KR101695821B1 - 깊이 영상 획득 장치 및 그를 이용한 디스플레이 장치 - Google Patents

깊이 영상 획득 장치 및 그를 이용한 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

원거리에 위치하는 피사체의 깊이 영상을 획득할 수 있는 깊이 영상 획득 장치 및 그를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것으로, 소정의 피사체로 광을 조사하는 광 조사부와, 피사체로부터 반사되는 광을 수광하는 수광부와, 광 조사부 및 수광부를 제어하는 제어부를 포함하고, 광 조사부는, 광을 제 1 방향으로 출사하는 광원부와, 광원부로부터 제 1 방향으로 출사되는 광을 제 2 방향으로 반사시키는 반사부를 포함할 수 있다.

Description

깊이 영상 획득 장치 및 그를 이용한 디스플레이 장치{DEPTH IMAGE OBTAINING DEVICE AND DISPLAY DEVICE USING SAME}
본 발명은 깊이 영상을 획득하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원거리에 위치하는 피사체의 깊이 영상을 획득할 수 있는 깊이 영상 획득 장치 및 그를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 3차원 영상 정보는, 형상(geometry) 정보와 컬러(color) 정보를 포함하는데, 형상 정보는 깊이(depth) 영상을 이용하여 얻어질 수 있다.
이러한 깊이 영상은, 깊이 카메라와 같은 하드웨어 장비를 통하여 직접적으로 취득하는 방식과, 컴퓨터 비전(computer vision) 기술로 불리는 소프트웨어적인 영상 처리를 통하여 간접적으로 획득하는 방식이 있다.
한편, 깊이 카메라는 ToF(Time of Flight)를 이용하여, 깊이 영상을 획득하는 방식이 주로 사용되고 있다.
여기서, ToF(Time of Flight)를 이용하는 방식은, 피사체에 조사된 광이 피사체로부터 반사되어 돌아오는 시간을 측정하는 방식으로서, 광에 민감한 특수 센서를 사용하여 반사광이 수광부에 돌아오는 순간을 감지하여, ToF를 감지하는 직접 방식과, 포토 다이오드를 사용하여 변조된 펄스 광이 반사되는 오는 경우, 그들의 위상 차를 전하량으로 검출하여 계산하는 간접 방식이 있다.
그러나, 이러한 방식을 사용하는 깊이 카메라는, 피사체가 원거리에 위치하는 경우, 피사체로부터 반사되어 돌아오는 광량이 적어, 획득한 깊이 영상의 정밀도가 저하될 수 있다.
따라서, 원거리에 위치하는 피사체의 깊이 영상을 정밀하게 획득하기 위해서는, 높은 파워를 갖는 광원을 사용하거나, 광원의 수를 증가시키는 것이 필요하다.
하지만, 높은 파워를 갖는 광원을 사용하거나, 광원의 수를 증가시킬 경우, 아이-세이프티(eye-safety) 문제가 발생하므로, 기구적으로 안전거리를 확보하도록 광원을 배치해야 한다.
이러한 기구적 안전 거리는, 깊이 카메라에 대한 조명 모듈의 두께 및 크기를 증가시키는 요인이 되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 광 조사부에 반사부를 배치하여, 조명 모듈의 두께 및 크기를 증가시키지 않으면서도, 아이-세이프티(eye-safety) 문제를 해결하고, 원거리에 위치하는 피사체에 대한 깊이 영상을 정밀하게 획득할 수 있는 깊이 영상 획득 장치 및 그를 이용한 디스플레이 장치를 제공하고자 한다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 깊이 영상 획득 장치는, 소정의 피사체로 광을 조사하는 광 조사부와, 피사체로부터 반사되는 광을 수광하는 수광부와, 광 조사부 및 수광부를 제어하는 제어부를 포함하고, 광 조사부는, 광을 제 1 방향으로 출사하는 광원부와, 광원부로부터 제 1 방향으로 출사되는 광을 제 2 방향으로 반사시키는 반사부를 포함할 수 있다.
여기서, 제 1 방향으로 출사되는 광의 중심축과, 제 2 방향으로 반사되는 광의 중심축은, 서로 수직할 수 있다.
그리고, 광원부는, 적어도 하나의 레이저 다이오드 또는 수직 공진 표면광 레이저 광원 (VCSEL; Vertical Cavity Surface Emitting Laser)일 수 있다.
또한, 반사부는, 포물면 전반사 거울일 수 있다.
다음, 광원부와 반사부는, 동일한 기판 위에 배치되고, 나란히 일렬로 배치될 수 있다.
이어, 광 조사부는, 광원부와 반사부 사이에 배치되고, 광원부로부터 출사되는 광을 평행광으로 제공하는 광학 부재를 더 포함할 수 있다.
그리고, 광 조사부와 수광부는, 동일한 기판 위에 배치되어 일체형 모듈로 구성될 수 있다.
여기서, 광 조사부와 수광부를 포함하는 일체형 모듈은, 디스플레이 장치에 장착되고, 디스플레이 장치로부터 외부에 노출될 수 있다.
경우에 따라, 광 조사부는, 제 1 기판 위에 배치되어 제 1 분리 모듈로 구성되고, 수광부는, 제 2 기판 위에 배치되어 제 2 분리 모듈로 구성될 수 있다.
여기서, 광 조사부를 포함하는 제 1 분리 모듈과, 수광부를 포함하는 제 2 분리 모듈은, 디스플레이 장치에 장착되고, 제 1 분리 모듈은, 디스플레이 장치의 내부에 배치되고, 제 2 분리 모듈은, 디스플레이 장치로부터 외부에 노출될 수 있다.
이때, 제 1 분리 모듈은, 디스플레이 장치의 디스플레이 패널 후방에 배치될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 깊이 영상 획득 장치를 이용한 디스플레이 장치는, 디스플레이 패널과, 디스플레이 패널로 광을 조사하는 백라이트 유닛과, 백라이트 유닛 내에 배치되어 소정의 피사체로 광을 조사하는 광 조사부와, 디스플레이 패널의 주변부에 배치되어 피사체로부터 반사되는 광을 수광하는 수광부와, 광 조사부 및 수광부를 제어하는 제어부를 포함하며, 광 조사부는, 광을 제 1 방향으로 출사하는 광원부와, 광원부로부터 제 1 방향으로 출사되는 광을 제 2 방향으로 반사시키는 반사부를 포함할 수 있다.
여기서, 백라이트 유닛은, 기판과, 기판 위에 배치되는 다수의 광원들을 포함하는 광원 모듈과, 광원 모듈의 상부에 배치되는 확산판과, 확산판 상부에 배치되는 광학 부재를 포함하고, 광 조사부는, 광원 모듈 내, 광원 모듈과 확산판 사이, 확산판과 광학 부재 사이 중, 적어도 어느 한 곳에 배치될 수 있다.
이때, 광 조사부는, 광원 모듈의 광원들 사이에 배치될 수 있다.
