KR20200073673A

KR20200073673A - Camera apparatus

Info

Publication number: KR20200073673A
Application number: KR1020180162095A
Authority: KR
Inventors: 김철
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2018-12-14
Filing date: 2018-12-14
Publication date: 2020-06-24

Abstract

According to an embodiment, disclosed is a camera device which comprises: a light output unit outputting output light to a subject; a light receiving unit condensing input light reflected by the output light to the subject and generating image data from the condensed input light; a control unit setting a pulse width based on pixel information of the image data and generating a control signal in accordance with the set pulse width; and a power supply unit supplying power to the light output unit in accordance with the control signal.

Description

Camera device {CAMERA APPARATUS}

실시 예는 카메라 장치에 관한 것이다.The embodiment relates to a camera device.

3 차원 콘텐츠는 게임, 문화뿐만 아니라 교육, 제조, 자율주행 등 많은 분야에서 적용되고 있으며, 3차원 콘텐츠를 획득하기 위하여 깊이 정보(Depth Map)가 필요하다. 깊이 정보는 공간 상의 거리를 나타내는 정보이며, 2차원 영상의 한 지점에 대하여 다른 지점의 원근 정보를 나타낸다. 3D content is applied not only in games and culture, but also in many fields such as education, manufacturing, and autonomous driving, and depth map is required to acquire 3D content. Depth information is information indicating a distance in space and represents perspective information of another point with respect to one point of a 2D image.

깊이 정보를 획득하는 방법으로, IR(Infrared) 구조광을 객체에 투사하는 방식, 스테레오 카메라를 이용하는 방식, TOF(Time of Flight) 방식 등이 이용되고 있다. TOF 방식에 따르면, 비행 시간, 즉 빛을 쏘아서 반사되어 오는 시간을 측정함으로써 물체와의 거리를 계산한다. ToF 방식의 가장 큰 장점은 3차원 공간에 대한 거리정보를 실시간으로 빠르게 제공한다는 점에 있다. 또한 사용자가 별도의 알고리즘 적용이나 하드웨어적 보정을 하지 않고도 정확한 거리 정보를 얻을 수 있다. 또한 매우 가까운 피사체를 측정하거나 움직이는 피사체를 측정하여도 정확한 깊이 정보를 획득할 수 있다. As a method of acquiring depth information, a method of projecting an IR (Infrared) structural light onto an object, a method using a stereo camera, and a time of flight (TOF) method are used. According to the TOF method, the distance from the object is calculated by measuring the flight time, that is, the time that the light is reflected by shooting. The biggest advantage of the ToF method is that it provides distance information for 3D space in real time quickly. In addition, the user can obtain accurate distance information without applying a separate algorithm or hardware correction. Also, accurate depth information can be obtained by measuring a very close subject or a moving subject.

이에 따라, TOF 방식을 생체 인증에 이용하고자 하는 시도가 있다. 예를 들어, 손가락 등에 퍼진 정맥의 모양은 태아 때부터 일생 동안 변하지 않고, 사람마다 다르다고 알려져 있다. 이에 따라, TOF 기능이 탑재된 카메라 장치를 이용하여 정맥 패턴을 식별할 수 있다. 이를 위하여, 손가락을 촬영한 후, 손가락의 색과 형상을 기반으로 배경을 제거하여 각 손가락을 검출할 수 있으며, 검출된 각 손가락의 색 정보로부터 각 손가락의 정맥 패턴을 추출할 수 있다. 즉, 손가락의 평균 색깔, 손가락에 분포된 정맥의 색깔, 및 손가락에 있는 주름의 색깔은 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 손가락에 분포된 정맥의 색깔은 손가락의 평균 색깔에 비하여 적색이 약할 수 있으며, 손가락에 있는 주름의 색깔은 손가락의 평균 색깔에 비하여 어두울 수 있다. 이러한 특징을 이용하여 픽셀 별로 정맥에 근사한 값을 계산할 수 있으며, 계산한 결과를 이용하여 정맥 패턴을 추출할 수 있다. 그리고, 추출된 각 손가락의 정맥 패턴과 미리 등록된 데이터를 대비하여 개인을 식별할 수 있다. Accordingly, there is an attempt to use the TOF method for biometric authentication. For example, it is known that the shape of a vein spread on a finger or the like does not change from the fetus to life, and varies from person to person. Accordingly, a vein pattern can be identified using a camera device equipped with a TOF function. To this end, after photographing a finger, each finger may be detected by removing a background based on the color and shape of the finger, and a vein pattern of each finger may be extracted from the detected color information of each finger. That is, the average color of a finger, the color of a vein distributed on a finger, and the color of wrinkles on a finger may be different from each other. For example, the color of the vein distributed on the finger may be weaker in red than the average color of the finger, and the color of wrinkles on the finger may be darker than the average color of the finger. By using these features, it is possible to calculate a value approximate to a vein for each pixel, and to extract a vein pattern using the calculated result. In addition, an individual may be identified by comparing the vein pattern of each extracted finger with the pre-registered data.

다만, TOF 기능이 탑재된 카메라 장치가 정맥 패턴을 추출하기 위하여, 근거리에 있는 손가락을 정밀하게 촬영할 필요가 있으며, 높은 해상도로 촬영될 필요가 있다. 특히, 한 손의 정맥 패턴을 촬영하기 위하여, 다른 한 손만으로 카메라 장치를 들고 조작하여야 하는 경우가 있으므로 손떨림에 의한 흔들림이 발생할 가능성이 크다.However, in order for the camera device equipped with the TOF function to extract a vein pattern, it is necessary to accurately photograph a finger at a short distance, and it is necessary to photograph with a high resolution. In particular, in order to photograph a vein pattern of one hand, there is a case in which the camera device needs to be held and operated only with the other hand, so there is a high possibility of shaking due to hand shaking.

실시 예는 출력광의 광도를 제어할 수 있는 카메라 장치를 제공한다. The embodiment provides a camera device capable of controlling the light intensity of the output light.

실시 예는 지정맥 추출이 가능한 TOF 기능을 포함하는 카메라 장치를 제공한다. The embodiment provides a camera device including a TOF function capable of extracting a finger vein.

실시 예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.The problem to be solved in the embodiment is not limited to this, and it will be said that the object or effect that can be grasped from the solution means or the embodiment of the problem described below is also included.

본 발명의 실시예에 따른 카메라 장치는 피사체에 출력광을 출력하는 광출력부, 상기 출력광이 상기 피사체에 반사된 입력광을 집광하고, 집광된 상기 입력광으로부터 이미지 데이터를 생성하는 광수신부, 상기 이미지 데이터의 픽셀 정보 기초하여 펄스폭을 설정하고, 설정된 상기 펄스폭에 따라 제어 신호를 생성하는 제어부, 그리고 제어 신호에 따라 상기 광출력부에 전력을 공급하는 전력공급부를 포함한다. A camera device according to an embodiment of the present invention includes an optical output unit that outputs output light to a subject, a light receiving unit that collects input light whose output light is reflected by the subject, and generates image data from the collected input light, And a control unit configured to set a pulse width based on the pixel information of the image data and generate a control signal according to the set pulse width, and a power supply unit to supply power to the optical output unit according to the control signal.

