KR20170026002A - 3차원 깊이 카메라 모듈 및 이를 구비하는 이동 단말기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 이동 단말기는, 복수의 발광소자; 상기 각각의 발광소자의 일측에 배치되어 상기 발광소자에서 방출된 빛이 통과되도록 형성되는 복수의 광로 변경부; 상기 각각의 광로 변경부와 연결되며, 상기 광로 변경부의 적어도 일부를 회전시키도록 형성되는 구동부; 및 상기 광로 변경부의 회전에 의하여 피사체에 기 설정된 패턴의 빛이 도달되도록 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

3차원 깊이 카메라 모듈 및 이를 구비하는 이동 단말기{3D CAMERA MODULE AND MOBILE TERMINAL COMPRISING THE 3D CAMERA MODULE}

본 발명은 레이저광을 피사체에 조사하여 3차원 깊이 정보를 획득하는 3차원 깊이 카메라 모듈 및 이를 구비하는 이동 단말기에 관한 것이다.

최근 입체 영상 서비스에 대한 관심이 점점 증대되면서 입체영상을 제공하는 장치들이 계속 개발되고 있다. 이러한 입체영상을 구현하는 방식 중에 스테레오스코픽(stereoscopic) 방식, 시간측정(TOF: time of flight) 방식, 구조광(structure light) 방식 등이 있다.

스테레오스코픽 방식의 기본 원리는, 사람의 좌안과 우안에 서로 직교하도록 배열된 영상을 분리하여 입력하고, 사람의 두뇌에서 좌안과 우안에 각각 입력된 영상이 결합되어 입체 영상이 생성되는 방식이다. 이때, 서로 직교하도록 배열된 영상이 각각 좌안 영상(reft view image) 및 우안 영상(right view image)이 된다.

최근의 3D 카메라는 하나의 장치에서 좌안 영상과 우안 영상을 함께 촬영하도록 구성되고 있다. 예를 들어, 2개의 동일한 카메라를 사용하는 스트레오 방식이많이 이용된다. 스트레오 방식의 경우에는, 두 카메라를 일정간격(baseline)으로 배치하여 좌우영상을 별도의 2개의 완전히 독립된 카메라(2개의 렌즈, 2개의 센서, 2개의 ISP)를 사용하여 획득하였다.

그러나, 스트레오 방식의 3D 카메라에는 2개의 카메라간의 조립오차에 따른 품질문제가 3D 품질을 저하시켜 고정밀 조립 공정 및 수율저하라는 문제점이 있었다. 또한, 3D depth 측정범위가 고정된 2개의 카메라간의 간격인 baseline에 의하여 결정되는 문제점이 있었다. 또한 3D 줌렌즈의 경우 초기에 2개의 카메라간의 얼라인(align)이 잘 되어 있어도 줌잉을 하면서 2개의 카메라간의 오차가 발생하면서 영상이 저하되어 시청자 피로감을 유발시키는 문제점 있었다.

또한, 시간측정(TOF: time of flight) 방식은 물체에 직접적으로 빛을 조사하고, 반사되어 되돌아오는 반사광의 시간을 계산함으로써 물체의 깊이 정보를 획득한다. 이 방식은 TOF 전용 센서의 크기와 높은 파워 소비로 제한적으로 사용되는 문제가 있다.

또한, 구조광(structure light) 방식은 특정 패턴이 코딩된 레이저광을 물체에 조사하고, 반사광의 패턴 쉬프트(shift)량을 계산함으로써 물체의 깊이 정보를 획득한다. 그러나, 종래에는 상기 구조광이 하나의 모듈을 통과하도록 형성된다. 상기 모듈의 크기로 인해 전체 3차원 깊이 카메라 모듈의 크기가 증가되는 문제가 있었다. 또한, 상기 모듈을 통과한 구조광의 중앙부에 비해 주변부가 어두워지는 문제가 있었다.

따라서, 3D 카메라에서 상기의 문제점들을 효과적으로 해결하는 방법 및 장치가 고려될 수 있다.

본 발명의 일 목적은, 종래와 다른 구조의 송광부를 가지는 3차원 깊이 카메라 모듈 및 이를 구비하는 이동 단말기를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 일 목적은 상기 송광부의 구조의 개선을 통해, 상기 3차원 깊이 카메라 모듈의 크기를 감소시키는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 깊이 카메라 모듈은, 복수의 발광소자; 상기 각각의 발광소자의 일측에 배치되어 상기 발광소자에서 방출된 빛이 통과되도록 형성되는 복수의 광로 변경부; 상기 각각의 광로 변경부와 연결되며, 상기 광로 변경부의 적어도 일부를 회전시키도록 형성되는 구동부; 및 상기 광로 변경부의 회전에 의하여 피사체에 기 설정된 패턴의 빛이 도달되도록 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

실시예에 있어서, 상기 3차원 깊이 카메라 모듈는 카메라를 더 포함할 수 있다. 이경우 상기 제어부는, 상기 카메라를 통해 수신되는 영상에 포함되는 피사체 상의 위치 및 크기 중 적어도 하나에 근거하여, 상기 패턴을 설정할 수 있다.

실시예에 있어서, 상기 3차원 깊이 카메라 모듈는 상기 카메라를 통해 수신되는 영상을 출력하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다. 이경우 상기 제어부는, 상기 영상이 출력된 상태에서, 상기 디스플레이부에 가해지는 터치에 근거하여, 상기 패턴을 설정할 수 있다.

실시예에 있어서, 제어부는, 상기 영상에 포함되는 피사체 상이 복수개인 경우, 상기 복수의 광로 변경부는 인접한 광로 변경부들끼리 상기 피사체 상의 개수의 그룹으로 그룹화할 수 있다. 이경우 상기 제어부는, 하나의 그룹에 포함되는 광로 변경부들은 하나의 피사체를 향해 빛을 보내도록, 상기 구동부를 제어할 수 있다.

실시예에 있어서, 상기 복수의 발광소자에서 방출되는 빛을 평행광으로 변환하는 복수의 콜리메이터 렌즈들을 더 포함할 수 있다. 이경우 각각의 콜리메이터 렌즈는, 상기 각각의 발광소자와 광로 변경부 사이에 배치될 수 있다.

실시예에 있어서, 상기 복수의 발광소자는 동일 평면상에 배치될 수 있다.

실시예에 있어서, 상기 각각의 발광소자 사이에는 격벽이 형성될 수 있다.

실시예에 있어서, 상기 복수의 발광 소자는 기 설정된 곡률을 갖도록 휘어진 기판상에 배치될 수 있다.

실시예에 있어서, 상기 복수의 광로 변경부은 복수의 프리즘으로 이루어지고, 상기 복수의 프리즘 중 적어도 일부의 출사면은 경사지게 형성될 수 있다.

실시예에 있어서, 상기 복수의 발광소자 및 프리즘은 매트릭스 형태로 배열되며, 상기 각각의 프리즘의 출사면은 상기 매트릭스의 외측에 배치될수록 경사가 급하게 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 깊이 카메라 모듈은, 기판에 배치된 복수의 발광소자; 상기 기판으로부터 이격하여 배치된 시트; 상기 기판상에 배치되어, 상기 각각의 발광소자에서 방출된 빛이 통과되도록 형성되는 복수의 광로 변경부를 포함하며, 상기 빛의 기 설정된 패턴에 근거하여, 상기 복수의 발광소자가 상기 기판에 배치될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3차원 깊이 카메라 모듈은 복수의 발광소자; 상기 각각의 발광소자의 일측에 배치되어 상기 발광소자에서 방출된 빛이 통과되도록 형성되는 복수의 액체 렌즈; 상기 액체 렌즈에 포함되는 서로 다른 액체 사이에 형성된 경계면의 경사를 변화시키기 위하여, 상기 액체 렌즈의 양단부에 전압을 가하도록 형성되는 구동부 및 상기 경계면의 경사 변화에 의하여 피사체 상에 기 설정된 패턴의 빛이 도달되도록 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 이동 단말기는 본체 및 상기 본체에 내장되거나 상기 본체의 외부에서 연결 가능하도록 형성되는 3차원 깊이 카메라 모듈을 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 3차원 깊이 카메라 모듈의 송광부에서는, 복수의 광로 변경부가 각각의 발광소자의 일측에 배치됨으로써, 하나의 발광소자에서 방출된 빛이 하나의 광로 변경부에 의해 광로가 변환될 수 있다. 나아가 상기 광로 변경부는 구동부에 의해 회전 가능하게 형성될 수 있다. 이를 통해 각각의 광로 변경부를 통과한 빛은 독립적으로 서로 다른 방향으로 진행될 수 있다.

따라서, 상기 송광부에서는 보다 다양한 패턴을 갖는 빛을 방출할 수 있다. 나아가, 본 발명의 송광부는 대칭적인 형태뿐 아니라, 비대칭적인 형태의 패턴을 갖는 빛을 생성할 수 있다.

나아가 제어부는, 카메라를 통해 수신된 영상에 포함된 피사체 상의 크기, 위치 및 개수등 중 적어도 하나에 근거하여, 상기 패턴을 기 설정할 수 있다. 이를 통해, 구조광이 피사체에 대응되게 조사됨으로써, 최적의 해상도를 갖는 3차원 이미지가 획득될 수 있다.

도 1a는 본 발명과 관련된 이동 단말기를 설명하기 위한 블록도이며, 도 1b 및 1c는 본 발명과 관련된 이동 단말기의 일 예를 서로 다른 방향에서 바라본 개념도들이다.
도 2는 본 발명과 관련된 3차원 깊이 카메라 모듈을 구비하는 이동 단말기의 개념도를 도시한 것이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따르는 광학계를 나타내는 개념도이며, 도 3b는, 매트릭스 형태로 배열된 복수의 발광소자를 나타내는 개념도이다.
또한, 도 4a 내지 4d는 본 발명에 따른 카메라 모듈의 송광부의 일 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 5a는 구동부에 의하여 광로 변경부가 회전되는 것과 관련된 개념도이며, 도 5b는 구동부에 의하여 액체 렌즈의 경계면의 경사가 변화되는 것과 관련된 개념도이다.
도 6a 및 도 6b는 영상에 포함되는 피사체 상(像)의 크기에 근거하여, 패턴이 설정되는 제어 방법과 관련된 개념도이다.
도 7a 및 도 7b는 영상에 포함되는 피사체 상의 위치에 근거하여, 패턴이 설정되는 제어 방법과 관련된 개념도이다.
도 8a 및 도 8b는 영상에 포함되는 피사체 상이 복수개인 경우, 패턴이 설정되는 제어 방법과 관련된 개념도이다.
도 9는 터치 입력에 근거하여 패턴을 설정하는 제어 방법을 설명하기 위한 개념도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 설명되는 이동 단말기에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display), VCS(video conference system) 등이 포함될 수 있다.

그러나, 본 명세서에 기재된 실시 예에 따른 구성은 이동 단말기에만 적용 가능한 경우를 제외하면, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터, 디지털 사이니지 등과 같은 고정 단말기에도 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.

도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 도 1a는 본 발명과 관련된 이동 단말기를 설명하기 위한 블록도이고, 도 1b 및 1c는 본 발명과 관련된 이동 단말기의 일 예를 서로 다른 방향에서 바라본 개념도이다.

상기 이동 단말기(100)는 무선 통신부(110), 입력부(120), 감지부(140), 출력부(150), 인터페이스부(160), 메모리(170), 제어부(180) 및 전원 공급부(190) 등을 포함할 수 있다. 도 1a에 도시된 구성요소들은 이동 단말기를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서 상에서 설명되는 이동 단말기는 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 구성요소들 중 무선 통신부(110)는, 이동 단말기(100)와 무선 통신 시스템 사이, 이동 단말기(100)와 다른 이동 단말기(100) 사이, 또는 이동 단말기(100)와 외부서버 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 상기 무선 통신부(110)는, 이동 단말기(100)를 하나 이상의 네트워크에 연결하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다.

이러한 무선 통신부(110)는, 방송 수신 모듈(111), 이동통신 모듈(112), 무선 인터넷 모듈(113), 근거리 통신 모듈(114), 위치정보 모듈(115) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

입력부(120)는, 영상 신호 입력을 위한 카메라(121) 또는 영상 입력부, 오디오 신호 입력을 위한 마이크로폰(microphone, 122), 또는 오디오 입력부, 사용자로부터 정보를 입력받기 위한 사용자 입력부(123, 예를 들어, 터치키(touch key), 푸시키(mechanical key) 등)를 포함할 수 있다. 입력부(120)에서 수집한 음성 데이터나 이미지 데이터는 분석되어 사용자의 제어명령으로 처리될 수 있다.

센싱부(140)는 이동 단말기 내 정보, 이동 단말기를 둘러싼 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 센싱하기 위한 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센싱부(140)는 근접센서(141, proximity sensor), 조도 센서(142, illumination sensor), 터치 센서(touch sensor), 가속도 센서(acceleration sensor), 자기 센서(magnetic sensor), 중력 센서(G-sensor), 자이로스코프 센서(gyroscope sensor), 모션 센서(motion sensor), RGB 센서, 적외선 센서(IR 센서: infrared sensor), 지문인식 센서(finger scan sensor), 초음파 센서(ultrasonic sensor), 광 센서(optical sensor, 예를 들어, 카메라(121 참조)), 마이크로폰(microphone, 122 참조), 배터리 게이지(battery gauge), 환경 센서(예를 들어, 기압계, 습도계, 온도계, 방사능 감지 센서, 열 감지 센서, 가스 감지 센서 등), 화학 센서(예를 들어, 전자 코, 헬스케어 센서, 생체 인식 센서 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한편, 본 명세서에 개시된 이동 단말기는, 이러한 센서들 중 적어도 둘 이상의 센서에서 센싱되는 정보들을 조합하여 활용할 수 있다.

