KR102103722B1 - Apparatus and method for generating structured light - Google Patents

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KR102103722B1
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엘지전자 주식회사
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Abstract

다중 수직 공진 표면광 레이저(Vertical Cavity Surface Emitting Laser; VCSEL) 광원을 이용하여, 피사체의 깊이 영상을 획득할 수 있는 구조광 생성 장치 및 방법에 관한 것으로, 다수의 광원들이 매트릭스 형태로 배열되는 발광부와, 발광부로부터 생성되는 제 1 광 패턴을 제 2 광 패턴으로 변환하는 패턴 변환부와, 변환된 제 2 광 패턴을 다수개로 복제하여, 구조광을 생성하고, 생성된 구조광을 피사체로 전송하는 복제부를 포함하고, 발광부에서, 서로 인접하는 광원들은, 최소 기준 간격을 가지며, 최소 기준 간격은, 서로 인접하는 광원들의 광량에 따라, 결정될 수 있다.A structured light generating apparatus and method capable of acquiring a depth image of a subject by using a multiple vertical resonant surface emitting laser (VCSEL) light source, wherein a plurality of light sources are arranged in a matrix form And, a pattern conversion unit for converting the first light pattern generated from the light emitting unit to the second light pattern, and a plurality of the converted second light pattern is duplicated to generate structure light, and the generated structure light is transmitted to the subject In the light emitting unit, light sources adjacent to each other have a minimum reference interval, and the minimum reference interval may be determined according to the amount of light of the light sources adjacent to each other.

Description

구조광 생성 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR GENERATING STRUCTURED LIGHT}Structure light generating device and method {APPARATUS AND METHOD FOR GENERATING STRUCTURED LIGHT}

본 발명은 구조광 생성 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다중 수직 공진 표면광 레이저(Vertical Cavity Surface Emitting Laser; VCSEL) 광원을 이용하여, 피사체의 깊이 영상을 획득할 수 있는 구조광 생성 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a structured light generating device, and more specifically, a structured light generating device and method capable of acquiring a depth image of a subject using a multiple vertical resonant surface emitting laser (VCSEL) light source It is about.

일반적으로, 3차원 영상 정보는, 형상(geometry) 정보와 컬러(color) 정보를 포함하는데, 형상 정보는 깊이(depth) 영상을 이용하여 얻어질 수 있다.Generally, the 3D image information includes geometry information and color information, and the shape information can be obtained using a depth image.

최근 이러한 3차원 깊이 영상을 획득하기 위하여, 두 장 이상의 가시광 영상을 이용하는 기존의 방법 대신에, 능동 광원을 이용한 적외선 영상으로 깊이 영상 정보를 획득하는 방식이 사용되고 있다.Recently, in order to acquire such a 3D depth image, a method of acquiring depth image information using an infrared image using an active light source has been used instead of the conventional method using two or more visible light images.

그리고, 깊이 측정 방식 중, 2차원 수광계를 이용한 측정 방식은, 광원의 공간적 변형을 이용한 구조광 방식과, 광원의 시간적 변형을 이용한 ToF(Time of Flight) 방식이 대표적이라 할 수 있다.In addition, among the depth measurement methods, a measurement method using a two-dimensional light meter may be representative of a structured light method using spatial deformation of a light source and a time of flight (ToF) method using temporal deformation of a light source.

여기서, 구조광 방식은, 특정 패턴이 코딩된 레이저 광을 물체에 조사하고, 되돌아오는 반사광을 카메라로 기록하며, 이 반사광의 패턴 이동(shift) 량을 계산함으로써, 물체의 깊이를 측정하는 방식이다.Here, the structured light method is a method of measuring the depth of an object by irradiating a laser beam with a specific pattern coded to an object, recording reflected light with a camera, and calculating the amount of pattern shift of the reflected light. .

이 방식은, 레이저 광원을 사용하고, 코딩된 반사광을 받아들이는 송광부와 수광부의 물리적인 크기로 인하여 소형화에 제약이 따르고, 이로 인하여 모바일 제품에의 응용이 어려운 단점이 있다.This method has a disadvantage in that it is difficult to apply to a mobile product due to the limitation in miniaturization due to the physical size of a light transmitting unit and a light receiving unit using a laser light source and receiving the coded reflected light.

또한, 이 방식은, 소수의 광원을 이용하여, 다수의 구조 광원을 생성해야 하므로, 고출력의 광원이 필요하며, 또한 패턴 형성을 광학 소자에서 광효율을 저하시키는 문제가 있었다.In addition, since this method requires a plurality of structural light sources to be generated using a small number of light sources, a high-power light source is required, and there is a problem in that pattern formation degrades light efficiency in an optical element.

이 경우, 카메라 등과 같은 수광 센서에서는, 구조 광이 외란 광과 구분하기 위해서는 광점이 존재하는 부분과 광점이 존재하지 않는 부분 사이의 밝기 차이가 클수록 안정적인 3차원 깊이 정보를 획득할 수 있다.In this case, in a light-receiving sensor such as a camera, in order to distinguish structural light from disturbance light, the greater the difference in brightness between a portion with a light point and a portion without a light point, the more stable 3D depth information can be obtained.

따라서, 수광계가 안정적인 깊이 정보를 획득하기 위해서는, 고출력의 레이저 광원이 필요하므로, 필연적으로 발열이 발생한다.Therefore, in order for the light receiving system to acquire stable depth information, a high-power laser light source is required, and inevitably, heat is generated.

이처럼, 레이저 광원의 특성상, 발열이 발생하면, 광원의 파장 천이가 발생하는데, 수광계에서는, 주변에 존재하는 외란 광과 구조 광을 분리하기 위하여, 특정 파장의 광만을 통과시키는 광학 필터를 사용하므로, 광 효율은 더욱 급격히 저하될 수 있다.As described above, due to the characteristics of the laser light source, when heat is generated, a wavelength shift of the light source occurs. In order to separate the disturbance light and structural light existing in the surroundings, an optical filter that passes only light of a specific wavelength is used. , Light efficiency can be further reduced rapidly.

이러한 광 효율 저하를 막기 위하여, 레이저 광원 및 그 주변에 광을 냉각시키기 위한 냉각 장치가 사용되기도 하였지만, 냉각 장치의 추가로 인하여, 소형화 및 비용절감에 제약이 있으므로, 구조 광 발생 장치의 구조적 한계와 비용적 한계를 가지게 되는 문제가 있었다.In order to prevent such deterioration of light efficiency, a cooling device for cooling light around the laser light source and its surroundings has been used, but due to the addition of a cooling device, there are limitations in miniaturization and cost reduction. There was a problem of having a cost limit.

본 발명의 일실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는, 수직 공진 표면광 레이저 광원으로 발광부를 구성하여, 장치 전체 크기를 줄이고, 구조광의 광 효율 및 안정성을 향상시킬 수 있는 구조광 생성 장치 및 방법을 제공하고자 한다.The technical problem to be achieved by an embodiment of the present invention is to provide a structured light generating device and method capable of reducing the overall size of the device and improving the light efficiency and stability of the structured light by configuring the light emitting part with a vertical resonant surface light laser light source. do.

또한, 본 발명의 일실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는, 패턴 변환부를 이용하여, 복제부에서 구조광 복제시에 발생하는 복제 왜곡을 크게 줄여, 수광계에서의 구조광 인식율을 높일 수 있는 구조광 생성 장치 및 방법을 제공하고자 한다.In addition, the technical problem to be achieved by an embodiment of the present invention is to generate a structured light that can greatly reduce the replication distortion generated when replicating structured light in the copying unit by using the pattern conversion unit, thereby increasing the recognition rate of the structured light in the light receiving system. It is intended to provide an apparatus and method.

본 발명의 일실시예에 의한 구조광 생성 장치는, 다수의 광원들이 매트릭스 형태로 배열되는 발광부와, 발광부로부터 생성되는 제 1 광 패턴을 제 2 광 패턴으로 변환하는 패턴 변환부와, 변환된 제 2 광 패턴을 다수개로 복제하여, 구조광을 생성하고, 생성된 구조광을 피사체로 전송하는 복제부를 포함하고, 발광부에서, 서로 인접하는 광원들은, 최소 기준 간격을 가지며, 최소 기준 간격은, 서로 인접하는 광원들의 광량에 따라, 결정될 수 있다.The structured light generating apparatus according to an embodiment of the present invention includes a light emitting unit in which a plurality of light sources are arranged in a matrix form, a pattern converting unit for converting a first light pattern generated from the light emitting unit into a second light pattern A plurality of duplicated second light patterns are generated, and the structured light is generated, and a replica unit that transmits the generated structured light to a subject is provided. In the light emitting unit, adjacent light sources have a minimum reference interval and a minimum reference interval. Silver may be determined according to light amounts of light sources adjacent to each other.

여기서, 발광부의 광원은, 수직 공진 표면광 레이저 광원일 수 있다.Here, the light source of the light emitting unit may be a vertical resonance surface light laser light source.

그리고, 발광부의 광원들은, 서로 인접하는 광원들 사이의 최소 기준 간격이 모두 동일할 수 있고, 서로 동일한 광량을 가질 수도 있다.In addition, the light sources of the light emitting unit may have the same minimum reference interval between light sources adjacent to each other, and may have the same amount of light as each other.

이어, 패턴 변환부는, 발광부로부터 생성되는 제 1 광 패턴을 제 2 광 패턴으로 변환하는데, 제 2 광 패턴은, 제 1 광 패턴의 최소 패턴 간격에 대해, X축 방향 또는 Y축 방향으로 소정값만큼 증가한 광 패턴일 수 있다.Subsequently, the pattern converting unit converts the first optical pattern generated from the light emitting unit into the second optical pattern, wherein the second optical pattern is predetermined in the X-axis direction or the Y-axis direction with respect to the minimum pattern interval of the first optical pattern. It may be a light pattern increased by a value.

또한, 패턴 변환부는, 제 1 광 패턴을 갖는 광을 평행광으로 제공하는 제 1 광학 부재 및 제 1 광 패턴을 제 2 광 패턴으로 변환하는 제 2 광학 부재 중, 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.In addition, the pattern conversion unit may include at least one of a first optical member that provides light having a first optical pattern as parallel light and a second optical member that converts a first optical pattern into a second optical pattern. .

그리고, 제 1 광학 부재와 제 2 광학 부재 사이에는, 제 3 광학 부재가 배치되고, 제 3 광학 부재는, 회절 광학 소자일 수 있다.Further, a third optical member is disposed between the first optical member and the second optical member, and the third optical member may be a diffractive optical element.