상기 출력광은, 근적외(near infrared) 영역의 파장을 가질 수 있다. The output light may have a wavelength in a near infrared region.

상기 광출력부는, 인체에 상기 출력광을 출력하며, 상기 입력광은, 상기 인체의 혈액에 포함된 헤모글로빈에 미흡수된 출력광이 상기 인체에 반사되어 상기 광수신부에 집광될 수 있다. The light output unit outputs the output light to the human body, and the input light, the output light not absorbed in the hemoglobin contained in the blood of the human body is reflected on the human body may be collected in the light receiving unit.

상기 광출력부는, 복수의 발광 소자가 어레이되어 기판의 상단에 배치되며, 출력광을 출력하는 광원, 그리고 상기 광원으로부터 이격되어 배치되고, 상기 출력광을 산란시켜 상기 피사체로 출력하는 광학 부재를 포함할 수 있다. The light output unit includes a plurality of light emitting elements arranged in an upper portion of the substrate, a light source for outputting light, and an optical member for being spaced apart from the light source and scattering the output light to output to the subject can do.

상기 광학 부재는, 상기 광을 입력받는 제1면 및 산란된 상기 광을 출력하는 제2면을 포함하는 플레이트 형태로 구현되며, 상기 제1면은 복수의 마이크로 렌즈가 일정한 피치에 따라 배치되고, 상기 제2면은 평면 또는 일정한 곡률의 구면 형성을 가질 수 있다. The optical member is implemented in the form of a plate including a first surface receiving the light and a second surface outputting the scattered light. The first surface includes a plurality of micro lenses arranged at a constant pitch, The second surface may have a flat surface or a spherical surface with a constant curvature.

상기 발광 소자는, 수직 공진 레이저 다이오드(Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL)를 포함할 수 있다. The light emitting device may include a vertical cavity laser diode (VCSEL).

상기 전력 공급부는, 상기 제어 신호에 따라 상기 광출력부와 연결된 스위칭 소자를 턴온 또는 턴오프시키되, 상기 제어 신호 중 펄스가 발생한 구간에서 상기 스위칭 소자를 턴온시켜 상기 광출력부에 전력을 공급하고, 상기 제어 신호 중 펄스가 발생하지 않는 구간에서 상기 스위칭 소자를 턴오프시켜 상기 광출력부에 전력 공급을 중단할 수 있다. The power supply unit turns on or off a switching element connected to the light output unit according to the control signal, and turns on the switching element in a pulse generation section of the control signal to supply power to the light output unit, Power supply to the optical output unit may be stopped by turning off the switching element in a period in which no pulse is generated among the control signals.

상기 스위칭 소자는, 전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistor, FET)를 포함할 수 있다. The switching element may include a field effect transistor (FET).

상기 제어부는, 상기 이미지 데이터의 채도값에 기초하여 상기 제어 신호의 펄스폭을 제어할 수 있다. The control unit may control the pulse width of the control signal based on the saturation value of the image data.

상기 제어부는, 상기 입력광에 따른 이미지 데이터의 채도값이 기 설정된 최대 채도값과 동일하지 않으면, 상기 제어 신호의 기 설정된 펄스폭(pulse width)을 유지하되, 상기 입력광에 따른 이미지 데이터의 채도값이 상기 기 설정된 최대 채도값과 동일하면, 상기 제어 신호의 펄스폭을 상기 기 설정된 펄스폭보다 감소시킬 수 있다. The control unit maintains a preset pulse width of the control signal when the saturation value of the image data according to the input light is not the same as a preset maximum saturation value, but saturates the image data according to the input light. When the value is equal to the preset maximum saturation value, the pulse width of the control signal can be reduced from the preset pulse width.

실시 예에 따르면, 피사체와의 거리와 무관하게 정확도가 높은 적외선 이미지를 얻을 수 있는 장점이 있다. According to an embodiment, there is an advantage that an infrared image with high accuracy can be obtained regardless of the distance to the subject.

실시 예에 따르면, 하나의 광원을 통해 깊이 정보와 2차원 적외선 이미지를 함께 획득할 수 있는 장점이 있다. According to an embodiment, there is an advantage of acquiring depth information and a two-dimensional infrared image together through one light source.

본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Various and beneficial advantages and effects of the present invention are not limited to the above, and will be more easily understood in the course of describing specific embodiments of the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광출력부의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광수신부의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 도면이다.
도 5은 본 발명의 실시예에 따른 제어부의 제어 신호 가변 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 출력광의 광도 제어에 따른 지정맥 추출 결과를 나타낸 도면이다. 1 is a configuration diagram of a camera device according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of an optical output unit according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of a light receiving unit according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining an image sensor according to an embodiment of the present invention.
5 is a view for explaining a control signal variable process of the control unit according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing the results of finger vein extraction according to the light intensity control of the output light.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.However, the technical spirit of the present invention is not limited to some embodiments described, but may be implemented in various different forms, and within the technical spirit scope of the present invention, one or more of its components between embodiments may be selectively selected. It can be used by bonding and substitution.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.In addition, the terms used in the embodiments of the present invention (including technical and scientific terms), unless specifically defined and described, can be generally understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. It can be interpreted as meaning, and commonly used terms, such as predefined terms, may interpret the meaning in consideration of the contextual meaning of the related technology.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.In addition, the terms used in the embodiments of the present invention are for describing the embodiments and are not intended to limit the present invention.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.In the present specification, a singular form may also include a plural form unless specifically stated in the phrase, and is combined with A, B, and C when described as "at least one (or more than one) of A and B, C". It can contain one or more of all possible combinations.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.In addition, in describing the components of the embodiments of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used.

이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.These terms are only for distinguishing the component from other components, and the term is not limited to the nature, order, or order of the component.

그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속' 되는 경우도 포함할 수 있다.And, when a component is described as being'connected','coupled' or'connected' to another component, the component is not only directly connected to, coupled to, or connected to the other component, but also to the component It may also include the case of'connected','coupled' or'connected' due to another component between the other components.

또한, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.Further, when described as being formed or disposed in the "top (top) or bottom (bottom)" of each component, the top (top) or bottom (bottom) is one as well as when the two components are in direct contact with each other It also includes a case in which another component described above is formed or disposed between two components. In addition, when expressed as "up (up) or down (down)", it may include the meaning of the downward direction as well as the upward direction based on one component.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 장치의 구성도이다. 1 is a configuration diagram of a camera device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 카메라 장치(10)는 광출력부(100), 광수신부(200), 전력공급부(400) 및 제어부(300)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the camera device 10 according to an embodiment of the present invention may include an optical output unit 100, an optical receiving unit 200, a power supply unit 400, and a control unit 300.

