KR102295971B1 - 물체 검출 장치 및 물체 검출 장치를 구비하는 차량 - Google Patents

물체 검출 장치 및 물체 검출 장치를 구비하는 차량 Download PDF

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Abstract

본 발명은 물체 검출 장치 및 이를 포함하는 차량에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 물체에 대하여 제1 광을 조사하는 발광부, 상기 제1 광이 상기 물체에 의해 반사된 제2 광을 수신하고, 소정 간격만큼 상호 이격 배치되는 복수개의 광 반응 영역을 포함하는 수광부 및 상기 제1 광이 조사된 시점부터 상기 수광부가 상기 제2 광을 수신하는 시점 사이의 시간차를 기초로, 상기 물체까지의 거리를 연산하는 회로부를 포함하고, 상기 제1 광은 소정의 발산각을 가지는 발산광이며, 상기 제2 광의 직경은 서로 인접한 광 반응 영역들 사이의 간격보다 큰 것을 특징으로 하는, 물체 검출 장치가 제공된다.

Description

물체 검출 장치 및 물체 검출 장치를 구비하는 차량{OBJECT DETECTING APPARATUS AND VEHICLE HAVING THE SAME}
본 발명은 물체 검출 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발산광을 조사함으로써, 물체까지의 거리 변화에 따른 검출 성능 저하를 개선할 수 있는 물체 검출 장치 및 물체 검출 장치를 구비하는 차량에 관한 것이다.
최근, 주변에 존재하는 물체의 존재 여부 또는 물체까지의 거리를 측정할 수 있는 기술이 발전하고 있으며, 이에 따라 거리 센서가 구비된 물체 검출 장치의 활용 분야도 점차 증가하는 추세이다.
이러한 거리 센서는 TV, 로봇 청소기, 에어컨 등의 가전 기기에 구비된 상태에서, 사용자나 장애물의 접근을 감지하여 특정 기능(예컨대, 장애물 회피)을 자동 실행하는 데에 활용될 수 있다. 또한, 거리 센서를 구비한 키오스크(kiosk)는 공공장소 등에 설치되어, 소정 거리 내에 접근한 사용자에게 광고 컨텐츠 등을 제공하기도 한다.
특히, 안전 및 편의성이 중요시되는 자동차에 거리 센서가 구비된 물체 검출 장치를 적용하는 경우, 보행자나 타 차량과의 충돌을 방지하여 신체 및 재산상 손해를 막을 수 있다.
거리 센서가 물체까지의 거리를 측정하는 데에 이용하는 방법에는 여러 가지가 있으며, 그 중 대표적으로는 삼각측량법(triangulation)과 비행거리측정법(Time Of Flight, 이하 'TOF'라고 칭함)을 들 수 있다.
구체적으로, 삼각측량법(triangulation) 기반의 거리 센서는 두 기준점과 물체의 일 지점을 꼭지점으로 하는 삼각형에서, 두 기준점을 잇는 밑변과 나머지 두 변이 이루는 각도를 기초로 사인 법칙 등을 이용해 물체까지의 거리를 측정할 수 있다.
또한, 비행시간법(TOF) 기반의 거리 센서는 소정의 광이 조시된 시점으로부터 물체에 의해 반사된 후 되돌아온 시점까지의 시간을 기초로 물체까지의 거리를 측정할 수 있다.
한편, 일반적인 거리 센서는 광원을 통해 평행광을 발생시키고, 평행광이 물체에 의해 반사되어 되돌아오는 반사광으로부터 거리 측정에 요구되는 정보를 얻게 된다.
물체 검출 장치의 검출 범위 내에서 물체는 다양한 위치에 존재할 수 있으며, 물체 검출 장치와 물체 사이의 거리 변화에 따라, 물체 검출 장치의 거리 센서에 입사되는 반사광의 위치는 수시로 달라진다. 또한, 평행광의 본질적인 특성으로 인해 반사광은 상당히 제한된 사이즈를 가지게 되며, 이러한 반사광이 거리 센서의 인접한 두 단위 픽셀 사이에 형성되는 소위 데드존(dead zone)으로 입사되는 경우, 데드존(dead zone)에서는 반사광을 제대로 수신할 수 없으므로, 결과적으로 물체 검출 성능이 저하된다는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 광원과 렌즈 사이의 거리를 조절하여 발산광을 발생시킬 수 있는 물체 검출 장치를 제공하는 데에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 센서측으로 입사되는 반사광의 사이즈가 데드존(dead zone)의 폭보다 크도록 조절하여, 물체까지의 거리 변화에 상관없이 일정 수준 이상의 검출 성능을 확보할 수 있는 물체 검출 장치 및 이를 구비한 차량을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 물체에 대하여 제1 광을 조사하는 발광부, 상기 제1 광이 상기 물체에 의해 반사된 제2 광을 수신하고, 소정 간격만큼 상호 이격 배치되는 복수개의 광 반응 영역을 포함하는 수광부 및 상기 제1 광이 조사된 시점부터 상기 수광부가 상기 제2 광을 수신하는 시점 사이의 시간차를 기초로, 상기 물체까지의 거리를 연산하는 회로부를 포함하고, 상기 제1 광은 소정의 발산각을 가지는 발산광이며, 상기 제2 광의 직경은 서로 인접한 광 반응 영역들 사이의 간격보다 큰 것을 특징으로 하는, 물체 검출 장치가 제공된다. 또한, 상기 물체 검출 장치를 포함하는 차량이 제공된다.
본 발명에 따른 물체 검출 장치 및 이를 구비한 차량의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 발광부가 평행광이 아닌 소정의 발산각을 가지는 발산광을 발생시켜 물체로 조사할 수 있다. 이에 따라, 발산광이 물체에 의해 반사되어 되돌아오는 반사광의 사이즈를 증가시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 반사광이 사이즈가 인접한 두 단위 픽셀 사이의 데드존(dead zone)의 폭보다 크도록 조절함으로써, 반사광이 데드존(dead zone)으로 입사하는 경우에도 물체까지의 거리에 관한 안정적인 신호를 검출할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 발산광 발생을 위한 광원의 위치에 상한 및 하한을 설정함으로써, 반사광의 중심이 데드존(dead zone)에 위치하는지 여부와 무관하게, 소정 강도 이상의 반사광을 수신할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 물체까지의 거리에 관한 안정적인 신호를 검출하기 위해 발광부로부터 물체로 조사되는 빛의 강도를 높이지 않아도 되므로, 발광부에 의해 소모되는 전력량을 저감할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 발산광을 발생시키는 물체 검출 장치를 활용하여, 물체와의 충돌 방지 등을 비롯한 운전자 보조 기능이 강화된 차량을 제공할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 물체 검출 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명과 관련된 거리 측정 방식의 일 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명과 관련된 신호들의 타이밍 다이어그램의 일 예를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 센서 어레이의 구조를 개략적으로 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 센서 어레이의 물체 검출 성능에 영향을 주는 반사광의 위치 변화를 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 발산광을 물체로 조사하는 발광부의 구조를 나타낸 예시도이다.
도 7은 도 6의 (b)에 따른 발산광이 물체에 의해 반사된 반사광이 센서 어레이에 집광된 상태를 보여주는 예시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 물체 검출 장치의 최대 검출가능 거리에서 제2 광의 사이즈와 강도 사이의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 기능 다이어그램이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 물체 검출 장치(100)를 설명하기 위한 블록도이다.
우선, 도 1의 (a)를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 물체 검출 장치(100)는 발광부(10), 수광부(20) 및 회로부(30)를 포함할 수 있다.
발광부(10)는 물체를 향하여 빛을 조사한다. 구체적으로, 발광부(10)는 전기에너지를 공급받아 이를 빛 에너지로 전환한다. 발광부(10)로 공급되는 전기에너지는, 물체 검출 장치(100)에 포함된 배터리 등의 전력공급원으로부터 제공되는 것이거나, 물체 검출 장치(100)가 구비되는 차량(200) 등으로부터 제공되는 것일 수 있다. 전기에너지가 물체 검출 장치(100) 외의 다른 장치로부터 공급되는 경우, 물체 검출 장치(100) 내에 별도의 전력공급원을 마련할 필요가 없으므로, 물체 검출 장치(100)의 경량화 및 소형화를 향상시킬 수 있다.
또한, 발광부(10)는 전기에너지를 전환하여 얻은 빛을 물체를 향하여 조사하기 전에, 빛을 발산광인 제1 광으로 변환한다. 광축에 평행하게 나아가는 평행광과는 달리, 발산광인 제1 광은 광축에 대하여 기울기를 가지게 되므로, 물체를 향하여 이동하면서 발산광의 사이즈는 점차적으로 확대된다.
