KR102411502B1 - 깊이 정보 추출 장치 및 이를 포함하는 카메라모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 IR(InfraRed)광을 출력하는 광 출력부, 상기 광 출력부로부터 출력된 후 물체로부터 반사된 광이 입력되는 광 입력부 및 상기 광 출력부로부터 출력된 광이 상기 물체에 주사된 후 반사되어 상기 광 입력부에 입력되기까지 걸리는 비행시간을 이용하여 상기 물체의 깊이 정보를 추출하는 제어부를 포함하고, 상기 광 출력부는 상기 광 출력부의 광원에서 출력된 광이 적어도 두 개 이상의 시야각을 갖도록 광을 변환시키는 광변환유닛을 포함하는 깊이 정보 추출 장치에 관한 것이다.

Description

깊이 정보 추출 장치 및 이를 포함하는 카메라모듈{Depth information extraction Apparatus and camera module includes thereof}
본 발명은 깊이 정보 추출 장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈 및 가상현실장치에 관한 것이다.
촬영 장치를 이용하여 3차원 영상을 획득하는 기술이 발전하고 있다. 3차원 영상을 획득하기 위해서는 깊이 정보(Depth Map)가 필요하다.
깊이 정보는 공간 상의 거리를 나타내는 정보이며, 2차원 영상의 한 지점에 대하여 다른 지점의 원근 정보를 나타낸다.
깊이 정보를 획득하는 방법 중 하나는, IR(Infrared) 구조광을 객체에 투사하여, 객체로부터 반사된 광을 해석하여 깊이 정보를 추출하는 방식이다.
최근에는 이러한 깊이 정보 추출 장치가 여러 분야에 적용되어 사용되고 있다.
예컨대, 휴대용 전화 장치에 구비되는 카메라 모듈에 적용되거나, 가상현실(Virtual Reality, VR)기기에 적용되어 사용될 수 있다.
이에 한정되지 않고 다양한 분야의 Application이 존재할 수 있다.
일반적으로 휴대용 전화 장치에 구비되는 카메라 모듈에 적용되는 깊이 정보 추출 장치는 상대적으로 작은 시야각(Field of View, FOV)을 필요로 하여 상대적으로 원거리에 위치하는 객체에 대한 깊이 정보를 추출하도록 구비어야 할 필요성이 있다.
또한, 일반적으로 가상현실기기에 구비되어 사용되는 깊이 정보 추출 장치는 상대적으로 넓은 시야각을 필요로 하여 상대적으로 근거리에 위치하는 객체에 대한 깊이 정보를 추출하도록 구비되어야 할 필요성이 있다.
하지만, 하나의 깊이 정보 추출장치로 다양한 시야각을 구현하는 것이 불가능한 문제가 있었다.
본 발명은 하나의 깊이 정보 추출장치로 적어도 하나 이상의 시야각을 구현하는 깊이 정보 추출 장치 및 이를 포함하는 카메라모듈을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여, IR(InfraRed)광을 출력하는 광 출력부, 상기 광 출력부로부터 출력된 후 물체로부터 반사된 광이 입력되는 광 입력부 및 상기 광 출력부로부터 출력된 광이 상기 물체에 주사된 후 반사되어 상기 광 입력부에 입력되기까지 걸리는 비행시간을 이용하여 상기 물체의 깊이 정보를 추출하는 제어부를 포함하고, 상기 광 출력부는 상기 광 출력부의 광원에서 출력된 광이 적어도 두 개 이상의 시야각을 갖도록 광을 변환시키는 광변환유닛을 포함하는 깊이 정보 추출 장치를 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
또한, 상기 광변환유닛은 상기 광원에서 출력된 광이 제1시야각을 갖도록 광을 변환시키는 제1광변환유닛 및 상기 광원에서 출력된 광이 상기 제1시야각 보다 좁은 제2시야각을 갖도록 광을 변환시키는 제2광변환유닛을 포함하는 깊이 정보 추출 장치를 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
또한, 상기 광변환유닛은 홀로그래픽 광학 소자(Holographic Optical Element, HOE)인 깊이 정보 추출 장치를 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
또한, 상기 광변환유닛은 회전축, 일단이 상기 제1광변환유닛에 연결되며, 타단이 상기 회전축과 연결되도록 구비되는 제1로드 및 일단이 상기 제2광변환유닛에 연결되며, 타단이 상기 회전축과 연결되도록 구비되는 제2로드를 포함하는 깊이 정보 추출 장치를 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
