KR102389320B1 - 광 출력이 조절이 가능한 광 출력장치 - Google Patents

광 출력이 조절이 가능한 광 출력장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102389320B1
KR102389320B1 KR1020200125935A KR20200125935A KR102389320B1 KR 102389320 B1 KR102389320 B1 KR 102389320B1 KR 1020200125935 A KR1020200125935 A KR 1020200125935A KR 20200125935 A KR20200125935 A KR 20200125935A KR 102389320 B1 KR102389320 B1 KR 102389320B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
light source
diffusion
diffusion device
output
Prior art date
Application number
KR1020200125935A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210129572A (ko
Inventor
이준엽
강영규
서정화
Original Assignee
주식회사 나무가
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 나무가 filed Critical 주식회사 나무가
Priority to US17/105,725 priority Critical patent/US11843221B2/en
Priority to US17/105,726 priority patent/US11888289B2/en
Priority to KR1020210004981A priority patent/KR102622603B1/ko
Publication of KR20210129572A publication Critical patent/KR20210129572A/ko
Priority to KR1020220041040A priority patent/KR102524381B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102389320B1 publication Critical patent/KR102389320B1/ko
Priority to KR1020230131532A priority patent/KR20230146492A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/10007—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating in optical amplifiers
    • H01S3/10023—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating in optical amplifiers by functional association of additional optical elements, e.g. filters, gratings, reflectors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
    • G02B5/0205—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties
    • G02B5/0263—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties with positional variation of the diffusing properties, e.g. gradient or patterned diffuser
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/16—Solid materials

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예는, 광을 출력하는 하나 이상의 광원을 포함하는 광원부; 상기 광원부에서 나오는 광을 통과시키고, 제1 지지대와 연결되며 N개의 영역으로 구분된 제1 확산장치 -N은 1 이상의 자연수 임- ; 및 상기 제1 확산장치를 둘러싸는 본체부로 구성되어 있고, 상기 본체부는 코일 또는 압전소자를 포함하고, 상기 제1 확산장치는 본체부와 상호작용하여 광경로 방향 또는 광경로와 수직 또는 수평한 방향의 움직임을 발생시킬 수 있는 자석 또는 금속물질을 포함하며, 상기 제1 확산장치와 본체부의 상호작용으로 발생하는 움직임에 의해 광의 방사각 또는 방향을 조절할 수 있고, 상기 광원부는 제어신호를 입력받아 광원부 내의 소자의 출력을 개별적으로 조절하는, 광 출력장치를 제공할 수 있다.

Description

광 출력이 조절이 가능한 광 출력장치{A light output device with adjustable light output}
본 실시예는 광 확산장치의 움직임을 발생시키거나 광 출력을 조절하여 광을 제어하는 광 출력장치에 관한 것이다.
3차원 정보를 파악하기 위한 방법으로 스테레오 비전(Stereo Vision) 방식, 구조광(Structured Light) 방식, 비행시간(Time of Flight) 방식이 대표적으로 활용되고 있다.
스테레오 비전(Stereo Vision) 방식은, 하나의 사물에 대해 서로 다른 장소에서 촬영한 두 이미지를 활용하여 3차원 정보를 계산하는 방식이다. 삼각측량 방식이라고도 하며, 2차원 이미지를 사용하여 3차원 깊이 정보를 파악한다는 특징이 있다.
구조광(Structured Light) 방식은, 구조화된 광 패턴을 물체에 투영시킨 후 물체의 표면에서 패턴의 굴곡을 인식하여 3차원 정보를 계산하는 방식이다. 스테레오 비전 방식과 달리, 물체에 빔을 주사하기 위하여 프로젝터를 사용한다는 특징이 있다.
비행시간(TOF, Time of Flight) 방식은, 일정한 펄스를 가진 레이저를 반복적으로 발생시키고 물체에 반사되어 되돌아오는 펄스의 도착 시간을 계산하여 거리를 측정하는 방식이다. 구조광 방식과 마찬가지로 물체에 빔을 주사하기 위한 프로젝터가 요구된다. 송신부에서 송출된 펄스가 물체에서 반사되어 수신부까지 돌아오는 시간을 직접 계산하는 직접측정 방식과 수신된 펄스의 위상 차이를 계산하는 간접측정 방식이 있으나, 간접측정 방식이 널리 활용되고 있다.
앞서 언급한 3차원 정보를 파악하기 위한 방법들 중 구조광(Structured Light) 방식과 비행시간(Time of Flight) 방식은 스테레오 비전(Stereo Vision) 방식과 달리 송신부에서 나온 빔을 물체에 주사하는 과정이 추가적으로 수행되므로 광원이 구성에 포함된다. 또한 광원에서 나온 광을 물체에 적절하게 도달시키기 위해서는 일정한 각도로 빔을 방사시켜야 하는데, 광 다양한 확산장치가 제시되고 있다. 구체적으로, 광 확산장치로서 디퓨저(Diffuser) 또는 프리즘(Prism) 등이 널리 사용되고 있으나, 이를 포함하여 다양한 광 확산장치를 활용하여 빔의 각도를 적절하게 조절할 수 있다.
그런데, 종래의 광 확산장치는 일정한 형태의 디퓨저 또는 프리즘을 사용하는 것이 일반적이고, 제조 당시에 형성된 표면의 특성에 따라 방사각이 정해지게 된다. 이 경우 물체와 광원의 거리에 상관없이 초기에 설정된 방사각에 따라 빔이 물체에 전달되므로 검출 가능한 영역이 제한되고, 빔을 주사하는 과정에서 빔의 중앙부에서 멀어질수록 전달 효율성이 떨어지는 문제가 발생한다. 또한 종래의 광 확산장치에는 하나의 광 확산장치가 사용되고 있으므로 다양한 방사각을 가지도록 각도를 조절할 수 없다는 한계가 있다.
한편, 종래의 광 출력장치에서 광원은 레이저가 주로 사용되는데, 광 출력장치는 광을 출력하기 위한 레이저 소자를 동시에 제어하므로 각 레이저 소자의 출력을 개별적으로 제어할 수 없다. 특히, 광원의 중심부로부터 멀어질수록 물체에 도달하는 광이 적어지고, 결과적으로 광 출력장치의 전력 효율을 감소시키는 주요한 원인으로 지적되고 있다.
또한 종래의 광 출력장치에서는 확산장치의 움직임을 개별적으로 제어할 수 없어, 거리별로 필요한 출력을 도달시킬 수 없게 되므로 전력의 낭비가 발생하게 된다. 또한 물체를 영역별로 나누지 않고 광을 조사하게 되면 각 영역에 도달하는 광의 세기가 줄어들어 노이즈 및 해상도 저하의 문제가 발생하게 된다.
이러한 배경에서, 본 실시예의 목적은, 일 측면에서, 확산부 사이의 거리 또는 위치를 조절하여 방사각을 조절하는 광 출력장치를 제공하는 것이다. 본 실시예의 목적은, 다른 측면에서, 광원 소자의 출력을 개별적으로 조절하여 전력의 효율성을 증대시키는 것이다. 본 실시예의 목적은, 또 다른 측면에서, 물체의 각 영역에 도달하는 광의 세기가 줄어들지 않도록 움직이는 확산장치를 포함하는 광 출력장치를 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 제1 실시예는, 광을 출력하는 광원부; 상기 광원부에서 나오는 광을 통과시키고, 제1 지지대와 연결되며 N개의 영역으로 구분된 제1 확산장치 -N은 1 이상의 자연수 임- ; 및 상기 제1 확산장치를 둘러싸는 본체부로 구성되어 있고, 상기 본체부는 코일 또는 압전소자를 포함하고, 상기 제1 확산장치는 본체부와 상호작용하여 광경로 방향 또는 광경로와 수직한 방향의 움직임을 발생시킬 수 있는 자석 또는 금속물질을 포함하며, 상기 제1 확산장치와 본체부의 상호작용으로 발생하는 움직임에 의해 광의 방사각 또는 방향을 조절할 수 있고, 상기 광원부는 제어신호를 입력받아 광원부 내의 소자의 출력을 개별적으로 조절하는, 광 출력장치를 제공할 수 있다.