그리고, 광 조사부와 광원은, 동일한 기판 위에 배치될 수 있다.
이어, 광원 모듈의 기판 하부에는 방열판이 배치될 수 있다.
다음, 광 조사부는, 광원 모듈의 일측에 배치되고, 소정 간격을 가질 수 있다.
그리고, 광 조사부의 상부에는, 컬러 차단 필터가 배치될 수 있다.
또한, 광 조사부는, 다수의 개별 모듈들로 배치되거나, 또는 다수의 개별 모듈을 포함하는 다수의 그룹 모듈들로 배치되며, 다수의 개별 모듈들은, 수광부와의 거리가 서로 동일하도록 배치되고, 다수의 개별 그룹들은, 수광부와의 거리가 서로 동일하도록 배치될 수 있다.
이어, 광 조사부는, 수광부에 인접하도록, 디스플레이 패널의 주변부에 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 깊이 영상 획득 장치 및 그를 이용한 디스플레이 장치에 의하면, 조명 모듈의 두께 및 크기를 증가시키지 않으면서도, 아이-세이프티(eye-safety) 문제를 해결하고, 원거리에 위치하는 피사체에 대한 깊이 영상을 정밀하게 획득할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 깊이 영상 획득 장치를 보여주는 블럭 구성도,
도 2는 본 발명 제 1 실시예에 따른 광 조사부를 보여주는 측면도,
도 3은 본 발명 제 2 실시예에 따른 광 조사부를 보여주는 측면도,
도 4a 및 도 4b는 도 2에 따른 광 조사부들의 어레이를 보여주는 평면도,
도 5a 및 도 5b는 도 3에 따른 광 조사부들의 어레이를 보여주는 평면도,
도 6a 및 도 6b는 광 조사부와 수광부의 배치를 보여주는 평면도,
도 7a 및 도 7b는 디스플레이 장치에 장착된 깊이 영상 획득 장치를 보여주는 도면,
도 8은 대형 화면을 갖는 디스플레이 장치에 적용되는 깊이 영상 획득 장치를 보여주는 도면,
도 9a 내지 도 9d는 본 발명에 따른 깊이 영상 획득 장치를 이용한 디스플레이 장치를 보여주는 분해도,
도 10은 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 백라이트 유닛에 적용된 광 조사부의 배치를 보여주는 도면,
도 11a 및 도 11b는 도 10의 Ⅰ-Ⅰ선상에 따른 단면도,
도 12는 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 백라이트 유닛을 제어하는 제어부를 보여주는 블럭 구성도,
도 13a 및 도 13b는 디스플레이 장치의 백라이트 유닛에 배치되는 광 조사부의 배열을 보여주는 도면,
도 14a 및 도 14b는 디스플레이 장치의 프레임에 배치되는 광 조사부의 배열을 보여주는 도면이다.
발명의 실시를 위한 최선의 형태
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에 기재된 실시 예에 따른 구성은, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터, 디지털 사이니지 등과 같은 고정 단말기뿐만 아니라 이동 단말기에도 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 깊이 영상 획득 장치를 보여주는 블럭 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 깊이 영상 획득 장치(1)는, 광 조사부(100), 수광부(200), 그리고, 제어부(300)를 포함할 수 있다.
여기서, 광 조사부(100)는, 소정의 피사체(400)로 광을 조사할 수 있는데, 광원부(120)와, 반사부(130)를 포함할 수 있다.
이때, 광원부(120)는, 광을 제 1 방향으로 출사하고, 반사부(130)는, 광원부(120)로부터 제 1 방향으로 출사되는 광을 제 2 방향으로 반사시킬 수 있다.
일 예로, 제 1 방향으로 출사되는 광의 중심축과, 제 2 방향으로 반사되는 광의 중심축은, 서로 수직할 수도 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
그리고, 광원부(120)는, 적어도 하나의 레이저 다이오드 또는 수직 공진 표면광 레이저 광원 (VCSEL; Vertical Cavity Surface Emitting Laser)일 수 있다.
일 예로, 광원부(120)는, 약 100mW 이상의 고출력을 갖는 레이저 광원일 수 있다.
또한, 반사부(130)는, 소정의 곡률을 갖는 전반사 거울일 수 있는데, 일 예로, 포물면 전반사 거울일 수 있다.
여기서, 반사부(130)는, 일부 표면만 곡률을 가질 수도 있고, 전체 표면이 곡률을 가질 수 있다.
이때, 반사부(130)에서, 곡률을 갖는 표면은, 광원부(120)의 광 출사면을 마주하도록 배치될 수 있다.
또한, 반사부(130) 표면의 곡률 값은, 반사부(130)로부터 반사되는 광의 확산각을 결정하는 역할을 하므로, 피사체(400)와의 거리 및 광원의 광 출력을 고려하여, 결정할 수 있다.
다음, 광원부(120)와 반사부(130)는, 동일한 기판 위에 배치되고, 나란히 일렬로 배치될 수 있다.
일 예로, 반사부(130)는, 광원부(120)의 광 출사 방향에 위치할 수 있다.
여기서, 광원부(120)와 반사부(130)를 포함하는 광 조사부(100)는, 하나일 수도 있지만, 경우에 따라서는, 다수 개일 수도 있다.
경우에 따라, 광원부(120)와 반사부(130) 사이에는, 광원부(120)로부터 출사되는 광을 평행광으로 제공하는 광학 부재가 배치될 수도 있다.
여기서, 광원부(120), 광학 부재, 및 반사부(130)는, 동일한 기판 위에 배치되고, 나란히 일렬로 배치될 수 있다.
일 예로, 광학 부재 및 반사부(130)는, 광원부(120)의 광 출사 방향에 일렬로 위치할 수 있다.
경우에 따라, 광원부(120)와 광학 부재 사이의 제 1 간격과, 광학 부재와 반사부(130) 사이의 제 2 간격은, 서로 다를 수 있다.
일 예로, 광원부(120)와 광학 부재 사이의 제 1 간격은, 광학 부재와 반사부(130) 사이의 제 2 간격보다 더 작을 수 있다.
다른 경우로서, 광원부(120)와 광학 부재 사이의 제 1 간격과, 광학 부재와 반사부(130) 사이의 제 2 간격은, 서로 동일 할 수도 있다.
여기서, 광원부(120), 광학 부재 및 반사부(130)를 포함하는 광 조사부(100)는, 하나일 수도 있지만, 경우에 따라서는, 다수 개일 수도 있다.
그리고, 광 조사부(100)와 수광부(200)는, 동일한 기판 위에 배치되어 일체형 모듈로 구성될 수 있다.
경우에 따라, 광 조사부(100)는, 제 1 기판 위에 배치되어 제 1 분리 모듈로 구성되고, 수광부(200)는, 제 2 기판 위에 배치되어 제 2 분리 모듈로 구성될 수도 있다.
다음, 수광부(200)는, 피사체(400)로부터 반사되는 광을 수광할 수 있다.
