KR102048361B1 - 거리 검출 장치, 및 이를 구비하는 영상처리장치 - Google Patents

거리 검출 장치, 및 이를 구비하는 영상처리장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 거리 검출 장치, 및 이를 구비하는 영상처리장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 거리 검출 장치는, 제1 전기 신호에 기초하여, 출력광을 출력하는 광원부와, 제1 방향 스캐닝 및 제2 방향 스캐닝을 순차적으로 수행하여, 출력광을 외부 영역에 출력하는 스캐너와, 출력광에 대응하여 외부로부터, 수신되는 수신광을 제2 전기 신호로 변환하는 검출부와, 제1 전기 신호와 제2 전기신호에 기초하여, 외부 대상물에 대한 거리를 연산하는 프로세서를 포함하며, 스캐너는, 제1 방향 스캐닝 및 제2 방향 스캐닝을 순차적으로 수행하되, 스캔 영역 중 에지 영역에 대해서는, 제1 방향 스캐닝 및 제2 방향 스캐닝 중 어느 한 구간에서만 출력광을 출력하고, 나머지 한 구간에서는, 출력광을 출력하지 않는다. 이에 의해, 외부 대상물에 대한 출력광의 파워를 향상시킬 수 있게 된다.

Description

거리 검출 장치, 및 이를 구비하는 영상처리장치{Distance detecting device and Image processing apparatus including the same}
본 발명은 거리 검출 장치, 및 이를 구비하는 영상처리장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 외부 대상물에 대한 출력광의 파워를 향상시킬 수 있는 거리 검출 장치, 및 이를 구비하는 영상처리장치에 관한 것이다.
외부 대상물에 대한 거리를 측정하고자 하는 요구가 증대되고 있다. 특히, 영상 시청시, 2D 영상 외에, 3D 영상, 즉 입체 영상을 시청하고자 하는 요구가 증대되고 있으며, 3D 영상의 깊이 검출을 위해, 외부 대상물에 대한 거리를 검출할 수 있다. 이와 같이, 외부 대상물에 대한 거리 검출 방법으로, 다양한 방안이 시도되고 있다.
한편, 거리 검출을 위해, 출력광을 사용하는 거리 검출 장치의 경우, 인체에 유해하지 않도록 하는 각국의 규정이 있으며, 특히, 인체 중 눈(eye)을 보호하기 위한 출력광의 출력 파워 제한이 있다.
본 발명의 목적은, 외부 대상물에 대한 출력광의 파워를 향상시킬 수 있는 거리 검출 장치, 및 이를 구비하는 영상처리장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 거리 검출 장치는, 제1 전기 신호에 기초하여, 출력광을 출력하는 광원부와, 제1 방향 스캐닝 및 제2 방향 스캐닝을 순차적으로 수행하여, 출력광을 외부 영역에 출력하는 스캐너와, 출력광에 대응하여 외부로부터, 수신되는 수신광을 제2 전기 신호로 변환하는 검출부와, 제1 전기 신호와 제2 전기신호에 기초하여, 외부 대상물에 대한 거리를 연산하는 프로세서를 포함하며, 스캐너는, 제1 방향 스캐닝 및 제2 방향 스캐닝을 순차적으로 수행하되, 스캔 영역 중 에지 영역에 대해서는, 제1 방향 스캐닝 및 제2 방향 스캐닝 중 어느 한 구간에서만 출력광을 출력하고, 나머지 한 구간에서는, 출력광을 출력하지 않는다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 영상처리장치는, 디스플레이와, 제1 전기 신호에 기초하여, 출력광을 출력하는 광원부, 제1 방향 스캐닝 및 제2 방향 스캐닝을 순차적으로 수행하여, 출력광을 외부 영역에 출력하는 스캐너, 출력광에 대응하여 외부로부터, 수신되는 수신광을 제2 전기 신호로 변환하는 검출부, 제1 전기 신호와 제2 전기신호에 기초하여, 외부 대상물에 대한 거리를 연산하는 프로세서를 포함하며, 스캐너는, 제1 방향 스캐닝 및 제2 방향 스캐닝을 순차적으로 수행하되, 스캔 영역 중 에지 영역에 대해서는, 제1 방향 스캐닝 및 제2 방향 스캐닝 중 어느 한 구간에서만 출력광을 출력하고, 나머지 한 구간에서는, 출력광을 출력하지 않는 거리 검출부와, 거리 검출부에서 검출된 거리 정보를 이용하여, 디스플레이에 3D 영상을 표시하도록 제어하는 제어부를 구비한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 거리 검출 장치 또는 거리 검출 장치를 구비하는 영상처리장치는, 스캔 영역 중 에지 영역에 대해서는, 제1 방향 스캐닝 및 제2 방향 스캐닝 중 어느 한 구간에서만 출력광을 출력하고, 나머지 한 구간에서는, 출력광을 출력하지 않음으로써, 외부 대상물에 대한 출력광의 파워를 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 거리 검출 장치의 출력광 파워 향상으로, 신호 대 잡음비가 향상되고, 이에 따라, 거리 검출 장치의 측정 가능 거리를 확장시킬 수 있다. 나아가, 거리 해상도를 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 거리 검출 장치의 광원부가, 제1 방향 스캐닝 및 제2 방향 스캐닝 중 어느 한 구간에서만 출력광을 출력하고, 나머지 한 구간에서는, 출력광을 출력하지 않음으로써, 광원부의 수명을 향상시킬 수 있게 된다. 특히, 광원부로, 레이저 다이오드를 사용하는 경우, 레이저 다이오드의 수명을 향상시킬 수 있게 되어, 소자 내구성이 향상되게 된다.
한편, 출력광의 외부 출력을 위해, 제1 방향 스캐닝 및 제2 방향 스캐닝을 순차적으로 수행가능한 2D 스캐너를 사용함으로써, 복수의 스캐너가 필요없게 되어, 거리 검출 장치를 소형화할 수 있게 된다. 또한, 제조비용도 저감할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 거리 검출 장치를 포함하는 영상처리장치에서 거리 검출을 위한 광을 투사하는 것을 도시한다.
도 2a는 도 1의 거리 검출 장치의 광 투사시의 스캐닝 방법을 예시하는 도면이다.
도 2b는 도 1의 거리 검출 장치에서 획득 가능한 거리 정보를 예시한 도면이다.
도 3은 도 1의 거리 검출 장치의 거리 검출 방법을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도 4는 도 1의 거리 검출 장치의 내부 구조도의 일예이다.
도 5는, 거리 검출 장치와 외부 대상물 사이의 거리를 예시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 거리 검출 장치의 내부 볼록도이다.
도 7 내지 도 11b는 본 발명의 실시에에 따른 거리 검출 장치의 동작 방법 설명을 위해 참조되는 도면이다.
도 12는 도 1의 영상처리장치의 일예인 이동 단말기의 내부 블록도이다.
도 13은 도 12의 제어부의 내부 블록도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 명세서에서 기술되는 영상처리장치는, 거리 검출 장치가 장착 가능한 장치로서, 이동 단말기, TV, 셋탑 박스, 미디어 플레이어, 게임 기기, 감시용 카메라 등을 포함하며, 에어컨, 냉장고, 세탁기, 조리기기, 로봇 청소기 등의 가전기기를 포함하는 것도 가능하며, 자전거, 자동차 등의 차량 등을 포함할 수도 있다.
한편, 이동 단말기에는, 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(notebook computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 디지털 카메라, 네비게이션, 타블렛 컴퓨터(tablet computer), 이북(e-book) 단말기 등이 포함된다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 거리 검출 장치를 포함하는 영상처리장치에서 거리 검출을 위한 광을 투사하는 것을 도시한다.
도면을 참조하면, 도 1의 영상처리장치는, 이동 단말기(100)를 예시한다. 상술한 바와 같이, 거리 검출 장치(200)는, 이동 단말기, TV, 셋탑 박스, 미디어 플레이어, 게임 기기, 가전기기, 차량 등의 영상처리장치에 구비가능하며, 이하에서는 이동 단말기(100)를 중심으로 기술한다.
이동 단말기(100)는, 영상 촬영을 위한, 카메라(122)를 포함할 수 있다. 한편, 이동 단말기(100)는, 3D 영상 촬영을 위해, 거리 검출 장치(200)를 포함할 수 있다.
한편, 외부 영역(40)의 영상을 획득하는 카메라(122)와, 외부 영역(40)에 대한 거리 정보를 획득하는 거리 검출 장치(200)가, 3D 카메라(121) 내에 구비될 수 있다. 3D 카메라(121)는 하나의 모듈로서, 내부에 카메라(122)와 거리 검출 장치(200)를 포함할 수 있다.
