KR20220152679A - 거리 측정 카메라 모듈 - Google Patents

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문길두
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Abstract

실시예에 따른 카메라 모듈은 발광부 및 이미지 센서를 포함하는 수광부를 포함하고, 상기 발광부는 복수의 광원 및 상기 복수의 광원 상에 배치되는 제1 광학 부재를 포함하고, 상기 복수의 광원은 상기 제1 광학 부재와 제1 높이로 이격되는 제1 광원 및 상기 제1 광학 부재와 제2 높이로 이격되는 제2 광원을 포함하고, 상기 제1 높이는 상기 제2 높이보다 작고, 상기 제1 및 제2 광원 각각을 통해 방출된 출력광은 서로 다른 위치에 포커싱될 수 있다.

Description

거리 측정 카메라 모듈{DISTANCE MEASURING CAMERA MODULE}
실시예는 전방에 위치한 객체와의 거리를 측정할 수 있는 카메라 모듈에 관한 것이다.
카메라 모듈은 객체를 촬영하여 이미지 또는 동영상으로 저장하는 기능을 수행하며 다양한 어플리케이션에 장착되고 있다. 특히 카메라 모듈은 초소형으로 제작되어 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북 등의 휴대용 디바이스뿐만 아니라 드론, 차량 등에 적용되어 다양한 기능을 제공하고 있다.
최근에는 3차원 컨텐츠에 대한 수요 및 공급이 증가하고 있다. 이에 따라 카메라 모듈을 이용한 깊이 정보 파악으로 3차원 컨텐츠를 형성할 수 있는 다양한 기술들이 연구 및 개발되고 있다. 예를 들어, 깊이 정보를 파악할 수 있는 기술은 스테레오(Stereo) 카메라를 이용한 기술, 구조광(Structured light) 카메라를 이용한 기술, DFD(Depth from defocus) 카메라를 이용한 기술, TOF(Time of flight) 카메라 모듈을 이용한 기술 등이 있다.
먼저, 스테레오(Stereo) 카메라를 이용한 기술은 복수의 카메라, 예컨대 좌측 및 우측에 배치된 각각의 카메라를 통해 수신된 영상의 좌우 시차에서 발생하는 거리, 간격 등의 차이를 이용하여 깊이 정보를 생성하는 기술이다.
또한, 구조광(Structured light) 카메라를 이용한 기술은 설정된 패턴을 형성하도록 배치된 광원을 이용하여 깊이 정보를 생성하는 기술이며, DFD(Depth from defocus) 카메라를 이용한 기술은 초점의 흐려짐을 이용한 기술로 동일한 장면에서 촬영된 서로 다른 초점을 가지는 복수의 영상을 이용하여 깊이 정보를 생성하는 기술이다.
또한, TOF(Time of flight) 카메라는 광원에서 대상을 향해 방출한 광이 상기 대상에 반사되어 센서에 돌아오는 시간을 측정함으로써 상기 대상과의 거리를 계산하여 깊이 정보를 생성하는 기술이다. 이러한 TOF 카메라는 깊이 정보를 실시간으로 획득할 수 있는 장점이 있어 최근 주목받고 있다.
그러나, TOF 카메라는 상대적으로 높은 파장 대역의 광을 사용하여 안전상 문제가 있다. 자세하게, TOF 카메라에 사용되는 광은 일반적으로 적외선 파장 대역의 광을 사용하며, 상기 광이 사람의 민감한 부위, 예컨대 눈, 피부 등에 입사될 경우 각종 부상 및 질환을 유발할 수 있는 문제가 있다.
또한, TOF 카메라와 객체와의 거리가 멀수록 상기 객체에 도달하는 면적당 광 에너지가 감소하고, 이로 인해 상기 객체에 반사되어 되돌아오는 광 에너지 역시 감소할 수 있다. 이에 따라 객체에 대한 깊이 정보 정확도가 감소하는 문제가 있다.
또한, 상술한 바와 같이 객체가 먼거리에 위치할 경우, 상기 객체의 깊이 정보에 대한 정확도를 향상시키기 위해 보다 상기 객체를 향해 보다 강한 광을 방출시킬 수 있다. 그러나 이 경우 카메라의 소비 전력 증가에 대한 이슈, 안전성에 대한 문제점을 유발할 수 있다.
또한, 상술한 깊이 정보를 파악할 수 있는 3D 카메라는 등록 특허 KR 10-1538395와 같이 객체와의 거리에 따라 출력광의 방사 각도를 제어할 수 있다. 자세하게, 상기 3D 카메라는 객체와의 거리에 따른 캐리어의 이동으로 임의의 방사각에서 이와 다른 방사각으로 방출되는 광으로 확산시킬 수 있고, 이를 통해 근거리 내지 원거리에 위치한 객체에 광을 방출할 수 있다. 그러나, 마그넷, 코일 등을 포함하는 상기 캐리어는 상기 3D 카메라 내에서 상대적으로 큰 부피를 차지하며, 상기 카메라 내에서 상기 캐리어의 이동 거리가 요구되기 때문에 상기 카메라를 작고 가볍게 제조하기 어려운 문제점이 있다. 또한, 상기 카메라에서 출력광의 방사각 제어를 위해 캐리어의 이동 거리는 높은 정밀도가 요구되지만 정밀도의 한계가 있다. 또한, 상기 카메라 주변에 별도의 자기장이 형성될 경우, 상기 자기장의 영향으로 상기 캐리어의 제어에 간섭이 발생할 수 있고, 이 경우 상기 캐리어의 이동을 통해 발산각을 효과적으로 제어하기 어려운 문제점이 있다.
