KR102155302B1 - Motion detecting apparatus and method for detecting motion using thereof - Google Patents
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Abstract
일 실시예에 따른 이동 감지 장치는 광이 입사하는 광 입사부, 렌즈 및 렌즈를 통해 수신한 광의 특성 변화를 감지하는 광 센서를 포함하는 이동 감지부, 광을 수신하여 이미지를 획득할 수 있는 이미지 센싱부 및 이동 감지부를 통해 감지한 광의 특성 변화에 기초하여 물체의 이동 상태를 획득하고, 물체의 이동 상태에 기초하여, 이미지 센싱부의 동작을 제어함으로써 물체의 이미지를 획득하는 제어부를 포함할 수 있다.A movement detection device according to an embodiment includes a light incident unit to which light is incident, a lens, and a movement detection unit including an optical sensor that detects a change in characteristics of light received through the lens, and an image capable of acquiring an image by receiving light The sensing unit and the movement detection unit may include a control unit that obtains an image of an object by acquiring a movement state of the object based on a change in characteristics of light detected by the movement detection unit, and controlling an operation of the image sensing unit based on the movement state of the object. .
Description
본 출원에 의해 개시되는 발명은 이동 감지 장치 및 이를 이용한 이동 감지 방법에 관한 것이다.The invention disclosed by the present application relates to a movement detection device and a movement detection method using the same.
종래 물체의 이동을 감지하는 방법으로는, 카메라를 비롯한 이미지 센서를 이용한 이미지 처리 방법 등이 있다. 카메라를 이용한 이미지 처리는 해상도가 높아 물체의 미세한 이동을 감지할 수 있다라는 장점이 있으나, 방대한 연산량으로 인해 이미지 처리 속도가 느려지고, 이에 따라 물체의 실시간 이동을 감지하는 데에는 적합하지 않는 문제가 있다.As a method of detecting movement of an object in the related art, there is an image processing method using an image sensor including a camera. Image processing using a camera has the advantage of being able to detect minute movement of an object due to its high resolution, but there is a problem that the image processing speed is slowed due to a large amount of computation, and thus, it is not suitable for detecting the movement of an object in real time.
일 실시예에 따른 과제는, 이미지 센서를 이용한 이미지 처리 장치에 렌즈를 투과하는 광의 변화를 감지하는 장치를 결합하여 물체의 이동을 감지하는 이동 감지 장치 및 이동 감지 방법을 제공하는 것이다.An object according to an embodiment is to provide a movement detection device and a movement detection method for detecting movement of an object by combining an image processing device using an image sensor with a device for detecting a change in light passing through a lens.
해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved is not limited to the above-described problems, and problems that are not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the present specification and the accompanying drawings.
일 양상에 따르면, 이동 감지 장치는 광이 입사하는 광 입사부, 렌즈 및 렌즈를 통해 수신한 광의 특성 변화를 감지하는 광 센서를 포함하는 이동 감지부, 광을 수신하여 이미지를 획득할 수 있는 이미지 센싱부 및 이동 감지부를 통해 감지한 광의 특성 변화에 기초하여 물체의 이동 상태를 획득하고, 물체의 이동 상태에 기초하여, 이미지 센싱부의 동작을 제어함으로써 물체의 이미지를 획득하는 제어부를 포함할 수 있다. According to an aspect, the movement detection device includes a light incidence unit into which light is incident, a lens, and a movement detection unit including an optical sensor that detects a change in characteristics of light received through the lens, and an image capable of receiving light to obtain an image The sensing unit and the movement detection unit may include a control unit that obtains an image of an object by acquiring a movement state of the object based on a change in characteristics of light detected by the movement detection unit, and controlling an operation of the image sensing unit based on the movement state of the object. .
또, 광의 진행 경로를 제1 경로 및 제2 경로로 분리하는 분광기를 더 포함하고, 이동 감지부는 제1 경로를 통해 광을 수신하고, 이미지 센싱부는 제2 경로를 통해 광을 수신할 수 있다. In addition, a spectroscope for separating a traveling path of light into a first path and a second path may be further included, and the movement detection unit may receive light through the first path, and the image sensing unit may receive light through the second path.
또, 분광기는 입사된 광의 적어도 일부를 투과하고, 입사된 광의 다른 일부는 반사함으로써, 광의 진행 경로를 분리할 수 있다. In addition, the spectroscope transmits at least a part of the incident light and reflects another part of the incident light, thereby separating a path of light.
또, 제어부는 물체의 이동 상태에 따라 관심 영역을 설정하고, 이미지 센싱부를 통해 관심 영역의 이미지를 획득할 수 있다. Also, the controller may set the region of interest according to the moving state of the object, and obtain an image of the region of interest through the image sensing unit.
또, 이동 감지부는 복수의 렌즈들이 배열된 렌즈 어레이를 포함할 수 있다. Further, the movement sensing unit may include a lens array in which a plurality of lenses are arranged.
또, 이동 감지부는 복수의 렌즈들이 배열된 렌즈 어레이를 포함하고, 제어부는 각 렌즈에서 감지되는 광의 특성 변화에 기초하여 물체의 이동 여부, 이동 속도 및 이동 방향 중 적어도 어느 하나를 획득할 수 있다. In addition, the movement detection unit includes a lens array in which a plurality of lenses are arranged, and the control unit may obtain at least one of whether an object moves, a movement speed, and a movement direction based on a change in characteristics of light detected by each lens.
또, 이동 감지부는 복수의 렌즈들이 육각형(hexagonal)의 패턴에 따라 배열된 렌즈 어레이를 포함할 수 있다. In addition, the movement sensing unit may include a lens array in which a plurality of lenses are arranged in a hexagonal pattern.
또, 이동 감지부는 복수의 렌즈들이 배열된 렌즈 어레이를 포함하고, 제어부의 이미지 처리 속도는 렌즈 어레이에 포함되는 단위 면적 당 렌즈들의 개수에 따라 결정될 수 있다. Further, the movement detection unit includes a lens array in which a plurality of lenses are arranged, and an image processing speed of the controller may be determined according to the number of lenses per unit area included in the lens array.
또, 이동 감지부는 복수의 렌즈들이 배열된 렌즈 어레이를 포함하고, 관심 영역의 크기는 렌즈 어레이에 포함되는 단위 면적 당 렌즈들의 개수에 따라 결정될 수 있다.Further, the movement detection unit includes a lens array in which a plurality of lenses are arranged, and the size of the region of interest may be determined according to the number of lenses per unit area included in the lens array.
또, 광 입사부는 향하는 방향, 초점 거리, 구경, 광각 및 입사광량 중 적어도 하나를 조절할 수 있다. In addition, at least one of a direction toward the light incidence unit, a focal length, an aperture, a wide angle, and an incident light amount may be adjusted.
또, 이동 감지 장치는 물체의 이미지를 표시하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.In addition, the movement detection device may further include a display unit displaying an image of an object.
다른 일 실시예에 따르면, 물체의 이동 감지 방법은 광 입사부를 통해 광을 수신하는 단계, 렌즈를 통과하는 광의 특성 변화에 기초하여 물체의 이동 상태를 획득하는 단계, 물체의 이동 상태에 기초하여, 이미지 센서를 제어함으로써 물체의 이미지를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.According to another embodiment, a method of detecting movement of an object includes receiving light through a light incidence unit, acquiring a movement state of the object based on a characteristic change of light passing through the lens, and based on the movement state of the object, It may include the step of obtaining an image of the object by controlling the image sensor.
또, 물체의 이동 감지 방법은 물체의 이동 상태에 기초하여 관심 영역을 설정하는 단계 및 관심 영역의 이미지를 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the method for detecting movement of an object may further include setting an ROI based on a movement state of the object and acquiring an image of the ROI.
일 실시예에 따르면 이동 감지 장치 및 이동 감지 방법은, 이미지 센서를 이용한 이미지 처리 장치에 렌즈를 투과하는 광의 변화를 감지하는 장치를 결합함으로써, 물체의 이동을 고속으로 감지할 수 있고, 물체가 이동하는 고해상도의 이미지를 제공할 수 있다.According to an embodiment, the movement detection device and the movement detection method may detect movement of an object at high speed by combining an image processing device using an image sensor with a device that detects a change in light passing through the lens. It can provide high-resolution images.
효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.The effects are not limited to the above-described effects, and effects that are not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the present specification and the accompanying drawings.
도 1 및 도 2는 이동 감지 장치의 실시예들에 관한 블록도이다.
도 3은 이동 감지부의 일 실시예에 관한 블록도이다.
도 4는 이동 감지 장치의 구조에 관한 도면이다.
도 5는 이동 감지부가 물체의 이동을 감지하는 것에 관한 도면이다.
도 6은 이동 감지부의 렌즈 어레이에 관한 도면이다.
도 7은 도 6의 렌즈 어레이를 통해 수신한 광 신호에 관한 도면이다.
도 8은 렌즈 어레이를 포함하는 이동 감지부가 물체의 이동을 감지하는 것에 관한 도면이다.
도 9는 이동 감지 장치를 이용한 물체의 이동 감지 방법의 일 실시예에 관한 도면이다.
도 10은 이동 감지 장치를 이용한 물체의 이동 감지 방법의 다른 일 실시예에 관한 도면이다.
도 11은 렌즈 어레이에 포함되는 렌즈의 개수에 따른 이동 감지 장치의 처리 속도의 변화에 관한 도면이다.1 and 2 are block diagrams of embodiments of a movement sensing device.
3 is a block diagram of a movement detection unit according to an embodiment.
4 is a diagram illustrating a structure of a movement sensing device.
5 is a diagram illustrating a movement detection unit detecting movement of an object.
6 is a diagram of a lens array of a movement detection unit.
7 is a diagram of an optical signal received through the lens array of FIG. 6.
8 is a diagram illustrating a movement detection unit including a lens array detecting movement of an object.
9 is a diagram illustrating an embodiment of a method for detecting movement of an object using a movement detecting device.
10 is a diagram illustrating another embodiment of a method for detecting movement of an object using a movement detecting device.
11 is a diagram illustrating a change in a processing speed of a movement detection device according to the number of lenses included in the lens array.
도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.Specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the spirit of the present invention is not limited to the presented embodiments, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention can add, change, or delete other elements within the scope of the same idea. Other embodiments included within the scope of the inventive concept may be easily proposed, but it will be said that this is also included within the scope of the inventive concept.
또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.In addition, components having the same function within the scope of the same idea shown in the drawings of each embodiment will be described with the same reference numerals.
실시예들에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.The terms used in the embodiments have selected general terms that are currently widely used as possible while considering functions in the present invention, but this may vary depending on the intention or precedent of a technician working in the field, the emergence of new technologies, and the like. In addition, in certain cases, there are terms arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning of the terms will be described in detail in the description of the corresponding invention. Therefore, the terms used in the present invention should be defined based on the meaning of the term and the overall contents of the present invention, not a simple name of the term.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "??부", "??모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.When a part of the specification is said to "include" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated. In addition, terms such as "?? unit" and "?? module" described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software or a combination of hardware and software. have.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art may easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein.