또는, 카메라(122)와 거리 검출 장치(200)가 별도의 모듈로서, 이동 단말기(100) 내에 구비되는 것도 가능하다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 거리 검출 장치(200)는, 적어도 하나의 광원을 사용하여, 외부 영역(40)에 출력광을 출력하고, 외부 영역(40)에서 산란 또는 반사되는 복수의 수신광을 수신하고, 출력광과 수신광의 차이를 이용하여, 거리를 검출하는 것으로 한다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 거리 검출 장치(200)는, 복수의 서로 다른 주파수를 갖는 송신 신호에 기초하여, 출력광을 출력하고, 출력광에 대응하여 외부로부터, 수신되는 수신광을 수신 신호로 변환하여, 외부 대상물에 대한 거리를 연산한다. 이에 의해, 외부 대상물에 대한 거리를 정확하게 측정할 수 있게 된다.
특히, 복수의 송신 신호 중 제1 및 제2 송신 신호 간의 주파수 비율이, 정수배가 아닌 것으로 설정하여, 출력광을 출력하는 경우, 외부 대상물의 측정 가능 거리를 향상시키면서, 거리 해상도를 유지할 수 있게 된다. 이에 따라, 거리 검출 장치의 성능이 향상될 수 있게 된다. 이에 대해서는, 이하에서 상세히 후술한다.
한편, 외부로 출력광을 출력할 때에, 제1 방향 스캐닝 및 제2 방향 스캐닝을 순차적으로 수행 가능한, 2D 스캐너를 사용함으로써, 복수의 스캐너가 필요 없게 되며, 따라서 거리 검출 장치(200)를 소형화할 수 있게 된다. 또한, 제조비용도 저감할 수 있게 된다. 한편, 스캐너 등에 대한 설명은 도 2a를 참조하여 설명한다.
도 2a는 도 1의 거리 검출 장치의 광 투사시의 스캐닝 방법을 예시하는 도면이다.
도면을 참조하면, 거리 검출 장치(200)는, 광원부(210), 광 반사부(214), 스캐너(240)를 포함할 수 있다.
한편, 거리 검출 장치(200)에서 출력되는 광 파장은 단일 광원으로서 1개의 파장이 가능하나, 이와 달리, 다양한 파장의 광을 사용하는 것도 가능하다. 이하에서는 단일 광원을 사용하는 것을 중심으로 기술한다.
광원부(210)는, 일정 파장의 광을 출력광으로서 출력할 수 있다. 여기서, 출력광은, 적외선 파장의 광일 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 가시광선 파장의 광 등 다양한 예가 가능하다. 이하에서는 적외선 파장의 광을 중심으로 기술한다.
한편, 광원부(210)는, 복수 파장의 출력광을 출력할 수도 있다.
한편, 광원부(210)는, 외부 대상물에, 광 투사를 위해, 광의 시준성이 중요하며, 이를 위해, 레이저 다이오드를 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 다양한 예가 가능하다.
광원부(210)에서 출력되는 출력광은, 광 반사부(214)에서 반사되어, 스캐너(240)로 입사될 수 있다.
한편, 스캐너(240)는, 광원부(210)으로부터의 출력광을, 입력받아, 외부로 제1 방향 스캐닝 및 제2 방향 스캐닝을 순차적으로, 그리고 반복적으로 수행할 수 있다.
도면과 같이, 스캐너(240)는, 스캐닝 가능한 영역을 중심으로, 외부 영역(40)에 대해, 좌에서 우로 수평 스캐닝을 수행하고, 상에서 하로 수직 스캐닝을 수행하며, 다시 우에서 좌로 수평 스캐닝을 수행하고, 다시 상에서 하로 수직 스캐닝을 수행할 수 있다. 그리고, 이와 같은 스캐닝 동작을, 외부 영역(40)의 전체에 대해, 반복하여 수행할 수 있다.
또는, 스캐너(240)는, 스캐닝 가능한 영역을 중심으로, 외부 영역(40)에 대해, 좌에서 우로 스캐닝을 수행하고, 우에서 좌로 스캐닝을 수행할 수 있다. 그리고, 이와 같은 스캐닝 동작을, 외부 영역(40)의 전체에 대해, 반복하여 수행할 수 있다.
한편, 외부 영역(40)으로 출력되는 출력광은, 외부 영역(40)에서 산란 또는 반사되어, 다시 거리 검출 장치(200)에 입사될 수 있다. 예를 들어, 스캐너(240)는, 외부로 출력되는 출력광에 대응하는 수신광을 수신할 수 있다.
거리 검출 장치(200)는, 출력광과, 수신광을 비교하여, 그 차이를 이용하여, 거리를 검출할 수 있다. 거리 검출 기법에 대해서는, 다양한 방법이 있으나, 본 발명의 실시예에서는, 위상 차이를 이용한 방법을 예시한다. 이에 대해서는 도 3을 참조하여 후술한다.
한편, 거리 검출 장치(200)에서, 산출되는 거리 정보는, 도 2b와 같이, 휘도 영상(65)으로서 표현될 수 있다. 외부 대상물의 다양한 거리 값(distance value)은, 대응하는 휘도 레벨로서 표시 가능하다. 거리가 가까운 경우, 휘도 레벨이 클 수(밝기가 밝을 수) 있으며, 깊이가 먼 경우 휘도 레벨이 작을 수(밝기가 어두울 수) 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른, 거리 검출 장치(200)는, 서로 다른 주파수를 가지는 복수의 송신 신호를 사용하여, 출력광을 출력한다. 그리고, 출력광에 대응하는 수신광을 수신하고, 수신광을 복수의 수신 신호로 변환한다. 그리고, 복수의 송신 신호와 수신 신호에 기초하여, 외부 대상물에 대한 거리를 측정한다.
한편, 외부 영역(40)은, 도 2a와 같이, 제1 영역(42)과 제2 영역(44)으로 구분될 수 있다. 여기서, 제1 영역(42)은, 외부 대상물(50)을 포함하는 영역, 즉 유효 영역(active area)(42)일 수 있으며, 제2 영역(44)은, 외부 대상물(50)을 포함하지 않는 영역, 즉 블랭크 영역(blank area)(44)일 수 있다.
이에 따라, 전체 스캐닝 구간도, 외부 대상물이 존재하는 영역인 유효 영역(active area)(42)에 대응하는 제1 스캐닝 구간과, 외부 대상물이 존재하지 않는 영역인 블랭크 영역(blank area)(44)에 대응하는 제2 스캐닝 구간으로 구분될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 위상차 방법에 의한 거리 산출 방법을 예시한다. 여기서, Tx는 출력광의 위상 신호, Rx는 수신광의 위상 신호를 나타낸다.
도면을 참조하면, 거리 검출 장치의 프로세서(도 4의 270)는, 출력광의 위상 신호와 수신광의 위상 신호의 위상 차이(Φ)에 따라, 거리 정보 레벨을 산출할 수 있다.
예를 들어, 위상 차이가 클수록, 외부 영역(40)이 멀리 있는 것이므로, 거리 정보 레벨이 크도록 설정할 수 있으며, 위상 차이가 작을수록, 외부 영역(40)이 가깝게 있는 것이므로, 거리 정보 레벨이 작도록 설정할 수 있다.
이러한, 거리 레벨 설정은, 상술한 바와 같이, 외부 영역(40)을 수평 스캐닝 및 수직 스캐닝하면서, 외부 영역(40) 내의 각 영역 별로 수행된다. 한편, 외부 영역(40)의 각 영역 별로, 거리 정보 레벨의 검출이 가능하다.
한편, 거리 검출 장치의 프로세서(도 4의 270)는, 출력광에 대한 전기 신호와 수신광에 대한 전기 신호의, 위상차에 의해, 거리 정보를 산출할 수 있다.
도 4는 도 1의 거리 검출 장치의 내부 구조도의 일예이다.
도면을 참조하면, 거리 검출 장치(200)는, 광원부(210), 집광부(212), 제1 광반사부(214), 스캐너(240), 제2 광반사부(255), 제3 광반사부(256), 검출부(280), 및 편광 분리부(281), 및 프로세서(270)를 포함할 수 있다.
집광부(212)는, 광원부(210)에서 출력되는 출력광(La)을 시준한다(collimate). 이를 위해, 집광부(212)는, 출력광을 시준하기 위한 Collimate Lens를 구비할 수 있다. 이때, 출력광은, 2개의 송신 신호(La,Lb)가 부가된, 즉 변조된 출력광일 수 있다.
