KR20180012101A - Light emitting device using de-center - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 라이다(LiDAR, light detection and ranging) 모듈에 있어 피사체로 출력되는 광의 발산각을 제어하는 디센터를 이용한 발광 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a light emitting device using a di-center for controlling the divergence angle of light output to a subject in a light detection and ranging (LiDAR) module.
최근, 지능형 자동차 및 스마트카 분야에서는 돌발상황에 대한 차량의 능동적 대처기능을 요구하고 있다. 즉, 보행자의 급작스런 출현을 인지하거나, 어두운 야간에 조명의 범위를 벗어난 곳에 대한 장애물을 사전에 감지하거나, 우천시 전조등 조명의 약화로 인한 장애물을 감지하거나, 또는 도로 파손을 사전에 감지하는 등, 운전자와 보행자의 안전을 위협하는 상황을 사전에 확인할 필요가 있다. In recent years, intelligent automobiles and smart cars are demanding the active coping function of the vehicle against unexpected situations. That is, it is possible to recognize the sudden appearance of pedestrians, to detect an obstacle ahead of the range of illumination in the dark at night, to detect an obstacle due to weakening of headlight illumination during rain, And situations that threaten the safety of pedestrians.
이러한 요구에 대해, 윈드실드 또는 차량의 전방에 설치되어, 자체 출사광을 기반으로 차량이 움직이는 경우 전방의 물체를 확인하여 사전에 운전자에게 경고함을 물론, 차량 스스로가 정지 또는 회피하는데 기초가 되는 영상을 차량의 전자제어유닛(electronic control unit; ECU)에 전달하고, ECU는 이 영상을 이용하여 각종 제어를 수행하게 되는데, 이러한 영상을 획득하는 것을 스캐너(scanner)라 한다.In response to such a demand, a windshield or a vehicle installed in front of the vehicle to detect an object ahead of the vehicle when the vehicle is moving based on the self-emitted light, not only warns the driver in advance, The image is transmitted to an electronic control unit (ECU) of the vehicle, and the ECU performs various controls by using the image. Such an image is called a scanner.
종래 스캐너로서는, 레이더(radio detection and ranging; RADAR) 장비가 사용되었다. 레이더는 마이크로파(극초단파, 10cm 내지 100cm 파장) 정도의 전자기파를 물체에 발사시켜 그 물체에서 반사되는 전자기파를 수신하여 물체와의 거리, 방향, 고도 등을 알아내는 무선감시장치로서, 차량용 스캐너에 이용되고 있으나, 가격이 고가이므로 다양한 차종에 보급이 용이하지 않은 문제점이 있다. As a conventional scanner, a radio detection and ranging (RADAR) apparatus was used. A radar is a radio monitoring device that emits electromagnetic waves of a microwave (microwave, 10 cm to 100 cm wavelength) to an object, receives electromagnetic waves reflected from the object, and finds distance, direction, altitude, etc. with the object. However, since the price is high, it is not easy to supply to various types of vehicles.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 라이다(LiDAR)를 이용한 스캐너가 개발되고 있다. 라이다는, 펄스 레이저광을 대기중에 발사해 그 반사체 또는 산란체를 이용하여 거리 또는 대기현상 등을 측정하는 장치로서, 레이저 레이더라고도 한다. 반사광의 시간측정은 클럭펄스로 계산하며, 그 진동수 30㎒로 5m, 150㎒로 1m의 분해능을 가진다.In order to solve such a problem, a scanner using LiDAR is being developed. Lidar is a device that measures the distance or atmospheric phenomenon by emitting pulsed laser light into the atmosphere and using the reflector or scatterer, and is also called a laser radar. Time measurement of reflected light is calculated by clock pulse, and its resolution is 5m at 30MHz and 1m at 150MHz.
특히, 소형화된 크기로 차량에 탑재되면서도 장거리에 있는 작은 사물들까지 정확히 감지하기 위해서 원하는 각도로 광을 조사하는 기술에 대하여 많은 연구가 진행되고 있다.
Particularly, a lot of research is being conducted on a technique of irradiating a light at a desired angle in order to accurately detect even a small object in a long distance while mounted on a vehicle in a miniaturized size.
본 발명의 목적은 발광 장치에 구비되는 일부 구성을 광축(X축)에 수직되는 2방향(Y축 및 Z축)으로 구동하고, 그에 따라 출력되는 광의 발산각 및 출사각을 제어하는 디센터를 이용한 발광 장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a light-emitting device that drives a part of a light-emitting device in two directions (Y axis and Z axis) perpendicular to an optical axis (X axis) and controls a divergence angle and an emission angle of output light And to provide a light emitting device using the same.
본 발명의 다른 목적은 렌즈의 디센터(decenter)를 통하여 광의 진행 각도를 변경하여, 상대적으로 작은(약 0.3mm) 수준의 구동으로 100도의 스캐닝이 가능한 디센터를 이용한 발광 장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a light emitting device using a decenter capable of scanning at 100 degrees by driving a relatively small (about 0.3 mm) level by changing the traveling angle of light through a decenter of a lens .