수광부(20)는 반사광인 제2 광을 수신한다. 구체적으로, 수광부(20)는 발광부(10)에 의해 조사된 발산광인 제1 광이 물체에 의해 반사되어 되돌아오는 반사광인 제2 광을 수신한다. 수광부(20)가 제2 광을 수신하는 경우, 수광부(20)는 제2 광을 전기에너지로 전환할 수 있다.
수광부(20)는 소정 간격만큼 상호 이격 배치되는 복수개의 광 반응 영역을 포함할 수 있다. 이때, 수광부(20)에 의해 집광된 제2 광의 사이즈(예, 직경)는 서로 인접한 광 반응 영역들 사이의 간격보다 큰 것이 바람직하며, 서로 인접한 광 반응 영역들 사이의 간격보다 큰 사이즈의 제2 광을 형성하는 방식은 이하에서 별도로 설명한다. 한편, 서로 인접한 두 광 반응 영역 사이에는 빛에 반응하지 않는 영역인 데드존(dead zone)이 형성되는 바, 데드존(dead zone)에 관해서는 이하에서 별도로 보다 상세히 살펴보기로 한다.
광 반응 영역은 제2 광을 비롯한 빛에 반응하여, 빛 에너지를 전기적 신호로 변환할 수 있다. 즉, 전기에너지를 빛 에너지로 전환하는 발광부(10)의 동작과는 반대로, 수광부(20)는 제2 광의 빛 에너지를 그에 대응하는 전기에너지로 전환하는 것이다.
예컨대, 제2 광이 수광부(20)에 도달하면, 제2 광에 반응하는 수광부(20)에 전류가 흐르고, 이에 따라 전압의 크기가 달라질 수 있다. 이때, 제2 광의 강도가 커질수록 수광부(20)에서의 전압 크기가 증가하고, 반대로 제2 광의 강도가 작아질수록 수광부(20)에서의 전압 크기는 감소할 수 있다.
회로부(30)는 발광부(10)에 의해 제1 광이 조사된 시점부터 수광부(20)가 제2 광을 수신하는 시점 사이의 시간차를 기초로 물체까지의 거리를 연산할 수 있다.
구체적으로, 회로부(30)는 제2 광의 입사에 따른 수광부(20)의 전기적 변화를 검출하고, 이를 기반으로 물체를 검출한다. 가령, 회로부(30)는 수광부(20)의 전압 변화량에 따라 물체까지의 거리를 연산할 수 있다.
예를 들어, 제2 광이 입사되는 시간이 길수록 전압 변화량도 증가하는 관계를 가질 수 있는바, 회로부(30)는 전압 변화량을 이용하여 제2 광의 입사 시간을 산출하고, 입사 시간을 이용하여 물체까지의 거리를 판단할 수 있다. 이 경우, 수광부(20)의 전압 변화에 대한 정보는 수광부(20)로부터 출력되는 출력신호에 포함된 것이거나, 회로부(30)가 직접 수광부(20)의 전압 변화를 검출하여 획득되는 것일 수 있다.
도 1의 (b)는 도 1의 (a)에 도시된 물체 검출 장치(100)가 가질 수 있는 구조를 보다 구체적으로 나타낸 예시도이다.
발광부(10)는 광원(12) 및 제1 렌즈(14)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 광원(12)은 전술한 바와 같이, 전기에너지를 빛 에너지로 전환하는 구성이다. 예컨대, 광원(12)은 발광 다이오드(Light Emitting Diode) 또는 레이저 다이오드(Laser Diode) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것이며, 전기에너지를 빛 에너지로 전환할 수 있는 것이라면 특별히 한정하지 않는다.
레이저 다이오드(Laser Diode)가 광원(12)으로서 이용되는 경우, 레이저 다이오드(Laser Diode)는 적외선 레이저를 발생시킬 수 있다. 적외선 레이저는 인간의 눈에는 보이지 않으면서, 인체에 무해하다는 장점이 있다.
다만, 광원(12)과 파장의 종류는 위에 열거된 예로 한정되는 것은 아니며, 물체에 의해 반사되어 수광부(20)가 감지할 수 있는 것이라면 무관하다.
제1 렌즈(14)는 광원(12)에 의해 발생한 빛을 소정의 발산각을 가지는 발산광 형태의 제1 광으로 변환하여 물체로 조사한다.
발산광은 제1 렌즈(14)의 초점거리에 대한 광원(12)의 위치에 따라 발생할 수 있다. 구체적으로, 광원(12)이 제1 렌즈(14)의 초점으로부터 제1 렌즈(14)를 향하여 소정 거리만큼 이격 시, 발산광인 제1 광이 물체로 투사되며, 이에 대하여는 도 6을 참조하여 보다 구체적으로 후술하기로 한다.
수광부(20)는 제2 렌즈(24) 및 복수개의 단위 픽셀(40)을 포함한다. 구체적으로, 제2 렌즈(24)는 수광부(20) 측으로 입사되는 반사광인 제2 광을 복수개의 단위 픽셀(40) 측으로 집광한다. 이때, 복수개의 단위 픽셀(40)은 어레이(22) 형태(예, 라인 어레이, 매트릭스 어레이)로 정렬될 수 있다.
또한, 복수개의 단위 픽셀(40)은 제2 렌즈(24)의 초점거리에서 광축에 수직한 선상에 배치될 수 있다. 여기서, 광축이란 렌즈의 중심을 지나면서 렌즈의 직경에 수직한 축을 의미한다. 이하에서는, 어레이 형태로 정렬된 복수개의 단위 픽셀(40)들로 이루어진 그룹을 '센서 어레이(22)'라고 칭하기로 한다. 센서 어레이(22)에는 전술한 복수개의 광 반응 영역들이 형성될 수 있다.
단위 픽셀(40) 각각은 광 반응 영역마다 배치될 수 있다. 즉, 광 반응 영역은 단위 픽셀(40)이 배치된 영역을 의미할 수 있다. 단위 픽셀(40)은 픽셀(pixel)로도 불릴 수 있으며, 광 신호를 전기 신호로 변환하는 광-전 변환 소자가 이용될 수 있다. 광-전 변환 소자에는 포토다이오드, 포토트랜지스터, CCD 이미지 센서, 포토게이트 등이 있으며, 단위 픽셀(40)은 포토다이오드, 포토트랜지스터, CCD 이미지 센서, 포토게이트 등 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
가령, 광기전력 효과의 광-전 변환 소자를 포함하는 단위 픽셀(40)은, 제2 광에 반응하여 제2 광의 세기 또는 입사 시간에 대응하는 양만큼의 전하를 생성하고, 생성된 전하를 누적할 수 있다. 즉, 제2 광의 세기가 클수록 또는 반사광의 입사 시간이 길수록, 단위 픽셀(40)에 발생하는 기전력이 높아질 수 있다.
이때, 단위 픽셀(40) 각각은 광검출부(51), 제1 광누적부(61) 및 제2 광누적부(62)를 포함할 수 있다.
광검출부(51)는 제2 렌즈(24)에 의해 집광된 제2 광에 반응하여 전하를 생성할 수 있다.
제1 광누적부(61)와 제2 광누적부(62)는 후술할 회로부(30)의 제어에 따라, 서로 다른 시점에서 활성화될 수 있다. 제1 광누적부(61)와 제2 광누적부(62)는 활성화된 상태에서, 광검출부(51)가 생성한 전하를 전달받아 이를 누적할 수 있다.
일 예로, 제1 광누적부(61)는 제1 시간구간 동안 활성화되어, 제1 시간구간 동안 단위 픽셀(40)로 입사되는 제2 광의 양을 누적하고, 제1 시간구간 동안 누적된 제2 광의 양에 대응하는 제1 출력신호를 생성할 수 있다.
또한, 제2 광누적부(62)는 제2 시간구간 동안 활성화되어, 제2 시간구간 동안 단위 픽셀(40)로 입사되는 제2 광의 양을 누적하고, 제2 시간구간 동안 누적된 제2 광의 양에 대응하는 제2 출력신호를 생성할 수 있다. 여기서, 누적된 제2 광의 양에 대응하는 제1 출력신호 및 제2 출력신호란, 제2 광에 의해 유도된 기전력, 즉 전압의 크기를 의미할 수 있다.
