KR101941247B1 - 각도 범위 스윕 아웃용 발광 엘리먼트들의 곡면 어레이 - Google Patents

각도 범위 스윕 아웃용 발광 엘리먼트들의 곡면 어레이 Download PDF

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Abstract

본 개시는 각도 범위를 스윕 아웃 하기 위한 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들의 곡면 어레이에 관한 것이다.　일례의 디바이스는 곡면 광학 엘리먼트들 포함한다. 디바이스는 곡면 광학 엘리먼트를 향하여 광을 방사하도록 배열된 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들의 곡면 어레이를 포함할 수 있다.　곡면 어레이의 곡률은 곡면 광학 엘리먼트의 원주 중 적어도 일부와 실질적으로 동심이다. 곡면 광학 엘리먼트는 각각의 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트로부터 방사된 광을 포커싱하여 각도 범위 내에서 상이한 대응 스캔 각도에서 실질적으로 선형인 조명 패턴을 생산하도록 배열된다. 디바이스는 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들을 시퀀스적으로 활성화하도록 동작 가능한 제어 시스템을 더 포함할 수 있어, 실질적으로 선형인 조명 패턴이 각도 범위를 스윕 아웃한다.

Description

각도 범위 스윕 아웃용 발광 엘리먼트들의 곡면 어레이
환경의 기하학적 구조(geometry)와 환경 내의 오브젝트(object)들을 매핑(map)하고 및/또는 환경 내의 관심 있는 오브젝트의 위치를 결정하기 위한 다양한 기법들이 존재한다.　이 방법들은 환경에 하나 이상의 조명 패턴들을 (예를 들어, 조명의 수직 및/또는 수평 라인들의 어레이) 적용하고, 그러한 조명에 노출될 때 하나 이상의 카메라들을 사용하여 환경을 이미징하는 것을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 환경 내의 특정한 오브젝트는 방사된 조명을 검출하도록 구성된 태그를 포함할 수 있다. 태그의 위치는 검출된 조명에 기초하여 결정될 수 있다.　추가 예시에서, 환경 내의 특정한 오브젝트는 조명을 방사하고 및/또는 조명을 반사시키도록 구성된 태그를 포함할 수 있다. 태그의 위치는 하나 이상의 카메라들로 환경을 이미징함으로써 결정될 수 있다.
명세서 및 도면은 각도 범위를 스윕 아웃(sweep out)하기 위한 발광 엘리먼트들의 곡면 어레이와 관련된 실시예들을 개시한다. 광(light) 검출 디바이스가 구비된 각도 범위 내의 오브젝트는 검출된 조명과 연관된 시간에 기초하여 발광 엘리먼트들의 어레이에 대한 그 위치를 식별할 수 있다.
일 양태에서 본 개시는 디바이스를 설명한다. 디바이스는 곡면 관학 엘리먼트를 포함한다. 디바이스는 상기 곡면 광학 엘리먼트를 향하여 광을 방사하도록 배열된 개별적으로 주소화가능한(addressable) 발광 엘리먼트들의 곡면 어레이를 또한 포함한다. 상기 곡면 어레이의 곡률(curvature)은 상기 곡면 광학 엘리먼트의 원주 중 적어도 일부와 실질적으로 동심(concentric)이다. 상기 곡면 광학 엘리먼트는 각도 범위 내에서 상이한 대응 스캔 각도에서 실질적으로 선형인 조명 패턴을 생산하기 위해 각각 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트로부터 방사된 광을 포커싱하도록 배열된다. 디바이스는 상기 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들을 시퀀스적으로 활성화시키도록 동작 가능한 제어 시스템을 더 포함하여, 상기 실질적으로 선형인 조명 패턴이 상기 각도 범위를 스윕 아웃한다.
다른 양태에서 본 개시는 방법을 설명한다. 방법은 광을 제1 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트로부터 곡면 광학 엘리먼트를 향하여 방사하는 단계를 포함한다. 방법은 상기 곡면 광학 엘리먼트에 의해, 각도 범위 내에서 제1 대응 스캔 각도로 실질적으로 선형인 조명 패턴을 생산하도록 상기 제1 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리트로부터 방사된 광을 포커싱하는 단계를 또한 포함한다. 방법은 광을 제2 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트로부터 상기 곡면 광학 엘리먼트를 향하여 방사하는 단계를 더 포함한다. 추가적으로, 방법은 상기 곡면 광학 엘리먼트에 의해, 상기 각도 범위 내에서 제2 대응 스캔 각도로 상기 실질적으로 선형인 조명 패턴을 재생산하도록 상기 제2 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리트로부터 방사된 광을 포커싱하는 단계를 포함한다. 상기 제1 및 제2 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들은 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들의의 곡면 어레이에 있다. 상기 제1 및 제2 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들은 제어 시스템에 의해 시퀀스적으로 활성화되어 상기 실질적으로 선형인 조명 패턴이 상기 각도 범위의 적어도 일부를 스윕 아웃한다.
세 번째 양태에서 본 개시는 시스템을 설명한다. 시스템은 발광 디바이스를 포함한다. 상기 발광 디바이스는 곡면 광학 엘리먼트를 포함한다. 상기 발광 디바이스는 상기 곡면 광학 엘리먼트를 향하여 광을 방사하도록 배열된 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들의 곡면 어레이를 또한 포함한다. 상기 곡면 어레이의 곡률은 상기 곡면 광학 엘리먼트의 원주 중 적어도 일부와 실질적으로 동심이다. 상기 곡면 광학 엘리먼트는 각도 범위 내에서 상이한 대응 스캔 각도에서 실질적으로 선형인 조명 패턴을 생산하기 위해 각각 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트로부터 방사된 광을 포커싱하도록 배열된다. 상기 발광 디바이스는 상기 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들을 시퀀스적으로 활성화 시키도록 동작 가능한 제어 시스템을 더 포함하여 상기 실질적으로 선형인 조명 패턴이 상기 각도 범위를 스윕 아웃한다. 추가로 상기 시스템은 광 검출기를 포함한다. 상기 광 검출기는 상기 발광 디바이스로부터 방사된 광을 검출하도록 구성된다.
이들뿐만 아니라 다른 양태들, 이점들 및 대안들은 첨부된 도면을 참조하여 다음의 상세한 설명을 읽음으로써 통상의 기술자에게 명백해질 것이다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른, 곡면 광학 엘리먼트 및 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트의 곡면 어레이의 사시도이다.
도 2는 예시적인 실시예들에 따른, 곡면 광학 엘리먼트 및 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트의 곡면 어레이의 평면도이다.
도 3은 예시적인 실시예들에 따른, 환경으로 투영(project)하는 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트의 곡면 어레이의 사시도이다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따른, 광 검출기에 투영하는 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트의 곡면 어레이의 사시도이다.
도 5는 발광체(light emitter) 및 오브젝트를 포함하는 예시적인 시스템의 블록도이다.
도 6a는 예시적인 실시예들에 따른, 곡면 광학 엘리먼트에 의해 포커싱되는 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트의 곡면 어레이로부터의 광의 평면도이다.
도 6b는 예시적인 실시예들에 따른, 곡면 광학 엘리먼트에 의해 포커싱되는 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트의 곡면 어레이로부터의 광의 측면도이다.
도 7은 예시적인 실시예들에 따른, 수평 및 수직 투영기의 블록도이다.
도 8은 예시적인 실시예들에 따른 방법의 흐름도이다.
도 9는 예시적인 실시예들에 따른 방법의 흐름도이다.
다음의 상세한 설명에서, 본 명세서의 일부를 형성하는 첨부된 도면들을 참조한다. 상세한 설명, 도면들 및 청구항들에 설명된 예시적인 실시예들은 제한적인 것이 아니다.　본 명세서에 제시된 발명의 범위를 벗어나지 않고서 다른 실시예들이 활용될 수 있고 다른 변경들이 이루어질 수 있다. 본 개시의 양태들은, 본 명세서에 일반적으로 설명되고 도면들에 도시된 바와 같이, 본 명세서에서 모두 고려(contemplate)되는 다양한 상이한 구성들로 배열, 대체, 결합, 분리 및 설계될 수 있다.
I. 개요
환경에서 오브젝트들의 위치는 시간 경과에 따른 복수의 상이한 조명 패턴들로 환경을 조명함으로써 결정될 수 있다. 환경 내의 상이한 영역들이 광 세기의 상이한 시변(time-varing) 파형들에 노출되도록 조명 패턴들이 특정될 수 있다. 광 세기의 시변 파형들은 (예를 들어, 발광체에 의해) 시간에 따라 변조되는 조명 패턴들 (예를 들어, 실질적으로 선형인 조명 패턴)이다. 환경 내 오브젝트의 위치는 오브젝트 상의 하나 이상의 위치들에서 수신된 광 세기의 시변 파형들을 검출하고 그러한 검출된 파형들을 환경 내의 각각의 영역들과 연관시킴으로써 결정될 수 있다. 예를 들어, 관심 있는 오브젝트 상에 배치(dispose)된 광 센서는 오브젝트에 입사(incident)하는 광 세기의 시변 파형을 검출할 수 있고, 그 후 검출된 광 세기의 시변 파형에 기초하여 오브젝트의 위치 (예를 들어, 시간 경과에 따라 상이한 조명 패턴들을 방사하는 하나 이상의 발광체들에 대한 오브젝트의 위치 또는 각도)가 결정될 수 있다.
이러한 발광체는 발광체에 대해 제1 방향으로 제1 각도 범위에 걸쳐 변화하는 상이한 조명 패턴들을 방사할 수 있다. 방사된 조명 패턴들은 발광체에 대한 각도에 대해 환경의 상이한 영역들을 인코딩하는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 발광체는 배열된 복수의 (예를 들어, 32 개)의 어레이, 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들 (예를 들어, 발광 다이오드-LED 또는 수직 공동 표면 방사 레이저-VCSELs) 및 곡면 광학 엘리먼트　(예를 들어, 원통형 렌즈)를 포함할 수 있다. 곡면 광학 엘리먼트는 실질적으로 선형인 조명 패턴을 생산하도록 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들 중 하나에 의해 방사된 광을 포커싱 할 수 있다. 또한, 각각의 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트로부터 포커싱된 실질적으로 선형인 조명 패턴은 제1 각도 범위 내에서, 상이한 대응하는 각도 또는 대응하는 각도 범위로 투영될 수 있다. 따라서, 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들은 제1 각도 범위를 스윕 아웃하기 위해 (예를 들어, 제어 시스템에 의해) 시퀀스적으로 활성화될 수 있다. 어레이 내의 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들의 수는 예를 들어, 제1 각도 범위의 폭 및/또는 분해능에 기여할 수 있다. 환경 내의 태그 또는 다른 디바이스는 시간이 지남에 따라 환경의 특정 포지션(point)에서 수신된 광을 검출할 수 있고 검출된 조명의 시변 파형은 발광체에 대한 태그의 각도를 결정하는데 사용될 수 있다. 이러한 정보는 발광체에 대한 및/또는 발광체에 의해 조명된 환경에 대한 태그의, 제1 디멘션(dimension) 또는 방향으로의, 위치를 결정하는데 사용될 수 있다.
예를 들어, 발광체로부터 수신된 광을 검출하는 다른 디바이스 또는 태그는 발광체로부터 동기화 펄스를 검출하도록 구성될 수 있다.　동기화 펄스는 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들 모두를 동시에 조명함으로써 제공될 수 있으며, 이에 의해 제1 각도 범위 내의 전체 영역을 조명한다. 태그는 태그의 각도 위치에 대응하는 실질적으로 선형인 조명 패턴이 태그를 조명할 때를 검출할 수 있다 (예를 들어, 발광체가 실질적으로 선형인 조명 패턴들로 환경을 시퀀스적으로 조명하기 때문에). 동기화 펄스 및 대응하는 실질적으로 선형인 조명 패턴 사이의 시간 간격은 태그의 상대적인 각도 위치를 결정하기 위해 태그에 의해 사용될 수 있다. 대안적으로, 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들은 듀얼 스캔 방식으로 각도 범위를 스윕 아웃하도록 시퀀스적으로 활성화될 수 있다　(예를 들어, 각도 범위는 동일한 시간 간격에 걸쳐 0도에서 90도 및 90도에서 0도까지 스윕 아웃된다). 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들로부터 방사된 광의 변조 (예를 들어, 개별적으로 주소화 가능한 발광 엘리먼트는 증가하는 조명 각도에 대해 400kHz의 레이트로 활성화되고, 감소하는 조명 각도에 대해 700kHz의 레이트로 활성화된다) 및, 태그에 의해 측정된 바와 같이, 2개의 대응하는 실질적으로 선형인 조명 패턴 들간의 상대적인 시간 간격에 기초하여, 발광체에 대한 제1 각도 포지션이 태그에 의해 결정될 수 있다. 추가적으로, 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들이 실질적으로 선형인 조명 패턴들에 대해 가우시안 또는 반-가우시안 조명 프로파일들을 생성할 수 있기 때문에, 조명 패턴의 발산(divergence)을 표시할 수 있는 그러한 프로파일의 폭은 발광체로부터 태그의 거리를 결정하기 위해 사용될 수 있다.
