KR102053935B1 - 빔프로젝터모듈의 광학장치에서의 크랙을 탐지하는 시스템 및 방법 - Google Patents

빔프로젝터모듈의 광학장치에서의 크랙을 탐지하는 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

일 실시예는, 광원 및 상기 광원에서 출력되는 광을 확산시켜 상기 광의 세기를 감소시키는 광학장치를 포함하는 빔프로젝터모듈; 상기 광이 물체에 반사되어 형성되는 반사광을 수신하는 이미지센서; 및 상기 반사광의 특성을 분석하여 상기 물체의 거리를 측정하는 신호처리장치를 포함하고, 상기 신호처리장치는, 상기 반사광의 특성이 크랙특성에 대응되는 경우, 상기 빔프로젝터모듈을 눈보호모드(eye-safety mode)로 작동시키는 시스템을 제공한다.

Description

빔프로젝터모듈의 광학장치에서의 크랙을 탐지하는 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING CRACKS IN AN OPTICAL DEVICE OF A BEAM PROJECTOR MODULE}
본 발명은 빔프로젝터모듈 및 그 주변 장치에 관한 것이다.
레이저(LASER)는 "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation"의 약자로서, 집중적이고 응축적으로 광을 출력할 수 있다. 또한, 레이저는 단색성 및 지향성을 가질 수 있는데, 이러한 특성으로 인해 레이저는 광학적 센서 기술분야에서 다양하게 활용되고 있다.
예를 들어, 레이저는 거리측정장치의 광원으로 활용될 수 있고, 3차원 뎁스 카메라(3D Depth Camera)의 광원으로 활용될 수 있다. ToF(Time of Flight) 방식의 거리측정장치는 광원에서 출력된 펄스(pulse) 형태의 광파가 물체에 반사되어 돌아오는 이동거리를 위상차이를 통해 측정하고 이러한 위상차이와 주파수의 정보를 통해 거리를 측정하며, 구조광(SL: Structure Light) 또는 하이브리드 스테레오 타입(hybrid stereo type)은 레이저 광원을 소스로 하여 디퓨저를 통하여 규칙 또는 비규칙적인 패턴을 형성함으로써 거리정보를 추출할 수 있다.
레이저는 고출력 및 지향성의 특성으로 인해 거리측정 및 3차원 뎁스 카메라의 광원으로 활용되고 있다.
한편, 레이저의 고출력 특성은 광의 비행거리를 증가시키고, 되돌아 온 광의 출력도 일정 이상을 유지시킬 수 있다는 측면에서 장점으로 인식될 수 있으나, 안전의 측면에서는 단점으로 인식될 수 있다. 고출력의 광이 사람의 안구로 직접 조사되는 경우, 안구에 손상을 주고, 극단적인 경우 실명을 초래할 수도 있다. 이에 따라, 레이저를 광원으로 사용하는 경우에는 항상 안전상의 문제가 고려되어야 한다.
일반적으로 각국에는 눈보호(eye-safety) 기준이 있어서, 장치에서 출력되는 광의 세기는 기준값이하로 조절된다.
출력되는 광의 세기를 조절하는 방법 중 하나는 광의 출력경로 상에 광의 세기를 줄여줄 수 있는 디퓨저(diffuser)를 배치하는 것이다. 디퓨저는 집중되어 있는 광을 빛의 속성을 이용하여 굴절 및 회절 등의 효과로 시스템에서 요구되는 일정 FOV(field of view)로 분산시키기 때문에 디퓨저를 통과한 광은 단위 면적당의 세기가 줄어들게 된다.
그런데, 이렇게 디퓨저를 이용하여 광의 세기를 조절하는 장치에서, 디퓨저에 이상이 발생하는 경우, 고출력의 광이 그대로 출력되기 때문에 안전상으로 문제가 될 수 있다.
이러한 배경에서, 본 실시예의 목적은, 눈보호(eye-safety) 기능을 제공하는 빔프로젝터모듈, 3차원 거리 측정 시스템 및 그 방법에 대한 기술을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 실시예는, 광원 및 상기 광원에서 출력되는 광을 확산시켜 상기 광의 세기를 감소시키는 광학장치를 포함하는 빔프로젝터모듈; 상기 광이 물체에 반사되어 형성되는 반사광을 수신하는 이미지센서; 및 상기 반사광의 특성을 분석하여 상기 물체의 거리를 측정하는 신호처리장치를 포함하고, 상기 신호처리장치는, 상기 반사광의 특성이 크랙특성에 대응되는 경우, 상기 빔프로젝터모듈을 눈보호모드(eye-safety mode)로 작동시키는 시스템을 제공한다.
