(57)【要約】  本発明は、レーザーアレイと光学装置とを含むレーザー装置（１００）であって、レーザーアレイが、第１の規則的パターンに配置された多数のレーザー（１３０）を含み、各レーザー（１３０）が、第１光軸に垂直な少なくとも１つの方向の第１光軸に対して発散角θ／２で第１光軸の周りに同じレーザー発光プロファイルを発光するように構成されており、光学装置が、ディフューザー（１４０）を含み、ディフューザー（１４０）が、第２の規則的パターンに配置された光学素子（２１）のアレイを含み、各光学素子（２１）が、第２光軸を含み、各光学素子（２１）は、レーザー光（１０）が、各光学素子（２１）の各表面素子によって規定角度範囲内で受け取られると、画定視野（１６０）内の基準面内の少なくとも１つの第１照明光軸（３３）に沿って規定照明パターンを提供するように構成されており、規定角度範囲は、第２光軸に対して−θと＋θの間、好ましくは−θ／２と＋θ／２の間の角度範囲以下であり、レーザー（１３０）と光学素子（２１）が、ディフューザー（１４０）がレーザー（１３０）から受け取ったレーザー光（１０）を変換光（１５０）に変換するように、相互に配置されており、画定視野（１６０）内の基準面内の第１照明光軸（３３）に沿った変換光（１５０）の発光特性が、規定照明パターンと同じ特性によって特徴付けられるレーザー装置（１００）を記載している。  本発明はさらに、このようなレーザー装置（１００）を含む照明装置、およびこのようなレーザー装置（１００）または照明装置を含む飛行時間型カメラ（２００）を記載している。最後に、本発明は、レーザー装置（１００）の製造方法を記載している。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザーアレイと光学装置とを含むレーザー装置（１００）であって、前記レーザーアレイが、第１の規則的パターンに配置された多数のレーザー（１３０）を含み、各レーザー（１３０）が、第１光軸に垂直な少なくとも１つの方向の第１光軸に対して発散角θ／２を有する第１光軸の周りに同じレーザー発光プロファイルを発光するように構成されており、各光学素子（２１）が、第２光軸を含み、前記光学装置が、ディフューザー（１４０）を含み、前記ディフューザー（１４０）が、第２の規則的パターンに配置された光学素子（２１）のアレイを含み、各光学素子（２１）が、レーザー光（１０）が、前記各光学素子（２１）の各表面素子によって規定角度範囲内で受け取られると、画定視野（１６０）内の基準面内の少なくとも１つの第１照明光軸（３３）に沿って規定照明パターンを提供するように構成されており、前記規定角度範囲は、前記第２光軸に対して−θから＋θ、好ましくは−θ／２から＋θ／２の角度範囲以下であり、前記レーザー（１３０）と前記光学素子（２１）が、前記ディフューザー（１４０）が前記レーザー（１３０）から受け取ったレーザー光（１０）を変換光（１５０）に変換するように、相互に配置されており、前記画定視野（１６０）内の基準面内の前記第１照明光軸（３３）に沿った前記変換光（１５０）の発光特性が、前記規定照明パターンと同じ特性によって特徴付けられ、少なくともｎ個のレーザー（１３０）を含む少なくとも１つの第１列レーザー（１３０）が、レーザーピッチｐで前記第１照明光軸に平行な第１軸に沿って配置されており、少なくともｍ個の光学素子（２１）を含む少なくとも１つの第１列光学素子（２１）が、前記第１軸に平行に配置されており、各光学素子（２１）が、前記第１軸に平行な直径Ｌによって特徴付けられ、各光学素子（２１）が、前記第１軸に平行な第１列光学素子（２１）の全長が、直径Ｌを掛けた光学素子（２１）の数で示されるように、隣接する光学素子（２１）と物理的に接触しており、前記第１列光学素子（２１）が、前記第１列レーザー（１３０）の動作中に前記第１列レーザー（１３０）からレーザー光（１０）を受け取るように構成されており、前記光学素子の基準面内の前記第１軸に沿って前記レーザー（１３０）によって発光されたレーザー光（１０）の直径が、Φによって示され、ｎ個のレーザー（１３０）とｍ個の光学素子（２１）が、偏差が±５％未満の条件ｎ＊ｐ＝ｍ＊Ｌを満たす、レーザー装置（１００）。
【請求項２】
前記変換光（１５０）の発光特性が、前記レーザー（１３０）と前記光学素子（２１）間の横シフトに対して不変であり、前記横シフトが、前記第１照明光軸に平行である、請求項１に記載のレーザー装置（１００）。
【請求項３】
前記レーザー（１３０）の発光面と、前記レーザー光（１０）を受け取る前記光学素子（２１）の側面に対向する前記光学素子（２１）の表面との間の距離が、３００μｍ未満、好ましくは２００μｍ未満、最も好ましくは１００μｍ未満である、請求項１から２のいずれか一項に記載のレーザー装置（１００）。
【請求項４】
前記ｎ個のレーザー（１３０）とｍ個の光学素子（２１）が、±２％未満、より好ましくは±１％未満の偏差で条件ｎ＊ｐ＝ｍ＊Ｌを満たす、請求項１から３のいずれか一項に記載のレーザー装置。
【請求項５】
前記第１列レーザー（１３０）のレーザー（１３０）と前記第１列光学素子（２１）の光学素子（２１）が、偏差が±５％未満、より好ましくは±２％未満、最も好ましくは±１％未満の偏差で条件ｋ＊Φ＝Ｌを満たす、請求項１から４のいずれか一項に記載のレーザー装置（１００）。
【請求項６】
各ピッチが、対応するレーザー（１３０）の位置を、前記第１軸に沿って、対応する光学素子（２１）の端部に対して距離Δ≠０μｍだけシフトする場合、前記第１列レーザー（１３０）のレーザー（１３０）と前記第１列光学素子（２１）の光学素子（２１）が、±５％未満、より好ましくは±２％未満、最も好ましくは±１％未満の偏差で、条件Ｌ＝Φ／ｊ＋ｐ（ｊは正または負の整数）を満たす、請求項１から４のいずれか一項に記載のレーザー装置（１００）。
【請求項７】
前記レーザー発光プロファイルが、前記第１光軸の周りに円対称である、請求項１から６のいずれか一項に記載のレーザー装置（１００）。
【請求項８】
前記レーザーが、垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）であり、前記ＶＣＳＥＬが、共通基板（１０１）上に配置されている、請求項７に記載のレーザー装置（１００）。
【請求項９】
前記垂直共振器面発光レーザーが、基板（１０１）を通してレーザー光（１０）を発光するように構成されているボトムエミッション型ＶＣＳＥＬであり、前記ディフューザー（１４０）が、前記垂直共振器面発光レーザーが提供される基板の側面に対向する基板（１０１）の表面上に提供される、請求項８に記載のレーザー装置（１００）。
【請求項１０】
前記ディフューザー（１４０）が、前記基板（１０１）に組み込まれている、請求項９に記載のレーザー装置（１００）。
【請求項１１】