본 발명의 또 다른 목적은 렌즈의 디센터를 통하여 광의 진행 각도를 변경하기 때문에, 미러 스캐닝 방식보다 발광부 및 수광부의 수를 감소시켜 제조비용을 절감할 수 있는 디센터를 이용한 발광 장치를 제공하는 데 있다.
Another object of the present invention is to provide a light emitting device using a center that can reduce the manufacturing cost by reducing the number of the light emitting portion and the light receiving portion as compared with the mirror scanning method since the advancing angle of the light is changed through the center of the lens There is.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 디센터를 이용한 발광 장치는 광을 출력하는 광원, 상기 광원에서 출력된 광으로 평행광을 형성하는 콜리메이터(collimator), 상기 콜리메이터에서 형성된 평행광을 집광하는 집광부, 및 상기 광원 및 상기 집광부의 중심을 포함하는 광축을 기준으로 수직한 2방향으로 구동되고, 상기 집광부에서 집광된 광의 발산각 및 출사되는 출사각을 제어하는 광조정부를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a light emitting device using a center, including a light source for outputting light, a collimator for forming collimated light from the light emitted from the light source, And a control unit for controlling the divergence angle of the light condensed by the condenser unit and the output angle of the light emitted from the light condenser unit in two directions perpendicular to the optical axis including the center of the light source and the condenser unit, And a light source.
실시 예에 있어서, 상기 광조정부는 상기 광축이 X축인 경우, 상기 광축에 수직한 Y축 방향 또는 Z축 방향으로 구동될 수 있다.In an embodiment, the light modulating part may be driven in the Y-axis direction or the Z-axis direction perpendicular to the optical axis when the optical axis is the X-axis.
실시 예에 있어서, 상기 광조정부는 상기 광축을 기준으로 최대 +0.3mm 내지 -0.3mm 범위에 포함되는 위치 변화(decenter)에 따라 구동될 수 있다.In an embodiment, the light modulating unit may be driven according to a decenter of a range of + 0.3 mm to -0.3 mm with respect to the optical axis.
실시 예에 있어서, 상기 집광부 또는 상기 광조정부는 적어도 둘 이상의 렌즈를 구비하는 렌즈군을 포함할 수 있다.In an embodiment, the light collecting portion or the light modulating portion may include a lens group having at least two lenses.
실시 예에 있어서, 상기 출사각은 상기 광축을 기준으로 최대 +50도 내지 -50도 범위에 포함될 수 있다.In the embodiment, the emission angle may be included in the range of +50 degrees to -50 degrees with respect to the optical axis.
실시 예에 있어서, 상기 집광부는 양의 군에 해당하고, 상기 적어도 둘이상의 렌즈를 구비하는 제1렌즈군을 포함할 수 있다.In an embodiment, the condensing unit may include a first lens group corresponding to a positive lens group and including at least two lenses.
실시 예에 있어서, 상기 광조정부는 양의 군에 해당하고, 적어도 둘 이상의 렌즈를 구비하는 제2렌즈군을 포함할 수 있다.In an embodiment, the light modulating unit may include a second lens unit corresponding to a positive lens group and having at least two lenses.
실시 예에 있어서, 상기 제1렌즈군은 피사체 방향으로 볼록한 메니스커스(converging meniscus) 형상을 구비하는 음의 제1렌즈, 및 상기 피사체 방향으로 볼록한 볼록한 형상을 구비하는 양의 제2렌즈를 포함할 수 있다.In an embodiment, the first lens group includes a negative first lens having a convex meniscus shape in the direction of the subject, and a positive second lens having a convexly convex shape in the subject direction can do.
실시 예에 있어서, 상기 제2렌즈군은 피사체 방향으로 오목한 형상을 구비하는 양의 제3렌즈, 상기 피사체 방향으로 볼록한 메니스커스 형상을 구비하는 음의 제4렌즈, 및 상기 피사체 방향으로 오목한 형상을 구비하는 양 또는 음의 제5렌즈를 포함할 수 있다.In the embodiment, the second lens group includes a positive third lens having a concave shape in the subject direction, a negative fourth lens having a meniscus shape convex in the subject direction, and a concave shape in the subject direction And a positive fifth lens having a positive or negative fifth lens.
실시 예에 있어서, 상기 제5렌즈는 상기 제4렌즈로부터 입사되는 광의 출사각을 확대시키는 확대렌즈일 수 있다.In an embodiment, the fifth lens may be an enlarged lens that enlarges an outgoing angle of light incident from the fourth lens.
실시 예에 있어서, 상기 콜리메이터, 상기 집광부 또는 상기 광조정부는 액체 렌즈, 액정 렌즈, 또는 폴리머 렌즈 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
In an embodiment, the collimator, the light collecting part, or the light adjusting part may include at least one of a liquid lens, a liquid crystal lens, and a polymer lens.