다음, 집광부(212)를 통과한 출력광(La)은, 편광 분리부(281)를 통과한다.
편광 분리부(281)는, 출력광(La) 중 일부 편광은 투과시키고, 다룬 일부 편광은 방사시킨다. 예를 들어, 편광 분리부(281)는, 출력광 중 P 편광 상태의 출력광인 경우 투과시켜, 스캐너(240) 방향으로 P 편광 상태의출력광을 전달한다. 한편, 편광 분리부(281)는, 반사광 중 S 편광 상태의 수신광을 반사시켜, 검출부(280)로 S 편광 상태의 수신광을 검출부(280) 방향으로 전달한다. 이러한 편광 분리부는, Polarizer Beam Splitter(PBS)라 할 수 있다.
제1 광반사부(214)는, 편광 분리부(281)를 통과한 출력광(La)을 스캐너(240) 방향으로 반사시키며, 스캐너(240)를 통해 수신되는 수신광을 편광 분리부(281) 방향으로 반사시킨다. 제1 광반사부(214)는, 출력광의 파장만 반사시키는 것이 아닌, 다양한 파장의 광을 반사시키는 것이 가능하다. 이에 따라, 제1 광반사부(214)는, Total Mirror(TM)를 구비할 수 있다.
한편, 도면에는 도시하지 않았지만, 제1 광반사부(214)와 제2 광반사부(255) 사이에 편광 변환부(미도시)가 구비되는 것도 가능하다.
편광 변환부(미도시)는, 출력광의 편광 방향을 변환하고, 수신광의 편광 방향을 변환할 수 있다.
예를 들어, 편광 변환부(미도시)는, 위상차를 주어 편광 방향을 제어한다. 특히, 선 편광을 원편광으로 변환하거나, 원편광을 선 편광으로 변환할 수 있다.
구체적으로, 편광 변환부(미도시)는, P 편광인 출력광을 각각 원 편광의 출력광으로 변환한다. 이에 따라, 스캐너(240)는, 원편광의 출력광을 외부로 출력하고, 외부로부터 원편광의 수신광(Lb)을 수신할 수 있다. 한편, 편광 변환부(미도시)는, 스캐너(240)를 통해 수신되는 원 편광의 수신광을, S 편광인 수신광으로 변환할 수 있다. 이에 따라, 편광 변환부(미도시)는, Quarter Wavelength Plate(QWP)라 명명될 수 있다.
다른 예로, 편광 변환부(미도시)는, P 편광의 출력광을 별도 변환 없이 그대로 출력하고, 스캐너(240)로부터 수신되는 P 편광의 수신광을 S 편광인 수신광으로 변환할 수도 있다.
제2 광반사부(255)는, 제1 광반사부(214)로부터의 출력광(La)을 스캐너(240) 방향으로 반사시키며, 스캐너(240)를 통해 수신되는 수신광(Lb)을 제1 광반사부(214) 방향으로 반사시킨다. 제2 광반사부(255)는, 출력광의 파장만 반사시키는 것이 아닌, 다양한 파장의 광을 반사시키는 것이 가능하다. 이에 따라, 제2 광반사부(255)는, Total Mirror(TM)를 구비할 수 있다.
제3 광반사부(256)는, 제2 광반사부(255)를 통과한 출력광을 스캐너(240) 방향으로 반사시키며, 스캐너(240)를 통해 수신되는 수신광을 제2 광반사부(255) 방향으로 반사시킨다. 제3 광반사부(256)는, 출력광의 파장만 반사시키는 것이 아닌, 다양한 파장의 광을 반사시키는 것이 가능하다. 이에 따라, 제3 광반사부(256)는, Total Mirror(TM)를 구비할 수 있다.
한편, 도 4의 거리 검출 장치는, 출력광(La)의 광 경로와, 수신되는 수신광(Lb)의 광 경로가 일부 중첩된다. 이와 같이, 광출력과 광 수신의 광 경로가 일부중첩되는 구조의 거리 검출 장치는, coaxial Optical System 이라 명명될 수 있다. 이러한 구조의 거리 검출 장치는, 사이즈를 소형화할 수 있으며, 외광에 강하며, 높은 신호 대 잡음비를 가질 수 있게 된다.
한편, 출력광의 광 경로와, 수신되는 수신광의 광 경로가 완전히 이격되는 것도 가능하다. 이와 같이, 광 출력과 광 수신의 광 경로가 서로 완전히 이격되는 구조의 거리 검출 장치는, Separated Optical System 이라 명명될 수 있다.
한편, 스캐너(240)는, 광원부(210)으로부터의 출력광을, 입력받아, 외부로 제1 방향 스캐닝 및 제2 방향 스캐닝을 순차적으로, 그리고 반복적으로 수행할 수 있다. 이와 같은 스캐닝 동작을, 외부 영역(40)의 전체에 대해, 반복하여 수행한다.
검출부(280)는, 스캐너(240)의 스캐닝 동작 중, 외부 영역(40) 중 제1 영역(44)에 대응하는 제1 스캐닝 구간에는, 광원부(210)로부터의 출력광을 제1 전기 신호로 변환하고, 외부 영역(40) 중 제2 영역(42)에 대응하는 제2 스캐닝 구간에는, 출력광에 대응하여 외부로부터 수신되는 수신광을 제2 전기 신호로 변환한다.
이를 위해, 검출부(280)는, 광 신호를 수신 신호, 즉 전기신호로 변환하는 포토 다이오드(Photodiode)를 포함할 수 있다. 특히, 검출부(280)는, 고 광전 효율의 포토 다이오드로 외부 대상물(240)로부터 산란된 미약한 수신광을 전기 신호로 변환해주는 Avalanche Photodiode를 포함할 수 있다.
한편, 도면에는 도시하지 않았으나, 검출부(280)와 프로세서(270) 사이에, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 샘플러(미도시)가 더 구비될 수 있다.
샘플러(미도시)는, 검출부(280)로부터의 제1 또는 제2 수신 신호를 샘플링하여, 출력할 수 있다.
프로세서(270)는, 제1 주파수를 가지는, 제1 송신 신호, 및 제1 수신 신호의 위상 차이를 이용하여, 외부 대상물(50)에 대한 제1 거리를 검출한다. 또한, 프로세서(270)는, 제2 주파수를 가지는, 제2 송신 신호, 및 제2 수신 신호의 위상 차이를 이용하여, 외부 대상물(50)에 대한 제2 거리를 검출한다. 그리고, 프로세서(270)는, 최종적으로, 제1 거리와 제2 거리를 이용하여, 최종 거리를 연산할 수 있다.
한편, 프로세서(270)는, 거리 검출 장치의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
도 5는, 거리 검출 장치와 외부 대상물 사이의 거리를 예시하는 도면이다.
도면을 참조하면, 거리 검출 장치(200)를 포함하는 이동 단말기(100)와 외부 대상물(40) 사이의 거리가 Da인 것을 예시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 거리 검출 장치의 내부 볼록도이다.
도면을 참조하면, 도 6의 거리 검출 장치(200)는, 광원부(210), 광원 구동부(260), 2D 스캐너(240), 검출부(280), 및 프로세서(270)를 구비한다.
광원 구동부(260)는, 소정 주파수의 정현파 구동 신호(Tx)를, 광원부(210)에 출력한다.
광원부(210)는, 정현파 구동 신호, 즉 송신 신호(Tx)에 기초하여, 단일 파장의 출력광(La)을 출력한다.
한편, 프로세서(270)는, 소정 주파수를 갖는 송신 신호를 출력하도록, 광원 구동부(260)를 제어할 수 있다.
2D 스캐너(240)는, 스캐닝 가능한 영역을 중심으로, 외부 영역(40)에 대해, 좌에서 우로 수평 스캐닝을 수행하고, 상에서 하로 수직 스캐닝을 수행하며, 다시 우에서 좌로 수평 스캐닝을 수행하고, 다시 상에서 하로 수직 스캐닝을 수행할 수 있다. 그리고, 이와 같은 스캐닝 동작을, 외부 영역(40)의 전체에 대해, 반복하여 수행할 수 있다.
또는, 2D 스캐너(240)는, 스캐닝 가능한 영역을 중심으로, 외부 영역(40)에 대해, 좌에서 우로 스캐닝을 수행하고, 우에서 좌로 스캐닝을 수행할 수 있다. 그리고, 이와 같은 스캐닝 동작을, 외부 영역(40)의 전체에 대해, 반복하여 수행할 수 있다. 이하에서는, 우 방향 스캐닝과, 좌 방향 스캐닝이 순차적으로 반복적으로 수행되는 것을 중심으로 기술한다.
