KR-20260061408-A - 사용자를 인증하기 위한 광학 요소

Abstract

본 발명은 광학 요소(110)에 관한 것이며, 상기 광학 요소(110)는: (1) 적어도 하나의 제 1 수직 공진 표면 방출 레이저(first Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser)(112) ― 상기 제 1 수직 공진 표면 방출 레이저(112)는 상기 제 1 수직 공진 표면 방출 레이저(112)의 하부 표면(116) 상에 위치한 활성 영역(114)을 포함함 ―; (2) 적어도 하나의 제 2 수직 공진 표면 방출 레이저(second Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser)(118) ― 상기 제 2 수직 공진 표면 방출 레이저(118)는 상기 제 2 수직 공진 표면 방출 레이저(118)의 상부 표면(122) 상에 위치한 활성 영역(120)을 포함하고, 상기 상부 표면(122)은 상기 제 2 수직 공진 표면 방출 레이저(118)의 하부 표면(124)의 반대임 ―; 및 (3) 적어도 하나의 지지 부재(126)를 포함하며, 상기 제 1 수직 공진 표면 방출 레이저(112)는 상기 하부 표면(116)이 상기 지지 부재(126) 상에 놓이도록 배열되고; 상기 제 2 수직 공진 표면 방출 레이저(118)는 상기 하부 표면(124)이 상기 지지 부재(126) 상에 놓이도록 배열된다.

Inventors

• 글로어 마티아스
• 쉰들러 패트릭
• 콜로체크 얀 다비드 알렉산더
• 베르너 닐스
• 레나르츠 크리스티안

Assignees

• 트리나미엑스 게엠베하

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20240903

Priority Date

20230904

Claims (19)