상기 시스템에서, 상기 빔프로젝터모듈은, 상기 물체로 특정 패턴을 포함하는 이미지광을 투사하고, 상기 신호처리장치는, 상기 특정 패턴의 변형을 인식하여 상기 물체의 거리를 측정하되, 거리의 변동이 선형(linear)적으로 형성되는 일정 영역에서의 상기 특정 패턴의 변형이 비선형적으로 형성되는 경우, 상기 반사광의 특성을 크랙특성에 대응되는 것으로 판단할 수 있다.
상기 시스템에서, 상기 빔프로젝터모듈은, 상기 물체로 특정 패턴을 포함하는 이미지광을 투사하고, 상기 신호처리장치는, 상기 특정 패턴의 변형을 인식하여 상기 물체의 거리를 측정하되, 서로 다른 복수의 시점에서 일 영역에서의 상기 특정 패턴의 변형이 동일한 형태인 것으로 인식되는 경우, 상기 빔프로젝터모듈에서 상기 일 영역에 대응되는 부분에 이상이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
상기 시스템에서, 상기 신호처리장치는, 상기 일 영역에 대한 정보를 UI(User Interface)를 포함하는 호스트장치로 출력할 수 있다.
상기 시스템에서, 상기 빔프로젝터모듈은, 상기 물체로 특정 패턴을 포함하는 이미지광을 투사하고, 상기 신호처리장치는, 상기 특정 패턴의 변형을 인식하여 상기 물체의 거리를 측정하고 삼차원 이미지를 생성하되, 서로 다른 복수의 시점에서 일 영역에서의 상기 삼차원 이미지가 동일한 형태인 것으로 인식되는 경우, 상기 빔프로젝터모듈에서 상기 일 영역에 대응되는 부분에 이상이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
상기 시스템에서, 상기 신호처리장치는, 상기 일 영역에 이상이 발생한 것으로 판단하는 경우, 상기 일 영역에 대한 거리 측정값을 보정하여 상기 삼차원 이미지를 생성할 수 있다.
상기 시스템에서, 상기 신호처리장치는, 상기 일 영역의 거리 측정값을 상기 일 영역의 주변 영역의 거리 측정값을 평균하여 보정할 수 있다.
상기 시스템에서, 상기 신호처리장치는, 상기 반사광의 특성이 동심원 패턴으로 변형이 일어나는 경우, 상기 반사광의 특성이 크랙특성에 대응되는 것으로 판단할 수 있다.
상기 시스템에서, 상기 신호처리장치는, 상기 반사광의 특성이 FOV(field of view)의 일 가장자리에서 다른 가장자리로 연속적으로 연결되는 패턴으로 변형이 일어나는 경우, 상기 반사광의 특성이 크랙특성에 대응되는 것으로 판단할 수 있다.
다른 실시예는, 광원 및 상기 광원에서 출력되는 광을 확산시켜 상기 광의 세기를 감소시키는 광학장치를 포함하는 빔프로젝터모듈; 상기 광이 물체에 반사되어 형성되는 반사광을 수신하는 이미지센서; 및 상기 반사광의 특성을 분석하여 상기 물체의 거리를 측정하는 신호처리장치를 포함하고, 상기 신호처리장치는, 일 영역에서의 상기 반사광의 광도 패턴이 크랙패턴에 대응되는 경우, 상기 빔프로젝터모듈을 눈보호모드(eye-safety mode)로 작동시키는 시스템을 제공한다.
상기 시스템에서, 상기 신호처리장치는, 상기 일 영역에서의 상기 반사광이 좌우의 광도가 낮고 중심부근의 광도가 높은 형태를 가지는 경우, 상기 일 영역에서의 상기 반사광의 광도 패턴이 크랙패턴에 대응되는 것으로 판단할 수 있다.
상기 시스템에서, 상기 신호처리장치는, 상기 일 영역에서의 상기 광도 패턴이 가우시안 분포의 형태를 가지는 경우, 상기 일 영역에서의 상기 반사광의 광도 패턴이 크랙패턴에 대응되는 것으로 판단할 수 있다.