본 발명에 따른 디센터를 이용한 발광 장치의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.Effects of the light emitting device using the decenter according to the present invention are as follows.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 발광 장치에 구비되는 일부 구성을 광축(X축)에 수직되는 2방향(Y축 및 Z축)으로 구동하고, 그에 따라 출력되는 광의 발산각 및 출사각을 제어할 수 있다.According to at least one of the embodiments of the present invention, a configuration of a part of the light emitting device is driven in two directions (Y axis and Z axis) perpendicular to the optical axis (X axis), and the divergence angle and the emission angle Can be controlled.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 렌즈의 디센터(decenter)를 통하여 광의 진행 각도를 변경하여, 상대적으로 작은(약 0.3mm) 수준의 구동으로 100도의 스캐닝이 가능할 수 있다.Also, according to at least one of the embodiments of the present invention, it is possible to change the advancing angle of the light through the decenter of the lens, and to perform scanning at 100 degrees with driving at a relatively small level (about 0.3 mm).
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 렌즈의 디센터를 통하여 광의 진행 각도를 변경하기 때문에, 미러 스캐닝 방식보다 발광부 및 수광부의 수를 감소시켜 제조비용을 절감할 수 있다.
In addition, according to at least one embodiment of the present invention, since the advancing angle of the light is changed through the center of the lens, the manufacturing cost can be reduced by reducing the number of the light emitting portion and the light receiving portion.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디센터를 이용한 발광 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 디센터를 이용한 발광 장치에서, 광조정부가 광축(X축)을 기준으로 위(+Y축)로 구동한 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디센터를 이용한 발광 장치에서, 광조정부의 위치 변화에 따른 스캐닝 각도(X축) 및 복사 강도(radiant intensity, Y축)를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3의 디센터를 이용한 발광 장치에서, 스캐닝 각도, 광의 발산각(angle divergence) 및 광조정부의 위치 변화(decenter)를 나타내는 도면이다.1 is a view illustrating a light emitting device using a center according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example in which a light modulation unit is driven on a (+ Y) axis with respect to an optical axis (X axis) in a light emitting device using a center according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a scanning angle (X axis) and a radiant intensity (Y axis) according to a change in position of a light modulator in a light emitting device using a center according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a scanning angle, an angle divergence of light, and a decenter of a light control unit in the light emitting device using the center of FIG. 3; FIG.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 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. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals are used to designate identical or similar elements, and redundant description thereof will be omitted. The suffix "module" and " part "for the components used in the following description are given or mixed in consideration of ease of specification, and do not have their own meaning or role. In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of related arts will be omitted when it is determined that the gist of the embodiments disclosed herein may be blurred. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. , ≪ / RTI > equivalents, and alternatives.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinals, such as first, second, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited to these terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present application, the terms "comprises", "having", and the like are used to specify that a feature, a number, a step, an operation, an element, a component, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디센터를 이용한 발광 장치를 나타내는 도면이다.1 is a view illustrating a light emitting device using a center according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 디센터를 이용한 발광 장치는 광원(110), 콜리메이터(collimator, 120), 집광부(130) 및 광조정부(140)를 포함할 수 있다. 여기서, 집광부(130)는 제1렌즈(131) 및 제2렌즈(132)를 포함할 수 있고, 광조정부(140)는 제3렌즈(141), 제4렌즈(142) 및 제5렌즈(143)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a light emitting device using a decenter may include a
한편, 도 1 및 도 2에서 광원(110, 210)은 하나의 광원으로 도시되어 있지만, 이는 본 발명에 관한 설명의 편의상 하나의 광원으로 도시된 것이고, 본 발명에 따른 디센터를 이용한 발광 장치에 복수의 광원이 포함될 수 있음을 배제하는 것은 아니다.Although the
즉, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 광원(110, 210)이 배치될 수 있지만, 본 발명의 실시 예는 이에 국한되지 않고, 다른 실시 예에 의하면, 광원(110, 210)의 개수는 복수 개일 수 있다. 이렇게 광원(110, 210)이 복수 개의 광원을 포함할 경우, 해당 복수 개의 광원의 종류는 모두 동일할 수도 있고, 해당 복수 개의 광원 중 적어도 둘 이상의 광원의 종류는 서로 다를 수도 있다.That is, although one
그리고, 도 1 및 도 2를 통하여 설명되는 디센터를 이용한 발광 장치는, 본 발명에 따른 특징적인 기능을 소개함에 있어서, 필요한 구성요소만이 도시된 것으로서, 그 외 다양한 구성요소가 디센터를 이용한 발광 장치에 포함될 수 있음은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명하다.1 and 2, only necessary components are shown in introducing the characteristic functions according to the present invention, and various other components are connected to each other through the center It is apparent to those skilled in the art that the present invention can be included in a light emitting device.
