KR20210066517A - Distance measuring device and driving method thereof - Google Patents

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KR20210066517A
KR20210066517A KR1020190155858A KR20190155858A KR20210066517A KR 20210066517 A KR20210066517 A KR 20210066517A KR 1020190155858 A KR1020190155858 A KR 1020190155858A KR 20190155858 A KR20190155858 A KR 20190155858A KR 20210066517 A KR20210066517 A KR 20210066517A
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Abstract

An embodiment of the present invention provides a distance measuring device, comprising: a Time of Flight (TOF) type sensor module having a light emitting unit for irradiating light toward an object and a light receiving unit for receiving light reflected from the object; a controller unit calculating a distance value between the sensor module and the object based on the characteristics of the received light; and a converter unit converting the distance value into an analog signal to generate an output value, wherein the controller unit generates a first output value in proportion to the distance value when the distance value is within a preset first distance value range, and controls the converter unit to generate a second output value or a third output value when the distance value is out of the first distance value range, wherein the second output value and the third output value are different from each other.

Description

거리 측정 장치 및 이의 구동 방법{DISTANCE MEASURING DEVICE AND DRIVING METHOD THEREOF}DISTANCE MEASURING DEVICE AND DRIVING METHOD THEREOF

본 발명은 거리 측정 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 거리 측정의 정확성을 높일 수 있는 TOF(Time Of Flight) 방식의 거리 측정 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a distance measuring apparatus and a driving method thereof, and more particularly, to a TOF (Time Of Flight) distance measuring apparatus capable of increasing accuracy of distance measurement, and a driving method thereof.

거리 측정 장치는 2지점 간의 거리를 측정하는 기기이다.A distance measuring device is a device that measures the distance between two points.

이러한 거리 측정 장치는 초음파를 이용하여 거리를 측정하는 초음파식 거리 측정 장치와 광원을 이용하여 거리를 측정하는 광학식 거리 측정 장치가 있다.The distance measuring device includes an ultrasonic distance measuring device that measures a distance using ultrasonic waves and an optical distance measuring device that measures a distance using a light source.

먼저, 초음파식 거리 측정 장치는 대상물(O1, O2)을 향해 초음파를 송신한 후, 대상물(O1, O2)로부터 반사되는 반사파의 수신을 통해 대상물(O1, O2)의 거리를 측정하게 된다.First, the ultrasonic distance measuring apparatus transmits ultrasonic waves toward the objects O1 and O2, and then measures the distances of the objects O1 and O2 through reception of a reflected wave reflected from the objects O1 and O2.

그러나 이러한 초음파식 거리 측정 장치는 대상물(O1, O2)이 스펀지나 스티로폼 같은 흡음재로 이루어진 경우, 대상물(O1, O2)에 대한 거리 측정이 이루어지지 못하는 문제가 있다.However, in this ultrasonic distance measuring device, when the objects O1 and O2 are made of a sound absorbing material such as a sponge or styrofoam, there is a problem in that the distance measurement cannot be made with respect to the objects O1 and O2.

그리고, 광학식 거리 측정 장치는 적외선 또는 자연광 등의 다양한 광원을 이용하여 2지점 간의 거리를 측정하게 된다.In addition, the optical distance measuring apparatus measures the distance between two points using various light sources such as infrared rays or natural light.

이러한 광학식 거리 측정 장치는 다양한 방식을 이용하여 거리를 측정하는데, 대표적으로는 대상물(O1, O2)의 거리 변화에 따른 초점거리의 이동을 계산하여 거리를 측정하는 삼각 측정법이 있다.Such an optical distance measuring device measures the distance using various methods, and a representative triangulation method for measuring the distance by calculating the movement of the focal length according to the change in the distance of the objects O1 and O2 is used.

도 1은 종래의 삼각 측정법을 이용하는 거리 측정 장치를 도시한 예시도이다.1 is an exemplary diagram illustrating a distance measuring device using a conventional triangulation method.

도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 거리 측정 장치는 발광부(1), 수광부(2), 제1 렌즈(L1) 및 제2 렌즈(L2)를 구비할 수 있다. As shown in FIG. 1A , the distance measuring device may include a light emitting unit 1 , a light receiving unit 2 , a first lens L1 and a second lens L2 .

발광부(1)는 대상물(O1, O2)을 향해 광을 조사할 수 있다. 그리고 발광부(1)로부터 조사된 광은 제1 렌즈(L1)를 투과하여 대상물(O1, O2)에 도달할 수 있다. 그리고, 대상물(O1, O2)로부터 반사된 광은 제2 렌즈(L2)를 투과하여 수광부(2)에 수광된다. The light emitting unit 1 may irradiate light toward the objects O1 and O2. In addition, the light irradiated from the light emitting unit 1 may pass through the first lens L1 to reach the objects O1 and O2. Then, the light reflected from the objects O1 and O2 passes through the second lens L2 and is received by the light receiving unit 2 .

그리고, 수광부(2)는 수광된 광이 결상된 위치에 따른 저항값이 반영된 출력 전압을 생성할 수 있다. In addition, the light receiving unit 2 may generate an output voltage in which a resistance value according to a position at which the received light is formed is reflected.

일 예로, 수광부(2)는 대상물(O1, O2)로부터 반사된 광이 결상된 지점으로부터 수광부(2)의 좌측 단부까지의 거리에 기초한 저항값을 반영하는 출력 전압을 생성할 수 있다.For example, the light receiving unit 2 may generate an output voltage reflecting a resistance value based on a distance from a point where the light reflected from the objects O1 and O2 is formed to a left end of the light receiving unit 2 .

도 1의 (b)는 수광부(2)에서 생성된 출력 전압을 도시한 그래프도이다. 도 1 (b)의 가로축은 거리 측정 장치와 대상물(O1, O2) 사이의 거리(이하, 실제 거리)를 나타낸다. 그리고, 도 1 (b)의 세로축은 수광부(2)에서 생성되는 출력 전압을 나타낸다.FIG. 1B is a graph showing the output voltage generated by the light receiving unit 2 . The horizontal axis of FIG. 1B represents the distance (hereinafter, the actual distance) between the distance measuring device and the objects O1 and O2. In addition, the vertical axis of FIG. 1(b) represents the output voltage generated by the light receiving unit 2 .

도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 종래의 거리 측정 장치에 구비된 수광부(2)에서 생성된 출력 전압은 실제 거리가 가까울 때는 급격히 상승하여 피크 전압에 도달하게 된다. 그리고, 출력 전압은 실제 거리가 멀어짐에 따라 지수함수 형태로 하강하게 된다.As shown in (b) of FIG. 1, the output voltage generated by the light receiving unit 2 provided in the conventional distance measuring device rapidly increases to reach the peak voltage when the actual distance is close. And, the output voltage falls in the form of an exponential function as the actual distance increases.

이때, 출력 전압은 실제 거리와 1:1로 대응되지 않는다.At this time, the output voltage does not correspond to the actual distance 1:1.

일 예로 도 1 (b)의 B 영역을 참고하면, 실제 거리가4cm일 때와, 실제 거리가 9cm 일 때의 출력 전압은 서로 같다. As an example, referring to region B of FIG. 1B , the output voltages when the actual distance is 4 cm and when the actual distance is 9 cm are the same.

이로 인해 종래의 거리 측정 장치는 피크 전압을 기준으로 좌측(근접 구간) 또는 우측(비 근접 구간) 어느 하나의 구간에 해당하는 실제 거리만을 측정할 수 있는 문제점이 있었다.For this reason, the conventional distance measuring apparatus has a problem in that it can measure only the actual distance corresponding to either the left (proximity section) or right (non-proximity section) section based on the peak voltage.

