KR20180025259A - ToF camera apparatus - Google Patents

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KR20180025259A
KR20180025259A KR1020170109635A KR20170109635A KR20180025259A KR 20180025259 A KR20180025259 A KR 20180025259A KR 1020170109635 A KR1020170109635 A KR 1020170109635A KR 20170109635 A KR20170109635 A KR 20170109635A KR 20180025259 A KR20180025259 A KR 20180025259A
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Abstract

A ToF camera apparatus is disclosed. The ToF camera apparatus comprises: a case; a pulse light output unit provided onto an outer surface of the case and configured to output light in a first direction, a second direction opposite to the first direction, a third direction vertical to the second direction, and a fourth direction opposite to the third direction; a light receiving lens configured to allow pulse light, reflected from surroundings, to be received in the inside of the case; an image sensor provided into the inside of the case and configured to sense the pulse light received by the light receiving unit; and a signal processing unit configured to calculate a distance from a spot where a signal of the pulse light, sensed by the image sensor, occurs to a spot where the pulse light is reflected from the surroundings.

Description

ToF 카메라 장치{ToF camera apparatus}ToF camera apparatus {

본 발명은 ToF 카메라 장치에 관련된 것으로, 보다 상세하게는 주변 지형 및 장애물 등의 3D 공간 배치를 측정할 수 있는 ToF 카메라 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ToF camera apparatus, and more particularly, to a ToF camera apparatus capable of measuring a 3D spatial arrangement such as a surrounding terrain and an obstacle.

일반적으로, ToF(Time of Flight) 카메라는, 소정의 주파수로 변조된 빛이 피사체에서 반사되어 되돌아오는 과정에서, 발생되는 위상의 지연 등을 이용하여, 피사체를 탐지하는 것으로, 지형측량 분야 또는 피사체의 자세제어 분야 및 차량의 추돌방지장치 등에 사용되고 있다.Generally, a ToF (Time of Flight) camera detects a subject by using a phase delay or the like generated when light modulated at a predetermined frequency is reflected from a subject and returns to the subject. And a collision avoidance device for a vehicle.

ToF 카메라의 동작 원리를 살펴보면, ToF 카메라는, 소정의 중심 파장을 갖는 빛을 출사하는 광원을 포함하고 있으며, 광원에서, 출사되는 빛을 소정 주파수로 변조시켜 탐지하고자 하는 피사체에 조사하게 된다.The ToF camera includes a light source that emits light having a predetermined center wavelength. A light source irradiates a subject to be detected by modulating the emitted light at a predetermined frequency.

이 후, 피사체에 조사된 빛은 반사되어 ToF 카메라로 되돌아 오게 되며, TOF 카메라는, 내장된 센서를 이용하여, 되돌아오는 빛을 검출하게 된다.Thereafter, the light irradiated to the subject is reflected and returned to the ToF camera. The TOF camera uses the built-in sensor to detect the returning light.

이 경우, ToF 카메라에서, 출사되는 빛과 피사체에 반사되어 되돌아오는 빛의 위상을 대비하게 되면, 피사체까지의 거리를 알 수 있게 된다.In this case, in the ToF camera, the distance to the subject can be known if the emitted light and the phase of the light reflected back from the subject are compared with each other.

기존의 ToF 카메라는 동시에 한 점 만을 측정하거나, 한 쪽 방향의 공간만을 측정할 수 있었다. 때문에, 360° 전방위 측정을 위해서는 장치를 회전시키며 점을 스캔하거나 여러 개의 모듈을 측정 방향마다 배치하여 별도의 데이터를 얻어야 했다. Conventional ToF cameras were able to measure only one point at a time, or only a space in one direction. Therefore, for 360-degree omnidirectional measurement, it was necessary to rotate the device, scan a point, or arrange several modules in each measurement direction to obtain separate data.

그러나 회전형 장치의 경우 회전부에서 발생하는 유격 및 진동, 내구성 저하 등의 선천적인 문제를 갖고 있어 수명 및 내구성 문제는 해결하지 못하였다. 또한, 복수의 모듈을 배치할 경우 고비용 및 고전력, 장치의 부피 증가, 측정 사각 발생의 문제가 있어 합리적인 구성이라 할 수 없다.However, in the case of the rotary type device, there is inherent problem such as clearance, vibration and durability which are generated in the rotating portion, so that the life and durability problems can not be solved. Further, when a plurality of modules are arranged, there is a problem of high cost and high power, volume increase of the device, and occurrence of measurement square, which is not a reasonable configuration.

본 발명은 360° 전방위 공간의 3D맵 구성이 가능한 ToF 카메라 장치를 제공한다.The present invention provides a ToF camera device capable of constructing a 3D map of a 360 ° omnidirectional space.

또한, 본 발명은 장치의 소형화가 가능하고, 저전력으로 구동가능하며, 제조 비용을 절감할 수 있는 ToF 카메라 장치를 제공한다.Further, the present invention provides a ToF camera device capable of downsizing the device, driving with low power, and reducing manufacturing cost.

본 발명에 따른 ToF 카메라 장치는 케이스; 상기 케이스의 겉면에 제공되며, 제1방향으로, 상기 제1방향의 반대인 제2방향으로, 상기 제1방향 및 상기 제2방향과 수직한 제3방향으로, 그리고 상기 제3방향의 반대인 제4방향으로 펄스 광을 출력하는 펄스 광 출력부; 주변에서 반사된 펄스 광을 상기 케이스의 내부로 수광시키는 수광 렌즈; 상기 케이스의 내부에 제공되며, 상기 수광 렌즈에서 수광된 상기 펄스 광을 감지하는 이미지 센서; 및 상기 이미지 센서에 감지되는 상기 펄스 광의 신호로부터 상기 펄스 광이 상기 주변에서 반사된 지점의 거리를 산출하는 신호 처리부를 포함한다.A ToF camera device according to the present invention includes a case; Wherein the first direction and the second direction are provided in a surface of the case and in a first direction, in a second direction opposite to the first direction, in a third direction perpendicular to the first direction and the second direction, A pulse light output unit for outputting pulse light in a fourth direction; A light receiving lens for receiving the pulse light reflected from the periphery into the inside of the case; An image sensor provided inside the case and sensing the pulse light received by the light receiving lens; And a signal processing unit for calculating a distance of the point where the pulse light is reflected from the periphery from the signal of the pulse light sensed by the image sensor.

또한, 상기 수광 렌즈는 반구 형상의 볼록면을 가지며, 상기 볼록면이 상기 케이스의 겉면으로부터 외부로 돌출될 수 있다.Further, the light receiving lens has a hemispherical convex surface, and the convex surface may protrude outward from a surface of the case.