우선, 광출력부(100)는 피사체에 출력광을 출력한다. First, the light output unit 100 outputs output light to a subject.

이때, 광출력부(100)는 펄스파(pulse wave)의 형태나 지속파(continuous wave)의 형태로 출력광을 생성하여 출력할 수 있다. 지속파는 사인파(sinusoid wave)나 사각파(squared wave)의 형태일 수 있다. 출력광을 펄스파나 지속파 형태로 생성함으로써, 카메라 장치(10)는 광출력부(100)로부터 출력된 출력광과 객체로부터 반사된 후 카메라 장치(10)로 입력된 입력광 신호 사이의 위상 차를 검출할 수 있다. 본 명세서에서, 출력광은 광출력부(100)로부터 출력되어 객체에 입사되는 광을 의미하고, 입력광은 광출력부(100)로부터 출력되어 객체에 도달하여 객체로부터 반사된 후 카메라 장치(10)로 입력되는 광을 의미할 수 있다. 객체의 입장에서 출력광은 입사광이 될 수 있고, 입력광은 반사광이 될 수 있다.At this time, the light output unit 100 may generate and output output light in the form of a pulse wave or a continuous wave. The continuous wave may be in the form of a sinusoidal wave or a squared wave. By generating the output light in the form of pulsed waves or continuous waves, the camera device 10 has a phase difference between the output light output from the light output unit 100 and an input light signal reflected from an object and then input to the camera device 10. Can be detected. In the present specification, the output light means the light output from the light output unit 100 and incident on the object, and the input light is output from the light output unit 100 and reaches the object and is reflected from the object, and then the camera device 10 ). From the standpoint of the object, output light may be incident light, and input light may be reflected light.

광출력부(100)는 생성된 출력광을 소정의 노출주기 동안 객체에 조사한다. 여기서, 노출주기란 1개의 프레임 주기를 의미한다. 복수의 프레임을 생성하는 경우, 설정된 노출주기가 반복된다. 예를 들어, 카메라 장치(10)가 20 FPS로 객체를 촬영하는 경우, 노출주기는 1/20[sec]가 된다. 그리고 100개의 프레임을 생성하는 경우, 노출주기는 100번 반복될 수 있다. The light output unit 100 irradiates the generated output light to the object during a predetermined exposure cycle. Here, the exposure period means one frame period. When generating a plurality of frames, the set exposure cycle is repeated. For example, when the camera device 10 photographs an object at 20 FPS, the exposure cycle is 1/20 [sec]. In addition, when 100 frames are generated, the exposure cycle may be repeated 100 times.

광출력부(100)는 서로 다른 주파수를 가지는 복수의 출력광을 생성할 수 있다. 광출력부(100)는 서로 다른 주파수를 가지는 복수의 출력광을 순차적으로 반복하여 생성할 수 있다. 또는, 광출력부(100)는 서로 다른 주파수를 가지는 복수의 출력광을 동시에 생성할 수도 있다. The light output unit 100 may generate a plurality of output lights having different frequencies. The light output unit 100 may sequentially generate a plurality of output lights having different frequencies. Alternatively, the light output unit 100 may simultaneously generate a plurality of output lights having different frequencies.

광출력부(100)는 근적외(near infrared) 영역의 파장, 즉, 근적외선의 출력광을 출력할 수 있다. 예를 들어 근적외선의 파장은 0.75~3μm일 수 있다. The optical output unit 100 may output the wavelength of the near infrared region, that is, the output light of the near infrared. For example, the wavelength of near infrared rays may be 0.75 to 3 μm.

광수신부(200)는 출력광이 피사체에 반사된 입력광을 집광하고, 집광된 입력광으로부터 전기신호를 생성하며, 전기신호를 통해 이미지 데이터를 생성한다. 이를 위하여, 광수신부(200)는 렌즈 모듈 및 이미지 센서를 포함할 수 있다. The light receiving unit 200 collects the input light whose output light is reflected by the subject, generates an electrical signal from the collected input light, and generates image data through the electrical signal. To this end, the light receiving unit 200 may include a lens module and an image sensor.

구체적으로, 렌즈 모듈은 객체로부터 반사된 입력광 신호를 집광하여 이미지 센서에 전달한다. 그리고, 이미지 센서는 렌즈 모듈을 통해 집광된 입력광 신호를 이용하여 전기 신호를 생성한다. Specifically, the lens module collects the input light signal reflected from the object and transmits it to the image sensor. In addition, the image sensor generates an electric signal using the input light signal collected through the lens module.

이미지 센서는 광출력부(100)의 점멸 주기와 동기화되어 입력광 신호를 흡수할 수 있다. 구체적으로 이미지 센서는 광출력부(100)로부터 출력된 출력광 신호와 동상(in phase) 및 이상(out phase)에서 각각 빛을 흡수할 수 있다. 즉, 이미지 센서는 광원이 켜져 있는 시간에 입사광 신호를 흡수하는 단계와 광원이 꺼져 있는 시간에 입사광 신호를 흡수하는 단계를 반복 수행할 수 있다. The image sensor may absorb the input light signal in synchronization with the flashing period of the light output unit 100. Specifically, the image sensor may absorb light in an in-phase and out-phase signal and an output light signal output from the light output unit 100, respectively. That is, the image sensor may repeatedly perform the step of absorbing the incident light signal at a time when the light source is turned on and the step of absorbing the incident light signal at a time when the light source is turned off.

다음으로, 이미지 센서는 서로 다른 위상차를 가지는 복수의 참조 신호(reference signal)를 이용하여 각 참조 신호에 대응하는 전기 신호를 생성할 수 있다. 참조 신호의 주파수는 광출력부(100)로부터 출력된 출력광 신호의 주파수와 동일하게 설정될 수 있다. 따라서, 광출력부(100)가 복수의 주파수로 출력광 신호를 생성하는 경우, 이미지 센서는 각 주파수에 대응하는 복수의 참조 신호를 이용하여 전기 신호를 생성한다. 전기 신호는 각 참조 신호에 대응하는 전하량이나 전압에 관한 정보를 포함할 수 있다.Next, the image sensor may generate an electrical signal corresponding to each reference signal using a plurality of reference signals having different phase differences. The frequency of the reference signal may be set to be the same as the frequency of the output optical signal output from the optical output unit 100. Therefore, when the light output unit 100 generates an output light signal at a plurality of frequencies, the image sensor generates an electrical signal using a plurality of reference signals corresponding to each frequency. The electrical signal may include information about the amount of charge or voltage corresponding to each reference signal.