이러한 문제로 인해 종래의 거리 측정 장치는 별도의 하우징을 구비하여 거리 측정 장치 주변의 일정 거리 이내에 대상물(O1, O2)이 접근하는 것을 차단하는 등, 근접 구간에서 출력 전압이 발생하는 것을 원천적으로 차단하여 거리 측정의 오류를 방지해야 하는 불편함이 있었다.Due to this problem, the conventional distance measuring device has a separate housing to fundamentally block the generation of the output voltage in the proximity section, such as blocking the approach of the objects (O1, O2) within a certain distance around the distance measuring device. Therefore, there was the inconvenience of preventing an error in the distance measurement.

또한, 삼각 측정법을 이용하는 거리 측정 장치는 측정 원리 상 실제 거리와 출력 전압의 선형 비례 관계가 성립할 수 없으므로, 실제 거리에 따른 출력 전압의 기울기가 급격하거나 완만한 구간에서는 거리 측정의 정확도가 낮아지는 문제점이 있었다.In addition, since the distance measuring device using the triangulation method cannot establish a linear proportional relationship between the actual distance and the output voltage due to the measurement principle, the accuracy of distance measurement is lowered in the section where the slope of the output voltage according to the actual distance is steep or gentle There was a problem.

일 예로, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 실제 거리가 70cm 이상인 경우, 출력 전압의 기울기가 지나치게 완만하기 때문에 출력 전압에 기초하여 실제 거리를 정확히 측정하기 어려운 문제점이 있다.For example, as shown in FIG. 1B , when the actual distance is 70 cm or more, it is difficult to accurately measure the actual distance based on the output voltage because the slope of the output voltage is too gentle.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 거리 측정의 정확성을 높일 수 있는 TOF(Time Of Flight) 방식의 거리 측정 장치 및 이의 구동 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a time-of-flight (TOF) type distance measuring apparatus capable of increasing distance measurement accuracy, and a driving method thereof.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 대상물과의 거리 관계를 명확히 판단할 수 있는 거리 측정 장치 및 이의 구동 방법을 제공하는 것이다.Another technical problem to be achieved by the present invention is to provide a distance measuring device capable of clearly determining a distance relationship with an object and a driving method thereof.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the description below. There will be.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 거리 측정 장치에 있어서, 대상물을 향해 광을 조사하는 발광부와, 상기 대상물로부터 반사된 광을 수광하는 수광부를 구비하는 TOF(Time of Flight) 방식의 센서 모듈; 상기 수광된 광의 특성을 기초로 상기 센서 모듈과 상기 대상물 사이의 거리 값을 산출하는 컨트롤러 유닛; 및 상기 거리 값을 아날로그 신호로 변환하여 출력 값을 생성하는 컨버터 유닛을 포함하고, 상기 컨트롤러 유닛은 상기 거리 값이 기 설정된 제 1 거리 값 범위 이내인 경우 상기 거리 값에 비례하여 제 1 출력 값을 생성하고, 상기 제 1 거리 값 범위 이외이면 서로 다른 제 2 출력 값 또는 제 3 출력 값으로 생성하도록 상기 컨버터 유닛을 제어하는 것인 거리 측정 장치를 제공한다.In order to achieve the above technical object, an embodiment of the present invention is a distance measuring device, TOF (Time of Flight) having a light emitting unit for irradiating light toward an object, and a light receiving unit for receiving light reflected from the object ) type sensor module; a controller unit for calculating a distance value between the sensor module and the object based on the characteristics of the received light; and a converter unit converting the distance value into an analog signal to generate an output value, wherein the controller unit generates a first output value in proportion to the distance value when the distance value is within a preset first distance value range. and controlling the converter unit to generate a second output value or a third output value that is different from the first distance value range.

상기 제1 출력 값은 상기 거리 값과 선형 비례 관계일 수 있다.The first output value may have a linear proportional relationship with the distance value.

상기 제 2 출력 값 및 제 3 출력 값은 대상물로부터의 거리가 근접 또는 원거리에 따라 각각 서로 다른 값으로 출력될 수 있다.The second output value and the third output value may be output as different values according to the proximity or the far distance from the object.

상기 센서 모듈은 상기 수광한 광의 광량을 측정하고, 상기 컨트롤러 유닛은 상기 광량이 임계값 미만일 경우 상기 컨버터 유닛이 상기 제2 출력 값 또는 상기 제3 출력 값을 생성하도록 제어할 수 있다.The sensor module may measure an amount of the received light, and the controller unit may control the converter unit to generate the second output value or the third output value when the amount of light is less than a threshold value.

상기 거리 측정 장치는 클럭 신호를 발생시키는 클럭 신호 생성부를 더 포함하고, 상기 발광부는 상기 클럭 신호와 위상이 동기화된 광을 조사할 수 있다.The distance measuring apparatus may further include a clock signal generating unit generating a clock signal, and the light emitting unit may emit light synchronized in phase with the clock signal.

상기 광의 특성은 상기 발광부가 상기 대상물을 향해 광을 조사한 제1 시간과, 상기 수광부가 상기 대상물로부터 반사된 광을 수광한 제2 시간 사이의 차이와 관련된 특성을 포함할 수 있다.The characteristic of the light may include a characteristic related to a difference between a first time at which the light emitting unit emits light toward the object and a second time at which the light receiving unit receives the light reflected from the object.

상기 컨트롤러 유닛은 상기 발광부가 조사한 광의 위상과 상기 수광부가 수광한 광의 위상의 차이를 기초로 상기 제1 시간과 상기 제2 시간 사이의 차이를 연산하여 디지털화된 거리 값을 산출할 수 있다.The controller unit may calculate a digitized distance value by calculating a difference between the first time and the second time based on a difference between the phase of the light emitted by the light emitting unit and the phase of the light received by the light receiving unit.

상기 거리 측정 장치는 상기 제1 시간과 상기 제2 시간 사이의 차이와, 상기 거리 값 간의 관계를 나타내는 테이블 정보가 저장된 저장부를 더 포함하고, 상기 컨트롤러 유닛은 상기 광의 특성과 상기 테이블 정보를 기초로 상기 거리 값을 산출할 수 있다.The distance measuring apparatus further includes a storage unit storing table information indicating a relationship between the difference between the first time and the second time and the distance value, and the controller unit is configured to store the light characteristic and the table information based on the table information. The distance value can be calculated.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예는 발광부와, 수광부를 구비하는 TOF(Time of Flight) 방식의 센서 모듈을 포함하는 거리 측정 장치의 구동 방법으로서, a) 대상물을 향해 광을 조사하는 단계; b) 상기 대상물로부터 반사된 상기 광을 수광하는 단계; c) 상기 수광된 광의 특성을 기초로 상기 센서 모듈과 상기 대상물 사이의 거리 값을 산출하는 단계; d) 상기 거리 값이 제1 거리 값 범위에 속하는지 판단하는 단계; e) 판단 결과, 상기 거리 값이 상기 제1 거리 값 범위에 속하는 경우, 상기 거리 값과 비례 관계인 제1 출력 값을 생성하는 단계; f) 판단 결과, 상기 거리 값이 상기 제1 거리 값 범위 외에 속하는 경우, 미리 정해진 제2 출력 값 또는 제3 출력 값을 생성하는 단계;를 포함하는 거리 측정 장치의 구동 방법을 제공한다.In order to achieve the above technical problem, another embodiment of the present invention is a method of driving a distance measuring device including a TOF (Time of Flight) type sensor module having a light emitting unit and a light receiving unit, a) light toward an object to investigate; b) receiving the light reflected from the object; c) calculating a distance value between the sensor module and the object based on the characteristics of the received light; d) determining whether the distance value belongs to a first distance value range; e) generating a first output value proportional to the distance value when the distance value falls within the first distance value range as a result of the determination; f) as a result of the determination, when the distance value falls outside the range of the first distance value, generating a predetermined second output value or a third output value;

상기 제1 출력 값은 상기 거리 값과 선형 비례 관계일 수 있다.The first output value may have a linear proportional relationship with the distance value.

