KR102427440B1 - Device for varying laser emission angle and device for acquiring 3-dimensional image - Google Patents

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Abstract

본 발명은 레이저 방출 각도를 변화시킬 수 있는 소자와, 이를 이용하여 3차원 영상을 획득할 수 있는 장치에 관한 것이다.
본 발명은, 레이저 모듈과; 광 굴절 모듈을 포함하고, 상기 레이저 모듈은, 하나 이상의 수직 캐비티 표면 광방출 레이저 다이오드를 포함하고, 상기 광 굴절 모듈은, 전기 활성 고분자 물질을 포함하는 전기 활성 고분자 물질층과; 상기 전기 활성 고분자 물질층의 제 1 면에 형성한 광학 패턴과; 상기 전기 활성 고분자 물질층의 제 2 면에 형성한 제 3 전극과; 상기 제 2 면과 마주보는 상기 전기 활성 고분자 물질층의 제 3 면에 형성한 제 4 전극을 포함하는, 레이저 방출 각도 가변 소자를 제공한다.
The present invention relates to a device capable of changing a laser emission angle and an apparatus capable of acquiring a three-dimensional image using the device.
The present invention, a laser module; a light refraction module, the laser module comprising at least one vertical cavity surface light emitting laser diode, the light refraction module comprising: an electroactive polymer material layer comprising an electroactive polymer material; an optical pattern formed on the first surface of the electroactive polymer material layer; a third electrode formed on the second surface of the electroactive polymer material layer; It provides a variable laser emission angle including a fourth electrode formed on a third surface of the electroactive polymer material layer facing the second surface.

Description

레이저 방출 각도 가변 소자와 3차원 영상 획득 장치 { DEVICE FOR VARYING LASER EMISSION ANGLE AND DEVICE FOR ACQUIRING 3-DIMENSIONAL IMAGE }Laser emission angle variable element and 3-D image acquisition device { DEVICE FOR VARYING LASER EMISSION ANGLE AND DEVICE FOR ACQUIRING 3-DIMENSIONAL IMAGE }

본 발명은 레이저 방출 각도를 변화시킬 수 있는 소자와, 이를 이용하여 3차원 영상을 획득할 수 있는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device capable of changing a laser emission angle and an apparatus capable of acquiring a three-dimensional image using the device.

더욱 상세하게는, 수직 캐비티 표면 광방출 레이저와 전기 활성 고분자를 포함하여 레이저의 방출 각도를 조절할 수 있는 소자와, 이를 포함하여 피사체와의 거리에 따른 3차원 영상을 획득할 수 있는 장치에 관한 것이다.More specifically, it relates to a device capable of controlling an emission angle of a laser including a vertical cavity surface light-emitting laser and an electroactive polymer, and a device capable of acquiring a three-dimensional image according to a distance from a subject, including the device. .

정보 통신 기술의 발전으로 인하여, 3차원 영상을 획득하고 처리하는 기술에 대한 수요가 나날이 증가하고 있다.Due to the development of information and communication technology, the demand for a technology for acquiring and processing a 3D image is increasing day by day.

3차원 카메라는 다수의 2차원 정지 영상을 수집하여 3차원 정지 영상을 생성하는 장치이다. 3차원 카메라는 3차원 정지 영상을 생성하기 위하여, 레이저 장치와, 이미지 센서와, 영상 처리 모듈을 포함할 수 있다.A three-dimensional camera is a device for generating a three-dimensional still image by collecting a plurality of two-dimensional still images. The 3D camera may include a laser device, an image sensor, and an image processing module to generate a 3D still image.

레이저 장치는 피사체를 대상으로 레이저를 조사할 수 있다. 이미지 센서는 피사체로부터 반사된 레이저를 수광하여, 2차원 정지 영상을 생성할 수 있다. 영상 처리 모듈은 다수의 2차원 정지 영상을 결합하여, 3차원 정지 영상을 생성할 수 있다.The laser device may irradiate a laser to the subject. The image sensor may generate a two-dimensional still image by receiving a laser reflected from the subject. The image processing module may generate a 3D still image by combining a plurality of 2D still images.

3차원 카메라는 3차원 정지 영상의 깊이(depth)를 측정할 때, SL(Structure Light) 방식과, ToF(Time of Flight) 방식을 이용할 수 있다.The 3D camera may use a structure light (SL) method and a time of flight (ToF) method when measuring the depth of a 3D still image.

SL 방식은 도트 패턴(dot pattern)을 피사체에 조사한 다음, 도트 패턴의 변화를 인식하여 3차원 정지 영상의 깊이를 측정할 수 있다. ToF 방식은 적외선을 피사체에 조사한 다음, 다시 반사되어 되돌아오는 시간을 측정하여 3차원 정지 영상의 깊이를 측정할 수 있다.The SL method can measure the depth of a 3D still image by irradiating a dot pattern onto a subject and then recognizing a change in the dot pattern. The ToF method can measure the depth of a three-dimensional still image by irradiating infrared rays to a subject and then measuring the time it takes to reflect and return.

수직 캐비티 표면 광방출 레이저(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser, VCSEL)는 상부 표면에 수직한 방향으로 레이저를 방출하는 반도체 레이저 다이오드이다. 수직 캐비티 표면 광방출 레이저는, SL 방식으로 도트 패턴을 생성하거나, ToF 방식으로 적외선을 생성할 때 이용할 수 있다.A Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser (VCSEL) is a semiconductor laser diode that emits a laser in a direction perpendicular to the upper surface. The vertical cavity surface light emitting laser can be used when generating a dot pattern by the SL method or generating infrared rays by the ToF method.

그러나 수직 캐비티 표면 광방출 레이저는, 상부 표면에 수직한 방향으로 레이저를 방출하기 때문에, 상부 표면에 수직한 방향 이외에는 도트 패턴 또는 적외선을 조사할 수 없는 문제점이 있다.However, since the vertical cavity surface light emission laser emits the laser in a direction perpendicular to the upper surface, there is a problem in that a dot pattern or infrared rays cannot be irradiated other than in a direction perpendicular to the upper surface.

이를 해결하기 위하여 확산 장치(diffuser)를 구비할 수 있으나, 수직 캐비티 표면 광방출 레이저가 방출하여 확산 장치를 통과한 도트 패턴 또는 적외선은, 일정한 각도 범위 안에서만 확산될 수 있다.In order to solve this problem, a diffuser may be provided, but the dot pattern or infrared rays emitted by the vertical cavity surface light emitting laser and passing through the diffuser may be diffused only within a certain angular range.

따라서 수직 캐비티 표면 광방출 레이저를 방출한 도트 패턴 또는 적외선이 확산되는 각도 범위를 변화시켜 조절할 수 있는 장치가 요구되고 있다.Therefore, there is a need for a device capable of adjusting a dot pattern emitting a vertical cavity surface light-emitting laser or an angle range in which infrared rays are diffused.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 수직 캐비티 표면 광방출 레이저에서 방출한 빛이 확산되는 각도 범위를 조절할 수 있는 레이저 방출 각도 가변 소자를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to solve the above problems, and to provide a laser emission angle variable device capable of adjusting the angle range at which light emitted from a vertical cavity surface light emission laser is diffused.

그리고 피사체와의 거리에 따른 깊이를 측정하여 3차원 영상을 획득할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an apparatus capable of acquiring a three-dimensional image by measuring a depth according to a distance from a subject.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 레이저 모듈과; 광 굴절 모듈을 포함하고, 상기 레이저 모듈은, 하나 이상의 수직 캐비티 표면 광방출 레이저 다이오드를 포함하고, 상기 광 굴절 모듈은, 전기 활성 고분자 물질을 포함하는 전기 활성 고분자 물질층과; 상기 전기 활성 고분자 물질층의 제 1 면에 형성한 광학 패턴과; 상기 전기 활성 고분자 물질층의 제 2 면에 형성한 제 3 전극과; 상기 제 2 면과 마주보는 상기 전기 활성 고분자 물질층의 제 3 면에 형성한 제 4 전극을 포함하는, 레이저 방출 각도 가변 소자를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention includes a laser module; a light refraction module, the laser module comprising at least one vertical cavity surface light emitting laser diode, the light refraction module comprising: an electroactive polymer material layer comprising an electroactive polymer material; an optical pattern formed on the first surface of the electroactive polymer material layer; a third electrode formed on the second surface of the electroactive polymer material layer; It provides a variable laser emission angle including a fourth electrode formed on a third surface of the electroactive polymer material layer facing the second surface.

그리고, 상기 광학 패턴은, 음각의 렌티큘러 렌즈의 형태인, 레이저 방출 각도 가변 소자를 제공한다.And, the optical pattern, in the form of an intaglio lenticular lens, provides a laser emission angle variable element.

그리고, 상기 전기 활성 고분자 물질은, 비닐리덴 플루오라이드와, 트리플루오로에틸렌과, 클로로플루오로에틸렌의 공중합체(P(VDF-TrFE-CFE), [poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene-chlorofluoroethylene)])인, 레이저 방출 각도 가변 소자를 제공한다.And, the electroactive polymer material is a copolymer of vinylidene fluoride, trifluoroethylene, and chlorofluoroethylene (P(VDF-TrFE-CFE), [poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene-chlorofluoroethylene)]) Phosphorus, a laser emission angle variable element is provided.

그리고, 상기 수직 캐비티 표면 광방출 레이저 다이오드는, 제 1 전극층과; n형의 반도체 물질을 도핑한 기판층과; 서로 다른 굴절률을 가진 박막이 교대로 적층하여 형성하고, n형의 반도체 물질을 도핑한 제 1 브래그 미러층과; 양자 우물층과 장벽층을 교대로 적층하여 형성한 활성화층과; 서로 다른 굴절률을 가진 박막이 교대로 적층하여 형성하고, p형의 반도체 물질을 도핑한 제 2 브래그 미러층과, 중앙 영역에 개구가 형성된 제 2 전극층을 포함하고, 상기 제 1 전극층과, 상기 기판층과, 상기 제 1 브래그 미러층과, 상기 활성화층과, 상기 제 2 브래그 미러층과, 상기 제 2 전극층의 순서대로 적층한, 레이저 방출 각도 가변 소자를 제공한다.The vertical cavity surface light emitting laser diode includes: a first electrode layer; a substrate layer doped with an n-type semiconductor material; a first Bragg mirror layer formed by alternately stacking thin films having different refractive indices and doped with an n-type semiconductor material; an activation layer formed by alternately stacking quantum well layers and barrier layers; A second Bragg mirror layer formed by alternately stacking thin films having different refractive indices, doped with a p-type semiconductor material, and a second electrode layer having an opening formed in a central region, the first electrode layer and the substrate A variable laser emission angle is provided, in which layers, the first Bragg mirror layer, the activation layer, the second Bragg mirror layer, and the second electrode layer are stacked in this order.