따라서, 상술한 문제를 해결할 수 있는 새로운 카메라 모듈이 요구된다.
실시예는 객체와의 거리에 따라 최적의 출력광을 제공하여 객체의 깊이 정보를 효과적으로 파악할 수 있는 카메라 모듈을 제공하고자 한다.
또한, 실시예는 사람의 눈, 피부 등과 같이 민감한 영역에 설정된 세기 이상의 출력광이 직접적으로 조사되는 것을 방지할 수 있는 카메라 모듈을 제공하고자 한다.
또한, 실시예는 단순한 구조를 가져 슬림하게 제공할 수 있는 카메라 모듈을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 거리 측정 카메라 모듈은 발광부 및 이미지 센서를 포함하는 수광부를 포함하고, 상기 발광부는 복수의 광원 및 상기 복수의 광원 상에 배치되는 제1 광학 부재를 포함하고, 상기 복수의 광원은 상기 제1 광학 부재와 제1 높이로 이격되는 제1 광원 및 상기 제1 광학 부재와 제2 높이로 이격되는 제2 광원을 포함하고, 상기 제1 높이는 상기 제2 높이보다 작고, 상기 제1 및 제2 광원 각각을 통해 방출된 출력광은 서로 다른 위치에 포커싱될 수 있다.
또한, 상기 제1 높이와 상기 제2 높이의 차는 250㎛ 내지 500㎛일 수 있다.
또한, 상기 제1 광원에서 방출되어 상기 제1 광학 부재를 통해 방출된 제1 출력광은 제1 거리 이격된 위치에 점 패턴의 광을 형성하고, 상기 제2 광원에서 방출되어 상기 제1 광학 부재를 통해 방출된 제2 출력광은 제2 거리 이격된 위치에 면 패턴의 광을 형성할 수 있다.
또한, 상기 제2 거리는 상기 제1 거리보다 가까울 수 있다.
또한, 상기 제1 광학 부재는 회절 광학 소자(DOE, Diffractive Optic Elements)를 포함하고, 상기 회절 광학 소자의 개수는 상기 복수의 광원의 개수보다 적거나 같을 수 있다.
또한, 상기 회절 광학 소자는 상기 제1 광원 상에 배치되는 제1 회절 광학 소자 및 상기 제2 광원 상에 배치되는 제2 회절 광학 소자를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 광학 부재는 상기 회절 광학 소자 상에 배치되며, 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 제1 렌즈부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 광학 부재는 상기 복수의 광원 및 상기 회절 광학 소자 사이에 배치되며, 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 제1 렌즈부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 렌즈부는 상기 제1 광원과 대응되는 영역에 배치되는 제1-1 렌즈부 및 상기 제2 광원과 대응되는 영역에 배치되는 제1-2 렌즈부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 광학 부재는 상기 복수의 광원 및 상기 회절 광학 소자 사이에 배치되는 액정층을 포함할 수 있다.
실시예에 따른 거리 측정 카메라 모듈은 제1 광학 부재와 서로 다른 간격으로 배치되는 복수의 광원을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 광원은 상기 제1 광학 부재와 제1 높이로 이격되는 제1 광원과 제2 높이로 이격되는 제2 광원을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 카메라 모듈은 객체와의 거리에 따라 상기 제1 및 제2 광원 중 선택되는 적어도 하나의 광원을 선택적으로 구동하여 상기 객체를 향해 최적의 출력광을 제공할 수 있고, 상기 객체의 깊이 정보를 효과적으로 파악할 수 있다.
또한, 상기 거리 측정 카메라 모듈은 상기 객체와의 거리에 따라 최적의 출력광을 제공함에 따라, 사람의 민감한 부위, 예컨대 눈, 피부 등에 설정된 세기 이상의 출력광이 직접적으로 입사되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 거리 측정 카메라 모듈의 발광부는 객체와의 거리에 따라 출력광의 형태를 제어하기 위한 구성, 예를 들어 상기 광원 및/또는 상기 제1 광학 부재의 위치를 제어하는 액추에이터(actuator)를 생략할 수 있다. 따라서, 상기 카메라 모듈은 단순한 구조를 가지며 보다 슬림하게 제공될 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 거리 측정 카메라 모듈의 구성도이다.
도 2는 실시예에 따른 거리 측정 카메라 모듈에서 발광부 및 수광부의 구성도이다.
도 3은 실시예에 따른 광원의 일면을 도시한 도면이다.
도 4는 실시예에 따른 거리 측정 카메라 모듈에서 발광부가 생성하는 광 신호를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 실시예에 따른 거리 측정 카메라 모듈에서 발광부의 배치를 나타내는 도면이다.
도 6은 실시예에 따른 출력광의 광 패턴을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 내지 도 15는 실시예에 따른 거리 측정 카메라 모듈에서 발광부의 다른 배치를 나타내는 도면이다.
도 16 및 도 17은 실시예에 따른 거리 측정 카메라 모듈이 적용된 이동 단말기 및 차량의 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다. 그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속＇되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 거리 측정 카메라 모듈의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 카메라 모듈(1000)은 발광부(100) 및 수광부(300)를 포함할 수 있다.
