KR20210078114A - Apparatus and method for driving a light source - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 3D 센싱 시스템에 관한 것으로, 특히 디퓨저 상태에 따라 광원의 구동을 제어하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a 3D sensing system, and more particularly, to an apparatus and method for controlling driving of a light source according to a state of a diffuser.
입체 영상 서비스에 대한 관심이 증대되면서 입체영상을 제공하는 장치들이 개발 보급되고 있다. 입체영상을 구현하기 위한 3D 센싱 방식 중에 스테레오스코픽(stereoscopic) 방식, 시간측정(TOF: time of flight)방식, 구조광(structure light) 방식 등이 있다.As interest in a stereoscopic image service increases, devices for providing a stereoscopic image are being developed and distributed. Among 3D sensing methods for realizing a stereoscopic image, there are a stereoscopic method, a time of flight (TOF) method, a structured light method, and the like.
스테레오스코픽 방식의 기본 원리는 사람의 좌안과 우안에 서로 직교하도록 배열된 영상을 분리하여 입력하고, 사람의 두뇌에서 좌안과 우안에 각각 입력된 영상이 결합되어 입체 영상이 생성되는 방식이다. 스트레오 방식의 3D 카메라에는 두 카메라간의 조립오차에 따른 품질문제가 3D 품질을 저하시켜 고정밀 조립 공정 및 수율저하라는 문제점을 안고 있다.The basic principle of the stereoscopic method is to separate and input images arranged to be orthogonal to each other in the left and right eyes of a person, and the images input to the left and right eyes are combined in the human brain to generate a stereoscopic image. Stereo-type 3D cameras have problems such as high-precision assembly process and yield reduction due to quality problems caused by assembly errors between the two cameras, which lowers the 3D quality.
한편, 구조광(structure light) 방식은 특정 패턴이 코딩된 레이저광을 물체에 조사하고, 반사광의 패턴 쉬프트(shift)량을 계산함으로써 물체의 깊이 정보를 획득한다. 이 방식은 일반적으로 고정초점 렌즈와 패시브(passive) 코딩 소자를 사용한다. 따라서 다양한 환경에 따라 해상도를 변화시켜가며 이미지를 획득할 수 없다는 단점이 있다.Meanwhile, the structured light method acquires depth information of an object by irradiating a laser beam coded with a specific pattern to the object, and calculating the pattern shift amount of the reflected light. This method generally uses a fixed focus lens and a passive coding element. Therefore, there is a disadvantage in that it is not possible to acquire an image while changing the resolution according to various environments.
비행시간측정(TOF: time of flight) 방식은 피사체에 직접적으로 빛을 조사하고, 반사되어 되돌아오는 반사광의 시간을 계산함으로써 물체의 깊이 정보를 획득하는 방식이다.The time of flight (TOF) method is a method of acquiring depth information of an object by irradiating light directly to a subject and calculating the time of reflected light to be reflected and returned.
상술한 3D 센싱 방식 중 낮은 계산량에 의한 높은 프레임 레이트(frame rate), 작은 풋프린트(footprint), 상대적으로 적은 제작비용, 햇빛에 강인한 특성 등의 이점이 있는 TOF 방식이 많은 관심을 받고 있다.Among the above-described 3D sensing methods, the TOF method, which has advantages such as a high frame rate due to a low amount of calculation, a small footprint, a relatively low manufacturing cost, and a characteristic strong against sunlight, is receiving much attention.
TOF 방식은 기본적으로 특정 파장의 빛을 피사체로 투사하고, 피사체로부터 반사된 동 파장의 빛을 포토 다이오드(D) 또는 카메라에서 측정 또는 촬영하고 깊이 영상을 추출하는 프로세싱을 거치게 된다.The TOF method basically projects light of a specific wavelength to a subject, measures or captures the light of the same wavelength reflected from the subject with a photodiode (D) or a camera, and extracts a depth image.
TOF 방식에서 3D 센싱 거리는 광파워(optical power)에 비례하여 결정되기 때문에, 세트 메이커에서는 통상 구동 전류를 늘려 광원(VCSEL)의 파워를 증가시키려고 한다. 일반적으로 TOF 방식이 적용된 3D 센싱 시스템에는 점광원을 면광원으로 변경하는 디퓨저(Diffuser)가 구비된다.Since the 3D sensing distance is determined in proportion to optical power in the TOF method, set makers usually try to increase the power of the light source (VCSEL) by increasing the driving current. In general, a 3D sensing system to which the TOF method is applied is provided with a diffuser that changes a point light source to a surface light source.