출력부(150)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 디스플레이부(151), 음향 출력부(152), 햅팁 모듈(153), 광 출력부(154) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 디스플레이부(151)는 터치 센서와 상호 레이어 구조를 이루거나 일체형으로 형성됨으로써, 터치 스크린을 구현할 수 있다. 이러한 터치 스크린은, 이동 단말기(100)와 사용자 사이의 입력 인터페이스를 제공하는 사용자 입력부(123)로써 기능함과 동시에, 이동 단말기(100)와 사용자 사이의 출력 인터페이스를 제공할 수 있다.

인터페이스부(160)는 이동 단말기(100)에 연결되는 다양한 종류의 외부 기기와의 통로 역할을 수행한다. 이러한 인터페이스부(160)는, 유/무선 헤드셋 포트(port), 외부 충전기 포트(port), 유/무선 데이터 포트(port), 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트(port), 오디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 비디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 이어폰 포트(port) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이동 단말기(100)에서는, 상기 인터페이스부(160)에 외부 기기가 연결되는 것에 대응하여, 연결된 외부 기기와 관련된 적절할 제어를 수행할 수 있다.

또한, 메모리(170)는 이동 단말기(100)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장한다. 메모리(170)는 이동 단말기(100)에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 이동 단말기(100)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다. 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 무선 통신을 통해 외부 서버로부터 다운로드 될 수 있다. 또한 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 이동 단말기(100)의 기본적인 기능(예를 들어, 전화 착신, 발신 기능, 메시지 수신, 발신 기능)을 위하여 출고 당시부터 이동 단말기(100)상에 존재할 수 있다. 한편, 응용 프로그램은, 메모리(170)에 저장되고, 이동 단말기(100) 상에 설치되어, 제어부(180)에 의하여 상기 이동 단말기의 동작(또는 기능)을 수행하도록 구동될 수 있다.

제어부(180)는 상기 응용 프로그램과 관련된 동작 외에도, 통상적으로 이동 단말기(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(180)는 위에서 살펴본 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리하거나 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동함으로써, 사용자에게 적절한 정보 또는 기능을 제공 또는 처리할 수 있다.

또한, 제어부(180)는 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동하기 위하여, 도 1a와 함께 살펴본 구성요소들 중 적어도 일부를 제어할 수 있다. 나아가, 제어부(180)는 상기 응용 프로그램의 구동을 위하여, 이동 단말기(100)에 포함된 구성요소들 중 적어도 둘 이상을 서로 조합하여 동작시킬 수 있다.

전원공급부(190)는 제어부(180)의 제어 하에서, 외부의 전원, 내부의 전원을 인가 받아 이동 단말기(100)에 포함된 각 구성요소들에 전원을 공급한다. 이러한 전원공급부(190)는 배터리를 포함하며, 상기 배터리는 내장형 배터리 또는 교체가능한 형태의 배터리가 될 수 있다.

상기 각 구성요소들 중 적어도 일부는, 이하에서 설명되는 다양한 실시 예들에 따른 이동 단말기의 동작, 제어, 또는 제어방법을 구현하기 위하여 서로 협력하여 동작할 수 있다. 또한, 상기 이동 단말기의 동작, 제어, 또는 제어방법은 상기 메모리(170)에 저장된 적어도 하나의 응용 프로그램의 구동에 의하여 이동 단말기 상에서 구현될 수 있다.

이하에서는, 위에서 살펴본 이동 단말기(100)를 통하여 구현되는 다양한 실시 예들을 살펴보기에 앞서, 위에서 열거된 구성요소들에 대하여 도 1a를 참조하여 보다 구체적으로 살펴본다.

먼저, 무선 통신부(110)에 대하여 살펴보면, 무선 통신부(110)의 방송 수신 모듈(111)은 방송 채널을 통하여 외부의 방송 관리 서버로부터 방송 신호 및/또는 방송 관련된 정보를 수신한다. 상기 방송 채널은 위성 채널, 지상파 채널을 포함할 수 있다. 적어도 두 개의 방송 채널들에 대한 동시 방송 수신 또는 방송 채널 스위칭을 위해 둘 이상의 상기 방송 수신 모듈이 상기 이동단말기(100)에 제공될 수 있다.

이동통신 모듈(112)은, 이동통신을 위한 기술표준들 또는 통신방식(예를 들어, GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), CDMA2000(Code Division Multi Access 2000), EV-DO(Enhanced Voice-Data Optimized or Enhanced Voice-Data Only), WCDMA(Wideband CDMA), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 등)에 따라 구축된 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다.

상기 무선 신호는, 음성 호 신호, 화상 통화 호 신호 또는 문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.

무선 인터넷 모듈(113)은 무선 인터넷 접속을 위한 모듈을 말하는 것으로, 이동 단말기(100)에 내장되거나 외장될 수 있다. 무선 인터넷 모듈(113)은 무선 인터넷 기술들에 따른 통신망에서 무선 신호를 송수신하도록 이루어진다.

무선 인터넷 기술로는, 예를 들어 WLAN(Wireless LAN), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi(Wireless Fidelity) Direct, DLNA(Digital Living Network Alliance), WiBro(Wireless Broadband), WiMAX(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 등이 있으며, 상기 무선 인터넷 모듈(113)은 상기에서 나열되지 않은 인터넷 기술까지 포함한 범위에서 적어도 하나의 무선 인터넷 기술에 따라 데이터를 송수신하게 된다.

WiBro, HSDPA, HSUPA, GSM, CDMA, WCDMA, LTE, LTE-A 등에 의한 무선인터넷 접속은 이동통신망을 통해 이루어진다는 관점에서 본다면, 상기 이동통신망을 통해 무선인터넷 접속을 수행하는 상기 무선 인터넷 모듈(113)은 상기 이동통신 모듈(112)의 일종으로 이해될 수도 있다.

근거리 통신 모듈(114)은 근거리 통신(Short range communication)을 위한 것으로서, 블루투스(Bluetooth™), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, NFC(Near Field Communication), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi Direct, Wireless USB(Wireless Universal Serial Bus) 기술 중 적어도 하나를 이용하여, 근거리 통신을 지원할 수 있다. 이러한, 근거리 통신 모듈(114)은, 근거리 무선 통신망(Wireless Area Networks)을 통해 이동 단말기(100)와 무선 통신 시스템 사이, 이동 단말기(100)와 다른 이동 단말기(100) 사이, 또는 이동 단말기(100)와 다른 이동 단말기(100, 또는 외부서버)가 위치한 네트워크 사이의 무선 통신을 지원할 수 있다. 상기 근거리 무선 통신망은 근거리 무선 개인 통신망(Wireless Personal Area Networks)일 수 있다.

여기에서, 다른 이동 단말기(100)는 본 발명에 따른 이동 단말기(100)와 데이터를 상호 교환하는 것이 가능한(또는 연동 가능한) 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 스마트워치(smartwatch), 스마트 글래스(smart glass), HMD(head mounted display))가 될 수 있다. 근거리 통신 모듈(114)은, 이동 단말기(100) 주변에, 상기 이동 단말기(100)와 통신 가능한 웨어러블 디바이스를 감지(또는 인식)할 수 있다. 나아가, 제어부(180)는 상기 감지된 웨어러블 디바이스가 본 발명에 따른 이동 단말기(100)와 통신하도록 인증된 디바이스인 경우, 이동 단말기(100)에서 처리되는 데이터의 적어도 일부를, 상기 근거리 통신 모듈(114)을 통해 웨어러블 디바이스로 전송할 수 있다. 따라서, 웨어러블 디바이스의 사용자는, 이동 단말기(100)에서 처리되는 데이터를, 웨어러블 디바이스를 통해 이용할 수 있다. 예를 들어, 이에 따르면 사용자는, 이동 단말기(100)에 전화가 수신된 경우, 웨어러블 디바이스를 통해 전화 통화를 수행하거나, 이동 단말기(100)에 메시지가 수신된 경우, 웨어러블 디바이스를 통해 상기 수신된 메시지를 확인하는 것이 가능하다.

위치정보 모듈(115)은 이동 단말기의 위치(또는 현재 위치)를 획득하기 위한 모듈로서, 그의 대표적인 예로는 GPS(Global Positioning System) 모듈 또는 WiFi(Wireless Fidelity) 모듈이 있다. 예를 들어, 이동 단말기는 GPS모듈을 활용하면, GPS 위성에서 보내는 신호를 이용하여 이동 단말기의 위치를 획득할 수 있다. 다른 예로서, 이동 단말기는 Wi-Fi모듈을 활용하면, Wi-Fi모듈과 무선신호를 송신 또는 수신하는 무선 AP(Wireless Access Point)의 정보에 기반하여, 이동 단말기의 위치를 획득할 수 있다. 필요에 따라서, 위치정보모듈(115)은 치환 또는 부가적으로 이동 단말기의 위치에 관한 데이터를 얻기 위해 무선 통신부(110)의 다른 모듈 중 어느 기능을 수행할 수 있다. 위치정보모듈(115)은 이동 단말기의 위치(또는 현재 위치)를 획득하기 위해 이용되는 모듈로, 이동 단말기의 위치를 직접적으로 계산하거나 획득하는 모듈로 한정되지는 않는다.

다음으로, 입력부(120)는 영상 정보(또는 신호), 오디오 정보(또는 신호), 데이터, 또는 사용자로부터 입력되는 정보의 입력을 위한 것으로서, 영상 정보의 입력을 위하여, 이동 단말기(100) 는 하나 또는 복수의 카메라(121)를 구비할 수 있다. 카메라(121)는 화상 통화모드 또는 촬영 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상 등의 화상 프레임을 처리한다. 처리된 화상 프레임은 디스플레이부(151)에 표시되거나 메모리(170)에 저장될 수 있다. 한편, 이동 단말기(100)에 구비되는 복수의 카메라(121)는 매트릭스 구조를 이루도록 배치될 수 있으며, 이와 같이 매트릭스 구조를 이루는 카메라(121)를 통하여, 이동 단말기(100)에는 다양한 각도 또는 초점을 갖는 복수의 영상정보가 입력될 수 있다. 또한, 복수의 카메라(121)는 입체영상을 구현하기 위한 좌 영상 및 우 영상을 획득하도록, 스트레오 구조로 배치될 수 있다.

마이크로폰(122)은 외부의 음향 신호를 전기적인 음성 데이터로 처리한다. 처리된 음성 데이터는 이동 단말기(100)에서 수행 중인 기능(또는 실행 중인 응용 프로그램)에 따라 다양하게 활용될 수 있다. 한편, 마이크로폰(122)에는 외부의 음향 신호를 입력 받는 과정에서 발생되는 잡음(noise)을 제거하기 위한 다양한 잡음 제거 알고리즘이 구현될 수 있다.

사용자 입력부(123)는 사용자로부터 정보를 입력받기 위한 것으로서, 사용자 입력부(123)를 통해 정보가 입력되면, 제어부(180)는 입력된 정보에 대응되도록 이동 단말기(100)의 동작을 제어할 수 있다. 이러한, 사용자 입력부(123)는 기계식 (mechanical) 입력수단(또는, 메커니컬 키, 예를 들어, 이동 단말기(100)의 전?후면 또는 측면에 위치하는 버튼, 돔 스위치 (dome switch), 조그 휠, 조그 스위치 등) 및 터치식 입력수단을 포함할 수 있다. 일 예로서, 터치식 입력수단은, 소프트웨어적인 처리를 통해 터치스크린에 표시되는 가상 키(virtual key), 소프트 키(soft key) 또는 비주얼 키(visual key)로 이루어지거나, 상기 터치스크린 이외의 부분에 배치되는 터치 키(touch key)로 이루어질 수 있다. 한편, 상기 가상키 또는 비주얼 키는, 다양한 형태를 가지면서 터치스크린 상에 표시되는 것이 가능하며, 예를 들어, 그래픽(graphic), 텍스트(text), 아이콘(icon), 비디오(video) 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.

한편, 센싱부(140)는 이동 단말기 내 정보, 이동 단말기를 둘러싼 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 센싱하고, 이에 대응하는 센싱 신호를 발생시킨다. 제어부(180)는 이러한 센싱 신호에 기초하여, 이동 단말기(100)의 구동 또는 동작을 제어하거나, 이동 단말기(100)에 설치된 응용 프로그램과 관련된 데이터 처리, 기능 또는 동작을 수행 할 수 있다. 센싱부(140)에 포함될 수 있는 다양한 센서 중 대표적인 센서들의 대하여, 보다 구체적으로 살펴본다.

먼저, 근접 센서(141)는 소정의 검출면에 접근하는 물체, 혹은 근방에 존재하는 물체의 유무를 전자계의 힘 또는 적외선 등을 이용하여 기계적 접촉이 없이 검출하는 센서를 말한다. 이러한 근접 센서(141)는 위에서 살펴본 터치 스크린에 의해 감싸지는 이동 단말기의 내부 영역 또는 상기 터치 스크린의 근처에 근접 센서(141)가 배치될 수 있다.