도 1 및 도 2는 이동 감지 장치(100)의 실시예들에 관한 블록도이다. 도 1을 참조하면, 이동 감지 장치(100)는 광 입사부(110), 이동 감지부(120), 이미지 센싱부(130) 및 제어부(140)를 포함할 수 있고, 도 2를 참조하면, 이동 감지 장치(100)는 분광기(150) 및 디스플레이(160)를 더 포함할 수 있다.1 and 2 are block diagrams of exemplary embodiments of a
광 입사부(110)를 통해 물체(10)로부터 발산되는 광은 이동 감지 장치(100) 내부로 입사할 수 있다. 광 입사부(110)는 물체(10)로부터 발산되는 광을 수신할 수 있다.Light emitted from the
광 입사부(110)는 광이 투과할 수 있는 경로를 제공할 수 있다.The
광 입사부(110)는 광이 투과할 수 있는 광학계를 포함할 수 있다. 예를 들면, 광 입사부(110)는 오목 렌즈, 볼록 렌즈, 양면이 모두 곡면인 렌즈, 양면 중 어느 일면은 평면인 렌즈, 창, 반사경 또는 프리즘 등의 구성 또는 이들의 조합으로 이루어진 광학계를 포함할 수 있다. 이 때 각 렌즈의 초점 거리 및 구경은 상이할 수 있다. 광 입사부(110)는 광이 이동 감지 장치(100) 내부로 효과적으로 입사할 수 있도록 설계된 다양한 구성을 포함할 수 있다.The
광 입사부(110)를 통해 입사한 광은 이동 감지 장치(100) 내부에 설계된 광 경로를 따라 이동 감지부(120)에 도달할 수 있다. 또한, 광 입사부(110)를 통해 입사한 광은 이동 감지 장치(100) 내부에 설계된 광 경로를 따라 이미지 센싱부(130)에 도달할 수 있다. 이동 감지부(120)를 향하는 광 경로 및 이미지 센싱부(130)를 향하는 광 경로는 상이하게 분리되어 설계될 수 있다. 이로써 이동 감지부(120) 및 이미지 센싱부(130)는 동일한 물체(10)로부터 발산된 광을 각각의 경로에 따라 수신할 수 있다.Light incident through the
이동 감지부(120)는 렌즈를 투과하는 광을 감지하고, 광의 특성 변화를 감지할 수 있다. 이동 감지부(120)는 광의 특성 변화에 기초하여 물체(10)의 이동 상태를 획득할 수 있다. The
일 실시예에 따르면 이동 감지부(120)는 감지한 광의 특성값, 광의 특성값의 변화 등의 정보를 제어부(140)에 전달하고, 제어부(140)를 통해 광의 특성 변화에 기초하여 물체(10)의 이동 상태를 획득할 수 있다. According to an embodiment, the
다른 일 실시예에 따르면, 이동 감지부(120)는 자체적으로 내장된 제어부 (미도시)를 포함할 수 있다. 이동 감지부(120)는 광의 특성 변화를 감지하고, 내장된 제어부(미도시)를 통해 광의 특성 변화에 기초하여 물체(10)의 이동 상태를 획득할 수 있다.According to another embodiment, the
물체(10)의 이동 상태는 예를 들면, 물체(10)의 이동 여부, 물체(10)의 이동 속도, 이동 물체(10)의 가속도, 물체(10)의 이동 방향 및 이동하는 물체(10)의 수 등에 관한 정보를 포함할 수 있다. The moving state of the
이미지 센싱부(130)는 물체(10)로부터 발산된 광을 수신하여, 전기 신호로 변환할 수 있다. 이로써, 이미지 센싱부(130)는 물체(10)에 대한 이미지를 획득할 수 있다.The
이미지 센싱부(130)에서 획득한 이미지 정보들은 메모리(미도시)에 저장될 수 있다. 이미지 센싱부(130)에서 획득한 이미지 정보들은 디스플레이(160)를 통해 표시될 수 있다.Image information acquired by the
이미지 센싱부(130)는 색상 필터와 결합하여, 물체(10)의 색상에 관한 정보들을 획득할 수 있다. 이미지 센싱부(130)는 예를 들면, CCD 센서 또는 CMOS 센서 등을 포함할 수 있다.The
이미지 센싱부(130)는 소정의 패턴에 따라 배열된 다수의 센싱 소자들을 포함할 수 있고, 이미지 센싱부(130)는 각 센싱 소자들을 통해 각 픽셀에 대응되는 이미지들을 획득할 수 있다.The
이미지 센싱부(130)는 다수의 센서 소자들을 개별적으로 제어할 수 있다. 예를 들면, 이미지 센싱부(130)의 센서 소자들은 열과 행에 따라 배열될 수 있다. 이미지 센싱부(130)는 다수의 센서 소자 중 일부를 통해 이미지를 획득하고, 다른 일부를 통해서는 이미지를 획득하지 않을 수 있다. 이로써, 이미지 센싱부(130)는 도 10을 통해 더 자세히 후술하는 바와 같이 특정 관심 영역에 한해서만 이미지를 획득함으로써 고속의 연산을 수행할 수 있다.The
이미지 센싱부(130)는 획득한 이미지 정보들을 제어부(140)에 송신할 수 있고, 제어부(140)로부터 수신한 제어 신호에 따라 동작할 수 있다. The
한편, 일 실시예에 따르면 이미지 센싱부(130)는 자체적으로 내장된 제어부(미도시)를 포함할 수 있고, 제어부(미도시)가 이미지 정보에 대한 해석, 이미지에 대한 보정, 각 센서 소자들에 대한 동작 제어 등을 수행할 수 있다.Meanwhile, according to an embodiment, the
분광기(150)는 광 입사부(110)를 통해 입사한 광이 각각 이동 감지부(120) 및 이미지 센싱부(130)에 도달할 수 있도록 광이 진행하는 경로를 분리할 수 있다. 분광기(150)는 예를 들면, 입사한 광의 일부는 투과하고, 다른 일부는 반사함으로써, 광을 분리하는 스플리터(splitter)일 수 있다. 또는 분광기(150)는 예를 들면, 광 입사부(110)에 연결된 광 섬유일 수 있다. 광 섬유는 하나의 단부를 통해 광 입사부(110)에 연결되고, 광 섬유가 연장되면서 타 단부는 다수의 경로로 나누어질 수 있다.The
이로써, 광 입사부(110)를 통해 입사한 광은 분광기(150)를 통해 상이한 광 경로를 따라 진행할 수 있다. 이동 감지부(120) 및 이미지 센싱부(130)는 각각 광 경로를 따라 진행한 광을 수신하고, 이동 감지부(120)는 이동 감지 기능을 수행하고, 이미지 센싱부(130)는 이미지 획득 기능을 수행할 수 있다. Accordingly, light incident through the
이동 감지부(120) 및 이미지 센싱부(130)는 각각 상이한 광 경로를 통해 광을 수신하지만, 수신하는 광 신호는 동일한 물체(10)에서 발산된 것으로서, 동일한 정보를 포함한다.The
제어부(140)는 이동 감지 장치(100)의 각 구성들의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다. 제어부(140)는 이동 감지부(120)와 연결되어 이동 감지부(120)가 감지하는 광 특성 변화에 관한 정보들을 수신하고, 광 특성 변화에 기초하여 물체(10)의 이동 상태를 획득할 수 있다. 제어부(140)가 물체(10)의 이동 상태를 획득하는 것에 대해서는 도 5 내지 도 8을 통해 더 자세히 후술하도록 한다. 제어부(140)는 이동 감지부(120)에 제어 신호를 송신하여 이동 감지부(120)의 민감도를 조절하거나, 이동 감지부(120)의 동작 여부 등을 제어할 수 있다.The
제어부(140)는 이미지 센싱부(130)와 연결되어 이미지 센싱부(130)가 획득한 이미지에 관한 정보를 수신하고, 이미지에 관한 정보를 메모리에 저장할 수 있다. 제어부(140)는 이미지 센싱부(130)에 제어 신호를 송신하여, 이미지 센싱부(130)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어 제어부(140)는 제어 신호를 송신하여 이미지 센싱부(130)의 일부 픽셀에 대해서만 이미지를 획득할 수 있다. 이에 대해서는 도 9 내지 도 10을 통해 더 자세히 후술하기로 한다.The
제어부(140)는 광 입사부(110)와 연결되어, 광 입사부(110)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들면, 제어부(140)는 광 입사부(110)의 향하는 방향, 초점 거리, 구경, 광각 및 입사되는 광량 등 광학계의 특성들을 조절할 수 있다.The
제어부(140)는 디스플레이(160)와 연결되어 디스플레이(160)의 동작을 제어할 수 있다. 제어부(140)는 디스플레이(160)를 통해 이미지를 표시할 수 있다.The
제어부(140)는 통신부(미도시)와 연결되어 외부 기기(미도시)에 획득한 이미지의 정보를 송신할 수 있다. 외부 기기는 이미지 정보를 수신하고, 자체 디스플레이(160)를 통해 이미지를 표시할 수 있다.The
제어부(140)는 적어도 하나의 프로세서를 포함한다. 프로세서는 다수의 논리 게이트들의 어레이로 구현될 수도 있고, 범용적인 마이크로 프로세서와 이 마이크로 프로세서에서 실행될 수 있는 프로그램이 저장된 메모리의 조합으로 구현될 수도 있다. 또한, 다른 형태의 하드웨어로 구현될 수도 있음을 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.The
디스플레이(160)는 제어부(140)의 제어에 따라 이미지 센싱부(130)를 통해 획득한 이미지를 표시할 수 있다. 디스플레이(160)는 제어부(140)의 제어에 따라 물체(10)의 이동 상태에 관한 정보를 표시할 수 있다.The
일 실시예에 따르면 디스플레이(160)는 사용자의 입력을 수신하는 입력부로서 기능할 수도 있다. 디스플레이(160)는 UI 또는 GUI를 제공함으로써 사용자 입력을 수신할 수 있다.According to an embodiment, the
디스플레이(160)는 액정 디스플레이(liquid crystal display), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display) 중에서 적어도 하나일 수 있다. The
디스플레이(160)는 이동 감지 장치(100)에 부가적으로 구비되는 구성일 수 있으며, 이동 감지 장치(100)가 반드시 디스플레이(160)를 포함해야 하는 것은 아니다.The
도 3은 이동 감지부(120)의 일 실시예에 관한 블록도이다. 도 3을 참조하면, 렌즈 및 광 센서를 포함할 수 있다. 3 is a block diagram of the
이동 감지부(120)에 입사한 광은 렌즈를 통과하여 광 센서에 도달할 수 있다. Light incident on the
광이 렌즈를 통과함에 따라 광 특성에 대해 변화가 발생할 수 있다. 예를 들면, 렌즈의 시야각이 외각이 되는 지점에 물체(10)가 위치할 경우 렌즈의 왜곡 및 조리개의 영향으로 Cosine-Fourth-Power Law에 따라 입사동을 통하여, 입사하는 광의 세기가 감소된다.As the light passes through the lens, a change may occur in the light properties. For example, when the
제어부(140)는 이동 감지부(120)를 통해 감지한 광 특성의 변화에 기초하여 물체(10)의 이동 상태를 판단할 수 있다.The
렌즈는 단일 렌즈일 수도 있고, 또는 소정의 패턴에 따라 배열된 복수의 렌즈로 이루어진 렌즈 어레이일 수 있다. 이동 감지부(120)가 렌즈 어레이를 구비할 때, 제어부(140)는 렌즈 어레이를 구성하는 각 렌즈에서 감지한 광 특성 변화에 기초하여 물체(10)의 이동 방향에 대한 정보를 획득할 수 있다.The lens may be a single lens, or may be a lens array composed of a plurality of lenses arranged according to a predetermined pattern. When the
물체(10)의 이동 상태를 획득하는 것에 대해서는 도 5 내지 도 8을 통해 더 자세히 설명한다.Acquiring the moving state of the
광 센서는 광 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 센서로서, 예를 들면, 광을 검출하는 센서 또는 광의 세기를 감지하는 센서 등일 수 있다. 광 센서는 예를 들면, 광전 효과(photoelectric effect), 광전도 효과(photoconduction effect), 광 기전력 효과(photovoltaic effect) 등을 이용하여 광을 수신함에 따른 전자의 변화를 감지하는 센서 또는 열효과를 이용하여 광을 흡수한 소자에서 발생하는 온도 변화 및 이에 따른 소자의 전기적 특성 변화를 감지하는 센서 등일 수 있다.The optical sensor is a sensor that converts optical energy into electrical energy, and may be, for example, a sensor that detects light or a sensor that detects the intensity of light. The light sensor uses, for example, a photoelectric effect, a photoconduction effect, a photovoltaic effect, etc. to detect changes in electrons upon receiving light, or a thermal effect. Thus, it may be a sensor that detects a temperature change occurring in a device that absorbs light and a change in electrical characteristics of the device accordingly.