또한, 상기 수광 렌즈는 상기 케이스의 상면 및 하면에 각각 제공될 수 있다.The light receiving lens may be provided on the upper surface and the lower surface of the case, respectively.

또한, 상기 펄스 광 출력부는 상기 케이스의 상부 방향 및 하부 방향, 그리고 측면의 360° 둘레 방향으로 상기 펄스 광을 출력할 수 있다.The pulse light output unit may output the pulse light in an upper direction and a lower direction of the case and a 360-degree circumferential direction of a side face.

또한, 상기 펄스 광 출력부는 상기 펄스 광을 발생시키는 광원; 및 각각의 출력단이 상기 케이스의 겉면에 제공되며, 상기 광원에서 발생된 상기 펄스 광을 상기 케이스의 외부로 출력하는 복수의 광 섬유들을 포함할 수 있다.The pulse light output unit may include: a light source for generating the pulse light; And a plurality of optical fibers each having an output end provided on a surface of the case and outputting the pulse light generated from the light source to the outside of the case.

또한, 상기 펄스 광 출력부는 상기 제1방향 내지 상기 제4방향 각각으로, 복수의 행과 열로 상기 펄스 광을 출력할 수 있다.The pulse light output section may output the pulse light in a plurality of rows and columns in each of the first direction to the fourth direction.

또한, 상기 케이스는 제1면 내지 제6면을 갖는 육면체 형상이며, 상기 펄스 광 출력부는 상기 제1면 내지 상기 제6면에서 상기 펄스 광을 출력하며, 상기 수광 렌즈는 상기 제1면 내지 상기 제6면 각각에 제공될 수 있다.The case is a hexahedron having first to sixth surfaces, and the pulse light output section outputs the pulse light on the first surface to the sixth surface, and the light receiving lens is arranged on the first surface to the sixth surface, And may be provided on each of the sixth surfaces.

또한, 상기 수광 렌즈는 반구 형상의 볼록면을 가지며, 상기 케이스로부터 이격된 위치에서 상기 볼록면이 상기 케이스의 내부를 향해 배치될 수 있다.Further, the light receiving lens may have a hemispherical convex surface, and the convex surface may be disposed toward the inside of the case at a position spaced apart from the case.

또한, 상기 펄스 광 출력부에서 상기 펄스 광의 on/off 주기와 상기 이미지 센서에서 상기 펄스 광을 감지하는 on/off 주기가 동일할 수 있다.In addition, the on / off period of the pulse light in the pulse light output unit and the on / off period in which the pulse light is sensed by the image sensor may be the same.

또한, 상기 이미지 센서들은 픽셀들이 복수의 어레이로 배열되며, 기준 픽셀 및 이와 인접한 인접 픽셀들을 교차하여 주기적으로 on/off할 수 있다.In addition, the image sensors may arrange pixels in a plurality of arrays, and may periodically turn on / off the reference pixels and neighboring pixels adjacent to the reference pixels.

또한, 상기 이미지 센서들은 픽셀들이 복수의 어레이로 배열되며, 개별 픽셀들을 주기적으로 on/off할 수 있다.In addition, the image sensors are arranged in a plurality of arrays of pixels, and can periodically turn on / off individual pixels.

또한, 코딩정보를 제공하는 엔코더; 및 상기 코징정보에 의해 코딩된 상기 펄스 광을 발생시키는 광원을 더 포함하되, 상기 펄스 광 출력부는 코딩된 상기 펄스 광을 출력할 수 있다.An encoder for providing coding information; And a light source for generating the pulse light coded by the encoding information, wherein the pulse light output unit can output the coded pulse light.

본 발명에 의하면, 360° 전방위로 펄스 광을 동시에 출력하므로, 3D맵 구성이 가능하다.According to the present invention, since the pulse light is simultaneously output in 360-degree omnidirectional directions, a 3D map configuration is possible.

또한, 본 발명에 의하면, 펄스 광 출력부가 360° 전방위로 펄스 광을 출력하고, 수광 렌즈가 반사된 출력광을 수광하므로, 장치의 소형화가 가능하고, 저전력으로 구동가능하며, 구성의 간소화로 제조 비용이 절감될 수 있다.Further, according to the present invention, since the pulse light output section outputs pulse light in all directions of 360 degrees and the light receiving lens receives the reflected output light, it is possible to miniaturize the apparatus, drive it with low power, The cost can be reduced.

또한, 본 발명에 의하면 중적외선 또는 근적외선 펄스 광의 사용으로 가시성이 제한되는 악천후의 기후에서도 3D맵 구성이 가능하다.Further, according to the present invention, it is possible to construct a 3D map even in an adverse weather condition in which visibility is limited by the use of a medium-infrared or near-infrared pulse light.

또한, 본 발명에 의하면, ToF 카메라 장치는 자율 주행 자동차, 항공 측량, 드론, 로봇, 군사, 산업측량, 개인용 VR 주변기기, 보안 등의 기술분야에 적용가능하다.Further, according to the present invention, the ToF camera device is applicable to technical fields such as an autonomous vehicle, an aerial surveying, a drones, a robot, a military, an industrial surveying, a personal VR peripheral, security and the like.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 ToF 카메라 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 ToF 카메라 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 ToF 카메라 장치의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 펄스 광 출력부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 ToF 카메라 장치를 나타내는 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 ToF 카메라 장치를 나타내는 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 ToF 카메라 장치를 나타내는 정면도이다.
도 9는 도 8의 ToF 카메라 장치를 나타내는 분해 사시도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 ToF 카메라 장치를 나타내는 분해 사시도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 ToF 카메라 장치를 나타내는 분해 사시도이다.1 is a perspective view showing a ToF camera apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is an exploded perspective view of the ToF camera apparatus of FIG.
3 is a top view of the ToF camera apparatus of FIG.
4 is a view showing an image sensor according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a configuration of a pulse light output unit according to an embodiment of the present invention.
6 is an exploded perspective view showing a ToF camera apparatus according to another embodiment of the present invention.
7 is an exploded perspective view showing a ToF camera apparatus according to another embodiment of the present invention.
8 is a front view showing a ToF camera apparatus according to another embodiment of the present invention.
Fig. 9 is an exploded perspective view showing the ToF camera apparatus of Fig. 8; Fig.
10 is an exploded perspective view showing a ToF camera apparatus according to another embodiment of the present invention.
11 is an exploded perspective view showing a ToF camera apparatus according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the technical spirit of the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure can be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. In this specification, when an element is referred to as being on another element, it may be directly formed on another element, or a third element may be interposed therebetween. Further, in the drawings, the thicknesses of the films and regions are exaggerated for an effective explanation of the technical content.