그리고, 전기 제어 모듈을 더 포함하고, 상기 전기 제어 모듈은, 광 생성 제어 신호를 수신하여 상기 수직 캐비티 표면 광방출 레이저 다이오드에 전원을 공급하고, 광 방출 각도 제어 신호를 수신하여 광 굴절 모듈에 전원을 공급하는 제어 유닛과; 교류 전기를 직류 전기로 변환하거나, 직류 전기의 크기를 변환하여 상기 제어 유닛에 공급하는 전원 유닛을 포함하는, 레이저 방출 각도 가변 소자를 제공한다.and an electrical control module, wherein the electrical control module receives a light generation control signal to supply power to the vertical cavity surface light emission laser diode, and receives a light emission angle control signal to power the light refraction module a control unit for supplying It provides a laser emission angle variable element, including a power unit for converting alternating current electricity to direct current electricity, or converting the magnitude of direct current electricity and supplying it to the control unit.

그리고, 상기 레이저 모듈과, 상기 광 굴절 모듈과, 상기 전기 제어 모듈을 수용하는 케이스 모듈을 더 포함하고, 상기 레이저 모듈과 상기 광학 패턴은 서로 마주보며 위치하는, 레이저 방출 각도 가변 소자를 제공한다.And, the laser module, the optical refraction module, and further comprising a case module for accommodating the electrical control module, wherein the laser module and the optical pattern are positioned facing each other, it provides a laser emission angle variable element.

본 발명의 다른 실시 예는, 상기 레이저 방출 각도 가변 소자와; 스플리터 모듈과; 3차원 영상 센서 모듈과; 2차원 영상 센서 모듈과; 영상 처리 모듈을 포함하고, 상기 레이저 방출 각도 가변 소자는, 제 1 광을 방출하고, 상기 수광 렌즈 모듈은, 피사체가 상기 제 1 광을 조사 받아 반사한 제 2 광을 수광하고, 상기 스플리터 모듈은, 상기 제 2 광을 제 3 광과 제 4 광으로 분리하고, 상기 3차원 영상 센서 모듈은, 상기 제 3 광을 3차원 정지 영상의 깊이 정보를 포함한 전기 신호인 3차원 깊이 신호로 변환하고, 상기 2차원 영상 센서 모듈은, 상기 제 4 광을 2차원 정지 영상의 색상 정보를 포함한 전기 신호인 2차원 색상 신호로 변환하고, 상기 영상 처리 모듈은, 상기 2차원 색상 신호와 상기 3차원 깊이 신호에서 서로 대응하는 화소 영역을 조합하여, 3차원 정지 영상 파일 형식으로 이루어진 3차원 영상 데이터를 생성하는, 3차원 영상 획득 장치를 제공한다.Another embodiment of the present invention, the laser emission angle variable element and; a splitter module; a three-dimensional image sensor module; a two-dimensional image sensor module; an image processing module, wherein the laser emission angle variable element emits a first light, the light-receiving lens module receives the second light reflected by a subject irradiated with the first light, and the splitter module includes: , separates the second light into third light and fourth light, and the 3D image sensor module converts the third light into a 3D depth signal that is an electrical signal including depth information of a 3D still image, The 2D image sensor module converts the fourth light into a 2D color signal that is an electrical signal including color information of a 2D still image, and the image processing module includes the 2D color signal and the 3D depth signal. To provide a three-dimensional image acquisition device for generating three-dimensional image data in a three-dimensional still image file format by combining pixel regions corresponding to each other.

그리고, 상기 제 3 광은 780nm 내지 1mm의 파장 대역을 가진 적외선이고, 상기 제 4 광은 380nm 내지 780mm의 파장 대역을 가진 가시광선인, 3차원 영상 획득 장치를 제공한다.The third light is infrared light having a wavelength band of 780 nm to 1 mm, and the fourth light is visible light having a wavelength band of 380 nm to 780 mm.

그리고, 상기 3차원 영상 센서 모듈은, SL(Structured Light) 센서 또는 ToF(Time of Flight) 센서인, 3차원 영상 획득 장치를 제공한다.In addition, the 3D image sensor module provides a 3D image acquisition device, which is a Structured Light (SL) sensor or a Time of Flight (ToF) sensor.

그리고, 상기 2차원 영상 센서 모듈은, CCD 이미지 센서(Charged Couple Device image sensor) 또는 CMOS 액티브 픽셀 센서(Complementary Metal-Oxide Semiconductor active pixel sensor)인, 3차원 영상 획득 장치를 제공한다.In addition, the 2D image sensor module is a CCD image sensor (Charged Couple Device image sensor) or CMOS active pixel sensor (Complementary Metal-Oxide Semiconductor active pixel sensor), a 3D image acquisition device is provided.

그리고, 제어 모듈을 더 포함하고, 상기 제어 모듈은, 광 생성 제어 신호를 상기 레이저 방출 각도 가변 소자로 송신하여, 상기 상기 레이저 방출 각도 가변 소자가 상기 제 1 광을 생성하도록 제어하고, 광 방출 각도 제어 신호를 상기 레이저 방출 각도 가변 소자로 송신하여, 상기 상기 레이저 방출 각도 가변 소자가 상기 제 1 광을 방출할 때 출사 각도를 조절하도록 제어하고, 3차원 영상 데이터 생성 신호를 상기 영상 처리 모듈로 송신하여, 상기 영상 처리 모듈이 상기 3차원 영상 데이터를 생성하도록 제어하는, 3차원 영상 획득 장치를 제공한다.and a control module, wherein the control module transmits a light generation control signal to the variable laser emission angle element to control the laser emission angle variable element to generate the first light, and a light emission angle A control signal is transmitted to the variable laser emission angle element to control an emission angle when the laser emission angle variable element emits the first light, and a three-dimensional image data generation signal is transmitted to the image processing module. Thus, there is provided a 3D image acquisition device that controls the image processing module to generate the 3D image data.

그리고, 출력 모듈을 더 포함하고, 상기 출력 모듈은 디스플레이 장치인 표시 유닛을 포함하며, 상기 표시 유닛은 상기 3차원 영상 데이터를 표시하는, 3차원 영상 획득 장치를 제공한다.and an output module, wherein the output module includes a display unit that is a display device, wherein the display unit displays the 3D image data.

본 발명의 레이저 방출 각도 가변 소자는, 수직 캐비티 표면 광방출 레이저와 마주 보는 음각의 광학 패턴과, 전기 활성 고분자 물질로 이루어진 전기 활성 고분자 물질층을 포함하고, 전기 활성 고분자 물질에 인가되는 전압의 차이로 인한 굴절률의 변화를 이용하여, 수직 캐비티 표면 광방출 레이저에서 방출한 빛이 확산되는 각도 범위를 조절할 수 있다.The laser emission angle variable device of the present invention includes an intaglio optical pattern facing the vertical cavity surface light emission laser and an electroactive polymer material layer made of an electroactive polymer material, and the difference in voltage applied to the electroactive polymer material By using the change in the refractive index caused by , it is possible to control the range of the angle at which the light emitted from the vertical cavity surface light emitting laser is diffused.

또한 레이저 방출 각도 가변 소자를 포함한 3차원 영상 획득 장치는, 빛이 방출되는 각도 범위를 조절하여 촬영 영역을 용이하게 지정할 수 있기 때문에, 사용자는 편리하게 3차원 영상 데이터를 획득할 수 있다.In addition, since the 3D image acquisition device including the laser emission angle variable element can easily designate a photographing area by adjusting an angle range at which light is emitted, a user can conveniently acquire 3D image data.

도 1a와 도 1b는 각각, 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 방출 각도 가변 소자를 간략하게 나타낸 사시도와 종단면도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시 예에서 레이저 모듈을 간략하게 나타낸 종단면도이다.
도 2b와 도 2c는 본 발명의 각각의 실시 예에서 레이저 모듈의 평면도를 간략하게 나타낸 도면이다.
도 3a와 도 3b는 각각, 본 발명의 일 실시 예에서 광 굴절 모듈을 간략하게 나타낸 사시도와 종단면도이다.
도 4는 각각, 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 영상 획득 장치를 간략하게 나타낸 블록도이다.
1A and 1B are respectively a perspective view and a longitudinal cross-sectional view schematically illustrating a laser emission angle variable device according to an embodiment of the present invention.
2A is a longitudinal cross-sectional view schematically illustrating a laser module according to an embodiment of the present invention.
2B and 2C are diagrams schematically showing a plan view of a laser module in each embodiment of the present invention.
3A and 3B are respectively a perspective view and a longitudinal cross-sectional view schematically illustrating a light refraction module according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram schematically illustrating a 3D image acquisition apparatus according to an embodiment of the present invention, respectively.

본 발명은 취지를 벗어나지 않는 한도에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있고, 하나 이상의 실시 예를 가질 수 있다. 그리고 본 발명에서 “발명을 실시하기 위한 구체적인 내용” 및 “도면” 등에 기재한 실시 예는, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 예시이며, 본 발명의 권리 범위를 제한하거나 한정하는 것은 아니다.The present invention may be practiced with various modifications without departing from the spirit, and may have one or more embodiments. In the present invention, the examples described in “specific contents for carrying out the invention” and “drawings” are examples for describing the present invention in detail, and do not limit or limit the scope of the present invention.

따라서, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자가, 본 발명의 “발명을 실시하기 위한 구체적인 내용” 및 “도면” 등으로부터 용이하게 유추할 수 있는 것은, 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석할 수 있다.Therefore, those with ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can easily infer from the "specific details for carrying out the invention" and "drawings" of the present invention are interpreted as belonging to the scope of the present invention. can do.

또한, 도면에 표시한 각 구성 요소들의 크기와 형태는, 실시 예의 설명을 위해 과장되어 표현한 것 일 수 있으며, 실제로 실시되는 발명의 크기와 형태를 한정하는 것은 아니다.In addition, the size and shape of each component shown in the drawings may be exaggerated for the description of the embodiment, and do not limit the size and shape of the actually implemented invention.