발광체는 추가적인 곡면 광학 엘리먼트 및 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들의 추가 대응 어레이를 더 포함할 수 있다. 이들 추가적인 엘리먼트들은 추가적인 비 점수차 광학 엘리먼트(astigmatic optical element)에 의해 생산된 실질적으로 선형인 조명 패턴과 같이 배치될 수 있으며 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들의 추가 대응 어레이는 광학 엘리먼트들의 제1 어레이에 실질적으로 직교한다 (예를 들어, 제1 방향으로부터 80도에서 100도 사이까지 회전된 제2 방향으로 제2 어레이가 스윕 아웃하도록). 이들 추가 엘리먼트는 따라서, 제1 각도 범위와 실질적으로 직교하는 제2 각도 범위를 스윕 아웃 할 수 있다 (예를 들어, 제1 각도 범위는 좌측에서 우측으로 변하고 제2 각도 범위는 환경에 대해 상단에서 하단까지 변한다). 유사하게, 환경 내의 다른 디바이스 또는 태그는 시간이 경과함에 따라 환경의 특정한 포지션에서 발광체의 비 점수차 광학 엘리먼트 및 추가 어레이로부터 수신된 광을 검출할 수 있다. 검출된 조명의 대응하는 시변 파형은 태그의, 제2 방향인 발광체에 대한 각도를 결정하는데 사용될 수 있다.　이러한 정보는 발광체에 대한 및/또는 발광체에 의해 조명된 환경에 대한 태그의, 제2 디멘션 또는 방향으로의, 각도 포지션을 결정하는데 사용될 수 있다.
곡면 광학 엘리먼트는 비구면 원통형 렌즈 또는 다른 광학 컴포넌트(들)을 포함할 수 있다. 곡면 광학 엘리먼트는 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들의 어레이에 대해 위치될 수 있어 특정한 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트의 위치가 발광체에 대한 각도 범위 내에서 특정 각도 또는 각도들의 세트에 대응할 수 있다. 대안적으로, 발광체로부터 방사된 하나 이상의 조명 패턴들 (예를 들어, 실질적으로 선형인 조명 패턴들)은 어레이 내의 복수의 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들에 대응할 수 있다.
발광체는 관심 있는 환경을 조명하는데 사용되는 광만을 생성함으로써 다른 발광체 설계들보다 에너지 효율이 더 높을 수 있다. 예를 들어, 이러한 발광체 설계는 (예를 들어, 마이크로 미러 장치를 사용하여 광을 광 덤프로 버림으로써) 환경의 비-조명 영역들에 대한 광을 생성 및 폐기하지 않는다.　또한, 이러한 발광체는 마스크들, 광 더미(dump), 또는 어레이 및 곡면 광학 엘리먼트를 넘어서는 다른 엘리먼트들을 필요로 하지 않으므로 비교적 작을 수 있다.　이러한 발광체로부터 각각 상이한 조명 패턴들을 생성하기 위해 상호연결들을 통해 (예를 들어, 회로 기판 상에) 전류를 인가함으로써 어레이 내의 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들이 작동될 수 있다.
다수의 이러한 발광체들은 예를 들어, 시간 경과에 따라 상이한 조명 패턴들을 제공하도록 제공될 수 있어 환경 내의 다른 감광성(light-sensitive) 디바이스 또는 태그의 각도 및/또는 위치가 둘 이상의 각도들 및/또는 방향들에 대해 결정될 수 있다. 예를 들어, 하나의 발광체는 한 방향의 환경 영역들을 인코딩하는 특정한 위치로부터 하나의 유형의 조명 패턴을 제공할 수 있다. 그 후, 다른 발광체가 다른 직교 방향으로 환경의 영역들을 인코딩하는 동일한 위치로부터 상이한 유형의 조명 패턴을 제공할 수 있다. 환경 내의 광 검출기는 제1 및 제2 발광체들로부터 수신된 광의 시변 파형들을 검출할 수 있고 광 검출기의 발광체에 대한 각도를 결정하기 위해 검출된 광의 파형들을 사용할 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 다수의 발광체들은 둘 이상의 상이한 위치들에 위치될 수 있다. 둘 이상의 상이한 위치들에 대한 환경에서의 광 검출기의 위치는 광 검출기에 의해 검출될 때 (예를 들어, 삼각 측량을 사용하여) 발광체들에 의해 방사된 광의 시변 파형들로부터 결정될 수 있다. 2개 이상의 발광체들로부터 조명의 시변 파형들을 수신하는 광 검출기는 각각의 상이한 중첩되지 않는 기간 동안 (예를 들어, 시분할 다중화의 방법을 사용하여) 조명을 방사하는 발광체들, (예를 들어, 파장 다중화의 방법을 사용하여) 상이한 파장들을 갖는 광을 방사하는 발광체들, 상이한 캐리어 주파수 비율로 광을 방사하는 발광체들 또는 광 검출기에 의해 다른 방법으로 구별 가능한 광을 방사하는 발광체들을 포함할 수 있다.
개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들의 어레이는 곡면으로 될 수 있다. 또한, 곡면 어레이는 곡면 광학 엘리먼트의 일부분에 대해 동심원 상으로 배치될 수 있다. 이러한 방식으로, 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들과 곡면 광학 엘리먼트 사이의 거리는 일정하게 유지될 수 있다. 대안적인 발광체 설계들과 비교할 때, 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들의 곡면 동심 어레이를 통합하는 설계는 포커싱 에러들 (예를 들어, 비네팅(vignetting))을 제거하고 어레이의 유효 길이가 증가되도록 허용하며 및 이에 대응하여 시야가 증가될 수 있다. 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들의 곡면 어레이는 예를 들어, 플렉시블 인쇄 회로 기판(flexible printed circuit board; PCB) 시트의 표면 상에 조립될 수 있다. 대안적으로, 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들의 다수의 선형 어레이들은 곡면 광학 엘리먼트 주위에 놓여질(paced) 수 있고 직접 납땜 또는 간접 배선을 통해 연결되어 이차원적으로 곡면으로된 어레이를 형성할 수 있다.
상기 실시예들 및 본 명세서에 설명된 다른 실시예들은 설명의 목적으로 제공되며 제한적인 것은 아님을 이해해야 한다.
II. 예시 발광체들 및 발광 시스템들
환경에서 오브젝트의 위치를 검출 및/또는 결정하는 것은 다양한 애플리케이션들에서 유용할 수 있다. 이러한 애플리케이션들은 드론, 게임에 사용된 공, 지휘자의 배턴, 제어기, 사람의 신체 일부 (모션 캡처 또는 제스처 인식) 또는 일부 오브젝트(들)의 위치 추적을 포함할 수 있다. 예시적인 애플리케이션에서, 사람의 신체 상의 각각 다른 위치들에 배치된 복수의 마커들 또는 태그들의 위치가 결정되어 사람의 신체 및/또는 신체의 특정한 부위의 위치 및/또는 모션을 검출하기 위해 사용될 수 있다. 다른 예시적인 애플리케이션에서, 헤드-장착 디바이스 또는 사람이 착용하는 다른 디바이스에 대한, 제어봉 또는 다른 디바이스의 위치가 검출되어 헤드 장착 디바이스 또는 다른 시스템에 대한 입력으로 사용될 수 있다.　또 다른 예시적인 애플리케이션에서, 관심 있는 환경 (예를 들어, 집의 방, 창고 또는 공장) 내의 드론, 로봇 또는 다른 모바일 시스템의 위치가 결정되어 환경 내의 드론, 로봇 또는다른 모바일 시스템을 제어하기 위해 사용될 수 있다.
환경에서 오브젝트의 위치를 결정하는 것은 (예를 들어, 환경 내의 정의된 좌표 시스템과 관련하여) 오브젝트의 절대적인 위치를 결정하는 것 및/또는 하나 이상의 다른 오브젝트들과 관련하여 오브젝트의 상대적인 위치를 결정하는 것을 포함할 수 있다 (예를 들어, 오브젝트를 비추기 위해 사용되는 발광체와 관련하여, 오브젝트의 위치를 결정하기 위해 사용되는 데이터를 생성하는데 사용되는 카메라와 관련하여, 절대적인 또는 상대적인 위치가 결정되는 다른 오브젝트와 관련하여). 오브젝트의 위치를 결정하는 것은 오브젝트의 위치 (예를 들어, 변위(displacement))를 결정하는 것 및/또는 환경 내의 정의된 좌표계와 관련하여 오브젝트의 각도를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 오브젝트의 각도는 환경 내의 일부 다른 오브젝트 또는 디바이스의 위치 및/또는 배향(orientation)과 관련하여 결정될 수 있다 (예를 들어, 카메라와 관련하여, 발광체와 관련하여, 사람 및/또는 사람의 시선과 관련하여).
환경 내의 오브젝트의 위치는 다양한 방법들을 통해 결정될 수 있다.　일부 예시들에서, 오브젝트의 위치는 (예를 들어, 시간 및/또는 공간 상에 특정된 광 패턴을 갖는 조명으로) 오브젝트를 조명하고 및/또는 오브젝트로부터 광을 수신함으로써 결정될 수 있다 (예를 들어, 오브젝트를 포함하는 환경을 카메라를 사용하여 이미징). 오브젝트는 광을 방사하도록 구성된 태그 (예를 들어, 태그를 식별하기 위해 시간-코딩된 광 패턴을 방사하도록 구성된 태그) 및/또는 오브젝트 위치의 광학 결정을 용이하게 하기 위해 발광체로부터의 광을 광 검출기로 반사시키도록 구성된 태그 (예를 들어, 역반사 물질을 포함하는 태그)를 포함한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 상기 오브젝트는 오브젝트에 의해 수신된 광을 검출하도록 구성된 태그를 포함할 수 있다.　그러한 검출된 광 세기의 시간에 따른 패턴 또는 검출된 광의 일부 다른 특성은 오브젝트의 위치를 결정하는데 사용될 수 있다.
이러한 배열은 환경의 상이한 영역들이 시간에 따른 상이한 조명 패턴들에 의해 조명되도록 시간 및/또는 공간에 걸쳐 특정된 조명 패턴들로 환경을 조명하는 하나 이상의 발광체들을 포함할 수 있다. 따라서, 오브젝트 상의 광 검출기에 의해 시간에 따라 검출된 조명 패턴은 오브젝트가 위치하는 환경의 영역을 결정하는데 사용될 수 있다. 이러한 조명 패턴들을 생산하는 것은 환경에 걸친 하나 이상의 형상화된 광의 빔들을 스캔하거나, 복수의 상이한 광 패턴들을 시간 경과에 따라 환경에 제공하거나, 다른 방법으로 조명을 환경에 제공하는 것을 포함할 수 있다. 제공된 조명은 발광체에 대한 각도 (예를 들어, 발광체에 대한 하나 이상의 방향들의 각도)에 따라 변할 수 있어, 시간 경과에 따른 검출된 조명 세기가 발광체에 대한 (하나 이상의 방향들의) 광 검출기의 각도를 결정하는데 사용될 수 있다.
특정한 예시에서, 발광체는 각각의 상이한 시간주기 동안 복수의 실질적으로 선형인 조명 패턴들을 제공하도록 구성될 수 있다. 실질적으로 선형인 조명 패턴들 각각은, 제1 방향으로 제1 각도 범위에 걸친, 대응 각도 또는 대응 각도 세트로 환경에 광을 제공할 수 있다. 따라서, 상이한 실질적으로 선형인 조명 패턴들이 발광체에 의해 시간에 따라 생산되기 때문에, 환경의 상이한 영역들은 방사된 조명의 세기의 상이한 각각의 시변 패턴들을 수신할 수 있다. 실질적으로 선형인 조명 패턴 각각은 제1 범위의 각도 내에서 제1 방향의 각도에 대해 변하기 때문에,　발광체에 대해 제1 방향으로 제1 범위의 각도 내에 위치되는 환경의 특정 영역에 의해 수신되는 조명 세기의 시변 패턴은 발광체에 대해 제1 방향으로 특정 영역의 각도를 결정하는데 사용될 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른, 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들(114) 및 곡면 광학 엘리먼트의 곡면 어레이의 사시도이다.　개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들(114)는 예를 들어, 회로 기판(110) 상에 배열될 수 있다. 일정 실시예들에서, 곡면 광학 엘리먼트는 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들(114)에 의해 방사된 광을 굴절시키는 원통형 렌즈(102)일 수 있다. 함께, 원통형 렌즈(102) 및 회로 기판(110) 상의 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들(114)의 곡면 어레이는 발광체(100)를 포함한다.
발광체(100)는 다양한 방식으로 구성 및/또는 작동되어, 각각의 시간주기 동안, 본원에 설명된 바와 같은 조명 패턴들을 생산할 수 있다. 특정한 예시에서, 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들(114)는 (도 1에 도시된 바와 같이) 곡면 어레이 형성으로 회로 기판(110) 상에 배치될 수 있다. 회로 기판(110)은 그 후 원통형 렌즈(102)와 관련하여 배치될 수 있어서, 특정한 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트(114) 또는 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트 세트(114)가 광을 방사하도록 동작할 때, 발광체는 본원에 설명된 바와 같이 각각의 조명 패턴 (예를 들어, 실질적으로 선형인 조명 패턴)을 생산한다.　특정한 세트의 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들(114) 중의 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들(114)의 원통형 렌즈(102)에 대한 회로 기판(110)상의 위치는 특정한 세트의 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들(114)에 의해 방사된 조명 패턴을 제어하도록 특정될 수 있다.
발광체(100)가 각각의 실질적으로 선형인 조명 패턴을 생성하는 시간주기의 지속 시간 및 그러한 상이한 실질적으로 선형인 조명 패턴들의 시퀀스가 반복되는 속도는 특정될 수 있고, 특정된 속도 이상에서 광 검출기 또는 다른 오브젝트의 각도 포지션의 결정을 용이하게 하도록 한다. 예를 들어, 발광체(100)로부터의 실질적으로 선형인 조명 패턴들의 시퀀스는 10헤르츠보다 큰 속도로 반복될 수 있다. 또한, 6개 이상의 상이한 실질적으로 선형인 조명 패턴들이 (예를 들어, 발광체에 대한 제1 방향으로 광 검출기 또는 다른 오브젝트의 각도 포지션을 결정하기 위한 6개의 상이한 조명된 환경 위치들을 제공하기 위해) 이러한 시퀀스의 각 반복 동안 6개의 상이한 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들에 의해 생산되었던 경우, 각각의 조명 패턴은 16.7 밀리 초 미만의 각 시간주기 동안 제공될 수 있다.