상기 발광부(100)는 광을 방출할 수 있다. 상기 발광부(100)는 설정된 강도의 광을 설정된 방향으로 방출할 수 있다. 상기 발광부(100)는 가시광 내지 적외선 파장 대역의 광을 방출할 수 있다. 상기 발광부(100)는 광 신호를 형성할 수 있다. 상기 발광부(100)는 제어부(미도시)로부터 인가되는 신호에 의해 설정된 광 신호를 형성할 수 있다. 상기 발광부(100)는 인가되는 신호에 의해 펄스파(pulse wave)의 형태나 지속파(continuous wave)의 형태로 출력광 신호를 생성하여 출력할 수 있다. 여기서, 상기 지속파는 사인파(sinusoid wave)나 사각파(squared wave)의 형태일 수 있다. 또한, 상기 광 신호는 객체에 입사되는 광 신호를 의미할 수 있다. 상기 발광부(100)가 출력하는 광 신호는 상기 카메라 모듈(1000)을 기준으로 출력광, 출력광 신호일 수 있고, 상기 발광부(100)가 출력하는 광은 상기 객체를 기준으로 입사광, 입사광 신호일 수 있다.
상기 발광부(100)는 상기 광 신호를 상기 객체에 소정의 노출 주기(integration time) 동안 조사할 수 있다. 여기서 상기 노출 주기는 1개의 프레임 주기를 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 카메라 모듈(1000)의 프레임 레이트(frame rater)가 30 FPS(Frame per second)인 경우 하나의 프레임의 주기는 1/30초일 수 있다.
상기 발광부(100)는 동일한 주파수를 가지는 복수의 광 신호를 출력할 수 있다. 또한, 상기 발광부(100)는 서로 다른 주파수를 가지는 복수의 광 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 상기 발광부(100)는 서로 다른 주파수를 가지는 복수의 광 신호를 설정된 규칙으로 반복하여 출력할 수 있다. 또한, 상기 발광부(100)는 서로 다른 주파수를 가지는 복수의 광 신호를 동시에 출력할 수 있다.
상기 수광부(300)는 상기 발광부(100)와 인접하게 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 수광부(300)는 상기 발광부(100)와 나란히 배치될 수 있다. 상기 수광부(300)는 광을 수광할 수 있다. 상기 수광부(300)는 상기 객체에 반사된 광, 예컨대 입력광을 감지할 수 있다. 자세하게, 상기 수광부(300)는 상기 발광부(100)에서 방출되어 상기 객체에 반사된 광을 감지할 수 있다. 상기 수광부(300)는 상기 발광부(100)가 방출한 광과 대응되는 파장 대역의 광을 감지할 수 있다.
상기 카메라 모듈(1000)은 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 제어부는 상기 발광부(100) 및 상기 수광부(300) 중 적어도 하나와 연결될 수 있다. 상기 제어부는 상기 발광부(100) 및 상기 수광부(300) 중 적어도 하나의 구동을 제어할 수 있다.
예를 들어, 상기 제어부는 상기 발광부(100)를 제어하는 제1 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 제1 제어부는 상기 발광부(100)에 인가되는 광 신호를 제어할 수 있다. 상기 제1 제어부는 상기 광 신호의 세기, 주파수 패턴 등을 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 발광부(100)를 제어하는 제2 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 제2 제어부는 상기 발광부(100)에 포함된 적어도 하나의 광원(110)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 제어부는 상기 복수의 광원(110) 중 적어도 하나의 광원에 인가되는 구동 신호를 제어할 수 있다.
즉, 상기 제어부는 상기 카메라 모듈(1000)의 전방에 위치한 객체의 크기, 위치, 형태 등에 따라 상기 발광부(100)의 구동을 제어할 수 있다. 자세하게, 상기 제어부는 상기 객체의 위치에 따라 상기 발광부(100)에서 방출되는 광의 강도, 광 패턴의 크기, 광 패턴의 형상 등을 제어할 수 있다.
또한, 도면에는 도시하지 않았으나 상기 카메라 모듈(1000)은 결합부(미도시) 및 연결부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
상기 결합부는 후술할 광학 기기와 연결될 수 있다. 상기 결합부는 회로기판 및 상기 회로기판 상에 배치되는 단자를 포함할 수 있다. 상기 단자는 상기 광학 기기와의 물리적, 전기적 연결을 위한 커넥터일 수 있다.
상기 연결부는 후술할 상기 카메라 모듈(1000)의 기판과 상기 결합부 사이에 배치될 수 있다. 상기 연결부는 상기 기판과 상기 결합부를 연결할 수 있다. 예를 들어, 상기 연결부는 연성 PCB(FBCB)를 포함할 수 있고, 상기 기판과 상기 결합부의 회로기판을 전기적으로 연결할 수 있다. 여기서 상기 기판은 상기 발광부(100)의 제1 기판 및 상기 수광부(300)의 제2 기판 중 적어도 하나일 수 있다.
상기 카메라 모듈(1000)은 객체를 향해 광을 방출하고 객체에 반사되어 되돌아오는 광의 시간 또는 위상 차이를 바탕으로 객체의 깊이 정보를 산출하는 TOF(Time of flight) 카메라일 수 있다.
이하 도면을 참조하여 실시예에 따른 발광부 및 수광부에 대해 보다 상세히 설명한다.