이미지 센서는 복수의 픽셀이 그리드 형태로 배열된 구조로 구성될 수 있다. 이미지 센서는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서일 수 있으며, CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서일 수도 있다. 또한, 이미지 센서는 피사체에 반사되는 적외선 광을 받아들여 시간 또는 위상 차를 이용해 거리를 측정하는 ToF 센서를 포함할 수 있다.The image sensor may have a structure in which a plurality of pixels are arranged in a grid form. The image sensor may be a Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) image sensor, or may be a Charge Coupled Device (CCD) image sensor. In addition, the image sensor may include a ToF sensor that receives infrared light reflected by a subject and measures a distance using a time or phase difference.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 피사체는 인체일 수 있으며, 입력광은 인체의 혈액에 포함된 헤모글로빈에 흡수되지 않은 출력광이 인체에 반사되어 광수신부(200)에 집광될 수 있다. 예를 들어, 광출력부(100)가 손가락에 출력광을 출력하면, 손가락의 혈액 속에 포함된 헤모글로빈에 근적외선 파장인 출력광이 흡수될 수 있다. 그리고 출력광 중 손가락의 혈액속에 포함된 헤모글로빈에 흡수되지 않은 출력광, 즉 입력광이 인체에 반사되어 광수신부(200)에 의해 집광될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the subject may be a human body, and the output light that is not absorbed by the hemoglobin contained in the blood of the human body may be reflected on the human body and condensed on the light receiving unit 200. For example, when the light output unit 100 outputs output light to a finger, output light having a near-infrared wavelength may be absorbed by hemoglobin contained in blood of the finger. In addition, the output light that is not absorbed by the hemoglobin contained in the blood of the finger, that is, the input light is reflected to the human body and can be collected by the light receiving unit 200.

제어부(300)는 전기신호에 따른 이미지 데이터에 기초해 제어 신호를 가변하여 출력광의 광량을 제어한다. The control unit 300 controls the light amount of the output light by varying the control signal based on the image data according to the electric signal.

구체적으로, 제어부(300)는 이미지 데이터의 채도값에 기초하여 제어 신호의 펄스폭을 제어하여 출력광의 광량을 제어할 수 있다. 더 상세하게는, 제어부(300)는, 입력광에 따른 이미지 데이터의 채도값이 기 설정된 최대 임계값과 동일하지 않으면, 제어 신호의 기 설정된 펄스폭을 유지하되, 입력광에 따른 이미지 데이터의 채도값이 기 설정된 최대 임계값과 동일하면, 제어 신호의 펄스 폭(pulse width)을 기 설정된 펄스폭값보다 감소시켜 출력광의 광량을 제어할 수 있다. Specifically, the control unit 300 may control the pulse width of the control signal based on the saturation value of the image data to control the amount of light output. More specifically, if the saturation value of the image data according to the input light is not the same as the preset maximum threshold value, the controller 300 maintains the preset pulse width of the control signal, but the saturation of the image data according to the input light If the value is the same as the preset maximum threshold value, the pulse width of the control signal can be reduced from the preset pulse width value to control the amount of light output.

전력공급부(400)는 제어 신호에 따라 광출력부(100)에 전력을 공급한다. 이를 위하여, 전력공급부(400)는 전력을 공급하는 전원 및 제어 신호에 따라 전력 공급을 제어하는 스위칭 소자를 포함할 수 있다. The power supply unit 400 supplies power to the optical output unit 100 according to a control signal. To this end, the power supply unit 400 may include a switching element that controls power supply according to a power supply and control signal that supplies power.

구체적으로, 전원은 광출력부(100)가 출력광을 출력하는데 필요한 전력을 공급하며, 스위칭 소자는 제어 신호에 따라 온오프 동작을 반복함으로써 광출력부(100)에 공급되는 전력을 제어한다. 더 상세하게, 전력 공급부는 제어 신호에 따라 광출력부와 연결된 스위칭 소자를 턴온 또는 턴오프시킨다. 이때, 제어 신호는 펄스 트레인(pulse train) 형태로 구현될 수 있고, 제어 신호 중 펄스가 발생한 구간에서 스위칭 소자를 턴온시켜 광출력부에 전력을 공급하고, 제어 신호 중 펄스가 발생하지 않는 구간에서 스위칭 소자를 턴오프시켜 광출력부에 전력 공급을 중단시킨다. Specifically, the power supplies the power required for the light output unit 100 to output the output light, and the switching element controls the power supplied to the light output unit 100 by repeating an on-off operation according to a control signal. More specifically, the power supply unit turns on or off the switching element connected to the light output unit according to the control signal. At this time, the control signal may be implemented in the form of a pulse train (pulse train), by turning on the switching element in the pulse generation section of the control signal to supply power to the light output unit, in the pulse generation section of the control signal The switching element is turned off to stop supplying power to the light output unit.

이를 위하여, 스위칭 소자는 광출력부(100), 더 상세하게는 광출력부(100)에 포함된 광원인 발광 소자와 전원 사이에 배치되어 발광 소자에 인가되는 전원의 전력을 제어한다. 스위칭 소자는 전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistor, FET)를 포함할 수 있다. To this end, the switching element is disposed between the light output element 100 and, more specifically, the light source and the power source included in the light output portion 100 to control the power of the power applied to the light emitting element. The switching element may include a field effect transistor (FET).

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광출력부의 단면도이다. 2 is a cross-sectional view of an optical output unit according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광출력부(100)는 기판(110), 광원(120) 및 광학 부재(130)를 포함할 수 있으며, 기판(110), 광원(120) 및 광학 부재(130)는 하우징(140)에 의해 고정될 수 있다. 2, the light output unit 100 according to an embodiment of the present invention may include a substrate 110, a light source 120 and an optical member 130, the substrate 110, the light source 120 And the optical member 130 may be fixed by the housing 140.

우선, 기판(110)은 광원(120)을 실장하는 구조물로, 일예로 인쇄 회로 기판(110)이 될 수 있다. 이 경우 인쇄 회로 기판(110)은 기판(110) 상에 회로패턴이 형성된 기판(110), 즉 PCB를 의미한다. 또한, 본 발명에서는 일정 유연성을 확보하기 위하여 연성인쇄회로기판 (FPCB)으로 형성 가능하다. 이 외에도 기판은 수지 계열의 인쇄회로기판 (Printed Circuit Board, PCB), 메탈 코아(MetalCore) PCB, 세라믹 PCB, FR-4 기판 중 어느 하나로 구현될 수도 있다. First, the substrate 110 is a structure on which the light source 120 is mounted, and may be, for example, the printed circuit board 110. In this case, the printed circuit board 110 means a substrate 110 having a circuit pattern formed on the substrate 110, that is, a PCB. In addition, in the present invention, it can be formed of a flexible printed circuit board (FPCB) to ensure a certain flexibility. In addition to this, the substrate may be implemented as any one of a resin-based printed circuit board (PCB), a metal core PCB, a ceramic PCB, and an FR-4 substrate.

