KR102391022B1 - Light emitting module - Google Patents
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Abstract
광출력모듈이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른, 광출력모듈은, 광원; 광원으로부터 발산된 빛을 집광시켜주는 집광부; 복수의 도파로가 형성되며, 집광부를 통해 집광된 빛을 각각의 도파로를 통해 이동시키는 광가이드부; 및 광가이드부로부터 출사된 빛을 설정된 영역에 투영하는 렌즈부를 포함하되, 광가이드부는 복수의 도파로 중 적어도 하나의 도파로를 복수로 분기하는 분기부; 분기부에 의해 분기된 각각의 도파로가 설정된 간격으로 접근되어 형성되는 커플링부; 및 기준 도파로의 광출구로부터 서로 다른 간격으로 배치되며 커플링부에 의해 커플링된 도파로와 각각 연결된 광출구에 대하여, 적어도 하나의 광출구를 선택하는 채널선택부를 포함한다.An optical output module is disclosed. According to an aspect of the present invention, an optical output module includes: a light source; a light condensing unit for condensing the light emitted from the light source; an optical guide unit having a plurality of waveguides formed therein and moving the light collected through the light collecting unit through each waveguide; and a lens unit for projecting the light emitted from the light guide unit to a set area, wherein the light guide unit includes: a branching unit for branching at least one of the plurality of waveguides into a plurality; a coupling part formed by approaching each waveguide branched by the branching part at a set interval; and a channel selection unit arranged at different intervals from the optical exit of the reference waveguide and selecting at least one optical exit with respect to the optical exit respectively connected to the waveguide coupled by the coupling unit.
Description
본 발명은 광출력모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다중 공간 주파수에 의해 동적으로 다양한 간섭패턴을 형성함으로써 물체까지의 정확한 거리를 산출할 수 있도록 하는 광출력모듈에 관한 것이다.The present invention relates to an optical output module, and more particularly, to an optical output module capable of calculating an accurate distance to an object by dynamically forming various interference patterns by multiple spatial frequencies.
최근 인간이나 기타 사물 등 객체에 대한 이미지화에 있어서, 실제 객체의 형태를 반영하여 3차원 이미지로 구현하려고 하는 시도가 계속되고 있다. 3차원 깊이 정보를 획득하는 방법으로는 스테레오 비전(stereo vision) 방식, TOF(Time of Flight) 방식, 구조광(structured light) 방식 등이 있다.Recently, in the imaging of objects such as humans and other objects, attempts are being made to reflect the shape of the actual object and implement it as a three-dimensional image. As a method of acquiring 3D depth information, there are a stereo vision method, a time of flight (TOF) method, a structured light method, and the like.
스테레오 비전 방식은 좌안 및 우안의 양안 영상을 획득하여 두 영상 간의 정합점을 찾아 시차를 추정한 후, 깊이 정보를 획득한다.The stereo vision method acquires images of both eyes of the left and right eyes, finds a matching point between the two images, estimates disparity, and then acquires depth information.
TOF 방식은 근적외선, 초음파, 레이저 등의 신호를 이용하여 어떤 사물의 거리를 측정하는 기술이다. TOF는 근적외선, 초음파, 레이저 등의 신호가 날아가서 어떤 물체에 부딪친 후 다시 돌아오는 비행 시간을 측정하여 해당 사물의 깊이(depth)를 측정한다.The TOF method is a technology that measures the distance of an object using signals such as near-infrared rays, ultrasonic waves, and lasers. TOF measures the depth of the object by measuring the flight time when signals such as near-infrared rays, ultrasonic waves, and lasers fly, hit an object, and then return.
구조광 방식은 스테레오 비전 시스템에서의 카메라 하나를, 이미 알고 있는 형상을 투사하는 조명계로 전환하는 방식을 이용하여 3차원 깊이 정보를 산출한다. 이때, 구조광 방식은 패턴을 대상체에 주사한 후 기하학적인 변화를 관찰하여 구조광이 주사되는 전 영역에서의 깊이 정보를 획득한다. The structured light method calculates 3D depth information by using a method of converting one camera in the stereo vision system into an illumination system that projects a known shape. In this case, the structured light method acquires depth information in the entire area through which the structured light is scanned by scanning a pattern to the object and observing a geometric change.