회로부(30)는 발광부(10)를 구동한다. 구체적으로, 회로부(30)는 발광부(10)가 펄스 형태의 발산광을 조사하도록 하는 제어신호를 발광부(10)로 제공할 수 있다. 발광부(10)는 제어신호에 따라, 소정 파형의 발산광을 물체로 조사할 수 있다. 예컨대, 발산광의 파형은 구형파, 삼각파, 사인파 등에 해당할 수 있다. 또한, 회로부(30)는 발광부(10)가 펄스 형태의 발산광을 주기적으로 조사하도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 회로부(30)의 제어에 따라, 제1 광누적부(61)는 제1 광이 조사되는 시점과 동일한 시점부터 제1 시간구간 동안 활성화되고, 제2 광누적부(62)는 제1 시간구간이 종료되는 시점부터 제2 시간구간 동안 활성화될 수 있다. 이때, 제1 시간구간과 제2 시간구간은 제1 광의 펄스 폭에 대응하는 시간 간격을 의미할 수 있다. 이에 따라, 제1 광누적부(61)로부터 출력되는 제1 출력신호와 제2 광누적부(62)로부터 출력되는 제2 출력신호에는, 제1 광과 제2 광 사이의 위상차 정보가 포함될 수 있다.
또한, 회로부(30)는 수광부(20)를 구동한다. 구체적으로, 회로부(30)는 센서 어레이(22)로부터 출력되는 출력신호들을 기초로, 물체까지의 거리와 방향을 검출할 수 있다.
상세하게는, 회로부(30)는 제1 광누적부(61)로부터 제공되는 제1 출력신호와 제2 광누적부(62)로부터 제공되는 제2 출력신호를 기초로 물체를 검출할 수 있다. 물체 검출한다는 것은, 물체까지의 거리는 물론 물체의 위치, 형상 또는 크기 등에 대한 정보를 획득하는 것을 의미할 수 있다.
예컨대, 제2 출력신호에 대응하는 전압 크기가 '0'인 경우, 이는 제1 광이 조사된 시점과 제2 광이 입사된 시점 사이에 시간차가 없다는 것을 의미하고, 시간차가 없는 경우에는 제1 광과 제2 광 사이의 위상차도 없는 것이므로, 회로부(30)는 물체 검출 장치(100)와 물체 사이의 거리를 '0'으로 연산할 수 있다.
전술한 과정을 통해 물체 검출 정보가 생성되면, 회로부(30)는 해당 물체 검출 정보를 차량(200)과 같은 외부 장치로 제공할 수 있다.
물체 검출 정보에는 물체까지의 거리가 포함될 수 있다. 또한, 물체 검출 정보에는 물체의 형상 및 크기가 포함될 수 있다. 물론, 물체 검출 정보에는 둘 이상의 물체까지의 거리, 둘 이상의 물체의 형상 및 크기가 포함될 수 있다는 것을 당업자라면 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
회로부(30)는 차량(200)과 통신 연결된 상태에서, 센서 어레이(22)부터 제공받은 출력신호들을 기초로 연산한 물체 검출 정보를 차량(200)으로 전송할 수 있다. 차량(200)은 물체 검출 정보로부터 제공받은 물체 검출 정보를 기초로, 충돌 등의 위험가능성을 판단하고, 주행 속도 등을 변경함으써 FCW(Forward Collision Waring) 기능 등을 제공하는 운전자 보조 장치의 활용도를 향상시킬 수 있다.
도 2는 본 발명과 관련된 거리 측정 방식의 일 예를 도시한 것이다. 설명의 편의를 위해, 삼각측량법을 기준으로 설명하며, 발광부(10)에서 조사하는 광인 제1 광 및 수광부(20)로 입사되는 광인 제2 광의 사이즈는 무시하기로 한다.
도 2를 참조하면, 발광부(10)에 포함된 광원(12)에 의해 발생한 제1 광은 제1 렌즈(14)를 거쳐 소정의 기울기(θ)를 가지고 물체로 조사된다. 제1 광은 물체까지 도달한 후 반사되고, 반사된 광인 제2 광은 수광부(20)에 포함된 제2 렌즈(24)를 통과한 후 센서 어레이(22)로 입사된다. 이때, 센서 어레이(22)는 제2 렌즈(24)로부터 제2 렌즈(24)의 초점거리만큼 이격된 위치에 배치될 수 있음은 전술한 바와 같으며, 제2 광은 제2 렌즈(24)의 중심을 지나 센서 어레이(22)에 맺히는 것으로 가정한다.
구체적인 예를 들어, 제1 렌즈(14)와 제2 렌즈(24)는 도시된 바와 같이, 상하로 소정 간격 H1만큼 이격될 수 있고, 제2 렌즈(24)로부터 제1 광이 조사된 물체 상의 일 지점까지의 수평 거리(d)와 제2 렌즈(24)로부터 제1 광이 조사된 물체 상의 일 지점까지의 수직 거리(H2)의 비율 H2/d는, 제2 렌즈(24)의 초점거리(f2)와 제2 광이 센서 어레이(22)에 입사된 위치(x)의 비율 x/f2과 동일하다. 즉, H2/d = x/f2인 관계가 성립한다. 또한, 사인 법칙에 따르면 d?tanθ= H1+ H2 = H1+(d?x/f2)이므로, 이를 d에 대해 정리하면 아래의 수학식 1을 얻을 수 있다.
Figure 112015037301015-pat00001
한편, 이때, 센서 어레이(22)에 집광되는 제2 광의 위치인 x는 물체의 거리에 따라 달라질 수 있는데, 수학식 1을 x에 대하여 정리하면 아래의 수학식 2를 도출 수 있다.
Figure 112015037301015-pat00002
수학식 2를 참조하면, 물체의 거리에 따라 달라지는 제2 광의 위치인 x는 센서 어레이(22)의 단위 픽셀(40)들 중 적어도 어느 하나에 의해 검출될 수 있다. 예컨대, 제1 거리에 위치하는 물체에 의해 반사된 제2 광의 위치는 센서 어레이(22)에 포함된 어느 한 단위 픽셀(40)에 의해 검출되고, 물체가 제1 거리로부터 제2 거리로 이동함에 따라 달라진 제2 광의 위치는 센서 어레이(22)에 포함된 다른 단위 픽셀(40)에 의해 검출될 수 있다.
다만, 위 수학식 1 및 2는 삼각측량법에 적용할 수 있는 각 파라미터들의 관계에 대한 하나의 예시일 뿐이며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 가령, 수학식 2를 통해 연산되는 센서 어레이(22)에 집광되는 제2 광의 위치인 x는 측정 환경(예, 외광에 의한 노이즈의 유무)에 따라 오차를 가질 수 있음은 당업자에게 자명하다. 또는, 수학식 1 및 2와는 다른 수학식이 물체까지의 거리 연산과 제2 광의 위치 변화 검출에 활용될 수도 있다.
도 3은 본 발명과 관련된 신호들의 타이밍 다이어그램의 일 예를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 발광부(10)는 펄스가 주기적으로 형성되는 제1 광을 조사할 수 있다. 예컨대, 도시된 바와 같이, 회로부(30)는 광원(12)을 주기적으로 점멸시킴으로써, 광원(12)이 소정의 폭(tw)의 펄스가 형성되는 제1 광을 조사하도록 제어할 수 있다. 제1 광에 형성되는 펄스는, 제1 광과 제2 광의 위상차를 구하기 위한 지표로 이용될 수 있다.
수광부(20)는 물체까지의 거리에 따라 제1 광과 위상차가 발생한 제2 광을 수신한다. 즉, 제1 광이 조사된 시점과 해당 제1 광이 반사되어 되돌아오는 제2 광이 입사된 시점 간의 차이인 시간차에 대응하여, 제2 광의 펄스에는 위상차(tD)가 존재할 수 있다.
제1 광누적부(61)는 제1 광과 인-페이즈되는 제1 시간구간 동안 활성화될 수 있다. 여기서 제1 광과 인-페이즈된다는 것은, 제1 광의 펄스가 발생하는 시점부터 펄스가 사라지는 시점까지 활성화된다는 것을 의미한다. 제1 광누적부(61)는 제1 시간구간 중 제2 광이 입사되는 시간 동안 전하를 누적할 수 있고, 제1 광누적부(61)에는 누적된 전하량에 대응하는 전압이 형성될 수 있다. 도면을 참조하면, 제1 광누적부(61)는 제1 시간구간 중 위상차 tD를 뺀 (tw-tD) 동안 제2 광에 반응하여 전하를 누적할 수 있다.
제2 광누적부(62)는 제1 광과 아웃-페이즈되는 제2 시간구간 동안 활성화된다. 여기서 제1 광과 아웃-페이즈된다는 것은, 제1 광에서 펄스가 사라지는 시점부터 펄스 폭에 대응하는 시간동안 활성화된다는 것을 의미한다. 제2 광누적부(62)는 제2 시간구간 중 제2 광이 입사되는 시간 동안 전하를 누적할 수 있고, 제2 광누적부(62)에는 누적된 전하량에 대응하는 전압이 형성될 수 있다. 도면을 참조하면, 제2 광누적부(62)는 제2 시간구간 중 위상차와 동일한 tD 동안 제2 광에 반응하여 전하를 누적할 수 있다.