본 발명의 일실시예에 의한 구조광 생성 장치의 구조광 생성 방법은, 발광부로부터 제 1 광 패턴을 갖는 광을 생성하는 단계와, 발광부로부터 생성된 광을 평행광으로 만드는 단계와, 제 1 광 패턴을 갖는 광을 제 2 광 패턴으로 변환하는 단계와, 제 2 광 패턴으로 변환된 광을 다수개로 복제하여, 구조광을 생성하는 단계와, 생성된 구조광을 피사체로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.A method of generating structured light in a structured light generating apparatus according to an embodiment of the present invention includes generating light having a first light pattern from a light emitting unit, and converting light generated from the light emitting unit into parallel light, Converting light having one light pattern into a second light pattern, replicating a plurality of light converted into a second light pattern, generating structured light, and transmitting the generated structured light to a subject. It can contain.

본 발명의 일실시예에 의하면, 수직 공진 표면광 레이저 광원을 이용하여, 발광부를 다수의 광원 어레이를 갖는 면광원으로 제작함으로써, 광원들 사이의 배치 거리를 최적화할 수 있어, 발광부의 크기를 최소화하고, 구조광의 광효율 및 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, by using a vertical resonant surface light laser light source, the light emitting portion is manufactured as a surface light source having a plurality of light source arrays, thereby optimizing the arrangement distance between light sources, minimizing the size of the light emitting portion And, there is an effect that can improve the light efficiency and stability of the structured light.

그리고, 본 발명은, 패턴 변환부를 이용하여, 복제부에서 구조광 복제시에 발생하는 핀 쿠션 등과 같은 왜곡들을 고려하여, 제 1 광 패턴을 제 2 광 패턴으로 변조시키므로, 복제부에서의 복제 왜곡을 크게 줄여, 수광계에서의 구조광 인식율을 높일 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention modulates the first optical pattern into the second optical pattern by taking into account distortions, such as pin cushions, etc. that occur when replicating the structured light in the replica unit using the pattern conversion unit, so that the replica distortion in the replica unit It has the effect of significantly reducing the structure light recognition rate in the light receiving system.

도 1은 본 발명에 따른 구조광 생성 장치를 개략적으로 보여주는 도면
도 2a 및 도 2b는 광원들간의 최소 기준 간격을 보여주는 도면
도 3은 광원들간의 최소 기준 간격이 다른 것을 보여주는 도면
도 4는 광원들이 배치되는 발광부를 보여주는 도면
도 5는 발광부로부터 생성되는 광 패턴을 보여주는 도면
도 6a 내지 도 6c는 패턴 변환부로부터 변환된 광 패턴을 보여주는 도면
도 7a 내지 도 7d는 도 1의 패턴 변환부의 구성을 보여주는 도면
도 8은 도 7a의 제 2 광학 부재를 보여주는 도면
도 9는 도 1의 패턴 변환부의 구성에 대한 다른 실시예를 보여주는 도면
도 10a 및 도 10b는 도 1의 패턴 변환부의 구성에 대한 또 다른 실시예를 보여주는 도면
도 11은 광 패턴 복제에 따른 핀쿠션 변형을 보여주는 도면
도 12는 본 발명에 따른 구조광 생성 장치의 구조광 생성 방법을 설명하기 위한 흐름도
1 schematically shows a structured light generating device according to the present invention
2A and 2B are diagrams showing a minimum reference interval between light sources.
3 is a view showing that the minimum reference interval between light sources is different.
4 is a view showing a light emitting unit in which light sources are disposed
5 is a view showing a light pattern generated from the light emitting unit
6A to 6C are diagrams showing light patterns converted from a pattern converter
7A to 7D are views showing the configuration of the pattern conversion unit of FIG. 1.
8 is a view showing the second optical member of FIG. 7A;
9 is a view showing another embodiment of the configuration of the pattern conversion unit of FIG.
10A and 10B are views showing another embodiment of the configuration of the pattern conversion unit of FIG. 1.
11 is a view showing a pincushion deformation according to optical pattern replication.
12 is a flowchart for explaining a method of generating structured light in a structured light generating apparatus according to the present invention

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함을 고려하여 부여되는 것으로서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.The suffixes "modules" and "parts" for components used in the following description are simply given in consideration of the ease of writing this specification, and the "modules" and "parts" may be used interchangeably.

나아가, 이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Furthermore, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and the contents described in the accompanying drawings, but the present invention is not limited or limited by the embodiments.

본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는, 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.The terminology used in the present specification is a general terminology that is currently widely used while considering functions in the present invention, but this may vary depending on the intention or custom of a person skilled in the art or the appearance of new technologies. In addition, in certain cases, some terms are arbitrarily selected by the applicant, and in this case, their meaning will be described in the description of the applicable invention. Therefore, the terms used in the present specification are intended to clarify that the terms should be interpreted based on the actual meaning of the terms and the contents of the present specification, not simply the names of the terms.

도 1은 본 발명에 따른 구조광 생성 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.1 is a view schematically showing a structured light generating apparatus according to the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 구조광 생성 장치는, 발광부(100), 패턴 변환부(200), 그리고 복제부(300)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1, the structured light generating apparatus of the present invention may include a light emitting unit 100, a pattern conversion unit 200, and a copying unit 300.

여기서, 발광부(100)는, 다수의 광원들이 매트릭스 형태로 배열될 수 있다.Here, the light emitting unit 100, a plurality of light sources may be arranged in a matrix form.

이때, 발광부(100)의 광원은, 수직 공진 표면광 레이저 광원일 수 있다.In this case, the light source of the light emitting unit 100 may be a vertical resonant surface light laser light source.

수직 공진 표면광 레이저 광원은, 광통신 분야에서 사용하는 면광원으로서, 높은 대량 생산성, 저가격, 높은 온도 안정성을 가지며, 높은 변조 속도, 좁은 스펙트럼, 좁은 방사각, 높은 변환 효율 및 낮은 동작 전류 등의 장점을 가지고 있다.The vertical resonant surface light laser light source is a surface light source used in the field of optical communication, and has high mass productivity, low cost, high temperature stability, and has advantages such as high modulation speed, narrow spectrum, narrow radiation angle, high conversion efficiency, and low operating current. Have

또한, 수직 공진 표면광 레이저 광원은, 저출력이고 고효율인 다수의 레이저를 면광원 형태로, 반도체 웨이퍼에 프린팅하여 대량 생산이 가능한 장점이 있다.In addition, the vertical resonant surface light laser light source has the advantage of being capable of mass production by printing a plurality of low-power and high-efficiency lasers in the form of surface light sources on a semiconductor wafer.

따라서, 수직 공진 표면광 레이저 광원을 구조광 생성 장치에 적용할 경우, 광원 또는 광원 및 패턴 생성을 동시에 활용할 수 있어, 구조광 생성 장치의 가격, 크기, 광효율 및 안정성 등이 기존의 소수 고출력 레이저를 이용하는 구조광 생성 장치보다 더욱 효과적이다.Therefore, when a vertical resonant surface light laser light source is applied to a structured light generating device, light source or light source and pattern generation can be utilized at the same time, so the price, size, light efficiency and stability of the structured light generating device can replace existing small-scale high-power lasers. It is more effective than the structured light generating device used.

이처럼, 수직 공진 표면광 레이저 광원은, 광효율성이 기존의 고출력 레이저보다 우수하므로, 구조광 형상을 최적화할 수 있어, 수광계의 3차원 깊이 정보에 대한 인식율이 높아진다.As described above, since the vertical resonance surface light laser light source has better light efficiency than the existing high-power laser, it is possible to optimize the structure light shape, thereby increasing the recognition rate of the 3D depth information of the light receiving system.

이러한, 수직 공진 표면광 레이저 광원을 본 발명의 발광부(100)에 적용할 경우, 서로 인접하는 광원들은, 최소 기준 간격을 가질 수 있다.When the vertical resonant surface light laser light source is applied to the light emitting unit 100 of the present invention, light sources adjacent to each other may have a minimum reference interval.

여기서, 최소 기준 간격은, 수직 공진 표면광 레이저 광원들간의 발열 특성 유지를 위한 최소 간격을 의미한다.Here, the minimum reference interval means a minimum interval for maintaining heat generation characteristics between vertical resonant surface light laser light sources.

따라서, 최소 기준 간격은, 서로 인접하는 광원들의 광량에 따라, 결정될 수 있다.Therefore, the minimum reference interval may be determined according to the amount of light of light sources adjacent to each other.

즉, 본 발명은, 수직 공진 표면광 레이저 광원을 이용하여, 발광부(100)를 다수의 광원 어레이를 갖는 면광원으로 제작하는데, 면광원을 최소 면적으로 제작하기 위해서는, 광원들간의 발열 특성을 유지하는 최소 거리를 광원들 사이의 배치 거리로 하여, 발광부(100)의 크기를 최소화할 수 있다.That is, the present invention uses a vertical resonant surface light laser light source to manufacture the light emitting unit 100 as a surface light source having a plurality of light source arrays. The size of the light emitting unit 100 may be minimized by setting the minimum distance to be maintained as an arrangement distance between light sources.

일 예로, 발광부(100)의 광원들은, 서로 인접하는 광원들 사이의 최소 기준 간격이 모두 동일할 수 있다.For example, the light sources of the light emitting unit 100 may have the same minimum reference interval between light sources adjacent to each other.

여기서, 발광부(100)의 광원들은, 서로 동일한 광량을 가질 수 있다.Here, the light sources of the light emitting unit 100 may have the same amount of light as each other.

이처럼, 서로 인접하는 광원들 사이의 최소 기준 간격이 모두 동일할 때, 발광부(100)의 광원들이 서로 동일한 광량을 가지는 이유는, 광원들간의 최소 기준 간격이, 서로 인접하는 광원들의 광량에 따라, 결정되기 때문이다.As described above, when all of the minimum reference intervals between adjacent light sources are the same, the reason why the light sources of the light emitting units 100 have the same amount of light is that the minimum reference interval between the light sources depends on the light amounts of the adjacent light sources. Because, it is decided.

예를 들면, 큰 광량을 갖는 광원들간의 간격과 작은 광량을 갖는 광원들간의 간격이 동일하면, 큰 광량을 갖는 광원들은, 간격이 광량에 비해 작으므로, 광원들 간의 발열 특성에 영향을 주어, 광원의 파장 천이가 일어나서, 광학 필터에 차단되므로, 광 효율이 급격히 떨어질 수 있다.For example, if the interval between the light sources having a large amount of light and the distance between the light sources having a small amount of light are the same, the light sources having a large amount of light have a smaller distance than the amount of light, thus affecting the heat generation characteristics between the light sources, Since the wavelength shift of the light source occurs and is blocked by the optical filter, the light efficiency may drop rapidly.