즉, 구조광은 특정한 패턴을 가지고 있는 빛을 말하는데, 구조광의 패턴을 구성하는 방법에는 다양한 기술이 있다. 널리 알려진 방법으로는 여러 장의 이진영상을 조합하여 코드(gray code)를 생성시키는 것이 있으며, 사인이나 코사인 함수를 생성하여 위상(phase)을 달리하며 얻어진 영상들의 조합으로 특별한 코드를 생성해 내는 페이즈 쉬프팅(phase shifting) 방법이 있다.That is, structured light refers to light having a specific pattern, and there are various techniques for configuring the pattern of structured light. A well-known method is to generate a gray code by combining multiple binary images. Phase shifting generates a sine or cosine function to change the phase and generates a special code by combining the obtained images. (phase shifting) There is a method.
한편, 페이즈 쉬프팅 방법을 이용한 기존의 일반적인 구조광 시스템은, PLC(Planar Light-wave Circuit: 평면 광파 회로) 기술을 응용하여 한 가지의 공간주파수를 형성한다.On the other hand, the conventional general structured light system using the phase shifting method forms one spatial frequency by applying the PLC (Planar Light-wave Circuit) technology.
그런데, 한 가지의 공간주파수만으로는 물체까지의 정확한 거리를 산출하는데 한계가 있기 때문에, 종래의 구조광 시스템은 보다 정확한 거리산출을 요구하는 최근의 다양한 제품들에 적용하기 어렵다는 문제점이 있다.However, since there is a limit to calculating an accurate distance to an object with only one spatial frequency, the conventional structured light system has a problem in that it is difficult to apply to various products requiring more accurate distance calculation.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 다중 공간 주파수에 의해 동적으로 다양한 간섭패턴을 형성함으로써 물체까지의 정확한 거리를 산출할 수 있도록 하는, 광출력모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an optical output module capable of calculating an accurate distance to an object by dynamically forming various interference patterns by multiple spatial frequencies.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 동적 간섭패턴의 형성이 가능한 광출력모듈은, 광원; 광원으로부터 발산된 빛을 집광시켜주는 집광부; 복수의 도파로가 형성되며, 집광부를 통해 집광된 빛을 각각의 도파로를 통해 이동시키는 광가이드부; 및 광가이드부로부터 출사된 빛을 설정된 영역에 투영하는 렌즈부를 포함하되, 광가이드부는 복수의 도파로 중 적어도 하나의 도파로를 복수로 분기하는 분기부; 분기부에 의해 분기된 각각의 도파로가 설정된 간격으로 접근되어 형성되는 커플링부; 및 기준 도파로의 광출구로부터 서로 다른 간격으로 배치되며 커플링부에 의해 커플링된 도파로와 각각 연결된 광출구에 대하여, 적어도 하나의 광출구를 선택하는 채널선택부를 포함한다.An optical output module capable of forming a dynamic interference pattern according to an aspect of the present invention for achieving the above object includes: a light source; a light condensing unit for condensing the light emitted from the light source; an optical guide unit having a plurality of waveguides formed therein and moving the light collected through the light collecting unit through each waveguide; and a lens unit for projecting the light emitted from the light guide unit to a set area, wherein the light guide unit includes: a branching unit for branching at least one of the plurality of waveguides into a plurality; a coupling part formed by approaching each waveguide branched by the branching part at a set interval; and a channel selection unit arranged at different intervals from the optical exit of the reference waveguide and selecting at least one optical exit with respect to the optical exit respectively connected to the waveguide coupled by the coupling unit.
여기서, 광가이드부는, 기준 도파로 및 분기부에 의해 분기된 도파로들 중의 적어도 하나의 상부에 설치되는 히터를 더 포함할 수 있다.Here, the optical guide unit may further include a heater installed on at least one of the reference waveguide and the waveguides branched by the branching unit.
또한, 광가이드부는, 분기부에 의해 분기된 도파로의 상부에 설치된 히터의 온/오프에 대하여 기준 도파로의 상부에 설치된 히터를 설정된 단계별로 조절하여 해당 도파로를 이동하는 빛의 굴절률을 변화시킬 수 있다.In addition, the light guide unit may change the refractive index of light moving through the waveguide by adjusting the heater installed on the upper part of the reference waveguide in a set stage step by step with respect to the on/off of the heater installed on the upper part of the waveguide branched by the branching part. .
또한, 광가이드부는, 분기부가 복수로 마련되며, 각각의 분기부에 대응하여 하나의 커플링부 및 하나의 히터가 설치되고, 채널선택부는 각각의 커플링부에 대응하여 서로 다른 광출구를 선택할 수 있다.In addition, in the light guide unit, a plurality of branch portions are provided, one coupling portion and one heater are installed corresponding to each branch portion, and the channel selector may select different light outlets corresponding to each coupling portion. .