상기 제 2 출력 값 및 제 3 출력 값은 대상물로부터의 거리가 근접 또는 원거리에 따라 각각 서로 다른 값으로 출력될 수 있다.The second output value and the third output value may be output as different values according to the proximity or the far distance from the object.

상기 b) 단계 이후 상기 수광된 광의 광량이 임계값 미만인 경우 미리 정해진 상기 제2 출력 값, 또는 상기 제3 출력 값을 생성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.The method may further include generating the predetermined second output value or the third output value when the amount of the received light is less than a threshold value after step b).

상기 거리 측정 장치는 클럭 신호를 발생시키는 클럭 신호 생성부를 더 포함하고, 상기 발광부는 상기 클럭 신호와 위상이 동기화된 광을 조사할 수 있다.The distance measuring apparatus may further include a clock signal generating unit generating a clock signal, and the light emitting unit may emit light synchronized in phase with the clock signal.

상기 광의 특성은 상기 발광부가 상기 대상물을 향해 광을 조사한 제1 시간과, 상기 수광부가 상기 대상물로부터 반사된 광을 수광한 제2 시간 사이의 차이와 관련된 특성을 포함할 수 있다.The characteristic of the light may include a characteristic related to a difference between a first time at which the light emitting unit emits light toward the object and a second time at which the light receiving unit receives the light reflected from the object.

상기 거리 값은 상기 발광부가 조사한 광의 위상과 상기 수광부가 수광한 광의 위상의 차이를 기초로 상기 제1 시간과 상기 제2 시간 사이의 차이를 연산한 데이터일 수 있다.The distance value may be data obtained by calculating a difference between the first time and the second time based on a difference between the phase of the light emitted by the light emitting unit and the phase of the light received by the light receiving unit.

상기 거리 측정 장치는 상기 제1 시간과 상기 제2 시간 사이의 차이와, 상기 거리 값 간의 관계를 나타내는 테이블 정보가 저장된 저장부를 더 포함하고, 상기 c) 단계에서, 상기 거리 값은 상기 광의 특성과 상기 테이블 정보를 기초로 산출되는 것일 수 있다.The distance measuring apparatus further includes a storage unit storing table information indicating a relationship between the difference between the first time and the second time and the distance value, and in step c), the distance value is determined by the characteristic of the light and It may be calculated based on the table information.

본 발명의 실시예에 따르면, 센서 모듈과 대상물 사이의 거리 값은 거리 측정 장치의 출력 전압과 선형 비례 관계를 가지므로, 거리 측정 장치가 거리를 측정함에 있어 정확성이 높아질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, since the distance value between the sensor module and the object has a linear proportional relationship with the output voltage of the distance measuring device, accuracy in measuring the distance by the distance measuring device may be increased.

본 발명의 실시예에 따르면, 센서 모듈과 대상물 사이의 거리 값이 제1 거리 값 범위에 속할 때, 즉 거리 측정 장치의 거리 측정 범위에 속할 때의 출력 값과 속하지 않을 때의 출력 값이 명확히 구분되므로, 거리 측정 장치가 거리를 측정함에 있어 정확성이 높아질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when the distance value between the sensor module and the object belongs to the first distance value range, that is, the output value when it belongs to the distance measurement range of the distance measuring device and the output value when it does not belong are clearly distinguished Therefore, the distance measuring device may increase accuracy in measuring the distance.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1은 종래의 삼각 측정법을 이용하는 거리 측정 장치를 도시한 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 거리 측정 장치를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 거리 측정 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 컨트롤러 유닛이 실제 거리 값을 연산하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 컨트롤러 유닛이 실제 거리 값을 보정하는 방법을 설명하기 위해, 컨버터 유닛이 출력하는 전압과 실제 거리 값 사이의 관계를 도시한 그래프도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 거리 측정 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.1 is an exemplary diagram illustrating a distance measuring device using a conventional triangulation method.
2 is a block diagram illustrating a distance measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram schematically illustrating a distance measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining a method for a controller unit to calculate an actual distance value according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph illustrating a relationship between a voltage output from a converter unit and an actual distance value in order to explain a method for a controller unit to correct an actual distance value according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a method of driving a distance measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in several different forms, and thus is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be “connected (connected, contacted, coupled)” with another part, it is not only “directly connected” but also “indirectly connected” with another member interposed therebetween. "Including cases where In addition, when a part "includes" a certain component, this means that other components may be further provided without excluding other components unless otherwise stated.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used herein are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or a combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 거리 측정 장치를 도시한 블록도이다. 그리고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 거리 측정 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.2 is a block diagram illustrating a distance measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. And, FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a distance measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 거리 측정 장치는 베이스 기판(100), 센서 모듈(200), 컨트롤러 유닛(300), 컨버터 유닛(400) 및 하우징(H)을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 2 , the distance measuring apparatus may include a base substrate 100 , a sensor module 200 , a controller unit 300 , a converter unit 400 , and a housing H.

베이스 기판(100)은 센서 모듈(200), 컨트롤러 유닛(300) 및 컨버터 유닛(400)을 실장할 수 있으며, 실장된 구성품들을 전기적으로 연결할 수 있다.The base substrate 100 may mount the sensor module 200 , the controller unit 300 , and the converter unit 400 , and may electrically connect the mounted components.

그리고, 센서 모듈(200)은 TOF(Time Of Flight) 방식을 이용하여 대상물(O)과 센서 모듈(200) 사이의 거리를 측정할 수 있다. 즉, 센서 모듈(200)은 센서 모듈(200)로부터 대상물(O)을 향해 조사된 광이 대상물(O)에 반사되어 돌아오는 시간을 계산함으로써 센서 모듈(200)과 대상물(O) 사이의 거리를 측정할 수 있다.In addition, the sensor module 200 may measure the distance between the object O and the sensor module 200 using a time of flight (TOF) method. That is, the sensor module 200 calculates the time when the light irradiated from the sensor module 200 toward the object O is reflected by the object O and returns, thereby the distance between the sensor module 200 and the object O. can be measured.

또한, 센서 모듈(200)은 발광부(210), 수광부(220) 및 모듈 기판(230)을 구비할 수 있다.In addition, the sensor module 200 may include a light emitting unit 210 , a light receiving unit 220 , and a module substrate 230 .

발광부(210)는 대상물(O)을 향해 광을 조사할 수 있다. 그리고, 발광부(210)로부터 조사된 광은 제1 렌즈(L1)를 투과하여 대상물(O)에 조사될 수 있다.The light emitting unit 210 may irradiate light toward the object O. In addition, the light irradiated from the light emitting unit 210 may pass through the first lens L1 to be irradiated to the object O.

그리고, 대상물(O)로부터 반사된 광은 제2 렌즈(L2)를 투과한 후 광학계(P)를 거쳐 수광부(220)에 수광될 수 있다. 일 예로, 발광부(210)는 IR 광원일 수 있다. In addition, the light reflected from the object O may be received by the light receiving unit 220 through the optical system P after passing through the second lens L2 . For example, the light emitting unit 210 may be an IR light source.

이러한 발광부(210)와 수광부(220)는 모듈 기판(230) 상에 실장될 수 있다.The light emitting unit 210 and the light receiving unit 220 may be mounted on the module substrate 230 .

그리고, 수광부(220)는 수광된 광의 특성을 컨트롤러 유닛(300)으로 전달할 수 있다. In addition, the light receiving unit 220 may transmit the characteristics of the received light to the controller unit 300 .

컨트롤러 유닛(300)은 수광부(220)로부터 전달받은 광의 특성을 기초로 센서 모듈(200)과 대상물(O) 사이의 거리 값을 산출할 수 있으며, 거리 측정 장치의 전반적인 동작을 제어하게 된다.The controller unit 300 may calculate a distance value between the sensor module 200 and the object O based on the characteristics of the light transmitted from the light receiving unit 220 , and controls the overall operation of the distance measuring device.