따라서, 광원들의 광량에 따라, 광원들은, 최소 기준 간격으로 배치되어야 할 것이다.Therefore, depending on the amount of light of the light sources, the light sources should be arranged at a minimum reference interval.

일 예로, 발광부(100)의 광원들은, 서로 인접하고, 제 1 간격을 갖는 제 1 광원들과, 서로 인접하고, 제 2 간격을 갖는 제 2 광원들을 포함할 수 있는데, 이 경우, 제 1 간격은, 제 2 간격보다 더 가까울 수 있다.As an example, the light sources of the light emitting unit 100 may include first light sources adjacent to each other and having a first distance, and second light sources adjacent to each other and having a second distance, in this case, the first light sources. The spacing may be closer than the second spacing.

여기서, 제 1 광원들은, 제 1 광량을 가지고, 제 2 광원들은, 제 2 광량을 가질 때, 제 1 광량은, 제 2 광량보다 더 작을 수 있다.Here, when the first light sources have a first light amount and the second light sources have a second light amount, the first light amount may be smaller than the second light amount.

즉, 광원들간의 광량이 크면, 광원들간의 간격을 넓히고, 광원들간의 광량이 작으면, 광원들간의 간격을 좁힐 수 있다.That is, if the amount of light between the light sources is large, the distance between the light sources can be widened, and if the amount of light between the light sources is small, the distance between the light sources can be narrowed.

일 실시예로, 본 발명의 발광부(100)에서, 서로 인접하는 광원들 사이의 간격은, 약 20 - 30um이고, 서로 인접하는 광원들의 광량은, 약 2 - 3mW일 수 있다.In one embodiment, in the light emitting unit 100 of the present invention, the distance between light sources adjacent to each other is about 20 to 30 μm, and the light amount of light sources adjacent to each other may be about 2 to 3 mW.

따라서, 발광부(100)는, 기판과, 기판 위에 매트릭스 형태로 배열되고, 제 1 광 패턴을 생성하는 다수의 광원들을 포함할 수 있다.Accordingly, the light emitting unit 100 may include a substrate and a plurality of light sources arranged in a matrix form on the substrate and generating a first light pattern.

즉, 발광부(100)는, 다수의 광원들이 배열되는 면광원으로 제작되고, 광점을 통해, 광 패턴을 생성할 수 있다.That is, the light emitting unit 100 is made of a surface light source in which a plurality of light sources are arranged, and can generate a light pattern through a light point.

다음, 패턴 변환부(200)는, 발광부(100)로부터 생성되는 제 1 광 패턴을 제 2 광 패턴으로 변환할 수 있다.Next, the pattern conversion unit 200 may convert the first light pattern generated from the light emitting unit 100 into a second light pattern.

여기서, 제 2 광 패턴은, 제 1 광 패턴의 최소 패턴 간격에 대해, X축 방향 또는 Y축 방향으로 소정값만큼 증가한 광 패턴일 수 있다.Here, the second optical pattern may be an optical pattern increased by a predetermined value in the X-axis direction or the Y-axis direction with respect to the minimum pattern interval of the first optical pattern.

즉, 제 1 광 패턴은, 광원들의 최소 기준 간격 배치에 의해, 생성되는 구조 광점이고, 제 2 광 패턴은, 광원들에 의해 생성된 구조 광점들간의 최소 기준 간격을 변조시킨 패턴이다.That is, the first light pattern is a structure light point generated by the arrangement of the minimum reference spacing of the light sources, and the second light pattern is a pattern obtained by modulating the minimum reference distance between the structure light points generated by the light sources.

따라서, 패턴 변환부(200)는, 제 1 광 패턴을 제 2 광 패턴으로 변조시켜, 구조광을 변형시킴으로써, 수광계에서의 구조광 인식율을 높일 수 있다.Therefore, the pattern converter 200 modulates the first optical pattern into the second optical pattern and transforms the structural light, thereby increasing the recognition rate of the structural light in the light receiving system.

또한, 패턴 변환부(200)는, 복제부(300)에서 구조광 복제시에 발생하는 핀 쿠션 등과 같은 왜곡들을 고려하여, 제 1 광 패턴을 제 2 광 패턴으로 변조시키므로, 복제부(300)에서의 복제 왜곡을 크게 줄일 수 있다.In addition, the pattern converting unit 200 modulates the first light pattern into the second light pattern in consideration of distortions, such as pin cushions, etc. generated when replicating the structured light in the copying unit 300, so that the copying unit 300 Distortion of replication can be greatly reduced.

그리고, 패턴 변환부(200)는, 제 1 광 패턴을 갖는 광을 평행광으로 제공하는 제 1 광학 부재 및 제 1 광 패턴을 제 2 광 패턴으로 변환하는 제 2 광학 부재 중, 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.In addition, the pattern conversion unit 200 may include at least one of a first optical member that provides light having a first optical pattern as parallel light and a second optical member that converts the first optical pattern into a second optical pattern. It can contain.

일 예로, 제 1 광학 부재는, 시준 렌즈일 수 있는데, 이에 제한되지는 않는다.For example, the first optical member may be a collimating lens, but is not limited thereto.

그리고, 제 2 광학 부재는, 빔 정형 프리즘, 빔 정형 렌즈, 반사 미러, 반사 프리즘 및 그들의 조합 부재 중 적어도 어느 하나일 수 있는데, 이에 제한되지는 않는다.In addition, the second optical member may be at least one of a beam shaping prism, a beam shaping lens, a reflecting mirror, a reflecting prism, and a combination member thereof, but is not limited thereto.

여기서, 제 1 광학 부재는, 발광부(100)에 인접하여 배치되고, 제 2 광학 부재는, 복제부(300)에 인접하여 배치될 수 있다.Here, the first optical member may be disposed adjacent to the light emitting unit 100, and the second optical member may be disposed adjacent to the replica unit 300.

이때, 제 1 광학 부재와 제 2 광학 부재는, 서로 접촉되어 일체형으로 형성될 수 있다.At this time, the first optical member and the second optical member may be formed integrally in contact with each other.

경우에 따라, 제 1 광학 부재와 제 2 광학 부재는, 일정 간격으로 떨어져 배치될 수도 있다.In some cases, the first optical member and the second optical member may be arranged at regular intervals.

다른 경우로서, 제 1 광학 부재와 제 2 광학 부재 사이에는, 제 3 광학 부재가 배치될 수 있는데, 일 예로, 제 3 광학 부재는, 회절 광학 소자일 수 있다.In another case, a third optical member may be disposed between the first optical member and the second optical member, for example, the third optical member may be a diffractive optical element.

그리고, 복제부(300)는, 변환된 제 2 광 패턴을 다수 개로 복제하여, 구조광을 생성하고, 생성된 구조광을 피사체로 전송할 수 있다.Then, the replicating unit 300 may duplicate the converted second light pattern into a plurality, generate structured light, and transmit the generated structured light to the subject.

여기서, 복제부(300)는, 회절 광학 소자일 수 있다.Here, the replica unit 300 may be a diffractive optical element.

이와 같이, 본 발명은, 수직 공진 표면광 레이저 광원을 이용하여, 발광부(100)를 다수의 광원 어레이를 갖는 면광원으로 제작함으로써, 광원들 사이의 배치 거리를 최적화할 수 있어, 발광부(100)의 크기를 최소화할 수 있다.As described above, according to the present invention, the vertical distance between the light sources can be optimized by manufacturing the light emitting unit 100 as a surface light source having a plurality of light source arrays using a vertical resonant surface light laser light source. The size of 100) can be minimized.

그리고, 본 발명은, 패턴 변환부(200)를 이용하여, 복제부(300)에서 구조광 복제시에 발생하는 핀 쿠션 등과 같은 왜곡들을 고려하여, 제 1 광 패턴을 제 2 광 패턴으로 변조시키므로, 복제부(300)에서의 복제 왜곡을 크게 줄여, 수광계에서의 구조광 인식율을 높일 수 있다.In addition, the present invention modulates the first light pattern into the second light pattern by taking into account distortions, such as pin cushions, etc., generated during duplication of structured light in the replica unit 300 using the pattern converter 200. , The replication distortion in the replication unit 300 can be greatly reduced, thereby increasing the recognition rate of structured light in the light receiving system.

도 2a 및 도 2b는 광원들간의 최소 기준 간격을 보여주는 도면이다.2A and 2B are diagrams showing a minimum reference interval between light sources.

도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 발광부는, 다수의 광원들이 매트릭스 형태로 배열될 수 있다.2A and 2B, the light emitting unit may include a plurality of light sources arranged in a matrix form.

여기서, 발광부의 광원은, 수직 공진 표면광 레이저 광원일 수 있다.Here, the light source of the light emitting unit may be a vertical resonance surface light laser light source.

이때, 서로 인접하는 광원들은, 최소 기준 간격 d를 가질 수 있다.At this time, the light sources adjacent to each other may have a minimum reference interval d.

여기서, 최소 기준 간격 d는, 광원들간의 발열 특성 유지를 위한 최소 간격을 의미한다.Here, the minimum reference interval d means a minimum interval for maintaining the heat generation characteristics between the light sources.

따라서, 최소 기준 간격 d는, 서로 인접하는 광원들의 광량에 따라, 결정될 수 있다.Therefore, the minimum reference interval d may be determined according to the amount of light of light sources adjacent to each other.

즉, 본 발명은, 수직 공진 표면광 레이저 광원을 이용하여, 발광부를 다수의 광원 어레이를 갖는 면광원으로 제작하는데, 면광원을 최소 면적으로 제작하기 위해서는, 광원들간의 발열 특성을 유지하는 최소 거리를 광원들 사이의 배치 거리로 하여, 발광부의 크기를 최소화할 수 있다.That is, the present invention uses a vertical resonant surface light laser light source to manufacture a light emitting part as a surface light source having a plurality of light source arrays. In order to manufacture a surface light source with a minimum area, a minimum distance to maintain heat generation characteristics between light sources It is possible to minimize the size of the light emitting unit by setting the distance between the light sources.