여기서, 수광부(200)는, 광 조사부(100)와 동일한 기판 위에 배치되어, 하나의 모듈로 구성될 수 있다.
경우에 따라, 수광부(200)는, 광 조사부(100)와 다른 기판 위에 배치되어, 서로 다른 개별 모듈로 구성될 수 있다.
그리고, 도시하지는 않았지만, 깊이 영상 처리부는, 수광부(200)에 수광된 광으로부터 깊이 영상 정보를 추출할 수 있다.
이어, 제어부(300)는, 광 조사부(100) 및 수광부(200)를 제어할 수 있는데, 제어부(300)는, 광 조사부(100) 및 수광부(200)를 동시에 구동시킬 수도 있고, 경우에 따라, 서로 다른 시간에 구동시킬 수도 있다.
이와 같이, 광 조사부(100)는, 고출력 광원을 사용할 경우, 아이-세이프티(eye-safety) 문제로 인하여, 안전 거리를 확보해야 하므로, 깊이 영상 획득 장치의 전체적인 두께가 크게 두꺼워질 수 있었지만, 본 발명과 같이, 광원부(120)의 출사면에 반사부(130)를 일렬로 배치함으로써, 광원부(120)와 반사부(130) 사이의 간격만큼 깊이 영상 획득 장치의 두께를 줄일 수 있다.
따라서, 본 발명은, 저출력 광원을 사용하는 깊이 영상 획득 장치의 두께 및 크기를 증가시키지 않고도, 저출력 광원 대신에 고출력 광원으로 대체할 수 있으므로, 깊이 영상 획득 장치를 소형화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 원거리에 위치하는 피사체(400)에 대한 깊이 영상을 정밀하게 획득할 수 있다.
도 2는 본 발명 제 1 실시예에 따른 광 조사부를 보여주는 측면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 광 조사부(100)는, 기판(110)과, 기판(110) 위에 배치되는 광원부(120)와 반사부(130)를 포함할 수 있다.
여기서, 광원부(120)와 반사부(130)는, 동일한 기판(110) 위에 나란히 일렬로 배치될 수 있다.
일 예로, 반사부(130)는, 광원부(120)의 광 출사 방향에 위치할 수 있다.
이때, 광원부(120)는, 광을 제 1 방향으로 출사하고, 반사부(130)는, 광원부(120)로부터 제 1 방향으로 출사되는 광을 제 2 방향으로 반사시킬 수 있다.
일 예로, 제 1 방향으로 출사되는 광의 중심축(122)과, 제 2 방향으로 반사되는 광의 중심축(124)은, 서로 수직할 수도 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
경우에 따라, 제 1 방향으로 출사되는 광의 중심축(122)과, 제 2 방향으로 반사되는 광의 중심축(124) 사이의 각도는, 둔각 또는 예각일 수 있다.
여기서, 제 1 방향으로 출사되는 광의 중심축(122)과, 제 2 방향으로 반사되는 광의 중심축(124) 사이의 각도는, 반사부(130) 표면의 곡률에 따라서, 달라질 수 있다.
그리고, 광원부(120)와 반사부(130) 사이의 거리는, 아이-세이프티(eye-safety)에 따른 안전 거리를 고려하여 결정될 수 있다.
다음, 광원부(120)는, 적어도 하나의 레이저 다이오드 또는 수직 공진 표면광 레이저 광원 (VCSEL; Vertical Cavity Surface Emitting Laser)일 수 있다.
일 예로, 광원부(120)는, 약 100mW 이상의 고출력을 갖는 레이저 광원일 수 있다.
또한, 반사부(130)는, 소정의 곡률을 갖는 전반사 거울일 수 있는데, 일 예로, 포물면 전반사 거울일 수 있다.
여기서, 반사부(130)는, 일부 표면만 곡률을 가질 수도 있고, 전체 표면이 곡률을 가질 수 있다.
이때, 반사부(130)에서, 곡률을 갖는 표면은, 광원부(120)의 광 출사면을 마주하도록 배치될 수 있다.
또한, 반사부(130) 표면의 곡률 값은, 반사부(130)로부터 반사되는 광의 확산각을 결정하는 역할을 하므로, 피사체(400)와의 거리 및 광원의 광 출력을 고려하여, 결정할 수 있다.
도 3은 본 발명 제 2 실시예에 따른 광 조사부를 보여주는 측면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 광 조사부(100)는, 기판(110)과, 기판(110) 위에 배치되는 광원부(120), 광학 부재(140) 및 반사부(130)를 포함할 수 있다.
여기서, 광원부(120), 광학 부재(140) 및 반사부(130)는, 동일한 기판(110) 위에 나란히 일렬로 배치될 수 있다.
일 예로, 광학 부재(140)는, 광원부(120)와 반사부(130) 사이에 배치되고, 광원부(120)의 광 출사 방향에 위치할 수 있다.
이때, 광원부(120)는, 광을 제 1 방향으로 출사하고, 광학 부재(140)는, 광을 평행광으로 변환하여 제 1 방향으로 출사하며, 반사부(130)는, 광학 부재(140)로부터 제 1 방향으로 출사되는 평행광을 제 2 방향으로 반사시킬 수 있다.
일 예로, 광원부(120)로부터 출사되는 광의 중심축(122)과, 광학 부재(140)로부터 출사되는 광의 중심축(126)은, 서로 동일할 수 있다.
경우에 따라서, 광원부(120)로부터 출사되는 광의 중심축(122)과, 광학 부재(140)로부터 출사되는 광의 중심축(126) 사이의 각도는, 둔각일 수 있다.
그리고, 광학 부재(140)로부터 출사되는 광의 중심축(126)과, 반사부(130)로부터 반사되는 광의 중심축(124)은, 서로 수직할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
경우에 따라, 광학 부재(140)로부터 출사되는 광의 중심축(126)과, 반사부(130)로부터 반사되는 광의 중심축(124) 사이의 각도는, 둔각 또는 예각일 수 있다.
여기서, 광학 부재(140)로부터 출사되는 광의 중심축(126)과, 반사부(130)로부터 반사되는 광의 중심축(124) 사이의 각도는, 반사부(130) 표면의 곡률에 따라서, 달라질 수 있다.
그리고, 광원부(120)와 반사부(130) 사이의 거리는, 아이-세이프티(eye-safety)에 따른 안전 거리를 고려하여 결정될 수 있다.
경우에 따라, 광원부(120)와 광학 부재(140) 사이의 제 1 간격과, 광학 부재(140)와 반사부(130) 사이의 제 2 간격은, 서로 다를 수 있다.
일 예로, 광원부(120)와 광학 부재(140) 사이의 제 1 간격은, 광학 부재(140)와 반사부(130) 사이의 제 2 간격보다 더 작을 수 있다.
다른 경우로서, 광원부(120)와 광학 부재(140) 사이의 제 1 간격과, 광학 부재(140)와 반사부(130) 사이의 제 2 간격은, 서로 동일할 수도 있다.