근접 센서(141)의 예로는 투과형 광전 센서, 직접 반사형 광전 센서, 미러 반사형 광전 센서, 고주파 발진형 근접 센서, 정전 용량형 근접 센서, 자기형 근접 센서, 적외선 근접 센서 등이 있다. 터치 스크린이 정전식인 경우에, 근접 센서(141)는 전도성을 갖는 물체의 근접에 따른 전계의 변화로 상기 물체의 근접을 검출하도록 구성될 수 있다. 이 경우 터치 스크린(또는 터치 센서) 자체가 근접 센서로 분류될 수 있다.

한편, 설명의 편의를 위해, 터치 스크린 상에 물체가 접촉되지 않으면서 근접되어 상기 물체가 상기 터치 스크린 상에 위치함이 인식되도록 하는 행위를 "근접 터치(proximity touch)"라고 명명하고, 상기 터치 스크린 상에 물체가 실제로 접촉되는 행위를 "접촉 터치(contact touch)"라고 명명한다. 상기 터치 스크린 상에서 물체가 근접 터치 되는 위치라 함은, 상기 물체가 근접 터치될 때 상기 물체가 상기 터치 스크린에 대해 수직으로 대응되는 위치를 의미한다. 상기 근접 센서(141)는, 근접 터치와, 근접 터치 패턴(예를 들어, 근접 터치 거리, 근접 터치 방향, 근접 터치 속도, 근접 터치 시간, 근접 터치 위치, 근접 터치 이동 상태 등)을 감지할 수 있다. 한편, 제어부(180)는 위와 같이, 근접 센서(141)를 통해 감지된 근접 터치 동작 및 근접 터치 패턴에 상응하는 데이터(또는 정보)를 처리하며, 나아가, 처리된 데이터에 대응하는 시각적인 정보를 터치 스크린상에 출력시킬 수 있다. 나아가, 제어부(180)는, 터치 스크린 상의 동일한 지점에 대한 터치가, 근접 터치인지 또는 접촉 터치인지에 따라, 서로 다른 동작 또는 데이터(또는 정보)가 처리되도록 이동 단말기(100)를 제어할 수 있다.

터치 센서는 저항막 방식, 정전용량 방식, 적외선 방식, 초음파 방식, 자기장 방식 등 여러가지 터치방식 중 적어도 하나를 이용하여 터치 스크린(또는 디스플레이부(151))에 가해지는 터치(또는 터치입력)을 감지한다.

일 예로서, 터치 센서는, 터치 스크린의 특정 부위에 가해진 압력 또는 특정 부위에 발생하는 정전 용량 등의 변화를 전기적인 입력신호로 변환하도록 구성될 수 있다. 터치 센서는, 터치 스크린 상에 터치를 가하는 터치 대상체가 터치 센서 상에 터치 되는 위치, 면적, 터치 시의 압력, 터치 시의 정전 용량 등을 검출할 수 있도록 구성될 수 있다. 여기에서, 터치 대상체는 상기 터치 센서에 터치를 인가하는 물체로서, 예를 들어, 손가락, 터치펜 또는 스타일러스 펜(Stylus pen), 포인터 등이 될 수 있다.

이와 같이, 터치 센서에 대한 터치 입력이 있는 경우, 그에 대응하는 신호(들)는 터치 제어기로 보내진다. 터치 제어기는 그 신호(들)를 처리한 다음 대응하는 데이터를 제어부(180)로 전송한다. 이로써, 제어부(180)는 디스플레이부(151)의 어느 영역이 터치 되었는지 여부 등을 알 수 있게 된다. 여기에서, 터치 제어기는, 제어부(180)와 별도의 구성요소일 수 있고, 제어부(180) 자체일 수 있다.

한편, 제어부(180)는, 터치 스크린(또는 터치 스크린 이외에 구비된 터치키)을 터치하는, 터치 대상체의 종류에 따라 서로 다른 제어를 수행하거나, 동일한 제어를 수행할 수 있다. 터치 대상체의 종류에 따라 서로 다른 제어를 수행할지 또는 동일한 제어를 수행할 지는, 현재 이동 단말기(100)의 동작상태 또는 실행 중인 응용 프로그램에 따라 결정될 수 있다.

한편, 위에서 살펴본 터치 센서 및 근접 센서는 독립적으로 또는 조합되어, 터치 스크린에 대한 숏(또는 탭) 터치(short touch), 롱 터치(long touch), 멀티 터치(multi touch), 드래그 터치(drag touch), 플리크 터치(flick touch), 핀치-인 터치(pinch-in touch), 핀치-아웃 터치(pinch-out 터치), 스와이프(swype) 터치, 호버링(hovering) 터치 등과 같은, 다양한 방식의 터치를 센싱할 수 있다.

초음파 센서는 초음파를 이용하여, 감지대상의 위치정보를 인식할 수 있다. 한편 제어부(180)는 광 센서와 복수의 초음파 센서로부터 감지되는 정보를 통해, 파동 발생원의 위치를 산출하는 것이 가능하다. 파동 발생원의 위치는, 광이 초음파보다 매우 빠른 성질, 즉, 광이 광 센서에 도달하는 시간이 초음파가 초음파 센서에 도달하는 시간보다 매우 빠름을 이용하여, 산출될 수 있다. 보다 구체적으로 광을 기준 신호로 초음파가 도달하는 시간과의 시간차를 이용하여 파동 발생원의 위치가 산출될 수 있다.

한편, 입력부(120)의 구성으로 살펴본, 카메라(121)는 카메라 센서(예를 들어, CCD, CMOS 등), 포토 센서(또는 이미지 센서) 및 레이저 센서 중 적어도 하나를 포함한다.

카메라(121)와 레이저 센서는 서로 조합되어, 3차원 입체영상에 대한 감지대상의 터치를 감지할 수 있다. 포토 센서는 디스플레이 소자에 적층될 수 있는데, 이러한 포토 센서는 터치 스크린에 근접한 감지대상의 움직임을 스캐닝하도록 이루어진다. 보다 구체적으로, 포토 센서는 행/열에 Photo Diode와 TR(Transistor)를 실장하여 Photo Diode에 인가되는 빛의 양에 따라 변화되는 전기적 신호를 이용하여 포토 센서 위에 올려지는 내용물을 스캔한다. 즉, 포토 센서는 빛의 변화량에 따른 감지대상의 좌표 계산을 수행하며, 이를 통하여 감지대상의 위치정보가 획득될 수 있다.

디스플레이부(151)는 이동 단말기(100)에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다. 예를 들어, 디스플레이부(151)는 이동 단말기(100)에서 구동되는 응용 프로그램의 실행화면 정보, 또는 이러한 실행화면 정보에 따른 UI(User Interface), GUI(Graphic User Interface) 정보를 표시할 수 있다.

또한, 상기 디스플레이부(151)는 입체영상을 표시하는 입체 디스플레이부로서 구성될 수 있다.

상기 입체 디스플레이부에는 스테레오스코픽 방식(안경 방식), 오토 스테레오스코픽 방식(무안경 방식), 프로젝션 방식(홀로그래픽 방식) 등의 3차원 디스플레이 방식이 적용될 수 있다.

음향 출력부(152)는 호신호 수신, 통화모드 또는 녹음 모드, 음성인식 모드, 방송수신 모드 등에서 무선 통신부(110)로부터 수신되거나 메모리(170)에 저장된 오디오 데이터를 출력할 수 있다. 음향 출력부(152)는 이동 단말기(100)에서 수행되는 기능(예를 들어, 호신호 수신음, 메시지 수신음 등)과 관련된 음향 신호를 출력하기도 한다. 이러한 음향 출력부(152)에는 리시버(receiver), 스피커(speaker), 버저(buzzer) 등이 포함될 수 있다.

햅틱 모듈(haptic module)(153)은 사용자가 느낄 수 있는 다양한 촉각 효과를 발생시킨다. 햅틱 모듈(153)이 발생시키는 촉각 효과의 대표적인 예로는 진동이 될 수 있다. 햅틱 모듈(153)에서 발생하는 진동의 세기와 패턴 등은 사용자의 선택 또는 제어부의 설정에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 상기 햅틱 모듈(153)은 서로 다른 진동을 합성하여 출력하거나 순차적으로 출력할 수도 있다.

햅틱 모듈(153)은, 진동 외에도, 접촉 피부면에 대해 수직 운동하는 핀 배열, 분사구나 흡입구를 통한 공기의 분사력이나 흡입력, 피부 표면에 대한 스침, 전극(electrode)의 접촉, 정전기력 등의 자극에 의한 효과와, 흡열이나 발열 가능한 소자를 이용한 냉온감 재현에 의한 효과 등 다양한 촉각 효과를 발생시킬 수 있다.

햅틱 모듈(153)은 직접적인 접촉을 통해 촉각 효과를 전달할 수 있을 뿐만 아니라, 사용자가 손가락이나 팔 등의 근 감각을 통해 촉각 효과를 느낄 수 있도록 구현할 수도 있다. 햅틱 모듈(153)은 이동 단말기(100)의 구성 태양에 따라 2개 이상이 구비될 수 있다.

광출력부(154)는 이동 단말기(100)의 광원의 빛을 이용하여 이벤트 발생을 알리기 위한 신호를 출력한다. 이동 단말기(100)에서 발생 되는 이벤트의 예로는 메시지 수신, 호 신호 수신, 부재중 전화, 알람, 일정 알림, 이메일 수신, 애플리케이션을 통한 정보 수신 등이 될 수 있다.

광출력부(154)가 출력하는 신호는 이동 단말기가 전면이나 후면으로 단색이나 복수색의 빛을 발광함에 따라 구현된다. 상기 신호 출력은 이동 단말기가 사용자의 이벤트 확인을 감지함에 의하여 종료될 수 있다.

인터페이스부(160)는 이동 단말기(100)에 연결되는 모든 외부 기기와의 통로 역할을 한다. 인터페이스부(160)는 외부 기기로부터 데이터를 전송받거나, 전원을 공급받아 이동 단말기(100) 내부의 각 구성요소에 전달하거나, 이동 단말기(100) 내부의 데이터가 외부 기기로 전송되도록 한다. 예를 들어, 유/무선 헤드셋 포트(port), 외부 충전기 포트(port), 유/무선 데이터 포트(port), 메모리 카드(memory card) 포트(port), 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트(port), 오디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 비디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 이어폰 포트(port) 등이 인터페이스부(160)에 포함될 수 있다.

한편, 식별 모듈은 이동 단말기(100)의 사용 권한을 인증하기 위한 각종 정보를 저장한 칩으로서, 사용자 인증 모듈(user identify module; UIM), 가입자 인증 모듈(subscriber identity module; SIM), 범용 사용자 인증 모듈(universal subscriber identity module; USIM) 등을 포함할 수 있다. 식별 모듈이 구비된 장치(이하 '식별 장치')는, 스마트 카드(smart card) 형식으로 제작될 수 있다. 따라서 식별 장치는 상기 인터페이스부(160)를 통하여 단말기(100)와 연결될 수 있다.

또한, 상기 인터페이스부(160)는 이동 단말기(100)가 외부 크래들(cradle)과 연결될 때 상기 크래들로부터의 전원이 상기 이동 단말기(100)에 공급되는 통로가 되거나, 사용자에 의해 상기 크래들에서 입력되는 각종 명령 신호가 상기 이동 단말기(100)로 전달되는 통로가 될 수 있다. 상기 크래들로부터 입력되는 각종 명령 신호 또는 상기 전원은 상기 이동 단말기(100)가 상기 크래들에 정확히 장착되었음을 인지하기 위한 신호로 동작될 수 있다.

메모리(170)는 제어부(180)의 동작을 위한 프로그램을 저장할 수 있고, 입/출력되는 데이터들(예를 들어, 폰북, 메시지, 정지영상, 동영상 등)을 임시 저장할 수도 있다. 상기 메모리(170)는 상기 터치 스크린 상의 터치 입력시 출력되는 다양한 패턴의 진동 및 음향에 관한 데이터를 저장할 수 있다.

메모리(170)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), SSD 타입(Solid State Disk type), SDD 타입(Silicon Disk Drive type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(random access memory; RAM), SRAM(static random access memory), 롬(read-only memory; ROM), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), PROM(programmable read-only memory), 자기 메모리, 자기 디스크 및 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 이동 단말기(100)는 인터넷(internet)상에서 상기 메모리(170)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)와 관련되어 동작될 수도 있다.

한편, 앞서 살펴본 것과 같이, 제어부(180)는 응용 프로그램과 관련된 동작과, 통상적으로 이동 단말기(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어, 제어부(180)는 상기 이동 단말기의 상태가 설정된 조건을 만족하면, 애플리케이션들에 대한 사용자의 제어 명령의 입력을 제한하는 잠금 상태를 실행하거나, 해제할 수 있다.

또한, 제어부(180)는 음성 통화, 데이터 통신, 화상 통화 등과 관련된 제어 및 처리를 수행하거나, 터치 스크린 상에서 행해지는 필기 입력 또는 그림 그리기 입력을 각각 문자 및 이미지로 인식할 수 있는 패턴 인식 처리를 행할 수 있다. 나아가 제어부(180)는 이하에서 설명되는 다양한 실시 예들을 본 발명에 따른 이동 단말기(100) 상에서 구현하기 위하여, 위에서 살펴본 구성요소들을 중 어느 하나 또는 복수를 조합하여 제어할 수 있다.

전원 공급부(190)는 제어부(180)의 제어에 의해 외부의 전원, 내부의 전원을 인가 받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급한다. 전원공급부(190)는 배터리를 포함하며, 배터리는 충전 가능하도록 이루어지는 내장형 배터리가 될 수 있으며, 충전 등을 위하여 단말기 바디에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.

