KR20210116983A - Optical device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 광학 장치에 관한 것이다. 구체적으로, 고해상도로 표적 장면을 스캐닝하고 깊이 정보를 획득하는 기술 분야에 적용 가능하다.The present invention relates to an optical device. Specifically, it is applicable to the technical field of scanning a target scene with high resolution and acquiring depth information.
기존 및 새로운 어플리케이션은 실시간 3차원 이미지에 대한 필요성을 증가하고 있는 추세이다. 실시간 3차원 이미지를 획득하는 광학 장치는 일반적으로 라이다(LiDAR, light detection and ranging)로 알려져 있다.Existing and new applications are increasing the need for real-time 3D images. An optical device for acquiring a real-time 3D image is generally known as light detection and ranging (LiDAR).
이러한 광학 장치는 광학 빔을 표적 장면에 조사하고, 반사된 광학 신호를 분석함으로써 표적 장면의 깊이 정보를 획득할 수 있다. 여기서 깊이 정보는 표적 장면에 포함된 피사체까지 거리, 피사체의 외형 정보 및 피사체간 거리 정보 등을 포함할 수 있다.Such an optical device may acquire depth information of the target scene by irradiating an optical beam to the target scene and analyzing the reflected optical signal. Here, the depth information may include a distance to a subject included in the target scene, external information of the subject, and distance information between subjects.
광학 빔을 표적 장면에 조사하고, 반사된 광학 신호를 분석하여 표적 장면의 깊이 정보를 획득하는데 일반적으로 사용되는 기법은 TOF(Time of Fight) 방식이다. TOF 방식은 표적 장면에 조사된 광 빔이 조사 후 반사되어 입사되는 시간을 거리 정보로 환산하는 방식을 말한다. TOF 방식으로 표적 장면의 깊이 정보를 획득하는 광학 장치를 일반적으로 TOF 카메라로 지칭한다. A technique commonly used to irradiate an optical beam onto a target scene and to obtain depth information of a target scene by analyzing a reflected optical signal is a Time of Fight (TOF) method. The TOF method refers to a method of converting a time when a light beam irradiated to a target scene is reflected and incident after being irradiated into distance information. An optical device that acquires depth information of a target scene in a TOF method is generally referred to as a TOF camera.
TOF 카메라는 구체적으로, 표적 장면에 광학 빔을 조사하는 광 조사부, 표적 장면에 반사된 광학 신호를 수신하는 광 수신부를 포함한다. 여기서, 광 조사부는 단일 광원이 사용될 수 있으나, 최근에는 수직 공지 표면 발광 레이저 (VCSEL, Vertical Cavity Surface Emitting Laser)가 많이 사용되고 있는 추세이다. 또한, 광 수신부는 수신한 광 신호를 전기 신호로 전환하는 이미지 센서를 포함할 수 있으며, 이미지 센서는 해상도에 대응되는 복수의 픽셀에서 각각 광 신호를 수신할 수 있다. The TOF camera specifically includes a light irradiator for irradiating an optical beam to a target scene, and a light receiving unit for receiving an optical signal reflected on the target scene. Here, a single light source may be used for the light irradiation unit, but recently, a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) has been widely used. In addition, the light receiver may include an image sensor that converts the received optical signal into an electrical signal, and the image sensor may receive the optical signal from a plurality of pixels corresponding to resolution, respectively.
현재, TOF 카메라의 기술 이슈는 측정 거리를 확장시키고 관심 영역의 인식 해상도를 향상시키는데 있다. 측정 거리를 확장 시키는데 있어, 광 조사부의 조사 광량을 증가 시키는 데에는 Eye-safety 이슈 등 한계가 있다. 따라서, Signal to Noise Ratio (SNR)를 증가시킴으로써 인식 거리를 늘리는 것이 바람직할 수 있다. 주어진 Optical Power 내에서 SNR을 향상하기 위한 방법으로는 Light Beam Array를 형성하고 Scan 하는 방식이 있을 수 있다. Light Beam Array는 주어진 Scan 영역에서 최소화된 또는 허용하는 한도 내의 왜곡으로 Beam이 Scan 되어야 한다.Currently, the technical issue of TOF cameras is to extend the measurement distance and improve the recognition resolution of the region of interest. In extending the measurement distance, there are limitations such as eye-safety issues in increasing the amount of irradiated light from the light irradiator. Therefore, it may be desirable to increase the recognition distance by increasing the Signal to Noise Ratio (SNR). As a method for improving SNR within a given optical power, there may be a method of forming and scanning a light beam array. For Light Beam Array, the beam must be scanned with distortion within the minimum or allowable limit in a given scan area.
기존 이미징 광학계에 기반하여 Beam을 Scan 하려할 경우, 렌즈 경통의 수평이동 또는 기울임을 이용할 수 있으나, 다음의 두 가지 이슈가 있을 수 있다. 렌즈 경통의 수평 이동 또는 기울임에 기반하여 Beam을 Scan하는 경우, 광학계의 변동에 의해 수차가 발생하며, 이는 Object 영역에서 위치에 따라 Beam 이동 특성이 달라져 왜곡된 정보를 얻는 이슈가 생길 수 있다. 뿐만 아니라 렌즈의 경통을 이동할 경우, 큰 질량으로 인하여 Scan Frequency가 제한되어 얻고자 하는 Scan speed를 얻는데 어려움이 있을 수 있다.When scanning a beam based on the existing imaging optical system, horizontal movement or tilting of the lens barrel can be used, but the following two issues may arise. When scanning a beam based on horizontal movement or inclination of the lens barrel, aberration occurs due to fluctuations in the optical system, which may cause an issue of obtaining distorted information because beam movement characteristics vary depending on the position in the object area. In addition, when the lens barrel is moved, the scan frequency is limited due to the large mass, so it may be difficult to obtain the desired scan speed.
일 실시예에 따른 광학 장치는, 광 빔을 스캐닝 하여 획득하는 해상도를 향상하는데 목적이 있다. An optical device according to an embodiment aims to improve resolution obtained by scanning a light beam.
일 실시예에 따른 광학 장치는, 광 빔이 스캐닝하는 거리를 향상시키는데 목적이 있다.An optical device according to an embodiment has an object of improving a scanning distance of a light beam.
일 실시예에 따른 광학 장치는, 광 빔을 스캐닝 하며 발생할 수 있는 왜곡을 감소하는 데 목적이 있다. An optical device according to an embodiment has an object to reduce distortion that may occur while scanning a light beam.
일 실시예에 따른 광학 장치는, 광 빔을 스캐닝 하는 속도를 향상하는데 목적이 있다.An optical device according to an embodiment has an object to improve a speed of scanning a light beam.