다음, 광원부(120)는, 적어도 하나의 레이저 다이오드 또는 수직 공진 표면광 레이저 광원 (VCSEL; Vertical Cavity Surface Emitting Laser)일 수 있다.
일 예로, 광원부(120)는, 약 100mW 이상의 고출력을 갖는 레이저 광원일 수 있다.
또한, 반사부(130)는, 소정의 곡률을 갖는 전반사 거울일 수 있는데, 일 예로, 포물면 전반사 거울일 수 있다.
여기서, 반사부(130)는, 일부 표면만 곡률을 가질 수도 있고, 전체 표면이 곡률을 가질 수 있다.
이어, 광학 부재(140)는, 광을 평행광으로 변환하는 시준 렌즈일 수 있다.
이때, 광학 부재(140)는, 광원부(120)의 광 출사면을 마주하도록 배치될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 도 2에 따른 광 조사부들의 어레이를 보여주는 평면도로서, 도 4a는 일체형 모듈이고, 도 4b는 분리형 모듈이다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 광원부(120)와 반사부(130)를 포함하는 광 조사부(100)는, 하나일 수도 있지만, 경우에 따라서는, 다수 개일 수도 있다.
도 4a와 같이, 하나의 기판(110) 위에, 다수의 광원부(120)와 다수의 반사부(130)가 배치될 수 있다.
일 예로, 광원부(120)는, 제 1, 제 2, 제 3 광원부(120a, 120b, 120c)를 포함할 수 있고, 반사부(130)는, 제 1, 제 2, 제 3 반사부(130a, 130b, 130c)를 포함할 수 있다.
여기서, 제 1 반사부(130a)는, 제 1 광원부(120a)의 광 출사 방향에 배치되고, 제 2 반사부(130b)는, 제 2 광원부(120b)의 광 출사 방향에 배치되며, 제 3 반사부(130c)는, 제 3 광원부(120c)의 광 출사 방향에 배치될 수 있다.
그리고, 제 1 광원부(120a)와 제 2 광원부(120b) 사이는, 제 1 간격 d1을 갖도록 떨어져 배치되고, 제 2 광원부(120b)와 제 3 광원부(120c) 사이는, 제 2 간격 d2를 갖도록 떨어져 배치될 수 있다.
여기서, 제 1 간격 d1과 제 2 간격 d2는, 서로 동일할 수도 있고, 경우에 따라, 서로 다를 수도 있다.
이때, 제 1 간격 d1과 제 2 간격 d2는, 서로 인접하는 광원부(120)들로부터 출사되는 광들이 서로 중첩되지 않도록, 제어될 수 있다.
또한, 도 4b와 같이, 다수의 기판(110) 위에, 광원부(120)와 반사부(130)가 각각 배치될 수 있다.
일 예로, 제 1 광 조사부는, 제 1 기판(110a) 위에 제 1 광원부(120a)와 제 1 반사부(130a)가 배치되고, 제 2 광 조사부는, 제 2 기판(110b) 위에 제 2 광원부(120b)와 제 2 반사부(130b)가 배치되며, 제 3 광 조사부는, 제 3 기판(110c) 위에 제 3 광원부(120c)와 제 3 반사부(130c)가 배치될 수 있다.
여기서, 제 1 반사부(130a)는, 제 1 광원부(120a)의 광 출사 방향에 배치되고, 제 2 반사부(130b)는, 제 2 광원부(120b)의 광 출사 방향에 배치되며, 제 3 반사부(130c)는, 제 3 광원부(120c)의 광 출사 방향에 배치될 수 있다.
그리고, 제 1, 제 2 , 제 3 기판(110a, 110b, 110c)는, 서로 일정 간격 떨어져 배치될 수 있다.
또한, 제 1 광원부(120a)와 제 2 광원부(120b) 사이는, 제 1 간격 d1을 갖도록 떨어져 배치되고, 제 2 광원부(120b)와 제 3 광원부(120c) 사이는, 제 2 간격 d2를 갖도록 떨어져 배치될 수 있다.
여기서, 제 1 간격 d1과 제 2 간격 d2는, 서로 동일할 수도 있고, 경우에 따라, 서로 다를 수도 있다.
이때, 제 1 간격 d1과 제 2 간격 d2는, 서로 인접하는 광원부(120)들로부터 출사되는 광들이 서로 중첩되지 않도록, 제어될 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 도 3에 따른 광 조사부들의 어레이를 보여주는 평면도로서, 도 5a는 일체형 모듈이고, 도 5b는 분리형 모듈이다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 광원부(120)와 반사부(130)를 포함하는 광 조사부(100)는, 하나일 수도 있지만, 경우에 따라서는, 다수 개일 수도 있다.
도 5a와 같이, 하나의 기판(110) 위에, 다수의 광원부(120)와 다수의 반사부(130) 및 다수의 광학 부재(140)가 배치될 수 있다.
일 예로, 광원부(120)는, 제 1, 제 2, 제 3 광원부(120a, 120b, 120c)를 포함할 수 있고, 반사부(130)는, 제 1, 제 2, 제 3 반사부(130a, 130b, 130c)를 포함할 수 있으며, 광학 부재(140)는, 제 1, 제 2, 제 3 광학 부재(140a, 140b, 140c)를 포함할 수 있다.
여기서, 제 1 반사부(130a) 및 제 1 광학 부재(140a)는, 제 1 광원부(120a)의 광 출사 방향에 배치되고, 제 2 반사부(130b) 및 제 2 광학 부재(140b)는, 제 2 광원부(120b)의 광 출사 방향에 배치되며, 제 3 반사부(130c) 및 제 3 광학 부재(140c)는, 제 3 광원부(120c)의 광 출사 방향에 배치될 수 있다.
그리고, 제 1 광원부(120a)와 제 2 광원부(120b) 사이는, 제 1 간격 d1을 갖도록 떨어져 배치되고, 제 2 광원부(120b)와 제 3 광원부(120c) 사이는, 제 2 간격 d2를 갖도록 떨어져 배치될 수 있다.
여기서, 제 1 간격 d1과 제 2 간격 d2는, 서로 동일할 수도 있고, 경우에 따라, 서로 다를 수도 있다.
이때, 제 1 간격 d1과 제 2 간격 d2는, 서로 인접하는 광원부(120)들로부터 출사되는 광들이 서로 중첩되지 않도록, 제어될 수 있다.
또한, 도 5b와 같이, 다수의 기판(110) 위에, 광원부(120)와 반사부(130) 및 광학 부재(140)가 각각 배치될 수 있다.
일 예로, 제 1 광 조사부는, 제 1 기판(110a) 위에 제 1 광원부(120a)와 제 1 반사부(130a) 및 제 1 광학 부재(140a)가 배치되고, 제 2 광 조사부는, 제 2 기판(110b) 위에 제 2 광원부(120b)와 제 2 반사부(130b) 및 제 2 광학 부재(140b)가 배치되며, 제 3 광 조사부는, 제 3 기판(110c) 위에 제 3 광원부(120c)와 제 3 반사부(130c) 및 제 3 광학 부재(140c)가 배치될 수 있다.