일 예로, 도 2a와 같이, 서로 인접하는 제 1, 제 2, 제 3 광원(110a, 110b, 110c)이 삼각 형태로 배치될 때, 제 1, 제 2 광원(110a, 110b) 사이의 최소 기준 간격 d, 제 2, 제 3 광원(110b, 110c) 사이의 최소 기준 간격 d, 그리고 제 1, 제 3 광원(110a, 110c) 사이의 최소 기준 간격 d는, 모두 동일할 수 있다.As an example, when the first, second, and third light sources 110a, 110b, and 110c adjacent to each other are arranged in a triangular shape, as shown in FIG. 2A, the minimum reference between the first and second light sources 110a, 110b The interval d, the minimum reference interval d between the second and third light sources 110b and 110c, and the minimum reference interval d between the first and third light sources 110a and 110c may all be the same.

여기서, 제 1, 제 2, 제 3 광원(110a, 110b, 110c)들은, 서로 동일한 광량을 가질 수 있다.Here, the first, second, and third light sources 110a, 110b, and 110c may have the same amount of light as each other.

일 실시예로, 제 1, 제 2 광원(110a, 110b) 사이의 최소 기준 간격 d, 제 2, 제 3 광원(110b, 110c) 사이의 최소 기준 간격 d, 그리고 제 1, 제 3 광원(110a, 110c) 사이의 최소 기준 간격 d는, 약 20 - 30um일 수 있고, 제 1, 제 2, 제 3 광원(110a, 110b, 110c)들의 광량은, 약 2 - 3mW일 수 있다.In one embodiment, the minimum reference spacing d between the first and second light sources 110a and 110b, the minimum reference spacing d between the second and third light sources 110b and 110c, and the first and third light sources 110a , 110c), the minimum reference interval d may be about 20-30 um, and the light amounts of the first, second, and third light sources 110a, 110b, and 110c may be about 2-3 mW.

이처럼, 서로 인접하는 제 1, 제 2, 제 3 광원(110a, 110b, 110c)들 사이의 최소 기준 간격 d이 모두 동일할 때, 제 1, 제 2, 제 3 광원(110a, 110b, 110c)들이, 서로 동일한 광량을 가지는 이유는, 제 1, 제 2, 제 3 광원(110a, 110b, 110c)들간의 최소 기준 간격이, 서로 인접하는 제 1, 제 2, 제 3 광원(110a, 110b, 110c)들의 광량에 따라, 결정되기 때문이다.As described above, when the minimum reference intervals d between the adjacent first, second, and third light sources 110a, 110b, and 110c are all the same, the first, second, and third light sources 110a, 110b, 110c The reason why they have the same amount of light is that the first, second, and third light sources 110a, 110b, in which the minimum reference interval between the first, second, and third light sources 110a, 110b, 110c are adjacent to each other. This is because it is determined according to the amount of light of 110c).

예를 들면, 큰 광량을 갖는 광원들간의 간격과 작은 광량을 갖는 광원들간의 간격이 동일하면, 큰 광량을 갖는 광원들은, 간격이 광량에 비해 작으므로, 광원들 간의 발열 특성에 영향을 주어, 광원의 파장 천이가 일어나서, 광학 필터에 차단되므로, 광 효율이 급격히 떨어질 수 있다.For example, if the interval between the light sources having a large amount of light and the distance between the light sources having a small amount of light are the same, the light sources having a large amount of light have a smaller distance than the amount of light, thus affecting the heat generation characteristics between the light sources, Since the wavelength shift of the light source occurs and is blocked by the optical filter, the light efficiency may drop rapidly.

따라서, 광원들의 광량에 따라, 광원들은, 최소 기준 간격으로 배치되어야 할 것이다.Therefore, depending on the amount of light of the light sources, the light sources should be arranged at a minimum reference interval.

다른 예로, 도 2b와 같이, 서로 인접하는 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 광원(110a, 110b, 110c, 110d)이 사각 형태로 배치될 때, 제 1, 제 2 광원(110a, 110b) 사이의 최소 기준 간격 d, 제 2, 제 3 광원(110b, 110c) 사이의 최소 기준 간격 d, 제 3, 제 4 광원(110c, 110d) 사이의 최소 기준 간격 d, 그리고 제 1, 제 4 광원(110a, 110d) 사이의 최소 기준 간격 d는, 모두 동일할 수 있다.As another example, when the first, second, third, and fourth light sources 110a, 110b, 110c, and 110d adjacent to each other are arranged in a square shape, as shown in FIG. 2B, the first and second light sources 110a, 110b ), The minimum reference spacing d between the second and third light sources 110b, 110c, the minimum reference spacing d between the third and fourth light sources 110c, 110d, and the first and fourth The minimum reference distance d between the light sources 110a and 110d may be the same.

여기서, 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 광원(110a, 110b, 110c, 110d)들은, 서로 동일한 광량을 가질 수 있다.Here, the first, second, third, and fourth light sources 110a, 110b, 110c, and 110d may have the same amount of light as each other.

일 실시예로, 제 1, 제 2 광원(110a, 110b) 사이의 최소 기준 간격 d, 제 2, 제 3 광원(110b, 110c) 사이의 최소 기준 간격 d, 제 3, 제 4 광원(110c, 110d) 사이의 최소 기준 간격 d, 그리고 제 1, 제 4 광원(110a, 110d) 사이의 최소 기준 간격 d는, 약 20 - 30um일 수 있고, 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 광원(110a, 110b, 110c, 110d)들의 광량은, 약 2 - 3mW일 수 있다.In one embodiment, the minimum reference spacing d between the first and second light sources 110a and 110b, the minimum reference spacing d between the second and third light sources 110b and 110c, the third and fourth light sources 110c, The minimum reference spacing d between 110d) and the minimum reference spacing d between the first and fourth light sources 110a and 110d may be about 20 to 30 um, and the first, second, third, and fourth light sources ( The amount of light of 110a, 110b, 110c, and 110d) may be about 2-3 mW.

도 3은 광원들간의 최소 기준 간격이 다른 것을 보여주는 도면이다.3 is a view showing that the minimum reference interval between light sources is different.

도 3에 도시된 바와 같이, 발광부는, 다수의 광원들이 매트릭스 형태로 배열될 수 있다.As illustrated in FIG. 3, the light emitting unit may include a plurality of light sources arranged in a matrix form.

여기서, 발광부의 광원은, 수직 공진 표면광 레이저 광원일 수 있다.Here, the light source of the light emitting unit may be a vertical resonance surface light laser light source.

이때, 서로 인접하는 광원들은, 최소 기준 간격 d를 가질 수 있다.At this time, the light sources adjacent to each other may have a minimum reference interval d.

여기서, 최소 기준 간격 d는, 광원들간의 발열 특성 유지를 위한 최소 간격을 의미한다.Here, the minimum reference interval d means a minimum interval for maintaining the heat generation characteristics between the light sources.

따라서, 최소 기준 간격 d는, 서로 인접하는 광원들의 광량에 따라, 결정될 수 있다.Therefore, the minimum reference interval d may be determined according to the amount of light of light sources adjacent to each other.

일 예로, 도 3과 같이, 서로 인접하는 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 광원(110a, 110b, 110c, 110d)이 사각 형태로 배치될 때, 제 1, 제 2 광원(110a, 110b) 사이의 최소 기준 간격 d1과, 제 3, 제 4 광원(110c, 110d) 사이의 최소 기준 간격 d1은 서로 동일하고, 제 2, 제 3 광원(110b, 110c) 사이의 최소 기준 간격 d2와, 제 1, 제 4 광원(110a, 110d) 사이의 최소 기준 간격 d2는, 서로 동일할 수 있다.For example, as shown in FIG. 3, when the first, second, third, and fourth light sources 110a, 110b, 110c, and 110d adjacent to each other are arranged in a square shape, the first and second light sources 110a, 110b ), The minimum reference spacing d1 between the third and fourth light sources 110c, 110d is the same, and the minimum reference spacing d2 between the second and third light sources 110b, 110c, The minimum reference interval d2 between the first and fourth light sources 110a and 110d may be the same as each other.

그리고, 제 1, 제 2 광원(110a, 110b) 사이의 최소 기준 간격 d1과, 제 3, 제 4 광원(110c, 110d) 사이의 최소 기준 간격 d1은, 제 2, 제 3 광원(110b, 110c) 사이의 최소 기준 간격 d2, 또는 제 1, 제 4 광원(110a, 110d) 사이의 최소 기준 간격 d2보다 더 작을 수 있다.Further, the minimum reference interval d1 between the first and second light sources 110a and 110b and the minimum reference interval d1 between the third and fourth light sources 110c and 110d are the second and third light sources 110b and 110c. ), Or may be smaller than the minimum reference distance d2 between the first and fourth light sources 110a and 110d.

여기서, 제 1, 제 2 광원(110a, 110b)의 광량은, 제 3, 제 4 광원(110c, 110d)의 광량보다 더 작을 수 있다.Here, the light amounts of the first and second light sources 110a and 110b may be smaller than the light amounts of the third and fourth light sources 110c and 110d.

즉, 광원들간의 광량이 크면, 광원들간의 간격을 넓히고, 광원들간의 광량이 작으면, 광원들간의 간격을 좁힐 수 있다.That is, if the amount of light between the light sources is large, the distance between the light sources can be widened, and if the amount of light between the light sources is small, the distance between the light sources can be narrowed.

도 4는 광원들이 배치되는 발광부를 보여주는 도면이다.4 is a view showing a light emitting unit in which light sources are disposed.

도 4에 도시된 바와 같이, 발광부는, 기판(120)과, 기판(120) 위에 매트릭스 형태로 배열되고, 제 1 광 패턴을 생성하는 다수의 광원(110)들을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 4, the light emitting unit may include a substrate 120 and a plurality of light sources 110 arranged on a substrate 120 in a matrix form and generating a first light pattern.

즉, 발광부는, 다수의 광원(110)들이 배열되는 면광원으로 제작되고, 광점을 통해, 광 패턴을 생성할 수 있다.That is, the light emitting unit may be made of a surface light source in which a plurality of light sources 110 are arranged, and generate a light pattern through a light point.

여기서, 서로 인접하는 광원(110)들은, 최소 기준 간격 d을 가지는데, 최소 기준 간격 d은, 서로 인접하는 광원(110)들의 광량에 따라, 결정될 수 있다.Here, the light sources 110 adjacent to each other have a minimum reference distance d, and the minimum reference distance d may be determined according to the amount of light of the light sources 110 adjacent to each other.

그리고, 광원(110)은, 수직 공진 표면광 레이저 광원일 수 있다.In addition, the light source 110 may be a vertical resonance surface light laser light source.