1. 광학 요소(110)에 있어서, (1) 적어도 하나의 제 1 수직 공진 표면 방출 레이저(first Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser)(112) ― 상기 제 1 수직 공진 표면 방출 레이저(112)는 상기 제 1 수직 공진 표면 방출 레이저(112)의 하부 표면(116) 상에 위치한 활성 영역(114)을 포함함 ―; (2) 적어도 하나의 제 2 수직 공진 표면 방출 레이저(second Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser)(118) ― 상기 제 2 수직 공진 표면 방출 레이저(118)는 상기 제 2 수직 공진 표면 방출 레이저(118)의 상부 표면(122) 상에 위치한 활성 영역(120)을 포함하고, 상기 상부 표면(122)은 상기 제 2 수직 공진 표면 방출 레이저(118)의 하부 표면(124)의 반대임 ―; 및 (3) 적어도 하나의 지지 부재(126)를 포함하며, 상기 제 1 수직 공진 표면 방출 레이저(112)는 상기 하부 표면(116)이 상기 지지 부재(126) 상에 놓이도록 배열되고; 상기 제 2 수직 공진 표면 방출 레이저(118)는 상기 하부 표면(124)이 상기 지지 부재(126) 상에 놓이도록 배열되는 광학 요소.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 수직 공진 표면 발광 레이저(112)와 상기 제 2 수직 공진 표면 발광 레이저(118)는 동일한 지지 부재(126) 상에 배열되는 광학 요소.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 지지 부재(126)는: · 히트 싱크(127); · 전기 커넥터(129), 구체적으로 인쇄 회로 기판; · 강화 요소 중 적어도 하나인 광학 요소.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 요소(110)는 적어도 하나의 광학 렌즈(128)를 더 포함하며, 상기 제 1 수직 공진 표면 발광 레이저(112), 구체적으로 상기 제 1 수직 공진 표면 발광 레이저(112)의 활성 영역(114)과 상기 적어도 하나의 광학 렌즈(128) 사이의 제 1 거리(130)는 상기 제 2 수직 공진 표면 발광 레이저(118), 구체적으로 상기 제 2 수직 공진 표면 발광 레이저(118)의 활성 영역(120)과 상기 적어도 하나의 광학 렌즈(128) 사이의 제 2 거리(132)와 상이한 광학 요소.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 광학 렌즈(128)는 적어도 하나의 초점 거리를 가지며, 상기 제 1 거리(130) 또는 상기 제 2 거리(132)는 상기 초점 거리와 동일한 광학 요소.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 거리(130) 및 상기 제 2 거리(132)는 상기 제 1 수직 공진 표면 발광 레이저(112)의 두께 또는 상기 제 2 수직 공진 표면 발광 레이저(118)의 두께만큼 상이한 광학 요소.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 수직 공진 표면 발광 레이저(112)의 두께(134)와 상기 제 2 수직 공진 표면 발광 레이저(118)의 두께(136)는 동일한 광학 요소.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 수직 공진 표면 발광 레이저(112)의 기하학적 중심 축(138)과 상기 제 2 수직 공진 표면 발광 레이저(118)의 기하학적 중심 축(140)이 평행한 광학 요소.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 수직 공진 표면 발광 레이저(112)의 상기 기하학적 중심 축(138)과 상기 제 2 수직 공진 표면 발광 레이저(118)의 상기 기하학적 중심 축(140)이 동축인 광학 요소.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 수직 공진 표면 발광 레이저(112)의 상기 기하학적 중심 축(138) 및/또는 상기 제 2 수직 공진 표면 발광 레이저(118)의 상기 기하학적 중심 축(140)이 상기적어도 하나의 광학 렌즈(128)의 기하학적 중심 축(142)에 평행한 광학 요소.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하부 표면(116) 상에 위치하는 활성 영역(114)을 포함하는 상기 제 1 수직 공진 표면 방출 레이저(112)는 상기 제 1 수직 공진 표면 방출 레이저(112)의 상부 표면(147)의 방향으로 적어도 부분적으로 조명 광(144)을 방출하도록 구성되는 광학 요소.