여기서, 제 1 반사부(130a) 및 제 1 광학 부재(140a)는, 제 1 광원부(120a)의 광 출사 방향에 배치되고, 제 2 반사부(130b) 및 제 2 광학 부재(140b)는, 제 2 광원부(120b)의 광 출사 방향에 배치되며, 제 3 반사부(130c) 및 제 3 광학 부재(140c)는, 제 3 광원부(120c)의 광 출사 방향에 배치될 수 있다.
그리고, 제 1, 제 2 , 제 3 기판(110a, 110b, 110c)는, 서로 일정 간격 떨어져 배치될 수 있다.
또한, 제 1 광원부(120a)와 제 2 광원부(120b) 사이는, 제 1 간격 d1을 갖도록 떨어져 배치되고, 제 2 광원부(120b)와 제 3 광원부(120c) 사이는, 제 2 간격 d2를 갖도록 떨어져 배치될 수 있다.
여기서, 제 1 간격 d1과 제 2 간격 d2는, 서로 동일할 수도 있고, 경우에 따라, 서로 다를 수도 있다.
이때, 제 1 간격 d1과 제 2 간격 d2는, 서로 인접하는 광원부(120)들로부터 출사되는 광들이 서로 중첩되지 않도록, 제어될 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 광 조사부와 수광부의 배치를 보여주는 평면도로서, 도 6a는 일체형 모듈이고, 도 6b는 분리형 모듈이다.
도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 깊이 영상 획득 장치는, 광 조사부(100)와 수광부(200)가 동일한 기판 위에 배치되는 일체형 모듈일 수도 있고, 또는 광 조사부(100)와 수광부(200)가 서로 다른 기판 위에 배치되는 분리형 모듈일 수도 있다.
여기서, 일체형 모듈은, 도 6a와 같이, 광 조사부(100)와 수광부(200) 및 제어부(300)가 동일한 기판(500) 위에 배치될 수 있다.
이때, 광 조사부(100)는, 기판(110) 위에, 광원부(120)와 반사부(130) 및 광학 부재(140)가 배치될 수 있다.
그리고, 광 조사부(100)의 일측에는, 수광부(200) 및 제어부(300)가 배치될 수 있다.
이어, 분리형 모듈은, 도 6b와 같이, 제 1 분리 모듈과 제 2 분리 모듈을 포함할 수 있는데, 제 1 분리 모듈은, 제 1 기판(500a) 위에 광 조사부(100)와 제어부(300)가 배치되고, 제 2 분리 모듈은, 제 2 기판(500b) 위에 수광부(200)가 배치될 수 있다.
여기서, 제어부(300)는, 광 조사부(100) 및 수광부(200)를 제어할 수 있는데, 제어부(300)는, 광 조사부(100) 및 수광부(200)를 동시에 구동시킬 수도 있고, 경우에 따라, 서로 다른 시간에 구동시킬 수도 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 깊이 영상 획득 장치는, 광 조사부(100)와 수광부(200)가 함께 배치되는 일체형 모듈로 제작될 수도 있고, 경우에 따라, 광 조사부(100)와 수광부(200)가 개별적으로 배치되는 분리형 모듈로 제작될 수도 있다.
도 7a 및 도 7b는 디스플레이 장치에 장착된 깊이 영상 획득 장치를 보여주는 도면이다.
도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 깊이 영상 획득 장치(1)는, 디스플레이 장치(2)에 적용될 수 있다.
여기서, 디스플레이 장치(2)는, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터, 디지털 사이니지 등과 같은 고정 단말기뿐만 아니라 이동 단말기에도 적용될 수 있다.
그리고, 깊이 영상 획득 장치(1)는, 광 조사부(100)와 수광부(200)가 동일한 기판 위에 배치되는 일체형 모듈일 수도 있고, 또는 광 조사부(100)와 수광부(200)가 서로 다른 기판 위에 배치되는 분리형 모듈일 수도 있다.
즉, 일체형 모듈은, 광 조사부(100)와 수광부(200) 및 제어부(300)가 동일한 기판(500) 위에 배치될 수 있다.
도 7a와 같이, 일체형 모듈의 깊이 영상 획득 장치(1)는, 디스플레이 장치(2)의 주변부에 장착될 수 있는데, 디스플레이 장치(2)로부터 외부에 일부 노출될 수도 있다.
일 예로, 일체형 모듈의 깊이 영상 획득 장치(1)는, 디스플레이 장치(2)의 디스플레이 패널(10)를 제외한 프레임(frame)(20) 주변부에 장착될 수 있다.
또한, 분리형 모듈은, 제 1 분리 모듈과 제 2 분리 모듈을 포함할 수 있는데, 제 1 분리 모듈은, 제 1 기판(500a) 위에 광 조사부(100)와 제어부(300)가 배치되고, 제 2 분리 모듈은, 제 2 기판(500b) 위에 수광부(200)가 배치될 수 있다.
도 7b와 같이, 분리형 모듈의 깊이 영상 획득 장치(1)는, 광 조사부(100)와 제어부(300)를 포함하는 제 1 분리 모듈이, 디스플레이 장치의 내부에 배치되고, 수광부(200)를 포함하는 제 2 분리 모듈이, 디스플레이 장치로부터 외부에 노출되도록 장착될 수 있다.
일 예로, 광 조사부(100)와 제어부(300)를 포함하는 제 1 분리 모듈은, 디스플레이 장치(2)의 디스플레이 패널(10) 후방에 배치될 수 있고, 수광부(200)를 포함하는 제 2 분리 모듈은, 디스플레이 장치(2)의 프레임(frame)(20) 주변부에 배치될 수 있다.
도 8은 대형 화면을 갖는 디스플레이 장치에 적용되는 깊이 영상 획득 장치를 보여주는 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 깊이 영상 획득 장치(1)는, 대형 화면을 이용하는 디스플레이 장치(2)에 적용될 수 있다.
일 예로, 대형 화면을 이용하는 디스플레이 장치(2)로서, 디지털 사이니지(digital signage) 등을 포함할 수 있는데, 사용자는, 디스플레이 장치(2)의 대형 화면을 터치하거나 또는 일정 거리에서 제스쳐를 통해, 필요한 정보를 얻을 수 있다.
여기서, 본 발명의 깊이 영상 획득 장치는, 두께 및 크기를 증가시키지 않고도, 고출력 광원을 사용하므로, 소형화가 가능하고, 원거리에 위치하는 사용자에 대한 깊이 영상을 정밀하게 획득할 수 있다.
따라서, 본 발명의 깊이 영상 획득 장치를 장착한 디스플레이 장치는, 사용자의 제스쳐를 정확하게 인식함으로써, 정확한 기능 수행하고, 정확한 정보를 전달할 수 있다.