도 4는 이동 감지 장치(100)의 구조에 관한 도면이다. 도 4를 참조하면, 물체(10)에서 발산된 광은 광 입사부(110)를 통해 이동 감지 장치(100) 내부로 입사할 수 있다. 광 입사부(110)는 광을 수신하고, 분광기(150)로 광이 도달하도록 유도할 수 있다. 4 is a diagram illustrating the structure of the
광 입사부(110)의 향하는 방향, 초점 거리, 구경, 광각 및 입사되는 광량 등 광학계의 특성들은 관측 영역의 크기, 대상 물체(10)와의 거리 등에 따라 조절될 수 있다. 광 입사부(110)가 향하는 방향, 초점 거리, 구경, 광각 및 입사광량 등 광학계의 특성들은 제어부(140)에 의해 조절되거나 또는 사용자에 의해 기계적으로 조절될 수 있다.Characteristics of the optical system, such as a direction toward the
분광기(150)는 광의 일부를 반사하여 이동 감지부(120)에 도달하도록 하고, 광의 다른 일부는 투과하여 이미지 센싱부(130)에 도달하도록 한다. 도 4에서는 분광기(150)가 투과도 및 반사도를 갖는 스플리터(splitter)인 것으로 도시되었으나, 분광기(150)가 스플리터에 한정되는 것은 아니다.The
도 4에서 입사된 광의 반사광이 이동 감지부(120)에 도달하고, 투과광은 이미지 센싱부(130)에 도달하는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 반사광이 이미지 센싱부(130)에 도달하고, 투과광이 이동 감지부(120)에 도달할 수 있다. In FIG. 4, it is illustrated that reflected light of incident light reaches the
다시 말해, 분광기(150), 이동 감지부(120) 및 이미지 센싱부(130)의 배치는 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 이동 감지부(120)는 분광기(150)의 일 측방, 후방 또는 전방 등 다양한 방향에 배치될 수 있고, 이미지 센싱부(130)는 분광기(150)의 일 측방, 후방 또는 전방 등 다양한 방향에 배치될 수 있다. 이를 위해, 이동 감지 장치(100)는 분광기(150)와 결합하여 광의 진행 경로를 특정한 방향으로 설정하는 광학계를 더 포함할 수 있다.In other words, the arrangement of the
예를 들면, 이동 감지 장치(100)는 분광기(150)와 결합하는 오목 렌즈, 볼록 렌즈, 양면이 모두 곡면인 렌즈, 양면 중 어느 일면은 평면인 렌즈, 창, 반사경 또는 프리즘 등의 구성 또는 이들의 조합으로 이루어진 광학계를 포함할 수 있다. 이 때 각 렌즈의 초점 거리 및 구경은 상이할 수 있다.For example, the
도 5는 이동 감지부(120)가 물체(10)의 이동을 감지하는 것에 관한 도면이다. 도 5를 참조하면, 물체(10)로부터 발산된 광은, 렌즈를 거쳐 광 센서에 도달할 수 있다. 이 때, 광 센서가 감지하는 광의 세기는 물체(10)의 위치에 따라 상이할 수 있다. 예를 들어, 물체(10)가 제1 지점에 위치할 때 광 센서가 감지하는 광의 세기(I1)와, 물체(10')가 제2 지점에 위치할 때 광 센서가 감지하는 광의 세기(I2)는 상이할 수 있다. 다시 말하면, 물체가 제1 지점에서 제2 지점으로 이동함에 따라 광 센서가 감지하는 광 세기는 I1에서 I2로 변화할 수 있다.5 is a diagram illustrating that the
이동 감지부(120)는 광 센서를 통해 감지한 광 세기에 관한 정보들을 제어부(140)에 전달할 수 있고, 제어부(140)는 광 세기의 변화에 기초하여, 물체(10)의 이동 상태를 판단할 수 있다. 예를 들면, 제어부(140)는 광 세기가 I1에서 I2로 변화한 것에 기초하여 물체(10)가 이동한 것으로 판단할 수 있다.The
도 5를 통해 상술한 예에서는 광 세기에만 기초하여 물체(10)의 이동이 감지되는 것을 설명하였으나, 광의 특성이 광 세기에만 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 이동 감지 장치(100)는 광 특성 중 수신되는 광 또는 전자기파의 주파수 및 파장의 변화에 기초하여 물체(10)의 이동을 감지할 수 있다.In the example described above with reference to FIG. 5, it has been described that the movement of the
도 6은 이동 감지부(120)의 렌즈 어레이에 관한 도면이다. 도 6을 참조하면, 이동 감지부(120)의 렌즈는 복수일 수 있다. 렌즈들은 소정의 패턴에 따라 배열되어 렌즈 어레이를 형성할 수 있다. 6 is a diagram illustrating a lens array of the
복수의 렌즈들은 열과 행을 포함하는 매트릭스 패턴, 삼각형, 사각형, 오각형 등 다각형 패턴 등에 따라 배열될 수 있다. 예를 들면 복수의 렌즈들은 도 6과 같이 육각형(hexagonal) 패턴으로 배열되어 렌즈 어레이를 형성할 수 있다. 도 6에서는 7개의 렌즈들이 도시되었으나, 렌즈의 개수가 이에 한정되는 것은 아니며, 육각형 패턴을 유지하는 다수의 렌즈들이 렌즈 어레이를 형성할 수 있다.The plurality of lenses may be arranged according to a matrix pattern including columns and rows, polygonal patterns such as triangles, squares, and pentagons. For example, a plurality of lenses may be arranged in a hexagonal pattern as shown in FIG. 6 to form a lens array. Although seven lenses are shown in FIG. 6, the number of lenses is not limited thereto, and a plurality of lenses maintaining a hexagonal pattern may form a lens array.
렌즈 어레이가 육각형 패턴으로 배열됨으로써, 각각의 렌즈들은 다른 렌즈들과 세 방향의 축을 따라 인접할 수 있다. 이로써, 이동 감지부(120)는 세 방향의 축 상에서 광의 특성 변화를 감지할 수 있고, 이동 감지 장치(100)는 세 방향의 축 상에서 물체(10)의 이동 상태를 획득할 수 있다.As the lens array is arranged in a hexagonal pattern, each of the lenses may be adjacent to other lenses along the three-way axis. Accordingly, the
도 7은 도 6의 렌즈 어레이를 통해 수신한 광 신호에 관한 도면이다. 도 7을 참조하면, 광이 렌즈를 통과함에 따라 광 센서가 감지하는 광 특성에 대해 변화가 발생할 수 있다. 예를 들면, 렌즈의 시야각이 외각이 되는 지점에 물체(10)가 위치할 경우 렌즈의 왜곡 및 조리개의 영향으로 Cosine-Fourth-Power Law에 따라 입사동을 통하여, 입사하는 광의 세기가 감소된다. 이로써, 렌즈의 중앙 영역에서 감지하는 광의 세기는 최대값을 가질 수 있다. 렌즈의 중앙 영역에서 외곽 영역으로 갈수록 광의 세기는 감소할 수 있다. 7 is a diagram of an optical signal received through the lens array of FIG. 6. Referring to FIG. 7, as light passes through a lens, a change may occur in optical characteristics detected by the optical sensor. For example, when the
렌즈들이 육각형 패턴에 따라 배열됨에 따라, 세 방향의 축을 따라 광 세기의 증감이 반복될 수 있다. 예를 들면, 광의 세기는 렌즈의 외곽 영역으로 갈수록 감소하지만, 외곽 방향으로 더 진행하면 인접하는 다른 렌즈의 중앙 영역에 가까워지므로 광의 세기는 다시 증가할 수 있다.As the lenses are arranged according to the hexagonal pattern, the increase or decrease of the light intensity may be repeated along the axes of three directions. For example, the intensity of light decreases toward the outer area of the lens, but as it proceeds further in the outer direction, the intensity of light may increase again since it approaches the center area of another adjacent lens.