한편, 2D 스캐너(240)는, 우 방향 스캔 및 좌 방향 스캔을 순차적으로 수행하면서, 단일 파장의 출력광(La)을, 외부 대상물(40)에 출력할 수 있다.
외부 대상물(40)에 출력되는 출력광(La)은, 외부 대상물(40)에서 산란 또는 반사된다. 이에 따라, 외부 대상물(40)에서 산란 또는 반사되는 수신광(Lb)이, 거리 검출 장치(200)로 수신될 수 있다.
검출부(280)는, 수신광(Lb)을 수신하고, 이를 전기 신호인 수신 신호로 변환한다. 한편, 출력광(La)에 소정 주파수를 갖는 송신 신호(Tx)가 부가되었으므로, 이에 대응하여, 검출부(280)는, 수신광으로부터 소정 주파수를 갖는 수신 신호(Rx)를 분리할 수 있다.
분리된 수신 신호(Rx)는, 프로세서(270)로 전달되며, 프로세서(270)는, 송신 신호(Tx)와 송신 신호(Tx)에 대응하는 수신 신호(Rx)에 기초하여, 외부 대상물에 대한 거리를 연산할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시에에 따른 거리 검출 장치(200)는, 위상 차이 방식을 사용한다. 즉, 출력광과 관련한 송신 신호와 수신광과 관련한 수신 신호 사이의 위상 차이가 얼마나 되었느냐를 통해, 외부 대상물의 거리를 구한다.
도 7 내지 도 11b는 본 발명의 실시에에 따른 거리 검출 장치의 동작 방법 설명을 위해 참조되는 도면이다.
먼저, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 거리 검출 장치(200)에서 출력광을 스캐닝 방식으로, 외부에 출력하는 것을 예시한다.
즉, 거리 검출 장치(200)는, 광원부(210)에서 출력되는 출력광을, 2D 스캐너(240)로 외부에 우방향 스캐닝 및 좌방향 스캐닝을 통해 출력광을 출력하고, 외부에서 반사 또는 산란되는 수신광을 수신한다.
한편, 스캔 영역 내에 사람(700)이 존재하는 경우, 사람의 양안(710,720)에 출력광이 입사될 수 있다.
이때, 광원부(210)가, 광의 시준성을 위해, 레이저 다이오드(laser diode)를 사용하는 경우, 시력 감퇴 등의 문제가 발생할 수 있다. 이에, 인체 중 눈(eye)을 보호하기 위한, 출력광의 출력 파워 제한이 있다. 예를 들어, 거리 검출 장치(200)의 출력 파워는, 대략 10~15mW로 제한될 수 있다.
도 8은 2D 스캐너가 출력광을 스캐닝 방식으로 출력하는 경우, 스캔 영역 내에, 사용자 눈의 위치의 다양한 예를 예시한다.
도 2a에서는 스캔 영역에 대응하는 외부 영역(40)을, 유효 영역(42)과 블랭크 영역(44)으로 구분하였으나, 이하에서는 스캔 영역을, 도 8과 같이, 메인 영역(42)과 에지 영역(44a,44b)으로 구분한다. 도 8의 메인 영역(42)과 에지 영역(44a,44b)은, 각각 도 2a의 유효 영역(42)과 블랭크 영역(44)에 대응할 수 있다.
도 8은 스캔 영역 중 메인 영역(42)과 에지 영역(44a,44b)에 대해, 출력광(La)이 일정하게 출력되는 것을 예시한다. 또한, 도 8은, 사용자의 눈동자(pupil)(800a,800b,800c,800d,...8000m,800x,800y,800z)이 일렬로 배치되는 것을 가정하여 도시한다. 이 중 800x,800y,800z는, 제1 에지 영역(44a)에 배치되고, 800d,...8000m는 메인 영역(42)에 배치되고, 800x,800y,800z는 제2 에지 영역(44b)에 배치될 수 있다.
거리 검출 장치(200)의 2D 스캐너(240)가, 출력광을 좌, 우 방향으로 반복하여 스캐닝하는 경우, 제1 에지 영역(44a) 및 제2 에지 영역(44b)에 위치하는 사용자의 눈동자(pupil)(800a,800b,800c,800x,800y,800z)에, 단위 시간에 입사되는 출력광의 양이, 메인 영역(42)에 위치하는 사용자의 눈동자(pupil)(800d,...8000m)에, 단위 시간에 입사되는 출력광의 양 보다 훨씬 커지게 된다.
이는 스캐닝 방식에서 발생하는 문제로서, 출력광의 출력 파워 제한은, 주로, 메인 영역 보다 에지 영역(44a,44b)에서의, 단위 시간에 입사되는 출력광의 양을 기준으로 결정한다. 이에 따라, 출력광의 파워가 낮게 설정될 수 밖에 없으며, 출력광의 파워가 에지 영역 기준으로 설정됨으로 인해, 실제 외부 대상물이 위치하는 메인 영역에서, 거리 검출시, 신호 대 잡음비가 나빠지고, 측정 가능 거리가 제한되게 된다.
본 발명에서는, 이러한 점을 개선하기 위해, 에지 영역(44a,44b)에서, 출력광을 인터레이스(interlace) 방식으로 출력한다. 이에 따라, 출력광의 파워를 도 8 등에 비해 향상시킬 수 있게 되며, 신호 대 잡음비가 향상되고, 나아가 측정 가능 거리를 확장, 및 거리 해상도 향상이 가능하게 된다.
출력광을 인터레이스(interlace) 방식으로 출력하는 방안에는 다양한 예가 가능하다.
제1 실시예로, 거리 검출 장치(200)는, 메인 영역(42)과 에지 영역(44a,44b)을 구분하고, 메인 영역(42)에서는, 매 프레임 마다 출력광을 그대로 출력하며, 에지 영역(44a,44b)에서는, 인터레이스 방식으로 출력광을 출력하는 것이 가능하다. 구체적으로, 거리 검출 장치(200)는, 에지 영역(44a,44b)에 대해, 제1 프레임에서, 우방향 스캐닝과 좌방향 스캐닝 중 우 방향 스캐닝에 대해서만 출력광을 출력하고, 제2 프레임에서, 좌 방향 스캐닝에 대해서만 출력광을 출력하는 것이 가능하다.
이때 프로세서(270)는, 에지 영역(44a,44b)에 대해, 제1 프레임에서의 수신광(Lb)에 기초한 전기 신호(RX)와, 제2 프레임에서의 수신광(Lb)에 기초한 전기 신호(RX)를 종합하여, 에지 영역(44a,44b)에 대한 거리 검출 연산을 수행할 수 있다. 즉, 2 프레임 마다 거리 검출 연산이 수행될 수 있다.
한편, 프로세서(270)는, 메인 영역(420)에 대해서는, 별도의 인터레이스 방식의 구동이 수행되지 않으므로, 매 프레임마다, 거리 검출 연산을 수행할 수 있다.
제2 실시예로, 제1 실시예와 반대로, 거리 검출 장치(200)는, 에지 영역(44a,44b)에 대해, 제1 프레임에서, 우방향 스캐닝과 좌방향 스캐닝 중 좌 방향 스캐닝에 대해서만 출력광을 출력하고, 제2 프레임에서, 우 방향 스캐닝에 대해서만 출력광을 출력하는 것이 가능하다.
제3 실시예로, 거리 검출 장치(200)는, 에지 영역(44a,44b)에서는, 인터레이스 방식으로 출력광을 출력하는 것이 가능하다.
구체적으로, 거리 검출 장치(200)는, 제1 프레임에서, 스캔 영역 중 제1 수평 라인에 대한 우 방향 스캐닝, 제1 수평 라인에 인접한 제2 수평 라인에 대한 좌 방향 스캐닝을 수행하되, 제1 수평 라인의 우방향 스캐닝 구간 중 제1 에지 영역(44a)에 대응하는 구간에서, 출력광을 출력하지 않으며, 제1 수평 라인의 우 방향 스캐닝 구간 중 제2 에지 영역(44b)에 대응하는 구간에서, 출력광을 출력하며, 제2 수평 라인의 좌 방향 스캐닝 구간 중 제2 에지 영역(44b)에 대응하는 구간에서, 출력광을 출력하지 않으며, 제2 수평 라인의 좌 방향 스캐닝 구간 중 제1 에지 영역(44a)에 대응하는 구간에서, 출력광을 출력할 수 있다.
한편, 제2 프레임에서는, 제1 프레임과 반대로 스캐닝이 수행되는 것이 가능하다. 즉, 제1 프레임에서 출력광이 출력되던 구간은 출력광이 출력되지 않고, 출력광이 출력되지 않던 구간은 출력광이 출력될 수 있다.