또한, 전원공급부(190)는 연결포트를 구비할 수 있으며, 연결포트는 배터리의 충전을 위하여 전원을 공급하는 외부 충전기가 전기적으로 연결되는 인터페이스(160)의 일 예로서 구성될 수 있다.

다른 예로서, 전원공급부(190)는 상기 연결포트를 이용하지 않고 무선방식으로 배터리를 충전하도록 이루어질 수 있다. 이 경우에, 전원공급부(190)는 외부의 무선 전력 전송장치로부터 자기 유도 현상에 기초한 유도 결합(Inductive Coupling) 방식이나 전자기적 공진 현상에 기초한 공진 결합(Magnetic Resonance Coupling) 방식 중 하나 이상을 이용하여 전력을 전달받을 수 있다.

한편, 이하에서 다양한 실시 예는 예를 들어, 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합된 것을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록매체 내에서 구현될 수 있다.

도 1 b 및 1c를 참조하면, 개시된 이동 단말기(100)는 바 형태의 단말기 바디를 구비하고 있다. 다만, 본 발명은 여기에 한정되지 않고 와치 타입, 클립 타입, 글래스 타입 또는 2 이상의 바디들이 상대 이동 가능하게 결합되는 폴더 타입, 플립 타입, 슬라이드 타입, 스윙 타입, 스위블 타입 등 다양한 구조에 적용될 수 있다. 이동 단말기의 특정 유형에 관련될 것이나, 이동 단말기의 특정유형에 관한 설명은 다른 타입의 이동 단말기에 일반적으로 적용될 수 있다.

여기에서, 단말기 바디는 이동 단말기(100)를 적어도 하나의 집합체로 보아 이를 지칭하는 개념으로 이해될 수 있다.

이동 단말기(100)는 외관을 이루는 케이스(예를 들면, 프레임, 하우징, 커버 등)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 이동 단말기(100)는 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102)를 포함할 수 있다. 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102)의 결합에 의해 형성되는 내부공간에는 각종 전자부품들이 배치된다. 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102) 사이에는 적어도 하나의 미들 케이스가 추가로 배치될 수 있다.

단말기 바디의 전면에는 디스플레이부(151)가 배치되어 정보를 출력할 수 있다. 도시된 바와 같이, 디스플레이부(151)의 윈도우(151a)는 프론트 케이스(101)에 장착되어 프론트 케이스(101)와 함께 단말기 바디의 전면을 형성할 수 있다.

경우에 따라서, 리어 케이스(102)에도 전자부품이 장착될 수 있다. 리어 케이스(102)에 장착 가능한 전자부품은 착탈 가능한 배터리, 식별 모듈, 메모리 카드 등이 있다. 이 경우, 리어 케이스(102)에는 장착된 전자부품을 덮기 위한 후면커버(103)가 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 따라서, 후면 커버(103)가 리어 케이스(102)로부터 분리되면, 리어 케이스(102)에 장착된 전자부품은 외부로 노출된다.

도시된 바와 같이, 후면커버(103)가 리어 케이스(102)에 결합되면, 리어 케이스(102)의 측면 일부가 노출될 수 있다. 경우에 따라서, 상기 결합시 리어 케이스(102)는 후면커버(103)에 의해 완전히 가려질 수도 있다. 한편, 후면커버(103)에는 카메라(121b)나 음향 출력부(152b)를 외부로 노출시키기 위한 개구부가 구비될 수 있다.

이러한 케이스들(101, 102, 103)은 합성수지를 사출하여 형성되거나 금속, 예를 들어 스테인레스 스틸(STS), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti) 등으로 형성될 수도 있다.

이동 단말기(100)는, 복수의 케이스가 각종 전자부품들을 수용하는 내부 공간을 마련하는 위의 예와 달리, 하나의 케이스가 상기 내부 공간을 마련하도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 합성수지 또는 금속이 측면에서 후면으로 이어지는 유니 바디의 이동 단말기(100)가 구현될 수 있다.

한편, 이동 단말기(100)는 단말기 바디 내부로 물이 스며들지 않도록 하는 방수부(미도시)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 방수부는 윈도우(151a)와 프론트 케이스(101) 사이, 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102) 사이 또는 리어 케이스(102)와 후면 커버(103) 사이에 구비되어, 이들의 결합 시 내부 공간을 밀폐하는 방수부재를 포함할 수 있다.

이동 단말기(100)에는 디스플레이부(151), 제1 및 제2 음향 출력부(152a, 152b), 근접 센서(141), 조도 센서(142), 광 출력부(154), 제1 및 제2 카메라(121a, 121b), 제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b), 마이크로폰(122), 인터페이스부(160) 등이 구비될 수 있다.

이하에서는, 도 1b 및 도 1c에 도시된 바와 같이, 단말기 바디의 전면에 디스플레이부(151), 제1 음향 출력부(152a), 근접 센서(141), 조도 센서(142), 광 출력부(154), 제1 카메라(121a) 및 제1 조작유닛(123a)이 배치되고, 단말기 바디의 측면에 제2 조작유닛(123b), 마이크로폰(122) 및 인터페이스부(160)이 배치되며, 단말기 바디의 후면에 제2 음향 출력부(152b) 및 제2 카메라(121b)가 배치된 이동 단말기(100)를 일 예로 들어 설명한다.

다만, 이들 구성은 이러한 배치에 한정되는 것은 아니다. 이들 구성은 필요에 따라 제외 또는 대체되거나, 다른 면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 단말기 바디의 전면에는 제1 조작유닛(123a)이 구비되지 않을 수 있으며, 제2 음향 출력부(152b)는 단말기 바디의 후면이 아닌 단말기 바디의 측면에 구비될 수 있다.

디스플레이부(151)는 이동 단말기(100)에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다. 예를 들어, 디스플레이부(151)는 이동 단말기(100)에서 구동되는 응용 프로그램의 실행화면 정보, 또는 이러한 실행화면 정보에 따른 UI(User Interface), GUI(Graphic User Interface) 정보를 표시할 수 있다.

디스플레이부(151)는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉서블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display), 전자잉크 디스플레이(e-ink display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한, 디스플레이부(151)는 이동 단말기(100)의 구현 형태에 따라 2개 이상 존재할 수 있다. 이 경우, 이동 단말기(100)에는 복수의 디스플레이부들이 하나의 면에 이격되거나 일체로 배치될 수 있고, 또한 서로 다른 면에 각각 배치될 수도 있다.

디스플레이부(151)는 터치 방식에 의하여 제어 명령을 입력 받을 수 있도록, 디스플레이부(151)에 대한 터치를 감지하는 터치 센서를 포함할 수 있다. 이를 이용하여, 디스플레이부(151)에 대하여 터치가 이루어지면, 터치 센서는 상기 터치를 감지하고, 제어부(180)는 이에 근거하여 상기 터치에 대응하는 제어명령을 발생시키도록 이루어질 수 있다. 터치 방식에 의하여 입력되는 내용은 문자 또는 숫자이거나, 각종 모드에서의 지시 또는 지정 가능한 메뉴항목 등일 수 있다.

한편, 터치 센서는, 터치패턴을 구비하는 필름 형태로 구성되어 윈도우(151a)와 윈도우(151a)의 배면 상의 디스플레이(미도시) 사이에 배치되거나, 윈도우(151a)의 배면에 직접 패터닝되는 메탈 와이어가 될 수도 있다. 또는, 터치 센서는 디스플레이와 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 터치 센서는, 디스플레이의 기판 상에 배치되거나, 디스플레이의 내부에 구비될 수 있다.

이처럼, 디스플레이부(151)는 터치 센서와 함께 터치 스크린을 형성할 수 있으며, 이 경우에 터치 스크린은 사용자 입력부(123, 도 1a 참조)로 기능할 수 있다. 경우에 따라, 터치 스크린은 제1조작유닛(123a)의 적어도 일부 기능을 대체할 수 있다.

제1 음향 출력부(152a)는 통화음을 사용자의 귀에 전달시키는 리시버(receiver)로 구현될 수 있으며, 제2 음향 출력부(152b)는 각종 알람음이나 멀티미디어의 재생음을 출력하는 라우드 스피커(loud speaker)의 형태로 구현될 수 있다.

디스플레이부(151)의 윈도우(151a)에는 제1 음향 출력부(152a)로부터 발생되는 사운드의 방출을 위한 음향홀이 형성될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 사운드는 구조물 간의 조립틈(예를 들어, 윈도우(151a)와 프론트 케이스(101) 간의 틈)을 따라 방출되도록 구성될 수 있다. 이 경우, 외관상 음향 출력을 위하여 독립적으로 형성되는 홀이 보이지 않거나 숨겨져 이동 단말기(100)의 외관이 보다 심플해질 수 있다.

광 출력부(154)는 이벤트의 발생시 이를 알리기 위한 빛을 출력하도록 이루어진다. 상기 이벤트의 예로는 메시지 수신, 호 신호 수신, 부재중 전화, 알람, 일정 알림, 이메일 수신, 애플리케이션을 통한 정보 수신 등을 들 수 있다. 제어부(180)는 사용자의 이벤트 확인이 감지되면, 빛의 출력이 종료되도록 광 출력부(154)를 제어할 수 있다.

제1 카메라(121a)는 촬영 모드 또는 화상통화 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상의 화상 프레임을 처리한다. 처리된 화상 프레임은 디스플레이부(151)에 표시될 수 있으며, 메모리(170)에 저장될 수 있다.

제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)은 이동 단말기(100)의 동작을 제어하기 위한 명령을 입력 받기 위해 조작되는 사용자 입력부(123)의 일 예로서, 조작부(manipulating portion)로도 통칭될 수 있다. 제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)은 터치, 푸시, 스크롤 등 사용자가 촉각적인 느낌을 받으면서 조작하게 되는 방식(tactile manner)이라면 어떤 방식이든 채용될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)은 근접 터치(proximity touch), 호버링(hovering) 터치 등을 통해서 사용자의 촉각적인 느낌이 없이 조작하게 되는 방식으로도 채용될 수 있다.

본 도면에서는 제1 조작유닛(123a)이 터치키(touch key)인 것으로 예시하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 조작유닛(123a)은 푸시키(mechanical key)가 되거나, 터치키와 푸시키의 조합으로 구성될 수 있다.

제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)에 의하여 입력되는 내용은 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 조작유닛(123a)은 메뉴, 홈키, 취소, 검색 등의 명령을 입력 받고, 제2 조작유닛(123b)은 제1 또는 제2 음향 출력부(152a, 152b)에서 출력되는 음향의 크기 조절, 디스플레이부(151)의 터치 인식 모드로의 전환 등의 명령을 입력 받을 수 있다.

한편, 단말기 바디의 후면에는 사용자 입력부(123)의 다른 일 예로서, 후면 입력부(미도시)가 구비될 수 있다. 이러한 후면 입력부는 이동 단말기(100)의 동작을 제어하기 위한 명령을 입력 받기 위해 조작되는 것으로서, 입력되는 내용은 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 전원의 온/오프, 시작, 종료, 스크롤 등과 같은 명령, 제1 및 제2 음향 출력부(152a, 152b)에서 출력되는 음향의 크기 조절, 디스플레이부(151)의 터치 인식 모드로의 전환 등과 같은 명령을 입력 받을 수 있다. 후면 입력부는 터치입력, 푸시입력 또는 이들의 조합에 의한 입력이 가능한 형태로 구현될 수 있다.

후면 입력부는 단말기 바디의 두께방향으로 전면의 디스플레이부(151)와 중첩되게 배치될 수 있다. 일 예로, 사용자가 단말기 바디를 한 손으로 쥐었을 때 검지를 이용하여 용이하게 조작 가능하도록, 후면 입력부는 단말기 바디의 후면 상단부에 배치될 수 있다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 후면 입력부의 위치는 변경될 수 있다.

이처럼 단말기 바디의 후면에 후면 입력부가 구비되는 경우, 이를 이용한 새로운 형태의 유저 인터페이스가 구현될 수 있다. 또한, 앞서 설명한 터치 스크린 또는 후면 입력부가 단말기 바디의 전면에 구비되는 제1 조작유닛(123a)의 적어도 일부 기능을 대체하여, 단말기 바디의 전면에 제1 조작유닛(123a)이 미배치되는 경우, 디스플레이부(151)가 보다 대화면(大畵面)으로 구성될 수 있다.

한편, 이동 단말기(100)에는 사용자의 지문을 인식하는 지문인식센서가 구비될 수 있으며, 제어부(180)는 지문인식센서를 통하여 감지되는 지문정보를 인증수단으로 이용할 수 있다. 상기 지문인식센서는 디스플레이부(151) 또는 사용자 입력부(123)에 내장될 수 있다.

마이크로폰(122)은 사용자의 음성, 기타 소리 등을 입력 받도록 이루어진다. 마이크로폰(122)은 복수의 개소에 구비되어 스테레오 음향을 입력 받도록 구성될 수 있다.

인터페이스부(160)는 이동 단말기(100)를 외부기기와 연결시킬 수 있는 통로가 된다. 예를 들어, 인터페이스부(160)는 다른 장치(예를 들어, 이어폰, 외장 스피커)와의 연결을 위한 접속단자, 근거리 통신을 위한 포트[예를 들어, 적외선 포트(IrDA Port), 블루투스 포트(Bluetooth Port), 무선 랜 포트(Wireless LAN Port) 등], 또는 이동 단말기(100)에 전원을 공급하기 위한 전원공급단자 중 적어도 하나일 수 있다. 이러한 인터페이스부(160)는 SIM(Subscriber Identification Module) 또는 UIM(User Identity Module), 정보 저장을 위한 메모리 카드 등의 외장형 카드를 수용하는 소켓의 형태로 구현될 수도 있다.