또한, 광가이드부는, 입력단으로부터 연장되는 도파로가 분기부에 의해 적어도 셋 이상의 도파로로 분기되며, 분기부에 대응하여 하나의 히터 및 히터를 공용하는 적어도 둘 이상의 커플링부를 구비하고, 채널선택부는 각각의 커플링부에 대응하여 서로 다른 광출구를 선택할 수도 있다.In addition, the optical guide unit includes at least two or more coupling units in which a waveguide extending from the input terminal is branched into at least three or more waveguides by the branching part, and one heater and a heater are shared in correspondence to the branching part, and the channel selection unit is each It is also possible to select different light outlets corresponding to the coupling portion of the .
또한, 광가이드부는 복수의 층으로 이루어지며, 각 층의 광가이드부는 각각의 커플링부에 의해 커플링된 도파로가 서로 다른 방향의 광출구로 연결되고, 히터를 공유하여 상하로 적층되며, 채널선택부는 각각의 광출구를 선택할 수 있다.In addition, the optical guide part consists of a plurality of layers, and the optical guide part of each layer connects the waveguides coupled by the respective coupling parts to the optical exits in different directions, shares the heater, and is stacked vertically, channel selection The unit can select each light exit.
본 발명에 따른 동적 간섭패턴의 형성이 가능한 광출력모듈은, 여러 공간 주파수가 오버랩(overlap)된 간섭패턴을 형성할 수 있을 뿐만 아니라 도파로의 출구 채널을 스위칭함으로써 여러 공간 주파수가 교대로 나타나는 간섭패턴을 형성할 수도 있으며, 이와 같이 다중 공간 주파수에 의해 형성되는 다양한 간섭패턴을 이용하여 물체까지의 정확한 거리를 산출할 수 있게 된다.The optical output module capable of forming a dynamic interference pattern according to the present invention can form an interference pattern in which several spatial frequencies overlap, as well as an interference pattern in which several spatial frequencies appear alternately by switching the exit channel of the waveguide. In this way, it is possible to calculate an accurate distance to an object using various interference patterns formed by multiple spatial frequencies.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광출력모듈을 측면에서 바라본 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 나타낸 광가이드부의 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 나타낸 광가이드부의 각각의 히터의 제어 예를 나타낸 도면으로서, (a)는 레퍼런스 히터의 온도 제어를 예시한 도면이며, (b)는 분기 히터의 온도 제어를 예시한 도면이다.
도 4 및 도 5는 레퍼런스 히터의 온도를 제어하여 간섭패턴의 위상 쉬프트가 발생되며, 커플링된 도파로의 채널을 스위칭함으로써 여러 공간 주파수들이 교대로 나타난 예를 도시한 도면이다.
도 6은 도 1에 나타낸 광가이드부의 다른 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 도 6에 나타낸 광가이드부의 각각의 히터의 제어 예를 나타낸 도면으로서, (a)는 레퍼런스 히터의 온도 제어를 예시한 도면이며, (b)는 제1 분기 히터의 온도 제어를 예시하고, (c)는 제2 분기 히터의 온도 제어를 예시한 도면이다.
도 8은 도 1에 나타낸 광가이드부의 또 다른 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 도 1에 나타낸 광가이드부의 또 다른 예를 개략적으로 도시한 도면으로서, (a)는 상층의 광가이드부를 나타내며, (b)는 하층의 광가이드부를 나타내고, (c)는 히터를 공유하도록 상층의 광가이드부 및 하층의 광가이드부가 적층된 예를 나타낸 도면이다.1 is a diagram schematically illustrating a side view of an optical output module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating an example of the light guide unit shown in FIG. 1 .
3 is a view showing an example of controlling each heater of the light guide unit shown in FIG. 2 , wherein (a) is a diagram illustrating temperature control of a reference heater, (b) is a diagram illustrating temperature control of branch heaters .
4 and 5 are diagrams illustrating an example in which a phase shift of an interference pattern is generated by controlling the temperature of a reference heater, and various spatial frequencies are alternately displayed by switching channels of a coupled waveguide.
FIG. 6 is a view schematically illustrating another example of the light guide unit shown in FIG. 1 .