상기 시스템에서, 상기 신호처리장치는, 상기 반사광에 의해 측정되는 상기 일 영역의 거리 측정값에 따라 기대되는 상기 일 영역에서의 상기 반사광의 광도보다 측정되는 상기 일 영역에서의 상기 반사광의 광도가 일정 기준 이상으로 높은 경우, 상기 일 영역에서의 상기 반사광의 광도 패턴이 크랙패턴에 대응되는 것으로 판단할 수 있다.
상기 시스템에서, 상기 신호처리장치는, 상기 일 영역에서의 거리 측정값 패턴과 상기 광도 패턴이 상이한 경우, 상기 일 영역에서의 상기 반사광의 광도 패턴이 크랙패턴에 대응되는 것으로 판단할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 빔프로젝터모듈에 이상에 발생하여도 사용자의 눈을 안전하게 보호할 수 있게 된다.
도 1은 일 실시예에 따른 시스템의 구성도이다.
도 2는 빔프로젝터모듈이 정상 상태에 있는 경우에서의 이미지광의 패턴을 나타내는 도면이다.
도 3은 빔프로젝터모듈이 크랙 상태에 있는 경우에서의 이미지광의 패턴을 나타내는 도면이다.
도 4는 광학장치에 크랙이 발생하는 경우에서의 패턴 이동의 일 예시를 나타내는 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 시스템의 제어 방법의 흐름도이다.
도 6은 거리의 차이에 의한 이미지광의 패턴 이동과 크랙에 의한 이미지광의 패턴 이동을 나타내는 도면이다.
도 7은 빔프로젝터모듈이 크랙 상태에 있는 경우, 서로 다른 복수의 시점에서의 위치별 거리 측정값의 형태를 나타내는 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 시스템에서 크랙패턴을 보정하는 것을 나타내는 도면이다.
도 9는 이미지광에 나타날 수 있는 크랙패턴의 예시들이다.
도 10은 다른 실시예에 따른 시스템에서 이미지광이 정상적으로 투사되는 것을 나타내는 도면이다.
도 11은 다른 실시예에 따른 시스템에서 이미지광이 비정상적으로 투사되는 것을 나타내는 도면이다.
도 12는 도 11에서 A-A'의 광도 및 거리 측정값을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 물체와의 거리를 측정할 수 있는 시스템(100)은 빔프로젝터모듈(120), 이미지센서(130) 및 신호처리장치(110)를 포함할 수 있다.
빔프로젝터모듈(120)은 전기에너지를 광으로 변환하는 장치를 포함하고 있으면서, 전기에너지에 따라 제어되는 광을 일정 영역(FOP : field of projection)으로 출력할 수 있다. 빔프로젝터모듈(120)에서 출력된 광은 물체에서 반사된 후 이미지센서(130)로 입력될 수 있다. 그리고, 이미지센서(130)는 일정 영역(FOV : field of view)으로부터 입력되는 광을 전기신호로 변환하는 장치를 포함하고 있으면서, 물체에서 반사되어 들어오는 광을 전기신호로 변환할 수 있다. 신호처리장치(110)는 이미지센서(130)에서 생성된 전기신호를 분석하여 물체와의 거리를 계산할 수 있다.
시스템(100)은 구조광 방식을 채택할 수 있고, ToF(Time-of-Flight) 방식을 채택할 수 있으며, 여기서 언급하지 않은 다른 방식을 채택할 수 있다. 구조광 방식에서 빔프로젝터모듈(120)은 일정한 패턴을 가지는 구조광을 물체로 출력하고, 신호처리장치(110)는 이미지센서(130)를 통해 수신되는 전기신호를 이용하여 패턴의 변형을 분석함으로써 물체와의 거리를 계산할 수 있다. ToF 방식에서 빔프로젝터모듈(120)은 구동과 비구동을 반복하면서 펄스 형태의 광(펄스광)을 물체로 출력할 수 있다. 그리고, 신호처리장치(110)는 이미지센서(130)를 통해 수신되는 전기신호를 이용하여 펄스광의 위상 변화 등을 측정함으로써 물체와의 거리를 계산할 수 있다.
본 명세서에서는 빔프로젝터모듈(120)에 구조광 방식 혹은 ToF 방식이 적용되는 예시가 설명되나, 본 발명이 이러한 예시로 제한되는 것은 아니다.
빔프로젝터모듈(120)은 광원 및 광원에서 출력되는 광을 확산시켜 광의 세기를 감소시키는 광학장치를 포함할 수 있다. 그리고, 이미지센서(130)는 광이 물체에 반사되어 형성되는 반사광을 수신할 수 있다. 그리고, 신호처리장치(110)는 반사광의 특성을 분석하여 물체의 거리를 측정할 수 있다.