도 8은 렌즈 어레이를 포함하는 이동 감지부(120)가 물체(10)의 이동을 감지하는 것에 관한 도면이다. 도 8을 참조하면, 물체(10)로부터 발산된 광은, 제1 렌즈(122a) 또는 제2 렌즈(122b)를 거쳐 광 센서에 도달할 수 있다.FIG. 8 is a diagram illustrating a
광 센서가 감지하는 광의 세기는 물체(10)의 위치에 따라 상이할 수 있다. 예를 들어, 물체(10)가 제1 지점에 위치할 때 광 센서가 감지하는 제1 렌즈(122a)를 통과한 광의 세기(I1)와, 물체(10')가 제2 지점에 위치할 때 광 센서가 감지하는 제1 렌즈(122a)를 통과한 광의 세기(I2)는 상이할 수 있다. 다시 말하면, 물체가 제1 지점에서 제2 지점으로 이동함에 따라 광 센서가 감지하는 제1 렌즈(122a)를 통과한 광 세기는 I1에서 I2로 변화할 수 있다. 예를 들면, 제1 지점에서 물체(10)는 제1 렌즈(122a)의 중앙에 위치하는 반면, 제2 지점에서 물체(10')는 제1 렌즈(122a)의 외곽에 위치하므로, I1은 I2보다 클 수 있다.The intensity of light detected by the optical sensor may be different depending on the position of the
또한, 물체(10)가 제1 지점에 위치할 때 광 센서가 감지하는 제2 렌즈(122b)를 통과한 광의 세기(I3)와, 물체(10')가 제2 지점에 위치할 때 광 센서가 감지하는 제2 렌즈(122b)를 통과한 광의 세기(I4)는 상이할 수 있다. 다시 말하면, 물체가 제1 지점에서 제2 지점으로 이동함에 따라 광 센서가 감지하는 제2 렌즈(122b)를 통과한 광 세기는 I3에서 I4로 변화할 수 있다. 예를 들면, 제1 지점에서 물체(10)는 제2 렌즈(122b)의 외곽 영역에 위치하는 반면, 제2 지점에서 물체(10')는 제2 렌즈(122b)의 중앙에 위치하므로, I3은 I4보다 클 수 있다.In addition, the intensity I3 of light passing through the
이동 감지부(120)는 광 센서를 통해 감지한 광 세기에 관한 정보들을 제어부(140)에 전달할 수 있고, 제어부(140)는 각 렌즈를 통과한 광의 세기의 변화에 기초하여, 물체(10)의 이동 상태를 판단할 수 있다. 예를 들면, 제어부(140)는, 제1 렌즈(122a)를 통과한 광의 세기 변화 및 제2 렌즈(122b)를 통과한 광의 세기 변화에 기초하여, 물체(10)의 이동 방향을 판단할 수 있다. 구체적인 예를 들면, 제1 렌즈(122a)를 통과한 광의 세기가 I1에서 I2로 감소하되, 제2 렌즈(122b)를 통과한 광의 세기는 I3에서 I4로 증가하는 경우, 제어부(140)는 물체가 제1 렌즈(122a)에 가까운 제1 지점에서 제2 렌즈에 가까운 제2 지점을 향하는 방향으로 이동한 것으로 판단할 수 있다.The
도 8을 통해 상술한 예에서는 광 세기에만 기초하여 물체(10)의 이동이 감지되는 것을 설명하였으나, 광의 특성이 광 세기에만 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 이동 감지 장치(100)는 광 특성 중 수신되는 광 또는 전자기파의 주파수 및 파장의 변화에 기초하여 물체(10)의 이동을 감지할 수 있다.In the example described with reference to FIG. 8, it has been described that the movement of the
도 9는 이동 감지 장치(100)를 이용한 물체(10)의 이동 감지 방법의 일 실시예에 관한 도면이다. 도 9를 참조하면, 이동 감지 장치(100)는 광 입사부(110)를 통해 광을 수신할 수 있다(S1100). 도 4를 통해 상술한 사항들이 S1100 단계에 적용될 수 있다.9 is a diagram illustrating an embodiment of a method for detecting movement of an
이동 감지 장치(100)는 이동 감지부(120)를 통해 감지한 광의 특성 변화에 기초하여 물체(10)의 이동 상태를 획득할 수 있다(S1200). 도 5 내지 도 8을 통해 상술한 사항들이 S1200 단계에 적용될 수 있다.The
이동 감지 장치(100)는 물체(10)의 이동 상태에 기초하여, 이미지 센싱부(130)를 제어함으로써 물체(10)의 이미지를 획득할 수 있다(S1300).The
이동 감지 장치(100)는 물체(10)의 이동 상태가 미리 정해진 조건을 만족하면, 이미지 센싱부(130)를 제어하여 물체(10)의 이미지를 획득할 수 있다. 이로써, 이동 감지 장치(100)는 물체(10)의 이동 상태에 따라 효과적으로 물체(10)의 이미지를 획득할 수 있다. 이동 감지 장치(100)는 이동 물체(10)의 이미지를 획득하는 연산의 처리 속도를 향상시킬 수 있고, 불필요한 연산에 소요되는 전력을 절약할 수 있으며, 이동 물체(10)의 이미지에 대한 해상도는 고화질로 유지할 수 있다.When the movement state of the
예를 들면, 이동 감지 장치(100)는 물체(10)의 이동이 감지되면, 이미지 센싱부(130)를 동작하여 이미지를 획득할 수 있다. 이로써, 이동 감지 장치(100)는 물체(10)가 이동할 때에만 이미지를 획득할 수 있다.For example, when movement of the
다른 예를 들면, 이동 감지 장치(100)는 물체(10)의 이동 속도가 소정의 속도값 이상이 되면, 이미지 센싱부(130)를 동작하여 이미지를 획득할 수 있다. 이로써, 이동 감지 장치(100)는 고속으로 이동하는 물체(10)에 대해서만 이미지를 획득할 수 있다.For another example, when the moving speed of the
또 다른 예를 들면, 이동 감지 장치(100)는 이동 물체(10)가 소정의 개수 이상이 되면, 이미지 센싱부(130)를 동작하여 이미지를 획득할 수 있다. 이로써, 이동 감지 장치(100)는 다수의 물체(10)가 이동하는 경우에 이미지를 획득할 수 있다.For another example, when the number of moving
또 다른 예를 들면, 이동 감지 장치(100)는 물체(10)의 이동이 멈추면 이미지 센싱부(130)를 동작하여 이미지를 획득할 수 있다. 이로써, 이동 감지 장치(100)는 정지한 물체(10)에 대해서만 이미지를 획득할 수 있다.For another example, when the movement of the
도 10은 이동 감지 장치(100)를 이용한 물체(10)의 이동 감지 방법의 다른 일 실시예에 관한 도면이다. 도 10을 참조하면, 이동 감지 장치(100)는 광 입사부(110)를 통해 광을 수신할 수 있다(S1100). 도 4를 통해 상술한 사항들이 S1100 단계에 적용될 수 있다. 10 is a diagram illustrating another embodiment of a method for detecting movement of an
이동 감지 장치(100)는 이동 감지부(120)를 통해 감지한 광의 특성 변화에 기초하여 물체(10)의 이동 상태를 획득할 수 있다(S1200). 도 5 내지 도 8을 통해 상술한 사항들이 S1200 단계에 적용될 수 있다. The
이동 감지 장치(100)는 물체(10)의 이동 상태에 기초하여 관심 영역을 설정할 수 있다(S1320). 제어부(140)는 렌즈 어레이 및 광 센서를 통해서 신호가 수신되는 것에 기초하여 대상 영역을 인식할 수 있다. 대상 영역은 부피를 갖는 공간일 수 있으며, 또는 평면일 수도 있다. The
렌즈 어레이를 구성하는 개별 렌즈들의 위치는 대상 영역의 일 지점에 대응될 수 있다. 또는 광 센서는 그 구성 단위체인 센서 소자를 다수 포함할 수 있고, 센서 소자의 위치는 대상 영역의 일 지점에 대응될 수 있다. Positions of individual lenses constituting the lens array may correspond to a point in the target area. Alternatively, the optical sensor may include a plurality of sensor elements as its constituent units, and the position of the sensor element may correspond to a point in the target area.
제어부(140)는 대상 영역 중 일 영역을 관심 영역으로 설정할 수 있다. 제어부(140)는 미리 정해진 조건에 따라 관심 영역을 설정할 수 있다. 예를 들면, 관심 영역은 물체(10)의 이동이 감지되는 영역일 수 있다. 관심 영역은 물체(10)의 이동 속도가 소정의 속도값 이상인 영역일 수 있다. 관심 영역은 이동 물체(10)가 소정의 개수 이상인 영역일 수 있다. 관심 영역은 물체(10)의 이동이 감지되지 않는 영역일 수 있다.The
이동 감지 장치(100)는 이미지 센싱부(130)를 제어함으로써 관심 영역의 이미지를 획득할 수 있다(S1340). 이동 감지 장치(100)는 관심 영역에 대해서만 이미지를 획득하도록 이미지 센싱부(130)를 제어할 수 있다. The
이미지 센싱부(130)는 픽셀을 구성하는 다수의 센서 소자를 포함할 수 있고, 각 센서 소자의 위치는, 대상 영역의 일 영역에 대응될 수 있다. 제어부(140)가 이동 감지부(120)를 통해 감지하는 대상 영역과, 이미지 센싱부(130)를 통해 감지하는 대상 영역은 동일하거나 또는 상호 호환될 수 있다. The
이후 제어부(140)는, 관심 영역에 대응되는 센서 소자를 통해 이미지를 획득하되, 관심 영역 외의 영역에 대응되는 센서 소자의 이미지 획득은 중단시킬 수 있다. Thereafter, the
또는 일 실시예에 따르면, 제어부(140)는 모든 대상 영역에 대해서 이미지를 획득하되, 관심 영역에 대해서만, 이미지 처리를 진행할 수 있다. 이로써, 예를 들면, 이미지 처리는 보정과 같은 고해상도 이미지를 얻기 위한 작업일 수 있다. Alternatively, according to an embodiment, the
이로써, 이미지 감지 장치는 관심 영역에 대해서만 이미지를 획득함으로써, 소모 전력의 감소, 연산 처리 속도의 증가 및 고해상도 이미지 획득의 효과를 얻을 수 있다.As a result, the image sensing apparatus acquires an image only for the region of interest, thereby reducing power consumption, increasing an operation processing speed, and obtaining a high-resolution image.