도 9a 내지 도 9d는 본 발명에 따른 깊이 영상 획득 장치를 이용한 디스플레이 장치를 보여주는 분해도이다.
도 9a 내지 도 9d에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치는, 광 조사부(100), 수광부(200), 제어부(300)를 포함하는 깊이 영상 획득 장치, 디스플레이 패널(10), 그리고 디스플레이 패널(10)로 광을 조사하는 백라이트 유닛(30)을 포함할 수 있다.
여기서, 광 조사부(100)는, 백라이트 유닛(30) 내에 배치되어, 소정의 피사체로 광을 조사할 수 있고, 수광부(200)는, 디스플레이 패널(10)의 주변부에 배치되어, 피사체로부터 반사되는 광을 수광할 수 있으며, 제어부(300)는, 광 조사부(100) 및 수광부(200)를 제어할 수 있다.
그리고, 광 조사부(100)는, 광을 제 1 방향으로 출사하는 광원부와, 광원부로부터 제 1 방향으로 출사되는 광을 제 2 방향으로 반사시키는 반사부를 포함할 수 있다.
또한, 백라이트 유닛(30)은, 기판(32a)과, 기판(32a) 위에 배치되는 다수의 광원(32b)들을 포함하는 광원 모듈(32), 광원 모듈(32)의 상부에 배치되는 확산판(34), 확산판(34) 상부에 배치되는 광학 부재(36)를 포함할 수 있다.
이어, 광원 모듈(32)의 기판(32a) 하부에는, 방열판(40)이 배치될 수 있다.
이때, 광 조사부(100)는, 광원 모듈(32) 내부에 배치될 수도 있고, 광원 모듈(32)과 확산판(34) 사이에 배치될 수도 있으며, 확산판(34)과 광학 부재(36) 사이에 배치될 수도 있다.
도 9a와 같이, 광 조사부(100)는, 광원 모듈(32)의 광원(32b)들 사이에 배치될 수 있다.
여기서, 광 조사부(100)와 광원(32b)은, 동일한 기판(32a) 위에 배치될 수 있다.
즉, 광 조사부(100)의 광원과 디스플레이 장치의 광원(32b)은, 동일한 기판(32a) 위에 서로 혼합되어 배치될 수 있다.
이때, 광원 모듈(32)의 기판(32a) 하부에는, 방열판(40)이 배치됨으로써, 깊이 영상 획득 장치의 광 조사부(100)와 디스플레이 장치의 광원(32b)의 방열을 하나의 방열판(40)으로 동시에 이용할 수 있다.
그리고, 디스플레이 장치의 광원(32b)는, 백색 광원일 수 있고, 광 조사부(100)의 광원은, 적외선 광원일 수 있다.
따라서, 적외선 광원인 광 조사부(100)의 광원에는, 컬러 파장을 제거하기 위한 컬러 차단 필터가 추가로 더 배치될 수도 있다.
도 9b와 같이, 광 조사부(100)는, 광원 모듈(32)의 일측에 배치되고, 소정 간격을 갖도록 떨어져 배치될 수 있다.
즉, 광 조사부(100)가 배치되는 기판은, 광원 모듈(100)의 기판(32a)으로부터 일측 방향으로 일정 간격 떨어져 배치될 수 있다.
경우에 따라, 광 조사부(100)는, 광원 모듈(32)과 확산판(34) 사이에 배치될 수도 있다.
다른 경우로서, 도 9c와 같이, 광 조사부(100)는, 확산판(34)과 광학 부재(36) 사이에 배치될 수도 있다.
또 다른 경우로서, 도 9d와 같이, 광 조사부(100)는, 광학 부재(36)와 디스플레이 패널(10) 사이에 배치될 수도 있다.
이와 같이, 깊이 영상 획득 장치의 광 조사부(100)는, 디스플레이 장치의 다양한 위치에 배치됨으로써, 원거리에 위치하는 사용자에 대한 깊이 영상을 정밀하게 획득할 수 있다.
따라서, 본 발명의 깊이 영상 획득 장치를 이용한 디스플레이 장치는, 사용자의 제스쳐를 정확하게 인식함으로써, 정확한 기능 수행하고, 정확한 정보를 전달할 수 있다.
도 10은 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 백라이트 유닛에 적용된 광 조사부의 배치를 보여주는 도면이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(2)는, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터, 디지털 사이니지 등과 같은 고정 단말기뿐만 아니라 이동 단말기일 수 있다.
여기서, 디스플레이 장치(2)의 디스플레이 패널(10)의 후방에는, 백라이트 유닛의 광원 모듈(32)이 위치하고 있다.
이때, 백라이트 유닛의 광원 모듈(32)은, 기판(32a)과, 기판(32a) 위에 배열되는 다수의 광원(32b)들을 포함할 수 있다.
그리고, 깊이 영상 획득 장치의 광 조사부(100)는, 서로 인접하는 광원(32b)들 사이에 위치할 수 있다.
여기서, 깊이 영상 획득 장치의 광 조사부(100)와, 백라이트 유닛의 광원(32b)은, 동일한 기판(32a) 위에 배치되고, 횡 방향 또는 열 방향으로 서로 교대로 배치될 수 있다.
경우에 따라, 깊이 영상 획득 장치의 광 조사부(100)의 개수와, 백라이트 유닛의 광원(32b)의 개수 비율은, 1 : 1 ~ 1 : 50일 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
다른 경우로서, 깊이 영상 획득 장치의 광 조사부(100)는, 백라이트 유닛의 기판(32a) 전체 영역 중, 깊이 영상 획득 장치의 수광부(200)에 인접하는 영역에 배치될 수 있다.
그 이유는, 피사체와의 거리 산출에 대한 오차가 적어, 오차 보정(calibration)을 최소화할 수 있기 때문이다.
그리고, 깊이 영상 획득 장치의 수광부(200)는, 디스플레이 장치(2)의 프레임(frame)(20) 주변부에 배치될 수 있다.
도 11a 및 도 11b는 도 10의 Ⅰ-Ⅰ선상에 따른 단면도이다.
도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이, 백라이트 유닛의 광원 모듈(32)은, 기판(32a) 위에 다수의 광원(32b)들이 배열되고, 서로 인접하는 광원(32b)들 사이에 깊이 영상 획득 장치의 광 조사부(100)가 위치할 수 있다.
여기서, 깊이 영상 획득 장치의 광 조사부(100)의 상부에는, 컬러 차단 필터(color cut filter)(102)가 배치될 수 있다.
이때, 컬러 차단 필터(102)는, 광 조사부(100)의 광 출사 방향에 위치할 수 있다.
그리고, 도 11a와 같이, 컬러 차단 필터(102)는, 광 조사부(100)로부터 일정 간격 d만큼 떨어져 배치될 수 있다.
여기서, 컬러 차단 필터(102)와 광 조사부(100) 사이의 간격은, 광 조사부(100)로부터 출사되는 광을 완전 차단할 수 있는 거리를 고려하여, 결정할 수 있다.