또한 제2 실시예는, 광을 출력하는 광원부; 상기 광원부에서 나오는 광을 통과시키고, 제1 지지대와 연결되며 N개의 영역으로 구분된 제1 확산장치 -N은 1 이상의 자연수 임- ; 및 상기 제1 확산장치를 둘러싸는 본체부로 구성되어 있고, 상기 본체부는 코일 또는 압전소자를 포함하고, 상기 제1 확산장치는 본체부와 상호작용하여 광경로 방향 또는 광경로와 수직한 방향의 움직임을 발생시킬 수 있는 자석 또는 금속물질을 포함하며,상기 제1 확산장치와 본체부의 상호작용으로 발생하는 움직임에 의해 광의 방사각 또는 방향을 조절할 수 있고, 상기 광원부는 제어신호를 입력받아 광원부 내의 소자의 출력을 개별적으로 조절하고, 상기 광원부에서 나오는 광을 통과시키고, 제2 지지대와 연결되어 있는 제2 확산장치를 더 포함하는, 광 출력장치를 제공할 수 있다.
또한 제3 실시예는, 광을 출력하는 광원부; 상기 광원부에서 나오는 광을 통과시키고, 제1 지지대와 연결되며 N개의 영역으로 구분된 제1 확산장치 -N은 1 이상의 자연수 임- ; 및 상기 제1 확산장치를 둘러싸는 본체부로 구성되어 있고, 상기 본체부는 코일 또는 압전소자를 포함하고, 상기 제1 확산장치는 본체부와 상호작용하여 광경로 방향 또는 광경로와 수직한 방향의 움직임을 발생시킬 수 있는 자석 또는 금속물질을 포함하며,상기 제1 확산장치와 본체부의 상호작용으로 발생하는 움직임에 의해 광의 방사각 또는 방향을 조절할 수 있고, 상기 광원부는 제어신호를 입력받아 광원부 내의 소자의 출력을 개별적으로 조절하고, M개의 영역으로 구분된 수신부를 더 포함하고 -M은 1 이상의 자연수임-, 상기 수신부는 렌즈 및/또는 IR 필터를 더 포함하는, 광 출력장치를 제공할 수 있다.
광 출력장치는 상기 제1 확산장치의 N개의 영역마다 광의 방사각이 개별적으로 정해질 수 있다.
광 출력장치에서 상기 광원부는 L개의 영역으로 구분되어 있고 -L은 1 이상의 자연수임-, 상기 광원부의 L개의 영역마다 광의 출력이 개별적으로 조절될 수 있다.
광 출력장치에서 상기 광원부의 L개의 영역은 상기 제1 확산장치의 N개의 영역에 대응될 수 있다.
광 출력장치에서 상기 광원부의 출력은 각 영역별로 순차적으로 제어될 수 있다.
광 출력장치에서 상기 제1 확산장치는 상기 광원부의 출력 변화 간격에 맞추어 이동할 수 있다.
광 출력장치에서 상기 제1 확산장치는 상기 광원부의 출력 변화 간격에 맞추어 이동하고, 상기 제1 확산장치를 통과하는 광이 물체의 대응 영역을 비추도록 제어될 수 있다.
광 출력장치에서 상기 제1 확산장치를 통과하고 물체의 대응 영역에 도달하여 반사된 반사광이 수신부에 전달될 수 있다.
광 출력장치에서 상기 수신부는 상기 제1 확산장치의 N개의 영역에 대응되도록 구분되어 있을 수 있다.
광 출력장치에서 상기 광원부의 출력의 제어 속도는 수신부와 연동되어 제어될 수 있다.
광 출력장치에서 상기 제1 확산장치와 상기 제2 확산장치 사이의 거리는 제2 확산장치와 피사체 사이의 거리에 따라 정해질 수 있다.
광 출력장치에서 상기 광원부는 복수 개의 광원을 포함할 수 있다.
광 출력장치에서 상기 수신부의 M개의 영역은 상기 제1 확산장치의 N개의 영역과 대응될 수 있다.
광 출력장치에서 상기 수신부는 M개의 영역 중 상기 제1 확산장치의 출력과 대응되는 부분을 구분하여 인식할 수 있다.
광 출력장치에서 상기 수신부의 각 영역의 경계의 신호는 경계 주변의 신호를 이용하여 보정할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 광 출력장치에 의해 소비전력을 효율적으로 사용할 수 있고 정확한 거리 계산이 가능할 수 있게 된다.
도 1은 제1 실시예에 따른 광 출력장치의 제1 예시 단면도이다.
도 2는 제1 실시예에 따른 광 출력장치의 제2 예시 단면도이다.
도 3은 제1 실시예에 따른 광 출력장치의 확대도이다.
도 4는 제1 실시예에 따른 광 출력장치의 제3 예시 단면도이다.
도 5는 제1 실시예에 따른 광 출력장치의 제4 예시 단면도이다.
도 6은 광원의 제1 예시 상면도이다.
도 7은 광원의 제2 예시 상면도이다.
도 8은 확산부의 제1 예시 상면도이다.
도 9는 확산부의 형태를 예시한 상면도이다.
도 10은 제2 실시예에 따른 광 출력장치의 제1 예시 단면도이다.
도 11은 제2 실시예에 따른 광 출력장치의 제2 예시 단면도이다.
도 12는 광원에서 조사된 광이 물체에 도달하는 과정을 예시한 제1 예시 도면이다.
도 13은 광원에서 조사된 광이 물체에 도달하는 과정을 예시한 제2 예시 도면이다.
도 14는 광원에서 조사된 광이 물체에 도달하는 과정을 예시한 제3 예시 도면이다.
도 15은 광원에서 조사된 광이 물체에 도달하는 과정을 예시한 제4 예시 도면이다.
도 16은 광원에서 조사된 광이 수신부에 도달하는 과정을 예시한 제1 예시 도면이다.
도 17은 광원에서 조사된 광이 수신부에 도달하는 과정을 예시한 제2 예시 도면이다.
도 18은 확산장치의 영역별 움직임을 예시한 단면도이다.
도 19은 수신부의 영역별 인식 순서를 예시한 단면도이다.
도 20은 수신부의 영역별 인식 결과를 예시한 단면도이다.
도 21은 광원이 복수개인 경우 확산장치의 영역별 움직임을 예시한 제1 예시 단면도이다.
도 22은 광원이 복수개인 경우 확산장치의 영역별 움직임을 예시한 제2 예시 단면도이다.
도 23은 광원이 복수개인 경우 확산장치의 영역별 움직임을 예시한 제3 예시 단면도이다.
도 24은 광원이 복수개인 경우 확산장치의 영역별 움직임을 예시한 제4 예시 단면도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 본 발명의 구성요소를 설명하는데 있어서, 제1, 제2, A, B, a, b 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 “연결”, "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 발명의 구성요소 중 "광" 또는 "빔"은 발명의 본질을 해하지 않는 범위 내에서 동일한 의미로 해석될 수 있고, 특정 유형으로 한정되지 않는다.
또한 본 발명의 구성요소 중 "광원", "광원부" 또는 "레이저부"는 발명의 본질을 해하지 않는 범위 내에서 동일한 의미로 해석될 수 있고, 특정 유형으로 한정되지 않는다.
또한 본 발명의 구성요소 중 "광 확산장치" 또는 "확산부"는 발명의 본질을 해하지 않는 범위 내에서 동일한 의미로 해석될 수 있고, 특정 유형으로 한정되지 않는다.
도 1은 제1 실시예에 따른 광 출력장치의 제1 예시 단면도이다.
도 1을 참조하면, 광 출력장치(100)은 제1 확산부(20), 제2 확산부(30), 덮개(40), 지지부(50), 조절부(60), 본체부(70), 코일(80), 자석(90)을 포함할 수 있다.