이때, 광원(110)은, 저출력이고 고효율인 다수의 레이저를 면광원 형태로, 반도체 웨이퍼에 프린팅하여 대량 생산이 가능하다.At this time, the light source 110 can be mass-produced by printing a plurality of low-power, high-efficiency lasers in the form of surface light sources on a semiconductor wafer.

따라서, 광원(110)은, 광효율성이 기존의 고출력 레이저보다 우수하므로, 구조광 형상을 최적화할 수 있어, 수광계의 3차원 깊이 정보에 대한 인식율을 높일 수 있다.Therefore, the light source 110, since the light efficiency is superior to the conventional high-power laser, it is possible to optimize the structure light shape, it is possible to increase the recognition rate of the three-dimensional depth information of the light receiving system.

즉, 발광부는, 다수의 광원 어레이를 갖는 면광원으로 제작되는데, 면광원을 최소 면적으로 제작하기 위해서는, 광원(110)들간의 발열 특성을 유지하는 최소 거리를 광원(110)들 사이의 최소 기준 간격으로 하여, 발광부의 크기를 최소화할 수 있다.That is, the light emitting unit is made of a surface light source having a plurality of light source arrays. In order to manufacture a surface light source with a minimum area, the minimum reference distance between the light sources 110 is the minimum distance that maintains the heat generation characteristics between the light sources 110. At intervals, the size of the light emitting portion can be minimized.

도 5는 발광부로부터 생성되는 광 패턴을 보여주는 도면이다.5 is a view showing a light pattern generated from the light emitting unit.

도 5에 도시된 바와 같이, 발광부는, 다양한 제 1 광 패턴(130)을 생성할 수 있다.As shown in FIG. 5, the light emitting unit may generate various first light patterns 130.

여기서, 제 1 광 패턴(130)에서, 서로 인접하는 광점들은, 최소 기준 간격 d을 가질 수 있다.Here, in the first light pattern 130, light points adjacent to each other may have a minimum reference interval d.

이때, 최소 기준 간격 d은, 광원들간의 발열 특성 유지를 위한 최소 간격을 의미한다.At this time, the minimum reference interval d means a minimum interval for maintaining heat generation characteristics between light sources.

그리고, 제 1 광 패턴(130)은, 광점의 형상, 분포, 밝기 등 다양한 특성을 이용하여, 설계될 수 있다.In addition, the first light pattern 130 may be designed using various characteristics such as shape, distribution, and brightness of the light spot.

여기서, 최소 독립 구조광은, 자기 자신 이외에 동일한 구조광 형상이 없는 구간 내에 존재하는 구조광으로서, 수광계에서, 구조광을 검출할 수 있는 피사체의 최소 면적에 관련되므로, 가능한 최소 크기로 설계될 수 있다.Here, the minimum independent structure light is a structure light that exists in a section without the same structure light shape as itself, and is related to the minimum area of the subject capable of detecting the structure light in the light receiving system, and thus is designed to be the smallest possible size. Can.

또한, 제 1 광 패턴(130)은, 수광계에서, 구조광 검출시, 나타나는 구조광의 왜곡 정도를 고려하여, 설계할 수 있다.In addition, the first optical pattern 130 may be designed in the light receiving system in consideration of the degree of distortion of the structured light that appears when the structured light is detected.

본 발명은, 구조광 형상을 설계할 때, 2단계로 설계할 수 있다.The present invention can be designed in two stages when designing a structured light shape.

제 1 단계는, 광원들간의 최소 기준 간격 d를 이용한 정규분포 구조광 형상 설계인데, 이를 정규화 패턴 설계라고 한다.The first step is designing a normal distributed structured light shape using a minimum reference distance d between the light sources, which is called normalized pattern design.

그리고, 제 2 단계는, 생성된 정규분포 구조광 형상이 패턴 변환부를 통과하면서 변형되는 구조광으로서, 광원에서 생성된 정규분포 구조광 대비 인식율을 높이기 위한 비정규화 패턴 설계이다.In addition, the second step is a structured light in which the generated normal distributed structured light is deformed while passing through the pattern conversion unit, and is a non-normalized pattern design for increasing the recognition rate compared to the normally distributed structured light generated by the light source.

여기서, 제 1 단계인 정규화 패턴 설계단은, 3차원 깊이 정보 측정 시스템에서, 조명계와 수광계 사이의 거리인 시차거리에 따라, 필요한 형상 독립 구간을, 광점의 형상, 분포, 밝기 등 다양한 특성을 이용하여 설계할 수 있다.Here, the normalization pattern design stage, which is the first step, in the 3D depth information measurement system, provides various required characteristics such as shape, distribution, and brightness of the light spot according to the parallax distance, which is the distance between the illumination system and the light receiving system. Can be designed using.

이때, 형상 독립 구간은, 구조광 형상이 해당 구간 내에서, 자기 자신을 제외하고 같은 형상이 없는 구간이다.At this time, the shape-independent section is a section in which the structured light shape does not have the same shape except for itself in the section.

따라서, 최소 독립 구조광의 크기는, 최소 크기로 설계할 수 있다.Therefore, the size of the minimum independent structure light can be designed to the minimum size.

그리고, 정규화 패턴 설계단은, 구조광 측정 시스템의 특성, 또는 외란에 의한 구조광 변형시, 에러와 구분되도록 설계하거나, 에러 보정이 가능하도록 구조광 형상의 특이 조건을 포함하여 설계할 수 있다.In addition, the normalized pattern design stage may be designed to be distinguished from errors when the structured light is measured by the characteristics of the structured light measurement system or when the structured light is deformed due to disturbance, or by including the specific conditions of the structured light shape so that error correction is possible.

또한, 정규분포 구조광의 형상 독립 구간의 설계 결과는, 활용 영역의 필요에 따른 광량을 고려하여, 형상 독립 구간을 다중으로 조합할 수 있다.In addition, the design results of the shape-independent section of the normal distribution structured light can be combined in multiple shapes independent sections in consideration of the amount of light according to the needs of the utilization region.

그리고, 다중 조합된 구조광의 결과는, 다중 수직 공진 표면광 레이저의 각 레이저 광원의 배치와 매칭될 수 있다.And, the result of the multiple combined structured light can be matched with the arrangement of each laser light source of the multiple vertical resonant surface light laser.

도 6a 내지 도 6c는 패턴 변환부로부터 변환된 광 패턴을 보여주는 도면이다.6A to 6C are views showing light patterns converted from the pattern converter.

도 6a 내지 도 6c에 도시된 바와 같이, 패턴 변환부는, 발광부로부터 생성되는 제 1 광 패턴(130)을 제 2 광 패턴(140)으로 변환할 수 있다.6A to 6C, the pattern conversion unit may convert the first light pattern 130 generated from the light emitting unit to the second light pattern 140.

여기서, 제 2 광 패턴(140)은, 제 1 광 패턴(130)의 최소 패턴 간격에 대해, X축 방향 또는 Y축 방향으로 소정값만큼 증가한 광 패턴일 수 있다.Here, the second optical pattern 140 may be an optical pattern increased by a predetermined value in the X-axis direction or the Y-axis direction with respect to the minimum pattern spacing of the first optical pattern 130.

패턴 변환부는, 제 1 광 패턴(130)을 다양한 방식으로 변형시킴으로써, 다양한 형상의 제 2 광 패턴(130)을 만들 수 있다.The pattern converting unit may make the second optical pattern 130 of various shapes by deforming the first optical pattern 130 in various ways.

일 예로, 패턴 변환부는, 도 6a와 같이, 원점 회전 방식으로 제 1 광 패턴(130)을 변형하여, 제 2 광 패턴(140)을 만들 수 있다.For example, as shown in FIG. 6A, the pattern converting unit may deform the first optical pattern 130 by the origin rotation method to make the second optical pattern 140.

다른 예로, 패턴 변환부는, 도 6b와 같이, 확대 방식으로 제 1 광 패턴(130)을 변형하여, 제 2 광 패턴(140)을 만들 수 있다.As another example, as shown in FIG. 6B, the pattern conversion unit may deform the first optical pattern 130 in an enlarged manner, thereby creating the second optical pattern 140.

또 다른 예로, 패턴 변환부는, 도 6c와 같이, 핀 쿠션 현상을 완화시키기 위한 배럴 변형 방식으로 제 1 광 패턴(130)을 변형하여, 제 2 광 패턴(140)을 만들 수도 있다.As another example, as shown in FIG. 6C, the pattern converting unit may deform the first optical pattern 130 in a barrel deformation method to alleviate the pin cushion phenomenon, thereby making the second optical pattern 140.

본 발명은, 구조광 형상을 설계할 때, 2단계로 설계할 수 있다.The present invention can be designed in two stages when designing a structured light shape.

제 1 단계는, 광원들간의 최소 기준 간격 d를 이용한 정규분포 구조광 형상 설계인데, 이를 정규화 패턴 설계라고 한다.The first step is designing a normal distributed structured light shape using a minimum reference distance d between the light sources, which is called normalized pattern design.

그리고, 제 2 단계는, 생성된 정규분포 구조광 형상이 패턴 변환부를 통과하면서 변형되는 구조광으로서, 광원에서 생성된 정규분포 구조광 대비 인식율을 높이기 위한 비정규화 패턴 설계이다.In addition, the second step is a structured light in which the generated normal distributed structured light is deformed while passing through the pattern conversion unit, and is a non-normalized pattern design for increasing the recognition rate compared to the normally distributed structured light generated by the light source.

여기서, 제 2 단계인 비정규화 패턴 설계단은, 정규화 패턴 설계단에서 생성된 결과를 바탕으로, 형상 독립 구간 내에서, 상호 상관(cross-correlation)값 등과 같은, 각 형상 간의 유사도를 가장 적게 하도록, 형상, 분포, 밝기 등에 변형을 줄 수 있다.Here, the second stage, the denormalized pattern design stage, is based on the results generated by the normalized pattern design stage, in the shape independent section, such as cross-correlation value, such as to minimize the similarity between each shape. , Shape, distribution, brightness, etc.

비정규화 패턴 설계단은, 투사렌즈, 회절광학소자 등과 같은 조사 광학계 중, 적용이 용이한 부품에 각각 혹은 단독으로 다양한 변형율(크기, 회전, 왜곡 등)을 적용하게 된다.The non-normalized pattern design stage applies various strains (size, rotation, distortion, etc.) individually or independently to parts that can be easily applied among irradiation optical systems such as a projection lens and a diffractive optical element.