도 11은 렌즈 어레이에 포함되는 렌즈의 개수에 따른 이동 감지 장치(100)의 처리 속도의 변화에 관한 도면이다. 11 is a diagram illustrating a change in a processing speed of the
도 11(a)를 참조하면, 물체(10)의 이동 감지를 위한 처리 속도 및 획득하는 이미지의 해상도는 렌즈 어레이를 구성하는 단위 면적 당 렌즈의 수에 따라 결정될 수 있다. 구체적으로 이동 감지부(120)의 렌즈 어레이를 구성하는 단위 면적 당 렌즈의 수가 증가할수록 이미지의 해상도는 증가할 수 있다. 한편, 이동 감지부(120)의 렌즈 어레이를 구성하는 단위 면적 당 렌즈의 수가 증가할수록 물체(10)의 이동 감지를 위한 처리 속도는 감소할 수 있다. Referring to FIG. 11A, a processing speed for detecting movement of an
렌즈 어레이를 구성하는 단위 면적 당 렌즈의 수가 증가할수록 각 개별 렌즈의 크기는 감소할 수 있다. 이 때 각 렌즈를 통과한 광 신호의 개수가 증가할 수 있다. 이로 인해 제어부(140)가 인식하는 대상 영역의 각 픽셀의 크기가 작고, 픽셀의 수가 증가할 수 있다. 따라서, 이미지의 해상도는 증가할 수 있고, 이동 감지를 위해 처리해야 하는 연산이 증가하기 대문에 처리 속도는 감소할 수 있다.As the number of lenses per unit area constituting the lens array increases, the size of each individual lens may decrease. In this case, the number of optical signals passing through each lens may increase. Accordingly, the size of each pixel of the target region recognized by the
도 11(b)를 참조하면, 이미지 센싱부(130)를 통한 이미지 획득 및 처리 속도는 렌즈 어레이에 포함되는 단위 면적 당 렌즈들의 개수에 따라 결정될 수 있다. 구체적으로, 이동 감지부(120)의 렌즈 어레이를 구성하는 단위 면적 당 렌즈의 수가 증가할수록 이미지 획득 및 처리를 위한 속도는 증가할 수 있다.Referring to FIG. 11B, the image acquisition and processing speed through the
렌즈 어레이를 구성하는 단위 면적 당 렌즈의 수가 증가할수록 각 개별 렌즈의 크기는 감소할 수 있다. 이 때 제어부(140)는 각 렌즈 및 광 센서에 기초하여 대상 영역을 인식할 수 있으며, 각 렌즈의 크기가 감소하면, 대상 영역의 단위체도 감소할 수 있다. 이에 따라 관심 영역의 크기도 감소할 수 있다. 다시 말하면, 관심 영역의 크기는 렌즈 어레이에 포함되는 단위 면적 당 렌즈들의 개수에 따라 결정될 수 있다. 이로 인해, 관심 영역의 이미지 획득을 위한 연산량이 감소하고, 이미지 획득을 위한 처리 속도는 증가할 수 있다.As the number of lenses per unit area constituting the lens array increases, the size of each individual lens may decrease. In this case, the
이동 감지 장치(100)는 렌즈 어레이를 구성하는 단위 면적 당 렌즈의 수에 따라 물체(10)의 이동 감지를 위한 처리 속도 및 이미지 획득을 위한 처리 속도의 증감을 고려하여, 전체적으로 최적의 처리 속도를 발현하는 단위 면적 당 렌즈의 수를 결정할 수 있다. The
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.In the above, the configuration and features of the present invention have been described based on the embodiments according to the present invention, but the present invention is not limited thereto, and it is understood that various changes or modifications can be made within the spirit and scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art, and therefore, such changes or modifications are found to belong to the appended claims.
도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
실시예들에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "??부", "??모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1 및 도 2는 이동 감지 장치(100)의 실시예들에 관한 블록도이다. 도 1을 참조하면, 이동 감지 장치(100)는 광 입사부(110), 이동 감지부(120), 이미지 센싱부(130) 및 제어부(140)를 포함할 수 있고, 도 2를 참조하면, 이동 감지 장치(100)는 분광기(150) 및 디스플레이(160)를 더 포함할 수 있다.
광 입사부(110)를 통해 물체(10)로부터 발산되는 광은 이동 감지 장치(100) 내부로 입사할 수 있다. 광 입사부(110)는 물체(10)로부터 발산되는 광을 수신할 수 있다.
광 입사부(110)는 광이 투과할 수 있는 경로를 제공할 수 있다.
광 입사부(110)는 광이 투과할 수 있는 광학계를 포함할 수 있다. 예를 들면, 광 입사부(110)는 오목 렌즈, 볼록 렌즈, 양면이 모두 곡면인 렌즈, 양면 중 어느 일면은 평면인 렌즈, 창, 반사경 또는 프리즘 등의 구성 또는 이들의 조합으로 이루어진 광학계를 포함할 수 있다. 이 때 각 렌즈의 초점 거리 및 구경은 상이할 수 있다. 광 입사부(110)는 광이 이동 감지 장치(100) 내부로 효과적으로 입사할 수 있도록 설계된 다양한 구성을 포함할 수 있다.
광 입사부(110)를 통해 입사한 광은 이동 감지 장치(100) 내부에 설계된 광 경로를 따라 이동 감지부(120)에 도달할 수 있다. 또한, 광 입사부(110)를 통해 입사한 광은 이동 감지 장치(100) 내부에 설계된 광 경로를 따라 이미지 센싱부(130)에 도달할 수 있다. 이동 감지부(120)를 향하는 광 경로 및 이미지 센싱부(130)를 향하는 광 경로는 상이하게 분리되어 설계될 수 있다. 이로써 이동 감지부(120) 및 이미지 센싱부(130)는 동일한 물체(10)로부터 발산된 광을 각각의 경로에 따라 수신할 수 있다.
이동 감지부(120)는 렌즈를 투과하는 광을 감지하고, 광의 특성 변화를 감지할 수 있다. 이동 감지부(120)는 광의 특성 변화에 기초하여 물체(10)의 이동 상태를 획득할 수 있다.
일 실시예에 따르면 이동 감지부(120)는 감지한 광의 특성값, 광의 특성값의 변화 등의 정보를 제어부(140)에 전달하고, 제어부(140)를 통해 광의 특성 변화에 기초하여 물체(10)의 이동 상태를 획득할 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면, 이동 감지부(120)는 자체적으로 내장된 제어부 (미도시)를 포함할 수 있다. 이동 감지부(120)는 광의 특성 변화를 감지하고, 내장된 제어부(미도시)를 통해 광의 특성 변화에 기초하여 물체(10)의 이동 상태를 획득할 수 있다.
물체(10)의 이동 상태는 예를 들면, 물체(10)의 이동 여부, 물체(10)의 이동 속도, 이동 물체(10)의 가속도, 물체(10)의 이동 방향 및 이동하는 물체(10)의 수 등에 관한 정보를 포함할 수 있다.
이미지 센싱부(130)는 물체(10)로부터 발산된 광을 수신하여, 전기 신호로 변환할 수 있다. 이로써, 이미지 센싱부(130)는 물체(10)에 대한 이미지를 획득할 수 있다.
이미지 센싱부(130)에서 획득한 이미지 정보들은 메모리(미도시)에 저장될 수 있다. 이미지 센싱부(130)에서 획득한 이미지 정보들은 디스플레이(160)를 통해 표시될 수 있다.
이미지 센싱부(130)는 색상 필터와 결합하여, 물체(10)의 색상에 관한 정보들을 획득할 수 있다. 이미지 센싱부(130)는 예를 들면, CCD 센서 또는 CMOS 센서 등을 포함할 수 있다.
이미지 센싱부(130)는 소정의 패턴에 따라 배열된 다수의 센싱 소자들을 포함할 수 있고, 이미지 센싱부(130)는 각 센싱 소자들을 통해 각 픽셀에 대응되는 이미지들을 획득할 수 있다.
이미지 센싱부(130)는 다수의 센서 소자들을 개별적으로 제어할 수 있다. 예를 들면, 이미지 센싱부(130)의 센서 소자들은 열과 행에 따라 배열될 수 있다. 이미지 센싱부(130)는 다수의 센서 소자 중 일부를 통해 이미지를 획득하고, 다른 일부를 통해서는 이미지를 획득하지 않을 수 있다. 이로써, 이미지 센싱부(130)는 도 10을 통해 더 자세히 후술하는 바와 같이 특정 관심 영역에 한해서만 이미지를 획득함으로써 고속의 연산을 수행할 수 있다.
이미지 센싱부(130)는 획득한 이미지 정보들을 제어부(140)에 송신할 수 있고, 제어부(140)로부터 수신한 제어 신호에 따라 동작할 수 있다.
한편, 일 실시예에 따르면 이미지 센싱부(130)는 자체적으로 내장된 제어부(미도시)를 포함할 수 있고, 제어부(미도시)가 이미지 정보에 대한 해석, 이미지에 대한 보정, 각 센서 소자들에 대한 동작 제어 등을 수행할 수 있다.
분광기(150)는 광 입사부(110)를 통해 입사한 광이 각각 이동 감지부(120) 및 이미지 센싱부(130)에 도달할 수 있도록 광이 진행하는 경로를 분리할 수 있다. 분광기(150)는 예를 들면, 입사한 광의 일부는 투과하고, 다른 일부는 반사함으로써, 광을 분리하는 스플리터(splitter)일 수 있다. 또는 분광기(150)는 예를 들면, 광 입사부(110)에 연결된 광 섬유일 수 있다. 광 섬유는 하나의 단부를 통해 광 입사부(110)에 연결되고, 광 섬유가 연장되면서 타 단부는 다수의 경로로 나누어질 수 있다.
이로써, 광 입사부(110)를 통해 입사한 광은 분광기(150)를 통해 상이한 광 경로를 따라 진행할 수 있다. 이동 감지부(120) 및 이미지 센싱부(130)는 각각 광 경로를 따라 진행한 광을 수신하고, 이동 감지부(120)는 이동 감지 기능을 수행하고, 이미지 센싱부(130)는 이미지 획득 기능을 수행할 수 있다.
이동 감지부(120) 및 이미지 센싱부(130)는 각각 상이한 광 경로를 통해 광을 수신하지만, 수신하는 광 신호는 동일한 물체(10)에서 발산된 것으로서, 동일한 정보를 포함한다.
제어부(140)는 이동 감지 장치(100)의 각 구성들의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다. 제어부(140)는 이동 감지부(120)와 연결되어 이동 감지부(120)가 감지하는 광 특성 변화에 관한 정보들을 수신하고, 광 특성 변화에 기초하여 물체(10)의 이동 상태를 획득할 수 있다. 제어부(140)가 물체(10)의 이동 상태를 획득하는 것에 대해서는 도 5 내지 도 8을 통해 더 자세히 후술하도록 한다. 제어부(140)는 이동 감지부(120)에 제어 신호를 송신하여 이동 감지부(120)의 민감도를 조절하거나, 이동 감지부(120)의 동작 여부 등을 제어할 수 있다.
제어부(140)는 이미지 센싱부(130)와 연결되어 이미지 센싱부(130)가 획득한 이미지에 관한 정보를 수신하고, 이미지에 관한 정보를 메모리에 저장할 수 있다. 제어부(140)는 이미지 센싱부(130)에 제어 신호를 송신하여, 이미지 센싱부(130)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어 제어부(140)는 제어 신호를 송신하여 이미지 센싱부(130)의 일부 픽셀에 대해서만 이미지를 획득할 수 있다. 이에 대해서는 도 9 내지 도 10을 통해 더 자세히 후술하기로 한다.
제어부(140)는 광 입사부(110)와 연결되어, 광 입사부(110)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들면, 제어부(140)는 광 입사부(110)의 향하는 방향, 초점 거리, 구경, 광각 및 입사되는 광량 등 광학계의 특성들을 조절할 수 있다.