제1 확산부(20)는 지지부(50)에 의해 고정되고, 레이저부(12)를 포함하는 광원(10)에서 전달되는 광을 확산시킬 수 있다. 제1 확산부(20)의 표면에 형성된 요철은 다양한 형상, 재질을 가질 수 있고 광을 확산시키는 각도는 이러한 형상, 재질 등에 의해 다양하게 설정될 수 있다.
제2 확산부(30)은 조절부(60)에 의해 고정되고, 제1 확산부를 통과한 빛을 설정된 방사각으로 확산시킬 수 있다. 제2 확산부(30)의 표면에 형성된 요철은 다양한 형상, 재질을 가질 수 있고 광을 확산시키는 각도는 이러한 형상, 재질 등에 의해 다양하게 설정될 수 있다.
본체부(70)는 덮개(40)와 결합되어 있으며, 본체부(70) 내부에는 코일(80)이 형성되어 있을 수 있다.
코일(80)은 조절부(60) 내부에 고정된 자석(90)과의 상호작용에 의해 제1 확산부와 제2 확산부 사이의 거리를 조절할 수 있다.
제어장치(미도시)는 레이저부(12)의 설정된 영역의 출력을 제어할 수 있다.
레이저부(12)의 영역은 제1 영역 및 제2 영역으로 설정되어 구분되어 있을 수 있고, 제어장치(미도시)에 의해 상기 제1 영역의 출력과 제2 영역의 출력은 개별적으로 조절될 수 있다.
레이저부(12)의 설정된 영역 중 제2 영역의 출력은 상기 제1 영역의 출력보다 낮도록 조절될 수 있다.
광원(10)은 제1 광원부 및 제2 광원부로 구성될 수 있다.
광원(10) 중 제1 광원부는 수직 공동 표면 발광 레이저(VCSEL, Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 소자로 구성될 수 있다.
광원(10) 중 제2 광원부는 제1 광원부의 지향각보다 넓을 수 있다.
도 2는 제1 실시예에 따른 광 출력장치의 제2 예시 단면도이다.
도 2를 참조하면, 제2 확산부(30), 조절부(60), 자석(90)의 위치는 위, 아래로 조정될 수 있다.
제2 확산부(30)과 제1 확산부(20)의 거리는 코일(80)과 자석(90)의 상호작용에 의해서 조절되며, 보다 구체적으로, 전류가 흐르는 코일(80)에 의해 전자기력이 발생하고 자석(90)과 전자기력의 상호작용에 의해 제2 확산부(30)과 제1 확산부(20)의 거리가 조절된다. 코일(80)에 흐르는 전류의 세기, 방향에 따라 제2 확산부(30)과 제1 확산부(20)의 정확한 거리 및 움직임의 방향이 정해진다. 예시적으로, 코일(80)에 의한 전자기장의 증폭은 압전 효과(피에조 효과)에 따라 거리를 조절할 수 있다. 이 경우 제2 확산부(30)과 제1 확산부(20)의 거리가 조절되고, 광 출력장치(100)을 통과한 광(1)의 방향이 최종적으로 정해질 수 있다.
광(1)의 방향은 제1 확산부(20)과 제2 확산부(30)의 표면의 형태에 따라 원거리용 확산 각 또는 근거리용 확산 각으로 다양하게 정해질 수 있으며, 그 방사각은 제한되지 않는다.
도 3은 제1 실시예에 따른 광 출력장치의 확대도이다.
도 3을 참조하면, 레이저부(12)에서 나온 빔은 제1 확산부(20)에 도달하기 전에 방사각을 형성하며 퍼질 수 있다. 제1 확산부(20)에 도달한 빔은 확산되어 광이 도달하는 영역을 넓게 만들 수 있다. 제1 확산부(20)을 통과하여 제2 확산부(30)에 도달한 빔은 재차 확산되어 광이 도달하는 영역을 더 넓게 만들 수 있다.
레이저부(12)에서 나온 빔은 제1 확산부(20)에 도달하기 전에 방사각을 형성하며 퍼질 수 있고, 제1 확산부(20)에 도달한 빔은 확산되어 광이 도달하는 영역을 좁게 만들 수 있다. 제1 확산부(20)을 통과하여 제2 확산부(30)에 도달한 빔은 재차 확산되어 광이 도달하는 영역을 더 좁게 만들 수 있다.
도 4는 제1 실시예에 따른 광 출력장치의 제3 예시 단면도이다.
도 4를 참조하면, 광원(10)에서 레이저부(12)는 제1 영역 및 제2 영역으로 구분될 수 있고, 각각의 영역의 출력은 제어장치(미도시)에 의해 개별적으로 제어될 수 있다.
제2 영역의 출력은 제1 영역의 출력보다 낮을 수 있고, 예시적으로, 제2 영역의 출력이 발생하지 않기 위해 해당 영역의 전원은 꺼져있는 상태일 수 있다.
레이저부(12)의 영역은 2개 이상의 영역으로 구분될 수 있고, 필요에 따라 제어장치(미도시)는 각 소자를 개별적으로 제어할 수 있다.
도 5는 제1 실시예에 따른 광 출력장치의 제4 예시 단면도이다.
도 5를 참조하면, 도4의 제2 확산부(30)과 제1 확산부(20)의 거리가 코일(80) 및 자석(90)의 상호작용에 의해 조절할 수 있다. 이 경우 레이저부(12)의 출력을 제어함과 동시에 제2 확산부(30)과 제1 확산부(20)의 거리를 동시에 제어하여 전력의 효율성을 극대화 할 수 있고, 물체의 거리에 따른 효율적인 전력 사용을 도모할 수 있다.
도 6은 광원의 제1 예시 상면도이다.
도 7은 광원의 제2 예시 상면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 광원(10)은 복수의 레이저부(12)로 형성될 수 있고, 각각의 소자는 제어장치에 의해 개별적으로 조절될 수 있다. 레이저부 소자(12a)의 출력은 레이저부 소자(12b)의 출력보다 낮을 수 있고, 예시적으로, 레이저부 소자(12a)의 출력이 발생하지 않기 위해 해당 영역의 전원은 꺼져있는 상태일 수 이??.
광원(10)은 복수의 레이저부(12)를 포함할 수 있으며, 레이저부 영역의 형태 또는 각 소자의 개수와 배열은 다양하게 정해질 수 있고, 본 실시예에 제한되지 않는다.
도 8은 확산부의 제1 예시 상면도이다.
도 9는 확산부의 형태를 예시한 상면도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 제2 확산부(30)의 형태 및 크기는 제한되지 않는다.
제2 확산부(30a)는 제1 영역(32a)과 제2 영역(32b)로 구분될 수 있다. 각 영역의 재질 및 형태는 필요에 따라 다르게 구성될 수 있다.
제2 확산부(30b)는 단일한 영역(32b)으로 구성될 수 있다. 단일한 재질로 구성될 수 있으며, 필요에 따라 중심과 외각의 방사각도를 조절하기 위해서 패턴을 달리 할 수 있다.
제2 확산부(30c)는 개방된 형태를 가질 수 있다. 예시적으로, 단일한 영역(32c)의 크기를 제2 확산부(30c)보다 작게하여 단일한 영역(32c)를 제외한 나머지 영역은 개방되어 있을 수 있다.
도 10은 제2 실시예에 따른 광 출력장치의 제1 예시 단면도이다.
도 11은 제2 실시예에 따른 광 출력장치의 제2 예시 단면도이다.
도 10 및 도11을 참조하면, 광 출력장치(200)은 확산부(130), 덮개(140), 조절부(160), 본체부(170), 코일(180), 자석(190)을 포함할 수 있다.
확산부(130)은 조절부(160)에 의해 고정되고, 확산부(130)를 통과한 빛을 설정된 방사각으로 확산시킬 수 있다. 확산부(130)의 표면에 형성된 요철은 다양한 형상, 재질을 가질 수 있고 광을 확산시키는 각도는 이러한 형상, 재질 등에 의해 다양하게 설정될 수 있다.