前記垂直共振器面発光レーザーが、基板（１０１）から離れる方向にレーザー光（１０）を発光するように構成されている上面発光型垂直共振器面発光レーザーであり、前記ディフューザー（１４０）が、前記垂直共振器面発光レーザーが提供される基板の側面の上部に提供される材料を含み、前記材料が、前記レーザー光（１０）の波長範囲で透明である、請求項８に記載のレーザー装置（１００）。
【請求項１２】
前記光学装置が、前記レーザー（１３０）と前記ディフューザー（１４０）間に配置された光学コリメート構造（１３５）を含み、前記光学コリメート構造（１３５）が、前記ディフューザーが、平行レーザー光（１０）を変換レーザー光（１５０）に変換するように、前記レーザー光（１０）を平行にするように構成されている、請求項１から９のいずれか一項に記載のレーザー装置（１００）。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか一項に記載の少なくとも１つのレーザー装置（１００）と、電気駆動電流を前記レーザー（１３０）に提供するための電気ドライバー（２３０）とを備える、発光装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の発光装置または請求項１から１２のいずれか一項に記載のレーザー装置（１００）と、対象（３００）によって反射された変換レーザー光（１５０）を検出するための光検出器（２２１）と、評価器とを含む飛行時間型カメラ（２００）であって、前記評価器が、前記光検出器（２２１）によって検出された変換レーザー光（１５０）によって対象（３００）までの距離を測定するように構成されている、飛行時間型カメラ（２００）。
【請求項１５】
レーザー装置（１００）の製造方法であって、
レーザーアレイを提供するステップであって、前記レーザーアレイが、第１の規則的パターンに配置された多数のレーザー（１３０）を含み、各レーザー（１３０）が、第１光軸に垂直な少なくとも１つの方向の第１光軸に対して発散角θ／２を有する前記第１光軸の周りに同じレーザー発光プロファイルを発光するように構成されているステップと、
光学装置を提供するステップであって、前記光学装置がディフューザー（１４０）を含み、前記ディフューザー（１４０）が第２の規則的パターンに配置された光学素子（２１）のアレイを含み、各光学素子（２１）が第２光軸を含むステップと、
レーザー光（１０）が、各光学素子（２１）の各表面素子によって規定角度範囲内で受け取られると、画定視野（１６０）内の基準面内の少なくとも１つの第１照明光軸（３３）に沿って規定照明パターンを提供するように各光学素子（２１）を配置するステップであって、前記規定角度範囲が、前記第２光軸に対して−θと＋θの間、好ましくは−θ／２と＋θ／２の間の角度範囲以下であるステップと、
前記ディフューザー（１４０）が前記レーザー（１３０）から受け取ったレーザー光（１０）を変換光（１５０）に変換するように、レーザー（１３０）と光学素子（２１）を相互に配置するステップであって、前記画定視野（１６０）内の基準面内の前記第１照明光軸（３３）に沿った前記変換光（１５０）の発光特性が、前記規定照明パターンと同じ特性によって特徴付けられるステップと、
少なくともｎ個のレーザー（１３０）を含む少なくとも１つの第１列レーザー（１３０）を、レーザーピッチｐで前記第１照明光軸に平行な第１軸に沿って配置し、少なくともｍ個の光学素子（２１）を含む少なくとも１つの第１列光学素子（２１）を、前記第１軸に平行に配置するステップであって、各光学素子（２１）が、前記第１軸に平行な直径Ｌによって特徴付けられ、各光学素子（２１）が、前記第１軸に平行な前記第１列光学素子（２１）の全長が、直径Ｌを掛けた光学素子（２１）の数で示されるように、隣接する光学素子（２１）と物理的に接触しているステップと、前記第１列光学素子（２１）を、前記第１列レーザー（１３０）の動作中に前記第１列レーザー（１３０）からレーザー光（１０）を受け取るように構成するステップであって、前記光学素子の基準面内の前記第１軸に沿って前記レーザー（１３０）によって発光された前記レーザー光（１０）の直径が、Φによって示され、前記ｎ個のレーザー（１３０）とｍ個の光学素子（２１）が、偏差が±５％未満の条件ｎ＊ｐ＝ｍ＊Ｌを満たすステップと
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザーアレイ、特に垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）アレイおよびディフューザーを含むレーザー装置、このようなレーザーまたはＶＣＳＥＬアレイを含む照明装置、このようなレーザー装置または照明装置を含む飛行時間型カメラ、およびレーザー装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザー、特にＶＣＳＥＬアレイを含むレーザー装置は、赤外線照明装置に使用することができる。ＶＣＳＥＬアレイは、例えば、短パルスを使用する飛行時間型アプリケーションに適用される。このようなアプリケーションは、例えば、携帯用装置用の短距離ジェスチャー認識と３Ｄ空間認識を含む。このようなアプリケーションについて、出力電力が１Ｗから１０Ｗの範囲の約１ｍｍ2の面積のＶＣＳＥＬアレイが説明される。特定の照野または視野は、アプリケーションによって規定される（例えば、７０°×５０°を観測する飛行時間型カメラ）。発光パターンをアプリケーション要件に合わせるために、特定のディフューザー構造が使用される。ほとんどのＶＣＳＥＬベースの照明モジュールは屈折ディフューザーを使用している。
【０００３】
米国特許出願公開第２００４／１３０７９０号明細書は、この点で、所望の遠視野散乱パターン内で所定の強度プロファイルを有する光ビームを成形するための確率分布に従って互いに異なるマイクロレンズ素子で規定されるマイクロレンズアレイを開示している。違いには、マイクロレンズの表面形状に対応するたるみプロファイルのランダム変動、マイクロレンズの境界に対応する境界プロファイル、およびアレイ内のマイクロレンズの相対位置に対応する空間分布が含まれる。
【０００４】
米国特許出願公開第２００８／０２７３５５７号明細書は、レーザーのアレイによって発光された光線を修正するための位相板およびレンズを開示している。
【０００５】
国際公開第２０１１／０２１１４０号明細書は、いくつかの大面積ＶＣＳＥＬのアレイと、ＶＣＳＥＬの活性層を動作面に画像化するための１つ以上の光学系とを備えるレーザー装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００４／１３０７９０号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００８／０２７３５５７号明細書