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 수직 공진 표면 방출 레이저(112)의 적어도 하나의 추가 구성요소(148)는 상기 제 1 수직 공진 표면 방출 레이저(112)에 의해 방출되는 조명 광(144)에 대해 적어도 부분적으로 투명한 광학 요소.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 제 1 수직 공진 표면 방출 레이저(112)의 상기 적어도 하나의 추가 구성요소(148)는 상기 제 1 수직 공진 표면 방출 레이저(112)의 기판(150)인 광학 요소.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제 1 수직 공진 표면 방출 레이저(112)는 상기 활성 영역(114)으로부터 조명 광(144)을 방출하고, 상기 적어도 하나의 제 2 수직 공진 표면 방출 레이저(118)는 상기 활성 영역(120)으로부터 조명 광(146)을 방출하는 광학 요소.
15. 제 14 항에 있어서, · 상기 적어도 하나의 제 1 수직 공진 표면 방출 레이저(112)는 상기 적어도 하나의 제 1 수직 공진 표면 방출 레이저(112)를 통해 활성 영역(114)으로부터 조명 광(144)을 방출하고, 바람직하게 상기 방출된 조명 광(144)은 상기적어도 하나의 제 1 수직 공진 표면 방출 레이저(112)를 가로지르며; · 상기 적어도 하나의 제 2 수직 공진 표면 방출 레이저(118)는 상기 적어도 하나의 제 2 수직 공진 표면 방출 레이저(118)의 상부 표면(122)으로부터 직접 활성 영역(120)으로부터 조명 광(146)을 방출하고, 바람직하게 상기 방출된 조명 광(146)은 상기 적어도 하나의 제 2 수직 공진 표면 방출 레이저(118)를 가로지르지 않는 광학 요소.
16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제 1 수직 공진 표면 방출 레이저(112)에 의해 방출된 조명 광(144) 및 상기적어도 하나의 제 2 수직 공진 표면 방출 레이저(118)에 의해 방출된 조명 광(146)은 상기 적어도 하나의 광학 렌즈(128)에 대해 상이한 높이에서 방출되고, 상기 제 1 수직 공진 표면 방출 레이저(112)의 하부 표면(116) 및 상기 제 2 수직 공진 표면 방출 레이저(118)의 하부 표면(122)은 10%, 바람직하게 5%의 최대 편차로 상기 적어도 하나의 광학 렌즈(128)에 대해 동일한 높이로 지지 부재(126) 상에 배열되는 광학 요소.
17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 수직 공진 표면 방출 레이저(112)의 상부 표면(147) 및 상기 제 2 수직 공진 표면 방출 레이저(118)의 상부 표면(122)은 10%, 바람직하게 5%의 최대 편차로 상기 적어도 하나의 광학 렌즈(128)에 대하여 동일한 높이에 배열되는 광학 요소.
18. 인증을 요구하는 디바이스(152) 상에서 적어도 하나의 동작을 수행하기 위해 디바이스(152)의 사용자(154)를 인증하기 위한 디바이스(152)에 있어서, · 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 광학 요소(110) ― 상기 광학 요소(110)는 조명 광(144, 146)을 방출하도록 구성되고, 상기 조명 광(144, 146)은 플러드 광, 및 복수의 적외선 광 스폿을 포함하는 광 패턴을 포함함 ―; · 상기 광학 요소(110)가 상기 광 패턴을 방출하는 동안 적어도 하나의 패턴 이미지를 캡처하도록 구성되고, 상기 광학 요소(110)가 상기 플러드 광을 방출하는 동안 적어도 하나의 플러드 이미지를 캡처하도록 구성된 적어도 하나의 이미지 생성 유닛(158); · 선택적으로 적어도 하나의 디스플레이(156) ― 상기 광 패턴은 상기 광학 요소(110)로부터 조명되는 동안 상기 디스플레이(156)를 가로지르고 및/또는 상기 플러드 광은 상기 광학 요소(110)로부터 조명되는 동안 상기 디스플레이(156)를 가로지르며, 상기 디바이스(152)의 상기 디스플레이(156)는 상기 광학 요소(110) 및/또는 상기 이미지 생성 유닛(158)을 덮는 적어도 하나의 연속적인 영역에서 적어도 부분적으로 투명함 ―; 및 · 상기 플러드 이미지 및 상기 패턴 이미지를 사용하여 사용자(154)의 적어도 하나의 인증 프로세스를 수행하도록 구성된 적어도 하나의 인증 유닛(160)을 포함하는 디바이스.
19. 제 18 항에 있어서, 상기 디바이스(152)는: 판매 시점 단말기; 자동차 내의 컴퓨터; 텔레비전 디바이스; 게임 콘솔; 개인용 컴퓨터; 모바일 디바이스, 특히 휴대폰, 및/또는 스마트폰, 및/또는 태블릿 컴퓨터, 및/또는 랩톱, 및/또는 태블릿, 및/또는 가상 현실 디바이스, 및/또는 스마트 워치와 같은 웨어러블; 또는 다른 유형의 휴대용 컴퓨터로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 디바이스.