실질적으로 선형인 조명 패턴들을 생산하기 위한 도시된 발광체(100)는 그러한 조명 패턴들을 생성하기 위한 다른 장치들에 비해 많은 이점들을 가질 수 있다. 본원에 설명된 바와 같은 발광체를 사용하여 조명 패턴들을 생성하는 에너지 효율은 그러한 조명 패턴들을 생성하는 다른 방법들보다 클 수 있다 (예를 들어, 마스크를 사용하여 방사 광의 일부를 흡수 또는 차단함으로써, 광 싱크(sink) 또는 다른 엘리먼트에 의해 흡수될 광원에 의해 생산된 특정 부분의 광을, 디지털 마이크로미러 디바이스에 의해, 반사시킴으로써). 또한, 회로 기판(110) 상에 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들(114)을 형성함으로써, 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들(114)의 상이한 세트들 간의 정렬(alignment)이 정밀하게 제어될 수 있다.　이는 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들(114)의 상이한 각각의 세트들에 대응하는 상이한 생성된 조명 패턴들 (예를 들어, 실질적으로 선형인 조명 패턴들)의 피처들 (예를 들어, 각도의 범위) 사이의 정렬을 증가시킬 수 있다. 또한, 단일 다이(die)는 곡면 광학 엘리먼트에 접착(adhere)되거나 그렇지 않으면 곡면 광학 엘리먼트에 배치되며, 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들을 단일 다이에 통합하는 것은, 예를 들어 다수의 마스크들, 발광 엘리먼트들 또는 다른 광학 엘리먼트들을 포함하는 다른 발광 장치들 또는 본원에 설명된 바와 같은 조명 패턴을 생산하기 위한 다른 수단들에 비하여 작은 크기를 갖는 발광 디바이스를 제공할 수 있다. 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들(114)을, 전기적 상호 연결들을 통해 예를 들어, 각각의 방사된 조명 패턴들에 대응하는 다수의 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들(114)로 연결함으로써,　회로 기판(110) 상에 존재하는 전자 스위치들 (예를 들어, 트랜지스터들)을 사용하지 않고서 상이한 조명 패턴들이 생산될 수 있다. 추가로, 원통형 렌즈(102) 주위에 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들(114)을 곡면 어레이로 배치함으로써, 비네팅 에러들은 감소되거나 제거될 수 있고, 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들(114)이 원통형 렌즈(102)의 180도만큼 동심원으로 둘러쌀 수 있기 때문에 시야가 증가될 수 있다. 본원에 설명된 조명 패턴들을 생성하기 위한 장치들의 추가적인 이점들은 명백할 것이다.
회로 기판(110) 상의 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들 (114)의 위치들 및 크기들, 회로 기판(110)의 곡률 및 범위, 및 도 1에 도시된 발광체(100)의 다른 세부 사항들은 본원에 설명된 방법들 및 장치들의 예시적이고 비 제한적인 실시예들인 것으로 의도된다. 방사된 조명의 상이한 패턴들에 대응하는 회로 기판 상의 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들의 상이한 위치들이 본 발명자에 의해 예상된다. 또한, 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들의 세트들의 상이한 상호연결들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들의 제1 및 제2 세트들은 반대 극성들을 띄고서, 회로 기판의 제1 및 제2 전기 패드에 연결될 수 있다. 이것은 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들의 제1 및 제2 세트들 중 선택된 하나가 제1 및 제2 전기 패드들을 통해 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들의 세트들에 제공되는 전압의 극성을 제어함으로써 광을 방사하도록 동작됨을 허용한다. 회로 기판의 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들의 세트들에 전류 및/또는 전압을 제공하기 위해 사용된 회로 기판 상의 전기 패드들의 수는, 다수의 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들의 세트들 및/또는 개별적으로 주소화 가능한 발광 엘리먼트들의 세트들의 쌍 사이에서 공통인 전기 패드를 사용함으로써 감소될 수 있다. 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들 및 회로 기판의 전기 패드들 사이의 상호연결들의 다른 구성들이 사용될 수 있다.
회로 기판(110)은 다이 (예를 들어, 갈륨 비소, 실리콘 및/또는 다른 반도체 재료들로 구성된 다이)를 포함할 수 있으며, 발광체(100)의 다른 컴포넌트들이 상기 다이 위에 또는 상기 다이 안에 형성된다. 일부 실시예들에서, 회로 기판(110)은 인쇄 회로 기판(PCB)이다.　이러한 회로 기판은 일부 실시예들에서 구리 도전 층들을 갖는 FR-4 유리 에폭시 기판을 가질 수 있다.　구리 도전 층들은 다양한 실시예들에서, 예를 들어 전기적 상호연결들을 정의하기 위해 에칭되거나 증착될 수 있다. 더욱이, 전기적 상호연결들이 회로 기판 상의 전기 패드들에 연결되어, 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들의 세트들 각각은 전류 및/또는 전압을 회로 기판 상의 대응하는 전기 패드들에 제공함으로써 동작될 수 있다.
대안적인 실시예들에서, 회로 기판(110)은 플렉시블 재료로 대체될 수 있다. 예를 들어, 유기 LED들은 유기 반도체 기판에 형성되어 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들(114)을 정의할 수 있다. 또한, 일부 대안적인 실시예들에서, 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들(114)은 어레이를 정의하도록 (예를 들어, 물리적으로 및/또는 전기적으로) 서로 부착될 수 있다. 이는 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들이 배열되는 구조 (예를 들어, 회로 기판(110))을 포함할 필요성을 해소(obviate)할 수 있다.
개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들(114)은 LED들, VCSEL들, 레이저, 또는 회로 기판(110)의 또는 상에 형성된 다른 개별적으로 주소화가능한 발광 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 회로 기판(110)이 반도체 재료였던 경우, 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들(114)은 발광 다이오드 영역들, 발광 양자 우물들, 브래그 반사기들(Bragg reflectors), 또는 갈륨 비소, 알루미늄 갈륨 비소, 양극 또는 음극 도핑 재료들, 또는 다른 재료들 또는 구조들을 포함할 수 있다. 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들(114)을 형성하는 것은 광 패턴화(photopatterning), 포토 리소그래피(photolithography), 화학 기상 증착, 스퍼터링(sputtering), 산화, 이온 주입, 또는 집적 광전 회로의 엘리먼트를 형성하기 위한 다른 방법들을 포함할 수 있다.
개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들(114)은 개별적으로 주소화 가능한 발광 엘리먼트들(114)의 일부가 광을 방사하지 않는 방식으로 패키징될 수 있다. 이것은 패키징이 일부 발광 영역을 가리기(occlude) 때문일 수 있다.　대안적으로, 각각의 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들(114) 내에 집적된 전기 컴포넌트들이 있을 수 있으며, 이는 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트(114) 전체가 광을 방사할 수 없도록 한다.　일부 실시예들에서, 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트(114)의 유효 부분은 투영면으로 지칭될 수 있다.
본 명세서에 설명된 바와 같이, 발광체의 곡면 광학 엘리먼트가 다양한 방식들로 구성될 수 있으며 다양한 엘리먼트들 (예를 들어, 렌즈, 거울, 회절 격자 및/또는 프리즘)을 포함할 수 있어, 발광체의 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들 세트로부터 방사된 광은 제1 방향으로 제1 각도 범위에 걸친 각도에 따라 변화하는 조명 패턴으로서 투영된다 (예를 들어, 제1 범위의 각도 범위 내의 하나 이상의 각도 범위들 내에서 조명을 제공함). 이는 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들에 의해 방사된 광을 제1 방향에 대해 포커싱 및/또는 편향(deflect)시키는 것을 포함할 수 있어, 특정한 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트의 위치가 환경의 각도 범위와 관련된다. 이는 제2 방향에 대해 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들로부터 광을 디포커싱(defocus) 및/또는 확산(spread)시키는 것을 더 포함할 수 있다. 이와 같이, 곡면 광학 엘리먼트는 또한 비 점수차 광학 엘리먼트일 수 있다.
개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들의 어레이는 (도 1에 도시된 바와 같이) 원통형 렌즈의 일부 주위에서 곡면이될 수 있다. 이러한 곡면 어레이는 원통형 렌즈와 동심이 될 수 있다. 대안적으로, 곡면 어레이의 곡률은 원통형 렌즈의 둘레의 곡률보다 크거나 작을 수 있다.　일부 실시예들에서, 곡면 어레이는 원통형 렌즈 자체의 섹션 상에 부착되거나 제조될 수 있다. 곡면 어레이는 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들의 다수의 로우들 및/또는 컬럼들을 포함할 수 있으며, 상기 주소화가능한 발광 엘리먼트들은 원통형 렌즈를 통해 광을 투영함으로써 하나 이상의 실질적으로 선형인 조명 패턴들을 협력적으로 생산하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들 자체는 플렉시블 할 수 있다. 다른 실시예들에서, 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들은 강성(rigid)일 수 있지만, 어레이가 원통형 렌즈 주위로 곡면이 될 수 있도록 하면서, 플렉시블한 표면 (예를 들어, 플렉시블 PCB) 상에 장착될 수 있다.
또한, 하나 이상의 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들의 상호 연결된 세트의 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들은 발광체의 회로 기판의 표면에 걸쳐 다른 방식으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 어레이가 실질적으로 선형인 조명 패턴을 시퀀스적으로 투영하도록 작동될 때, 발광체로부터 방사되는 광의 양을 증가시키고 및/또는 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들의 어레이의 온도를 감소시키기 위해 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들이 회로 기판에 걸쳐 분포될 수 있다. 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들이 더 넓은 영역에 걸쳐 분포될 수 있기 때문에, 열 방출(dissipation)을 위한 더 많은 표면적이 존재할 수 있으며, 이로써 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들의 어레이의 전체 온도를 감소시킬 수 있다.
개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들이 광을 방사하도록 동작될 때, 발광체의 평균 및/또는 피크 온도를 감소시키기 위해 발광체의 회로 기판에 걸쳐 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들의 분포가 제공될 수 있다. (예를 들어, 회로 기판 상의 전기적 상호연결들 및/또는 전기 패드의 라우팅을 단순화하기 위해, 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들의 구성, 전기적 상호연결들 또는 회로 기판 제조 공정과 호환되는 다른 피처들을 제공하기 위해 또는 발광체로부터 출력되는 광의 양을 증가시키기 위해) 이것은 회로 기판의 더 넓은 영역에 또는 다른 고려 사항에 따라 그러한 폐열(waste heat)의 생산을 확산함으로써 수행될 수 있다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 곡면 광학 엘리먼트는 단일 굴절 비구면 원통형 렌즈(102)일 수 있다.　그러나, 본원에 설명된 바와 같이, 발광체의 곡면 광학 엘리먼트는 추가적인 또는 대안적인 엘리먼트들을 포함할 수 있으며, 상기 엘리먼트들은 발광체의 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들로부터 방사된 광을 포커싱, 편향 또는 그렇지 않으면 수정하도록 구성된다. 일 실시예에서, 본원에 설명된 것과 같은 조명 패턴들을 생산하기 위해 비 점수차 광학 엘리먼트는 하나 이상의 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들의 세트들에 의해 생산된 광을 포커싱한다.
그렇게 하기 위해, 이러한 곡면 광학 엘리먼트는 회절 격자, 홀로그램, 또는 다른 반사, 굴절 및/또는 흡수 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 곡면 광학 엘리먼트는 비구면 광학 표면을 갖는 반사 엘리먼트를 포함할 수 있다. 곡면 광학 엘리먼트는 단일 렌즈, 거울, 격자 또는 다른 광학 엘리먼트를 포함할 수 있다. 대안적으로, 곡면 광학 엘리먼트는 다수의 광학 컴포넌트들을 (예를 들어, 다수의 렌즈들, 다수의 격자들 및/또는 다수의 거울들) 포함할 수 있다.
일부 예시들에서, 곡면 광학 엘리먼트는 방사된 광을 제1 방향으로 포커싱 및/또는 편향 시키도록 특정된 기하학적 구조를 갖는 제1 표면을 갖는 단일 굴절 또는 반사 렌즈를 포함할 수 있다 (예를 들어, 비구면 원통형 기하학적 구조와 같은 원통형 기하학적 구조). 이러한 굴절 또는 반사 렌즈가 제1 방향 (예를 들어, 오목한 기하학적 구조)에 실질적으로 직교하는 제2 방향으로 방사광을 디포커싱(defocus) 및/또는 확산하도록 특정된 기하학적 구조를 갖는 제2 표면을 포함할 수 있어, 각각의 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트는, 광을 방사하도록 동작될 때, 제2 방향으로 유사한 각도 범위에 걸쳐 광을 제공한다. 예를 들어, 이러한 곡면 광학 엘리먼트는 따라서 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트로부터 방사된 광을 실질적으로 선형인 조명 패턴으로 포커싱할 수 있다.
곡면 광학 엘리먼트의 컴포넌트들 또는 피처들은 예를 들어, 광학적으로 투명한 재료들 또는 회로 기판 표면 상의 다른 엘리먼트들을 사용하여 (예를 들어, 집적 회로 제조에 사용되는 방법들을 사용하여) 회로 기판 상에 형성될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 곡면 광학 엘리먼트는 접착제, 클립, 전기자(armature) 또는 다른 수단들을 사용하여 회로 기판에 접착될 수 있다. 이것은 곡면 광학 엘리먼트를 (예를 들어, 접착제를 사용하여) 회로 기판에 직접 접착시키거나, 회로 기판을 둘러싸는 패키지 (예를 들어, 창을 포함하는 폴리머 집적 회로 패키지, 세라믹 또는 금속) 또는 발광체의 일부 다른 컴포넌트에 접착시키는 것을 포함할 수 있다. 발광체는 곡면 광학 엘리먼트 이외에 추가 광학 엘리먼트들을 포함할 수 있으며; 예를 들어, 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들 각각으로부터 방사된 광의 발광 패턴을 포커싱, 콜리메이트(collimate) 또는 달리 변경하기 위해, 회로 기판의 표면 상에 복수의 마이크로렌즈들이 제공될 수 있다.