본 발명의 명세서에서 사용되는 용어를 특별히 정의하지 않는 이상, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다.Unless a term used in the specification of the present invention is specifically defined, it may have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the art to which the present invention belongs.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1a와 도 1b는 각각, 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 방출 각도 가변 소자를 간략하게 나타낸 사시도와 종단면도이다.1A and 1B are respectively a perspective view and a longitudinal cross-sectional view schematically illustrating a laser emission angle variable device according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 방출 각도 가변 소자(100)는, 빛을 생성하여 외부로 방출할 수 있다. 또한 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 방출 각도 가변 소자(100)는, 빛의 방출 각도를 조절할 수 있다.The laser emission angle variable device 100 according to an embodiment of the present invention may generate and emit light to the outside. In addition, the laser emission angle variable device 100 according to an embodiment of the present invention may adjust the emission angle of light.

본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 방출 각도 가변 소자(100)는, 레이저 모듈(110)과, 광 굴절 모듈(120)과, 전기 제어 모듈(130)과, 케이스 모듈(140)을 포함할 수 있다.The variable laser emission angle element 100 according to an embodiment of the present invention may include a laser module 110 , a light refraction module 120 , an electrical control module 130 , and a case module 140 . have.

도 2a는 본 발명의 일 실시 예에서 레이저 모듈을 간략하게 나타낸 종단면도이고, 도 2b와 도 2c는 본 발명의 각각의 실시 예에서 레이저 모듈의 평면도를 간략하게 나타낸 도면이다.2A is a longitudinal cross-sectional view schematically showing a laser module in an embodiment of the present invention, and FIGS. 2B and 2C are views schematically showing a plan view of the laser module in each embodiment of the present invention.

레이저 모듈(110)은, 빛을 생성할 수 있다. 레이저 모듈(110)은 수직 캐비티 표면 광방출 레이저(VCSEL) 다이오드일 수 있고, 전기 신호를 공급 받은 다음 광 신호로 변환할 수 있다.The laser module 110 may generate light. The laser module 110 may be a vertical cavity surface light emitting laser (VCSEL) diode, and may receive an electrical signal and then convert it into an optical signal.

도 2a에 도시한 것과 같이 레이저 모듈(110)은, 순서대로 적층된 제 1 전극층(111)과, 기판층(112)과, 제 1 브래그 미러층(113)과, 활성화층(114)과, 제 2 브래그 미러층(115)과, 제 2 전극층(116)을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 2A , the laser module 110 includes a first electrode layer 111, a substrate layer 112, a first Bragg mirror layer 113, an activation layer 114, which are sequentially stacked; It may include a second Bragg mirror layer 115 and a second electrode layer 116 .

제 1 전극층(111)과 제 2 전극층(116)은 불투명 도전성 물질로 이루어진 전극일 수 있다. 예를 들어 제 1 전극층(111)과 제 2 전극층(116)은 각각, 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 철(Fe), 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au) 또는 이들의 합금 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.The first electrode layer 111 and the second electrode layer 116 may be electrodes made of an opaque conductive material. For example, each of the first electrode layer 111 and the second electrode layer 116 may include aluminum (Al), titanium (Ti), iron (Fe), nickel (Ni), copper (Cu), silver (Ag), and gold. (Au) or an alloy thereof.

또는 제 1 전극층(111)과 제 2 전극층(116)은 투명 도전성 물질로 이루어진 전극일 수 있다. 예를 들어 제 1 전극층(111)과 제 2 전극층(116)은 각각, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.Alternatively, the first electrode layer 111 and the second electrode layer 116 may be electrodes made of a transparent conductive material. For example, each of the first electrode layer 111 and the second electrode layer 116 may be formed of any one of indium tin oxide (ITO) and indium zinc oxide (IZO).

제 1 전극층(111)과 제 2 전극층(116)은 하나의 층으로 이루어질 수 있다. 또는 제 1 전극층(111)과 제 2 전극층(116)은 2개 이상의 층으로 이루어질 수 있으며, 각각의 층은 불투명 도전성 물질 또는 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다.The first electrode layer 111 and the second electrode layer 116 may be formed of one layer. Alternatively, the first electrode layer 111 and the second electrode layer 116 may be formed of two or more layers, and each layer may be formed of an opaque conductive material or a transparent conductive material.

제 2 전극층(116)은 중앙 영역에 개구(aperture, OP)가 형성된 것일 수 있다. 활성화층(114)에서 생성한 빛은 개구를 통과하여 레이저 모듈(110)의 외부로 방출될 수 있다.The second electrode layer 116 may have an aperture (OP) formed in a central region. The light generated by the activation layer 114 may pass through the opening and be emitted to the outside of the laser module 110 .

기판층(112)은 n형(n-type)의 반도체 물질을 도핑하여 이루어진 것일 수 있다. 예를 들어 기판층(112)은 갈륨비소(GaAs)에 n형 도펀트를 첨가하여 이루어진 것일 수 있다.The substrate layer 112 may be formed by doping an n-type semiconductor material. For example, the substrate layer 112 may be formed by adding an n-type dopant to gallium arsenide (GaAs).

제 1 브래그 미러층(113)과 제 2 브래그 미러층(115)은 각각, 굴절률이 상대적으로 높은 박막과, 굴절률이 상대적으로 낮은 박막을 교대로 적층하여 이루어진 것일 수 있다. 그리고 그 박막의 두께는, 레이저 모듈(110)에서 방출하는 빛의 파장의 1/4일 수 있다.The first Bragg mirror layer 113 and the second Bragg mirror layer 115 may be formed by alternately stacking a thin film having a relatively high refractive index and a thin film having a relatively low refractive index, respectively. And the thickness of the thin film may be 1/4 of the wavelength of light emitted from the laser module 110 .

제 1 브래그 미러층(113)은 n형(n-type)의 반도체 물질을 도핑하여 이루어진 것일 수 있다. 예를 들어 제 1 브래그 미러층(113)은, 알루미늄비소(AlAs) 또는 갈륨비소(GaAs)에 n형 도펀트를 첨가하여 이루어진 것일 수 있다.The first Bragg mirror layer 113 may be formed by doping an n-type semiconductor material. For example, the first Bragg mirror layer 113 may be formed by adding an n-type dopant to aluminum arsenide (AlAs) or gallium arsenide (GaAs).

제 2 브래그 미러층(115)은 p형(p-type)의 반도체 물질을 도핑하여 이루어진 것일 수 있다. 예를 들어 제 2 브래그 미러층(115)은, 알루미늄갈륨비소(AlGaAs) 또는 갈륨비소(GaAs)에 p형 도펀트를 첨가하여 이루어진 것일 수 있다.The second Bragg mirror layer 115 may be formed by doping a p-type semiconductor material. For example, the second Bragg mirror layer 115 may be formed by adding a p-type dopant to aluminum gallium arsenide (AlGaAs) or gallium arsenide (GaAs).

활성화층(114)은 하나의 양자 우물층으로 이루어진 단일 양자 우물 구조일 수 있다.The activation layer 114 may have a single quantum well structure including one quantum well layer.

또는 활성화층(114)은 양자 우물층(114a)과 장벽층(114b)을 교대로 적층하여 형성한 다중 양자 우물 구조일 수 있다. 이때 양자 우물층(114a)은 예를 들어 인듐갈륨비소(InGaAs)로 이루어질 수 있고, 장벽층(114b)은 예를 들어 갈륨비소(GaAs)로 이루어질 수 있다.Alternatively, the activation layer 114 may have a multi-quantum well structure formed by alternately stacking the quantum well layers 114a and the barrier layers 114b. In this case, the quantum well layer 114a may be made of, for example, indium gallium arsenide (InGaAs), and the barrier layer 114b may be made of, for example, gallium arsenide (GaAs).

제 1 전극층(111)과 제 2 전극층(116)에 각각 전압을 인가할 때, 전자와 정공이 활성화층(114)에서 재결합한 다음 기저 상태로 돌아가게 되면서, 제 1 광(L1)을 생성할 수 있다. 활성화층(114)에서 생성한 제 1 광(L1)은, 제 1 브래그 미러층(113)과 제 2 브래그 미러층(115) 사이에서 반사를 반복하여 발진하게 되고, 광 신호의 크기가 증폭할 수 있다. 그리고 제 1 광(L1)은 제 2 전극층(116)에 수직하는 제 1 방향(D1)으로 방출될 수 있다.When a voltage is applied to the first electrode layer 111 and the second electrode layer 116, respectively, electrons and holes recombine in the activation layer 114 and then return to the ground state to generate the first light L1. can The first light L1 generated by the activation layer 114 is repeatedly reflected and oscillated between the first Bragg mirror layer 113 and the second Bragg mirror layer 115, and the size of the optical signal is not amplified. can In addition, the first light L1 may be emitted in a first direction D1 perpendicular to the second electrode layer 116 .

레이저 모듈(110)은 하나 이상의 수직 캐비티 표면 광방출 레이저 다이오드(VCSEL)를 포함할 수 있다.The laser module 110 may include one or more vertical cavity surface light emitting laser diodes (VCSELs).

하나 이상의 수직 캐비티 표면 광방출 레이저 다이오드(VCSEL)를 배치하는 형태는, 레이저 모듈(110)이 생성하여 외부로 방출하고자 하는 도트 패턴의 형태에 따를 수 있다.A form of disposing one or more vertical cavity surface light emitting laser diodes (VCSELs) may depend on a form of a dot pattern generated by the laser module 110 to be emitted to the outside.

예를 들어 도 2b에 도시한 것과 같이, 하나 이상의 수직 캐비티 표면 광방출 레이저 다이오드(VCSEL)를 행렬 형태로 배치하여, 레이저 모듈(110)이 행렬 형태의 도트 패턴을 방출하도록 할 수 있다. 또는 도 2c에 도시한 것과 같이, 하나 이상의 수직 캐비티 표면 광방출 레이저 다이오드(VCSEL)를 방사 형태로 배치하여, 레이저 모듈(110)이 방사 형태의 도트 패턴을 방출하도록 할 수 있다.For example, as shown in FIG. 2B , one or more vertical cavity surface light-emitting laser diodes (VCSELs) may be arranged in a matrix form so that the laser module 110 may emit a dot pattern in a matrix form. Alternatively, as shown in FIG. 2C , one or more vertical cavity surface light emitting laser diodes (VCSELs) may be disposed in a radiation form, so that the laser module 110 emits a dot pattern in the radiation form.