상기 목적을 달성하기 위해, 일 실시예에 따른 광학 장치는, 표적 장면을 향해 광을 조사하는 광 조사부, 상기 표적 장면에서 반사된 광을 수신하는 광 수신부, 및 상기 광 조사부 및 상기 광 수신부에 연결된 프로세서를 포함하고, 상기 광 조사부는 지향성 광원을 복수 개 포함하는 광원 어레이, 복수 개의 상기 광원에서 조사된 광을 동일 방향으로 수평 이동하는 엑츄에이터, 및 상기 엑츄에이터를 지난 복수의 광이 일 점을 지나 상기 표적 장면으로 조사되도록 집광하는 에프세타 텔리센트릭 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. In order to achieve the above object, an optical device according to an embodiment includes a light irradiator for irradiating light toward a target scene, a light receiving unit for receiving light reflected from the target scene, and the light irradiator connected to the light receiving unit A processor, wherein the light irradiation unit includes a light source array including a plurality of directional light sources, an actuator that horizontally moves the light emitted from the plurality of light sources in the same direction, and a plurality of lights passing through the actuator pass through a point It may be characterized in that it comprises an eptheta telecentric lens for condensing to be irradiated to the target scene.
또한, 일 실시예에 따라, 상기 엑츄에이터는 기울기가 가변 구동되는 글래스 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, according to an embodiment, the actuator may include a glass plate driven with a variable inclination.
또한, 일 실시예에 따라, 복수의 상기 광원에서 조사된 광이 평행 이동한 거리는 상기 글래스 플레이트의 두께, 굴절률, 및 입사면과 출사면의 기울기로 결정되는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, according to an embodiment, the parallel movement distance of the light irradiated from the plurality of light sources may be determined by a thickness of the glass plate, a refractive index, and an inclination of an incident surface and an exit surface.
또한, 일 실시예에 따라, 상기 글래스 플레이트는 입사면 및 출사면의 광을 회절하는 격자 쌍(Grating pair)을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. Also, according to an embodiment, the glass plate may include a grating pair that diffracts light from an incident surface and an exit surface.
또한, 일 실시예에 따라, 상기 글래스 플레이트는 입사면에 구비된 격자 쌍의 간격이 출사면에 구비된 격자 쌍의 간격과 동일한 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, according to an embodiment, the glass plate may be characterized in that the distance between the grating pairs provided on the incident surface is the same as the distance between the grating pairs provided on the exit surface.
또한, 일 실시예에 따라, 상기 표적 장면은 복수의 상기 광원에 각각 대응되는 복수 개의 분할 영역을 포함하고, 상기 광원에서 조사되는 광은 대응되는 상기 분할 영역으로 조사되고, 상기 광원에서 조사되는 광의 조사 면적은 대응되는 상기 분할 영역보다 작은 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, according to an embodiment, the target scene includes a plurality of divided regions respectively corresponding to the plurality of light sources, and the light emitted from the light source is irradiated to the corresponding divided regions, and The irradiation area may be smaller than the corresponding divided area.
또한, 일 실시예에 따라, 상기 프로세서는 각각의 상기 광원에서 조사되는 광이 대응되는 각각의 상기 분할 영역을 스케닝하도록 상기 엑츄에이터의 기울기를 가변 구동하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, according to an embodiment, the processor may variably drive the inclination of the actuator to scan each of the divided regions corresponding to the light emitted from each of the light sources.
또한, 일 실시예에 따라, 상기 프로세서는 상기 광원에서 조사되는 광이 상기 일 방향의 수직 방향으로 이동하도록 상기 엑츄에이터를 이축 회전 구동하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, according to an embodiment, the processor may be characterized in that the actuator biaxially rotates so that the light irradiated from the light source moves in a vertical direction in the one direction.
또한, 일 실시예에 따라, 상기 엑츄에이터는 입사면 및 출사면에 광을 회절하는 격자 쌍(Grating pari)을 구비하는 글래스 플레이트를 포함하고, 상기 격자 쌍은 인가되는 전기장에 대응하여 배열되는 액정을 기반으로 형성되고, 상기 엑츄에이터를 지나는 광의 수평 이동은 상기 격자 쌍에 인가되는 전기장에 대응하여 제어되는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, according to an embodiment, the actuator includes a glass plate having a grating pair that diffracts light on an incident surface and an output surface, and the grating pair is a liquid crystal arranged in response to an applied electric field. It may be formed based on, and the horizontal movement of the light passing through the actuator may be characterized in that it is controlled in response to an electric field applied to the pair of gratings.
또한, 일 실시예에 따라, 상기 광 수신부는 상기 분할 영역에 대응되는 단위 픽셀군을 포함하고, 상기 프로세서는 상기 단위 픽셀군에 포함된 픽셀들을 상기 액츄에이터의 회전 방향에 대응하여 순차적으로 구동하는 것을 특징으로 할 수 있다. Also, according to an embodiment, the light receiving unit includes a unit pixel group corresponding to the divided area, and the processor sequentially drives the pixels included in the unit pixel group in response to the rotation direction of the actuator. can be characterized.
또한, 일 실시예에 따라, 상기 이미지 센서는 섹션 별로 상기 단위 픽셀 군을 포함하고, 상기 액츄에이터의 회전 방향에 대응하여 각 섹션 별로 단위 픽셀 군에 포함된 픽셀들을 동기화 하여 순차적으로 구동하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, according to an embodiment, the image sensor includes the unit pixel group for each section, and synchronizes and sequentially drives the pixels included in the unit pixel group for each section in response to the rotation direction of the actuator. can do.
또한, 일 실시예에 따라, 상기 프로세서는 각 단위 픽셀 군에 포함된 픽셀들을 순차적으로 구동하여 획득한 신호들을 병합하여 표적 장면의 깊이 이미지를 획득하는 것을 특징으로 할 수 있다. Also, according to an embodiment, the processor may obtain a depth image of a target scene by merging signals obtained by sequentially driving pixels included in each unit pixel group.
또한, 일 실시예에 따라, 상기 광 수신부는 상기 분한 영역에 대응되는 단위 픽셀군을 포함하고, 상기 프로세서는 상기 단위 픽셀군에 포함된 픽셀들을 동시에 구동하고, 상기 액츄에이터의 회전 방향에 대응하는 픽셀들로부터 획득한 신호들을 병합하여 표적 장면의 깊이 이미지를 획득하는 것을 특징으로 할 수 있다. Also, according to an embodiment, the light receiving unit includes a unit pixel group corresponding to the divided area, and the processor simultaneously drives pixels included in the unit pixel group, and a pixel corresponding to a rotation direction of the actuator. It may be characterized in that the depth image of the target scene is obtained by merging the signals obtained from them.
