JP2012021971A

JP2012021971A - 距離測定モジュール及びこれを含む電子装置

Info

Publication number: JP2012021971A
Application number: JP2011091331A
Authority: JP
Inventors: Jong-Woo Park; ウーパク、ジョング; Bong-Ki Kim; キキム、ホング
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2010-07-15
Filing date: 2011-04-15
Publication date: 2012-02-02
Also published as: KR20120007735A; US20120013886A1

Abstract

【課題】本発明は、距離測定モジュール及びこれを含む電子装置に関する。
【解決手段】本発明の一実施形態に係る距離測定モジュールは、目標物を撮像する撮像レンズと、当該撮像レンズを介して上記目標物に基準光を照射する光源部と、上記目標物から反射され上記撮像レンズを介して入射される反射光を受光する受光部とを含み、当該受光部に到達された反射光の飛行時間から距離を測定することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、距離測定モジュール及びこれを含む電子装置に関する。より詳細には、距離測定対象となる目標物に照射され反射される光が撮像レンズを通過するようにして距離を測定する距離測定モジュール及びこれを含む電子装置に関する。

一般的に、レーザ光等の光を利用して物体の距離を測定する距離測定システムは、光の走行時間（ＴＯＦ、ＴｉｍｅｏｆＦｌｉｇｈｔ）を測定する方式と、遠距離物体及び近距離物体から反射される光の角度が異なる点を利用するＰＳＤ（ＰｏｓｉｔｉｏｎＳｅｎｓｔｉｖｅＤｅｖｉｃｅ）方式とを利用して物体の距離を測定する。

光の走行時間を測定して距離を測定する距離測定システムは、光源から距離測定のための基準光を照射した時点と、当該基準光が被測定体に反射された反射光を光センサーで検出した時点との間の光の走行時間（ＴＯＦ、ＴｉｍｅｏｆＦｌｉｇｈｔ）を測定して距離を測定する。

一般的に、レーザを利用した距離測定のための光学システムは、光を物体に送るための光源部と、物体から散乱された光を集光する受光部とからなり、上記光源部と受光部とは分離された部品であって所定距離だけ離隔されて配置される。

このような光学システムが適用されるモジュールのサイズは大きくなり、送光部と受光部との光軸の中心が一致せず受光効率が落ちるという問題点がある。

また、このような距離測定モジュールが電子装置に適用される場合、内部空間の活用面において効率的でない。

本発明の目的は、距離測定の対象となる目標物に照射され反射される光が撮像レンズを通過するようにして距離を測定する距離測定モジュール及びこれを含む電子装置を提供することである。

本発明の一実施形態に係る距離測定モジュールは、目標物を撮像する撮像レンズと、当該撮像レンズを介して上記目標物に基準光を照射する光源部と、上記目標物から反射されて上記撮像レンズを介して入射される反射光を受光する受光部とを含み、上記受光部に到達された反射光の飛行時間から距離を測定することができる。

また、本発明の一実施形態に係る距離測定モジュールは、上記目標物の映像が伝えられる上記撮像レンズの後方の第１の光軸経路に配置されるイメージセンサーと、上記撮像レンズとイメージセンサーとの間に配置され、上記基準光が移動される第２の光軸経路に沿って進行される上記基準光を上記撮像レンズ方向に方向転換するようにする第１の反射部とをさらに含むことができる。

また、本発明の一実施形態に係る距離測定モジュールにおける上記第１の反射部は、反射ミラー、プリズム又はビームスプリッターであっても良い。

また、本発明の一実施形態に係る距離測定モジュールにおける上記第１の光軸経路と第２の光軸経路は垂直であり、当該第１の光軸経路と第２の光軸経路との光軸の中心は一致することができる。

また、本発明の一実施形態に係る距離測定モジュールは、上記第１の反射部から上記第２の光軸経路に沿って進行される上記反射光を方向転換して上記受光部へ進行するようにする第２の反射部をさらに含むことができる。

また、本発明の一実施形態に係る距離測定モジュールにおける上記第２の反射部には、上記基準光を通過させる貫通孔が形成されることができる。

また、本発明の一実施形態に係る距離測定モジュールは、上記光源部と上記第２の反射部との間に配置され、上記基準光が上記貫通孔を通過するように当該基準光を集束する集束レンズをさらに含むことができる。