한편, 신호처리장치(110)는 반사광의 특성이 크랙특성에 대응되는 경우, 빔프로젝터모듈(120)을 눈보호모드(eye-safety mode)로 작동시킬 수 있다.
도 2는 빔프로젝터모듈이 정상 상태에 있는 경우에서의 이미지광의 패턴을 나타내는 도면이고, 도 3은 빔프로젝터모듈이 크랙 상태에 있는 경우에서의 이미지광의 패턴을 나타내는 도면이다.
빔프로젝터모듈(120)은 광원(210), 프레임(220), 광학장치(230), 기판(240) 등을 포함할 수 있다.
광원(210)은 기판(240) 상에 배치되고, 광학장치(230) 방향으로 광을 출력할 수 있다. 광원(210)은 수직 캐비티 표면 광방출 레이저(VCSEL: vertical-cavity surface-emitting laser)를 포함할 수 있다. 광원(210)은 레이저광원일 수 있다. 그리고, 광원(210)에서 출력되는 광의 세기는 눈보호를 위해 미리 설정된 기준 세기를 초과할 수 있다.
광원(210)은 기판(240)으로부터 구동전력을 공급받을 수 있다. 광원(210)의 하측면으로 캐소드전극이 형성되고, 광원(210)의 상측면으로 애노드전극이 형성될 수 있는데, 캐소드전극은 기판(240)에 면접촉하고, 애노드전극은 기판(240)에 선접촉할 수 있다.
광학장치(230)는 프레임(220)에 의해 광원(210)으로부터 일정 거리 이격되어 배치될 수 있다. 프레임(220)은 광원(210)을 둘러싸면서 광원(210)에서 측면 방향으로 출사되는 광을 차단할 수 있다. 프레임(220)에는 광학장치(230)이 배치될 수 있는 홈이 형성될 수 있다. 그리고, 광학장치(230)는 접착제를 이용하여 프레임(220)의 홈에 부착될 수 있다.
광학장치(230)는 광원(210)에서 출력된 광에 대하여 일정 공간으로 출력되는 광의 세기를 감소시킬 수 있다. 광학장치(230)는 디퓨저(diffuser)일 수 있다. 디퓨저는 광원(210)에서 출력된 광을 분산시켜 일정 공간으로 출력되는 광의 세기를 감소시킬 수 있다.
광원(210)에서 출력되는 광은 광학장치(230)를 통과하여 외부로 출력될 수 있다. 광원(210)에서 출력되는 광은 일정한 패턴(10)을 포함할 수 있다. 물체에 투영된 광을 이미지광이라고 할 때, 도 2에 도시된 것과 같이 이미지광에는 다수의 점이 일정한 패턴(10)을 형성할 수 있다. 이러한 패턴(10)은 광원(210)에 의해 형성되고, 광학장치(230)에 의해 복제될 수 있다. 혹은 이러한 패턴(10)은 광학장치(230)에 의해 형성될 수 있다.
한편, 광학장치(230)가 정상인 경우, 도 2에 도시된 것과 같이, 이미지광은 예정된 패턴(10)으로 구성될 수 있으나, 광학장치(230)에 크랙(20)이 형성되는 경우, 도 3에 도시된 것과 같이, 이미지광에는 패턴(10) 중 일부가 변형된 크랙패턴(12)이 형성될 수 있다.
예를 들어, 도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이, 빔프로젝터모듈(120)에서 광학장치(230)에 크랙이 발생하면, 투사되는 이미지광의 일부 패턴(10)이 이동하여 크랙패턴(12)을 형성할 수 있다.
도 4는 광학장치에 크랙이 발생하는 경우에서의 패턴 이동의 일 예시를 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 광학장치(230)는 광원(210)에서 투사된 광을 확산시킬 수 있는데, 광학장치(230)에 크랙(20)이 발생하는 경우, 투사된 광의 경로가 비정상적으로 굴절되어 패턴(10)이 이동할 수 있다.
예를 들어, 광학장치(230)가 정상인 경우, 제1위치(P)에 점이 형성되어야 하나, 광학장치(230)의 크랙(20)을 통과한 광은 비정상적으로 굴절되면서 제1위치(P)와 다른 제2위치(P')에 점을 형성할 수 있다. 패턴(10) 중에서 이렇게 크랙(20)에 의해 변형이 일어난 부분은 크랙패턴(12)으로 호칭될 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 시스템의 제어 방법의 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 신호처리장치는 물체에 투사된 이미지광의 패턴을 분석할 수 있다(S502).