도 3a와 도 3b는 각각, 본 발명의 일 실시 예에서 광 굴절 모듈을 간략하게 나타낸 사시도와 종단면도이다.3A and 3B are respectively a perspective view and a longitudinal cross-sectional view schematically illustrating a light refraction module according to an embodiment of the present invention.

광 굴절 모듈(120)은, 빛의 방출 각도를 조절할 수 있다. 광 굴절 모듈(120)은 전기 활성 고분자(Electro-active polymer, EAP)로 이루어질 수 있고, 레이저 모듈(110)이 생성한 제 1 광(L1)이 레이저 방출 각도 가변 소자(100)에서 방출될 때의 각도를 변화시킬 수 있다.The light refraction module 120 may adjust an emission angle of light. The light refraction module 120 may be made of an electro-active polymer (EAP), and when the first light L1 generated by the laser module 110 is emitted from the variable laser emission angle element 100 . can change the angle of

광 굴절 모듈(120)은, 광학 패턴(121)과, 제 3 전극(122)과, 제 4 전극(123)과, 전기 활성 고분자 물질층(124)을 포함할 수 있다.The light refraction module 120 may include an optical pattern 121 , a third electrode 122 , a fourth electrode 123 , and an electroactive polymer material layer 124 .

광학 패턴(121)은 렌티큘러 렌즈(lenticular lens)의 형태일 수 있으며, 광 굴절 모듈(120)이 레이저 모듈(110)과 마주보는 전기 활성 고분자 물질층(124)의 제 1 면(F1)에, 반원통 형태의 렌즈들을 평행하여 배열하여 형성할 수 있다. 이에 따라 광학 패턴(121)을 제 1 방향(D1)으로 바라볼 때(즉, 레이저 모듈(110)에서 광 굴절 모듈(120)을 바라볼 때), 오목한 형태로 보일 수 있다. 즉, 음각의 렌티큘러 렌즈 형태일 수 있다.The optical pattern 121 may be in the form of a lenticular lens, and the optical refraction module 120 is on the first surface F1 of the electroactive polymer material layer 124 facing the laser module 110, It can be formed by arranging semi-cylindrical lenses in parallel. Accordingly, when the optical pattern 121 is viewed in the first direction D1 (ie, when viewed from the laser module 110 to the light refraction module 120 ), the optical pattern 121 may be viewed in a concave shape. That is, it may be in the form of an intaglio lenticular lens.

광학 패턴(121)은, 레이저 모듈(110)에서 방출한 제 1 광(L1)을 광 굴절 모듈(120)의 내부에서 확산시킬 수 있다.The optical pattern 121 may diffuse the first light L1 emitted from the laser module 110 in the light refraction module 120 .

제 3 전극(122)과 제 4 전극(123)은 서로 마주보며 위치할 수 있다. 예를 들어 제 3 전극(122)은 전기 활성 고분자 물질층(124)의 제 2 면(F2)에 위치할 수 있고, 제 4 전극(123)은 전기 활성 고분자 물질층(124)의 제 3 면(F3)에 위치할 수 있다.The third electrode 122 and the fourth electrode 123 may be positioned to face each other. For example, the third electrode 122 may be located on the second surface F2 of the electroactive polymer material layer 124 , and the fourth electrode 123 may be located on the third surface of the electroactive polymer material layer 124 . It can be located in (F3).

제 3 전극(122)과 제 4 전극(123)은 불투명 도전성 물질로 이루어진 전극일 수 있다. 예를 들어 제 3 전극(122)과 제 4 전극(123)은 각각, 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 철(Fe), 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au) 또는 이들의 합금 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.The third electrode 122 and the fourth electrode 123 may be electrodes made of an opaque conductive material. For example, the third electrode 122 and the fourth electrode 123 are aluminum (Al), titanium (Ti), iron (Fe), nickel (Ni), copper (Cu), silver (Ag), and gold, respectively. (Au) or an alloy thereof.

또는 제 3 전극(122)과 제 4 전극(123)은 투명 도전성 물질로 이루어진 전극일 수 있다. 예를 들어 제 3 전극(122)과 제 4 전극(123)은 각각, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.Alternatively, the third electrode 122 and the fourth electrode 123 may be electrodes made of a transparent conductive material. For example, each of the third electrode 122 and the fourth electrode 123 may be formed of any one of indium tin oxide (ITO) and indium zinc oxide (IZO).

전기 활성 고분자 물질층(124)의 내부에는 전기 활성 고분자 물질(EAP)이 채워질 수 있다. 전기 활성 고분자 물질(EAP)은 비닐리덴 플루오라이드와, 트리플루오로에틸렌과, 클로로플루오로에틸렌의 공중합체(P(VDF-TrFE-CFE), [poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene-chlorofluoroethylene)])일 수 있다.An electroactive polymer material (EAP) may be filled in the electroactive polymer material layer 124 . Electroactive polymer material (EAP) is a copolymer of vinylidene fluoride, trifluoroethylene, and chlorofluoroethylene (P(VDF-TrFE-CFE), [poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene-chlorofluoroethylene)]) can

전기 활성 고분자 물질층(124)은 전기장이 인가됨에 따라, 그 굴절률이 다음 수학식1에 따른 수치만큼 변화할 수 있다.As an electric field is applied to the electroactive polymer material layer 124 , its refractive index may change by a numerical value according to Equation 1 below.

Figure 112020133795060-pat00001
Figure 112020133795060-pat00001

수학식1에서,

Figure 112020133795060-pat00002
는 제 1 광(L1)의 파장을 나타내고, k는 커 상수(Kerr constant)를 나타내며, E는 전기 활성 고분자 물질(124)에 인가되는 전기장의 크기를 나타낸다.In Equation 1,
Figure 112020133795060-pat00002
denotes the wavelength of the first light L1 , k denotes a Kerr constant, and E denotes the magnitude of the electric field applied to the electroactive polymer material 124 .

제 3 전극(122)과 제 4 전극(123)에 각각 전압을 인가하면, 그 사이에 전기장이 형성되어 전기 활성 고분자 물질(124)의 굴절률이 변할 수 있다.When a voltage is applied to each of the third electrode 122 and the fourth electrode 123 , an electric field is formed therebetween, and the refractive index of the electroactive polymer material 124 may be changed.

제 1 광(L1)이 광 굴절 모듈(120)에 입사하기 전후의 각도는 스넬의 법치(Snell's Law)에 따른 다음 수학식2와 같이 나타낼 수 있다.The angle before and after the first light L1 is incident on the light refraction module 120 may be expressed as Equation 2 below according to Snell's Law.

Figure 112020133795060-pat00003
Figure 112020133795060-pat00003

수학식2에서

Figure 112020133795060-pat00004
은 광 굴절 모듈(120) 외부의 굴절률을 나타내고,
Figure 112020133795060-pat00005
은 제 1 광(L1)에 광 굴절 모듈(120)로 입사할 때 법선에 대한 각도를 나타내는 입사각이다.
Figure 112020133795060-pat00006
는 광 굴절 모듈(120)의 굴절률을 나타내고,
Figure 112020133795060-pat00007
는 광 굴절 모듈(120)로 입사된 후 법선에 대한 각도를 나타내는 굴절각이다.in Equation 2
Figure 112020133795060-pat00004
represents the refractive index of the outside of the light refraction module 120,
Figure 112020133795060-pat00005
is an incident angle indicating an angle with respect to the normal when the first light L1 is incident on the light refraction module 120 .
Figure 112020133795060-pat00006
represents the refractive index of the light refraction module 120,
Figure 112020133795060-pat00007
is a refraction angle indicating an angle with respect to the normal after being incident on the light refraction module 120 .

광 굴절 모듈(120)의 굴절률(

Figure 112020133795060-pat00008
)이 증가할 때는 제 1 광(L1)의 굴절각(
Figure 112020133795060-pat00009
)이 감소하게 된다. 반대로 광 굴절 모듈(120)의 굴절률(
Figure 112020133795060-pat00010
)이 감소할 때는 제 1 광(L1)의 굴절각(
Figure 112020133795060-pat00011
)이 증가하게 된다.The refractive index of the light refraction module 120 (
Figure 112020133795060-pat00008
) increases, the refraction angle of the first light L1 (
Figure 112020133795060-pat00009
) will decrease. Conversely, the refractive index of the light refraction module 120 (
Figure 112020133795060-pat00010
) decreases, the refraction angle of the first light L1 (
Figure 112020133795060-pat00011
) will increase.

제 1 광(L1)의 굴절각(

Figure 112020133795060-pat00012
)이 감소한 경우, 제 1 광(L1)이 광 굴절 모듈(120)에서 방출될 때 출사 영역이 감소할 수 있다. 반대로 제 1 광(L1)의 굴절각(
Figure 112020133795060-pat00013
)이 증가한 경우, 제 1 광(L1)이 광 굴절 모듈(120)에서 방출될 때 출사 영역이 증가할 수 있다.The refraction angle of the first light L1 (
Figure 112020133795060-pat00012
) is reduced, the emission area may decrease when the first light L1 is emitted from the light refraction module 120 . Conversely, the refraction angle of the first light L1 (
Figure 112020133795060-pat00013
) increases, the emission area may increase when the first light L1 is emitted from the light refraction module 120 .

이에 따라 광 굴절 모듈(120) 내부의 전기 활성 고분자 물질(124)에 인가되는 전기장의 크기를 조절하여, 광 굴절 모듈(120)의 굴절률(

Figure 112020133795060-pat00014
)을 변화시킴으로써, 제 1 광(L1)의 출사 영역을 제어할 수 있다.Accordingly, by adjusting the size of the electric field applied to the electroactive polymer material 124 inside the light refraction module 120, the refractive index
Figure 112020133795060-pat00014
), it is possible to control the emission area of the first light L1.

전기 제어 모듈(130)은, 레이저 모듈(110)과 광 굴절 모듈(120)에 인가되는 전압의 크기를 조절할 수 있다.The electrical control module 130 may adjust the magnitude of the voltage applied to the laser module 110 and the light refraction module 120 .

전기 제어 모듈(130)은 전원 유닛(131)과 제어 유닛(132)을 포함할 수 있다.The electrical control module 130 may include a power unit 131 and a control unit 132 .

