JP7497078B2 - Light source drive control device and method - Google Patents
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Description
本発明は、３Ｄセンシングシステムに関し、特にディフューザー状態によって光源の駆動を制御する装置およびその方法に関する。 The present invention relates to a 3D sensing system, and in particular to an apparatus and method for controlling the operation of a light source based on the diffuser state.
立体映像サービスに対する関心が増大されることにより立体映像を提供する装置が開発および普及されている。立体映像を実現するための３Ｄセンシング方式のうち、ステレオスコピック（ｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ）方式、時間測定（ＴＯＦ：ｔｉｍｅ ｏｆ ｆｌｉｇｈｔ）方式、構造光（ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｌｉｇｈｔ）方式などがある。 As interest in stereoscopic video services grows, devices that provide stereoscopic videos are being developed and popularized. Among the 3D sensing methods for realizing stereoscopic videos, there are stereoscopic, time of flight (TOF) and structure light methods.
ステレオスコピック方式の基本原理は、人の左眼と右眼に互いに直交するように配列された映像を分離して入力し、人の頭脳で左眼と右眼にそれぞれ入力された映像が結合して立体映像が生成される方式である。ストレオ方式の３Ｄカメラには、二つのカメラ間の組立て誤差による品質問題が３Ｄ品質を低下させて、高精密組立て工程および収率の低下という問題点を抱えている。 The basic principle of the stereoscopic method is to separate and input images that are arranged perpendicular to each other to the left and right eyes of a person, and then the images input to the left and right eyes are combined in the human brain to generate a three-dimensional image. Stereoscopic 3D cameras have quality issues due to assembly errors between the two cameras, which reduces 3D quality, and they have problems with high-precision assembly processes and reduced yields.
一方、構造光（ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ １ｉｇｈｔ）方式は、特定パターンがコーディングされたレーザー光を物体に照射し、反射光のパターンシフト（ｓｈｉｆｔ）量を計算することで物体の深さ情報を獲得する。この方式は、一般的に固定焦点レンズとパッシブ（ｐａｓｓｉｖｅ）コーディング素子を使用する。よって、多様な環境によって解像度を変化させながらイメージを獲得することができないという短所がある。 Meanwhile, the structure light method obtains depth information of an object by irradiating an object with laser light coded with a specific pattern and calculating the amount of pattern shift of the reflected light. This method generally uses a fixed-focus lens and a passive coding element. Therefore, it has the disadvantage that it cannot obtain images while changing the resolution according to various environments.
飛行時間測定（ＴＯＦ：ｔｉｍｅ ｏｆ ｆｌｉｇｈｔ）方式は、被写体に直接的に光を照射し、反射して戻る反射光の時間を計算することで物体の深さ情報を獲得する方式である。 The time-of-flight (TOF) method obtains depth information about an object by shining light directly onto the subject and calculating the time it takes for the light to be reflected back.
上述した３Ｄセンシング方式のうち低い計算量による高いフレームレート（ｆｒａｍｅ ｒａｔｅ）、小さいフットプリント（ｆｏｏｔｐｒｉｎｔ）、相対的に少ない製作費用、日光に強靭な特性などの利点があるＴＯＦ方式が多くの関心を受けている。 Among the above 3D sensing methods, the TOF method is attracting much attention due to its advantages such as high frame rate with low computational complexity, small footprint, relatively low manufacturing cost, and sunlight-resistant characteristics.
ＴＯＦ方式は、基本的に特定波長の光を被写体に透写し、被写体から反射された同波長の光をフォトダイオード（Ｄ）またはカメラで測定または撮影し、深さ映像を抽出するプロセッシングを経るようになる。 The TOF method basically projects light of a specific wavelength onto the subject, measures or captures the light of the same wavelength reflected from the subject with a photodiode (D) or camera, and then processes it to extract a depth image.
ＴＯＦ方式における３Ｄセンシング距離は、光パワー（ｏｐｔｉｃａｌ ｐｏｗｅｒ）に比例して決定されるため、セットメーカーでは、通常駆動電流を増やして光源（ＶＣＳＥＬ）のパワーを増加させようとする。一般的にＴＯＦ方式が適用された３Ｄセンシングシステムには、点光源を面光源に変更するディフューザー（Ｄｉｆｆｕｓｅｒ）が備えられる。 Since the 3D sensing distance in the TOF method is determined in proportion to the optical power, set manufacturers usually try to increase the power of the light source (VCSEL) by increasing the driving current. 3D sensing systems that use the TOF method are generally equipped with a diffuser that changes a point light source into a surface light source.
しかし、ディフューザーがないか図１に示すように破損されると、光源によるレーザー光が被写体である人の目や肌に直接照射されて被害を与えるおそれがあるため、これに対する新しい方案を講ずる必要がある。 However, if the diffuser is missing or damaged as shown in Figure 1, the laser light from the light source may be irradiated directly onto the subject's eyes or skin, causing injury, so a new solution to this problem is needed.