제어부(140)는 디스플레이(160)와 연결되어 디스플레이(160)의 동작을 제어할 수 있다. 제어부(140)는 디스플레이(160)를 통해 이미지를 표시할 수 있다.
제어부(140)는 통신부(미도시)와 연결되어 외부 기기(미도시)에 획득한 이미지의 정보를 송신할 수 있다. 외부 기기는 이미지 정보를 수신하고, 자체 디스플레이(160)를 통해 이미지를 표시할 수 있다.
제어부(140)는 적어도 하나의 프로세서를 포함한다. 프로세서는 다수의 논리 게이트들의 어레이로 구현될 수도 있고, 범용적인 마이크로 프로세서와 이 마이크로 프로세서에서 실행될 수 있는 프로그램이 저장된 메모리의 조합으로 구현될 수도 있다. 또한, 다른 형태의 하드웨어로 구현될 수도 있음을 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
디스플레이(160)는 제어부(140)의 제어에 따라 이미지 센싱부(130)를 통해 획득한 이미지를 표시할 수 있다. 디스플레이(160)는 제어부(140)의 제어에 따라 물체(10)의 이동 상태에 관한 정보를 표시할 수 있다.
일 실시예에 따르면 디스플레이(160)는 사용자의 입력을 수신하는 입력부로서 기능할 수도 있다. 디스플레이(160)는 UI 또는 GUI를 제공함으로써 사용자 입력을 수신할 수 있다.
디스플레이(160)는 액정 디스플레이(liquid crystal display), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display) 중에서 적어도 하나일 수 있다.
디스플레이(160)는 이동 감지 장치(100)에 부가적으로 구비되는 구성일 수 있으며, 이동 감지 장치(100)가 반드시 디스플레이(160)를 포함해야 하는 것은 아니다.
도 3은 이동 감지부(120)의 일 실시예에 관한 블록도이다. 도 3을 참조하면, 렌즈 및 광 센서를 포함할 수 있다.
이동 감지부(120)에 입사한 광은 렌즈를 통과하여 광 센서에 도달할 수 있다.
광이 렌즈를 통과함에 따라 광 특성에 대해 변화가 발생할 수 있다. 예를 들면, 렌즈의 시야각이 외각이 되는 지점에 물체(10)가 위치할 경우 렌즈의 왜곡 및 조리개의 영향으로 Cosine-Fourth-Power Law에 따라 입사동을 통하여, 입사하는 광의 세기가 감소된다.
제어부(140)는 이동 감지부(120)를 통해 감지한 광 특성의 변화에 기초하여 물체(10)의 이동 상태를 판단할 수 있다.
렌즈는 단일 렌즈일 수도 있고, 또는 소정의 패턴에 따라 배열된 복수의 렌즈로 이루어진 렌즈 어레이일 수 있다. 이동 감지부(120)가 렌즈 어레이를 구비할 때, 제어부(140)는 렌즈 어레이를 구성하는 각 렌즈에서 감지한 광 특성 변화에 기초하여 물체(10)의 이동 방향에 대한 정보를 획득할 수 있다.
물체(10)의 이동 상태를 획득하는 것에 대해서는 도 5 내지 도 8을 통해 더 자세히 설명한다.
광 센서는 광 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 센서로서, 예를 들면, 광을 검출하는 센서 또는 광의 세기를 감지하는 센서 등일 수 있다. 광 센서는 예를 들면, 광전 효과(photoelectric effect), 광전도 효과(photoconduction effect), 광 기전력 효과(photovoltaic effect) 등을 이용하여 광을 수신함에 따른 전자의 변화를 감지하는 센서 또는 열효과를 이용하여 광을 흡수한 소자에서 발생하는 온도 변화 및 이에 따른 소자의 전기적 특성 변화를 감지하는 센서 등일 수 있다.
도 4는 이동 감지 장치(100)의 구조에 관한 도면이다. 도 4를 참조하면, 물체(10)에서 발산된 광은 광 입사부(110)를 통해 이동 감지 장치(100) 내부로 입사할 수 있다. 광 입사부(110)는 광을 수신하고, 분광기(150)로 광이 도달하도록 유도할 수 있다.
광 입사부(110)의 향하는 방향, 초점 거리, 구경, 광각 및 입사되는 광량 등 광학계의 특성들은 관측 영역의 크기, 대상 물체(10)와의 거리 등에 따라 조절될 수 있다. 광 입사부(110)가 향하는 방향, 초점 거리, 구경, 광각 및 입사광량 등 광학계의 특성들은 제어부(140)에 의해 조절되거나 또는 사용자에 의해 기계적으로 조절될 수 있다.
분광기(150)는 광의 일부를 반사하여 이동 감지부(120)에 도달하도록 하고, 광의 다른 일부는 투과하여 이미지 센싱부(130)에 도달하도록 한다. 도 4에서는 분광기(150)가 투과도 및 반사도를 갖는 스플리터(splitter)인 것으로 도시되었으나, 분광기(150)가 스플리터에 한정되는 것은 아니다.
도 4에서 입사된 광의 반사광이 이동 감지부(120)에 도달하고, 투과광은 이미지 센싱부(130)에 도달하는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 반사광이 이미지 센싱부(130)에 도달하고, 투과광이 이동 감지부(120)에 도달할 수 있다.
다시 말해, 분광기(150), 이동 감지부(120) 및 이미지 센싱부(130)의 배치는 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 이동 감지부(120)는 분광기(150)의 일 측방, 후방 또는 전방 등 다양한 방향에 배치될 수 있고, 이미지 센싱부(130)는 분광기(150)의 일 측방, 후방 또는 전방 등 다양한 방향에 배치될 수 있다. 이를 위해, 이동 감지 장치(100)는 분광기(150)와 결합하여 광의 진행 경로를 특정한 방향으로 설정하는 광학계를 더 포함할 수 있다.
예를 들면, 이동 감지 장치(100)는 분광기(150)와 결합하는 오목 렌즈, 볼록 렌즈, 양면이 모두 곡면인 렌즈, 양면 중 어느 일면은 평면인 렌즈, 창, 반사경 또는 프리즘 등의 구성 또는 이들의 조합으로 이루어진 광학계를 포함할 수 있다. 이 때 각 렌즈의 초점 거리 및 구경은 상이할 수 있다.
도 5는 이동 감지부(120)가 물체(10)의 이동을 감지하는 것에 관한 도면이다. 도 5를 참조하면, 물체(10)로부터 발산된 광은, 렌즈를 거쳐 광 센서에 도달할 수 있다. 이 때, 광 센서가 감지하는 광의 세기는 물체(10)의 위치에 따라 상이할 수 있다. 예를 들어, 물체(10)가 제1 지점에 위치할 때 광 센서가 감지하는 광의 세기(I1)와, 물체(10')가 제2 지점에 위치할 때 광 센서가 감지하는 광의 세기(I2)는 상이할 수 있다. 다시 말하면, 물체가 제1 지점에서 제2 지점으로 이동함에 따라 광 센서가 감지하는 광 세기는 I1에서 I2로 변화할 수 있다.
이동 감지부(120)는 광 센서를 통해 감지한 광 세기에 관한 정보들을 제어부(140)에 전달할 수 있고, 제어부(140)는 광 세기의 변화에 기초하여, 물체(10)의 이동 상태를 판단할 수 있다. 예를 들면, 제어부(140)는 광 세기가 I1에서 I2로 변화한 것에 기초하여 물체(10)가 이동한 것으로 판단할 수 있다.
도 5를 통해 상술한 예에서는 광 세기에만 기초하여 물체(10)의 이동이 감지되는 것을 설명하였으나, 광의 특성이 광 세기에만 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 이동 감지 장치(100)는 광 특성 중 수신되는 광 또는 전자기파의 주파수 및 파장의 변화에 기초하여 물체(10)의 이동을 감지할 수 있다.
도 6은 이동 감지부(120)의 렌즈 어레이에 관한 도면이다. 도 6을 참조하면, 이동 감지부(120)의 렌즈는 복수일 수 있다. 렌즈들은 소정의 패턴에 따라 배열되어 렌즈 어레이를 형성할 수 있다.
복수의 렌즈들은 열과 행을 포함하는 매트릭스 패턴, 삼각형, 사각형, 오각형 등 다각형 패턴 등에 따라 배열될 수 있다. 예를 들면 복수의 렌즈들은 도 6과 같이 육각형(hexagonal) 패턴으로 배열되어 렌즈 어레이를 형성할 수 있다. 도 6에서는 7개의 렌즈들이 도시되었으나, 렌즈의 개수가 이에 한정되는 것은 아니며, 육각형 패턴을 유지하는 다수의 렌즈들이 렌즈 어레이를 형성할 수 있다.
렌즈 어레이가 육각형 패턴으로 배열됨으로써, 각각의 렌즈들은 다른 렌즈들과 세 방향의 축을 따라 인접할 수 있다. 이로써, 이동 감지부(120)는 세 방향의 축 상에서 광의 특성 변화를 감지할 수 있고, 이동 감지 장치(100)는 세 방향의 축 상에서 물체(10)의 이동 상태를 획득할 수 있다.
도 7은 도 6의 렌즈 어레이를 통해 수신한 광 신호에 관한 도면이다. 도 7을 참조하면, 광이 렌즈를 통과함에 따라 광 센서가 감지하는 광 특성에 대해 변화가 발생할 수 있다. 예를 들면, 렌즈의 시야각이 외각이 되는 지점에 물체(10)가 위치할 경우 렌즈의 왜곡 및 조리개의 영향으로 Cosine-Fourth-Power Law에 따라 입사동을 통하여, 입사하는 광의 세기가 감소된다. 이로써, 렌즈의 중앙 영역에서 감지하는 광의 세기는 최대값을 가질 수 있다. 렌즈의 중앙 영역에서 외곽 영역으로 갈수록 광의 세기는 감소할 수 있다.
렌즈들이 육각형 패턴에 따라 배열됨에 따라, 세 방향의 축을 따라 광 세기의 증감이 반복될 수 있다. 예를 들면, 광의 세기는 렌즈의 외곽 영역으로 갈수록 감소하지만, 외곽 방향으로 더 진행하면 인접하는 다른 렌즈의 중앙 영역에 가까워지므로 광의 세기는 다시 증가할 수 있다.
도 8은 렌즈 어레이를 포함하는 이동 감지부(120)가 물체(10)의 이동을 감지하는 것에 관한 도면이다. 도 8을 참조하면, 물체(10)로부터 발산된 광은, 제1 렌즈(122a) 또는 제2 렌즈(122b)를 거쳐 광 센서에 도달할 수 있다.