【特許文献３】国際公開第２０１１／０２１１４０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、構造高さを低くしたレーザー装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、独立請求項に記載されている。好ましい実施形態は、従属請求項に記載されているか、または本説明の後続の部分に記載されている。
【０００９】
第１の態様によれば、レーザー装置が提供される。レーザー装置は、レーザーアレイと光学装置とを含む。レーザーアレイは、第１の規則的パターン（例えば、線形、矩形のパターンなど）に配置された多数のレーザーを含む。各レーザーは、第１光軸に垂直な少なくとも１つの方向の第１光軸に対して発散角θ／２（少なくとも１つの方向のレーザー発光プロファイルの半値全幅−ＦＷＨＭによって示される全発散角をθとする）を有する第１光軸の周りに同じレーザー発光プロファイルを発光するように構成されている。レーザー発光プロファイルは、例えば、２つの垂直方向（例えば、楕円ビーム）の２つの異なる全発散角を特徴とすることができる。光学装置は、ディフューザーを含む。ディフューザーは、第２の規則的パターンに配置された光学素子のアレイを含む。各光学素子は、第２光軸を含む。各光学素子は、レーザー光が、各光学素子の各表面素子によって規定角度範囲内で受け取られると、画定視野内の基準面内の少なくとも１つの第１照明光軸に沿って規定照明パターンを提供するように構成されており、規定角度範囲は、第２光軸に対して−θから＋θ、好ましくはθ／２から＋θ／２の角度範囲以下である。各光学素子は、特別な実施形態によれば、平行レーザー光（θ＝０）が受け取られると、画定視野内の基準面内の少なくとも１つの第１照明光軸に沿って規定照明パターンを提供するように構成することができ、レーザー光は、第２光軸に平行である。レーザーと光学素子は、ディフューザーがレーザーから受け取ったレーザー光を変換光に変換するように、相互に配置されている。画定視野内の基準面内の第１照明光軸に沿った変換光の発光特性は、規定照明パターンと同じ特性によって特徴付けられる。画定視野内の基準面は、レーザー装置に対して規定された距離に配置され、レーザーの発光面の平面に平行に配置されている。光学素子のアレイによって構成される光学素子は、例えば、上記または下記の条件を満たす単一の円錐レンズまたは自由形状光学部品（例えば、２つのレンズ素子を含む）であり得る。
【００１０】
例えば、上記の米国特許出願公開第２００４／１３０７９０号明細書に記載の最先端のディフューザーは、マイクロレンズのランダムな配置（直径、偏心、位置がランダム）を使用して、コヒーレント平行ビームからの所望のビームパターン（例えば、１００°×８０°の矩形を均一に照明）を達成する。ビームは、十分なランダム化を行うのに十分なマイクロレンズを照明するために、ディフューザーの最小領域を照明する必要がある。ビームが小さすぎると、一部の形状のレンズのみが照明され、他の形状が照明されないため、不均一性が生じる。ディフューザーがレーザーアレイ（ＶＣＳＥＬなど）の非常に近くに取り付けられている場合にも、各レンズが１つ以上のレーザーによって一部の特定の角度で照明され、または極端な場合にはレンズの一部が全く照明されないため、不均一性が発生する可能性がある。例えばスマートフォンなどのアプリケーションでは、レーザー装置の構造高さが低いことが重要な境界条件であるため、レーザーとディフューザー間の距離を大きくすることはできない。
【００１１】
レーザーと光学素子の提案された規則的パターン、互いに対する規則的パターンの相対的配置と組み合わせた光学素子の特別な形状は、意図された視野で均一な照明プロファイルを得るためにディフューザーの膨大な数の異なる構造を照明する必要がないという効果を有する。したがって、レーザーによって発光されたレーザー光の発光コーン（発光レーザー光の強度分布の半値全幅−ＦＷＨＭによって示される全発散角θによって特徴付けられる）間にはわずかなオーバーラップしかなく、またはレーザー光がディフューザーと相互作用し始める平面ではオーバーラップさえないように、ディフューザーをレーザーアレイの非常に近くに配置することができる。単一のレーザーの発光コーンは、例えば、次のレーザーと次の次のレーザーの発光コーンとのみオーバーラップするか、次のレーザーの発光コーンとのみオーバーラップするか、または隣接するレーザーのない発光コーンとオーバーラップすることさえできる。レーザーアレイとディフューザー間の対応する距離は、２つの隣接するレーザー間のピッチと全発散角に依存する。ピッチは、例えば、ＶＣＳＥＬアレイの場合、３０μｍから５０μｍの間、好ましくは４０μｍであり得、空気中の全発散角は、約２０°であり得る。レーザーの発光面と、レーザー光を受け取る光学素子の側面に対向する光学素子の表面との間の距離は、例えば、３００μｍ未満、好ましくは２００μｍ未満、最も好ましくは１００μｍ未満であり得る。
【００１２】
規定照明パターンと比較して、全発散角のサイズによっては、発光特性が不鮮明になる場合がある。後者は、光学素子、より具体的には１つの光学素子の表面素子が、全発散角によって制限される異なる角度でレーザー光を受け取るという事実によって引き起こされる。規定照明パターンの特性は、全発散角が視野角の半分に等しい場合、変換光の発光特性中では、もはや明らかでない。これは、例えば、角度７０°×５０°、１００°×８０°などの範囲によって特徴付けられる。したがって、単一のレーザー（例えば、規定角度範囲で画定視野の１つの軸に沿った本質的に平坦な強度プロファイル）と位置合わせされた単一の光学素子によって発光されるであろう規定照明パターンの特性が変更されないような場合には、全発散角は、３０°未満、より好ましくは２５°未満、最も好ましくは２１°未満であってもよい。ディフューザーが平行レーザー光を受け取る場合、発光特性は本質的に同じである可能性がある。光学素子の設計は、例えば、光学素子の開口が、そうでなければ円形であるレーザーの出力が、所望の水平垂直視野アスペクト比を有する矩形ビームにディフューザーによってトリミングされ得るように選択され得るようなものである。
【００１３】
レーザー装置は、好ましくは、変換光の発光特性が、レーザーと光学素子間の横シフトに対して本質的に不変であるように構成することができる。横シフトは、第１照明光軸に平行である。横シフトは、ディフューザーの横拡張によって制限される。レーザーアレイから発光されるすべてのレーザー光は、ディフューザーによって変換される必要がある。レーザー装置は、好ましくは、発光レーザー光がディフューザーによって本質的に完全に変換される限り、変換レーザー光の発光特性が基準面に平行な横シフトに対して不変であるように構成されている。レーザーと光学素子の規則的パターンの横位置合せが簡素化され得るため、レーザー装置は、ディフューザーの取付を簡素化することができる。ディフューザーの横サイズによっては、数マイクロメートル（５μｍまたは１０μｍなど）の横シフトが許容される場合がある。
