(57)【要約】【課題】側面発光レーザ光源、及びそれを含む三次元映像取得装置を提供する。【解決手段】側面発光レーザ光源、及びそれを含む三次元映像取得装置に係り、該側面発光レーザ光源において、基板１０に活性層２０が具備され、活性層２０に複数の波長帯域の光を発振する複数のグレーティング領域３５を含む波長選択セクション３０が具備される。【選択図】図１
2017073546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に具備された活性層と、
前記活性層から出力された光の波長を選択するように構成された複数のグレーティング領域を有する波長選択セクションと、
前記選択された多重波長帯域を有する光を、前記活性層に対して平行な方向に共振させるゲインセクションと、を含む側面発光レーザ光源。
【請求項２】
前記複数のグレーティング領域が、前記活性層とゲインセクションとの間と、前記基板と前記活性層との間とのうち少なくとも一つに具備されたことを特徴とする請求項１に記載の側面発光レーザ光源。
【請求項３】
前記複数のグレーティング領域が、前記ゲインセクションの外部に具備されたことを特徴とする請求項１に記載の側面発光レーザ光源。
【請求項４】
前記複数のグレーティング領域が、前記ゲインセクションからの光の出射方向に対して平行な方向に配列されたことを特徴とする請求項２または３に記載の側面発光レーザ光源。
【請求項５】
前記複数のグレーティング領域が、前記基板に対して平行な方向に配列されたことを特徴とする請求項４に記載の側面発光レーザ光源。
【請求項６】
前記ゲインセクションが光出射面及び光反射面を有し、前記複数のグレーティング領域が、前記光出射面の前方と、光反射面の後方とのうち少なくとも一つに具備されたことを特徴とする請求項３に記載の側面発光レーザ光源。
【請求項７】
前記複数のグレーティング領域が、グレーティングアレイ構造によって、異なる波長の光を選択するように構成されたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の側面発光レーザ光源。
【請求項８】
前記複数のグレーティング領域が、同一の１枚の基板上に具備されたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の側面発光レーザ光源。
【請求項９】
一体型の単一チップ構造を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の側面発光レーザ光源。
【請求項１０】
前記活性層が多重量子ウェル構造を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の側面発光レーザ光源。
【請求項１１】
前記複数のグレーティング領域は、Ｉｎ、Ｇａ、Ａｓ、Ｐのうち少なくとも一つを含む物質を含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の側面発光レーザ光源。
【請求項１２】
前記複数のグレーティング領域は、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、ＴｉＯ２、ＭｇＦ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５のうち少なくとも一つを含む誘電物質、ポリマー、メタルを含む物質のうち一つまたは２以上の組み合わせを含むことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の側面発光レーザ光源。
【請求項１３】
前記複数のグレーティング領域で選択される波長は、７８０−１６５０ｎｍ範囲を有することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の側面発光レーザ光源。
【請求項１４】
前記基板がＧａＡｓ基板を含むことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の側面発光レーザ光源。
【請求項１５】
前記基板と前記活性層と間の第１型クラッド層と、
前記活性層に具備された第２型クラッド層と、をさらに含むことを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の側面発光レーザ光源。
【請求項１６】
多重波長帯域の光を照射する側面発光レーザ光源と、
前記側面発光レーザ光源から照射され、対象体で反射された光を変調する光変調器と、
前記光変調器によって変調された光をセンシングするイメージセンサと、を含み、
前記側面発光レーザ光源が、基板、前記基板に具備された活性層、前記活性層から出力された光の波長を選択するように構成された複数のグレーティング領域を有する波長選択セクション、及び前記選択された多重波長帯域を有する光を、前記活性層に対して平行な方向に共振させるゲインセクションを含む三次元映像取得装置。
【請求項１７】
前記複数のグレーティング領域が、前記活性層とゲインセクションとの間と、前記基板と前記活性層との間とのうち少なくとも一つに具備されたことを特徴とする請求項１６に記載の三次元映像取得装置。
【請求項１８】
前記複数のグレーティング領域が、前記ゲインセクションからの光の出射方向に対して平行な方向に配列されたことを特徴とする請求項１７に記載の三次元映像取得装置。
【請求項１９】
前記複数のグレーティング領域が、前記ゲインセクションの外部に具備されたことを特徴とする請求項１７に記載の三次元映像取得装置。
【請求項２０】
前記ゲインセクションが光出射面及び光反射面を有し、前記複数のグレーティング領域が、前記光出射面の前方と、光反射面の後方とのうち少なくとも一つに具備されたことを特徴とする請求項１９に記載の三次元映像取得装置。
【請求項２１】
前記複数のグレーティング領域が、同一の１枚の基板上に具備されたことを特徴とする請求項１７〜２０のいずれか一項に記載の三次元映像取得装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単一チップ構造を有する多重波長の側面発光レーザ光源、それを含む三次元映像取得装置、及び側面発光レーザ光源の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
三次元（３Ｄ：３−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ）カメラは、対象体表面上の多数の点から、３Ｄカメラまでの距離を測定する機能を含む。対象体と３Ｄカメラとの距離測定の多様なアルゴリズムが提案されているが、一般的には、光飛行・時間法（ＴＯＦ：ｔｉｍｅ−ｏｆ−ｆｌｉｇｈｔ）が主に使用される。ＴＯＦ方式は、照明光（例えば、赤外線）を対象体に照射した後、対象体から反射される照明光が受光部で受光されるまでの飛行時間を測定する方法である。照明光の飛行時間は、主に照明光の位相遅延を測定して得ることができるが、位相遅延測定のために、高速光変調器が使用される。対象体に反射して戻ってくる光時間・飛行から距離映像が抽出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３５０５４２号公報
