KR102385030B1 - 해상도가 조정가능한 깊이 매핑 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

표면을 주사하기 위한 그리고 각 지점에서 측정된 표면의 깊이를 나타내는 3차원 지점 클라우드를 생성하기 위한 장치가 제공된다. 일반적으로, 상기 장치 및 방법은 레이저 빔(102)을 주사선(114)의 패턴으로 반사시키는 주사 미러(들)(104)을 이용한다. 주사선의 래스터 패턴이 표면에서 지향될 때, 표면으로부터의 레이저 빔의 반사가 수신되어 각 지점에서 측정된 표면 깊이를 나타내는 3차원 지점 클라우드를 생성하기 위해 사용된다. 주사 미러(들)의 동작은 표면의 결과적인 3차원 지점 클라우드의 특성을 수정하도록 동적으로 조정될 수 있다. 예를 들어, 주사 미러 동작을 조정하면 표면의 측정된 깊이를 나타내는 결과적인 3차원 지점 클라우드의 해상도 또는 데이터 밀도를 수정할 수 있다.

Description

해상도가 조정가능한 깊이 매핑 장치 및 방법
깊이 맵핑 센서(depth mapping sensor)는 표면의 3D 맵을 생성하기 위해 개발되었으며, 여기서 3D 맵은 표면 상의 깊이의 변화를 묘사한다. 전형적인 깊이 맵핑 센서의 한 가지 한계는 제한된 유연성이다. 예를 들어, 전형적인 깊이 맵핑 센서는 특정 해상도를 갖는 3D 맵을 생성하는 것으로 제한될 수도 있다.
예를 들어, 일부 깊이 맵핑 센서는 표면으로부터 반사된 광을 수신하고 그 수신된 광으로부터 3D 맵을 생성하기 위해 CMOS 이미징 센서를 사용한다. 그러나, 그러한 CMOS 이미징 센서는 전형적으로 고정된 수평 및 수직 해상도를 갖는다. 따라서, 그러한 CMOS 이미징 센서를 사용하는 깊이 맵핑 센서는 CMOS 이미징 센서의 수평 및 수직 해상도보다 작거나 같은 해상도를 갖는 3D 맵을 제공하는 것으로 제한된다.
이와 같이, 깊이 맵핑을 위한 개선된 장치 및 방법의 필요성, 특히 유연성을 개선한 깊이 맵핑의 필요성이 여전히 존재한다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 레이저 깊이 감지 장치의 개략도를 나타내며;
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 깊이 맵핑 장치의 개략도를 나타내며;
도 3a, 도 3b, 도 3c 및 도 3d는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 래스터 패턴의 그래픽 표현이며;
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 래스터 패턴의 확장된 부분의 그래픽 표현이며;
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 주사 레이저 프로젝터의 개략도를 나타내며;
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 주사 미러를 구비한 마이크로전자기계시스템(MEMS) 장치의 평면도를 나타내며;
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 모바일장치의 블록도를 나타내며;
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 모바일장치의 사시도를 나타내며;
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 헤드업 표시 시스템(head-up display system)의 사시도를 나타내며;
도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안경의 사시도를 나타내며;
도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 로봇 장치의 사시도를 나타내며; 그리고
도 12는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 게임 장치의 사시도를 나타낸다.
본 명세서에 기술된 실시예는 표면을 주사하고 각각의 점에서 측정된 표면의 깊이를 묘사하는 3차원 지점 클라우드(3-dimensional point clouds)를 생성하는 장치 및 방법을 제공한다. 일반적으로, 본 장치 및 방법은 레이저 빔을 주사선 패턴으로 반사시키는 주사 미러(들)를 사용한다. 주사선의 래스터 패턴이 표면에서 지향될 때, 표면에서 반사된 레이저 빔을 수신하여, 각 점에서 측정된 표면 깊이를 나타내는 3차원 지점 클라우드를 생성(예: 표면의 깊이 맵을 제공)하는데 사용한다.
본 명세서에 설명된 실시예에 따르면, 주사 미러(들)의 동작은 표면의 결과적인 3차원 지점 클라우드의 특성을 수정하도록 동적으로 조정될 수 있다. 예를 들어, 주사 미러 동작의 수평 주사속도, 수평 주사진폭, 수직 주사속도, 수직 주사진폭 및/또는 수직 주사파형 형상이 동적으로 조정될 수 있다. 주사 미러 동작의 이러한 조정이 결과적인 3차원 지점 클라우드의 특성을 수정하도록 구성된다. 예를 들어, 주사 미러 동작을 조정하면 표면의 측정된 깊이를 설명하는 결과적인 3차원 지점 클라우드의 해상도 또는 데이터 밀도를 수정할 수 있다.
따라서, 여기에 설명된 실시예들은 수평 및 수직 해상도가 고정되어 있는 시스템(예, 정의된 수평 해상도 및 수직 해상도를 갖는 CMOS 이미징 센서를 사용하는 시스템)보다 증가된 유연성을 제공할 수 있다.
이제 도 1을 참조하면, 레이저 깊이 감지 장치(100)의 개략도가 도시되어 있다. 레이저 깊이 감지 장치(100)는 레이저 광원(102), 주사 미러(104), 구동 회로(106) 및 깊이 맵핑 장치(108)를 포함한다. 움직이는 동안, 레이저 광원(102)은 주사 미러(들)(104)에 의해 주사 영역(112) 내의 주사선들의 패턴(114)으로 반사되는 레이저 빔의 빔을 생성한다. 도 1의 예에서, 주사선의 패턴(114)은 래스터 패턴을 포함한다. 그러나 이것은 단지 일례이며, 다른 실시예에서 주사선의 다른 패턴이 사용될 때 생성될 수 있다. 예를 들어, 나선형 패턴과 리사쥬 패턴(Lissajous patterns)이 대신 사용될 수 있다. 패턴(114)의 생성을 용이하게 하기 위해, 구동 회로(106)는 주사 미러(들)(104)의 동작을 제어한다. 구체적으로, 구동 회로(106)는 주사선의 패턴(114)의 생성되는 방식으로 주사 미러(들)(104)의 동작을 여기시키기 위한 여기 신호(들)를 제공한다.
본 명세서에 설명된 실시예에 따르면, 깊이 맵핑 장치(108)는 표면으로부터 레이저 빔의 반사를 수신하고, 수신된 레이저 빔의 반사에 적어도 부분적으로 기초하여 표면의 3차원 지점 클라우드를 생성하도록 구성된다. 예를 들어, 레이저 광원(102)은 레이저 빔에서 펄스를 생성하도록 구성될 수 있다. 이들 펄스의 반사는 깊이 맵핑 장치(108)에 의해 수신되고, 깊이 맵핑 장치(108)는 각각의 수신된 펄스의 복귀에 대한 비행 시간을 계산한다. 이것으로부터, 깊이 맵핑 장치(108)는 표면의 3차원 지점 클라우드를 생성한다.
이 패턴(114)에서 레이저 빔의 수평 동작은 3차원 지점 클라우드에서 데이터 지점들의 열을 정의하고, 패턴(114)에서 레이저 빔의 수직 동작은 수직 주사속도를 정의하고, 따라서 3차원 지점 클라우드에서의 행의 수를 정의한다.
전술한 바와 같이, 주사 미러(들)(104)는 레이저 빔을 반사시키도록 구성되고, 구동 회로(106)는 주사 미러(들)(104)의 동작을 여기시키기 위한 여기 신호를 제공하도록 구성된다. 구체적으로, 그 동작은 주사 미러(104)가 주사선의 래스터 패턴(114)으로 레이저 빔을 반사시키도록 여기된다. 여기에 설명된 실시예에 따르면, 구동 회로(106)는 표면의 결과적인 3차원 지점 클라우드의 특성을 수정하기 위해 주사 미러(104)의 동작을 동적으로 조정하도록 구성된다. 예를 들어, 구동 회로(106)는 주사 미러 동작의 수평 주사속도, 수평 주사진폭, 수평 주사파형 형상, 수직 주사속도, 수직 주사진폭 및/또는 수직 주사파형 형상의 동적 조정을 제공하도록 구성될 수 있다. 주사 미러 동작의 이러한 조정은 깊이 맵핑 장치(108)에 의해 생성된 결과적인 3차원 지점 클라우드의 특성을 수정한다. 예를 들어, 주사 미러 동작의 조정은 깊이 맵핑 장치(108)에 의해 생성된 표면의 측정된 깊이를 묘사하는 결과적인 3차원 지점 클라우드의 해상도 또는 데이터 밀도를 수정할 수 있다. 따라서, 레이저 깊이 감지 장치(100)는 고정된 수평 및 수직 해상도를 갖는 시스템에 비해 증가된 유연성을 제공할 수 있다.
하나의 구체 실시예에서, 구동 회로(106)는 표면의 3차원 지점 클라우드에서 증가된 수직 해상도를 제공하기 위해 주사 미러(104) 동작의 수직 주사속도를 동적으로 감소시키도록 구성된다. 또 다른 구체 실시예에서, 구동 회로(106)는 표면의 3차원 지점 클라우드에서 증가된 수직 데이터 밀도를 제공하기 위해 주사 미러(104)의 수직 주사진폭을 동적으로 감소시키도록 구성된다.
또 다른 구체 실시예에서, 구동 회로(106)는 주사 미러(104) 동작의 수평 주사진폭을 동적으로 감소시켜 표면의 3차원 지점 클라우드에서 증가된 수평 해상도를 제공하도록 구성된다. 구체적으로, 수평 주사진폭의 감소는 인접한 펄스들이 표면에 충돌할 때 레이저 광원(102)에 의해 발생되는 인접한 펄스들 사이의 간격을 감소시킨다.