7 is a view showing a control example of each heater of the light guide unit shown in FIG. 6, (a) is a diagram illustrating the temperature control of the reference heater, (b) is a diagram illustrating the temperature control of the first branch heater, , (c) is a diagram illustrating temperature control of the second branch heater.
FIG. 8 is a view schematically illustrating another example of the light guide unit shown in FIG. 1 .
9 is a view schematically showing another example of the light guide unit shown in FIG. 1 , (a) is an upper light guide unit, (b) is a lower light guide unit, (c) is a shared heater It is a view showing an example in which the optical guide part of the upper layer and the optical guide part of the lower layer are stacked to do so.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 기재함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표시한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to exemplary drawings. In describing the reference numerals for the components of each drawing, the same components are denoted by the same reference numerals as much as possible even if they are displayed on different drawings. In addition, in describing the embodiment of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function interferes with the understanding of the embodiment of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속될 수 있지만, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in describing the components of the embodiment of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only for distinguishing the elements from other elements, and the essence, order, or order of the elements are not limited by the terms. When a component is described as being “connected”, “coupled” or “connected” to another component, the component may be directly connected, coupled, or connected to the other component, but the component and the other component It should be understood that another element may be “connected”, “coupled” or “connected” between elements.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광출력모듈을 측면에서 바라본 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a diagram schematically illustrating a side view of an optical output module according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광출력모듈은 광원(100), 집광부(200), 광가이드부(300) 및 렌즈부(400)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , the light output module according to an embodiment of the present invention includes a
광원(100)은 빛을 발산한다. 이때, 광원(100)은 코히어런트(Coherent)한 빛을 발산하는 것이 바람직하다. 여기서, 코히어런트한 빛이란, 단일 주파수 스펙트럼을 가지며, 위상이 일치되고, 균일한 정현파를 이루는 빛을 말한다. The
빛의 간섭 현상을 관찰하기 위해서는 파장이 동일하고 시간에 대한 위상차가 일정한 빛이 만나야 한다. 이와 같은 조건을 만족하는 광원을 간섭성(coherent) 광원이라고 하는데, 레이저가 대표적인 간섭성 광원으로 사용된다. In order to observe light interference, light having the same wavelength and a constant phase difference with respect to time must meet. A light source satisfying such a condition is called a coherent light source, and a laser is used as a representative coherent light source.
간섭성 광원을 실현하기 위해, 광원(100)은 LD(Laser Diode)로 구현될 수 있으며, 특히 EEL(Edge Emitting Laser), VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 다이오드가 사용될 수 있다. 하지만, 광원(100)의 종류는 기재된 설명에 한정되는 것은 아니며, 코히어런트한 빛을 발산한다면 다양한 종류의 광원이 사용될 수 있음은 물론이다.In order to realize the coherent light source, the