【特許文献２】特開２００７−１３２９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、単一チップ構造で多重波長帯域の光を照射する側面発光レーザ光源を提供することである。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題はまた、単一チップ構造で多重波長帯域の光を照射する側面発光レーザ光源を含む三次元映像取得装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
例示的な実施形態による側面発光レーザ光源は、基板と、前記基板に具備された活性層と、前記活性層から出力された光の波長を選択する複数のグレーティング領域を有する波長選択セクションと、前記複数のグレーティング領域によって選択された多重波長帯域を有する光を、前記活性層に対して平行な方向に共振させるゲインセクションと、を含んでもよい。
【０００７】
前記複数のグレーティング領域が、前記活性層とゲインセクションとの間と、基板と活性層との間とのうち少なくとも一つに具備されてもよい。
【０００８】
前記複数のグレーティング領域が、前記ゲインセクションからの光の出射方向に対して平行な方向に配列されてもよい。
【０００９】
前記複数のグレーティング領域が、基板に対して平行な方向に配列されてもよい。
【００１０】
前記複数のグレーティング領域が、前記ゲインセクションの外部に具備されてもよい。
【００１１】
前記ゲインセクションが光出射面及び光反射面を有し、前記複数のグレーティング領域が、前記光出射面の前方と、光反射面の後方とのうち少なくとも一つに具備されてもよい。
【００１２】
前記複数のグレーティング領域が、前記ゲインセクションからの光の出射方向に対して平行な方向に配列されてもよい。
【００１３】
前記複数のグレーティング領域が、基板に対して平行な方向に配列されてもよい。
【００１４】
前記複数のグレーティング領域が、グレーティングアレイ構造によって、異なる波長の光を選択するように構成されてもよい。
【００１５】
前記複数のグレーティング領域が同一の１枚の基板上に具備されてもよい。
【００１６】
前記側面発光レーザ光源が単一チップ構造を有することができる。
【００１７】
前記活性層が多重量子ウェル構造を有することができる。
【００１８】
前記複数のグレーティング領域は、Ｉｎ、Ｇａ、Ａｓ、Ｐのうち少なくとも一つを含む物質を含んでもよい。
【００１９】
前記複数のグレーティング領域は、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、ＴｉＯ２、ＭｇＦ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５のうち少なくとも一つを含む誘電物質、ポリマー、メタルなどを含む物質のうち一つ、または２以上の組み合わせを含んでもよい。
【００２０】
前記複数のグレーティング領域で選択される波長は、７８０−１６５０ｎｍ範囲を有することができる。
【００２１】
前記基板がＧａＡｓ基板を含んでもよい。
前記側面発光レーザ光源は、前記基板と活性層との間の第１型クラッド層と、前記活性層に具備された第２型クラッド層と、をさらに含んでもよい。
【００２２】
例示的な実施形態による三次元映像取得装置は、多重波長帯域の光を照射する側面発光レーザ光源と、前記側面発光レーザ光源から照射され、対象体で反射された光を変調する光変調器と、前記光変調器によって変調された光をセンシングするイメージセンサと、を含み、前記側面発光レーザ光源が、基板、前記基板に具備された活性層、前記活性層から出力された光の波長を選択する複数のグレーティング領域を有する波長選択セクション、及び前記複数のグレーティング領域によって選択された多重波長帯域を有する光を、前記活性層に対して平行な方向に共振させるゲインセクションを含んでもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、例示的な実施形態による側面発光レーザ光源の製造方法は、多重波長帯域の光を発振する複数のグレーティング領域を、同一の１枚の基板に形成し、多重波長の側面発光レーザ光源を、一体型の単一チップ構造に製作することができる。多重波長の側面発光レーザ光源を単一チップ構造に製作し、光源の体積を減少させることができ、製造工程を単純化させることができる。単一チップ構造であるので、複数のグレーティング領域別に波長差の不均一性を低減させることができる。
【００２４】
また、本発明によれば、例示的な実施形態による側面発光レーザ光源は、２つ以上の波長帯域を有する光を照射してスペクルを減少させ、複数のグレーティングアレイ構造を利用して、温度変化による波長移動特性が光変調器と類似するようにすることにより、温度変化によって対象体の深さセンシング精度が低下することを減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】例示的な実施形態による側面発光レーザ光源の概略的な斜視図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ断面図である。
【図３】図１に図示された側面発光レーザ光源が、３以上の波長帯域のグレーティング領域を含む例を図示した図面である。
【図４】例示的な実施形態による側面発光レーザ光源、光変調器、単一波長の側面発光レーザ光源それぞれの温度による波長変化を図示した図面である。
【図５】相対的に高い温度、及び相対的に低い温度に対して、光変調器と、単一波長の側面発光レーザ光源の波長とによる光度変化を図示した図面である。
【図６】相対的に高い温度、及び相対的に低い温度に対して、光変調器と、例示的な実施形態による側面発光レーザ光源との波長による光度変化を図示した図面である。
【図７】例示的な実施形態による側面発光レーザ光源、及び単一波長の側面発光レーザ光源それぞれの温度による透過率差の変化を図示した図面である。
【図８】単一波長の側面発光レーザ光源の波長による光変調器の透過率差の変化を、２５℃、４０℃、５０℃についてそれぞれ図示した図面である。
【図９】例示的な実施形態による側面発光レーザ光源の波長による光変調器の透過率変化を、２５℃、４０℃、５０℃についてそれぞれ図示した図面である。
【図１０】例示的な実施形態による側面発光レーザ光源、及びと単一波長の側面発光レーザ光源それぞれの対象体の位置による光度変化を図示した図面である。
【図１１】例示的な実施形態による、側面発光レーザ光源によって形成された映像を示した図面である。
【図１２】単一波長の側面発光レーザ光源によって形成された映像を示した図面である。
【図１３】図１に図示された側面発光レーザ光源がクラッド層をさらに具備した例を図示した図面である。
【図１４】他の例示的な実施形態による側面発光レーザ光源の概略的な斜視図である。
【図１５】図１４のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図１６】図１４に図示された側面発光レーザ光源が、３以上の波長帯域のグレーティング領域を含む例を図示した図面である。
【図１７】他の例示的な実施形態による側面発光レーザ光源の概略的な斜視図である。
【図１８】図１７のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図１９】図１７に図示された側面発光レーザ光源が、３以上の波長帯域のグレーティング領域を含む例を図示した図面である。