즉, 컬러 차단 필터(102)와 광 조사부(100) 사이의 간격이 너무 크면, 광 조사부(100)로부터 출사되는 광이 확산되므로, 광을 완전 차단할 수 없기 때문이다.
경우에 따라, 도 11b와 같이, 컬러 차단 필터(102)는, 광 조사부(100) 위에 접촉되어 배치될 수도 있다.
여기서, 컬러 차단 필터(102)는, 광 조사부(100)로부터 출사되는 광이, 적외선 파장대의 광일 경우, 적외선 파장대의 광에서 나타나는 컬러의 광을 제거할 수 있다.
따라서, 백라이트 유닛의 광원(32b)으로부터 출사되는 광과, 컬러 차단 필터(102)에 의해 필터링된 광은, 모두 백색 광일 수 있다.
만일, 컬러 차단 필터(102)가 없는 경우, 디스플레이 장치(2)의 디스플레이 패널(10)에는, 깊이 영상 획득 장치의 광 조사부에서 출사되는 적외선 광으로 인하여, 영상에 열화 현상이 나타날 수 있다.
도 12는 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 백라이트 유닛을 제어하는 제어부를 보여주는 블럭 구성도이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치의 백라이트 유닛에서, 광원 모듈(32)은, 깊이 영상 획득 장치의 광 조사부(100)의 광원과, 백라이트 유닛의 광원(32b)을 포함할 수 있다.
그리고, 제어부(300)는, 제 1 제어부(310)와 제 2 제어부(320)를 포함하는데, 제 1 제어부(310)는, 백라이트 유닛의 광원(32b)을 제어하고, 제 2 제어부(320)는, 광 조사부(100)의 광원과 수광부(200)를 제어할 수 있다.
여기서, 제 1 제어부(310)는, 수신되는 영상 신호에 따라, 백라이트 유닛의 광원(32b)을 제어하고, 제 2 제어부(320)는, 깊이 영상을 획득하기 위해, 광 조사부(100) 및 수광부(200)를 동시에 구동시킬 수도 있고, 경우에 따라, 서로 다른 시간에 구동시킬 수도 있다.
따라서, 본 발명의 디스플레이 장치는, 백라이트 유닛의 광원 모듈뿐만 아니라, 백라이트 유닛에 포함되는 깊이 영상 획득 장치의 광 조사부도 함께 제어함으로써, 원거리에 위치하는 사용자에 대한 깊이 영상을 정밀하게 획득할 수 있다.
도 13a 및 도 13b는 디스플레이 장치의 백라이트 유닛에 배치되는 광 조사부의 배열을 보여주는 도면이다.
도 13a 및 도 13b에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(2)의 디스플레이 패널(10)의 후방에는, 깊이 영상 획득 장치의 광 조사부(100)가 배치될 수 있다.
그리고, 깊이 영상 획득 장치의 수광부(200)는, 디스플레이 장치(2)의 프레임(frame)(20) 주변부에 배치될 수 있다.
여기서, 깊이 영상 획득 장치의 광 조사부(100)는, 깊이 영상 획득 장치의 수광부(200)에 인접하여 배치될 수 있다.
도 13a와 같이, 광 조사부(100)가, 다수의 개별 모듈들로 배치될 경우, 다수의 개별 모듈들은, 수광부와의 거리가 서로 동일하도록 배치될 수 있다.
일 예로, 광 조사부(100)가, 제 1, 제 2, 제 3 광 조사부인 3개의 광 조사부를 포함할 때, 제 1 광 조사부와 수광부(200)는 제 1 간격 d1으로 떨어져 배치되고, 제 2 광 조사부와 수광부(200)는 제 2 간격 d2로 떨어져 배치되고, 제 3 광 조사부와 수광부(200)는 제 3 간격 d3으로 떨어져 배치될 수 있다.
여기서, 제 1 간격 d1, 제 2 간격 d2, 및 제 3 간격 d3은, 모두 동일할 수 있다.
경우에 따라, 도 13b와 같이, 광 조사부(100)가, 다수의 개별 모듈을 포함하는 다수의 그룹 모듈들로 배치될 때, 다수의 개별 그룹들은, 수광부와의 거리가 서로 동일하도록 배치될 수 있다.
일 예로, 광 조사부(100)가, 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 광 조사부인 4개의 광 조사부를 포함하는 제 1 그룹과, 제 5, 제 6, 제 7, 제 8 광 조사부인 4개의 광 조사부를 포함하는 제 2 그룹으로 구성될 때, 제 1 그룹과 수광부(200)는 제 4 간격 d4으로 떨어져 배치되고, 제 2 그룹과 수광부(200)는 제 5 간격 d5로 떨어져 배치될 수 있다.
여기서, 제 4 간격 d4 및 제 5 간격 d5는, 서로 동일할 수 있다.
경우에 따라, 광 조사부(100)는, 다수의 광원부(120)를 포함할 수도 있다.
이와 같이, 광 조사부(100)와 수광부(200) 사이의 간격을 일정하게 하는 이유는, 광 조사부(100)와 수광부(200) 사이의 간격이 다를 경우, 광 조사부(100)들 간의 온/오프 시간 차로 인하여, 피사체와의 거리를 정확하게 산출할 수 없기 때문이다.
따라서, 광 조사부(100)와 수광부(200) 사이의 간격을 일정하게 하면, 피사체와의 거리 산출에 대한 오차가 적어, 오차 보정(calibration)을 최소화할 수 있다.
또한, 상기 설명한 광 조사부(100)와 수광부(200) 사이의 간격은, 광 조사부(100)의 광 출사면과 수광부(200)의 수광면 사이의 간격일 수 있다.
도 14a 및 도 14b는 디스플레이 장치의 프레임에 배치되는 광 조사부의 배열을 보여주는 도면이다.
도 14a 및 도 14b에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(2)의 디스플레이 패널(10) 주변부에는, 프레임(frame)(20)이 배치되는데, 프레임(20)은, 영상이 표시되는 액티브 영역을 제외한 모든 영역을 모두 포함할 수 있다.
여기서, 디스플레이 장치(2)의 프레임(20) 영역에는, 깊이 영상 획득 장치의 광 조사부(100)가 배치될 수 있다.
그리고, 깊이 영상 획득 장치의 수광부(200)는, 디스플레이 장치(2)의 프레임(20) 주변부에 배치될 수 있다.
여기서, 깊이 영상 획득 장치의 광 조사부(100)는, 깊이 영상 획득 장치의 수광부(200)에 가장 가까운 프레임(20) 영역에 배치될 수 있다.
그 이유는, 광 조사부(100)와 수광부(200) 사이의 간격이 가까우면, 피사체와의 거리 산출에 대한 오차가 적어, 오차 보정(calibration)을 최소화할 수 있기 때문이다.