또한, 상기 제1로드와 상기 제2로드는 상기 회전축이 회전함에 따라 소정 각도를 유지한 상태로 회전 가능하게 구비되는 깊이 정보 추출 장치를 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
또한, 상기 제1로드와 상기 제2로드는 상기 회전축이 회전함에 따라 상호 독립적으로 회전 가능하게 구비되는 깊이 정보 추출 장치를 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
또한, 상기 광 출력부는 상기 광 입력부와 소정 간격 이격되어 동일 평면의 기판상에 배치되는 깊이 정보 추출 장치를 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
또한, 상기 광 출력부의 하부면에 면 접촉 하도록 배치되어 상기 광 출력부에서 발생하는 열을 방출시키는 히트싱크부를 더 포함하는 깊이 정보 추출 장치를 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
또한, 상기 기판에서부터 상기 히트싱크부까지의 높이와 상기 히트싱크부의 상면에서부터 상기 광 출력부의 광이 방출되는 상부면까지의 높이의 합은 상기 기판에서부터 상기 광 입력부의 광이 입사되는 상부면까지의 높이의 합과 동일한 깊이 정보 추출 장치를 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
또한, 깊이 정보 추출 장치, 이미지센서 및 상기 이미지센서가 실장된 인쇄회로기판을 포함하는 카메라 모듈을 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
본 발명은, 광원에서 방출하는 광이 적어도 하나 이상의 시야각을 갖도록 구비되는 광변환장치를 구비함으로 인하여, 하나의 깊이 정보 추출장치로 적어도 하나 이상의 시야각을 구현할 수 있는 깊이 정보 추출 장치 및 이를 포함하는 카메라모듈을 제공할 수 있다.
도 1은 실시 예의 깊이 정보 추출 시스템의 블럭도를 도시한 것이다.
도 2는 실시 예의 깊이 정보 추출 장치의 광 입력부의 구조를 도시한 것이다.
도 3은 실시 예의 깊이 정보 추출 장치의 깊이 정보 추출 원리를 도시한 것이다.
도 4는 실시 예의 깊이 정보 추출 장치의 광 출력부 및 광 입력부를 도시한 것이다.
도 5는 실시 예의 깊이 정보 추출 장치의 광 출력부의 일 실시 예를 도시한 것이다.
도 6은 실시 예의 깊이 정보 추출 장치의 광 출력부의 다른 실시 예를 도시한 것이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함 하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 실시 예의 깊이 정보 추출 시스템의 블럭도를 도시한 것이고, 도 2는 실시 예의 깊이 정보 추출 장치의 광 입력부의 구조를 도시한 것이며, 도 3은 실시 예의 깊이 정보 추출 장치의 깊이 정보 추출 원리를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 실시 예의 깊이 정보 추출 시스템은 깊이 정보 추출 장치(100) 및 미들웨어(200)를 포함할 수 있다.
미들웨어(200)는 양 쪽을 연결하여 데이터를 주고 받을 수 있도록 중간에서 매개 역할을 하는 소프트웨어, 네트워크를 통해서 연결된 여러 개의 컴퓨터에 잇는 많은 프로세스들에게 어떤 서비스를 사용할 수 있도록 연결해주는 소프트웨어를 의미한다.
실시 예의 미들웨어(200)는 휴대용 전화 장치에 포함될 수도 있고, 가상현실기기에 포함될 수도 있으며, 이에 한정되지 않고 다양한 분야의 장치를 포함될 수 있다.
깊이 정보 추출 장치(100)는 광 출력부(110), 광 조절부(120), 광 입력부(130) 및 제어부(140)를 포함할 수 있다.
광 출력부(110)는 IR(infrared) 광을 출력할 수 있다. IR광은 예컨대, 800nm이상의 파장 대역을 가지는 광일 수 있다.
광 출력부(110)는 광원(112) 및 광 변환 유닛(114)을 포함할 수 있다.
광원은 적외선을 투사하는 적어도 하나의 레이저 다이오드(Laser Diode, LD) 또는 발광 다이오드(Light emitting Diode, LED)를 포함할 수 있다.
레이저 다이오드는 수직 캐비티 표면 광방출 레이저(Vertical cavity surface emitting laser)를 포함할 수 있다.