そこで、本発明は、上述した必要性により案出された発明であって、本発明の主な目的は、ディフューザーの状態によって光源の駆動を制御して光源の直接照射による被害を最小化することができる３Ｄセンシングシステムの光源駆動制御装置およびその方法を提供することにある。 The present invention was conceived in response to the above-mentioned need, and the main objective of the present invention is to provide a light source drive control device and method for a 3D sensing system that can control the drive of the light source according to the state of the diffuser, thereby minimizing damage caused by direct irradiation of the light source.
さらに、本発明のまた他の目的は、被写体の近接接近の際に光源から照射された光により引き起こされる被写体の被害を最小化することができる３Ｄセンシングシステムの光源駆動制御装置およびその方法を提供することにある。 Furthermore, another object of the present invention is to provide a light source driving control device and method for a 3D sensing system that can minimize damage to a subject caused by light irradiated from a light source when the subject approaches closely.
前述した目的を達成するための本発明の実施形態による光源駆動制御装置は、ＰＣＢに装着される光源と、ホルダーにより固定され、下部に位置する光源から出力された光を拡散通過させるディフューザーとを含む３Ｄセンシングシステムに適用可能な装置であって、
前記光源側のＰＣＢに装着され、反射されてくる光量に反応するフォトダイオードと、
前記フォトダイオードの一側と連結され、フォトダイオード検出電圧を生成する電圧発生部と、
前記フォトダイオード検出電圧を前記ディフューザーの破損有無をチェックするために設定された第１基準電圧と比較するための第１比較器と、
前記フォトダイオード検出電圧と第１基準電圧との比較結果により前記光源のドライバーを選択的にオフさせるドライバー制御部とを含むことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a light source driving control device according to an embodiment of the present invention is a device applicable to a 3D sensing system, comprising a light source mounted on a PCB, and a diffuser fixed by a holder and diffusing and passing light output from the light source located at a lower portion,
A photodiode that is attached to the PCB on the light source side and reacts to the amount of reflected light;
a voltage generator connected to one side of the photodiode and generating a photodiode detection voltage;
a first comparator for comparing the photodiode detection voltage with a first reference voltage set to check whether the diffuser is damaged;
The photodiode detection voltage may be compared with a first reference voltage to selectively turn off a driver of the light source according to a comparison result.
さらに、上述した光源駆動制御装置は、前記フォトダイオード検出電圧を被写体近接有無をチェックするために設定された第２基準電圧と比較するための第２比較器をさらに含み、前記ドライバー制御部は、前記第２比較器の出力によって前記光源のドライバーを選択的にオフさせることをまた他の特徴とする。 Furthermore, the above-mentioned light source driving control device further includes a second comparator for comparing the photodiode detection voltage with a second reference voltage set to check whether a subject is approaching, and the driver control unit selectively turns off the driver of the light source according to the output of the second comparator.
本発明のまた他の実施形態による光源駆動制御装置は、ＰＣＢに装着される光源と、ホルダーにより固定され、下部に位置する光源から出力された光を拡散通過させるディフューザーとを含む３Ｄセンシングシステムに適用可能な装置にであって、
前記ディフューザー上に形成され、透明電極を内包し、一定の抵抗値を有するようにパターン形成された透明電極層と、
前記透明電極に連結され、バイアス電流を印加するための電流供給源と、
前記バイアス電流の印加により生成される透明電極状態電圧を互いに異なる基準電圧とそれぞれ比較する比較器と、
前記透明電極状態電圧が前記互いに異なる基準電圧範囲から外れると、前記光源のドライバーをオフさせるドライバー制御部とを含むことをまた他の特徴とする。
According to another embodiment of the present invention, a light source driving control device is a device applicable to a 3D sensing system, comprising a light source mounted on a PCB, and a diffuser fixed by a holder and diffusing and passing light output from the light source located at a lower portion,
a transparent electrode layer formed on the diffuser, the transparent electrode layer containing the transparent electrode and patterned to have a certain resistance;
a current source coupled to the transparent electrode for applying a bias current;
a comparator for comparing the transparent electrode state voltages generated by applying the bias current with different reference voltages;
The display device may further include a driver control unit that turns off a driver of the light source when the transparent electrode state voltage is outside the different reference voltage ranges.
さらに、本発明の実施形態による光源駆動制御方法は、ＰＣＢに装着される光源と、ホルダーにより固定され、下部に位置する光源から出力された光を拡散通過させるディフューザーと、前記光源側のＰＣＢに装着され、反射されてくる光量に反応する光反応素子とを含む３Ｄセンシングシステムで実行可能な方法であって、
光量によって変化する前記光反応素子の電圧を前記ディフューザーの破損有無をチェックするために設定された第１基準電圧と比較する段階と、
前記比較結果によって前記光源を駆動させるドライバーを選択的にオフ制御する段階とを含むことを特徴とする。
Further, the light source driving control method according to the embodiment of the present invention is a method that can be performed in a 3D sensing system including a light source mounted on a PCB, a diffuser that is fixed by a holder and that diffuses and transmits light output from the light source located at a lower portion, and a light responsive element that is mounted on the PCB on the light source side and responds to the amount of light reflected therefrom,
comparing a voltage of the light-responsive element, which varies depending on the amount of light, with a first reference voltage set to check whether the diffuser is damaged;
and selectively turning off a driver for driving the light source according to the comparison result.
