KR20210034301A - Camera module - Google Patents

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KR20210034301A
KR20210034301A KR1020190116065A KR20190116065A KR20210034301A KR 20210034301 A KR20210034301 A KR 20210034301A KR 1020190116065 A KR1020190116065 A KR 1020190116065A KR 20190116065 A KR20190116065 A KR 20190116065A KR 20210034301 A KR20210034301 A KR 20210034301A
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light
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light emitting
optical signal
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KR1020190116065A
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박강열
김석현
주양현
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

According to an embodiment of the present invention, provided is a camera module which can increase power efficiency of the camera module. The camera module comprises: a light emitting unit outputting a light signal to an object; a light receiving unit condensing the light signal outputted from the light emitting unit and reflected on the object; a sensor unit receiving the light signal condensed by the light receiving unit; and a control unit controlling at least one of the light emitting unit and the sensor unit to shift at least one of an output phase of the light emitting unit and a reception phase of the sensor unit.

Description

카메라 모듈{CAMERA MODULE} Camera module {CAMERA MODULE}

실시 예는 카메라 모듈에 관한 것이다. The embodiment relates to a camera module.

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 in many fields such as education, manufacturing, and autonomous driving as well as games and culture, and depth map is required to acquire 3D content. The depth information is information indicating a distance in space, and indicates 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 infrared (IR) structured light onto an object, a method of using a stereo camera, a method of using a time of flight (TOF), and the like are used. According to the TOF method, the distance to the object is calculated by measuring the flight time, that is, the time that light is emitted and reflected. The biggest advantage of the ToF method is that it provides fast, real-time distance information for a three-dimensional space. In addition, users can obtain accurate distance information without applying a separate algorithm or performing hardware correction. In addition, accurate depth information can be obtained by measuring a very close subject or measuring 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 veins spreading on fingers and the like does not change throughout life from the time of the fetus 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 the finger, the color of the veins distributed on the finger, and the color of the wrinkles on the finger may be different from each other. For example, the color of veins distributed on the fingers may be weaker in red than the average color of the fingers, and the color of the wrinkles on the fingers may be darker than the average color of the fingers. Using these features, a value approximating a vein can be calculated for each pixel, and a vein pattern can be extracted using the calculated result. In addition, an individual can be identified by comparing the extracted vein pattern of each finger and pre-registered data.

다만, TOF 기능이 탑재된 카메라 장치의 경우 빛을 출력하는 광원 수단이 더 구비되어 있으므로 전력의 소모가 크다. 이러한 문제점은 시프트 단말과 같이 배터리 용량이 한정적인 단말 장치에서 크게 나타날 수 있다. 따라서, 전력 효율을 높일 수 있는 ToF 카메라 장치의 개발이 요구된다. However, in the case of a camera device equipped with a TOF function, since a light source means for outputting light is further provided, power consumption is large. Such a problem may appear large in a terminal device having a limited battery capacity, such as a shift terminal. Therefore, there is a need to develop a ToF camera device capable of increasing power efficiency.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전력 효율이 높은 카메라 모듈을 제공하는데 있다. The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a camera module with high power efficiency.

본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈은 객체에 광신호를 출력하는 발광부; 상기 발광부로부터 출력되어 상기 객체에 반사된 광신호를 집광하는 수광부; 상기 수광부에 의해 집광된 광신호를 수신하는 센서부; 및 상기 발광부의 출력 위상 및 상기 센서부의 수신 위상 중 적어도 하나를 시프트시키도록 상기 발광부 및 상기 센서부 중 적어도 하나를 제어하는 제어부를 포함한다. A camera module according to an embodiment of the present invention includes a light emitting unit that outputs an optical signal to an object; A light-receiving unit that is output from the light-emitting unit and condenses the optical signal reflected on the object; A sensor unit for receiving an optical signal condensed by the light receiving unit; And a control unit for controlling at least one of the light emitting unit and the sensor unit to shift at least one of an output phase of the light emitting unit and a reception phase of the sensor unit.

상기 광신호의 듀티비는, 0%보다 크고 25%보다 작은 범위 내에서 설정될 수 있다. The duty ratio of the optical signal may be set within a range greater than 0% and less than 25%.

상기 제어부는, 상기 발광부 또는 상기 센서부를 복수의 시퀀스에 따라 제어하고, 상기 복수의 시퀀스는, 기준 위상에 대응하는 제1 시퀀스 및 상기 기준 위상으로부터 소정의 위상만큼 시프트된 제2 시퀀스를 포함할 수 있다. The control unit controls the light emitting unit or the sensor unit according to a plurality of sequences, and the plurality of sequences include a first sequence corresponding to a reference phase and a second sequence shifted by a predetermined phase from the reference phase. I can.

상기 복수의 시퀀스 각각은, 서로 다른 위상에 대응할 수 있다. Each of the plurality of sequences may correspond to different phases.

상기 제1 시퀀스에 대응하는 광신호의 노출 주기는, 상기 제2 시퀀스에 대응하는 광신호의 노출 주기보다 작을 수 있다. The exposure period of the optical signal corresponding to the first sequence may be smaller than the exposure period of the optical signal corresponding to the second sequence.

상기 제어부는, 상기 제1 시퀀스에 대응하여 생성된 영상 신호에 기초하여 상기 제2 시퀀스의 위상을 설정할 수 있다. The controller may set the phase of the second sequence based on an image signal generated in response to the first sequence.

상기 제어부는, 상기 복수의 시퀀스 각각이 하나의 영상 프레임에 대응하는 노출주기 동안 수행될 수 있다. The controller may perform each of the plurality of sequences during an exposure period corresponding to one image frame.

상기 제어부는, 상기 제1 시퀀스에 대응하여 생성된 영상 신호에 기초하여 상기 센서부의 각 픽셀 별로 상기 광신호에 대한 복조 신호의 위상을 시프트시키도록 상기 센서부를 제어할 수 있다. The control unit may control the sensor unit to shift the phase of the demodulated signal for the optical signal for each pixel of the sensor unit based on the image signal generated in response to the first sequence.

상기 복수의 시퀀스에 대응하는 복수의 영상 신호를 이용하여 깊이 영상을 생성하는 영상 처리부를 더 포함할 수 있다. It may further include an image processing unit for generating a depth image by using a plurality of image signals corresponding to the plurality of sequences.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 카메라 모듈의 전력 효율을 높일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, it is possible to increase the power efficiency of the camera module.

또한, 적은 전력을 사용하더라도 객체에 대한 정확한 거리 정보를 측정할 수 있다. In addition, even if a small amount of power is used, accurate distance information for an object can be measured.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 발광부의 구성도이다.
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 수광부를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 센서부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5은 본 발명의 실시예에 따른 전기 신호 생성 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 서브 프레임 영상을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 깊이 영상을 설명하기 위한 도면이다.
도 8는 본 발명의 실시예에 따른 ToF IR 영상을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 발광부의 광신호를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 발광부의 광신호에 따른 측정 가능한 위상 영역을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 발광부의 출력 위상 시프트를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 센서부의 수신 위상 시프트를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 위상별 측정 가능 영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 제어부의 시프트 위상 설정의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
1 is a configuration diagram of a camera module according to an embodiment of the present invention.
2 is a configuration diagram of a light emitting unit according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining a light receiving unit according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining a sensor unit according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a process of generating an electric signal according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram for describing a sub-frame image according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram for describing a depth image according to an embodiment of the present invention.
8 is a view for explaining a ToF IR image according to an embodiment of the present invention.
9 is a view for explaining an optical signal of a light emitting unit according to an embodiment of the present invention.
10 is a view showing a measurable phase region according to an optical signal of a light emitting unit according to an embodiment of the present invention.
11 is a diagram for explaining an output phase shift of a light emitting unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
12 is a diagram for explaining a phase shift of a reception of a sensor unit according to an embodiment of the present invention.
13 is a diagram for describing a measurable area for each phase according to an embodiment of the present invention.
14 is a diagram illustrating an embodiment of setting a shift phase of a control unit according to an embodiment of the present invention.

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 idea of the present invention is not limited to some embodiments to be described, but may be implemented in various different forms, and within the scope of the technical idea of the present invention, one or more of the constituent elements may be selectively selected between the embodiments. It can be combined with and substituted for use.

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, terms (including technical and scientific terms) used in the embodiments of the present invention are generally understood by those of ordinary skill in the art, unless explicitly defined and described. It can be interpreted as a meaning, and terms generally used, such as terms defined in a dictionary, may be interpreted in consideration of the meaning in the context of the related technology.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.In addition, 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, the singular form may also include the plural form unless otherwise specified in the phrase, and when described as "at least one (or more than one) of A and (and) B and C", it is combined with A, B, and C. It may 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, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used in describing the constituent elements of the embodiment of the present invention.

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 constituent element from other constituent elements, and are not limited to the nature, order, or order of the constituent element by the term.

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, coupled, or connected to the other component, but also with the component. It may also include the case of being'connected','coupled' or'connected' due to another element between the other elements.

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. In addition, when it is described as being formed or disposed on 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 the case where the above other component is formed or disposed between the two components. In addition, when expressed as "upper (upper) or lower (lower)", the meaning of not only an upward direction but also a downward direction based on one component may be included.

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

본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈(100)은 카메라 장치, ToF(Time of Flight) 카메라 모듈, ToF 카메라 장치 등으로 명명될 수 있다. The camera module 100 according to an embodiment of the present invention may be referred to as a camera device, a Time of Flight (ToF) camera module, a ToF camera device, or the like.

본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈(100)은 광학기기에 포함될 수 있다. 광학기기는 핸드폰, 휴대폰, 스마트폰(smart phone), 휴대용 스마트 기기, 디지털 카메라, 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player) 및 내비게이션(navigation) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 다만, 광학기기의 종류가 이에 제한되는 것은 아니며 영상 또는 사진을 촬영하기 위한 어떠한 장치도 광학기기에 포함될 수 있다.The camera module 100 according to an embodiment of the present invention may be included in an optical device. Optical devices include mobile phones, mobile phones, smart phones, portable smart devices, digital cameras, laptop computers, digital broadcasting terminals, personal digital assistants (PDAs), portable multimedia players (PMPs), and navigation. It may include any one of. However, the type of optical device is not limited thereto, and any device for photographing an image or photograph may be included in the optical device.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈(100)은 발광부(110), 수광부(120), 센서부(130) 및 제어부(140)를 포함하며, 영상 처리부(150) 및 틸트부(160)를 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, a camera module 100 according to an embodiment of the present invention includes a light emitting unit 110, a light receiving unit 120, a sensor unit 130 and a control unit 140, and an image processing unit 150 and A tilt unit 160 may be further included.