다음으로, 광원(120)은 빛(광)을 출력한다. 광원(120)은 전기 신호(전압)가 인가되면, 전기 신호에 따라 빛을 출력한다. Next, the light source 120 outputs light (light). When the electric signal (voltage) is applied, the light source 120 outputs light according to the electric signal.

광원(120)은 빛을 내는 발광 소자로 구현될 수 있다. 발광 소자는 레이저 다이오드(Laser diode, LD), 수직 공진 레이저 다이오드(Vertical-cavity surface-emitting laser, VCSEL), 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED), 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 광원(120)은 수직 공진 레이저 다이오드를 발광 소자로 이용하는 경우, 제조공정을 간소화하고 소형화·고집적화를 통한 병렬 신호 처리를 쉽게 할 수 있으며 전력소비도 낮출 수 있는 장점이 있으나, 상기의 실시예에 한정되지 않는다. The light source 120 may be implemented as a light emitting device that emits light. Light emitting devices include laser diodes (LDs), vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSELs), organic light emitting diodes (OLEDs), and light emitting diodes (LEDs). It can contain. According to an embodiment of the present invention, when using a vertical resonant laser diode as a light emitting element, the light source 120 has an advantage of simplifying a manufacturing process, facilitating parallel signal processing through miniaturization and high integration, and also lowering power consumption. However, it is not limited to the above embodiment.

광원(120)은 복수의 발광 소자가 어레이(array)된 형태로 구현될 수 있으며, 복수의 발광 소자가 어레이된 칩(chip)의 형태로 구현될 수 있다. 발광 소자가 어레이된 형태는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 장치(10)의 목적에 따라 당업자에 의해 설계변경이 가능하다. The light source 120 may be implemented in a form in which a plurality of light emitting elements are arrayed, and may be implemented in the form of a chip in which a plurality of light emitting elements are arrayed. The form in which the light emitting elements are arrayed can be changed by a person skilled in the art according to the purpose of the camera device 10 according to the embodiment of the present invention.

광원(120)은 인쇄 회로 기판(110)의 일면에 배치될 수 있다. 광원(120)은 인쇄 회로 기판(110)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 인쇄 회로 기판(110)을 통해 빛을 출력하는데 필요한 전력을 공급받을 수 있다. The light source 120 may be disposed on one surface of the printed circuit board 110. The light source 120 may be electrically connected to the printed circuit board 110, and may be supplied with power required to output light through the printed circuit board 110.

다음으로, 광학 부재(130)는 광원(120)으로부터 입력된 빛을 산란시켜 출력한다. 광학 부재(130)는 일정한 산란 패턴에 따라 입력된 빛을 산란시킬 수 있다. 광학 부재(130)는 빛을 산란시킴으로써 광원(120)으로부터 출력되는 빛의 휘도 균일도를 향상시킴과 동시에 발광 소자가 위치한 곳에 빛이 집중되는 핫 스팟(Hot Spot)을 제거할 수 있다. 즉, 광학 부재(130)는 입력된 빛을 산란시켜 출력되는 빛을 전면에 걸쳐 균일하게 확산시킬 수 있다. 본 발명의 설명에서는 광학 부재(130)로 표현되었으나, 입력된 빛을 산란시켜 출력되는 부재인 확산판, 확산 부재, 디퓨저(diffuser) 등으로 표현될 수도 있다. Next, the optical member 130 scatters and outputs light input from the light source 120. The optical member 130 may scatter the input light according to a certain scattering pattern. The optical member 130 may improve the luminance uniformity of the light output from the light source 120 by scattering the light, and at the same time, remove the hot spot where the light is concentrated where the light emitting element is located. That is, the optical member 130 may scatter the input light and diffuse the output light uniformly over the entire surface. In the description of the present invention, it is represented by the optical member 130, but may also be expressed by a diffuser, a diffusion member, a diffuser, etc., which are output members by scattering the input light.

광학 부재(130)는 광원(120)의 전면에 배치된다. 이때, 광원(120)의 전면이라 함은 광원(120)에서 빛이 출력되는 방향에 위치한 일면을 의미한다. 광학 부재(130)는 광원(120)과 일정한 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다. 광학 부재(130)와 광원(120) 사이의 거리는 카메라 장치(10)의 용도, 광원(120)의 형태 및 종류 등을 고려하여 당업자에 의해 설계 변경이 가능하다. The optical member 130 is disposed on the front surface of the light source 120. In this case, the front surface of the light source 120 means one surface located in a direction in which light is output from the light source 120. The optical member 130 may be disposed spaced apart from the light source 120 by a certain distance. The distance between the optical member 130 and the light source 120 may be changed by design by a person skilled in the art in consideration of the purpose of the camera device 10, the type and type of the light source 120, and the like.

광학 부재(130)는 빛이 입력되는 제1면과 산란된 광이 출력되는 제2면을 포함하는 플레이트 형태로 구현될 수 있다. 광학 부재(130)는 구면 또는 평면으로 구현될 수 있다. 광학 부재(130)의 제1면에는 마이크로 렌즈(micro lens)가 일정한 피치에 따라 배치된다. 이때, 마이크로 렌즈의 크기, 곡률, 굴절률, 피치의 크기 등에 따라 제1면을 통해 집광되는 빛의 각도를 조절함으로써 입력되는 빛을 산란시켜 제2면을 통해 출력한다. 마이크로 렌즈의 크기, 곡률, 굴절률, 피치의 크기는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 장치(10)의 용도, 광학 부재(130)와 광원(120) 사이의 간격, 광원(120)의 형태 및 종류 등을 고려하여 당업자에 의해 설계 변경이 가능하다.The optical member 130 may be implemented in the form of a plate including a first surface to which light is input and a second surface to which scattered light is output. The optical member 130 may be implemented as a spherical surface or a flat surface. A micro lens is disposed on the first surface of the optical member 130 according to a constant pitch. At this time, by adjusting the angle of light collected through the first surface according to the size, curvature, refractive index, and the size of the micro lens, the input light is scattered and output through the second surface. The size of the micro lens, the curvature, the refractive index, and the size of the pitch are the uses of the camera device 10 according to the embodiment of the present invention, the distance between the optical member 130 and the light source 120, the shape and type of the light source 120 Design changes can be made by those skilled in the art in consideration of the like.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광수신부의 단면도이다. 3 is a cross-sectional view of a light receiving unit according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광수신부(200)는 기판(210), 이미지 센서(220) 및 렌즈 모듈(230)을 포함한다. 여기에 도시되지 않았으나, 도 1의 광출력부(100)는 인쇄회로기판(210) 상에서 이미지 센서(220)의 측면에 배치되거나, 카메라 장치(10)의 외부에 배치될 수도 있다.Referring to FIG. 3, the light receiving unit 200 according to an embodiment of the present invention includes a substrate 210, an image sensor 220 and a lens module 230. Although not shown here, the light output unit 100 of FIG. 1 may be disposed on the side of the image sensor 220 on the printed circuit board 210 or may be disposed outside the camera device 10.