上述した技術的課題を解決するための手段によると、本発明は、光源側のＰＣＢに装着され、反射されてくる光量に反応するフォトダイオードを通じてフォトダイオードの電圧を検出し、該検出電圧を、被写体近接有無をチェックするために設定された基準電圧と、或いはディフューザーの破損有無をチェックするために設定されたまた他の基準電圧と比較して、その比較結果によって光源のドライバーを強制的にオフさせることによって、ディフューザーの損傷或いは被写体の近接接近による被写体の被害を最小化することができる。 According to the means for solving the above technical problem, the present invention detects the voltage of a photodiode through a photodiode that is attached to the PCB on the light source side and reacts to the amount of reflected light, and compares the detected voltage with a reference voltage set to check whether the subject is approaching or not, or with another reference voltage set to check whether the diffuser is damaged or not, and forcibly turns off the driver of the light source based on the comparison result, thereby minimizing damage to the diffuser or damage to the subject caused by the subject approaching too close.
本発明の一実施形態によると、ＰＣＢに装着される光源と、ホルダーにより固定され、下部に位置する光源から出力された光を拡散通過させるディフューザーとを含む３Ｄセンシングシステムであって、前記光源側のＰＣＢに装着され、反射されてくる光量に反応するフォトダイオードと、前記フォトダイオードの一側と連結され、フォトダイオード検出電圧を生成する電圧発生部と、前記フォトダイオード検出電圧を前記ディフューザーの破損有無をチェックするために設定された第１基準電圧と比較するための第１比較器と、前記フォトダイオード検出電圧と第１基準電圧との比較結果によって前記光源のドライバーを選択的にオフさせるドライバー制御部とを含むことを特徴とする光源駆動制御装置が提供される。 According to one embodiment of the present invention, a 3D sensing system including a light source mounted on a PCB and a diffuser fixed by a holder to diffuse and pass light output from the light source located at the bottom is provided, the light source driving control device including a photodiode mounted on the PCB on the light source side and responsive to the amount of reflected light, a voltage generator connected to one side of the photodiode and generating a photodiode detection voltage, a first comparator for comparing the photodiode detection voltage with a first reference voltage set to check whether the diffuser is damaged, and a driver control unit for selectively turning off the driver of the light source according to the comparison result between the photodiode detection voltage and the first reference voltage.
後述する本発明に対する詳細な説明は、本発明の目的、技術的解法および長所を明らかにするために本発明が実施されることができる特定の実施形態を例示したもので、図示の添付図面を参照する。これらの実施形態は、通常の技術者が本発明を十分に実施できるように詳しく説明される。 The following detailed description of the present invention refers to the accompanying drawings which illustrate specific embodiments in which the present invention may be practiced in order to clarify the objectives, technical solutions and advantages of the present invention. These embodiments are described in detail to enable one of ordinary skill in the art to fully practice the present invention.
また、本発明の詳細な説明および請求項において「含む」という単語およびその変形は、他の技術的特徴、付加物、構成要素または段階を除外するものとして意図されたものではない。通常の技術者であれば本発明の他の目的、長所および特性の一部は本説明書から、そして一部は本発明の実施から分かるであろう。下記の例示および図面は実例として提供され、本発明を限定するものとして意図されたものではない。さらに、本発明は、本明細書に表示された実施形態の全ての可能な組み合わせを含む。本発明の多様な実施形態は互いに異なるが、相互に排他的である必要はないことが理解されるべきである。従って、後述する詳細な説明は限定的な意味として採用するものではなく、本発明の範囲は、適切に説明されれば、その請求項が主張するものと均等な全ての範囲と共に、添付の請求項によってのみ限定される。図面における類似した参照符号は、様々な側面で同一であるか類似した機能を指称する。 Furthermore, the word "comprises" and variations thereof in the detailed description and claims of the present invention are not intended to exclude other technical features, additions, components or steps. Other objects, advantages and characteristics of the present invention will become apparent to one of ordinary skill in the art from the description and in part from the practice of the present invention. The following examples and drawings are provided as examples and are not intended as limitations of the present invention. Furthermore, the present invention includes all possible combinations of the embodiments shown herein. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different from each other, but are not necessarily mutually exclusive. Therefore, the following detailed description is not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is limited only by the appended claims, together with the full scope of equivalents that such claims, if properly described, are to be claimed. Like reference symbols in the drawings refer to the same or similar functionality in various aspects.
本明細書において他に表示されるか明らかに文脈に矛盾しない限り、単数で指称された項目は、その文脈で他に要求されない限り、複数のものも含む。また、本発明を説明するにあたって、関連の公知構成または機能に対する具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にすると判断される場合は、それに対する詳細説明は省略する。 Unless otherwise indicated in this specification or clearly contradicted by the context, items referred to in the singular include the plural unless otherwise required by the context. In addition, in describing the present invention, if a detailed description of related publicly known configurations or functions is deemed to obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
以下、通常の技術者が本発明を容易に実施できるようにするために、本発明の好ましい実施形態について添付の図面を参照して詳しく説明する。下記における３Ｄセンシングシステムは、３Ｄ顔面認識、自動走行、仮想／拡張現実などの様々な分野で多様に利用されるカメラ装置であると仮定する。 Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement the present invention. It is assumed that the 3D sensing system in the following is a camera device that is used in various fields such as 3D face recognition, autonomous driving, and virtual/augmented reality.