본체부(170)는 덮개(140)와 결합되어 있으며, 본체부(170) 내부에는 코일(180)이 형성되어 있을 수 있다.
코일(180)은 조절부(160) 내부에 고정된 자석(190)과의 상호작용에 의해 확산부(130)와 광원(110) 사이의 거리를 조절할 수 있다.
제어장치(미도시)는 레이저부(112)의 설정된 영역의 출력을 제어할 수 있다.
레이저부(112)의 영역은 제1 영역 및 제2 영역으로 설정되어 구분되어 있을 수 있고, 제어장치(미도시)에 의해 상기 제1 영역의 출력과 제2 영역의 출력은 개별적으로 조절될 수 있다.
레이저부(112)의 설정된 영역 중 제2 영역의 출력은 상기 제1 영역의 출력보다 낮도록 조절될 수 있다.
광원(110)은 제1 광원부 및 제2 광원부로 구성될 수 있다.
광원(110) 중 제1 광원부는 수직 공동 표면 발광 레이저(VCSEL, Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 소자로 구성될 수 있다.
광원(110) 중 제2 광원부는 제1 광원부의 지향각보다 넓을 수 있다.
확산부(130), 조절부(160), 자석(190)의 위치는 위, 아래로 조정될 수 있다.
확산부(130)과 광원(110)의 거리는 코일(180)과 자석(190)의 상호작용에 의해서 조절되며, 보다 구체적으로, 전류가 흐르는 코일(180)에 의해 전자기력이 발생하고 자석(190)과 전자기력의 상호작용에 의해 확산부(130)와 광원(110)의 거리가 조절된다. 코일(180)에 흐르는 전류의 세기, 방향에 따라 확산부(10)와 광원(110)의 정확한 거리 및 움직임의 방향이 정해진다. 예시적으로, 코일(180)에 의한 전자기장의 증폭은 압전 효과(피에조 효과)에 따라 거리를 조절할 수 있다. 이 경우 확산부(130)와 광원(110)의 거리가 조절되고, 광 출력장치(200)을 통과한 광(101)의 방향이 최종적으로 정해질 수 있다.
광(101)의 방향은 확산부(130)의 표면의 형태에 따라 원거리용 확산 각 또는 근거리용 확산 각으로 다양하게 정해질 수 있으며, 그 방사각은 제한되지 않는다.
도 12는 광원에서 조사된 광이 물체에 도달하는 과정을 예시한 제1 예시 도면이다.
도 13은 광원에서 조사된 광이 물체에 도달하는 과정을 예시한 제2 예시 도면이다.
도 12를 참조하면, 광 출력장치(1100)는 광원부(1110), 제2 확산장치(1120), 제1 확산장치(1130)를 포함할 수 있고, 지지대(미도시), 본체부(미도시), 제어장치(미도시), 코일 또는 압전소자(미도시), 자석 또는 금속물질(미도시)을 추가적으로 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 코일 또는 압전소자는 자석 또는 금속물질의 상호작용으로 확산장치는 광경로 방향 움직임(1102)을 발생시킬 수 있고, 광경로와 수직한 방향 움직임(1104)을 발생시킬 수도 있다. 전자기적 상호작용을 발생시켜 물체의 움직임을 발생시킬 수 있는 것이면 그 종류는 제한되지 않는다.
광원부에서 나온 광(1111)은 제2 확산장치(1120)을 통과하여 제1 확산장치(1130)으로 전달될 수 있으며, 광원부에서 나온 광(1111)은 곧바로 제1 확산장치(1130)으로 전달될 수 있다.
제1 확산장치(1130)은 제1 지지대(미도시)와 연결될 수 있으며, 1개 이상의 자연수를 가지는 N개(N은 1 이상의 자연수임)의 영역으로 구분될 수 있다.
복수 개의 영역으로 구분된 제1 확산장치(1130)은 물체의 각 영역으로 광이 전달될 수 있도록 표면을 다르게 형성시킬 수 있다. 예시적으로, 프레넬(Fresnel) 렌즈를 필요에 따라 가공하여 사용할 수 있고, 프리즘, 디퓨저 등을 활용할 수도 있다.
광원부(1110)은 필요에 따라 복수 개의 광원을 포함할 수 있으며, 광원부 내의 소자는 제어장치(미도시)의 신호를 전달 받아 소자의 출력을 개별적으로 조절할 수 있다. 예시적으로, 복수 개의 광원은 복수 개의 수직 공동 표면 발광 레이저(VCSEL, Vertical Cavity Surface Emitting Laser)일 수 있고, 소자 내부의 복수 개의 어퍼처(aperture)를 통해 출사되는 광이 개별적으로 조절될 수 있게 된다.
복수 개의 어퍼처를 포함하는 수직 공동 표면 발광 레이저가 복수 개 설치되어, 복수개의 어퍼처에서 출사되는 광의 출력을 개별적으로 제어함과 동시에, 작동하는 수직 공동 표면 발광 제이저의 출력을 개별적으로 제어하면, 더욱 효율적인 전력 사용을 도모할 수 있다.
광원부에서 나온 광(1111)은 예시적으로 조사각이 20도 내외일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 제2 확산장치를 통과한 광(1121) 및 제1 확산장치를 통과한 광(1131)은 필요에 따라 광 확산장치의 표면 재질, 성분, 형상, 영역 등에 따라 조절될 수 있다. 일 실시예에 따라, 제2 확산장치를 통과한 광이 제1 확산장치를 통과하는 경우 화각(FOV, Field Of View)이 기 설정된 기준에 따라 조절될 수 있고, 광이 도달하는 물체에 도달하는 광량 및 도달 영역을 조절할 수 있게 된다.
광 도달 영역(1180)은 제1 확산장치(1130)의 영역이 단일한 경우에는 단일한 영역일 수 있으나, 제1 확산장치(1130)의 영역은N개(N은 1 이상의 자연수임)의 영역으로 구분될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 광원부(1110)에서 나오는 광을 통과시키고, 제2 지지대와 연결되어 있는 제2 확산장치를 더 포함할 수 있다. 제1 확산장치의 역할은 광원부에서 전달된 광(1111)의 방사각을 넓히거나 좁히는 것일 수 있다.
광 출력장치(1100)에서 제1 확산장치(1130)과 제2 확산장치(1120) 사이의 상대적 거리에 따라 원거리 또는 근거리 인식의 단계를 조절할 수 있다. 상대적 거리는 물체의 위치에 따라 조절될 수 있다.
예시적으로, 근거리 인식 단계에서는 제1 확산장치(1130)과 제2 확산장치(1120)의 상대적 거리는 원거리 인식 단계에서보다 더 멀어져야 할 수 있다.
제1 확산장치와 제2 확산장치 사이의 거리에 기초하여 물체에 도달하는 광량 및 도달 영역을 조절할 수 있다. 원거리 영역에서는 거리에 따라 단위 면적당 도달하는 광량이 줄어들고, 동일한 광원에서 출사된 광이 도달하는 영역이 방사적으로 넓어질 수 있다. 원거리 인식단계에서 상대적 거리의 조절에 따른 광량, 화각 등의 조절은 정확한 거리 데이터 측정을 가능하게 한다.
도 14는 광원에서 조사된 광이 물체에 도달하는 과정을 예시한 제3 예시 도면이다.
도 14를 참조하면, 광 출력장치(1200)는 광원부(1210), 제2 확산장치(1220), 제1 확산장치(1230)를 포함할 수 있고, 지지대(미도시), 본체부(미도시), 제어장치(미도시), 코일 또는 압전소자(미도시), 자석 또는 금속물질(미도시)을 추가적으로 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 코일 또는 압전소자와 자석 또는 금속물질의 상호작용으로 확산장치는 광경로 방향 움직임을 발생시킬 수 있고, 광경로와 수직한 방향 움직임을 발생시킬 수도 있다.