도 2는 실시예에 따른 거리 측정 카메라 모듈에서 발광부 및 수광부의 구성도이고, 도 3은 실시예에 따른 광원의 일면을 도시한 도면이다. 또한, 도 4는 실시예에 따른 거리 측정 카메라 모듈에서 발광부가 생성하는 광 신호를 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 5는 실시예에 따른 거리 측정 카메라 모듈에서 발광부의 배치를 나타내는 도면이고, 도 6은 실시예에 따른 출력광의 광 패턴을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 상기 발광부(100)는 제1 기판(미도시) 상에 배치될 수 있다. 상기 제1 기판은 상기 발광부(100)와 전기적으로 연결되며 상기 발광부(100)를 지지할 수 있다. 상기 제1 기판은 회로기판일 수 있다. 상기 제1 기판은 상기 발광부(100)에 전원을 공급하기 위한 배선층을 포함할 수 있고, 복수의 수지층으로 형성된 인쇄회로기판(PCB; Printed Circuit Board)일 수 있다. 일례로, 상기 제1 기판은 리지드 PCB(Rigid PCB), 메탈 코어 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB), RFPCB(Rigid Flexible PCB) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 기판은 글래스(glass), 수지, 에폭시 등을 포함하는 합성 수지를 포함할 수 있고, 열전도성이 우수한 세라믹(ceramic), 표면이 절연된 금속을 포함할 수 있다. 상기 제1 기판은 플레이트, 리드 프레임과 같은 형태를 가질 수 있으며 이에 대해 한정하지 않는다. 또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제1 기판 상에는 제너 다이오드, 변압 조절기 및 저항 등이 더 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지 않는다.
상기 제1 기판 상에는 절연층(미도시) 또는 보호층(미도시)이 배치될 수 있다. 상기 절연층 또는 보호층은 상기 제1 기판의 일면 및 타면 중 적어도 하나의 면 상에 배치될 수 있다.
상기 발광부(100)는 광원(110) 및 제1 광학 부재(130)를 포함할 수 있다.
상기 광원(110)은 상기 제1 기판 상에 배치될 수 있다. 상기 광원(110)은 상기 제1 기판과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 광원(110)은 상기 제1 기판과 물리적으로 연결되며 직접 접촉할 수 있다.
상기 광원(110)은 발광소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 광원(110)은 발광 다이오드(LED; Light Emitting diode), 광 방출을 위한 에미터(emitter)를 포함하는 수직 캐비티 표면 방출 레이저(VCSEL; Vertical Cavity Surface Emitting Laser), 유기 발광 다이오드(OLED; Organic Light Emitting diode) 및 레이저 다이오드(LD; Laser diode) 중 적어도 하나의 발광소자를 포함할 수 있다.
상기 광원(110)은 하나 또는 복수의 발광소자를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 광원(110)은 하나의 발광소자를 포함할 수 있다. 이 경우, 하나의 발광소자는 광 방출을 위한 복수의 에미터(emitter)(111)를 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 발광소자의 일면에는 광을 방출하는 복수의 어퍼쳐(aperture)가 형성될 수 있고, 상기 발광소자에서 형성된 광은 상기 어퍼쳐를 통해 방출될 수 있다. 여기서 상기 에미터(111)는 상기 광원(110)에서 광을 방출하는 최소 단위로 정의할 수 있고, 상기 어퍼쳐를 의미할 수 있다. 상기 복수의 에미터(111)는 상기 발광소자의 일면 상에서 소정의 규칙을 가지며 배치될 수 있다.
이와 다르게, 상기 광원(110)은 복수의 발광소자를 포함할 수 있다. 이 경우 복수의 발광소자는 상기 제1 기판 상에 설정된 패턴을 따라 배치될 수 있다. 그리고, 상기 복수의 발광소자 각각은 광 방출을 위한 복수의 에미터(111)를 포함할 수 있다. 복수의 발광소자 각각에 배치된 복수의 에미터(111)는 상기 발광소자의 일면 상에서 소정의 규칙을 가지며 배치될 수 있다.
상기 광원(110)은 복수의 에미터 및/또는 복수의 발광소자를 개별적으로 제어할 수 있는 복수의 채널을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 광원(110)은 복수의 에미터 및/또는 복수의 채널을 선택적으로 구동 및 제어할 수 있다.
상기 광원(110)은 설정된 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 광원(110)의 복수의 에미터(111)는 설정된 직경(d1)을 가질 수 있고, 인접한 에미터(111)와 설정된 피치 간격(P1)을 가질 수 있다. 이때, 상기 하나 또는 복수의 발광소자에 배치된 복수의 에미터(111)의 직경(d1)은 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 상기 피치 간격(P1)은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 상기 피치 간격(P1)은 하나의 에미터(111)의 중심과 인접한 에미터(111)의 중심 사이의 간격일 수 있고, 약 5㎛ 내지 약 20㎛일 수 있다.
상기 광원(110)은 설정된 파장 대역의 광을 방출할 수 있다. 자세하게, 상기 광원(110)은 가시광 또는 적외선 파장 대역의 광을 방출할 수 있다. 예를 들어, 상기 광원(110)은 약 380nm 내지 약 700nm 파장 대역의 가시광을 방출할 수 있다. 또한, 상기 광원(110)은 약 700nm 내지 약 1mm 파장 대역의 적외선 광을 방출할 수 있다.
상기 광원(110)은 레이저 광을 방출할 수 있다. 자세하게, 상기 광원(110)의 발광소자는 상기 광원(110) 상에 배치되는 제1 광학 부재(130)를 향해 복수의 레이저 광을 방출할 수 있다. 상기 광원(110)의 발광소자는 서로 동일하거나 다른 파장의 광을 방출할 수 있다. 또한, 상기 광원(110)의 발광소자는 서로 동일하거나 다른 세기의 광을 방출할 수 있다.