발광부(110)는 발광모듈, 발광유닛, 발광어셈블리 또는 발광장치일 수 있다. 발광부(110)는 광신호를 출력할 수 있다. 발광부(110)는 광신호를 생성한 후 객체에 출력, 즉 조사할 수 있다. 이때, 발광부(110)는 펄스파(pulse wave)의 형태나 지속파(continuous wave)의 형태로 광신호를 생성하여 출력할 수 있다. 지속파는 사인파(sinusoid wave)나 사각파(squared wave)의 형태일 수 있다. 본 명세서에서, 발광부(110)가 출력하는 광신호는 객체에 입사되는 광신호를 의미할 수 있다. 발광부(110)가 출력하는 광신호는 카메라 모듈(100)을 기준으로 출력광, 출력광 신호 등으로 불릴 수 있다. 발광부(110)가 출력하는 광은 객체를 기준으로 입사광, 입사광 신호 등으로 불릴 수 있다. The light emitting unit 110 may be a light emitting module, a light emitting unit, a light emitting assembly, or a light emitting device. The light emitting unit 110 may output an optical signal. The light-emitting unit 110 may generate an optical signal and then output it to an object, that is, irradiate it. In this case, the light emitting unit 110 may generate and output an optical signal in the form of a pulse wave or a continuous wave. The continuous wave may be in the form of a sinusoid wave or a square wave. In this specification, the optical signal output from the light emitting unit 110 may mean an optical signal incident on an object. The optical signal output from the light emitting unit 110 may be referred to as an output light or an output light signal based on the camera module 100. The light output from the light emitting unit 110 may be referred to as an incident light or an incident light signal based on an object.

발광부(110)는 광을 소정의 노출주기(integration time) 동안 객체에 출력, 즉 조사할 수 있다. 여기서, 노출주기란 1개의 프레임 주기, 즉 1개의 영상 프레임 주기를 의미할 수 있다. 복수의 프레임을 생성하는 경우, 설정된 노출주기가 반복된다. 예를 들어, 카메라 모듈(100)이 20 FPS로 객체를 촬영하는 경우, 노출주기는 1/20[sec]가 된다. 그리고 100개의 프레임을 생성하는 경우, 노출주기는 100번 반복될 수 있다. The light emitting unit 110 may output, that is, irradiate light to the object during a predetermined exposure period (integration time). Here, the exposure period may mean one frame period, that is, one image frame period. When generating a plurality of frames, the set exposure period is repeated. For example, when the camera module 100 photographs an object at 20 FPS, the exposure period is 1/20 [sec]. In addition, when 100 frames are generated, the exposure period may be repeated 100 times.

발광부(110)는 서로 다른 주파수를 가지는 복수의 광신호를 출력할 수 있다. 발광부(110)는 서로 다른 주파수를 가지는 복수의 광신호를 순차적으로 반복하여 출력할 수 있다. 또는, 발광부(110)는 서로 다른 주파수를 가지는 복수의 광신호를 동시에 출력할 수도 있다.The light emitting unit 110 may output a plurality of optical signals having different frequencies. The light emitting unit 110 may sequentially and repeatedly output a plurality of optical signals having different frequencies. Alternatively, the light emitting unit 110 may simultaneously output a plurality of optical signals having different frequencies.

발광부(110)는 광신호의 듀티비(duty ratio)를 기 설정된 범위에서 설정할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 발광부(110)가 출력하는 광신호의 듀티비는 0%보다 크거 25%보다 작은 범위 내에서 설정될 수 있다. 예를 들어, 광신호의 듀티비는 10%나 20%로 설정될 수 있다. 광신호의 듀티비는 기 설정되거나 제어부(140)에 의해 설정될 수 있다. The light emitting unit 110 may set the duty ratio of the optical signal within a preset range. According to an embodiment of the present invention, the duty ratio of the optical signal output from the light emitting unit 110 may be set within a range greater than 0% or less than 25%. For example, the duty ratio of the optical signal may be set to 10% or 20%. The duty ratio of the optical signal may be preset or may be set by the controller 140.

수광부(120)는 수광모듈, 수광유닛, 수광어셈블리 또는 수광장치일 수 있다. 수광부(120)는 발광부(110)로부터 출력되어 객체로부터 반사된 광신호를 집광할 수 있다. 수광부(120)는 발광부(110)와 나란히 배치될 수 있다. 수광부(120)는 발광부(110) 옆에 배치될 수 있다. 수광부(120)는 발광부(110)와 같은 방향으로 배치될 수 있다. 수광부(120)는 객체에 반사된 광신호를 통과시키기 위한 필터를 포함할 수 있다. The light-receiving unit 120 may be a light-receiving module, a light-receiving unit, a light-receiving assembly, or a light-receiving device. The light-receiving unit 120 may be output from the light-emitting unit 110 and collect the light signal reflected from the object. The light-receiving unit 120 may be disposed parallel to the light-emitting unit 110. The light receiving unit 120 may be disposed next to the light emitting unit 110. The light receiving unit 120 may be disposed in the same direction as the light emitting unit 110. The light receiving unit 120 may include a filter for passing the optical signal reflected on the object.

본 명세서에서, 수광부(120)가 집광하는 광신호는 발광부(110)로부터 출력된 광신호가 객체에 도달한 후 반사된 광신호를 의미할 수 있다. 수광부(120)가 집광하는 광신호는 카메라 모듈(100)을 기준으로 입력광, 입력광 신호 등으로 불릴 수 있다. 수광부(120)가 출력하는 광은 객체를 기준으로 반사광, 반사광 신호 등으로 불릴 수 있다. In the present specification, the optical signal collected by the light receiving unit 120 may mean an optical signal that is reflected after the optical signal output from the light emitting unit 110 reaches the object. The optical signal collected by the light receiving unit 120 may be referred to as an input light or an input light signal based on the camera module 100. The light output from the light receiving unit 120 may be referred to as a reflected light or a reflected light signal based on an object.

센서부(130)는 수광부(120)가 집광한 광신호를 센싱할 수 있다. 센서부(130)는 광신호를 센싱하는 이미지 센서일 수 있다. 센서부(130)는 센서, 이미지 센서, 이미지 센서부, ToF 센서, ToF 이미지 센서, ToF 이미지 센서부 등과 혼용될 수 있다. The sensor unit 130 may sense an optical signal collected by the light receiving unit 120. The sensor unit 130 may be an image sensor that senses an optical signal. The sensor unit 130 may be mixed with a sensor, an image sensor, an image sensor unit, a ToF sensor, a ToF image sensor, a ToF image sensor unit, and the like.

센서부(130)는 광을 감지하여 전기적 신호를 생성할 수 있다. 즉, 센서부(130)는 수광부(120)가 집광한 광신호를 통해 전기 신호를 생성할 수 있다. 생성된 전기 신호는 아날로그 형태일 수 있다. 센서부(130)는 생성된 전기 신호에 기초하여 영상 신호를 생성하고, 생성된 영상 신호를 영상 처리부(150)로 전송할 수 있다. 이때, 영상 신호는 아날로그 형태의 전기 신호이거나 아날로그 형태의 전기 신호를 디지털 변환한 신호일 수 있다. 아날로그 형태의 전기 신호를 영상 신호로 전송하는 경우, 영상 처리부(150)는 아날로그 디지털 컨버터(analog-digital converter, ADC)와 같은 장치를 통해 전기 신호를 디지털 변환할 수 있다. The sensor unit 130 may detect light and generate an electrical signal. That is, the sensor unit 130 may generate an electric signal through the optical signal collected by the light receiving unit 120. The generated electrical signal may be in an analog form. The sensor unit 130 may generate an image signal based on the generated electrical signal and transmit the generated image signal to the image processing unit 150. In this case, the image signal may be an analog type of electric signal or a signal obtained by digitally converting an analog type of electric signal. When transmitting an analog-type electrical signal as an image signal, the image processing unit 150 may digitally convert the electrical signal through a device such as an analog-digital converter (ADC).

센서부(130)는 발광부(110)에서 출력하는 광의 파장에 대응하는 파장의 광을 감지할 수 있다. 예를 들어, 센서부(130)는 적외선을 감지할 수 있다. 또는, 센서부(130)는 가시광선을 감지할 수 있다.The sensor unit 130 may detect light having a wavelength corresponding to the wavelength of light output from the light emitting unit 110. For example, the sensor unit 130 may detect infrared rays. Alternatively, the sensor unit 130 may detect visible light.

센서부(130)는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서일 수 있으며, CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서일 수도 있다. 또한, 센서부(130)는 피사체에 반사되는 적외선 광신호를 입력받은 후 시간 또는 위상 차를 이용해 거리를 측정하는 ToF 센서를 포함할 수 있다. The sensor unit 130 may be a Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) image sensor or a charge coupled device (CCD) image sensor. In addition, the sensor unit 130 may include a ToF sensor that measures a distance using a time or phase difference after receiving an infrared optical signal reflected on the subject.

제어부(140)는 카메라 모듈(100)에 포함된 각 구성을 제어할 수 있다. The controller 140 may control each component included in the camera module 100.