전원 유닛(131)은 레이저 방출 각도 가변 소자(100)의 외부로부터 교류 전기(alternating current, AC)를 공급 받은 다음, 이를 직류 전기(direct current, DC)로 변환할 수 있다. 또는 전원 유닛(131)은 레이저 방출 각도 가변 소자(100)의 외부로부터 직류 전기(DC)를 공급 받은 다음, 그 크기를 변환할 수 있다.The power unit 131 may receive alternating current (AC) from the outside of the laser emission angle variable element 100 and then convert it into direct current (DC). Alternatively, the power unit 131 may receive direct current electricity (DC) from the outside of the laser emission angle variable element 100 and then convert the size thereof.

그리고 전원 유닛(131)은 변환한 직류 전기(DC)를 제어 유닛(132)으로 공급할 수 있다.In addition, the power unit 131 may supply the converted direct current electricity (DC) to the control unit 132 .

제어 유닛(132)은 레이저 방출 각도 가변 소자(100)의 외부로부터 수신한 제어 신호(ECS1, ECS2)에 따라, 전압을 조절하여 레이저 모듈(110)과 광 굴절 모듈(120)에 각각 공급할 수 있다.The control unit 132 may adjust the voltage according to the control signals ECS1 and ECS2 received from the outside of the laser emission angle variable element 100 and supply it to the laser module 110 and the light refraction module 120, respectively. .

예를 들어, 제어 유닛(132)은 광 생성 제어 신호(ECS1)를 수신한 다음, 레이저 모듈(110)의 제 1 전극층(111)과 제 2 전극층(116)에 각각, 서로 다른 전압을 인가할 수 있다. 이에 따라 레이저 모듈(110)은 제 1 광(L1)을 생성하여, 그 외부로 방출할 수 있다.For example, after receiving the light generation control signal ECS1 , the control unit 132 applies different voltages to the first electrode layer 111 and the second electrode layer 116 of the laser module 110 , respectively. can Accordingly, the laser module 110 may generate the first light L1 and emit it to the outside.

또한 제어 유닛(132)은 광 방출 각도 제어 신호(ECS2)를 수신한 다음, 광 굴절 모듈(120)의 제 3 전극(122)과 제 4 전극(123)에 각각, 서로 다른 전압을 인가할 수 있다.In addition, the control unit 132 may receive the light emission angle control signal ECS2, and then apply different voltages to the third electrode 122 and the fourth electrode 123 of the light refraction module 120, respectively. have.

예를 들어 제 3 전극(122)과 제 4 전극(123) 사이의 전압 차이를 상대적으로 크게 형성하도록 하여, 광 굴절 모듈(120)의 굴절률(

Figure 112020133795060-pat00015
)을 증가시키고, 제 1 광(L1)의 출사 영역을 감소시킬 수 있다.For example, by forming a relatively large voltage difference between the third electrode 122 and the fourth electrode 123, the refractive index (
Figure 112020133795060-pat00015
) may be increased, and the emission area of the first light L1 may be decreased.

또는 제 3 전극(122)과 제 4 전극(123) 사이의 전압 차이를 상대적으로 작게 형성하도록 하여, 광 굴절 모듈(120)의 굴절률(

Figure 112020133795060-pat00016
)을 감소시키고, 제 1 광(L1)의 출사 영역을 증가시킬 수 있다.Alternatively, by forming a voltage difference between the third electrode 122 and the fourth electrode 123 to be relatively small, the refractive index (
Figure 112020133795060-pat00016
) may be reduced, and the emission area of the first light L1 may be increased.

케이스 모듈(140)은, 레이저 모듈(110)과, 광 굴절 모듈(120)과, 전기 제어 모듈(130)을 수용할 수 있다.The case module 140 may accommodate the laser module 110 , the light refraction module 120 , and the electrical control module 130 .

케이스 모듈(140)은, 레이저 모듈(110)과, 광 굴절 모듈(120)과, 전기 제어 모듈(130)을 고정하여, 제 1 광(L1)이 피사체에 정확히 전달되도록 할 수 있다.The case module 140 may fix the laser module 110 , the light refraction module 120 , and the electrical control module 130 so that the first light L1 is accurately transmitted to the subject.

도 4는 각각, 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 영상 획득 장치를 간략하게 나타낸 블록도와 종단면도이다.4 is a block diagram and a longitudinal cross-sectional view schematically illustrating a 3D image acquisition apparatus according to an embodiment of the present invention, respectively.

본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 영상 획득 장치(1)는, 피사체(SBJT)에 빛을 조사할 수 있고, 피사체(SBJT)로부터 반사된 빛을 수광하여 3차원 영상 데이터를 생성할 수 있다.The 3D image acquisition apparatus 1 according to an embodiment of the present invention may irradiate light to the subject SBJT, and may generate 3D image data by receiving light reflected from the subject SBJT. .

본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 영상 획득 장치(1)는, 레이저 방출 각도 가변 소자(100)와, 수광 렌즈 모듈(200)과, 스플리터 모듈(300)과, 3차원 영상 센서 모듈(400)과, 2차원 영상 센서 모듈(500)과, 영상 처리 모듈(600)과, 제어 모듈(700)과, 입력 모듈(800)과, 출력 모듈(900)을 포함할 수 있다.The three-dimensional image acquisition apparatus 1 according to an embodiment of the present invention includes a laser emission angle variable element 100 , a light-receiving lens module 200 , a splitter module 300 , and a three-dimensional image sensor module 400 . ), a two-dimensional image sensor module 500 , an image processing module 600 , a control module 700 , an input module 800 , and an output module 900 .

레이저 방출 각도 가변 소자(100)는, 전술한 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 방출 각도 가변 소자(100)와 동일할 수 있다.The variable laser emission angle element 100 may be the same as the laser emission angle variable element 100 according to an embodiment of the present invention described above.

레이저 방출 각도 가변 소자(100)는, 제 1 광(L1)을 생성하여 피사체(SBJT)를 대상으로 조사할 수 있다. 이때 레이저 방출 각도 가변 소자(100)는 제 1 광(L1)의 방출 각도를 조절하여, 촬영 영역(SR)을 확대하거나 축소할 수 있다. 그리고 촬영 영역(SR)에 위치한 피사체(SBJT)는 제 1 광(L1)을 조사 받은 다음, 3차원 영상 획득 장치(1)가 위치한 방향으로 제 2 광(L2)을 반사할 수 있다.The laser emission angle variable element 100 may generate the first light L1 and irradiate the subject SBJT as a target. In this case, the laser emission angle variable element 100 may adjust the emission angle of the first light L1 to enlarge or reduce the photographing area SR. In addition, the subject SBJT located in the photographing area SR may be irradiated with the first light L1 and then may reflect the second light L2 in the direction in which the 3D image acquisition apparatus 1 is located.

수광 렌즈 모듈(200)은, 피사체(SBJT)로부터 반사된 빛을 수광하여 3차원 영상 획득 장치(1)의 내부로 전달할 수 있다.The light receiving lens module 200 may receive light reflected from the subject SBJT and transmit it to the inside of the 3D image acquisition apparatus 1 .

수광 렌즈 모듈(200)은 볼록 렌즈(convex lens)일 수 있으며, 촬영 영역(SR)에 위치한 피사체(SBJT)로부터 반사된 제 2 광(L2)을 차원 영상 획득 장치(1)의 내부로 모을 수 있다.The light receiving lens module 200 may be a convex lens, and may collect the second light L2 reflected from the subject SBJT located in the photographing area SR into the interior of the dimensional image acquisition device 1 . have.

스플리터 모듈(300)은, 피사체(SBJT)로부터 반사된 빛을 분리할 수 있다.The splitter module 300 may separate light reflected from the subject SBJT.

스플리터 모듈(300)은 피사체(SBJT)로부터 반사된 제 2 광(L2)을, 제 3 광(L3)과 제 4 광(L4)으로 분리할 수 있다.The splitter module 300 may split the second light L2 reflected from the subject SBJT into a third light L3 and a fourth light L4 .

제 3 광(L3)은 780nm 내지 1mm의 파장 대역을 가진 적외선일 수 있다. 스플리터 모듈(300)은 제 3 광(L3)을 3차원 영상 센서 모듈(400)로 전달하여, 전기 신호로 변환하도록 할 수 있다.The third light L3 may be infrared having a wavelength band of 780 nm to 1 mm. The splitter module 300 may transmit the third light L3 to the 3D image sensor module 400 to be converted into an electrical signal.

제 4 광(L4)은 380nm 내지 780mm의 파장 대역을 가진 가시광선일 수 있다. 스플리터 모듈(300)은 제 4 광(L4)을 2차원 영상 센서 모듈(500)로 전달하여, 전기 신호로 변환하도록 할 수 있다.The fourth light L4 may be visible light having a wavelength band of 380 nm to 780 mm. The splitter module 300 may transmit the fourth light L4 to the 2D image sensor module 500 to be converted into an electrical signal.

3차원 영상 센서 모듈(400)은, 피사체(SBJT)로부터 반사된 광 신호를 3차원 정지 영상의 깊이 정보를 포함한 전기 신호로 변환할 수 있다.The 3D image sensor module 400 may convert an optical signal reflected from the subject SBJT into an electrical signal including depth information of a 3D still image.

3차원 영상 센서 모듈(400)은, SL(Structured Light) 센서 또는 ToF(Time of Flight) 센서일 수 있다.The 3D image sensor module 400 may be a structured light (SL) sensor or a time of flight (ToF) sensor.

SL 센서인 경우, 레이저 방출 각도 가변 소자(100)가 피사체(SBJT)를 대상으로 도트 패턴을 가진 제 1 광(L1)을 조사한 다음, 3차원 영상 센서 모듈(400)이 피사체(SBJT)로부터 반사되어 스플리터 모듈(300)에서 분리된 제 3 광(L3)을 대상으로, 그 도트 패턴이 변형된 정보를 전기 신호인 3차원 깊이 신호(DS)로 변환할 수 있다.In the case of the SL sensor, the laser emission angle variable element 100 irradiates the first light L1 having a dot pattern to the subject SBJT, and then the three-dimensional image sensor module 400 reflects from the subject SBJT. By targeting the third light L3 separated by the splitter module 300 , the information in which the dot pattern is deformed may be converted into a three-dimensional depth signal DS, which is an electrical signal.

ToF 센서인 경우, 레이저 모듈(100)이 피사체(SBJT)를 대상으로 도트 패턴을 가진 제 1 광(L1)을 조사한 다음, 3차원 영상 센서 모듈(400)이 피사체(SBJT)로부터 반사되어 스플리터 모듈(300)에서 분리된 제 3 광(L3)을 대상으로, 도트 별로 도달된 시간 정보를 전기 신호인 3차원 깊이 신호(DS)로 변환할 수 있다.In the case of the ToF sensor, the laser module 100 irradiates the first light L1 having a dot pattern to the subject SBJT, and then the three-dimensional image sensor module 400 is reflected from the subject SBJT to the splitter module With respect to the third light L3 separated in 300 , time information reached for each dot may be converted into a three-dimensional depth signal DS that is an electrical signal.