먼저, 광원(110)은 레이저 광을 방출할 수 있고, 적어도 하나 이상의 광원을 포함할 수 있다.First, the
한편, 광원(110)으로부터 출력되는 광의 중심 파장이 2 ㎛보다 클 경우, 이는 원적외선(far infrared ray)에 해당하므로 광파 탐지 및 거리 측정에 적합하지 않을 수 있다. 또한, 광원(110)으로부터 방출되는 광의 중심 파장이 0.2 ㎛보다 작을 경우, 광조정부(140)로부터 방출된 광이 인체에 해로울 수 있을 뿐만 아니라 피사체(object)를 향해 진행하는 동안 공기 중에 존재하는 이물질 등에 흡수되어 원거리에 위치한 피사체까지 도달하기 어려울 수도 있다.On the other hand, when the center wavelength of the light output from the
따라서, 본 발명에 포함되는 광원(110)으로부터 출력되는 광의 중심 파장은 약 0.2 ㎛ 내지 약 2 ㎛의 범위에 포함되는 것이 바람직하다. 하지만, 본 발명에 따른 디센터를 이용한 발광 장치에서 출력되는 광이 항상 이러한 조건에 한정되는 것은 아니다.Therefore, it is preferable that the central wavelength of the light output from the
또한, 본 발명에 적용되는 피사체는 공중에 떠 있거나 지상에 놓여진 물체가 될 수도 있고, 공중에 부유하는 입자가 될 수도 있다. 따라서, 피사체의 대상은 특정한 종류의 물체에 한정되는 것이 아니다.In addition, the subject to be applied to the present invention may be an object floating in the air or placed on the ground, or may be suspended particles in the air. Therefore, the subject of the subject is not limited to a specific kind of object.
한편, 광원(110)에서 출력되는 광의 파장 분포는 1 ㎛ 이하일 수 있다. 그리고, 광원(110)은 일정한 듀티 비율(duty rate)을 갖는 펄스 형태의 레이저 광을 출력하는 광원 소자를 포함할 수도 있다. 여기서, 펄스의 온 타임(on time)은 1 ㎚ 이상일 수 있고, 펄스의 형태는 사각파, 삼각파, 톱니파, 사인파, 델타 함수 및 사인 함수(sinc function) 중 어느 하나일 수 있다. 또한, 펄스의 주기는 일정한 값을 가지거나 또는 가변 가능하여 일정하지 않은 값을 가질 수 있다.On the other hand, the wavelength distribution of the light output from the
또한, 광원(110)은 1개 이상의 공간 모드를 갖는 광원 소자일 수도 있다. 이때, 공간 모드는 가우시안(Gaussian) 또는 램버시안(Lambertian) 공간 모드의 n차로 표현될 수 있으며, 여기서, n은 1 이상일 수 있다.Also, the
그리고, 광원(110)은 선형 편광 혹은 원형 편광의 합으로 표현할 수 있는 광원 소자일 수도 있다. 이때, 편광 성분의 비는 하나의 편광 성분을 기준으로 1:A로 나타낼 수 있으며 A는 1 이하일 수 있다.Also, the
콜리메이터(120)는 입사되는 광의 경로를 변경하여 진행 방향이 서로 평행한 평행광을 형성하는 구성이다. 구체적으로, 광원(110)에서 출력된 광을 평행광을 형성하고, 이를 집광부(130)에 전달할 수 있다. 여기서, 집광부(130)에 입사되는 평행광은 최대 1도 이하의 발산각을 가질 수 있다.The
집광부(130)는 콜리메이터(120)에서 출력된 광을 집광(focusing)하는 구성으로, 콜리메이터(120)에서 출력된 광을 굴절시켜 집광한 뒤 이를 광조정부(140)에 전달할 수 있다.The
여기서, 집광부(130)는 적어도 둘 이상의 렌즈(또는 광학부재, 131, 132)를 구비하는 렌즈군을 포함할 수 있다. 구체적으로, 도 1 에 도시된 바와 같이 집광부(130)에 포함되는 렌즈군은 양의 군에 해당하고, 피사체 방향으로 볼록한 메니스커스(converging meniscus) 형상을 구비하는 음의 제1렌즈(131) 및 피사체 방향으로 볼록한 볼록한 형상을 구비하는 양의 제2렌즈(132)를 포함할 수 있다.Here, the
집광부(130)에 포함되는 제1렌즈(131) 및 제2렌즈(132)는 투과율이 높은 광 투광성 수지 재질로 형성될 수 있고, 콜리메이터(120)로부터 입사된 광의 손실을 줄일 수 있는 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 집광부(130)에 포함되는 제1렌즈(131) 및 제2렌즈(132)는 폴리카보네이트(polycarbonate), 아크릴(acryl) 또는 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 본 발명에 따른 디센터를 이용한 발광 장치의 집광부(130)가 항상 이러한 재질에 한정되는 것은 아니다.The
광조정부(140)는 집광부(130)에서 집광된 광의 경로를 조정하는 구성으로, 광원(110) 및 집광부(130)의 중심을 포함하는 광축을 기준으로, 수직한 2방향으로 구동할 수 있다. 구체적으로, 도 1의 경우, 광축은 X축에 해당하고, 그에 따라 광조정부(140)는 Y축 및 Z축을 따라 구동할 수 있다. The