본 발명의 실시예에 따르면, 제어부(140)는 발광부(110) 및 센서부(130) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어부(140)는 발광부의 출력 위상 및 센서부의 수신 위상 중 적어도 하나를 시프트시키도록 발광부 및 센서부 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(140)는 복수의 시퀀스에 따라 광신호의 출력 위상을 시프트시키도록 발광부(110)를 제어할 수 있다. 다른 예로, 제어부(140)는 복수의 시퀀스에 따라 광신호의 수신 위상을 시프트시키도록 센서부(130)를 제어할 수 있다. 다른 예로, 제어부(140)는 복수의 시퀀스에 따라 광신호의 출력 위상 및 광신호의 수신 위상을 시프트시키도록 발광부(110) 및 센서부(130)를 제어할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the control unit 140 may control at least one of the light emitting unit 110 and the sensor unit 130. According to an embodiment of the present invention, the control unit 140 may control at least one of the light emitting unit and the sensor unit to shift at least one of the output phase of the light emitting unit and the reception phase of the sensor unit. For example, the control unit 140 may control the light emitting unit 110 to shift the output phase of the optical signal according to a plurality of sequences. As another example, the control unit 140 may control the sensor unit 130 to shift the reception phase of the optical signal according to a plurality of sequences. As another example, the controller 140 may control the light emitting unit 110 and the sensor unit 130 to shift the output phase of the optical signal and the reception phase of the optical signal according to a plurality of sequences.

또한, 제어부(140)는 센서부(130)의 수광부(120)가 집광한 광신호의 센싱 주기를 발광부(110)의 노출주기에 연동하여 제어할 수 있다. In addition, the control unit 140 may control the sensing period of the optical signal collected by the light receiving unit 120 of the sensor unit 130 in conjunction with the exposure period of the light emitting unit 110.

또한, 제어부(140)는 틸트부(160)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(140)는 소정의 규칙에 따라 틸트부(160)의 틸트 구동을 제어할 수 있다. In addition, the control unit 140 may control the tilt unit 160. For example, the controller 140 may control the tilt driving of the tilt unit 160 according to a predetermined rule.

영상 처리부(150)는 센서부(130)로부터 영상 신호를 입력받고, 영상 신호를 처리(예컨대, 디지털 변환, 보간, 프레임 합성 등)하여 영상을 생성할 수 있다. The image processing unit 150 may receive an image signal from the sensor unit 130 and process the image signal (eg, digital conversion, interpolation, frame synthesis, etc.) to generate an image.

일 실시예에 따르면, 영상 처리부(150)는 복수의 프레임(저해상도)을 이용하여 하나의 프레임(고해상도)을 합성할 수 있다. 즉, 영상 처리부(150)는 센서부(130)로부터 받은 영상 신호에 대응하는 복수의 영상 프레임을 합성하고, 합성된 결과를 합성 영상으로서 생성할 수 있다. 영상 처리부(150)에서 생성된 합성 영상은 영상 신호에 대응하는 복수의 영상 프레임보다 높은 해상도를 가질 수 있다. 즉, 영상 처리부(150)는 슈퍼레졸루션(Super Resolution, SR) 기법을 통해 고해상도의 영상을 생성할 수 있다.According to an embodiment, the image processing unit 150 may synthesize one frame (high resolution) by using a plurality of frames (low resolution). That is, the image processing unit 150 may synthesize a plurality of image frames corresponding to the image signal received from the sensor unit 130 and generate the synthesized result as a synthesized image. The composite image generated by the image processing unit 150 may have a higher resolution than a plurality of image frames corresponding to an image signal. That is, the image processing unit 150 may generate a high-resolution image through a super resolution (SR) technique.

영상 처리부(150)는 영상 신호를 처리하여 영상을 생성하는 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는 영상 처리부(150)의 기능에 따라 복수로 구현될 수 있으며, 복수의 프로세서 중 일부가 센서부(130)와 결합되어 구현될 수 있다. 예를 들어, 아날로그 방식의 전기 신호를 디지털 방식의 영상 신호로 변환하는 프로세서는 센서와 결합되어 구현될 수 있다. 다른 예로, 영상 처리부(150)가 포함하는 복수의 프로세서는 센서부(130)와 분리되어 구현될 수도 있다. The image processing unit 150 may include a processor that generates an image by processing an image signal. A plurality of processors may be implemented according to functions of the image processing unit 150, and some of the plurality of processors may be implemented by being combined with the sensor unit 130. For example, a processor that converts an analog-type electrical signal into a digital-type image signal may be implemented in combination with a sensor. As another example, a plurality of processors included in the image processing unit 150 may be implemented separately from the sensor unit 130.

틸트부(160)는 필터 및 렌즈 중 적어도 하나를 통과한 광의 광경로가 소정의 규칙에 따라 반복하여 시프트하도록 필터 및 렌즈 중 적어도 하나를 틸트시킬 수 있다. 이를 위해, 틸트부(160)는 틸트 드라이버 및 틸트 액츄에이터(Tilting Actuator)를 포함할 수 있다. The tilt unit 160 may tilt at least one of the filter and the lens so that the optical path of light passing through at least one of the filter and the lens is repeatedly shifted according to a predetermined rule. To this end, the tilt unit 160 may include a tilt driver and a tilt actuator.

렌즈는 광 경로를 변경시킬 수 있는 가변 렌즈일 수도 있다. 가변 렌즈는 초점 가변 렌즈일 수 있다. 또한 가변 렌즈는 초점이 조절되는 렌즈일 수 있다. 가변 렌즈는 액체 렌즈, 폴리머 렌즈, 액정 렌즈, VCM 타입, SMA 타입 중 적어도 하나일 수 있다. 액체 렌즈는 하나의 액체를 포함하는 액체 렌즈와 두 개의 액체를 포함하는 액체 렌즈를 포함할 수 있다. 하나의 액체를 포함하는 액체 렌즈는 액체와 대응되는 위치에 배치되는 멤브레인을 조절하여 초점을 가변시킬 수 있으며, 예를들어 마그넷과 코일의 전자기력에 의해 멤브레인을 가압하여 초점을 가변시킬 수 있다. 두개의 액체를 포함하는 액체 렌즈는 전도성 액체와 비전도성 액체를 포함하여 액체 렌즈에 인가되는 전압을 이용하여 전도성 액체와 비전도성 액체가 형성하는 계면을 조절할 수 있다. 폴리머 렌즈는 고분자 물질을 피에조 등의 구동부를 통해 초점을 가변시킬 수 있다. 액정 렌즈는 전자기력에 의해 액정을 제어하여 초점을 가변시킬 수 있다. VCM 타입은 고체 렌즈 또는 고체 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리를 마그넷과 코일간의 전자기력을 통해 조절하여 초점을 가변시킬 수 있다. SMA 타입은 형상기억합금을 이용하여 고체 렌즈 또는 고체 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리를 제어하여 초점을 가변시킬 수 있다. The lens may be a variable lens capable of changing the optical path. The variable lens may be a variable focus lens. Also, the variable lens may be a lens whose focus is adjusted. The variable lens may be at least one of a liquid lens, a polymer lens, a liquid crystal lens, a VCM type, and an SMA type. The liquid lens may include a liquid lens including one liquid and a liquid lens including two liquids. A liquid lens containing one liquid may change the focus by adjusting a membrane disposed at a position corresponding to the liquid, and for example, the focus may be changed by pressing the membrane by electromagnetic force of a magnet and a coil. A liquid lens including two liquids may control an interface formed between the conductive liquid and the non-conductive liquid by using a voltage applied to the liquid lens including a conductive liquid and a non-conductive liquid. The polymer lens can change the focus of the polymer material through a driving unit such as a piezo. The liquid crystal lens can change the focus by controlling the liquid crystal by electromagnetic force. The VCM type can change the focus by adjusting the solid lens or the lens assembly including the solid lens through electromagnetic force between the magnet and the coil. The SMA type can change the focus by controlling a solid lens or a lens assembly including a solid lens using a shape memory alloy.

틸트부(160)는 틸트 후 필터를 통과한 광의 경로가 틸트 전 필터 및 렌즈 중 적어도 하나를 통과한 광의 경로를 기준으로 센서부(130)의 0픽셀보다 크고 1픽셀보다 작은 단위만큼 시프트되도록 필터 및 렌즈 중 적어도 하나를 틸트시킬 수 있다. 틸트부(160)는 필터 및 렌즈 중 적어도 하나를 통과한 광의 경로가 기 설정된 기준 경로로부터 적어도 1회 시프트되도록 필터 및 렌즈 중 적어도 하나를 틸트시킬 수 있다. The tilt unit 160 is a filter so that the path of light passing through the filter after tilting is shifted by a unit larger than 0 pixels of the sensor unit 130 and smaller than 1 pixel based on the path of light passing through at least one of the filter and lens before tilt And at least one of the lenses may be tilted. The tilt unit 160 may tilt at least one of the filter and the lens so that the path of light passing through at least one of the filter and the lens is shifted at least once from a preset reference path.

이하에서는 도면을 참조하여, 도 1에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈(100)의 각 구성을 상세하게 살펴보도록 한다. Hereinafter, each configuration of the camera module 100 according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 will be described in detail with reference to the drawings.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 발광부의 구성도이다. 2 is a configuration diagram of a light emitting unit according to an embodiment of the present invention.

앞서 도 1을 통해 살펴본 것처럼, 발광부(110)는 광신호를 생성한 후 객체에 출력하는 구성 요소를 의미할 수 있다. 이러한 기능을 구현하기 위하여, 발광부(110)는 발광 소자(111)와 광학 소자(112)를 포함할 수 있으며, 광변조부(112)를 포함할 수 있다. As previously described with reference to FIG. 1, the light emitting unit 110 may refer to a component that generates an optical signal and then outputs it to an object. In order to implement this function, the light-emitting unit 110 may include a light-emitting element 111 and an optical element 112, and may include an optical modulator 112.

우선, 발광 소자(111)는 전기를 공급받아 빛(광)을 생성하는 소자를 의미할 수 있다. 발광 소자(111)가 생성하는 빛은 파장이 770 내지 3000nm인 적외선 일 수 있다. 또는 발광 소자(111)가 생성하는 빛은 파장이 380 내지 770 nm인 가시광선 일 수 있다. First, the light emitting device 111 may refer to a device that receives electricity and generates light (light). Light generated by the light emitting device 111 may be infrared rays having a wavelength of 770 to 3000 nm. Alternatively, the light generated by the light emitting device 111 may be visible light having a wavelength of 380 to 770 nm.