또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.Also, while the terms first, second, third, etc. in the various embodiments of the present disclosure are used to describe various components, these components should not be limited by these terms. These terms have only been used to distinguish one component from another. Thus, what is referred to as a first component in any one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment. Each embodiment described and exemplified herein also includes its complementary embodiment. Also, in this specification, 'and / or' are used to include at least one of the front and rear components.

명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다. The singular forms "a", "an", and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. It is also to be understood that the terms such as " comprises "or" having "are intended to specify the presence of stated features, integers, Should not be understood to exclude the presence or addition of one or more other elements, elements, or combinations thereof. Also, in this specification, the term "connection " is used to include both indirectly connecting and directly connecting a plurality of components.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 ToF 카메라 장치를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 ToF 카메라 장치의 분해 사시도이고, 도 3은 도 1의 ToF 카메라 장치의 평면도이다.FIG. 1 is a perspective view showing a ToF camera apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of the ToF camera apparatus of FIG. 1, and FIG. 3 is a plan view of the ToF camera apparatus of FIG.

도 1 내지 도 3을 참조하면, ToF 카메라 장치(10)는 케이스(110), 펄스 광 출력부(120), 수광 렌즈(130), 이미지 센서(140), 그리고 신호 처리부(150)를 포함한다.1 to 3, the ToF camera apparatus 10 includes a case 110, a pulse light output unit 120, a light receiving lens 130, an image sensor 140, and a signal processing unit 150 .

케이스(110)는 ToF 카메라 장치(10)의 외관을 이루는 구성으로, 다양한 형상으로 제공될 수 있다. 실시 예에 의하면, 케이스(110)는 원통 형상으로 제공되며, 내부에 이미지 센서(140) 및 신호 처리부(150)가 수용되는 공간이 형성될 수 있다.The case 110 constitutes an appearance of the ToF camera apparatus 10 and can be provided in various shapes. According to the embodiment, the case 110 is provided in a cylindrical shape, and a space in which the image sensor 140 and the signal processing unit 150 are accommodated may be formed therein.

펄스 광 출력부(120)는 케이스(110)의 겉면에서 펄스 광을 출력한다. 펄스 광 출력부(120)는 기 설정된 주기로 on/off 제어되어 펄스 광을 출력한다. 실시 예에 의하면, 펄스 광 출력부(120)는 케이스(110)의 중심 축을 기준으로 제1 내지 제4방향(D1 내지 D4)으로 펄스 광을 출력할 수 있다. 여기서, 제1 내지 제4방향(D1 내지 D4)은 케이스(110)의 외주면 둘레를 따라 서로 수직하게 배치되는 방향으로, 제1방향(D1)과 제2방향(D2)은 서로 반대방향이고, 제3방향(D3)과 제4방향(D4)은 서로 반대방향이다. 제3방향(D3)과 제4방향(D4)은 제1방향(D1)과 제2방향(D2)에 수직한 방향이다. The pulse light output unit 120 outputs pulsed light from the surface of the case 110. The pulse light output unit 120 is turned on / off at a predetermined cycle to output pulse light. According to the embodiment, the pulse light output unit 120 can output pulse light in the first to fourth directions D1 to D4 with respect to the center axis of the case 110. [ The first direction D1 and the second direction D2 are opposite to each other in the first through fourth directions D1 through D4 in a direction perpendicular to the circumference of the case 110, The third direction D3 and the fourth direction D4 are opposite to each other. The third direction D3 and the fourth direction D4 are directions perpendicular to the first direction D1 and the second direction D2.

또한, 펄스 광 출력부(120)는 케이스(110)의 상면과 하면에서 케이스(110)의 상부 방향 및 하부 방향으로 펄스 광을 출력할 수 있다.The pulse light output unit 120 can output pulse light in the upper and lower directions of the case 110 from the upper and lower surfaces of the case 110.

또한, 펄스 광 출력부(120)는 케이스(110)의 상부 방향과 하부 방향, 그리고 측면의 360° 전방위로 펄스 광을 출력할 수 있다.In addition, the pulse light output unit 120 can output pulsed light in an upper direction, a lower direction, and a 360 ° side direction of the side of the case 110.

펄스 광 출력부(120)는 LED (Light emitting diode), OLED (Organic light emitting diode), DFB (distributed feed back) 소자, LD (Laser diode) 소자, VCSEL (vertical cavity surface-emitting laser) 과 MEMS (micro electro mechanical system) 기반 소자, ECL (external cavity laser) 기반 소자, DBR (distributed Bragg reflector) 소자, 광섬유 레이저 (fiber laser), SLD (super luminescent diode), QCL (Quantum cascaded laser), LSL (Lead salt laser), DIL (Doped insulator laser), OPO (Optical parametric oscillator), FEL (Free electron laser)을 광원으로 사용할 수 있다.The pulse light output unit 120 may include a light emitting diode (LED), an organic light emitting diode (OLED), a distributed feed back (DFB) device, a laser diode (LD) device, a vertical cavity surface- (DBL), fiber laser, super luminescent diode (SLD), quantum cascaded laser (QCL), lead salt (LSL) laser, DIL (Doped insulator laser), OPO (optical parametric oscillator) and FEL (free electron laser).

펄스 광 출력부(120)는 700nm~1100nm, 1500nm~1600nm, 1900nm~2200nm, 그리고 2000nm~13000nm 중 어느 하나의 파장 대역의 근적외선 또는 중적외선 펄스 광을 출력할 수 있다. 상기 파장 대역의 펄스 광은 사람 안구에 안전하며, 비 또는 안개 등의 악천후 환경에서도 광의 투과 특성이 안정적으로 유지될 수 있다.The pulse light output unit 120 can output near infrared rays or medium infrared ray pulses having a wavelength band of 700 nm to 1100 nm, 1500 nm to 1600 nm, 1900 nm to 2200 nm, and 2000 nm to 13000 nm. The pulsed light of the wavelength band is safe for the human eye, and the light transmission characteristic can be stably maintained even in an adverse weather environment such as rain or fog.

또한, 펄스 광 출력부(120)는 850nm~1000nm, 1050nm~1200nm, 1250nm~1600nm, 1700nm~2100nm, 그리고 2000nm~13000nm 중 어느 하나의 파장 대역의 근적외선 또는 중적외선 펄스 광을 출력할 수 있다. 상기 파장 대역은 태양광 방출 스펙트럼의 공백에 해당하는 파장 대역으로, 태양에서 매우 적게 방출되는 파장을 이용함으로써, 태양에 의한 신호 잡음을 회피할 수 있다.The pulse light output unit 120 may output near infrared rays or medium infrared ray pulses having a wavelength band of 850 nm to 1000 nm, 1050 nm to 1200 nm, 1250 nm to 1600 nm, 1700 nm to 2100 nm, and 2000 nm to 13000 nm. The wavelength band is a wavelength band corresponding to the vacancy of the solar light emission spectrum, and by using a wavelength which is very low in the sun, it is possible to avoid signal noise caused by the sun.