집광부(200)는 광원(100)으로부터 발산된 빛을 집광시키고, 집광된 빛이 광가이드부(300)에 입력되도록 한다. 레이저 다이오드는 8 ~ 40도의 화각으로 빛을 발산하기 때문에, 집광부(200)는 광원(100)에 의해 발산되는 빛을 집광시켜 광가이드부(300)의 입력단(310)으로 입력되도록 한다. 이때, 집광부(200)는 렌즈(lens)로 구현될 수 있다. The
여기서, 집광부(200)는 GRIN Lens, Lensed Fiber, Aspheric Lens 등이 사용될 수 있으나, 렌즈의 종류는 기재된 내용에 한정되는 것은 아니며, 넓은 화각으로 발산된 빛을 효율적으로 집광시켜 광가이드부(300)에 입력시킬 수 있다면, 다양한 종류의 렌즈가 사용될 수 있음은 물론이다.Here, the
광가이드부(300)는 입력단(310)으로부터 연장되는 복수의 도파로(320)가 형성되며, 집광부(200)를 통해 집광된 빛을 각각의 도파로(320)를 통해 이동시킨다. In the
히터(330)는 광가이드부(300)의 적어도 하나의 도파로의 상부에 설치될 수 있으며, 대응하는 도파로에 열을 가한다. 히터(330)를 통해 대응하는 도파로에 열을 가하는 경우, 해당 도파로를 따라 진행하는 광파는 굴절률이 변화되며, 이와 같은 특성을 이용하여 출력되는 빛의 위상 패턴을 변화시킬 수 있다. 이때, 히터(330)는 도파로에 가하는 열의 온도를 단계적으로 조절하여 빛의 위상 패턴을 다양하게 변화시킬 수 있다. 또한, 히터(330)는 각각의 도파로에 대응하여 설치될 수 있는데, 이 경우, 히터(330)는 각각의 도파로에 가해지는 온도를 서로 다르게 조절함으로써, 빛의 위상 패턴을 다양하게 변화시킬 수도 있다.The
렌즈부(400)는 광가이드부(300)로부터 출사된 빛을 투과시켜 설정된 영역에 투영한다. 이때, 렌즈부(400)는 광가이드부(300)의 굴절부(340)에 의해 굴절된 빛을 입력받으며, 입력되는 빛의 회절각을 조절하여 설정된 영역에 투영할 수 있다.The
도 2는 도 1에 나타낸 광가이드부의 일 예를 개략적으로 도시한 도면으로서, 광가이드부(300)에 형성된 도파로의 구조를 설명하기 위해 도시한 도면이다.FIG. 2 is a diagram schematically illustrating an example of the optical guide unit shown in FIG. 1 , and is a diagram illustrating a structure of a waveguide formed in the
도 2를 참조하면, 광가이드부(300)는 분기부(322), 커플링부(324) 및 채널선택부(326)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the
분기부(322)는 입력단(310)으로부터 연장되는 복수의 도파로(320) 중 적어도 하나의 도파로를 둘 이상의 도파로로 분기할 수 있다. 도 2에는 분기부(322)가 도파로(320)를 두 개의 도파로로 분기한 경우를 도시하였다. 이때, 분기부(322)에 의해 분기된 도파로들은 설정된 길이로 연장된다. 여기서, 분기부(322)는 분기되는 도파로들의 길이가 입력단(310)로부터 연장된 도파로와 길이가 달라지도록 하는 역할을 한다. 도 2에는 이해를 돕기 위하여 분기부(322)가 도파로(320)를 넓은 각도로 분기하는 것으로 과장하여 도시하였지만, 실제로 이용되는 분기각도는 1도 이하일 수도 있다.The
분기된 도파로를 지나는 편광은 편광 유지 특성을 가져야 한다. 이를 위해, 본 발명의 실시예에서는 분기부(322)에 의해 분기된 각각의 도파로를 설정된 간격으로 서로 접근시켜 커플링부(324)를 형성함으로써 광파가 커플링부(324)의 각각의 도파로를 따라 진행하는 동안에 파동 간에 방향성 결합이 일어나도록 한다. Polarized light passing through the branched waveguide must have a polarization-maintaining characteristic. To this end, in the embodiment of the present invention, each waveguide branched by the branching
이 경우, 분기부(322) 및 커플링부(324)는 수직 및 수평 방향으로 비대칭적인, 뒤집힌 립 구조(inverted rib)로 이루어질 수 있다. In this case, the branching
한편, 광가이드부(300)는 기준 도파로의 출구에 대하여 서로 다른 간격으로 복수의 출구가 배치되며, 기준 도파로에 대하여 서로 다른 간격의 각각의 광출구들은 커플링부(326)에 의해 커플링된 도파로와 각각 연결된다. 여기서, 기준 도파로는 입력단(310)으로부터 연장되는 복수의 도파로 중에서 분기되지 않은 도파로로서, 기준으로 지정되는 특정 도파로를 말한다. 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이, 기준 도파로(Ref.)의 광출구에 대하여 서로 다른 간격으로 두 개의 광출구(Ch1, Ch2)가 배치될 수 있으며, 각각의 광출구(Ch1, Ch2)는 커플링부(324)에 의해 커플링된 도파로와 각각 연결될 수 있다. 이때, 각각의 광출구의 간격은 동일하게 형성되는 것이 바람직하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.Meanwhile, in the
채널선택부(326)는 커플링부(326)에 의해 커플링된 도파로와 연결된 각각의 광출구(Ch1, Ch2)에 대하여, 적어도 하나의 광출구를 선택할 수 있다. 이를 위해, 채널선택부(326)는 커플링부(326)로부터 출력되는 빛의 채널을 스위칭하는 능동소자로 구현될 수 있다.The
각각의 도파로에서 나오는 두 빛의 경로차가 반파장의 짝수 배이면 두 개의 파동이 서로 겹쳐서 보강 간섭(밝은 무늬)이 일어나고, 반파장의 홀수 배이면 두 개의 파동이 서로 상쇄되어 상쇄 간섭(어두운 무늬)이 일어난다. 이 경우, 간섭패턴의 단위간격을 Δy라고 하면, 이며, 여기서 L은 도파로 출구에서 피사체까지의 거리이고, λ는 파장이며, d는 도파로 간격이다. If the path difference of two light emitted from each waveguide is an even multiple of half wavelength, constructive interference (bright fringe) occurs because the two waves overlap each other. . In this case, if the unit interval of the interference pattern is Δy, then L is the distance from the waveguide exit to the object, λ is the wavelength, and d is the waveguide interval.