Description

사용자를 인증하기 위한 광학 요소 본 발명은 광학 요소에 관한 것이다. 본 발명은 또한 디바이스에 관한 것이다. 본 발명에 따른 디바이스들은 구체적으로 일상생활, 보안 기술, 게이밍, 교통 기술, 생산 기술, 예술, 문서화 또는 기술적인 목적을 위한 디지털 사진 촬영 또는 비디오 촬영과 같은 사진 촬영, 안전 기술, 정보 기술, 농업, 작물 보호, 유지보수, 화장품, 의료 기술 또는 과학의 다양한 분야에서 실시예로 사용될 수 있다. 그러나 다른 응용 또한 가능하다. 광학 요소는 적외선 플러드 광(infrared flood light) 또는 적외선 광 패턴을 포함하는 조명 광과 같은 광을 방출하기 위한 효율적인 도구인 것으로 알려져 있다. 조명 광은복수의 수직 공진 표면 발광 레이저(Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers)에 의해 생성될 수 있다. 일반적으로, 복수의 수직 공진 표면 발광 레이저를 포함하는 광학 요소는 광학 렌즈에 대해 동일한 거리를 갖는다. 미국 특허 공개 제2023/108210 A1 호는 기판 층, 및 기판 층 상에 배치된 하단-방출 수직 공진 표면 발광 레이저(vertical cavity surface emitting laser: VCSEL)용 제 1 세트의 에피택셜 층을 포함하는 수직 공진 표면 발광레이저 디바이스를 개시한다. 제 1 세트의 에피택셜 층은 제 1 세트의 미러 및 적어도 하나의 제 1 활성 층을 포함할 수 있다. VCSEL 디바이스는 하단-방출 VCSEL용 제 1 세트의 에피택셜 층 상에 배치된 상단-방출 VCSEL용 제 2 세트의 에피택셜 층을 포함할 수 있다. 제 2 세트의 에피택셜 층은 제 2 세트의 미러 및 적어도 하나의 제 2 활성 층을 포함할 수 있다. 상단-방출 VCSEL 및 하단-방출 VCSEL은 반대 광 방출 방향으로 광을 방출하도록 구성될 수 있다. 중국 특허 공개 제114 779 491 A 호는 단말기 디스플레이 모듈 및 모바일 단말기를 개시한다. 단말기 디스플레이 모듈은 디스플레이 패널 및 3차원 이미징 모듈을 포함하고, 디스플레이 패널이 위치하는 평면 상의 3차원 이미징 모듈의 수직 투영은 디스플레이 패널의 보조 디스플레이 영역에 위치한다. 3차원 이미징 모듈은 송신 모듈 및 수신 모듈을 포함하고, 상기 송신 모듈은 구조광 광원(structured light source)과 플러드 광 광원(floodlight source)을 포함하며, 구조광 광원 및 플러드 광 광원은 둘 다 HCG-VCSEL을 광원으로 이용하고, 동일한 편광 방향으로 선형 편광을 방출하며, 수신 모듈은 선형 편광 층을 투과하는 광빔을 수신하여 이미징하는데 사용되며; 단말기 디스플레이 모듈은 수신 모듈의 광 입사 경로 상에 위치하는 선형 편광 층을 더 포함하고, 선형 편광 층의 광 투과 축의 방향은 HCG-VCSEL에 의해 방출되는 선형 편광의 편광 방향과 일치한다. 기존 단말기에 의해 디스플레이되는 3차원 구조 광 이미징이 외부 환경 광 및 디스플레이 패널의 투과율에 의해 영향을 받기 쉽고, 결과적으로 이미징 품질이 저하되는 문제가 해결되고, 3차원 구조 광 이미징 품질이 개선될 수 있다. 중국 특허 공개 제114 428 437 A 호는 레이저광 광원 및 상기 레이저광 광원의 광 방출측에 배열된, 시준 및 회절에 사용되는 광학 요소를 포함하는, 구조광 및 플러드 광 조명 결합 3D 프로젝터를 개시하고; 상기 레이저광 광원은 구조광 투사 모드 및 플러드 광 조명 모드를 가지며; 구조광 투사 모드에서, 레이저광 광원에 의해 방출된 레이저는 광학 요소에 의해 시준 및 회절되어 구조광 스폿 패턴을 획득하고; 플러드 광 모드에서, 레이저광 광원에 의해 방출된 레이저는 광학 요소에 의해 시준 및 회절되어 균일한 적외선 광 스폿 패턴을 획득한다. 본 발명은 구조광 및 플러드 광 조명 결합 3D 프로젝터가 구비된 전자 기기를 추가로 개시한다. 본 발명에 따르면, 하나의 투사광 광원이 구조광 투영 및 플러드 광 조명의 기능을 동시에 실현하는데 사용되고, 하나의 방출 광원이 감소되고, 장비 비용 및 공간이 절약된다. 본 발명의 추가의 선택적 세부사항 및 특징은 종속항과 조합하여 이어지는 바람직한 예시적인 실시예의 설명으로부터 명백하다. 이러한 맥락에서, 특정 특징들은 분리된 방식으로 또는 다른 특징과 조합하여 구현될 수 있다. 본 발명은 예시적인 실시예에 한정되지 않는다. 예시적인 실시예는 도면에 개략적으로 도시된다. 개별 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 요소 또는 동일한 기능을 갖는 요소, 또는 그 기능에 관하여 서로 대응하는 요소를 지칭한다. 도 1은 측면도에서의 예시적인 광학 요소의 개략도를 도시한다. 도 2는 예시적인 디바이스의 개략도를 도시한다. 도 1은 예시적인 광학 요소(110)를 도시한다. 