그러나 디퓨저가 없어지거나 도 1에 도시한 바와 같이 파손된다면 광원에 의한 레이저 빛이 피사체인 사람의 눈이나 피부에 직접 조사되어 피해를 줄 수 있기 때문에 이에 대한 새로운 강구방안이 필요하다.However, if the diffuser disappears or is damaged as shown in FIG. 1 , the laser light from the light source is directly irradiated to the eyes or skin of the subject, which may cause damage. Therefore, a new method for this is needed.
이에 본 발명은 상술한 필요성에 따라 창안된 발명으로서, 본 발명의 주요 목적은 디퓨저의 상태에 따라 광원의 구동을 제어하여 광원의 직접 조사에 의해 피해를 최소화할 수 있는 3D 센싱 시스템의 광원 구동 제어장치 및 그 방법을 제공함에 있다.Accordingly, the present invention is an invention devised according to the above-mentioned necessity, and the main object of the present invention is to control the driving of a light source in a 3D sensing system that can minimize damage by direct irradiation of the light source by controlling the driving of the light source according to the state of the diffuser. To provide an apparatus and a method therefor.
더 나아가 본 발명의 또 다른 목적은 피사체의 근접 접근시 광원에서 조사된 빛에 의해 야기될 수 있는 피사체의 피해를 최소화할 수 있는 3D 센싱 시스템의 광원 구동 제어장치 및 그 방법을 제공함에 있다.Furthermore, it is another object of the present invention to provide a light source driving control apparatus and method for a 3D sensing system capable of minimizing damage to a subject that may be caused by light irradiated from a light source when the subject approaches close proximity.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 광원 구동 제어장치는 PCB에 장착되는 광원과, 홀더에 의해 고정되되 하부에 위치하는 광원으로부터 출력된 광을 확산 통과시키는 디퓨저를 포함하는 3D 센싱 시스템에 적용 가능한 장치로서,A light source driving control apparatus according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is 3D sensing including a light source mounted on a PCB, and a diffuser that is fixed by a holder and diffuses and passes light output from the light source located below. A device applicable to the system, comprising:
상기 광원 옆의 PCB에 장착되어 반사되어 오는 광량에 반응하는 포토 다이오드와;a photodiode mounted on a PCB next to the light source to respond to the amount of reflected light;
상기 포토 다이오드 일측과 연결되어 포토 다이오드 검출전압을 생성하는 전압 발생부와;a voltage generator connected to one side of the photodiode to generate a photodiode detection voltage;
상기 포토 다이오드 검출전압을 상기 디퓨저 파손 유무를 체크하기 위해 설정된 제1기준전압과 비교하기 위한 제1비교기와;a first comparator for comparing the photodiode detection voltage with a first reference voltage set to check whether the diffuser is damaged;
상기 포토 다이오드 검출전압과 제1기준전압의 비교결과에 따라 상기 광원의 드라이버를 선택적으로 오프시키는 드라이버 제어부;를 포함함을 특징으로 한다.and a driver control unit that selectively turns off the driver of the light source according to a comparison result of the photodiode detection voltage and the first reference voltage.
더 나아가 상술한 광원 구동 제어장치는 상기 포토 다이오드 검출전압을 피사체 근접 유무를 체크하기 위해 설정된 제2기준전압과 비교하기 위한 제2비교기;를 더 포함하며, 상기 드라이버 제어부는 상기 제2비교기의 출력에 따라 상기 광원의 드라이버를 선택적으로 오프시킴을 또 다른 특징으로 한다.Furthermore, the above-described light source driving control device further includes a second comparator for comparing the photodiode detection voltage with a second reference voltage set to check whether or not a subject is in proximity, wherein the driver control unit includes an output of the second comparator. Another feature is to selectively turn off the driver of the light source according to the
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광원 구동 제어장치는 PCB에 장착되는 광원과, 홀더에 의해 고정되되 하부에 위치하는 광원으로부터 출력된 광을 확산 통과시키는 디퓨저를 포함하는 3D 센싱 시스템에 적용 가능한 장치로서,A light source driving control device according to another embodiment of the present invention is a device applicable to a 3D sensing system including a light source mounted on a PCB, and a diffuser that diffuses and passes light output from the light source located below the light source fixed by a holder as,
상기 디퓨저 상에 형성되되 투명전극을 내포하며 일정한 저항값을 가지도록 패턴 형성된 투명전극층과;a transparent electrode layer formed on the diffuser and patterned to include a transparent electrode and have a constant resistance value;
상기 투명전극에 연결되어 바이어스 전류를 인가하기 위한 전류 공급원과;a current supply connected to the transparent electrode to apply a bias current;
상기 바이어스 전류 인가에 따라 생성되는 투명전극 상태전압을 서로 다른 기준전압과 각각 비교하는 비교기들과;comparators for comparing the state voltage of the transparent electrode generated according to the application of the bias current with different reference voltages;
상기 투명전극 상태전압이 상기 서로 다른 기준전압 범위를 벗어나면 상기 광원의 드라이버를 오프시키는 드라이버 제어부;를 포함함을 또 다른 특징으로 한다.It is another feature to include a; a driver control unit that turns off the driver of the light source when the state voltage of the transparent electrode is out of the different reference voltage ranges.