이때, 제1 시간구간과 제2 시간구간의 길이는 각각 제1 광의 펄스 폭(tw)과 동일할 수 있다.
한편, 도 3에는 제1 시간구간의 종료 시점과 제2 시간구간의 시작 시점이 동일한 것으로 도시되어 있으나, 회로부(30)는 경우에 따라서는 제1 시간구간의 종료 시점과 제2 시간구간의 시작 시점 사이에 시간 간격이 존재하도록 하거나, 제1 시간구간과 제2 시간구간에서 중복되는 구간이 존재하도록 제1 광누적부(61)와 제2 광누적부(62)를 제어할 수도 있다.
회로부(30)는 제1 광누적부(61)와 제2 광누적부(62)의 전압을 검출하고, 검출된 전압을 비교하여 물체를 검출할 수 있다.
구체적으로, 회로부(30)는 제1 광누적부(61)가 (tw-tD) 동안 누적한 전하량에 의한 전압인 제1 전압(V1)을 검출하고, 제2 광누적부(62)가 tD 동안 누적한 전하량에 의한 전압인 제2 전압(V2)을 검출할 수 있다. 제1 전압(V1)이 '0'에 가까워질수록 물체가 먼 곳에 위치함을 의미하고, 제2 전압(V2)이 '0'에 가까워질수록 물체가 가까운 곳에 위치함을 의미하므로, 회로부(30)는 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2) 사이의 비율을 이용하여 물체의 위치를 연산할 수 있다.
일 예로, 회로부(30)는 아래의 수학식 3에 따라, 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2) 사이의 비율을 이용하여 물체까지의 거리를 산출할 수 있다.
Figure 112015037301015-pat00003
수학식 3에서, D는 물체까지의 거리, c는 광속을 의미한다. 수학식 3을 참조하면, 동일한 강도의 제2 광에 대하여 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)의 합은 일정하므로, 제1 전압(V1)이 증가할수록 제2 전압(V2)는 작아져 d가 감소하고, 제1 전압(V1)이 감소할수록 제2 전압(V2)은 커져 d는 증가하게 됨을 알 수 있다. 만약, 제1 전압(V1)이 '0'이라면, 회로부(30)는 광속 c로 펄스 폭(tw) 동안 이동하는 거리의 1/2에 해당하는 지점에 물체가 위치하는 것으로 판단할 수 있다.
한편, 도 3에는 단일 펄스에 대한 전압 검출을 통한 물체 검출 동작에 대하여 설명하였으나, 복수의 펄스에 대하여 누적된 전압을 검출하는 것도 가능하다는 것은 당업자에게 자명하다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 센서 어레이(22)의 구조를 개략적으로 나타낸 예시도이다. 설명의 편의를 위해, 센서 어레이(22)에 포함된 복수개의 단위 픽셀(40)들은 라인 어레이 형태로 정렬된 것으로 가정한다.
도 4를 참조하면, 각 단위 픽셀(40)들은 광검출부(51), 제1 광누적부(61) 및 제2 광누적부(62)를 포함할 수 있다. 또한, 각 단위 픽셀(40)들은 제1 노드(71) 및 제2 노드(72)를 더 포함할 수 있다.
도시된 바와 같이 광검출부(51)의 서로 다른 두 지점에는 제1 광누적부(61)와 제2 광누적부(62)가 연결될 수 있다. 제1 광누적부(61)와 제2 광누적부(62)는 서로 다른 시간 구간 동안 활성화되어, 광검출부(51)가 생성한 전하를 전달받을 수 있다.
제1 노드(71)는 광검출부(51)와 제1 광누적부(61) 사이에 위치하고, 제2 노드(72)는 광검출부(51)와 제2 광누적부(62) 사이에 위치할 수 있다. 제1 노드(71)는 제1 시간 구간 이외의 시간 동안 광검출부(51)로부터 제1 광누적부(61)로의 전하 이동을 차단할 수 있다. 유사하게, 제2 노드(72)는 제2 시간 구간 이외의 시간 동안 광검출부(51)로부터 제2 광누적부(62)로의 전하 이동을 차단할 수 있다.
예컨대, 회로부(30)는 제1 시간 구간 동안에는 제1 노드(71)에 전압을 인가하여, 광검출부(51)의 전하가 제1 광누적부(61)로 전달되도록 하고, 제2 시간 구간 동안에는 제2 노드(72)에 전압을 인가하여, 광검출부(51)의 전하가 제2 광누적부(62)로 전달되도록 할 수 있다. 이에 따라, 광검출부(51)의 전하가 의도치 않게 제1 광누적부(61) 또는 제2 광누적부(62)로 이동함에 따른 검출 성능 저하를 방지할 수 있다. 다만, 제1 노드(71) 및 제2 노드(72)는 필수적인 구성은 아니어서, 회로부(30)가 직접 제1 광누적부(61)와 제2 광누적부(62)를 제어하는 경우, 제1 노드(71) 및 제2 노드(72)는 생략될 수도 있다.
다시 도 4를 참조하면, 서로 인접한 두 개의 단위 픽셀(40)은 미리 설계된 거리, 즉 픽셀 피치(pixel pitch)만큼 상호 이격 배치될 수 있다. 또한, 상호 인접한 두 단위 픽셀(40)들 사이(또는, 서로 인접한 두 광 반응 영역들 사이)에는 빛에 반응하지 않는 데드존(dead zone)이 형성될 수 있다. 즉, 데드존(dead zone)은 서로 인접한 두 광 반응 영역들 사이의 영역을 의미할 수 있다.
광 반응 영역마다 광 검출부(51)가 배치되므로, 데드존(dead zone)은 서로 인접한 두 단위 픽셀(40)의 광검출부(51)들간의 이격 거리에 대응하는 폭(Z)을 가질 수 있다.
본 발명에서 데드존(dead zone)은 센서 어레이(22)의 전체 영역 중 반사광에 반응하는 영역(즉, 광검출부(51))을 제외한 영역을 의미할 수 있다. 예컨대, 단위 픽셀(40)의 제1 광누적부(61), 제2 광누적부(62), 제1 노드(71) 및 제2 노드(72)가 데드존(dead zone)에 형성될 수 있다. 또한, 데드존(dead zone)에는 회로부(30)가 위치할 수도 있다.
반사광인 제2 광이 센서 어레이(22)에 입사되더라도, 입사된 위치가 데드존(dead zone) 내인 경우, 광검출부(51)에서는 제2 광을 인지할 수 없으므로 결과적으로 물체 검출 성능이 낮아질 수 있는바, 이하 도 5를 참조하여 보다 상세히 살펴보기로 한다.
한편, 도 4에는 센서 어레이(22)가 3개의 단위 픽셀(40)을 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 더 많은 단위 픽셀(40)들을 포함할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 센서 어레이(22)의 물체 검출 성능에 영향을 주는 반사광의 위치 변화를 나타낸 예시도이다. 설명의 편의를 위해, 데드존(dead zone)에 형성되는 제1 광누적부(61), 제2 광누적부(62), 제1 노드(71) 및 제2 노드(72)는 생략하였다.
먼저, 도 2를 참조하여 전술한 바와 같이, 센서 어레이(22)에 집광되는 반사광인 제2 광의 중심은 물체까지의 거리 변화에 따라, 그 위치가 변화할 수 있다.
도 5의 (a)를 참조하면, 제1 광이 제1 거리에 위치하는 물체에 의해 반사되어 되돌아온 반사광인 제2 광(R1)은 센서 어레이(22)에 포함된 복수개의 단위 픽셀(40)들 중 어느 하나의 면적 내(예, 중앙)에 위치할 수 있다. 제2 광(R1)의 사이즈는 광 반응 영역의 폭보다 작은 값(S1)일 수 있다. 이 경우, 해당 단위 픽셀(40)의 광검출부(51)가 제2 광(R1)에 정확히 반응할 수 있으므로, 회로부(30)는 물체까지의 거리를 연산할 수 있다.