즉, 위와 같은 광조정부(140)의 구동(예를 들어, Y축)을 통해 출력되는 광의 지향방향이 조절되고, 그에 따라 본 발명에 따른 디센터를 이용한 발광 장치는 집광부(130)에서 집광된 광의 발산각 및 출사되는 출사각을 조절할 수 있게 된다. That is, the direction of the light output through the driving of the light control part 140 (for example, the Y-axis) is adjusted, and accordingly, the light emitting device using the center according to the present invention is condensed by the
광조정부(140) 역시 집광부(130)와 마찬가지로 적어도 둘 이상의 렌즈 (또는 광학부재, 141, 142, 143)를 구비하는 렌즈군을 포함할 수 있다. 구체적으로, 도 1 에 도시된 바와 같이 광조정부(140)에 포함되는 렌즈군은 양의 군에 해당하고, 피사체 방향으로 오목한 형상을 구비하는 양의 제3렌즈(141), 피사체 방향으로 볼록한 메니스커스 형상을 구비하는 음의 제4렌즈(142) 및 피사체 방향으로 오목한 형상을 구비하는 양 또는 음의 제5렌즈(143)를 포함할 수 있다.The
여기서, 음의 제5렌즈(143)는 음의 제4렌즈(142)로부터 입사되는 광이 출사되는 출사각을 확대하는 구성으로, 제4렌즈(142)에서 출력된 광을 굴절시켜 출사각을 확대할 수 있다.Here, the negative
광조정부(140)에 포함되는 제3렌즈(141), 제4렌즈(142) 및 제5렌즈(143)는 투과율이 높은 광 투광성 수지 재질로 형성될 수 있고, 집광부(130)로부터 입사된 광의 손실을 줄일 수 있는 재질로 형성될 수 있다. The
즉, 본 발명에 따른 디센터를 이용한 발광 장치는 광조정부(140)의 구동(예를 들어, Y축)을 통해 집광부(130)에서 집광된 광의 발산각 및 출사되는 출사각을 제어할 수 있다. 여기서, 출사각은 광축을 기준으로 최대 +50도 내지 -50도 범위에 포함될 수 있다.That is, the light emitting device using the decenter according to the present invention can control the divergence angle of the light condensed in the
그리고, 본 발명에 따른 디센터를 이용한 발광 장치는 아래의 수학식 1 내지 수학식 3의 조건 중 적어도 하나 이상을 만족할 수 있다.The light emitting device using the center according to the present invention can satisfy at least one of the following conditions (1) to (3).
여기서, Δx는 광축에 수직한 방향으로 움직이는 편측 범위를 나타낸다. 한편, 본 발명에 따른 디센터를 이용한 발광 장치에서 Δx / tan40°가 해당 제한값(0.25)을 벗어나는 경우, 스캐닝 각도가 40도보다 작아지게 된다.Here,? X represents a one-side range moving in a direction perpendicular to the optical axis. On the other hand, in the light emitting device using the center according to the present invention, when? X / tan 40 ° deviates from the limit value (0.25), the scanning angle becomes smaller than 40 degrees.
여기서, 는 집광부(130)에 포함되는 렌즈군의 초점거리를 나타낸다. 한편, 본 발명에 따른 디센터를 이용한 발광 장치에서 집광부(130)에 포함되는 렌즈군의 초점거리가 상한(1.78)을 벗어나는 경우, 해당 렌즈군의 배율이 커지기 때문에 발산각이 커질 수 있다. 또한, 집광부(130)에 포함되는 렌즈군의 초점거리가 하한(1.75)을 벗어나는 경우, 집광되는 점의 크기가 커져 발산각이 커질 수 있다.here, Represents the focal length of the lens group included in the
여기서, 는 광조정부(140)에 포함되는 렌즈군의 초점거리를 나타낸다. 한편, 본 발명에 따른 디센터를 이용한 발광 장치에서 이 해당 제한값(5)을 벗어나는 경우, 파워배치가 달라져 발산각이 커질 수 있다.here, Represents the focal length of the lens unit included in the
결국, 위와 같은 수학식 1 내지 수학식 3의 조건 중 적어도 하나 이상을 만족하는 경우, 본 발명에 따른 디센터를 이용한 발광 장치는 상대적으로 작은(약 0.3mm) 수준에 해당하는 광조정부(140)의 구동으로 100도의 스캐닝이 가능하게 되고, 기존의 미러 스캐닝 방식에 비해 높은 스캐닝 해상도를 얻을 수 있게 된다.If at least one of the above conditions (1) to (3) is satisfied, the light emitting device using the center according to the present invention may have a relatively small (approximately 0.3 mm) It is possible to perform scanning at 100 degrees and to obtain a high scanning resolution as compared with the conventional mirror scanning method.