상기 광원(110)은 설정된 광 신호를 형성할 수 있다. 예를 들어, 도 4(a)를 참조하면, 상기 광원(110)은 일정한 주기로 광 펄스를 생성할 수 있다. 상기 광원(110)은 소정의 펄스 반복 주기(tmodulation)로 소정의 펄스 폭(tpulse)을 가지는 광 펄스를 생성할 수 있다.
또한, 도 4(b)를 참조하면, 상기 광원(110)은 일정 개수의 광 펄스를 그룹핑(grouping)하여 하나의 위상 펄스를 생성할 수 있다. 상기 광원(110)은 소정의 위상 펄스 주기(tphase)와 소정의 위상 펄스 폭(texposure, tillumination, tintegration)을 가지는 위상 펄스를 생성할 수 있다. 여기서, 하나의 위상 펄스 주기(tphase)는 하나의 서브 프레임에 대응할 수 있다. 서브 프레임(sub-frame)은 위상 프레임(phase frame)으로 불릴 수 있다. 위상 펄스 주기는 소정의 개수로 그룹핑 될 수 있다. 4개의 위상 펄스 주기(tphase)를 그룹핑하는 방식은 4-phase 방식으로 불릴 수 있다. 8개의 주기(tphase)를 그룹핑하는 것은 8-phase 방식으로 불릴 수 있다.
또한, 도 4(c)를 참조하면, 상기 광원(110)은 일정 개수의 위상 펄스를 그룹핑하여 하나의 프레임 펄스를 생성할 수 있다. 상기 광원(110)은 소정의 프레임 펄스 주기(tframe)와 소정의 프레임 펄스 폭(tphase group(sub-frame group))을 가지는 프레임 펄스를 생성할 수 있다. 여기서, 하나의 프레임 펄스 주기(tframe)는 하나의 프레임에 대응할 수 있다. 따라서, 10 FPS로 객체를 촬영하는 경우, 1초에 10번의 프레임 펄스 주기(tframe)가 반복될 수 있다. 4-pahse 방식에서, 하나의 프레임에는 4개의 서브 프레임이 포함될 수 있다. 즉, 하나의 프레임은 4개의 서브 프레임을 통해 생성될 수 있다. 8-phase 방식에서, 하나의 프레임에는 8개의 서브 프레임이 포함될 수 있다. 즉, 하나의 프레임은 8개의 서브 프레임을 통해 생성될 수 있다. 상기에서 설명을 위해, 광 펄스, 위상 펄스 및 프레임 펄스의 용어를 이용하였으나 이에 한정되지 않는다.
상기 광원(110)은 제1 광원(110a) 및 제2 광원(110b)을 포함할 수 있다. 상기 제1 광원(110a) 및 상기 제2 광원(110b) 각각은 상술한 발광소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 광원(110a) 및 상기 제2 광원(110b) 각각은 상술한 바와 같이 하나의 발광소자를 포함하거나 복수의 발광소자를 포함할 수 있다.
상기 제1 광원(110a) 및 상기 제2 광원(110b)은 서로 동일한 파장 대역의 광을 방출할 수 있다. 이와 다르게 상기 제1 광원(110a) 및 상기 제2 광원(110b)은 서로 다른 파장 대역의 광을 방출할 수 있다.
상기 제1 광원(110a) 및 상기 제2 광원(110b)은 서로 동일하거나 다른 에미터(111)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 광원(110a)에 포함된 에미터(111)의 전체 개수는 상기 제2 광원(110b)에 포함된 에미터(111)의 전체 개수보다 많거나 동일할 수 있다. 또한, 상기 제1 광원(110a)에 포함된 에미터(111)의 직경은 상기 제2 광원(110b)에 포함된 에미터(111)의 직경과 상이하거나 같을 수 있다. 또한, 상기 제1 광원(110a)에 포함된 에미터(111)의 피치 간격은 상기 제2 광원(110b)에 포함된 에미터(111)의 피치 간격과 상이하거나 같을 수 있다. 또한, 상기 에미터가 각각 배치된 상기 제1 광원(110a)의 상면 면적은 상기 제2 광원(110b)이 상면 면적과 상이할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 광원(110a)의 상면 면적은 상기 제2 광원(110b)의 상면 면적보다 클 수 있다.
상기 제1 광원(110a) 및 상기 제2 광원(110b)은 상기 제1 기판 상에 배치될 수 있다. 상기 제1 광원(110a) 및 상기 제2 광원(110b)은 상기 제1 기판 상에서 수평 방향으로 서로 이격될 수 있다.
상기 제1 광원(110a) 및 상기 제2 광원(110b)은 상기 제1 기판과 상기 제1 광학 부재(130) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1 광원(110a) 및 상기 제2 광원(110b) 각각의 광 출사면은 상기 제1 광학 부재(130)와 마주할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 광원(110a) 및 상기 제2 광원(110b) 각각의 에미터(111)는 상기 제1 광학 부재(130)와 마주하며 배치될 수 있다. 상기 제1 광원(110a) 및 상기 제2 광원(110b)은 상기 제1 광학 부재(130)를 향해 광을 방출할 수 있다.