수광 렌즈(130)는 케이스(110)의 상면과 하면에 각각 제공되며, 주변에서 반사되어 되돌아온 펄스 광을 케이스(110) 내부로 수광시킨다. 실시 예에 의하면, 수광 렌즈(130)는 반구 형상의 볼록면을 갖는다. 수광 렌즈(130)는 볼록면이 케이스(110)의 겉면으로부터 외부로 돌출되도록 제공된다. 수광 렌즈(130)는 그 중심축이 케이스(110)의 중심축과 일치하도록 배치되며, 주변의 360° 전방위로부터 전달되는 펄스 광을 수광할 수 있다.The light receiving lens 130 is provided on the upper surface and the lower surface of the case 110, respectively, and receives the pulsed light reflected back from the surroundings into the case 110. According to the embodiment, the light receiving lens 130 has a hemispherical convex surface. The light receiving lens 130 is provided so that the convex surface protrudes outwardly from the outer surface of the case 110. The light receiving lens 130 is disposed so that its central axis coincides with the center axis of the case 110, and can receive pulse light transmitted from the 360 ° omnidirectional periphery.

이미지 센서(140)는 케이스(110) 내부에 제공되며, 수광 렌즈(130)에서 수광된 펄스 광을 감지한다. 실시 예에 의하면, 이미지 센서(140)는 케이스(110)의 상단에 제공된 수광 렌즈(130)에서 수광되는 광을 감지하기 위하여, 그리고 케이스(110)의 하단에 제공된 수광 렌즈(130)에서 수광되는 광을 감지하기 위하여 한 쌍 제공될 수 있다. 이미지 센서(140)는 펄스 광 출력부(120)에서 펄스 광을 출력시키는 on/off 주기와 동일하게 on/off 변조되어 펄스 광을 감지할 수 있다. The image sensor 140 is provided inside the case 110 and detects the pulse light received by the light receiving lens 130. According to the embodiment, the image sensor 140 is configured to sense light received at the light receiving lens 130 provided at the upper end of the case 110 and to receive light received at the light receiving lens 130 provided at the lower end of the case 110 A pair may be provided to sense the light. The image sensor 140 may be on / off modulated in the same manner as the on / off period for outputting the pulse light in the pulse light output unit 120 to sense the pulse light.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서를 나타내는 도면이다. 4 is a view showing an image sensor according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 이미지 센서(140)는 복수의 픽셀(P)들이 복수의 어레이, 즉 복수의 행과 열로 배열될 수 있다. 픽셀(P)들의 개수는 펄스 광 출력부(120)들의 개수에 대응되며, 픽셀(P)들과 펄스 광 출력부(120)들은 1:1 대응된다. 이미지 센서(140)는 고정 위치하므로, 각각의 픽셀(P)은 특정 방향으로 반사된 펄스 광을 감지할 수 하며, 각 픽셀(P)들을 통해 특정 방향에 대한 거리 정보를 획득할 수 있다. Referring to FIG. 4, the image sensor 140 may arrange a plurality of pixels P in a plurality of arrays, that is, a plurality of rows and columns. The number of pixels P corresponds to the number of the pulse light output units 120, and the pixels P and the pulse light output units 120 correspond one to one. Since the image sensor 140 is fixed, each pixel P can sense pulse light reflected in a specific direction, and can obtain distance information about a specific direction through each of the pixels P. [

각각의 픽셀(P)들은 제1리셉터(R1)와 제2리셉터(R2)가 쌍을 이루어 구성되는데, 제1리셉터(R1)는 이미지 센서(140)의 on 신호에서 활성화되어 펄스 광을 감지하고, 제2리셉터(R2)는 이미지 센서(140)의 off 신호에서 활성화되어 펄스 광을 감지한다. Each of the pixels P is constituted by a pair of a first receptor R1 and a second receptor R2 which is activated in the on signal of the image sensor 140 to sense pulse light , The second receptor R2 is activated in the off signal of the image sensor 140 to sense the pulse light.

이러한 픽셀(P)들은 다양한 방법으로 on/off 제어되어 펄스 광을 감지할 수 있다. These pixels P may be on / off controlled in various ways to sense pulse light.

일 예에 의하면, 전체 픽셀(P)들이 동시에 그리고 주기적으로 on/off 제어될 수 있다. 전체 픽셀(P)들이 동시에 on/off 됨에 따라 전방위 이미지의 동시 획득이 가능하다.According to one example, all pixels P can be simultaneously on and off controlled periodically. Simultaneous acquisition of omnidirectional images is possible as all pixels P are simultaneously turned on / off.

다른 예에 의하면, 전체 픽셀(P)들 중 기준 픽셀(P1)들이 선정되고, 기준 픽셀(P1) 및 이와 인접한 인접 픽셀(P2)들이 서로 교차하며 주기적으로 on/off 제어될 수 있다. 여기서 인접 픽셀(P2)들은 기준 픽셀을 에워싸도록 배열된 픽셀들을 의미한다. 또한, 기준 픽셀(P1)들은 전체 픽셀(P)들 중 어느 하나가, 또는 동시에 여러 픽셀들이 랜덤하게 선택되어 설정될 수 있다. 이 경우, 전방위 이미지 동시 획득이 가능하며, 픽셀(P)들 간의 크로스토크(crosstalk) 발생을 억제한다.According to another example, the reference pixels P1 among the entire pixels P are selected, and the reference pixels P1 and the adjacent pixels P2 adjacent to each other intersect with each other and can be periodically turned on / off. Here, the adjacent pixels P2 mean pixels arranged to surround the reference pixel. Further, the reference pixels P1 may be set at any one of the entire pixels P, or at the same time, several pixels may be randomly selected. In this case, simultaneous acquisition of omnidirectional images is possible, and crosstalk between the pixels P is suppressed.

또 다른 예에 의하면, 개별 픽셀(P)들 각각이 주기적으로 on/off 제어될 수 있다. 개별 픽셀(P)들은 기 설정된 순서로 on/off 제어될 수 있다. 실시 예에 의하면, 개별 픽셀(P)들은 픽셀들의 행 또는 열을 따라 순차적으로 on/off 제어될 수 있다. 또한, 개별 픽셀(P)들은 on/off 신호의 배열 형태 및 주기에 따라 스캔을 통한 이미지 획득이 가능하다. 이 경우, 특정 방향의 이미지 획득이 가능하다.According to another example, each of the individual pixels P may be periodically turned on / off. The individual pixels P can be controlled on / off in a predetermined order. According to the embodiment, individual pixels P may be sequentially on / off controlled along a row or column of pixels. In addition, the individual pixels P are capable of acquiring images through scanning according to the arrangement type and cycle of the on / off signals. In this case, image acquisition in a specific direction is possible.