그리고, 신호처리장치는 패턴이 정상패턴이라고 판단하는 경우(S504에서 YES), 빔프로젝터모듈을 정상모드로 작동시킬 수 있다(S506).
그리고, 신호처리장치는 패턴에 크랙패턴이 포함되어 있다고 판단하는 경우(S504에서 NO), 빔프로젝터모듈을 눈보호모드로 작동시킬 수 있다(S508).
한편, 신호처리장치는 패턴의 변형을 인식하여 물체의 거리를 측정하되, 물체와의 거리의 변동이 선형(linear)적으로 형성되는 일정 영역에서의 패턴의 변형이 비선형적으로 형성되는 경우, 이미지광에 크랙패턴이 포함된 것으로 판단할 수 있다. 물체와의 거리의 변동이 선형적으로 형성되는 영역은 예를 들어, 물체에서 평탄면이 형성되는 영역일 수 있다. 신호처리장치가 이러한 평탄면에 형성되는 이미지광을 통해 물체와의 거리를 측정하게 되면, 그 거리는 선형적으로 나타나게 된다. 또한 이러한 평탄면의 영역에서는 패턴의 변형도 선형적으로 나타나게 된다. 그런데, 이러한 평탄면의 영역에서 신호처리장치가 패턴의 비선형적인 변형을 확인하게 되면, 해당 변형을 크랙에 의한 변형으로 판단할 수 있다.
도 6은 거리의 차이에 의한 이미지광의 패턴 이동과 크랙에 의한 이미지광의 패턴 이동을 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 물체에 굴곡이 있거나 물체와 주변 배경의 거리에 차이가 있는 경우, 크랙에 의한 패턴 이동과 유사한 패턴 이동이 이미지광에 발생하는 것을 확인할 수 있다.
도 6의 상측에 도시된 제1케이스(C610)는 물체(30)에 굴곡(32)이 있는 케이스이고, 도 6의 하측에 도시된 제2케이스(C620)는 물체(30)에 굴곡이 없으나 광학장치의 크랙에 의해 크랙패턴(12)이 형성된 케이스이다.
제1케이스(C610)와 제2케이스(C620)는 서로 다른 케이스이나 신호처리장치는 두 케이스(C610, C620)에 대해 동일한 이미지광을 수신할 수 있다. 신호처리장치는 이미지광의 패턴(10) 변형을 인식하여 물체의 거리를 측정할 수 있다. 그리고, 신호처리장치는 측정된 거리값이 비정상적으로 나타나는 경우, 빔프로젝터모듈-예를 들어, 광학장치-에 이상이 있는 것으로 판단할 수 있다.
한편, 이러한 방식에는 제1케이스(C610)와 제2케이스(C620)를 구분하는 분석이 더 추가될 수 있다. 예를 들어, 신호처리장치는 서로 다른 복수의 시점에서 획득한 이미지광을 서로 비교하고, 각 이미지광의 동일 위치에서 크랙패턴(12)으로 추정되는 거리값이 반복되어 측정되는지를 통해 제1케이스(C610)와 제2케이스(C620)를 구분할 수 있다.
도 7은 빔프로젝터모듈이 크랙 상태에 있는 경우, 서로 다른 복수의 시점에서의 위치별 거리 측정값의 형태를 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 신호처리장치는 이미지광의 패턴을 분석하여 물체의 거리를 측정할 수 있는데, 일정 위치(영역)에서 서로 다른 복수의 시점에서의 거리 측정값 패턴이나 패턴 이동의 형태가 유사한 경우, 해당 위치(영역)에 크랙 등의 이상이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
일 예로서, 도 7에는 서로 다른 세 개의 시점(T710, T720, T730)에서의 위치별 거리가 도시되어 있다.