【図２０】例示的な実施形態による三次元映像取得装置を概略的に図示した図面である。
【図２１】他の例示的な実施形態による三次元映像取得装置を概略的に図示した図面である。
【図２２】さらに他の例示的な実施形態による三次元映像取得装置を概略的に図示した図面である。
【図２３】図１に図示された側面発光レーザ光源の製造方法を図示した図面である。
【図２４】図１に図示された側面発光レーザ光源の製造方法を図示した図面である。
【図２５】図１に図示された側面発光レーザ光源の製造方法を図示した図面である。
【図２６】図１に図示された側面発光レーザ光源の製造方法を図示した図面である。
【図２７】図１４に図示された側面発光レーザ光源の製造方法を図示した図面である。
【図２８】図１４に図示された側面発光レーザ光源の製造方法を図示した図面である。
【図２９】図１４に図示された側面発光レーザ光源の製造方法を図示した図面である。
【図３０】図１４に図示された側面発光レーザ光源の製造方法を図示した図面である。
【図３１】図１４に図示された側面発光レーザ光源の製造方法を図示した図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、例示的な実施形態による側面発光レーザ光源、及びそれを含む三次元映像取得装置について、添付された図面を参照して詳細に説明する。
【００２７】
以下の図面において、同一参照符号は、同一構成要素を指し、図面上で各構成要素の大きさは、説明の明瞭さと便宜さとのために、誇張されてもいる。第１、第２のような用語は、多様な構成要素の説明に使用されるが、このような用語は、１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的のみに使用される。
【００２８】
単数の表現は、文脈上明白に異なって意味しない限り、複数の表現を含む。また、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、それは、特別に反対になる記載がない限り、他の構成要素をさらに含んでもよいということを意味する。
【００２９】
また、明細書に記載された「…部」、「モジュール」などの用語は、少なくとも１つの機能や動作を処理する単位を意味し、それは、ハードウェアまたはソフトウェアによって具現されたり、ハードウェアとソフトウェアとの結合によって具現されたりする。また、「ＡがＢに具備された」ということは、ＡがＢに接触方式または非接触方式で具備されると解釈される。
【００３０】
図１は、例示的な実施形態による側面発光レーザ光源の斜視図を図示し、図２は、図１のＩ−Ｉ断面図を図示したものである。
【００３１】
側面発光レーザ光源は、基板１０、基板１０に具備された活性層２０、複数のグレーティング領域３５を有する波長選択セクション３０、及び複数のグレーティング領域３５によって選択された多重波長帯域を有する光を共振させるゲインセクション４０を含んでもよい。
【００３２】
基板１０は、ＧａＡｓ基板でもある。活性層２０は、Ｉｎ、Ｇａ、Ａｓ、Ｐのうち少なくとも一つを含む物質を含んでもよく、例えば、ＧａＡｓ材質を含んでもよい。活性層２０は、量子ウェル構造を含んでもよい。例えば、圧縮ストレインされた量子ウェル、及び引っ張り障壁層を含む単一量子ウェルまたは多重量子ウェルによって活性層２０が構成されてもよい。ウェル構造は、例えば、ＧａＩｎＮ量子ウェル、及びＡｌＧａＩｎＮ障壁層を含む単一量子ウェル構造または多重量子ウェル構造でもあるが、それらに限定されるものではなく、活性層２０の材質は、所望する発振波長帯域によって、多様に変更されてもよい。
【００３３】
複数のグレーティング領域３５が活性層２０とゲインセクション４０との間と、基板１０と活性層２０との間とのうち少なくとも一つに具備されてもよい。
【００３４】
複数のグレーティング領域３５は、それぞれ異なるグレーティングアレイ構造を含んでもよい。複数のグレーティング領域３５は、グレーティングアレイ構造によって、波長帯域を選択することができる。従って、複数のグレーティング領域３５は、多重波長帯域の光を発振することができる。例えば、グレーティングの配列構造、グレーティングのサイズなどによって、一部波長の光は、補強干渉され、異なる波長の光は、相殺干渉されることにより、波長帯域が選択される。グレーティング配列構造は、例えば、グレーティングの配列ピッチ、グレーティングの配列方向などを含んでもよい。グレーティングのサイズは、例えば、グレーティングの深さ、グレーティングの幅などを含んでもよい。
【００３５】
グレーティング領域３５に、Ｉｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ａｓ、Ｐのうち少なくとも一つを含む化合物、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、ＴｉＯ２、ＭｇＦ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５のうち少なくとも一つを含む誘電物質、ポリマー、メタルなどを含む物質のうち一つ、または２以上の組み合わせを含んでもよい。例えば、該誘電物質は、ＳｉＯ２／ＳｉＮｘ、Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＮｘ、ＳｉＯ２／Ｔａ２Ｏ５などを含んでもよい。
【００３６】
例示的な実施形態による側面発光レーザ光源においては、多重波長帯域の光を発振させるグレーティング領域３５が、一体型の単一チップ構造を有することができる。ボンディングのための接着層や、ボンディングの結果として示される連結部（ｓｅａｍ）を有さない一体型の単一チップ構造を有することにより、複数のグレーティング領域３５が、同一の１枚の基板１０上に具備される。
【００３７】
ゲインセクション４０は、選択された多重波長帯域を有する光を共振させて増幅させることができる。ゲインセクション４０は、光を活性層２０に対して平行な方向に往復反射させて共振させることができる。
【００３８】
波長選択セクション３０は、活性層２０の上部または下部、光出射方向に対して、出射面、または出射面の反対面に具備されてもよい。図１では、波長選択セクション３０が、例えば、活性層２０の上部に具備された例を図示しているが、それに限定されるものではない。
【００３９】
複数のグレーティング領域３５は、例えば、第１グレーティング領域３５−１、第２グレーティング領域３５−２を含んでもよい。しかし、グレーティング領域の数は、それに限定されるものではなく、多様に具備されてもよい。第１グレーティング領域３５−１及び第２グレーティング領域３５−２は、例えば、分散フィードバック（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  ｆｅｅｄｂａｃｋ）の役割を行うことができる。例えば、第１グレーティング領域３５−１は、第１波長帯域λ１の光を反射させ、第２グレーティング領域３５−２は、第２波長帯域λ２の光を選択的に反射させることができる。
【００４０】
図１及び図２に図示された多重波長側面発光レーザ光源で選択された波長帯域の光が共振される共振空間を、例えば、レーザキャビティと言うことができる。レーザキャビティの幅ＬＣは、例えば、１ｍｍ以下でもある。しかし、それに限定されるものではなく、レーザキャビティの幅は、多様に設計される。