더 나아가 본 발명의 실시예에 따른 광원 구동 제어방법은 PCB에 장착되는 광원과, 홀더에 의해 고정되되 하부에 위치하는 광원으로부터 출력된 광을 확산 통과시키는 디퓨저와, 상기 광원 옆의 PCB에 장착되어 반사되어 오는 광량에 반응하는 광반응 소자를 포함하는 3D 센싱 시스템에서 실행 가능한 방법으로서,Furthermore, the light source driving control method according to an embodiment of the present invention includes a light source mounted on a PCB, a diffuser that is fixed by a holder and diffuses and passes light output from a light source located below, and is mounted on a PCB next to the light source. As a method feasible in a 3D sensing system comprising a photoreactive element that responds to the amount of reflected light,
광량에 따라 변화하는 상기 광반응 소자의 전압을 상기 디퓨저 파손 유무를 체크하기 위해 설정된 제1기준전압과 비교하는 단계와;comparing the voltage of the photoreactive element, which varies according to the amount of light, with a first reference voltage set to check whether the diffuser is damaged;
상기 비교결과에 따라 상기 광원을 구동시키는 드라이버를 선택적으로 오프 제어하는 단계;를 포함함을 특징으로 한다.and selectively turning off a driver for driving the light source according to the comparison result.
상술한 기술적 과제 해결 수단에 따르면, 본 발명은 광원 옆의 PCB에 장착되어 반사되어 오는 광량에 반응하는 포토 다이오드를 통해 포토 다이오드의 전압을 검출하고, 이 검출전압을 피사체 근접 유무를 체크하기 위해 설정된 기준전압과 혹은 디퓨저 파손 유무를 체크하기 위해 설정된 또 다른 기준전압과 비교하여 그 비교결과에 따라 광원의 드라이버를 강제적으로 오프시킴으로써, 디퓨저 손상 혹은 피사체의 근접 접근으로 인한 피사체의 피해를 최소화할 수 있다.According to the above-described technical problem solving means, the present invention detects the voltage of the photodiode through the photodiode that is mounted on the PCB next to the light source and responds to the amount of reflected light, and sets the detected voltage to check whether or not the subject is close. By comparing the reference voltage with another reference voltage set to check whether the diffuser is damaged, and forcibly turning off the driver of the light source according to the comparison result, damage to the subject due to damage to the diffuser or close proximity to the subject can be minimized. .
도 1은 3D 센싱 시스템에서 디퓨저 파손상태를 예시한 도면.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광원 구동 제어장치의 광원(VCSEL) 패키지의 단면 예시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광원 구동 제어장치의 구성 예시도.
도 5 내지 도 7은 도 4에 도시한 광원 구동 제어장치의 동작을 설명하기 위한 파형 예시도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 광원 구동 제어장치의 또 다른 광원 패키지의 단면 예시도.
도 9는 도 8과 관련된 또 다른 광원 구동 제어장치의 구성 예시도.
도 10 및 도 11은 도 9에 도시한 광원 구동 제어장치의 동작을 설명하기 위한 파형 예시도.1 is a diagram illustrating a broken state of a diffuser in a 3D sensing system.
2 and 3 are cross-sectional views of a light source (VCSEL) package of a light source driving control apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is an exemplary configuration diagram of a light source driving control device according to an embodiment of the present invention.
5 to 7 are waveform exemplary diagrams for explaining the operation of the light source driving control device shown in FIG.
8 is a cross-sectional view of another light source package of the light source driving control device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an exemplary configuration diagram of another light source driving control device related to FIG. 8 .
10 and 11 are waveform examples for explaining the operation of the light source driving control device shown in FIG.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명의 목적들, 기술적 해법들 및 장점들을 분명하게 하기 위하여 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시한 것으로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 통상의 기술자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The following detailed description of the present invention refers to the accompanying drawings, which show by way of illustration a specific embodiment in which the present invention may be practiced, in order to clarify the objects, technical solutions and advantages of the present invention. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the present invention.