이와 비교할 때, 도 5의 (b)를 참조하면, 물체가 제1 거리로부터 물체 검출 장치(100)를 향하여 이동하여 제2 거리에 위치하는 경우에 발생할 수 있는 제2 광의 위치 변화를 확인할 수 있다. 물체가 제1 거리보다 가깝운 제2 거리에 위치함에 따라 센서 어레이(22)에 집광된 제2 광(R2)의 사이즈(S2)는 도 5의 (a)에 도시된 제2 광의 사이즈(S1)보다 상대적으로 크지만, 제2 광(R2)이 전부 데드존(dead zone)의 면적 내에 위치(즉, Z > S2)할 수 있고, 이 경우 센서 어레이(22)는 제2 광(R2)을 검출할 수 없다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 데드존(dead zone)의 간격을 줄이는 구조를 고려할 수 있으나, 데드존(dead zone)에는 제1 광누적부(61), 제2 광누적부(62), 제1 노드(71), 제2 노드(72) 또는 회로부(30) 등이 배치되어야 하므로, 그 범위는 제한적이다. 따라서, 본 발명은 실시예에 따른 물체 검출 장치(100)는, 데드존(dead zone)의 크기를 축소시키는 구조 대신 발광부(10)의 구조를 변형하여 일정 수준 이상의 물체 검출 성능을 확보할 수 있는 방안을 제안하고자 한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 발산광을 물체로 조사하는 발광부(10)의 구조를 나타낸 예시도이다.
본 발명은 실시예에 따른 물체 검출 장치(100)는, 발광부(10)에 의해 조사되는 제1 광이 발산광이 되도록 조절하여, 제1 광이 평행광인 경우에 비하여, 최종적으로 센서 어레이(22)에 집광되는 제2 광의 사이즈를 확대하는 방안을 제안하고자 한다. 여기서, 광의 사이즈란, 광의 직경을 의미할 수 있다. 예컨대, 광이 원 형상으로 진행하는 경우, 광 사이즈는 원의 지름일 수 있다.
먼저, 도 6의 (a)는 제1 광으로서 평행광을 조사하는 발광부(10)의 구조를 예시한다. 도 6의 (a)에 따르면, 광원(12)은 제1 렌즈(14)의 초점거리(f1)에 위치하며, 광원(12)에 의해 방출된 빛은 아래 수학식 4에 따른 렌즈 방정식에 의해 제1 렌즈(14)를 통해 평행광이 되어 물체로 투사된다.
Figure 112015037301015-pat00004
수학식 4에서, f는 렌즈의 초점거리, a는 렌즈로부터 광원의 거리, b는 렌즈로부터 물체까지의 거리를 의미한다. 또한, 렌즈 방정식에서는 광원과 물체가 렌즈를 기준으로 반대측에 위치할 때, a와 b는 동일한 부호가 된다.
광원(12)이 제1 렌즈(14)의 초점거리에 위치하면, a와 f는 각각 f1과 동일한 값을 가지게 되므로, b는 무한대가 되고, 따라서 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 광원(12)으로부터 방출되는 빛은 제1 렌즈(14)를 통과하면서 평행광이 된다. 이때, 평행광의 직경이 제1 렌즈(14)의 직경(W)과 동일한 것으로 가정하면, 도시된 바와 같이 평행광은 직경 W의 사이즈를 가지고 물체를 향하여 투사될 수 있다.
한편, 도 6의 (b)를 참조하면, 광원(12)이 제1 렌즈(14)의 초점거리로부터 제1 렌즈(14)를 향하여 소정 거리(Δ)만큼 가까워진 상태를 확인할 수 있다. 즉, 수학식 4에서 a는 (f1-Δ)가 되며, Δ는 양수이므로, b는 음수가 된다. 이에 따라, 도시된 바와 같이, 물체는 제1 렌즈(14)를 기준으로 광원(12)과 같은 쪽에 위치하는 것으로 이해될 수 있다. 결과적으로, 광원(12)에 의해 발생한 빛은 제1 렌즈(14)를 통과하면서, 평행광을 기준으로 상하에 각각 소정의 발산각(θ)을 가지는 발산광의 형태가 되어 물체로 투사될 수 있다.
여기서, 발산각(θ)은, 도시된 바와 같이 b로부터 제1 렌즈(14)의 테두리를 잇는 연장선과 제1 렌즈(14)의 광축이 이루는 각도에 대응될 수 있다. 즉, tanθ=(W/2)/(-b)의 관계가 성립한다.
위 관계와 수학식 4를 이용하면, 아래와 같이 광원(12)의 위치가 (f1-Δ) 경우에, 발산각(θ)에 관한 수학식 5를 도출할 수 있다.
Figure 112015037301015-pat00005
또한, 도시된 바와 같이, 제1 광의 발산각(θ)은 제1 렌즈(14)의 광축을 중심으로 양 방향에 형성되므로, 발산광인 제1 광이 소정 거리에 위치하는 물체에 도달한 시점에서의 사이즈는 아래의 수학식 6에 의해 정해지는 값을 가질 수 있다.
Figure 112015037301015-pat00006
수학식 6에서, D는 제1 렌즈(14)로부터 물체까지의 거리이고, 발산각(θ)은 제1 렌즈(14)의 광축을 중심으로 양 방향에 형성되므로 '2'를 곱해줄 수 있다.
도 6의 (a) 및 (b)를 비교하면, 광원(12)과 제1 렌즈(14) 사이의 거리를 좁힘으로써, 평행광에 비해 사이즈가 큰 발산광을 물체로 조사할 수 있으며, 이에 따라 물체에 의해 반사되어 수광부(20)로 되돌아오는 제2 광의 사이즈 역시 커질 수 있다. 제2 광의 직경이 서로 인접한 광 반응 영역 사이의 간격보다 큰 경우, 제2 광 중 적어도 일부는 광 반응 영역에 도달할 수 있다.
제1 광의 발산각이 커질수록 제2 광의 사이즈도 커지는 관계를 가지므로, 제2 광의 직경이 서로 인접한 광 반응 영역 사이의 간격보다 큰 값을 갖도록 하는 제1 광의 발산각을 설정하는 것도 가능하다.
도 7은 도 6의 (b)에 따른 발산광이 물체에 의해 반사된 반사광이 센서 어레이(22)에 집광된 상태를 보여주는 예시도이다.
도 7을 참조하면, 도 5의 (b)와 비교할 때, 센서 어레이(22)에 집광된 제2 광(R3)의 사이즈(S3)가 상대적으로 증가(즉, S3 > Z > S2)한 것을 확인할 수 있다. 구체적으로, 도 5의 (b)에 도시된 제2 광(R2)의 사이즈(S2)는 데드존(dead zone)의 폭(Z)보다 작아, 제2 광(R2)이 데드존(dead zone) 내에 포함되는 경우가 발생할 수 있으며, 이에 따라 센서 어레이(22)에 의한 물체 검출이 용지하지 않은 상황이 발생할 수 있었다.
반면, 도 7에 따르면, 발광부(10)가 발산광인 제1 광을 조사함에 따라, 결과적으로 센서 어레이(22)에 집광되는 제2 광(R3)의 사이즈(S3)가 도 5의 (b)에 도시된 제2 광(R2)의 사이즈(S2)보다 확대될 수 있다.
만약, 센서 어레이(22)에 집광되는 제2 광(R3)의 사이즈가 도시된 바와 같이 데드존(dead zone)의 폭(Z)보다 크다면, 제2 광(R3)이 데드존(dead zone)의 정중앙에 맺히더라도, 제2 광(R3)의 적어도 일부분은 광검출부(51)로 도달할 수 있다. 이로써, 제1 광이 평행광인 경우에 비하여, 데드존(dead zone)의 존재로 인한 악영향이 저감되므로, 물체 검출과 관련된 신호를 안정적으로 검출할 수 있는 효과가 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 물체 검출 장치(100)의 최대 검출가능 거리(Dmax)에서 제2 광의 사이즈와 강도 사이의 관계를 나타낸 그래프이다. 여기서, 최대 검출가능 거리(Dmax)란, 물체 검출 장치(100)가 소정 수준 이상의 정확도를 가지고 물체를 검출할 수 있는 거리를 의미하며, 물체 검출 장치(100) 제작 시의 설계 사양에 따라 변경될 수 있다.
도 8에서, 실선(Q1)은 센서 어레이(22)에 집광된 제2 광이 단위 픽셀(40)의 중심에 위치하는 경우를 보여주고, 점선(Q2)은 센서 어레이(22)에 집광된 제2 광이 데드존(dead zone)의 중심에 위치하는 경우를 보여준다.
도시된 그래프에서, 좌표가 '사이즈' 축을 따라 오른쪽에 위치할수록 제2 광의 사이즈가 증가하는 것이며, 이는 광원(12)이 제1 렌즈(14)에 가까워져 제1 광의 발산각이 큰 상태임을 나타낸다. 또한, 좌표가 '강도' 축을 따라 위쪽에 위치할수록 광검출부(51)에 의해 수신되는 제2 광의 양 또는 세기가 큰 상태임을 나타낸다.