【００４１】
図３は、図１に図示された側面発光レーザ光源の複数のグレーティング領域３５が、２つ以上の互いに異なる波長帯域の光を発振する例を図示したものである。
【００４２】
複数のグレーティング領域３５は、第１グレーティング領域３５−１、第２グレーティング領域３５−２、第３グレーティング領域３５−３、…、第ｎグレーティング領域３５−ｎを含んでもよい。第１グレーティング領域３５−１〜第ｎグレーティング領域３５−ｎは、それぞれ異なる波長帯域の光を選択することができたり、一部グレーティング領域が、同じ波長帯域の光が選択されたりするように構成されてもよい。第１グレーティング領域３５−１〜第ｎグレーティング領域３５−ｎは、光の出射方向に対して平行に配列されてもよい。第１グレーティング領域３５−１〜第ｎグレーティング領域３５−ｎとしては、グレーティングの配列周期、グレーティングのサイズなどによって、波長帯域が選択されてもよい。
【００４３】
例えば、各グレーティング領域は、図２を参照すれば、相互に配列されたランドＬとグルーブＧを含んでもよい。グレーティングの配列周期は、例えば、隣接ランドＬ（または、グルーブＧ）間のピッチＰｉでもある。そして、グレーティングのサイズは、例えば、ランドＬ（または、グルーブＧ）の高さ、幅及び／または長さによって変化する。各グレーティング領域において光の出射方向は、グレーティング配列方向と平行な方向でもある。言い換えれば、光の出射方向は、側面発光レーザ光源の側面方向でもある。
【００４４】
例えば、第１グレーティング領域３５−１は、第１波長λ１の光を選択し、第２グレーティング領域３５−２は、第２波長λ２の光を選択し、第ｎグレーティング領域３５−ｎは、第ｎ波長λｎの光を選択して反射させることができる。
【００４５】
各グレーティング領域で選択された波長帯域の光は、ゲインセクション４０で往復しながら共振することができる。ゲインセクションの両側面に、反射領域が具備されてもよい。
【００４６】
例示的な実施形態による側面発光レーザ光源は、複数波長の光を出射するように構成された複数のグレーティング領域が、アレイ構造に配列された一体型の単一チップ構造を有することができる。単一チップ構造は、ボンディングのための接着層や、ボンディングの結果として示される連結部（ｓｅａｍ）を有さない構造であり、側面発光レーザ光源が単一基板によって製作された構造を示すことができる。
【００４７】
例示的な実施形態による側面発光レーザ光源は、例えば、三次元映像を取得するために使用されてもよい。三次元映像を得るためには，被写体に対する距離（または、深さ）情報が必要であり、距離（または、深さ）精度が高い三次元映像を得るために、優秀な電気・光学的応答特性を有する光変調器が使用される。ところで、光源と光変調器との温度変化による特性変化差が大きければ、距離（または、深さ）精度が低下する。以下において、光源及び光変調器に係わる温度変化による特性変化について説明する。
【００４８】
図４は、温度による波長変化特性を図示したものである。グラフの横軸は、温度を示し、縦軸は、波長を示したものであり、変化特性の傾向性だけを示すものであり、単位は、省略する。単一波長の側面発光レーザ光源は、温度変化によって、およそ０．３ｎｍ／℃の波長変化特性を示す。光変調器は、温度変化によって、およそ０．１ｎｍ／℃の波長変化特性を示す。本実施形態による多重波長の側面発光レーザ光源は、０．０７ｎｍ／℃の波長変化特性を示す。この結果によれば、単一波長の側面発光レーザ光源は、光変調器との温度による波長変化特性差が、およそ０．２ｎｍ／℃になる。それに反して、本実施形態による多重波長の側面発光レーザ光源は、光変調器との温度による波長変化特性差が、およそ０．０３ｎｍ／℃になる。従って、本実施形態による多重波長の側面発光レーザ光源が、単一波長レーザに比べ、相対的に光変調器と類似した温度特性を有しており、周辺環境の温度変化に対して、高い距離（または、深さ）精度を有することができる。
【００４９】
図５は、単一波長の側面発光レーザ光源の波長による光度と、光変調器の波長による光度とを比較して示したものである。光度を、相対的に高い温度ＨＴと、相対的に低い温度ＬＴとについて示し、光変調器との温度変化特性を比較したものである。実線が、単一波長の側面発光レーザ光源に係わるものであり、点線が、光変調器に係わるものである。単一波長の側面発光レーザ光源の低い温度ＬＴでの第１ピーク点ＰＬ１と、高い温度ＨＴでの第２ピーク点ＰＬ２の波長差を△λ１とする。光変調器の低い温度ＬＴでの第３ピーク点ＰＭ１と、高い温度ＨＴでの第４ピーク点ＰＭ２との波長差を△λ２とする。
【００５０】
図６は、本実施形態による多重波長の側面発光レーザ光源の波長による光度と、光変調器の波長による光度とを比較して示したものである。光度を、相対的に高い温度ＨＴと、相対的に低い温度ＬＴとについて示し、光変調器との温度変化特性を比較したものである。実線が、本実施形態による多重波長の側面発光レーザ光源に係わるものであり、点線が、光変調器に係わるものである。本実施形態による多重波長の側面発光レーザ光源の低い温度ＬＴでの第５ピーク点ＰＥ１と、高い温度ＨＴでの第６ピーク点ＰＥ２との波長差を△λ３とする。前述のように、光変調器の低い温度ＬＴでの第３ピーク点ＰＭ１と、高い温度ＨＴでの第４ピーク点ＰＭ２との波長差は△λ２である。図５及び図６を比較すれば、△λ１＞△λ２であり、△λ２と△λ３は、ほぼ同じである。すなわち、本実施形態による側面発光レーザ光源が、光変調器の波長による光度特性変化と、ほぼ類似した特性を有するということが分かる。
【００５１】
例示的な実施形態による側面発光レーザ光源は、温度変化に対して、光変調器の波長変化特性と、光度変化特性に対応する特性とを有することができる。すなわち、温度変化による光変調器の波長変化と、光源の波長変化との差を低減させることができる。それにより、温度変化による光変調器の特性変化を効率的に補償することができ、三次元距離センサの精度を高めることができる。
【００５２】
図７は、温度による光変調器の透過率差（ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）を示したものである。透過率差は、光変調器に電圧を印加したときの透過率と、電圧を印加しなかったときの透過率との差を示す。光変調器に電圧を印加していない場合の透過率が、電圧を印加した場合の透過率より高い。このような透過率差が大きいほど、三次元距離センサの精度が高くなる。ここで、温度は、光変調器の周辺温度を示すことができる。点線は、単一波長の側面発光レーザ光源に係わるものを示したものであり、実線は、本実施形態による多重波長の側面発光レーザ光源に係わるものを示したものである。単一波長の側面発光レーザ光源については、温度変化によって、光変調器の透過率差が変わるのに反し、本実施形態による多重波長の側面発光レーザ光源については、温度変化に係わりなく、光変調器の透過率差がほぼ均一である。光変調器の透過率差が、温度に係わりなく一定に維持されるとき、三次元距離センサの精度が、温度変化に影響を受けずに一定に維持される。温度変化によって、光変調器の透過率差が変化すれば、光変調器が温度に敏感に反応し、距離センシングの精度が下がる。
【００５３】