발광 소자(111)는 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)를 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 발광 소자(111)는 유기 발광 다이오드(Organic light emitting diode, OLED)나 레이저 다이오드(Laser diode, LD)를 포함할 수 있다.The light emitting device 111 may include a light emitting diode (LED). In addition, the light emitting device 111 may include an organic light emitting diode (OLED) or a laser diode (LD).

발광 소자(111)는 일정한 패턴에 따라 배열된 형태로 구현될 수 있다. 따라서, 발광 소자(111)는 복수로 구성될 수 있다. 복수의 발광 소자(111)는 기판 상에 행과 열에 따라 배열될 수 있다. 복수의 발광 소자(111)는 기판 위에 실장될 수 있다. 기판은 회로 패턴이 형성된 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board, PCB)일 수 있다. 기판은 일정 유연성을 확보하기 위하여 연성 인쇄 회로 기판(FPCB)으로 구현될 수 있다. 이 외에도 기판은 수지 계열의 인쇄회로기판, 메탈 코아(MetalCore) PCB, 세라믹 PCB, FR-4 기판 중 어느 하나로 구현될 수도 있다. 이외에도 복수의 발광 소자(111)는 칩(chip)의 형태로 구현될 수도 있다. The light emitting device 111 may be implemented in a form arranged according to a certain pattern. Accordingly, the light emitting device 111 may be configured in plural. The plurality of light emitting devices 111 may be arranged in rows and columns on the substrate. The plurality of light emitting devices 111 may be mounted on a substrate. The substrate may be a printed circuit board (PCB) on which a circuit pattern is formed. The substrate may be implemented as a flexible printed circuit board (FPCB) in order to secure a certain flexibility. In addition, the substrate may be implemented with any one of a resin-based printed circuit board, a metal core PCB, a ceramic PCB, and an FR-4 substrate. In addition, the plurality of light emitting devices 111 may be implemented in the form of a chip.

광변조부(112)는 발광 소자(111)의 점멸을 제어하여 발광 소자(111)가 지속파나 펄스파 형태의 광신호를 생성하도록 제어할 수 있다. 광변조부(112)는 주파수 변조(frequency modulation)나 펄스 변조(pulse modulation) 등을 통해 발광 소자(111)가 지속파나 펄스파 형태의 광을 생성하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 광변조부(112)는 일정 시간 간격으로 발광 소자(111)의 점멸(on/off)을 반복시켜 펄스파 형태나 지속파 형태의 광을 생성하도록 제어할 수 있다. 일정 시간 간격은 광신호의 주파수일 수 있다. The optical modulator 112 may control blinking of the light emitting element 111 to control the light emitting element 111 to generate an optical signal in the form of a continuous wave or a pulse wave. The optical modulator 112 may control the light emitting element 111 to generate light in the form of a continuous wave or a pulse wave through frequency modulation or pulse modulation. For example, the light modulator 112 may control to generate pulsed or continuous light by repeating blinking (on/off) of the light emitting element 111 at regular time intervals. The predetermined time interval may be the frequency of the optical signal.

도 3는 본 발명의 실시예에 따른 수광부를 설명하기 위한 도면이다. 3 is a view for explaining a light receiving unit according to an embodiment of the present invention.

도 3를 참조하면, 수광부(120)는 렌즈 어셈블리(121) 및 필터(125)를 포함한다. 렌즈 어셈블리(121)는 렌즈(122), 렌즈 배럴(123) 및 렌즈 홀더(124)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3, the light receiving unit 120 includes a lens assembly 121 and a filter 125. The lens assembly 121 may include a lens 122, a lens barrel 123, and a lens holder 124.

렌즈(122)는 복수 매로 구성될 수 있으며, 1매로 구성될 수도 있다. 렌즈(122)는 위에서 설명한 가변 렌즈를 포함할 수 있다. 렌즈(122)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 122 may be composed of a plurality of sheets, or may be composed of one sheet. The lens 122 may include the variable lens described above. When the lens 122 is formed of a plurality of elements, each of the lenses 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(123)은 렌즈 홀더(124)와 결합되며, 내부에 렌즈를 수용할 수 있는 공간이 마련될 수 있다. 렌즈 배럴(123)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 123 is coupled to the lens holder 124, and a space for accommodating a lens may be provided therein. The lens barrel 123 may be rotationally coupled to one or a plurality of lenses, but this is exemplary, and may be coupled in other ways, such as a method using an adhesive (for example, an adhesive resin such as epoxy). .

렌즈 홀더(124)는 렌즈 배럴(123)과 결합되어 렌즈 배럴(123)을 지지하고, 센서(130)가 탑재된 인쇄회로기판(126)에 결합될 수 있다. 여기서, 센서는 도 1의 센서부(130)에 대응할 수 있다. 렌즈 홀더(124)에 의하여 렌즈 배럴(123) 하부에 필터(125)가 부착될 수 있는 공간이 형성될 수 있다. 렌즈 홀더(124)외 내주면에는 나선형 패턴이 형성될 수 있고, 이와 마찬가지로 외주면에 나선형 패턴이 형성된 렌즈 배럴(123)과 회전 결합할 수 있다. 그러나, 이는 예시적인 것이며, 렌즈 홀더(124)와 렌즈 배럴(123)은 접착제를 통해 결합되거나, 렌즈 홀더(124)와 렌즈 배럴(123)이 일체형으로 형성될 수도 있다.The lens holder 124 may be coupled to the lens barrel 123 to support the lens barrel 123, and may be coupled to the printed circuit board 126 on which the sensor 130 is mounted. Here, the sensor may correspond to the sensor unit 130 of FIG. 1. A space in which the filter 125 can be attached may be formed under the lens barrel 123 by the lens holder 124. A helical pattern may be formed on the outer circumferential surface of the lens holder 124, and similarly, the helical pattern may be rotationally coupled to the lens barrel 123 having a helical pattern formed on the outer circumferential surface. However, this is exemplary, and the lens holder 124 and the lens barrel 123 may be coupled through an adhesive, or the lens holder 124 and the lens barrel 123 may be integrally formed.

렌즈 홀더(124)는 렌즈 배럴(123)과 결합되는 상부 홀더(124-1) 및 센서(130)가 탑재된 인쇄 회로 기판(126)과 결합되는 하부 홀더(124-2)로 구분될 수 있으며, 상부 홀더(124-1) 및 하부 홀더(124-2)는 일체형으로 형성되거나, 서로 분리된 구조로 형성된 후 체결 또는 결합되거나, 서로 분리되어 이격된 구조를 가질 수도 있다. 이때, 상부 홀더(124-1)의 직경은 하부 홀더(124-2)의 직경보다 작게 형성될 수 있다.The lens holder 124 may be divided into an upper holder 124-1 coupled to the lens barrel 123 and a lower holder 124-2 coupled to the printed circuit board 126 on which the sensor 130 is mounted. , The upper holder 124-1 and the lower holder 124-2 may be integrally formed, formed in a structure separated from each other, and then fastened or combined, or may have a structure separated from each other and spaced apart from each other. In this case, the diameter of the upper holder 124-1 may be formed smaller than the diameter of the lower holder 124-2.

필터(125)는 렌즈 홀더(124)에 결합될 수 있다. 필터(125)는 렌즈 어셈블리(121)와 센서 사이에 배치될 수 있다. 필터(125)는 객체와 센서 사이의 광경로 상에 배치될 수 있다. 필터(125)는 소정 파장 범위를 갖는 광을 필터링할 수 있다. 필터(125)는 특정 파장의 광을 통과시킬 수 있다. 즉, 필터(125)는 특정 파장 외의 광을 반사 또는 흡수하여 차단할 수 있다. 필터(125)는 적외선을 통과시키고 적외선 이외의 파장의 광을 차단시킬 수 있다. 또는, 필터(125)는 가시광선을 통과시키고 가시광선 이외의 파장의 광을 차단시킬 수 있다. 필터(125)는 시프트할 수 있다. 필터(125)는 렌즈 홀더(124)와 일체로 시프트할 수 있다. 필터(125)는 틸트(tilt)될 수 있다. 필터(125)는 시프트되어 광경로를 조절할 수 있다. 필터(125)는 시프트를 통해 센서부(130)로 입사되는 광의 경로를 변경시킬 수 있다. 필터(125)는 입사되는 광의 FOV(Field of View) 각도 또는 FOV의 방향 등을 변경시킬 수 있다. The filter 125 may be coupled to the lens holder 124. The filter 125 may be disposed between the lens assembly 121 and the sensor. The filter 125 may be disposed on the optical path between the object and the sensor. The filter 125 may filter light having a predetermined wavelength range. The filter 125 may pass light of a specific wavelength. That is, the filter 125 may block by reflecting or absorbing light other than a specific wavelength. The filter 125 may pass infrared rays and block light having a wavelength other than infrared rays. Alternatively, the filter 125 may pass visible light and block light having a wavelength other than visible light. Filter 125 is shiftable. The filter 125 may be integrally shifted with the lens holder 124. The filter 125 may be tilted. The filter 125 can be shifted to adjust the optical path. The filter 125 may change a path of light incident on the sensor unit 130 through a shift. The filter 125 may change a field of view (FOV) angle of incident light or a direction of the FOV.

도 3에 도시되지 않았으나, 영상 처리부(150) 등은 인쇄 회로 기판 내에서 구현될 수 있다. 그리고, 도 1의 발광부(110)는 인쇄 회로 기판(126) 상에서 센서(130)의 측면에 배치되거나, 카메라 모듈(100)의 외부, 예를 들어 카메라 모듈(100)의 측면에 배치될 수도 있다.Although not shown in FIG. 3, the image processing unit 150 or the like may be implemented in a printed circuit board. In addition, the light emitting unit 110 of FIG. 1 may be disposed on the side of the sensor 130 on the printed circuit board 126, or may be disposed outside the camera module 100, for example, on the side of the camera module 100. have.