또한, 일 실시예에 따라, 상기 프로세서는 상기 액츄에이터의 회전 방향에 대응하여, 각 픽셀들로부터 반사광에 대응하는 신호 및 주변광에 대응하는 신호를 획득하고, 주변광에 대응하는 신호를 이용하여 반사광에 대응하는 신호를 보정하고, 보정된 반사광에 대응하는 신호를 병합하여 표적 장면의 깊이 이미지를 획득하는 것을 특징으로 할 수 있다. Also, according to an embodiment, the processor obtains a signal corresponding to the reflected light and a signal corresponding to the ambient light from each pixel in response to the rotation direction of the actuator, and uses the signal corresponding to the ambient light to obtain the reflected light It may be characterized in that the depth image of the target scene is obtained by correcting the signal corresponding to , and merging the signal corresponding to the corrected reflected light.
또한, 일 실시예에 따라, 상기 광원 어레이는 VCSEL 어레이를 포함할 수 있다.Also, according to an embodiment, the light source array may include a VCSEL array.
일 실시예에 따른 광학 장치는 광 빔을 스캐닝 하여 획득하는 해상도를 향상할 수 있다.The optical device according to an embodiment may improve resolution obtained by scanning a light beam.
일 실시예에 따른 광학 장치는, 광 빔이 스캐닝하는 거리를 향상시킬 수 있다.The optical device according to an exemplary embodiment may improve a scanning distance of a light beam.
일 실시예에 따른 광학 장치는, 광 빔을 스캐닝 하며 발생할 수 있는 왜곡을 감소할 수 있다.The optical device according to an embodiment may reduce distortion that may occur while scanning a light beam.
일 실시예에 따른 광학 장치는, 광 빔을 스캐닝 하는 속도를 향상할 수 있다.The optical device according to an embodiment may improve a speed of scanning a light beam.
도 1는 일 실시예에 따른 광학 장치의 개요도이다.
도 2은 일 실시예에 따른 광학 장치의 광 조사부를 도시하고 있다.
도 3는 광 조사부에 포함된 엑츄에이터를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 광 조사부에 포함된 엑츄에이터의 다른 실시예를 도시하고 있다.
도 5는 광 조사부에 포함된 엑츄에이터의 다른 실시에를 도시하고 있다.
도 6는 광 조사부에 포함된 에프세타 텔리센트릭 렌즈를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 광학 장치의 구동 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 7에 포함된 광원 어레이를 도시하고 있다.
도 9은 도 7에 포함된 이미지 센서를 도시하고 있다.
도 10는 도 9에 포함된 이미지 센서의 단위 픽셀 군에서 각 픽셀들이 단위 시간 동안 획득하는 신호 변화를 도시하고 있다.1 is a schematic diagram of an optical device according to an embodiment;
2 illustrates a light irradiator of an optical device according to an exemplary embodiment.
3 is a view for explaining an actuator included in the light irradiation unit.
4 shows another embodiment of the actuator included in the light irradiation unit.
5 shows another embodiment of the actuator included in the light irradiation unit.
6 is a view for explaining an ftheta telecentric lens included in the light irradiation unit.
7 is a diagram for explaining a driving method of an optical device according to an exemplary embodiment.
FIG. 8 shows the light source array included in FIG. 7 .
FIG. 9 shows the image sensor included in FIG. 7 .
FIG. 10 illustrates a signal change obtained by each pixel in a unit pixel group of the image sensor included in FIG. 9 for a unit time.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Hereinafter, the embodiments disclosed in the present specification will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same or similar components are assigned the same reference numbers regardless of reference numerals, and redundant description thereof will be omitted. The suffixes "module" and "part" for the components used in the following description are given or mixed in consideration of only the ease of writing the specification, and do not have a meaning or role distinct from each other by themselves. In addition, in describing the embodiments disclosed in the present specification, if it is determined that detailed descriptions of related known technologies may obscure the gist of the embodiments disclosed in the present specification, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the accompanying drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in the present specification, and the technical spirit disclosed herein is not limited by the accompanying drawings, and all changes included in the spirit and scope of the present invention , should be understood to include equivalents or substitutes.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including an ordinal number, such as first, second, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it is understood that the other component may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in between. it should be On the other hand, when it is said that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that no other element is present in the middle.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.
본 출원에서, "포함한다" 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.In the present application, terms such as "comprises" or "have" are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or 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.
도 1는 일 실시예에 따른 광학 장치(100)의 개요도이다. 1 is a schematic diagram of an
일 실시예에 따른 광학 장치(100)는 표면 장면(200)을 향해 광을 조사하는 광 조사부(110), 표면 장면(200)에서 반사된 광을 수신하는 광 수신부(120), 및 광 조사부(110)와 광 수신부(120)에 연결된 프로세서(미도시)를 포함할 수 있다. The
일 실시예에 따른 광학 장치(100)는 TOF 카메라 일 수 있다. 여기서 TOF 카레라는 Direction type과 In-direction type의 TOF 카메라를 모두 포함할 수 있다. Direction type의 TOF 카메라는 광 조사부(110)에서 조사된 광과 표적 장면(200)에 반사되어 광 수신부(120)에 수신된 광의 위상 차를 감지하고, 이를 거리로 환산하는 방식을 이용한다. In-direction type의 TOF 카메라는 광 조사부(110)에서 조사된 광이 표적 장면(200)에 반사되어 광 수신부(120)에 도달하는 시간을 거리로 환산하는 방식을 이용한다. 일반적으로, Direction type의 TOF 카메라가 In-direction type의 TOF 카메라 보다 resolution이 좋아, In-direction type의 TOF 카메라에 본 발명이 적용되기 유리할 수 있다. The
일 실시예에 따른 광학 장치(100)는 resolution을 높이기 위해서 광 조사부(110)에서 조사되는 광을 집광하고, 집광된 광을 스캐닝하여 표적 장면(200)의 깊이 정보를 획득할 수 있다.In order to increase resolution, the
광 조사부(110)는 지향성 광원을 복수 개 포함하는 광원 어레이(111), 복수 개의 광원에서 조사된 광을 동일 방향으로 수평 이동하는 엑츄에이터(112), 및 엑츄에이터(112)를 지난 복수의 광이 일 점(F)을 지나 표적 장면(200)으로 조사되도록 집광하는 에프세타 텔리센트릭 렌즈(113)을 포함할 수 있다. 여기서, 에프세타 텔리센트릭 렌즈(113)는 광원 어레이(111)에서 표적 장면(200)으로 광을 유도하는 Tx 광학 렌즈(113)에 대응될 수 있다.The
광 수신부(120)는 표적 장면(200)에서 반사된 광을 전기 신호를 전환하는 이미지 센서(121) 및 이미지 센서(121)로 광을 유도하는 Rx 광학 렌즈(123)를 포함할 수 있다.The
광원 어레이(111)는 VCSEL(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser) 어레이일 수 있다. 광원 어레이(111)는 복수의 광원을 포함할 있다. 광원 어레이 (111)에 포함된 복수의 광원은 표적 장면(200)을 구성하는 복수의 분할 영역(210)에 각각 대응될 수 있다. 구체적으로, 광원 어레이(111)에 포함된 복수의 광원은 표적 장면(200)을 구성하는 복수의 분할 영역(210)에 일대일 대응될 수 있으며, 대응되는 분할 영역(210)으로 광을 조사할 수 있다.The
광원 어레이(111)에서 조사되는 광으로 표적 장면(200)을 스캐닝 하기 위해서는 광이 조사되는 영역을 변경하는 구동부가 필요할 수 있다. 이를 위해, Tx 광학 렌즈(113)를 이동하거나, 광원 어레이(111)를 이동하도록 구동할 수 있다. 다만, 이는 구면 구면 수차의 문제를 야기하고, 스캐닝 속도에 제한될 수 있다. In order to scan the
상기 문제를 해결하기 위해, 이하 도 2 내지 도 5에서는 광 조사부(110)에서 광을 스캐닝하는 방식을 살펴본다. In order to solve the above problem, a method of scanning light in the
추가적으로, 도 6 내지 도 8에서는 광 수신부(120)의 Sectional rolling 구동을 살펴본다. Additionally, sectional rolling operation of the
도 2은 일 실시예에 따른 광학 장치(100)의 광 조사부(110)를 도시하고 있다.