이와 함께, 도 1에 도시된 집광부(130) 및 광조정부(140)에 포함되는 렌즈에 대한 비구면 방정식 계수 및 기본 데이터를 아래의 표 1에 기재된 수치를 갖는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the aspherical surface equation coefficient and basic data for the lens included in the
한편, 본 발명에 따른 디센터를 이용한 발광 장치는 광조정부(140)를 광원(110), 콜리메이터(120) 및 집광부(130)의 중심을 포함하는 광축을 기준으로, 수직한 방향으로 구동시키는 구동부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 구동부는 VCM(voice coil motor)를 이용하거나 스텝 모터(step motor) 등의 모터를 이용하거나, 또는 피에조(piezo)를 이용하여, 광조정부(140)를 구동할 수 있다.The light emitting device using the center according to the present invention includes a
그리고, 본 발명에 따른 디센터를 이용한 발광 장치는 피사체에 광을 조사하여 해당 피사체를 감지하기 위해, 피사체까지의 거리와 피사체의 크기를 고려하여, 광조절부(140)에서 제어되는 발산각 및 출사각의 크기를 결정할 수 있다.The light emitting device using the center according to the present invention is a light emitting device that emits light to a subject and detects a divergence angle and a divergence angle of the subject in consideration of the distance to the subject and the size of the subject, The size of the emission angle can be determined.
구체적으로, 피사체의 크기가 크거나 또는 피사체까지의 거리가 먼 경우, 발산각 및 출사각의 크기를 증가시킬 수 있다. 반대로 피사체의 크기가 작거나 또는 피사체까지의 거리가 가까운 경우, 발산각 및 출사각의 크기를 감소시킬 수 있다.Specifically, when the size of the subject is large or the distance to the subject is long, the size of the divergent angle and the angle of emergence can be increased. On the contrary, when the size of the subject is small or the distance to the subject is close, the size of the divergent angle and the angle of the divergent angle can be reduced.
한편, 본 발명에 포함되는 콜리메이터(120), 집광부(130) 또는 광조정부(140)는 액체 렌즈, 액정 렌즈, 또는 폴리머 렌즈 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 여기서, 액체 렌즈는 전압 변화를 통해 액체와 액체 사이의 곡률을 변형시키고 이에 따라, 렌즈를 통과한 광의 초점 길이를 제어할 수 있다.The
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 디센터를 이용한 발광 장치에서, 광조정부가 광축(X축)을 기준으로 위(+Y축)로 구동한 예를 나타내는 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating an example in which a light modulation unit is driven on a (+ Y) axis with respect to an optical axis (X axis) in a light emitting device using a center according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 디센터를 이용한 발광 장치는 광원(210), 콜리메이터(220), 집광부(230) 및 광조정부(240)를 포함할 수 있다. 여기서, 여기서, 집광부(230)는 제1렌즈(231) 및 제2렌즈(232)를 포함할 수 있고, 광조정부(240)는 제3렌즈(241), 제4렌즈(242) 및 제5렌즈(243)를 포함할 수 있다.2, a light emitting device using a decenter may include a
도 2에 도시된 광원(210), 콜리메이터(220) 및 집광부(230) 는 앞서 설명한 도 1에 도시된 구성들과 실질적으로 동일하므로 중복되는 설명은 생략하고, 본 발명에 따른 디센터를 이용한 발광 장치의 특징적인 구성인 광조정부(240)에 대하여 설명한다.The
광조정부(240)는 집광부(230)에서 집광된 광의 경로를 조정하는 구성으로, 광원(210) 및 집광부(230)의 중심을 포함하는 광축을 기준으로, 수직한 2방향으로 구동할 수 있다. 구체적으로, 도 2의 경우, 광축은 X축에 해당하고, 그에 따라 광조정부(230)가 Y축을 따라 위(+Y축)로 특정 간격(decenter)만큼 구동한 예를 확인할 수 있다. The
즉, 위와 같은 광조정부(240)의 구동(decenter)을 통해 출력되는 광의 지향방향이 도 1과 달리 위쪽 방향으로 조절되고, 그에 따라 본 발명에 따른 디센터를 이용한 발광 장치는 집광부(230)에서 집광된 광의 발산각 및 출사각을 조절할 수 있게 된다.In other words, the direction of the light output through the decenter of the
그리고, 도 2의 디센터를 이용한 발광 장치 역시 앞서 설명한 수학식 1 내지 수학식 3의 조건 중 적어도 하나 이상을 만족할 수 있고, 그에 따라 상대적으로 작은(약 0.3mm) 수준에 해당하는 광조정부(240)의 구동으로 100도의 스캐닝이 가능하게 되고, 기존의 미러 스캐닝 방식에 비해 높은 스캐닝 해상도를 얻을 수 있게 된다.The light emitting device using the center of FIG. 2 can also satisfy at least one of the above-described conditions (1) to (3), and accordingly, the light adjusting part 240 ), It becomes possible to perform scanning at 100 degrees, and a higher scanning resolution can be obtained as compared with the conventional mirror scanning method.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디센터를 이용한 발광 장치에서, 광조정부의 위치 변화에 따른 스캐닝 각도(X축) 및 복사 강도(radiant intensity, Y축)를 나타내는 도면이다.FIG. 3 is a diagram showing a scanning angle (X axis) and a radiant intensity (Y axis) according to a change in position of a light modulator in a light emitting device using a center according to an embodiment of the present invention.