렌즈 모듈(230)은 렌즈(232), 렌즈 배럴(234), 렌즈 홀더(236) 및 IR 필터(238)를 포함할 수 있다. The lens module 230 may include a lens 232, a lens barrel 234, a lens holder 236 and an IR filter 238.

렌즈(232)는 복수 매로 구성될 수 있으며, 1매로 구성될 수도 있다. 렌즈(232)가 복수 매로 구성될 경우 각 렌즈들은 중심축을 기준으로 정렬하여 광학계를 형성할 수 있다. 여기서, 중심축은 광학계의 광축(Optical axis)과 동일할 수 있다. The lens 232 may be composed of a plurality of sheets, or may be composed of one sheet. When a plurality of lenses 232 is formed, each lens may be aligned with respect to a central axis to form an optical system. Here, the central axis may be the same as the optical axis of the optical system.

렌즈 배럴(234)은 렌즈 홀더(236)와 결합되며, 내부에 렌즈를 수용할 수 있는 공간이 마련될 수 있다. 렌즈 배럴(234)은 하나 또는 복수의 렌즈와 회전 결합될 수 있으나, 이는 예시적인 것이며, 접착제(예를 들어, 에폭시(epoxy) 등의 접착용 수지)를 이용한 방식 등 다른 방식으로 결합될 수 있다.The lens barrel 234 is coupled to the lens holder 236, and a space for accommodating the lens may be provided therein. The lens barrel 234 may be rotationally combined with one or a plurality of lenses, but this is exemplary, and may be combined in other ways, such as a method using an adhesive (for example, an adhesive resin such as epoxy). .

렌즈 홀더(236)는 렌즈 배럴(234)과 결합되어 렌즈 배럴(234)을 지지하고, 이미지 센서(220)가 탑재된 인쇄회로기판(210)에 결합될 수 있다. 렌즈 홀더(236)에 의하여 렌즈 배럴 하부에 IR 필터(238)가 부착될 수 있는 공간이 형성될 수 있다. 렌즈 홀더(236)외 내주면에는 나선형 패턴이 형성될 수 있고, 이와 마찬가지로 외주면에 나선형 패턴이 형성된 렌즈 배럴(234)과 회전 결합할 수 있다. 그러나, 이는 예시적인 것이며, 렌즈 홀더(236)와 렌즈 배럴(234)은 접착제를 통해 결합되거나, 렌즈 홀더(236)와 렌즈 배럴(234)이 일체형으로 형성될 수도 있다. 여기서 IR 필터(238)는 특정 파장 영역의 빛을 통과시키는 필터로서, 적외선 파장 영역의 빛을 통과시키는 필터를 의미한다. The lens holder 236 may be coupled to the lens barrel 234 to support the lens barrel 234 and be coupled to the printed circuit board 210 on which the image sensor 220 is mounted. A space in which the IR filter 238 can be attached may be formed under the lens barrel by the lens holder 236. A spiral pattern may be formed on the inner circumferential surface other than the lens holder 236, and likewise, the lens barrel 234 may be rotationally coupled with a spiral pattern formed on the outer circumferential surface. However, this is exemplary, and the lens holder 236 and the lens barrel 234 may be combined through an adhesive, or the lens holder 236 and the lens barrel 234 may be integrally formed. Here, the IR filter 238 is a filter that passes light in a specific wavelength region, and means a filter that passes light in an infrared wavelength region.

렌즈 홀더(236)는 렌즈 배럴(234)과 결합되는 상부 홀더(236-1) 및 이미지 센서(220)가 탑재된 인쇄회로기판(210) 과 결합되는 하부 홀더(236-2)로 구분될 수 있으며, 상부 홀더(236-1) 및 하부 홀더(236-2)는 일체형으로 형성되거나, 서로 분리된 구조로 형성된 후 체결 또는 결합되거나, 서로 분리되어 이격된 구조를 가질 수도 있다. 이때, 상부 홀더(236-1)의 직경은 하부 홀더(236-2)의 직경보다 작게 형성될 수 있다.The lens holder 236 may be divided into an upper holder 236-1 coupled with the lens barrel 234 and a lower holder 236-2 coupled with the printed circuit board 210 on which the image sensor 220 is mounted. In addition, the upper holder 236-1 and the lower holder 236-2 may be integrally formed, formed in a structure separated from each other, or fastened or combined, or separated from each other. At this time, the diameter of the upper holder 236-1 may be formed smaller than the diameter of the lower holder 236-2.

상기의 예시는 일 실시예에 불과하며, 렌즈 모듈(200)은 카메라 장치(10)로 입사되는 반사광 신호를 집광하여 이미지 센서(220) 에 전달할 수 있는 다른 구조로 구성될 수도 있다. The above example is only an example, and the lens module 200 may be configured with another structure capable of collecting and transmitting the reflected light signal incident on the camera device 10 to the image sensor 220.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 도면이다. 예를 들어, 도 4에서와 같이 320x240 해상도의 이미지 센서(220)의 경우 76,800개의 픽셀이 그리드 형태로 배열된다. 이때, 복수의 픽셀 사이에는 도 4의 음영 부분과 같이 일정한 간격이 형성될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 픽셀에 인접한 일정 간격을 포함하여 1 픽셀로 설명하도록 한다. 여기서 인접한 일정 간격이란 도 4에서 픽셀 사이의 음영 부분으로서, 픽셀의 우측과 하측에 배치된 간격을 포함하여 1픽셀로 설명하도록 한다. 4 is a view for explaining an image sensor according to an embodiment of the present invention. For example, in the case of the image sensor 220 of 320x240 resolution as shown in FIG. 4, 76,800 pixels are arranged in a grid form. At this time, a certain interval may be formed between the plurality of pixels as shown in the shaded portion of FIG. 4. In the exemplary embodiment of the present invention, the pixel will be described as one pixel including a predetermined interval adjacent to the pixel. Here, the adjacent constant interval is a shaded portion between pixels in FIG. 4, and it will be described as 1 pixel including the intervals arranged on the right and bottom sides of the pixel.

본 발명의 실시예에 따르면, 각 픽셀(222)은 제1 포토 다이오드 및 제1 트랜지스터를 포함하는 제1 수광부(222-1)와 제2 포토 다이오드 및 제2 트랜지스터를 포함하는 제2 수광부(222-2)를 포함할 수 있다. According to an exemplary embodiment of the present invention, each pixel 222 includes a first light-receiving unit 222-1 including a first photodiode and a first transistor and a second light-receiving unit 222 including a second photodiode and a second transistor. -2).