図２および図３は、本発明の実施形態による光源駆動制御装置の光源（ＶＣＳＥＬ）パッケージの断面を例示したものであり、図４は、本発明の実施形態による光源駆動制御装置の構成図を例示したものである。 Figures 2 and 3 are cross-sectional views of a light source (VCSEL) package of a light source drive control device according to an embodiment of the present invention, and Figure 4 is a block diagram of a light source drive control device according to an embodiment of the present invention.
先ず、図２を参照すると、本発明の実施形態による３Ｄセンシングシステムは、ＰＣＢに装着される光源１０を含む。光源１０は、レーザーダイオードまたはＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ－Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ－Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）からなることができる。前記光源１０は、図示のようにホルダー２０により固定され、下部に位置する光源１０から出力された光を拡散通過させるディフューザー３０を含む。下記では、光源１０としてＶＣＳＥＬを採用しているものと図示した。 First, referring to FIG. 2, a 3D sensing system according to an embodiment of the present invention includes a light source 10 mounted on a PCB. The light source 10 may be a laser diode or a VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser). The light source 10 is fixed by a holder 20 as shown, and includes a diffuser 30 that diffuses and transmits light output from the light source 10 located at the bottom. In the following description, a VCSEL is illustrated as being used as the light source 10.
ディフューザー３０の破損有無をチェックするために、本発明の実施形態による光源駆動制御装置は、前記光源１０側のＰＣＢに装着され、ディフューザー３０から反射されてくる光量に反応するフォトダイオード（ＰＤ）４０をさらに含む。 In order to check whether the diffuser 30 is damaged, the light source driving control device according to an embodiment of the present invention further includes a photodiode (PD) 40 that is mounted on the PCB on the light source 10 side and reacts to the amount of light reflected from the diffuser 30.
さらに、本発明の実施形態による光源駆動制御装置は、図４に示すように、ＰＤ４０の一側と連結され、フォトダイオード検出電圧（ＶＰＤ）を生成する電圧発生部を含む。前記電圧発生部は、フォトダイオード電圧を検出するための抵抗（ＲＰＤ）と検出電圧の平均値を得るためのＬＰＦ５０で構成することができる。 4, the light source driving control device according to the embodiment of the present invention further includes a voltage generator connected to one side of the PD 40 to generate a photodiode detection voltage (VPD). The voltage generator may include a resistor R PD for detecting the photodiode voltage and an LPF 50 for obtaining an average value of the detection voltage.
また、本発明の実施形態による光源駆動制御装置は、平均化されたフォトダイオード検出電圧（ＬＰＦ Ｏｕｔ）をディフューザーの破損有無をチェックするために設定された第１基準電圧（ＰＤ＿ＤＥＬ＿ＶＴＬ）と比較するための第１比較器６０と、 In addition, the light source driving control device according to an embodiment of the present invention includes a first comparator 60 for comparing the averaged photodiode detection voltage (LPF Out) with a first reference voltage (PD_DEL_VTL) set to check whether the diffuser is damaged,
前記平均化されたフォトダイオード検出電圧（ＬＰＦ Ｏｕｔ）と第１基準電圧（ＰＤ＿ＤＥＴ＿ＶＴＬ）との比較結果によって光源１０のドライバーを選択的にオフ（Ｄｒｉｖｅｒ ｏｆｆ Ｓｉｇｎａｌ）させ、ロジッグで実現することもできるドライバー制御部８０とを含む。 The driver control unit 80 selectively turns off the driver of the light source 10 (Driver off Signal) based on the result of comparing the averaged photodiode detection voltage (LPF Out) with the first reference voltage (PD_DET_VTL), and can also be realized by logic.
さらに、図３に示すように、本発明の実施形態による光源駆動制御装置は、平均化されたフォトダイオード検出電圧（ＬＰＦ Ｏｕｔ）を被写体近接有無をチェックするために設定された第２基準電圧（ＰＤ＿ＤＥＴ＿ＶＴＨ）と比較するための第２比較器７０をさらに含むことができる。このような場合、ドライバー制御部８０は、第２比較器７０の出力（ＯＰＤ＿ＥＲＲ）によって光源のドライバーを選択的にオフ（Ｄｒｉｖｅｒ ｏｆｆ Ｓｉｇｎａｌ）させるための信号を出力する。前記第１比較器６０と第２比較器７０は、必要に応じていずれか一つ或いはいずれも具備されることができる。 Furthermore, as shown in FIG. 3, the light source driving control device according to an embodiment of the present invention may further include a second comparator 70 for comparing the averaged photodiode detection voltage (LPF Out) with a second reference voltage (PD_DET_VTH) set to check whether a subject is approaching. In this case, the driver control unit 80 outputs a signal for selectively turning off the driver of the light source (Driver off Signal) according to the output (OPD_ERR) of the second comparator 70. The first comparator 60 and the second comparator 70 may be provided either alone or in combination as necessary.