우선, 실선(Q1)을 살펴보면, 제2 광의 사이즈가 커질수록, 단위 픽셀(40)의 중심에 입사되는 제2 광의 강도는 약해지는 특성을 가진다.
다음으로, 점선(Q2)을 살펴보면, 제2 광의 사이즈가 작아질수록, 제2 광의 많은 부분이 데드존(dead zone)에 포함될 수 있으므로, 제2 광의 강도가 약해지는 특성을 가진다.
즉, 최대 검출가능 거리(Dmax)에서 제2 광이 단위 픽셀(40)의 중심과 데드존(dead zone)의 중심 중 어느 것에 더 가깝게 집광되는지에 따라, 물체 검출 성능이 영향을 받을 수 있다. 따라서, 제2 광의 사이즈는, 물체까지의 거리 변화에 기인한 제2 광의 위치 변화에 따른 영향을 최소화하면서 물체를 안정적으로 검출할 수 있는 범위 내에 속하도록 설정되는 것이 바람직하다.
이를 위해, 센서 어레이(22)에 집광된 제2 광의 사이즈의 하한은 데드존(dead zone)의 폭(Z) 이상의 값을 갖도록 설정될 수 있다. 데드존(dead zone)의 폭(Z)은 픽셀 피치(pixel pitch) 이하므로, 센서 어레이(22)에 집광된 제2 광의 사이즈의 하한은 픽셀 피치(pixel pitch) 이상이 되도록 설정될 수 있다.
만약, 센서 어레이(22)에 집광된 제2 광의 사이즈의 하한(P)이 픽셀 피치(pixel pitch)와 동일한 경우, 도시된 바와 같이 제2 광은 소정 강도(I1)를 가질 수 있다. 즉, 센서 어레이(22)에 집광된 제2 광의 사이즈의 하한(P)은, 최대 검출가능 거리(Dmax)에 위치하는 물체에서 반사된 후 센서 어레이(22)에 집광되는 제2 광의 강도가 I1 이상이 되는 사이즈로 정해질 수 있다.
또한, 센서 어레이(22)에 집광된 제2 광의 사이즈의 상한은, 센서 어레이(22)에 집광된 제2 광이 단위 픽셀(40)의 중심에 위치하는 경우를 기준으로, 소정 강도(I2)에 대응하는 사이즈(L)로 정해질 수 있다. 제2 광의 사이즈가 과도하게 커질 경우, 제2 광이 단위 픽셀(40)의 중심으로 집광되더라도 강도가 지나치게 미약할 수 있다. 따라서, 제2 광의 사이즈의 상한은, 광검출부(51)가 제2 광을 유효하게 검출하기 위해 요구되는 최소 강도(I2) 이상이 되도록 하는 값으로 설정될 수 있다.
다만, 이는 예시적인 것이며, 센서 어레이(22)에 집광된 제2 광의 사이즈의 하한과 상한은 다른 기준을 통해 설정되는 것도 가능함은 물론이다.
한편, 전술한 수학식 6을 이용하여 최대 검출가능 거리(Dmax)의 물체에서 제1 광의 사이즈를 산출할 수 있고, 최대 검출가능 거리(Dmax)의 물체에서 제1 광의 사이즈(수학식 6의 'S')와 제2 렌즈(24)의 배율(=f2/Dmax)의 곱이 바로 센서 어레이(22)에 집광된 제2 광의 사이즈이므로, 센서 어레이(22)에 집광된 제2 광의 사이즈는 아래의 수학식 7을 통해 얻을 수 있다.
Figure 112015037301015-pat00007
수학식 7에서, S는 최대 검출가능 거리(Dmax)에서 제1 광의 사이즈, Ο는 센서 어레이(22)에 집광된 제2 광의 사이즈를 의미한다. 또한, 제2 광의 사이즈는 아래의 수학식 8에 의해 정해지는 범위 내에서 정해질 수 있다.
Figure 112015037301015-pat00008
수학식 8에서, P는 픽셀 피치, c1은 1보다 큰 상수, c2는 c1보다 큰 상수를 의미한다. c1이 1보다 크므로 센서 어레이(22)에 집광된 제2 광의 사이즈인 Ο는 픽셀 피치 이상이 된다. c2는 센서 어레이(22)에 집광된 제2 광이 단위 픽셀(40)의 중심에 위치하는 경우를 기준으로, 소정 강도(I2) 이상이 되도록 하는 값으로 정해질 수 있다.
또한, 수학식 8을 제1 렌즈(14)의 초점거리(f1)와 광원(12) 간의 거리인 Δ에 대하여 정리하면, 아래의 수학식 9를 얻을 수 있다.
Figure 112015037301015-pat00009
즉, 수학식 9에 따른 범위 내에서, 발광부(10)에 포함된 광원(12)을 제1 렌즈(14)의 초점으로부터 제1 렌즈(14)를 향하여 Δ 만큼 이동시킴으로써, 물체까지의 거리에 따라 달라지는 제2 광의 위치(즉, 광검출부에 가까운지 아니면 데드존에 가까운지)에 무관하게, 안정적인 물체 검출 성능을 확보할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 차량(200)의 기능 다이어그램이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량(200)은 구동부(210), 센싱부(220), 입력부, 출력부, 저장부(250), 통신부, 인터페이스부(270), 전원부(280) 및 제어부(290)를 포함할 수 있다.
먼저, 구동부(210)는 차량(200)의 움직임, 속도 등의 동작 상태를 가변한다. 이러한 구동부(210)는 가속 구동부(211), 제동 구동부(212), 조명 구동부(213) 또는 조향 구동부(214) 등을 포함할 수 있다.
가속 구동부(211)는 차량(200)에 구비된 동력원에 대한 전자식 제어를 수행할 수 있다. 여기서, 동력원은 차량(200)의 엔진 또는 모터 등 제어가능한 구동력을 발생시키는 장치를 의미할 수 있다. 예컨대, 가속 구동부(211)는 액셀 페달의 위치에 따라 모터 또는 엔진의 회전 속도, 토크 등을 제어할 수 있다.
제동 구동부(212)는 차량(200)에 구비된 제동 장치에 대한 제어를 수행할 수 있다. 예를 들어, 제동 구동부(212)는 브레이크 페달의 위치에 따라 제동량을 달리하여 차량(200)의 주행 속도를 감소시키거나, 차량(200)을 정차시킬 수 있다.
조명 구동부(213)는 차량(200)에 구비되는 각종 조명의 턴 온, 턴 오프, 점멸 주기, 색상, 세기, 방향 등을 제어할 수 있다. 예를 들어, 조명 구동부(213)는 운전자의 조작에 따라 좌우측 방향 지시등을 독립적으로 턴 온하거나, 브레이크 페달의 위치에 따라 제동등을 턴 온 또는 턴 오프할 수 있다.
조향 구동부(214)는 MPDS(Motor Driven Power Steering) 등과 같은 조향 장치를 구비하여, 차량(200)의 진행 방향에 대한 제어를 수행할 수 있다. 예컨대, 운전자가 차량(200)에 구비된 스티어링 휠을 동일한 정도로 조작하더라도, 조향 구동부(214)는 차량(200)의 속도에 따라 서로 다른 조향각을 갖도록 조향 장치를 제어할 수 있다.
또한, 구동부(110)는 그 밖에 차량(200)에 구비되는 공조 장치에 대한 제어를 수행하는 공조 구동부, 윈도우의 개폐를 제어하는 윈도우 구동부, 충돌 시 에어백의 동작을 제어하는 에어백 구동부, 노면 상태에 따른 충격을 흡수하는 현가 장치의 동작을 제어하는 서스펜션 구동부 등을 더 포함할 수 있다.
센싱부(220)는 차량(200)에 구비되어, 차량(200)의 외부 또는 내부에 관한 각종 정보를 감지한다. 이러한 센싱부(220)는 충돌 센서, 휠 감도 센서, 속도 센서, 경사 센서, 중량 감지 센서, 헤딩 센서, 요 센서(yaw sensor), 자이로 센서(gyro sensor), 배터리 센서, 연료 센서, 타이어 센서, 온도 센서, 습도 센서, 초음파 센서, 레이더, 라이더 등을 포함할 수 있다.
이에 따라, 센싱부(220)는, 충돌 시 충격량, 주행 방향, 위치 정보(GPS 정보), 속도, 가속도, 기울기, 배터리 충전상태, 연료 잔여량, 타이어 공기압, 차량(200) 내외부의 온도와 습도 등에 대한 센싱 신호를 생성할 수 있다.
또한, 센싱부(220)는 앨셀레이터 위치 센서, 브레이트 페달 위치 센서, 엔진 회전 속도 센서(engine speed sensor) 등 차량(200)에 주행과 관련된 정보를 감지할 수 있는 공지의 다양한 센서들을 포함할 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다.