광원부에서 나온 광(1211)은 제2 확산장치(1220)을 통과하여 제1 확산장치(1230)으로 전달될 수 있으며, 광원부에서 나온 광(1211)은 곧바로 제1 확산장치(1230)으로 전달될 수 있다.
광원부에서 나온 광(1211)은, 예시적으로, 방사각이 20도 내외일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 제2 확산장치를 통과한 광(1221) 및 제1 확산장치를 통과한 광(1231)은 필요에 따라 광 확산장치의 표면 재질, 성분, 형상, 영역 등에 따라 조절될 수 있다.
광 도달 영역(1280)은 제1 확산장치(1230)의 영역이 단일한 경우에는 단일한 영역일 수 있으나, 제1 확산장치(1230)의 영역이 N개(N은 1 이상의 자연수임)로 구분된 경우 N개의 영역으로 구분될 수 있다.
N개로 구분된 광 도달 영역(1280)에 도달하는 광은 제1 확산장치(1230)의 영역에 대응하여 정확하게 해당 영역 내부에 도달할 수 있으나, 기 설정된 기준 이상의 광량이 도달하는 경우 해당 영역에 대응되는 광이 도달된 것으로 이해될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 광원부(1210)에서 나오는 광을 통과시키고, 제2 지지대와 연결되어 있는 제2 확산장치를 더 포함할 수 있다. 제1 확산장치의 역할은 광원부에서 전달된 광(211)의 방사각을 넓히거나 좁히는 것일 수 있다.
광 출력장치(1200)에서 제1 확산장치(1230)과 제2 확산장치(1220) 사이의 상대적 거리에 따라 원거리 또는 근거리 인식의 단계를 조절할 수 있다. 상대적 거리는 물체의 위치에 따라 조절될 수 있다.
예시적으로, 원거리 인식 단계에서는 제1 확산장치(1230)과 제2 확산장치(1220)의 상대적 거리는 근거리 인식 단계에서보다 더 가까워져야 할 수 있다.
근거리 인식의 단계에서는 좁은 화각(FOV)를 가지게 되면 물체에 도달하는 광의 밀도가 증가하게 되므로, 방사된 광을 전달할 필요가 있다. 일 실시예에 따라 제1 확산장치 및 제2 확산장치의 상대적 거리를 조절하여 물체에 도달하는 화각을 증가시킬 수 있다.
도 15은 광원에서 조사된 광이 물체에 도달하는 과정을 예시한 제4 예시 도면이다.
도 15를 참조하면, 제1 확산장치(1230)는 1개 이상의 자연수를 가지는 N개의 영역으로 구분될 수 있다. 제1 확산장치를 위에서 바라본 모습을 제1 확산장치 영역(1235)으로 나타낼 수 있다.
광 도달 영역(1280) 내의 물체(1290)는 제1 확산장치 영역(1235)에 대응될 수 있다.
제1 확산장치(1230)은 코일 또는 압전소자(미도시)와 자석 또는 금속 물질(미도시)와의 상호작용에 의해 광경로 방향 또는 광경로와 수직 또는 수평한 방향으로 이동할 수 있고, 필요에 따라 광이 전달되는 위치로 이동할 수 있다.
일 실시예에 따라 제1 확산장치의 전자기적 상호작용에 의해 제1 확산장치의 위치 또는 방향이 변화될 수 있고, 제1 확산장치의 움직임에 기초하여 물체에 도달하는 광의 방향 또는 위치를 기 설정된 기준에 따라 조절할 수 있다.
제1 확산장치(1230)는 광원부의 출력 변화 간격에 맞추어 이동할 수 있고, 제1 확산장치를 통과하는 광이 물체의 대응 영역을 비추도록 제어될 수 있다. 예시적으로, 제1 확산장치(1230)의 A 영역을 통해 광이 통과하도록 제1 확산장치가 이동할 수 있고, 제1 확산장치의 A영역을 통과한 광은 광 도달 영역(1280) 내의 대응되는 영역 A'로 광이 전달될 수 있다.
또 다른 예시로, 제1 확산장치(1230)가 이동하여 광이 B 영역, C 영역의 순서대로 통과하는 경우 광 도달 영역(1280) 내의 대응되는 영역 B', C'의 순서대로 광이 전달될 수 있다.
이러한 부분적 제어를 통한 광 전달 방식은 전체 영역에 대해 입사하는 일반적인 광 출력 방식에 비해 광 도달 영역(1280)에 도달하는 광의 세기를 세게 전달할 수 있다.
도 16은 광원에서 조사된 광이 수신부에 도달하는 과정을 예시한 제1 예시 도면이다.
도 16을 참조하면, 광 출력장치(1300)는 광원부(1310), 제2 확산장치(1320), 제1 확산장치(1330) 및 수신부(1340)를 포함할 수 있고, 지지대(미도시), 본체부(미도시), 제어장치(미도시), 코일 또는 압전소자(미도시), 자석 또는 금속물질(미도시)을 추가적으로 더 포함할 수 있다.
수신부(1340)는 IR 필터(1350) 및/또는 렌즈(1360)을 포함할 수 있다. IR 필터(1350)은 적외선의 투과를 제한하는 기능을 가지고, 렌즈(1360)은 광을 굴절시키는 기능을 가진다. 렌즈의 종류에 따라 광을 모으거나 퍼뜨리는 역할을 할 수 있으나, 렌즈의 종류는 제한되지 않는다.
일 실시예에 따르면, 코일 또는 압전소자와 자석 또는 금속물질의 상호작용으로 확산장치는 광경로 방향 움직임을 발생시킬 수 있고, 광경로와 수직한 방향 움직임을 발생시킬 수도 있다.
광원부에서 나온 광(1311)은 제2 확산장치(1120)을 통과하여 제1 확산장치(1330)으로 전달될 수 있으며, 광원부에서 나온 광(1311)은 곧바로 제1 확산장치(1330)으로 전달될 수 있다.
제1 확산장치(1330)은 제1 지지대(미도시)와 연결될 수 있으며, 1개 이상의 자연수를 가지는 N개의 영역으로 구분될 수 있다.
복수 개의 영역으로 구분된 제1 확산장치(1330)은 물체의 각 영역으로 광이 전달될 수 있도록 표면을 다르게 형성시킬 수 있다. 예시적으로, 프레넬(Fresnel) 렌즈를 필요에 따라 가공하여 사용할 수 있고, 프리즘, 디퓨저 등을 활용할 수도 있다.
확산장치는 광을 전달시키는 것이면 제한되지 않고 다양한 종류의 확산장치를 선택할 수 있다. 일 실시예에 따른 확산장치는, 광을 통과시킬 수 있도록 투과성을 가지는 물질로서 유리 또는 플라스틱으로 구성될 수 있고, 광효율을 감소시키지 않도록 적절하한 소재가 채택될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
확산장치는 광학 기판에서 마이크로 렌즈를 부착하거나, 광학 기판을 물리적 또는 화학적으로 가공하여 마이크로 렌즈를 형성할 수 있다.
광학 기판 또는 마이크로 렌즈은 자외선 경화 우레탄아크릴레이트(PUA), 폴리에스테르류, 에폭시계 수지, (메타) 아크릴레이트계 수지 등의 경화수지 조성물이 활용될 수 있고, 투명도, 투과율, 굴절률 등의 광학 소자의 특성을 고려하여 광학 기판은 필요에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
예시적으로, 광학 기판 또는 마이크로 렌즈는 아크릴 필름, 폴리스타이렌 필름, 폴리에틸렌텔레프탈레이트 필름 등의 광학용 필름 또는 플레이트를 포함할 수 있다.