채널선택부(326)는 커플링부(326)로부터 출력되는 빛의 채널을 스위칭함으로써, 도파로 간격 d를 조절하여 간섭패턴의 단위간격 Δy를 변화시킨다.The
한편, 히터(330)는 기준 도파로(320) 상부에 설치되는 제1히터(330-1) 및 분기부(322)에 의해 분기된 도파로 중의 어느 하나의 상부에 설치되는 제2히터(330-2)를 포함한다. 이때, 제2히터(330-2)는 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이 온(ON) 또는 오프(OFF) 제어하며, 제1히터(330-1)는 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이 제2히터(330-2)의 온 또는 오프에 각각 대응하여 설정된 단계별로 온도를 조절하여 제어할 수 있다. 여기서, 제2히터(330-2)는 이해를 돕기 위하여 온/오프 제어하는 것으로 도시하고 설명하였지만, 제2히터(330-2)는 제1단계의 온도 및 제2단계의 온도의 양 단계로 온도를 제어하며, 제1히터(330-1)는 제2히터(330-2)의 각 단계에 대응하여 복수의 단계로 온도를 조절하여 제어할 수도 있다. 또한, 제1히터(330-1)는 제2히터(330-2)의 각 단계에 대응하여 4개의 단계로 온도를 조절하는 것으로 도시하였지만, 제1히터(330-1)의 각 단계의 수는 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 수의 단계로 온도를 조절할 수 있음은 물론이다.Meanwhile, the
도 4 및 도 5는 레퍼런스 히터의 온도를 제어하여 간섭패턴의 위상 쉬프트가 발생되며, 커플링된 도파로의 채널을 스위칭함으로써 여러 공간 주파수들이 교대로 나타난 예를 도시한 도면이다.4 and 5 are diagrams illustrating an example in which a phase shift of an interference pattern is generated by controlling the temperature of a reference heater, and various spatial frequencies are alternately displayed by switching channels of a coupled waveguide.
도 4 및 도 5를 참조하면, 도 2와 같은 구조의 광가이드부(300)에 대하여 히터(330)를 동작시키지 않을 때 채널2를 선택하고, 히터(330)를 동작시킬 때 채널1을 선택하여 광을 출력한 결과, 간섭패턴은 도 4의 형태에서 도 5와 같은 형태로 되었다. 또한, 레퍼런스 히터의 온도를 다양한 단계로 조절함에 따라 간섭패턴은 다양하게 변형되었고, 각각의 채널을 스위칭하지 않은 경우에는 여러 공간 주파수가 오버랩(overlap)된 간섭패턴이 발생하였다.4 and 5 , with respect to the
이로써, 본 발명에 따른 광출력모듈은 광원을 물리적으로 이동시키지 않으면서도 도파로에 의한 간섭무늬의 위상을 다양하게 변경시켜 구조광 패턴으로 사용할 수 있게 된다. Accordingly, the light output module according to the present invention can be used as a structured light pattern by variously changing the phase of the interference fringe by the waveguide without physically moving the light source.
또한, 본 발명에 따른 광출력모듈은 도파로의 출구 채널을 스위칭함으로써 여러 공간 주파수가 교대로 나타나는 간섭패턴을 형성할 수도 있다.In addition, the optical output module according to the present invention may form an interference pattern in which various spatial frequencies appear alternately by switching the exit channel of the waveguide.
또한, 본 발명에 따른 광출력모듈은 다중 공간 주파수에 의해 형성되는 다양한 간섭패턴을 이용하여 물체까지의 정확한 거리를 산출할 수 있다.In addition, the optical output module according to the present invention can calculate an accurate distance to an object by using various interference patterns formed by multiple spatial frequencies.
도 6은 도 1에 나타낸 광가이드부의 다른 예를 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 6 is a view schematically illustrating another example of the light guide unit shown in FIG. 1 .