一方、例示的な実施形態による側面発光レーザ光源は、赤色波長帯域の光を出射することができる。例えば、側面発光レーザ光源は、７８０ｎｍから１６５０ｎｍ範囲の波長を有する光を出射することができる。側面発光レーザ光源は、例えば、８００ｎｍから１６００ｎｍ範囲の波長を有する光を出射することができる。
【００５４】
図８は、単一波長側面発光レーザ光源の波長による光変調器の最大透過率差の変化を温度別に示したものである。図８は、光変調器外部温度が、２５℃、４０℃、５０℃であるとき、光の波長による光変調器の最大透過率差の変化を示している。光変調器から熱が発生するために、一般的に、外部温度より光変調器の温度が高い。図８は、外部温度２５℃，４０℃，５０℃について、光変調器の温度がそれぞれ５０℃、６０℃、７０℃である場合を示している。光変調器は、例えば、最大透過率差がおよそ３０％以上であるとき、三次元距離センサの良好なセンシング効率を確保することができる。図８を参照すれば、光変調器が、外部温度と係わりなく、透過率差をおよそ３０％に確保することができる重畳波長帯域が３．５ｎｍであるということが分かる。
【００５５】
図９は、本実施形態による多重波長の側面発光レーザ光源の波長による光変調器の最大透過率差の変化を温度別に示したものである。図９を参照すれば、外部温度２５℃，４０℃，５０℃でのほぼ３０％透過率差に対応する重畳波長帯域が７ｎｍでもある。光変調器の可能な外部温度範囲に対して、所定透過率差を確保することができる重畳波長帯域が大きいほぼ、光源及び光変調器の温度変化による光透過特性差が小さく、温度変化による光透過特性の差が小さいほど、距離センシングの精度が高くなる。
【００５６】
図１０は、単一波長の側面発光レーザ光源と、多波長の側面発光レーザ光源との照明位置に対するフラクチュエーションパターン（ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ  ｐａｔｔｅｒｎ）を示したものである。例えば、図１１は、単一波長の側面発光レーザ光源によって照射された光を利用して、対象体ＯＢＪを撮影した映像を示し、図１２は、多重波長の側面発光レーザ光源によって照射された光を利用して、対象体ＯＢＪを撮影した映像を示したものである。図１０は、対象体ＯＢＪ映像の所定位置Ｐでの光度を測定し、任意単位（ａ．ｕ．）で示したものである。図１０において点線が、単一波長の側面発光レーザ光源に係わるものであり、実線が、多重波長の側面発光レーザ光源に係わるものである。例えば、単一波長の側面発光レーザ光源のフラクチュエーションパターンの最大振幅が１８であり、多重波長の側面発光レーザ光源のフラクチュエーションパターンの最大振幅が１１でもある。かように、単一波長の側面発光レーザ光源に比べ、多重波長の側面発光レーザ光源のフラクチュエーション振幅が低減される。フラクチュエーション振幅が低減されれば、レーザのスペクルが減少する。
【００５７】
例示的な実施形態による側面発光レーザ光源は、一体型の単一チップ構造で、多重波長帯域を有するように構成されるので、小型化され、各波長帯域特性の不均一度を下げることができ、生産費を低減することができる。
【００５８】
図１３は、図１に図示された側面発光レーザ光源が、クラッド層をさらに具備した例を図示したものである。図１と同一の参照番号に係わる構成要素については、詳細な説明を省略する。例えば、活性層２０の一面に第１型クラッド層２１が具備され、活性層２０の他面に第２型クラッド層２２が具備されてもよい。第１型クラッド層２１は、例えば、ｎ型クラッド層でもあり、第２型クラッド層２２は、例えば、ｐ型クラッド層でもある。または、第１型クラッド層２１は、例えば、ｐ型クラッド層でもあり、第２型クラッド層２２は、例えば、ｎ型クラッド層でもある。
【００５９】
ｎ型クラッド層及びｐ型クラッド層は、例えば、ＧａＮ、ＡｌＧａＮまたはＡｌＧａＩｎＮのバルク結晶、またはＡｌＧａＮ／ＡｌＧａＮまたはＡｌＧａＮ／ＧａＮの超格子構造を含んでもよい。しかし、それらに限定されるものではなく、多様な材質によっても形成される。第１型クラッド層２１と第２型クラッド層２２は、光閉じ込め（ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ）効果を向上させ、光効率を高めることができる。
【００６０】
図１４は、他の例示的な実施形態による側面発光レーザ光源の斜視図を図示し、図１５は、図１４のＩＩ−ＩＩ断面図を図示したものである。側面発光レーザ光源は、基板１１０、基板１１０に具備された活性層１２０、複数のグレーティング領域１３５を有する波長選択セクション１３０、及び複数のグレーティング領域１３５によって選択された多重波長帯域を有する光を共振させるゲインセクション１４０を含んでもよい。波長選択セクション１３０は、活性層１２０の側面に平行に具備されてもよい。すなわち、基板１１０の一部に、活性層１２０が具備され、基板１１０の残り部分に、波長選択セクション１３０が具備されてもよい。ゲインセクション１４０が、活性層１２０上部に具備されてもよい。
【００６１】
複数のグレーティング領域１３５が、ゲインセクション１４０の外部に具備されてもよい。例えば、ゲインセクション１４０が、光出射面及び光反射面を有し、複数のグレーティング領域１３５が、光出射面の前方と、光反射面の後方とのうち少なくとも一つに具備されてもよい。
【００６２】
複数のグレーティング領域１３５は、例えば、第１グレーティング領域１３５−１と、第２グレーティング領域１３５−２と、を含んでもよい。波長選択セクション１３０は、例えば、分散ブラッグ反射部（ＤＢＲ：ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）の役割を行うことができる。
【００６３】
例えば、複数のグレーティング領域１３５のグレーティング配列構造、グレーティングサイズなどによって、一部波長の光は、補強干渉され、異なる波長の光は、相殺干渉されることにより、波長帯域が選択される。グレーティング配列構造は、例えば、グレーティングの配列ピッチ、グレーティングの配列方向などを含んでもよい。グレーティングサイズは、例えば、グレーティングの深さ、グレーティングの幅などを含んでもよい。ゲインセクション１４０は、選択された多重波長帯域を有する光を共振させて振幅させることができる。ゲインセクション１４０は、光を、活性層１２０に対して平行な方向に往復反射させながら、増幅された光を出射させることができる。
【００６４】
図１５に図示された多重波長側面発光レーザ光源において、レーザキャビティの幅ＬＣは、例えば、２ｍｍ以下でもある。しかし、それに限定されるものではなく、レーザキャビティの幅は、多様に設計されてもよい。
【００６５】
図１４に図示されたＤＢＲタイプの側面発光レーザ光源は、一体型の単一チップ構造で多重波長帯域を有するように構成されるので、小型化され、各波長帯域特性の不均一度を下げることができ、生産費を低減することができる。そして、単一波長の側面発光レーザ光源に比べ、光変調器の温度変化による波長変化特性の差が相対的に小さいために、三次元距離センサ効率及び精度が上昇する。また、側面発光レーザ光源が、高出力及び高効率特性を示し、グレーティング適用によって、波長選択性が高くて三次元距離センサに効果的に適用することができる。
【００６６】