입력부(230)는 차량(200)의 내부 또는 외부에 관한 각종 정보를 입력받는다. 이러한 입력부는 음향 입력부(231), 영상 입력부(232), 사용자 입력부(233) 등을 포함할 수 있다.
음향 입력부(231)는 각종 음향을 입력받아 이를 전기 신호로 변환한다. 음향 입력부로는 대표적으로 마이크로폰이 이용될 수 있다. 예컨대, 음향 입력부(231)를 통해 운전자의 음성 인식을 수행할 수 있다.
영상 입력부(232)는 차량(200)의 내부 또는 외부에 대한 영상을 입력받아, 이를 미리 정해진 포맷으로 변환할 수 있다. 영상 입력부(232)로는 대표적으로 카메라가 이용될 수 있다. 예컨대, 차량(200)의 외부에 대한 영상으로는 주행 영상, 사각지대 영상을 들 수 있고, 차량(200)의 내부에 대한 영상으로는 운전자가 나타나는 영상을 들 수 있다. 카메라가 스테레오 카메라인 경우, 스테레오 카메라로 입력된 영상으로부터 깊이 정보를 추출하여 3차원 영상으로 재구성하거나 특정 물체까지의 거리 등을 산출하는 데에 이용할 수 있다.
사용자 입력부(233)는 차량(200)의 탑승자로부터 각종 정보를 입력받거나, 차량(200)의 탑승자에 의한 각종 조작을 입력받는다. 제어부(290)는 사용자 입력부(233)에 입력된 정보 또는 조작에 따라, 차량(200)에 구비된 각종 부품 내지 장치의 동작을 개별적으로 제어할 수 있다. 사용자 입력부(233)는 스티어링 휠 등의 조향 조작 수단, 액셀 페달과 같은 가속 조작 수단, 브레이크 페달과 같은 제동 조작 수단 등을 포함할 수 있다. 또한, 사용자 입력부(233)는 물리적 버튼, 터치 패널, 조이스틱 등의 다양한 형태로 제공될 수 있다.
출력부(240)는 각종 정보를 탑승자가 인식 가능한 형태로 출력한다. 이러한 출력부는 디스플레이부(241), 음향 출력부(242), 광 출력부(243) 및 햅틱부(244)를 포함할 수 있다.
디스플레이부(241)는 차량(200)에서 처리 가능한 각종 정보를 시각적으로 표시할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이부(241)는 주행 속도, RPM, 온도, 연료량, 연비, 탐색 경로, 볼륨 등에 관한 정보를 숫자, 문자, 그림 등의 형식으로 표시할 수 있다. 예컨대, 디스플레이부(241)는 터치 센서와 상호 레이어 구조를 이루거나 일체형으로 형성된 터치 스크린일 수도 있다. 이러한 터치 스크린은, 탑승자로부터 터치 형식의 조작을 입력받는 입력부로서의 기능을 수행할 수 있다. 다른 예로, 디스플레이부(241)는 HUD(Head Up Display)를 포함할 수 있다.
음향 출력부(242)는 차량(200)과 관련된 정보를 탑승자가 인지 가능한 음향으로 출력한다. 음향 출력부(242)로는 대표적으로 스피커 등을 이용할 수 있다.
광 출력부(243)는 찰량과 관련된 정보를 빛으로 출력한다. 광 출력부(243)는 LED(Light Emitting Diode) 등과 같은 광원이 구비되어, 제어부(290)의 제어에 따라 빛의 색상, 점멸 주기, 점등 시간 등을 달리하여 탑승자에게 서로 다른 정보를 제공할 수 있다. 예컨대, 광 출력부(243)가 적색광을 한번 깜빡이면 운전자가 안전벨트를 착용하지 않은 상태라는 정보를 안내하는 것이고, 적색광을 두번 깜빡이면 연료량이 부족하다는 정보를 안내하는 것이며, 청색광을 두 번 이상 연속적으로 깜빡이면 기 설정된 목적지에 도착했다는 정보를 안내하는 것일 수 있다.
햅틱부(244)는 탑승자가 인지 가능한 촉각 신호를 출력한다. 이러한 햅틱부(244)는 스티어링 휠, 시트, 차량(200) 바닥, 액셀 페달, 브레이트 페달 등 차량(200)의 다양한 위치에 구비될 수 있다. 햅틱부(244)는 미리 정해진 조건이 만족되는 경우, 제어부(290)의 제어에 따라 활성화되어, 촉각 신호를 출력할 수 있다. 예컨대, 차량(200)의 시동이 턴 온된 후 운전석 안전벨트가 체결되기 전까지, 햅틱부는 운전자 시트에 소정의 패턴를 가지는 진동을 발생시킬 수 있다.
저장부(250)는 차량(200)과 관련된 각종 정보를 저장한다. 구체적으로, 저장부(250)는 제어부(290)와 전기적으로 연결될 수 있고, 센싱부(220), 입력부(230), 출력부(240), 통신부(260), 인터페이스부(270) 등에서 처리된 각종 정보를 저장할 수 있다. 예컨대, 저장부(250)에는 주행 경로 정보, 위치 정보, 재생된 컨텐츠 정보, 연비 정보, 정비 이력 정보 등이 저장될 수 있다. 또한, 저장부(250)는 차량(200)의 각 구성의 제어를 위한 데이터를 저장할 수 있다. 예컨대, 저장부(250)에는 햅틱부(244)의 동작 조건에 대한 정보 등이 저장될 수 있다. 또한, 저장부(250)는 제어부(290)의 동작을 위한 프로그램을 저장할 수 있다. 저장부(250)로는 ROM, RAM, EPROM, 플래시 드라이브, 하드 드라이브 등이 이용될 수 있다.
통신부는 차량(200)과 외부 기기 사이의 통신을 수행한다. 여기서, 외부 기기란, 타차량, 이동 단말기, 외부 서버 등 차량(200)을 제외한 장치라면 특별히 제한하지 않는다. 통신부(260)는 위치정보 통신부(261), 교통정보 통신부(262), 자차정보 통신부(263) 등을 포함할 수 있다.
위치정보 통신부(261)는 GPS(Global Positioning System) 등을 통해 차량(200)의 위치 정보를 수신하거나, 차량(200)의 위치는 외부 기기로 전송한다.
교통정보 통신부(262)는 지역별 교통 상황에 대한 정보를 수신한다. 예컨대, 교통정보 통신부(262)는 DMB 방송 주파수를 이용하는 TPEG을 통해, 목적지까지의 여러 가지 경로에 대한 정체 정보(예, 정체 예상 시간, 통행 원활 구간)를 수신할 수 있다. 다른 예로, 교통정보 통신부(262)는 목적지까지의 경로 상에서 발생한 사고 정보를 수신할 수 있다.
자차정보 통신부(263)는 차량(200)에 관한 정보를 외부 기기로 전송하거나, 차량(200)에 필요한 정보를 수신한다. 자차정보 통신부(263)가 외부 기기로 전송하는 차량(200)에 관한 정보에는, 사고 정보, 고장 정보, 목적지 도착 예상 시간 정보 등 다양할 수 있다. 예컨대, 센싱부(220)에 의해 기준치 이상의 충격량이 감지되면, 제어부(290)는 차량(200)에 충돌 사고가 발생한 것으로 판단하여 사고 정보를 생성하고, 자차정보 통신부(263)는 사고 정보를 외부 기기로 전송할 수 있다.
또한, 통신부(260)는 라디오나 TV 등에 관한 방송 신호를 수신하는 방송수신부, 인터넷 접속을 수행하는 무선인터넷부, 근거리 통신을 지원하는 근거리통신부 등을 더 포함할 수 있다.
인터페이스부(270)는 차량(200)과 유무선으로 연결 가능한 외부 기기와의 통로 역할을 수행할 수 있다. 예를 들면, 인터페이스부(270)는 이동 단말기와 연결 가능한 포트를 구비할 수 있고, 해당 포트를 통해 이동 단말기와의 전기적 접속이 이루어져, 이동 단말기로부터 데이터를 수신하거나, 이동 단말기로 데이터를 제공할 수 있다. 또한, 이동 단말기가 인터페이스부(270)에 전기적으로 연결되는 경우, 인터페이스부(270)는 전원부(280)에서 공급되는 전기 에너지를 이동 단말기로 제공할 수도 있다.
전원부(280)는 차량(200)에 구비된 각종 구성요소들의 동작에 요구되는 전기 에너지를 공급할 수 있다. 예컨대, 차량(200)에 구비되는 배터리가 전원부(280)로서 이용될 수 있다. 또한, 전원부(280)는 제어부(290)의 제어에 따라, 각 구성요소에 대한 전기 에너지의 공급을 허용하거나 차단할 수 있다.