수직 캐비티 표면 광방출 레이저는 전기 신호를 광 신호로 바꾸어 주는 레이저 다이오드의 일종으로서, 기존의 측면 발광 반도체 레이저를 대체할 수 있는 광원으로서 기존의 반도체 레이저 다이오드에 비해 고밀도 직접이 가능하여 소자의 소형화가 가능하고, 전력소비가 상대적으로 적으며 제작공정이 간단하고 내열성이 뛰어난 효과가 있다.
광 변환 유닛(114)은 광원(112)으로부터 출력된 광을 변조(modulation)할 수 있다.
광 변환 유닛(114)은, 예를 들면 광원(112)으로부터 출력된 광을 펄스(pulse) 변조 또는 위상(phase) 변조할 수 있다.
이에 따라, 광 출력부(110)는 소정 간격으로 광원을 점멸시키며 출력할 수 있다.
후술하겠지만, 광 변환 유닛(114)은 홀로그래픽 광학소자(Holographic optical elements, HOE)를 포함할 수 있다.
홀로그래픽 광학소자는 홀로그래피 기술을 이용하여 제작된 일종의 회절 광학소자(Diffractive optical elements, DOE)를 의미하며, 홀로그램에 기록된 파형을 재생시키거나 변형시켜서 투과되거나 반사된 빛의 형태를 원하는 형태로 만들고자 제작된 광학소자이다.
따라서 홀로그래픽 광학소자는 반사법칙이나 굴절법칙이 아닌 회절법칙에 따라 동작하는 광학소자이다.
실시 예의 광 변환 유닛(114)은 광원(112)상에 배치되어 광원(112)에서 발광하는 광의 시야각을 변환하도록 구비될 수 있다.
광 변환 유닛(114)을 이용하여 광원(112)에서 발광하는 광의 시야각을 변환하는 실시 예에 대해서는 도 5 및 도 6을 참고하여 후에 상세히 서술한다.
광 조절부(120)는 물체를 포함하는 영역에 광이 주사되도록 광의 각도를 조절할 수 있다.
이를 위하여, 광 조절부(120)는 MEMS(Micro Electro mechanical system) 액슈체이터(actuator)를 포함할 수 있다.
MEMS는 마이크로 단위의 기계적 구조물과 전자회로가 집적되어 있는 시스템을 의미한다.
본 발명의 실시 예에 의하면, MEMS 액츄에이터는 전기적인 신호를 이용하여 물체에 주사되는 광의 각도를 미세하게 조정할 수 있다.
예컨대, MEMS 액츄에이터는 물체에 광을 주사하기 위하여 광의 경로를 조절하는 반사부재를 회전시킬 수 있다.
광 조절부(120)는 물체를 포함하는 전체 영역에 광이 주사되도록 광의 각도를 조절할 수 있다.
한편, 광 입력부(130)는 광 출력부(110)로부터 출력된 후 물체에 의하여 반사된 광을 입력 받는다.
광 입력부(130)는 입력 받은 광을 전기 신호로 변환할 수 있다. 광 입력부(130)는, 포토 다이오드(photo diode, PD) 또는 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor)를 포함하는 이미지 센서일 수 있다.
도 2와 같이, 광 입력부(130)는 배열된 복수의 픽셀(pixel)(132)을 포함할 수 있다. 각 픽셀은 In Phase 수신 유닛(132-1) 및 Out Phase 수신 유닛(132-2)을 포함할 수 있다.
제어부(140)는 깊이 정보 추출 장치(100)를 전반적으로 제어하며, 깊이 정보를 추출할 수 있다.
제어부(140)는 컨트롤러 칩(controller chip)으로 구현될 수 있다.
제어부(140)는 타이밍 제어 유닛(142), 변환 유닛(144), 신호 처리 유닛(146) 및 인터페이스 컨트롤러(148)을 포함할 수 있다.
타이밍 제어 유닛(142)은 광 출력부(110), 광 조절부(120), 광 입력부(130)의 시간을 제어할 수 있다.
예를 들어, 타이밍 제어 유닛(142)은 광 출력부(110)의 점멸 주기, 광 조절부(120)에 포함되는 MEMS 액츄에이터의 동작 주기 등을 제어할 수 있다.
변환 유닛(144)은 광 입력부(130)를 통하여 입력된 전기 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다.