또 다른 구체 실시예에서, 구동 회로(106)는 표면의 3차원 지점 클라우드에서 가변 수직 데이터 해상도를 제공하기 위해 주사 미러(104) 동작의 각각의 수직 주사 동안 수직 주사속도를 동적으로 변화시키도록 구성된다. 또 다른 구체 실시예에서, 구동 회로(106)는 주사 미러(104)의 수직 주사파형 형상을 동적으로 변화시켜 표면의 3차원 지점 클라우드에서 수직해상도가 증감되도록 구성된다. 또 다른 구체 실시예에서, 구동 회로(106)는 주사 미러(104) 동작의 수평 주사파형 형상을 동적으로 변화시키도록 구성된다.
또 다른 구체 실시예에서, 레이저 광원(102)은 주사선들의 래스터 패턴의 인접한 선들에서 레이저 빔의 펄스들을 서로 어긋나게 배치하도록(즉,스태거하도록) 구성된다. 이제 도 2를 참조하면, 깊이 맵핑 장치(200)의 보다 상세한 실시예가 도시되어 있다. 도 2에서, 깊이 맵핑 장치(200)는 광학 센서(202) 및 프로세서(204)를 포함한다. 일반적으로, 광학 센서(202)는 표면으로부터 반사된 레이저 빔을 수신하고 수신된 레이저 빔 반사에 비례하는 신호를 생성하도록 구성된다. 이들 신호는 프로세서(204)에 전달된다.
일부 실시예에서, 이들 신호는 프로세서(204)에 송신되기 전에 필터링, 합성 또는 다른 방식으로 처리될 수 있는 반면, 다른 실시예에서는 이들 신호가 프로세서(204)에 의해 처리될 수 있다. 프로세서(204)는 또한 광원(예, 레이저 광원(102))으로부터 광 타이밍 데이터를 수신한다. 이 광 타이밍 데이터는 표면에 투영된 깊이 매핑 펄스의 타이밍을 설명한다. 마찬가지로, 프로세서(204)는 구동 회로(예, 구동 회로(106))로부터 미러 위치 데이터를 수신한다. 미러 위치 데이터는 각 깊이 맵핑 펄스와 관련된 미러의 위치를 설명한다. 프로세서(204)는 광학 센서(202)로부터의 신호, 광 타이밍 데이터 및 미러 위치 데이터를 수신하고, 표면의 3차원 지점 클라우드를 생성한다.
일 실시예에서, 레이저 광원(102)은 표면 위에 패턴(예, 래스터 패턴)을 주사하는 동안 적외선 레이저 빔의 펄스를 생성하도록 구성될 수 있다. 적외선 레이저 빔의 각 펄스는 표면에서 반사되어 광학 센서(202)에 의해 수신되고, 반사된 레이저 빔의 각 펄스는 3차원 지점 클라우드 내의 한 점에 대응할 수 있다. 이러한 실시예에서, 광학 센서(202)는 임의의 적절한 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광학 센서(202)는 실리콘 포토 다이오드 및 애벌런치 포토 다이오드(avalanche photodiodes)를 포함하여 적외선에 민감하도록 구현된 적합한 포토 다이오드로 구현될 수 있다. 다른 실시예에서, 광학 센서(202)는 실리콘 광전자 증배관(silicon photomultiplier) 즉 광전 증배관으로 구현될 수 있다. 마지막으로 몇몇 실시예에서, 가시광 레이저를 포함하여 펄스를 생성하기 위해 다른 유형의 레이저가 사용될 수 있음을 알아야 한다.
프로세서(204)는 광학 센서(202)에 결합되어 표면 깊이를 묘사하는 3차원 지점 클라우드를 생성한다. 일 실시예에서, 프로세서(204)는 재반사되어 광학 센서로 수신된 각각의 펄스에 대한 비행 시간을 계산함으로써 3차원 지점 클라우드를 생성한다. 구체적으로, 각 펄스가 광원으로부터 표면으로 이동하여 광학 센서(202)로 되돌아가는 비행 시간은 광 타이밍 데이터 및 광학 센서(202)로부터의 신호에 의해 적어도 부분적으로 결정될 수 있다. 각 펄스에 대응하는 표면 상의 위치는 미러 위치 데이터로부터 적어도 부분적으로 결정될 수 있다. 각 펄스의 비행 시간은 그 점에서 표면까지의 거리에 비례하므로, 비행 시간은 반사점에서 표면 깊이를 계산하기 위해 사용될 수 있다. 그리고 래스터 패턴 주사의 각 점에서 결정된 표면 깊이의 합성이 이루어지면 결과적인 컨텐츠가 주사된 표면의 표면 깊이를 묘사하는 3차원 지점 클라우드를 제공할 수 있다.
이를 용이하게 하기 위해, 프로세서(204)는 임의의 적합한 유형의 처리 시스템 또는 장치로 구현될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(204)는 메모리에 로딩되고 하드웨어 상에서 실행되는 소프트웨어 구현된 프로그램으로 구현될 수 있으며, 여기서 하드웨어는 그러한 프로그램을 실행하도록 설계된 집적회로를 이용한다. 다른 실시예에서, 프로세서(204)는 하드웨어 단독으로 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(204)는 이 구체 응용을 위해 설계된 주문형 반도체 (ASIC: application-specific integrated circuit) 또는 컴퓨팅 장치에서 처리 기능을 공통으로 제공하는 범용 중앙처리장치 (CPU)를 포함하도록 구현될 수 있다. 또한, 시스템 온 칩(SoC: System on Chip) 프로세서는 다양한 시스템 구성 요소를 단일 통합 장치에 통합할 수 있으며, 디지털, 아날로그, 광학 및 기타 기능을 단일 반도체 기판에 포함할 수도 있다.
전술한 바와 같이, 레이저 깊이 감지 장치의 동작 중에, 레이저 빔은 주사선의 패턴(예, 래스터 패턴)을 생성하기 위해 주사 미러(들)로부터 반사된다. 이 주사선의 래스터 패턴은 주사의 해상도와 표면 깊이를 설명하는 3차원 지점 클라우드를 결정한다. 일반적으로 래스터 패턴의 "저속축"은 수직축이고, "고속축"은 수평축이며, "수직" 및 "수평"이라는 용어는 레이저 깊이 감지 장치의 방향에 의해 결정되므로 문맥에서 본질적으로 임의적이다. 이러한 래스터 패턴을 생성하기 위해, 미러의 수직 주사 동작은 상대적으로 저속 톱니형 패턴을 따르고, 수평 주사 동작은 상대적으로 고속 정현파형 패턴을 따른다.
이제 도 3a를 참조하면, 제1 수직 주사 패턴(302), 제1 래스터 패턴(304), 수정된 수직 주사 패턴(306) 및 수정된 래스터 패턴(308)이 도시되어 있다. 일반적으로, 이 그래프는 수직 주사속도의 동적 감소를 사용하여 표면의 결과적인 3차원 지점 클라우드의 수직 해상도를 어떻게 증가시킬 수 있는지를 보여준다.
구체적으로, 제1 수직 주사 패턴(302)은 상대적으로 고속 톱니형 패턴이고, 이 상대적으로 고속인 패턴은 제1 래스터 패턴(304)이 된다. 반대로, 수정된 수직 주사 패턴(306)은 상대적으로 저속 톱니형 패턴이고, 상대적으로 저속인 패턴은 제2 래스터 패턴(308)이 된다. 이러한 예들에서, 수직 주사 패턴들(302 및 306)은 상대적으로 짧은 수직 귀선 기간(톱니형 패턴의 가파른 하향 경사 부분 동안 발생 함) 및 상대적으로 긴 활성 표시 기간(상대적으로 얕은 상향 경사 부분 동안 발생 함)을 포함한다. 이러한 실시예에서, 래스터 패턴(304 및 308)은 활성 표시 기간 동안 생성되고, 상대적으로 짧은 수직 귀선 기간은 각 래스터 패턴 후에 미러를 원래의 수직 위치로 복귀시키기 위해 사용된다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 수직 주사속도를 상대적으로 저속인 톱니 패턴으로 감소시키면, 결과적으로 래스터 패턴의 수평 선들 사이의 간격이 감소하게 된다. 이러한 감소된 간격은 주어진 수직 거리에 대해 더 많은 수평 주사선을 결과하고, 따라서 주사의 수직 해상도 및 수직 데이터 밀도를 증가시킨다. 반대로 수평선들 사이의 간격이 증가하면 주어진 수직 거리에 비해 수평 주사선이 줄어들어 주사의 수직 해상도가 감소한다. 수직 주사속도의 감소는 수평 주사파형의 형태를 변화시킨다.
따라서, 여기에 설명된 실시예에 따르면, 구동 회로(예, 구동 회로(106))는 수직 주사속도를 선택적으로 감소시켜 결과적인 3차원 지점 클라우드의 결과의 수직 해상도를 증가시키도록 구성될 수 있다. 반대로, 구동 회로는 결과적인 3차원 지점 클라우드의 수직 해상도를 감소시키기 위해 수직 주사속도를 선택적으로 증가시키도록 구성될 수 있다. 이는 수직 해상도가 고정 해상도 센서에 의해 제공된 해상도로 제한되지 않기 때문에 깊이 맵핑에서 향상된 유연성을 제공한다.