그리고, 도 4는 도 3의 디센터를 이용한 발광 장치에서, 스캐닝 각도, 광의 발산각(angle divergence) 및 광조정부의 위치 변화(decenter)를 표로 나타내는 도면이다.FIG. 4 is a table showing scanning angles, angle divergence of light, and decenter of a light control unit in the light emitting device using the center of FIG.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 디센터를 이용한 발광 장치에 포함되는 광조정부가 광축에 위치하는 경우(A) 및 광축을 기준으로 서로 다른 5개의 위치에 디센터되는 경우(B, C, D, E, F)에 따른 스캐닝 각도(X축) 및 복사 강도(Y축)를 확인할 수 있다.Referring to FIGS. 3 and 4, when the light modulating unit included in the light emitting device using the center according to the present invention is located on the optical axis (A) and when it is decentered at five different positions with respect to the optical axis (B (X-axis) and radiation intensity (Y-axis) according to the scanning angles (C, D, E, F)
구체적으로, 본 발명에 따른 디센터를 이용한 발광 장치에서 광조정부가 광축에 위치하여 디센터가 전혀 발생되지 않은 경우(A)에는 스캐닝 각도(X축)가 O도가 되고, 광축을 기준으로 서로 다른 5개의 위치에 디센터되는 경우(B, C, D, E, F)에는 디센터되는 크기에 따라 스캐닝 각도(X축)가 순차적으로 증가(8도(B), 17도(C), 26도(D), 36도(E), 40도(F))하는 것을 확인할 수 있다.Specifically, in the light emitting device using the center according to the present invention, the scanning angle (X axis) becomes 0 degree when the light adjusting unit is located on the optical axis and no de-center is generated at all, The scanning angle (X axis) sequentially increases (8 degrees (B), 17 degrees (C), and 26 degrees (C) according to the size of the decentering in the case of centering at five positions (B, C, D, (D), 36 (E), and 40 (F), respectively.
특히, 도 4를 참조하면, 광축을 기준으로 광조정부의 위치 변화(decenter)가 증가할수록, 스캐닝 각도가 순차적으로 증가하는 것을 확인할 수 있다. 한편, 광조정부의 위치 변화(decenter)가 증가할수록 광의 발산각(angle divergence)은 감소하거나 또는 증가하며, 최대 0.5 도 이하의 값을 가지는 결과를 확인할 수 있다. 그 결과, 스캐닝 해상도가 증가될 수 있다.In particular, referring to FIG. 4, it can be seen that the scanning angle increases sequentially as the position decenter of the light modulator increases with respect to the optical axis. On the other hand, as the decenter of the light control unit increases, the angle divergence of the light decreases or increases, and a result of a value of at most 0.5 degrees can be confirmed. As a result, the scanning resolution can be increased.
결국, 본 발명에 따른 디센터를 이용한 발광 장치는 구비되는 광조정부를 광축에 수직되는 2방향으로 구동하여, 출력되는 광의 발산각 및 출사각을 제어할 수 있고, 렌즈의 디센터를 통하여 광의 진행 각도를 변경하기 때문에, 상대적으로 작은 구동으로 80도의 스캐닝이 가능하게 된다.As a result, the light emitting device using the center according to the present invention can control the divergent angle and the divergent angle of output light by driving the provided light modulator in two directions perpendicular to the optical axis, Since the angle is changed, it is possible to perform scanning at 80 degrees with a relatively small driving force.
따라서, 이상의 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.Accordingly, the foregoing detailed description should not be construed in any way as limiting and should be considered illustrative. The scope of the present invention should be determined by rational interpretation of the appended claims, and all changes within the scope of equivalents of the present invention are included in the scope of the present invention.
Claims (11)
상기 광원에서 출력된 광으로 평행광을 형성하는 콜리메이터(collimator);
상기 콜리메이터에서 형성된 평행광을 집광하는 집광부; 및
상기 광원 및 상기 집광부의 중심을 포함하는 광축을 기준으로 수직한 2방향으로 구동되고, 상기 집광부에서 집광된 광의 발산각 및 출사되는 출사각을 제어하는 광조정부를 포함하는 디센터를 이용한 발광 장치.