도 14a와 같이, 광 조사부(100)가, 다수의 개별 모듈들로 배치될 경우, 다수의 개별 모듈들은, 일정 간격을 가지고, 디스플레이 장치(2)의 프레임(20)을 따라, 배치될 수 있다.
여기서, 광 조사부(100)는, 수광부(200)에 인접한 디스플레이 장치(2)의 프레임(20) 영역에 배치될 수 있다.
경우에 따라, 도 14b와 같이, 광 조사부(100)가, 다수의 개별 모듈을 포함하는 다수의 그룹 모듈들로 배치될 때, 다수의 개별 그룹들은, 디스플레이 장치(2)의 프레임(20)을 따라, 배치될 수 있다.
일 예로, 광 조사부(100)가, 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 광 조사부인 4개의 광 조사부를 포함하는 제 1 그룹과, 제 5, 제 6, 제 7, 제 8 광 조사부인 4개의 광 조사부를 포함하는 제 2 그룹으로 구성될 때, 제 1 그룹과 제 2 그룹은, 수광부(200)에 인접한 디스플레이 장치(2)의 프레임(20) 영역에 배치될 수 있다.
경우에 따라, 광 조사부(100)는, 다수의 광원부(120)를 포함할 수도 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 깊이 영상 획득 장치 및 그를 이용한 디스플레이 장치는, 조명 모듈의 두께 및 크기를 증가시키지 않으면서도, 아이-세이프티(eye-safety) 문제를 해결하고, 원거리에 위치하는 피사체에 대한 깊이 영상을 정밀하게 획득할 수 있다.
발명의 실시를 위한 형태
본 발명에 따른 깊이 영상 획득 장치 및 그를 이용한 디스플레이 장치는 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 이해돼서는 안 될 것이다.
본 발명은, 원거리에 위치하는 피사체의 깊이 영상을 획득할 수 있는 깊이 영상 획득 장치 및 그를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것이다. 따라서, 본 발명은 산업상 이용가능성이 있다.

Claims (20)

  1. 소정의 피사체로 광을 조사하는 광 조사부;
    상기 피사체로부터 반사되는 상기 광을 수광하는 수광부; 그리고,
    상기 광 조사부 및 수광부를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 광 조사부는,
    상기 광을 제 1 방향으로 출사하는 광원부와,
    상기 광원부로부터 상기 제 1 방향으로 출사되는 광을 제 2 방향으로 반사시키는 반사부를 포함하고,
    상기 광원부와 상기 반사부는, 동일한 기판 위에 배치되고, 나란히 일렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 깊이 영상 획득 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 방향으로 출사되는 광의 중심축과, 상기 제 2 방향으로 반사되는 광의 중심축은, 서로 수직한 것을 특징으로 하는 깊이 영상 획득 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 광원부는, 적어도 하나의 레이저 다이오드 또는 수직 공진 표면광 레이저 광원 (VCSEL; Vertical Cavity Surface Emitting Laser)인 것을 특징으로 하는 깊이 영상 획득 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 반사부는, 포물면 전반사 거울인 것을 특징으로 하는 깊이 영상 획득 장치.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 광 조사부는,
    상기 광원부와 상기 반사부 사이에 배치되고, 상기 광원부로부터 출사되는 광을 평행광으로 제공하는 광학 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 깊이 영상 획득 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 광 조사부와 상기 수광부는, 동일한 기판 위에 배치되어 일체형 모듈로 구성되는 것을 특징으로 하는 깊이 영상 획득 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 광 조사부와 수광부를 포함하는 일체형 모듈은, 디스플레이 장치에 장착되고, 상기 디스플레이 장치로부터 외부에 노출되는 것을 특징으로 하는 깊이 영상 획득 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 광 조사부는, 제 1 기판 위에 배치되어 제 1 분리 모듈로 구성되고, 상기 수광부는, 제 2 기판 위에 배치되어 제 2 분리 모듈로 구성되는 것을 특징으로 하는 깊이 영상 획득 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 광 조사부를 포함하는 제 1 분리 모듈과, 상기 수광부를 포함하는 제 2 분리 모듈은, 디스플레이 장치에 장착되고,
    상기 제 1 분리 모듈은, 상기 디스플레이 장치의 내부에 배치되고,
    상기 제 2 분리 모듈은, 상기 디스플레이 장치로부터 외부에 노출되는 것을 특징으로 하는 깊이 영상 획득 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 제 1 분리 모듈은, 상기 디스플레이 장치의 디스플레이 패널 후방에 배치되는 것을 특징으로 하는 깊이 영상 획득 장치.
  12. 광 조사부와 수광부를 포함하는 깊이 영상 획득 장치를 이용한 디스플레이 장치에 있어서,
    디스플레이 패널;
    상기 디스플레이 패널로 광을 조사하는 백라이트 유닛;
    상기 백라이트 유닛 내에 배치되어, 소정의 피사체로 광을 조사하는 광 조사부;
    상기 디스플레이 패널의 주변부에 배치되어, 상기 피사체로부터 반사되는 광을 수광하는 수광부; 그리고,
    상기 광 조사부 및 수광부를 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 광 조사부는,
    상기 광을 제 1 방향으로 출사하는 광원부와,
    상기 광원부로부터 상기 제 1 방향으로 출사되는 광을 제 2 방향으로 반사시키는 반사부를 포함하고,
    상기 광원부와 상기 반사부는, 동일한 기판 위에 배치되고, 나란히 일렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 백라이트 유닛은,
    기판과, 기판 위에 배치되는 다수의 광원들을 포함하는 광원 모듈;
    상기 광원 모듈의 상부에 배치되는 확산판;
    상기 확산판 상부에 배치되는 광학 부재를 포함하고,
    상기 광 조사부는,
    상기 광원 모듈 내, 상기 광원 모듈과 확산판 사이, 상기 확산판과 광학 부재 사이 중, 적어도 어느 한 곳에 배치되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 광 조사부는, 상기 광원 모듈의 광원들 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 광 조사부와 상기 광원은, 동일한 기판 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  16. 제 13 항에 있어서, 상기 광원 모듈의 기판 하부에는 방열판이 배치되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  17. 제 13 항에 있어서, 상기 광 조사부는, 상기 광원 모듈의 일측에 배치되고, 소정 간격을 갖는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  18. 제 12 항에 있어서, 상기 광 조사부의 상부에는, 컬러 차단 필터가 배치되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  19. 제 12 항에 있어서, 상기 광 조사부는, 다수의 개별 모듈들로 배치되거나, 또는 다수의 개별 모듈을 포함하는 다수의 그룹 모듈들로 배치되며,
    상기 다수의 개별 모듈들은, 상기 수광부와의 거리가 서로 동일하도록 배치되고,
    상기 다수의 개별 그룹들은, 상기 수광부와의 거리가 서로 동일하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  20. 제 12 항에 있어서, 상기 광 조사부는, 상기 수광부에 인접하도록, 상기 디스플레이 패널의 주변부에 배치되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
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