신호처리유닛(146)은 광 출력부(110)로부터 출력된 광이 부분 영역에 주사된 후 반사되어 광 입력부(130)에 입력되기까지 걸리는 비행시간(Time of flight)을 이용하여 부분 영역 내의 깊이 정보를 추출 할 수 있다.
이 때, 광의 비행 시간은 In Phase 수신 유닛(132-1) 및 Out Phase 수신 유닛(132-2)에 입력된 광량의 차를 이용하여 계산될 수 있다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, In Phase 수신 유닛(132-1)은 광원이 켜지는 동안 활성화되고, Out Phase 수신 유닛(132-2)이 시간 차를 두고 활성화되면, 광의 비행 시간, 즉 물체와의 거리에 따라 수신되는 광량에 차이가 발생하게 된다.
예컨대, 물체가 깊이 정보 추출 장치 바로 앞에 있는 경우(즉, 거리가 0인 경우)에는 광 출력부(110)로부터 광이 출력된 후 반사되어 오는데 걸리는 시간이 0이므로, 광원의 점멸 주기는 그대로 광의 수신 주기가 될 수 있다.
이에 따라, In Phase 수신 유닛(132-1)만이 빛을 수신하게 되고, Out Phase 수신 유닛(132-2)는 빛을 수신하지 못하게 된다.
다른 예로, 물체가 깊이 정보 추출 장치와 소정 거리 떨어져 위치하는 경우, 광 출력부(110)로부터 광이 출력된 후 물체에 반사되어 오는 시간이 걸리므로, 광원의 점멸 주기는 광의 수신 주기와 차이가 나게 된다.
이에 따라, In Phase 수신 유닛(132-1)과 Out Phase 수신 유닛(132-2)이 수신하는 빛의 양에 차이가 발생하게 된다.
인터페이스 컨트롤러(146)는 미들웨어(200)와의 인터페이스를 제어하도록 구비될 수 있다.
예를 들면, 인터페이스 컨트롤러(148)는 전체 영역을 주사한 후 광 입력부(130)를 통하여 입력된 광에 대한 정보를 미들웨어(200)로 전달할 수 있다.
그리고, 미들웨어(200)에 의하여 추출된 부분 영역에 대한 정보를 미들웨어(200)로부터 수신 한 후 광 조절부(120)등에 전달할 수 있다.
도 4는 실시 예의 깊이 정보 추출 장치의 광 출력부 및 광 입력부를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 실시 예의 광 출력부(110)와 광 입력부(130)는 기판(150)상에 소정 간격 이격되도록 배치될 수 있다.
상기 기판(150)은 광 출력부(110) 및 광 입력부(130)와 전기적으로 연결되도록 구비될 수 있다.
다만, 도 4에는 실시 예와 같이 광 출력부(110)와 광 입력부(130)가 동일 평면상에 배치되는 것으로 도시되어 있으나, 이는 일 실시 예를 설명한 것이며, 사용자의 필요에 따라 광 출력부(110)와 광 입력부(130)는 동일 평면상에 배치되지 않도록 구비될 수 있으며 이는 본 발명의 권리범위를 제한하지 아니한다.
광 입력부(130)는 외관을 형성하는 광입력부 하우징(1301), 상기 광입력부 하우징(1301)의 내부에 형성되어 복수 개의 렌즈(1305)를 수용하는 렌즈배럴(1303), 상기 렌즈배럴(1303)의 내부에 형성되어 외부로부터 입사되는 광을 집광하도록 구비되는 적어도 하나 이상의 렌즈(1305) 및 상기 적어도 하나 이상의 렌즈(1305)에 의해 집광된 광을 전기적 신호로 변환시키는 센서부(1307)을 포함할 수 있다.
센서부(1307)는 적외선(Infrared ray, IR)를 센싱하도록 구비되는 적외선센서를 포함할 수 있다.
이는 실시 예의 광 출력부(110)가 적외선을 방출하고 대상물에 의해 반사된 적외선을 센서부(1307)가 이를 센싱하기 위한 경우를 상정한 것이며, 만약 광 출력부(110)가 다른 파장 영역대의 광을 방출한다면 센서부(1307)는 이에 따른 광을 센싱하기 위한 센서를 포함할 수 있다.