図１４では、グレーティング領域が二つである例を図示したが、図１６に図示されているように、３以上のグレーティング領域を有することも可能であり、所望する選択波長帯域によって、グレーティング領域を多様に設計することができる。図１６では、波長選択セクション１３０が、第１グレーティング領域１３５−１、第２グレーティング領域１３５−２、第３グレーティング領域１３５−３、第４グレーティング領域１３５−４、…、第ｎグレーティング領域１３５−ｎを含んでもよい。例えば、第１グレーティング領域１３５−１は、第１波長λ１の光を選択し、第２グレーティング領域１３５−２は、第２波長λ２の光を選択し、第ｎグレーティング領域１３５−ｎは、第ｎ波長λｎの光を選択して反射させることができる。
【００６７】
次に、図１７は、例示的な実施形態による側面発光レーザ光源の斜視図を図示したものであり、図１８は、図１７のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図を図示したものである。
【００６８】
例示的な側面発光レーザ光源は、基板３１０、基板３１０に具備された活性層３２０、複数のグレーティング領域を有する複数の波長選択セクション、及び複数のグレーティング領域によって選択された多重波長帯域を有する光を共振させるゲインセクション３４０を含んでもよい。
【００６９】
例えば、複数の波長選択セクションは、活性層３２０の側面に平行に具備されてもよい。例えば、活性層３２０の一側に、第１波長選択セクション３３１が具備され、活性層３２０の他側に、第２波長選択セクション３３２が具備されてもよい。ゲインセクション３４０が活性層３２０上部に具備されてもよい。
【００７０】
第１波長選択セクション３３１と第２波長選択セクション３３２は、互いに対応する複数のグレーティング領域を含んでもよい。例えば、第１波長選択セクション３３１は、第１波長帯域λ１を選択するように構成された第１グレーティング領域３３５−１と、第２波長帯域λ２を選択するように構成された第２グレーティング領域３３５−２とを含んでもよい。第２波長選択セクション３３２は、第３グレーティング領域３３６−１と、第４グレーティング領域３３６−２とを含んでもよい。
【００７１】
例えば、第３グレーティング領域３３６−１は、第１グレーティング領域３３５−１と同一のグレーティングアレイ構造を有することができる。第４グレーティング領域３３６−２は、第２グレーティング領域３３５−２と同一のグレーティングアレイ構造を有することができる。例えば、第３グレーティング領域３３６−１が、第１グレーティング領域３３５−１より短い長さを有することができる。第４グレーティング領域３３６−２が、第２グレーティング領域３３５−２より短い長さを有することができる。しかし、それらに限定されるものではなく、その長さは、多様に選択される。
【００７２】
第１グレーティング領域３３５−１及び第３グレーティング領域３３６−１によって、第１波長帯域λ１の光が選択され、第２グレーティング領域３３５−２及び第４グレーティング領域３３６−２によって、第２波長帯域λ２の光が選択される。
【００７３】
図１８に図示された多重波長側面発光レーザ光源において、レーザキャビティの幅ＬＣは、例えば、２．５ｍｍ以下でもある。しかし、それに限定されるものではなく、レーザキャビティの幅は、多様に設計されてもよい。
【００７４】
図１９に図示されているように、各波長選択セクションが３以上のグレーティング領域を含むことも可能である。例えば、グレーティング領域３３５−１，３３５−２，…，３３５−ｎを有することも可能であり、所望する選択波長帯域によって、グレーティング領域を多様に設計することができる。
【００７５】
第１波長選択セクション３３１が、第１−１グレーティング領域３３５−１、第１−２グレーティング領域３３５−２、第１−３グレーティング領域３３５−３、第１−４グレーティング領域３３５−４、…、第１−ｎグレーティング領域１３５−ｎを含んでもよい。第２波長選択セクション３３２が、第２−１グレーティング領域３３６−１、第２−２グレーティング領域３３６−２、第２−３グレーティング領域３３６−３、第２−４グレーティング領域３３６−４、…、第２−ｎグレーティング領域３３６−ｎを含んでもよい。
【００７６】
例えば、第１−１グレーティング領域３３５−１と、第２−１グレーティング領域３３６−１は、第１波長λ１の光を選択し、第１−２グレーティング領域３３５−２と第２−２グレイティイ領域３３６−２は、第２波長λ２の光を選択し、第１−ｎグレーティング領域３３５−ｎと第２−ｎグレーティング領域３３６−ｎは、第ｎ波長λｎの光を選択して反射させることができる。
【００７７】
一方、図示されていないが、活性層３２０の一面に、第１型クラッド層が具備され、他面に、第２型クラッド層がさらに具備されてもよい。
【００７８】
図２０は、例示的な実施形態による三次元映像取得装置４００を概略的に図示したものである。三次元映像取得装置４００は、対象体ＯＢＪに光を照射する光源４１０、対象体ＯＢＪで反射された光を変調する光変調器４３０、光変調器４３０によって変調された光を受光して映像を形成するイメージセンサ４４０を含んでもよい。
【００７９】
光源４１０としては、図１〜図１９を参照して説明した多重波長の側面発光レーザ光源が採用されてもよい。光源４１０は、例えば、一体型の単一チップ構造を有する多波長の赤色レーザ光源を含んでもよい。赤色波長帯域は、例えば、７８０−１６５０ｎｍ範囲を有することができる。赤色波長帯域は、例えば、８００−１６００ｎｍ範囲を有することができる。光変調器４３０は、透過型であり、対象体ＯＢＪで反射された光の振幅または位相を変調することができる。光源４１０と光変調器４３０との間に、光を集光するための、少なくとも１つのレンズ４２０がさらに具備されてもよい。
【００８０】
側面発光レーザ光源４１０は、単一チップ構造の多波長レーザを対象体ＯＢＪに照射することができる。それにより、温度変化による光源４１０の特性変化と、光変調器４３０の特性変化との差を減少させることができる。光源４１０と光変調器４３０との外部環境に対する特性変化の差が小さければ、対象体ＯＢＪの距離（深さ）の精度が高くなる。また、スペクルを減少させることにより、三次元映像取得装置による映像の品質を高めることができる。
【００８１】
図２１は、例示的な実施形態による三次元映像取得装置５００の概略的な構成を示したものである。
【００８２】
三次元映像取得装置５００は、例えば、光時間・飛行法（ＴＯＦ）を利用して、対象体ＯＢＪの深さ情報を抽出するように構成されてもよい。
【００８３】
三次元映像取得装置５００は、対象体ＯＢＪに、多重波長帯域の光を照射する側面発光レーザ光源５０５、対象体ＯＢＪで反射された光を変調する光変調器５１０、光変調器５１０によって変調された光をセンシングし、電気的信号に変換するイメージセンサ５１５、イメージセンサ５１５からの出力から、深さ映像情報を算出する信号処理部５３０を含んでもよい。また、光源５０５、光変調器５１０、イメージセンサ５１５、信号処理部５３０の動作を制御するための制御部５５５を含んでもよい。制御部５５５は、制御部５５５と信号処理部５３０とをいずれも一体化したプロセッサによって具現されてもよい。または、制御部５５５は、信号処理部５３０と別途に分離されて提供されたプロセッサによって具現されてもよい。光源５０５は、図１〜図１９を参照して説明した光源が採用されてもよい。