参考として、比較器６０、７０で比較される基準電圧のそれぞれは、レジスターを通じて電圧レベルを変更することができる。図４で説明していないイネーブルジェネレーター（Ｅｎａｂｌｅ Ｇｅｎ）ｌ００は、ドライバー制御部８０がフォトダイオード検出電圧と第１基準電圧（ＰＤ＿ＤＥＴ＿ＶＴＬ）或いは（および）第２基準電圧（ＰＤ＿ＤＥＴ＿ＶＴＨ）との比較結果を周期的にモニタリングするための状態監視信号（ＥＮ＿ＰＲＯＴＥＣＴ）を生成してドライバー制御部８０に伝達する。前記イネーブルジェネレーター１００は、図５に示すように、３Ｄセンシングシステムで利用される低電圧差等信号（ＬＶＤＳ）の発生時点から所定時間（フォトダイオード検出電圧が安定化されるまでの時間）遅延して活性化される状態監視信号を生成する。このような状態監視信号は、ドライバー制御部８０を活性化させるための信号として定義することもできる。このような場合、イネーブルジェネレーター１００なしでドライバー制御部８０は、上位プロセッサから印加されるイネーブル信号によって活性化されて、フォトダイオード検出電圧と第１基準電圧（ＰＤ＿ＤＥＬ＿ＶＴＬ）或いは（および）第２基準電圧（ＰＤ＿ＤＥＴ＿ＶＴＨ）との比較結果を周期的にモニタリングして光源のドライバーを制御することもできる。 For reference, each of the reference voltages compared by the comparators 60 and 70 can change the voltage level through a register. An enable generator (Enable Gen) 100, not shown in FIG. 4, generates a state monitoring signal (EN_PROTECT) for the driver control unit 80 to periodically monitor the comparison result between the photodiode detection voltage and the first reference voltage (PD_DET_VTL) or (and) the second reference voltage (PD_DET_VTH) and transmits it to the driver control unit 80. The enable generator 100 generates a state monitoring signal that is activated with a delay of a predetermined time (the time until the photodiode detection voltage is stabilized) from the generation point of a low voltage difference signal (LVDS) used in the 3D sensing system, as shown in FIG. 5. Such a state monitoring signal can also be defined as a signal for activating the driver control unit 80. In this case, the driver control unit 80 can be activated by an enable signal applied from a host processor without the enable generator 100, and can periodically monitor the comparison result between the photodiode detection voltage and the first reference voltage (PD_DEL_VTL) and/or the second reference voltage (PD_DET_VTH) to control the light source driver.
以下、上述した構成を含む光源駆動制御装置の動作を図５～図７を参照して詳しく説明すると、図５～図７は、図４に示した光源駆動制御装置の動作を説明するための波形例示図をそれぞれ示したものである。 The operation of the light source drive control device including the above-mentioned configuration will be described in detail below with reference to Figures 5 to 7. Figures 5 to 7 each show an example waveform diagram for explaining the operation of the light source drive control device shown in Figure 4.
先ず、図５～図７に示したＳＰＩ／Ｉ２Ｃコマンド信号は、３Ｄセンシングシステムのパワーオン時の基準電圧をレジスターに設定するためのパルスを表したものであり、ＥＮ信号は、３Ｄセンシングシステムの全体ドライバーを活性化させるための信号を、ＬＶＤＳは、低電圧差等信号を、ＰＤ ＬＰＦ Ｏｕｔ Ｖｏｌｔａｇｅは、電圧発生部の一構成要素であるＬＰＦ５０の出力電圧、即ち平均化されたフォトダイオード検出電圧をそれぞれ示したものである。 First, the SPI/I2C command signals shown in Figures 5 to 7 represent pulses for setting the reference voltage in a register when the 3D sensing system is powered on, the EN signal is a signal for activating the entire driver of the 3D sensing system, the LVDS is a low voltage difference signal, and the PD LPF Out Voltage is the output voltage of the LPF 50, which is one component of the voltage generation unit, i.e., the averaged photodiode detection voltage.
仮にディフューザー３０の破損がないか被写体が設定しておいた位置まで近接していなければ、状態監視信号（ＥＮ＿ＰＲＯＴＥＣＴ）が活性化される区間における平均化されたフォトダイオード検出電圧（ＰＤ ＬＰＦ Ｏｕｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）は、図５に示すように、ディフューザー３０の破損有無をチェックするために設定された第ｌ基準電圧（ＰＤ＿ＤＥＴ＿ＶＴＬ）より高く、被写体近接有無をチェックするために設定された第２基準電圧（ＰＤ＿ＤＥＴ＿ＶＴＨ）よりは低いレベルを維持する。 If the diffuser 30 is not damaged or the subject is not approaching the set position, the averaged photodiode detection voltage (PD LPF Out Voltage) during the period in which the status monitoring signal (EN_PROTECT) is activated remains at a level higher than the first reference voltage (PD_DET_VTL) set to check whether the diffuser 30 is damaged and lower than the second reference voltage (PD_DET_VTH) set to check whether the subject is approaching, as shown in FIG. 5.