광학 요소(110)는: (1) 적어도 하나의 제 1 수직 공진 표면 방출 레이저(112) ― 상기 제 1 수직 공진 표면 방출 레이저는 제 1 수직 공진 표면 방출 레이저(112)의 하부 표면(116) 상에 위치한 활성 영역(114)을 포함함 ―; (2) 적어도 하나의 제 2 수직 공진 표면 방출 레이저(118) ― 상기 제 2 수직 공진 표면 방출 레이저(118)는 제 2 수직 공진 표면 방출 레이저(118)의 상부 표면(122) 상에 위치한 활성 영역(120)을 포함하고, 상기 상부 표면(122)은 제 2 수직 공진 표면 방출 레이저(118)의 하부 표면(124)의 반대임 ―; 및 (3) 적어도 하나의 지지 부재(126)를 포함하며, 상기 제 1 수직 공진 표면 방출 레이저(112)는 하부 표면(116)이 지지 부재(126) 상에 놓이도록 배열되고; 상기 제 2 수직 공진 표면방출 레이저(118)는 하부표면(124)이 지지 부재(126) 상에 놓이도록 배열된다. 제 1 수직 공진 표면 방출 레이저(112) 및 제 2 수직 공진 표면 방출 레이저(118)는 동일한 지지 부재(126) 상에 배열될 수 있다. 지지 부재(126)는: · 히트 싱크(127); · 전기 커넥터(129), 구체적으로 인쇄 회로 기판; 및 · 강화 요소 중 적어도 하나일 수 있다. 광학 요소(110)는 적어도 하나의 광학 렌즈(128)를 더 포함할 수 있다. 제 1 수직 공진 표면방출 레이저(112) 및/또는제 2 수직 공진 표면방출 레이저(118)는 광학렌즈를 통해 조명 광(144, 146)을 방출하도록 구성될 수 있다. 제 1 수직 공진 표면 방출 레이저(112), 구체적으로 제 1 수직 공진 표면 방출 레이저(112)의 활성 영역(114)과 적어도 하나의 광학 렌즈(128) 사이의 제 1 거리(130)는 제 2 수직 공진 표면 방출 레이저(118), 구체적으로 제 2 수직 공진 표면방출 레이저(118)의 활성영역(120)과 적어도 하나의 광학 렌즈(128) 사이의 제 2 거리(132)와 상이하다. 광학 렌즈(128)는 적어도 하나의 초점 거리를 가질 수 있으며, 여기서 제 1 거리(130) 또는 제 2 거리(132)는 초점 거리와 동일하다. 제 1 거리(130)와 제 2 거리(132)는 제 1 수직 공진 표면 발광 레이저(112)의 두께 또는 제 2 수직 공진 표면 발광 레이저(118)의 두께만큼 상이할 수 있다. 제 1 수직 공진 표면 발광 레이저(112)의 두께와 제 2 수직 공진 표면 발광 레이저(118)의 두께는 동일할 수 있다. 제 1 수직 공진 표면방출 레이저(112)의 기하학적 중심 축(138) 및 제 2 수직 공진 표면 방출레이저(118)의 기하학적 중심 축(140)은 평행할 수 있다. 제 1 수직 공진 표면 방출 레이저(112)의 방출 표면에 대한 법선 벡터 및 제 2 수직 공진 표면 방출 레이저(118)의 방출 표면에 대한 법선 벡터는 평행할 수 있다. 제 1 수직 공진 표면 방출 레이저(112)의 방출 표면에 대한 법선 벡터 및/또는 제 2 수직 공진 표면 방출 레이저(118)의 방출 표면에 대한 법선 벡터는 각각의 수직 공진 표면 방출 레이저(112, 118)의 광 방출 원뿔의 중심 광선에 평행할 수 있다. 방출 표면은 활성 영역을 포함할 수 있다. 제 1 수직 공진 표면방출 레이저(112)의 기하학적 중심 축(138) 및 제 2 수직 공진 표면 방출레이저(118)의 기하학적 중심 축(140)은 동축일 수 있다. 제 1 수직 공진 표면 방출 레이저(112)의 기하학적 중심 축(138) 및/또는 제 2 수직 공진 표면방출 레이저(118)의 기하학적 중심 축(140)은 적어도 하나의 광학 렌즈(128)의 기하학적 중심 축(142)에 평행할 수 있다. 하부 표면(116) 상에 위치하는 활성 영역(114)을 포함하는 제 1 수직 공진 표면 방출 레이저(112)는 제 1 수직 공진 표면 방출 레이저(112)의 상부 표면(147)의 방향으로 적어도 부분적으로 조명광(144)을 방출하도록 구성될 수 있다. 제 1 수직 공진 표면 방출 레이저(112)의 적어도 하나의 추가 구성요소(148)는 제 1 수직 공진 표면 방출 레이저(112)에 의해 방출되는 조명 광(144)에 대해 적어도 부분적으로 투명할 수 있다. 제 1 수직 공진 표면 방출레이저(112)의 적어도 하나의 추가 구성요소(148)는 수직 공진 표면 방출 레이저(112)의 기판(150)일 수 있다. 적어도 하나의 제 1 수직 공진 표면 방출 레이저(112)는 활성 영역(114)으로부터 조명 광(144)을 방출할 수 있다. 적어도 하나의 제 2 수직 공진 표면 방출 레이저(118)는 활성 영역(120)으로부터 조명 광(146)을 방출할 수 있다. 적어도 하나의 제 1 수직 공진 표면 방출 레이저(112)는 활성 영역(114)으로부터 적어도 하나의 제 1 수직 공진 표면 방출 레이저(112)를 통해 조명 광(144)을 방출할 수 있으며, 바람직하게 상기 방출된 조명 광(144)은 적어도 하나의 제 1 수직 공진 표면 방출 레이저(112)를 가로지를 수 있다. 적어도 하나의 제 2 수직 공진 표면 방출 레이저(118)는 적어도 하나의 제 2 수직 공진 표면 방출 레이저(118)의 상부 표면(122)으로부터 직접 활성 영역(120)으로부터