emitting unit is driven by the second example. In this case, 2.9%±0.5% of power consumption is saved compared to the power consumption of the first light emitting unit, and when only the second light emitting unit is driven according to the third example, 1.7%±0.3% compared to the power consumption of the first light emitting unit power consumption of , or when only the second light emitting unit is driven according to the first example, power consumption of 1%±0.2% may be saved compared to the power consumption of the first light emitting unit.
이와 같이, 발광부(E1,E2)에 대해 제1영역(R1) 또는/및 제2영역(R2)으로 구동시켜 줌으로써, 서로 다른 화각 및 서로 다른 줌 배율에 따른 광을 제공해 줄 수 있다. 또한 소비 전력은 제2영역(R2)을 구비하지 않는 경우에 비해, 최대 6% 정도로 절약할 수 있다.As described above, by driving the light emitting units E1 and E2 to the first region R1 and/or the second region R2, light according to different angles of view and different zoom magnifications may be provided. In addition, power consumption can be reduced by up to 6% compared to the case in which the second region R2 is not provided.
도 14와 같이, 거리 측정 장치는 광원(30), 광 수신부(20), 복수의 증폭기들(70), 피크 검출기(72), 선택부(74) 및 프로세서(76)를 포함할 수 있다. 상기 광원(30)은 상기에 개시된 도 2 내지 도 10에 개시된, 제1영역(R1) 또는/및 제2영역(R2: Ra,Rb,Rc,Rd)에 구비된 제1,2발광부(51,52)를 통해 객체(1)을 향해 광을 조사할 수 있다. 상기 광원(30)은 제1발광부(51)를 구동시키는 제1구동부(61)와, 제2발광부(52)를 구동시키는 제2구동부(62)를 갖는 구동부(60)을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2구동부(61,62)는 드라이버 IC로 구현될 수 있다. 이러한 광원(30)에 대해 중복되는 내용에 대해서는 설명을 생략한다.14 , the distance measuring apparatus may include a
상기 광 수신부(20)는 객체(1)에서 반사 또는 산란된 광을 검출하여 전기 신호를 출력할 수 있다. 상기 광 수신부(20)는 산란된 광을 검출하여 전기 신호를 출력할 수 있다. 상기 광 수신부(20)는 반사 또는 산란된 광을 전압 신호로 변환할 수 있다. 복수의 증폭기들(70)은 서로 다른 이득(gain)들 각각으로 전기 신호를 증폭하여, 복수의 증폭된 전기 신호들을 생성할 수 있다. 복수의 증폭기들(70)은 낮은 이득 값부터 높은 이득 값까지 서로 다른 이득 값을 가질 수 있다.The
복수의 피크 검출기(72)들은 상기 증폭된 신호들 각각에 대해 피크를 검출하여, 피크 검출 신호를 생성할 수 있으며, 각각 피크 검출기(72)는 증폭된 전기 신호의 중심 위치를 검출함으로써, 피크를 검출할 수 있다.A plurality of peak detectors 72 may detect a peak for each of the amplified signals to generate a peak detection signal, and each of the peak detectors 72 detects the center position of the amplified electrical signal, thereby detecting the peak. can be detected.