전술한 바와 같이, 발광체(예를 들어, 100)는 각각 상이한 시간주기 동안, 환경에 다수의 상이한 조명 패턴들을 제공하도록 동작될 수 있다. 조명 패턴들은 특정될 수 있어, 발광체로부터 환경 내의 오브젝트에 의해 (예를 들어, 그러한 오브젝트의 광 검출기에 의해) 시간 경과에 따라 수신된 조명의 세기는 환경 내의 오브젝트의 위치를 결정하는데 (예를 들어, 발광체에 대한 오브젝트의 각도를 결정하기 위해) 사용될 수 있다. 이는 상이한 조명 패턴들에 대응하는 상이한 시간 주기 동안, 오브젝트에 입사하는 광의 패턴을 결정하는 것을 포함할 수 있다. 오브젝트의 위치는 (예를 들어, 발광체에 대한 오브젝트의 각도) 그 후 상이한 조명 패턴들에 기초하여, 수신된 광의 패턴에 대응하는 환경 내의 영역을 결정함으로써 결정될 수 있다.
발광체의 다른 구성들이 발명자들에 의해 예상된다.　회로 기판은 상호연결된 다수의 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들의 세트들 (예를 들어, 적어도 100개의 세트)을 포함할 수 있어, 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들의 세트들은 조명 패턴들을 수신하는 환경 내의 오브젝트의 위치를 결정하는 것을 용이하게 하기 위해 각각의 상이한 조명 패턴들을 생산하도록 동작될 수 있다. 이러한 하나 이상의 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들의 세트들은 다양한 방식으로 서로 및/또는 회로 기판의 전기 패드들과 상호연결될 수 있다.　예를 들어, 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들의 각 세트가 회로 기판의 전기 패드의 각각의 쌍에 연결될 수 있거나 또는 다수의 세트들이 단일 전기 패드에 (예를 들어, 공통-캐소드 배열 또는 공통-애노드 배열에 따라) 공통으로 연결될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 하나 이상의 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들의 세트들의 쌍들이 하나 이상의 전기 패드들을 공유할 수 있으며, 반대 극성에 따라 이러한 공유된 단자들에 연결될 수 있어 (즉, 제1 세트의 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들의 애노드들은 공통 단자에 연결될 수 있는 동안, 제2 세트의 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들의 캐소드들이 공통 단자에 연결될 수 있다), 이러한 쌍의 각 세트는, 각각의 기간 동안, 대응하는 극성의 전압을 공통 단자(들)에 제공함으로써 각각의 조명 패턴을 제공하도록 동작될 수 있다. 본원에 설명된 바와 같이, 발광체 상의 전기 패드들의 다른 구성들은 발명자들에 의해 예상된다.
도 2는, 발광체(100)의 회로 기판(110) 상의 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들(114)로부터 방사된 광에 대한 발광체(100)의 곡면 엘리먼트 (예를 들어, 도 1에 도시된 원통형 렌즈(102))의 효과를 단면도로 도시한다. 디멘션들, 방사된 조명의 각도, 원통형 렌즈(102)의 광의 굴절을 위한 동작 및 도 2의 다른 양태들은 본원에 설명된 바와 같은 발광체에 의한 조명 패턴들의 (예를 들어, 실질적으로 선형인 조명 패턴들)의 생산을 개념적으로 도시하기 위한 것일 뿐, 이러한 발광체의 특정한 실시예의 광학적 특성 또는 다른 특성들　(예를 들어, 광선들의 각도들 또는 위치들, LED의 방사 패턴들, 광학 엘리먼트들의 겉보기 굴절률, 굴절 엘리먼트들의 초점 길이들, 굴절 엘리먼트의 및/또는 이러한 엘리먼트에 의해 생산된 광 필드의 전반적인 발산 또는 수렴 특성, 굴절 엘리먼트들에 의한 관선들의 굴절 각도들)을 진정으로 표현하는 것은 아니다.
도 2는 발광체(100)의 원통형 렌즈(102) 및 회로 기판(110)을 통과하는 단면의 평면도이다. 회로 기판(110)의 하나 이상의 개별적으로 주소화 가능한 발광 엘리먼트들(114)의 제1 세트는 도시된 바와 같이 원통형 렌즈(102)를 향해 광을 투사한다. 원통형 렌즈(102)는 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들(114)로부터 방사된 광을 포커싱, 굴절, 편향 또는 다른 방식으로 변경하도록 구성되어,　실질적으로 선형인 조명 패턴이 이러한 개별적으로 주소화 가능한 발광 엘리먼트들(114)의 동작에 의해 (예를 들어, 광 검출기가 위치될 수 있는 측정 표면(202)에서) 생산된다. 실질적으로 선형인 조명 패턴은 회로 기판(110) 상의 위치, 방사 프로파일, 또는 회로 기판(110) 상의 개별적으로 주소화 가능한 발광 엘리먼트들(114)의 다른 특성들 및/또는 원통형 렌즈(102)에 대한 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들(114)의 위치 및 배향에 따라 각도 범위에 걸쳐 변할 수 있다. 　원통형 렌즈(102), 발광체(100) (예를 들어, 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들(114)의 방사 프로파일) 또는 발광체(100)의 다른 엘리먼트들의 특성들이 특정될 수 있어, 예를 들어, 측정 표면(202)과 교차하는 실질적으로 선형인 조명 패턴들의 폭은 넓거나 좁다.
도 2에 도시된 바와 같이, 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들(114) 각각은 원통형 렌즈(102)를 통해 패턴을 투영할 수 있다.　패턴들은 측정 표면(202)에서 수직/수평 평면 상에 투영될 때 (즉, 조명 패턴들이 수직 디멘션에서 연장(elongate)되고 수평 디멘션에서 포커싱될 때) 실질적으로 선형일 수 있다. 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들(114)은 서로에 대해 배열될 수 있어, 각도 범위가 스팬(span)될 수 있다. 각도 범위는, 예를 들어, 발광체(100)에 대해 정의된 경우, 30도, 45도, 60도, 75도 또는 90도를 스팬할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들의 어레이 및/또는 이들이 장착된 회로 기판(110)은 곡면일 수 있다. 곡면 어레이는 도 2에서와 같이 원통형 렌즈(102)에 대해 적어도 부분적으로 동심원으로 배치될 수 있다. 이러한 곡률은 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들의 평면 어레이와 비교할 때 측정 표면(202)에서 발광체에 의해 조명될 수 있는 각도 범위 (즉, 시야)의 스팬을 증가시킬 수 있다. 추가적으로, 광선들이 평면 어레이로 분리되는 것보다 어레이의 곡면 특성은 인접한 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들에 의해 방사된 광선을 더 분리할 수 있다. 이러한 추가 분리는 예를 들어, 측정 표면(202)에서 증가된 공간 분해능을 초래할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 원통형 렌즈 주위의 곡면 어레이의 각도 스팬은 도 2의 실시예에 도시된 것보다 많거나 적을 수 있다. 예를 들어, 곡선 어레이는 원통형 렌즈의 90도, 135도 또는 180도를 둘러쌀 수 있다.
도 3은 환경(302) (예를 들어, 방)으로 조명 패턴들을 시퀀스적으로 투영하는 발광체 (예를 들어, 도 1에 도시된 발광체(100))의 사시도이다.　발광체는 예를 들어, 원통형 렌즈(102) 및 회로 기판(110)을 포함할 수 있으며, 개별적으로 주소화 가능한 발광 엘리먼트(114)가 그 위에 있다 (시야에서 가려짐). 원통형 렌즈(102)는 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들(114)에 의해 방사된 광을 포커싱하여 발광체(100)에 대해 대응하는 각도에서 실질적으로 선형인 조명 패턴을 생산할 수 있다. 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들(114)이 시퀀스적으로 활성화됨에 따라, 실질적으로 선형인 조명이 (도 1에서 점선 화살표로 표시된 바와 같이) 발광체(100)에 대한 각도 범위를 통과하여 진행할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 각도 범위는 (예를 들어, 발광체(100)가 수평/수직 평면에서 90도 회전된 경우) 수평/깊이 평면 또는 수직/깊이 평면에서 변할 수 있다. 각도 범위는 다양한 실시예들에서 15도, 30도, 45도, 60도, 75도, 90도, 105도, 120도, 135도, 150도, 165도 또는 180도를 스팬할 수 있다. 다른 각도 범위가 가능하다.
도 3에 도시된 실질적으로 선형인 조명 패턴들의 간격, 폭 및 위치는 일례로서 제공되며, 바람직한 실시예를 표시하는 것은 아니다. 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들(114)을 시퀀스적으로 조명할 때 다수의 투영 패턴들이 가능하다는 것이 쉽게 이해될 것이다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 인접한 실질적으로 선형인 조명 패턴들 사이의 간극 공간은 도시된 것보다 작을 수 있다. 그러한 일 실시예에서, 실질적으로 선형인 조명 패턴들은 서로에 대해 연속적으로 투영될 수 있다 (예를 들어, 실질적으로 선형인 조명 패턴들 중 하나의 좌측 에지(dege)는 인접한 실질적으로 선형인 조명 패턴의 우측 에지에 바로 인접하여 놓일 수 있다). 이것은 예를 들어, 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들 모두가 동시에 활성화되었던 경우, 동기화 펄스로 하여금 각도 범위 내에 놓인 환경(302)의 전체 부분을 수직으로 조명하도록 허용할 수 있다.
발광체(100)로부터 수신된 조명의 시변 패턴들에 기초한 오브젝트의 위치 결정 (예를 들어, 발광체(100)에 대한 제1 방향으로의 광 검출기의 각도의 결정)은 발광체(100)에 의해 다수의 상이한 조명 패턴들 각각이 생산되는 시간주기의 시간에 대한 조명의 검출 시간 (예를 들어, 광 검출기에 의해 수신된 광 세기의 복수의 측정치들로부터 주어진 광 세기의 검출 시간)을 결정하는 단계를 포함한다. 일부 예시들에서, 그러한 시간 정보는 둘 모두 매우 정확하고 동기화된 클럭들을 포함하는 발광체(100) 및 광 검출기(420)에 의해 결정될 수 있다. 다른 예시들에서, 발광체(100)는 그러한 시간 정보를 방출(emit)하도록 동작되는 무선 주파수 송신기 (또는 무선 정보 전송을 위한 다른 수단들)을 포함할 수 있다.　또 다른 예시들에서, 이러한 시간 정보는 발광체(100)로부터 광 검출기에 의해 수신된 시변 조명 패턴으부터 복원될 수 있다. 일부 실시예들에서, 검출된 시변 조명 신호 내의 변화들 (예를 들어, 상승 또는 하강 에지들)로부터 펄스 시간 정보를 복원함으로써 시간 정보가 복원될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 발광체(100)는 실질적으로 선형인 조명 패턴들의 형태로 환경(302) (예를 들어, 방)으로 광을 방사할 수 있다 (도 3에 도시된 바와 같이). 이는 예를 들어, 회로 기판(110) 상의 어레이 내에 배열된 일련의 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들(114) (도 4에서 시야에서 가려짐) 및 곡면 광학 엘리먼트(예를 들어, 원통형 렌즈(102))를 사용하는 발광체(100)에 의해 달성될 수 있다. 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들(114)이 (예를 들어, 전기적 상호연결을 사용하여 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들(114)에 연결된 회로 기판(110) 상의 제어 시스템에 의해)시퀀스적으로 활성화됨에 따라,　실질적으로 선형인 조명 패턴들은 환경(302)에서 발광체(100)에 의해 정의된 각도 범위 내에서 상이한 각도들을 조명할 수 있다. 시퀀스적 스캔은 점선 화살표에 의해 도 4에 도시되어있다. 또한, 실질적으로 선형인 조명 패턴들이 투영될 수 있는 위치들은 원통형 렌즈(102)로부터 나오는(emanating) 실선으로 도시된다. 광 검출기(420)의 각도 포지션으로 투영되는 실질적으로 선형인 조명 패턴은 참조 번호(402)로 도 4에 도시되어있다.
상기한 바와 같이, 발광체로부터 수신된 검출된 광의 시변 강도에 기초하여 오브젝트 (예를 들어, 광 검출기(402))의 위치를 결정하는 것은 발광체로부터 방사된 조명 패턴들의 시간에 관한 정보에 기초하여 이러한 결정들을 내리는 것을 포함할 수 있다. 이러한 시간 정보는 광 검출기의 제어기의 내부 클럭에 기초하거나 수신기를 사용하여 수신된 시간 정보 (예를 들어, 발광체로부터 무선 주파수 신호들을 통해 전송된 시간 정보)에 기초할 수 있다.　추가적으로 또는 대안적으로, 시간 정보는 발광체에 의한 조명 패턴들의 방사 시간에 존재할 수 있다. 예를 들어, 발광체는 동기화 시간 또는 다른 데이터를 오브젝트에 제공하기 위해 하나 이상의 특정한 시간주기들 동안 조명의 모든 각도 범위에 조명을 제공할 수 있다. 일부 예시들에서, 하나 이상의 조명 패턴들을 제공하는 것은 (예를 들어, 세기들의 범위에 걸쳐 및/또는 다수의 상이한 이산 조명 레벨들 사이에서 제공되는 조명의 세기를 변화시킴으로써) 시간 정보를 제공하거나 (예를 들어, 조명 패턴들의 시퀀스에서 '제1' 패턴으로서 하나 이상의 조명 패턴들을 식별하기 위해) 또는 일부 다른 정보를 제공하기 위해, 특정된 주파수에서 또는 시간 경과에 따른 일부 다른 패턴에 따라, 제공된 조명 패턴들 중 하나 이상을 변조하는 것을 포함할 수 있다.