이하에서는 설명의 편의를 위해 센서 모듈(200)과 대상물(O) 사이의 거리 값을 “실제 거리 값”으로 칭하기로 한다.Hereinafter, for convenience of description, a distance value between the sensor module 200 and the object O will be referred to as an “actual distance value”.

컨트롤러 유닛(300)은 광의 조사를 제어하는 발광 제어 신호를 발광부(210)에 제공할 수 있다.The controller unit 300 may provide a light emission control signal for controlling the irradiation of light to the light emitting unit 210 .

이때, 컨트롤러 유닛(300)은 클럭 신호 생성부(310)에서 생성된 구형파 형상의 클럭 신호를 발광 제어 신호와 함께 발광부(210)에 제공할 수 있다. 그리고, 발광부(210)는 클럭 신호와 동기화된 광을 생성하여 대상물(O)로 조사할 수 있다.In this case, the controller unit 300 may provide the square wave-shaped clock signal generated by the clock signal generator 310 to the light emitting unit 210 together with the emission control signal. In addition, the light emitting unit 210 may generate light synchronized with the clock signal and irradiate the light to the object O.

또한, 컨트롤러 유닛(300)은 실제 거리 값을 산출할 수 있다.Also, the controller unit 300 may calculate an actual distance value.

이를 위해, 컨트롤러 유닛(300)은 발광부(210)가 광을 조사한 제1 시간(t1)과 수광부(220)에 광이 수광된 제2 시간(t2)의 차이(△를 연산할 수 있다.To this end, the controller unit 300 may calculate the difference Δ between the first time t1 when the light emitting unit 210 emits light and the second time t2 at which the light is received by the light receiving unit 220 .

이러한 컨트롤러 유닛(300)의 연산 동작은 도 4를 통해 구체적으로 살펴보기로 한다.The calculation operation of the controller unit 300 will be described in detail with reference to FIG. 4 .

한편, 컨트롤러 유닛(300)은 제1 시간(t1)과 제2 시간(t2)의 차이(△와, 실제 거리 값 간의 관계를 나타내는 테이블 정보가 저장된 저장부(320)를 구비할 수 있다.Meanwhile, the controller unit 300 may include a storage unit 320 in which table information indicating the relationship between the difference Δ between the first time t1 and the second time t2 and the actual distance value is stored.

그리고, 컨트롤러 유닛(300)은 연산을 통해 획득한 제1 시간(t1)과 제2 시간(t2)의 차이(△를 테이블 정보에 대입함으로써 실제 거리 값을 획득할 수 있다.In addition, the controller unit 300 may obtain the actual distance value by substituting the difference (Δ) between the first time t1 and the second time t2 obtained through calculation into the table information.

한편, 컨트롤러 유닛(300)은 미리 저장된 알고리즘에 제1 시간(t1)과 제2 시간(t2)의 차이(△를 대입하여 실제 거리 값을 산출할 수도 있음은 물론이다.Meanwhile, of course, the controller unit 300 may calculate the actual distance value by substituting the difference (Δ) between the first time t1 and the second time t2 into the previously stored algorithm.

이때, 실제 거리 값은 디지털화 된 값일 수 있다.In this case, the actual distance value may be a digitized value.

그리고, 컨트롤러 유닛(300)은 실제 거리 값을 컨버터 유닛(400)으로 전달할 수 있다. 그리고, 컨버터 유닛(400)은 전달받은 실제 거리 값을 아날로그 신호로 변환할 수 있다. 일 예로, 아날로그 신호는 출력 전압일 수 있다.In addition, the controller unit 300 may transmit the actual distance value to the converter unit 400 . In addition, the converter unit 400 may convert the received actual distance value into an analog signal. For example, the analog signal may be an output voltage.

그리고, 컨버터 유닛(400)은 변환한 아날로그 신호를 전자기기(E)에 제공할 수 있다.And, the converter unit 400 may provide the converted analog signal to the electronic device (E).

한편, 컨트롤러 유닛(300)은 실제 거리 값을 컨버터 유닛(400)으로 전달하기에 앞서 실제 거리 값을 보정할 수 있다. 컨트롤러 유닛(300)이 실제 거리 값을 보정하는 방법은 도 5를 통해 구체적으로 살펴보기로 한다.Meanwhile, the controller unit 300 may correct the actual distance value before transmitting the actual distance value to the converter unit 400 . A method in which the controller unit 300 corrects the actual distance value will be described in detail with reference to FIG. 5 .

그리고, 하우징(H)은 거리 측정 장치를 이루는 구성품들을 내부에 수용할 수 있으며, 거리 측정 장치의 외관을 이룰 수 있다.And, the housing (H) can accommodate the components constituting the distance measuring device therein, and can achieve the appearance of the distance measuring device.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 컨트롤러 유닛(300)이 실제 거리 값을 연산하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.4 is a diagram for explaining a method of calculating an actual distance value by the controller unit 300 according to an embodiment of the present invention.

도 4의 A1은 발광부(210)로부터 조사된 광의 신호 레벨을 나타내고, A2는 수광부(220)에 수광된 광의 신호 레벨을 나타낸다. A1 in FIG. 4 represents a signal level of the light emitted from the light emitting unit 210 , and A2 represents a signal level of the light received by the light receiving unit 220 .

이때, 발광부(210)로부터 조사된 광은 클럭 신호 생성부(310)에서 생성된 클럭 신호와 동기화된 상태일 수 있다.In this case, the light irradiated from the light emitting unit 210 may be synchronized with the clock signal generated by the clock signal generating unit 310 .

따라서, 발광부(210)로부터 조사된 광과 수광부(220)에 수광된 광의 신호 레벨은 클럭 신호와 마찬가지로 구형파의 형상으로 이루어질 수 있다.Accordingly, the signal level of the light irradiated from the light emitting unit 210 and the light received by the light receiving unit 220 may have a square wave shape like the clock signal.

그리고, 컨트롤러 유닛(300)은 발광부(210)가 대상물(O)을 향해 조사한 광과, 대상물(O)로부터 반사되어 수광부(220)에 수광된 광의 위상의 차이를 기초로 제1 시간(t1)과 제2 시간(t2)의 차이(△를 연산할 수 있다.In addition, the controller unit 300 determines the first time t1 based on the difference in phase between the light emitted by the light emitting unit 210 toward the object O and the light reflected from the object O and received by the light receiving unit 220 . ) and the difference Δ between the second time t2 can be calculated.

이하에서는 컨트롤러 유닛(300)이 상향 엣지를 디텍팅(detecting)하여 제1 시간(t1)과 제2 시간(t2)의 차이(△를 연산하는 방법을 예로 설명한다. Hereinafter, a method in which the controller unit 300 detects an upward edge and calculates the difference Δ between the first time t1 and the second time t2 will be described as an example.

그러나, 컨트롤러 유닛(300)은 하향 엣지 디텍팅 방식 또는 레벨 디텍팅 방식 등을 이용하여 제1 시간(t1)과 제2 시간(t2)의 차이(△를 연산할 수도 있음은 물론이다.However, it goes without saying that the controller unit 300 may calculate the difference Δ between the first time t1 and the second time t2 using a downward edge detecting method or a level detecting method.

먼저, 컨트롤러 유닛(300)은 제1 클럭(C1)의 상향 엣지가 발생한 타이밍을 제1 시간(t1)으로서 기억할 수 있다.First, the controller unit 300 may store the timing at which the upward edge of the first clock C1 occurs as the first time t1 .

그리고, 컨트롤러 유닛(300)은 제1 시간(t1)으로부터 미리 정해진 시간 동안 발광부(210)로부터 조사된 광이 수광부(220)에 수광되는지 여부를 확인할 수 있다.In addition, the controller unit 300 may determine whether the light irradiated from the light emitting unit 210 for a predetermined time from the first time t1 is received by the light receiving unit 220 .