또한, 구조광을 수광계의 시야각만큼 형상 독립 구간을 복제하기 위하여, 사용하는 회절광학소자 등과 같은 구조광 복제 광학계는, 방사형으로 구조광을 분포시키기 때문에, 일반적으로 외곽에서 핀쿠션 변형이 일어나게 된다.In addition, in order to replicate the structure-independent section of the structure light as much as the viewing angle of the light receiving system, the structure light replication optical system, such as a diffractive optical element used, distributes the structure light radially, so that pincushion deformation is generally caused at the outside.

따라서, 패턴 변환부와 같은 비정규화 패턴 설계단은, 이러한 핀쿠션 변형을 보정하기 위하여, 어느 정도 배럴 변형을 감안하여 구조광에 대해 비정규 변형을 시킬 수 있다.Therefore, a non-normalized pattern design stage such as a pattern converting unit may perform non-normal deformation of the structured light in consideration of the barrel deformation to some extent in order to correct such pincushion deformation.

도 7a 내지 도 7d는 도 1의 패턴 변환부의 구성을 보여주는 도면이다.7A to 7D are diagrams showing the configuration of the pattern conversion unit of FIG. 1.

도 7a 내지 도 7d에 도시된 바와 같이, 패턴 변환부(200)는, 다양한 광학계로 설계가 가능하다.7A to 7D, the pattern conversion unit 200 can be designed with various optical systems.

패턴 변환부(200)는, 발광부로부터 생성되는 제 1 광 패턴(130)을 제 2 광 패턴(140)으로 변환하기 위한 것으로, 패턴 변환부(200)는, 제 1 광 패턴을 갖는 광을 평행광으로 제공하는 제 1 광학 부재 및 제 1 광 패턴을 제 2 광 패턴으로 변환하는 제 2 광학 부재 중, 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The pattern converting unit 200 is for converting the first light pattern 130 generated from the light emitting unit into the second light pattern 140, and the pattern converting unit 200 receives light having a first light pattern. At least one of the first optical member provided as parallel light and the second optical member converting the first light pattern to the second light pattern may be included.

도 7a와 같이, 패턴 변환부(200)는, 발광부(100)와 복제부(300) 사이에, 제 1 광학 부재(210)와 제 2 광학 부재(220)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 7A, the pattern conversion unit 200 may include a first optical member 210 and a second optical member 220 between the light emitting unit 100 and the replica unit 300.

여기서, 제 1 광학 부재(210)는, 발광부(100)에 인접하여 배치되고, 제 2 광학 부재(220)는, 복제부(300)에 인접하여 배치될 수 있다.Here, the first optical member 210 may be disposed adjacent to the light emitting unit 100, and the second optical member 220 may be disposed adjacent to the replica unit 300.

이때, 제 1 광학 부재(210)는, 발광부(100)로부터 입사되는 제 1 광 패턴(130)을 갖는 광을 평행광으로 제공할 수 있다.In this case, the first optical member 210 may provide light having the first light pattern 130 incident from the light emitting unit 100 as parallel light.

일 예로, 제 1 광학 부재(210)는, 시준 렌즈일 수 있다.For example, the first optical member 210 may be a collimating lens.

그리고, 제 2 광학 부재(220)는, 제 1 광 패턴(130)을 제 2 광 패턴(140)으로 변환하는 광학 부재일 수 있다.In addition, the second optical member 220 may be an optical member that converts the first optical pattern 130 into the second optical pattern 140.

일 예로, 제 2 광학 부재(220)는, 빔 정형 프리즘, 빔 정형 렌즈, 반사 미러, 반사 프리즘 및 그들의 조합 부재 중 적어도 어느 하나일 수 있다.For example, the second optical member 220 may be at least one of a beam shaping prism, a beam shaping lens, a reflecting mirror, a reflecting prism, and a combination member thereof.

여기서, 빔 정형 프리즘 및 빔 정형 렌즈는, 입사되는 광을 원대칭 형상을 특정 한 방향으로 늘이거나 줄이는 변형을 주는 소자이다.Here, the beam shaping prism and the beam shaping lens are devices that give a strain that extends or reduces the incident light in a specific direction.

빔 정형 렌즈는, 빔 정형 프리즘과 동일한 기능을 가질 수 있는데, 프리즘 대신에 가로 및 세로의 곡률 반경이 서로 다른 아나모픽 렌즈(anamorphic lens)를 사용하여, 입력 광의 가로 및 세로의 출력 비율을 변경하는 렌즈이다.The beam shaping lens may have the same function as the beam shaping prism, but instead of a prism, an anamorphic lens having different curvature radii of horizontal and vertical, which changes the output ratio of the horizontal and vertical input light. to be.

이러한 빔 정형 렌즈를 사용하면, 시준렌즈와 일체화하여, 별도의 빔 정형 프리즘을 사용할 필요가 없으므로, 부품 절감에 유리하다.When such a beam shaping lens is used, it is advantageous to reduce parts since it is not necessary to use a separate beam shaping prism by integrating with the collimating lens.

이와 같이, 본 발명은, 빔 정형 프리즘이나 빔 정형 렌즈를 사용하고, 이들을 입력 광에 대해 적절한 각도로 배치하면, 원하는 방향으로 정규 패턴의 변형이 가능하다.As described above, in the present invention, if a beam shaping prism or a beam shaping lens is used and these are arranged at an appropriate angle with respect to the input light, the normal pattern can be modified in a desired direction.

그리고, 빔 정형 소자를 사용하면, 별도의 회절 소자를 추가할 필요가 없으므로, 광원의 콘트라스트(contrast)가 그대로 유지되면서, 광 패턴을 바꿀 수 있으므로, 광 패턴의 식별에 있어서 유리하다.In addition, when a beam shaping element is used, since there is no need to add a separate diffraction element, the light pattern can be changed while maintaining the contrast of the light source, which is advantageous in the identification of the light pattern.

다른 예로서, 도 7b와 같이, 패턴 변환부(200)는, 발광부(100)와 복제부(300) 사이에, 제 1 광학 부재(210)와 다수의 광학 소자를 포함하는 제 2 광학 부재(220)를 포함할 수 있다.As another example, as illustrated in FIG. 7B, the pattern conversion unit 200 includes a first optical member 210 and a second optical member including a plurality of optical elements between the light emitting unit 100 and the replica unit 300. It may include (220).

여기서, 제 1 광학 부재(210)는, 발광부(100)에 인접하여 배치되고, 제 2 광학 부재(220)는, 복제부(300)에 인접하여 배치될 수 있다.Here, the first optical member 210 may be disposed adjacent to the light emitting unit 100, and the second optical member 220 may be disposed adjacent to the replica unit 300.

이때, 제 2 광학 부재(220)는, 제 1 광학소자(220a) 및 제 2 광학소자(220b)를 포함할 수 있다.In this case, the second optical member 220 may include a first optical element 220a and a second optical element 220b.

제 1 광학 부재(210)는, 발광부(100)로부터 입사되는 제 1 광 패턴(130)을 갖는 광을 평행광으로 제공할 수 있는, 시준 렌즈일 수 있다.The first optical member 210 may be a collimating lens capable of providing light having a first light pattern 130 incident from the light emitting unit 100 as parallel light.

그리고, 제 2 광학 부재(220)는, 제 1 광 패턴(130)을 제 2 광 패턴(140)으로 변환하는 광학 부재로서, 다수의 광학 소자를 포함할 수 있는데, 일 예로, 제 1 광학소자(220a) 및 제 2 광학소자(220b)를 포함할 수 있다.In addition, the second optical member 220 is an optical member that converts the first optical pattern 130 into the second optical pattern 140, and may include a plurality of optical elements, for example, the first optical element It may include (220a) and the second optical element (220b).

여기서, 제 1 광학소자(220a) 및 제 2 광학소자(220b)는, 빔 정형 프리즘, 빔 정형 렌즈, 반사 미러, 반사 프리즘 중 어느 하나이고, 서로 다른 소자일 수 있다.Here, the first optical element 220a and the second optical element 220b are any one of a beam shaping prism, a beam shaping lens, a reflecting mirror, and a reflecting prism, and may be different devices.

일 예로, 제 1 광학소자(220a)는, 빔 정형 렌즈이고, 제 2 광학소자(220b)는, 반사 미러 또는 반사 프리즘이거나, 제 1 광학소자(220a)는, 반사 미러 또는 반사 프리즘이고, 제 2 광학소자(220b)는, 빔 정형 프리즘일 수 있다.For example, the first optical element 220a is a beam shaping lens, the second optical element 220b is a reflective mirror or a reflective prism, or the first optical element 220a is a reflective mirror or a reflective prism, 2, the optical element 220b may be a beam shaping prism.

또 다른 예로서, 도 7c와 같이, 패턴 변환부(200)는, 발광부(100) 앞에 배치되고, 복제부(300)가 생략되는 대신, 복제부(300)의 역할을 수행할 수도 있다.As another example, as shown in FIG. 7C, the pattern converting unit 200 may be disposed in front of the light emitting unit 100 and may serve as the replicating unit 300 instead of omitting the replicating unit 300.

여기서, 패턴 변환부(200)는, 제 1 광학 부재(210)와 제 2 광학 부재(220)를 포함하는데, 제 1 광학 부재(210)는, 시준 렌즈일 수 있고, 제 2 광학 부재(220)는, 빔 정형 프리즘, 빔 정형 렌즈, 반사 미러, 반사 프리즘 및 그들의 조합 부재 중 적어도 어느 하나일 수 있다.Here, the pattern conversion unit 200 includes a first optical member 210 and a second optical member 220, the first optical member 210 may be a collimating lens, the second optical member 220 ) May be at least one of a beam shaping prism, a beam shaping lens, a reflecting mirror, a reflecting prism, and combination members thereof.

또 다른 예로서, 도 7d와 같이, 패턴 변환부(200)는, 발광부(100)와 복제부(300) 사이에 배치될 수 있다.As another example, as shown in FIG. 7D, the pattern conversion unit 200 may be disposed between the light emitting unit 100 and the replica unit 300.

여기서, 패턴 변환부(200)는, 시준 렌즈인 제 1 광학 부재(210)가 생략되고, 제 2 광학 부재(220)만이 배치될 수 있다.Here, the pattern conversion unit 200, the first optical member 210, which is a collimating lens, is omitted, and only the second optical member 220 may be disposed.

이때, 제 2 광학 부재(220)는, 빔 정형 프리즘, 빔 정형 렌즈, 반사 미러, 반사 프리즘 및 그들의 조합 부재 중 적어도 어느 하나일 수 있다.In this case, the second optical member 220 may be at least one of a beam shaping prism, a beam shaping lens, a reflecting mirror, a reflecting prism, and a combination member thereof.

도 8은 도 7a의 제 2 광학 부재를 보여주는 도면이다.8 is a view showing the second optical member of FIG. 7A.

제 2 광학 부재(220)는, 빔 정형 프리즘, 빔 정형 렌즈, 반사 미러, 반사 프리즘 및 그들의 조합 부재 중 적어도 어느 하나일 수 있는데, 도 8에 도시된 바와 같이, 빔 정형 프리즘은, 입사되는 광을 원 대칭 형상을 특정 한 방향으로 늘이거나 줄이는 변형을 주는 소자이다.The second optical member 220 may be at least one of a beam shaping prism, a beam shaping lens, a reflective mirror, a reflecting prism, and a combination member thereof. As shown in FIG. 8, the beam shaping prism is incident light Is a device that gives a strain that increases or decreases the circular symmetrical shape in a specific direction.

여기서, 빔 정형 프리즘은, 광학 구조상, 입사광을 특정 방향으로 늘려 출사광을 변형할 수 있다.Here, the beam shaping prism can deform the emitted light by extending the incident light in a specific direction on the optical structure.

따라서, 빔 정형 프리즘은, 제 1 광 패턴을 갖는 입사광에 대해 적절한 각도로 배치함으로써, 원하는 방향으로 정규 패턴의 변형이 가능하다.Therefore, the beam shaping prism can be deformed in a desired direction by arranging at an appropriate angle with respect to the incident light having the first light pattern.

도 9는 도 1의 패턴 변환부의 구성에 대한 다른 실시예를 보여주는 도면이다.9 is a view showing another embodiment of the configuration of the pattern conversion unit of FIG. 1.

도 9에 도시된 바와 같이, 패턴 변환부(200)는, 발광부(100)와 복제부(300) 사이에, 제 1 광학 부재(210)와 제 2 광학 부재(220)를 포함할 수 있다.As illustrated in FIG. 9, the pattern conversion unit 200 may include a first optical member 210 and a second optical member 220 between the light emitting unit 100 and the replica unit 300. .

그리고, 제 1 광학 부재(210)와 제 2 광학 부재(220) 사이에는, 제 3 광학 부재(230)가 배치될 수 있다.In addition, a third optical member 230 may be disposed between the first optical member 210 and the second optical member 220.

여기서, 제 1 광학 부재(210)는, 발광부(100)에 인접하여 배치되고, 제 2 광학 부재(220)는, 복제부(300)에 인접하여 배치될 수 있다.Here, the first optical member 210 may be disposed adjacent to the light emitting unit 100, and the second optical member 220 may be disposed adjacent to the replica unit 300.

이때, 제 1 광학 부재(210)는, 발광부(100)로부터 입사되는 제 1 광 패턴(130)을 갖는 광을 평행광으로 제공할 수 있다.In this case, the first optical member 210 may provide light having the first light pattern 130 incident from the light emitting unit 100 as parallel light.

일 예로, 제 1 광학 부재(210)는, 시준 렌즈일 수 있다.For example, the first optical member 210 may be a collimating lens.

그리고, 제 2 광학 부재(220)는, 제 1 광 패턴(130)을 제 2 광 패턴(140)으로 변환하는 광학 부재일 수 있다.In addition, the second optical member 220 may be an optical member that converts the first optical pattern 130 into the second optical pattern 140.

일 예로, 제 2 광학 부재(220)는, 빔 정형 프리즘, 빔 정형 렌즈, 반사 미러, 반사 프리즘 및 그들의 조합 부재 중 적어도 어느 하나일 수 있다.For example, the second optical member 220 may be at least one of a beam shaping prism, a beam shaping lens, a reflecting mirror, a reflecting prism, and a combination member thereof.

또한, 제 3 광학 부재(230)는, 제 1 광 패턴(130)을 다수 개로 복제할 수 있다.In addition, the third optical member 230 may duplicate the first optical pattern 130.

일 예로, 제 3 광학 부재(230)는, 회절 광학 소자일 수 있다.For example, the third optical member 230 may be a diffractive optical element.

즉, 제 3 광학 부재(230)는, 광원의 정규화 패턴을 약간 비틀어지게 함으로써, 원하는 패턴을 형성할 수 있다.That is, the third optical member 230 can form a desired pattern by slightly twisting the normalization pattern of the light source.

또한, 제 3 광학 부재(230)는, 한 면에 회절 패턴을 생성하고, 다른 면에 광학적 파워를 사용함으로써, 복제부(300)가 생성하는 복제 왜곡을 완화시킬 수 있다.In addition, the third optical member 230, by generating a diffraction pattern on one surface, and using the optical power on the other surface, it is possible to alleviate the replication distortion generated by the replica unit 300.

따라서, 제 3 광학 부재(230)는, 복제부(300)에서, 구조광 복제시에 발생하는 핀 쿠션 등과 같은 왜곡들을 고려하여, 제 1 광 패턴을 복제하여, 제 1 광 패턴을 비틀어 변형시키므로, 복제부(300)에서의 복제 왜곡을 크게 줄일 수 있다.Therefore, the third optical member 230 replicates the first optical pattern in consideration of distortions, such as pin cushions, etc. that occur when replicating the structural light in the replica unit 300, thereby twisting and deforming the first optical pattern. , The replication distortion in the replication unit 300 can be greatly reduced.

도 10a 및 도 10b는 도 1의 패턴 변환부의 구성에 대한 또 다른 실시예를 보여주는 도면이다.10A and 10B are views showing another embodiment of the configuration of the pattern conversion unit of FIG. 1.

도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 패턴 변환부(200)는, 발광부(100)와 복제부(300) 사이에, 제 1 광학 부재(210)와 제 2 광학 부재(220)를 포함할 수 있다.10A and 10B, the pattern conversion unit 200 includes a first optical member 210 and a second optical member 220 between the light emitting unit 100 and the replica unit 300. can do.

여기서, 제 1 광학 부재(210)는, 발광부(100)에 인접하여 배치되고, 제 2 광학 부재(220)는, 복제부(300)에 인접하여 배치될 수 있다.Here, the first optical member 210 may be disposed adjacent to the light emitting unit 100, and the second optical member 220 may be disposed adjacent to the replica unit 300.

이때, 제 1 광학 부재(210)는, 발광부(100)로부터 입사되는 제 1 광 패턴(130)을 갖는 광을 평행광으로 제공할 수 있다.In this case, the first optical member 210 may provide light having the first light pattern 130 incident from the light emitting unit 100 as parallel light.

일 예로, 제 1 광학 부재(210)는, 시준 렌즈일 수 있다.For example, the first optical member 210 may be a collimating lens.

그리고, 제 2 광학 부재(220)는, 제 1 광 패턴(130)을 제 2 광 패턴(140)으로 변환하는 광학 부재일 수 있다.In addition, the second optical member 220 may be an optical member that converts the first optical pattern 130 into the second optical pattern 140.

일 예로, 제 2 광학 부재(220)는, 빔 정형 프리즘, 빔 정형 렌즈, 반사 미러, 반사 프리즘 및 그들의 조합 부재 중 적어도 어느 하나일 수 있다.For example, the second optical member 220 may be at least one of a beam shaping prism, a beam shaping lens, a reflecting mirror, a reflecting prism, and a combination member thereof.

도 10a와 같이, 제 1 광학 부재(210)와 제 2 광학 부재(220)는, 서로 접촉되어 일체형으로 형성될 수 있다.As shown in FIG. 10A, the first optical member 210 and the second optical member 220 may be formed integrally in contact with each other.

경우에 따라, 도 10b와 같이, 제 1 광학 부재(210)와 제 2 광학 부재(220)는, 일정 간격 d11으로 떨어져 배치될 수도 있다.In some cases, as shown in FIG. 10B, the first optical member 210 and the second optical member 220 may be disposed apart at a predetermined interval d11.

여기서, 제 1 광학 부재(210)와 제 2 광학 부재(220) 사이의 간격은, 구조광 발생 장치의 광학계 크기를 줄이는 요소가 될 수도 있고, 제 1 광 패턴을 제 2 광 패턴으로 변형하는 중요 요소가 될 수도 있다.Here, the distance between the first optical member 210 and the second optical member 220 may be an element that reduces the size of the optical system of the structured light generating device, and it is important to transform the first optical pattern into a second optical pattern It can be an element.

따라서, 본 발명은, 원하는 구조광 패턴을 얻기 위하여, 제 1 광학 부재(210)와 제 2 광학 부재(220) 사이의 간격을 조정하거나, 또는 제 1 광학 부재(210)와 제 2 광학 부재(220)를 포함하는 일체형 광학 부재를 제작할 수도 있다.Accordingly, the present invention adjusts the distance between the first optical member 210 and the second optical member 220 to obtain a desired structured light pattern, or the first optical member 210 and the second optical member ( 220) may also be manufactured.

도 11은 광 패턴 복제에 따른 핀쿠션 변형을 보여주는 도면이다.11 is a view showing a pincushion deformation according to light pattern replication.

도 11에 도시된 바와 같이, 복제부는, 변환된 제 2 광 패턴을 다수 개로 복제하여, 구조광을 생성하는데, 구조광에 핀 쿠션 변형이 발생할 수 있다.As illustrated in FIG. 11, the replica unit replicates a plurality of converted second light patterns to generate structure light, and pin cushion deformation may occur in the structure light.

즉, 복제부는, 구조광 복제시, 핀 쿠션 등과 같은 왜곡들을 발생시킬 수 있다.That is, the replica unit may generate distortions, such as a pin cushion, when replicating structured light.

따라서, 본 발명은, 이러한 왜곡들을 고려하여, 제 1 광 패턴을 제 2 광 패턴으로 변조시키므로, 복제부에서의 복제 왜곡을 크게 줄여, 수광계에서의 구조광 인식율을 높일 수 있다.Therefore, the present invention, in consideration of these distortions, modulates the first optical pattern into the second optical pattern, thereby greatly reducing the replication distortion in the replicating unit and increasing the recognition rate of the structured light in the light receiving system.

도 12는 본 발명에 따른 구조광 생성 장치의 구조광 생성 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.12 is a flowchart illustrating a structured light generating method of the structured light generating device according to the present invention.