상술한 실시 예들에 따른 픽셀(P)들의 on/off 제어는 on/off 시간 동안 측정된 광 세기의 비율을 통해, 펄스 광의 수신 시간을 산출할 수 있다.The on / off control of the pixels P according to the above-described embodiments can calculate the reception time of the pulsed light through the ratio of the light intensity measured during the on / off time.

또한, 픽셀(P)들의 on/off 신호 길이 조절을 통해 산란 빛의 감지를 차단할 수 있다. 구체적으로, ToF 카메라는 광원에서 발사되고 물체에서 반사되어 돌아오는 빛을 이미지 센서로 획득하고, 발광부터 수광까지의 시간을 이용하여 물체까지의 거리를 획득하는 원리로 작동되는데, 공기 등에서 산란되는 빛이 ToF 카메라의 센서에 들어오면 잘못된 거리 정보를 획득할 수 있다. 때문에 가까운 거리에서 발생한 산란광은 광 세기가 커서 차단이 필요하다. 이 경우, 일정 거리 이상을 진행한 광 신호만 획득할 수 있도록 발광된 시간으로부터 일정 시간 이후 이미지 센서를 on 하여 신호를 획득하면, 근거리 산란 광이 센서에 인식되지 않도록 차단이 가능하다.In addition, the on / off signal length adjustment of the pixels P can block the detection of scattered light. Specifically, the ToF camera operates as a principle of obtaining light from the light source and returning from the object to the image sensor, and acquiring the distance to the object by using the time from light emission to light reception. The wrong distance information can be obtained when the sensor of this ToF camera comes in. Therefore, scattering light generated at a close distance has a large light intensity and needs to be blocked. In this case, when the signal is acquired by turning on the image sensor after a predetermined time from the light-emitting time so as to acquire only the optical signal that has traveled over a certain distance, it is possible to block the near scattered light from being recognized by the sensor.

다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 신호 처리부(140)는 이미지 센서(140)의 각 픽셀들에서 on 시간에 감지된 펄스 광 및 off 시간에 들어온 펄스 광의 광 세기 비율을 비교하여 주변의 각 지점에서 반사되어 되돌아 온 펄스 광의 지연시간을 계산한다. 그리고 산출된 지연 시간을 통해 펄스 광이 반사된 지점까지의 거리를 산출하며, 각 픽셀들에서 산출된 거리 정보를 통해 3D맵으로 재구성 및 시각화한다. 이를 통해, 신호 처리부(150)는 ToF 카메라 장치(10)의 주변 360° 공간 정보를 시각화할 수 있다.Referring again to FIGS. 1 and 2, the signal processing unit 140 compares the light intensity ratios of the pulsed light sensed at on time and the pulsed light emitted at off time in each pixel of the image sensor 140, And calculates the delay time of the returned pulse light. Then, the distance to the point where the pulse light is reflected is calculated through the calculated delay time, and the 3D map is reconstructed and visualized through the distance information calculated by each pixel. Accordingly, the signal processing unit 150 can visualize the 360-degree spatial information of the ToF camera apparatus 10.

상술한 ToF 카메라 장치를 이용하여 주변의 공간을 측정하는 방법에 대해 설명한다.A method of measuring the space around the camera using the ToF camera apparatus will be described.

펄스 광 출력부(120)의 on/off 제어로 펄스 광이 출력된다. 펄스 광은 케이스(110)의 외주면 둘레를 따라 360° 전방위로, 그리고 케이스(110)의 상부 공간과 하부 공간으로 출력된다. 출력된 펄스 광은 주변에서 반사되어 ToF 카메라 장치(10) 측으로 되돌아오며, 반사된 펄스 광은 한 쌍의 수광 렌즈(130)에 수광된다. 수광 렌즈(130)는 반구 형상을 가지므로, 전방위에서 되돌아오는 펄스 광을 수광할 수 있다. 수광 렌즈(130)에 의해 수광된 펄스 광은 굴절되어 이미지 센서(140)에 감지된다. 이미지 센서(140)는 펄스 광 출력부(120)의 on/off 제어와 동일한 주기로 픽셀들을 on/off 제어한다. Pulsed light is output by on / off control of the pulse light output unit 120. [ The pulsed light is output to the upper space and the lower space of the case 110 by 360 ° around the outer circumferential surface of the case 110. The output pulse light is reflected at the periphery and returned to the ToF camera apparatus 10 side, and the reflected pulse light is received by the pair of light receiving lenses 130. Since the light receiving lens 130 has a hemispherical shape, it can receive pulse light coming back from all directions. The pulse light received by the light receiving lens 130 is refracted and sensed by the image sensor 140. The image sensor 140 turns on / off the pixels at the same cycle as the on / off control of the pulse light output unit 120.

신호 처리부(150)는 각 픽셀(P)들에서 on 시간에 감지된 펄스 광 및 off 시간에 들어온 펄스 광의 광 세기 비율을 비교하여 주변의 각 지점에서 반사되어 되돌아 온 펄스 광의 지연시간을 계산하고, 산출된 지연 시간을 통해 펄스 광이 반사된 지점까지의 거리를 산출하며, 각 픽셀(P)들에서 산출된 거리 정보를 통해 3D맵으로 재구성 및 시각화한다.The signal processing unit 150 compares the light intensity ratios of the pulsed light sensed at on time and the pulsed light emitted at off time in each pixel P to calculate the delay time of the returned pulse light reflected at each surrounding point, The distance to the point where the pulse light is reflected is calculated through the calculated delay time, and the 3D map is reconstructed and visualized through the distance information calculated in each pixel (P).

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 펄스 광 출력부의 구성을 나타내는 도면이다.5 is a diagram illustrating a configuration of a pulse light output unit according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 펄스 광 출력부(120)는 엔코더(121), 광원(122), 그리고 광 섬유(123)를 포함한다.Referring to FIG. 5, the pulse light output unit 120 includes an encoder 121, a light source 122, and an optical fiber 123.