3차원 영상 센서 모듈(400)은 변환한 3차원 깊이 신호(DS)를, 영상 처리 모듈(600)로 송신할 수 있다.The 3D image sensor module 400 may transmit the converted 3D depth signal DS to the image processing module 600 .

2차원 영상 센서 모듈(500)은, 피사체(SBJT)로부터 반사된 광 신호를 2차원 정지 영상의 색상 정보를 포함한 전기 신호로 변환할 수 있다.The 2D image sensor module 500 may convert an optical signal reflected from the subject SBJT into an electrical signal including color information of a 2D still image.

2차원 영상 센서 모듈(500)은, CCD 이미지 센서(Charged Couple Device image sensor) 또는 CMOS 액티브 픽셀 센서(Complementary Metal-Oxide Semiconductor active pixel sensor)일 수 있다.The 2D image sensor module 500 may be a CCD image sensor (Charged Couple Device image sensor) or a CMOS active pixel sensor (Complementary Metal-Oxide Semiconductor active pixel sensor).

레이저 모듈(100)이 피사체(SBJT)를 대상으로 도트 패턴을 가진 제 1 광(L1)을 조사한 다음, 2차원 영상 센서 모듈(500)이 피사체(SBJT)로부터 반사되어 스플리터 모듈(300)에서 분리된 제 4 광(L4)을 대상으로, 위치 별로 색상 정보를 포함한 전기 신호인 2차원 색상 신호(CS)로 변환할 수 있다.After the laser module 100 irradiates the first light L1 having a dot pattern to the subject SBJT, the two-dimensional image sensor module 500 is reflected from the subject SBJT and separated from the splitter module 300 The fourth light L4 may be converted into a two-dimensional color signal CS, which is an electrical signal including color information for each position.

2차원 영상 센서 모듈(500)은 변환한 2차원 색상 신호(CS)를, 영상 처리 모듈(600)로 송신할 수 있다.The 2D image sensor module 500 may transmit the converted 2D color signal CS to the image processing module 600 .

영상 처리 모듈(600)은, 2차원 색상 신호(CS)와 3차원 깊이 신호(DS)를 조합하여 3차원 영상 데이터(TID)를 생성할 수 있다.The image processing module 600 may generate 3D image data TID by combining the 2D color signal CS and the 3D depth signal DS.

영상 처리 모듈(600)은, 마이크로 프로세서(microprocessor) 또는 디지털 신호처리 장치(digital signal processor)일 수 있다.The image processing module 600 may be a microprocessor or a digital signal processor.

영상 처리 모듈(600)은, 아날로그 신호인 2차원 색상 신호(CS)와 3차원 깊이 신호(DS)를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 또한 영상 처리 모듈(600)은, 디지털 신호로 변환한 2차원 색상 신호(CS)와 3차원 깊이 신호(DS)의 노이즈를 제거하는 전처리 작업을 실행할 수 있다.The image processing module 600 may convert the 2D color signal CS and the 3D depth signal DS, which are analog signals, into digital signals. Also, the image processing module 600 may perform a pre-processing operation of removing noise from the 2D color signal CS and the 3D depth signal DS converted into digital signals.

영상 처리 모듈(600)은, 3차원 영상 데이터 생성 신호(ECS3)를 수신한 다음, 2차원 색상 신호(CS)와 3차원 깊이 신호(DS)에서 서로 대응하는 화소 영역을 조합하여, 3차원 정지 영상 파일 형식으로 이루어진 3차원 영상 데이터(TID)를 생성할 수 있다.The image processing module 600 receives the 3D image data generation signal ECS3, and then combines the pixel regions corresponding to each other in the 2D color signal CS and the 3D depth signal DS to obtain a 3D still image. 3D image data (TID) in the form of an image file may be generated.

제어 모듈(700)은, 촬영 개시 작업과, 촬영 영역 지정과, 3차원 영상 데이터(TID) 생성 작업을 제어할 수 있다.The control module 700 may control a photographing start operation, a photographing area designation, and a 3D image data (TID) generation operation.

제어 모듈(700)은, 마이크로 프로세서(microprocessor) 또는 디지털 신호처리 장치(digital signal processor)일 수 있다.The control module 700 may be a microprocessor or a digital signal processor.

제어 모듈(700)은, 입력 모듈(800)로부터 촬영 개시 신호(IS1)를 수신한 다음, 레이저 방출 각도 가변 소자(100)의 전기 제어 모듈(130)의 제어 유닛(132)으로 광 생성 제어 신호(ECS1)를 송신할 수 있다. 제어 유닛(132)은 광 생성 제어 신호(ECS1)를 수신한 다음, 레이저 모듈(110)의 제 1 전극층(111)과 제 2 전극층(116)에 각각, 서로 다른 전압을 인가할 수 있다. 이에 따라 레이저 모듈(110)은 제 1 광(L1)을 생성할 수 있다.The control module 700 receives the shooting start signal IS1 from the input module 800 , and then sends a light generation control signal to the control unit 132 of the electric control module 130 of the laser emission angle variable element 100 . (ECS1) can be transmitted. After receiving the light generation control signal ECS1 , the control unit 132 may apply different voltages to the first electrode layer 111 and the second electrode layer 116 of the laser module 110 , respectively. Accordingly, the laser module 110 may generate the first light L1.

제어 모듈(700)은, 입력 모듈(800)로부터 촬영 영역 지정 신호(IS2)를 수신한 다음, 레이저 방출 각도 가변 소자(100)의 전기 제어 모듈(130)의 제어 유닛(132)으로 광 방출 각도 제어 신호(ECS2)를 송신할 수 있다. 제어 유닛(132)은 광 방출 각도 제어 신호(ECS2)를 수신한 다음, 광 굴절 모듈(120)의 제 3 전극(122)과 제 4 전극(123)에 각각, 서로 다른 전압을 인가할 수 있다. 이에 따라 레이저 방출 각도 가변 소자(100)가 제 1 광(L1)을 방출할 때 출사 각도를 조절하여, 촬영 영역(SR)을 지정할 수 있다.The control module 700 receives the imaging area designation signal IS2 from the input module 800 , and then sends the light emission angle to the control unit 132 of the electric control module 130 of the variable laser emission angle element 100 . A control signal ECS2 may be transmitted. After receiving the light emission angle control signal ECS2 , the control unit 132 may apply different voltages to the third electrode 122 and the fourth electrode 123 of the light refraction module 120 , respectively. . Accordingly, when the laser emission angle variable element 100 emits the first light L1, the emission angle may be adjusted to designate the photographing area SR.

제어 모듈(700)은, 입력 모듈(800)로부터 촬영 종료 신호(IS3)를 수신한 다음, 영상 처리 모듈(600)로 3차원 영상 데이터 생성 신호(ECS3)를 송신할 수 있다. 영상 처리 모듈(600)은 3차원 영상 데이터 생성 신호(ECS3)를 수신한 다음, 2차원 색상 신호(CS)와 3차원 깊이 신호(DS)를 조합하여, 3차원 영상 데이터(TID)를 생성할 수 있다.The control module 700 may receive the capturing end signal IS3 from the input module 800 , and then transmit the 3D image data generation signal ECS3 to the image processing module 600 . The image processing module 600 receives the 3D image data generation signal ECS3 and then combines the 2D color signal CS and the 3D depth signal DS to generate 3D image data TID. can

제어 모듈(700)은, 입력 모듈(800)로부터 영상 표시 신호(IS4)를 수신한 다음, 영상 처리 모듈(600)이 2차원 색상 신호(CS), 3차원 깊이 신호(DS), 3차원 영상 데이터(TID) 중 어느 하나를 출력 모듈(900)로 송신하도록 할 수 있다.The control module 700 receives the image display signal IS4 from the input module 800 , and then the image processing module 600 performs a two-dimensional color signal CS, a three-dimensional depth signal DS, and a three-dimensional image. Any one of the data TID may be transmitted to the output module 900 .

제어 모듈(700)은, 입력 모듈(800)로부터 영상 출력 신호(IS5)를 수신한 다음, 영상 처리 모듈(600)이 3차원 영상 데이터(TID)를 출력 모듈(900)로 송신하도록 할 수 있다.The control module 700 may receive the image output signal IS5 from the input module 800 , and then cause the image processing module 600 to transmit the 3D image data TID to the output module 900 . .

입력 모듈(800)은, 3차원 영상 획득 장치(1)의 사용자로부터 촬영 개시 입력과, 촬영 영역 지정 입력과, 촬영 종료 입력을 받을 수 있다.The input module 800 may receive a photographing start input, a photographing area designation input, and a photographing end input from the user of the 3D image obtaining apparatus 1 .

입력 모듈(800)은, 제 1 내지 제 4 스위치(810 ~ 840)와 스위치 컨트롤러(850)를 포함할 수 있다.The input module 800 may include first to fourth switches 810 to 840 and a switch controller 850 .

제 1 스위치(810)는, 3차원 영상 획득 장치(1)의 사용자로부터 촬영 개시 입력과, 촬영 종료 입력을 받을 수 있다. 제 1 스위치(810)는 푸쉬 버튼(push button) 스위치일 수 있다.The first switch 810 may receive a photographing start input and a photographing end input from the user of the 3D image obtaining apparatus 1 . The first switch 810 may be a push button switch.

제 2 스위치(820)는, 3차원 영상 획득 장치(1)의 사용자로부터 촬영 영역 지정 입력을 받을 수 있다. 제 2 스위치(820)는 슬라이드(slide) 스위치 또는 조이스틱(joystick)일 수 있다.The second switch 820 may receive a photographing area designation input from the user of the 3D image acquisition apparatus 1 . The second switch 820 may be a slide switch or a joystick.

제 3 스위치(830)는, 3차원 영상 획득 장치(1)의 사용자로부터 영상 표시 입력을 받을 수 있다. 제 3 스위치(830)는 토글(toggle) 스위치일 수 있으며, 2차원 색상 신호(CS), 3차원 깊이 신호(DS), 3차원 영상 데이터(TID)를 각각 표시하도록 위치를 변경할 수 있다.The third switch 830 may receive an image display input from the user of the 3D image acquisition apparatus 1 . The third switch 830 may be a toggle switch, and may change positions to respectively display the 2D color signal CS, the 3D depth signal DS, and the 3D image data TID.