しかし、図３に示すように、被写体が設定しておいた位置よりさらに近く近接すると、より多くの光量が被写体により反射され、光量に比例して反応するフォトダイオード４０の検出電圧は上昇する。このように被写体近接によりフォトダイオード検出電圧（ＰＤ ＬＰＦ Ｑｕｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）が図６に示すように被写体近接有無をチェックするために設定された第２基準電圧（ＰＤ＿ＤＥＴ＿ＶＴＨ）以上になると、ドライバー制御部８０は、光源のドライバーを強制的にオフ（ＥＮ＿ＤＲＩＶＥＲ）させることで、被写体近接によって被写体が損傷されるか被害を被ることを事前に防止する。 However, as shown in FIG. 3, if the subject approaches closer than the set position, a larger amount of light is reflected by the subject, and the detection voltage of the photodiode 40, which reacts in proportion to the amount of light, rises. In this way, when the photodiode detection voltage (PD LPF Qut Voltage) becomes equal to or higher than the second reference voltage (PD_DET_VTH) set to check whether the subject is approaching as shown in FIG. 6, the driver control unit 80 forcibly turns off the light source driver (EN_DRIVER), thereby preventing the subject from being damaged or injured by the subject approaching.
一方、図１に示すように、ディフューザー３０が損傷されると、それから反射される光量は減少するため、フォトダイオード４０の検出電圧（ＰＤ ＬＰＦ Ｏｕｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）は図７に示すように低くなり、フォトダイオード４０の検出電圧（ＰＤ ＬＰＦ Ｏｕｔ Ｖｏｌ ｔａｇｅ）がディフューザーの破損有無をチェックするために設定された第１基準電圧（ＰＤ＿ＤＥＴ＿ＶＴＬ）以下になると、ドライバー制御部８０は光源のドライバーを強制的にオフさせることで、ディフューザー３０の損傷により被写体が損傷されるか被害を被ることを事前に予防する。 On the other hand, as shown in FIG. 1, when the diffuser 30 is damaged, the amount of light reflected from it decreases, and the detection voltage (PD LPF Out Voltage) of the photodiode 40 becomes low as shown in FIG. 7. When the detection voltage (PD LPF Out Voltage) of the photodiode 40 becomes lower than the first reference voltage (PD_DET_VTL) set to check whether the diffuser is damaged, the driver control unit 80 forcibly turns off the driver of the light source, thereby preventing the subject from being damaged or injured due to damage to the diffuser 30.
したがって、本発明は、被写体の近接接近或いは（および）ディフューザー３０の破損時に、光源で照射された光により引き起こされる被写体の被害を最小化することができる発明である。 Therefore, the present invention is an invention that can minimize damage to a subject caused by light irradiated from a light source when the subject approaches closely or (and) when the diffuser 30 is damaged.
以下、本発明のまた他の実施形態による光源駆動制御装置の機構的構成と回路的構成の特徴について詳しく説明する。 The following provides a detailed description of the mechanical and circuit configurations of a light source drive control device according to another embodiment of the present invention.
図８は、本発明の実施形態による光源駆動制御装置のまた他の光源パッケージの断面を例示したもので、図９は、図８と関連したまた他の光源駆動制御装置の構成図を、図１０および図１１は、図９に示した光源駆動制御装置の動作を説明するための波形図をそれぞれ例示したものである。 Figure 8 illustrates a cross-section of another light source package of a light source driving control device according to an embodiment of the present invention, Figure 9 illustrates a configuration diagram of another light source driving control device related to Figure 8, and Figures 10 and 11 illustrate waveform diagrams for explaining the operation of the light source driving control device shown in Figure 9.
図８に示すように、本発明のまた他の実施形態による光源駆動制御装置は、ＰＣＢに装着される光源１０と、ホルダー２０により固定され、下部に位置する光源１０から出力された光を拡散通過させるディフューザー３０とを含む３Ｄセンシングシステムの一部であって、前記ディフューザー３０上に形成され、透明電極（ＩＴＯ）を内包し、一定の抵抗値を有するようにパターン形成された透明電極層６５をさらに含む。 As shown in FIG. 8, a light source driving control device according to another embodiment of the present invention is a part of a 3D sensing system including a light source 10 mounted on a PCB and a diffuser 30 fixed by a holder 20 and diffusing and passing light output from the light source 10 located at the bottom, and further includes a transparent electrode layer 65 formed on the diffuser 30, containing a transparent electrode (ITO), and patterned to have a certain resistance value.