광 센서가 감지하는 광의 세기는 물체(10)의 위치에 따라 상이할 수 있다. 예를 들어, 물체(10)가 제1 지점에 위치할 때 광 센서가 감지하는 제1 렌즈(122a)를 통과한 광의 세기(I1)와, 물체(10')가 제2 지점에 위치할 때 광 센서가 감지하는 제1 렌즈(122a)를 통과한 광의 세기(I2)는 상이할 수 있다. 다시 말하면, 물체가 제1 지점에서 제2 지점으로 이동함에 따라 광 센서가 감지하는 제1 렌즈(122a)를 통과한 광 세기는 I1에서 I2로 변화할 수 있다. 예를 들면, 제1 지점에서 물체(10)는 제1 렌즈(122a)의 중앙에 위치하는 반면, 제2 지점에서 물체(10')는 제1 렌즈(122a)의 외곽에 위치하므로, I1은 I2보다 클 수 있다.
또한, 물체(10)가 제1 지점에 위치할 때 광 센서가 감지하는 제2 렌즈(122b)를 통과한 광의 세기(I3)와, 물체(10')가 제2 지점에 위치할 때 광 센서가 감지하는 제2 렌즈(122b)를 통과한 광의 세기(I4)는 상이할 수 있다. 다시 말하면, 물체가 제1 지점에서 제2 지점으로 이동함에 따라 광 센서가 감지하는 제2 렌즈(122b)를 통과한 광 세기는 I3에서 I4로 변화할 수 있다. 예를 들면, 제1 지점에서 물체(10)는 제2 렌즈(122b)의 외곽 영역에 위치하는 반면, 제2 지점에서 물체(10')는 제2 렌즈(122b)의 중앙에 위치하므로, I3은 I4보다 클 수 있다.
이동 감지부(120)는 광 센서를 통해 감지한 광 세기에 관한 정보들을 제어부(140)에 전달할 수 있고, 제어부(140)는 각 렌즈를 통과한 광의 세기의 변화에 기초하여, 물체(10)의 이동 상태를 판단할 수 있다. 예를 들면, 제어부(140)는, 제1 렌즈(122a)를 통과한 광의 세기 변화 및 제2 렌즈(122b)를 통과한 광의 세기 변화에 기초하여, 물체(10)의 이동 방향을 판단할 수 있다. 구체적인 예를 들면, 제1 렌즈(122a)를 통과한 광의 세기가 I1에서 I2로 감소하되, 제2 렌즈(122b)를 통과한 광의 세기는 I3에서 I4로 증가하는 경우, 제어부(140)는 물체가 제1 렌즈(122a)에 가까운 제1 지점에서 제2 렌즈에 가까운 제2 지점을 향하는 방향으로 이동한 것으로 판단할 수 있다.
도 8을 통해 상술한 예에서는 광 세기에만 기초하여 물체(10)의 이동이 감지되는 것을 설명하였으나, 광의 특성이 광 세기에만 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 이동 감지 장치(100)는 광 특성 중 수신되는 광 또는 전자기파의 주파수 및 파장의 변화에 기초하여 물체(10)의 이동을 감지할 수 있다.
도 9는 이동 감지 장치(100)를 이용한 물체(10)의 이동 감지 방법의 일 실시예에 관한 도면이다. 도 9를 참조하면, 이동 감지 장치(100)는 광 입사부(110)를 통해 광을 수신할 수 있다(S1100). 도 4를 통해 상술한 사항들이 S1100 단계에 적용될 수 있다.
이동 감지 장치(100)는 이동 감지부(120)를 통해 감지한 광의 특성 변화에 기초하여 물체(10)의 이동 상태를 획득할 수 있다(S1200). 도 5 내지 도 8을 통해 상술한 사항들이 S1200 단계에 적용될 수 있다.
이동 감지 장치(100)는 물체(10)의 이동 상태에 기초하여, 이미지 센싱부(130)를 제어함으로써 물체(10)의 이미지를 획득할 수 있다(S1300).
이동 감지 장치(100)는 물체(10)의 이동 상태가 미리 정해진 조건을 만족하면, 이미지 센싱부(130)를 제어하여 물체(10)의 이미지를 획득할 수 있다. 이로써, 이동 감지 장치(100)는 물체(10)의 이동 상태에 따라 효과적으로 물체(10)의 이미지를 획득할 수 있다. 이동 감지 장치(100)는 이동 물체(10)의 이미지를 획득하는 연산의 처리 속도를 향상시킬 수 있고, 불필요한 연산에 소요되는 전력을 절약할 수 있으며, 이동 물체(10)의 이미지에 대한 해상도는 고화질로 유지할 수 있다.
예를 들면, 이동 감지 장치(100)는 물체(10)의 이동이 감지되면, 이미지 센싱부(130)를 동작하여 이미지를 획득할 수 있다. 이로써, 이동 감지 장치(100)는 물체(10)가 이동할 때에만 이미지를 획득할 수 있다.
다른 예를 들면, 이동 감지 장치(100)는 물체(10)의 이동 속도가 소정의 속도값 이상이 되면, 이미지 센싱부(130)를 동작하여 이미지를 획득할 수 있다. 이로써, 이동 감지 장치(100)는 고속으로 이동하는 물체(10)에 대해서만 이미지를 획득할 수 있다.
또 다른 예를 들면, 이동 감지 장치(100)는 이동 물체(10)가 소정의 개수 이상이 되면, 이미지 센싱부(130)를 동작하여 이미지를 획득할 수 있다. 이로써, 이동 감지 장치(100)는 다수의 물체(10)가 이동하는 경우에 이미지를 획득할 수 있다.
또 다른 예를 들면, 이동 감지 장치(100)는 물체(10)의 이동이 멈추면 이미지 센싱부(130)를 동작하여 이미지를 획득할 수 있다. 이로써, 이동 감지 장치(100)는 정지한 물체(10)에 대해서만 이미지를 획득할 수 있다.
도 10은 이동 감지 장치(100)를 이용한 물체(10)의 이동 감지 방법의 다른 일 실시예에 관한 도면이다. 도 10을 참조하면, 이동 감지 장치(100)는 광 입사부(110)를 통해 광을 수신할 수 있다(S1100). 도 4를 통해 상술한 사항들이 S1100 단계에 적용될 수 있다.
이동 감지 장치(100)는 이동 감지부(120)를 통해 감지한 광의 특성 변화에 기초하여 물체(10)의 이동 상태를 획득할 수 있다(S1200). 도 5 내지 도 8을 통해 상술한 사항들이 S1200 단계에 적용될 수 있다.
이동 감지 장치(100)는 물체(10)의 이동 상태에 기초하여 관심 영역을 설정할 수 있다(S1320). 제어부(140)는 렌즈 어레이 및 광 센서를 통해서 신호가 수신되는 것에 기초하여 대상 영역을 인식할 수 있다. 대상 영역은 부피를 갖는 공간일 수 있으며, 또는 평면일 수도 있다.
렌즈 어레이를 구성하는 개별 렌즈들의 위치는 대상 영역의 일 지점에 대응될 수 있다. 또는 광 센서는 그 구성 단위체인 센서 소자를 다수 포함할 수 있고, 센서 소자의 위치는 대상 영역의 일 지점에 대응될 수 있다.
제어부(140)는 대상 영역 중 일 영역을 관심 영역으로 설정할 수 있다. 제어부(140)는 미리 정해진 조건에 따라 관심 영역을 설정할 수 있다. 예를 들면, 관심 영역은 물체(10)의 이동이 감지되는 영역일 수 있다. 관심 영역은 물체(10)의 이동 속도가 소정의 속도값 이상인 영역일 수 있다. 관심 영역은 이동 물체(10)가 소정의 개수 이상인 영역일 수 있다. 관심 영역은 물체(10)의 이동이 감지되지 않는 영역일 수 있다.
이동 감지 장치(100)는 이미지 센싱부(130)를 제어함으로써 관심 영역의 이미지를 획득할 수 있다(S1340). 이동 감지 장치(100)는 관심 영역에 대해서만 이미지를 획득하도록 이미지 센싱부(130)를 제어할 수 있다.
이미지 센싱부(130)는 픽셀을 구성하는 다수의 센서 소자를 포함할 수 있고, 각 센서 소자의 위치는, 대상 영역의 일 영역에 대응될 수 있다. 제어부(140)가 이동 감지부(120)를 통해 감지하는 대상 영역과, 이미지 센싱부(130)를 통해 감지하는 대상 영역은 동일하거나 또는 상호 호환될 수 있다.
이후 제어부(140)는, 관심 영역에 대응되는 센서 소자를 통해 이미지를 획득하되, 관심 영역 외의 영역에 대응되는 센서 소자의 이미지 획득은 중단시킬 수 있다.
또는 일 실시예에 따르면, 제어부(140)는 모든 대상 영역에 대해서 이미지를 획득하되, 관심 영역에 대해서만, 이미지 처리를 진행할 수 있다. 이로써, 예를 들면, 이미지 처리는 보정과 같은 고해상도 이미지를 얻기 위한 작업일 수 있다.
이로써, 이미지 감지 장치는 관심 영역에 대해서만 이미지를 획득함으로써, 소모 전력의 감소, 연산 처리 속도의 증가 및 고해상도 이미지 획득의 효과를 얻을 수 있다.
도 11은 렌즈 어레이에 포함되는 렌즈의 개수에 따른 이동 감지 장치(100)의 처리 속도의 변화에 관한 도면이다.
도 11(a)를 참조하면, 물체(10)의 이동 감지를 위한 처리 속도 및 획득하는 이미지의 해상도는 렌즈 어레이를 구성하는 단위 면적 당 렌즈의 수에 따라 결정될 수 있다. 구체적으로 이동 감지부(120)의 렌즈 어레이를 구성하는 단위 면적 당 렌즈의 수가 증가할수록 이미지의 해상도는 증가할 수 있다. 한편, 이동 감지부(120)의 렌즈 어레이를 구성하는 단위 면적 당 렌즈의 수가 증가할수록 물체(10)의 이동 감지를 위한 처리 속도는 감소할 수 있다.
렌즈 어레이를 구성하는 단위 면적 당 렌즈의 수가 증가할수록 각 개별 렌즈의 크기는 감소할 수 있다. 이 때 각 렌즈를 통과한 광 신호의 개수가 증가할 수 있다. 이로 인해 제어부(140)가 인식하는 대상 영역의 각 픽셀의 크기가 작고, 픽셀의 수가 증가할 수 있다. 따라서, 이미지의 해상도는 증가할 수 있고, 이동 감지를 위해 처리해야 하는 연산이 증가하기 대문에 처리 속도는 감소할 수 있다.
도 11(b)를 참조하면, 이미지 센싱부(130)를 통한 이미지 획득 및 처리 속도는 렌즈 어레이에 포함되는 단위 면적 당 렌즈들의 개수에 따라 결정될 수 있다. 구체적으로, 이동 감지부(120)의 렌즈 어레이를 구성하는 단위 면적 당 렌즈의 수가 증가할수록 이미지 획득 및 처리를 위한 속도는 증가할 수 있다.