【００８４】
三次元映像取得装置５００は、対象体ＯＢＪから反射された赤外線光を、光変調器５１０に集光する第１レンズ５４０をさらに含んでもよい。そして、第１レンズ５４０と光変調器５１０との間には、対象体ＯＢＪから反射された光のうち所定波長帯域の光のみを透過させる帯域透過フィルタ（ｂａｎｄｐａｓｓ  ｆｉｌｔｅｒ）５４５がさらに具備されてもよい。例えば、帯域透過フィルタ５４５は、光源５０５から照射される波長帯域の光のみを透過させることができる。第１レンズ５４０と帯域透過フィルタ５４５との配置順序は、入れ替わることもある。光変調器５１０とイメージセンサ５１５との間に、光変調器５１０で変調された光をイメージセンサ５１５に集光する第２レンズ５５０がさらに具備されてもよい。
【００８５】
光源５０５は、例えば、７８０ｎｍから１６５０ｎｍ範囲の多重波長帯域の赤外線光を照射するように構成されてもよい。光源５０５は、例えば、８００ｎｍから１６００ｎｍ範囲の多重波長帯域の赤外線光を照射するように構成されてもよい。
【００８６】
光源５０５は、制御部５５５から受信された制御信号によって、光を対象体ＯＢＪに投射することができる。光源５０５から対象体ＯＢＪに投射される投射光は、所定の周期Ｔｅを有する周期的な連続関数の形態を有することができる。例えば、投射光は、正弦波、ランプ波、四角波のように、特殊に定義された波形を有することもできるが、定義されていない一般的な形態の波形を有することもできる。また、光源５０５は、制御部５５５によって、周期的に一定時間の間だけ光を対象体ＯＢＪに投射することができる。
【００８７】
光変調器５１０は、対象体ＯＢＪから反射された光を、制御部５５５によって変調することができる。光変調器５１０は、所定の波形を有する光変調信号によってゲインを変化させ、透過光の大きさを変調させることができる。そのために、光変調器５１０は、可変ゲインを有することができる。光変調器５１０は、距離による光の位相差または移動時間を識別するために、例えば、数十〜数百ＭＨｚの高い変調速度で動作することができる。
【００８８】
イメージセンサ５１５は、光変調器５１０によって変調された光を検出し、映像を形成することができる。例えば、対象体ＯＢＪのある一点までの距離のみを測定する場合、イメージセンサ５１５は、例えば、フォトダイオードや積分器のような１つの単一光センサを使用することもできる。または、対象体ＯＢＪ上の多数の点までの距離を同時に測定する場合、イメージセンサ５１５は、多数のフォトダイオード、または他の光検出器の一次元アレイまたは二次元アレイを有することもできる。例えば、イメージセンサ５１５は、二次元アレイを有するＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサまたはＣＭＯＳ（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサでもある。
【００８９】
信号処理部５３０は、イメージセンサ５１５の出力を基に、深さ情報を算出し、深さ情報が含まれた映像を生成することができる。信号処理部５３０は、例えば、専用の集積回路（ＩＣ）によっても具現され、または三次元映像取得装置５００内にインストールされたソフトウェアによっても具現される。ソフトウェアによって具現される場合、信号処理部５３０は、別途の移動可能な記録媒体にも保存される。
【００９０】
光源５０５から放出された光は、対象体ＯＢＪの表面で反射し、第１レンズ５４０に入射することができる。一般的に、実際の対象体ＯＢＪは、三次元映像取得装置５００の撮影面までの距離、すなわち深さ（ｄｅｐｔｈ）が互いに異なる多数の表面が二次元アレイをなすが、図面には、説明の単純化のために、深さが互いに異なる第１表面Ｐ１〜第５表面Ｐ５を有する対象体ＯＢＪが例示的に図示されている。投射光が、それぞれの第１表面Ｐ１〜第５表面Ｐ５で反射しながら、異なって時間遅延された（すなわち、位相が異なる）５つの反射光が発生する。このとき、三次元映像取得装置５００からの距離が最も遠い第１表面Ｐ１で反射された反射光は、ＴＯＦ１ほどの時間遅延後、第１レンズ５４０に達し、三次元映像取得装置５００からの距離が最も近い第５表面Ｐ５で反射された反射光は、ＴＯＦ１より小さいＴＯＦ５ほどの時間遅延後、第１レンズ５４０に達する。
【００９１】
それぞれ異なる時間遅延（または、位相遅延）を有する反射光が、光変調器５１０に入射される。光が光変調器５１０に入射される前に、帯域透過フィルタ５４５によって、光源５０５から照射された波長帯域以外の背景光や雑光は、除去される。
【００９２】
位相遅延の程度が異なる反射光は、光変調器５１０によって、振幅または位相が変調される。変調された光は、第２レンズ５５０を通過しながら、倍率調整及びフォーカシングされた後、イメージセンサ５１５に達する。イメージセンサ５１５は、前記変調された光を受光し、それを電気的信号に変換することができる。イメージセンサ５１５の出力信号Ｉ１〜Ｉ５は、互いに異なる深さ情報を含んでおり、信号処理部５３０は、それを基に、対象体ＯＢＪのそれぞれの第１表面Ｐ１〜第５表面Ｐ５に対応する深さＤｅｐｔｈ１〜Ｄｅｐｔｈ５の情報を算出し、該深さ情報が含まれた映像を生成することができる。
【００９３】
図２２は、他の例示的な実施形態による三次元映像取得装置６００の概略的な構成を示したものである。
【００９４】
三次元映像取得装置６００は、二次元のカラー映像を撮影する構成と共に、光時間・飛行法（ＴＯＦ）を利用して、対象体ＯＢＪの深さ情報を抽出することができる。
【００９５】
三次元映像取得装置６００は、対象体ＯＢＪに、多重波長光を照射する光源６０５、対象体ＯＢＪから反射された光を変調する光変調器６１０、光変調器６１０によって変調された光をセンシングし、電気的信号に変換する第１イメージセンサ６１５、対象体ＯＢＪから反射された可視光Ｒ，Ｇ，Ｂ帯域の光学相を電気的信号に変換する第２イメージセンサ６２５、第１イメージセンサ６１５及び第２イメージセンサ６２５からそれぞれ出力される電気的信号から、深さ情報及びカラー情報を算出し、対象体の三次元映像を生成する三次元映像信号処理部６３０を含んでもよい。また、光源６０５、光変調器６１０、第１イメージセンサ６１５、第２イメージセンサ６２５、三次元映像信号処理部６３０の動作を制御するための制御部６５５を含んでもよい。
【００９６】
光源６０５は、例えば、図１〜１９を参照して説明した光源が採用されてもよい。光源６０５は、例えば、７８０ｎｍ−１６５０ｎｍ間の多重波長の赤外線光ＩＲを照射することができる。光源６０５は、例えば、８００ｎｍ−１６００ｎｍ間の多重波長の赤外線光ＩＲを照射することができる。
【００９７】
三次元映像取得装置６００は、対象体ＯＢＪで反射された光のうち、赤外線光ＩＲが第１イメージセンサ６１５に向かい、可視光が第２イメージセンサ６２５に向かうように分岐するビームスプリッタ６３５をさらに含んでもよい。
【００９８】
ビームスプリッタ６３５と光変調器６１０との間に、ビームスプリッタ６３５から分岐された赤外線光ＩＲを光変調器６１０に集光する第１レンズ６４０がさらに具備され、対象体ＯＢＪから反射された光のうち所定波長帯域の光のみを透過させる帯域透過フィルタ（ｂａｎｄｐａｓｓ  ｆｉｌｔｅｒ）６４５がさらに具備されてもよい。例えば、帯域透過フィルタ６４５は、光源から照射される波長帯域の光のみを透過させることができる。第１レンズ６４０と帯域透過フィルタ６４５との配置順序は、入れ替わってもよい。光変調器６１０と第１イメージセンサ６１５との間には、光変調器６１０で変調された光を第１イメージセンサ６１５に集光する第２レンズ６５０がさらに具備されてもよい。