광 출력부(110)는 광을 방출하는 광원(112), 상기 광원(112)의 일면에 배치되며 광원(112)에서 방출된 광의 시야각을 변화시키는 광변환유닛(114), 상기 광원(112) 및 광변환유닛(114)의 외주면을 지지하며 광원(112) 및 광변환유닛(114)을 수용하는 공간을 제공하는 광원하우징(115) 및 광 출력부(110)의 일면에 배치되며 광 출력부(110)와 기판(150)을 상호 전기적으로 연결시키는 광출력부기판(117)을 포함할 수 있다.
광변환유닛(114)은 홀로그래픽 광학 소자(Holographic Optical Elements, HOE)를 포함할 수 있다.
광변환유닛(114)은 필요에 따라 광원(112)의 상부면에 배치되어 광원(112)에서 방출하는 광의 시야각(Field Of View, FOV)를 변화시키는 효과가 있다.
광 출력부(110)는 광 출력부(110)와 적어도 한 면 이상 면 접촉하도록 구비되어 광 출력부(110)에서 발생하는 열을 방출시키는 히트싱크부(116)를 더 포함할 수 있다.
광 출력부(110)는 광을 방출하기 때문에 이로 인하여 발생하는 열에 의해 손상되어 오작동을 하는 문제가 있었다.
따라서, 실시 예의 깊이 정보 추출 장치는 광 출력부(110)에서 발생하는 열을 외부로 방출시켜 열에 의해 광 출력부(110)가 손상되는 것을 방지하는 히트싱크부(116)를 더 포함할 수 있다.
히트싱크부(116)는 외관을 형성하는 히트싱크하우징(1161), 상기 히트싱크하우징(1161)의 내부에 배치되어 광 출력부(110)의 열을 방출시키는 히트싱크(1165) 및 상기 히트싱크하우징(1161)의 내부에 형성되어 광 출력부(110)에서 발생하여 히트싱크(1165)로 이동한 열을 수용하는 공간을 제공하는 열유동부(1163)을 포함할 수 있다.
열유동부(1163)는 도면에 도시된 바와 같이 사방이 밀폐된 공간으로 형성되어 광 출력부(110)에서 발생한 열에너지가 공기중으로 소산(dissipation)되는 시간을 제공하는 버퍼(buffer)의 역할을 하도록 구비될 수 있다.
또한, 열유동부(1163)는 도면에 도시된 바와 달리 일면이 개방되도록 구비되어 광 출력부(110)에서 발생하여 히트싱크(1165)로 전달된 열이 외부로 방출되도록 구비될 수 있다.
광 입력부(130)와 광 출력부(110)는 제1간격(A) 이격되도록 배치될 수 있다.
보다 상세하게는, 제1간격(A)은 광 입력부(130)의 광입력부 하우징(1301)의 최외곽면과 광 출력부(110)의 히트싱크하우징(1161)의 최외각면의 최단거리일 수 있다.
상기 제1간격(A)은 히트싱크하우징(1161)의 길이방향과 평행한 방향의 가로 길이의 10%이하로 구비될 수 있다.
만약 상기 제1간격(A)이 히트싱크하우징(1161)의 길이방향과 평행한 방향의 가로길이의 10%이상으로 구비된다면, 광 출력부(110)에서 방출되어 대상 물체에 의해 반사된 광이 광 입력부(130)로 입사되는 과정에 있어서 해상도가 저하되는 문제가 발생하는 것을 방지하기 위함이다.
다만, 이는 일 실시 예를 설명한 것이며, 상기 제1간격(A)은 전술한 길이에 한정되지 않고 사용자의 필요에 따라 다양하게 변형 및 실시 될 수 있으며, 나아가 본 발명의 권리범위를 제한하지도 아니한다.
전술한 바와 같이 광변환유닛(114)는 광 출력부(110)에서 방출된 광이 기 설정된 시야각을 갖도록 구성될 수 있는데, 이러한 경우 도 5에 도시된 바와 같은 문제가 발생할 수 있다.
이하, 도 5를 참조하여 상기 문제점을 보다 자세히 설명하도록 한다.
도 5는 실시 예의 깊이 정보 추출 장치의 광 출력부의 일 실시 예를 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 광 출력부(110)의 광변환유닛(114)는 제1시야각(θ1) 및 제1시야거리(d1)를 갖는 제1광변환유닛(114A) 및 제2시야각(θ2) 및 제2시야거리(d2)를 갖는 제2광변환유닛(114B)을 포함할 수 있다.