제1시점(T710)의 거리 측정값을 보면, 일 영역에서 거리값이 돌출(도 7의 42 참조)되는 것이 확인된다. 이러한 거리값의 돌출(도 7의 42 참조)은 도 6의 제1케이스와 같이 물체에 돌출이 형성되어 있기 때문일 수도 있고, 도 6의 제2케이스와 같이 광학장치에 크랙이 형성되어 있기 때문일 수도 있다. 그런데, 도 7을 참조하면, 제2시점(T720) 및 제3시점(T730)에서도 동일한 영역에서 동일한 거리값의 돌출(도 7의 42 참조)이 관측되는데, 신호처리장치는 서로 다른 복수의 시점에서 일 영역에서의 패턴의 변형이 동일한 형태인 것으로 인식되는 경우, 빔프로젝터모듈에서 일 영역에 대응되는 부분에 이상이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
이러한 방법에 의하면, 신호처리장치가 빔프로젝터모듈-예를 들어, 광학장치-에서 이상이 있는 부분의 위치도 지시할 수 있다. 신호처리장치는 이러한 위치 정보를 UI(User Interface)를 포함하는 호스트장치로 출력할 수 있다. 그러면, 사용자는 UI를 통해 이상이 있는 부분의 위치를 확인하고, 수리를 하거나 교체 등의 추가 작업을 용이하게 실시할 수 있게 된다.
신호처리장치는 측정된 거리값으로 삼차원 이미지를 생성할 수 있다. 이때, 신호처리장치는 서로 다른 복수의 시점에서 일 영역에서의 삼차원 이미지가 동일한 형태인 것으로 인식되는 경우, 빔프로젝터모듈에서 일 영역에 대응되는 부분에 이상이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
신호처리장치는 이상이 발생한 영역에 대한 거리 측정값을 보정할 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 시스템에서 크랙패턴을 보정하는 것을 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 신호처리장치는 크랙패턴에 대응되는 거리 측정값(42)을 확인하고 이러한 거리 측정값(42)을 보정할 수 있다. 예를 들어, 신호처리장치는 크랙패턴에 대응되는 거리 측정값(42)을 그 주변 영역의 거리 측정값을 평균하여 보정할 수 있다. 혹은 신호처리장치는 크랙패턴에 대응되는 거리 측정값(42)을 그 주변 영역의 거리 측정값으로 생성한 피팅커브(fitting curve)로 보정할 수 있다.
한편, 신호처리장치는 패턴이 변형되는 모양으로 크랙패턴을 탐지할 수 있다.
도 9는 이미지광에 나타날 수 있는 크랙패턴의 예시들이다.
도 9를 참조하면, 크랙패턴은 동심원 패턴을 가질 수 있고, FOV(field of view)의 일 가장자리에서 다른 가장자리로 연속적으로 연결되는 패턴을 가질 수 있다.
도 9의 상측에 도시된 제1이미지광패턴(P910)을 참조하면, FOV에서 관측되는 패턴이 동심원형태(52)로 변형되고 있다. 신호처리장치는 패턴에서 동심원형태(52)의 변형을 인식하는 경우, 광학장치에서 동심원의 중심부에 크랙이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
도 9의 하측에 도시된 제2이미지광패턴(P920)을 참조하면, FOV의 일 가장자리에서 다른 가장자리로 연속적으로 연결되는 패턴의 변형(54)이 관측된다. 신호처리장치는 패턴에서 이러한 변형(54)을 인식하는 경우, 광학장치에 크랙이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
도 10은 다른 실시예에 따른 시스템에서 이미지광이 정상적으로 투사되는 것을 나타내는 도면이고, 도 11은 다른 실시예에 따른 시스템에서 이미지광이 비정상적으로 투사되는 것을 나타내는 도면이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 광학장치(230)는 투명기판(1020)과 디퓨저부재(1010)를 포함할 수 있다.
디퓨저부재(1010)는 광원(210)에서 출력되는 광을 확산시켜 광의 세기를 감소시킬 수 있다.
디퓨저부재(1010)는 투명기판(1020)의 일면에 형성될 수 있다. 디퓨저부재(1010)는 외력 혹은 열화 등에 의해 투명기판(1020)에서 탈착되거나 일부가 훼손될 수 있다.
디퓨저부재(1010)가 정상적으로 투명기판(1020)에 부착되어 있는 경우, 광원(210)에서 출력된 광은 디퓨저부재(1010)에서 확산되어 정상적인 이미지광(60)을 형성할 수 있다.
반면에, 디퓨저부재(1010)에 개구(70) 혹은 크랙이 발생하는 경우, 해당 개구(70) 혹은 크랙을 통과하여 투사되는 이미지광(62)에는 비정상영역(B에서 B'까지의 영역)이 형성될 수 있다.