도 3a는 래스터 패턴의 생성 중에 수직 주사속도가 상대적으로 일정한 예를 도시하고 있다. 달리 말하면, 수직 위치는 톱니 패턴에 대해 실질적으로 선형 양식으로 변화함을 알아야 한다. 이는 단지 하나의 예에 불과하며, 다른 실시예에서 수직 주사속도가 각 래스터 패턴에 대해 가변적일 수 있음을 알아야 한다.
이제 도 3b를 참조하면, 가변 속도, 수직 주사 패턴(309) 및 결과적인 래스터 패턴(310)이 그래픽으로 도시되어 있다. 수직 주사 패턴(309)은 수직 동작의 속도가 각 래스터 패턴에 대해 변하는 형상을 갖는다. 이는 래스터 패턴의 일부가 감소된 수직 해상도를 가지며, 래스터 패턴의 다른 부분이 증가된 수직 해상도를 갖는다. 이러한 배열은 표면의 선택된 부분에 대하여 보다 세밀한 주사를 용이하게 할 수 있다.
따라서, 본 명세서에 설명된 실시예에 따르면, 구동 회로(예, 구동 회로(106))는 주사 미러 동작의 수직 주사파형 형상을 동적으로 변화시켜 표면의 3차원 지점 클라우드의 제1 부분에서 증가된 수평 해상도를 제공하고, 표면의 3차원 지점 클라우드의 제2 부분에서 감소된 수평 해상도를 제공하도록 구성될 수 있다.
이제 도 3c를 참조하면, 제1 수직 주사 패턴(312), 제1 래스터 패턴(314), 수정된 수직 주사 패턴(316) 및 수정된 래스터 패턴(318)이 도시되어 있다. 일반적으로, 이 그래프는 수직 주사진폭의 동적 감소가 표면의 3차원 지점 클라우드에서 수직 데이터 밀도를 증가시키는 방법을 나타낸다.
구체적으로, 제1 수직 주사 패턴(312)은 상대적으로 큰 진폭을 가지며, 이 큰 진폭은 제1 래스터 패턴(314)을 결과한다. 반대로, 수정된 수직 주사 패턴(316)은 상대적으로 작은 진폭을 가지며, 상대적으로 작은 진폭이 제2 래스터 패턴(318)을 결과한다. 도 3c에서 볼 수 있는 바와 같이, 수직 주사진폭을 줄이면 동일한 수의 수평 주사선으로 주사되는 수직 거리가 줄어들고, 이는 결과적인 래스터 패턴의 수평선 사이의 간격을 줄인다. 이러한 감소된 간격은 다시 주어진 수직 거리에 걸쳐 더 많은 수평 주사선을 발생시키고, 따라서 주사에서의 수직 데이터 밀도를 증가시킨다. 반대로, 수평선 사이의 간격이 증가하면 주어진 수직 거리에 대해 수평 주사선이 더 많아지므로 주사에서 수직 데이터 밀도가 감소한다.
따라서, 여기에 설명된 실시예에 따라, 구동 회로(예, 구동 회로(106))는 수직 주사진폭을 선택적으로 감소시켜 표면의 결과적인 3차원 지점 클라우드의 결과인 수직 데이터 밀도를 증가시키도록 구성될 수 있다. 반대로, 구동 회로는 수직 주사진폭을 선택적으로 증가시켜서 결과적인 3차원 지점 클라우드의 수직 데이터 밀도를 감소시키도록 구성될 수 있다. 이것은 다시 깊이 매핑의 융통성을 증가시킨다.
도 3a, 도 3b 및 도 3c에 도시된 실시예는 결과적인 3차원 지점 클라우드의 수직 해상도 및/또는 수직 데이터 밀도를 증가시키는 기술을 도시한다. 이들 실시예의 변형은 또한 수평 해상도 및/또는 수평 데이터 밀도를 증가시킬 수 있다. 구체적으로, 수평선들 사이의 간격을 감소시키면서 레이저 빔 내의 펄스들의 타이밍을 제어함으로써, 수평 데이터 밀도를 증가시키는 지그재그형 펄스 배열이 생성될 수 있다.
도 3d를 참조하면, 래스터 패턴(322)의 확장된 부분이 도시되어 있다. 래스터 패턴(322)의 확장된 부분은 예시적인 펄스 타격 위치(324)를 나타내며, 위치(324)는 검은 점으로 도시된다. 이들 위치는 단지 예시적인 것이며, 반드시 일정한 비율로 그려지지는 않는다는 것을 알아야 한다. 도 3d에서 알 수 있는 바와 같이, 펄스들의 타이밍은 래스터 주사 패턴의 인접한 수평선들에서 펄스들을 스태거(stagger)하도록 구성된다. 인접한 선 간격이 충분히 가까울 때 인접한 펄스선은 간극을 채우고 두 배의 해상도로 하나의 수평선을 효과적으로 형성하기 위해 함께 삽입될 것이다. 따라서, 이 기술은 표면의 결과적인 3차원 지점 클라우드의 수평 해상도를 증가시킬 수 있다.
이제 도 4를 참조하면, 제1 래스터 패턴(422) 및 수정된 래스터 패턴(424)이 도시되어 있다. 또한, 제1 래스터 패턴(422)의 확장된 부분(426) 및 수정된 래스터 패턴(434)의 확장된 부분(428)이 도시되어 있다. 확장된 부분(426) 및 확장된 부분(428) 양자는 예시적인 펄스 타격 위치(430)를 도시하며, 위치들(430)은 흑색 점으로 도시된다. 다시 말하면, 이들 위치는 단지 예시적인 것이며, 반드시 일정한 비율로 그려지는 것은 아님을 유의해야 한다.
일반적으로, 이들 그래프는 수평 주사진폭의 동적 감소가 표면의 3차원 지점 클라우드에서 증가된 수평 해상도 및 수평 데이터 밀도를 제공할 수 있는 방법을 예시한다. 구체적으로, 수평 주사진폭의 감소는 레이저 광원이 표면에 충돌할 때 발생하는 인접한 펄스 사이의 간격을 감소시킨다.
구체적으로, 제1 래스터 패턴(422)은 상대적으로 큰 수평 진폭을 가지며, 이 수평 진폭은 펄스들 간의 상대적으로 넓은 간격을 결과한다. 역으로, 수정된 래스터 패턴(424)은 상대적으로 작은 수평 진폭을 가지며, 동일한 펄스 속도를 가정하면, 이 상대적으로 작은 진폭은 펄스들 간의 상대적으로 가까운 간격을 결과한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 펄스들 간의 수평 간격을 감소시키는 것은 주사에서 수평 데이터 밀도를 증가시킨다. 반대로, 수평 주사진폭을 증가시키면 펄스 간격이 증가하고 수평 데이터 밀도가 감소한다.
따라서, 여기에 설명된 실시예에 따르면, 구동 회로(예, 구동 회로(106))는 수평 주사진폭을 선택적으로 감소시켜 표면의 결과적인 3차원 지점 클라우드의 결과의 수평 해상도 및 데이터 밀도를 증가시키도록 구성될 수 있다. 반대로, 구동 회로는 결과적인 3차원 지점 클라우드의 수평 해상도 및 데이터 밀도를 감소시키기 위해 수평 주사진폭을 선택적으로 증가시키도록 구성될 수 있다.
따라서, 여기에서 설명된 실시예는 표면의 결과적인 3차원 지점 클라우드의 특성을 수정하기 위해 주사 미러(들)의 동작을 동적으로 조정하는 것을 제공한다. 이들 기술은 독립형 레이저 깊이 감지 장치와 관련하여 기술되었지만, 다른 실시예에서는 이러한 장치 및 기술이 주사 레이저 프로젝터와 함께 구현될 수 있다. 주사 레이저 프로젝터에서, 레이저 빔은 픽셀 데이터로 인코딩되어 이미지 픽셀을 생성한다. 인코딩된 레이저 빔은 주사 미러(들)로부터 반사되어 이미지를 투영한다.
이들 실시예에서, 주사 레이저 프로젝터는 이미지 투영을 위한 제1 모드 및 깊이 주사를 위한 제2 모드로 적어도 2개의 모드로 동작하도록 구성될 수 있다. 이러한 주사 레이저 프로젝터에서, 구동 회로는 모드에 따라 주사 미러를 다르게 구동하도록 구성될 수 있다. 따라서, 주사 레이저 프로젝터는 제1 모드에서 동작할 때 이미지를 투영하기 위해 최적화된 제1 래스터 패턴을 생성할 수 있고, 주사 레이저 프로젝터는 제2 모드에서 동작할 때 깊이 주사에 최적화된 제2 래스터 패턴을 생성할 수 있다. 구체적으로, 구동 회로는 제2 모드에서 동작할 때에, 적어도 하나의 주사 미러의 동작을 수정하여 수평 주사속도, 수평 주사진폭, 수평 주사파형 형상, 수직 주사속도, 수직 주사진폭 및 수직 주사파형 형상 중 적어도 하나를 수정하도록 구성될 수 있다. 따라서, 주사 레이저 프로젝터는 다른 모드에서 하나의 모드에서 원하는 이미지 품질 및 원하는 주사 해상도 및/또는 데이터 밀도를 제공할 수 있다.
다른 실시예에서, 주사 레이저 프로젝터는 이미지 투영 및 깊이 주사 모두를 한 모드로 동작할 수 있다. 구체적으로, 이러한 실시예에서, 구동 회로는 이미지 투영 및 깊이 주사 모두에서 동일한 주사 패턴을 생성하도록 구성될 수 있다. 또한, 이러한 실시예에서, 이미지 투영 및 깊이 주사는 시간 상으로 위상이 맞거나 또는 위상 차가 있을 수 있다.