【００１４】
レーザー装置は、少なくともｎ個のレーザーを含む少なくとも１つの第１列レーザーが、ピッチｐで第１照明光軸に平行な第１軸に沿って配置されるように構成されている。少なくともｍ個の光学素子を含む少なくとも１つの第１列光学素子は、第１軸に平行に配置されている。各光学素子は、第１軸に平行な直径Ｌによって特徴付けられる。各光学素子は、第１軸に平行な第１列光学素子の全長が、直径Ｌを掛けた光学素子の数で示されるように、隣接する光学素子との物理的接触の製造公差内にある。第１列光学素子は、第１列レーザーの動作中に第１列レーザーからレーザー光を受け取るように構成されている。光学素子の基準面内の第１軸に沿ってレーザーによって発光されたレーザー光の直径は、Φによって示される。ｎ個のレーザーとｍ個の光学素子は、偏差が±５％未満、より好ましくは±２％未満、最も好ましくは±１％未満の条件ｎ＊ｐ＝ｍ＊Ｌ（「ピッチ一致条件」）を満たす。光学素子の基準面は、第１光軸が第２光軸と同一直線上にある場合に、レーザーによるレーザー光のコーンによって照明される光学素子の点を含む平面によって画定される。したがって、光学素子の基準面は、基準面、視野、およびレーザーアレイの平面に平行である。基準面は、レーザーの発光面とディフューザー間の距離ｄを規定する。
【００１５】
条件ｎ＊ｐ＝ｍ＊Ｌは、レーザー光が、全光学素子、または光学素子の整数倍（好ましくは両方向）を照明するように、ディフューザーがレーザーまでの距離ｄに配置されている場合に、横変位では、光の部分、すなわち例えば光学素子（光学素子１）の左側で失われた部分が、全く同じ部分で隣接する光学素子ｍ＋１に当たるという効果を有する。
【００１６】
この場合、直径Φは、条件ｋ＊Φ＝Ｌ（ｋは正の整数）を満たす。したがって、片側で失われた（光学素子１に当たらない）レーザー光が反対側に入射する（光学素子ｍ＋１に当たる）。
【００１７】
直径Φは、例えば、平行レーザー光の場合（θ＝０）は各レーザーの開口（発光領域）によって、または距離ｄおよびΦ＝２＊ｄ＊ｔａｎ（θ／２）によるレーザーの全発散角と組み合わせた各レーザーの開口によって与えられてもよい。この等式は、小さな角度では、Φ＝ｄ＊θに置き換えることができる。この等式は、レーザーの発光面の拡張が距離ｄに比べて小さい場合に有効である、そうでなければ、直径Φはガウスビーム伝播によって計算する必要がある。好ましくは、ｎとｍは、等しくないが、整数だけずれている場合、ディフューザーは、レーザーの全発散角にあまり依存しない。
【００１８】
あるいは、第１列レーザーのレーザーと第１列光学素子の光学素子は、各ピッチが、対応する光学素子の端部に対して第１軸に沿って対応するレーザーの位置を距離Δ≠０μｍ（ｋ＊Φ≠Ｌ）だけシフトする場合、条件Ｌ＝Φ／ｊ＋ｐ（ｊは正または負の整数）を満たしてもよい。パラメーターｊは、Ｌ＞ｐ（小さなビーム）の場合は正の整数（ｊ＝１，２，３…）であり、Ｌ＜ｐの場合は負の整数（ｊ＝−１，−２，−３…）である。いわゆる「反復条件」Ｌ＝Φ／ｊ＋ｐは、Φ＝ｊ＊Δ（Δ＝Ｌ−ｐおよび偏差が±５％未満、より好ましくは±２％未満、最も好ましくは±１％未満）であるという条件に基づいている。光学素子直径Ｌは、２μｍから１００μｍの間、好ましくは４μｍから７０μｍの間、最も好ましくは６μｍから５０μｍの間であり得る。形状が維持されていれば、光学素子直径は、ほぼ任意に拡大縮小できる。しかし、特定の直径未満では、回折効果が支配的になり始めるため、直径が２μｍ未満の構造は避ける必要がある。
【００１９】
レーザー発光プロファイルは、第１光軸の周りに円対称にしてもよい（１つの全発散角θによってのみ特徴付けられるレーザー発光プロファイル）。円対称の発光プロファイルは、レーザーの２次元アレイ用のディフューザーの設計を簡素化する可能性がある。レーザーは、例えば、垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）であってもよい。ＶＣＳＥＬは共通基板上に配置されている。共通基板は、例えば、ＶＣＳＥＬが処理されているガリウムヒ素成長基板であってもよい。
【００２０】
レーザーは、基板を通してレーザー光を発光するように構成されているボトムエミッション型ＶＣＳＥＬであってもよい。この実施形態では、ディフューザーは、ＶＣＳＥＬが提供される（例えば、堆積される）基板の側面に対向する（半導体）基板の表面上に提供される。ディフューザーは、基板に接着されているガラスウェーハ上に提供されてもよい。ディフューザーは、例えば、ＶＣＳＥＬアレイの（半導体）基板を含むウェーハに接着する前または後にガラスウェーハにエッチングすることができる。ガラスウェーハは、例えば、基板に接着することができる。
【００２１】
別の実施形態によれば、ディフューザーは、ＶＣＳＥＬアレイの半導体構造、特に基板に組み込まれていてもよい。半導体基板の高屈折率（ガリウムヒ素ｎ〜３．５）により、光学素子の比較的平坦なプロファイルが可能になる。さらに、ＧａＡｓ基板内の全発散角は、３°未満である。小さな発散角により、規定照明パターンとほぼ同一の発光特性が可能になり得る。半導体基板にディフューザーを組み込んだ後に、平坦化層を設けることができる。この場合、ＶＣＳＥＬの発光波長は、ガリウムヒ素基板内の吸収損失を制限するために、９００ｎｍよりも大きく、好ましくは９５０ｎｍよりも大きい。
【００２２】
あるいは、レーザーは、基板から離れる方向にレーザー光を発光するように構成されている上面発光型ＶＣＳＥＬであってもよい。ディフューザーは、ＶＣＳＥＬが提供される基板の側面の上部に提供される材料を含む。材料は、レーザー光の波長範囲（例えば、７５０ｎｍから１２００ｎｍの波長範囲）で透明である。透明材料は、以下に記載のＵＶまたは青色光硬化性光学ポリマーであり得る。透明材料は、ＶＣＳＥＬのメサの上部に提供することができる。あるいは、平坦化層は、例えば、単一のＶＣＳＥＬの発光領域のレベルで本質的に平坦な表面を提供するために提供されてもよい。ディフューザーの透明材料は、平坦化層の上面に堆積されてもよい。
【００２３】
光学装置は、レーザーとディフューザー間に配置された光学コリメート構造をさらに含んでもよい。光学コリメート構造は、ディフューザーが平行レーザー光を変換レーザー光に変換するように、レーザー光を平行にするように構成されている。基板内に組み込まれている（ボトムエミッター）またはＶＣＳＥＬの半導体層の上部に提供されているなどの光学素子のアレイによるレーザー光の平行化は、変換レーザー光の発光特性をさらに改善する可能性がある。