상기의 예시는 일 실시예에 불과하며, 수광부(120)는 카메라 모듈(100)로 입사되는 광을 집광하여 센서에 전달할 수 있는 다른 구조로 구성될 수도 있다. The above example is only an example, and the light receiving unit 120 may be configured with another structure capable of condensing light incident on the camera module 100 and transmitting it to the sensor.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 센서부를 설명하기 위한 도면이다. 4 is a view for explaining a sensor unit according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 것처럼, 본 발명의 실시예에 따른 센서부(130)는 복수의 셀 영역(P1, P2, …)이 그리드 형태로 배열될 수 있다. 예를 들어, 도 4에서와 같이 320x240 해상도의 센서부(130)는 76,800개의 셀 영역이 그리드 형태로 배열될 수 있다. As shown in FIG. 4, in the sensor unit 130 according to an embodiment of the present invention, a plurality of cell areas P1, P2, ... may be arranged in a grid shape. For example, as shown in FIG. 4, in the sensor unit 130 having a resolution of 320x240, 76,800 cell areas may be arranged in a grid form.

그리고, 각 셀 영역 사이에는 일정한 간격(L)이 형성될 수 있으며, 해당 간격(L)에는 복수의 셀을 전기적으로 연결하기 위한 와이어 등이 배치될 수 있다. 이러한 간격(L)의 폭(dL)은 셀 영역의 폭에 비해 매우 작을 수 있다. In addition, a certain interval L may be formed between each cell region, and a wire or the like for electrically connecting a plurality of cells may be disposed at the interval L. The width dL of the gap L may be very small compared to the width of the cell area.

셀 영역(P1, P2, …)은 입력광 신호를 전기 에너지로 변환하는 영역을 의미할 수 있다. 즉, 셀 영역(P1, P2, …)은 빛을 전기 에너지로 변환하는 포토 다이오드가 구비된 셀 영역을 의미하거나, 구비된 포토 다이오드가 동작하는 셀 영역을 의미할 수도 있다. The cell regions P1, P2, ... may refer to regions for converting an input light signal into electrical energy. That is, the cell regions P1, P2, ... may refer to a cell region in which a photodiode converting light into electrical energy is provided, or a cell region in which the provided photodiode operates.

일 실시예에 따르면, 복수의 셀 영역(P1, P2, …)에는 2개의 포토 다이오드가 구비될 수 있다. 각 셀 영역(P1, P2, …)은 제1 포토 다이오드 및 제1 트랜지스터를 포함하는 제1 수광 유닛(132-1)과 제2 포토 다이오드 및 제2 트랜지스터를 포함하는 제2 수광 유닛(132-2)을 포함할 수 있다.According to an embodiment, two photodiodes may be provided in the plurality of cell regions P1, P2, .... Each of the cell regions P1, P2, ... has a first light receiving unit 132-1 including a first photodiode and a first transistor, and a second light receiving unit 132-including a second photodiode and a second transistor. 2) may be included.

제1 수광 유닛(132-1)과 제2 수광 유닛(132-2)은 서로 180도의 위상차를 가지고 광신호를 수광할 수 있다. 즉, 제1 포토 다이오드가 턴온(turn-on)되어 광신호를 흡수한 후 턴오프(turn-off)되면, 제2 포토 다이오드가 턴온되어 광신호를 흡수한 후 턴오프 될 수 있다. 제1 수광 유닛(132-1)은 In Phase 수신 유닛이라 할 수 있고, 제2 수광 유닛(132-2)은 Out Phase 수신 유닛이라 할 수 있다. 이와 같이, 제1 수광 유닛(132-1) 및 제2 수광 유닛(132-2)이 시간 차를 두고 활성화되면, 객체와의 거리에 따라 수신되는 광량에 차이가 발생하게 된다. 예를 들어, 객체가 카메라 모듈(100) 바로 앞에 있는 경우(즉, 거리=0인 경우)에는 발광부(110)로부터 광신호가 출력된 후 객체에서 반사되어 오는데 걸리는 시간이 0이므로, 광원의 점멸 주기는 그대로 광의 수신 주기가 된다. 이에 따라, 제1 수광 유닛(132-1)만이 빛을 수신하게 되고, 제2 수광 유닛(132-2)은 빛을 수신하지 못하게 된다. 다른 예로, 객체가 카메라 모듈(100)과 소정 거리 떨어져 위치하는 경우, 발광부(110)로부터 광이 출력된 후 객체에서 반사되어 오는데 시간이 걸리므로, 광원의 점멸 주기는 광의 수신 주기와 차이가 나게 된다. 이에 따라, 제1 수광 유닛(132-1)과 제2 수광 유닛(132-2)이 수신하는 빛의 양에 차이가 발생하게 된다. 즉, 제1 수광 유닛(132-1)과 제2 수광 유닛(132-2)에 입력된 광량의 차를 이용하여 객체의 거리가 연산될 수 있다.The first light receiving unit 132-1 and the second light receiving unit 132-2 may receive an optical signal with a phase difference of 180 degrees from each other. That is, when the first photodiode is turned on to absorb the optical signal and then turned off, the second photodiode may be turned on to absorb the optical signal and then turned off. The first light receiving unit 132-1 may be referred to as an in phase receiving unit, and the second light receiving unit 132-2 may be referred to as an out phase receiving unit. In this way, when the first light receiving unit 132-1 and the second light receiving unit 132-2 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 in front of the camera module 100 (that is, when the distance is 0), the time it takes to be reflected from the object after the optical signal is output from the light emitting unit 110 is 0, so the light source blinks. The period becomes the light reception period as it is. Accordingly, only the first light receiving unit 132-1 receives the light, and the second light receiving unit 132-2 does not receive the light. As another example, when the object is located a predetermined distance away from the camera module 100, since it takes time to be reflected from the object after the light is output from the light emitting unit 110, the flashing period of the light source is different from the light reception period. I will. Accordingly, a difference occurs in the amount of light received by the first light receiving unit 132-1 and the second light receiving unit 132-2. That is, the distance of the object may be calculated by using the difference between the amount of light input to the first light receiving unit 132-1 and the second light receiving unit 132-2.

도 5은 본 발명의 실시예에 따른 전기 신호 생성 과정을 설명하기 위한 도면이다. 5 is a diagram illustrating a process of generating an electric signal according to an embodiment of the present invention.

도 5에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 참조 신호, 즉 복조 신호는 4개(C1 내지 C4)일 수 있다. 각 복조 신호(C1 내지 C4)는 출력광(발광부(110)가 출력하는 광), 즉 객체의 입장에서 입사광과 동일한 주파수를 가지되, 서로 90도 위상차를 가질 수 있다. 4개의 복조 신호 중 하나(C1)는 출력광와 동일한 위상을 가질 수 있다. 입력광(수광부(120)가 입력받는 광), 즉 객체의 입장에서 반사광은 출력광이 객체에 입사된 후 반사되어 돌아오는 거리만큼 위상이 지연된다. 센서부(130)는 입력광과 각 복조 신호를 각각 믹싱(mixing)한다. 그러면, 센서부(130)는 도 3의 음영 부분에 대응하는 전기 신호를 각 복조 신호별로 생성할 수 있다. 복조 신호별로 생성된 전기 신호는 영상 신호로서 영상 처리부(150)에 전송되거나, 디지털 변환된 전기 신호가 영상 신호로서 영상 처리부(150)에 전송될 수 있다. As shown in FIG. 5, there may be four reference signals, that is, demodulation signals, according to an embodiment of the present invention (C 1 to C 4 ). Each of the demodulation signals C 1 to C 4 may have the same frequency as the output light (light output from the light emitting unit 110 ), that is, the incident light from the viewpoint of the object, but may have a phase difference of 90 degrees from each other. One of the four demodulated signals C 1 may have the same phase as the output light. The phase of the input light (light received by the light receiving unit 120), that is, the reflected light from the viewpoint of the object, is delayed by a distance from which the output light enters the object and then returns. The sensor unit 130 mixes the input light and each demodulation signal, respectively. Then, the sensor unit 130 may generate an electric signal corresponding to the shaded portion of FIG. 3 for each demodulation signal. The electric signal generated for each demodulation signal may be transmitted to the image processing unit 150 as an image signal, or a digitally converted electrical signal may be transmitted to the image processing unit 150 as an image signal.

다른 실시예로, 노출 시간 동안 복수의 주파수로 출력광이 생성된 경우, 센서는 복수의 주파수에 따른 입력광을 흡수한다. 예를 들어, 주파수 f1과 f2로 출력광이 생성되고, 복수의 복조 신호는 90도의 위상차를 가진다고 가정한다. 그러면, 입사광 역시 주파수 f1과 f2를 가지므로, 주파수가 f1인 입력광과 이에 대응하는 4개의 복조 신호를 통해 4개의 전기 신호가 생성될 수 있다. 그리고 주파수가 f2인 입력광과 이에 대응하는 4개의 복조 신호를 통해 4개의 전기 신호가 생성될 수 있다. 따라서, 전기 신호는 총 8개가 생성될 수 있다. In another embodiment, when the output light is generated at a plurality of frequencies during the exposure time, the sensor absorbs the input light according to the plurality of frequencies. For example, it is assumed that output light is generated at frequencies f 1 and f 2 , and that a plurality of demodulated signals has a phase difference of 90 degrees. Then, since incident light also has frequencies f 1 and f 2 , four electrical signals may be generated through input light having a frequency of f 1 and four demodulation signals corresponding thereto. In addition, four electrical signals may be generated through an input light having a frequency of f 2 and four demodulated signals corresponding thereto. Thus, a total of eight electrical signals can be generated.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 서브 프레임 영상을 설명하기 위한 도면이다. 6 is a diagram for describing a sub-frame image according to an embodiment of the present invention.

앞서 살펴본 바와 같이, 전기 신호는 4개의 복조 신호 별 위상에 대응하여 생성될 수 있다. 따라서, 도 6에 도시된 것처럼, 영상 처리부(150)는 4개의 위상에 대응하는 서브 프레임 영상을 얻을 수 있다. 여기서, 4개의 위상은 0°, 90°, 180°, 270°일 수 있으며, 서브 프레임 영상은 위상 영상, 위상 IR 영상 등과 혼용될 수 있다. As described above, the electric signal may be generated corresponding to the phase of each of the four demodulated signals. Accordingly, as illustrated in FIG. 6, the image processing unit 150 may obtain sub-frame images corresponding to four phases. Here, the four phases may be 0°, 90°, 180°, and 270°, and the sub-frame image may be mixed with a phase image, a phase IR image, and the like.