엔코더(121)는 코딩정보를 생성하여 광원(122)에 제공한다. 코딩정보는 다중분할방식의 코딩정보를 생성할 수 있다. 실시 예에 의하면, 코딩정보는 CDM(Code Division Multiplexing; 코드분할방식), FDM(Frequency Division Multiplexing; 주파수분할방식), SDM(Spatial Division Multiplexing; 공간분할방식), 결맞음 통신 (coherent communication) 중 어느 하나의 방식으로 생성될 수 있다.The encoder 121 generates coding information and supplies the generated coding information to the light source 122. The coding information can generate the coding information of the multi-division scheme. According to an embodiment, the coding information can be any one of CDM (Code Division Multiplexing), FDM (Frequency Division Multiplexing), SDM (Spatial Division Multiplexing), coherent communication . ≪ / RTI >

광원(122)은 기 설정된 주기로 on/off 제어되며, 코딩정보에 의해 코딩된 펄스 광을 출력한다.The light source 122 is controlled on / off at a predetermined cycle, and outputs pulse light coded by the coding information.

복수의 광 섬유(123)들은 광원(122)에서 출력된 펄스 광을 다중 채널로 분할하고, 출력단을 통해 펄스 광을 주변으로 출력한다. 광 섬유(123)들의 출력단은 도 1에서 설명한 바와 같이, 케이스(110)의 겉면에 복수의 어레이로 배열될 수 있다.The plurality of optical fibers 123 divide the pulse light output from the light source 122 into multiple channels and output the pulse light to the periphery through the output end. The output ends of the optical fibers 123 may be arranged in a plurality of arrays on the outer surface of the case 110, as described in FIG.

펄스 광에 코딩된 코딩정보는 복수의 ToF 카메라 장치들 간의 신호 간섭을 방지한다. 복수의 ToF 카메라 장치들이 동시에 하나의 공간에서 펄스 광을 출력할 경우, 다른 장치에서 출력된 광이 주변에서 반사되어 이미지 센서에 감지될 수 있다. 신호 처리부는 광 신호에 포함된 코딩 정보를 통해 광 신호를 선별하고 주변 장치에서 출력된 광 신호를 제거함으로써, 정확한 3D맵을 구성할 수 있다.Coded coding information in the pulsed light prevents signal interference between the plurality of ToF camera devices. When a plurality of ToF camera devices output pulse light in one space at the same time, light output from another device can be reflected in the surroundings and detected by the image sensor. The signal processor can select an optical signal through the coding information included in the optical signal and remove the optical signal output from the peripheral device, thereby forming an accurate 3D map.

도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 ToF 카메라 장치를 나타내는 분해 사시도이다.6 is an exploded perspective view showing a ToF camera apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, ToF 카메라 장치(10a)는 미러(160)와 렌즈(170)를 더 포함한다. 미러(160)와 렌즈(170)는 케이스(110) 내부에 제공된다. 미러(160)는 한 쌍 제공되며, 수광 렌즈(130)들 각각에서 수광되는 펄스 광을 이미지 센서(140) 측으로 반사한다. 미러(160)에서 반사된 펄스 광은 렌즈(170)를 거쳐 이미지 센서(140)에 전달된다.Referring to FIG. 6, the ToF camera apparatus 10a further includes a mirror 160 and a lens 170. FIG. The mirror 160 and the lens 170 are provided inside the case 110. The mirror 160 is provided with a pair, and reflects the pulsed light received at each of the light receiving lenses 130 to the image sensor 140 side. The pulse light reflected by the mirror 160 is transmitted to the image sensor 140 via the lens 170. [

도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 ToF 카메라 장치를 나타내는 분해 사시도이다.7 is an exploded perspective view showing a ToF camera apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, ToF 카메라 장치(10b)는 삼각 기둥 형상의 거울(180)을 더 포함한다. 거울(180)의 일면은 어느 하나의 수광 렌즈(130)에서 수광되는 펄스 광을 이미지 센서(140) 측으로 반사하고, 거울(180)의 타면은 다른 하나의 수광 렌즈(130)에서 수광되는 펄스 광을 이미지 센서(140) 측으로 반사한다.Referring to Fig. 7, the ToF camera apparatus 10b further includes a triangular prism mirror 180. Fig. One surface of the mirror 180 reflects the pulse light received by one of the light receiving lenses 130 toward the image sensor 140 and the other surface of the mirror 180 reflects the pulse light received by the other light receiving lens 130. [ To the image sensor 140 side.

상술한 거울(180)은 하나의 이미지 센서(140)를 양분하여, 분할된 영역 각각으로 펄스 광을 반사하므로, 하나의 이미지 센서(140)를 이용하여 펄스 광을 측정할 수 있다. 이를 통해 ToF 카메라 장치(10b)의 소형화가 가능하다.The mirror 180 reflects the pulsed light to each of the divided areas by bisecting one image sensor 140, so that the pulse light can be measured using one image sensor 140. This makes it possible to downsize the ToF camera apparatus 10b.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 ToF 카메라 장치를 나타내는 정면도이고, 도 9는 도 8의 ToF 카메라 장치를 나타내는 분해 사시도이다.FIG. 8 is a front view showing a ToF camera apparatus according to another embodiment of the present invention, and FIG. 9 is an exploded perspective view showing a ToF camera apparatus of FIG.

도 8 및 도 9를 참조하면, 케이스(210)는 제1면 내지 제6면을 갖는 육면체 형상으로 제공되며, 제1면 내지 제6면 각각에 펄스 광 출력부(220)와 수광 렌즈(230)가 제공된다. 펄스 광 출력부(220)는 각 면에서 복수의 어레이로 배열되며, 면에 수직한 방향으로 펄스 광을 출력한다. 각 면에서 출력되어 주변에서 반사된 펄스 광은 수광 렌즈(230)들을 통해 전방위로부터 수광될 수 있다.8 and 9, the case 210 is provided in a hexahedron shape having first to sixth surfaces, and a pulse light output unit 220 and a light receiving lens 230 Is provided. The pulse light output section 220 is arranged in a plurality of arrays on each surface, and outputs pulse light in a direction perpendicular to the surface. The pulsed light outputted from each surface and reflected at the periphery can be received from all directions through the light receiving lenses 230.

도면에는 표시하지 않았지만, 이미지 센서(240)는 수광 렌즈(230)들 각각에 대응하여 제공되며, 개별적으로 수광 렌즈(230)에 수광된 펄스 광을 감지한다.Although not shown in the drawing, the image sensor 240 is provided corresponding to each of the light receiving lenses 230, and separately senses the received pulse light to the light receiving lens 230.

또한, 펄스 광 출력부(210)는 도 4의 실시 예와 동일한 구조로 제공될 수 있으며, 코딩 정보에 의해 코딩된 펄스 광을 출력할 수 있음은 물론이다.It should be noted that the pulse light output unit 210 may be provided in the same structure as the embodiment of FIG. 4, and may output pulse light coded by the coding information.