제4 실시예로, 제3 실시예와 반대로, 거리 검출 장치(200)는, 제1 프레임에서, 스캔 영역 중 제1 수평 라인에 대한 우 방향 스캐닝, 제1 수평 라인에 인접한 제2 수평 라인에 대한 좌 방향 스캐닝을 수행하되, 제1 수평 라인의 우방향 스캐닝 구간 중 제1 에지 영역(44a)에 대응하는 구간에서, 출력광을 출력하며, 제1 수평 라인의 우 방향 스캐닝 구간 중 제2 에지 영역(44b)에 대응하는 구간에서, 출력광을 출력하지 않으며, 제2 수평 라인의 좌 방향 스캐닝 구간 중 제2 에지 영역(44b)에 대응하는 구간에서, 출력광을 출력하며, 제2 수평 라인의 좌 방향 스캐닝 구간 중 제1 에지 영역(44a)에 대응하는 구간에서, 출력광을 출력하지 않을 수 있다.
한편, 제2 프레임에서는, 제1 프레임과 반대로 스캐닝이 수행되는 것이 가능하다. 즉, 제1 프레임에서 출력광이 출력되던 구간은 출력광이 출력되지 않고, 출력광이 출력되지 않던 구간은 출력광이 출력될 수 있다.
제5 실시예로, 거리 검출 장치(200)는, 인터레이스 구동되는 에지 영역(44a,44b)과 동일하게, 메인 영역(42)도 인터레이스 구동하는 것이 가능하다. 즉, 메인 영역(42)과 에지 영역(44a,44b) 모두에 대해, 제1 프레임에서, 우방향 스캐닝과 좌방향 스캐닝 중 우 방향 스캐닝에 대해서만 출력광을 출력하고, 제2 프레임에서, 좌 방향 스캐닝에 대해서만 출력광을 출력하는 것이 가능하다. 이때, 프로세서(270)는, 두 프레임 마다, 메인 영역(42)과 에지 영역(44a,44b)에 대한 거리 검출 연산을 수행할 수 있다.
제6 실시예로, 제5 실시예와 반대로, 거리 검출 장치(200)는, 메인 영역(42)과 에지 영역(44a,44b) 모두에 대해, 제1 프레임에서, 우방향 스캐닝과 좌방향 스캐닝 중 좌 방향 스캐닝에 대해서만 출력광을 출력하고, 제2 프레임에서, 우 방향 스캐닝에 대해서만 출력광을 출력하는 것이 가능하다.
도 9a는 상술한 제1 실시예 중 제1 프레임에 의한 스캐닝 방식을 예시하며, 도 9b는 상술한 제1 실시예 중 제2 프레임에 의한 스캐닝 방식을 예시한다.
즉, 도 9a에 따른 거리 검출 장치(200)는, 에지 영역(44a,44b)에 대해, 제1 프레임에서, 우방향(+x 방향) 스캐닝과 좌방향(-x 방향) 스캐닝 중 우 방향(+x 방향) 스캐닝에 대해서만 출력광을 출력한다.
다음, 도 9b에 따른 거리 검출 장치(200)는, 에지 영역(44a,44b)에 대해, 제1 프레임에서, 우방향(+x 방향) 스캐닝과 좌방향(-x 방향) 스캐닝 중 좌방향(-x 방향) 스캐닝에 대해서만 출력광을 출력한다.
이에 따라, 도 8과, 도 9a,도 9b에서 출력되는 출력광의 파워가 동일하다고 가정하면, 제1 에지 영역(44a) 및 제2 에지 영역(44b)에 위치하는 사용자의 눈동자(pupil)(800a,800b,800c,800x,800y,800z)에, 단위 시간에 입사되는 출력광의 양이, 도 8에 비해, 절반으로 낮아지게 된다.
한편, 이러한 인터레이스 방식의 스캐닝 방법은, 스캐너에서 스캐닝이 그대로 수행된 채, 출력광이 온/ 오프 되는 것이 가능하다. 즉, 광원부(210)는, 스캔 영역 중 에지 영역에 대해서는, 우 방향 스캐닝 및 좌 방향 스캐닝 중 어느 한 구간에서만 출력광을 출력하고, 나머지 한 구간에서는, 출력광을 출력하지 않을 수 있다. 이와 같이, 출력광을 인터레이스 방식으로 출력함으로써, 광원부(210)의 수명을 향상시킬 수 있게 된다. 특히, 광원부(210)로, 레이저 다이오드를 사용하는 경우, 레이저 다이오드의 수명을 향상시킬 수 있게 되어, 소자 내구성이 향상되게 된다.
한편, 도 9a, 도 9b와 같이, 메인 영역(42)에서는 그대로 출력광을 출력하고, 에지 영역(44a,44b)에서는 인터레이스 방식으로 출력광을 출력하는 경우, 사용자의 눈동자가, 도면과 같이, 스캔 영역 내에, 13개 정도 배치 가능하다고 가정하면, 출력과이 오프되는 영역은, 전체영역 중 약 6/13*1/2*100=23%일 수 있다.
한편, 아래의 수학식 1은, 국제 규격의 눈동자 보호를 위한 규정으로, IEC60825-1의 class 1 규정에 의한 허용 가능한 출력광 제한을 나타낸다.
Figure 112013018423006-pat00001
여기서, AEL은 허용 가능한 출력광 제한(Accessible emission limit)을 나타내며, t는 total on time pulse를 나타내며, C6은 변수로서 아래의 수학식 2에 의해 결정될 수 있다.
Figure 112013018423006-pat00002
여기서, α는 도 10c에서 예시한, 거리 검출 장치(200)에서 눈동자(800)로 입사되는 출력광의 각도를 나타낸다.
이와 같이, 수학식 1, 및 2에 기초하여, 도 8에 의한, 스캔 영역 내에 출력 가능한 전체 파워(Total Accessible Power)는 13.99mW 였으나, 도 9a,도 9b와 같이, 에지 영역 내의 각각 3개의 눈동자에 대응하는 영역에 대해, 광원부를 오프하면, 출력광의 파워를, 23.53mW 까지 상승시킬 수 있다. 즉, 도 8의 파워에 비해, 약 68% 상승한 파워를 출력할 수 있다.
이러한 파워 상승 효과는, 도 10a, 도 10b 등에 대한 설명에서 더욱 지지 된다.
도 10a와 같이, 제2 에지 영역(44b)에 배치되는 눈동자(Pupil)(800)에서, 제1 시간(t1) 내에 두 번의 스캐닝이 수행된다. 도 10b에서는, 출력광(La)이 제1 시간(T1)과 제2 시간(t2)에, 눈동자(Pupil)(800)에 입사되는 것을 예시한다. 이에 따라, 제2 시간(T2) 내에 거리 검출 장치에서 출력되는 펄스의 수는 1/2로 줄어들게 되고, 상술한 IEC60825-1 규정 등에 의해, 허용 가능한 출력 광의 세기를 낮추어서 제한한다.
여기서, 제2 시간(T2) 동안, 광원부(210)가 온 되어 출력광이 방출되는 경우, 방출되는 출력광의 Pulse만 Energy 합산에 이용한다.
한편, 스캐닝시, 제2 에지 영역(44b) 내의 눈동자(Pupil)(800) 내에서 머무르는 Pulse Duration_pa은 T1-T2이다. 여기서, T1,T2는 도 10a와 도 10b 등의 Sine-Wave 구동에 의한 스캐닝을 고려하여 하기의 수학식 3으로 구할 수 있다.
Figure 112013018423006-pat00003
여기서, Horizontal Active Pixel은, 메인 영역(420) 내의 한 Line안에 있는 픽셀(Pixel)들을 의미하며, Horizontal Total Pixel은 메인 영역과 에지 영역 모두를 포함하는 스캔 영역 내의 한 Line안에 있는 모든 픽셀(Pixel)들을 나타낸다. 또한, Horizontal Scan Time은 프레임 내의 한 Horizontal total Pixel을 스캔 하는데 걸리는 시간이며, H는 Horizontal total Pixel의 사이즈(Size)를 의미한다.
T1은 Horizontal Scan Time 중 Horizontal Active Pixel 절반을 스캔하는데 걸리는 시간이며, T2는 T1에서 에지 영역의 눈동자(Pupil)(800)에서의 duration을 제외한 나머지 시간을 의미한다. 도 10b는 Horizontal Scan Time 동안에 Laser Spot이 Horizontal Pixel의 어느 위치에 있는지를 나타낸다.