이제 도 5를 참조하면, 주사 레이저 프로젝터(700)의 개략도가 도시되어 있다. 주사 레이저 프로젝터(700)는 본 발명의 다양한 실시예에 따라 사용될 수 있는 시스템 유형의 보다 상세한 예이다. 구체적으로, 주사 레이저 프로젝터(700)는 레이저 깊이 주사 및 레이저 이미지 투영을 제공하도록 구현될 수 있다. 주사 레이저 프로젝터(700)는 이미지 프로세싱 구성 요소(702), 픽셀 구동 생성기(704), 적외선 레이저 모듈(705), 적색 레이저 모듈(706), 녹색 레이저 모듈(708) 및 청색 레이저 모듈(710)을 포함한다. 이러한 실시예에서, 적색, 녹색 및 청색 광은 이미지 투영에 사용될 수 있는 반면, 적외선 광은 깊이 주사에 사용될 수 있다. 레이저 모듈로부터의 광은 다이크로익(dichroics)(712, 714, 716 및 717)과 결합된다. 주사 레이저 프로젝터(700)는 또한 절첩 미러(718), 구동 회로(720), 주사 미러(724)를 갖는 MEMS 장치(722) 및 깊이 맵핑 장치(740)를 포함한다. 다양한 레이저 모듈로부터의 출력을 조합하기 위한 이러한 도시된 배치는 단지 일례의 구현예이며, 상이한 파장의 레이저 빔을 코밍(combing)하기 위한 상이한 기술을 이용하는 다른 구현이 대신 사용될 수 있다는 것을 알아야 한다.
동작 시, 이미지 처리 구성 요소(702)는 출력 픽셀이 픽셀 구동 생성기(704)에 의해 표시될 각 주사 위치에 대한 적절한 공간 이미지 컨텐츠를 결정하기 위해 2차원 보간 알고리즘을 사용할 때 비디오 컨텐츠를 처리한다. 예를 들어, 비디오 컨텐츠는 임의의 해상도(예: 640x480, 848x480, 1280x720 및 1920x1080)에서 픽셀 그리드를 나타낼 수 있다. 입력광 강도 인코딩은 일반적으로 8, 10, 12 비트 이상의 해상도의 광 강도를 나타낸다.
이 컨텐츠는 레이저로부터의 출력 세기가 입력 이미지 컨텐츠와 일치하도록 적색, 녹색 및 청색 레이저 소스 각각에 대한 명령된 전류에 맵핑된다. 일부 실시예에서, 이 프로세스는 150MHz를 초과하는 출력 픽셀 속도에서 발생한다. 레이저 빔은 초고속 짐벌 장착 2차원 2축 레이저 주사 미러(724) 상으로 지향된다. 일부 실시예에서, 이 2축 주사 미러는 MEMS 프로세스를 사용하여 실리콘으로 제조된다. 수직 회전축은 준 정적으로 동작하며 수직 톱니형 래스터 궤도를 생성한다. 수직축은 저속 주사축이라고도 한다. 수평축은 주사 미러의 공진 진동 모드에서 운영된다. 일부 실시예에서, MEMS 장치는 MEMS 다이 및 영구 자석의 작은 서브 어셈블리 및 전기 인터페이스를 포함하는 소형 어셈블리를 사용하여 달성되는 전자기 작동을 사용하지만, 다양한 실시예는 이에 국한되지 않는다. 예를 들어, 일부 실시예는 정전기 또는 압전 작동을 이용한다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 임의 수의 미러 및 미러 작동 유형이 채용될 수 있다.
픽셀 구동 생성기(704)는 또한 깊이 주사를 위해 적외선 레이저 모듈(705)로 펄스를 생성한다. 전술한 바와 같이, 이것은 증가된 수평 주사 해상도를 위한 인접한 펄스들의 스태거링을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 수평축은 공진 모드로 구동되며, 따라서 일반적으로 고속-주사축으로 지칭된다. 일부 실시예에서, 래스터 패턴(726)은 수평축 상의 정현파 성분과 수직축 상의 톱니파 성분을 결합함으로써 형성된다. 이들 실시예에서, 출력 빔(728)은 정현파 패턴에서 좌우로 왕복하며, 플라이 백(아래에서 위) 동안 표시가 소거된 톱니형 패턴으로 수직(위에서 아래)으로 스위프한다.
도 5는 빔이 수직으로 위에서 아래로 스위프하면서 정현파 패턴을 나타내지만, 아래에서 위로 플라이 백을 나타내지는 않는다. 다른 실시예에서, 수직 스위프는 플라이 백이 존재하지 않도록 삼각파로 제어된다. 또 다른 실시예에서, 수직 스위프는 정현파이다. 본 발명의 다양한 실시예는 수직 및 수평 스위프 또는 결과적인 래스터 패턴(726)을 제어하기 위해 사용되는 파형에 의해 제한되지 않는다.
구동 회로(720)는 MEMS 장치(722)에 구동 신호를 제공한다. 구동 신호는 고속 주사축 상에서 주사 미러(724)의 공진각 동작을 제어하기 위한 여기 신호를 포함하고, 저속 주사축 상에서 편향을 일으키는 저속 주사 구동 신호를 또한 포함한다. 고속 및 저속 주사축 모두에서 결과적인 미러 편향은 출력 빔(728)이 이미지 영역(730)에서 래스터 주사(726)를 생성하게 한다. 동작 시, 레이저 광원은 각 출력 픽셀에 대해 광 펄스를 생성하고, 주사 미러(724)는 빔(728)이 래스터 패턴(726)을 가로지를 때 광 펄스를 반사시킨다. 구동 회로(720)는 또한 MEMS 장치(722)로부터 피드백 신호를 수신한다. MEMS 장치(722)로부터의 피드백 신호는 미러의 최대 편향 각을 기술할 수 있으며, 여기서는 피드백 신호의 진폭으로도 호칭한다. 이 피드백 신호는 구동 회로(720)에 제공되고, 구동 회로(720)에 의해 주사 미러(724)의 동작을 정확하게 제어하도록 사용된다.
동작 시, 구동 회로(720)는 피드백 신호의 진폭이 일정하도록 주사 미러(724)의 공진 동작을 여기시킨다. 이는 래스터 패턴(726)에 도시된 바와 같이 고속-주사축 상에 일정한 최대 각도 편향을 제공한다. 주사 미러(724)의 공진 동작을 여기시키기 위해 사용되는 여기 신호는 진폭 및 위상 모두를 포함할 수 있다. 구동 회로(720)는 피드백 신호 진폭을 실질적으로 일정하게 유지하기 위해 여기 신호 진폭을 수정하는 피드백 회로(들)를 포함한다. 구동 회로(720)는 래스터 패턴(726)의 수평 위상 정렬 및 수직 위치를 제어하기 위해 여기 신호를 수정할 수 있다.
구동 회로(720)는 또한 깊이 주사 동안 주사 미러(724)의 동작을 동적으로 조정하여 표면의 결과적인 3차원 지점 클라우드의 특성을 수정하도록 구성된다. 예를 들어, 구동 회로(720)는 주사 미러(724)를 구동하여 이미지 투영을 위한 제1 모드 동안 하나의 래스터 패턴을 생성하고, 또한 주사 미러(724)의 구동을 선택적으로 변경하여 깊이 주사를 위한 제2 래스터 패턴을 생성할 수 있다. 예를 들어, 구동 회로(720)는 제2 모드에서 동작 시, 주사 미러 동작의 수평 주사속도, 수평 주사진폭, 수평 주사파형 형상, 수직 주사속도, 수직 주사진폭 및/또는 수직 주사파형 형상의 동적 조정을 제공하도록 구성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 주사 미러(724)의 이러한 조정은 제1 모드 동안 어떻게 생성되는지와 비교하여 결과적인 3차원 지점 클라우드의 특성을 수정한다. 예를 들어, 주사 미러(724) 동작의 조정은 깊이 맵핑 장치(740)에 의해 생성된 표면의 측정된 깊이를 묘사하는 결과적인 3차원 지점 클라우드의 해상도 또는 데이터 밀도를 수정할 수 있다.
이를 용이하게 하기 위해, 구동 회로(720)는 하드웨어, 프로그램 가능 프로세서, 또는 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 구동 회로(720)는 주문형 집적회로(ASIC)로 구현된다. 또한 일부 실시예에서, 고속 데이터 경로 제어의 일부는 ASIC에서 수행되고, 전체 제어는 소프트웨어 프로그램가능 마이크로프로세서에 의해 제공된다.
다음에, 도 5는 깊이 투영을 위한 레이저 빔(예, 적외선 레이저 모듈(705)로부터의 광) 및 이미지 투영을 위한 레이저 빔(적색 레이저 모듈(706), 녹색 레이저 모듈(708) 및 청색 레이저 모듈(710)로부터의 레이저 빔) 모두가 동일한 영역(730)에 투영됨을 알아야 하며, 이것은 단지 하나의 구현예일 뿐이다. 다른 실시예에서, 깊이 맵핑을 위한 레이저 빔 펄스는 하나의 필드 또는 영역으로 지향될 수 있는 반면, 이미지 투영을 위한 픽셀은 다른 필드 또는 영역으로 지향된다. 펄스 또는 픽셀의 이러한 재 지향은 파장 종속 광학 요소의 사용을 통해 달성될 수 있으며, 이 파장 종속 광학 요소는 일부 구성 요소 파장의 광을 제1 영역으로 지향시키고, 다른 구성 요소 파장의 광을 다른 영역으로 지향시키도록 구성된다. 이들 파장 종속 구성 요소는 다양한 빔 분리기 및 이들의 다양한 조합을 포함하는 투과 및 반사 구성 요소 모두를 포함할 수 있다. 이러한 기술은 이미지가 다른 영역으로 투영되는 동안 한 영역에서 깊이 매핑이 수행되도록 한다.