도시된 바와 같이, 검출된 실질적으로 선형인 조명 패턴(402)은 본원에 설명된 바와 같이 발광체(100)에 의해 제공될 수 있는 패턴의 비 제한적인 예시로서 의도된다. 대안적인 예시로서, 발광체에 의해 제공되는 조명 패턴들의 세트는 제1 범위의 각도에 걸쳐 변할 수 있고; 추가의 조명 패턴은 모든 제1 범위의 각도에 조명을 제공할 수 있다. 이러한 조명 패턴은, 전술한 바와 같이, 시간 또는 다른 정보를 환경 내의 오브젝트들에 제공할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 이러한 조명 패턴은 주어진 오브젝트가 제1 범위의 각도 내에 있는지 여부를 결정하고, 따라서 발광체로부터 방사된 광이 주어진 오브젝트의 위치를 결정하는데 사용될 수 있는지 여부를 결정하는데 사용될 수 있다.
다수의 상이한 조명 패턴들 (및 발광체의 하나 이상의 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들 세트들의 대응하는 수)는 적어도 특정된 분해능 또는 정확도에 대한 관심 환경 내의 오브젝트의 각도 포지션의 결정을 제공하도록 특정될 수 있다. 예를 들어, 각각의 상이한 시간주기 동안 (예를 들어, 상이한 실질적으로 선형인 조명 패턴들을 생산할 때의 반복 시퀀스에 따른, 복수의 반복된 각각의 시간주기 동안) (예를 들어, 발광체의 하나 이상의 발광 엘리먼트들의 10개 이상의 대응하는 세트들로부터) 발광체에 의해 10개 이상의 상이한 실질적으로 선형인 조명 패턴들이 제공될 수 있다.　제공된 실질적으로 선형인 조명 패턴들 각각은, 각각의 시간 주기 동안 환경 내의 오브젝트의 광 검출기에 의해 검출될 때, 오브젝트가 발광체에 대해 위치되는 대응하는 각도 범위를 제공할 수 있다. 오브젝트가 위치되는 각도 범위는 대응하는 실질적으로 선형인 조명 패턴의 폭에 기초하여 각도 범위의 스팬을 차지할 수 있다.　전술한 바와 같이, 제공되는 상이한 조명 패턴들의 수는 특정된 정도의 분해능으로 이러한 오브젝트의 각도 포지션의 결정을 용이하게하도록 특정될 수 있다. 예를 들어, 10개 이상의 상이한 실질적으로 선형인 조명 패턴들을 제공하는 것은, 발광체에 의해 스윕 아웃된 전체 각도 범위가 90 도인 경우, 오브젝트의 각도 위치를 9도의 분해능으로 용이하게 결정할 수 있다. 이러한 오브젝트가 실질적으로 선형인 조명 패턴들을 제공하는 발광체의 1미터 내에 있는 경우, 9도의 각도 분해능은 15.6 센티미터의 선형 거리 분해능에 대응할 수 있다. 추가로, 실질적으로 선형인 조명 패턴들의 세기 프로파일이 (예를 들어, 레이저와 같은 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트의 가우시안 특성으로 인하여) 각도와 관련하여 변화하고, 오브젝트 상의 광 검출기는 세기의 변화를 검출할 수 있는 경우, 각도 분해능이 더 향상될 수 있다.
도 5는 오브젝트(510)가 위치되는 환경에 본 명세서의 다른 곳에 설명된 바와 같이 복수의 상이한 조명 패턴들을 제공하도록 구성된 발과아체(550)를 포함하는 시스템의 블록도이다. 오브젝트(510)는 발광체(550)로부터 방사된 조명(520)을 검출하도록 구성된 제어기(512) 및 광 검출기(514)를 포함한다. 오브젝트(510)는 일부 다른 디바이스로 및/또는 다른 디바이스로부터 (예를 들어, 발광체(550)로부터) 정보를 전송 및/또는 수신하도록 구성된 송수신기(516)를 더 포함한다. 광 검출기(514)는 발광체(550)로부터 수신된 광(520)의 특성 (예를 들어, 세기)을 검출하도록 구성된다 (예를 들어, 각각의 상이한 시간주기 동안 하나 이상의 실질적으로 선형인 조명 패턴들로서 발광체(550)로부터 방사된 광).　이러한 광은 검출되어 오브젝트(510)의 위치 (예를 들어, 발광체(550)에 대한 제1 방향의 각도)를 결정하는데 사용될 수 있다.　발광체(550)는 예를 들어, 회로 기판 상에 배치될 수 있는 다이(554)를 포함하며, 그것은 곡면 광학 엘리먼트(556) (예를 들어, 원통형 렌즈)를 통해 광을 제공하여 오브젝트(510) (예를 들어, 실질적으로 선형인 조명 패턴들)를 포함하는 환경으로 각각의 조명 패턴을 재생산하도록 구성된 하나 이상의 개별적으로 주소화 가능한 발광 엘리먼트들을 포함한다. 발광체(550)는 이러한 조명 패턴들을 생산하기 위해 다이(554)의 동작을 용이하게하도록 구성된 프로세서(552) 및 메모리(560)를 더 포함한다.
발광체(550)는 각각의 시간주기 동안 상이한 조명 패턴들을 생성하도록 구성된다. 각각의 상이한 조명 패턴을 방사하는 것은 디바이스에 대해 제1 방향으로 제1 각도 범위의 하나 이상의 각도 범위들 내에서 조명을 방사하는 것을 포함한다. 따라서, 각 조명 패턴이 제1 방향에 걸쳐 변하여, 오브젝트(예를 들어, 510)가 이러한 상이한 시간주기 동안 발광체(550)로부터 수신된 광의 세기를 검출할 수 있으며 환경 내의 오브젝트(510)의 위치를 결정하기 위해 (예를 들어, 제1 방향으로의 발광체(550)에 대한 오브젝트(510)의 각도를 결정하기 위해) 검출된 광 세기들을 사용할 수 있다. 특정한 조명 패턴을 생산하는 발광체(550)는 다이(554)의 하나 이상의 상호연결된 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들 (예를 들어, LED들, 레이저들, VCSEL들)의 세트로부터 광을 생성하는 것을 포함한다.
발광체(550)의 프로세서(552)는 발광체(550)로부터 상이한 조명 패턴들을 생산하기 위해 (예를 들어, 다이(554)의 개별적으로 주소화가능한 하나 이상의 발광 엘리먼트들의 상이한 세트에 전압 및/또는 전류를 인가하기 위해) 다이(554)를 동작시키도록 구성된다. 프로세서(552)는 하나 이상의 마이크로컨트롤러들, 주문형 집적 회로들(ASICs), 필드 프로그래밍 가능한 게이트 어레이들(FPGAs) 또는 상이한 기간 동안 상이한 조명 패턴들을 생성하기 위해 다이(554)를 동작시키도록 구성된 다른 전자 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 프로세서(552)는 프로그램 명령어들(562) 또는 메모리(560) 내에 포함된 다른 정보를 사용하여 이러한 액션들을 수행하도록 구성된 엘리먼트들을 포함할 수 있다 (예를 들어, 저장된 의사 랜덤 시퀀스에 따라 또는 일부 다른 시퀀스에 따라 조명 패턴들의 시퀀스를 생성하거나, 또는 다이(554)를 사용하여 조명(520)을 방사함으로써 일부 시간 정보 또는 다른 정보를 표시하기 위해). 대안적으로, 발광체(550)는 프로세서(552) 및 메모리(560) 대신에, 다수의 플립 플롭들, 타이머들, 멀티플렉서들, 카운터들 또는 (예를 들어, 반복 시퀀스에서 특정된 시간주기 동안 각각의 조명 패턴들의 세트를 제공하기 위해) 그러한 회로들의 구조에 의해 정적으로 설정된 시퀀스에 따라 조명 패턴들을 생산하기 위해 다이(554)를 동작시키도록 구성된 다른 회로들을 포함할 수 있다.
발광체(550)로 하여금 다이(554) 상의 하나 이상의 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들의 각각의 상이한 세트들로부터 광을 방사함으로써 각각의 상이한 시간주기들 동안 상이한 조명 패턴들을 생산하게 하거나 또는 일부 다른 동작들을 수행하게 하기 위해, 메모리(560)는 프로세서(552)에 의한 실행을 위한 프로그램 명령어들(562)을 포함할 수 있다. 메모리(560)는 다양한 실시 예들에서 비 휘발성 및/또는 휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 일부 예시들에서, 프로그램 명령어들(562)은 (예를 들어, 상이한 조명 패턴들의 각각이 차례로 반복적으로 제시되도록) 설정된 시퀀스에 따라 상이한 조명 패턴들을 제공하기 위한 명령어들을 포함할 수 있다. 대안적으로, 프로그램 명령어들(562)은 랜덤 또는 의사랜덤 시퀀스에 따라 상이한 조명 패턴들을 제공하기 위한 명령어들을 포함할 수 있다. 또 다른 예시에서, 프로그램 명령어들(562)은 상이한 조명 패턴들의 서브세트를 제공하기 위한 명령어들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 오브젝트의 위치가 낮은 분해능에 알려진 경우 (예를 들어, 오브젝트가 발광체(550)로부터 이전에 방사되었던 광을 검출함에 기초하여 관심 있는 각도 범위의 후반부(second half) 내에 위치하는 것으로 알려져 있음), 시간 경과에 따라 더 큰 분해능으로 및/또는 더 높은 속도로 오브젝트의 위치를 결정하는 것을 용이하게 하기 위해 상이한 조명 패턴들의 서브세트만이 제공될 수 있다.
또 다른 예시에서, 프로그램 명령어들(562)은 일부 정보를 환경 내의 오브젝트들에 시그널링(signal)하기 위해 관심 있는 각도 범위에 걸쳐 조명을 제공하기 위한 명령어들을 포함할 수 있다.　오브젝트들에 대한 시그널링 정보는 발광체(560)로부터 방사되는 이전 또는 이후의 조명 패턴들에 관한 시간 정보를 표시하는 것 또는 발광체(550)로부터 방사된 조명 패턴들에 관한 신원 정보 또는 다른 정보 및/또는 이러한 패턴들의 생산 순서에 관한 정보 (예를 들어, 시드 값 또는 조명 패턴들의 의사랜덤 시퀀스에 관한 다른 정보)를 제공하는 것을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 발광체(550)는 송수신기, 통신 인터페이스, 사용자 인터페이스, 하나 이상의 추가 다이들 또는 일부 다른 컴포넌트들을 포함할 수 있으며, 프로그램 명령어들(562)은 일부 기능을 제공하기 위해 이러한 추가 컴포넌트들을 동작시키는 명령어들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 발광체(550)는 (예를 들어, 오브젝트(510)의 송수신기(516)를 통해) 오브젝트(510)와 통신하도록 구성된 송수신기를 포함할 수 있다. 프로그램 명령어들(562)은 시간 정보를 전송하기 위해 송수신기를 동작시키는 명령어들, 발광체(550)에 의한 조명 패턴들 및/또는 이러한 패턴들의 생산 시퀀스에 관한 정보 또는 오브젝트(510)에 대한 일부 다른 정보를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 프로그램 명령어들(562)은 광 검출기(514)를 사용하여 검출된 광 세기들에 기초하여 오브젝트(510)의 제어기(512)에 의해 결정된 위치 정보를 수신하거나, 프로세서(552)가 이러한 검출된 세기들에 기초하여 오브젝트(510)의 위치를 결정할 수 있도록 이러한 검출된 세기들에 관한 정보를 전송하거나 또는 오브젝트(510)로부터 일부 다른 정보를 수신하도록 송수신기를 동작시키는 명령어들을 포함할 수 있다. 프로그램 명령어들(562)은 (예를 들어, 오브젝트(510)의 결정된 위치에 관한 정보를 폰, 컴퓨터 또는 일부 다른 시스템에 전송하기 위해) 일부 다른 시스템들과 통신하도록 송수신기를 동작시키는 명령어들을 포함할 수 있다.
발광체(550)는 스마트 폰, 디지털 보조 장치, 헤드 장착형 디스플레이, 로봇 또는 다른 시스템을 위한 제어기, 또는 몇몇 다른 휴대용 컴퓨팅 디바이스의 일부일 수 있다. 이러한 예시들에서, 이러한 다른 오브젝트들에 대한 오브젝트들의 (예를 들어, 광 검출기들을 포함하는 오브젝트들의) 위치 (예를 들어, 발광체(550)를 포함하는 헤드 장착형 디스플레이가 배치된 사용자의 머리에 대한, 광 검출기가 배치된 사용자의 손의 위치)를 결정하기 위해, 발광체(550)로부터 방사된 광이 (예를 들어, 상이한 조명 패턴들로서) 사용될 수 있다. 대안적으로, 발광체(550)의 위치가 관심 환경에 대해 상대적으로 정적이도록 발광체(550)는 바닥, 벽, 천장 또는 다른 오브젝트 또는 건물에 장착되는 시스템의 일부일 수 있다. 이러한 예시들에서, 발광체(550)로부터 방사된 광은 환경에 대한 오브젝트들의 (예를 들어, 광 검출기들을 포함하는 오브젝트들의) 위치를 결정하는데 사용될 수 있다 (예를 들어, 환경 내의 인체의 모션들의 검출을 용이하게 하기 위해 다수의 각각의 광 검출기들이 배치된 인체 세그먼트들의 위치). 본원에 설명된 발광체의 다른 구성들 및/또는 적용들은 발명자들에 의해 예상된다.