그리고, 영상 처리부(150)는 복수의 서브 프레임 영상에 기초하여 깊이 영상을 생성할 수 있다. In addition, the image processing unit 150 may generate a depth image based on a plurality of sub-frame images.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 깊이 영상을 설명하기 위한 도면이다. 7 is a diagram for describing a depth image according to an embodiment of the present invention.

도 7의 깊이 영상은 도 4의 서브 프레임 영상에 기초하여 생성된 영상을 나타낸다. 영상 처리부(150)는 복수의 서브 프레임 영상을 이용하여 깊이 영상을 생성할 수 있으며, 이는 아래의 수학식 1 및 수학식 2를 통해 구현될 수 있다. The depth image of FIG. 7 represents an image generated based on the sub-frame image of FIG. 4. The image processing unit 150 may generate a depth image using a plurality of sub-frame images, which may be implemented through Equations 1 and 2 below.

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, Raq(x0)은 0도 위상에 대응하는 서브 프레임 영상을 의미한다. Raq(x90)은 90도 위상에 대응하는 서브 프레임 영상을 의미한다. Raq(x180)은 180도 위상에 대응하는 서브 프레임 영상을 의미한다. Raq(x270)은 270도 위상에 대응하는 서브 프레임 영상을 의미한다. Here, Raq(x 0 ) means a sub-frame image corresponding to a 0 degree phase. Raq(x 90 ) means a sub-frame image corresponding to a 90 degree phase. Raq(x 180 ) means a sub-frame image corresponding to a 180 degree phase. Raq(x 270 ) means a sub-frame image corresponding to a 270 degree phase.

즉, 영상 처리부(150)는 수학식 1을 통해 각 픽셀별로 발광부(110)가 출력하는 광신호와 수광부(120)가 입력받는 광신호 사이의 위상차를 산출할 수 있다. That is, the image processing unit 150 may calculate a phase difference between an optical signal output by the light emitting unit 110 and an optical signal input by the light receiving unit 120 for each pixel through Equation 1.

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, f는 광신호의 주파수를 의미한다. c는 빛의 속도를 의미한다. Here, f means the frequency of the optical signal. c stands for the speed of light.

즉, 영상 처리부(150)는 수학식 2를 통해 각 픽셀별로 카메라 모듈(100)과 객체 사이의 거리를 산출할 수 있다. That is, the image processing unit 150 may calculate the distance between the camera module 100 and the object for each pixel through Equation 2.

한편, 영상 처리부(150)는 복수의 서브 프레임 영상에 기초하여 ToF IR 영상을 생성할 수도 있다. Meanwhile, the image processing unit 150 may generate a ToF IR image based on a plurality of sub-frame images.

도 8는 본 발명의 실시예에 따른 ToF IR 영상을 설명하기 위한 도면이다. 8 is a view for explaining a ToF IR image according to an embodiment of the present invention.

도 8는 도 4의 4개 서브 프레임 영상을 통해 생성된 ToF IR 영상의 일종인 앰플리튜드 영상(amplitude image)을 나타낸다. FIG. 8 shows an amplitude image, which is a kind of ToF IR image generated through the four sub-frame images of FIG. 4.

도 8에서와 같은 앰플리튜드 영상을 생성하기 위하여, 영상 처리부(150)는 아래의 수학식 3을 이용할 수 있다. In order to generate the amplitude image as shown in FIG. 8, the image processing unit 150 may use Equation 3 below.

Figure pat00003
Figure pat00003

다른 예로, 영상 처리부(150)는 아래의 수학식 4를 이용하여 ToF IR 영상의 일종인 인텐시티 영상(intensity image)을 생성할 수 있다. 인텐시티 영상은 컨피던스(confidence) 영상과 혼용될 수 있다.As another example, the image processing unit 150 may generate an intensity image, which is a type of ToF IR image, using Equation 4 below. The intensity image may be mixed with a confidence image.

Figure pat00004
Figure pat00004

앰플리튜드 영상이나 인텐시티 영상과 같은 ToF IR 영상은 그레이 영상일 수 있다. A ToF IR image such as an amplitude image or an intensity image may be a gray image.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 발광부의 광신호를 설명하기 위한 도면이다. 9 is a view for explaining an optical signal of a light emitting unit according to an embodiment of the present invention.

발광부(110)는 소정의 듀티비를 가지는 광신호를 출력할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 발광부는 0%보다 크고 25%보다 작은 범위의 듀티비를 가지는 광신호를 출력할 수 있다. The light emitting unit 110 may output an optical signal having a predetermined duty ratio. The light emitting unit according to the exemplary embodiment of the present invention may output an optical signal having a duty ratio in a range of greater than 0% and less than 25%.

도 9는 25%의 듀티비와 10%의 듀티비에 따른 광신호를 광 파워(light power)를 도시한다. 도 9에 도시된 것처럼, 듀티비가 작을수록 하나의 노출주기 동안 광이 출력되는 시간이 짧아진다. 듀티비가 작을수록 광이 출력되는 시간이 짧아지므로 전력 소모가 적어지는 장점이 있다. 하지만 광이 출력되는 시간이 짧아짐으로 인해 측정이 거리 측정이 불가능한 구간이 발생할 수 있다. 9 shows light power of an optical signal according to a duty ratio of 25% and a duty ratio of 10%. As shown in FIG. 9, the smaller the duty ratio is, the shorter the time the light is output during one exposure period. The smaller the duty ratio is, the shorter the time the light is outputted, thus reducing power consumption. However, due to the shortening of the light output time, there may be a section in which the distance measurement is impossible.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 발광부의 광신호에 따른 측정 가능한 위상 영역을 나타낸 도면이다. 10 is a view showing a measurable phase region according to an optical signal of a light emitting unit according to an embodiment of the present invention.

도 10의 (a)는 실제 위상에 대응하는 정규화된 신호값을 도시한 그래프이며, 도 10의 (b)는 도 10의 (a)를 아크탄젠트(tan-1) 연산하여 실제 위상에 대응하는 측정된 위상값을 도시하고 있다. 도 10의 (a) 및 (b)에 나타난 것처럼 광신호의 듀비티가 25% 이상인 경우(예를 들어, 이상적인 경우, 듀티비 50%인 경우, 듀티비 25%인 경우)에는 실제 위상과 측정 위상이 1대 1의 대응 관계를 가지므로 노출주기의 전체 위상 영역에서 객체에 대한 거리 측정이 가능함을 알 수 있다. Figure 10 (a) is a graph showing the normalized signal value corresponding to the actual phase, Figure 10 (b) is a graph corresponding to the actual phase by calculating the arc tangent (tan -1) of Figure 10 (a). It shows the measured phase value. As shown in (a) and (b) of Fig. 10, when the duty ratio of the optical signal is 25% or more (for example, the ideal case, the duty ratio is 50%, the duty ratio is 25%), the actual phase and measurement Since the phase has a one-to-one correspondence, it can be seen that the distance to the object can be measured in the entire phase region of the exposure period.

하지만, 듀티비가 25%보다 작은 경우(예를 들어, 듀티비 20%인 경우, 듀티비 10%인 경우)에는 실제 위상과 측정 위상이 1대 1의 대응 관계를 가지는 않는 구간이 발생할 수 있다. 즉, 노출주기의 전체 위상 영역 중 일부 위상 영역에서 객체에 대한 거리 측정이 불가능할 수 있다. However, when the duty ratio is less than 25% (for example, when the duty ratio is 20% or the duty ratio is 10%), a section in which the actual phase and the measurement phase do not have a one-to-one correspondence may occur. That is, it may not be possible to measure a distance to an object in some of the phase regions of the entire phase region of the exposure period.

따라서, 광신호의 듀비티를 감소시킴과 동시에 객체에 대한 거리 측정 정확도를 향상시키기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈(100)은 복수의 시퀀스에 따라 각 프레임 별로 발광부(110)가 출력하는 광신호의 출력 위상을 시프트시키거나 센서부(130)의 수신 위상을 시프트시켜 노출주기의 전체 위상 영역에 대해 객체에 대한 거리를 측정할 수 있도록 한다. Therefore, in order to reduce the duty of the optical signal and improve the accuracy of distance measurement with respect to an object, the camera module 100 according to an embodiment of the present invention includes the light emitting unit 110 for each frame according to a plurality of sequences. The output phase of the output optical signal is shifted or the reception phase of the sensor unit 130 is shifted so that the distance to the object can be measured for the entire phase region of the exposure period.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 발광부의 출력 위상 시프트를 설명하기 위한 도면이다. 11 is a diagram for explaining an output phase shift of a light emitting unit according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 11을 참조하면, 제어부(140)는 복수의 시퀀스에 따라 광신호의 출력 위상을 시프트시키도록 발광부(110)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(140)는 제1 노출주기에서 제1 시퀀스에 따라 기준 위상의 광신호(도 11에서 실선으로 도시된 부분)를 생성하도록 발광부(110)를 제어할 수 있다. 그리고, 제어부(140)는 제2 노출주기에서 제2 시퀀스에 따라 기준 위상으로부터 소정의 위상이 시프트된 출력 위상의 광신호(도 11에서 점선으로 도시된 부분)를 생성하도록 발광부(110)를 제어할 수 있다. 이때, 제2 노출주기는 제1 노출주기 다음의 노출주기를 의미할 수 있다. 복수의 시퀀스가 제1 시퀀스와 제2 시퀀스를 포함하는 경우, 제어부(140)는 제2 시퀀스에 따라 발광부(110)를 제어한 후, 제3 노출주기에서는 제1 시퀀스에 따라 발광부(110)를 제어할 수 있다. 즉, 복수의 시퀀스는 순차적으로 반복될 수 있다. Referring to FIG. 11, the controller 140 may control the light emitting unit 110 to shift the output phase of the optical signal according to a plurality of sequences. For example, the control unit 140 may control the light emitting unit 110 to generate an optical signal of a reference phase (a part shown by a solid line in FIG. 11) according to a first sequence in a first exposure period. In addition, the control unit 140 controls the light-emitting unit 110 to generate an optical signal (a portion shown by a dotted line in FIG. 11) of an output phase in which a predetermined phase is shifted from the reference phase according to the second sequence in the second exposure period. Can be controlled. In this case, the second exposure period may mean an exposure period following the first exposure period. When the plurality of sequences includes the first sequence and the second sequence, the control unit 140 controls the light emitting unit 110 according to the second sequence, and then, in the third exposure period, the light emitting unit 110 is controlled according to the first sequence. ) Can be controlled. That is, a plurality of sequences may be sequentially repeated.