도 11을 참조하면, 디퓨저부재(1010)가 정상적으로 부착되어 있는 부분을 통과한 광은 디퓨저부재(1010)에 의해 정상적으로 확산될 수 있다. 이러한 광은 디퓨저부재(1010)에 의해 광의 세기가 감소되어 출력된다. 그러나, 디퓨저부재(1010)가 정상적으로 부착되어 있지 않은 부분(70)을 통과한 광은 정상적으로 확산되지 못하고, 출력된다. 이러한 광은 광의 세기가 감소되지 않고 출력되는데, 그 광의 세기는 눈보호에 부적합한 세기일 수 있다.
이미지광(62)에서의 위치별 광의 세기를 보면, 정상적으로 확산된 광이 도달되는 영역(A-B, B'-A')에서의 광의 세기는 눈보호에 적합하다고 규정된 범위에 해당될 수 있다. 또한, 그 광의 세기는 이미지센서에서 광전 변환을 일으키기에 충분한 광의 세기일 수 있다.
이에 반해, 이미지광(62)에서 광원(210)과 개구(70)의 연장선에 위치하는 C-C'영역은 디퓨저부재(1010)를 거치지 않는 광이 직접 도달하기 때문에 광의 세기가 높다. 그리고, 그 주변 영역(B-C영역 및 C'-B'영역)은 광이 직접적으로 도달하지 않기 때문에 광의 세기가 낮다.
신호처리장치는 이미지광(62)의 이러한 특성을 분석하여 디퓨저부재(1010)에 발생하는 문제를 파악할 수 있다.
도 12는 도 11에서 A-A'의 광도 및 거리 측정값을 나타내는 도면이다.
도 12를 참조하면, 크랙 영역(C-C')은 광이 디퓨저에 의해 확산되지 않아 높은 광도를 가지는 것을 알 수 있으며, 그 주변 영역(B-C, C'-B')은 광이 적절히 투사되지 않아 광도가 낮은 것을 확인할 수 있다.
신호처리장치는 이미지광의 일 영역의 광도 패턴이 크랙패턴에 대응되는 경우, 빔프로젝터모듈을 눈보호모드로 작동시킬 수 있다. 일 예로서, 신호처리장치는 이미지광의 일 영역이 좌우의 광도가 낮고 중심부근의 광도가 높은 형태를 가지는 경우, 일 영역에서의 광도패턴이 크랙패턴에 대응되는 것으로 판단할 수 있다.
다른 예로서, 신호처리장치는 이미지광의 일 영역에서의 광도 패턴이 가우시안 분포의 형태를 가지는 경우, 일 영역에서의 광도패턴이 크랙패턴에 대응되는 것으로 판단할 수 있다.
신호처리장치는 이미지광을 분석하여 물체의 거리를 측정할 수 있다. 그리고, 신호처리장치는 이미지광에서 일 영역의 거리 측정값에 따라 기대되는 일 영역에서의 광도보다 측정되는 광도가 일정 기준 이상으로 높은 경우, 일 영역에서의 광도패턴이 크랙패턴에 대응되는 것으로 판단할 수 있다.
신호처리장치는 이미지광을 분석하여 물체의 거리를 측정하고, 일 영역에서의 거리 측정값 패턴과 광도패턴을 비교하여 크랙패턴을 탐지할 수 있다. 도 12에 도시된 것과 같이, 신호처리장치는 거리 측정값 패턴과 광도패턴이 상이한 영역이 확인되는 경우, 해당 영역에서의 광도패턴이 크랙패턴에 대응되는 것으로 판단할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 빔프로젝터모듈에 이상에 발생하여도 사용자의 눈을 안전하게 보호할 수 있게 된다.