오브젝트(510)는 시스템 (예를 들어, 드론), 관심 있는 오브젝트 또는 관심 (예를 들어, 모션 캡쳐를 용이하게 하기 위해 사람의 인체 세그먼트에 대한 관심) 있는 사람에 부착된 태그나 또는 다른 디바이스 상에 배치되거나 그 일부일 수 있으며 또는 발광체(550)로부터 수신된 광의 시변 세기에 기초하여 오브젝트(510)의 위치를 결정하는 것을 용이하도록 몇몇 다른 방식으로 구성될 수 있다. 이는 오브젝트(510)의 광 검출기(514)를 사용하여 이러한 광 세기를 검출하는 것을 포함한다.　광 검출기(514)는 광 다이오드, 광 트랜지스터, 또는 발광체(550)로부터 (예를 들어, 발광체(550)의 다이(554)의 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들로부터 방사된 광의 파장에 대응하는 파장의 광으로) 방사된 광에 민감한 일부 다른 엘리먼트들을 포함할 수 있다.
제어기(512)는 발광체(550)로부터 수신된 광의 세기 또는 다른 특성들을 검출하고 및/또는 일부 다른 동작들을 수행하기 위해 광 검출기(514)를 동작시키도록 구성된 다양한 엘리먼트들을 포함할 수 있다.　예를 들어, 제어기(512)는 논리 게이트, 산술 논리 유닛, 마이크로 프로세서, 레지스터, 디지털 발진기, 카운터, 논리 버스, 증폭기, 아날로그-디지털 변환기(ADC), 믹서, 아날로그 발진기, 버퍼, 메모리, 프로그램 명령어들, 또는 일부 다른 컴포넌트 또는 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 제어기(512)는 광 발광체(550)로부터의 검출된 조명에 기초하여 오브젝트(510)의 위치를 결정하고 및/또는 송수신기(516)를 사용하여 검출된 조명에 대한 정보 (예를 들어, 복수의 시간 포지션들에서 수신된 조명의 세기에 관한, 시간, 시퀀스에 관한 또는 시간 경과에 따른 이러한 수신된 조명 세기의 일련의 변화들에 관한 다른 정보)를 일부 다른 시스템 (예를 들어, 발광체(550), 폰, 컴퓨터)에 전송하도록 구성될 수 있다. 제어기(512)는 몇몇 다른 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다.
제어기(512)는 광 검출기(514)에 의해 수신되는 발광체(550)로부터의 조명을 검출하는데 사용되는 다양한 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 광 검출기(514)는 광 다이오드, 광 트랜지스터, 감광성 엘리먼트, 또는 전압, 전류 또는 수신된 광(520)의 세기 또는 다른 특성들과 관련된 다른 전기 신호를 출력하도록 구성된 일부 다른 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 증폭기, 트랜스임피던스 증폭기, 필터, 버퍼, 전압 기준, ADC 또는 제어기(512)는 발광체(550)로부터 수신된 조명(520)을 검출하기 위해 광 검출기(514)를 동작 시키도록 구성된 다른 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 제어기(512)는 추가의 회로 (예를 들어, 검출된 조명의 세기에서의 전이들(transition)로부터 상대적 시간 정보를 결정하기 위한 클록 복구 회로, 오브젝트(510)의 위치에 대한 수신된 조명의 세기 변화들의 시퀀스를 검출하는 비동기 직렬 수신기 회로)를 포함할 수 있다.
제어기(512)는 광 검출기(514)를 사용하여 다수의 발광체들로부터 및/또는 발광체의 다수의 상이한 다이들로부터 조명을 검출하도록 구성 될 수 있다. 일부 예시들에서, 제어기(512)는 다수의 상이한 발광체들 및/또는 발광체의 다수의 상이한 다이들로부터 수신된 조명을 검출하는 것을 용이하게하도록 구성된 디지털 또는 아날로그 필터들을 포함할 수 있다.　이는 이러한 상이한 다이들 및/또는 상이한 발광체들로부터 방사된 조명의 변조 주파수들에 대응하는 각각 상이한 주파수들에서 변하는, 광 검출기(514)에 의해 수신된 조명 컴포넌트들을 검출함으로써 행해질 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 광 검출기(514)는 상이한 발광체들 및/또는 발광체의 상이한 다이들에 의해 생산된 조명 파장에 대응하는 각각의 상이한 파장들의 조명에 민감한 다수의 상이한 감광성 엘리먼트들 (예를 들어, 상이한 광 다이오드들 및/또는 그러한 광 다이오드들에 결합된 광학 필터들)을 포함할 수 있다.
도 6에 도시된 블록도는 설명의 편의상 기능 모듈들과 관련하여 설명된다.　그러나, 오브젝트(510) 및/또는 발광체(550)의 실시예들은 단일 집적 회로 (예를 들어, 광 검출기 및 광 검출기를 통해 수신된 광의 세기를 검출하기 위한 회로를 포함하는 집적 회로), 다중 집적 회로 또는 전자 어셈블리들 (예를 들어, 그 위에 전자 컴포넌트들이 배치된 인쇄 회로 기판들)에 구현된 하나 이상의 기능 모듈들(“서브 시스템들”)로 또는 일부 다른 고려 사항에 따라 배열될 수 있다.
오브젝트(510) 및 발광체(550)의 도시된 컴포넌트들은 비 제한적 실시예로서 의도된다. 또한, 환경에 조명 패턴들을 제공하도록 구성된 발광체들, 이러한 환경에 위치한 오브젝트들 및/또는 본원에 설명된 바와 같은 이러한 환경에 위치된 광 검출기들은 더 많거나 적은 수의 예시된 엘리먼트들을 포함할 수 있고 및/또는 추가 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 환경 내에 위치되고 발광체로부터 방사된 광을 검출하도록 구성된 광 검출기를 포함하는 오브젝트는 광 검출기를 동작시키고 및/또는 오브젝트의 위치를 결정하도록 구성된 다른 엘리먼트들 또는 제어기가 부족할 수 있다. 이러한 예시들에서, 발광체는 케이블을 통해 일부 다른 시스템 (예를 들어, 발광체(550))에 테더링(tether)될 수 있으며, 상기 다른 시스템은 광 검출기를 통해 수신된 광을 검출하고 광 검출기의 위치를 결정하도록 구성된다. 본원에 설명된 바와 같이 조명 패턴들을 생산 및/또는 검출하도록 구성된 발광체들, 광 검출기들, 태그들 및/또는 다른 오브젝트들 또는 시스템들의 다른 예시들은 발명자들에 의해 예상된다.
본원의 다른 곳에서 설명된 바와 같이, 발광체는 발광체에 대해 특정된 방향으로 각도에 따라 변화하는 발광체로부터의 조명 패턴들을 제공하도록 구성된 곡면 광학 엘리먼트 및 다이를 포함할 수 있다. 이것은 다이의 대응하는 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들로부터 광을 생성함으로써 행해질 수 있다. 다이 상의 이러한 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들의 위치는 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들이 광을 방사하도록 동작할 때 발광체로부터 생산된 조명의 각도 또는 각도 범위에 대응할 수 있다. 이러한 방식으로 구성된 발광체는 보다 작은 형태 인자(factor)에서 최소의 컴포넌트들 및 최소의 비용으로 이러한 패턴들을 제공할 수 있으며, (예를 들어, 광원에 의해 생산된 광의 어느 부분들이 환경에 제공 될지를 제어하기 위한 디지털 마이크로미러 디바이스를 사용하여) 다른 장치들 또는 이러한 조명 패턴들을 생산하는 방법들에 비해 개선된 일부 다른 방식의 고려에 따라 이러한 패턴들을 제공할 수 있다.　이러한 다이 및/또는 곡면 광학 엘리먼트는 다양한 상이한 조명 패턴들의 생산을 용이하게 하기 위한 다양한 방식들로 구성될 수 있다.
예를 들어, 이러한 발광체는 곡면 광학 엘리먼트에 대해 배치된 단일 다이를 포함하는 것으로서 본원의 다른 곳에서 설명되었지만, 다수의 다이들이 이러한 곡면 광학 엘리먼트에 대해 배치될 수 있다. 이러한 다수의 다이들은 상이한 다이들 각각의 방사된 광들 세트들부터의 각각의 조명 패턴들을 제공할 수 있다. 다이들로부터의 전력 방출의 정도를 증가시키거나, 다이들 상의 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들 세트들의 총 개수 및 발광체에 의해 제공될 수 있는 상이한 조명 패턴들에 대응하는 총 개수를 증가시키거나 또는 일부 다른 기능을 제공하기 위해 이러한 상이한 다이들이 제공될 수 있다. 이것은 제1 다이(714) 및 제2 다이(724)를 도시하는 도 7에 예시로서 각각 도시되며, 제1 다이(714) 및 제2 다이(724)는 각각 복수의 발광 엘리먼트들을 포함하고 각각 제1 곡면 광학 엘리먼트(710) 및 제2 곡면 광학 엘리먼트(720) 뒤에 설정된다.
전술한 바와 같이, 도 6a는 원통형 렌즈(602)를 향하여 광을 투영하는 회로 기판(610) 상에 배열된 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들(614)의 어레이의 평면도이다.　순차적으로 활성화되는 경우, 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들(614)의 어레이는 (화살표로 도시된 바와 같이) 발광체와 관련한 각도 범위에 걸쳐 실질적으로 선형인 조명 패턴을 반복적으로 투영할 수 있다. 도 6a의 발광체에 의해 스윕 아웃되는 각도 범위는 수평/깊이 평면(도 6a에 표시된 축들)에 놓여있다. 도시된 바와 같이, 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들(614)는 수평/깊이 평면 내에 놓인 굽은(curved) 축을 따라 회로 기판(610) 상에 배열된다. 추가로, 원통형 렌즈(602)의 주축은 수직축에 실질적으로 평행하다.
대안적으로, 동일한 발광체는 수직/깊이 평면(도 6b에 표시된 축들)에 놓인 각도 범위를 스캔하는 실질적으로 선형인 조명 패턴들을 투영하는데 사용될 수 있다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 발광체가 재배향(reorient)되어, 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들(664)이 수직/깊이 평면 내에 놓인 굽은 축을 따라 회로 기판(660) 상에 배열된다. 추가로, 원통형 렌즈(652)의 주축은 수평축에 실질적으로 평행하다.
추가로, 도 6a 및 도 6b에 제시된 2개의 발광체 구성들이 2개의 개별 발광체들인 경우, 발광체들은 직교 각도 범위를 동시에 스캔할 수 있다. 또한 도 7에서처럼, 2개의 개별 발광체들이 단일 회로 기판에 위치(place)되어 환경을 스캔할 수 있다.
전술한 바와 같이, 발광체의 일부 실시예들 (예를 들어, 도 7에 도시된 발광체(700))에서, 제2 원통형 렌즈(720) 뒤에 배치된 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들(724)의 제2 곡면 어레이와 동일한 회로 기판 상의 제1 원통형 렌즈(710) 뒤에 배치된 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들(714)의 제1 곡면 어레이가 있을 수 있다. 제1 및 제2 곡면 어레이들은 곡면 어레이들이 각각 제1 및 제2 방향들로 각각의 조명 패턴들을 방사하도록 배향될 수 있어, 제1 및 제2 방향들이 서로에 대해 회전된다 (예를 들어, 제1 및 제2 방향들이 실질적으로 직교하도록, 즉 제1 및 제2 방향들이 80도 내지 100도만큼 상이하도록). 이것은 광 검출기가 2개의 직교 방향들로 발광체에 대한 오브젝트의 각도를 결정할 수 있게 한다.　다른 예시에서, 발광체의 2개의 곡면 어레이들은 환경 내의 상이한 위치들에 위치될 수 있고, 2개의 어레이들로부터 오브젝트에 의해 수신된 조명에 기초하여 오브젝트의 위치를 결정하는 것은 검출된 조명에 기초하여 그리고 환경 내의 2개의 곡면 어레이들의 상대적 위치들 및 배향들에 기초하여 오브젝트가 환경 내의 특정한 평면 또는 선 상에 위치하는 것으로 결정하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 다른 실시예들에서, 3개 이상의 곡면 광학 엘리먼트들을 갖는 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들의 3개 이상의 곡면 어레이들은 하나 이상의 발광체들에 걸쳐 활용(employ)될 수 있다.
2개 (또는 그 이상)의 상이한 어레이들 및/또는 발광체들로부터 오브젝트에 의해 (예를 들어, 오브젝트의 광 검출기에 의해) 수신된 조명은 다양한 방식으로 검출될 수 있다. 일 예시적 실시예에서, 상이한 어레이들은 상이한 각각의 시간주기들 동안 조명 패턴들을 방사할 수 있다.　이러한 예시에서, 2개의 상이한 어레이들로부터 조명을 검출하는 것은 상이한 각각의 시간주기들 동안 오브젝트에 의해 수신된 광을 검출하기 위해 오브젝트의 광 검출기를 동작시키는 것을 포함할 수 있다. 다른 예시에서, 상이한 어레이들은 상이한 각각의 파장들에서 조명을 방사할 수 있으며, 2개의 상이한 어레이들로부터 조명을 검출하는 것은 상이한 각각의 파장들에서 오브젝트에 입사하는 광을 검출하기 위해 오브젝트의 다수의 광 검출기들(예를 들어, 발광체들에 의해 방사된 광의 상이한 파장들에 대응하는 각각의 파장 선택성 필터들에 결합된 광 검출기들)을 동작시키는 것을 포함할 수 있다. 또 다른 예시에서, 각각의 어레이들로부터 방사된 조명은 서로 상이한 주파수에서 변조될 수 있고, 2개의 상이한 발광체들로부터 조명을 검출하는 것은 상이한 각각의 주파수들에서 오브젝트의 광 검출기를 사용하여 검출된 광 세기 신호를 필터링하는 것을 포함할 수 있다. 본원에 설명된 바와 같은 2개 이상의 어레이들로부터 오브젝트에 의해 수신된 광의 시간 경과에 따른 세기를 검출하는 추가적인 또는 대안적인 방법들은 발명자들에 의해 예상된다.