2 illustrates a
광 조사부(110)에 포함된 광원 어레이(111)는 지향성 광원을 복수 개 포함할 수 있다. The
광원 어레이(111)에 포함된 복수의 광원은 광원 어레이(111) 전방에 위치하는 엑츄에이터(112)를 향해 광을 조사할 수 있다. 여기서, 광원 어레이(111)에서 엑츄레이터(112)를 향해 조사되는 광은 상호 평행할 수 있다. A plurality of light sources included in the
엑츄에이터(112)는 광원 어레이(111)에서 조사된 광이 통과하는 글래스 플레이트를 포함할 수 있다. 여기서, 글래스 플레이트는 광원 어레이(111)에서 조사되는 광에 대응하여 기울기가 변경되도록 구동할 수 있다. 글래스 플레이트를 통과한 광은 광 조사부(111)의 Tx 광학 렌즈(113)을 지나 표적 장면(200, 도 1 참조)로 조사될 수 있다. The
엑츄에이터(112)는 광원 어레이(111)에서 조사된 복수의 평행 광들을 수평이동 하는 구성일 수 있다. 구체적으로, 엑츄에이터(112)를 구성하는 글래스 플레이트의 기울기가 가변 되면, 광원 어레이(111)에서 조사된 복수의 평행 광들을 평행 이동할 수 있다. 여기서, 엑츄에이터(112)는 광원 어레이(111)에서 조사되는 복수의 평행 광들을 각각 동일 방향 및 동일 거리(h1)로 평행 이동하는 구성일 수 있다. The
Tx 광학 렌즈(113)는 엑츄에이터(112)를 지난 복수의 평행 광들을 일 지점(F)이 지나도록 집광하는 에프세타 텔리센트릭 렌즈일 수 있다. 여기서 일 지점(F)은 복수의 평행 광들이 엑츄에이터(112)의 구동으로 평행 이동하더라도 고정 지점을 유지할 수 있다. 즉, 엑츄에이터(112)의 구동으로 평행 이동한 복수의 평행 광들은 각각 Tx 광학 렌즈(113)을 통해 일 지점(F)을 지나고, 일 지점(F)으로의 입사 방향에 대응하여 표적 장면(200)에서 이동한 지점에 조사될 수 있다.The Tx
엑츄에이터(112)를 통해 이동한 거리(h1)는 표적 평면(200)에서 광 점이 이동하는 거리(h2)에 대응될 수 있다. 구체적으로, 엑츄에이터(112)를 통해 평행 광이 이동한 거리(h1)가 증가할수록 표적 평면(200)에서 이동하는 거리(h2)가 증가할 수 있다. 이동 거리 비는 Tx 광학 렌즈(113)을 통해 집광되는 일 지점(F)과의 거리 비에 대응될 수 있다. The distance h1 moved through the
도 3는 광 조사부에 포함된 엑츄에이터(112)를 설명하기 위한 도면이다. 3 is a view for explaining the
엑츄에이터(112)는 투명재질로 구비되어 광원 어레이(111)에서 조사되는 광이 통과하는 글래스 플레이트를 포함할 수 있다. 글래스 플레이트는 기울기가 가변되도록 제어될 수 있다. 글래스 플레이트의 기울기에 대응하여, 글래스 플레이트를 통과하는 복수의 평행 광은 평행 이동할 수 있다. The
광원 어레이(111)에서 조사된 복수의 평행광이 글래스 플레이트를 통과하며 평행 이동한 거리(h1)는 글래스 플레이트의 두께(d1), 굴절률(n) 및 입사면과 출사면의 기울기(θ)로 결정될 수 있다. The parallel movement distance h1 of the plurality of parallel lights irradiated from the
구체적으로, 글래스 플레이트의 기울기(θ)가 클수록 평행 이동(h1) 거리가 길어질 수 있다. 여기서, 광원 어레이(111)에서 조사된 복수의 평행광은 글래스 플레이트기 기울어진 방향에 반대 방향으로 평행 이동할 수 있다. Specifically, as the inclination θ of the glass plate increases, the parallel movement h1 may increase. Here, the plurality of parallel lights irradiated from the
또한, 글래스 플레이트의 두께(d1)가 클수록 평행 이동(h1) 거리가 길어질 수 있다. 다만, 글래스 플레이트의 두께(d1)는 광 조사부(110)의 부피에 영향을 미치는 요인으로, 두께(d1)를 이용하여 기울기(θ) 변화 대비 평행 이동 민감도를 조정하는 것 보다 다른 요인으로 기울기(θ) 변화 대비 평행 이동 민감도를 조정함이 바람직할 수 있다. In addition, as the thickness d1 of the glass plate increases, the parallel movement distance h1 may increase. However, the thickness d1 of the glass plate is a factor that affects the volume of the
구체적으로, 굴절률(n)을 이용하여 기울기(θ) 변화 대비 평행 이동 민감도를 조정할 수 있다. 여기서 굴절률(n)이 클수록 기울기(θ) 변화 대비 평행 이동 민감도가 커지고, 굴절률(n)이 작을수록 기울기(θ) 변화 대비 평행 이동 민감도를 키울 수 있다. Specifically, it is possible to adjust the translation sensitivity versus the change in the slope (θ) by using the refractive index (n). Here, the larger the refractive index n, the greater the translation sensitivity versus the change in the slope θ, and the smaller the refractive index n, the greater the translation sensitivity versus the change in the slope θ.