도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 ToF 카메라 장치를 나타내는 분해 사시도이다.10 is an exploded perspective view showing a ToF camera apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, ToF 카메라 장치(30)는 케이스(310), 펄스 광 출력부(320), 수광 렌즈(330), 이미지 센서(340), 그리고 신호 처리부(350)를 포함한다.10, the ToF camera apparatus 30 includes a case 310, a pulse light output unit 320, a light receiving lens 330, an image sensor 340, and a signal processing unit 350.

케이스(310)는 상면이 개방된 원통 형상으로 제공되며, 내부에 이미지 센서(340)와 신호 처리부(350)가 수용된다.The case 310 is provided in a cylindrical shape with its top surface opened, and the image sensor 340 and the signal processing unit 350 are accommodated therein.

펄스 광 출력부(320)는 케이스(310)의 외주면을 따라 복수의 어레이로 배열되며, 360° 전방위로 펄스 광을 출력한다. The pulse light output unit 320 is arranged in a plurality of arrays along the outer circumferential surface of the case 310 and outputs pulse light in all directions of 360 degrees.

수광 렌즈(330)는 반구 형상의 볼록면을 가지며, 케이스(310)로부터 이격된 위치에서 볼록면이 케이스(310)의 내부를 향해 배치된다. 볼록면은 반사 미러로 제공될 수 있다. 주변에서 반사된 펄스 광은 수광 렌즈(330) 측으로 되돌아오며, 볼록면에 의해 이미지 센서(340) 측으로 반사된다. 이미지 센서(340)는 펄스 광을 감지하고, 신호 처리부(350)는 이미지 센서(340)에서 감지된 펄스 광의 세기를 통해 주변의 3D맵을 구성한다.The light receiving lens 330 has a hemispherical convex surface, and a convex surface is disposed toward the inside of the case 310 at a position apart from the case 310. The convex surface can be provided as a reflection mirror. The pulse light reflected at the periphery returns to the side of the light receiving lens 330 and is reflected toward the image sensor 340 side by the convex surface. The image sensor 340 senses pulse light and the signal processor 350 constructs a 3D map of the surroundings based on the intensity of the pulse light sensed by the image sensor 340.

도 11은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 ToF 카메라 장치를 나타내는 분해 사시도이다.11 is an exploded perspective view showing a ToF camera apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 11을 참조하면, ToF 카메라 장치(40)는 케이스(410), 펄스 광 출력부(420), 제1렌즈(430), 제2렌즈(440), 수광 렌즈(450), 이미지 센서(460), 그리고 신호 처리부(470)를 포함한다.11, the ToF camera apparatus 40 includes a case 410, a pulse light output section 420, a first lens 430, a second lens 440, a light receiving lens 450, an image sensor 460 ), And a signal processing unit 470.

케이스(410)는 펄스 광 출력부(420), 제1렌즈(430), 제2렌즈(440), 이미지 센서(460), 그리고 신호 처리부(470)가 수용되는 공간을 제공한다.The case 410 provides a space in which the pulse light output unit 420, the first lens 430, the second lens 440, the image sensor 460, and the signal processing unit 470 are accommodated.

펄스 광 출력부(420)는 펄스 광을 출력한다. 출력된 펄스 광은 제1렌즈(430)와 제2렌즈(440)를 거치며, 다수개의 경로로 분할 및 경로 확장되어 수광 렌즈(450) 측으로 제공된다.The pulse light output section 420 outputs pulse light. The output pulsed light passes through the first lens 430 and the second lens 440 and is split and extended into a plurality of paths and provided to the light receiving lens 450 side.

수광 렌즈(450)는 반구 형상의 볼록면을 가지며, 케이스(410)로부터 이격된 위치에서 볼록면이 케이스(410)의 내부를 향해 배치된다. 볼록면은 반사 미러로 제공될 수 있다. 펄스 광은 수광 렌즈(450)의 볼록면에서 반사되어 주변으로 출력된다. 볼록면의 형상으로, 펄스 광은 360° 전방위로 출력될 수 있다.The light receiving lens 450 has a hemispherical convex surface, and a convex surface is disposed toward the inside of the case 410 at a position apart from the case 410. The convex surface can be provided as a reflection mirror. The pulse light is reflected by the convex surface of the light receiving lens 450 and is output to the periphery. In the shape of a convex surface, the pulsed light can be output in all directions 360 degrees.

펄스 광은 주변에서 반사되어 수광 렌즈(450) 측으로 되돌아오며, 볼록면에 의해 이미지 센서(460) 측으로 반사된다. 이미지 센서(460)는 펄스 광을 감지하고, 신호 처리부(470)는 이미지 센서(460)에서 감지된 펄스 광의 세기를 통해 주변의 3D맵을 구성한다.The pulse light is reflected at the periphery and returned to the light receiving lens 450 side, and is reflected toward the image sensor 460 side by the convex surface. The image sensor 460 senses the pulse light, and the signal processor 470 constructs a 3D map of the surroundings based on the intensity of the pulse light sensed by the image sensor 460.

본 발명의 실시 예에 따른 ToF 카메라 장치(40)는 단일의 펄스 광 출력부(420)와 수광 렌즈(450)를 통해 360° 전방위의 3D맵을 구성할 수 있는 방법을 제공한다. ToF 카메라 장치(40)는 간단한 장치 구성으로 제조 비용을 절감할 수 있다.The ToF camera apparatus 40 according to the embodiment of the present invention provides a method of constructing a 3D map of 360 ° omnidirection through the single pulse light output unit 420 and the light receiving lens 450. The ToF camera apparatus 40 can reduce the manufacturing cost by a simple device configuration.

상술한 실시 예들에서, 도면에는 나타내지 않았으나 펄스 광 출력부는 분산 보정 광섬유와 첩 광섬유 브래그 격자를 포함할 수 있으며, 이를 이용하여 출력되는 광의 펄스폭을 압축함으로써 거리 측정의 분해능을 향상시킬 수 있다.In the above-described embodiments, although not shown in the drawings, the pulse light output section may include a dispersion compensating optical fiber and an adaptive fiber Bragg grating, and by using the pulse-width compensating optical fiber, the resolution of distance measurement can be improved by compressing the pulse width of output light.