【００２４】
第２の態様によれば、発光装置が提供される。発光装置は、上記の少なくとも１つのレーザー装置と、レーザーアレイのレーザーを電気的に駆動するための電気ドライバーとを備えている。発光装置は、電気ドライバーを制御するための制御信号を供給するためのコントローラーをさらに備えていてもよい。コントローラーは、例えば、データを記憶するための記憶装置と、記憶データに含まれる命令を実行するための処理装置とを備えることができる。記憶データは、例えば、レーザーまたはレーザーアレイに含まれるレーザー群への一連の電気駆動電流の提供を含むことができる。
【００２５】
レーザー装置または照明装置は、
スマートフォン、ラップトップコンピューター、タブレット型コンピューター・・・のジェスチャーインターフェースまたは３Ｄスキャナーのような消費者用かつ携帯用アプリケーション、
ロボット工学、スポーツ、産業、照明・・・用のユーザーインターフェースまたは屋内ナビゲーション、
自動車の中範囲検出（駐車支援、安全な都市走行）用の最高仕様、および
高出力産業用アプリケーションをサポートするために、消費者用デバイス（例えばスマートフォン）、車両、ならびに高出力産業用アプリケーションで使用することができる。
【００２６】
第３の態様によれば、飛行時間型カメラが提供される。飛行時間型カメラは、上記の任意の実施形態によるレーザー装置または発光装置、光検出器、および評価器を含む。評価器は、光検出器によって検出された変換レーザー光によって対象までの距離を測定するように構成されている。
【００２７】
第４の態様によれば、上記の任意の実施形態によるレーザー装置の製造方法が提供される。本方法は、
レーザーアレイを提供するステップであって、レーザーアレイが、第１の規則的パターンに配置された多数のレーザーを含み、各レーザーが、第１光軸に垂直な少なくとも１つの方向の第１光軸に対して発散角θ／２を有する第１光軸の周りに同じレーザー発光プロファイルを発光するように構成されているステップと、
光学装置を提供するステップであって、光学装置が、ディフューザーを含み、ディフューザーが、第２の規則的パターンに配置された光学素子のアレイを含み、各光学素子が、第２光軸を含むステップと、
レーザー光が、各光学素子の各表面素子によって規定角度範囲内で受け取られると、画定視野内の基準面内の少なくとも１つの第１照明光軸に沿って規定照明パターンを提供するように各光学素子を配置するステップであって、規定角度範囲が、第２光軸に対して−θと＋θの間、好ましくは−θ／２と＋θ／２の間の角度の範囲以下であるステップと、
ディフューザーが、レーザーから受け取ったレーザー光を変換光に変換するように、レーザーと光学素子を相互に配置するステップであって、画定視野内の基準面内の第１照明光軸に沿った変換光の発光特性が、規定照明パターンと同じ特性によって特徴付けられるステップと
を含む。
【００２８】
レーザーアレイを提供するステップは、基板を提供するステップと、基板上に多数のＶＣＳＥＬを提供する後続のステップとを含むことができる。基板は、レーザーを処理した後に除去されてもよい。
【００２９】
ステップは、必ずしも上記の順序で実行する必要はない。本方法は、上記の任意のレーザー装置を製造するステップを含むことができる。
【００３０】
ディフューザーは、エッチング、ソフトクッションインプリントリソグラフィーとそれに続くエッチング、ウェーハ上のマスター構造のＵＶ複製とそれに続く半導体基板内の複製構造のエッチング転写など、いくつかの方法によって提供することができる。さらに、例えば多数のディフューザーを含むガラスウェーハの、例えば、多数の基板を含む半導体ウェーハへのウェーハ接着を使用することができる。あるいは、硬化性ポリマーが提供され、その後、処理光（例えば、ＵＶまたは青色光）によって処理され得る。このようなプロセスの詳細は、例えば、国際公開第２０１７／０５５１６０号明細書の第２頁、第２行から第５頁、第１９行に記載されている。さらに、図２から図１０および第９頁、第２０行から第１１頁、第２０行の対応する説明は、このようなプロセスの特別な例を示している。国際公開第２０１７／０５５１６０号明細書の開示は、参照により組み込まれる。
【００３１】
ディフューザーは平坦化層で覆われていてもよい。平坦化層は、ディフューザーの材料よりも低い屈折率を特徴としている。ディフューザーは、所望の照明パターンを提供するために、平坦化層の屈折率に関して設計され得る。平坦化層は、ディフューザーによって引き起こされる表面の不規則性を平滑化するために使用することができる。平坦化層は、シリコーン、エポキシ、ポリイミド、ＳｉＮなどのような材料を含むことができる。ディフューザーの屈折率と平坦化層の屈折率との差は、多数のアプリケーションに照明パターンを提供するのに十分である必要がある。平坦化層は、ディフューザーを保護することができ、さらなる処理ステップを簡素化することができる。
【００３２】
請求項１から１２に記載のレーザー装置、請求項１３に記載の発光装置、および請求項１５に記載の方法は、特に、従属請求項に定義されているように、類似および／または同一の実施形態を有することを理解されたい。
【００３３】
本発明の好ましい実施形態はまた、従属請求項と各独立請求項との任意の組合せであり得ることを理解されたい。
【００３４】
さらに有利な実施形態が以下に定義される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
本発明のこれらおよび他の態様が、以下に記載の実施形態から明らかであり、参照して解明されるであろう。
【００３６】
次に、本発明が、添付の図面を参照する実施形態に基づいて、例として説明される。
【図１】ディフューザーによって構成された光学素子の主要な略図を示す図である。
【図２】図１に示す光学素子の照度を示す図である。
【図３】第１のレーザー装置の主要な略図を示す図である。
【図４】第２のレーザー装置のセグメントの主要な略図を示す図である。
【図５】第３のレーザー装置の主要な略図を示す図である。
【図６】第３のレーザー装置の照度を示す図である。
【図７】第４のレーザー装置の主要な略図を示す図である。
【図８】本発明に従っていない第５のレーザー装置の主要な略図を示す図である。
【図９】第４のレーザー装置と第５のレーザー装置の比較を示す図である。
【図１０】第５のレーザー装置の照度を示す図である。
【図１１】第６のレーザー装置の主要な略図を示す図である。
【図１２】第７のレーザー装置の主要な略図を示す図である。
【図１３】飛行時間型カメラの主要な略図を示す図である。
【図１４】レーザー装置の製造方法の主要な略図を示す図である。
【００３７】