上述した透明電極層６５の他に、本発明のさらに他の実施形態による光源駆動制御装置は、回路的特徴要素であり、図９に示すように、
前記透明電極（ＩＴＯ）に連結され、バイアス電流を印加するための電流供給源（ＩＢ）と、
前記バイアス電流の印加により生成される透明電極状態電圧（ＶＩＴＯ）を互いに異なる基準電圧（ＲＤＥＴ＿ＶＴＬ、ＲＤＥＴ＿ＶＴＨ）とそれぞれ比較する比較器７５、８５と、
前記透明電極状態電圧（ＶＩＴＯ）が前記互いに異なる基準電圧が形成する範囲から外れると、光源のドライバーをオフさせるドライバー制御部８０とを含む。
In addition to the transparent electrode layer 65 described above, the light source driving control device according to another embodiment of the present invention has a circuit characteristic element, as shown in FIG.
a current supply source (I B ) connected to the transparent electrode (ITO) for applying a bias current;
comparators 75 and 85 for comparing the transparent electrode state voltage (V ITO ) generated by application of the bias current with different reference voltages (RDET_VTL and RDET_VTH);
The display device further includes a driver control unit 80 for turning off a driver of a light source when the transparent electrode state voltage (V ITO ) falls outside a range defined by the different reference voltages.
上述した構成において、透明電極（ＩＴＯ）の抵抗に該当するＲＩＴＯに多様な電圧レベルを生成できるようにバイアス電流値をレジスターで選択（レジスターセッティング）できるようにしてもよい。 In the above-described configuration, the bias current value may be selectable by a resistor (resistor setting) so that various voltage levels can be generated in R ITO , which corresponds to the resistance of the transparent electrode (ITO).
図９で説明していないＥＮ＿ＲＤＥＴは、上位プロセッサで印加される信号であり、透明電極の状態をチェックするための透明電極状態チェック信号として定義することができる。このような透明電極状態チェック信号（ＥＮ＿ＲＤＥＴ）は、図１０に示すように、レジスター設定区間の終了時点（ＳＰＩ／Ｉ２Ｃ Ｃｏｍｍａｎｄ）で活性化される。 EN_RDET, which is not described in FIG. 9, is a signal applied by a host processor and can be defined as a transparent electrode status check signal for checking the status of the transparent electrode. Such a transparent electrode status check signal (EN_RDET) is activated at the end of the register setting period (SPI/I2C Command) as shown in FIG. 10.
以下、図１０および図１１を参照して、図９に示した光源駆動制御装置の動作を詳しく説明すると、
先ず、ディフューザー３０に図ｌに示すような損傷がなければ、電流供給源（ＩＢ）により印加されるバイアス電流（ＩＢ）によって、透明電極状態電圧（ＶＩＴＯ）は図１０に示すように事前設定された二つの基準電圧（ＲＤＥＴ＿ＶＴＬ、ＲＤＥＴ＿ＶＴＨ）の間で一定の電圧レベルを維持する。
The operation of the light source drive control device shown in FIG. 9 will be described in detail below with reference to FIGS. 10 and 11.
First, if the diffuser 30 is not damaged as shown in FIG. 1, the bias current ( IB ) applied by the current source ( IB ) causes the transparent electrode state voltage (V ITO ) to maintain a constant voltage level between two preset reference voltages (RDET_VTL, RDET_VTH) as shown in FIG. 10.
しかし、ディフューザー３０が損傷された場合は、透明電極（ＩＴＯ）の抵抗（ＲＩＴＯ）値も変わるようになる。透明電極の抵抗（ＲＩＴＯ）値が増加または減少すると、それにより透明電極状態電圧（ＶＩＴＯ）も変わるようになり、図１１に示すように予め設定された二つの基準電圧（ＲＤＥＴ＿ＶＴＬ、ＲＤＥＴ＿ＶＴＨ）範囲を上方或いは下方に外れるようになる。 However, if the diffuser 30 is damaged, the resistance ( RITO ) value of the transparent electrode (ITO) also changes. If the resistance ( RITO ) value of the transparent electrode increases or decreases, the transparent electrode state voltage ( VITO ) also changes accordingly, and goes above or below the two preset reference voltage (RDET_VTL, RDET_VTH) ranges as shown in FIG.
このような場合、ドライバー制御部８０は、光源のドライバーを強制的にオフさせることで、ディフューザー３０の損傷により被写体が損傷されるか被害を被ることを事前に予防する。 In such a case, the driver control unit 80 forcibly turns off the driver of the light source to prevent the subject from being damaged or harmed due to damage to the diffuser 30.
したがって、図９に示した光源駆動制御装置もディフューザー３０の破損時に光源から照射された光によって引き起こされる被写体の被害を最小化することができる効果を提供する。 Therefore, the light source drive control device shown in FIG. 9 also provides the effect of minimizing damage to the subject caused by light irradiated from the light source when the diffuser 30 is damaged.
以上、図面に示された実施形態を参考として説明したが、これは例示的なものに過ぎず、当該技術分野で通常の知識を有する者であればこれから多様な変形および均等な他の実施形態が可能であるという点が理解できるであろう。そこで、本発明の技術的保護範囲は、添付の特許請求の範囲のみにより定められるべきである。 The above description is based on the embodiment shown in the drawings, but this is merely illustrative, and a person having ordinary skill in the art would understand that various modifications and equivalent embodiments are possible. Therefore, the technical scope of the present invention should be determined solely by the scope of the appended claims.