보다 자세하게는, 제1광변환유닛(114A)의 제1시야각(θ1)은 제2광변환유닛(114B)의 제2시야각(θ2)보다 크게 구비될 수 있다.
이로 인하여, 제1광변환유닛(114A)의 제1시야거리(d1)는 제2광변환유닛(114B)의 제2시야거리(d2)보다 짧게 구비될 수 있다.
즉, 큰 시야각(θ)을 갖기 위해서는 상대적으로 짧은 시야거리(d)를 가져야 하며, 작은 시야각(θ)을 갖기 위해서는 상대적으로 긴 시야거리(d)를 가질 수 있다.
일반적으로, 휴대전화장치의 카메라모듈에 구비되는 깊이 정보 추출 장치는 상대적으로 긴 시야거리 및 작은 시야각을 가져야 할 필요성이 있다.
또한, 가상현실기기에 구비되는 깊이 정보 추출 장치는 상대적으로 짧은 시야거리 및 넓은 시야각을 가져야 할 필요성이 있다.
하지만, 하나의 광변환유닛(114)은 하나의 시야각(θ) 및 하나의 시야거리(d)만 가질 수 있다.
따라서, 필요에 따라 넓은 시야각일 필요한 경우 및 좁은 시야각을 필요한 경우를 모두 만족시키기 어려운 문제점이 있었다.
이를 해결하기 위하여 실시 예의 깊이 정보 추출 장치는 시야각을 변화시킬 수 있는 광변환유닛(114)을 제공할 수 있다.
이하, 도 6을 참조하여 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 6은 실시 예의 깊이 정보 추출 장치의 광 출력부의 다른 실시 예를 도시한 것이다.
도 6을 참조하면, 실시 예의 깊이 정보 추출 장치의 광 출력부(110)는 적어도 하나 이상의 시야각을 갖도록 광을 변환시키는 광변환유닛(114)을 포함할 수 있다.
광변환유닛(114)은 제1시야각을 갖도록 광을 변환시키는 제1광변환유닛(114A) 및 제2시야각을 갖도록 광을 변환시키는 제2광변환유닛(114B)를 포함할 수 있다.
제1광변환유닛(114A) 및 제2광변환유닛(114B)는 상기 제1광변환유닛(114A) 및 상기 제2광변환유닛(114B)의 일면에 일체로 회전 가능하게 구비되는 제1로드(1141A) 및 제2로드(1141B)를 포함할 수 있다.
즉, 제1로드(1141A)는 제1광변환유닛(114A)와 일체로 회전 가능하도록 구비되며, 제2로드(1141B)는 제2광변환유닛(114B)와 일체로 회전 가능하도록 구비될 수 있다.
제1로드(1141A)의 일단은 제1광변환유닛(114A)와 일체로 구비될 수 있으며, 제1로드(1141A)의 타단은 제1로드(1141A)를 회전시키는 회전축(1142)와 연결되도록 구비될 수 있다.
제2로드(1141B)의 일단은 제2광변환유닛(114B)와 일체로 구비될 수 있으며, 제2로드(1141B)의 타단은 제2로드(1141B)를 회전시키는 회전축(1142)와 연결되도록 구비될 수 있다.
상기 제1로드(1141A)와 제2로드(1141B)는 상기 회전축(1142)를 공유하도록 구비될 수 있다.
예컨대, 회전축(1142)이 회전함으로 인하여 제1로드(1141A) 및 제2로드(1141B)는 소정 각도를 유지한 상태로 일체로 회전가능하도록 구비될 수도 있고, 제1로드(1141A)와 제2로드(1141B)는 서로 독립적으로 회전 가능하도록 구비될 수도 있다.
도 6에는 설명의 편의를 위하여 제1로드(1141A) 및 제2로드(1141B)는 일체로 형성되어 회전축(1142)가 회전함에 따라 소정 각도를 유지한 상태로 회전하도록 구비되는 예를 도시하였으나, 사용자는 이제 국한되지 않고 필요에 따라 다양하게 변형하여 실시 할 수 있고 본 발명의 권리범위 또한 이에 한정되지 아니한다.