또한 본 발명의 상세한 설명 및 청구항들에 걸쳐, '포함하다'라는 단어 및 그 변형은 다른 기술적 특징들, 부가물들, 구성요소들 또는 단계들을 제외하는 것으로 의도된 것이 아니다. 통상의 기술자에게 본 발명의 다른 목적들, 장점들 및 특성들이 일부는 본 설명서로부터, 그리고 일부는 본 발명의 실시로부터 드러날 것이다. 아래의 예시 및 도면은 실례로서 제공되며, 본 발명을 한정하는 것으로 의도된 것이 아니다. 더욱이 본 발명은 본 명세서에 표시된 실시예들의 모든 가능한 조합들을 망라한다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.Also throughout this description and claims, the word 'comprise' and variations thereof are not intended to exclude other technical features, additions, components or steps. Other objects, advantages and characteristics of the present invention will appear to a person skilled in the art, in part from this description, and in part from practice of the present invention. The following illustrations and drawings are provided by way of illustration and are not intended to limit the invention. Moreover, the invention encompasses all possible combinations of the embodiments indicated herein. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different but need not be mutually exclusive. Accordingly, the detailed description set forth below is not intended to be taken in a limiting sense, and the scope of the invention, if properly described, is limited only by the appended claims, along with all scope equivalents to those claimed. Like reference numerals in the drawings refer to the same or similar functions throughout the various aspects.
본 명세서에서 달리 표시되거나 분명히 문맥에 모순되지 않는 한, 단수로 지칭된 항목은, 그 문맥에서 달리 요구되지 않는 한, 복수의 것을 아우른다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세 설명은 생략한다.Unless otherwise indicated herein or otherwise clearly contradicted by context, items referred to in the singular encompass the plural unless the context requires otherwise. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.
이하, 통상의 기술자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 하기에서의 3D 센싱 시스템은 3D 안면인식, 자동주행, 가상/증강 현실 등 여러 방면에서 다양하게 이용되는 카메라 장치인 것으로 가정하기로 한다.Hereinafter, in order to enable those skilled in the art to easily practice the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It is assumed that the following 3D sensing system is a camera device that is used in various fields such as 3D face recognition, automatic driving, virtual/augmented reality, and the like.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광원 구동 제어장치의 광원(VCSEL) 패키지의 단면을 예시한 것이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광원 구동 제어장치의 구성도를 예시한 것이다.2 and 3 illustrate a cross-section of a light source (VCSEL) package of a light source driving control device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a configuration diagram of a light source driving control device according to an embodiment of the present invention will be.
도 2를 우선 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 3D 센싱 시스템은 PCB에 장착되는 광원(10)을 포함한다. 광원(10)은 레이저 다이오드 또는 VCSEL(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser)로 이루어질 수 있다. 상기 광원(10)은 도시한 바와 같이 홀더(20)에 의해 고정되되 하부에 위치하는 광원(10)으로부터 출력된 광을 확산 통과시키는 디퓨저(30)를 포함한다. 하기에서는 광원(10)으로서 VCSEL을 채용하고 있는 것으로 도시하였다.Referring first to FIG. 2 , the 3D sensing system according to an embodiment of the present invention includes a
디퓨저(30)의 파손 여부를 체크하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 광원 구동 제어장치는 상기 광원(10) 옆의 PCB에 장착되어 디퓨저(30)로부터 반사되어 오는 광량에 반응하는 포토 다이오드(PD,40)를 더 포함한다.In order to check whether the diffuser 30 is damaged, the light source driving control device according to an embodiment of the present invention is mounted on a PCB next to the
더 나아가 본 발명의 실시예에 따른 광원 구동 제어장치는 도 4에 도시한 바와 같이 PD(40) 일측과 연결되어 포토 다이오드 검출전압(VPD)을 생성하는 전압 발생부를 포함한다. 상기 전압 발생부는 포토 다이오드 전압을 검출하기 위한 저항()과 검출 전압의 평균치를 얻기 위한 LPF(50)로 구성할 수 있다.Furthermore, as shown in FIG. 4 , the light source driving control apparatus according to the embodiment of the present invention includes a voltage generator connected to one side of the