図では、同様の番号は、全体を通して同様の対象を指している。図は、必ずしも正確な縮尺ではない。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
次に、本発明の種々の実施形態が図によって説明される。
【００３９】
図１は、ディフューザー１４０によって構成される光学素子２１の主要な略図を示している。光学素子直径Ｌは、０．０４２ｍｍである。円筒形光学素子２１は、平行レーザー光１０を変換光１５０に変換するように構成されている。円筒形光学素子２１は、１２８°のＦＷＨＭを有する角度分布を生成するように特に最適化されている。図２は、図１に示される光学素子の対応する照度４１を示している。視野内の基準面１６０上の空間分布（照度）は、強度３５が第１照明光軸３３に沿った平行なレーザー光に対して平坦であるように最適化される。この光学素子２１または拡大縮小したバージョン（光学素子直径Ｌを変更するが形状は維持する）は、平行レーザー光１０用に最適化され、画定視野１６０内の基準面内の第１照明光軸３３に沿った変換光１５０（例えば、図６、照度４２参照）の発光特性は、単一の光学素子２１の照度４１と同じ特性によって特徴付けられるように、すべてのレーザー装置１００のディフューザー１４０で使用して、レーザー光１０を変換レーザー光１５０に変換することができる。平行レーザー光１０用に最適化された光学素子２１は、全発散角θ≠０によって特徴付けられるレーザー発光プロファイルを有するレーザー光１０の場合、発光特性のわずかな広がりを引き起こす可能性がある。したがって、光学素子２１は、１つの光学素子２１の表面素子によって受け取られる角度範囲にわずかに適合させることができる。光学素子２１の設計は、第１光軸と第２光軸の平行配置では、最大角度でレーザー光を受け取る外部領域に特に適合させることができる。後者は、例えば、平行レーザー光に対する最適化が、高い光損失を引き起こし得る全内反射（例えば、高い屈折率を有する基板を含む光学素子）を引き起こし得る場合に特に有用であり得る。
【００４０】
単一の光学素子２１は、図６に示される例と比較して、異なる照明パターン（例えば、照明パターンの縁でいくらか増加した強度）を提供するように適合させることができる。次に、この異なる形状の光学素子２１は、光学素子２１の規定照明パターンと本質的に同じ特性（例えば、視野の縁でいくらか増加した強度）によって特徴付けられる変換光１５０を提供するはずのすべてのレーザー装置１００で使用することができる。
【００４１】
図３は、レーザー１３０のアレイを含む第１のレーザー装置、および光学素子２１のアレイを含むディフューザー１４０の主要な略図を示している。第１のレーザー装置は、いわゆるピッチ一致条件を説明するために示されている。第１のレーザー装置は、図３の平面に垂直なＸＹ平面に配置された２次元レーザーアレイを含む。第１のレーザー装置は、Ｘ方向とＹ方向の両方で、選択した設計によって以下の条件：
ｎ＊ｐ＝ｍ＊Ｌ  （１）
（ここで、ｐはレーザー１３０間のピッチであり、ｎはこの方向のレーザー１３０の数である一方、Ｌは光学素子直径またはピッチのサイズである。）
を満たす必要があるように構成されている。この場合、光学素子のピッチは光学素子の開口に等しい。光学素子２１の数は、ｍで表される。すなわち、レーザーアレイのサイズがＸ＝ｎ＿ｘ＊ｐ＿ｘである場合、光学素子直径Ｌと数は、整数個の光学素子２１が、実質的に同じ長さＬ＿Ｘ（±５％、好ましくは±２％、より好ましくは±１％）を有するように選択される必要がある。他の次元Ｙに対して同じ条件が満たされるべきであるが、レーザー１３０の数とピッチは異なる可能性がある。Ｌ＿Ｙは、Ｌ＿Ｘが固定された後に、所望のビームプロファイルの水平アスペクト比と垂直アスペクト比によって決定される。好ましくは、ｎとｍは、等しくないが、整数だけずれている場合、ディフューザー１４０は、レーザー１３０の全発散角にあまり依存しない。Φは、レーザー光１０の直径、またはレーザー１３０によって発光されるビームサイズである。レーザー１３０は、この実施形態では、平行なレーザー光（平行レーザー光）を発光する。したがって、直径Φは、レーザー１３０の発光面の横拡張と同一である。
【００４２】
図４は、レーザー（ＶＣＳＥＬなど）が全発散角θのレーザー光を発光する、第２のレーザー装置のセグメントの主要な略図を示している。光学素子２１の基準面での距離ｄにおけるビームサイズまたは直径Φは、おおよそΦ＝ｄ＊θによって示される。光学素子２１、より具体的にはレーザーアレイの基準面は、図４に示される対称配置（光学素子２１の光軸と位置合わせされたレーザー１３０の光軸）で発光レーザー光の発光コーンが光学素子に入るレーザー１３０の点によって画定される。ディフューザー１４０が、レーザー光が全光学素子、または光学素子の整数倍（両方向）を照明するレーザーまでの距離ｄに配置されており、Φ＝ｋ＊Ｌ（±５％、好ましくは±２％、より好ましくは±１％）（ｋは正の整数）である場合、条件ｎ＊ｐ＝ｍ＊Ｌ、で十分である。後者の条件が満たされない場合、ピッチ一致条件に加えて、いわゆる「反復条件」が満たされる必要がある。各レーザーピッチは、いわゆるサンプルピッチΔによって、光学素子の端部に対してレーザーの位置をシフトする（図３参照）。
【００４３】
Δ＝Ｌ−ｐ  （２）
ｎ個のレーザーの後に、光学素子の端部に対するレーザーの位置が同じであると仮定する。これは、光学素子直径の（ｎ−ｍ）倍の絶対値に等しい距離を越えて位置がシフトすることを意味する。
【００４４】
ｎ・Δ＝Ｌ（ｎ−ｍ）  （３）
光学素子。この条件に達すると、パターンが反復される。
【００４５】
ビーム直径Φが、例えばサンプルピッチΔよりわずかに大きいようなものである場合、中身は、完全であるが均一ではない（Φ≠ｋ＊Ｌ）。１つは、光が１レベルで、オーバーラップ領域では２倍になる領域を有する。これは、上部にスパイクを有する均一な背景を与える。この場合、変換光の発光特性は、例えば図２に示される規定照明パターンの特性とは異なるであろう。
【００４６】
均一な中身を得るには、ビーム直径ΦがサンプルピッチΔ（±５％、好ましくは±２％、より好ましくは±１％）の整数ｊに等しくなるようにする必要がある。
【００４７】
Φ＝ｊ・Δ  （４）
ｊは、Ｌ＞ｐ（小さなビーム）の場合は正の整数（ｊ＝１、２、３…）であり、Ｌ＜ｐ（大きなビーム）の場合は負の整数（ｊ＝−１、−２、−３…）である。ｊの値は、レーザーの数ｎと光学素子の数ｍ、特にｎとｍの差に依存し得る。
【００４８】
ビーム直径Φは、ビーム発散角および光学素子アレイとＶＣＳＥＬアレイ間の最小取付距離によって決定されるため、固定されている。さらに、ｐとｎは、上記のように固定されている。したがって、Φ、ｐおよびｎは、既知であり、固定されている。光学素子では、直径Ｌは、（２）と（４）を使用することによって持続し、「反復条件」：