Claims (2)
前記光源側のＰＣＢに装着され、反射されてくる光量に反応するフォトダイオードと、
前記フォトダイオードの一側と連結され、フォトダイオード検出電圧を生成する電圧発生部と、
前記フォトダイオード検出電圧を前記ディフューザーの破損有無をチェックするために設定された第１基準電圧と比較するための第１比較器と、
前記フォトダイオード検出電圧を被写体近接有無をチェックするために設定された第２基準電圧と比較するための第２比較器と、
前記フォトダイオード検出電圧と第１基準電圧又は第２基準電圧との比較結果により前記光源のドライバーを選択的にオフさせるドライバー制御部と、
を含み、
前記電圧発生部は、
前記フォトダイオードと接地との間に連結されてフォトダイオード電圧を検出するための抵抗（ＲＰＤ）と、
前記抵抗（ＲＰＤ）の一側に連結され、前記フォトダイオード電圧の平均値を得るためのＬＰＦとを含み、
前記ドライバー制御部が前記フォトダイオード検出電圧と前記第１基準電圧あるいは第２基準電圧との比較結果を周期的にモニタリングするための状態監視信号（ＥＮ＿ＰＲＯＴＥＣＴ）を生成するイネーブルジェネレーターをさらに含み、
前記イネーブルジェネレーターは、
前記光源駆動制御装置で利用される低電圧差等信号の発生時点から前記フォトダイオード検出電圧の平均値が安定化されるまで所定時間遅延して活性化される状態監視信号を発生させることを特徴とする、光源駆動制御装置。 A light source driving control device including a light source mounted on a PCB and a diffuser fixed by a holder and diffusing and passing light output from the light source located below,
A photodiode that is attached to the PCB on the light source side and reacts to the amount of reflected light;
a voltage generator connected to one side of the photodiode and generating a photodiode detection voltage;
a first comparator for comparing the photodiode detection voltage with a first reference voltage set to check whether the diffuser is damaged;
a second comparator for comparing the photodiode detection voltage with a second reference voltage set to check whether a subject is approaching;
a driver control unit that selectively turns off a driver of the light source according to a comparison result between the photodiode detection voltage and a first reference voltage or a second reference voltage;
Including,
The voltage generating unit is
a resistor RPD connected between the photodiode and ground for detecting a photodiode voltage;
a low pass filter (LPF) connected to one side of the resistor (RPD) for obtaining an average value of the photodiode voltage;
The driver control unit further includes an enable generator that generates a state monitoring signal (EN_PROTECT) for periodically monitoring a comparison result between the photodiode detection voltage and the first reference voltage or the second reference voltage,
The enable generator includes:
A light source drive control device, characterized in that it generates a status monitoring signal that is activated with a predetermined delay from the time when a low voltage difference signal used in the light source drive control device is generated until the average value of the photodiode detection voltage is stabilized.
光量によって変化する前記光反応素子の電圧を前記ディフューザーの破損有無をチェックするために設定された第１基準電圧と比較する段階と、
前記光反応素子の電圧を被写体近接有無をチェックするために設定された第２基準電圧と比較する段階と、
比較結果によって前記光源を駆動させるドライバーを選択的にオフ制御する段階と、
前記光反応素子の電圧と前記第１基準電圧あるいは第２基準電圧との比較結果を周期的にモニタリングするための状態監視信号（ＥＮ＿ＰＲＯＴＥＣＴ）を生成する段階と、
を含み、
前記電圧発生部は、
前記光反応素子と接地との間に連結されて光反応素子の電圧を検出するための抵抗（ＲＰＤ）と、
前記抵抗（ＲＰＤ）の一側に連結され、前記光反応素子の電圧の平均値を得るためのＬＰＦとを含み、
前記状態監視信号を生成する段階は、前記３Ｄセンシングシステムで利用される低電圧差等信号の発生時点から前記光反応素子の電圧の平均値が安定化されるまで所定時間遅延して活性化される状態監視信号を発生させることを特徴とする、光源駆動制御方法。 A method for driving and controlling a light source of a 3D sensing system, comprising: a light source mounted on a PCB; a diffuser fixed by a holder and diffusing and passing light output from the light source located at a lower portion; a photoresponsive element mounted on the PCB on the light source side and responsive to an amount of light reflected from the light source; and a voltage generator connected to one side of the photoresponsive element and generating a voltage for the photoresponsive element ,
comparing a voltage of the light-responsive element, which varies depending on the amount of light, with a first reference voltage set to check whether the diffuser is damaged;
comparing the voltage of the photosensitive element with a second reference voltage set to check whether a subject is approaching;
selectively turning off a driver that drives the light source according to a comparison result;
generating a status monitoring signal (EN_PROTECT) for periodically monitoring a comparison result between the voltage of the photoresponsive element and the first reference voltage or the second reference voltage;
Including,
The voltage generating unit is
a resistor (RPD) connected between the photoresponsive element and ground for detecting a voltage of the photoresponsive element;
a low pass filter (LPF) connected to one side of the resistor (RPD) for obtaining an average voltage of the photoresponsive element;
The method for controlling a light source, wherein the step of generating the status monitoring signal generates a status monitoring signal that is activated with a predetermined delay from the generation of a low voltage difference signal used in the 3D sensing system until an average value of the voltage of the photoresponsive element is stabilized.
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