도 4는 광 조사부에 포함된 엑츄에이터(112)의 다른 실시예를 도시하고 있다. 구체적으로, 도 3에서는 빛의 굴절만을 이용하여 광원 어레이(111)에서 조사되는 평행 광을 평행 이동하는 실시예를 설명하고 있다. 반면, 도 4에서는 회절을 이용하여 광원 어레이(111)에서 조사되는 평행 광을 평행 이동하는 실시예를 살펴본다. 4 shows another embodiment of the
엑츄에이터(112)는 광원 어레이(111)에서 조사되는 복수의 평행 광이 통과하는 투명 재질의 글래스 플레이트를 포함할 수 있다. 글래스 플레이트의 기울기가 가변됨으로 광원 어레이(111)에서 조사되는 복수의 평행 광이 평행 이동할 수 있다. The
엑츄에이터(112)에 포함된 글래스 플레이트는 광원 어레이(111)에서 광이 입사되는 입사면과 광이 출사하는 출사면에 광을 회절하는 격자 쌍(Grating pair, 112a, 112b)을 각각 포함할 수 있다. 입사면에서 격자 쌍을 통해 회절된 광은 출사면에서 회절되어 평행광으로 출사될 수 있다. The glass plate included in the
이때, 글래스 플레이트의 입사면에 구비되는 격자 쌍(112a)은 출사면에 구비되는 격자 쌍(112b)과 격자 간격이 동일하게 구비될 수 있다. In this case, the
도 5는 광 조사부에 포함된 엑츄에이터(112)실시예를 도시하고 있다.5 shows an embodiment of the
도 5의 엑츄에이터(112)는 기울기의 가변 없이 격자 쌍(112a, 112b)의 패턴을 제어하여 광원 어레이(111)에서 조사되는 평행 광을 평행 이동하는 실시예를 설명한다. An embodiment in which the
엑츄에이터(112)는 입사면 및 출사면에 광을 회절하는 격자 쌍(112a, 112b)을 구비하는 글래스 플레이트를 포함할 수 있다. 격자 쌍(112a, 112b)는 인가되는 전기장에 대응하여 배열되는 액정을 기반으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 격자 쌍(112a, 112b)는 인가되는 전기장의 방향 및 크기에 대응하여 패턴이 가변될 수 있다. The
전기장으로 이용하여 입사면에 구비되는 격자 쌍(112a)과 출사면에 구비되는 격자 쌍(112b)은 각각 제어될 수 있다. 입사면에 구비되는 격자 쌍(112a)과 출사면에 구비되는 격자 쌍(112b) 중 적어도 하나가 인가되는 전기장에 의해 패턴이 제어될 수 있다. Using the electric field, the
격자 쌍(112a, 112b)의 배열이 변경됨에 따라 광원 어레이(111)에서 조사된 광의 평행이동 방향 및 정도가 제어될 수 있다. 구체적으로, 도 5(a)는 광원 어레이(111)에서 조사된 광이 배열된 격자 쌍(112a, 112b)에 의해 일 방향으로 평행이동 하는 실시예를 도시하고 있고, 도 5(b)는 격자 쌍(112a, 112b)의 배열을 변경하여 광원 어레이(111)에서 조사된 광을 반대 방향으로 평행이동 하는 실시에를 도시하고 있다. As the arrangement of the
엑츄에이터(112)는 바디부(1121), 바디부(1121)의 일면에 적층되고 광원 어레이(111)에서 조사된 광이 입사되는 입사부(1122) 및 바디부(1121)의 타면에 적층되고 입사된 광이 출사되는 출사부(1123)을 포함할 수 있다. 입사면 격자 쌍은(112a)는 입사부(1122)와 바디부(1121) 사이에 구비되며, 출사면 격자쌍(112b)는 출사부(1123)과 바디부(1121) 사이에 구비될 수 있다. The
바디부(1121)와 입사부(1122)는 입사면 격자쌍(112a)의 패턴을 제어하는 전극 패턴을 포함할 수 있다. 경우에 따라서, 전극 패턴은 바디부(1121)와 입사부(1122) 사이에 구비되고, 입사면 격자 쌍(112a)를 둘러 구비될 수 있다. 이때, 전극 패턴은 투명 전극으로 형성될 수 있다. 또한, 바디부(1121)와 출사부(1123)은 출사면 격자쌍(112b)의 패턴을 제어하는 전극 패턴을 포함할 수 있다. 경우에 따라서, 전극 패턴은 바디부(1121)와 출사부(1123) 사이에 구비되고, 출사면 격자 쌍(112b)를 둘러 구비될 수 있다. 이때, 전극 패턴은 투명 전극으로 형성될 수 있다. The
도 6는 광 조사부에 포함된 에프세타 텔리센트릭 렌즈(113)를 설명하기 위한 도면이다. FIG. 6 is a view for explaining the ftheta
에프세타 텔리센트릭 렌즈(113)는 조사되는 레이저광(평행광)을 굴절 및 회절시켜 조사 방향으로 초점(F)이 맺도록 고안된 렌즈이다. 에프세타 텔리센트릭 렌즈(113)는 레이저광을 굴절시키는 굴절소자와 수차를 보정하기 위한 회절소자를 모두 구비하고 있어야 한다. 일반적으로 에프세타 텔리센트릭 렌즈는 오목렌즈와 볼록렌즈를 수 개 조합시킨 형태로 구성되나, 경우에 따라서 플라스틱으로 사출 성형된 1개의 광학계를 구성될 수 있다. 구체적으로, 도 5는 복수의 렌즈로 구성된 에프세타 텔리센트릭 렌즈(113)를 도시하고 있으나, 에프세타 텔리센트릭 렌즈(113) 실시예는 도 6의 구성에 한정되지 않는다. The ftheta
광 조사부(110)의 광원 어레이(111)에서 조사된 복수의 평행광은 에프 세타 렌즈(113)로 입사되어 초점(F)을 지나 표적 장면(220)으로 조사될 수 있다. 에프세타 텔리센트릭 렌즈(113)로 입사되는 복수의 평행광은 모두 고정된 초점(F)을 지나나, 입사 위치에 따라 표적 장면(220)에 조사되는 위치가 상이할 수 있다. The plurality of parallel lights irradiated from the
에프세타 텔리센트릭 렌즈(113)가 유리한 점은 입사되는 평행 광의 위치에 무관 하게 표적 장면(220)에 조사되는 도트 들을 통일적으로 스캐팅할 수 있다는 점이다. 예를 들어, 광원 어레이(111)의 제1 광원에서 조사되는 평행광과 제2 광원에서 조사되는 평행광은 도 3 및 도 4에서 설명한 엑츄에이터(112)로 동일 방향 동일 거리 평행 이동하여 에프세타 텔리센트릭 렌즈(113)로 입사될 수 있다. 이때, 제1 광원에서 조사되는 평행광과 제2 광원에서 조사되는 평행광은 각각 에프세타 텔리센트릭 렌즈(113)로 입사되는 위치가 상이할 수 있다. 에프세타 텔리센트릭 렌즈(113)는 입사 위치에 무관하게, 입사된 평행광이 고정된 초점(F)을 지나므로, 제1 광원에서 조사되는 평행광과 제2 광원에서 조사되는 평행광이 동일 방향 및 동일 거리로 이동하는 경우, 표적 장면(220)에서도 대응하는 도트가 동일 방향 및 동일 거리로 이동하도록 제어할 수 있다. 즉, 에프세타 텔리센트릭 렌즈(113)는 도트들이 표적 장면(220)에서 상이하게 움직임으로 발생하는 왜곡을 방지할 수 있다. The advantage of the f-
도 7은 일 실시예에 따른 광학 장치의 구동 방식을 설명하기 위한 도면이다. 7 is a diagram for explaining a driving method of an optical device according to an exemplary embodiment.