【００９９】
図面では、対象体ＯＢＪから反射された赤外線光ＩＲと、可視光Ｒ，Ｇ，Ｂとが、撮影レンズ６２０を共通して経由しているが、可視光Ｒ，Ｇ，Ｂだけが撮影レンズ６２０を経由し、赤外線光ＩＲは、撮影レンズ６２０を経由しない経路で、光変調器６１０に入射される光学的配置に変更されもする。
【０１００】
光変調器６１０は、所定の波形を有する光変調信号によってゲインを変化させ、透過光の振幅または位相を変調することができる。変調された光は、第１イメージセンサ６１５でセンシングされ、第１イメージセンサ６１５から対象体ＯＢＪの深さ情報を盛った信号が出力されてもよい。第２イメージセンサ６２５から、対象体ＯＢＪのカラー情報を含む信号が出力されてもよい。
【０１０１】
三次元映像信号処理部６３０は、第１イメージセンサ６１５及び第２イメージセンサ６２５からの出力から、三次元映像信号を生成することができる。
【０１０２】
例示的な実施形態による三次元映像取得装置は、例えば、ロボット清掃機、動作認識ＤＴＶ（ｄｉｇｉｔａｌ  ＴＶ）、ＤＳＣ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｅｃｕｒｉｔｙ  ｃｏｎｔｒｏｌｓ）カメラ、３Ｄカメラ、対象体（ｏｂｊｅｃｔ）との距離情報を取得することができる３Ｄカメラ、モーションキャプチャセンサ（ｍｏｔｉｏｎ  ｓｅｎｓｏｒ）、レーザレーダー（ｌａｓｅｒ  ｒａｄａｒ）など多様な分野にも適用される。三次元映像取得装置が、ロボット清掃機の障害物感知のためのセンサにも適用される。また、三次元映像取得装置が、ＤＴＶの動作認識のための深さセンサにも採用される。また、三次元映像取得装置が、保安カメラの認証／認識センサにも適用される。また、三次元映像取得装置が、一般ユーザが３Ｄコンテンツを直接制作することができる多様な三次元映像取得装置にも適用される。
【０１０３】
図２３〜図２６は、例示的な実施形態による側面発光レーザ光源の製造方法を図示したものである。
【０１０４】
図２３を参照すれば、基板７１０に活性層７２０を積層することができる。基板７１０は、ＧａＡｓからも形成される。活性層７２０は、量子ウェル層を含んでもよい。図２４を参照すれば、活性層７２０に、薄膜層７３０を積層することができる。薄膜層７３０は、例えば、Ｉｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ａｓ、Ｐのうち一つ、または２以上の組み合わせを含む化合物、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、ＴｉＯ２、ＭｇＦ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５のうち一つ、または２以上の組み合わせを含む誘電物質、ポリマー、メタルなどを含む物質のうち一つ、または２以上の組み合わせを含んでもよい。
【０１０５】
図２５を参照すれば、薄膜層７３０をパターニングし、グレーティング領域７３５を形成することができる。グレーティング領域７３５は、異なるグレーティングアレイ構造を有する複数の領域を含んでもよい。複数のグレーティングアレイ構造を有するグレーティング領域を、一段階のエッチング工程を介して製作することができる。複数のグレーティング領域７３５によって、多重波長帯域の光が選択される。
【０１０６】
図２６を参照すれば、グレーティング領域７３５に、ゲインセクション７４０を形成することができる。
【０１０７】
図２７〜図３１は、他の実施形態による側面発光レーザ光源の製造方法を図示したものである。
【０１０８】
図２７を参照すれば、基板８１０に活性層８１５を積層することができる。図２８を参照すれば、活性層８１５の一部領域８２３をエッチングすることができる。図２９を参照すれば、エッチングされた一部領域８２３に、薄膜層８３０を積層することができる。図３０を参照すれば、薄膜層８３０をパターニングし、グレーティング領域８３５を形成することができる。グレーティング領域８３５は、異なるグレーティングアレイ構造を有する複数の領域を含んでもよい。複数のグレーティングアレイ構造を有するグレーティング領域を、一段階のエッチング工程を介して製作することができる。グレーティング領域８３５は、活性層８２０のような層に形成される。複数のグレーティング領域８３５によって、多重波長帯域の光が選択される。
【０１０９】
図３１を参照すれば、活性層８２０上に、ゲインセクション８４０を形成することができる。
【０１１０】
例示的な実施形態による側面発光レーザ光源の製造方法は、多重波長帯域の光を発振する複数のグレーティング領域を同一の１枚の基板に形成し、多重波長の側面発光レーザ光源を一体型の単一チップ構造で製作することができる。多重波長の側面発光レーザ光源を単一チップ構造で製作し、光源の体積を減少させることができ、製造工程を単純化させることができる。単一チップ構造であるので、複数のグレーティング領域別に、波長差の不均一性を減少させることができる。
【０１１１】
また、例示的な実施形態による側面発光レーザ光源は、２つ以上の波長帯域を有する光を照射してスペクルを減少させ、複数のグレーティングアレイ構造を利用して、温度変化による波長移動特性が、光変調器と類似するようにすることにより、温度変化によって、対象体の深さセンシング精度が低下することを減少させることができる。
【０１１２】
前述の実施形態は、例示的なものに過ぎず、当該技術分野の当業者であるならば、それらから多様な変形、及び均等な他の実施形態が可能であろう。従って、本発明の実施形態による真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲に記載された発明の技術的思想によって決められるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明の側面発光レーザ光源、及びそれを含む三次元映像取得装置は、例えば、３Ｄ映像関連の技術分野に効果的に適用可能である。
【符号の説明】
【０１１４】
１０，１１０，２１０，３１０        基板
２０，１２０，２２０，３２０        活性層
３０，１３０，２３０，３３０        波長選択セクション
３５，１３５，２３５，３３５        グレーティング領域
３５−１，１３５−１，２３５−１，３３５−１        第１グレーティング領域
３５−２，１３５−２，２３５−２，３３５−２        第２グレーティング領域
４０，１４０，２４０，３４０        ゲインセクション
４００，５００，６００        三次元映像取得装置
４３０，５１０，６１０        光変調器
４４０，５１５，６１５，６２５        イメージセンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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