제 4 스위치(840)는, 3차원 영상 획득 장치(1)의 사용자로부터 영상 출력 입력을 받을 수 있다. 제 4 스위치(840)는 푸쉬 버튼 스위치일 수 있다.The fourth switch 840 may receive an image output input from the user of the 3D image acquisition apparatus 1 . The fourth switch 840 may be a push button switch.

스위치 컨트롤러(850)는, 제 1 내지 제 4 스위치(810 ~ 840)가 입력을 받을 때, 신호를 생성하여 제어 모듈(700)로 송신할 수 있다.When the first to fourth switches 810 to 840 receive an input, the switch controller 850 may generate a signal and transmit it to the control module 700 .

스위치 컨트롤러(850)는 촬영 여부를 저장하는 촬영 상태 저장 유닛을 포함할 수 있으며, 3차원 영상 획득 장치(1)를 가동한 직후 촬영 상태 저장 유닛에 촬영 종료 상태(SH)를 저장할 수 있다.The switch controller 850 may include a photographing state storage unit for storing whether or not photographing has been taken, and may store the photographing end state SH in the photographing state storage unit immediately after operating the 3D image acquisition device 1 .

3차원 영상 획득 장치(1)의 사용자가 제 1 스위치(810)를 한 번 입력한 경우, 스위치 컨트롤러(850)는 촬영 개시 신호(IS1)를 생성하여 제어 모듈(700)로 송신할 수 있고, 촬영 상태 저장 유닛에 저장한 촬영 종료 상태(SH)를 촬영 시작 상태(SB)로 변경하여 저장할 수 있다.When the user of the 3D image acquisition device 1 inputs the first switch 810 once, the switch controller 850 may generate a shooting start signal IS1 and transmit it to the control module 700, The photographing end state SH stored in the photographing state storage unit may be changed to the photographing start state SB and stored.

3차원 영상 획득 장치(1)의 사용자가 제 1 스위치(810)를 다시 한 번 입력한 경우, 스위치 컨트롤러(850)는 촬영 종료 신호(IS3)를 생성하여 제어 모듈(700)로 송신할 수 있고, 촬영 상태 저장 유닛에 저장한 촬영 시작 상태(SB)를 촬영 종료 상태(SH)로 변경하여 저장할 수 있다.When the user of the 3D image acquisition device 1 inputs the first switch 810 once again, the switch controller 850 may generate a shooting end signal IS3 and transmit it to the control module 700, , the shooting start state SB stored in the shooting state storage unit may be changed to the shooting end state SH and stored.

즉, 3차원 영상 획득 장치(1)의 사용자가 제 1 스위치(810)를 입력할 때마다, 촬영 시작 상태(SB)와 촬영 종료 상태(SH)로 교대하여 변경할 수 있고, 그에 따라 촬영 개시 신호(IS1) 또는 촬영 종료 신호(IS3)를 제어 모듈(700)로 송신하여, 촬영 작업을 제어하도록 할 수 있다.That is, whenever the user of the 3D image acquisition apparatus 1 inputs the first switch 810 , the image capturing start state SB and the image capturing end state SH may be alternately changed, and accordingly, the image capturing start signal (IS1) or the photographing end signal IS3 may be transmitted to the control module 700 to control the photographing operation.

3차원 영상 획득 장치(1)의 사용자가 제 2 스위치(820)를 이동시킨 경우, 스위치 컨트롤러(850)는 제 2 스위치(820)가 이동한 위치와 원점 사이의 거리 정보를 포함한 촬영 영역 지정 신호(IS2)를 생성하여, 제어 모듈(700)로 송신할 수 있다. 그리고 제어 모듈(700)은, 레이저 방출 각도 가변 소자(100)의 광 굴절 모듈(120)의 제 3 전극(122)과 제 4 전극(123) 사이의 전압 차이가, 제 2 스위치(820)가 이동한 위치와 원점 사이의 거리 정보에 비례하도록, 광 방출 각도 제어 신호(ECS2)를 생성할 수 있다.When the user of the 3D image acquisition apparatus 1 moves the second switch 820 , the switch controller 850 sends a capturing area designation signal including distance information between the position where the second switch 820 is moved and the origin. (IS2) may be generated and transmitted to the control module 700 . And the control module 700, the voltage difference between the third electrode 122 and the fourth electrode 123 of the light refraction module 120 of the laser emission angle variable element 100, the second switch 820 is The light emission angle control signal ECS2 may be generated to be proportional to the distance information between the moved position and the origin.

3차원 영상 획득 장치(1)의 사용자가 제 3 스위치(830)를 입력한 경우, 스위치 컨트롤러(850)는 제 3 스위치(820)가 위치한 곳의 정보를 포함한 영상 표시 신호(IS4)를 생성하여, 제어 모듈(700)로 송신할 수 있다. 그리고 제어 모듈(700)은, 제 3 스위치(820)가 위치한 곳의 정보에 따라, 영상 처리 모듈(600)이 2차원 색상 신호(CS), 3차원 깊이 신호(DS), 3차원 영상 데이터(TID) 중 어느 하나를 출력 모듈(900)로 송신하여 표시하도록 할 수 있다.When the user of the 3D image acquisition device 1 inputs the third switch 830 , the switch controller 850 generates an image display signal IS4 including information on a location where the third switch 820 is located. , may be transmitted to the control module 700 . And the control module 700, according to the information on the location of the third switch 820, the image processing module 600 is a two-dimensional color signal (CS), a three-dimensional depth signal (DS), three-dimensional image data ( TID) may be transmitted to the output module 900 for display.

3차원 영상 획득 장치(1)의 사용자가 제 4 스위치(840)를 입력한 경우, 스위치 컨트롤러(850)는 영상 출력 신호(IS5)를 생성하여, 제어 모듈(700)로 송신할 수 있다. 그리고 제어 모듈(700)은, 영상 처리 모듈(600)이 3차원 영상 데이터(TID)를 출력 모듈(900)로 송신하여, 3차원 영상 획득 장치(1)의 외부로 출력하도록 할 수 있다.When the user of the 3D image acquisition apparatus 1 inputs the fourth switch 840 , the switch controller 850 may generate an image output signal IS5 and transmit it to the control module 700 . In addition, the control module 700 may cause the image processing module 600 to transmit the 3D image data TID to the output module 900 and output the 3D image data to the outside of the 3D image acquisition apparatus 1 .

출력 모듈(900)은, 촬영 영상을 표시하고 3차원 영상 획득 장치(1)의 외부로 송신할 수 있다.The output module 900 may display the captured image and transmit it to the outside of the 3D image obtaining apparatus 1 .

출력 모듈(900)은, 표시 유닛(910)과 통신 유닛(920)을 포함할 수 있다.The output module 900 may include a display unit 910 and a communication unit 920 .

표시 유닛(910)은, 영상 처리 모듈(600)로부터 2차원 색상 신호(CS), 3차원 깊이 신호(DS), 3차원 영상 데이터(TID) 중 어느 하나를 수신하여 표시할 수 있다. 그리고 표시 유닛(910)은 디스플레이 장치일 수 있다.The display unit 910 may receive and display any one of the 2D color signal CS, the 3D depth signal DS, and the 3D image data TID from the image processing module 600 . And the display unit 910 may be a display device.

통신 유닛(920)은, 영상 처리 모듈(600)로부터 3차원 영상 데이터(TID)를 수신하여, 3차원 영상 획득 장치(1)의 외부로 송신할 수 있다.The communication unit 920 may receive the 3D image data TID from the image processing module 600 and transmit it to the outside of the 3D image obtaining apparatus 1 .

통신 유닛(920)은, 직렬 포트(serial port), 병렬 포트(parallel port), SCSI(Small Computer System Interface), USB(Universal Serial Bus), IEEE 1394, ATA(Advanced Technology Attachment), SATA(Serial Advanced Technology Attachment), M.2, PCI(Peripheral Component Interconnect Bus) PCI-Express 등의 유선 인터페이스를 포함할 수 있다.Communication unit 920, serial port (serial port), parallel port (parallel port), SCSI (Small Computer System Interface), USB (Universal Serial Bus), IEEE 1394, ATA (Advanced Technology Attachment), SATA (Serial Advanced) Technology Attachment), M.2, PCI (Peripheral Component Interconnect Bus) may include a wired interface such as PCI-Express.

또는 통신 유닛(920)은, Wi-Fi, 블루투스(bluetooth), NFC(Near Field Communication), 지그비(ZigBee) 등의 근거리 무선 통신 프로토콜을 구현한 모뎀을 포함할 수 있다.Alternatively, the communication unit 920 may include a modem implementing a short-range wireless communication protocol such as Wi-Fi, Bluetooth, Near Field Communication (NFC), and ZigBee.

이상을 통해 본 발명의 실시 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않고 효과를 저해하지 않는 한, 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다. 또한 그러한 실시 예가 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and as long as it does not deviate from the gist of the present invention and does not impair the effect, various within the scope of the detailed description and accompanying drawings of the present invention It can be changed and implemented. It is also natural that such an embodiment falls within the scope of the present invention.