한편, 도 11a는 스캐닝시 눈동자(Pupil) 배치의 일예를 나타내며, 도 11b는 도 11a의 눈동자 위치에 따른 Pulse duration을 구한 결과 그래프이다.
도 11a의 눈동자들(Pa,Pb,Pc,Pd,...)는, 각각, 도 9a의 눈동자들(800a,800b,800c,800d,...)에 대응할 수 있다. 눈동자(Pa)는, 스캔 영역 중 가장 오른쪽 영역에 배치되는 눈동자일 수 있으며, 눈동자(Pb)는, 오른쪽 영역에서 두 번째로 배치되는 눈동자일 수 있으며, 눈동자(Pc)는, 오른쪽 영역에서 세 번째로 배치되는 눈동자일 수 있다.
도 11a의 눈동자(Pa), 눈동자(Pb), 눈동자(Pc)에 따른 Pulse Duration은 다음의 수학식 4와 같이 순차적으로 연산될 수 있다.
Figure 112013018423006-pat00004
여기서, Pulse Duration_pa은, 도 11a의 눈동자(Pa)에 대한 Pulse Duration을 나타내며, Pulse Duration_pb은, 도 11a의 눈동자(Pb)에 대한 Pulse Duration을 나타내며, Pulse Duration_pc은, 도 11a의 눈동자(Pc)에 대한 Pulse Duration을 나타낸다.
수학식 4와 같이 연산되는 Pulse Duration을 보면, 도 11b와 같이, 에지 영역에서, 메인 영역으로 갈수록, Pulse Duration이 작아지는 것을 알 수 있다. 이는, 2D 스캔너(240)의 스캐닝시, 제1 에지 영역(44a)에서 메인 영역(42) 방향으로 스캐닝될수록, 스캐닝 속도가 증가하다가, 메인 영역(42)에서 제2 에지 영역(44b) 방향으로 스캐닝될수록, 스캐닝 속도가 감소하기 때문이다.
한편, 각 눈동자 별 Round Pulse Duration을 고려하면, 인터레이스 스캐닝을 수행할 눈동자의 개수를 정할 수 있다.
상술한 바와 같이, IEC60825-1의 class 1 규정에 따르면, 기준 시간(Ti) 동안, 눈동자에 출력 가능한 파워가 소정치 이하여야 한다. 기준시간(Ti)은 단일 Pulse인지 아닌지를 판단하는 기준으로, Ti보다 짧은 Pulse는 Pulse on time을 Ti로 간주한다.
상기 규정에 의하면, 출력광(La)의 파장이 400nm~1050nm의 경우, 기준 시간(Ti)은 1.8*10-5sec(초)에 대응한다.
이에 따라, Round Pulse Duration과, 에지 영역 내에서, 외부 대상물에 대해 스캐닝이 수행되지 않는 영역에 대한 스캐닝 시간인, 블랭크 시간(blank time)을 고려하면, 몇 개의 눈동자까지 인터레이스 스캐닝을 수행할 지 결정할 수 있다.
도 11a를 참조하면, 눈동자(Pa), 눈동자(Pb)의 각 Round Pulse Duration, 및 블랭크 시간(blank time)의 합산 시간은, 연산 결과, 1.67*10-5sec(초)에 해당하며, 눈동자(Pa), 눈동자(Pb), 눈동자(Pc)의 각 Round Pulse Duration, 및 블랭크 시간(blank time)의 합산 시간은, 연산 결과, 1.84*10-5sec(초)에 해당한다.
즉, 2 개의 눈동자(Pa,Pb)에 기초한 합산 시간은, 상술한 규정의 기준 시간(Ti)에 미달하나, 3 개의 눈동자(Pa,Pb,Pc)에 기초한 합산 시간은, 상술한 규정의 기준 시간 이상인 것을 알 수 있다.
이에 따라, 도 11a와 같이, 3개의 눈동자(Pa,Pb,Pc)에 대응하는 에지 영역(44b)에 대해, 인터레이스 스캐닝을 수행하는 것이 바람직할 수 있다. 즉, 도 11a에서, 우에서 좌 방향으로 3번째 눈동자(Pc)까지 광원부(210)를 인터레이스 방식으로 오프하는 것이 바람직할 수 있다.
도 12는 도 1의 이동 단말기의 내부 블록도이다.
도 12를 참조하면, 이동 단말기(100)는, 무선 통신부(110), A/V(Audio/Video) 입력부(120), 사용자 입력부(130), 센싱부(140), 출력부(150), 메모리(160), 인터페이스부(170), 제어부(180), 및 전원 공급부(190)를 포함할 수 있다.
무선 통신부(110)는, 방송수신 모듈(111), 이동통신 모듈(113), 무선 인터넷 모듈(115), NFC 모듈(117), 및 GPS 모듈(119) 등을 포함할 수 있다.
방송수신 모듈(111)은 방송 채널을 통하여 외부의 방송관리 서버로부터 방송 신호 및 방송관련 정보 중 적어도 하나를 수신할 수 있다. 이때, 방송 채널은 위성 채널, 지상파 채널 등을 포함할 수 있다.
방송수신 모듈(111)을 통해 수신된 방송 신호 및/또는 방송 관련 정보는 메모리(160)에 저장될 수 있다.
이동통신 모듈(113)은, 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다. 여기서, 무선 신호는, 음성 호 신호, 화상 통화 호 신호, 또는 문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.
무선 인터넷 모듈(115)은 무선 인터넷 접속을 위한 모듈을 말하는 것으로, 무선 인터넷 모듈(115)은 이동 단말기(100)에 내장되거나 외장될 수 있다.
NFC 모듈(117)은 근거리 자기장 통신을 수행할 수 있다. NFC 모듈(117)은, NFC 장치(미도시)와 소정 거리 이내로 접근하는 경우, 즉 태깅하는 경우, NFC 장치로부터의 소정 데이터를 수신할 수 있다.
GPS(Global Position System) 모듈(119)은 복수 개의 GPS 인공위성으로부터 위치 정보를 수신할 수 있다.
A/V(Audio/Video) 입력부(120)는 오디오 신호 또는 비디오 신호 입력을 위한 것으로, 이에는 카메라(121), 거리 검출부(200), 마이크(123) 등이 포함될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른, 거리 검출부(200)는, 도 1과 같은 초소형의 거리 검출 장치일 수 있다. 이에 대한 설명은, 상술한 도 2a 내지 도 11b의 설명을 참조로 생략한다.
한편, 거리 검출부(200)는, 카메라(121)와 함께, 3D 카메라(122) 내에 구비될 수 있다.
한편, 산출된 거리 정보는, 제어부(180)에 전달되어, 멀티미디어 재생시에, 특히 3D 영상 표시시에 사용되거나, 외부로 전달될 수 있다.
사용자 입력부(130)는 사용자가 단말기의 동작 제어를 위하여 입력하는 키 입력 데이터를 발생시킨다. 이를 위해, 사용자 입력부(130)는, 키 패드(key pad), 돔 스위치(dome switch), 터치 패드(정압/정전) 등으로 구성될 수 있다. 특히, 터치 패드가 후술하는 디스플레이부(151)와 상호 레이어 구조를 이룰 경우, 이를 터치스크린(touch screen)이라 부를 수 있다.
센싱부(140)는 이동 단말기(100)의 개폐 상태, 이동 단말기(100)의 위치, 사용자 접촉 유무 등과 같이 이동 단말기(100)의 현 상태를 감지하여 이동 단말기(100)의 동작을 제어하기 위한 센싱 신호를 발생시킬 수 있다.
센싱부(140)는, 감지센서(141), 압력센서(143), 및 모션 센서(145) 등을 포함할 수 있다. 모션 센서(145)는 가속도 센서, 자이로 센서, 중력 센서 등을 이용하여 이동 단말기(100)의 움직임이나 위치 등을 감지할 수 있다. 특히, 자이로 센서는 각속도를 측정하는 센서로서, 기준 방향에 대해 돌아간 방향(각도)을 감지할 수 있다.
출력부(150)는 디스플레이부(151), 음향출력 모듈(153), 알람부(155), 및 햅틱 모듈(157), 등을 포함할 수 있다.
디스플레이부(151)는 이동 단말기(100)에서 처리되는 정보를 표시 출력한다.
한편, 전술한 바와 같이, 디스플레이부(151)와 터치패드가 상호 레이어 구조를 이루어 터치스크린으로 구성되는 경우, 디스플레이부(151)는 출력 장치 이외에 사용자의 터치에 의한 정보의 입력이 가능한 입력 장치로도 사용될 수 있다.