표적 장면(200)은 광원 어레이(111)에 구비된 복수의 광원에 대응하도록 복수의 분할 영역(210)을 포함할 수 있다. 복수의 광원과 복수의 분할 영역(210)은 일대일 대응될 수 있고, 각각 광원은 각각 대응되는 분할 영역으로 광을 조사할 수 있다. The
하나의 광원이 대응되는 분할 영역(210)으로 광을 조사할 때, 분할 영역(210)의 전체로 광을 조사하는 것이 아니라, 분할 영역(210)의 일 영역으로 광을 조사할 수 있다. 광 조사부(110)는 엑츄에이터(112)의 구동으로 하나의 광원에서 조사되는 광이 분할 영역(210) 내에서 이동하며 스캐닝하도록 제어할 수 있다. When one light source irradiates light to the corresponding divided
광 수신부(120)는 표적 장면(220)에서 반사된 광을 전기 신호로 가변하는 이미지 센서(121)와 이미지 센서(121)로 광을 유도하는 Rx 광학 렌즈(123)을 포함할 수 있다. 이미지 센서(121)는 해상도에 대응하여 픽셀을 복수 개 포함할 수 있다. 이미지 센서(121) 분할 영역(210)에 각각 대응되도록 구분된 단위 픽셀군을 포함할 수 있다. 단위 픽셀군은 복수 개의 픽셀을 포함할 수 있다. The
단위 구성으로 일 실시예에 따른 광학 장치의 구동을 살펴보면, 광원 어레이(111)에 포함된 하나의 광원은 대응되는 분할 영역(210)으로 광을 조사할 수 있다. 엑츄에이터(112)는 광원에서 조사되는 광이 대응되는 분할 영역(210) 전체를 스캐닝하도록 에프세타 텔리센트릭 렌즈(113)로 입사되는 위치를 조정할 수 있다. 분할 영역(210)에 대응되는 단위 픽셀군은 광이 조사되는 위치에 대응하여 각각 또는 순차적으로 광을 수신하여 광이 조사되는 영역의 깊이 정보를 획득할 수 있다. Looking at the driving of the optical device according to the embodiment in a unit configuration, one light source included in the
하나의 광원에서 조사되는 광이 분할 영역(210) 내에서 스캐닝 하는 방식은 엑츄에이터(112)의 구동에 결정될 수 있다. 일 실시예로, 엑츄에이터(112)가 일축 회전 구동하는 경우, 광원에서 조사되는 광은 분할 영역(210)에서 일방향 또는 그 반대 방향으로만 이동할 수 있다. 엑츄에이터(112)의 일축 회전 구동으로 표적 장면(200) 상 도트의 이동은 도 6에 도시되어 있다. 다른 실시예로, 엑츄에이터(112)가 이축 회전 구동하는 경우, 광원에서 조사되는 광은 분할 영역(210)에서 일방향 또는 그 반대 방향 및 그 수직방향으로 이동할 수 있다. 엑츄에이터(112)의 이축 회전 구동으로 표적 장면(200) 상 도트의 이동은 도 1에 도시되어 있다. A manner in which the light irradiated from one light source scans within the divided
엑츄에이터(112)를 이축 회전 구동하는 경우, 하나의 광원이 보다 넓은 분할 영역(210)을 스캐닝할 수 있다는 장점이 있다. 다만, 하나의 분할 영역(210)을 스캐닝하는데 시간이 오래 걸릴 수 있고, 엑츄에이터(112)를 이축 회전 구동하기 위한 구동부가 복잡하고 큰 부피를 요구할 수 있다. When the
따라서, 엑츄에이터(112)를 일축 회전 구동하도록 제작하는 것이 구조의 간결성, 스캔 시간 단축 및 크기 감축에 유리할 수 있다. 이하에서는 엑츄에이터(112)를 일축 회전 구동하여 표적 장면(200)을 스캐닝하는 실시예를 구체적으로 살펴본다.Accordingly, manufacturing the
도 8은 도 7에 포함된 광원 어레이(111)를 도시하고 있다. FIG. 8 shows the
도 9은 도 7에 포함된 이미지 센서(121)를 도시하고 있다. FIG. 9 shows the
엑츄에이터(112)를 일축 회전 구동하여 표적 장면(200)을 스캐닝하기 위해서는 광 조사부(110)의 광원 어레이(111)의 광원(111)이 제1 방향(A)을 따라 나열되고, 제1 방향(A)으로 나열된 광원(111)군이 제1 방향(A)에 수직한 제2 방향(B)으로 기 설정 거리(h3)만큼 떨어져 구비될 필요가 있다. In order to scan the
엑츄에이터(112)는 제2 방향(B)으로 기울어질 수 있도록 일축 회전 구동할 수 있다. The
표적 장면(220)을 구성하는 복수의 분할 영역(210)은 각각 제1 방향(A)으로는 짧고 제2 방향(B)으로 길도록 설정될 수 있다. Each of the plurality of divided
광 수신부(120)의 이미지 센서(121)는 복수의 픽셀(1211) 포함할 수 있다. 이미지 센서(121)는 각 분할 영역(210)에 대응되는 단위 픽셀 군(D)을 포함할 수 있다. 단위 픽셀 군(D)은 분할 영역(210)에서 도트의 이동 방향(제2 방향 또는 그 반대 방향)을 따라 픽셀을 복수 개 포함할 수 있다. The
이미지 센서(121)는 복수의 픽셀(121)이 일 방향으로 순차적으로 구동하여 수신한 광 신호를 전기 신호로 변경할 수 있다. 구체적으로, 이미지 센서(121)는 제1 방향(A)으로 나열된 픽셀(121)들이 제2 방향 또는 그 반대 방향으로 순차적으로 구동될 수 있다. The
이미지 센서(121)는 복수의 섹션(C)으로 구분 되고, 각 섹션(C1 내지 C4)에서 픽셀(121)이 순차적으로 구동할 수 있다. 즉, 제1 섹션(C1)에서 제1 방향(A)으로 나열된 픽셀(121)들이 제2 방향(B) 또는 그 반대 방향으로 순차적으로 구동하는 동안, 나머지 섹션(C2 내지 C4)에서도 동일 패턴으로 픽셀(121)이 순차적으로 구동할 수 있다. 이를 이미지 센서(121) Sectional Rolling 구동한다 지칭할 수 있다. The
여기서, 섹션들(C1 내지 C4)은 제2 방향(B) 또는 그 반대 방향으로 나열될 수 있다. Here, the sections C1 to C4 may be arranged in the second direction B or the opposite direction.