상기 제1 광원(110a) 및 상기 제2 광원(110b)은 서로 다른 높이 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 광원(110a)은 상기 제1 광학 부재(130)와 제1 높이(h1)로 이격될 수 있고, 상기 제2 광원(110b)은 상기 제1 광학 부재(130)와 상기 제1 높이(h1)보다 높은 제2 높이(h2)로 이격될 수 있다. 자세하게, 상기 에미터(111)가 배치된 상기 제1 광원(110a)의 상면과 후술할 상기 제1 광학 부재(130)의 회절 광학 소자(131) 사이의 간격은 제1 높이(h1)일 수 있고, 상기 제2 광원(110b)의 상면과 상기 제1 광학 부재(130)의 회절 광학 소자(131) 사이의 간격은 제2 높이(h2)일 수 있다.
즉, 상기 제1 광원(110a)은 상기 제2 광원(110b)보다 상기 제1 광학 부재(130)와 인접한 상부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 광원(110a)은 제3 높이(h3)만큼 상기 제2 광원(110b)보다 상부에 배치될 수 있다. 상기 제3 높이(h3)는 상기 제1 광원(110a)의 상면과 상기 제2 광원(110b)의 상면 사이의 높이로, 상기 제2 높이(h2)와 상기 제1 높이(h1)의 차일 수 있다.
자세하게, 상기 제3 높이(h3)는 상기 제1 광원(110a) 및 상기 제2 광원(110b) 각각을 통해 방출되는 출력광 제어를 위해 약 250㎛ 내지 약 500㎛일 수 있다. 더 자세하게, 상기 제3 높이(h3)는 약 300㎛ 내지 약 450㎛일 수 있다. 바람직하게, 상기 제3 높이(h3)는 상기 제1 광원(110a)을 통해 점 패턴의 출력광을, 상기 제2 광원(110b)을 통해 면 패턴의 출력광을 보다 효과적으로 제어하기 위해 약 350㎛ 내지 약 400㎛일 수 있다. 이때, 상기 제3 높이(h3)는 상기 제1 높이(h1)의 약 50% 이하일 수 있고 상기 제2 높이(h2)의 약 40% 이하일 수 있다. 자세하게, 상기 제3 높이(h3)는 상기 제1 높이(h1)의 약 5% 내지 약 40%일 수 있고, 상기 제2 높이(h2)의 약 5% 내지 약 30% 이하일 수 있다. 실시예에 따른 카메라 모듈(1000)은 상기 제3 높이(h3)가 상기 제1 및 제2 높이(h1, h2)와 비교하여 상술한 비율을 만족함에 따라 전방에 위치한 객체에 최적의 출력광을 제공할 수 있다.
상기 제1 광학 부재(130)는 상기 광원(110) 상에 배치될 수 있다. 상기 제1 광학 부재(130)는 상기 제1 광원(110a) 및 상기 제2 광원(110b) 상에 배치될 수 있다.
상기 제1 광학 부재(130)는 상기 광원(110)에서 방출된 광의 경로를 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 광학 부재(130)는 내부 또는 표면의 주기 구조(periodic structures)에 의한 회절(diffraction) 현상을 이용하여 광의 경로를 제어하는 회절 광학 소자(DOE, Diffractive Optic Elements)(131)를 포함할 수 있다.
상기 회절 광학 소자(131)는 상기 광원(110) 상에 적어도 한 개가 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 회절 광학 소자(131)는 한 개로 제공될 수 있다. 상기 제1 광원(110a) 및 상기 제2 광원(110b) 각각에서 방출된 광은 상기 회절 광학 소자(131)에 제공될 수 있다.
즉, 상기 제1 광원(110a)에서 방출된 광은 상기 회절 광학 소자(131)를 통과하여 설정된 출력광으로 객체에 제공될 수 있고, 상기 제2 광원(110b)에서 방출된 광은 상기 회절 광학 소자(131)를 통과하여 설정된 출력광으로 객체에 제공될 수 있다.
이때, 상기 회절 광학 소자(131)는 상기 제1 광원(110a) 및 상기 제2 광원(110b)과 제1 높이(h1) 및 제2 높이(h2)만큼 이격될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 광원(110a)에서 방출되어 상기 회절 광학 소자(131)를 통과한 제1 출력광(L1)은 상기 발광부(100)와 제1 거리 이격된 위치에 포커싱될 수 있다. 상기 제1 거리 이격된 위치에서 상기 제1 출력광(L1)은 도 6(a)와 같이 점 패턴을 포함하는 점 광원 형태를 가질 수 있다. 즉, 상기 회절 광학 소자(131)는 상기 제1 광원(110a)에서 방출된 광을 수신하여 점 형태의 광으로 변형시킬 수 있다.
또한, 상기 제2 광원(110b)에서 방출되어 상기 회절 광학 소자(131)를 통과한 제2 출력광(L2)은 상기 발광부(100)와 제2 거리 이격된 위치에 포커싱될 수 있다. 여기서 상기 제2 거리는 상기 제1 거리보다 가까울 수 있다. 상기 제2 거리 이격된 위치에서 상기 제2 출력광(L2)은 도 6(b)와 같이 면 패턴을 포함하는 면 광원 형태를 가질 수 있다. 즉, 상기 회절 광학 소자(131)는 상기 제2 광원(110b)에서 방출된 광을 수신하여 면 형태의 광으로 변형시킬 수 있다.
상기 제1 광학 부재(130)는 상기 광원(110)에서 방출된 광이 객체에 직접적으로 조사되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 상기 회절 광학 소자(131)는 포커싱 거리에 따라 상기 제1 광원(110a) 및/또는 상기 제2 광원(110b)에서 선택적으로 발광하는 광의 경로를 제어할 수 있다. 이에 따라, 실시예는 상기 카메라 모듈(1000)의 전방에 위치한 사람의 눈, 피부 등과 같이 민감한 영역에 출력광이 직접적으로 조사되는 것을 방지할 수 있다.