단말기 바디의 후면에는 제2카메라(121b)가 배치될 수 있다. 이 경우, 제2카메라(121b)는 제1카메라(121a)와 실질적으로 반대되는 촬영 방향을 가지게 된다.

제2카메라(121b)는 적어도 하나의 라인을 따라 배열되는 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 복수의 렌즈는 행렬(matrix) 형식으로 배열될 수도 있다. 이러한 카메라는, 어레이(array) 카메라로 명명될 수 있다. 제2카메라(121b)가 어레이 카메라로 구성되는 경우, 복수의 렌즈를 이용하여 다양한 방식으로 영상을 촬영할 수 있으며, 보다 나은 품질의 영상을 획득할 수 있다.

플래시(124)는 제2카메라(121b)에 인접하게 배치될 수 있다. 플래시(124)는 제2카메라(121b)로 피사체를 촬영하는 경우에 피사체를 향하여 빛을 비추게 된다.

단말기 바디에는 제2 음향 출력부(152b)가 추가로 배치될 수 있다. 제2 음향 출력부(152b)는 제1 음향 출력부(152a)와 함께 스테레오 기능을 구현할 수 있으며, 통화시 스피커폰 모드의 구현을 위하여 사용될 수도 있다.

단말기 바디에는 무선 통신을 위한 적어도 하나의 안테나가 구비될 수 있다. 안테나는 단말기 바디에 내장되거나, 케이스에 형성될 수 있다. 예를 들어, 방송 수신 모듈(111, 도 1a 참조)의 일부를 이루는 안테나는 단말기 바디에서 인출 가능하게 구성될 수 있다. 또는, 안테나는 필름 타입으로 형성되어 후면 커버(103)의 내측면에 부착될 수도 있고, 도전성 재질을 포함하는 케이스가 안테나로서 기능하도록 구성될 수도 있다.

단말기 바디에는 이동 단말기(100)에 전원을 공급하기 위한 전원 공급부(190, 도 1a 참조)가 구비된다. 전원 공급부(190)는 단말기 바디에 내장되거나, 단말기 바디의 외부에서 착탈 가능하게 구성되는 배터리(191)를 포함할 수 있다.

배터리(191)는 인터페이스부(160)에 연결되는 전원 케이블을 통하여 전원을 공급받도록 구성될 수 있다. 또한, 배터리(191)는 무선충전기기를 통하여 무선충전 가능하도록 구성될 수도 있다. 상기 무선충전은 자기유도방식 또는 공진방식(자기공명방식)에 의하여 구현될 수 있다.

한편, 본 도면에서는 후면 커버(103)가 배터리(191)를 덮도록 리어 케이스(102)에 결합되어 배터리(191)의 이탈을 제한하고, 배터리(191)를 외부 충격과 이물질로부터 보호하도록 구성된 것을 예시하고 있다. 배터리(191)가 단말기 바디에 착탈 가능하게 구성되는 경우, 후면 커버(103)는 리어 케이스(102)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.

이동 단말기(100)에는 외관을 보호하거나, 이동 단말기(100)의 기능을 보조 또는 확장시키는 액세서리가 추가될 수 있다. 이러한 액세서리의 일 예로, 이동 단말기(100)의 적어도 일면을 덮거나 수용하는 커버 또는 파우치를 들 수 있다. 커버 또는 파우치는 디스플레이부(151)와 연동되어 이동 단말기(100)의 기능을 확장시키도록 구성될 수 있다. 액세서리의 다른 일 예로, 터치 스크린에 대한 터치입력을 보조 또는 확장하기 위한 터치펜을 들 수 있다.

본 발명과 관련된 이동 단말기(100)는, 카메라(121, 도 1a 참조)를 통해 수신되는 영상에 포함된 피사체의 깊이정보를 추출할 수 있다.

상기 깊이정보는, 깊이값, 뎁스(depth)정보, 뎁스값 등으로 명명될 수 있다. 상기 깊이정보는, 상기 영상에 포함된 픽셀에 대응하는 피사체와 이동 단말기(보다 구체적으로, 카메라) 사이의 거리(또는 거리값)를 의미할 수 있다.

예를 들어, 상기 영상의 특정 픽셀에 대응하는 피사체와 상기 이동 단말기 사이의 거리가 n인 경우, 상기 특정 픽셀의 깊이정보는 상기 n에 대응하는 특정값일 수 있다. 상기 n에 대응하는 특정값은, 상기 n일 수도 있고, 기 설정된 알고리즘에 의해 변환된 값일 수 있다.

또한, 상기 깊이정보는, 상기 영상의 좌표를 x축과 상기 x축에 수직한 y축으로 설정하는 경우, 상기 x축과 y축에 각각 수직한 z축에 대응하는 값을 의미할 수 있다. 상기 깊이정보의 절대값은, 피사체와 이동 단말기 사이의 거리가 멀수록 커질 수 있다.

이러한 깊이정보는 다양한 분야에 활용될 수 있다. 일 예로, 상기 깊이정보는 3D 입체영상(Stereoscopy)을 촬영/생성하는 데에 이용되거나, 되거나, 3D 프린터에 이용되는 3D 프린팅 데이터를 생성하는 데에 이용되거나, 이동 단말기 주변의 물체(피사체)의 움직임을 감지하는 데에 이용될 수 있다.

본 발명과 관련된 이동 단말기는 다양한 방식으로 카메라를 통해 수신되는 영상의 깊이정보를 추출할 수 있다. 예를 들어, 제어부(180, 도 1a 참조)는, 적어도 두 개의 카메라를 이용하여 깊이정보를 추출하는 스테레오 비전(stereo vision) 방식, 기 설정된 패턴을 형성하도록 배치된 발광소자를 이용하여 깊이정보를 추출하는 구조광(structure light) 방식 및 발광소자에서 방출된 빛이 반사되어 돌아오는 시간에 근거하여 깊이정보를 추출하는 ToF(Time of Flight) 방식 등을 이용하거나 이들의 조합을 통해 깊이정보를 추출할 수 있다.

이하에서는 위에서 설명한 방식 중 구조광 방식을 이용하여 깊이정보를 추출하는 것을 중점적으로 설명하기로 한다.

구조광 방식은 기 설정된 패턴을 갖도록 배치된 복수의 발광소자들을 제어하여 피사체로 빛을 방출시키고, 상기 피사체로부터 반사되어 돌아오는 빛을 감지한 후 상기 감지된 빛(또는, 감지된 빛의 패턴)에 근거하여 깊이정보를 추출하는 방식이다. 예를 들어, 본 발명과 관련된 이동 단말기의 제어부(180)는, 기 설정된 패턴을 갖도록 배치된 복수의 발광소자가 피사체로 빛을 방출하도록 제어한다. 이후, 이동 단말기의 제어부(180)는 카메라(121) 또는 센싱부(140, 도 1a 참조)를 통해 상기 피사체에 의해 반사되어 돌아오는 빛을 감지(센싱)할 수 있다.

이 때, 제어부(180)는 상기 감지결과에 근거하여, 카메라(121)를 통해 수신되는 영상의 깊이정보를 추출할 수 있다. 예를 들어, 제어부(180)는, 상기 기 설정된 패턴과 반사되어 돌아오는 빛에 의해 형성된 패턴을 비교하거나, 빛이 방출된 후 반사되어 돌아오는 시간/세기 등을 비교하여, 카메라(121)를 통해 수신되는 영상의 깊이정보를 추출할 수 있다. 이를 위해, 상기 복수의 발광소자는, 상기 카메라(121)를 통해 수신되는 영상에 대응되는 공간으로 빛을 방출하도록 형성될 수 있다.

본 발명에서는 구조광 방식을 이용함으로써, 하나의 카메라(적외선 카메라 또는 3D 카메라)만을 통해 영상의 깊이정보를 추출하는 것이 가능하며, 상기 피사체가 단일 색상인 경우에도 깊이정보를 추출할 수 있다. 또한, 구조광 방식과 적어도 두 개의 카메라를 이용하는 스테레오 비전 방식을 조합하거나, 구조광 방식과 ToF방식을 조합함으로써, 깊이정보에 대한 정확성을 향상시킬 수 있다.

도 2는 본 발명과 관련된 3차원 깊이 카메라 모듈(200)을 구비하는 이동 단말기의 개념도를 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르는 이동단말기는 프론트 케이스(101), 리어 케이스(102) 및 프로트 케이스(101)와 후면케이스(102) 사이에 형성된 공간에 구비되는 3차원 깊이 카메라 모듈(200)를 포함한다.

한편, 본 발명에 따른 상기 3차원 깊이 카메라 모듈(200)은, 상기 이동 단말기 내부에 위치되는 것뿐 아니라, 상기 이동 단말기의 외부에 위치될 수 있다. 이 경우, 상기 3차원 깊이 카메라 모듈(200)은, 독립형 장치(standalone)에 적용되어 상기 이동 단말기와 연결될 수 있다.

3차원 깊이 카메라 모듈(200)의 내부에는 광학계가 구비되어 입체영상을 촬영하게 된다. 광학계는 광의 반사나 굴절을 이용하여 물체의 영상을 구현하기 위하여 반사경이나 렌즈 등을 적당히 배열한 광학부품들의 체계를 의미한다. 상기 광학계와 하부 케이스 사이에는 광학계가 조립될 수 있는 구조물(미도시)이 추가로 배치될 수 있다. 이하, 본 발명과 관련하여 상기 광학계에 대하여 보다 상세히 설명한다.

도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따르는 광학계를 나타내는 개념도이며, 도 3b는, 매트릭스 형태로 배열된 복수의 발광소자를 나타내는 개념도이다.

또한, 도 4a 내지 4d는 본 발명에 따른 카메라 모듈의 송광부의 일 실시예를 나타내는 개념도이다. 여기서, 도 4a 내지 4d는 도 3b에서 A-A를 따라 절취한 단면에 대응되는 개념도일 수 있다.

도 3a를 참조하면, 카메라 모듈(200)은, 송광부(210) 및 수광부(220)를 포함한다. 빛은 송광부(210)로부터 방출되어 피사체(미도시)를 거쳐 수광부(220)로 되돌아온다. 이하, 송광부(210)에 대하여 먼저 설명한 후, 수광부(220)에 대하여 설명한다.

송광부(210)는 빛이 기 설정된 패턴을 이루는 구조광의 형태로 피사체에 도달하도록 형성된다. 이하, 송광부(210)를 이루는 구성요소들 중 상기 복수의 발광소자(211)에 대하여 먼저 살펴본다.

송광부(210)는, 복수의 발광소자(211)를 포함한다.

도 3b를 참조하면, 상기 복수의 발광소자(211)는 기판상에 배치될 수 있다. 상기 기판은 웨이퍼(212)로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 복수의 발광소자(211)는 상기 웨이퍼(212)에 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 구체적으로, 상기 복수의 발광소자(211)는 상기 웨이퍼(212) 상에 서로 동일한 간격을 이루며 배치될 수 있다.

그러나 본 발명에서는, 상기 매트릭스 형태에 한정되지 아니하며, 복수의 발광소자(211)는 다양한 형태로 배열될 수 있다. 도시되지는 않지만, 복수의 발광소자(211)는 웨이퍼(212) 상에 동심원 형태로 배열될 수도 있다. 또한, 상기 복수의 발광소자(211)는 상기 웨이퍼(212) 상에 동일한 간격을 이루지 않고 배치되는 것도 가능하다. 예를 들면, 발광소자(211)들이 상기 웨이퍼(212)의 중앙부에는 촘촘하게 배치되고, 외측에는 분산되게 배치될 수도 있다.

이하, 본 명세서에서는, 상기 복수의 발광소자(211)들이 매트릭스 형태로 서로 동일한 간격을 이루며 배치된 것을 기준으로 설명한다.

한편, 상기 복수의 발광소자(211)는 별도로 형성되어 상기 웨이퍼(212)에 실장될 수 있다. 또는, 상기 복수의 발광소자(211)는 상기 웨이퍼(212)와 일체로 형성될 수도 있다. 이 경우, 상기 복수의 발광소자(211) 및 웨이퍼(212)는 표면 광 레이저(VCSEL: vertical-cavity surface-emitting laser)일 수 있다.

도 3a를 참조하면, 송광부는, 상기 각각의 발광소자(211)에서 방출된 빛이 통과되도록 배치되는 복수의 광로 변경부(213)를 더 포함한다.

여기서 상기 광로 변경부(213)는, 상기 발광소자(211)에서 방출된 빛의 진행 경로를 변화시킬 수 있는 수단으로서, 프리즘 또는 미러로 이루어질 수 있다. 또는, 상기 광로 변경부는 액체 렌즈로 이루어질 수도 있다.

이하, 본 명세서에서는 상기 광로 변경부(213)가 프리즘인 경우를 주로 예로 들어 설명한다. 즉, 별도의 언급이 없는 경우, 상기 광로 변경부(213)는 프리즘인 경우일 수 있다. 상기 광로 변경부(213)가 액체 렌즈로 이루어진 경우에는, 별도로 이를 기재하기로 한다.