Ｌ＝Φ／ｊ＋ｐ  （５）
を生じる。
【００４９】
一般に、ｍとｊの数値が大きいほど、距離ｄとレーザー発散角θの任意の横位置合せと公差の下で均一な強度プロファイルを達成するのがより簡単で信頼性が高くなる。
【００５０】
両方の条件が満たされる限り、レーザー１３０と光学素子２１の非矩形の配置を有することができる。
【００５１】
各サブアレイで条件が満たされている限り、異なるサブアレイのパラメーターを変更することもできる。これは、大きな角度に向けて強度が増加する半径方向プロファイルが望ましい場合に興味深い可能性がある。
【００５２】
さらに、図１に示される光学素子２１は、オプションで、たるみが小さい２つのレンズ（自由形状光学部品）で置き換えることができ、一方は、（ほぼアキシコンのようになるように）非常に高い円錐定数を有し、他方は、より平坦になることができる。自由形状光学部品の全拡張は、この場合、直径Ｌを規定する。
【００５３】
光学シミュレーションによる本発明の条件の例が、図５から図１０を参照して示され、説明されている。シミュレーションは、光線追跡プログラムＺｅｍａｘによって実行される。
【００５４】
図５は、第３のレーザー装置１００の主要な略図を示している。レーザーアレイ（図示せず）に含まれるレーザー１３０は、ピッチｐ＝０．０４ｍｍ、ディフューザー１４０の基準面でのレーザー光の直径Φ＝０．０４ｍｍ、およびｎ＝１０個のレーザー１３０によって特徴付けられる。ディフューザー１４０は、光学素子直径Ｌ＝０．０４ｍｍを有するｍ＝１０個の光学素子２１を含む。ピッチ一致条件ｎ＊ｐ＝ｍ＊Ｌ＝０．４ｍｍが満たされる。サンプルピッチはΔ＝０である。ビーム直径は、反復条件が満たされる必要がないようにΦ＝Ｌ＝０．０４ｍｍである。各光学素子２１は、図１および図２を参照して説明される最適化された形状によって特徴付けられる。レーザー１３０とディフューザー１４０間に横オフセットはない。図６は、第３のレーザー装置１００の照度を示している。視野１６０内の基準面上の空間分布（照度）４２は、強度３５が、視野内の第１の照明光軸３３に沿った平行レーザー光に対して平坦であるように、図２を参照して説明した通りである。第３のレーザー装置１００の照度４２は、明らかに、図１および図２を参照して説明した単一の光学素子２１の照度４１と同じ特性（上面が平坦なプロファイル）によって特徴付けられる。
【００５５】
図７は、第４のレーザー装置１００の主要な略図を示している。レーザーアレイ（図示せず）に含まれるレーザー１３０は、ピッチｐ＝０．０３６３６ｍｍ、ディフューザー１４０の基準面でのレーザー光の直径Φ＝０．０３６３６ｍｍおよびｎ＝１１個のレーザー１３０によって特徴付けられる。ディフューザー１４０は、光学素子直径Ｌ＝０．０４ｍｍを有するｍ＝１０個の光学素子２１を含む。ピッチ一致条件ｎ＊ｐ＝ｍ＊Ｌ＝０．４ｍｍが満たされる。サンプルピッチはΔ＝０．００３６４である。パラメーターｊは、反復条件が満たされるように１０である。ビーム直径Φは、ｊが正の整数であるように光学素子直径Ｌ未満である。各光学素子２１は、図１および図２を参照して説明した最適化された形状によって特徴付けられる。レーザーアレイとディフューザーは、相互に０．００２ｍｍだけ横方向にシフトしている。照度が図６を参照して説明したものと本質的に同じになるように、ピッチ一致条件ｎ＊ｐ＝ｍ＊Ｌ＝０．４ｍｍと反復条件が満たされる。
【００５６】
図８は、本発明に従っていない第５のレーザー装置の主要な略図を示している。レーザーアレイ（図示せず）に含まれるレーザー１３０は、ピッチｐ＝０．０３６３６ｍｍ、ディフューザー１４０の基準面でのレーザー光の直径Φ＝０．０３６３６ｍｍおよびｎ＝１０個のレーザー１３０によって特徴付けられる。ディフューザー１４０は、光学素子直径Ｌ＝０．０４ｍｍを有するｍ＝１０個の光学素子２１を含む。サンプルピッチはΔ＝０．００３６４である。パラメーターｊは、反復条件が満たされるように１０である。ビーム直径Φは、ｊが正の整数であるように光学素子直径Ｌ未満である。各光学素子２１は、図１および図２を参照して説明した最適化された形状によって特徴付けられる。レーザーアレイとディフューザーは、相互に−０．００３ｍｍだけ横方向にシフトしている。図９は、第４のレーザー装置１００と第５のレーザー装置との比較を示している。第５のレーザー装置に含まれるレーザーアレイは、第４のレーザー装置１００に含まれるレーザーアレイよりも１個少ないレーザー１３０を含み、ピッチ一致条件ｎ＊ｐ＝ｍ＊Ｌは満たされないが反復条件は満たされる。したがって、図１０に示される照度４３の特性は、図２に示される単一の光学素子２１の照度とは異なる。したがって、照度４３は、右側の強度３５の増加を示しており、乱れている。さらなるシミュレーションによって、条件の１つが満たされないとすぐに照度が乱れることを示すことができる。外乱の種類は、条件の１つが満たされていないか、例えば、光学素子直径とビーム直径の関係（小さいか大きいか）によって異なる。
【００５７】
図１１は、第６のレーザー装置１００の主要な略図を示している。断面図は、９つのＶＣＳＥＬを用いる例を示している。ＶＣＳＥＬは、半導体基板１０１（ボトムエミッター）を通してレーザー光１０を発光する。ディフューザー１４０は、半導体基板１０１の１つの表面によって特徴付けられる。ｎ＝３．５のＧａＡｓ半導体基板１０１の高屈折率は、ディフューザー１４０によって構成される光学素子２１の低めのプロファイルを可能にする。
【００５８】
図１２は、第７のレーザー装置１００の主要な略図を示している。断面図は、レーザー装置１００によって構成されるＶＣＳＥＬアレイのＶＣＳＥＬのラインを横切って取られる。半導体基板１０１の上部に設けられた上面発光型ＶＣＳＥＬの９個のメサが示されている。各ＶＣＳＥＬは、空気中に約２０°の全発散角を有するレーザー光１０を発光する。光学コリメート構造１３５は、上記と同様に、例えば、図５を参照してレーザー１３０とディフューザー１４０間に配置される。光学コリメート構造１３５は、ディフューザー１４０が、平行レーザー光を受け取るように、レーザー光１０を平行にするように構成されているマイクロレンズのアレイを含む。ディフューザー１４０は、視野１６０内の基準面内の第１の照明光軸３３に沿って、図６を参照して説明したような本質的に完全に上面が平坦なプロファイルが提供されるように、平行レーザー光を変換する。
【００５９】