또한 본 발명의 실시예에 따른 광원 구동 제어장치는 평균화된 포토 다이오드 검출전압(LPF Out)을 디퓨저 파손 유무를 체크하기 위해 설정된 제1기준전압(PD_DET_VTL)과 비교하기 위한 제1비교기(60)와,In addition, the light source driving control apparatus according to the embodiment of the present invention includes a first comparator 60 for comparing the averaged photodiode detection voltage LPF Out with a first reference voltage PD_DET_VTL set to check whether the diffuser is damaged. ,
상기 평균화된 포토 다이오드 검출전압(LPF Out)과 제1기준전압(PD_DET_VTL)의 비교결과에 따라 광원(10)의 드라이버를 선택적으로 오프(Driver off Signal)시키되 로직으로 구현할 수도 있는 드라이버 제어부(80)를 포함한다.The
더 나아가 도 3에 도시한 바와 같이 피사체의 근접 여부를 체크하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 광원 구동 제어장치는 평균화된 포토 다이오드 검출전압(LPF Out)을 피사체 근접 유무를 체크하기 위해 설정된 제2기준전압(PD_DET_VTH)과 비교하기 위한 제2비교기(70)를 더 포함할 수 있다. 이러한 경우 드라이버 제어부(80)는 제2비교기(70)의 출력(OPD_ERR)에 따라 광원의 드라이버를 선택적으로 오프((Driver off Signal)시키기 위한 신호를 출력한다. 상기 제1비교기(60)와 제2비교기(70)는 필요에 따라 어느 하나 혹은 모두 구비될 수 있다.Furthermore, as shown in FIG. 3 , in order to check whether an object is in proximity, the light source driving control apparatus according to an embodiment of the present invention uses the averaged photodiode detection voltage LPF Out to the second set to check whether the object is in proximity. A second comparator 70 for comparing with the reference voltage PD_DET_VTH may be further included. In this case, the
참고적으로 비교기들(60,70)에서 비교되는 기준전압 각각은 레지스터를 통하여 전압레벨을 변경할 수 있다. 도 4에서 미설명한 인에이블 제너레이터(Enable Gen,100)는 드라이버 제어부(80)가 포토 다이오드 검출전압과 제1기준전압(PD_DET_VTL) 혹은(및) 제2기준전압(PD_DET_VTH)과의 비교결과를 주기적으로 모니터링하기 위한 상태감시신호(EN_PROTECT)를 생성하여 드라이버 제어부(80)로 전달한다. 상기 인에이블 제너레이터(100)는 도 5에 도시한 바와 같이 3D 센싱 시스템에서 이용되는 저전압 차등신호(LVDS)의 발생시점에서 소정 시간(포토 다이오드 검출전압이 안정화되기까지의 시간) 지연되어 활성화되는 상태감시신호를 생성해 준다. 이러한 상태감시신호는 드라이버 제어부(80)를 활성화시키기 위한 신호로 정의할 수도 있다. 이러한 경우 인에이블 제너레이터(100) 없이 드라이버 제어부(80)는 상위 프로세서로부터 인가되는 인에이블 신호에 따라 활성화되어 포토 다이오드 검출전압과 제1기준전압(PD_DET_VTL) 혹은(및) 제2기준전압(PD_DET_VTH)과의 비교결과를 주기적으로 모니터링하여 광원의 드라이버를 제어할 수도 있을 것이다.For reference, each of the reference voltages compared in the comparators 60 and 70 may change a voltage level through a resistor. In the enable generator (Enable Gen, 100) not described in FIG. 4, the
이하 상술한 구성을 포함하는 광원 구동 제어장치의 동작을 도 5 내지 도 7을 참조하여 부연 설명하면, 도 5 내지 도 7은 도 4에 도시한 광원 구동 제어장치의 동작을 설명하기 위한 파형 예시도를 각각 도시한 것이다.Hereinafter, the operation of the light source driving control device including the above-described configuration will be described in detail with reference to FIGS. 5 to 7 . FIGS. 5 to 7 are waveform examples for explaining the operation of the light source driving control device shown in FIG. 4 . are shown respectively.
우선 도 5 내지 도 7에 도시된 SPI/I2C 커맨드 신호는 3D 센싱 시스템의 파워 온시 기준전압을 레지스터에 설정하기 위한 펄스를 나타낸 것이며, EN 신호는 3D 센싱 시스템의 전체 드라이버를 활성화시키기 위한 신호를, LVDS는 저전압 차등 신호를, PD LPF Out Voltage는 전압 발생부의 일 구성요소인 LPF(50)의 출력전압, 즉 평균화된 포토 다이오드 검출전압을 각각 도시한 것이다.First, the SPI/I2C command signal shown in FIGS. 5 to 7 is a pulse for setting the reference voltage in the register when the 3D sensing system is powered on, and the EN signal is a signal for activating the entire driver of the 3D sensing system, LVDS indicates a low voltage differential signal, and PD LPF Out Voltage indicates an output voltage of the
만약 디퓨저(30)의 파손이 없거나 피사체가 설정해 놓은 위치까지 근접해 있지 않다면, 상태감시신호(EN_PROTECT)가 활성화되는 구간에서의 평균화된 포토 다이오드 검출전압(PD LPF Out Voltage)은 도 5에 도시한 바와 같이 디퓨저(30) 파손 유무를 체크하기 위해 설정된 제1기준전압(PD_DET_VTL) 보다 높고, 피사체 근접 유무를 체크하기 위해 설정된 제2기준전압(PD_DET_VTH) 보다는 낮은 레벨을 유지할 것이다.If the diffuser 30 is not damaged or the subject is not close to the set position, the averaged photodiode detection voltage (PD LPF Out Voltage) in the section in which the state monitoring signal EN_PROTECT is activated is as shown in FIG. Similarly, a level higher than the first reference voltage PD_DET_VTL set to check whether the diffuser 30 is damaged or not and a level lower than the second reference voltage PD_DET_VTH set to check whether a subject is close to each other will be maintained.