상기 발광부(100)는 제1 필터(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 필터는 상기 광원(110)과 상기 제1 광학 부재(130) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1 필터는 설정된 파장 대역의 광을 통과시킬 수 있고, 이와 다른 파장 대역의 광을 필터링할 수 있다. 자세하게, 상기 제1 필터는 상기 광원(110)에서 방출된 광을 통과시킬 수 있고, 이와 다른 파장 대역의 광을 차단할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 상기 수광부(300)는 제2 기판(미도시) 상에 배치되며 이미지 센서(310) 및 제2 광학 부재(330)를 포함할 수 있다.
상기 제2 기판은 상기 수광부(300)를 지지할 수 있다. 상기 제2 기판은 상기 수광부(300)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 기판은 회로기판일 수 있다. 상기 제2 기판은 상기 수광부(300)에 전원을 공급하기 위한 배선층을 포함할 수 있고, 복수의 수지층으로 형성된 인쇄회로기판(PCB; Printed Circuit Board)일 수 있다. 일례로, 상기 제2 기판은 리지드 PCB(Rigid PCB), 메탈 코어 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB), RFPCB(Rigid Flexible PCB) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제2 기판은 상기 제1 기판과 물리적 및/또는 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 상기 제2 기판은 글래스(glass), 수지, 에폭시 등을 포함하는 합성 수지를 포함할 수 있고, 열전도성이 우수한 세라믹(ceramic), 표면이 절연된 금속을 포함할 수 있다. 상기 제2 기판은 플레이트, 리드 프레임과 같은 형태를 가질 수 있으며 이에 대해 한정하지 않는다. 또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제2 기판 상에는 제너 다이오드, 변압 조절기 및 저항 등이 더 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지 않는다.
상기 제2 기판 상에는 절연층(미도시) 또는 보호층(미도시)이 배치될 수 있다. 상기 절연층 또는 보호층은 상기 제2 기판의 일면 및 타면 중 적어도 하나의 면 상에 배치될 수 있다.
상기 이미지 센서(310)는 상기 제2 기판 상에 배치될 수 있다. 상기 이미지 센서(310)는 상기 제2 기판의 상면과 직접 접촉하며 상기 제2 기판과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 이미지 센서(310)는 상기 제2 기판과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 이미지 센서(310)는 광을 감지할 수 있다. 상기 이미지 센서(310)는 객체에 반사되어 상기 카메라 모듈(1000)에 입사된 광을 감지할 수 있다. 자세하게, 상기 이미지 센서(310)는 상기 발광부(100)에서 방출되어 상기 객체에 반사되어 입사되는 반사광을 감지할 수 있다. 상기 이미지 센서(310)는 상기 광원(110)에서 방출된 광과 대응되는 파장의 광을 감지할 수 있다. 예를 들어, 상기 이미지 센서(310)는 상기 광원(110)에서 방출된 가시광 또는 적외선 파장 대역의 광을 감지할 수 있다. 일례로, 상기 광원(110)에서 적외선 파장 대역의 광을 방출할 경우, 상기 이미지 센서(310)는 상기 광원(110)에서 방출된 적외선을 감지할 수 있는 적외선 센서를 포함할 수 있다. 상기 이미지 센서(310)는 후술할 제2 광학 부재(330)를 통해 입사된 광을 감지할 수 있다. 상기 이미지 센서(310)는 상기 광원(110)으로부터 방출되어 상기 객체에 반사된 광을 감지할 수 있고, 시간 또는 위상 차를 이용해 상기 객체의 깊이 정보를 감지할 수 있다.
상기 제2 광학 부재(330)는 상기 이미지 센서(310) 상에 배치될 수 있다. 상기 제2 광학 부재(330)는 상기 이미지 센서(310)와 이격되며 적어도 하나의 렌즈 및 상기 렌즈를 수용하는 하우징을 포함할 수 있다. 상기 렌즈는 유리(glass), 플라스틱(plastic) 재질 중 적어도 하나의 재질을 포함할 수 있다.
상기 제2 광학 부재(330)는 상기 수광부(300)로 입사되는 광 경로 상에 배치될 수 있다. 즉, 상기 제2 광학 부재(330)는 객체와 상기 이미지 센서(310) 사이에 배치되어, 상기 광원(110)에서 방출되어 상기 객체에 반사된 광을 상기 이미지 센서(310) 방향으로 통과시킬 수 있다. 이를 위해, 상기 제2 광학 부재(330)의 광축은 상기 이미지 센서(310)의 광축과 대응될 수 있다.
상기 수광부(300)는 제2 필터(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 제2 필터는 객체와 상기 이미지 센서(310) 사이에 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 제2 필터는 상기 이미지 센서(310)와 상기 제2 광학 부재(330) 사이에 배치될 수 있다.
상기 제2 필터는 설정된 파장 대역의 광을 통과시키고, 이와 다른 파장 대역의 광을 필터링할 수 있다. 자세하게, 상기 제2 필터는 상기 수광부(300)에 입사되어 상기 제2 광학 부재(330)를 통과한 광 중 상기 광원(110)의 출력광과 대응되는 파장의 광을 통과시킬 수 있고, 상기 출력광과 다른 파장 대역의 광을 차단할 수 있다.