음향출력 모듈(153)은 무선 통신부(110)로부터 수신되거나 메모리(160)에 저장된 오디오 데이터를 출력한다. 이러한 음향출력 모듈(153)에는 스피커(speaker), 버저(Buzzer) 등이 포함될 수 있다.
알람부(155)는 이동 단말기(100)의 이벤트 발생을 알리기 위한 신호를 출력한다. 예를 들면, 진동 형태로 신호를 출력할 수 있다. .
햅틱 모듈(haptic module)(157)은 사용자가 느낄 수 있는 다양한 촉각 효과를 발생시킨다. 햅틱 모듈(157)이 발생시키는 촉각 효과의 대표적인 예로는 진동 효과가 있다.
메모리(160)는 제어부(180)의 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장될 수도 있고, 입력되거나 출력되는 데이터들(예를 들어, 폰북, 메시지, 정지영상, 동영상 등)의 임시 저장을 위한 기능을 수행할 수도 있다.
인터페이스부(170)는 이동 단말기(100)에 연결되는 모든 외부기기와의 인터페이스 역할을 수행한다. 인터페이스부(170)는 이러한 외부 기기로부터 데이터를 전송받거나 전원을 공급받아 이동 단말기(100) 내부의 각 구성 요소에 전달할 수 있고, 이동 단말기(100) 내부의 데이터가 외부 기기로 전송되도록 할 수 있다.
제어부(180)는 통상적으로 상기 각부의 동작을 제어하여 이동 단말기(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어 음성 통화, 데이터 통신, 화상 통화 등을 위한 관련된 제어 및 처리를 수행할 수 있다. 또한, 제어부(180)는 멀티 미디어 재생을 위한 멀티미디어 재생 모듈(181)을 구비할 수도 있다. 멀티미디어 재생 모듈(181)은 제어부(180) 내에 하드웨어로 구성될 수도 있고, 제어부(180)와 별도로 소프트웨어로 구성될 수도 있다. 한편, 멀티미디어 재생 등에 대한 제어부(180)의 동작에 대해서는, 도 13을 참조하여 상술한다.
전원 공급부(190)는, 제어부(180)의 제어에 의해 외부의 전원, 내부의 전원을 인가받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급한다.
이와 같은 구성의 이동 단말기(100)는 유무선 통신 시스템 및 위성 기반 통신 시스템을 포함하여, 프레임(frame) 또는 패킷(packet)을 통하여 데이터(data)를 전송할 수 있는 통신 시스템에서 동작 가능하도록 구성될 수 있다.
한편, 도 12에 도시된 이동 단말기(100)의 블록도는 본 발명의 일실시예를 위한 블록도이다. 블록도의 각 구성요소는 실제 구현되는 이동 단말기(100)의 사양에 따라 통합, 추가, 또는 생략될 수 있다. 즉, 필요에 따라 2 이상의 구성요소가 하나의 구성요소로 합쳐지거나, 혹은 하나의 구성요소가 2 이상의 구성요소로 세분되어 구성될 수 있다. 또한, 각 블록에서 수행하는 기능은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것이며, 그 구체적인 동작이나 장치는 본 발명의 권리범위를 제한하지 아니한다.
도 13은 도 12의 제어부의 내부 블록도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일실시예에 의한 제어부(180)는, 멀티미디어 재생을 위해, 역다중화부(310), 영상 처리부(320), 프로세서(330), OSD 생성부(340), 믹서(345), 프레임 레이트 변환부(350), 및 포맷터(360)를 포함할 수 있다. 그 외 오디오 처리부(미도시), 데이터 처리부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
역다중화부(310)는, 입력되는 스트림을 역다중화한다. 예를 들어, MPEG-2 TS가 입력되는 경우 이를 역다중화하여, 각각 영상, 음성 및 데이터 신호로 분리할 수 있다. 여기서, 역다중화부(310)에 입력되는 스트림 신호는, 방송 수신 모듈(111) 또는 무선 인터넷 모듈(115) 또는 인터페이스부(170)에서 출력되는 스트림 신호일 수 있다.
영상 처리부(320)는, 역다중화된 영상 신호의 영상 처리를 수행할 수 있다. 이를 위해, 영상 처리부(320)는, 영상 디코더(225), 및 스케일러(235)를 구비할 수 있다.
영상 디코더(225)는, 역다중화된 영상신호를 복호화하며, 스케일러(235)는, 디스플레이부(151)에서 출력되는 출력 영상을 고려하여, 복호화된 영상신호의 해상도를, 스케일링(scaling)할 수 있다.
영상 디코더(225)는 다양한 규격의 디코더를 구비하는 것이 가능하다.
프로세서(330)는, 이동 단말기(100) 내 또는 제어부(180) 내의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(330)는 방송 수신 모듈(111)을 제어하여, 사용자가 선택한 채널 또는 기저장된 채널에 해당하는 RF 방송을 선택(Tuning)하도록 제어할 수 있다.
또한, 프로세서(330)는, 사용자입력 인터페이스부(150)를 통하여 입력된 사용자 명령 또는 내부 프로그램에 의하여 이동 단말기(100)를 제어할 수 있다.
또한, 프로세서(330)는, 네트워크 인터페이스부(135) 또는 인터페이스부(170)와의 데이터 전송 제어를 수행할 수 있다.
또한, 프로세서(330)는, 제어부(180) 내의 역다중화부(310), 영상 처리부(320), OSD 생성부(340) 등의 동작을 제어할 수 있다.
OSD 생성부(340)는, 사용자 입력에 따라 또는 자체적으로 OSD 신호를 생성한다. 예를 들어, 사용자 입력 신호에 기초하여, 디스플레이부(151)에 출력되는 영상 내에, 각종 정보를 그래픽(Graphic)이나 텍스트(Text)로 표시하기 위한 신호를 생성할 수 있다. 생성되는 OSD 신호는, 이동 단말기(100)의 사용자 인터페이스 화면, 다양한 메뉴 화면, 위젯, 아이콘 등의 다양한 데이터를 포함할 수 있다. 또한, 생성되는 OSD 신호는, 2D 오브젝트 또는 3D 오브젝트를 포함할 수 있다.
믹서(345)는, OSD 생성부(340)에서 생성된 OSD 신호와 영상 처리부(320)에서 영상 처리된 복호화된 영상 신호를 믹싱할 수 있다. 믹싱된 영상 신호는 프레임 레이트 변환부(350)에 제공된다.
프레임 레이트 변환부(Frame Rate Conveter, FRC)(350)는, 입력되는 영상의 프레임 레이트를 변환할 수 있다. 한편, 프레임 레이트 변환부(350)는, 별도의 프레임 레이트 변환 없이, 그대로 출력하는 것도 가능하다.
포맷터(Formatter)(360)는, 믹서(345)에서 믹싱된 신호, 즉 OSD 신호와 복호화된 영상 신호를 입력받아, 디스플레이부(151)에 적합하도록, 신호의 포맷을 변경하여 출력할 수 있다.
한편, 포맷터(Formatter)(360)는, 3D 영상 표시를 위해, 2D 영상 신호와 3D 영상 신호를 분리할 수 있다. 또한, 3D 영상 신호의 포맷을 변경하거나, 2D 영상 신호를 3D 영상 신호로 전환할 수도 있다.
한편, 포맷터(360)는, 거리 검출부(200)에서 산출된 거리 정보를 이용하여, 3D 영상 표시시, 이를 활용할 수 있다. 구체적으로, 거리 정보 레벨의 크기가 클수록, 외부 대상물이 더 멀리 떨어져 있는 것이므로, 포맷터(360)는, 깊이 정보가 작도록 설정할 수 있다. 즉, 포맷터(360)는, 거리 정보 레벨에 반비례하도록 깊이 정보 레벨을 설정할 수 있다. 그리고, 깊이 정보를 이용하여, 2D 영상을 3D 영상으로 변환하고, 이를 출력할 수 있다.
결국, 포맷터(360)는, 외부 대상물이 멀어, 거리 정보 레벨이 큰 경우, 깊이 정보 레벨을 작게 설정하며, 이에 따라, 3D 영상 표시시, 함몰되어 표시되도록 할 수 있다. 한편, 포맷터(360)는, 외부 대상물이 가까워, 거리 정보 레벨이 작은 경우, 깊이 정보 레벨을 크게 설정하며, 이에 따라, 3D 영상 표시시, 돌출되어 표시되도록 할 수 있다.
한편, 제어부(180) 내의 오디오 처리부(미도시)는, 역다중화된 음성 신호의 음성 처리를 수행할 수 있다. 이를 위해 오디오 처리부(미도시)는 다양한 디코더를 구비할 수 있다.