종래의 깊이 정보 추출 장치에 구비되는 광변환유닛(114)이 하나의 시야각을 갖는 광을 갖도록 광을 변환하도록 구비되었다면, 실시 예의 깊이 정보 추출 장치의 광변환유닛(114A, 114B)는 하나의 광변환유닛(114A, 114B)로 적어도 하나 이상의 시야각을 갖는 광을 갖도록 광을 변환시킬 수 있어 다양한 어플리케이션에 적용될 수 있는 효과가 있다.
도면에 도시되지는 않았지만, 상기 회전축(1142)는 사용자가 깊이 정보 추출 장치를 어플리케이션에 장착하기 전에 원하는 시야각을 갖는 광을 방출하도록 광변환유닛(114A, 114B)이 광원(112)의 상부에 위치하도록 조절할 수 있도록 구비될 수 있다.
또한, 회전축(1142)에 별도의 구동부재(미도시)를 장착하여, 하나의 어플리케이션에서 모드(mode)에 따라 다양한 시야각을 갖는 광을 방출하도록 광변환유닛(114A, 114B)이 광원(112)의 상부에 위치하도록 조절할 수도 있다.
도 6에서는 광원(112)에서 방출된 광을 기 설정된 시야각을 갖도록 변환하는 광변환유닛(114A, 114B)이 두 개 구비되는 것으로 도시하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 것이며, 사용자는 필요에 따라 광변환유닛(114)를 두 개 이상 구비할 수도 있으며 이는 본 발명의 권리범위를 한정하지 아니한다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 깊이 정보 추출 장치 110: 광 출력부
120: 광 조절부 130: 광 입력부
140: 제어부 1301: 광입력부 하우징
1303: 렌즈배럴 1305: 렌즈
1307: 센서부 116: 히트싱크부
114A: 제1광변환유닛 114B: 제2광변환유닛

Claims (10)

  1. IR(InfraRed)광을 출력하는 광 출력부;
    상기 광 출력부로부터 출력된 후 물체로부터 반사된 광이 입력되는 광 입력부; 및
    상기 광 출력부로부터 출력된 광이 상기 물체에 주사된 후 반사되어 상기 광 입력부에 입력되기까지 걸리는 비행시간을 이용하여 상기 물체의 깊이 정보를 추출하는 제어부;를 포함하고,
    상기 광 출력부는 상기 광 출력부의 광원에서 출력된 광이 적어도 두 개 이상의 시야각을 갖도록 광을 변환시키는 광변환유닛을 포함하고,
    상기 광변환유닛은,
    상기 광원에서 출력된 광이 제1시야각을 갖도록 광을 변환시키는 제1광변환유닛; 및
    상기 광원에서 출력된 광이 상기 제1시야각 보다 좁은 제2시야각을 갖도록 광을 변환시키는 제2광변환유닛을 포함하는 깊이 정보 추출 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광변환유닛은 홀로그래픽 광학 소자(Holographic Optical Element, HOE)인 깊이 정보 추출 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 광변환유닛은,
    회전축;
    일단이 상기 제1광변환유닛에 연결되며, 타단이 상기 회전축과 연결되도록 구비되는 제1로드; 및
    일단이 상기 제2광변환유닛에 연결되며, 타단이 상기 회전축과 연결되도록 구비되는 제2로드;를 포함하는 깊이 정보 추출 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1로드와 상기 제2로드는 상기 회전축이 회전함에 따라 소정 각도를 유지한 상태로 회전 가능하게 구비되는 깊이 정보 추출 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1로드와 상기 제2로드는 상기 회전축이 회전함에 따라 상호 독립적으로 회전 가능하게 구비되는 깊이 정보 추출 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 광 출력부는 상기 광 입력부와 소정 간격 이격되어 동일 평면의 기판상에 배치되는 깊이 정보 추출 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 광 출력부의 하부면에 면 접촉 하도록 배치되어 상기 광 출력부에서 발생하는 열을 방출시키는 히트싱크부를 더 포함하는 깊이 정보 추출 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기판에서부터 상기 히트싱크부까지의 높이와 상기 히트싱크부의 상면에서부터 상기 광 출력부의 광이 방출되는 상부면까지의 높이의 합은 상기 기판에서부터 상기 광 입력부의 광이 입사되는 상부면까지의 높이의 합과 동일한 깊이 정보 추출 장치.
  10. 제1항의 깊이 정보 추출 장치;
    이미지센서; 및
    상기 이미지센서가 실장된 인쇄회로기판을 포함하는 카메라 모듈.
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