도 6을 참조하면, 광가이드부(300)는 분기부(322)가 둘 이상으로 마련되며, 각각의 분기부(322)에 대응하여 하나의 커플링부(324) 및 하나의 히터(330-2 또는 330-3)가 설치된다. 또한, 채널선택부(326)는 각각의 커플링부(324)에 대응하여 서로 다른 광출구를 선택할 수 있다. 도 6에는 광가이드(300)에 두 개의 분기부(322)가 마련되며, 기준 도파로(320) 및 각각의 분기부(322)에 각각 대응하여 제1히터(330-1), 제2히터(330-2) 및 제3히터(330-3)가 설치된 것으로 도시하였다. Referring to FIG. 6 , the
이때, 제2히터(330-2) 및 제3히터(330-3)는 도 7의 (b) 및 (c)에 도시한 바와 같이, 서로 상반되도록 오프 또는 온으로 온도를 제어할 수 있으며, 기준 도파로의 제1히터(330-1)는 제2히터(330-2) 및 제3히터(330-3)의 각 온/오프 제어에 대응하여 복수의 단계로 온도를 제어할 수 있다.At this time, the temperature of the second heater 330-2 and the third heater 330-3 may be controlled by turning it off or on so as to be opposite to each other, as shown in (b) and (c) of FIG. 7 , The first heater 330 - 1 of the reference waveguide may control the temperature in a plurality of steps in response to each on/off control of the second heater 330 - 2 and the third heater 330 - 3 .
도 8은 도 1에 나타낸 광가이드부의 또 다른 예를 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 8 is a view schematically illustrating another example of the light guide unit shown in FIG. 1 .
도 8을 참조하면, 입력단(310)으로부터 연장되는 도파로(320)는 분기부(322)에 의해 적어도 셋 이상의 도파로로 분기되며, 분기부(322)에 대응하여 하나의 히터(330-2) 및 둘 이상의 커플링부(324)가 설치된다. 또한, 채널선택부(326)는 각각의 커플링부(324)에 대응하여 서로 다른 광출구를 선택할 수 있다. 도 8에는 광가이드(300)에 하나의 분기부(322)가 마련되며, 분기부(322)는 도파로를 세 개의 도파로로 분기하고, 기준 도파로(320) 및 분기부(322)에 각각 대응하여 제1히터(330-1) 및 제2히터(330-2)가 설치되며, 두 개의 커플링부(324)가 각각 제2히터(330-2)를 공유하는 분기된 도파로와 다른 하나의 분기된 도파로를 커플링하는 것으로 도시하였다.Referring to FIG. 8 , the
도 9는 도 1에 나타낸 광가이드부의 또 다른 예를 개략적으로 도시한 도면으로서, (a)는 상층의 광가이드부를 나타내며, (b)는 하층의 광가이드부를 나타내고, (c)는 히터를 공유하도록 상층의 광가이드부 및 하층의 광가이드부가 적층된 예를 나타낸 도면이다.9 is a view schematically showing another example of the light guide unit shown in FIG. 1 , (a) is an upper light guide unit, (b) is a lower light guide unit, (c) is a shared heater It is a view showing an example in which the optical guide part of the upper layer and the optical guide part of the lower layer are stacked to do so.
이와 같이, 광가이드부(300)는 복수의 층으로 이루어질 수 있다. 이때, 각 층의 광가이드부(300)는 각각의 커플링부(324)에 의해 커플링된 도파로가 서로 다른 방향의 광출구로 연결되며, 히터(330)를 공유하여 상하로 적층된다. 이 경우, 채널선택부는 각각의 광출구를 선택함으로써 출력되는 광을 스위칭할 수 있다.As such, the
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 다음의 특허청구범위뿐만 아니라 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Although the embodiments according to the present invention have been described above, these are merely exemplary, and those of ordinary skill in the art will understand that various modifications and equivalent ranges of embodiments are possible therefrom. Accordingly, the protection scope of the present invention should be defined by the following claims as well as their equivalents.