또한, 원통형 렌즈들(710/720) 및 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들(714/724)의 대응하는 곡면 어레이들은 회로 기판(700) 상에 패키징될 수 있다. 회로 기판(700)은 제어 시스템(760)으로부터 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들(714/724)에 변조 신호들을 전송하기 위한 통신 상호연결들(702)을 포함할 수 있다 (예를 들어, 환경을 스캔하기 위한 조명 패턴들을 생성하기 위해 메모리(764)에 저장된 명령어들을 실행하도록 구성된 프로세서(762)를 포함하는 제어 시스템(760)). 회로 기판(700)은 전력 공급부(770)로부터 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들(714/724)에 공급 전압을 제공하는 전력 상호연결들(702)을 또한 포함할 수 있다. 전력 공급부(770)는 일부 실시예들에서, 배터리들 또는 울트라-커패시터들을 포함할 수 있다.　대안적인 실시예들에서, 전력 공급부(770)는 벽 소켓 및 교류-직류(AC-DC) 변환기에 연결하도록 구성된 플러그를 포함할 수 있다.
III. 예시적 방법들
도 8은 본원의 다른 곳에서 설명된 바와 같이 조명 패턴들을 생산하기 위해 발광체를 동작시키기 위한 방법(800)의 흐름도이다.　이러한 조명 패턴들은 시간 경과에 따라 발광체로부터 오브젝트들에 의해 수신된 조명에 기초하여, 발광체에 대해 제1 방향으로 오브젝트들의 위치를 결정하는 것을 용이하게하도록 각각의 시간주기들 동안 제공될 수 있다. 조명 패턴들이 발광체의 조명을 공간적으로 인코딩하도록 특정되어, 환경의 상이한 영역들 (예를 들어, 발광체에 대해 제1 방향으로의 상이한 각도 범위)은 상이한 시변 조명 패턴들을 발광체로부터 수신한다. 이러한 시변 패턴이 검출될 수 있고 시변 패턴이 검출되었던 환경의 영역들을 결정하기 위해, 따라서 발광체와 관련된 시변 패턴을 검출하는데 사용되는 광 검출기 또는 다른 장치의 위치 (예를 들어, 제1 방향으로의 각도)를 결정하기 위해 이러한 시변 패턴이 사용될 수 있다.
발광체는 발광체의 어레이에 배치되고 발광체로부터 방사된 조명 패턴들 중 각각의 하나에 각각 대응하는 하나 이상의 상호연결된 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들의 다수의 세트들을 포함한다. 어레이가 발광체의 곡면 광학 엘리먼트에 대해 배치되어, 어레이의 하나 이상의 상호연결된 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들의 특정한 세트가 광을 방사하도록 동작될 때, 방사된 광은 곡면 광학 엘리먼트에 의해 포커싱되어 발광체로부터의 조명 패턴들 중 대응하는 하나를 생산한다.
블록(802)에서, 방법(800)은 제1 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트로부터 곡면 광학 엘리먼트를 향하여 광을 방사하는 것은 포함한다. 블록(802)은 일부 실시예들에서, 제1 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트에 걸쳐 전압 차를 제공하는 것을 포함할 수 있다.　또한, 제1 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트로부터 방사된 광은 예를 들어, 제어 시스템에 의해 결정된 대응하는 세기 및/또는 대응하는 파장에 있을 수 있다. 대응하는 세기 및/또는 대응하는 파장은 방출된 광이 향할 환경 내의 위치에 기초할 수 있다　(예를 들어, 환경의 각도 범위의 중심을 향하는 방사된 광은 각도 범위의 에지들을 향하는 방사된 광보다 더 큰 세기를 가질 수 있다).
블록(804)에서, 방법(800)은 각도 범위 내에서 제1 대응 스캔 각도로 실질적으로 선형인 조명 패턴을 생산하기 위해 제1 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트로부터 방사된 광을, 곡면 광학 엘리먼트에 의해 포커싱하는 것을 포함한다. 블록(804)은 제1 개별적으로 주소화 가능한 발광 엘리먼트에 의해 방사된 광을 한 방향 (예를 들어, 수평 방향)으로 포커싱하고 직교 방향 (예컨대, 수직 방향)으로 광을 확산시키는 것을 포함할 수 있다.　이를 달성하기 위해, 일부 실시예들에서, 곡면 광학 엘리먼트는 원통형 렌즈일 수 있다.
실질적으로 선형인 조명 패턴은 환경의 차원 (예를 들어, 방 내의 벽)을 가로 질러 1차원 (예를 들어, 수직)으로 연장될 수 있다. 각도 범위 내의 제1 대응 스캔 각도의 폭은 제1 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트 상의 투영 표면의 폭과 상관될 수 있다. 대안적으로, 각도 범위 내의 제1 대응 스캔 각도의 폭은 제1 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트에 의해 방사된 광의 물리적 특성들 (예를 들어, 레이저 빔의 빔 웨이스트(beam waist) 또는 제1 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트에 의해 방사된 파장의 회절 한계)과 상관될 수 있다.
블록(806)에서, 방법(800)은 제2 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트로부터 곡면 광학 엘리먼트를 향하여 광을 방사하는 것을 포함한다. 블록(802)과 유사하게, 제2 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트로부터 방사된 광은 대응하는 세기 및/또는 대응하는 파장에 있을 수 있다. 대응하는 세기 및/또는 대응하는 파장은 제2 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트에 의해 방사된 광이 투영될 환경 내의 주어진 위치와 상관될 수 있다.
일부 실시예들에서, 제2 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트는, 예를 들어 어레이 내에서 제1 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트에 바로 인접하여 배치될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들은 모두 회로 기판 상에 위치될 수 있다. 제1 및 제2 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들이 서로에 대해 더 엇물릴(stagger) 수 있어, 제1 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트 상의 제1 투영 표면 및 제2 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트 상의 제2 투영 표면은 서로 정렬된다(aligned). 추가적으로 또는 대안적으로, 제1 및 제2 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들은 곡면 광학 엘리먼트에 관한 상이한 동심원 포지션들에 위치될 수 있다 (예를 들어, 제1 및 제2 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들 모두는 곡면 광학 엘리먼트로부터 동일한 거리일 수 있지만, 곡면 광학 엘리먼트 주위의 상이한 각도 위치들에 배치될 수 있다).
블록(808)에서,　방법(800)은 각도 범위 내에서 제2의 대응하는 스캔 각도로 실질적으로 선형인 조명 패턴을 재생산하기 위해, 제2 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트로부터 방사된 광을 곡면 광학 엘리먼트에 의해 포커싱하는 것을 포함한다.　블록(804)과 유사하게, 포커싱은 광을 한 방향 (예를 들어, 수평 방향)으로 포커싱하고, 광을 직교 방향 (예를 들어, 수직 방향)으로 확산시키는 것을 포함할 수 있다. 재생산된 실질적으로 선형인 조명 패턴은, 예를 들어, 블록(804)에 의해 투영된 실질적으로 선형인 조명 패턴에 바로 인접한 환경의 부분 상에 투영될 수 있다. 이것은 제1 및 제2 개별 주소화가능한 발광 엘리먼트들 각각의 제1 및 제2 투영 표면들이 정렬되면 발생할 수 있다.
방법(800)은 추가 단계들을 더 포함하며, 발광체의 하나 이상의 상호연결된 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들의 각각의 추가 세트들로부터 광을 생성함으로써, 발광체로부터 각각의 시간주기 동안 추가적인 조명 패턴들이 생성된다. 환경 내의 광 검출기 또는 다른 오브젝트의 위치가 결정될 수 있는 분해능을 (예를 들어, 환경의 보다 작은 부분에 선택적으로 조명을 제공하는 조명 패턴들을 제공함으로써) 증가시키도록 이러한 추가 조명 패턴들이 제공될 수 있다.
또한, 방법(800)은 모든 제1 범위의 각도에, 특정한 하나 이상의 시간 주기들 동안 조명을 제공하는 단계를 포함할 수 있다 (예를 들어, 동기화 또는 시간 정보를 광 검출기들 또는 그러한 조명을 수신하는 다른 오브젝트들에 제공하기 위해). 방법(800)은 하나 이상의 제공된 조명 패턴들을 통해, 환경의 광 검출기들에 정보의 광학 전송들을 제공하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 또한, 방법(800)은 조명된 환경의 각도, 시간 또는 시퀀스에 관한 정보 또는 발광체로부터 각각의 상이한 시간 주기들 동안 제공되는 조명 패턴들에 관한 다른 정보를, 무선 주파수 전송들을 통해, 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.　방법(800)은 본원에 열거된 것들에 대안적인 단계들 또는 추가 단계들을 포함할 수 있다.
도 9는 발광체에 의해 환경을 조명하고 오브젝트 (예를 들어, 광 검출기)가 위치된 환경 내의 각도 위치를 검출하는 방법(900)의 흐름도이다. 발광체 및 오브젝트는 위치 검출 시스템을 포함할 수 있다.　조명 패턴들이 발광체의 환경을 공간적으로 인코딩하도록 특정될 수 있어, 환경의 상이한 영역들 (예를 들어, 발광체에 대해 제1 방향으로 상이한 각도 범위)는 발광체로부터 상이한 시변 조명 패턴들을 수신한다. 또한, 발광체와 오브젝트는 환경 내의 조명 및 조명 패턴들의 검출을 넘어서 추가적인 방식들로 서로 통신할 수 있다.
발광체는 하나 이상의 상호연결된 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들의 다수의 세트들을 포함하며, 상기 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들은 발광체의 어레이 내에 배치되고 발광체로부터 방사된 실질적으로 선형인 조명 패턴들 중 각각의 하나에 각각 대응한다. 어레이는 발광체의 곡면 광학 엘리먼트에 대해 배치되어, 어레이의 하나 이상의 상호연결된 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들의 특정한 세트가 광을 방사하도록 동작될 때,　방사된 광은 곡면 광학 엘리먼트와 인터랙팅하여 실질적으로 선형인 조명 패턴 중 대응하는 것을 발광체로부터 생산한다.
블록(902)에서, 방법(900)은 어레이로부터 동기화 조명을 방사하는 것을 포함한다. 블록(902)은 어레이 내의 복수의 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들 (예를 들어, 어레이 내의 모든 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들)을 조명하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 어레이 내의 복수의 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들은 대응하는 동기화 주파수, 세기 및/또는 패턴으로 변조된 일련의 펄스들로 광을 방사할 수 있다. 대응하는 동기화 주파수, 세기 및/또는 패턴은 예를 들어, 블록(902)에서 어레이 내의 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들에 의해 제공된 조명이 동기화 조명인 것으로 결정하는 방법으로, 하나 이상의 광 검출기들에 의해 인식될 수 있다.
블록(904)에서, 방법(900)은 광 검출기를 사용하여 동기화 조명을 검출하는 것을 포함한다. 광 검출기는 환경 내의 특정 각도 포지션에 배치될 수 있다. 　전술한 바와 같이, 광 검출기는 예를 들어, 메모리 내에 저장된 명령어들을 실행하는 프로세서와 같은 제어기를 포함할 수 있다. 또한, 광 검출기는 광 다이오드, 광 트랜지스터, 감광성 엘리먼트 또는 전압, 전류 또는 수신된 광의 세기, 파장 또는 다른 특성들과 관련된 일부 다른 전기 신호를 출력하도록 구성된 일부 다른 컴포넌트(들)을 포함할 수 있다. 방법(900)의 일부 실시예들에서, 블록(904)은 복수의 광 검출기들로부터 동기화 조명을 검출하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 환경 내의 오브젝트는 오브젝트 상의 상이한 각도 포지션들에 포지셔닝된 다수의 광 검출기들을 (예를 들어, 사람의 좌측 팔 상에 광 검출기를 및 우측 팔 상에 다른 광 검출기를) 가질 수 있다.
또한, 동기화 조명을 검출하는 것은 조명의 대응하는 파장, 세기 및/또는 지속 시간을 검출하는 것을 포함할 수 있다. 추가로, 동기화 조명을 검출하는 것은 시간에 대한 파장 및/또는 세기 프로파일을 검출하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 프로파일을 검출하는 것은 광 검출기로 하여금 환경 내의 광 검출기의 각도 포지션을 보다 정확하게 정할(pinpoint) 수 있게 한다.
블록(906)에서, 방법(900)은 검출된 동기화 조명과 동기화 시간을 연관시키는 것을 포함한다. 블록(906)은 현재 시간을 결정하기 위해 네트워크 (예를 들어, 공용 인터넷)에 액세스하는 광 검출기와 연관된 송수신기를 포함할 수 있다. 대안적으로, 광 검출기는 현재 시간을 저장하는 내부 시계를 가질 수 있다. 블록(906)은 연관된 동기화 시간을 메모리에 저장하는 것을 또한 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 메모리는 광 검출기 위에(on-board) 위치될 수 있다. 대안적으로, 메모리는 멀리 떨어져 위치될 수 있다 (예를 들어, 광 검출기가 동기화 시간을 통신하는 클라우드 저장 디바이스).
블록(908)에서, 방법(900)은 제어 시스템을 사용하여 어레이 내의 개별적으로 주소화 가능한 발광 엘리먼트들을 시퀀스적으로 조명하여 실질적으로 선형인 조명 패턴으로 각도 범위를 스윕 아웃하는 것을 포함한다. 일부 실시예들에서, 블록(908)은 상이한 시간량 동안 상이한 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들을 조명하는 것을 포함할 수 있다.　예를 들어, 어레이 내의 제1 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들은 500 밀리 초 동안 활성화 될 수 있고, 연속적인 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들 각각은 5 밀리 초보다 적은 시간 동안 연속적으로 활성화 될 수 있다. 이러한 조명 스킴(scheme)은 하나 이상의 광 검출기들이 광 발광체에 대해 그들의 각도 포지션들을 검출할 수 있게 한다. 시간 변조에 추가하여, 파장 변조 (예를 들어, 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들 각각이 약간 상이한 광 파장을 방사함)가 어레이 내의 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들은 시퀀스적 조명 동안 사용될 수 있다.