그리고, 컨트롤러 유닛(300)은 발광부(210)로부터 조사된 광이 미리 정해진 시간 내에 수광부(220)에 수광되면, 대상물(O)이 거리 측정 장치와 인접한 것으로 판단할 수 있다.And, when the light irradiated from the light emitting unit 210 is received by the light receiving unit 220 within a predetermined time, the controller unit 300 may determine that the object O is adjacent to the distance measuring device.

이때, 미리 정해진 시간은 거리 측정 장치의 거리 측정 범위 최외곽에 대상물(O)이 위치하였을 때, 발광부(210)로부터 조사된 광이 대상물(O)에 반사되어 수광부(220)에 도달하기까지 걸리는 시간을 사전에 시뮬레이션하여 설정한 시간일 수 있다.At this time, the predetermined time is until the light irradiated from the light emitting unit 210 is reflected by the object O to reach the light receiving unit 220 when the object O is located at the outermost part of the distance measurement range of the distance measuring device. It may be a time set by simulating the time taken in advance.

여기서 거리 측정 범위는 거리 측정 장치의 측정 사양에 기초하여 설정된 범위일 수 있다.Here, the distance measuring range may be a range set based on a measurement specification of the distance measuring device.

한편, 발광부(210)로부터 조사된 광이 미리 정해진 시간 내에 수광되지 않는 경우, 컨트롤러 유닛(300)은 대상물(O)이 제1 클럭(C1) 타이밍에 거리 측정 장치의 거리 측정 범위에 위치하지 않은 것으로 판단할 수 있다.On the other hand, when the light irradiated from the light emitting unit 210 is not received within a predetermined time, the controller unit 300 determines that the object O is located in the distance measuring range of the distance measuring device at the timing of the first clock C1. can be judged as not.

그리고, 컨트롤러 유닛(300)은 제2 클럭(C2)의 상향 엣지가 발생한 타이밍을 새로운 제1 시간(t1)으로서 기억할 수 있다.In addition, the controller unit 300 may store the timing at which the upward edge of the second clock C2 occurs as a new first time t1 .

그리고, 발광부(210)로부터 조사된 광이 미리 정해진 시간 내에 수광되는 경우, 컨트롤러 유닛(300)은 제1 클럭(C1) 타이밍에 발광부(210)로부터 조사된 광이 수광부(220)에 수광된 것으로 판단할 수 있다. And, when the light irradiated from the light emitting unit 210 is received within a predetermined time, the controller unit 300 receives the light irradiated from the light emitting unit 210 at the timing of the first clock C1 to the light receiving unit 220 . can be judged to have been

이때, 컨트롤러 유닛(300)은 수광부(220)에 수광되는 광의 신호 레벨 패턴을 관찰하여 제1 클럭(C1) 타이밍에 발광부(210)로부터 조사된 광이 수광부(220)에 수광된 것인지 여부를 판단할 수도 있다.At this time, the controller unit 300 observes the signal level pattern of the light received by the light receiving unit 220 to determine whether the light irradiated from the light emitting unit 210 at the timing of the first clock C1 is received by the light receiving unit 220 . may judge.

일 예로, 컨트롤러 유닛(300)은 발광부(210)로부터 조사된 광이 미리 정해진 시간 내에 수광되는 경우, 수광부(220)에 수광되는 광의 신호 레벨 패턴을 복수의 클럭 타이밍에 걸쳐 관찰할 수 있다.For example, when the light irradiated from the light emitting unit 210 is received within a predetermined time, the controller unit 300 may observe the signal level pattern of the light received by the light receiving unit 220 over a plurality of clock timings.

그리고, 컨트롤러 유닛(300)은 수광부(220)에 수광된 광의 신호 레벨 패턴이 발광부(210)로부터 조사된 광의 신호 레벨 패턴과 일치하는 경우, 발광부(210)로부터 조사된 광이 수광부(220)에 수광된 것으로 판단할 수 있다.And, when the signal level pattern of the light received by the light receiving unit 220 matches the signal level pattern of the light irradiated from the light emitting unit 210 , the controller unit 300 transmits the light irradiated from the light emitting unit 210 to the light receiving unit 220 . ) can be considered as received.

그리고, 컨트롤러 유닛(300)은 수광된 광(C1')의 상향 엣지가 발생한 타이밍을 제2 시간(t2)으로서 기억할 수 있다.In addition, the controller unit 300 may store the timing at which the upward edge of the received light C1 ′ occurs as the second time t2 .

그리고, 컨트롤러 유닛(300)은 제1 시간(t1)과 제2 시간(t2)의 차이(△를 연산할 수 있으며, 연산 결과를 기초로 센서 모듈(200)과 대상물(O) 사이의 거리, 즉 실제 거리 값을 획득할 수 있다.And, the controller unit 300 may calculate the difference Δ between the first time t1 and the second time t2, based on the calculation result, the distance between the sensor module 200 and the object O, That is, an actual distance value can be obtained.

그리고, 컨트롤러 유닛(300)은 실제 거리 값을 컨버터 유닛(400)으로 전달할 수 있다.In addition, the controller unit 300 may transmit the actual distance value to the converter unit 400 .

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 컨트롤러 유닛(300)이 실제 거리 값을 보정하는 방법을 설명하기 위해, 컨버터 유닛(400)이 출력하는 전압과 실제 거리 값 사이의 관계를 도시한 그래프도이다.5 is a graph illustrating a relationship between a voltage output by the converter unit 400 and an actual distance value in order to explain a method for the controller unit 300 to correct an actual distance value according to an embodiment of the present invention. .

도 5의 (a)는 컨트롤러 유닛(300)이 실제 거리 값을 보정하지 않았을 때 컨버터 유닛(400)이 출력하는 전압을 설명하기 위한 도면이고, 도 5의 (b)는 컨트롤러 유닛(300)이 실제 거리 값을 보정하였을 때 컨버터 유닛(400)이 출력하는 전압을 설명하기 위한 도면이다.Figure 5 (a) is a diagram for explaining the voltage output by the converter unit 400 when the controller unit 300 does not correct the actual distance value, Figure 5 (b) is the controller unit 300 It is a diagram for explaining the voltage output by the converter unit 400 when the actual distance value is corrected.

여기서 제1 거리 값 범위(S1)는 거리 측정 장치의 거리 측정 범위에 속하는 범위이다. 그리고, 제2 거리 값 범위(S2)는 제1 거리 값 범위(S1) 외에 속하면서 제1 거리 값 범위(S1)에 비해 거리 측정 장치와 근접한 범위이다. 그리고, 제3 거리 값 범위(S3)는 제1 거리 값 범위(S1) 외에 속하면서 제1 거리 값 범위(S1)에 비해 거리 측정 장치와 이격된 범위이다.Here, the first distance value range S1 is a range belonging to the distance measuring range of the distance measuring device. In addition, the second distance value range S2 is a range that is outside the first distance value range S1 and is closer to the distance measuring device than the first distance value range S1 . In addition, the third distance value range S3 is a range that is outside the first distance value range S1 and is spaced apart from the distance measuring device compared to the first distance value range S1 .

도 5의 (a)를 참조하면, 컨버터 유닛(400)이 출력하는 전압 값은 실제 거리 값과 비례 관계임을 알 수 있다.Referring to FIG. 5A , it can be seen that the voltage value output from the converter unit 400 is proportional to the actual distance value.

이때, 컨버터 유닛(400)이 출력하는 전압 값과 실제 거리 값은 제1 거리 값 범위(S1) 내에서는 선형 비례 관계를 만족하나 제1 거리 값 범위(S1) 외, 즉 제2 거리 값 범위(S2) 및 제3 거리 값 범위(S3)에서는 비선형 비례 관계임을 알 수 있다.At this time, the voltage value output by the converter unit 400 and the actual distance value satisfy a linear proportional relationship within the first distance value range S1, but outside the first distance value range S1, that is, the second distance value range ( It can be seen that S2) and the third distance value range S3 have a non-linear proportional relationship.