이미지 센서(121)에서 픽셀(121)들은 액츄에이터(112)의 구동에 대응하여 순차적으로 구동할 수 있다. 액츄에이터(112)의 기울기 변화에 대응하여 도트가 이동 하는 방향에 대응하여 픽셀(121)들은 순차적으로 구동할 수 있다. In the
섹션별로 픽셀(121)들이 동시에 순차 구동함에 따라, 표적 장면(200)을 스캐닝하는데 소요되는 시간을 단축할 수 있다. 이미지 센서(121)는 순차적으로 구동하는 각 픽셀들로부터 각각 획득한 신호를 병합하여 전체 깊이 이미지를 획득할 수 있다. As the
경우에 따라서, 이미지 센서(121)에서 복수의 픽셀(121)들은 동시에 구동될 수 있다. 이와 관련하여서는 도 9의 그래프를 참조한다. In some cases, the plurality of
도 10는 도 9에 포함된 이미지 센서(121)의 단위 픽셀 군(D, 도 9 참조)에서 각 픽셀(1211)들이 단위 시간 동안 획득하는 신호 변화를 도시하고 있다. FIG. 10 illustrates a signal change obtained by each
여기서 단위 시간은 하나의 광원으로 분할 영역(210)을 스캐닝하는데 소요되는 시간일 수 있다. Here, the unit time may be a time required to scan the divided
이미지 센서(121)는 엑츄에이터(112)의 기울기 변화 속도를 이용하여 도트가 조사되는 위치 및 대응되는 픽셀(121)의 위치를 디텍트할 수 있다. 이미지 센서(121)는 단위 시간 중 엑츄에이터(112)의 기울기에 대응하는 대응되는 픽셀(121)들로부터 각각 획득한 신호를 병합하여 전체 깊이 이미지를 획득할 수 있다. 예를 들어, 하나의 광원이 분할 영역(210)을 스캐닝 하는데 0.4 s가 걸리고, 하나의 분할 영역(210)에 대응되는 단위 픽셀 군(D)에 네 개의 픽셀들(1211a 내지 1211d)을 포함하는 경우, 0.1s 시간 간격 마다, 대응되는 픽셀(1211a 내지 1211d 중 하나)에서 수신한 신호를 획득하여 전체 이미지를 병합할 수 있다. The
이미지 센서(121)의 픽셀들이 동시에 구동하는 경우, 각 픽셀(121)이 반사광을 수신하는 시간외 다른 시간에서는 주변광을 수신할 수 있다. 예를 들어, t1에서 제1 픽셀(1211a)에서 반사광에 대응되는 신호를 획득할 수 있다면, 반면 다른 시간(t2 내지 t4)에서 제1 픽셀(1211a)은 주변광에 대응하는 신호를 획득할 수 있다. (도 10(a) 참조) 또한, t2에서 제2 픽셀(1211b)에서 반사광에 대응되는 신호를 획득할 수 있다면, 반면 다른 시간(t1, t3 및 t4)에서 제2 픽셀(1211b)은 주변광에 대응하는 신호를 획득할 수 있다. (도 10(b) 참조) 또한, t3에서 제3 픽셀(1211c)에서 반사광에 대응되는 신호를 획득할 수 있다면, 반면 다른 시간(t1, t2 및 t4)에서 제3 픽셀(1211c)은 주변광에 대응하는 신호를 획득할 수 있다. (도 10(c) 참조) 또한, t5에서 제4 픽셀(1211d)에서 반사광에 대응되는 신호를 획득할 수 있다면, 반면 다른 시간(t1 내지 t3)에서 제4 픽셀(1211c)은 주변광에 대응하는 신호를 획득할 수 있다. (도 10(c) 참조)When the pixels of the
즉, 각 픽셀(1211a 내지 1211d)에서 수신한 반사광 신호는 각각 다른 시간에서 획득한 주변광 신호를 통해 보정할 수 있다. 예를 들어, 제1 픽셀(1211a)에서 반사광 신호를 수신하는 시간(t1)에 a 신호를 획득하고, 그 외 시간(t2 내지 t4)에 b 신호를 획득하는 경우, 반사광 신호를 a-b호로 보정할 수 있다. 이 경우, 일 실시예에 따른 광학 장치는 반사광의 영향을 상쇄할 수 있어 보다 정확한 깊이 이미지를 획득할 수 있다. That is, the reflected light signal received by each of the
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.The above detailed description should not be construed as restrictive in all respects and should be considered as illustrative. The scope of the present invention should be determined by a reasonable interpretation of the appended claims, and all modifications within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention.
100: 광학 장치
110: 광 조사부
111: 광원 어레이
112: 액츄에이터
113: 에프세타 텔리센트릭 렌즈(Tx 광학 렌즈)
120: 광 수신부
121: 이미지 센서
123: Rx 광학 렌즈
200: 표적 장면
210: 분할 영역100: optical device 110: light irradiation unit
111: light source array 112: actuator
113: ftheta telecentric lens (Tx optical lens)
120: light receiving unit 121: image sensor
123: Rx optical lens 200: target scene
210: partition area
Claims (15)
상기 표적 장면에서 반사된 광을 수신하는 광 수신부; 및
상기 광 조사부 및 상기 광 수신부에 연결된 프로세서;를 포함하고,
상기 광 조사부는
지향성 광원을 복수 개 포함하는 광원 어레이;
복수 개의 상기 광원에서 조사된 광을 동일 방향으로 수평 이동하는 엑츄에이터; 및
상기 엑츄에이터를 지난 복수의 광이 일 점을 지나 상기 표적 장면으로 조사되도록 집광하는 에프세타 텔리센트릭 렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.a light irradiator for irradiating light toward a target scene;
a light receiving unit for receiving light reflected from the target scene; and
a processor connected to the light irradiator and the light receiver;
The light irradiation unit
a light source array including a plurality of directional light sources;
an actuator that horizontally moves the light irradiated from the plurality of light sources in the same direction; and
and an eptheta telecentric lens for condensing the plurality of lights passing through the actuator to be irradiated to the target scene through one point.
상기 엑츄에이터는
기울기가 가변 구동되는 글래스 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.According to claim 1,
The actuator is
An optical device comprising a glass plate driven with a variable inclination.