또한, 제어부(180) 내의 오디오 처리부(미도시)는, 베이스(Base), 트레블(Treble), 음량 조절 등을 처리할 수 있다.
한편, 도 13에서는 OSD 생성부(340)와 영상 처리부(320)으로부터의 신호를 믹서(345)에서 믹싱한 후, 포맷터(360)에서 3D 처리 등을 하는 것으로 도시하나, 이에 한정되지 않으며, 믹서가 포맷터 뒤에 위치하는 것도 가능하다. 즉, 영상 처리부(320)의 출력을 포맷터(360)에서 3D 처리하고, OSD 생성부(340)는 OSD 생성과 함께 3D 처리를 수행한 후, 믹서(345)에서 각각의 처리된 3D 신호를 믹싱하는 것도 가능하다.
한편, 도 13에 도시된 제어부(180)의 블록도는 본 발명의 일실시예를 위한 블록도이다. 블록도의 각 구성요소는 실제 구현되는 제어부(180)의 사양에 따라 통합, 추가, 또는 생략될 수 있다.
특히, 프레임 레이트 변환부(350), 및 포맷터(360)는 제어부(180) 내에 마련되지 않고, 각각 별도로 구비될 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 거리 검출 장치를 포함하는 영상처리장치는 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (20)

  1. 제1 전기 신호에 기초하여, 출력광을 출력하는 광원부;
    제1 방향 스캐닝 및 제2 방향 스캐닝을 순차적으로 수행하여, 상기 출력광을 외부의 스캔 영역에 출력하는 스캐너;
    상기 출력광에 대응하여 외부로부터, 수신되는 수신광을 제2 전기 신호로 변환하는 검출부;
    상기 제1 전기 신호와 상기 제2 전기신호에 기초하여, 외부 대상물에 대한 거리를 연산하는 프로세서;를 포함하며,
    상기 스캐너는,
    상기 제1 방향 스캐닝 및 상기 제2 방향 스캐닝을 순차적으로 수행하되, 상기 스캔 영역 중 에지 영역에 대해서는, 상기 제1 방향 스캐닝 및 상기 제2 방향 스캐닝 중 어느 한 구간에서만 상기 출력광을 출력하고, 나머지 한 구간에서는, 상기 출력광을 출력하지 않으며,
    상기 스캐너는,
    상기 제1 방향 스캐닝 및 상기 제2 방향 스캐닝을 순차적으로 수행하되, 상기 스캔 영역 중 상기 에지 영역을 제외한 메인 영역에 대해서는, 상기 제1 방향 스캐닝 및 상기 제2 방향 스캐닝이 수행되는 모든 구간에서, 상기 출력광을 출력하는 것을 특징으로 하는 거리 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스캐너는,
    상기 스캔 영역에 대해 스캔하는 제1 프레임 구간 동안, 상기 에지 영역의 상기 제1 및 제2 방향 스캐닝 중 상기 제1 방향 스캐닝이 수행되는 구간에만, 상기 출력광을 출력하고,
    상기 제1 프레임에 후속하는 제2 프레임 구간 동안, 상기 에지 영역의 상기 제1 및 제2 방향 스캐닝 중 상기 제2 방향 스캐닝이 수행되는 구간에만, 상기 출력광을 출력하는 것을 특징으로 하는 거리 검출 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스캐너는,
    상기 스캔 영역 중 제1 수평 라인에 대한 상기 제1 방향 스캐닝, 상기 제1 수평 라인에 인접한 제2 수평 라인에 대한 상기 제2 방향 스캐닝을 수행하되,
    상기 제1 수평 라인의 제1 방향 스캐닝 구간 중 제1 에지 영역에 대응하는 구간에서, 상기 출력광을 출력하지 않으며, 상기 제1 수평 라인의 제1 방향 스캐닝 구간 중 제2 에지 영역에 대응하는 구간에서, 상기 출력광을 출력하며, 상기 제2 수평 라인의 제2 방향 스캐닝 구간 중 상기 제2 에지 영역에 대응하는 구간에서, 상기 출력광을 출력하지 않으며, 상기 제2 수평 라인의 제2 방향 스캐닝 구간 중 상기 제1 에지 영역에 대응하는 구간에서, 상기 출력광을 출력하는 것을 특징으로 하는 거리 검출 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1 전기 신호에 기초하여, 출력광을 출력하는 광원부;
    제1 방향 스캐닝 및 제2 방향 스캐닝을 순차적으로 수행하여, 상기 출력광을 외부의 스캔 영역에 출력하는 스캐너;
    상기 출력광에 대응하여 외부로부터, 수신되는 수신광을 제2 전기 신호로 변환하는 검출부;
    상기 제1 전기 신호와 상기 제2 전기신호에 기초하여, 외부 대상물에 대한 거리를 연산하는 프로세서;를 포함하며,
    상기 스캐너는,
    상기 제1 방향 스캐닝 및 상기 제2 방향 스캐닝을 순차적으로 수행하되, 상기 스캔 영역 중 에지 영역에 대해서는, 상기 제1 방향 스캐닝 및 상기 제2 방향 스캐닝 중 어느 한 구간에서만 상기 출력광을 출력하고, 나머지 한 구간에서는, 상기 출력광을 출력하지 않으며,
    상기 프로세서는,
    상기 스캔 영역에 대해 스캔하는 제1 프레임 구간 동안 수신되는 수신광에 기초한 제2 전기 신호와, 및 상기 제1 프레임에 후속하는 제2 프레임 구간 동안 수신되는 수신광에 기초한 제2 전기 신호에 기초하여, 상기 에지 영역에 대한 거리를 연산하는 것을 특징으로 하는 거리 검출 장치.
  7. 제1 전기 신호에 기초하여, 출력광을 출력하는 광원부;
    제1 방향 스캐닝 및 제2 방향 스캐닝을 순차적으로 수행하여, 상기 출력광을 외부의 스캔 영역에 출력하는 스캐너;
    상기 출력광에 대응하여 외부로부터, 수신되는 수신광을 제2 전기 신호로 변환하는 검출부;
    상기 제1 전기 신호와 상기 제2 전기신호에 기초하여, 외부 대상물에 대한 거리를 연산하는 프로세서;를 포함하며,
    상기 스캐너는,
    상기 제1 방향 스캐닝 및 상기 제2 방향 스캐닝을 순차적으로 수행하되, 상기 스캔 영역 중 에지 영역에 대해서는, 상기 제1 방향 스캐닝 및 상기 제2 방향 스캐닝 중 어느 한 구간에서만 상기 출력광을 출력하고, 나머지 한 구간에서는, 상기 출력광을 출력하지 않으며,
    상기 제1 방향과 제2 방향은 서로 반대 방향인 것을 특징으로 하는 거리 검출 장치.
  8. 제1 전기 신호에 기초하여, 출력광을 출력하는 광원부;
    제1 방향 스캐닝 및 제2 방향 스캐닝을 순차적으로 수행하여, 상기 출력광을 외부의 스캔 영역에 출력하는 스캐너;
    상기 출력광에 대응하여 외부로부터, 수신되는 수신광을 제2 전기 신호로 변환하는 검출부;
    상기 제1 전기 신호와 상기 제2 전기신호에 기초하여, 외부 대상물에 대한 거리를 연산하는 프로세서;를 포함하며,
    상기 스캐너는,
    상기 제1 방향 스캐닝 및 상기 제2 방향 스캐닝을 순차적으로 수행하되, 상기 스캔 영역 중 에지 영역에 대해서는, 상기 제1 방향 스캐닝 및 상기 제2 방향 스캐닝 중 어느 한 구간에서만 상기 출력광을 출력하고, 나머지 한 구간에서는, 상기 출력광을 출력하지 않으며,
    상기 스캐너에서 상기 외부로 출력되는 상기 출력광의 파워는 동일한 것을 특징으로 하는 거리 검출 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 광원부는 레이저 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 거리 검출 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 에지 영역에 대해, 2 프레임 마다 거리 검출 연산을 수행하며, 상기 스캔 영역 중 상기 에지 영역을 제외한 메인 영역에 대해, 1 프레임 마다 거리 검출 연산을 수행하는 것을 특징으로 하는 거리 검출 장치.
  11. 제1항 내지 제3항, 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항의 거리 검출 장치;를 구비하는 것을 특징으로 하는 영상처리장치.
  12. 제11항에 있어서,
    디스플레이;
    상기 거리 검출 장치에서 검출된 거리 정보를 이용하여, 상기 디스플레이에 3D 영상을 표시하도록 제어하는 제어부;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 영상처리장치.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
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