선택부(74)는 복수의 증폭된 전기 신호들 중에서 적어도 하나의 증폭된 전기 신호의 레벨에 기초하여 최적의 피크 검출신호를 선택할 수 있다.The
프로세서(76)는 거리측정 장치의 각 구성요소들의 동작을 제어할 수 있다. 상기 거리측정 장치는 상기 프로세서(76)에 의해 수행되는 동작을 프로그램 및 기타 데이터들이 저장된 메모리를 포함할 수 있다. 상기 프로세서(76)는 광원(30)의 제1 또는/및 제2발광부(50: 51,52)에서 조사된 광의 조사 시점과 피크 검출기(74)에서 검출된 피크의 검출 시점 사이의 시간을 측정하는 TDC(Time to Digital Converter)를 포함할 수 있고, 프로세서(76)는 TDC에 의해 측정된 시간에 기초하여, 객체(1)까지의 거리를 측정할 수 있다. 다른 실시예에 따라, 프로세서(76)는, 아날로그 신호인 피크를 디지털 신호로 변환하는 ADC(Analog Digital Converter)를 포함할 수 있고, 프로세서(76)는 ADC에 의해 변환된 디지털 신호를 처리하여 객체(1)까지의 거리를 측정할 수 있다.The
도 15와 같이, 표면발광 레이저소자는 제1 및 제2발광부 중 어느 하나 또는 모두를 선택할 수 있으며(S21), 상기 선택된 발광부는 제1 및 제2구동부에 의해 구동되며(S22), 적외선 광을 객체를 향해 조사될 수 있다. 이후, 광 수신부는 제1 또는/및 제2발광부에 의해 조사된 광을 수신하며(S24), 상기 수신된 광을 분석하여 3차원 이미지 또는 거리를 검출할 수 있다. 이때 상기 제2발광부를 구동할 때, 기준 배율보다 높은 배율 즉, 2배율 이상이고 기준 화각보다 작은 화각 예컨대, 80도 미만의 화각을 위한 광을 조사할 수 있다. 이에 따라 상기 광 수신부에 의해 수신된 광에 의해 객체에 상응하는 3차원 이미지 또는 거리를 측정할 수 있다. 이에 따라 기준모드(기준 화각, 기준 배율)인 경우 보다 줌 배율에서의 소비 전력을 줄여줄 수 있다.15 , the surface light emitting laser device may select any one or both of the first and second light emitting units (S21), and the selected light emitting unit is driven by the first and second driving units (S22), and the infrared light can be irradiated towards the object. Thereafter, the light receiving unit receives the light irradiated by the first and/or second light emitting unit (S24), and analyzes the received light to detect a 3D image or distance. In this case, when the second light emitting unit is driven, light for a magnification higher than the reference magnification, that is, 2 magnification or more and smaller than the reference angle of view, for example, light for an angle of view of less than 80 degrees may be irradiated. Accordingly, a three-dimensional image or distance corresponding to the object may be measured by the light received by the light receiver. Accordingly, power consumption at the zoom magnification can be reduced compared to the case of the reference mode (reference angle of view, reference magnification).
도 16는 발명의 실시예에 따른 표면발광 레이저소자가 적용된 이동 단말기의 예를 나타낸 사시도이다.16 is a perspective view illustrating an example of a mobile terminal to which a surface-emitting laser device according to an embodiment of the present invention is applied.
도 16에 도시된 바와 같이, 이동 단말기(1500)는 일면 또는 후면에 제공된 카메라 모듈(1520), 플래쉬 모듈(1530), 자동 초점 장치(1510)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 자동 초점 장치(1510)는 발광층으로서 상기에 개시된 표면발광 레이저소자 및 광 수신부를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 16 , the mobile terminal 1500 may include a
상기 플래쉬 모듈(1530)은 그 내부에 광을 발광하는 에미터를 포함할 수 있다. 상기 플래쉬 모듈(1530)은 이동 단말기의 카메라 작동 또는 사용자의 제어에 의해 작동될 수 있다. 상기 카메라 모듈(1520)은 이미지 촬영 기능 및 자동 초점 기능을 포함할 수 있다. 예컨대 카메라 모듈(1520)은 이미지를 이용한 자동 초점 기능을 포함할 수 있다.The
상기 자동 초점 장치(1510)는 레이저를 이용한 자동 초점 기능을 포함할 수 있다. 상기 자동 초점 장치(1510)는 카메라 모듈(1520)의 이미지를 이용한 자동 초점 기능이 저하되는 조건, 예컨대 10m 이하의 근접 또는 어두운 환경에서 주로 사용될 수 있다.The
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 실시예의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 실시예의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 실시예의 범위에 포함된다.The above detailed description should not be construed as restrictive in all respects and should be considered as illustrative. The scope of the embodiments should be determined by a reasonable interpretation of the appended claims, and all modifications within the equivalent scope of the embodiments are included in the scope of the embodiments.
101: 제1패드102: 제2패드
201: 제1에미터 202: 제2에미터
210: 기판215: 하부 전극
220: 제1 반사층230: 발광층
240: 산화층241: 개구부
242: 절연영역250: 제2 반사층
270: 패시베이션층280: 제1 전극
290: 제2 전극282,292: 접촉부
284,294: 연결부295: 브리지 전극
E1,E2: 발광부285,287: 절연층
R1: 제1영역 R2: 제2영역101: first pad 102: second pad
201: first emitter 202: second emitter
210: substrate 215: lower electrode
220: first reflective layer 230: light emitting layer
240: oxide layer 241: opening
242: insulating region 250: second reflective layer
270: passivation layer 280: first electrode
290: second electrode 282,292: contact
284,294: connection 295: bridge electrode
E1, E2: light emitting part 285,287: insulating layer
R1: first region R2: second region
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