제1 수광부(222-1)는 출력광의 파형과 동일 위상에서 입력광 신호를 수신한다. 즉, 광원이 켜진 시간에, 제1 포토 다이오드는 턴온(turn-on)되어 입력광 신호를 흡수한다. 그리고, 광원이 꺼진 시간에, 제1 포토 다이오드는 턴오프(turn-off)되어 입력광 흡수를 중단한다. 제1 포토 다이오드는 흡수한 입력광 신호를 전류로 변환하여 제1 트랜지스터에 전달한다. 제1 트랜지스터는 전달받은 전류를 전기 신호로 변환하여 출력한다. The first light receiving unit 222-1 receives an input light signal at the same phase as the waveform of the output light. That is, at the time the light source is turned on, the first photodiode is turned on to absorb the input light signal. Then, at a time when the light source is turned off, the first photodiode is turned off to stop absorbing the input light. The first photodiode converts the absorbed input light signal into a current and transfers it to the first transistor. The first transistor converts the received current into an electrical signal and outputs it.

제2 수광부(222-2)는 출력광의 파형과 반대 위상에서 입력광을 수신한다. 즉, 광원이 켜진 시간에, 제2 포토 다이오드는 턴오프되어 입력광을 흡수한다. 그리고, 광원이 꺼진 시간에, 제2 포토 다이오드는 턴온되어 입력광 흡수를 중단한다. 제2 포토 다이오드는 흡수한 입력광을 전류로 변환하여 제2 트랜지스터에 전달한다. 제2 트랜지스터는 전달받은 전류를 전기 신호로 변환한다. The second light receiving unit 222-2 receives the input light in a phase opposite to the waveform of the output light. That is, at the time the light source is turned on, the second photo diode is turned off to absorb the input light. Then, at the time when the light source is turned off, the second photo diode is turned on to stop absorbing the input light. The second photodiode converts the absorbed input light into a current and transmits it to the second transistor. The second transistor converts the received current into an electrical signal.

이에 따라, 제1 수광부(222-1)는 In Phase 수신 유닛이라 할 수 있고, 제2 수광부(222-2)는 Out Phase 수신 유닛이라 할 수 있다. 이와 같이, 제1 수광부(222-1) 및 제2 수광부(222-2)가 시간 차를 두고 활성화되면, 객체와의 거리에 따라 수신되는 광량에 차이가 발생하게 된다. 예를 들어, 객체가 카메라 장치(10) 바로 앞에 있는 경우(즉, 거리=0인 경우)에는 광출력부(100)로부터 광이 출력된 후 객체에서 반사되어 오는데 걸리는 시간이 0이므로, 광원의 점멸 주기는 그대로 광의 수신 주기가 된다. 이에 따라, 제1 수광부(222-1)만이 빛을 수신하게 되고, 제2 수광부(222-2)는 빛을 수신하지 못하게 된다. 다른 예로, 객체가 카메라 장치(10)와 소정 거리 떨어져 위치하는 경우, 광출력부(100)로부터 광이 출력된 후 객체에서 반사되어 오는데 시간이 걸리므로, 광원의 점멸 주기는 광의 수신 주기와 차이가 나게 된다. 이에 따라, 제1 수광부(222-1)와 제2 수광부(222-2)가 수신하는 빛의 양에 차이가 발생하게 된다. 즉, 제1 수광부(222-1)와 제2 수광부(222-2)에 입력된 광량의 차를 이용하여 객체의 거리가 연산될 수 있다. Accordingly, the first light receiving unit 222-1 may be referred to as an In Phase receiving unit, and the second light receiving unit 222-2 may be referred to as an Out Phase receiving unit. As described above, when the first light-receiving unit 222-1 and the second light-receiving unit 222-2 are activated with a time difference, a difference occurs in the amount of light received according to the distance to the object. For example, when the object is directly in front of the camera device 10 (that is, when the distance = 0), since the time it takes for light to be reflected from the object after being output from the light output unit 100 is 0, the light source The flashing cycle is the light reception cycle. Accordingly, only the first light receiving unit 222-1 receives light, and the second light receiving unit 222-2 does not receive light. As another example, when the object is located at a predetermined distance from the camera device 10, since light is output from the light output unit 100 and it takes time to be reflected from the object, the flashing cycle of the light source is different from the light receiving cycle. Will come out. Accordingly, a difference occurs in the amount of light received by the first light receiving unit 222-1 and the second light receiving unit 222-2. That is, the distance of the object may be calculated using the difference in the amount of light input to the first light receiving unit 222-1 and the second light receiving unit 222-2.

도 5은 본 발명의 실시예에 따른 제어부의 제어 신호 가변 과정을 설명하기 위한 도면이다. 5 is a view for explaining a control signal variable process of the control unit according to an embodiment of the present invention.

설명의 편의를 위하여 사용자의 지정맥을 촬영한다고 가정하고 설명하도록 한다. 도 5에서 음영의 강도는 출력광의 광도를 나타내며, 음영이 진할수록 출력광의 광도가 높음을 의미한다. For convenience of explanation, it is assumed that the user's finger vein is photographed and described. In FIG. 5, the intensity of the shade indicates the luminance of the output light, and the darker the shade, the higher the luminance of the output light.

먼저, 사용자가 카메라 장치(10)의 근접한 위치에 손가락을 배치시킨 후 1차 촬영을 진행한다. 이때, 제어부(300)는 도 5의 (a)와 같은 펄스 트레인(pulse train)의 제어 신호를 전력공급부(400)로 전달하게 되며, 광출력부(100)는 도 5의 (b)와 같은 출력광을 손가락에 조사한다. First, the user places a finger at a position close to the camera device 10 and then performs the first shooting. At this time, the control unit 300 transmits a control signal of a pulse train (pulse train) as shown in Figure 5 (a) to the power supply unit 400, the light output unit 100 is the same as Figure 5 (b) The output light is irradiated onto the finger.

그러면, 제어부(300)는 도 5의 (b)의 출력광에 대응하는 입력광의 전기 신호로부터 생성된 이미지 데이터를 입력받는다. 그리고 제어부(300)는 이미지 데이터의 채도값을 산출한 후 임계값과 비교한다. 이미지 데이터는 8bit 로 데이터(raw data)일 수 있으며, 채도값은 0에서 255 사이의 값 중 어느 하나를 가질 수 있다. Then, the control unit 300 receives image data generated from the electrical signal of the input light corresponding to the output light of FIG. 5B. Then, the control unit 300 calculates the saturation value of the image data and compares it with a threshold value. The image data may be raw data in 8 bits, and the saturation value may have any value between 0 and 255.

제어부(300)는 해당 채도값과 임계값을 비교한다. 여기서, 채도값은 0에서 255 범위의 값을 가지므로, 임계값은 255로 설정될 수 있으나, 당업자에 의해 임계값은 기 설정된 임의의 값으로 대체될 수도 있다. The controller 300 compares the corresponding saturation value and the threshold value. Here, since the saturation value has a value in the range of 0 to 255, the threshold may be set to 255, but the threshold may be replaced by a predetermined value by those skilled in the art.