한편, 도 3a에서 도시된 바와 같이, 하나의 발광소자(211)의 일측에는 하나의 광로 변경부(213)가 배치된다. 즉, 광로 변경부(213)는 발광소자(211)의 개수만큼 구비될 수 있다. 다시 말해, 하나의 광로 변경부(213)는 하나의 발광소자(211)와 짝을 이룬다. 이로써, 하나의 발광소자(211)에서 방출된 빛은 단 하나의 광로 변경부(213)를 통과하며, 다른 광로 변경부(213)를 통과하지 않는다.

또한, 여기서 발광소자(211)의 일측이란, 상기 발광소자(211)에서 빛이 방출되는 방향으로 상기 발광소자(211)와 인접한 영역을 의미할 수 있다. 구체적으로, 상기 발광소자(211)의 일면(211a)과 반대편에 배치되는 타면(211b)은 상기 웨이퍼(212)에 접한다. 상기 발광소자(211)의 일면(211a)은, 상기 광로 변경부(213)와 마주보도록 배치된다.

도 4a를 참조하면, 상기 발광소자(211)와 광로 변경부(213) 사이에는, 마이크로 렌즈(216)가 배치될 수 있다. 상기 마이크로 렌즈(216)도, 상기 광로 변경부(213)와 마찬가지로, 상기 발광소자(211)의 개수와 동일한 복수 개로 구비될 수 있다. 이 경우, 상기 마이크로 렌즈(216) 하나는 상기 발광소자(211) 및 광로 변경부(213) 하나씩과 대응된다.

상기 마이크로 렌즈(216)는 상기 발광소자(211)에서 방출되는 빛을 광로 변경부(213)로 안내할 수 있다. 또한, 상기 마이크로 렌즈(216)는 볼록 렌즈로 이루어져, 발광소자(211)에서 방출된 빛을 집광하는 역할을 할 수 있다. 이 경우, 상기 마이크로 렌즈(216)로 인하여, 발광소자(211)의 광효율을 증대시킬 수 있다.

또한, 도 4a를 참조하면, 상기 마이크로 렌즈(216)과 상기 광로 변경부(213) 사이에는 콜리메이터 렌즈(collimator lens)(215)가 배치될 수 있다. 상기 콜리메이터 렌즈(215)는 상기 발광소자(211)에서 방출되는 발산광을 평행광으로 전환시킬 수 있다. 즉, 광로 변경부(213)에서 방출된 빛은 평행광으로 전환되어 광로 변경부(213)에 입사될 수 있다.

정리하면, 상기 마이크로 렌즈(216)와 콜리메이터 렌즈(215)가 모두 상기 발광 소자(211)와 광로 변경부(213) 사이에 배치된 경우에, 발광소자(211)에서 방출된 빛은 상기 마이크로 렌즈(216), 콜리메이터 렌즈(215) 및 광로 변경부(213)를 순서대로 통과할 수 있다.

지금까지, 발광 소자(211), 마이크로 렌즈(216), 콜리메이터 렌즈(215) 및 광로 변경부(213)를 포함하는 광학계에 대하여 살펴보았다. 상기 광학계는 케이스(218)에 수용되어 모듈화될 수 있다. 이하 이에 대하여 구체적으로 살펴본다.

도 4a를 참조하면, 상기 복수의 발광소자(211)가 형성된 웨이퍼(212)는 회로기판(217)에 표면 실장될 수 있다. 상기 회로기판(217)의 면적은 상기 웨이퍼(212)의 면적보다 크게 형성될 수 있다. 즉, 상기 웨이퍼(212)의 단부는 상기 회로기판(217)의 내부에 배치될 수 있다.

상기 회로기판(217)의 단부에는 케이스(218)가 결합될 수 있다. 이 경우, 상기 회로기판(217)이 상기 케이스(218)의 배면의 역할을 할 수 있다. 또는 도시되지는 않지만, 케이스(218)는 직육면체 형상으로 형성될 수 있다. 이 경우 상기 회로기판(217) 및 이에 실장된 광학계가 모두 케이스(218) 내에 수용될 수 있다.

케이스(218)의 평면상에는 글래스 커버(219)가 형성될 수 있다. 여기서, 상기 글래스 커버(219)는 광투과성일 수 있다. 상기 글래스 커버(219)를 통해 케이스(218) 내부에서 외부로 빛이 방출될 수 있다. 구체적으로, 상기 글래스 커버(219)는 광로 변경부(213)와 마주보도록 배치된다. 이에 따라 광로 변경부(213)를 통과한 빛이 상기 글래스 커버(219)로 입사될 수 있다. 이때, 빛의 진행 방향에 미치는 영향을 최소화하기 위하여, 상기 글래스 커버(219)는 얇게 형성될 수 있다.

상기 케이스(218) 및 상기 케이스(218) 내에 수용되는 광학계를 전체적으로 살펴보면, 상기 케이스(218)의 두께 방향(도 4a에서 y 방향)을 따라서는, 광학 소자, 마이크로 렌즈(216), 콜리메이터 렌즈(215), 광로 변경부(213)가 차례로 배치된다.

또한, 상기 케이스(218)의 길이 방향(도 4a에서 x 방향)을 따라서는, 동일한 광학 소자가 배치된다. 예를 들면, 전술한 바와 같이, 상기 복수의 광학 소자(211)들은 동일한 웨이퍼(212) 평면에 배치된다. 또한, 상기 복수의 광로 변경부(213)들은 상기 웨이퍼(212) 평면과 일정 거리 이격하여 평행하게 배치된 제1 시트(213a)상에 배치될 수 있다.

또한, 상기 복수의 광학 소자(211)와 복수의 광로 변경부(213) 사이에 복수의 콜리메이터 렌즈(215)가 배치된 경우에는, 상기 복수의 콜리메이터 렌즈(215)들은 상기 웨이퍼(212) 평면과 일정 거리 이격하여 평행하게 배치된 제2 시트(215a)상에 배치될 수 있다.

상기 제1 및 제2 시트(213a, 215a)는 각각 상기 복수의 광로 변경부(213) 및 콜리메이터 렌즈(215)의 위치를 고정할 수 있다. 즉, 상기 제1 및 제2 시트(213a, 215a)는 각각 상기 복수의 광로 변경부(213) 및 마이크로 렌즈(215)가 상기 x 방향 또는 y 방향으로 유동 되는 것을 방지할 수 있다.

지금까지, 상기 광학계가 케이스(218)에 수용되어 모듈화되는 것에 대하여 살펴보았다. 나아가, 상기 모듈화된 광학계는, 다양한 크기의 사각형 형태로 구현될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 모듈화된 광학계는, 각각의 발광 소자가 각각의 광로 변경부와 짝을 이룸에 따라, 상기 발광 소자들이 공유하는 원형의 렌즈가 구비될 필요가 없으므로, 사각형 형태로 구현될 수 있다. 이에 따라, 상기 모듈화된 광학계는, 공간을 최대로 활용하며, 비용 측면에서 유리하다.

한편, 도 4b를 참조하면, 상기 각각의 발광 소자(211)들이 구획되도록, 상기 각각의 발광 소자(211)들 사이에는 격벽(212a)이 형성될 수 있다. 이 경우 상기 격벽(212a)은 상기 웨이퍼(212) 상에 형성될 수 있다. 즉, 상기 격벽(212a)은 상기 웨이퍼(212)와 수직하도록 웨이퍼(212)상에 세워질 수 있다. 이 경우, 상기 격벽(212a)은 상기 웨이퍼(212)와 일체로 형성될 수 있다. 또는, 상기 격벽(212a)은 상기 웨이퍼(212)와 별도로 형성되어 상기 웨이퍼(212)상에 결합될 수도 있다.

상기 격벽(212a)은, 상기 웨이퍼(212)에서 제1 시트(213a)까지 연장될 수 있다. 즉, 격벽(212a)의 일단은 상기 웨이퍼(212)에 결합되고, 타단은 상기 제1 시트(213a)에 결합될 수 있다.

도 4b에 도시된 것과 같이 콜리메이터 렌즈(215)가 제1 시트(213a)에 형성된 경우, 상기 격벽(212a)은 상기 제2 시트(215a)를 관통하도록 형성될 수 있다. 또는, 도시되지는 않지만, 상기 격벽(212a)은 상기 웨이퍼(212)에서 상기 제2 시트(215a)까지만 연장될 수 있다.

상기 격벽(212a)으로 인해 상기 복수의 발광 소자(211)들이 서로 구분된 공간에 배치될 수 있다. 이를 통해, 상기 복수의 발광 소자(211)에서 방출되는 빛들끼리 서로 간섭되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 도 4c를 참조하면, 본 발명에 따른 송광부(210)의 광학계는 전체적으로 휘어지도록 형성될 수 있다. 도 4c에서는 상기 광학계를 둘러싸는 케이스(218)는 도시되지 않았지만, 케이스(218) 역시 상기 광학계와 함께 휘어지도록 형성될 수 있다. 또는, 케이스(218)는 도 4a에서 도시된 것과 같이 직육면체의 형태를 유지하고, 그 내부에 배치되는 광학계만 도 4c에서 도시된 바와 같이 휘어진 상태일 수도 있다.

구체적으로, 상기 광학계는 일 방향을 따라 휘어지도록 형성된다. 즉, 광학계의 양단부는 중앙 부분에 대하여 휘어진 형태를 가질 수 있다. 도 4c에서는 x 방향(광학계의 길이방향)을 따라 휘어진 예를 도시한다.

이러한 구조가 구현되도록, 상기 복수의 발광소자(211)가 형성되는 웨이퍼(212)는 휘어진 형태로 제작될 수 있다. 또는 상기 웨이퍼(212)는 평평한 형태로 제작된 후 장비(JIG) 또는 수작업을 통하여 휘어진 형태로 변형될 수 있다. 이 경우, 상기 웨이퍼(212)는, 상기 발광 소자(211)들이 상기 웨이퍼(212)에 결합된 상태에서 휘어지거나, 먼저 휘어진 형태로 변형된 후 상기 발광 소자(211)들이 상기 웨이퍼(212)에 결합될 수 있다. 이때 상기 웨이퍼(212)는 기설정된 곡률 반경을 가질 수 있다.

광학계가 일 방향을 따라 휘어지도록 형성됨에 따라, 각각의 발광 소자(211)에서 방출되는 빛들의 진행 방향이 중립축(NA: neutral axis)과 더 가까워질 수 있다. 여기서 중립축(NA)이란, 상기 웨이퍼(212)가 평평한 상태에서 휘어진 상태로 변형되기 위하여, 상기 웨이퍼(212)에 휨모멘트(Force)가 작용할 때, 그 단면에 생기는 수직 응력이 0이 되는 점을 연결한 직선이다.

보다 구체적으로, 구조광의 기 설정된 패턴에 근거하여, 상기 광학계의 휘어진 정도(상기 기설정된 곡률 반경)이 결정될 수 있다. 예를 들면, 상기 구조광의 기설정된 패턴이 비교적 밀집된 패턴이라면, 상기 웨이퍼(212)의 곡률 반경이 크게 형성될 수 있다. 반면 상기 구조광의 기설정된 패턴이 비교적 분산된 패턴이라면, 상기 웨이퍼(212)의 곡률 반경이 작게 형성될 수 있다.

한편, 전술한 바와 같이, 상기 광로 변경부(213)는 상기 발광소자(211)에서 방출된 빛의 진행 경로를 변화시킬 수 있는 수단이다. 이하, 상기 광로 변경부(213)를 통과하는 빛의 진행 경로에 대해 보다 구체적으로 살펴본다.

도 4a를 참조하면, 상기 발광소자(211)에서 방출된 빛은 상기 광로 변경부(213)의 입사면에 수직하게 입사된다. 한편, 광로 변경부(213)의 출사면은 상기 입사면을 기준으로 경사지게 형성될 수 있다. 상기 빛이 상기 출사면에서 대체로 수직하게 출사됨에 따라, 빛의 진행 경로가 변경될 수 있다.

즉, 상기 입사면을 기준으로 상기 출사면이 경사진 정도는 상기 빛의 진행 경로의 변경 정도와 비례 관계에 있다. 상기 출사면의 경사가 급할수록, 상기 빛은 입사축을 기준으로 많이 꺾이게 된다.

여기서 상기 입사축이란, 상기 광로 변경부(213)를 통과하기 전, 발광소자(211)에서 방출된 빛의 방향의 축일 수 있다. 또는 상기 발광소자(211)의 입사면에 대하여 교차하는 방향의 축일 수 있다.

도 4a를 참조하면, 복수의 광로 변경부(213)의 출사면은 서로 다른 경사를 갖도록 형성될 수 있다. 예를 들면, 외측에 배치된 광로 변경부(213)의 출사면의 경사는 내측에 배치된 그것보다 더 급하게 형성될 수 있다. 다시 말해, 중앙에 형성된 광로 변경부(213)의 출사면(411)의 경사보다 상기 광로 변경부(213)와 이웃한 다른 광로 변경부의 출사면(412a, 412b)의 경사가 더 크게 형성된다. 마찬가지로 상기 광로 변경부의 출사면(412a, 412b)의 경사보다 상기 광로 변경부와 이웃하며 더 외측에 배치된 광로 변경부의 출사면(413a, 413b)의 경사가 더 크게 형성될 수 있다.

또한, 중앙을 기준으로 대칭적으로 배치된 광로 변경부들은 경사의 크기는 같고 방향만 다르도록 형성될 수 있다.

본 발명에서는, 상기와 같은 구조를 통해, 보다 넓은 영역에 구조광을 분산시킬 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 송광부(210)는 별도의 줌모듈을 구비하지 않아도, 구조광이 줌 인(zoom in)될 수 있는 구조를 구현할 수 있다.