また、本発明の一実施形態に係る距離測定モジュールは、上記撮像レンズを通過するように配置され、上記目標物がポインティングされるようにする光ポインティング部をさらに含むことができる。

また、本発明の一実施形態に係る距離測定モジュールにおける上記光ポインティング部は、可視光帯域範囲のレーザ光源であっても良い。

また、本発明の一実施形態に係る距離測定モジュールにおける上記光源部は、光をパルス波形にして提供するパルス発生器であっても良い。

また、本発明の一実施形態に係る距離測定モジュールにおける上記光源部は、赤外線光源であっても良い。

他方、本発明の一実施形態に係る電子装置は、ケースの外部面に配置され目標物を撮像する撮像レンズと、上記ケースの内部空間内に配置され上記撮像レンズを介して上記目標物に基準光を照射する光源部と、上記目標物から反射され上記撮像レンズを介して上記内部空間に入射される反射光を受光する受光部と、上記基準光と反射光との飛行時間から演算された距離がディスプレイされるディスプレイ部とを含むことができる。

また、本発明の一実施形態に係る電子装置は、上記目標物の映像が伝えられる上記撮像レンズの後方の第１の光軸経路に配置されるイメージセンサーと、上記撮像レンズとイメージセンサーとの間に配置され、上記基準光が移動される第２の光軸経路に沿って進行される上記基準光を上記撮像レンズ方向に方向転換するようにする反射部とをさらに含むことができる。

また、本発明の一実施形態に係る電子装置における上記第１の反射部は、反射ミラー、プリズム又はビームスプリッターであっても良い。

また、本発明の一実施形態に係る電子装置における上記第１の光軸経路と第２の光軸経路は垂直であり、当該第１の光軸経路と第２の光軸経路との光軸の中心は一致することができる。

また、本発明の一実施形態に係る電子装置は、上記第１の反射部から上記第２の光軸経路に沿って進行される上記反射光を方向転換して上記受光部へ進行するようにする第２の反射部をさらに含むことができる。

また、本発明の一実施形態に係る電子装置における上記第２の反射部には、上記基準光を通過させる貫通孔が形成されることができる。

また、本発明の一実施形態に係る電子装置は、上記光源部と上記第２の反射部との間に配置され、上記基準光が上記貫通孔を通過するように上記基準光を集束する集束レンズをさらに含むことができる。

また、本発明の一実施形態に係る電子装置は、上記撮像レンズを通過するように配置され、上記目標物がポインティングされるようにする光ポインティング部をさらに含むことができる。

また、本発明の一実施形態に係る電子装置における上記光ポインティング部は、可視光帯域範囲のレーザ光源であっても良い。

また、本発明の一実施形態に係る電子装置における上記光源部は、光をパルス波形にして提供するパルス発生器であっても良い。

また、本発明の一実施形態に係る電子装置における上記光源部は、赤外線光源であっても良い。

本発明に係る距離測定モジュール及びこれを含む電子装置によると、共通の撮像レンズを介して基準光と反射光とが出射及び入射されるため、距離測定モジュールを含む移動通信端末機のサイズを小さくできるのみでなく、部品数を減らすことができる。

さらに、基準光と反射光との光軸の中心が一致するため、受光効率が向上され、且つ距離演算の正確度が向上する。

さらに、反射部を用いることで内部空間の活用面において効率的である。

さらに、光ポインティング部を用いることによって、周囲が暗くて目標物のイメージが明確でない際に測定位置を表示することができる。

本発明の一実施形態に係る距離測定モジュールを含む電子装置の概略斜視図である。本発明の一実施形態に係る距離測定モジュールにおいて、基準光の出射態様を示す概略図である。本発明の一実施形態に係る距離測定モジュールにおいて、反射光の入射態様を示す概略図である。本発明の一実施形態に係る距離測定モジュールにおいて、目標物の映像情報の移動経路と、反射光の受光部への移動経路とを併せて示す概略図である。本発明の一実施形態に係る距離測定モジュールに光ポインティング部がさらに加えられた態様を示す概略図である。

以下では、図面を参照して本発明の具体的な実施形態を詳述する。但し、本発明の思想は、提示される実施形態に制限されることなく、本発明の思想を理解する当業者は、同一思想の範囲内で他の構成要素の追加、変更、削除などを通じて、退歩的な他の発明や本発明の思想の範囲内に含まれる他の実施形態を容易に提案することができるが、これもまた本願発明の思想の範囲内に含まれると言えるはずである。