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (14)

  1. 광원 및 상기 광원에서 출력되는 광을 확산시켜 상기 광의 세기를 감소시키는 광학장치를 포함하는 빔프로젝터모듈;
    상기 광이 물체에 반사되어 형성되는 반사광을 수신하는 이미지센서; 및
    상기 반사광의 특성을 분석하여 상기 물체의 거리를 측정하고, 상기 반사광의 특성이 크랙특성에 대응되는 경우, 상기 빔프로젝터모듈을 눈보호모드(eye-safety mode)로 작동시키는 신호처리장치를 포함하고,
    상기 빔프로젝터모듈은 상기 물체로 특정 패턴을 포함하는 이미지광을 투사하고, 상기 신호처리장치는 패턴이 변형되는 모양으로 크랙패턴을 탐지하는, 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 빔프로젝터모듈은,
    상기 물체로 특정 패턴을 포함하는 이미지광을 투사하고,
    상기 신호처리장치는,
    상기 특정 패턴의 변형을 인식하여 상기 물체의 거리를 측정하되, 거리의 변동이 선형(linear)적으로 형성되는 일정 영역에서의 상기 특정 패턴의 변형이 비선형적으로 형성되는 경우, 상기 반사광의 특성을 크랙특성에 대응되는 것으로 판단하는 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 빔프로젝터모듈은,
    상기 물체로 특정 패턴을 포함하는 이미지광을 투사하고,
    상기 신호처리장치는,
    상기 특정 패턴의 변형을 인식하여 상기 물체의 거리를 측정하되, 서로 다른 복수의 시점에서 일 영역에서의 상기 특정 패턴의 변형이 동일한 형태인 것으로 인식되는 경우, 상기 빔프로젝터모듈에서 상기 일 영역에 대응되는 부분에 이상이 발생한 것으로 판단하는 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 신호처리장치는,
    상기 일 영역에 대한 정보를 UI(User Interface)를 포함하는 호스트장치로 출력하는 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 빔프로젝터모듈은,
    상기 물체로 특정 패턴을 포함하는 이미지광을 투사하고,
    상기 신호처리장치는,
    상기 특정 패턴의 변형을 인식하여 상기 물체의 거리를 측정하고 삼차원 이미지를 생성하되, 서로 다른 복수의 시점에서 일 영역에서의 상기 삼차원 이미지가 동일한 형태인 것으로 인식되는 경우, 상기 빔프로젝터모듈에서 상기 일 영역에 대응되는 부분에 이상이 발생한 것으로 판단하는 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 신호처리장치는,
    상기 일 영역에 이상이 발생한 것으로 판단하는 경우, 상기 일 영역에 대한 거리 측정값을 보정하여 상기 삼차원 이미지를 생성하는 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 신호처리장치는,
    상기 일 영역의 거리 측정값을 상기 일 영역의 주변 영역의 거리 측정값을 평균하여 보정하는 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 신호처리장치는,
    상기 반사광의 특성이 동심원 패턴으로 변형이 일어나는 경우, 상기 반사광의 특성이 크랙특성에 대응되는 것으로 판단하는 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 신호처리장치는,
    상기 반사광의 특성이 FOV(field of view)의 일 가장자리에서 다른 가장자리로 연속적으로 연결되는 패턴으로 변형이 일어나는 경우, 상기 반사광의 특성이 크랙특성에 대응되는 것으로 판단하는 시스템.
  10. 광원 및 상기 광원에서 출력되는 광을 통과 및 확산시켜 상기 광의 세기를 감소시키는 광학장치를 포함하는 빔프로젝터모듈;
    상기 광이 물체에 반사되어 형성되는 반사광을 수신하는 이미지센서; 및
    상기 반사광의 특성을 분석하여 상기 물체의 거리를 측정하는 신호처리장치를 포함하고,
    상기 신호처리장치는 상기 물체의 거리를 측정하면서,
    일 영역에서의 상기 반사광의 광도 패턴의 형태가 크랙패턴에 대응되는 경우, 상기 빔프로젝터모듈을 눈보호모드(eye-safety mode)로 작동시키는 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 신호처리장치는,
    상기 일 영역에서의 상기 반사광이 좌우의 광도가 낮고 중심부근의 광도가 높은 형태를 가지는 경우, 상기 일 영역에서의 상기 반사광의 광도 패턴이 크랙패턴에 대응되는 것으로 판단하는 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 신호처리장치는,
    상기 일 영역에서의 상기 광도 패턴이 가우시안 분포의 형태를 가지는 경우, 상기 일 영역에서의 상기 반사광의 광도 패턴이 크랙패턴에 대응되는 것으로 판단하는 시스템.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 신호처리장치는,
    상기 반사광에 의해 측정되는 상기 일 영역의 거리 측정값에 따라 기대되는 상기 일 영역에서의 상기 반사광의 광도보다 측정되는 상기 일 영역에서의 상기 반사광의 광도가 일정 기준 이상으로 높은 경우, 상기 일 영역에서의 상기 반사광의 광도 패턴이 크랙패턴에 대응되는 것으로 판단하는 시스템.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 신호처리장치는,
    상기 일 영역에서의 거리 측정값 패턴과 상기 광도 패턴이 상이한 경우, 상기 일 영역에서의 상기 반사광의 광도 패턴이 크랙패턴에 대응되는 것으로 판단하는 시스템.
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