채도값과 임계값이 일치하지 않으면, 도 5의 (a)의 펄스 트레인을 유지한다. 반면, 채도값과 임계값이 일치하면, 광포화가 발생한 것이므로, 도 5의 (c)와 같이 제어 신호의 펄스 폭(pulse width)을 감소시키게 된다. 제어 신호의 펄스 폭이 감소되면, 광출력부(100)에 공급되는 전력량이 감소하게 되며, 광출력부(100)는 도 5의 (d)와 같이 광도가 낮아진 출력광을 출력할 수 있다. If the saturation value and the threshold do not coincide, the pulse train in Fig. 5A is maintained. On the other hand, when the saturation value and the threshold value coincide, since light saturation has occurred, the pulse width of the control signal is reduced as shown in FIG. 5(c). When the pulse width of the control signal is reduced, the amount of power supplied to the optical output unit 100 decreases, and the optical output unit 100 may output output light having a lower luminance as shown in FIG.

한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 채도값의 크기에 대응하여 펄스 폭을 감소시킬 수 있다. On the other hand, according to an embodiment of the present invention, it is possible to reduce the pulse width corresponding to the size of the saturation value.

일 예로, 제어부(300)는 채도값의 크기에 따라 선형적으로 펄스 폭을 제어할 수 있다. 예를 들어, 이미지 데이터의 채도값과 임계값 사이의 차이에 비례하여 펄스 폭을 감소시킬 수 있다. 채도값이 235인 경우 기 설정된 제어 신호의 펄스 폭을 1/2로 감소시키고, 채도값이 245인 경우 기 설정된 제어 신호의 펄스 폭을 1/3로 감소시킬 수 있다. For example, the controller 300 may linearly control the pulse width according to the size of the saturation value. For example, the pulse width may be reduced in proportion to a difference between a saturation value and a threshold value of image data. When the saturation value is 235, the pulse width of the preset control signal may be reduced to 1/2, and when the saturation value is 245, the pulse width of the preset control signal may be reduced to 1/3.

다른 예로, 제어부(300)는 채도값의 크기에 따라 계단 함수의 형태로 펄스 폭을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 채도값 230에서 235는 펄스폭을 3/4로 감소시키고, 채도값 235에서 240은 펄스폭을 1/2로 감소시킬 수 있다. As another example, the controller 300 may reduce the pulse width in the form of a step function according to the size of the saturation value. For example, the saturation values 230 to 235 can reduce the pulse width to 3/4, and the saturation values 235 to 240 can reduce the pulse width to 1/2.

상기의 예는 본 발명을 한정하기 위한 구성이 아니며, 이외의 다양한 변형예로 구현될 수 있다. The above example is not a configuration for limiting the present invention, and may be embodied in various modifications.

도 6은 출력광의 광도 제어에 따른 지정맥 추출 결과를 나타낸 도면이다. 6 is a view showing the results of finger vein extraction according to the light intensity control of the output light.

도 6에 도시된 것처럼, 카메라 장치(10)와 손가락 사이의 거리를 3cm, 5cm, 10cm, 15cm에서 각각 촬영을 진행하였다. 각 거리에서의 촬영 광도는 본 발명의 실시예에 따라 제어되었다. As shown in Figure 6, the distance between the camera device 10 and a finger was photographed at 3 cm, 5 cm, 10 cm, and 15 cm, respectively. The photographing intensity at each distance was controlled according to an embodiment of the present invention.

종래 TOF 방식을 이용할 경우 3cm와 같이 짧은 거리에서는 광포화 현상이 발생하여 지정맥이 추출되지 못하고, 15cm와 같이 먼 거리에서는 광량이 부족하여 지전맥이 추출되지 못하였다. In the case of using the conventional TOF method, photosaturation occurs at a short distance, such as 3 cm, and the finger vein cannot be extracted at a short distance such as 15 cm.

하지만, 도 6에 나타난 것처럼, 본 발명의 실시예에 따르면, 3cm, 5cm, 10cm, 15cm 각각에서 유사한 수준으로 지정맥을 인식할 수 있는 것을 알 수 있다. However, as shown in Figure 6, according to an embodiment of the present invention, it can be seen that the finger vein can be recognized at a similar level in each of 3cm, 5cm, 10cm, 15cm.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. The embodiments have been mainly described above, but this is merely an example and does not limit the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains are not exemplified above without departing from the essential characteristics of the present embodiment. It will be appreciated that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be implemented by modification. And differences related to these modifications and applications should be construed as being included in the scope of the invention defined in the appended claims.

10 : 카메라 장치
100 : 광출력부
200 : 광수신부
300 : 제어부
400 : 전력공급부10: camera device
100: light output unit
200: optical receiver
300: control unit
400: power supply

Claims

A light output unit that outputs light to the subject,
An optical receiver for condensing the input light from which the output light is reflected on the subject, and generating image data from the collected input light;
A control unit for setting a pulse width based on the pixel information of the image data, and generating a control signal according to the set pulse width, and
A camera device including a power supply for supplying power to the light output unit according to a control signal.

According to claim 1,
The output light,
A camera device having a wavelength in the near infrared region.

According to claim 2,
The light output unit outputs the output light to the human body,
The input light is a camera device in which output light that is not absorbed by hemoglobin contained in the blood of the human body is reflected by the human body and is collected by the light receiving unit.

According to claim 1,
The light output unit,
A plurality of light emitting elements are arranged and disposed on the top of the substrate, a light source for outputting light, and
A camera device comprising an optical member that is disposed away from the light source and scatters the output light and outputs it to the subject.

According to claim 4,
The optical member,
It is implemented in the form of a plate including a first surface receiving the light and a second surface outputting the scattered light,
The first surface is a plurality of micro-lenses are arranged according to a constant pitch, the second surface is a camera device having a flat or spherical surface with a constant curvature.

According to claim 4,
The light emitting element,
Camera device including a vertical resonance laser diode (Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL).

According to claim 1,
The power supply unit,
Turning on or off the switching element connected to the optical output unit according to the control signal, while turning on the switching element in a section in which a pulse occurs in the control signal to supply power to the optical output unit, pulses in the control signal A camera device that stops supplying power to the optical output unit by turning off the switching element in a period in which no occurrence occurs.

The method of claim 7,
The switching element,
A camera device comprising a field effect transistor (FET).

According to claim 1,
The control unit,
A camera device for controlling the pulse width of the control signal based on the saturation value of the image data.

According to claim 1,
The control unit,
If the saturation value of the image data according to the input light is not the same as a preset maximum saturation value, the preset pulse width of the control signal is maintained,
When the saturation value of the image data according to the input light is the same as the preset maximum saturation value, the camera device reduces the pulse width of the control signal from the preset pulse width.