なお、各実施形態の図面に示される同一思想の範囲内の機能が同一な構成要素は、同一な参照符号を付して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る距離測定モジュールを含む電子装置の概略斜視図である。

図１を参照すると、本発明の一実施形態に係る距離測定モジュール１００を含む電子装置は、撮像レンズ１５と、光源部１２０（図２参照）と、受光部１４０（図２参照）と、ディスプレイ部１４とを含むことができる。

本実施形態の電子装置は、携帯用の移動通信端末機１０を例に挙げており、これに限定されるものではなく、ただ距離のみをディスプレイする距離測定装置としても応用されることができる。

上記撮像レンズ１５は、目標物の映像が撮像できる光学レンズであって、移動通信端末機１０のケース１２の外部面に配置されることができる。

上記撮像レンズ１５で撮像した目標物の映像情報は、上記移動通信端末機１０のディスプレイ部１４に示すようにすることができる。

上記ディスプレイ部１４には、光源部１２０と受光部１４０とを含む距離測定モジュール１００で演算された距離情報が示されることができる。

以下では、図２から図４を参照して、本発明の一実施形態に係る距離測定モジュール１００を詳述することとする。後述する距離測定モジュール１００の技術的な特徴は、本発明の一実施形態に係る電子装置にすべて適用されることができる。

図２は、本発明の一実施形態に係る距離測定モジュールにおいて基準光の出射態様を示す概略図であり、図３は、本発明の一実施形態に係る距離測定モジュールにおいて反射光の入射態様を示す概略図であり、図４は、本発明の一実施形態に係る距離測定モジュールにおいて目標物の映像情報の移動経路と反射光の受光部への移動経路とを併せて示す概略図である。

図２から図４を参照すると、本発明の一実施形態に係る距離測定モジュール１００は、撮像レンズ１５と、光源部１２０と、受光部１４０とを含むことができる。

上記撮像レンズ１５は、目標物Ｏを撮像する光学レンズであって、上記光源部１２０から出射される基準光Ｌと、目標物Ｏから反射される反射光Ｒとが通過するようにする。上記基準光Ｌと反射光Ｒとが一つの撮像レンズ１５を介して出射及び入射されるため、全体としては距離測定モジュール１００を含む移動通信端末機１０のサイズを小さくできる。

上記光源部１２０は、上記撮像レンズ１５を介して目標物Ｏに基準光Ｌを照射し、上記受光部１４０は、上記目標物Ｏから反射されて上記撮像レンズ１５を介して入射される反射光Ｒを受光することができる。

上記距離測定モジュール１００は、上記受光部１４０に到達された反射光の飛行時間から距離を演算してディスプレイ部１４に提供することができる。

上記光源部１２０は、９００ｎｍ以上の赤外線光源を用いて視覚に影響を及ぼさないようにすることができる。また、上記光源部１２０は、光をパルス波形にして提供するパルス発生器１３０であっても良い。当該パルス発生器１３０は、光をパルス波形にして提供して、パルス波形に反射される光の飛行時間を連続的に演算して距離をさらに正確に測定することができる。

また、上記距離測定モジュール１００は、上記目標物Ｏの映像が伝えられる上記撮像レンズ１５の後方の第１の光軸経路ＯＡ１に配置されるイメージセンサー１５０をさらに含むことができる。

上記イメージセンサー１５０は、ディスプレイ部１４に映像を伝えて使用者が映像を見ながら上記目標物Ｏの距離を容易に測定するようにすることができる。

上記距離測定モジュール１００は、電子装置１０内部の空間を効率よく活用し、基準光Ｌと反射光Ｒとの光軸の中心が一致するようにするために反射部をさらに含むことができる。

第１の反射部１５２は、上記撮像レンズ１５とイメージセンサー１５０との間に配置され、第２の光軸経路ＯＡ２に沿って進行される上記基準光Ｌを上記撮像レンズ１５方向に方向転換するようにする。

上記第１の反射部１５２は、反射ミラー、プリズム又はビームスプリッターからなることができる。ここで、上記第１の反射部１５２は、赤外線のみが反射される。

この際、上記第１の光軸経路ＯＡ１と第２の光軸経路ＯＡ２との光軸の中心が一致し、内部空間の空間効率のために、当該第１の光軸経路ＯＡ１と第２の光軸経路ＯＡ２は垂直になることができる。