블록(910)에서, 방법(900)은 광 검출기를 사용하여 어레이 내의 발광 엘리먼트들 중 하나에 의해 재생산된 실질적으로 선형인 조명 패턴을 검출하는 것을 포함한다. 블록(904)과 유사하게, 실질적으로 선형인 조명 패턴을 검출하는 것은 조명의 대응하는 파장, 세기 및/또는 지속 시간을 검출하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 실질적으로 선형인 조명 패턴을 검출하는 것은 시간에 대한 파장 및/또는 세기 프로파일을 검출하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 프로파일을 검출하는 것은 광 검출기가 환경 내의 광 검출기의 각도 포지션을 보다 정확하게 정할 수 있게 한다.
블록(912)에서, 방법(900)은 검출된 실질적으로 선형인 조명 패턴을 검출 시간과 연관시키는 것을 포함한다. 파장 및/또는 세기 프로파일이 시간에 대해 검출되었던 경우, 블록(912)은 실질적으로 선형인 조명 패턴을 검출 시간들의 세트와 연관시키는 것을 포함할 수 있다. 블록(906)과 비슷하게(analogously), 블록(908)은 현재 시간을 결정하기 위해 네트워크 (예를 들어, 공용 인터넷)에 액세스하는 광 검출기와 연관된 송수신기를 포함할 수 있다. 대안적으로, 광 검출기는 현재 시간을 저장하는 내부 시계를 가질 수 있다. 블록(908)은 연관된 검출 시간을 메모리에 저장하는 것을 또한 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 메모리는 광 검출기 위에 위치될 수 있다. 대안적으로, 메모리는 원격으로 멀리 떨어져 위치될 수 있다 (예를 들어, 광 검출기가 동기화 시간을 통신하는 클라우드 저장 디바이스).
블록(914)에서, 방법(900)은 컴퓨팅 디바이스를 사용하여 검출 시간을 동기화 시간과 비교하여 광 검출기의 각도 포지션을 결정하는 것을 포함한다.　일부 실시예들에서 컴퓨팅 디바이스는 광 검출기 위에 위치될 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 컴퓨팅 디바이스는, 예를 들어 다수의 각각의 검출 시간들 및 동기화 시간들에 기초하여 다수의 광 검출기들의 각도 포지션들을 결정하는 중앙 서버일 수 있다. 컴퓨팅 디바이스는, 이러한 실시예들에서, 예를 들어 광 검출기 상의 송수신기를 통해 광 검출기와 통신할 수 있다. 블록(914)은 동기화 조명이 검출되었던 때 및 실질적으로 선형인 조명 패턴이 검출되었던 때 사이의 지속 기간을 결정하기 위해 검출 시간으로부터 동기화 시간을 감산(subtract)하는 컴퓨팅 디바이스를 포함할 수 있다. 또한, 블록(914)은 광 검출기의 각도 포지션을 결정하기 위해 동기화 조명 검출 및 실질적으로 선형인 조명 패턴 검출 사이의 시간 지속 기간을 발광체 내의 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들 각각의 조명 시간으로 분할하는 컴퓨팅 디바이스를 포함할 수 있다. 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들 각각의 조명 시간은 이전에 발광체로부터 광 검출기로 전송될 수 있었다. 추가적으로 또는 대안적으로, 조명 시간은 동기화 조명 내에 포함된 정보에 기초하여 생성/변했었을(alter) 수 있다 (예를 들어, 동기화 조명의 파장은 발광체로부터 광 검출기로의 표시로서 작용(serve)하며, 상기 표시는 대응하는 조명 시퀀스에서 사용되는 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리먼트들 각각의 조명 시간에 관한 것이다).
방법(900)은 추가 단계들을 포함할 수 있으며, 상기 추가 단계들에서, 발광체의 하나 이상의 상호연결된 개별적으로 주소화 가능한 발광 엘리먼트들 각각의 추가 세트들로부터 광을 생성함으로써, 발광체로부터 각각의 시간 주기들 동안 추가 조명 패턴들이 생성된다. (예를 들어, 환경의 보다 작은 부분들에 선택적으로 조명을 제공하는 조명 패턴들을 제공함으로써) 환경 내의 광 검출기 또는 다른 오브젝트의 각도 포지션이 결정될 수 있는 분해능을 증가 시키기 위해 이러한 추가 조명 패턴들이 제공될 수 있다.
방법(900)은 하나 이상의 제공된 조명 패턴들을 통해, 환경 내의 광 검출기들에 정보의 광학 전송들을 제공하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 여전히 또한, 방법(900)은 조명된 환경의 시간, 시퀀스, 각도 또는 각각의 상이한 시간 주기들 동안 발광체로부터 제공되는 조명 패턴들에 관한 다른 정보를 무선 주파수 전송을 통해 제공하는 것을 포함할 수 있다. 방법(900)은 본원에 열거된 것들에 대안적인 단계들 또는 추가 단계들을 포함할 수 있다.
IV. 결론
도면들에 도시된 특정한 배열들이 제한적인 것으로 보여선 안된다. 다른 실시예들은 주어진 도면에 도시된 각 엘리먼트를 다소 포함할 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 도시된 엘리먼트들 중 일부는 결합되거나 생략될 수 있다. 또한, 예시적인 실시예는 도면들에 도시되지 않은 엘리먼트들을 포함할 수 있다.
추가로, 다양한 양태들 및 실시예들이 본원에 개시되었지만, 다른 양태들 및 실시 예들은 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 본원에 개시된 다양한 양태들 및 실시예들은 예시의 목적을 위한 것이며, 다음의 청구항들에 의해 표시되는 진정한 범위 및 사상을 제한하려는 것은 아니다. 본원에 제시된 발명의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 다른 실시예들이 이용될 수 있고 다른 변경들이 이루어질 수 있다. 본원에 일반적으로 설명되고 도면들에 도시된 바와 같은 본 개시의 양태들은 본원에서 고려되는 모든 다양한 상이한 구성들로 배열, 대체, 결합, 분리 및 설계될 수 있음을 쉽게 이해할 것이다.

Claims (20)

  1. 디바이스로서:
    곡면(curved) 광학 엘리먼트(element);
    곡면 어레이, 상기 곡면 어레이는 상기 곡면 광학 엘리먼트를 향하여 광을 방사(emit)하도록 배열된 개별적으로 주소화가능한(addressable) 발광체(light emitter)들의 곡면 어레이이고, 상기 곡면 어레이의 곡률(curvature)은 상기 곡면 광학 엘리먼트의 원주 중 적어도 일부와 실질적으로 동심(concentric)이며, 상기 곡면 광학 엘리먼트는 각도 범위 내에서 상이한 대응 스캔 각도에서 실질적으로 선형인(linear) 조명 패턴을 생산하기 위해 각각 개별적으로 주소화가능한 발광체로부터 방사된 광(light)을 포커싱하도록 배열되고;
    제어기, 상기 제어기는 상기 개별적으로 주소화가능한 발광체들을 시퀀스적으로 활성화 시키도록 동작 가능하여 상기 실질적으로 선형인 조명 패턴이 상기 각도 범위를 스윕 아웃(sweep out)하며;
    광 검출기, 상기 광 검출기는 상기 실질적으로 선형인 조명 패턴을 검출하도록 구성되고; 및
    컴퓨터를 포함하며, 상기 컴퓨터는 상기 패턴 스윕에 기초하여 상기 광 검출기의 각도 포지션(position)을 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 디바이스.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 각도 범위를 스윕 아웃하는 상기 실질적으로 선형인 조명 패턴은 물리적 공간을 수평으로 스캔하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 각도 범위를 스윕 아웃하는 상기 실질적으로 선형인 조명 패턴은 물리적 공간을 수직으로 스캔하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 곡면 어레이는 곡면 인쇄 회로 기판상에 제작(fabricate)되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 곡면 어레이는 32개의 개별적으로 주소화가능한 발광체들을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 곡면 어레이 내의 개별적으로 주소화가능한 발광체들의 수는 상기 각도 범위의 각도 분해능(angular resolution)에 기여하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 곡면 어레이 내의 개별적으로 주소화가능한 발광체들의 수는 상기 각도 범위의 크기에 기여하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 개별적으로 주소화가능한 발광체들 중 하나로부터 포커싱된 상기 실질적으로 선형인 조명 패턴의 폭(width)은 상기 실질적으로 선형인 조명 패턴이 인접한 개별적으로 주소화가능한 발광체로부터 포커싱된 상기 실질적으로 선형인 조명 패턴과 적어도 부분적으로 중첩되도록 하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 각도 범위는 90도, 135도 또는 180도인 것을 특징으로 하는 디바이스.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 곡면 광학 엘리먼트는 원통형 렌즈인 것을 특징으로 하는 디바이스.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 곡면 어레이 내의 상기 개별적으로 주소화가능한 발광체들 모두는 상기 곡면 광학 엘리먼트로부터 일정한 거리에 배치되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 개별적으로 주소화가능한 발광체들은 상기 곡면 어레이에서 서로에 대해 엇물려(staggered) 상기 실질적으로 선형인 조명 패턴이 상기 각도 범위를 연속적으로 스윕 아웃하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  13. 방법으로서:
    광을 제1 개별적으로 주소화가능한 발광체로부터 곡면 광학 엘리먼트를 향하여 방사하는 단계;
    상기 곡면 광학 엘리먼트에 의해, 각도 범위 내에서 제1 대응 스캔 각도로 실질적으로 선형인 조명 패턴을 생산하도록 상기 제1 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리트로부터 방사된 광을 포커싱하는 단계;
    광을 제2 개별적으로 주소화가능한 발광체로부터 상기 곡면 광학 엘리먼트를 향하여 방사하는 단계;
    상기 곡면 광학 엘리먼트에 의해, 상기 각도 범위 내에서 제2 대응 스캔 각도로 상기 실질적으로 선형인 조명 패턴을 재생산하도록 상기 제2 개별적으로 주소화가능한 발광 엘리트로부터 방사된 광을 포커싱하는 단계,
    상기 제1 및 제2 개별적으로 주소화가능한 발광체들은 개별적으로 주소화가능한 발광체들의의 곡면 어레이에 있고, 상기 곡면 어레이의 곡률은 상기 곡면 광학 엘리먼트의 원주 중 적어도 일부와 실질적으로 동심이며, 상기 제1 및 제2 개별적으로 주소화가능한 발광체들은 제어기에 의해 시퀀스적으로 활성화되어 상기 실질적으로 선형인 조명 패턴은 상기 각도 범위의 적어도 일부를 스윕 아웃하고;
    광 검출기에 의해, 상기 제1 개별적으로 주소화가능한 발광체로부터 방사된 광을 검출하는 단계; 및
    컴퓨터에 의해, 상기 패턴 스윕에 기초하여 상기 광 검출기의 각도 포지션을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 광 검출기의 각도 포지션을 결정하는 단계는 상기 제1 개별적으로 주소화가능한 발광체로부터 방사되어 검출된 광을 검출 시간과 연관시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    동기화(synchronization) 조명을 생성하기 위해 상기 제1 및 제2 개별적으로 주소화가능한 발광체들 모두로부터 광을 동시에 방사하는 단계;
    상기 곡면 광학 엘리먼트에 의해, 상기 제1 및 제2 개별적으로 주소화가능한 발광체들 모두로부터 방사된 광을 포커싱하는 단계;
    상기 광 검출기에 의해 상기 동기화 조명을 검출하는 단계;
    상기 검출된 동기화 조명을 동기화 시간과 연관시키는 단계; 및
    컴퓨팅 디바이스에 의해, 광 검출기의 각도 포지션을 결정하기 위해 상기 검출 시간을 상기 동기화 시간과 비교하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 청구항 13에 있어서,
    동기화 조명을 생성하기 위해 상기 제1 및 제2 개별적으로 주소화가능한 발광체들 모두로부터 광을 동시에 방사하는 단계;
    상기 곡면 광학 엘리먼트에 의해, 상기 제1 및 제2 개별적으로 주소화가능한 발광체들 모두로부터 방사된 광을 포커싱하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 청구항 13에 있어서, 상기 제1 개별적으로 주소화가능한 발광체로부터 광을 방사하고 상기 제2 개별적으로 주소화가능한 발광체로부터 광을 방사하는 사이의 시간 간격을 상기 제어기에 의해 변조(modulate)하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 방법.
  18. 청구항 13에 있어서, 상기 제1 개별적으로 주소화가능한 발광체로부터 방사된 광과 상기 제 2 개별적으로 주소화가능한 발광체로부터 방사된 광은 상이한 파장들인 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 청구항 13에 있어서, 상기 제1 및 제2 개별적으로 주소화가능한 발광체들은 발광 다이오드들(LEDs)인 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 시스템으로서:
    발광 디바이스, 상기 발광 디바이스는:
    곡면 광학 엘리먼트;
    곡면 어레이, 상기 곡면 어레이는 상기 곡면 광학 엘리먼트를 향하여 광을 방사하도록 배열된 개별적으로 주소화가능한 발광체들의 곡면 어레이이고, 상기 곡면 어레이의 곡률은 상기 곡면 광학 엘리먼트의 원주 중 적어도 일부와 실질적으로 동심이며, 상기 곡면 광학 엘리먼트는 각도 범위 내에서 상이한 대응 스캔 각도에서 실질적으로 선형인 조명 패턴을 생산하기 위해 각각 개별적으로 주소화가능한 발광체로부터 방사된 광을 포커싱하도록 배열되고; 및
    제어기를 포함하며, 상기 제어기는 상기 개별적으로 주소화가능한 발광체들을 시퀀스적으로 활성화 시키도록 동작 가능하여 상기 실질적으로 선형인 조명 패턴이 상기 각도 범위를 스윕 아웃하며;
    광 검출기, 상기 광 검출기는 상기 실질적으로 선형인 조명 패턴을 검출하도록 구성되며; 및
    컴퓨터를 포함하며, 상기 컴퓨터는 상기 패턴 스윕에 기초하여 상기 광 검출기의 각도 포지션을 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 시스템.
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