100: 광원 200: 집광부
300: 광가이드부 310: 입력단
320: 도파로 322: 분기부
324: 커플링부 326: 채널선택부
330: 히터 400: 렌즈부100: light source 200: light collecting unit
300: optical guide unit 310: input terminal
320: waveguide 322: bifurcation
324: coupling unit 326: channel selection unit
330: heater 400: lens unit
Claims (6)
상기 광원으로부터 발산된 빛을 집광시켜주는 집광부;
복수의 도파로가 형성되며, 상기 집광부를 통해 집광된 빛을 각각의 도파로를 통해 이동시키는 광가이드부; 및
상기 광가이드부로부터 출사된 빛을 설정된 영역에 투영하는 렌즈부를 포함하고,
상기 복수의 도파로는 하나의 입력단으로부터 각각 연장되어 복수의 광출구 중 어느 하나와 연결되고,
상기 복수의 도파로는 상기 입력단으로부터 연장되어 분기되지 않고 상기 복수의 광출구 중 어느 하나와 연결되는 기준 도파로를 포함하고,
상기 광가이드부는,
상기 복수의 도파로 중 상기 기준 도파로가 아닌 다른 도파로를 복수로 분기하는 분기부;
상기 분기부에 의해 분기된 각각의 도파로가 설정된 간격으로 접근되어 형성되는 커플링부;
상기 기준 도파로의 광출구로부터 서로 다른 간격으로 배치되며 상기 커플링부에 의해 커플링된 도파로와 각각 연결된 광출구에 대하여, 적어도 하나의 광출구를 선택하는 채널선택부; 및
상기 기준 도파로 및 상기 분기부에 의해 분기된 도파로들 중의 적어도 하나의 상부에 설치되는 히터를 포함하고,
상기 광가이드부는,
상기 분기부가 복수로 마련되며, 각각의 상기 분기부에 대응하여 하나의 상기 커플링부 및 하나의 상기 히터가 설치되고, 상기 채널선택부는 각각의 상기 커플링부에 대응하여 서로 다른 광출구를 선택하는 광출력모듈.light source;
a light condensing unit for condensing the light emitted from the light source;
an optical guide unit having a plurality of waveguides formed therein and moving the light collected through the light collecting unit through each waveguide; and
and a lens unit for projecting the light emitted from the light guide unit to a set area,
The plurality of waveguides respectively extend from one input end and are connected to any one of the plurality of optical outlets;
The plurality of waveguides extend from the input terminal and include a reference waveguide connected to any one of the plurality of optical outlets without branching;
The light guide unit,
a branching unit for branching a plurality of waveguides other than the reference waveguide among the plurality of waveguides;
a coupling part formed by approaching each waveguide branched by the branching part at a set interval;
a channel selector arranged at different intervals from the optical exit of the reference waveguide and selecting at least one optical exit from the optical exits respectively connected to the waveguides coupled by the coupling part; and
a heater installed on at least one of the reference waveguide and the waveguides branched by the branching part;
The light guide unit,
A plurality of the branch portions are provided, one coupling portion and one heater are installed corresponding to each of the branch portions, and the channel selector selects different light outlets corresponding to the respective coupling portions. output module.
상기 광가이드부는,
상기 분기부에 의해 분기된 도파로의 상부에 설치된 히터의 온/오프에 대하여 상기 기준 도파로의 상부에 설치된 히터를 설정된 단계별로 조절하여 해당 도파로를 이동하는 빛의 위상 패턴을 변화시키는 광출력모듈.According to claim 1,
The light guide unit,
An optical output module for changing the phase pattern of light moving in the waveguide by adjusting the heater installed on the upper part of the reference waveguide in a set step step with respect to the on/off of the heater installed on the upper part of the waveguide branched by the branching part.
상기 광가이드부는,
입력단으로부터 연장되는 도파로가 상기 분기부에 의해 적어도 셋 이상의 도파로로 분기되며, 상기 분기부에 대응하여 하나의 상기 히터 및 상기 히터를 공용하는 적어도 둘 이상의 상기 커플링부를 구비하고, 상기 채널선택부는 각각의 상기 커플링부에 대응하여 서로 다른 광출구를 선택하는, 광출력모듈.According to claim 1,
The light guide unit,
A waveguide extending from an input terminal is branched into at least three or more waveguides by the branching part, and corresponding to the branching part, one heater and at least two or more coupling parts sharing the heater are provided, and the channel selection part is each An optical output module for selecting different optical outlets corresponding to the coupling part of the.
상기 광가이드부는 복수의 층으로 이루어지며, 각 층의 상기 광가이드부는 각각의 상기 커플링부에 의해 커플링된 도파로가 서로 다른 방향의 광출구로 연결되고, 상기 히터를 공유하여 상하로 적층되며, 상기 채널선택부는 각각의 광출구를 선택하는, 광출력모듈.According to claim 1,
The optical guide part is made of a plurality of layers, and the optical guide part of each layer is stacked vertically by sharing the heater, wherein the waveguides coupled by the respective coupling parts are connected to each other through optical exits, The channel selector selects each optical outlet, the optical output module.
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