표 1은 복수의 시퀀스가 제1 내지 제2-2 시퀀스를 포함하고 있는 경우 광신호의 위상을 나타낸 표이다. Table 1 is a table showing the phases of an optical signal when a plurality of sequences includes the first to the second-2 sequences.

광신호의 위상Optical signal phase 제1 시퀀스First sequence 00 제2-1 시퀀스2-1 sequence 0.16π0.16π 제2-2 시퀀스2-2 sequence 0.32π0.32π

표 1에 따르면, 제어부(140)는 제1 시퀀스에 따라 0의 위상(기준 위상)의 광신호를 생성하도록 발광부(110)를 제어한 후, 제2-1 시퀀스에 따라 0.16π만큼 위상이 시프트된 광신호를 생성하도록 발광부(110)를 제어할 수 있다. 그리고 제어부(140)는 제2-2 시퀀스에 따라 제2-1 시퀀스 대비 0.16π만큼 위상이 시프트되고 제1 시퀀스 대비 0.32π만큼 위상이 시프트된 광신호를 생성하도록 발광부(110)를 제어할 수 있다. According to Table 1, the control unit 140 controls the light emitting unit 110 to generate an optical signal of 0 phase (reference phase) according to the first sequence, and then the phase is changed by 0.16π according to the 2-1 sequence. The light emitting unit 110 may be controlled to generate a shifted optical signal. In addition, the controller 140 controls the light emitting unit 110 to generate an optical signal whose phase is shifted by 0.16π compared to the 2-1 sequence and whose phase is shifted by 0.32π compared to the first sequence according to the 2-2 sequence. I can.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 센서부의 수신 위상 시프트를 설명하기 위한 도면이다. 12 is a diagram for explaining a phase shift of a reception of a sensor unit according to an embodiment of the present invention.

도 12를 참조하면, 제어부(140)는 복수의 시퀀스에 따라 광신호에 대한 수신 위상, 즉 센서부(130)가 수신하는 광신호의 수신 위상을 시프트시키도록 센서부(130)를 제어할 수 있다. 위에서 살펴본 것처럼, 센서부(130)는 1개의 노출주기 동안 4개의 참조 신호, 즉 복조 신호를 통해 4개의 영상 신호를 생성할 수 있다. 4개의 참조 신호는 90도의 위상차를 가질 수 있다. 예를 들어, 제어부(140)는 제1 노출주기에서 제1 시퀀스에 따라 기준 위상의 참조신호를 생성하도록 센서부(130)를 제어할 수 있다. 즉, 제어부(140)는 제1 노출주기에서 제1 시퀀스에 따라 기준 위상에 대응하는 수신 위상에 따라 센서부(130)를 제어할 수 있다. 그리고, 제어부(140)는 제2 노출주기에서 제2 시퀀스에 따라 기준 위상으로부터 소정의 위상이 시프트된 참조신호를 생성하도록 센서부(130)를 제어할 수 있다. 즉, 제어부(140)는 제2 노출주기에서 제2 시퀀스에 따라 기준 위상으로부터 소정의 위상이 시프트된 위상에 대응하는 수신 위상에 따라 센서부(130)를 제어할 수 있다. 이때, 제2 노출주기는 제1 노출주기 다음의 노출주기를 의미할 수 있다. 복수의 시퀀스가 제1 시퀀스와 제2 시퀀스를 포함하는 경우, 제어부(140)는 제2 시퀀스에 따라 센서부(130)를 제어한 후, 제3 노출주기에서는 제1 시퀀스에 따라 센서부(130)를 제어할 수 있다. 즉, 복수의 시퀀스는 순차적으로 반복될 수 있다.Referring to FIG. 12, the control unit 140 may control the sensor unit 130 to shift the reception phase of the optical signal, that is, the reception phase of the optical signal received by the sensor unit 130 according to a plurality of sequences. have. As described above, the sensor unit 130 may generate four image signals through four reference signals, that is, a demodulation signal, during one exposure period. The four reference signals may have a phase difference of 90 degrees. For example, the control unit 140 may control the sensor unit 130 to generate a reference signal of a reference phase according to a first sequence in a first exposure period. That is, the controller 140 may control the sensor unit 130 according to the reception phase corresponding to the reference phase according to the first sequence in the first exposure period. In addition, the control unit 140 may control the sensor unit 130 to generate a reference signal in which a predetermined phase is shifted from the reference phase according to the second sequence in the second exposure period. That is, the controller 140 may control the sensor unit 130 according to a reception phase corresponding to a phase in which a predetermined phase is shifted from the reference phase according to the second sequence in the second exposure period. In this case, the second exposure period may mean an exposure period following the first exposure period. When the plurality of sequences includes the first sequence and the second sequence, the controller 140 controls the sensor unit 130 according to the second sequence, and then, in the third exposure period, the sensor unit 130 ) Can be controlled. That is, a plurality of sequences may be sequentially repeated.

표 2는 복수의 시퀀스가 제1 내지 제3 시퀀스를 포함하고 있는 경우 복조 신호의 위상을 나타낸 표이다.Table 2 is a table showing the phases of a demodulated signal when a plurality of sequences includes the first to third sequences.

제1 수신
위상
First reception
Phase
제2 수신
위상
Second reception
Phase
제3 수신
위상
3rd reception
Phase
제4 수신
위상
4th reception
Phase
제1 시퀀스First sequence 00 π/2π/2 ππ 3π/23π/2 제2-1 시퀀스2-1 sequence 0.16π0.16π π/2+0.16ππ/2+0.16π π+0.16ππ+0.16π 3π/2+0.16π3π/2+0.16π 제2-2 시퀀스2-2 sequence 0.32π0.32π π/2+0.32ππ/2+0.32π π+0.32ππ+0.32π 3π/2+0.32π3π/2+0.32π

표 2에 따르면, 제어부(140)는 제1 시퀀스에 따라 0, π/2, π, 3π/2의 수신 위상에 따라 광신호를 수신하도록 센서부(130)를 제어한 후, 제2-1 시퀀스에 따라 0.16π, π/2+0.16π, π+0.16π, 3π/2+0.16π의 수신 위상에 따라 광신호를 수신하도록 센서부(130)를 제어할 수 있다. 제2-1 시퀀스에서 제1 내지 제4 수신 위상은 제1 시퀀스에서 제1 내지 제4 수신 위상보다 각각 위상이 0.16π만큼 시프트하였음을 알 수 있다. 그리고 제어부(140)는 제2-2 시퀀스에 따라 0.32π, π/2+0.32π, π+0.32π, 3π/2+0.32π의 수신 위상에 따라 센서부(130)를 제어할 수 있다. 제2-2 시퀀스에서 제1 내지 제4 수신 위상은 제1 시퀀스의 제1 내지 제4 수신 위상보다 각각 위상이 0.32π만큼 시프트하였고, 제2-1 시퀀스의 제1 내지 제4 수신 위상보다 각각 위상이 0.16π만큼 시프트하였음을 알 수 있다. According to Table 2, the control unit 140 controls the sensor unit 130 to receive an optical signal according to the reception phase of 0, π/2, π, and 3π/2 according to the first sequence, and then the 2-1 The sensor unit 130 may be controlled to receive an optical signal according to a reception phase of 0.16π, π/2+0.16π, π+0.16π, and 3π/2+0.16π according to the sequence. It can be seen that the phases of the first to fourth reception phases in the 2-1 sequence are shifted by 0.16π from the first to fourth reception phases in the first sequence. In addition, the controller 140 may control the sensor unit 130 according to the reception phase of 0.32π, π/2+0.32π, π+0.32π, and 3π/2+0.32π according to the 2-2 sequence. In the 2-2 sequence, the first to fourth reception phases are respectively shifted by 0.32π from the first to fourth reception phases of the first sequence, and the first to fourth reception phases of the 2-1 sequence, respectively. It can be seen that the phase shifted by 0.16π.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 위상별 측정 가능 영역을 설명하기 위한 도면이다.13 is a diagram for describing a measurable area for each phase according to an embodiment of the present invention.

광신호의 듀티비가 10%인 경우, 0도 위상(기준 위상)에서 거리를 측정할 경우, 도 15의 (a)의 음영 부분에서만 거리가 측정되며, 이외의 부분에서는 거리가 측정되지 않을 수 있다. 하지만, 소정의 위상만큼 발광부(110)의 출력 위상이나 센서부(130)의 수신 위상을 시프트하게 되면, 도 15의 (b) 내지 (d)처럼 0도 위상에서 측정되지 않은 영역에 대한 거리가 측정될 수 있다. 따라서, 복수의 시퀀스 각각에 대응하여 생성된 영상 신호를 통해 하나의 깊이 영상을 생성할 경우, 전체 위상에 대응하는 거리 정보를 획득할 수 있다. When the duty ratio of the optical signal is 10%, when the distance is measured at the 0 degree phase (reference phase), the distance is measured only in the shaded part of FIG. 15A, and the distance may not be measured in other parts. . However, if the output phase of the light emitting unit 110 or the reception phase of the sensor unit 130 is shifted by a predetermined phase, the distance to the area not measured at the 0 degree phase as shown in FIGS. 15B to 15D Can be measured. Accordingly, when one depth image is generated through an image signal generated corresponding to each of a plurality of sequences, distance information corresponding to the entire phase may be obtained.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 제어부의 시프트 위상 설정의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 14 is a diagram illustrating an embodiment of setting a shift phase of a control unit according to an embodiment of the present invention.