다른 예시적으로, 광학 기판 또는 마이크로 렌즈은 UV-경화 폴리머, 폴리카르보네이트, 아크릴, 용융실리카, 실리콘 및 이들의 조성물 중 하나 이상을 포함하는 혼합물을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
확산장치에서 광학 기판 상의 셀은 출력광을 물체에 균일하게 조사하기 위하여 무작위 배열을 가질 수 있고, 단일 렌즈의 형상, 위치, 곡률, 비구면 계수, 렌즈의 크기 등을 조절하거나 유사난수배치방법 등을 활용하여 산란광을 생성할 수 있다.
확산장치에서 각각의 마이크로 렌즈들은 상기 마이크로 렌즈의 표면 형상을 정하는 형상 프로파일, 상기 마이크로 렌즈의 크기를 정하는 크기 프로파일, 상기 마이크로 렌즈의 패턴을 정하는 패턴 프로파일에 의해 정의될 수 있다.
일 실시예에 따라, 마이크로 렌즈의 곡률 반경, 마이크로 렌즈의 새그(sag), 마이크로 렌즈의 지름, 광의 발산 각도, 초점 거리, 상대적 수직 위치 또는 수평 위치 등의 임의의 변수를 조합하여 마이크로 렌즈의 패턴을 무작위화 할 수 잇다.
일 실시예에 따라, 확산장치에서 격벽면을 통과하여 진행하는 광이 목표로 하는 대상 이외의 지점으로 전달될 수 있다. 예를 들어, 고스트 현상의 발생 원인은 격벽 도는 마이크로 렌즈의 일 부분에 의해 내부 전반사에 의해 발생할 수 있다.
일 실시예에 따라 위와 같은 고스트 현상을 방지하기 위하여 마이크로 렌즈 어레이는 콜리메터 렌즈(Collimator Lens)를 더 포함할 수 있다. 예시적으로, 콜리메터 렌즈(Collimator Lens)는 마이크로 렌즈 아래에 설치되어 비대칭적이고, 새그가 높은 렌즈면에 의해 발생하는 고스트 현상을 방지할 수 있다. 또한 콜리메터 렌즈를 사용하여 광원의 거리 또는 각도를 조절하여 광효율을 증대시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 콜리메터 렌즈(Collimator Lens)는 마이크로 렌즈 어레이와 하나의 시스템을 형성하거나 분리된 별개의 시스템을 형성할 수 있다.
일 실시예에 따른 콜리메터 렌즈(Collimator Lens) 광원의 거리를 조절하거나 각도를 조절할 수 있는 것으로, 종래에 활용되던 콜리메터 렌즈를 사용할 수 있다.
일 실시예에 따라, 9개의 영역으로 구분된 마이크로 렌즈 어레이의 하단에 9개의 콜리메터 렌즈를 배치하여 1차적으로 입사 광원의 경로(path)를 조절하고, 2차적으로 마이크로 렌즈 어레이를 통해 최종 방사 빔의 각도와 형태를 조절할 수 있다.
일 실시예에 따라, 전술한 마이크로 렌즈 어레이 또는 콜리메터 렌즈는 복수 개의 광원을 가지는 거리측정장치와 함께 사용되어 기존의 단일한 광원을 가지는 거리측정장치에 비해 높은 효율을 보일 수 있다.
광원부(1310)은 필요에 따라 복수 개의 광원을 포함할 수 있으며, 광원부 내의 소자는 제어장치(미도시)의 신호를 전달 받아 소자의 출력을 개별적으로 조절할 수 있다.
광원부에서 나온 광(1311)은 예시적으로 조사각이 20도 내외일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 제2 확산장치를 통과한 광(1321) 및 제1 확산장치를 통과한 광(1331)은 필요에 따라 광 확산장치의 표면 재질, 성분, 형상, 영역 등에 따라 조절될 수 있다.
광 도달 영역(1380)은 제1 확산장치(1330)의 영역이 단일한 경우에는 단일한 영역일 수 있으나, 제1 확산장치(1330)의 영역이 N개로 구분된 경우 N개의 영역으로 구분될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 광원부(1310)에서 나오는 광을 통과시키고, 제2 지지대와 연결되어 있는 제2 확산장치를 더 포함할 수 있다. 제1 확산장치의 역할은 광원부에서 전달된 광(1311)의 방사각을 넓히거나 좁히는 것일 수 있다.
광 출력장치(1300)에서 제1 확산장치(1330)과 제2 확산장치(1320) 사이의 상대적 거리에 따라 원거리 또는 근거리 인식의 단계를 조절할 수 있다. 상대적 거리는 물체의 위치에 따라 조절될 수 있다.
수신부(1340)는 1 이상의 자연수를 가지는 M개(M은 1 이상의 자연수임)의 영역으로 구분될 수 있다.
광원부(1310)는 1 이상의 자연수를 가지는 L개의 영역(L은 1 이상의 자연수임)으로 구분될 수 있다. 광원부(1310)의 L개의 영역마다 광의 출력이 개별적으로 조절될 수 있다. 이러한 개별 조절은, 예시적으로, 제어장치(미도시)에 의해 전류를 제어하는 것일 수 있다.
광원부(1310)의 L개의 영역은 제1 확산장치(1330)의 N개(N은 1 이상의 자연수임)의 영역에 대응될 수 있다.
수신부(1340)의 M개의 영역은 제1 확산장치(1330)의 N개의 영역에 대응될 수 있다.
광원부(1310)의 출력은 각 영역별로 순차적으로 제어될 수 있고, 그 순서는 제한되지 않는다.
제1 확산장치(1330)의 출력 변화는 광원부(1310)의 출력 변화 간격에 맞추어 이동할 수 있고, 제1 확산장치(1330)는 광이 물체의 대응 영역을 비추도록 제어될 수 있다. 예시적으로, 제1 확산장치(1330)의 A 영역을 통해 광이 통과하도록 제1 확산장치가 이동할 수 있고, 제1 확산장치의 A영역을 통과한 광은 광 도달 영역(1380) 내의 대응되는 영역 A'로 광이 전달될 수 있다.
또 다른 예시로, 제1 확산장치(1330)가 이동하여 광이 B 영역, C 영역의 순서대로 통과하는 경우 광 도달 영역(1380) 내의 대응되는 영역 B', C'의 순서대로 광이 전달될 수 있다.
제1 확산장치(1330)을 통과하고 물체의 대응 영역에 도달하여 반사된 광은 수신부(1340)에 전달될 수 있다. 또한 수신부에 전달된 반사광은 제1 확산장치(1330)의 N개의 영역에 대응되도록 구분될 수 있다.
제1 확산장치(1330)의 출력 변화는 광원부(1310)의 출력 변화 간격에 맞추어 이동할 수 있고, 제1 확산장치(1330)는 광이 수신부의 대응 영역을 비추도록 제어될 수 있다. 예시적으로, 제1 확산장치(1330)의 A 영역을 통해 광이 통과하도록 제1 확산장치가 이동할 수 있고, 제1 확산장치의 A영역을 통과한 광은 수신부(1340) 내의 대응되는 영역 a로 광이 전달될 수 있다.
또 다른 예시로, 제1 확산장치(1330)가 이동하여 광이 B 영역, C 영역의 순서대로 통과하는 경우 수신부(1340) 내의 대응되는 영역 b, c의 순서대로 광이 전달될 수 있다.
광원부의 출력의 제어 속도는 수신부와 연동되어 제어될 수 있다. 이러한 제어 속도는 TOF(Time Of Flight) 프레임 속도(Frame rate)를 기준으로 제어될 수 있는데, 센서의 감도에 따라 그 속도는 달라질 수 있다. 예시적으로 VGA, QVGA, QQVA 등에 따라 속도는 달리 정해질 수 있다.
일반적으로 프레임 속도가 빨라질수록 해당 영역의 화질을 높아지는 경향이 있으므로, 센서의 반응 속도를 빨리 설정할수록 고화질의 영상을 얻을 수 있다.
도 17은 광원에서 조사된 광이 수신부에 도달하는 과정을 예시한 제2 예시 도면이다.