도 12에 도시된 바와 같이, 먼저, 발광부는, 제 1 광 패턴을 갖는 광을 생성한다.(S10)As illustrated in FIG. 12, first, the light emitting unit generates light having a first light pattern. (S10)

이어, 패턴 변환부는, 발광부로부터 생성된 광을 평행광으로 변환한다.(S20)Subsequently, the pattern converting unit converts light generated from the light emitting unit into parallel light. (S20)

그리고, 패턴 변환부는, 제 1 광 패턴을 갖는 광을 제 2 광 패턴으로 변환한다.(S30)Then, the pattern conversion unit converts light having the first light pattern into a second light pattern. (S30)

여기서, 제 1 광 패턴을 갖는 광을 제 2 광 패턴으로 변환할 때, 제 2 광 패턴은, 제 1 광 패턴의 최소 패턴 간격에 대해, X축 방향 또는 Y축 방향으로 소정값만큼 증가하도록 변환될 수 있다.Here, when converting the light having the first light pattern into the second light pattern, the second light pattern is converted to increase by a predetermined value in the X-axis direction or the Y-axis direction with respect to the minimum pattern interval of the first light pattern Can be.

다음, 복제부는, 제 2 광 패턴으로 변환된 광을 다수개로 복제하여, 구조광을 생성하고,(S40) 생성된 구조광을 피사체로 전송할 수 있다.(S50)Next, the duplication unit may replicate a plurality of light converted to the second light pattern, generate structure light (S40), and transmit the generated structure light to the subject. (S50)

이와 같이, 본 발명은, 수직 공진 표면광 레이저 광원을 이용하여, 발광부를 다수의 광원 어레이를 갖는 면광원으로 제작함으로써, 광원들 사이의 배치 거리를 최적화할 수 있어, 발광부의 크기를 최소화하고, 구조광의 광효율 및 안정성을 향상시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, by using a vertical resonant surface light laser light source, the light emitting unit is manufactured as a surface light source having a plurality of light source arrays, thereby optimizing the arrangement distance between light sources, minimizing the size of the light emitting unit, It is possible to improve the light efficiency and stability of the structured light.

그리고, 본 발명은, 패턴 변환부를 이용하여, 복제부에서 구조광 복제시에 발생하는 핀 쿠션 등과 같은 왜곡들을 고려하여, 제 1 광 패턴을 제 2 광 패턴으로 변조시키므로, 복제부에서의 복제 왜곡을 크게 줄여, 수광계에서의 구조광 인식율을 높일 수 있다.In addition, the present invention modulates the first optical pattern into the second optical pattern by taking into account distortions, such as pin cushions, etc. that occur when replicating the structured light in the replica unit using the pattern conversion unit, so that the replica distortion in the replica unit By greatly reducing, it is possible to increase the recognition rate of the structured light in the light receiving system.

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.In the above, preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described, but the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and it is usually in the technical field to which the present invention belongs without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, various modifications can be made by those having knowledge of, and these modifications should not be individually understood from the technical idea or prospect of the present invention.

100 : 발광부 130 : 제 1 광 패턴
140 : 제 2 광 패턴 200 : 패턴 변환부
210 : 제 1 광학 부재 220 : 제 2 광학 부재
230 : 제 3 광학 부재 300 : 복제부
100: light emitting unit 130: first light pattern
140: second optical pattern 200: pattern conversion unit
210: first optical member 220: second optical member
230: third optical member 300: replica

Claims (18)

다수의 광원들이 매트릭스 형태로 배열되는 발광부;
상기 발광부로부터 생성되는 제 1 광 패턴을 제 2 광 패턴으로 변환하는 패턴 변환부; 그리고,
상기 변환된 제 2 광 패턴을 다수개로 복제하여, 구조광을 생성하고, 상기 생성된 구조광을 피사체로 전송하는 복제부를 포함하고,
상기 발광부에서, 서로 인접하는 광원들은, 최소 기준 간격을 가지며,
상기 최소 기준 간격은, 상기 서로 인접하는 광원들의 광량에 따라, 결정되고,
상기 패턴 변환부는 빔 정형 프리즘, 빔 정형 렌즈, 반사 미러, 반사 프리즘 중 적어도 하나를 이용하여, 원점 회전 방식, 확대 방식 또는 배럴 변형 방식을 상기 제 1 패턴에 적용하여 상기 제 2 광 패턴으로 변환 시키는 것을 특징으로 하는, 구조광 생성 장치.
A light emitting unit in which a plurality of light sources are arranged in a matrix form;
A pattern converting unit converting the first light pattern generated from the light emitting unit into a second light pattern; And,
And a replica unit for replicating the converted second light pattern into a plurality, generating structure light, and transmitting the generated structure light to an object,
In the light emitting unit, light sources adjacent to each other have a minimum reference interval,
The minimum reference interval is determined according to the amount of light of the light sources adjacent to each other,
The pattern converting unit converts the second optical pattern by applying an origin rotation method, an enlargement method, or a barrel deformation method to the first pattern using at least one of a beam shaping prism, a beam shaping lens, a reflecting mirror, and a reflecting prism. Characterized in that, the structured light generating device.
삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 발광부의 광원들은, 서로 인접하는 광원들 사이의 최소 기준 간격이 모두 동일한 것을 특징으로 하는 구조광 생성 장치.The structure light generating apparatus of claim 1, wherein the light sources of the light emitting units have the same minimum reference interval between light sources adjacent to each other. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 발광부의 광원들은,
서로 인접하고, 제 1 간격을 갖는 제 1 광원들과,
서로 인접하고, 제 2 간격을 갖는 제 2 광원들을 포함하고,
상기 제 1 간격은, 상기 제 2 간격보다 더 가까운 것을 특징으로 하는 구조광 생성 장치.
The light source of the light emitting unit,
First light sources adjacent to each other and having a first interval,
Second light sources adjacent to each other and having a second distance,
The first interval, the structured light generating apparatus, characterized in that closer than the second interval.
제 5 항에 있어서, 상기 제 1 광원들은, 제 1 광량을 가지고,
상기 제 2 광원들은, 제 2 광량을 가지며,
상기 제 1 광량은, 상기 제 2 광량보다 더 작은 것을 특징으로 하는 구조광 생성 장치.
The method of claim 5, wherein the first light sources, have a first light amount,
The second light sources have a second amount of light,
The first light amount, the structure light generating apparatus, characterized in that smaller than the second light amount.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 패턴 변환부는,
상기 발광부로부터 생성되는 제 1 광 패턴을 제 2 광 패턴으로 변환하고,
상기 제 2 광 패턴은,
상기 제 1 광 패턴의 최소 패턴 간격에 대해, X축 방향 또는 Y축 방향으로 소정값만큼 증가한 광 패턴인 것을 특징으로 하는 구조광 생성 장치.
According to claim 1, The pattern conversion unit,
The first light pattern generated from the light emitting unit is converted into a second light pattern,
The second light pattern,
A structured light generating apparatus, characterized in that it is an optical pattern increased by a predetermined value in the X-axis direction or the Y-axis direction with respect to the minimum pattern interval of the first optical pattern.
제 1 항에 있어서, 상기 패턴 변환부는,
상기 제 1 광 패턴을 갖는 광을 평행광으로 제공하는 제 1 광학 부재 및 상기 제 1 광 패턴을 상기 제 2 광 패턴으로 변환하는 제 2 광학 부재 중, 적어도 어느 하나를 포함하고,
상기 제 2 광학 부재는 복수의 광학 소자를 포함하고,
상기 복수의 광학 소자는 상기 빔 정형 프리즘, 상기 빔 정형 렌즈, 상기 반사 미러 및 상기 반사 프리즘 중 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 구조광 생성 장치.
According to claim 1, The pattern conversion unit,
At least one of a first optical member that provides light having the first optical pattern as parallel light, and a second optical member that converts the first optical pattern to the second optical pattern,
The second optical member includes a plurality of optical elements,
The plurality of optical elements is a structured light generating device, characterized in that any one of the beam shaping prism, the beam shaping lens, the reflective mirror and the reflective prism.
삭제delete 제 10 항에 있어서, 상기 제 1 광학 부재는, 상기 발광부에 인접하여 배치되고,
상기 제 2 광학 부재는, 상기 복제부에 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 구조광 생성 장치.
The method of claim 10, wherein the first optical member is disposed adjacent to the light emitting portion,
The second optical member is a structured light generating device, characterized in that disposed adjacent to the replica.
제 10 항에 있어서, 상기 제 1 광학 부재와 상기 제 2 광학 부재는, 서로 접촉되어 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 구조광 생성 장치.The structured light generating apparatus according to claim 10, wherein the first optical member and the second optical member are formed integrally in contact with each other. 삭제delete 제 10 항에 있어서, 상기 제 1 광학 부재와 상기 제 2 광학 부재 사이에는, 제 3 광학 부재가 배치되고,
상기 제 3 광학 부재는, 회절 광학 소자인 것을 특징으로 하는 구조광 생성 장치.
11. The method of claim 10, A third optical member is disposed between the first optical member and the second optical member,
The third optical member is a structured light generating device, characterized in that a diffractive optical element.
삭제delete 다수의 광원들이 최소 기준 간격으로 배열되는 발광부를 포함하는 구조광 생성 장치의 구조광 생성 방법에 있어서,
상기 발광부로부터 제 1 광 패턴을 갖는 광을 생성하는 단계;
상기 발광부로부터 생성된 광을 평행광으로 만드는 단계;
상기 제 1 광 패턴을 갖는 광을 제 2 광 패턴으로 변환하는 단계;
상기 제 2 광 패턴으로 변환된 광을 다수개로 복제하여, 구조광을 생성하는 단계; 그리고,
상기 생성된 구조광을 피사체로 전송하는 단계를 포함하고,
상기 제 1 광 패턴을 갖는 광을 상기 제 2 광 패턴으로 변환하는 단계는, 빔 정형 프리즘, 빔 정형 렌즈, 반사 미러, 반사 프리즘 중 적어도 하나를 이용하여, 원점 회전 방식, 확대 방식 또는 배럴 변형 방식을 상기 제 1 패턴에 적용하여 상기 제 2 광 패턴으로 변환 시키는 것을 특징으로 하는 구조광 생성 방법.
In the structure light generating method of the structure light generating apparatus including a light emitting unit in which a plurality of light sources are arranged at a minimum reference interval,
Generating light having a first light pattern from the light emitting unit;
Making light generated from the light emitting unit into parallel light;
Converting light having the first light pattern into a second light pattern;
Generating a structured light by duplicating a plurality of light converted into the second light pattern; And,
And transmitting the generated structural light to an object,
The step of converting the light having the first light pattern into the second light pattern may include an origin rotation method, an enlargement method, or a barrel deformation method using at least one of a beam shaping prism, a beam shaping lens, a reflecting mirror, and a reflecting prism. And applying it to the first pattern to convert it into the second optical pattern.
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