따라서, 컨트롤러 유닛(300)은 비선형 비례 관계로 인한 거리 측정 정확도의 하락을 방지하기 위해, 실제 거리 값을 보정하여 컨버터 유닛(400)으로 전달할 수 있다.Accordingly, the controller unit 300 may correct the actual distance value and transmit it to the converter unit 400 in order to prevent a decrease in distance measurement accuracy due to the non-linear proportional relationship.

일 예로, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 컨트롤러 유닛(300)은 실제 거리 값이 제1 거리 값 범위(S1) 이내에 속하는 경우, 컨버터 유닛(400)이 실제 거리 값과 선형 비례 관계인 제1 출력 값(V1)을 생성하도록 실제 거리 값을 보정할 수 있다.For example, as shown in (b) of FIG. 5 , when the actual distance value falls within the first distance value range S1 , the converter unit 400 performs a first linear proportional relationship with the actual distance value. 1 The actual distance value can be corrected to produce an output value V1.

그리고, 컨트롤러 유닛(300)은 실제 거리 값이 제1 거리 값 범위(S1) 이외에 속하는 경우, 컨버터 유닛(400)이 서로 다른 제 2 출력 값 또는 제 3 출력 값을 생성하도록 제어할 수 있다.In addition, when the actual distance value falls outside the first distance value range S1 , the controller unit 300 may control the converter unit 400 to generate different second or third output values.

일 예로, 컨트롤러 유닛(300)은 실제 거리 값이 제2 거리 값 범위(S2)에 속하는 경우, 컨버터 유닛(400)이 미리 정해진 제2 출력 값(V2)을 생성하도록 실제 거리 값을 보정할 수 있다.For example, when the actual distance value belongs to the second distance value range S2, the controller unit 300 may correct the actual distance value so that the converter unit 400 generates a predetermined second output value V2. have.

일 예로, 컨트롤러 유닛(300)은 실제 거리 값이 제3 거리 값 범위(S3)에 속하는 경우, 컨버터 유닛(400)이 미리 정해진 제3 출력 값(V3)을 생성하도록 실제 거리 값을 보정할 수 있다.For example, when the actual distance value belongs to the third distance value range S3, the controller unit 300 may correct the actual distance value so that the converter unit 400 generates a predetermined third output value V3. have.

이에 따르면, 컨트롤러 유닛(300)은 대상물(O)이 근접하였을 때와 원거리에 위치하였을 때, 각각 출력 값이 서로 다르도록 컨버터 유닛(400)을 제어할 수 있다.According to this, the controller unit 300 may control the converter unit 400 so that the output values are different from each other when the object O is close to it and when it is located far away.

이때, 제1 출력 값(V1)은 미리 정해진 제1 출력 값 범위(R1)에 속하는 값일 수 있다. 그리고, 제2 출력 값(V2)은 제2 출력 값 범위(R2)에 속하는 특정 값일 수 있다. 그리고, 제3 출력 값(V3)은 제3 출력 값 범위(R3)에 속하는 특정 값일 수 있다.In this case, the first output value V1 may be a value belonging to the predetermined first output value range R1 . In addition, the second output value V2 may be a specific value belonging to the second output value range R2. In addition, the third output value V3 may be a specific value belonging to the third output value range R3.

그리고, 제1 출력 값 범위(R1), 제2 출력 값 범위(R2) 및 제3 출력 값 범위(R3)는 서로 이격된 범위일 수 있다.In addition, the first output value range R1 , the second output value range R2 , and the third output value range R3 may be separated from each other.

일 예로, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 출력 값 범위(R1)가 0.5V 내지 2.5V의 범위일 경우, 제2 출력 값(V2)은 3V와 같이 제1 출력 값 범위로부터 이격된 특정 출력 값일 수 있다.For example, as shown in FIG. 5 , when the first output value range R1 is in the range of 0.5V to 2.5V, the second output value V2 is a specific spaced apart from the first output value range such as 3V. It can be an output value.

또한, 제3 출력 값(V3)은 0V와 같이 제1 출력 값 범위로부터 이격되고 제2 출력 값(V2)과는 상이한 특정 출력 값일 수 있다.Also, the third output value V3 may be a specific output value spaced apart from the first output value range, such as 0V, and different from the second output value V2.

이에 따르면, 제1 출력 값(V1), 제2 출력 값(V2) 및 제3 출력 값(V3)은 서로 인접되거나 또는 중복되지 않으므로, 실제 거리 값이 제1 거리 값 범위(S1)에 속하는 경우와 제2 거리 값 범위(S2)에 속하는 경우와 제3 거리 값 범위(S3)에 속하는 경우의 거리 측정 장치 출력 값이 명확히 구분될 수 있다.According to this, since the first output value V1, the second output value V2, and the third output value V3 are not adjacent to or overlapped with each other, when the actual distance value belongs to the first distance value range S1 and an output value of the distance measuring device in the case of belonging to the second distance value range S2 and the case belonging to the third distance value range S3 may be clearly distinguished.

한편, 거리 측정 장치는 수광부(220)에 수광된 광의 광량을 측정할 수도 있다.Meanwhile, the distance measuring apparatus may measure the amount of light received by the light receiving unit 220 .

일 예로, 컨트롤러 유닛(300)은 수광부(220)에 수광된 광의 광량이 임계값 미만인 경우, 컨버터 유닛(400)이 미리 정해진 제2 출력 값(V2) 또는 제3 출력 값(V3)을 생성하도록 실제 거리 값을 보정할 수도 있다.For example, when the amount of light received by the light receiving unit 220 is less than a threshold value, the controller unit 300 generates a predetermined second output value V2 or a third output value V3 so that the converter unit 400 generates a predetermined second output value V2 or a third output value V3. It is also possible to correct the actual distance value.

즉, 컨트롤러 유닛(300)은 수광부(220)에 수광된 광의 광량이 임계값 미만인 경우, 대상물(O)이 거리 측정 범위를 벗어난 것으로 판단할 수 있다.That is, when the amount of light received by the light receiving unit 220 is less than the threshold value, the controller unit 300 may determine that the object O is out of the distance measurement range.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 거리 측정 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a method of driving a distance measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

먼저 대상물(O)을 향해 광을 조사하는 단계가 실시될 수 있다. (S100)First, a step of irradiating light toward the object O may be performed. (S100)

본 단계에서, 발광부(210)는 대상물(O)을 향해 광을 조사할 수 있으며, 이때 광은 컨트롤러 유닛(300)에서 제공하는 클럭 신호와 동기화될 수 있다.In this step, the light emitting unit 210 may irradiate light toward the object O, in which case the light may be synchronized with a clock signal provided by the controller unit 300 .

그리고, 대상물(O)로부터 반사된 광을 수광하는 단계가 실시될 수 있다. (S200)Then, the step of receiving the light reflected from the object (O) may be carried out. (S200)

이때, 대상물(O)이 센서 모듈(200)에 인접하였는지 여부에 대한 판단이 이루어질 수 있다. 이러한 판단은 클럭 신호 형태의 신호 레벨을 갖는 광이 수광부(220)에 수광되었는지 여부에 따라 이루어질 수 있다.In this case, it may be determined whether the object O is adjacent to the sensor module 200 . Such determination may be made according to whether the light having a signal level in the form of a clock signal is received by the light receiving unit 220 .