한편, 도 4d를 참조하면, 전술한 바와 같이, 상기 복수의 광로 변경부(213)는 복수의 액체 렌즈(420)로 이루어질 수 있다. 액체 렌즈(420)는 도시된 바와 같이, 케이스(218) 및 상기 케이스 내에 수용된 액체로 이루어진다.

구체적으로, 상기 케이스 내에 수용된 액체는 서로 다른 적어도 두 개의 액체로 이루어질 수 있다. 본 발명에서는 상기 케이스 내에 서로 다른 종류의 두 개의 액체가 수용된 것을 예로 들어 설명한다. 이하, 상기 두 개의 액체 중 어느 하나를 제1 액체라 지칭하고, 나머지를 제2 액체라 지칭한다.

상기 제1 및 제2 액체(421, 422)는 서로 섞이지 아니하고, 서로 경계면(423)을 이루며 형성될 수 있다. 상기 액체렌즈(420)의 양단에 가해지는 전압에 근거하여, 상기 경계면(423)의 경사가 변형될 수 있다. 즉, 액체 렌즈(420)마다 가해지는 전압을 달리하여, 상기 액체 렌즈(420)들이 서로 다른 경사의 경계면(423)을 갖도록 할 수 있다.

도 4d를 참조하면, 외측에 배치된 액체 렌즈(420)의 경계면(423)의 경사는 내측에 배치된 그것의 경사보다 더 급하게 형성될 수 있다. 또한, 중앙을 기준으로 대칭적으로 배치된 액체 렌즈(420)들의 경계면(423)의 경사는 그 크기는 같고 방향만 다르도록 형성될 수 있다.

지금까지 송광부(210)의 구조에 대하여 구체적으로 살펴보았다. 이하, 수광부(220)에 대하여 간단히 설명한다.

도 3a를 참조하면, 수광부(220)는 피사체에서 반사되는 구조광을 수광하도록 형성된다. 구체적으로, 상기 수광부(220)는 상기 반사광을 기록하는 이미지 센서(221)를 포함한다. 이미지 센서(221)는 센서기판에 반도체칩이 장착된 형태로 구현될 수 있다. 반도체칩은 빛을 전하로 변환하여 화상을 얻어내는 전하연결장치(Charge-Coupled Device; CCD) 또는, 상보성 금속 산화막 반도체(Complementary Metal Oxide Semiconductor; CMOS) 등에 의하여 구현될 수 있다. 또한, 이미지 센서(221) 주면측에는 포커싱 역할을 하는 제2 렌즈부(222)가 배치될 수 있다.

한편, 도 2 내지 도 3a에는 상기 3차원 깊이 카메라 모듈(200) 내에 수광부(220)가 한 개인 것이 도시되나, 복수의 수광부(220)가 구비될 수도 있다. 즉, 상기 수광부(220)는, 하나의 3차원 깊이 카메라 모듈(200) 내에서 2 내지 3개 구비되어, 스테레오 비전 방식이 적용될 수 있다.

한편, 상기 수광부(220)는 상기 송광부(210)와 함께 3차원 깊이 카메라 모듈(200) 내에 구비될 수 있다. 그러나 단말기 본체에 구비된 카메라(121)가 상기 수광부(220)를 대체할 수도 있다.

이하, 본 명세서에서는, 단말기 본체에 구비된 카메라(121)가 피사체로부터 반사된 구조광을 포함하는 영상을 수신하는 것을 기준으로 설명한다.

한편, 전술한 바와 같이, 송광부(210)는 빛이 기 설정된 패턴을 이루는 구조광을 생성한다. 제어부는, 상기 구조광이 기 설정된 패턴을 갖도록, 상기 송광부(210)를 제어한다. 구체적으로, 제어부는 상기 송광부(210) 중에서 광로 변경부(213)를 회전시키도록 형성되는 구동부(미도시)를 제어할 수 있다. 이하, 제어부가 구동부를 제어 방법에 대하여 구체적으로 살펴본다.

도 5a는 구동부에 의하여 광로 변경부(213)가 회전되는 것과 관련된 개념도이며, 도 5b는 구동부에 의하여 액체 렌즈의 경계면의 경사가 변화되는 것과 관련된 개념도이다.

구동부(미도시)는 상기 광로 변경부(213)와 연결된다. 보다 구체적으로, 구동부는 복수의 광로 변경부(213) 중 적어도 일부와 연결된다. 또한, 구동부는 상기 광로 변경부의 적어도 일부가 회전하도록 각각의 광로 변경부(213)와 회전가능하게 결합된다.

도 5a를 참조하면, 광로 변경부(213)는 임의의 지점을 기준으로 기 설정된 각도로 회전될 수 있다. 예를 들어 광로 변경부(213)의 측면이 직각 삼각형인 직각 프리즘인 경우, 직각에 대응되는 꼭지점 P1을 기준으로 시계 방향으로 회전될 수 있다. 본 실시예에서는, 임의의 예각인 R1만큼 회전된 것을 도시한다. 이경우, 상기 광로 변경부(213)는 제1위치(510)에서 제2위치(520)로 이동하게 된다.

나아가, 광로 변경부(213)의 회전에 의하여 광로 변경부(213)의 출사면의 위치도 변화된다. 빛은 광로 변경부(213)를 통과하며, 상기 출사면에 대체로 수직인 방향으로 진행되기 때문에, 빛의 진행 경로 역시 변화될 수 있다. 도 5a에서는 빛의 진행방향이 제1 방향(511)에서 제2 방향(521)로 변화된 것을 도시한다. 즉, 빛의 진행방향이 시계방향으로 약 R2만큼 회전될 수 있다.

다시 말해, 광로 변경부(213)의 회전에 의하여, 출사면에서 나아가는 빛의 진행 경로가 변화된다. 나아가, 상기 광로 변경부(213)가 많이 회전될수록, 상기 빛의 진행 경로는 더 많이 꺾일 수 있다. 이로써, 제어부는 상기 광로 변경부(213)가 회전 되는 정도를 제어함으로써, 상기 광로 변경부(213)를 통과하는 빛의 진행 경로를 제어할 수 있다.

한편, 상기 빛의 진행 경로의 제어를 보다 정확하게 위해, 상기 광로 변경부(213)의 위치 변경에 의하여 형성된 공간에는 상기 광로 변경부(213)와 유사한 굴절률을 갖는 액상 또는 고상의 물질이 채워질 수 있다. 즉, 전술한 바와 같이, 광로 변경부(213)의 회전에 의하여 출사면이 변화되지만, 입사면은 변화되지 않도록 하기 위하여 광로 변경부(213)와 유사한 굴절률을 갖는 액상 또는 고상의 물질이 이용될 수 있다.

구체적으로, 도 5a를 참조하면, 상기 광로 변경부(213)의 위치 변경에 의하여 형성된 공간(S)이란, 회전되기 전에는 광로 변경부(213)가 위치되나 회전된 후에는 광로 변경부(213)가 더이상 위치되지 않는 공간을 포함하는 개념일 수 있다.

지금까지는 프리즘 형태의 광로 변경부(213)의 회전에 대하여 살펴보았다. 이하, 액체 렌즈(420)의 경계면의 경사 변화에 대하여 살펴본다.

도 5b를 참조하면, 전술한 바와 같이 액체 렌즈(420)는 서로 경계면을 이루는 적어도 두 종류의 액체를 포함할 수 있다. 상기 두 종류의 액체 중 하나를 제1 액체(530), 다른 하나를 제2 액체(540)라 지칭한다.

본 실시예에서는, 구동부는 상기 액체 렌즈의 양단부에 전압을 가하도록 형성된다. 상기 구동부에 의하여 전압이 액체 렌즈에 가해지면, 가해진 전압에 근거하여, 상기 액체 렌즈의 경계면의 경사가 변화될 수 있다.

여기서, 액체 렌즈의 경계면은 광로 변경부의 출사면과 광학적으로 같은 역할을 할 수 있다. 즉, 액체 렌즈를 통과하는 빛은 상기 액체 렌즈의 경계면과 교차하는 방향으로 진행될 수 있다.

예를 들어, 구동부에 의하여 액체 렌즈에 전압이 가해져, 경계면이 제1 기울기(550)에서 제2 기울기(550')를 갖도록 변화될 수 있다. 예를 들면, 제1 액체의 일단의 수위는 증가하고(도면의 a 방향 참조), 타단의 수위는 감소할 수 있다(도면의 b방향 참조). 이로 인하여, 제2 기울기(550')는 제1 기울기(550)보다 완만하도록 형성될 수 있다.

상기 기울기의 변화에 따라, 도 5b에서는 빛의 진행방향이 제1 방향(551)에서 제2 방향(551')로 변화된 것을 도시한다. 즉, 빛의 진행방향이 시계방향으로 약 R3만큼 회전될 수 있다.

지금까지 구동부에 의하여, 하나의 광로 변경부(213) 및/또는 액체 렌즈(420)를 통과하는 빛의 진행 경로가 변화되는 것을 살펴보았다. 그러나 상기 구동부는 복수의 광로 변경부(213) 및/또는 액체 렌즈(420)에 각각에 연결되어 각각의 광로 변경부(213)에게 독립적으로 구동력을 제공할 수 있다. 이에 따라 각각의 광로 변경부(213)는 서로 다른 방향 및 각도로 회전될 수 있다. 이를 통해 각각의 복수의 발광소자(211)에서 방출된 빛이 서로 다른 방향으로 진행될 수 있다. 즉, 구조광의 패턴이 다양하게 형성될 수 있다.

즉, 제어부는, 상기 구조광의 패턴이 설정되면, 상기 기 설정된 패턴에 근거하여, 각각의 복수의 발광소자(211)에서 방출된 빛의 진행 경로를 설정한다. 상기 기 설정된 빛의 진행 경로에 근거하여, 각각의 광로 변경부(213)의 회전 방향 및 각도가 결정된다. 제어부는, 상기 광로 변경부(213)의 기 설정된 회전 방향 및 각도에 근거하여, 상기 구동부를 제어한다.

여기서 상기 구조광의 패턴은, 카메라에서 입력된 영상에 근거하여, 기 설정될 수 있다. 이하 이에 대하여, 도 6a 및 도 6b를 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 6a 및 도 6b는 영상에 포함되는 피사체 상(像)의 크기에 근거하여, 패턴이 설정되는 제어 방법과 관련된 개념도이다.

본 발명에 따르면, 제어부는, 카메라를 통해 수신되는 영상(610)에 포함되는 피사체 상(620)의 위치 및 크기 중 적어도 하나에 근거하여 상기 패턴을 설정한다. 한편, 본 실시예에서는, 상기 구조광의 패턴은 상기 구조광의 화각을 포함하는 개념일 수 있다.

한편, 제어부는, 기 설정된 방법에 근거하여, 상기 영상(610) 내에서 상기 피사체 상(620)을 인식한다. 구체적으로, 제어부는, 영상(610) 내에서 다른 영역들과 구분되는 인물 또는 사물의 윤곽선 정보 또는 색상 정보 등을 이용하여 인물 또는 사물을 피사체 상으로 인식할 수 있다.

예를 들면, 상기 기 설정된 방법이란, 기 설정된 얼굴 인식 알고리즘일 수 있다. 상기 얼굴 인식 알고리즘은 얼굴의 주요 부분인 눈, 코, 입의 거리 등의 비율을 통하여, 피사체의 얼굴을 인식한다.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 제어부는, 영상(610)에 포함된 피사체 상(620)의 크기에 근거하여, 상기 피사체 상(620)에 대응되는 피사체의 크기에 대응되도록 상기 구조광의 화각을 설정할 수 있다.

한편, 상기 피사체의 상의 크기는 피사체의 크기뿐 아니라, 피사체의 거리와 카메라의 화각에 의하여 결정된다. 여기서, 카메라의 화각은 상기 구조광의 화각과는 다른 개념일 수 있다. 즉, 카메라의 화각은 이미지 센서에 맺히는 피사체 상의 크기 자체를 조절하기 위하여 사용자의 요청에 의하여 설정되는 값이다. 즉, 상기 카메라 화각은, 상기 구조광의 화각과 무관하게 설정될 수 있다. 본 실시예에서, 카메라의 화각은 모두 동일하다고 전제한다.

이에 따라 본 발명의 일 실시예에 의한 제어 방법에서는, 피사체의 크기는 피사체의 상의 크기 및 피사체까지 거리 정보를 이용하여 산출될 수 있다. 상기 피사체까지 거리 정보는 이동 단말기에 구비된 센싱부에 의해 측정될 수 있다. 예를 들면, 상기 센싱부는 초음파 센서를 포함할 수 있다. 상기 초음파 센서는 초음파가 반사될 때까지 걸리는 시간 등을 측정하여, 이동 단말기에서 상기 피사체까지 실제 거리를 측정할 수 있다.

전술한 바와 같이, 제어부는, 상기 제어 방법에 의해 산출된 피사체의 크기에 대응되도록 구조광의 화각을 설정한다.

따라서, 도 6a의 (b) 및 6b의 (b)를 참조하면, 피사체의 크기에 상관없이, 구조광이 피사체 너비에 대응되도록 조사된다.

한편, 도면에서는 7개의 도트광이 일 열의 형태로 이루어진 구조광(10)만을 도시하나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 전술한 바와 같이, 웨이퍼에 형성된 복수의 발광 소자(211)의 개수에 근거하여, 상기 구조광의 패턴은 다양할 수 있다.