図１３は、飛行時間型カメラ２００の主要な略図を示している。飛行時間型カメラ２００は、上記の実施形態のうちの１つによるレーザー装置１００を備えている。飛行時間型カメラ２００は、非常に短い光パルスを検出するように構成されている検出器２２１をさらに備えている。このような短いレーザーパルスは、対象３００に当たるレーザー装置１００によって構成されるレーザーまたはＶＣＳＥＬアレイによって発光される変換レーザー光１５０によって引き起こされ得る。変換レーザー光１５０の一部は、反射レーザー光２０２が、受け取ったレーザー光を検出器２２１に画像化または焦点を合わせる光学装置２４０（例えば、光学素子または光学素子装置）によって受け取られるように、対象３００によって反射される。反射レーザー光２０２は、対応する電気信号を検出器２２１に生じさせる。電気ドライバー２３０は、ＶＣＳＥＬアレイまたはオプションで各ＶＣＳＥＬまたはレーザー装置１００のＶＣＳＥＬのサブグループを別々に電気的に駆動するように構成することができる。コントローラー２５０は、例えば、ＶＣＳＥＬアレイによって発光されるレーザーパルスの開始時間および停止時間を制御するために、電気ドライバー２３０に接続されている。コントローラー２５０は、検出器２２１によって検出された反射レーザー光２０２によって生じた電気信号を受信するために、検出器２２１にさらに接続されている。飛行時間型カメラ２００は、対応するＶＣＳＥＬまたはＶＣＳＥＬ群によって発光された変換レーザー光１５０の開始時間および停止時間、ならびに反射レーザー光２０２によって生じた電気信号の受信時間を転送するためのオプションのインターフェース２３５をさらに備えている。転送データを使用して、レーザー光の飛行時間、ひいては飛行時間型カメラ２００と対象３００間の距離を計算することができる。あるいは、飛行時間型カメラ２００は、対象までの距離を測定するために、コントローラー２５０に電気的に接続された（またはコントローラー２５０を含むかまたはコントローラー２５０に含まれ得る）評価器（図示せず）を備えることができる。いくつかの距離測定値を使用して、対象３００の速度または加速度さえも決定することができる。レーザー装置１００によって提供される照明パターンは、光学装置２４０に適合させることができる。強度は、例えば、光学装置２４０の光損失を補償するために、照明パターンの縁で増加し得る。
【００６０】
図１４は、レーザー装置１００の製造方法の主要な略図を示している。ステップ４１０では、レーザーアレイ１１０が提供される。レーザーアレイは、第１の規則的パターンに配置された多数のレーザー１３０を含む。各レーザー１３０は、第１光軸に垂直な少なくとも１つの方向では、第１光軸に対して発散角θ／２で第１光軸の周りに同じレーザー発光プロファイルを発光するように構成されている。ステップ４２０では、ディフューザー１４０を含む光学装置が提供される。ディフューザー１４０は、第２の規則的パターンに配置された光学素子２１のアレイを含む。各光学素子２１は、第２光軸を含む。レーザー光１０が、各光学素子２１の各表面素子によって規定角度範囲内で受け取られると、各光学素子２１が、画定視野内の基準面内の少なくとも１つの第１照明光軸に沿って規定照明パターンを提供するように、ディフューザーがステップ４３０で配置され、規定角度範囲は、第２光軸に対して−θと＋θの間、好ましくは−θ／２と＋θ／２の間の角度範囲以下である。レーザーアレイおよび／またはディフューザーは、ステップ４４０では、レーザー１３０と光学素子２１が、ディフューザー１４０がレーザー１３０から受け取ったレーザー光１０を変換光１５０に変換するように相互に配置されるように構成されている。画定視野内の基準面内の第１の照明光軸に沿った変換光１５０の発光特性は、規定照明パターンと同じ特性によって特徴付けられる。
【００６１】
本発明は、図面および上記の説明において詳細に例示および説明されてきたが、このような例示および説明は、例示的であり、限定的ではないとみなされるべきである。
【００６２】
本開示を読み取ることにより、他の修正が当業者に明らかになるであろう。このような修正は、当該技術分野ですでに知られており、本明細書ですでに説明した特徴の代わりに、またはそれに加えて使用できる他の特徴を含むことができる。
【００６３】
開示された実施形態の変形が、図面、開示、および添付の特許請求の範囲の検討から、当業者によって理解され、達成され得る。請求項において、「含む」という単語は、他の要素またはステップを除外せず、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」は、複数の要素またはステップを除外しない。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組合せを有利に使用できないことを示すものではない。
【００６４】
特許請求の範囲におけるいかなる引用符号も、その範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【符号の説明】
【００６５】
１０    レーザー光
２１    光学素子
３３    第１照明光軸（任意の単位）
３５    強度（任意の単位）
４１    単一の光学素子の照度（空間分布）
４２    レーザー装置の照度（空間分布）
４３    歪んだ照度
１００  レーザー装置
１０１  基板
１３０  レーザー
１３５  光学コリメート構造
１４０  ディフューザー
１５０  変換レーザー光
２００  飛行時間型カメラ
２０２  反射レーザー光
２２１  光検出器
２３０  電気ドライバー
２３５  インターフェース
２４０  光学装置
２５０  コントローラー
３００  対象
４１０  レーザーアレイを提供するステップ
４２０  光学装置を提供するステップ
４３０  ディフューザーを配置するステップ
４４０  レーザーアレイを配置するステップ
ｐ      レーザーピッチ
Ｌ      光学素子直径
Φ      レーザーコーンの直径
ｄ      レーザーとディフューザー間の距離
Δ      サンプルピッチ
【図１】
2021529973.tif 000003
【図２】
2021529973.tif 000004
【図３】
2021529973.tif 000005
【図４】
2021529973.tif 000006
【図５】
2021529973.tif 000007
【図６】
2021529973.tif 000008
【図７】
2021529973.tif 000009
【図８】
2021529973.tif 000010
【図９】
2021529973.tif 000011
【図１０】
2021529973.tif 000012
【図１１】
2021529973.tif 000013
【図１２】
2021529973.tif 000014
【図１３】
2021529973.tif 000015
【図１４】
2021529973.tif 000016
【国際調査報告】
2021529973.tif 000017
2021529973.tif 000018
2021529973.tif 000019