도 17을 참조하면, 제1 확산장치(1330)를 위에서 바라본 모습을 제1 확산장치 영역(1335)으로 나타낼 수 있고, 수신부(1340)을 위에서 바라본 모습을 수신부 영역(1345)로 나타낼 수 있다.
도 18은 확산장치의 영역별 움직임을 예시한 단면도이다.
도 18을 참조하면, 예를 들어, 제1 확산장치 영역(1335)에서 A, B, C, F, E, D, G, H, I 영역의 순서대로 광을 통과시킬 수 있다. 제1 확산장치 영역(1335)에서 광을 통과시키는 순서에 따라 전력의 효율이 달라질 수 있고, 광을 통과시키는 순서는 전체 영역이 중복되지 않도록 하나의 사이클을 형성할 수 있다.
또 다른 예시는, 제1 확산장치 영역(1335)에서 E, F, C, B, A, D, G, H, I 영역의 순서대로 광을 통과시킬 수 있다. 제1 확산장치(1340)의 움직임의 순서 및 방향은 예시적인 것으로 이에 제한되지 않는다.
도 19은 수신부의 영역별 인식 순서를 예시한 단면도이다.
도 19를 참조하면, 수신부 영역의 인식 순서는 제1 확산장치의 움직임에 대응할 수 있다. 예를 들어, 제1 확산장치 영역(1335)에서 A, B, C, F, E, D, G, H, I 영역의 순서대로 광을 통과시키는 경우 수신부 영역(1345)에서 a, b, c, f, e, d, g, h, i 영역의 순서대로 광을 인식할 수 있다.
도 20은 수신부의 영역별 인식 결과를 예시한 단면도이다.
도 20을 참조하면, 수신부(1340)에서 구분된 영역별로 물체의 부분을 인식할 수 있다. 예를 들어, a 영역의 경우 물체의 좌상단의 일부를 인식할 수 있다.
도 21은 광원이 복수개인 경우 확산장치의 영역별 움직임을 예시한 제1 예시 단면도이다.
도 22은 광원이 복수개인 경우 확산장치의 영역별 움직임을 예시한 제2 예시 단면도이다.
도 23은 광원이 복수개인 경우 확산장치의 영역별 움직임을 예시한 제3 예시 단면도이다.
도 21 내지 도 23을 참조하면, 광원부는 복수개의 광원을 포함할 수 있고, 광원이 복수개인 경우 확산장치의 영역별 움직임을 나타낼 수 있다. 일 실시예에 따른 광원이 복수개인 경우 확산장치의 영역별 움직임을 예시한 것으로, 광 출력장치가 수신부를 가지지 않는 경우 또는 수신부를 가지는 경우 어느 일부에 한정되지 않는다.
제1 확산장치(1330)의 영역(1335)의 여부는 제1 확산장치(1330)의 움직임을 제한하지 않는다.
일 실시예에 따르면, 제1 확산장치(1330)의 움직임을 나타낼 수 있다. 광축을 기준 제1 방향(z축)을 두면, 제1 확산장치(1330)는 제2 방향(x축) 또는 제3 방향(y축)으로 움직일 수 있다.
도 21을 참조하면, 제1 확산장치(1330)은 가로 방향 또는 제2 방향(x축)으로 움직일 수 있다. 광원이 복수개이므로, 제1 확산장치의 움직이는 거리는 광원이 단일한 경우보다 줄어들게 되므로 동작 시간이 줄어드는 장점이 있다.
예시적으로, 9개의 영역으로 분할된 확산장치(1330)에 대해 1개의 광원을 사용하여 광을 조사하는 시간보다 3개의 광원을 사용하여 3개의 채널에 대해 라인 스캐닝 방식을 사용하면 동작 시간이 1/3로 줄어드는 효과를 발생시킬 수 있다.
이러한 복수 개의 광원은 플립칩을 활용하여 다른 광원부에 영향을 최소화할 수 있다. 예시적으로, 플립칩은 음극과 양극 사이의 공진을 활용하여 광을 출사시킬 수 있고, 기판에 소자를 설치하는 경우 다른 광원부에 영향을 미치지 않고 배선할 수 있다.
도 22를 참조하면, 제1 확산장치(1330)은 세로 방향 또는 제3 방향(y축)으로 움직일 수 있다.
도 23을 참조하면, 제1 확산장치(1330)의 영역(1335)는 복수 개의 영역으로 구분될 수 있다.
예시적으로, 10개의 광원에 의해 10개의 영역으로 구분되는 제1 확산장치의 영역(1335)를 활용하여 광 출력장치를 가동시킬 수 있다. 이 경우 단일 광원을 사용하는 경우보다 동작 시간이 1/10로 줄어드는 효과를 발생시킬 수 있다.
제1 확산장치의 영역은 필요에 따라 하나 이상의 개수로 나누어질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 확산장치의 영역은 복수개의 라인을 형성할 수 있다. 제1 확산장치의 영역은 필요에 따라 일렬로 배열된 광원에 대응하여 움직일 수 있다. 제1 확산장치의 영역은 수신부의 포함 여부에 관계없이 광 출력장치의 출력에 따라 확산장치가 조절될 수 있다.
이러한 복수 개의 광원은 플립칩을 활용하여 다른 광원부에 영향을 최소화할 수 있다.
예시적으로, 플립칩은 음극과 양극 사이의 공진을 활용하여 광을 출사시킬 수 있고, 기판에 소자를 설치하는 경우 다른 광원부에 영향을 미치지 않고 배선할 수 있다.
도 24은 광원이 복수개인 경우 확산장치의 영역별 움직임을 예시한 제4 예시 단면도이다.
도 24를 참조하면, 제1 확산장치(1330)의 영역(1335)는 복수 개의 영역으로 구분될 수 있고, 일 실시예에 따르면, 상기 제1 확산장치(1330)의 복수 개의 영역(1335)의 개수와 동일한 복수 개의 광원을 가질 수 있다. 이러한 복수 개의 광원을 활용하면 제1 확산장치(1330)의 움직임의 거리가 줄어들게 되므로, 동작 시간이 줄어들게 되는 장점을 가질 수 있다.
예시적으로, 9개의 영역으로 구분된 제1 확산장치(1330)의 복수 개의 영역(1335)에 대응되는 9개의 광원을 가질 수 있다. 9개의 광원을 가지는 제1 확산장치의 이동시간은 1개의 광원에 의해 동작되는 작동 시간과 비교할 때 1/9 또는 그 이하의 시간일 수 있다.
이러한 복수 개의 광원은 플립칩을 활용하여 다른 광원부에 영향을 최소화할 수 있다.
예시적으로, 플립칩은 음극과 양극 사이의 공진을 활용하여 광을 출사시킬 수 있고, 기판에 소자를 설치하는 경우 다른 광원부에 영향을 미치지 않고 배선할 수 있다.