도 5는 단일 MEMS 장치(722) 및 단일 주사 미러(724)를 갖는 실시예를 도시하며, 단지 하나의 예시적인 구현예임을 알아야 한다. 다른 예로서, 주사 레이저 프로젝터는 하나의 축을 따라 편향되도록 구성된 하나의 미러 및 제1 축에 거의 수직인 제2 축을 따라 편향되도록 구성된 다른 미러를 갖는 2개의 주사 미러를 포함하는 주사 미러 어셈블리로 대신 구현될 수 있다.
이러한 실시예는 제2 MEMS 장치, 제2 주사 미러, 및 제2 구동 회로를 포함할 수 있다. 제1 주사 미러는 수평 주사 동작을 생성하도록 구성될 수 있고, 제2 주사 미러는 수직 동작을 생성하도록 구성될 수 있다. 따라서, 하나의 주사 미러의 동작은 수평 주사진폭을 결정하고, 다른 주사 미러의 동작은 수직 주사진폭을 결정한다.
최종적으로, 적색, 녹색, 청색 및 적외선 레이저 광원이 도 5에 도시되어 있지만, 다양한 실시예는 레이저 광원에 의해 방출되는 광의 파장에 의해 제한되지 않는다.
본 명세서에 기술된 실시예에 따르면, 깊이 맵핑 장치(740)는 표면의 3차원 지점 클라우드를 생성하도록 제공된다. 이를 용이하게 하기 위해, 깊이 맵핑 장치(740)는 표면으로부터 반사된 레이저 빔을 수신하고 수신된 레이저 빔 반사에 비례하는 신호를 생성하도록 광 센서를 포함할 수 있다. 깊이 맵핑 장치(740)는 또한 픽셀 구동 생성기(704) 및/또는 적외선 레이저 모듈(705)로부터 광 타이밍 데이터를 수신할 수 있다. 깊이 맵핑 장치는 또한 구동 회로(720)로부터 미러 위치 데이터를 수신할 수 있다. 이들 신호 및 데이터로부터, 깊이 맵핑 장치(740)는 표면의 3차원 지점 클라우드를 생성한다. 일 실시예에서, 깊이 맵핑 장치(740)는 반사되어 광학 센서에 의해 수신되는 각각의 펄스에 대한 비행 시간을 계산함으로써 3차원 지점 클라우드를 생성한다. 구체적으로, 각각의 펄스가 적외선 레이저 모듈(705)로부터 표면으로 이동하여 광 센서로 되돌아가는 비행 시간은 광 타이밍 데이터 및 광 센서로부터의 신호에 의해 적어도 부분적으로 결정될 수 있다. 각 펄스에 대응하는 표면 상의 위치는 미러 위치 데이터로부터 적어도 부분적으로 결정될 수 있다. 각 펄스의 비행 시간은 그 지점에서 표면까지의 거리에 비례하므로, 비행 시간은 반사 지점에서 표면 깊이를 계산하기 위해 사용될 수 있다. 그리고 래스터 패턴 주사의 각 포인트에서 결정된 표면 깊이의 합성이 이루어지면, 결과 컨텐츠는 주사된 표면의 표면 깊이를 설명하는 3차원 지점 클라우드를 제공할 수 있다.
이제, 도 6을 참조하면, 주사 미러를 갖는 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS) 장치의 평면도가 도시되어 있다. MEMS 장치(800)는 고정 플랫폼(802), 주사 플랫폼(840) 및 주사 미러(816)를 포함한다. 주사 플랫폼(840)은 만곡부(810 및 812)에 의해 고정된 플랫폼(802)에 결합되고, 주사 미러(816)는 만곡부(820 및 822)에 의해 주사 플랫폼(840)에 결합된다. 주사 플랫폼(840)은 구동 회로(예, 구동 회로(720))로부터 제공된 구동 신호에 의해 구동되는 구동선(850)에 연결된 구동 코일을 갖는다. 구동 신호는 고속-주사축 상에서 주사 미러(816)의 공진 운동을 여기시키기 위한 여기 신호를 포함하고, 저속 주사축 상에서 주사 플랫폼(840)의 비 공진 동작을 일으키는 저속 주사 구동 신호를 포함한다. 구동선(850)으로의 전류 구동은 구동 코일에 전류를 생성한다. 동작 시에, 외부 자기장 소스(도시되지 않음)는 구동 코일 상에 자기장을 부과한다. 외부 자기장 소스에 의해 구동 코일에 부과된 자기장은 코일의 평면에 하나의 성분을 가지며, 2개의 구동축에 대해 비 직교하도록 배향된다. 코일 권선의 면내 전류는 면내 자기장과 상호 작용하여 도체에 평면 외 로렌츠 힘을 발생시킨다. 구동 전류는 주사 플랫폼(840) 상에 루프를 형성하기 때문에, 전류는 주사축을 가로질러 부호를 반전시킨다. 이는 로렌츠 힘이 주사축을 가로질러 부호를 반전시킴으로써, 자기장의 평면과 자기장에 수직인 토크를 발생시킨다는 것을 의미한다. 이 결합된 토크는 토크의 주파수 내용에 따라 두 주사 방향으로 응답을 생성한다.
만곡부(810 및 812)의 장축은 선회축을 형성한다. 만곡부(810 및 812)는 비틀림 휘어지는 가요성 부재로서, 이에 의해 주사 플랫폼(840)이 선회축 상에서 회전할 수 있게 하고 고정된 플랫폼(802)에 대해 각 변위를 갖는다. 만곡부(810 및 812)는 도 6에 도시된 바와 같은 비틀림 실시예로 제한되지 않는다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 만곡부(810 및 812)는 아크, "S"자 모양 또는 다른 구불구불한 모양과 같은 다른 모양을 취한다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "만곡부"는 주사 플랫폼을 다른 플랫폼(주사 또는 고정)에 연결하고 주사 플랫폼이 다른 플랫폼에 대해 각 변위를 갖도록 하는 동작이 가능한 임의의 가요성 부재를 지칭한다.
주사 미러(816)는 만곡부(820 및 822)에 의해 형성된 제1 축 상에서 선회하고, 만곡부(810 및 812)에 의해 형성된 제2 축 상에서 선회한다. 제1 축은 본 명세서에서 수평축 또는 고속-주사축으로 지칭되고, 제2 축은 본 명세서에서 수직축 또는 저속-주사축으로 지칭된다. 일부 실시예에서, 주사 미러(816)는 수평축 상의 기계적 공진 주파수에서 주사하여 정현파 수평 스위프를 발생시킨다. 또한, 일부 실시예에서, 주사 미러(816)는 비 공진 주파수에서 수직으로 주사하기 때문에, 수직 주사 주파수는 독립적으로 제어될 수 있다.
전형적인 실시예에서, MEMS 장치(800)는 또한 하나 이상의 집적된 압전 저항 센서를 통합할 것이다. 예를 들어, 압전 저항 센서(880)는 주사 플랫폼(840)에 대한 미러(816)의 변위를 나타내는 전압을 생성하도록 구성될 수 있으며, 이 전압은 구동 회로에 다시 제공될 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 위치 센서는 하나의 주사축 상에 제공되고, 다른 실시예에서는 위치 센서가 양 축에 제공된다.
MEMS 장치(800)는 일 예로서 제공되며, 본 발명의 다양한 실시예가 이 구체적 구현으로 제한되지 않는다는 것을 유의해야 한다. 예를 들어, 광 빔을 래스터 패턴 또는 다른 적절한 패턴으로 반사시키기 위해 2차원으로 스위핑할 수 있는 임의의 주사 미러가 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 포함될 수도 있다. 또한, 예를 들어, 정적 및 동적/주사 미러(예, 2개의 미러: 각 축에 하나씩)의 임의의 조합이 광 빔을 래스터 패턴으로 반사시키기 위해 이용될 수도 있다. 또한, 임의 유형의 미러 구동 기구가 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 이용될 수도 있다. 예를 들어, MEMS 장치(800)가 정적 자기장을 갖는 움직이는 플랫폼 상의 구동 코일을 사용하지만, 다른 실시예는 고정된 플랫폼 상의 구동 코일을 갖는 움직이는 플랫폼 상의 자석을 포함할 수도 있다. 또한, 미러 구동기구는 정전 구동기구를 포함할 수도 있다.
전술한 레이저 깊이 감지 장치(예, 도 1의 레이저 깊이 감지 장치(100))는 다양한 장치에서 그리고 다양한 응용에 대해 구현될 수 있다. 이러한 유형의 장치의 여러 구체예는 도 7 내지 도 12를 참조하여 논의되지 않을 것이다. 각각의 경우에, 전술한 다양한 실시예는 그러한 장치로 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
도 7을 참조하면, 다양한 실시예에 따른 모바일장치(900)의 블록도가 도시되어 있다. 구체적으로, 모바일장치(900)는 독립형 레이저 깊이 감지 장치(예, 도 1의 레이저 깊이 감지 장치(100)) 또는 조합 주사 레이저 프로젝터/레이저 깊이 감지 장치(예, 도 5의 주사 레이저 프로젝터(700))가 구현될 수 있는 장치의 유형의 예이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 모바일장치(900)는 무선 인터페이스(910), 프로세서(920), 메모리(930) 및 레이저 프로젝터(902)를 포함한다. 본 명세서에 설명된 실시예들에 따르면, 레이저 프로젝터(902)는 독립형 레이저 깊이 감지 장치 또는 레이저 깊이 감지 장치를 갖는 조합형 주사 레이저 프로젝터를 구현할 수 있다.
레이저 프로젝터(902)는 임의의 이미지 소스로부터 이미지 데이터를 수신할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 레이저 프로젝터(902)는 스틸 이미지를 보유하는 메모리를 포함한다. 다른 실시예에서, 레이저 프로젝터(902)는 비디오 이미지를 포함하는 메모리를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 주사 레이저 프로젝터(902)는 커넥터, 무선 인터페이스(910), 유선 인터페이스 등과 같은 외부 소스로부터 수신된 이미지를 표시한다.
무선 인터페이스(910)는 임의의 무선 송신 및/또는 수신 능력을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 무선 인터페이스(910)는 무선 네트워크를 통해 통신할 수 있는 네트워크 인터페이스 카드(NIC)를 포함한다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 무선 인터페이스(910)는 셀룰러 전화 기능을 포함할 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 무선 인터페이스(910)는 GPS(Global Positioning System) 수신기를 포함할 수도 있다. 당업자는 무선 인터페이스(910)가 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 임의 유형의 무선 통신 기능을 포함할 수도 있음을 이해할 것이다.
프로세서(920)는 모바일장치(900)의 다양한 구성 요소들과 통신할 수 있는 임의 타입의 프로세서일 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(920)는 주문형 집적회로(ASIC) 공급자들로부터 입수할 수 있는 임베디드 프로세서일 수도 있고, 또는 상업적으로 입수 가능한 마이크로 프로세서일 수도 있다. 일부 실시예에서, 프로세서(920)는 주사 레이저 프로젝터(902)에 이미지 또는 비디오 데이터를 제공한다. 이미지 또는 비디오 데이터는 무선 인터페이스(910)로부터 검색되거나 무선 인터페이스(910)로부터 검색된 데이터로부터 유도될 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(920)를 통해, 주사 레이저 프로젝터(902)는 무선 인터페이스(910)로부터 직접 수신된 이미지 또는 비디오를 표시할 수도 있다. 또한, 예를 들어, 프로세서(920)는 무선 인터페이스(910)로부터 수신된 이미지 및/또는 비디오에 부가하기 위한 중첩을 제공하거나, 무선 인터페이스(910)로부터 수신된 데이터에 기초하여 저장된 이미지를 수정(예, 무선 인터페이스(910)는 위치 좌표를 제공하는 GPS 실시예에서 맵 표시를 수정하는 것)할 수도 있다.
도 8을 참조하면, 다양한 실시예에 따른 모바일장치(1000)의 사시도가 도시되어 있다. 구체적으로, 모바일장치(1000)는 독립형 레이저 깊이 감지 장치 또는 레이저 깊이 감지 장치를 구비한 조합 주사 레이저 프로젝터가 구현될 수 있는 유형의 장치의 예이다. 모바일장치(1000)는 통신 기능을 갖거나 갖지 않는 휴대용 주사 레이저 프로젝터일 수도 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 모바일장치(1000)는 기능을 거의 또는 전혀 갖지 않는 레이저 프로젝터일 수도 있다. 또한, 예를 들어, 일부 실시예에서, 모바일장치(1000)는 예를 들어, 셀룰러 폰, 스마트 폰, 태블릿 컴퓨팅 장치, GPS(Global Positioning System) 수신기 등을 포함하는 통신에 사용 가능한 장치일 수도 있다. 또한, 모바일장치(1000)는 무선(예, 셀룰러)을 통해 더 큰 네트워크에 접속될 수도 있고, 또는 이 장치는 조정되지 않은 스펙트럼(예, WiFi) 접속을 통해 데이터 메시지 또는 비디오 컨텐츠를 수신 및/또는 송신할 수 있다.
모바일장치(1000)는 레이저 프로젝터(1020), 터치 감지 표시 장치(1010), 오디오 포트(1002), 제어 버튼(1004), 카드 슬롯(1006) 및 오디오/비디오(A/V) 포트(1008)를 포함한다. 다시, 레이저 프로젝터(1020)는 레이저 깊이 감지 장치 단독 또는 주사 레이저 프로젝터와 레이저 깊이 감지 장치의 조합을 구현할 수 있다. 일부 실시예에서, 모바일장치는 임의의 터치 감지 표시 장치(1010), 오디오 포트(1002), 제어 버튼(1004), 카드 슬롯(1006) 또는 A/V 포트(1008) 없이 레이저 프로젝터(1020)만을 포함할 수도 있다. 일부 실시예는 이들 요소의 서브 세트를 포함한다. 예를 들어, 액세서리 프로젝터는 주사 레이저 프로젝터(1020), 제어 버튼(1004) 및 A/V 포트(1008)를 포함할 수도 있다. 스마트폰 실시예는 터치 감지 표시 장치(1010)와 프로젝터(1020)를 결합할 수도 있다.
터치 감지 표시 장치(1010)는 임의 유형의 표시 장치일 수도 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 터치 감지 표시 장치(1010)는 액정 표시 장치(LCD) 스크린을 포함한다. 일부 실시예에서, 표시 장치(1010)는 터치에 민감하지 않다. 표시 장치(1010)는 레이저 프로젝터(1020)에 의해 투영된 이미지를 표시할 수도 있고, 또는 표시하지 않을 수도 있다. 예를 들어, 액세서리 제품은 표시 장치(1010) 상에 투영된 이미지를 항상 표시할 수도 있는 반면, 이동 전화의 실시예는 표시 장치(1010) 상에 상이한 컨텐츠를 표시하면서 비디오를 투영할 수도 있다. 일부 실시예는 터치 감지 표시 장치(1010)에 추가하여 키패드를 포함할 수도 있다. A/V 포트(1008)는 비디오 및/또는 오디오 신호를 수신 및/또는 송신한다. 예를 들어, A/V 포트(1008)는 디지털 오디오 및 비디오 데이터를 전달하기에 적합한 케이블을 수용하는 고선명 멀티미디어 인터페이스(FIDMI)와 같은 디지털 포트일 수도 있다. 또한, A/V 포트(1008)는 합성 입력을 수신 또는 송신하기 위해 RCA 잭을 포함할 수도 있다. 또한, A/V 포트(1008)는 아날로그 비디오 신호를 수신하거나 송신하기 위해 VGA 커넥터를 포함할 수도 있다.
일부 실시예에서, 모바일장치(1000)는 A/V 포트(1008)를 통해 외부 신호 소스에 연결될 수도 있고, 모바일장치(1000)는 A/V 포트(1008)를 통해 수신된 컨텐츠를 투영할 수도 있다. 다른 실시예에서, 모바일장치(1000)는 컨텐츠의 발신자일 수도 있고, A/V 포트(1008)는 다른 장치로 컨텐츠를 송신하기 위해 사용된다.
오디오 포트(1002)는 오디오 신호를 제공한다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 모바일장치(1000)는 오디오 및 비디오를 기록 및 재생할 수 있는 미디어 레코더이다. 이들 실시예에서, 비디오는 레이저 프로젝터(1020)에 의해 투영될 수도 있고, 오디오는 오디오 포트(1002)에서 출력될 수도 있다.
모바일장치(1000)는 또한 카드 슬롯(1006)을 포함한다. 일부 실시예에서, 카드 슬롯(1006)에 삽입된 메모리 카드는 오디오 포트(1002)에서 출력될 오디오 소스 및/또는 레이저 프로젝터(1020)에 의해 주사함으로써 투영될 비디오 데이터를 제공할 수도 있다. 카드 슬롯(1006)은 예를 들어, 보안 디지털(SD) 메모리 카드를 포함하는 임의 유형의 고체 상태 메모리 장치를 수신할 수도 있다.
도 9를 참조하면, 다양한 실시예에 따른 헤드업 표시 시스템(1100)의 사시도가 도시되어 있다. 구체적으로, 헤드업 표시 시스템(1100)은 전술한 바와 같은 주사 레이저 프로젝터가 구현될 수 있는 장치의 유형의 예이다. 헤드업 표시 시스템(1100)은 레이저 프로젝터(1102)를 포함한다. 레이저 프로젝터(1102)는 주사 레이저 프로젝터로서 다시 구현될 수 있다. 레이저 프로젝터(1102)는 독립형 레이저 깊이 감지 장치 또는 레이저 깊이 감지 장치를 갖는 주사 레이저 프로젝터의 조합으로서 다시 구현될 수 있다. 레이저 프로젝터(1102)는 헤드업 디스플레이를 투영하기 위해 차량 대시에 장착된 것으로 도시되어 있다. 자동차 헤드업 디스플레이가 도 9에 도시되어 있지만, 이는 제한이 아니며 다른 응용이 가능하다. 예를 들어, 다양한 실시예는 항공 전자 응용, 항공 교통 제어 응용 및 다른 응용의 헤드업 표시를 포함한다.
도 10을 참조하면, 다양한 실시예에 따른 안경(1200)의 사시도가 도시되어 있다. 구체적으로, 안경(1200)은 전술한 바와 같은 주사 레이저 프로젝터가 구현될 수 있는 유형의 장치의 예이다. 안경(1200)은 안경의 시야에서 표시를 투영하기 위해 주사 레이저 프로젝터(1202)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 안경(1200)은 투시성이며, 다른 실시예에서는 안경(1200)은 불투명하다. 예를 들어, 안경(1200)은 착용자가 물리적 세계에 겹쳐진 프로젝터(1202)로부터의 표시를 볼 수 있는 증강 현실 응용에 사용될 수도 있다. 또한, 예를 들어, 안경(1200)은 착용자의 전체 시야가 프로젝터(1202)에 의해 생성되는 가상 현실 응용에 사용될 수 있다.
단지 하나의 프로젝터(1202)만이 도 10에 도시되어 있지만, 이는 제한이 아니며 다른 구현도 가능하다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 안경(1200)은 각각의 눈에 하나씩 2개의 프로젝터(1202)를 포함한다.
도 11을 참조하면, 다양한 실시예에 따른 로봇 장치(1300)의 사시도가 도시되어 있다. 로봇 장치(1300)는 주사 레이저 프로젝터(1302)로 구현될 수 있는 유형의 장치의 예이다. 다시, 전술한 바와 같이, 주사 레이저 프로젝터(1302)는 이미지 투영 및 깊이 맵핑 능력을 제공하도록 구현될 수 있다.
도시된 예에서, 로봇 장치(1300)는 다양한 기능을 수행할 수 있는 자체 안내 이동 로봇이다. 예를 들어, 로봇 장치(1300)는 청소 서비스, 배달 서비스, 미디어 서비스, 게임 또는 기타 엔터테인먼트 장치로서의 역할을 제공하도록 구현될 수 있다. 각각의 경우에 있어서, 주사 레이저 프로젝터(1302)에 의해 제공되는 깊이 맵핑은 네비게이션, 상호 작용, 물체 인식 등을 포함하는 다양한 기능을 제공하기 위해 사용될 수 있다.
일 예시로서, 주사 레이저 프로젝터(1302)에 의해 제공되는 깊이 맵핑은 청소 또는 다른 네비게이션 중에 로봇 장치(1300)를 안내하기 위해 사용될 수 있다. 다른 예로서, 주사 레이저 프로젝터(1302)에 의해 제공되는 깊이 맵핑은 물체를 위치시키고 식별하기 위해 사용될 수 있다. 다른 예로서, 주사 레이저 프로젝터(1302)에 의해 제공되는 이미지 투영 및 깊이 맵핑은 예를 들어, 이미지를 투영하여 사용자가 로봇 장치(1300)와 상호 작용하는 제스처로 장치를 제어하게 함으로써, 로봇 장치(1300)로 사용자 인터패이스를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 다른 예로서, 로봇 장치(1300)는 깊이 맵핑을 사용하여 표면의 위치를 식별한 다음, 그 위치된 표면 상에 이미지를 투영하는 것과 같은 시각적 매체를 사용자에게 표시하기 위해 주사 레이저 프로젝터(1302)를 사용할 수 있다. 최종적으로, 이러한 다양한 실시예는 사람, 동물 또는 다른 그러한 생물과 같은 캐릭터를 모방하는 애니메트로닉 로봇 장치에도 적용될 수 있음을 알아야 한다.
이를 용이하게 하기 위해, 로봇 장치(1300)는 다양한 다른 특징을 포함할 수 있다는 것을 알아야 한다. 예를 들어, 주사 레이저 프로젝터(1302)에 추가하여, 다른 감지 장치가 네비게이션에 기여하도록 포함될 수 있다. 다른 휴먼 인터페이스가 로봇 장치(1300)의 상호 작용 및 제어를 용이하게 하기 위해 제공될 수 있다. 다른 예로서, 로봇 장치(1300)는 또한 오디오 출력 장치 및 다른 그러한 통신 장치를 포함할 수도 있다.
도 12를 참조하면, 다양한 실시예에 따른 게임 장치(1400)의 사시도가 도시되어 있다. 다시, 게임 장치(1400)는 주사 레이저 프로젝터로 구현될 수 있다. 게임 장치(1400)는 버튼(1404), 표시 장치(1410) 및 프로젝터(1402)를 포함한다. 일부 실시예에서, 게임 장치(1400)는 사용자가 게임을 하기 위해 더 큰 콘솔을 필요로 하지 않는 독립형 장치이다. 예를 들어, 사용자는 표시 장치(1410) 및/또는 투영된 컨텐츠를 보면서 게임을 할 수도 있다. 다른 실시예에서, 게임 장치(1400)는 보다 큰 게임 콘솔을 위한 제어기로서 동작한다. 이들 실시예에서, 사용자는 표시 장치(1410) 및/또는 투영된 컨텐츠와 결합하여 콘솔에 연결된 더 큰 스크린을 볼 수도 있다.
일 실시예에서, 레이저 빔을 생성하도록 구성된 적어도 하나의 레이저 광원; 상기 레이저 빔을 반사시키도록 구성된 적어도 하나의 주사 미러; 상기 표면으로부터 상기 레이저 빔의 반사를 수신하고, 상기 표면으로부터 상기 레이저 빔의 수신된 반사의 타이밍에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 표면의 3차원 지점 클라우드를 생성하도록 구성된 깊이 매핑 장치; 및 상기 적어도 하나의 주사 미러의 동작을 여기시키기 위해 여기 신호를 제공하여 상기 표면 상의 주사선들의 패턴으로 상기 레이저 빔을 반사시키도록 구성된 구동 회로를 포함하며, 상기 적어도 하나의 주사 미러의 동작은 수평 주사속도, 수평 주사진폭, 수직 주사속도, 수직 주사진폭 및 수직 주사파형 형상을 가지며, 상기 구동 회로는 상기 수평 주사속도, 상기 수평 주사진폭, 상기 수평 주사파형 형상, 상기 수직 주사속도, 수직 주사진폭 및 수직 주사파형 형상을 동적으로 조정하여 상기 표면의 상기 3차원 지점 클라우드의 특성을 수정하도록 구성되는 레이저 깊이 감지 장치가 제공된다.
다른 실시예에서, 레이저 빔을 생성하도록 구성되는 적어도 하나의 레이저 광원; 상기 레이저 빔을 반사시키도록 구성된 적어도 하나의 주사 미러; 상기 표면으로부터 상기 레이저 빔의 반사를 수신하고, 상기 표면으로부터 상기 레이저 빔의 수신된 반사의 타이밍에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 표면의 3차원 지점 클라우드를 생성하도록 구성되는 깊이 매핑 장치; 및 상기 적어도 하나의 주사 미러의 동작을 여기시키도록 구성된 구동 회로를 포함하며, 상기 적어도 하나의 주사 미러의 동작은 상기 표면 상의 주사선 패턴으로 상기 레이저 빔을 반사시키도록 구성되며, 상기 적어도 하나의 주사 미러의 동작은 수평 주사속도, 수평 주사진폭, 수평 주사파형 형상, 수직 주사속도, 수직 주사진폭 및 수직 주사파형 형상을 가지며, 상기 구동 회로는 이미지를 투영하기 위한 제1 모드 및 상기 3차원 지점 클라우드를 생성하기 위한 제2 모드에서 동작하도록 구성되며, 상기 구동 회로는 상기 제2 모드에서 동작할 때 상기 수평 주사속도, 상기 수평 주사진폭, 상기 수직 주사속도, 수직 주사진폭 및 수직 주사파형 형상을 동적으로 조정하도록 구성되는 주사 레이저 프로젝터가 제공된다.
다른 실시예에서, 레이저 빔을 생성하는 단계; 적어도 하나의 주사 미러로 상기 레이저 빔을 반사시키는 단계; 상기 레이저 빔을 상기 표면 상의 주사선들의 패턴으로 반사시키도록 수평 주사속도, 수평 주사진폭, 수직 주사속도, 수직 주사진폭 및 수직 주사파형 형상을 갖는 상기 적어도 하나의 주사 미러의 동작을 여기하는 단계; 표면으로부터 상기 레이저 빔의 반사를 수신하여 상기 표면으로부터의 상기 레이저 빔의 상기 수신된 반사의 타이밍에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 표면의 상기 3차원 지점 클라우드를 생성하는 단계; 및 상기 표면의 상기 3차원 지점 클라우드의 특성을 수정하도록 수평 주사속도, 수평 주사진폭, 수평 주사파형 형상, 수직 주사속도, 수직 주사진폭 및 수직 주사파형 형상 중 적어도 하나를 동적으로 조정하는 단계를 포함하는 표면의 3차원 지점 클라우드를 생성하는 방법이 제공된다.
전술한 상세한 설명에서, 본 발명이 실시될 수 있는 구체 실시예를 도시하여 보여주는 첨부 도면을 참조하였다. 이러한 실시예들은 당업자가 본 발명을 실시할 수 있도록 충분히 상세하게 설명되었다. 본 발명의 다양한 실시예는 상이하지만, 반드시 상호 배타적인 것은 아니라는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 일 실시예와 관련하여 본 명세서에 설명된 구체 특징, 구조 또는 특성은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다른 실시예 내에서 구현될 수도 있다. 개시된 각각의 실시 형태 내의 개별 요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 수정될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 그러므로, 전술한 상세한 설명은 제한적인 의미로 해석되어서는 안되며, 본 발명의 범위는 청구범위가 부여되는 등가물의 전체 범위와 함께 적절하게 해석되는 첨부된 청구범위에 의해서만 정의된다. 도면에서, 동일한 도면 부호는 여러 도면에서 동일하거나 유사한 기능을 나타낸다.
본 발명은 구체 실시예와 관련하여 설명되었지만, 당업자가 쉽게 이해할 수 있는 바와 같이 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 수정 및 변형이 가해질 수 있음을 이해해야 한다. 이러한 수정 및 변화는 본 발명의 범위 및 첨부된 청구범위 내에 있는 것으로 간주된다.

Claims (15)

  1. 레이저 빔을 생성하도록 구성된 적어도 하나의 레이저 광원;
    상기 레이저 빔을 반사시키도록 구성된 적어도 하나의 주사 미러;
    표면으로부터 상기 레이저 빔의 반사를 수신하고, 상기 표면으로부터 수신된상기 레이저 빔의 반사 타이밍에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 표면의 3차원 지점 클라우드를 생성하도록 구성된 깊이 매핑 장치; 및
    상기 레이저 빔을 상기 표면 상에 주사선들의 패턴으로 반사시키기 위해, 상기 적어도 하나의 주사 미러의 동작을 여기시키는 여기 신호를 제공하도록 구성된 구동 회로로서, 상기 적어도 하나의 주사 미러의 동작은 수평 주사속도, 수평 주사진폭, 수직 주사속도, 수직 주사진폭 및 수직 주사파형 형상을 가지며, 상기 수평 주사속도, 상기 수평 주사진폭, 수평 주사파형 형상, 상기 수직 주사속도, 상기 수직 주사진폭 및 상기 수직 주사파형 형상 중 적어도 하나를 동적으로 조정하여 상기 표면의 3차원 지점 클라우드의 특성을 수정하도록 구성된 구동 회로;를 포함하며,
    상기 구동 회로는 상기 적어도 하나의 주사 미러를, 수직 방향으로는 보다 저속의 톱니형 패턴으로 주사하도록 구동하고, 수평방향으로는 보다 고속의 정현파형 패턴으로 주사하도록 구동하도록 구성되고,
    상기 적어도 하나의 레이저 광원은 상기 레이저 빔 내에 펄스를 발생시키도록 구성되며, 상기 깊이 맵핑 장치는 상기 레이저 빔 내에 상기 펄스의 복귀를 위한 비행 시간을 계산함으로써 상기 표면의 3차원 지점 클라우드를 생성하고,
    상기 적어도 하나의 레이저 광원은 상기 주사선 패턴의 인접선에서 상기 레이저 빔 내에 상기 펄스를 스태거하여, 상기 표면의 상기 3차원 지점 클라우드 내의 수평 데이터 밀도를 향상시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 레이저 깊이 감지 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동 회로는 상기 적어도 하나의 주사 미러의 동작 중 상기 수직 주사속도를 동적으로 감소시켜서 상기 표면의 상기 3차원 지점 클라우드에서 수직 해상도를 증가시키도록 구성되는, 레이저 깊이 감지 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동 회로는 상기 적어도 하나의 주사 미러의 동작 중 상기 수직 주사진폭을 동적으로 감소시켜서 상기 표면의 상기 3차원 지점 클라우드에서 수직 데이터 밀도를 증가시키도록 구성되는, 레이저 깊이 감지 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동 회로는 상기 적어도 하나의 주사 미러의 동작 중 상기 수평 주사진폭을 동적으로 감소시켜서 상기 표면의 3차원 지점 클라우드에서 수평 데이터 밀도를 증가시키도록 구성되는, 레이저 깊이 감지 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 수평 주사진폭의 감소는 인접한 펄스들 사이의 간격을 감소시키는, 레이저 깊이 감지 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동 회로는 상기 적어도 하나의 주사 미러 동작의 각각의 수직 주사 동안 상기 수직 주사속도를 동적으로 수정하여, 상기 표면의 상기 3차원 지점 클라우드에서 가변 수직 데이터 해상도를 제공하도록 구성되는, 레이저 깊이 감지 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동 회로는 상기 적어도 하나의 주사 미러 동작의 수직 주사파형 형상을 동적으로 수정하여 상기 표면의 상기 3차원 지점 클라우드의 제1 부분에서 수평 해상도를 증가시키고, 또한 상기 표면의 상기 3차원 지점 클라우드의 제2 부분에서 수평 해상도를 감소시키도록 구성되는, 레이저 깊이 감지 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 레이저 광원은 적외선 레이저를 포함하는, 레이저 깊이 감지 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 적어도 하나의 레이저 광원은 적색 레이저, 청색 레이저 및 녹색 레이저를 추가로 포함하는, 레이저 깊이 감지 장치.
  12. 레이저 빔을 생성하도록 구성되는 적어도 하나의 레이저 광원;
    상기 레이저 빔을 반사시키도록 구성된 적어도 하나의 주사 미러;
    표면으로부터 상기 레이저 빔의 반사를 수신하고, 상기 표면으로부터 수신된 상기 레이저 빔의 반사 타이밍에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 표면의 3차원 지점 클라우드를 생성하도록 구성되는 깊이 매핑 장치; 및
    상기 적어도 하나의 주사 미러의 동작을 여기시키는 여기신호를 제공하도록 구성된 구동 회로로서, 상기 적어도 하나의 주사 미러의 동작은 상기 레이저 빔을 상기 표면 상의 주사선 패턴으로 반사시키도록 구성되며, 상기 적어도 하나의 주사 미러의 동작은 수평 주사속도, 수평 주사진폭, 수평 주사파형 형상, 수직 주사속도, 수직 주사진폭 및 수직 주사파형 형상을 가지며, 상기 구동 회로는 이미지를 투영하기 위한 제1 모드와 상기 3차원 지점 클라우드를 생성하기 위한 제2 모드에서 동작하도록 구성되며, 상기 구동 회로는 상기 제2 모드에서 동작할 때 상기 수평 주사속도, 상기 수평 주사진폭, 상기 수직 주사속도, 상기 수직 주사진폭 및 상기 수직 주사파형 형상 중 적어도 하나를 조정하도록 구성되는 상기 구동 회로;를 포함하고,
    상기 구동 회로는 상기 적어도 하나의 주사 미러를, 수직 방향으로는 보다 저속의 톱니형 패턴으로 주사하도록 구동하고, 수평방향으로는 보다 고속의 정현파형 패턴으로 주사하도록 구동하도록 구성되고,
    상기 적어도 하나의 레이저 광원은 상기 레이저 빔 내에 펄스를 발생시키도록 구성되며, 상기 깊이 맵핑 장치는 상기 레이저 빔 내에 상기 펄스의 복귀를 위한 비행 시간을 계산함으로써 상기 표면의 3차원 지점 클라우드를 생성하고,
    상기 적어도 하나의 레이저 광원은 상기 주사선 패턴의 인접선에서 상기 레이저 빔 내에 상기 펄스를 스태거하여, 상기 표면의 상기 3차원 지점 클라우드 내의 수평 데이터 밀도를 향상시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 주사 레이저 프로젝터.
  13. 레이저 빔을 생성하도록 구성된 적어도 하나의 레이저 광원;
    상기 레이저 빔을 반사시키도록 구성된 제1 주사 미러 및 제2 주사 미러;
    표면으로부터 상기 레이저 빔의 반사를 수신하고, 상기 표면으로부터 수신된 상기 레이저 빔의 반사 타이밍에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 표면의 3차원 지점 클라우드를 생성하도록 구성된 깊이 매핑 장치; 및
    상기 제1 주사 미러의 동작을 여기시키는 제1 여기 신호를 제공하도록 구성된 제1 구동 회로와, 상기 제2 주사 미러의 동작을 여기시키는 제2 여기 신호를 제공하도록 구성된 제2 구동 회로로서, 상기 제1 주사 미러의 동작과 상기 제2 주사 미러의 동작이 상기 레이저 빔을 상기 표면 상에 주사선의 패턴으로 반사시키도록 구성되며, 상기 제2 주사 미러의 동작은 수직 주사속도, 수직 주사진폭 및 수직 주사파형 형상을 가지며, 상기 제2 구동 회로는 상기 수직 주사속도, 상기 수직 주사진폭 및 상기 수직 주사파형 형상 중 적어도 하나를 동적으로 조정하여 상기 표면의 상기 3차원 지점 클라우드의 특성을 수정하도록 구성되는 상기 제1 구동 회로 및 제2 구동 회로;를 포함하고,
    상기 제1 구동 회로가 상기 제1 주사 미러를 수평방향으로 보다 고속의 정현파형 패턴으로 주사하도록 구동하고, 상기 제2 구동 회로가 상기 제2 주사미러를 수직 방향으로 보다 저속의 톱니형 패턴으로 주사하도록 구동하며,
    상기 적어도 하나의 레이저 광원은 상기 레이저 빔 내에 펄스를 발생시키도록 구성되며, 상기 깊이 맵핑 장치는 상기 레이저 빔 내에 상기 펄스의 복귀를 위한 비행 시간을 계산함으로써 상기 표면의 3차원 지점 클라우드를 생성하고,
    상기 적어도 하나의 레이저 광원은 상기 주사선 패턴의 인접선에서 상기 레이저 빔 내에 상기 펄스를 스태거하여, 상기 표면의 상기 3차원 지점 클라우드 내의 수평 데이터 밀도를 향상시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 깊이 감지 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 제2 구동 회로는 상기 제2 주사 미러 동작 중 상기 수직 주사속도를 동적으로 감소시켜서 상기 표면의 상기 3차원 지점 클라우드에서 수직 해상도를 증가시키도록 구성되는, 레이저 깊이 감지 장치.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 제2 구동 회로는 상기 제2 주사 미러 동작 중 상기 수직 주사진폭을 동적으로 감소시켜서 상기 표면의 상기 3차원 지점 클라우드에서 수직 데이터 밀도를 증가시키도록 구성되는, 레이저 깊이 감지 장치.
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