렌즈 어레이를 구성하는 단위 면적 당 렌즈의 수가 증가할수록 각 개별 렌즈의 크기는 감소할 수 있다. 이 때 제어부(140)는 각 렌즈 및 광 센서에 기초하여 대상 영역을 인식할 수 있으며, 각 렌즈의 크기가 감소하면, 대상 영역의 단위체도 감소할 수 있다. 이에 따라 관심 영역의 크기도 감소할 수 있다. 다시 말하면, 관심 영역의 크기는 렌즈 어레이에 포함되는 단위 면적 당 렌즈들의 개수에 따라 결정될 수 있다. 이로 인해, 관심 영역의 이미지 획득을 위한 연산량이 감소하고, 이미지 획득을 위한 처리 속도는 증가할 수 있다.
이동 감지 장치(100)는 렌즈 어레이를 구성하는 단위 면적 당 렌즈의 수에 따라 물체(10)의 이동 감지를 위한 처리 속도 및 이미지 획득을 위한 처리 속도의 증감을 고려하여, 전체적으로 최적의 처리 속도를 발현하는 단위 면적 당 렌즈의 수를 결정할 수 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.Specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the spirit of the present invention is not limited to the presented embodiments, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention can add, change, or delete other elements within the scope of the same idea. Other embodiments included within the scope of the inventive concept may be easily proposed, but it will be said that this is also included within the scope of the inventive concept.
In addition, components having the same function within the scope of the same idea shown in the drawings of each embodiment will be described with the same reference numerals.
The terms used in the embodiments have selected general terms that are currently widely used as possible while considering functions in the present invention, but this may vary depending on the intention or precedent of a technician working in the field, the emergence of new technologies, and the like. In addition, in certain cases, there are terms arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning of the terms will be described in detail in the description of the corresponding invention. Therefore, the terms used in the present invention should be defined based on the meaning of the term and the overall contents of the present invention, not a simple name of the term.
When a part of the specification is said to "include" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated. In addition, terms such as "?? unit" and "?? module" described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software or a combination of hardware and software. have.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art may easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein.
1 and 2 are block diagrams of exemplary embodiments of a
Light emitted from the
The
The
Light incident through the
The
According to an embodiment, the
According to another embodiment, the
The moving state of the
The
Image information acquired by the
The
The
The
The
Meanwhile, according to an embodiment, the
The
Accordingly, light incident through the
The
The
The
The
The
The
The
The
According to an embodiment, the
The
The
3 is a block diagram of the
Light incident on the
As the light passes through the lens, a change may occur in the light properties. For example, when the
The
The lens may be a single lens, or may be a lens array composed of a plurality of lenses arranged according to a predetermined pattern. When the
Acquiring the moving state of the
The optical sensor is a sensor that converts optical energy into electrical energy, and may be, for example, a sensor that detects light or a sensor that detects the intensity of light. The light sensor uses, for example, a photoelectric effect, a photoconduction effect, a photovoltaic effect, etc. to detect changes in electrons upon receiving light, or a thermal effect. Thus, it may be a sensor that detects a temperature change occurring in a device that absorbs light and a change in electrical characteristics of the device accordingly.
4 is a diagram illustrating the structure of the
Characteristics of the optical system, such as a direction toward the
The
In FIG. 4, it is illustrated that reflected light of incident light reaches the
In other words, the arrangement of the
For example, the
5 is a diagram illustrating that the
The
In the example described above with reference to FIG. 5, it has been described that the movement of the
6 is a diagram illustrating a lens array of the
The plurality of lenses may be arranged according to a matrix pattern including columns and rows, polygonal patterns such as triangles, squares, and pentagons. For example, a plurality of lenses may be arranged in a hexagonal pattern as shown in FIG. 6 to form a lens array. Although seven lenses are shown in FIG. 6, the number of lenses is not limited thereto, and a plurality of lenses maintaining a hexagonal pattern may form a lens array.
As the lens array is arranged in a hexagonal pattern, each of the lenses may be adjacent to other lenses along the three-way axis. Accordingly, the
7 is a diagram of an optical signal received through the lens array of FIG. 6. Referring to FIG. 7, as light passes through a lens, a change may occur in optical characteristics detected by the optical sensor. For example, when the
As the lenses are arranged according to the hexagonal pattern, the increase or decrease of the light intensity may be repeated along the axes of three directions. For example, the intensity of light decreases toward the outer area of the lens, but as it proceeds further in the outer direction, the intensity of light may increase again since it approaches the center area of another adjacent lens.
FIG. 8 is a diagram illustrating a
The intensity of light detected by the optical sensor may be different depending on the position of the
In addition, the intensity I3 of light passing through the
The
In the example described with reference to FIG. 8, it has been described that the movement of the
9 is a diagram illustrating an embodiment of a method for detecting movement of an
The
The
When the movement state of the
For example, when movement of the
For another example, when the moving speed of the
For another example, when the number of moving
For another example, when the movement of the
10 is a diagram illustrating another embodiment of a method for detecting movement of an
The
The
Positions of individual lenses constituting the lens array may correspond to a point in the target area. Alternatively, the optical sensor may include a plurality of sensor elements as its constituent units, and the position of the sensor element may correspond to a point in the target area.
The
The
The
Thereafter, the
Alternatively, according to an embodiment, the
As a result, the image sensing apparatus acquires an image only for the region of interest, thereby reducing power consumption, increasing an operation processing speed, and obtaining a high-resolution image.
11 is a diagram illustrating a change in a processing speed of the
Referring to FIG. 11A, a processing speed for detecting movement of an
As the number of lenses per unit area constituting the lens array increases, the size of each individual lens may decrease. In this case, the number of optical signals passing through each lens may increase. Accordingly, the size of each pixel of the target region recognized by the
Referring to FIG. 11B, the image acquisition and processing speed through the
As the number of lenses per unit area constituting the lens array increases, the size of each individual lens may decrease. In this case, the
The
In the above, the configuration and features of the present invention have been described based on the embodiments according to the present invention, but the present invention is not limited thereto, and it is understood that various changes or modifications can be made within the spirit and scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art, and therefore, such changes or modifications are found to belong to the appended claims.
Claims (13)
복수의 렌즈들이 소정의 단위 면적 당 렌즈들의 개수에 따라 배열된 렌즈 어레이 및 상기 렌즈 어레이를 통해 수신한 상기 광의 특성 변화를 감지하는 광 센서를 포함하는 이동 감지부;
상기 광을 수신하여 이미지를 획득하는 이미지 센싱부; 및
상기 이동 감지부를 통해 감지한 상기 광의 특성 변화에 기초하여 물체의 이동 상태를 획득하고,
상기 물체의 이동 상태에 기초하여, 상기 이미지 센싱부의 동작을 제어함으로써 상기 물체의 이미지를 획득하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는, 상기 물체의 이동 상태에 기초하여 관심 영역을 설정하고, 상기 이미지 센싱부를 이용하여 상기 관심 영역의 이미지를 획득하고,
상기 관심 영역의 크기는 상기 소정의 단위 면적 당 상기 렌즈들의 개수에 따라 결정되고,
상기 소정의 단위 면적 당 렌즈들의 개수는, 상기 물체의 이동 상태를 감지하는 제1 처리 속도 및 상기 획득된 물체의 이미지를 처리하는 제2 처리 속도에 기초하여 결정되고,
상기 제1 처리 속도는 상기 소정의 단위 면적 당 상기 렌즈들의 개수가 증가함에 따라 감소하고, 상기 제2 처리 속도는 상기 소정의 단위 면적 당 상기 렌즈들의 개수가 증가함에 따라 증가하는
이동 감지 장치.A light incident part to which light is incident;
A movement sensing unit including a lens array in which a plurality of lenses are arranged according to the number of lenses per predetermined unit area and an optical sensor for detecting a change in characteristics of the light received through the lens array;
An image sensing unit that receives the light and obtains an image; And
Acquiring a moving state of the object based on the change in the characteristics of the light detected through the movement detecting unit,
Based on the movement state of the object, comprising a control unit for obtaining an image of the object by controlling the operation of the image sensing unit,
The control unit sets a region of interest based on a moving state of the object, obtains an image of the region of interest using the image sensing unit,
The size of the ROI is determined according to the number of the lenses per the predetermined unit area,
The number of lenses per predetermined unit area is determined based on a first processing speed for detecting a moving state of the object and a second processing speed for processing the acquired image of the object,
The first processing speed decreases as the number of lenses per predetermined unit area increases, and the second processing speed increases as the number of lenses per predetermined unit area increases.
Movement detection device.
상기 광의 진행 경로를 제1 경로 및 제2 경로로 분리하는 분광기를 더 포함하고,
상기 이동 감지부는 상기 제1 경로를 통해 광을 수신하고,
상기 이미지 센싱부는 상기 제2 경로를 통해 광을 수신하는,
이동 감지 장치.The method of claim 1,
Further comprising a spectroscope for separating the traveling path of the light into a first path and a second path,
The movement detection unit receives light through the first path,
The image sensing unit receives light through the second path,
Movement detection device.
상기 분광기는,
상기 입사된 광의 적어도 일부를 투과하고, 상기 입사된 광의 다른 일부는 반사함으로써, 상기 광의 진행 경로를 분리하는
이동 감지 장치.The method of claim 2,
The spectroscope,
Transmits at least a part of the incident light and reflects another part of the incident light, thereby separating the path of the light
Movement detection device.
상기 제어부는
상기 각 렌즈에서 감지되는 상기 광의 특성 변화에 기초하여 상기 물체의 이동 여부, 이동 속도 및 이동 방향 중 적어도 어느 하나를 획득하는
이동 감지 장치.The method of claim 1,
The control unit
Obtaining at least one of whether the object moves, a moving speed, and a moving direction based on a change in the characteristics of the light detected by each lens.
Movement detection device.
상기 이동 감지부는 복수의 렌즈들이 육각형(hexagonal)의 패턴에 따라 배열된 렌즈 어레이를 포함하는
이동 감지 장치. The method of claim 1,
The movement detection unit includes a lens array in which a plurality of lenses are arranged according to a hexagonal pattern.
Movement detection device.
상기 광 입사부는 상기 광 입사부가 방향, 초점 거리, 구경, 광각 및 입사광량 중 적어도 하나를 조절할 수 있는
이동 감지 장치. The method of claim 1,
The light incidence unit is capable of adjusting at least one of a direction, a focal length, an aperture, a wide angle, and an incident light amount.
Movement detection device.
상기 물체의 이미지를 표시하는 디스플레이부를 더 포함하는
이동 감지 장치.The method of claim 1,
Further comprising a display for displaying the image of the object
Movement detection device.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Citations (2)
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KR101350068B1 (en) * | 2012-08-23 | 2014-01-14 | 삼성전자주식회사 | Electronic device for outputting region of interest image |
JP2016537638A (en) * | 2013-08-19 | 2016-12-01 | ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアBasf Se | Optical detector |
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AMND | Amendment | ||
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X091 | Application refused [patent] | ||
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X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
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