1: 광
10: 광원
12: 광원부
12a: off 상태인 레이저 소자
12b: on 상태인 레이저 소자
20: 제1 확산부
30: 제2 확산부
32: 제2 확산부의 제2 영역
34: 제2 확산부의 제1 영역
40: 덮개
50: 지지부
60: 조절부
70: 본체부
80: 코일
90: 자석
100: 광 출력장치
101: 레이저 광
110: 광원
112: 광원부
130: 확산부
140: 덮개
160: 조절부
170: 본체부
180: 코일
190: 자석
200: 광 출력장치
1100: 광 출력장치
1102: 광경로 방향 움직임
1104: 광경로와 수직한 방향 움직임
1110: 광원부
1111: 광원부에서 나온 광
1120: 제2 확산장치
1121: 제2 확산장치를 통과한 광
1130: 제1 확산장치
1131: 제1 확산장치를 통과한 광
1180: 광 도달 영역
1200: 광 출력장치
1210: 광원부
1211: 광원부에서 나온 광
1220: 제2 확산장치
1221: 제2 확산장치를 통과한 광
1230: 제1 확산장치
1231: 제1 확산장치를 통과한 광
1235: 제1 확산장치 영역
1280: 광 도달 영역
1290: 물체
1300: 광 출력장치
1310: 광원부
1320: 제2 확산장치
1330: 제1 확산장치
1335: 제1 확산장치 영역
1340: 수신부
1345: 수신부 영역
1350: IR필터
1360: 렌즈
1380: 광 도달 영역
1390: 물체

Claims (17)

  1. 광을 출력하는 하나 이상의 광원을 포함하는 광원부;
    상기 광원부에서 나오는 광을 통과시키고, 제1 지지대와 연결되며 N개의 영역으로 구분된 제1 확산장치 -N은 1 이상의 자연수 임- ; 및
    상기 제1 확산장치를 둘러싸는 본체부로 구성되어 있고,
    상기 본체부는 코일 또는 압전소자를 포함하고,
    상기 제1 확산장치는 본체부와 상호작용하여 광경로 방향 또는 광경로와 수직 또는 수평한 방향의 움직임을 발생시킬 수 있는 자석 또는 금속물질을 포함하며,
    상기 광원부는 제어신호를 입력받아 상기 하나 이상의 광원의 출력을 개별적으로 조절하고,
    상기 제1 확산장치는 상기 광원의 출력에 대응하여 상기 본체부와 상호작용하고 상기 광의 방사각 또는 방향을 조절하는, 광 출력장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광원부에서 나오는 광을 통과시키고, 제2 지지대와 연결되어 있는 제2 확산장치를 더 포함하는, 광 출력장치.
  3. 제1항에 있어서,
    M개의 영역으로 구분된 수신부를 더 포함하고 -M은 1 이상의 자연수임-,
    상기 수신부는 렌즈 또는 IR 필터를 더 포함하는, 광 출력장치.
  4. 제1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 확산장치의 N개의 영역마다 상기 광원의 영역에 대응하여 광의 방사각이 개별적으로 정해지는, 광 출력장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 광원부는 L개의 영역으로 구분되어 있고 -L은 1 이상의 자연수임-,
    상기 광원부의 L개의 영역마다 광의 출력이 개별적으로 조절되는, 광 출력장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 광원부의 L개의 영역은 상기 제1 확산장치의 N개의 영역에 대응되는, 광 출력장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 광원부의 출력은 각 영역별로 순차적으로 제어되는, 광 출력장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 확산장치는 상기 광원부의 출력 변화 간격에 맞추어 이동하는, 광 출력장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 확산장치는 상기 광원부의 출력 변화 간격에 맞추어 이동하고,
    상기 제1 확산장치를 통과하는 광이 물체의 대응 영역을 비추도록 제어되는, 광 출력장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 확산장치를 통과하고 물체의 대응 영역에 도달하여 반사된 반사광이 수신부에 전달되는, 광 출력장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 수신부는 상기 제1 확산장치의 N개의 영역에 대응되도록 구분되어 있는, 광 출력장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 광원부의 출력의 제어 속도는 수신부와 연동되어 제어되는, 광 출력장치.
  13. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제1 확산장치와 상기 제2 확산장치 사이의 거리는 제2 확산장치와 피사체 사이의 거리에 따라 정해지는, 광 출력장치.
  14. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원부는 복수 개의 광원을 포함하는, 광 출력장치.
  15. 제3항에 있어서,
    상기 수신부의 M개의 영역은 상기 제1 확산장치의 N개의 영역과 대응되는, 광 출력장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 수신부는 M개의 영역 중 상기 제1 확산장치의 출력과 대응되는 부분을 구분하여 인식하는, 광 출력장치.
  17. 제3항에 있어서,
    상기 수신부의 각 영역의 경계의 신호는 경계 주변의 신호를 이용하여 보정하는, 광 출력장치.
KR1020200125935A 2020-03-30 2020-09-28 광 출력이 조절이 가능한 광 출력장치 KR102389320B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/105,725 US11843221B2 (en) 2020-03-30 2020-11-27 Light source module for emitting high density beam and method for controlling the same
US17/105,726 US11888289B2 (en) 2020-03-30 2020-11-27 Light source module allowing differential control according to distance to subject and method for controlling the same
KR1020210004981A KR102622603B1 (ko) 2020-03-30 2021-01-14 빔 스티어링이 가능한 광원 모듈 및 그 제어방법
KR1020220041040A KR102524381B1 (ko) 2020-04-17 2022-04-01 광 출력이 조절이 가능한 광 출력장치
KR1020230131532A KR20230146492A (ko) 2020-03-30 2023-10-04 기판의 하측으로 제어장치가 배치되는 광원 모듈

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20200046634 2020-04-17
KR1020200046634 2020-04-17
KR20200055791 2020-05-11
KR1020200055791 2020-05-11

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220041040A Division KR102524381B1 (ko) 2020-04-17 2022-04-01 광 출력이 조절이 가능한 광 출력장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210129572A KR20210129572A (ko) 2021-10-28
KR102389320B1 true KR102389320B1 (ko) 2022-04-25

Family

ID=78232810

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200125935A KR102389320B1 (ko) 2020-03-30 2020-09-28 광 출력이 조절이 가능한 광 출력장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102389320B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100649641B1 (ko) * 2005-05-31 2006-11-27 삼성전기주식회사 Ｌｅｄ 패키지
WO2018092873A1 (ja) * 2016-11-17 2018-05-24 コニカミノルタ株式会社 光学素子駆動方法及び光学装置
WO2019043102A1 (en) * 2017-08-30 2019-03-07 Koninklijke Philips N.V. LASER ARRANGEMENT COMPRISING A VCSEL NETWORK

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100649641B1 (ko) * 2005-05-31 2006-11-27 삼성전기주식회사 Ｌｅｄ 패키지
WO2018092873A1 (ja) * 2016-11-17 2018-05-24 コニカミノルタ株式会社 光学素子駆動方法及び光学装置
WO2019043102A1 (en) * 2017-08-30 2019-03-07 Koninklijke Philips N.V. LASER ARRANGEMENT COMPRISING A VCSEL NETWORK

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210129572A (ko) 2021-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111679439B (zh) 光场调制器及其调制方法
CN111580282B (zh) 光发射模组、深度相机、电子设备及控制方法
US20020080615A1 (en) LED collimation optics with improved performance and reduced size
US12092836B2 (en) Optical element and optical system
KR102422784B1 (ko) 광파 탐지 및 거리 측정 장치
JP2017122711A (ja) 光電センサ及び物体検出方法
TWI785400B (zh) 光源、感測器及照明場景的方法
KR20220075177A (ko) 빔 스티어링이 가능한 광원 모듈 및 그 제어방법
KR102389320B1 (ko) 광 출력이 조절이 가능한 광 출력장치
US20210181345A1 (en) Time of flight camera
KR102524381B1 (ko) 광 출력이 조절이 가능한 광 출력장치
CN108388065A (zh) 结构光投射器、光电设备和电子装置
US20120314417A1 (en) Optical lens and light-emitting module using the same
CN111290061A (zh) 光学扩散片、光源装置及距离测量装置
KR102361945B1 (ko) 고밀도 빔 방사를 위한 광원 모듈 및 그 제어방법
KR102440167B1 (ko) 거리측정장치 및 거리측정장치의 구동 방법
KR102072623B1 (ko) 광학 빔 성형 유닛, 거리 측정 디바이스 및 레이저 조명기
CN112684464A (zh) 用于投射激光线的设备及方法、光探测测距设备
KR102476951B1 (ko) 광 출력장치의 광 출력 최적화 방법
KR102476950B1 (ko) 광 출력 조절이 가능한 광 출력장치
CN110070584A (zh) 一种密度可调的散斑编码图案生成方法及装置
JP2021128260A (ja) 光学系装置
CN118475814A (zh) 照明场景的照明设备、相机系统及照明场景的方法
CN117368936A (zh) 距离测量装置
CN117665752A (zh) 一种匀光装置、光发射装置及激光雷达

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant