JP2010139268A - Pattern light emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、三次元形状計測用のパターン光を発光するパターン光発光装置に関する。 The present invention relates to a pattern light emitting device that emits pattern light for three-dimensional shape measurement.
能動的ステレオ法により対象物表面の各点の三次元位置を計測するシステム(アクティブ・レンジファインダとも呼ばれる)が普及している。この種のシステムでは、対象物表面上の点を特定するために対象物に光を投影し、光が投影された状態の対象物をカメラで撮影する。例えば、光切断法では、レーザ光源などにより形成されるスリット光で対象物を走査する。また、空間コード化法や位相シフト法では、例えば光源と液晶シャッタにより縞模様のパターン光を形成して対象物に投影する。 A system (also called an active range finder) that measures the three-dimensional position of each point on the surface of an object by the active stereo method has become widespread. In this type of system, light is projected onto an object in order to specify a point on the surface of the object, and the object in a state where the light is projected is photographed with a camera. For example, in the light cutting method, an object is scanned with slit light formed by a laser light source or the like. In the spatial encoding method and the phase shift method, for example, a striped pattern light is formed by a light source and a liquid crystal shutter and projected onto an object.
しかしながら、スリット光を走査する方式は走査機構のために光源ユニットが大型化してしまう。また、光源と液晶シャッタによりパターン光を形成する方式でも、光源から液晶シャッタまでにはある程度の距離を空ける必要があるため、光源ユニットの小型化には限界がある。 However, the method of scanning the slit light increases the size of the light source unit due to the scanning mechanism. In addition, even in a method in which pattern light is formed by a light source and a liquid crystal shutter, it is necessary to provide a certain distance from the light source to the liquid crystal shutter.
これに対し、特許文献1には、点光源として機能する発光ダイオード(LED)素子をマトリクス状に配列したパターン光発光装置が開示されている。この装置では、LED素子の列ごとに発光強度を制御することでパターン光を形成する。 On the other hand, Patent Document 1 discloses a pattern light emitting device in which light emitting diode (LED) elements functioning as point light sources are arranged in a matrix. In this apparatus, pattern light is formed by controlling the light emission intensity for each column of LED elements.
しかしながら、点光源として機能するLED素子をマトリクス状に配列した発光装置の場合、製造する際に多数のLED素子を基板に接続する作業が煩雑である。 However, in the case of a light-emitting device in which LED elements that function as point light sources are arranged in a matrix, it is complicated to connect a large number of LED elements to a substrate during manufacturing.
本発明は、三次元形状計測用のパターン光を発光するパターン光発光装置であって、線状の発光層を持つ線状発光ダイオードを、当該線状発光ダイオードの延伸方向に対して直交する方向に、複数個配列してなる発光アレイ部と、前記発光アレイ部の前記各線状発光ダイオードを所定のスイッチングパターンに従ってスイッチングするスイッチング回路と、を備えるパターン光発光装置を提供する。 The present invention relates to a pattern light emitting device that emits pattern light for measuring a three-dimensional shape, in which a linear light emitting diode having a linear light emitting layer is perpendicular to the extending direction of the linear light emitting diode. Further, there is provided a pattern light emitting device comprising a plurality of light emitting array units arranged and a switching circuit for switching each linear light emitting diode of the light emitting array unit according to a predetermined switching pattern.
1つの態様では、前記各線状発光ダイオードの表面に、それぞれ、当該線状ダイオードの延伸方向の略全長にわたって連続した電極が形成されている。 In one aspect, the continuous electrode is formed in the surface of each said linear light emitting diode over the substantially full length of the extending | stretching direction of the said linear diode, respectively.
更に好適な態様では、前記複数の線状発光ダイオードは共通の基板の一方の面上に形成されており、当該基板の他方の面には前記複数の線状発光ダイオードに共通の電極が形成されている。 In a further preferred aspect, the plurality of linear light emitting diodes are formed on one surface of a common substrate, and an electrode common to the plurality of linear light emitting diodes is formed on the other surface of the substrate. ing.
本発明によれば、配線等の製造作業の繁雑さの少ないパターン光発生装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the pattern light generator with little complexity of manufacturing work, such as wiring, can be provided.
以下、図面を参照して、この発明に係るパターン光発光装置の実施形態を説明する。 Embodiments of a patterned light emitting device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
この実施形態では、三次元形状計測用のパターン光源として、図1に示すLEDチップ10を用いる。このLEDチップ10は、線状発光ダイオード(以下「LED」)素子100が当該ダイオード100の延伸方向(すなわち線の延びる方向)Pに垂直な方向Qに沿って複数配列されてなる素子アレイを備える。1チップに形成する線状LED素子100の本数は、例えば128本である(ただしこれはあくまで一例に過ぎない)。また線状LED素子100は、例えば、幅約0.2mm及び長さ約10mmである(ただしこれはあくまで一例に過ぎない)。
In this embodiment, the
LEDチップ10の隅の部分Rの上面図を図2に示す。この図に示すように、個々の線状LED素子100は、素子分離溝110により相互に分離されている。線状LED素子100を構成する要素として、上面図である図2では、線状のp側電極108とp型半導体層102の上面が示されている。p側電極108は、線状LED素子100のほぼ全長に渡って連続的に延びており、その端部にワイヤボンディング用のパッド部108aが形成されている。このパッド部108aが、ワイヤボンディングにより制御回路に接続される。
A top view of the corner portion R of the
図示例では、すべてのラインのp側電極108のパッド部108aが同じ側(図では下側)に設けられているが、これは一例に過ぎない。この代わりに、例えば奇数番目のラインではパッド部108aをラインの上端に設け、偶数番目のラインでは下端に設けるなどと言うように、パッド108aの位置を周期的に上下させてもよい。また、p側電極108の両端にパッド部108aを設け、両方のパッド部108aにそれぞれ同じ電源電圧を印加するようにしてもよい。線状のp側電極108の長手方向にそった各位置での電位は、電源電圧が印加されるパッド部108aからの距離に応じて降下するため発光強度もそれに応じて低下する。p側電極108の両側から電源電圧を印加すれば、片側から印加する場合よりも電極108の各位置での電位の高低差を小さくし、発光強度のばらつきを小さくすることができる。
In the illustrated example, the
図2におけるAA線に沿った断面のうち4本の線状LED素子100が並んだ部分を図3に示す。図3に示すように、LEDチップ10の基板120は基板120を基礎としている。基板120の材質は特に限定されない。例えばGaAs(ガリウムヒ素)などの材料を用いればよい。
FIG. 3 shows a portion where four
基板120の一方の面全体に渡ってn側電極130が形成されている。このn側電極130は、全ての線状LED素子10についての共通電極となる。
An n-
基板120のもう一方の面には、基板120に近い順に、n型半導体層106,発光層104,p型半導体層102が積層形成されている。そして、p型半導体層102の上に線状のp側電極108が複数形成されている。p側電極108は、1つの線状LED素子ごとに1つ設けられる。
On the other surface of the
n型半導体層106,発光層104及びp型半導体層102は素子分離溝110により素子ごとに分離されている。図示例では、素子分離溝110はp型半導体層102の上面からn型半導体層102の途中までの深さであるが、これは一例に過ぎない。素子分離溝110の深さは、発光層104を完全に切断する深さ以上であればよい。
The n-
n型半導体層106,発光層104及びp型半導体層102の材質は、本実施形態の構成上特に限定されない。通常LEDに用いられる様々なものを用いることができる。また、n側電極130及びp側電極108は、通常LEDの電極に用いられる材料(例えば金)で形成すればよい。
The materials of the n-
このようなLEDチップ10の製造手順の一例を図4に示す。
An example of the manufacturing procedure of
(a)まず、ウエハ状の基板120の一方の面に金蒸着などによりn側電極130を形成するとともに、基板120のもう一方の面に、エピタキシャル結晶成長法などの手法により、LED動作層、すなわちn型半導体層106,発光層104及びp型半導体層102を下から(すなわち基板120側から)この順に形成する。
(A) First, an n-
(b)次に、p型半導体層102の上面に、金蒸着などの方法により、所定間隔ごとに並んだ複数の線状のp側電極108を形成する。なお、p側電極108を透明電極とすれば、金などの不透明電極を用いる場合よりも、線状LED素子100の発光面積を増大させることができる。透明電極には、公知の透明導電材料を用いればよい。
(B) Next, a plurality of linear p-
(c)そして、ダイシングカットにより素子分離溝110を形成する。素子分離溝110は、発光層104より深い位置まで形成する。ただし、n側電極130は切断しない。
(C) Then, an
このようにして素子分離を行った後、ウエハ全体に(電極108及び130の部分を除いて)保護膜を形成し、チップサイズごとにカットする。そして、このようにしてできたチップのn側電極130及び各p側電極108を、それぞれワイヤボンディングにより制御回路に接続することで、LEDチップ10が完成する。
After element isolation is performed in this manner, a protective film is formed on the entire wafer (excluding the portions of the
次に、このLEDチップ10の発光パターン制御のための構成の一例を、図5を参照して説明する。
Next, an example of a configuration for controlling the light emission pattern of the
図5の例は、位相シフト法による三次元形状計測に利用可能な回路構成である。図では、煩雑さを避けるため、チップ10上の線状LED素子100のうちの16本のみを示している。
The example of FIG. 5 is a circuit configuration that can be used for three-dimensional shape measurement by the phase shift method. In the figure, only 16 of the
各線状LED素子100の一方の端子は電源Vccに接続され、他方の端子はスイッチsw0,sw1,sw2,…,又はsw7を介してグランドに接続されている。各スイッチsw0,sw1,sw2,…,sw7は、それぞれ素子アレイ中の8つごとの素子に接続されている。隣り合うスイッチsw0,sw1,sw2,…,sw7は素子アレイ内の隣り合う素子100に接続されている。例えば、sw0は左から8,16,…8n番目(nは自然数)の素子100に、sw1は左から7,15,…,(8n−1)番目の素子100に、それぞれ接続されている。
One terminal of each
各スイッチsw0,sw1,sw2,…,sw7は、制御回路200によりオン・オフ制御される。位相シフト法のためのこれらスイッチのスイッチングパターンの一例を図6(a)に示す
The switches sw0, sw1, sw2,..., Sw7 are on / off controlled by the
この例のスイッチングパターンは、4つの時相I,II,III,IVを繰り返す。各時相のパターンは、素子アレイの2ライン(すなわち2素子)ごとに交互にオン・オフされる周期パターンであり、その周期パターンが1時相ごとに1ライン、すなわちπ/2ずつ一方に移動する。例えば、時相Iではスイッチsw0及びsw1とsw4及びsw5とがオンされ残りのスイッチがオフされ、時相IIではスイッチsw1及びsw2とsw5及びsw6とがオンされ残りのスイッチがオフされる。 The switching pattern of this example repeats four time phases I, II, III, and IV. Each time phase pattern is a periodic pattern that is alternately turned on / off every two lines (ie, two elements) of the element array, and the periodic pattern is one line per time phase, ie, π / 2. Moving. For example, in time phase I, switches sw0 and sw1, and sw4 and sw5 are turned on and the remaining switches are turned off. In time phase II, switches sw1 and sw2, sw5 and sw6 are turned on and the remaining switches are turned off.
図6(b)には各時相での素子アレイの発光パターンを、(c)には各時相の発光パターンに応じて平面に投影されるパターン光の投影パターンを示す。発光パターンはラインすなわち隣り合う2つの線状LED素子100を単位とした画然としたオン・オフパターンであるが、それが投影されると、発光自体の広がり等により、オン・オフパターンが鈍ることにより、サインカーブに近い光の強度分布が得られる。
FIG. 6B shows a light emission pattern of the element array in each time phase, and FIG. 6C shows a projection pattern of pattern light projected on a plane according to the light emission pattern in each time phase. The light emission pattern is a distinct on / off pattern in units of lines, that is, two adjacent
位相シフト法では、典型的には、サイン状の強度分布を持つ縞パターン光を対象に投影し、そのパターン光の位相をπ/2ずつずらしながらカメラで撮影し、それら各時相での撮影画像から対象の奥行き情報を得る。図5及び図6に例示した装置は、そのような位相シフト法に利用可能なパターン光を投影することができる。 In the phase shift method, a fringe pattern light having a sine-like intensity distribution is typically projected onto a target, and the pattern light is photographed with a camera while shifting the phase by π / 2, and photographed at each time phase. The depth information of the object is obtained from the image. The apparatus illustrated in FIGS. 5 and 6 can project pattern light that can be used in such a phase shift method.
なお、位相シフト法自体は周知の手法であるので説明は省略する。必要であれば、特開平06−109438号公報、三高良介・濱田長生著「位相シフト法による高速高精度3次元計測技術」松下電工技報(Aug.2002)pp.10-15,2002年8月(http://www.mew.co.jp/tecrepo/78j/pdfs/78_02.pdf)等を参照されたい。 Since the phase shift method itself is a well-known method, description thereof is omitted. If necessary, Japanese Patent Application Laid-Open No. 06-109438, Ryosuke Mitaka and Nagao Hamada “High-speed and high-accuracy three-dimensional measurement technology using the phase shift method” Matsushita Electric Works Technical Report (Aug. 2002) pp.10-15, 2002 Please refer to August (http://www.mew.co.jp/tecrepo/78j/pdfs/78_02.pdf).
以上、この発明の実施形態を説明した。この実施形態のパターン光発生装置は半導体プロセスにより形成される線状LED素子100のアレイなので、点光源のLED素子をマトリックス状に配列した光源よりも製造や配線の煩雑さが少ない。また、個別の点光源のLED素子を多数用いる場合、個々の素子の特性のばらつきにより発光強度分布がラインごとに不規則になるが、本実施形態では半導体プロセスにより形成される線状LED素子100を用いるのでそのようなラインごとのばらつきはすくない。また、n側電極130をすべての線状LED素子100で共用しているので、n側電極130についての配線その他の構成が簡素化できる。
The embodiment of the present invention has been described above. Since the pattern light generator of this embodiment is an array of
また、この実施形態では、比較的簡単な配線と制御により、位相シフト法のための発光パターンを生成することができる。 In this embodiment, a light emission pattern for the phase shift method can be generated by relatively simple wiring and control.
なお、上記実施形態のLEDチップ10の適用先は位相シフト法に限られるわけではない。配線とスイッチングロジックが多少複雑にはなるが、空間コード化法のための二進コードパターンやグレイコードパターンも生成可能であることは、当業者ならば容易に理解できるであろう。
In addition, the application destination of the
10 LEDチップ、100 線状LED素子、102 p型半導体層、104 発光層、106 n型半導体層、108 p側電極、110 素子分離溝、120 基板、130 n側電極。 10 LED chip, 100 linear LED element, 102 p-type semiconductor layer, 104 light emitting layer, 106 n-type semiconductor layer, 108 p-side electrode, 110 element isolation groove, 120 substrate, 130 n-side electrode.
Claims (3)
線状の発光層を持つ線状発光ダイオードを、当該線状発光ダイオードの延伸方向に対して直交する方向に、複数個配列してなる発光アレイ部と、
前記発光アレイ部の前記各線状発光ダイオードを所定のスイッチングパターンに従ってスイッチングするスイッチング回路と、
を備えるパターン光発光装置。 A pattern light emitting device for emitting pattern light for three-dimensional shape measurement,
A light-emitting array portion formed by arranging a plurality of linear light-emitting diodes having a linear light-emitting layer in a direction orthogonal to the extending direction of the linear light-emitting diodes;
A switching circuit that switches the linear light emitting diodes of the light emitting array unit according to a predetermined switching pattern;
A pattern light emitting device comprising:
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101653923B1 (en) * | 2015-04-27 | 2016-09-02 | 한국광기술원 | Luminous device with series of striped lighting sources for 3 dimensional display |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000292131A (en) * | 1999-04-07 | 2000-10-20 | Minolta Co Ltd | Three-dimensional information input camera |
JP2001063139A (en) * | 1999-08-30 | 2001-03-13 | Kyocera Corp | Imaging apparatus |
JP2001308375A (en) * | 2000-04-24 | 2001-11-02 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Light-emitting element and light-emitting element array |
JP2002195812A (en) * | 2000-10-20 | 2002-07-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Range finder device, three-dimensional measuring method and light source device |
JP2006029829A (en) * | 2004-07-12 | 2006-02-02 | Shinshu Univ | Three-dimensional measuring instrument |
JP2007012853A (en) * | 2005-06-30 | 2007-01-18 | Fujifilm Holdings Corp | Image reader |
JP2007288139A (en) * | 2006-03-24 | 2007-11-01 | Sumitomo Chemical Co Ltd | Monolithic light emitting device and method for operation |
-
2008
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000292131A (en) * | 1999-04-07 | 2000-10-20 | Minolta Co Ltd | Three-dimensional information input camera |
JP2001063139A (en) * | 1999-08-30 | 2001-03-13 | Kyocera Corp | Imaging apparatus |
JP2001308375A (en) * | 2000-04-24 | 2001-11-02 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Light-emitting element and light-emitting element array |
JP2002195812A (en) * | 2000-10-20 | 2002-07-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Range finder device, three-dimensional measuring method and light source device |
JP2006029829A (en) * | 2004-07-12 | 2006-02-02 | Shinshu Univ | Three-dimensional measuring instrument |
JP2007012853A (en) * | 2005-06-30 | 2007-01-18 | Fujifilm Holdings Corp | Image reader |
JP2007288139A (en) * | 2006-03-24 | 2007-11-01 | Sumitomo Chemical Co Ltd | Monolithic light emitting device and method for operation |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101653923B1 (en) * | 2015-04-27 | 2016-09-02 | 한국광기술원 | Luminous device with series of striped lighting sources for 3 dimensional display |
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