복수의 상기 광원에서 조사된 광이 평행 이동한 거리는
상기 글래스 플레이트의 두께, 굴절률, 및 입사면과 출사면의 기울기로 결정되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.3. The method of claim 2,
A distance traveled by the light irradiated from the plurality of light sources in parallel
The optical device according to claim 1, wherein the thickness of the glass plate, the refractive index, and the inclination of the incident surface and the exit surface are determined.
상기 글래스 플레이트는
입사면 및 출사면에 광을 회전하는 격자 쌍(Grating pair)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 장치. 4. The method of claim 3,
The glass plate is
An optical device comprising a grating pair rotating light on an incident surface and an exit surface.
상기 글래스 플레이트는
입사면에 구비된 격자 쌍의 격자 간격은 출사면에 구비된 격자 쌍의 격자 간격과 동일한 것을 특징으로 하는 광학 장치.5. The method of claim 4,
The glass plate is
An optical device, characterized in that the grating spacing of the grating pair provided on the incident surface is the same as the grating spacing of the grating pair provided on the exit surface.
상기 엑츄에이터는
입사면 및 출사면에 광을 회절하는 격자 쌍(Grating pair)을 구비하는 글래스 플레이트를 포함하고,
상기 격자 쌍은
인가되는 전기장에 대응하여 배열되는 액정을 기반으로 형성되고,
상기 엑츄에이터를 지나는 광의 수평 이동은
상기 격자 쌍에 인가되는 전기장에 대응하여 제어되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.According to claim 1,
The actuator is
A glass plate having a grating pair diffracting light on an incident surface and an output surface,
The grid pair is
It is formed based on liquid crystals arranged in response to an applied electric field,
The horizontal movement of light passing through the actuator is
An optical device, characterized in that controlled in response to an electric field applied to the grating pair.
상기 표적 장면은
복수의 상기 광원에 각각 대응하는 복수 개의 분할 영역을 포함하고,
상기 광원에서 조사되는 광은 대응하는 상기 분할 영역으로 조사되고, 상기 광원에서 조사되는 광의 조사 면적은 대응되는 상기 분할 영역 보다 작은 것을 특징으로 하는 광학 장치.According to claim 1,
The target scene is
A plurality of divided regions respectively corresponding to the plurality of light sources,
The light irradiated from the light source is irradiated to the corresponding divided area, and an irradiation area of the light irradiated from the light source is smaller than the corresponding divided area.
상기 프로세서는
각각의 상기 광원에서 조사되는 광이 대응되는 상기 분할 영역 전체를 스케닝하도록 상기 엑츄에이터의 기울기를 가변 구동하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.8. The method of claim 7,
the processor
An optical device, characterized in that the inclination of the actuator is variably driven so that the light irradiated from each light source scans the entire divided area corresponding thereto.
상기 프로세서는
상기 광원에서 조사되는 광이 일 방향 또는 그 반대 방향으로 이동하도록 상기 엑츄에이터를 일축 회전 구동하는 것을 특징으로 하는 광학 장치. 9. The method of claim 8,
the processor
An optical device, characterized in that the actuator is uniaxially rotationally driven so that the light irradiated from the light source moves in one direction or the opposite direction.
상기 프로세서는
상기 광원에서 조사되는 광이 상기 일 방향의 수직방향으로 이동하도록 상기 엑츄에이터를 이축 회전 구동하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.10. The method of claim 9
the processor
An optical device, characterized in that the actuator is biaxially rotationally driven so that the light emitted from the light source moves in the vertical direction in the one direction.
상기 광 수신부는
상기 분할 영역에 대응되는 단위 픽셀군을 포함하고,
상기 프로세서는
상기 단위 픽셀군에 포함된 픽셀을 상기 액츄에이터의 회전 방향에 대응하여 순차적으로 구동하는 것을 특징으로 하는 광학 장치. 9. The method of claim 8,
The light receiving unit
a unit pixel group corresponding to the divided area;
the processor
and sequentially driving the pixels included in the unit pixel group according to the rotation direction of the actuator.
상기 이미지 센서는
섹션 별로 상기 단위 픽셀 군을 포함하고, 상기 액츄에이터의 회전 방향에 대응하여 각 섹션 별로 단위 픽셀 군에 포함된 픽셀들을 동기화 하여 순차적으로 구동하는 것을 특징으로 하는 광학 장치. 12. The method of claim 11,
the image sensor
The optical device comprising the unit pixel group for each section, and synchronizing and sequentially driving the pixels included in the unit pixel group for each section in response to the rotation direction of the actuator.
상기 프로세서는
각 단위 픽셀 군에 포함된 픽셀들을 순차적으로 구동하여 획득한 신호들을 병합하여 표적 장면의 깊이 이미지를 획득하는 것을 특징으로 하는 광학 장치. 13. The method of claim 12,
the processor
An optical device, characterized in that a depth image of a target scene is obtained by merging signals obtained by sequentially driving pixels included in each unit pixel group.
상기 광 수신부는
상기 분할 영역에 대응되는 단위 픽셀군을 포함하고,
상기 프로세서는
상기 단위 픽셀군에 포함된 픽셀들을 동시에 구동하고,
상기 액츄에이터의 회전 방향에 대응되는 픽셀들로부터 신호들을 병합하여 표적 장면의 이미지를 획득하는 것을 특징으로 하는 광학 장치. 9. The method of claim 8,
The light receiving unit
a unit pixel group corresponding to the divided area;
the processor
simultaneously driving pixels included in the unit pixel group;
and acquiring an image of a target scene by merging signals from pixels corresponding to the rotation direction of the actuator.
상기 프로세서는
상기 액츄에이터의 회전 방향에 대응하여, 각 픽셀들로부터 반사광에 대응하는 신호 및 주변광에 대응하는 신호를 각각 획득하고,
주변광에 대응하는 신호를 이용하여 반사광에 대응하는 신호를 보정하고,
보정된 반사광에 대응하는 신호를 병합하여 표적 장면의 깊이 이미지를 획득하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
15. The method of claim 14,
the processor
In response to the rotation direction of the actuator, a signal corresponding to the reflected light and a signal corresponding to the ambient light are respectively obtained from each pixel,
Correcting the signal corresponding to the reflected light by using the signal corresponding to the ambient light,
An optical device, characterized in that by merging a signal corresponding to the corrected reflected light to obtain a depth image of the target scene.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200033251A KR20210116983A (en) | 2020-03-18 | 2020-03-18 | Optical device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200033251A KR20210116983A (en) | 2020-03-18 | 2020-03-18 | Optical device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20210116983A true KR20210116983A (en) | 2021-09-28 |
Family
ID=77923258
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020200033251A KR20210116983A (en) | 2020-03-18 | 2020-03-18 | Optical device |
Country Status (1)
Country | Link |
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KR (1) | KR20210116983A (en) |
-
2020
- 2020-03-18 KR KR1020200033251A patent/KR20210116983A/en unknown
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