또한, ToF 카메라 장치는 케이스 또는 펄스 광 출력부에 달라붙은 먼지에 제거하기 위해, 이온 에어건 (ion air gun), 에어건 (air gun), 에어 커튼 (air curtain), 세정액 분사 노즐, 투명 패키징 필름 중 적어도 어느 하나가 제공될 수 있다. 상기 구성들을 이용한 먼지 제거로, 노이즈 발생을 예방할 수 있다.In addition, the ToF camera device can be used to remove dust adhering to the case or pulsed light output, such as an ion air gun, an air gun, an air curtain, a cleaning liquid injection nozzle, At least one of them may be provided. With dust removal using the above-described structures, noise can be prevented.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will also be appreciated that many modifications and variations will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

10, 20, 30, 40: ToF 카메라 장치
110, 210, 310, 410: 케이스
120, 220, 320, 420: 펄스 광 출력부
130, 230, 330, 450: 수광 렌즈
140, 240, 340, 460: 이미지 센서
150, 250, 350, 470: 신호 처리부10, 20, 30, 40: ToF camera device
110, 210, 310, 410: case
120, 220, 320, 420: pulse light output section
130, 230, 330, 450: receiving lens
140, 240, 340, 460: image sensor
150, 250, 350, 470:

Claims (12)

케이스;
상기 케이스의 겉면에 제공되며, 제1방향으로, 상기 제1방향의 반대인 제2방향으로, 상기 제1방향 및 상기 제2방향과 수직한 제3방향으로, 그리고 상기 제3방향의 반대인 제4방향으로 펄스 광을 출력하는 펄스 광 출력부;
주변에서 반사된 펄스 광을 상기 케이스의 내부로 수광시키는 수광 렌즈;
상기 케이스의 내부에 제공되며, 상기 수광 렌즈에서 수광된 상기 펄스 광을 감지하는 이미지 센서; 및
상기 이미지 센서에 감지되는 상기 펄스 광의 신호로부터 상기 펄스 광이 상기 주변에서 반사된 지점의 거리를 산출하는 신호 처리부를 포함하는 ToF 카메라 장치.case;
Wherein the first direction and the second direction are provided in a surface of the case and in a first direction, in a second direction opposite to the first direction, in a third direction perpendicular to the first direction and the second direction, A pulse light output unit for outputting pulse light in a fourth direction;
A light receiving lens for receiving the pulse light reflected from the periphery into the inside of the case;
An image sensor provided inside the case and sensing the pulse light received by the light receiving lens; And
And a signal processing unit for calculating a distance of the point where the pulse light is reflected from the periphery from the signal of the pulse light sensed by the image sensor. 제 1 항에 있어서,
상기 수광 렌즈는 반구 형상의 볼록면을 가지며, 상기 볼록면이 상기 케이스의 겉면으로부터 외부로 돌출되는 ToF 카메라 장치.The method according to claim 1,
Wherein the light receiving lens has a hemispherical convex surface, and the convex surface protrudes from a surface of the case to the outside. 제 2 항에 있어서,
상기 수광 렌즈는 상기 케이스의 상면 및 하면에 각각 제공되는 ToF 카메라 장치. 3. The method of claim 2,
And the light receiving lens is provided on the upper surface and the lower surface of the case, respectively. 제 3 항에 있어서,
상기 펄스 광 출력부는 상기 케이스의 상부 방향 및 하부 방향, 그리고 측면의 360° 둘레 방향으로 상기 펄스 광을 출력하는 ToF 카메라 장치.The method of claim 3,
Wherein the pulse light output unit outputs the pulse light in an upper direction and a lower direction of the case, and in a 360-degree circumferential direction of a side face. 제 1 항에 있어서,
상기 펄스 광 출력부는
상기 펄스 광을 발생시키는 광원; 및
각각의 출력단이 상기 케이스의 겉면에 제공되며, 상기 광원에서 발생된 상기 펄스 광을 상기 케이스의 외부로 출력하는 복수의 광 섬유들을 포함하는 ToF 카메라 장치.The method according to claim 1,
The pulse light output section
A light source for generating the pulse light; And
Each output end being provided on a surface of the case and including a plurality of optical fibers for outputting the pulse light generated from the light source to the outside of the case. 제 1 항에 있어서,
상기 펄스 광 출력부는 상기 제1방향 내지 상기 제4방향 각각으로, 복수의 행과 열로 상기 펄스 광을 출력하는 ToF 카메라 장치.The method according to claim 1,
And the pulse light output section outputs the pulse light in a plurality of rows and columns in each of the first direction to the fourth direction. 제 1 항에 있어서,
상기 케이스는 제1면 내지 제6면을 갖는 육면체 형상이며,
상기 펄스 광 출력부는 상기 제1면 내지 상기 제6면에서 상기 펄스 광을 출력하며,
상기 수광 렌즈는 상기 제1면 내지 상기 제6면 각각에 제공되는 ToF 카메라 장치.The method according to claim 1,
The case is in the form of a hexahedron having first to sixth surfaces,
Wherein the pulse light output unit outputs the pulse light from the first surface to the sixth surface,
Wherein the light receiving lens is provided on each of the first surface to the sixth surface. 제 1 항에 있어서,
상기 수광 렌즈는 반구 형상의 볼록면을 가지며, 상기 케이스로부터 이격된 위치에서 상기 볼록면이 상기 케이스의 내부를 향해 배치되는 ToF 카메라 장치.The method according to claim 1,
Wherein the light receiving lens has a hemispherical convex surface, and the convex surface is disposed toward the inside of the case at a position spaced apart from the case. 제 1 항에 있어서,
상기 펄스 광 출력부에서 상기 펄스 광의 on/off 주기와 상기 이미지 센서에서 상기 펄스 광을 감지하는 on/off 주기가 동일한 ToF 카메라 장치.The method according to claim 1,
Wherein the on / off period of the pulse light in the pulse light output unit is the same as the on / off period in which the pulse light is sensed by the image sensor. 제 9 항에 있어서,
상기 이미지 센서들은 픽셀들이 복수의 어레이로 배열되며, 기준 픽셀 및 이와 인접한 인접 픽셀들을 교차하여 주기적으로 on/off하는 ToF 카메라 장치.10. The method of claim 9,
Wherein the image sensors are arranged in a plurality of arrays of pixels and periodically turn on / off the reference pixels and neighboring pixels adjacent to the reference pixels. 제 9 항에 있어서,
상기 이미지 센서들은 픽셀들이 복수의 어레이로 배열되며, 개별 픽셀들을 주기적으로 on/off하는 ToF 카메라 장치.10. The method of claim 9,
Wherein the image sensors are arranged in a plurality of arrays of pixels and periodically turn on / off individual pixels. 제 1 항에 있어서,
코딩정보를 제공하는 엔코더; 및
상기 코징정보에 의해 코딩된 상기 펄스 광을 발생시키는 광원을 더 포함하되,
상기 펄스 광 출력부는 코딩된 상기 펄스 광을 출력하는 ToF 카메라 장치The method according to claim 1,
An encoder for providing coding information; And
And a light source for generating the pulse light coded by the coin information,
The pulse light output unit includes a ToF camera device
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