제어부(290)는 차량(200)에 구비된 각종 구성요소들의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(290)는 위에서 살펴본 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리하거나 저장부(250)에 저장된 응용 프로그램을 구동함으로써, 탑승자에게 적절한 정보 또는 기능을 제공할 수 있다. 또한, 제어부(290)는 센싱부(220)가 생성하는 감지 신호에 기초하여, 차량(200)에서 수행 가능한 다양한 동작들을 개별적으로 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 물체 검출 장치(100)와 차량(200)는 상호 연결될 수 있다. 일 예로, 도시된 바와 같이, 물체 검출 장치(100)에 의해 생성된 물체 검출 정보는 차량(200)의 통신부 또는 인터페이스부(270) 등을 통해 제어부(290)로 전달될 수 있다.
제어부(290)는 물체 검출 정보를 기초로, 각 구성요소의 동작을 제어할 수 있다. 예컨대, 제어부(290)는 차량(200)의 속도 등의 주행 상태를 제어할 수 있다. 저장부(250)에는 물체 검출 정보별 제어데이터가 미리 저장될 수 있고, 제어부(290)는 저장부(250)에 접근하여, 현재 수신되는 물체 검출 정보에 대응하는 제어데이터를 획득할 수 있다. 이에, 제어부(290)는 획득된 제어데이터를 이용하여 앞서 살펴본 차량(200)의 각 구성요소를 제어할 수 있다.
예를 들어, 물체 검출 정보에 포함된 물체까지의 거리가 제1 거리인 경우, 제어부(290)는 저장부(250)에 저장된 제어데이터 중 제1 거리에 대응하는 제1 제어데이터를 획득할 수 있다. 이때, 제1 제어데이터는 제동 구동부(212)를 동작시키는 제어신호일 수 있으며, 이에 따라 제어부(290)는 제동 구동부(212)를 제어하여 차량(200)을 감속할 수 있다.
다른 예를 들어, 물체 검출 정보에 포함된 물체까지의 거리가 제2 거리인 경우, 제어부(290)는 저장부(250)에 저장된 제어데이터 중 제2 거리에 대응하는 제2 제어데이터를 획득할 수 있다. 이때, 제2 제어데이터는 음향 출력부(242)가 알람 사운드를 출력하도록 하는 제어신호일 수 있으며, 이에 따라 음향 출력부(242)는 제어부(290)의 제어에 따라 알람 사운드를 출력할 수 있다.
또 다른 예를 들어, 물체 검출 정보에 포함된 물체까지의 거리가 제3 거리인 경우, 제어부(290)는 저장부(250)에 저장된 제어데이터 중 제3 거리에 대응하는 제3 제어데이터를 획득할 수 있다. 이때, 제3 제어데이터는 디스플레이부(241)가 충돌 위험성을 안내하는 그래픽 객체를 표시하도록 하는 제어신호일 수 있으며, 이에 따라 디스플레이부(241)는 제어부(290)의 제어에 따라 충돌 위험성을 안내하는 그래픽 객체를 표시할 수 있다.
한편, 도 9에는 물체 검출 장치(100)가 차량(200)과는 분리되는 것으로 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것이며, 차량(200)은 물체 검출 장치(100)를 포함할 수 있다. 또한, 물체 검출 장치(100)에 의해 생성된 물체 검출 정보는 도시된 바와 달리, 통신부(260) 또는 인터페이스부(270)가 아닌 제어부(290)로 직접 전달될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
또한, 이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.
100: 물체 검출 장치 10: 발광부
20: 수광부 30: 회로부
200: 차량

Claims (10)

  1. 물체에 대하여 제1 광을 조사하는 발광부;
    상기 제1 광이 상기 물체에 의해 반사된 제2 광을 수신하고, 소정 간격만큼 상호 이격 배치되는 복수개의 광 반응 영역을 포함하는 수광부; 및
    상기 제1 광이 조사된 시점부터 상기 수광부가 상기 제2 광을 수신하는 시점 사이의 시간차를 기초로, 상기 물체까지의 거리를 연산하는 회로부;
    를 포함하고,
    상기 제1 광은 소정의 발산각을 가지는 발산광이며,
    상기 제2 광의 직경은 서로 인접한 광 반응 영역들 사이의 간격보다 큰 것을 특징으로 하는, 물체 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발광부는,
    광원; 및
    상기 광원으로부터 방출되는 빛을 상기 제1 광으로 변환하는 제1 렌즈;
    를 포함하고,
    상기 광원은,
    상기 제1 렌즈의 초점으로부터 상기 제1 렌즈를 향하여 소정 거리만큼 이격되는 것을 특징으로 하는, 물체 검출 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광원은,
    발광 다이오드 또는 레이저 다이오드인 것을 특징으로 하는, 물체 검출 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 광의 발산각은,
    하기 수학식 1에 의해 정해지는 것을 특징으로 하는, 물체 검출 장치.
    <수학식 1>
    Figure 112015037301015-pat00010

    상기 수학식 1에서, 상기 θ는 상기 제1 광의 발산각, 상기 f1은 상기 제1 렌즈의 초점거리, 상기 Δ는 상기 제1 렌즈의 초점거리와 상기 광원 사이의 거리, 상기 W는 상기 제1 렌즈의 직경을 의미함.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 수광부는,
    상기 제2 광을 집광하는 제2 렌즈; 및
    상기 제2 렌즈의 초점거리에 배치되고, 상기 복수개의 광 반응 영역이 형성되는 센서 어레이;
    를 포함하는, 물체 검출 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 센서 어레이는 복수개의 단위 픽셀을 포함하고,
    상기 단위 픽셀 각각은,
    상기 광 반응 영역마다 배치되고, 상기 제2 렌즈에 의해 집광된 상기 제2 광을 수신하는 광검출부; 및
    상기 제1 광의 펄스와 인-페이즈되는 제1 시간구간 동안, 상기 광검출부에 의해 수신되는 상기 제2 광의 양을 누적하고, 상기 제1 시간구간 동안 누적된 상기 제2 광의 양에 대응하는 제1 출력신호를 생성하는 제1 광누적부; 및
    상기 제1 광의 펄스와 아웃-페이즈되는 제2 시간구간 동안, 상기 광검출부에 의해 수신되는 상기 제2 광의 양을 누적하고, 상기 제2 시간구간 동안 누적된 상기 제2 광의 양에 대응하는 제2 출력신호를 생성하는 제2 광누적부;
    를 포함하고,
    상기 회로부는,
    상기 펄스의 폭과 상기 제1 출력 신호 및 제2 출력 신호를 기초로, 상기 물체까지의 거리를 연산하는 것을 특징으로 하는, 물체 검출 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 회로부는,
    상기 발광부가 상기 제1 광을 소정 주기를 가지는 펄스 형태로 조사하도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 물체 검출 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 단위픽셀은,
    포토게이트 또는 포토다이오드 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 물체 검출 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 광원과 상기 제1 렌즈의 초점 사이의 이격 거리는,
    하기 수학식 2에 의해 정해지는 범위 내인 것을 특징으로 하는, 물체 검출 장치.
    <수학식 2>
    Figure 112015037301015-pat00011

    상기 수학식 2에서, 상기 f1은 제1 렌즈의 초점거리, 상기 f2는 제2 렌즈의 초점거리, 상기 P는 픽셀 피치, 상기 Dmax는 최대 검출가능 거리, c1은 상기 집광된 제2 광의 사이즈의 하한에 대응하는 1 이상의 실수, c2는 상기 집광된 제2 광의 사이즈의 상한에 대응하는 c1보다 큰 실수를 의미함.
  10. 제1 항 내지 제9 항 중 적어도 어느 하나에 따른 물체 검출 장치; 및
    상기 물체 검출 장치에 의해 연산된 물체까지의 거리를 기초로, 주행 상태를 제어하는 제어부;
    를 포함하는, 차량.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013047658A (ja) 2011-08-29 2013-03-07 Tsuru Gakuen 光検出装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101412892B1 (ko) * 2012-05-16 2014-06-26 삼성전기주식회사 거리 측정 장치 및 방법
KR101976463B1 (ko) * 2012-08-29 2019-05-09 엘지전자 주식회사 3차원 영상 생성 장치 및 방법
KR101441203B1 (ko) * 2012-12-24 2014-09-18 제주대학교 산학협력단 운전자 보조 시스템 및 운전자 보조 시스템의 제어 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013047658A (ja) 2011-08-29 2013-03-07 Tsuru Gakuen 光検出装置

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