도 14는 듀티비가 10%인 경우를 나타낸 도면으로서, 도 14의 (a)는 실제 위상에 대한 정규화된 신호의 값을 복수의 시퀀스별로 도시한 그래프이고, 도 14의 (b)는 실제 위상에 대한 측정 위상을 복수의 시퀀스 별로 도시한 그래프이다. 도 14의 (b)에 도시된 각 음영은 각 시퀀스별로 깊이 정보를 획득할 수 있는 위상 영역을 의미한다. 14 is a diagram showing a case where the duty ratio is 10%, FIG. 14(a) is a graph showing a value of a normalized signal for an actual phase by a plurality of sequences, and FIG. 14(b) is a graph showing the actual phase. It is a graph showing the measurement phase for each of a plurality of sequences. Each shade shown in (b) of FIG. 14 refers to a phase region in which depth information can be obtained for each sequence.

도 14에 도시된 것처럼, 듀티비 10%인 경우 기준 위상으로부터 2번의 위상 시프트를 하면, 노출주기의 전체 위상 영역에 대한 객체와의 거리 정보를 획득할 수 있다. 따라서, 듀티비 10%에서 최적의 시프트 위상은 0.16π이다. As shown in FIG. 14, when the duty ratio is 10% and the phase shift is performed twice from the reference phase, distance information with respect to the object in the entire phase region of the exposure period can be obtained. Therefore, the optimal shift phase at a duty ratio of 10% is 0.16π.

이와 같은 최적의 시프트 위상을 검출하여 객체와의 거리를 측정하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 제어부(140)는 제1 시퀀스에 대응하여 생성된 영상 신호에 기초하여 시프트 위상을 설정할 수 있다. 구체적으로 제어부(140)는 제1 시퀀스에 대응하여 생성된 영상 신호를 통해 객체와의 거리 측정이 가능한 위상 영역을 산출하고, 산출된 위상 영역에 따라 시프트 위상을 설정할 수 있다. 제어부(140)는 시프트 위상에 따라 제2 시퀀스의 개수를 결정할 수 있다. 이때, 제1 시퀀스에 대응하는 노출주기는 제2 시퀀스에 대응하는 노출주기보다 작을 수 있다. 예를 들어, 제1 시퀀스에 대응하는 노출주기는 제2 시퀀스에 대응하는 노출주기의 50%일 수 있다. In order to detect the optimum shift phase and measure the distance to the object, the controller 140 according to an embodiment of the present invention may set the shift phase based on the image signal generated in response to the first sequence. In more detail, the controller 140 may calculate a phase region in which a distance to an object can be measured through an image signal generated in response to the first sequence, and may set a shift phase according to the calculated phase region. The controller 140 may determine the number of second sequences according to the shift phase. In this case, the exposure period corresponding to the first sequence may be smaller than the exposure period corresponding to the second sequence. For example, the exposure period corresponding to the first sequence may be 50% of the exposure period corresponding to the second sequence.

한편, ToF 카메라 모듈의 경우 일정 거리 이상의 물체에 대해서는 거리가 측정되지 않을 수 있다. 예를 들어, 특정 객체에 대한 거리 정보를 측정하는 경우, 객체의 배경이 되는 부분은 측정 거리를 초과할 수 있으므로 거리 정보를 획득할 수 없다. 이와 같이 거리가 너무 멀어 거리 정보를 획득할 수 없는 부분의 경우 짧은 듀티비로 인해 노출주기 중 측정되지 않는 영역을 위상 시프트를 통해 측정하더라도 거리 정보를 획득할 수 없다. 다른 예로, 객체 중 일부분이 카메라 모듈(100)과 매우 가까워 제1 시퀀스에 대응하여 생성된 영상 신호만으로 거리 정보의 획득이 가능할 수 있다. 이 경우 노출주기 중 측정되지 않는 영역을 위상 시프트를 통해 측정하더라도 획득된 거리 정보는 변동이 없다. 즉, 상황에 따라 각 픽셀별로 다양한 거리 정보를 생성하게 되므로 노출주기 중 측정되지 않는 영역을 위상 시프트를 통해 측정할 필요가 없는 경우가 발생할 수 있다. On the other hand, in the case of the ToF camera module, the distance may not be measured for objects that are more than a certain distance. For example, in the case of measuring distance information for a specific object, the distance information may not be obtained because the background portion of the object may exceed the measurement distance. In the case of a portion where distance information cannot be obtained because the distance is too far as described above, distance information cannot be obtained even if a region that is not measured during the exposure period is measured through a phase shift due to a short duty ratio. As another example, since some of the objects are very close to the camera module 100, distance information may be obtained only with an image signal generated in response to the first sequence. In this case, even if an area that is not measured during the exposure period is measured through a phase shift, the obtained distance information does not change. That is, since various distance information is generated for each pixel according to a situation, there may be a case where it is not necessary to measure an unmeasured area during an exposure period through a phase shift.

이러한 상황에서 최적의 구동을 위해, 본 발명의 실시예에 따른 제어부(140)는 센서부(130)의 각 픽셀 별로 광신호에 대한 복조 신호의 위상을 시프트시키도록 센서부(130)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제2 시퀀스에서, 1번 픽셀에 대한 복조 신호의 위상은 0.16π 시프트시키도록 센서부(130)를 제어하는 반면, 2번 픽셀에 대한 복조 신호의 위상은 0.24π 시프트시키도록 센서부(130)를 제어할 수 있다. 이때, 각 픽셀에 대한 복조 신호의 시프트 위상은 제1 시퀀스에 대응하여 생성된 영상 신호에 기초하여 설정될 수 있다.For optimal driving in this situation, the control unit 140 according to the embodiment of the present invention controls the sensor unit 130 to shift the phase of the demodulation signal for the optical signal for each pixel of the sensor unit 130. I can. For example, in the second sequence, the sensor unit 130 is controlled to shift the phase of the demodulation signal for the first pixel by 0.16π, while the sensor unit 130 shifts the phase of the demodulation signal for the second pixel by 0.24π. The unit 130 can be controlled. In this case, the shift phase of the demodulation signal for each pixel may be set based on the image signal generated in response to the first sequence.

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. Although the embodiments have been described above, these are only examples and do not limit the present invention, and those of ordinary skill in the field to which the present invention belongs are not exemplified above without departing from the essential characteristics of the present embodiment. It will be seen that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiment can be modified and implemented. And differences related to these modifications and applications should be construed as being included in the scope of the present invention defined in the appended claims.

100 : 카메라 모듈
110 : 발광부
120 : 수광부
130 : 센서부
140 : 제어부
150 : 영상 처리부
160 : 틸트부
100: camera module
110: light emitting unit
120: light receiving unit
130: sensor unit
140: control unit
150: image processing unit
160: tilt part

Claims (9)

객체에 광신호를 출력하는 발광부;
상기 발광부로부터 출력되어 상기 객체에 반사된 광신호를 집광하는 수광부;
상기 수광부에 의해 집광된 광신호를 수신하는 센서부; 및
상기 발광부의 출력 위상 및 상기 센서부의 수신 위상 중 적어도 하나를 시프트 시키도록 상기 발광부 및 상기 센서부 중 적어도 하나를 제어하는 제어부를 포함하는 카메라 모듈.
A light emitting unit that outputs an optical signal to the object;
A light-receiving unit that is output from the light-emitting unit and condenses the optical signal reflected on the object;
A sensor unit for receiving an optical signal condensed by the light receiving unit; And
A camera module including a control unit for controlling at least one of the light emitting unit and the sensor unit to shift at least one of an output phase of the light emitting unit and a reception phase of the sensor unit.
제1항에 있어서,
상기 광신호의 듀티비는,
0%보다 크고 25%보다 작은 범위 내에서 설정되는 카메라 모듈.
The method of claim 1,
The duty ratio of the optical signal is,
Camera module set within a range greater than 0% and less than 25%.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 발광부 또는 상기 센서부를 복수의 시퀀스에 따라 제어하고,
상기 복수의 시퀀스는,
기준 위상에 대응하는 제1 시퀀스 및 상기 기준 위상으로부터 소정의 위상만큼 시프트된 제2 시퀀스를 포함하는 카메라 모듈.
The method of claim 1,
The control unit,
Controlling the light emitting unit or the sensor unit according to a plurality of sequences,
The plurality of sequences,
A camera module comprising a first sequence corresponding to a reference phase and a second sequence shifted by a predetermined phase from the reference phase.
제3항에 있어서,
상기 복수의 시퀀스 각각은,
서로 다른 위상에 대응하는 카메라 모듈.
The method of claim 3,
Each of the plurality of sequences,
Camera modules corresponding to different phases.
제3항에 있어서,
상기 제1 시퀀스에 대응하는 광신호의 노출 주기는,
상기 제2 시퀀스에 대응하는 광신호의 노출 주기보다 작은 카메라 모듈.
The method of claim 3,
The exposure period of the optical signal corresponding to the first sequence,
A camera module that is smaller than an exposure period of an optical signal corresponding to the second sequence.
제3항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1 시퀀스에 대응하여 생성된 영상 신호에 기초하여 상기 제2 시퀀스의 위상을 설정하는 카메라 모듈.
The method of claim 3,
The control unit,
A camera module configured to set the phase of the second sequence based on an image signal generated in response to the first sequence.
제3항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 복수의 시퀀스 각각이 하나의 영상 프레임에 대응하는 노출주기 동안 수행되는 카메라 모듈.
The method of claim 3,
The control unit,
A camera module in which each of the plurality of sequences is performed during an exposure period corresponding to one image frame.
제3항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1 시퀀스에 대응하여 생성된 영상 신호에 기초하여 상기 센서부의 각 픽셀 별로 상기 광신호에 대한 복조 신호의 위상을 시프트시키도록 상기 센서부를 제어하는 카메라 모듈.
The method of claim 3,
The control unit,
A camera module controlling the sensor unit to shift the phase of the demodulated signal for the optical signal for each pixel of the sensor unit based on the image signal generated in response to the first sequence.
제1항에 있어서,
상기 복수의 시퀀스에 대응하는 복수의 영상 신호를 이용하여 깊이 영상을 생성하는 영상 처리부를 더 포함하는 카메라 모듈.
The method of claim 1,
Camera module further comprising an image processing unit for generating a depth image by using a plurality of image signals corresponding to the plurality of sequences.
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