1 : 3차원 영상 획득 장치 100 : 레이저 방출 각도 가변 소자
110 : 레이저 모듈 111 : 제 1 전극층
112 : 기판층 113 : 제 1 브래그 미러층
114 : 활성화층 115 : 제 2 브래그 미러층
116 : 제 2 전극층 120 : 광 굴절 모듈
121 : 광학 패턴 122 : 제 3 전극
123 : 제 4 전극 124 : 전기 활성 고분자 물질층
130 : 전기 제어 모듈 131 : 전원 유닛
132 : 제어 유닛 140 : 케이스 모듈
200 : 수광 렌즈 모듈 300 : 스플리터 모듈
400 : 3차원 영상 센서 모듈 500 : 2차원 영상 센서 모듈
600 : 영상 처리 모듈 700 : 제어 모듈
800 : 입력 모듈 810 ~ 840 : 제 1 내지 제 4 스위치
850 : 스위치 컨트롤러 900 : 출력 모듈
910 : 표시 유닛 920 : 통신 유닛
1: 3D image acquisition device 100: laser emission angle variable element
110: laser module 111: first electrode layer
112: substrate layer 113: first Bragg mirror layer
114: activation layer 115: second Bragg mirror layer
116: second electrode layer 120: light refraction module
121: optical pattern 122: third electrode
123: fourth electrode 124: electroactive polymer material layer
130: electrical control module 131: power unit
132: control unit 140: case module
200: light receiving lens module 300: splitter module
400: 3D image sensor module 500: 2D image sensor module
600: image processing module 700: control module
800: input module 810 to 840: first to fourth switches
850: switch controller 900: output module
910: display unit 920: communication unit

Claims (12)

레이저 모듈과; 광 굴절 모듈을 포함하고,
상기 레이저 모듈은,
하나 이상의 수직 캐비티 표면 광방출 레이저 다이오드를 포함하고,
상기 광 굴절 모듈은,
전기 활성 고분자 물질을 포함하는 전기 활성 고분자 물질층과;
상기 전기 활성 고분자 물질층의 제 1 면에 형성한 광학 패턴과;
상기 전기 활성 고분자 물질층의 제 2 면에 형성한 제 3 전극과;
상기 제 2 면과 마주보는 상기 전기 활성 고분자 물질층의 제 3 면에 형성한 제 4 전극을 포함하는,
레이저 방출 각도 가변 소자.
a laser module; a light refraction module;
The laser module is
one or more vertical cavity surface light emitting laser diodes;
The light refraction module,
an electroactive polymer material layer comprising an electroactive polymer material;
an optical pattern formed on the first surface of the electroactive polymer material layer;
a third electrode formed on the second surface of the electroactive polymer material layer;
and a fourth electrode formed on a third surface of the electroactive polymer material layer facing the second surface,
Laser emission angle variable element.
제 1 항에 있어서,
상기 광학 패턴은,
음각의 렌티큘러 렌즈의 형태인,
레이저 방출 각도 가변 소자.
The method of claim 1,
The optical pattern is
In the form of an intaglio lenticular lens,
Laser emission angle variable element.
제 1 항에 있어서,
상기 전기 활성 고분자 물질은,
비닐리덴 플루오라이드와, 트리플루오로에틸렌과, 클로로플루오로에틸렌의 공중합체(P(VDF-TrFE-CFE), [poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene-chlorofluoroethylene)])인,
레이저 방출 각도 가변 소자.
The method of claim 1,
The electroactive polymer material is
A copolymer of vinylidene fluoride, trifluoroethylene, and chlorofluoroethylene (P(VDF-TrFE-CFE), [poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene-chlorofluoroethylene)]), which is,
Laser emission angle variable element.
제 1 항에 있어서,
상기 수직 캐비티 표면 광방출 레이저 다이오드는,
제 1 전극층과;
n형의 반도체 물질을 도핑한 기판층과;
서로 다른 굴절률을 가진 박막이 교대로 적층하여 형성하고, n형의 반도체 물질을 도핑한 제 1 브래그 미러층과;
양자 우물층과 장벽층을 교대로 적층하여 형성한 활성화층과;
서로 다른 굴절률을 가진 박막이 교대로 적층하여 형성하고, p형의 반도체 물질을 도핑한 제 2 브래그 미러층과;
중앙 영역에 개구가 형성된 제 2 전극층을 포함하고,
상기 제 1 전극층과, 상기 기판층과, 상기 제 1 브래그 미러층과, 상기 활성화층과, 상기 제 2 브래그 미러층과, 상기 제 2 전극층의 순서대로 적층한,
레이저 방출 각도 가변 소자.
The method of claim 1,
The vertical cavity surface light emitting laser diode comprises:
a first electrode layer;
a substrate layer doped with an n-type semiconductor material;
a first Bragg mirror layer formed by alternately stacking thin films having different refractive indices and doped with an n-type semiconductor material;
an activation layer formed by alternately stacking quantum well layers and barrier layers;
a second Bragg mirror layer formed by alternately stacking thin films having different refractive indices and doped with a p-type semiconductor material;
a second electrode layer having an opening formed in the central region;
The first electrode layer, the substrate layer, the first Bragg mirror layer, the activation layer, the second Bragg mirror layer, and the second electrode layer are sequentially stacked,
Laser emission angle variable element.
제 1 항에 있어서,
전기 제어 모듈을 더 포함하고,
상기 전기 제어 모듈은,
광 생성 제어 신호를 수신하여 상기 수직 캐비티 표면 광방출 레이저 다이오드에 전원을 공급하고, 광 방출 각도 제어 신호를 수신하여 광 굴절 모듈에 전원을 공급하는 제어 유닛과;
교류 전기를 직류 전기로 변환하거나, 직류 전기의 크기를 변환하여 상기 제어 유닛에 공급하는 전원 유닛을 포함하는,
레이저 방출 각도 가변 소자.
The method of claim 1,
further comprising an electrical control module;
The electrical control module,
a control unit for receiving a light generation control signal to supply power to the vertical cavity surface light emitting laser diode, and for receiving a light emission angle control signal to supply power to the light refraction module;
Containing a power supply unit that converts alternating current electricity into direct current electricity, or converts the magnitude of direct current electricity to supply the control unit,
Laser emission angle variable element.
제 5 항에 있어서,
상기 레이저 모듈과, 상기 광 굴절 모듈과, 상기 전기 제어 모듈을 수용하는 케이스 모듈을 더 포함하고,
상기 레이저 모듈과 상기 광학 패턴은 서로 마주보며 위치하는,
레이저 방출 각도 가변 소자.
6. The method of claim 5,
Further comprising a case module accommodating the laser module, the optical refraction module, and the electrical control module,
The laser module and the optical pattern are located facing each other,
Laser emission angle variable element.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 하나의 항의 상기 레이저 방출 각도 가변 소자와; 스플리터 모듈과; 3차원 영상 센서 모듈과; 2차원 영상 센서 모듈과; 영상 처리 모듈을 포함하고,
상기 레이저 방출 각도 가변 소자는, 제 1 광을 방출하고,
수광 렌즈 모듈은, 피사체가 상기 제 1 광을 조사 받아 반사한 제 2 광을 수광하고,
상기 스플리터 모듈은, 상기 제 2 광을 제 3 광과 제 4 광으로 분리하고,
상기 3차원 영상 센서 모듈은, 상기 제 3 광을 3차원 정지 영상의 깊이 정보를 포함한 전기 신호인 3차원 깊이 신호로 변환하고,
상기 2차원 영상 센서 모듈은, 상기 제 4 광을 2차원 정지 영상의 색상 정보를 포함한 전기 신호인 2차원 색상 신호로 변환하고,
상기 영상 처리 모듈은, 상기 2차원 색상 신호와 상기 3차원 깊이 신호에서 서로 대응하는 화소 영역을 조합하여, 3차원 정지 영상 파일 형식으로 이루어진 3차원 영상 데이터를 생성하는,
3차원 영상 획득 장치.
The laser emission angle variable element of any one of claims 1 to 6; a splitter module; a three-dimensional image sensor module; a two-dimensional image sensor module; an image processing module;
The laser emission angle variable element emits a first light,
The light receiving lens module receives the second light reflected by the subject being irradiated with the first light,
The splitter module splits the second light into a third light and a fourth light,
The 3D image sensor module converts the third light into a 3D depth signal that is an electrical signal including depth information of a 3D still image,
The two-dimensional image sensor module converts the fourth light into a two-dimensional color signal that is an electrical signal including color information of a two-dimensional still image,
The image processing module generates 3D image data in a 3D still image file format by combining pixel regions corresponding to each other in the 2D color signal and the 3D depth signal.
3D image acquisition device.
제 7 항에 있어서,
상기 제 3 광은 780nm 내지 1mm의 파장 대역을 가진 적외선이고,
상기 제 4 광은 380nm 내지 780mm의 파장 대역을 가진 가시광선인,
3차원 영상 획득 장치.
8. The method of claim 7,
The third light is infrared having a wavelength band of 780 nm to 1 mm,
The fourth light is visible light having a wavelength band of 380 nm to 780 mm,
3D image acquisition device.
제 7 항에 있어서,
상기 3차원 영상 센서 모듈은,
SL(Structured Light) 센서 또는 ToF(Time of Flight) 센서인,
3차원 영상 획득 장치.
8. The method of claim 7,
The three-dimensional image sensor module,
SL (Structured Light) sensor or ToF (Time of Flight) sensor,
3D image acquisition device.
제 7 항에 있어서,
상기 2차원 영상 센서 모듈은,
CCD 이미지 센서(Charged Couple Device image sensor) 또는 CMOS 액티브 픽셀 센서(Complementary Metal-Oxide Semiconductor active pixel sensor)인,
3차원 영상 획득 장치.
8. The method of claim 7,
The two-dimensional image sensor module,
CCD image sensor (Charged Couple Device image sensor) or CMOS active pixel sensor (Complementary Metal-Oxide Semiconductor active pixel sensor),
3D image acquisition device.
제 7 항에 있어서,
제어 모듈을 더 포함하고,
상기 제어 모듈은,
광 생성 제어 신호를 상기 레이저 방출 각도 가변 소자로 송신하여, 상기 상기 레이저 방출 각도 가변 소자가 상기 제 1 광을 생성하도록 제어하고,
광 방출 각도 제어 신호를 상기 레이저 방출 각도 가변 소자로 송신하여, 상기 상기 레이저 방출 각도 가변 소자가 상기 제 1 광을 방출할 때 출사 각도를 조절하도록 제어하고,
3차원 영상 데이터 생성 신호를 상기 영상 처리 모듈로 송신하여, 상기 영상 처리 모듈이 상기 3차원 영상 데이터를 생성하도록 제어하는,
3차원 영상 획득 장치.
8. The method of claim 7,
Further comprising a control module,
The control module is
by transmitting a light generation control signal to the variable laser emission angle element to control the laser emission angle variable element to generate the first light;
Controlling the light emission angle control signal to the variable laser emission angle control element to adjust the emission angle when the laser emission angle variable element emits the first light,
transmitting a 3D image data generation signal to the image processing module to control the image processing module to generate the 3D image data,
3D image acquisition device.
제 11 항에 있어서,
출력 모듈을 더 포함하고,
상기 출력 모듈은 디스플레이 장치인 표시 유닛을 포함하며,
상기 표시 유닛은 상기 3차원 영상 데이터를 표시하는,
3차원 영상 획득 장치.
12. The method of claim 11,
further comprising an output module;
The output module includes a display unit that is a display device,
The display unit displays the 3D image data,
3D image acquisition device.
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