그러나 도 3에 도시한 바와 같이 피사체가 설정해 놓은 위치보다 더 가깝게 근접하게 되면 보다 많은 광량이 피사체에 의해 반사되고, 광량에 비례하여 반응하게 되는 포토 다이오드(40) 검출전압은 상승하게 된다. 이와 같이 피사체 근접으로 인해 포토 다이오드 검출전압(PD LPF Out Voltage)이 도 6에 도시한 바와 같이 피사체 근접 유무를 체크하기 위해 설정된 제2기준전압(PD_DET_VTH) 이상이 되면, 드라이버 제어부(80)는 광원의 드라이버를 강제적으로 오프(EN_DRIVER)시킴으로써, 피사체 근접으로 인해 피사체가 손상되거나 피해를 입는 것을 사전에 방지한다.However, as shown in FIG. 3 , when the subject comes closer than the set position, a greater amount of light is reflected by the subject, and the detection voltage of the
한편 도 1에 도시한 바와 같이 디퓨저(30)가 손상된다면 그로부터 반사되는 광량은 감소하기 때문에 포토 다이오드(40) 검출전압(PD LPF Out Voltage)은 도 7에 도시한 바와 같이 낮아지게 되며, 포토 다이오드(40) 검출전압(PD LPF Out Voltage)이 디퓨저 파손 유무를 체크하기 위해 설정된 제1기준전압(PD_DET_VTL) 이하가 되면 드라이버 제어부(80)는 광원의 드라이버를 강제적으로 오프시킴으로써, 디퓨저(30) 손상으로 인해 피사체가 손상되거나 피해를 입는 것을 사전에 예방한다.On the other hand, if the diffuser 30 is damaged as shown in FIG. 1, the amount of light reflected therefrom is reduced, so that the detection voltage (PD LPF Out Voltage) of the
따라서 본 발명은 피사체의 근접 접근 혹은(및) 디퓨저(30)의 파손시에 광원에서 조사된 빛에 의해 야기될 수 있는 피사체의 피해를 최소화할 수 있는 발명이다.Therefore, the present invention is an invention that can minimize damage to the subject that may be caused by the light irradiated from the light source when the subject approaches or/or the diffuser 30 is damaged.
이하 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광원 구동 제어장치의 기구적 구성과회로적 구성의 특징에 대해 부연 설명하면,Hereinafter, the mechanical and circuit features of the light source driving control device according to another embodiment of the present invention will be described in detail.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 광원 구동 제어장치의 또 다른 광원 패키지의 단면을 예시한 것이며, 도 9는 도 8과 관련된 또 다른 광원 구동 제어장치의 구성도를, 도 10 및 도 11은 도 9에 도시한 광원 구동 제어장치의 동작을 설명하기 위한 파형도를 각각 예시한 것이다.8 is a cross-sectional view of another light source package of the light source driving control device according to an embodiment of the present invention, FIG. 9 is a block diagram of another light source driving control device related to FIG. 8, and FIGS. 10 and 11 are Each of the waveform diagrams for explaining the operation of the light source driving control device shown in FIG. 9 is exemplified.
도 8에 도시한 바와 같이 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광원 구동 제어장치는 PCB에 장착되는 광원(10)과, 홀더(20)에 의해 고정되되 하부에 위치하는 광원(10)으로부터 출력된 광을 확산 통과시키는 디퓨저(30)를 포함하는 3D 센싱 시스템의 일부로서, 상기 디퓨저(30) 상에 형성되되 투명전극(ITO)을 내포하며 일정한 저항값을 가지도록 패턴 형성된 투명전극층(65)을 더 포함한다.As shown in FIG. 8 , the light source driving control device according to another embodiment of the present invention is fixed by a
상술한 투명전극층(65) 외에 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광원 구동 제어장치는 회로적 특징 요소로서 도 9에 도시한 바와 같이,In addition to the above-described
상기 투명전극(ITO)에 연결되어 바이어스 전류를 인가하기 위한 전류 공급원()과,A current source for applying a bias current connected to the transparent electrode (ITO) ( )and,
상기 바이어스 전류 인가에 따라 생성되는 투명전극 상태전압()을 서로 다른 기준전압(RDET_VTL, RDET_VTH)과 각각 비교하는 비교기들(75,85)과,The transparent electrode state voltage ( ) with different reference voltages RDET_VTL and RDET_VTH, respectively, with comparators 75 and 85, and
상기 투명전극 상태전압()이 상기 서로 다른 기준전압이 형성하는 범위를 벗어나면 광원의 드라이버를 오프시키는 드라이버 제어부(80)를 포함한다.The transparent electrode state voltage ( ) out of the range formed by the different reference voltages, includes a
상술한 구성에서 투명전극(ITO)의 저항에 해당하는 에 다양한 전압레벨을 생성할 수 있도록 바이어스 전류값을 레지스터에서 선택(레지스터 세팅)할 수 있도록 할 수도 있다.Corresponding to the resistance of the transparent electrode (ITO) in the above configuration It is also possible to select the bias current value in the resistor (register setting) so that various voltage levels can be generated.