그리고, 수광된 광의 광량이 임계값 이상인지 판단하는 단계가 실시될 수 있다. (S300)Then, the step of determining whether the amount of received light is equal to or greater than a threshold value may be performed. (S300)

일 예로, 수광된 광의 광량이 임계값 미만인 경우, 컨트롤러 유닛(300)은 컨버터 유닛(400)이 미리 정해진 제2 출력 값(V2) 또는 제3 출력 값(V3)을 생성하도록 제어할 수 있다.For example, when the amount of received light is less than the threshold value, the controller unit 300 may control the converter unit 400 to generate a predetermined second output value V2 or a third output value V3 .

즉, 컨트롤러 유닛(300)은 대상물(O)과 센서 모듈(200) 사이의 거리가 거리 측정 장치의 거리 측정 범위를 벗어난 것으로 판단할 수 있다.That is, the controller unit 300 may determine that the distance between the object O and the sensor module 200 is out of the distance measuring range of the distance measuring device.

한편, 단계 S300은 거리 측정 장치의 제조 사양에 따라 생략될 수도 있다.Meanwhile, step S300 may be omitted depending on the manufacturing specifications of the distance measuring device.

그리고, 수광된 광의 특성을 기초로 센서 모듈(200)과 대상물(O) 사이의 거리 값을 산출하는 단계가 실시될 수 있다. (S400)Then, the step of calculating a distance value between the sensor module 200 and the object O based on the characteristics of the received light may be performed. (S400)

일 예로, 컨트롤러 유닛(300)은 특정 클럭의 상승 엣지 타이밍을 제1 시간(t1)으로서 기억할 수 있다.For example, the controller unit 300 may store the rising edge timing of the specific clock as the first time t1.

그리고, 컨트롤러 유닛(300)은 수광부(220)에 수광된 특정 클럭의 상승 엣지 타이밍을 제2 시간(t2)으로서 기억할 수 있다.In addition, the controller unit 300 may store the rising edge timing of the specific clock received by the light receiving unit 220 as the second time t2 .

그리고, 컨트롤러 유닛(300)은 제1 시간(t1)과 제2 시간(t2)의 차이(△를 연산할 수 있으며 차이(△값을 기초로 센서 모듈(200)과 대상물(O) 사이의 거리 값, 즉 실제 거리 값을 산출할 수 있다.Then, the controller unit 300 may calculate the difference (Δ) between the first time (t1) and the second time (t2), and the difference (the distance between the sensor module 200 and the object O based on the value of Δ) A value, that is, an actual distance value, can be calculated.

그리고, 산출된 거리 값이 제1 거리 값 범위(S1)에 속하는지 여부를 판단하는 단계가 실시될 수 있다. (S500)Then, a step of determining whether the calculated distance value belongs to the first distance value range S1 may be performed. (S500)

이때, 산출된 거리 값이 제1 거리 값 범위(S1)에 속하는 경우, 거리 값과 비례 관계인 제1 출력 값(V1)을 생성하는 단계가 실시될 수 있다. (S600)In this case, when the calculated distance value belongs to the first distance value range S1 , the step of generating the first output value V1 having a proportional relationship with the distance value may be performed. (S600)

일 예로, 제1 거리 값 범위(S1)는 산출된 거리 값과 출력 전압이 선형 비례 관계를 갖는 거리 값 범위일 수 있다. For example, the first distance value range S1 may be a distance value range in which the calculated distance value and the output voltage have a linear proportional relationship.

반대로, 산출된 거리 값이 제1 거리 값 범위(S1) 외에 속하는 경우, 미리 정해진 제2 출력 값(V2) 또는 제3 출력 값(V3)을 생성하는 단계가 실시될 수 있다. (S700)Conversely, when the calculated distance value falls outside the first distance value range S1 , the step of generating the predetermined second output value V2 or the third output value V3 may be performed. (S700)

일 예로, 산출된 거리 값이 제2 거리 값 범위(S2)에 속하는 경우, 컨트롤러 유닛(300)은 컨버터 유닛(400)이 미리 정해진 제2 출력 값(V2)을 생성하도록 제어할 수 있다.For example, when the calculated distance value belongs to the second distance value range S2 , the controller unit 300 may control the converter unit 400 to generate a predetermined second output value V2 .

일 예로, 산출된 거리 값이 제3 거리 값 범위(S3)에 속하는 경우, 컨트롤러 유닛(300)은 컨버터 유닛(400)이 미리 정해진 제3 출력 값(V3)을 생성하도록 제어할 수 있다.For example, when the calculated distance value belongs to the third distance value range S3 , the controller unit 300 may control the converter unit 400 to generate a predetermined third output value V3 .

이에 따르면, 컨트롤러 유닛(300)은 대상물(O)이 근접하였을 때와 원거리에 위치하였을 때, 각각 출력 값이 서로 다르도록 컨버터 유닛(400)을 제어할 수 있다.According to this, the controller unit 300 may control the converter unit 400 so that the output values are different from each other when the object O is close to it and when it is located far away.

이때, 제1 출력 값(V1), 제2 출력 값(V2) 및 제3 출력 값(V3)은 서로 상이한 값일 수 있다.In this case, the first output value V1 , the second output value V2 , and the third output value V3 may be different values from each other.

구체적으로 제1 출력 값(V1)은 제1 출력 값 범위(R1)에 속할 수 있다. 그리고, 제2 출력 값(V2)은 제2 출력 값 범위(R2)에 속할 수 있다. 그리고, 제3 출력 값(V3)은 제3 출력 값 범위(R3)에 속할 수 있다.Specifically, the first output value V1 may belong to the first output value range R1. In addition, the second output value V2 may belong to the second output value range R2. In addition, the third output value V3 may belong to the third output value range R3 .

이때, 제1 출력 값 범위(R1), 제2 출력 값 범위(R2) 및 제3 출력 값 범위(R3)는 서로 이격된 범위일 수 있다.In this case, the first output value range R1 , the second output value range R2 , and the third output value range R3 may be separated from each other.

이에 따르면, 제1 출력 값(V1), 제2 출력 값(V2), 및 제3 출력 값(V3)은 서로 명확히 구분될 수 있다.Accordingly, the first output value V1 , the second output value V2 , and the third output value V3 may be clearly distinguished from each other.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a dispersed form, and likewise components described as distributed may be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention.

100 : 베이스 기판 200 : 센서 모듈
210 : 발광부 220 : 수광부
230 : 모듈 기판 300 : 컨트롤러 유닛
400 : 컨버터 유닛 100: base board 200: sensor module
210: light emitting unit 220: light receiving unit
230: module board 300: controller unit
400: converter unit

Claims (16)