図３に示すように、第２の反射部１２４は、上記第１の反射部１５２から上記第２の光軸経路ＯＡ２に沿って進行される上記反射光Ｒを方向転換して上記受光部１４０へ進行するようにすることができる。

この際、上記第２の反射部１２４は、上記基準光Ｌを通過させる貫通孔１２５が形成される反射ミラーであっても良い。

上記第２の反射部１２４と光源部１２０との間には、集束レンズ１２２が配置されることができ、当該集束レンズ１２２は、上記光源部１２０から出射される上記基準光Ｌが上記第２の反射部１２４の貫通孔１２５を通過するように上記基準光Ｌの散乱を防ぐことができる。

図４を参照すると、上記目標物Ｏから反射される反射光Ｒの映像情報は、第１の反射部１５２を通過してイメージセンサー１５０で結像される。また、上記反射光Ｒは、上記第１の反射部１５２で第２の光軸経路ＯＡ２に方向転換され、第２の反射部１２４で方向転換されて受光部１４０で感知される。

図５は、本発明の一実施形態に係る距離測定モジュールに光ポインティング部がさらに加えられた態様を示す概略図である。

図５を参照すると、距離測定モジュール１００は、光ポインティング部１６０から上記撮像レンズ１５を通過するように配置され、上記目標物Ｏがポインティングされるようにする光ポインティング部１６０をさらに含むことができる。

上記光ポインティング部１６０は、可視光帯域範囲のレーザ光源で、周囲が暗くて目標物のイメージが明確でない際、測定位置を表示することができる。

１０移動通信端末機
１００距離測定モジュール
１２０光源部
１２２集束レンズ
１２４第２の反射部
１４０受光部
１５０イメージセンサー
１６０光ポインティング部

Claims

目標物の撮像に用いられる撮像レンズと、
当該撮像レンズを介して前記目標物に基準光を照射する光源部と、
前記目標物から反射され前記撮像レンズを介して入射される反射光を受光する受光部と
を含み、
前記受光部に到達した反射光の飛行時間から距離を測定する、距離測定モジュール。
前記目標物の映像が伝えられる前記撮像レンズの後方の第１の光軸経路に配置されるイメージセンサーと、
前記撮像レンズとイメージセンサーとの間に配置され、第２の光軸経路に沿って進行する前記基準光を前記撮像レンズ方向に方向転換するようにする第１の反射部と
をさらに含む、請求項１に記載の距離測定モジュール。
前記第１の反射部は、反射ミラー、プリズム又はビームスプリッターである、請求項２に記載の距離測定モジュール。
前記第１の光軸経路の光軸と、前記第１の反射部により方向転換される前の前記基準光が進行する前記第２の光軸経路の光軸とは垂直であり、
前記第１の光軸経路の光軸と、前記第１の反射部により方向転換された後の前記基準光が進行する前記第２の光軸経路との光軸とは一致する、請求項２または３に記載の距離測定モジュール。
前記第１の反射部から前記第２の光軸経路に沿って進行する前記反射光を方向転換して前記受光部へ進行するようにする第２の反射部をさらに含む、請求項２から４の何れか１項に記載の距離測定モジュール。
前記第２の反射部は、前記基準光を通過させる貫通孔が形成されている、請求項５に記載の距離測定モジュール。
前記光源部と前記第２の反射部との間に配置され、前記基準光が前記貫通孔を通過するように当該基準光を集束する集束レンズをさらに含む、請求項６に記載の距離測定モジュール。
射出した光が前記撮像レンズを通過するように配置され、前記目標物がポインティングされるようにする光ポインティング部をさらに含む、請求項１から７の何れか１項に記載の距離測定モジュール。
前記光ポインティング部は、可視光帯域範囲のレーザ光源である、請求項８に記載の距離測定モジュール。
前記光源部は、光をパルス波形にして提供するパルス発生器である、請求項１から９の何れか１項に記載の距離測定モジュール。
前記光源部は、赤外線光源である、請求項１から９の何れか１項に記載の距離測定モジュール。
請求項１から１１の何れか１項に記載の距離測定モジュールと、
前記基準光と反射光との飛行時間から演算された距離がディスプレイされるディスプレイ部と
を含み、
前記撮像レンズは、ケースの外部面に配置され、
前記光源部は、前記ケースの内部空間内に配置される、電子装置。