도 6b의 (a)는 도 6a의 (a)에 비해 피사체의 크기가 작은 경우의 송광부(210)의 광학계를 도시한다. 즉, 제어부는, 산출된 피사체의 크기가 감소 되면, 구조광의 화각이 감소되도록, 구동부를 제어한다. 즉, 구동부에 의하여 상기 복수의 광로 변경부(213) 중 적어도 일부가 회전된다. 보다 구체적으로, 상기 복수의 광로 변경부 중 외측에 있는 광로 변경부들(213a, 213b)이 중립축(NA) 방향으로 회전된다. 따라서 상기 광로 변경부들(213a, 213b)을 통과하는 빛의 진행 경로가 상기 중립축(NA)과 가까워지도록 변경된다. 최종적으로, 구조광의 화각은 θ₁에서 θ₂로 감소된다.

한편, 상기 외측에 있는 광로 변경부들(213a, 213b) 사이에 있는 내측의 광로 변경부들 중 적어도 일부는 상기 중립축(NA) 방향으로 회전될 수 있다.

한편, 본 발명에서 제어부는, 영상에 포함된 피사체 상의 위치에 근거하여, 상기 피사체에 조사되는 조명광의 패턴을 설정할 수 있다. 이하 도면을 참조하여 이에 대하여 구체적으로 설명한다. 한편, 이하 도면에서는 프리즘 형태의 광로 변경부 대신 액체 렌즈를 도시한다.

도 7a 및 도 7b는 영상에 포함되는 피사체 상의 위치에 근거하여, 패턴이 설정되는 제어 방법과 관련된 개념도이다.

도 7a 및 도 7b를 참조하면, 제어부는, 영상(610) 내의 일측에 피사체 상(620)이 포함된 경우, 상기 피사체 상(620)에 대응되는 피사체에 조명광이 조사되도록, 구동부를 제어한다. 다시 말해, 제어부는, 영상(610) 내의 일측과 대응되며 상기 피사체가 존재하는 공간을 향해 조명광이 조사되도록, 구동부를 제어할 수 있다. 구동부에 의하여, 각각의 액체 렌즈(420)들의 경계면의 경사가 변화될 수 있다.

예를 들어, 도 7a를 참조하면, 영상(610) 내에서 d1 방향에 치우쳐 피사체 상(620)이 위치하는 경우, 구조광(10)이 상기 d1 방향에 대응되는 공간상의 d1' 방향으로 치우쳐 조사된다.

이를 위하여, 구동부에 의해, 상기 액체 렌즈(420)의 경계면(423)은 d1' 방향을 따라 순차적으로 완만해지도록 형성된다. 즉 상기 액체 렌즈(420)의 경계면(423)은 상기 d1' 방향의 반대 방향으로 배치될수록 점점 급하게 형성된다. 이에 따라 d1' 방향의 반대 방향에 배치된 액체 렌즈(420)를 통과하는 빛이 입사축에 대하여 더 많이 꺾이게 될 수 있다. 따라서, 구조광(10)이 상기 d1 방향에 대응되는 공간상의 d1' 방향으로 치우쳐 조사될 수 있다.

도 7b를 참조하면, 영상(610) 내에서 d2 방향에 치우쳐 피사체 상(620)이 위치하는 경우, 구조광(10)이 상기 d2 방향에 대응되는 공간상의 d2' 방향으로 치우쳐 조사된다. 한편, 도 7b에 대한 구체적인 설명은 전술한 도 7a에 관한 설명과 유사하므로 생략한다.

전술한 바에 의해, 본 발명의 송광부(210)는 대칭적인 형태뿐 아니라, 비대칭적인 형태의 패턴을 갖는 구조광을 생성할 수 있다.

한편, 본 발명에 따르면 제어부는, 상기 영상에 포함되는 피사체 상이 복수개인 경우, 상기 피사체 상에 대응되는 각각의 피사체를 향해 조명광을 조사하도록 구동부를 제어한다. 이에 대하여 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 8a 및 도 8b는 영상에 포함되는 피사체 상이 복수개인 경우, 패턴이 설정되는 제어 방법과 관련된 개념도이다.

본 발명에 따르면, 제어부는, 상기 영상에 포함된 피사체 상이 복수개인 경우, 상기 복수의 액체 렌즈를 인접한 액체 렌즈들끼리 상기 피사체 상의 개수의 그룹으로 그룹화한다. 이후, 제어부는, 상기 하나의 그룹에 포함되는 액체 렌즈들이 하나의 피사체를 향해 구조광을 보내도록 구동부를 제어한다.

예를 들어, 도 8a를 참조하면, 영상(810) 내에 포함된 피사체 상이 2개일 수 있다. 이 경우, 복수의 액체 렌즈들은 2개의 그룹으로 그룹화될 수 있다.

보다 구체적으로 설명하기 위하여, 영상(810) 내의 d1 방향에 배치된 피사체 상을 제1 피사체 상(820)이라 지칭하고, d2 방향에 배치된 피사체 상을 제2 피사체 상(830)이라 지칭한다. 이때 복수의 액체 렌즈 중 공간상에서 상기 d1 방향과 대응되는 d1' 방향에 배치되는 액체 렌즈들은 제1 그룹(840)으로 그룹화되고, 상기 d2 방향과 대응되는 d2' 방향에 배치되는 액체 렌즈들은 제2 그룹(850)으로 그룹화될 수 있다.

즉, 제어부는, 제1 그룹(840)에 속하는 액체 렌즈를 통과한 빛은 상기 제1 피사체를 향하게 진행되도록 제1 액체 렌즈들의 경계면의 경사를 조절한다. 마찬가지로, 제어부는, 제2 그룹(850)에 속하는 액체 렌즈를 통과한 빛은 상기 제2 피사체를 향하게 진행되도록 제2 액체 렌즈들의 경계면의 경사를 조절한다.

예를 들어, 도 8a를 참조하면, 제1 및 제2 그룹(840, 850)에 속하는 액체 렌즈의 경계면의 경사는 서로 반대 방향으로 형성될 수 있다. 또한, 각각의 그룹에 속하는 액체 렌즈의 경계면의 경사는 그룹 내에서 일 방향을 따라 순차적으로 완만하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 그룹에 속하는 액체 렌즈들은 d1' 방향을 따라 점점 경사가 완만하게 형성될 수 있다.

도 8b의 (b)는 영상(810) 내에 포함된 피사체 상이 3개인 경우를 도시 한다 이 경우, 복수의 액체 렌즈들은 도 8b의 (a)에 도시된 바와 같이, 3개의 그룹(870, 880, 890)으로 그룹화될 수 있다. 한편, 도 8b에 대한 구체적인 설명은 전술한 도 8a에 관한 설명과 유사하므로 생략한다.

한편, 지금까지는, 제어부가 기 설정된 방법에 의하여 영상 내에 포함된 피사체 상을 인식하는 것을 기준으로 설명하였다. 또한, 상기 인식된 피사체 상의 크기, 위치 및 개수에 근거하여, 구조광의 패턴이 설정되는 것을 살펴보았다.

그러나 제어부는 상기 디스플레이부(151)상에 감지되는 터치입력에 근거하여, 상기 피사체 상을 특정하거나, 상기 패턴을 설정할 수 있다. 이에 대하여 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 9는 터치 입력에 근거하여 패턴을 설정하는 제어 방법을 설명하기 위한 개념도이다.

도 9의 (a) 내지 (b)를 참조하면, 감지부는, 영상(910)이 출력된 상태에서 상기 디스플레이부에 가해지는 터치를 감지한다. 나아가, 제어부는, 디스플레이부(151)상에 사용자의 터치입력이 감지되면, 감지된 터치입력의 궤적(920)에 대응되는 디스플레이부의 일 영역을 특정할 수 있다.

도 9의 (c)를 참조하면, 제어부는, 상기 일 영역의 특정이 완료되면, 상기 일 영역에 구조광의 패턴을 출력한다. 예를 들어, 제어부는, 도시된 바와 같이 상기 일 영역(930, 940)이 복수인 경우, 각각의 일 영역(930, 940)에 패턴을 분배하여 출력할 수 있다. 이하, 영상 내의 d1 방향측에 배치된 일 영역을 제1 영역(930), d2 방향측에 배치된 일 영역을 제2 영역(940)이라 한다.

도 9의 (d)를 참조하면, 제어부는 상기 제1 및 제2 영역(930, 940)의 개수에 대응되도록, 복수의 액체 렌즈 중 인접한 액체 렌즈들끼리 그룹화한다. 이경우 액체 렌즈는 제1 및 제2 그룹(950, 960)으로 그룹화될 수 있다. 이때 복수의 액체 렌즈 중 공간상에서 상기 d1 방향과 대응되는 d1' 방향에 배치되는 액체 렌즈들은 제1 그룹(950)으로 그룹화되고, 상기 d2 방향과 대응되는 d2' 방향에 배치되는 액체 렌즈들은 제2 그룹(960)으로 그룹화될 수 있다.

즉, 제어부는, 제1 및 제2 그룹(940, 950)에 속하는 액체 렌즈를 통과한 빛이 각각 상기 제1 및 제2 영역(930, 940)에 대응되는 공간을 향하게 진행되도록 액체 렌즈들의 경계면의 경사를 조절할 수 있다. 상기 경계면의 경사는 구동부에 의하여 가해지는 전압에 의하여 조절될 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 전술하였으므로, 여기서는 생략한다.

전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 단말기의 제어부(180)를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (13)

1. 복수의 발광소자;
   상기 각각의 발광소자의 일측에 배치되어 상기 발광소자에서 방출된 빛이 통과되도록 형성되는 복수의 광로 변경부;
   상기 각각의 광로 변경부와 연결되며, 상기 광로 변경부의 적어도 일부를 회전시키도록 형성되는 구동부; 및
   상기 광로 변경부의 회전에 의하여 피사체에 기 설정된 패턴의 빛이 도달되도록 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 3차원 깊이 카메라 모듈.
2. 제1항에 있어서,
   카메라를 더 포함하며,
   상기 제어부는, 상기 카메라를 통해 수신되는 영상에 포함되는 피사체 상의 위치 및 크기 중 적어도 하나에 근거하여, 상기 패턴을 설정하는 것을 특징으로 하는 3차원 깊이 카메라 모듈.
3. 제2항에 있어서,
   상기 카메라를 통해 수신되는 영상을 출력하는 디스플레이부를 더 포함하며,
   상기 제어부는, 상기 영상이 출력된 상태에서, 상기 디스플레이부에 가해지는 터치에 근거하여, 상기 패턴을 설정하는 것을 특징으로 하는 3차원 깊이 카메라 모듈.
4. 제2항에 있어서,
   상기 영상에 포함되는 피사체 상이 복수개인 경우,
   상기 복수의 광로 변경부는 인접한 광로 변경부들끼리 상기 피사체 상의 개수의 그룹으로 그룹화되어,
   하나의 그룹에 포함되는 광로 변경부들은 하나의 피사체를 향해 빛을 보내도록, 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 3차원 깊이 카메라 모듈.
5. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 발광소자에서 방출되는 빛을 평행광으로 변환하는 복수의 콜리메이터 렌즈들을 더 포함하며,
   각각의 콜리메이터 렌즈는, 상기 각각의 발광소자와 광로 변경부 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 3차원 깊이 카메라 모듈.
6. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 발광소자는 동일 평면상에 배치되는 것을 특징으로 하는 3차원 깊이 카메라 모듈.
7. 제1항에 있어서,
   상기 각각의 발광소자 사이에는 격벽이 형성되는 것을 특징으로 하는 3차원 깊이 카메라 모듈.
8. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 발광 소자는 기 설정된 곡률을 갖도록 휘어진 기판상에 배치되는 것을 특징으로 하는 3차원 깊이 카메라 모듈.
9. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 광로 변경부은 복수의 프리즘으로 이루어지고,
   상기 복수의 프리즘 중 적어도 일부의 출사면은 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 3차원 깊이 카메라 모듈.
10. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 발광소자 및 프리즘은 매트릭스 형태로 배열되며,
    상기 각각의 프리즘의 출사면은 상기 매트릭스의 외측에 배치될수록 경사가 급하게 형성되는 것을 특징으로 하는 3차원 깊이 카메라 모듈.
11. 기판에 배치된 복수의 발광소자;
    상기 기판으로부터 이격하여 배치된 시트;
    상기 기판상에 배치되어, 상기 각각의 발광소자에서 방출된 빛이 통과되도록 형성되는 복수의 광로 변경부를 포함하며,
    상기 빛의 기 설정된 패턴에 근거하여, 상기 복수의 발광소자가 상기 기판에 배치되는 것을 특징으로 하는 3차원 깊이 카메라 모듈.
12. 복수의 발광소자;
    상기 각각의 발광소자의 일측에 배치되어 상기 발광소자에서 방출된 빛이 통과되도록 형성되는 복수의 액체 렌즈;
    상기 액체 렌즈에 포함되는 서로 다른 액체 사이에 형성된 경계면의 경사를 변화시키기 위하여, 상기 액체 렌즈의 양단부에 전압을 가하도록 형성되는 구동부 및
    상기 경계면의 경사 변화에 의하여 피사체에 기 설정된 패턴의 빛이 도달되도록 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 3차원 깊이 카메라 모듈.
13. 본체; 및
    상기 본체에 내장되거나 상기 본체의 외부에서 연결 가능하도록 형성되는, 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 3차원 깊이 카메라 모듈을 포함하는 이동 단말기.

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