[发明专利]结构化照明装置

说明书

一种照明装置，包括：包含基于半导体的光发射器的发射层；以及设置在发射层上的光学层。光学层包括光学元件，例如透镜，其与基于半导体的光发射器至少部分地对准。光学层由具有负热膨胀系数(CTE)的材料形成。例如，基于半导体的光发射器被配置成发射波长为λ的光，其中MLA的间距p、光学层的厚度z和波长λ满足预定义关系。

背景技术

结构光是具有特定图案的光。产生结构光的照明装置可以用于三维(3-D)成像，其在例如自动车辆和面部识别的不同的领域具有应用。

发明内容

在一个方面，一种照明装置包括发射层，该发射层包括基于半导体的光发射器；以及设置在发射层上的光学层。光学层包括与基于半导体的光发射器至少部分地对准的光学元件。光学层由具有负热膨胀系数(coefficient of thermal expansion，CTE)的材料形成。

实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。

光学元件和光学层可以是整体的(monolithic)。例如，它们是整体层的形式。

光学元件包括透镜。

光学层包括包含多个透镜的微透镜阵列(micro-lens array，MLA)。

MLA和光学层可以是整体的。例如，它们是整体层的形式。

发射层包括多个基于半导体的光发射器，MLA的一个或多个透镜中的每一个与相应的基于半导体的光发射器至少部分地对准。

基于半导体的光发射器被配置为发射波长为λ的光，并且其中MLA的间距p、光学层的厚度z和波长λ满足预定义关系。

间距p、厚度z和波长λ满足预定义关系z＝p^2/λ。

响应于温度的变化，基于半导体的光发射器被配置成发射第二波长λ2的光，并且光学层被配置成具有厚度z2，并且其中间距p、第二厚度z2和波长λ2满足预定义关系。

基于半导体的光发射器包括半导体激光器，例如垂直腔表面发射激光器(vertical-cavity surface-emitting laser，VCSEL)。

在某些情况下，MLA和光学层的整体结构可以防止MLA从光学层脱离。例如，这可以防止人直接暴露在激光下。

光学层包括玻璃、聚合物或具有负CTE的复合材料。

光学层包括结合(bond)到发射层的晶圆，该晶圆由具有负CTE的材料形成，并且该晶圆包括光学元件。

光学层包括设置在发射层上的膜，该膜由具有负CTE的材料形成，并且光学元件形成在膜中。

光学层的材料具有在-1×10^-7和-1×10^-5℃^-1之间的CTE。

光学层的材料在垂直于光学层的平面的方向上具有负CTE。

照明装置形成三维(3-D)成像系统的一部分，例如用于车辆或用于移动计算装置的3-D成像系统。

在一个方面，一种制造照明装置的方法包括在包括基于半导体的光发射器的发射层上设置光学层，包括将光学层的光学元件与基于半导体的光发射器至少部分地对准，光学层由具有负CTE的材料形成。

实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。

在发射层上设置光学层包括将晶圆结合到发射层，晶圆由具有负CTE的材料形成，并且晶圆包括光学元件。

将晶圆结合到发射层包括将具有负CTE的玻璃晶圆结合到发射层。

在发射层上设置光学层包括将具有负CTE的材料的层沉积到发射层上；以及在沉积层中形成光学元件。