거리 측정 장치에 있어서,
대상물을 향해 광을 조사하는 발광부와, 상기 대상물로부터 반사된 광을 수광하는 수광부를 구비하는 TOF(Time of Flight) 방식의 센서 모듈;
상기 수광된 광의 특성을 기초로 상기 센서 모듈과 상기 대상물 사이의 거리 값을 산출하는 컨트롤러 유닛; 및
상기 거리 값을 아날로그 신호로 변환하여 출력 값을 생성하는 컨버터 유닛을 포함하고,
상기 컨트롤러 유닛은 상기 거리 값이 기 설정된 제 1 거리 값 범위 이내인 경우 상기 거리 값에 비례하여 제 1 출력 값을 생성하고, 상기 제 1 거리 값 범위 이외이면 서로 다른 제 2 출력 값 또는 제 3 출력 값으로 생성하도록 상기 컨버터 유닛을 제어하는 것인 거리 측정 장치.In the distance measuring device,
A TOF (Time of Flight) type sensor module having a light emitting unit for irradiating light toward an object and a light receiving unit for receiving light reflected from the object;
a controller unit for calculating a distance value between the sensor module and the object based on the characteristics of the received light; and
a converter unit converting the distance value into an analog signal to generate an output value;
The controller unit generates a first output value in proportion to the distance value when the distance value is within a preset first distance value range, and a different second output value or a third output value when the distance value is outside the first distance value range and controlling the converter unit to generate a value. 제1항에 있어서,
상기 제1 출력 값은 상기 거리 값과 선형 비례 관계인 것인 거리 측정 장치.According to claim 1,
The first output value is a distance measuring device that has a linear proportional relationship with the distance value. 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 출력 값 및 제 3 출력 값은 대상물로부터의 거리가 근접 또는 원거리에 따라 각각 서로 다른 값으로 출력되는 것인 거리 측정 장치.The method of claim 1,
The second output value and the third output value are outputted as different values according to the proximity or distance from the object, respectively. 제1 항에 있어서,
상기 센서 모듈은 상기 수광한 광의 광량을 측정하고,
상기 컨트롤러 유닛은 상기 광량이 임계값 미만일 경우 상기 컨버터 유닛이 상기 제2 출력 값 또는 상기 제3 출력 값을 생성하도록 제어하는 것인 거리 측정 장치.According to claim 1,
The sensor module measures the amount of light of the received light,
and the controller unit controls the converter unit to generate the second output value or the third output value when the amount of light is less than a threshold value. 제1 항에 있어서,
클럭 신호를 발생시키는 클럭 신호 생성부를 더 포함하고,
상기 발광부는 상기 클럭 신호와 위상이 동기화된 광을 조사하는 것인 거리 측정 장치.According to claim 1,
Further comprising a clock signal generator for generating a clock signal,
The light emitting unit is a distance measuring device for irradiating light synchronized in phase with the clock signal. 제1 항에 있어서,
상기 광의 특성은 상기 발광부가 상기 대상물을 향해 광을 조사한 제1 시간과, 상기 수광부가 상기 대상물로부터 반사된 광을 수광한 제2 시간 사이의 차이와 관련된 특성을 포함하는 것인 거리 측정 장치.According to claim 1,
The characteristic of the light includes a characteristic related to a difference between a first time when the light emitting unit irradiates light toward the object and a second time when the light receiving unit receives the light reflected from the object. 제6 항에 있어서,
상기 컨트롤러 유닛은 상기 발광부가 조사한 광의 위상과 상기 수광부가 수광한 광의 위상의 차이를 기초로 상기 제1 시간과 상기 제2 시간 사이의 차이를 연산하여 디지털화된 거리 값을 산출하는 것인 거리 측정 장치.7. The method of claim 6,
The controller unit calculates a digitized distance value by calculating the difference between the first time and the second time based on a difference between the phase of the light emitted by the light emitting unit and the phase of the light received by the light receiving unit. . 제6 항에 있어서,
상기 제1 시간과 상기 제2 시간 사이의 차이와, 상기 거리 값 간의 관계를 나타내는 테이블 정보가 저장된 저장부를 더 포함하고,
상기 컨트롤러 유닛은 상기 광의 특성과 상기 테이블 정보를 기초로 상기 거리 값을 산출하는 것인 거리 측정 장치.7. The method of claim 6,
and a storage unit storing table information indicating a relationship between the difference between the first time and the second time and the distance value,
and the controller unit calculates the distance value based on the characteristics of the light and the table information. 발광부와, 수광부를 구비하는 TOF(Time of Flight) 방식의 센서 모듈을 포함하는 거리 측정 장치의 구동 방법으로서,
a) 대상물을 향해 광을 조사하는 단계;
b) 상기 대상물로부터 반사된 상기 광을 수광하는 단계;
c) 상기 수광된 광의 특성을 기초로 상기 센서 모듈과 상기 대상물 사이의 거리 값을 산출하는 단계;
d) 상기 거리 값이 제1 거리 값 범위에 속하는지 판단하는 단계;
e) 상기 판단 결과, 상기 거리 값이 상기 제1 거리 값 범위에 속하는 경우, 상기 거리 값과 비례 관계인 제1 출력 값을 생성하는 단계;
f) 상기 판단 결과, 상기 거리 값이 상기 제1 거리 값 범위 외에 속하는 경우, 미리 정해진 제2 출력 값 또는 제3 출력 값을 생성하는 단계;
를 포함하는 거리 측정 장치의 구동 방법.A method of driving a distance measuring device including a time of flight (TOF) type sensor module having a light emitting unit and a light receiving unit, the method comprising:
a) irradiating light toward the object;
b) receiving the light reflected from the object;
c) calculating a distance value between the sensor module and the object based on the characteristics of the received light;
d) determining whether the distance value belongs to a first distance value range;
e) generating a first output value proportional to the distance value when the distance value falls within the first distance value range as a result of the determination;
f) generating a predetermined second output value or a third output value when the distance value falls outside the first distance value range as a result of the determination;
A driving method of a distance measuring device comprising a. 제9항에 있어서,
상기 제1 출력 값은 상기 거리 값과 선형 비례 관계인 것인 거리 측정 장치의 구동 방법.10. The method of claim 9,
The first output value is a driving method of a distance measuring device that has a linear proportional relationship with the distance value. 제9 항에 있어서,
상기 제 2 출력 값 및 제 3 출력 값은 대상물로부터의 거리가 근접 또는 원거리에 따라 각각 서로 다른 값으로 출력되는 것인 거리 측정 장치의 구동 방법.10. The method of claim 9,
The second output value and the third output value are outputted as different values according to the proximity or distance from the object. 제9 항에 있어서,
상기 b) 단계 이후
상기 수광된 광의 광량이 임계값 미만인 경우 미리 정해진 상기 제2 출력 값, 또는 상기 제3 출력 값을 생성하는 단계;를 더 포함하는 것인 거리 측정 장치의 구동 방법.10. The method of claim 9,
after step b)
When the amount of the received light is less than a threshold value, generating the predetermined second output value or the third output value; the driving method of the distance measuring apparatus further comprising a. 제9 항에 있어서,
상기 거리 측정 장치는 클럭 신호를 발생시키는 클럭 신호 생성부를 더 포함하고,
상기 발광부는 상기 클럭 신호와 위상이 동기화된 광을 조사하는 것인 거리 측정 장치의 구동 방법.10. The method of claim 9,
The distance measuring device further comprises a clock signal generator for generating a clock signal,
The driving method of the distance measuring device is that the light emitting unit irradiates light synchronized in phase with the clock signal. 제9 항에 있어서,
상기 광의 특성은 상기 발광부가 상기 대상물을 향해 광을 조사한 제1 시간과, 상기 수광부가 상기 대상물로부터 반사된 광을 수광한 제2 시간 사이의 차이와 관련된 특성을 포함하는 것인 거리 측정 장치의 구동 방법.10. The method of claim 9,
The characteristic of the light includes a characteristic related to a difference between a first time when the light emitting unit emits light toward the object and a second time when the light receiving unit receives the light reflected from the object. Way. 제14 항에 있어서,
상기 거리 값은 상기 발광부가 조사한 광의 위상과 상기 수광부가 수광한 광의 위상의 차이를 기초로 상기 제1 시간과 상기 제2 시간 사이의 차이를 연산한 데이터인 것인 거리 측정 장치의 구동 방법.15. The method of claim 14,
The distance value is data obtained by calculating a difference between the first time and the second time based on a difference between the phase of the light emitted by the light emitting unit and the phase of the light received by the light receiving unit. 제14 항에 있어서,
상기 거리 측정 장치는 상기 제1 시간과 상기 제2 시간 사이의 차이와, 상기 거리 값 간의 관계를 나타내는 테이블 정보가 저장된 저장부를 더 포함하고,
상기 c) 단계에서,
상기 거리 값은 상기 광의 특성과 상기 테이블 정보를 기초로 산출되는 것인 거리 측정 장치의 구동 방법.15. The method of claim 14,
The distance measuring apparatus further comprises a storage unit storing table information indicating a relationship between the difference between the first time and the second time and the distance value,
In step c),
The distance value is a driving method of a distance measuring device that is calculated based on the characteristics of the light and the table information.
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