도 9에서 미설명된 EN_RDET는 상위 프로세서에서 인가되는 신호로서 투명전극의 상태를 체크하기 위한 투명전극 상태체크신호로 정의할 수 있다. 이러한 투명전극 상태체크신호(EN_RDET)는 도 10에 도시한 바와 같이 레지스터 설정 구간의 종료 시점(SPI/I2C Command)에서 활성화된다.EN_RDET, which is not described in FIG. 9 , is a signal applied from the upper processor and may be defined as a transparent electrode state check signal for checking the state of the transparent electrode. The transparent electrode state check signal EN_RDET is activated at the end of the register setting period (SPI/I2C Command) as shown in FIG. 10 .
이하 도 10 및 도 11을 참조하여 도 9에 도시한 광원 구동 제어장치의 동작을 부연 설명하면,Hereinafter, the operation of the light source driving control device shown in FIG. 9 will be described in detail with reference to FIGS. 10 and 11 ,
우선 디퓨저(30)에 도 1에 도시한 바와 같은 손상이 없다면 전류 공급원()에 의해 인가되는 바이어스 전류()에 의해 투명전극 상태전압()은 도 10에 도시한 바와 같이 사전 설정된 두 기준전압(RDET_VTL, RDET_VTH) 사이에서 일정한 전압 레벨을 유지한다.First, if there is no damage to the diffuser 30 as shown in FIG. 1, the current source ( ) applied by the bias current ( ) by the transparent electrode state voltage ( ) maintains a constant voltage level between two preset reference voltages RDET_VTL and RDET_VTH as shown in FIG. 10 .
그러나 만약 디퓨저(30)가 손상된다면 투명전극(ITO)의 저항() 값도 변하게 된다. 투명전극의 저항()값이 증가 혹은 감소하게 되면 그에 따라 투명전극 상태전압() 역시 변하게 되어 도 11에 도시한 바와 같이 미리 설정된 두 개의 기준전압(RDET_VTL, RDET_VTH) 범위를 상방 혹은 하방으로 벗어나게 된다. 이러한 경우 드라이버 제어부(80)는 광원의 드라이버를 강제적으로 오프시킴으로써, 디퓨저(30) 손상으로 인해 피사체가 손상되거나 피해를 입는 것을 사전에 예방한다.However, if the diffuser 30 is damaged, the resistance ( ) will change as well. resistance of transparent electrode ( ) increases or decreases, the transparent electrode state voltage ( ) is also changed, and as shown in FIG. 11, the two preset reference voltages RDET_VTL and RDET_VTH are out of range upward or downward. In this case, the
따라서 도 9에 도시한 광원 구동 제어장치 역시 디퓨저(30)의 파손시에 광원에서 조사된 빛에 의해 야기될 수 있는 피사체의 피해를 최소화할 수 있는 효과를 제공한다.Accordingly, the light source driving control device shown in FIG. 9 also provides an effect of minimizing damage to a subject that may be caused by the light irradiated from the light source when the diffuser 30 is damaged.
이상은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 이에 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.The above has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, which are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be defined only by the appended claims.
Claims (10)
상기 광원 옆의 PCB에 장착되어 반사되어 오는 광량에 반응하는 포토 다이오드와;
상기 포토 다이오드 일측과 연결되어 포토 다이오드 검출전압을 생성하는 전압 발생부와;
상기 포토 다이오드 검출전압을 상기 디퓨저 파손 유무를 체크하기 위해 설정된 제1기준전압과 비교하기 위한 제1비교기와;
상기 포토 다이오드 검출전압과 제1기준전압의 비교결과에 따라 상기 광원의 드라이버를 선택적으로 오프시키는 드라이버 제어부;를 포함함을 특징으로 하는 광원 구동 제어장치.A 3D sensing system comprising: a light source mounted on a PCB; and a diffuser that diffuses and passes light output from the light source positioned below the light source fixed by a holder,
a photodiode mounted on a PCB next to the light source to respond to the amount of reflected light;
a voltage generator connected to one side of the photodiode to generate a photodiode detection voltage;
a first comparator for comparing the photodiode detection voltage with a first reference voltage set to check whether the diffuser is damaged;
and a driver control unit for selectively turning off a driver of the light source according to a comparison result of the photodiode detection voltage and the first reference voltage.