A light source for outputting light;
A collimator for forming parallel light from the light output from the light source;
A light condensing unit for condensing parallel light formed by the collimator; And
And a light adjusting unit driven in two directions perpendicular to an optical axis including the center of the light source and the light collecting unit, and controlling the divergence angle of the condensed light and the output angle of the light emitted from the light collecting unit, Device.
상기 광조정부는,
상기 광축이 X축인 경우, 상기 광축에 수직한 Y축 방향 또는 Z축 방향으로 구동되는 디센터를 이용한 발광 장치.
The method according to claim 1,
The light-
Wherein the light emitting device is driven in a Y-axis direction or a Z-axis direction perpendicular to the optical axis when the optical axis is the X-axis.
상기 광조정부는,
상기 광축을 기준으로 최대 +0.3mm 내지 -0.3mm 범위에 포함되는 위치 변화(decenter)에 따라 구동되는 디센터를 이용한 발광 장치.
The method according to claim 1,
The light-
Wherein the light emitting device is driven according to a decenter of a range of + 0.3 mm to -0.3 mm with respect to the optical axis.
상기 집광부 또는 상기 광조정부는,
적어도 둘 이상의 렌즈를 구비하는 렌즈군을 포함하는 디센터를 이용한 발광 장치.
The method according to claim 1,
The light collecting unit or the light adjusting unit may include:
A light emitting device using a di-center including a lens group having at least two lenses.
상기 출사각은,
상기 광축을 기준으로 최대 +50도 내지 -50도 범위에 포함되는 디센터를 이용한 발광 장치.
The method according to claim 1,
The outgoing angle
Wherein the center of gravity is included in a range of +50 degrees to -50 degrees with respect to the optical axis.
상기 집광부는,
양의 군에 해당하고, 상기 적어도 둘 이상의 렌즈를 구비하는 제1렌즈군을 포함하는 디센터를 이용한 발광 장치.
5. The method of claim 4,
The light-
And a first lens group corresponding to a positive lens group and including at least two or more lenses.
상기 광조정부는,
양의 군에 해당하고, 적어도 둘 이상의 렌즈를 구비하는 제2렌즈군을 포함하는 디센터를 이용한 발광 장치.
5. The method of claim 4,
The light-
And a second lens group corresponding to a positive lens group and having at least two or more lenses.
상기 제1렌즈군은,
피사체 방향으로 볼록한 메니스커스(converging meniscus) 형상을 구비하는 음의 제1렌즈; 및
상기 피사체 방향으로 볼록한 볼록한 형상을 구비하는 양의 제2렌즈를 포함하는 디센터를 이용한 발광 장치.
The method according to claim 6,
The first lens group includes,
A negative first lens having a convex meniscus shape in the subject direction; And
And a positive second lens having a convexly convex shape in the direction of the object.
상기 제2렌즈군은,
피사체 방향으로 오목한 형상을 구비하는 양의 제3렌즈;
상기 피사체 방향으로 볼록한 메니스커스 형상을 구비하는 음의 제4렌즈; 및
상기 피사체 방향으로 오목형상을 구비하는 양 또는 음의 제5렌즈를 포함하는 디센터를 이용한 발광 장치.
8. The method of claim 7,
The second lens group includes,
A positive third lens having a concave shape in the subject direction;
A negative fourth lens having a convex meniscus shape in the subject direction; And
And a positive or negative fifth lens having a concave shape in the subject direction.
상기 제5렌즈는,
상기 제4렌즈로부터 입사되는 광의 출사각을 확대시키는 확대렌즈인 디센터를 이용한 발광 장치.
10. The method of claim 9,
The fifth lens includes:
And a diver lens that enlarges an outgoing angle of light incident from the fourth lens.
상기 콜리메이터, 상기 집광부 또는 상기 광조정부는,
액체 렌즈, 액정 렌즈, 또는 폴리머 렌즈 중 적어도 하나 이상을 포함하는 디센터를 이용한 발광 장치.The method according to claim 1,
Wherein the collimator, the light collecting part,
A light emitting device using a dent center including at least one of a liquid lens, a liquid crystal lens, and a polymer lens.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020160094935A KR20180012101A (en) | 2016-07-26 | 2016-07-26 | Light emitting device using de-center |
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KR1020160094935A KR20180012101A (en) | 2016-07-26 | 2016-07-26 | Light emitting device using de-center |
Publications (1)
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KR (1) | KR20180012101A (en) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102018132853A1 (en) | 2018-01-31 | 2019-08-01 | Samsung Electronics Co., Ltd. | A method for a layout design and based on the same manufactured semiconductor device |
CN110764073A (en) * | 2019-12-12 | 2020-02-07 | 福建海创光电有限公司 | Laser radar optical receiving system |
-
2016
- 2016-07-26 KR KR1020160094935A patent/KR20180012101A/en not_active Application Discontinuation
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DE102018132853A1 (en) | 2018-01-31 | 2019-08-01 | Samsung Electronics Co., Ltd. | A method for a layout design and based on the same manufactured semiconductor device |
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