상기 포토 다이오드와 접지 사이에 연결되어 포토 다이오드 전압을 검출하기 위한 저항()과;
상기 저항()의 일측에 연결되어 상기 포토 다이오드 전압의 평균치를 얻기 위한 LPF;를 포함함을 특징으로 하는 광원 구동 제어장치.The method according to claim 1 or 2, wherein the voltage generator,
A resistor connected between the photodiode and the ground to detect the photodiode voltage ( )and;
the resistance ( ) connected to one side of the LPF to obtain an average value of the photodiode voltage;
상기 3D 센싱 시스템에서 이용되는 저전압 차등신호의 발생시점에서 소정 시간 지연되어 활성화되는 상태감시신호를 발생시킴을 특징으로 하는 광원 구동 제어장치.The method according to claim 4, The enable generator,
and generating a state monitoring signal that is activated with a delay of a predetermined time from a point in time when the low voltage differential signal used in the 3D sensing system is generated.
상기 광원 옆의 PCB에 장착되어 반사되어 오는 광량에 반응하는 포토 다이오드와;
상기 포토 다이오드 일측과 연결되어 포토 다이오드 검출전압을 생성하는 전압 발생부와;
상기 포토 다이오드 검출전압을 피사체 근접 유무를 체크하기 위해 설정된 제2기준전압과 비교하기 위한 제2비교기와;
상기 포토 다이오드 검출전압과 제2기준전압의 비교결과에 따라 상기 광원의 드라이버를 선택적으로 오프시키는 드라이버 제어부;를 포함함을 특징으로 하는 광원 구동 제어장치.A 3D sensing system comprising: a light source mounted on a PCB; and a diffuser that diffuses and passes light output from the light source positioned below the light source fixed by a holder,
a photodiode mounted on a PCB next to the light source to respond to the amount of reflected light;
a voltage generator connected to one side of the photodiode to generate a photodiode detection voltage;
a second comparator for comparing the photodiode detection voltage with a second reference voltage set to check whether a subject is in proximity;
and a driver control unit for selectively turning off the driver of the light source according to a comparison result of the photodiode detection voltage and the second reference voltage.
상기 디퓨저 상에 형성되되 투명전극을 내포하며 일정한 저항값을 가지도록 패턴 형성된 투명전극층과;
상기 투명전극에 연결되어 바이어스 전류를 인가하기 위한 전류 공급원과;
상기 바이어스 전류 인가에 따라 생성되는 투명전극 상태전압을 서로 다른 기준전압과 각각 비교하는 비교기들과;
상기 투명전극 상태전압이 상기 서로 다른 기준전압 범위를 벗어나면 상기 광원의 드라이버를 오프시키는 드라이버 제어부;를 포함함을 특징으로 하는 광원 구동 제어장치.A 3D sensing system comprising: a light source mounted on a PCB; and a diffuser that diffuses and passes light output from the light source positioned below the light source fixed by a holder,
a transparent electrode layer formed on the diffuser and patterned to include a transparent electrode and have a constant resistance value;
a current supply connected to the transparent electrode to apply a bias current;
comparators for comparing the state voltage of the transparent electrode generated according to the application of the bias current with different reference voltages;
and a driver control unit that turns off the driver of the light source when the state voltage of the transparent electrode is out of the different reference voltage ranges.
광량에 따라 변화하는 상기 광반응 소자의 전압을 상기 디퓨저 파손 유무를 체크하기 위해 설정된 제1기준전압과 비교하는 단계와;
상기 비교결과에 따라 상기 광원을 구동시키는 드라이버를 선택적으로 오프 제어하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 광원 구동 제어방법.3D comprising: a light source mounted on a PCB; a diffuser that diffuses and passes light output from the light source fixed by a holder but located below; and a photoreactive element mounted on the PCB next to the light source and reacting to the reflected light In the method for controlling the driving of a light source of a sensing system,
comparing the voltage of the photoreactive element, which varies according to the amount of light, with a first reference voltage set to check whether the diffuser is damaged;
and selectively turning off a driver for driving the light source according to the comparison result.
상기 바이어스 전류 인가에 따라 생성되는 상기 투명전극의 상태전압을 서로 다른 기준전압과 각각 비교하는 단계와;
상기 투명전극의 상태전압이 상기 서로 다른 기준전압 범위를 벗어나면 상기 광원을 구동시키는 드라이버를 선택적으로 오프 제어하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 광원 구동 제어방법.A light source mounted on the PCB, a diffuser that is fixed by a holder and diffuses light output from the light source located below, and a transparent electrode layer formed on the diffuser and patterned to contain a transparent electrode and have a constant resistance value; In the light source driving control method of the 3D sensing system comprising a current source for applying a bias current connected to the transparent electrode,
comparing the state voltages of the transparent electrodes generated according to the application of the bias current with different reference voltages;
and selectively turning off a driver for driving the light source when the state voltage of the transparent electrode is out of the different reference voltage ranges.
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E601 | Decision to refuse application |