즉, 실시예에 따른 거리 측정 카메라 모듈(1000)은 상기 회절 광학 소자(131)와 서로 다른 간격으로 배치되는 복수의 광원(110)을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 광원(110)은 상기 제1 광학 부재(130)와 제1 높이(h1)로 이격된 제1 광원(110a)과 제2 높이(h2)로 이격된 제2 광원(110b)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 발광부(100)는 객체와의 거리에 따라 상기 제1 광원(110a) 및 상기 제2 광원(110b) 중 적어도 하나의 광원을 선택적으로 구동하여 객체에 최적의 출력광을 제공할 수 있다.
따라서, 상기 카메라 모듈(1000)은 객체와의 거리에 따라 출력광을 제어하여 상기 출력광이 사람의 민감한 부위, 예컨대 눈, 피부 등에 직접적으로 입사되는 것을 방지할 수 있고, 입사되는 것을 방지할 수 있고, 상기 객체의 깊이 정보를 효과적으로 파악할 수 있다.
또한, 상기 카메라 모듈(1000)의 발광부(100)는 객체와의 거리에 따라 출력광의 형태를 제어하는 구성, 예를 들어 상기 광원(110) 및/또는 상기 제1 광학 부재(130)의 위치를 제어하는 액추에이터(actuator)를 생략할 수 있다. 따라서, 상기 발광부(100), 상기 카메라 모듈(1000)은 슬림한 구조를 가질 수 있다.
도 7은 실시예에 따른 거리 측정 카메라 모듈에서 발광부의 다른 배치를 나타내는 도면이다. 도 7을 이용한 설명에서는 앞서 설명한 카메라 모듈과 동일 유사한 구성에 대해서는 설명을 생략하며 동일 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여한다.
도 7을 참조하면, 상기 카메라 모듈(1000)의 발광부(100)는 상기 광원(110) 상에 배치되는 제1 광학 부재(130)를 포함할 수 있다. 상기 제1 광학 부재(130)는 회절 광학 소자(DOE)를 포함하며 상기 광원(110)에서 방출된 광의 경로를 제어할 수 있다.
상기 제1 광학 부재(130)는 상기 광원(110) 상에 복수개가 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 제1 광학 부재(130)는 회절 광학 소자(131)를 포함하고, 상기 회절 광학 소자(131)는 상기 복수의 광원(110)과 대응되는 개수로 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 광학 부재(130)는 상기 제1 광원(110a) 상에 배치되는 제1 회절 광학 소자(131a) 및 상기 제2 광원(110b) 상에 배치되는 제2 회절 광학 소자(131b)를 포함할 수 있다.
상기 제1 회절 광학 소자(131a)는 상기 제1 광원(110a)과 대응되는 영역에 배치될 수 있다. 상기 제1 회절 광학 소자(131a)는 상기 제1 광원(110a)의 출사면과 마주하며 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 회절 광학 소자(131a)는 상기 제1 광원(110a)과 수직 방향으로 중첩되는 영역에 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 제1 회절 광학 소자(131a)의 중심은 상기 제1 광원(110a)의 중심과 수직 방향으로 중첩될 수 있다.
상기 제2 회절 광학 소자(131b)는 상기 제1 회절 광학 소자(131a)와 이격되며 상기 제2 광원(110b)과 대응되는 영역에 배치될 수 있다. 상기 제2 회절 광학 소자(131b)는 상기 제2 광원(110b)의 출사면과 마주하며 배치될 수 있고, 상기 제1 광원(110a)의 출사면과 마주하지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 회절 광학 소자(131b)는 상기 제2 광원(110b)과 수직 방향으로 중첩되는 영역에 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 제2 회절 광학 소자(131b)의 중심은 상기 제2 광원(110b)의 중심과 수직 방향으로 중첩될 수 있다.
상기 제1 회절 광학 소자(131a) 및 상기 제2 회절 광학 소자(131b)는 서로 동일한 높이 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 광원(110)과 마주하는 상기 제1 회절 광학 소자(131a)의 하면 및 상기 제2 회절 광학 소자(131b)의 하면은 동일 평면 상에 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 광원(110a) 및 상기 제2 광원(110b)은 서로 다른 높이 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 광원(110a)은 상기 제1 회절 광학 소자(131a)와 제1 높이(h1)로 이격될 수 있고, 상기 제2 광원(110b)은 상기 제2 회절 광학 소자(131b)와 상기 제1 높이(h1)보다 높은 제2 높이(h2)로 이격될 수 있다. 자세하게, 상기 에미터(111)가 배치된 상기 제1 광원(110a)의 상면과 상기 제1 회절 광학 소자(131a)의 하면 사이의 간격은 상기 제1 높이(h1)일 수 있고, 상기 에미터(111)가 배치된 상기 제2 광원(110b)의 상면과 상기 제2 회절 광학 소자(131b)의 하면 사이의 간격은 상기 제2 높이(h2)일 수 있다.
즉, 상기 제1 광원(110a)은 상기 제2 광원(110b)보다 상기 제1 광학 부재(130)와 인접하게 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 제1 광원(110a)은 상기 제2 광원(110b)보다 상기 제3 높이(h3)만큼 상기 제1 광학 부재(130)와 인접하게 배치될 수 있다. 여기서, 상기 제3 높이(h3)는 상기 제1 광원(110a)의 상면과 상기 제2 광원(110b)의 상면 사이의 높이로, 상기 제2 높이(h2)와 상기 제1 높이(h1)의 차일 수 있다.
상기 제3 높이(h3)는 상기 제1 광원(110a) 및 상기 제2 광원(110b) 각각을 통해 방출되는 출력광 제어를 위해 약 250㎛ 내지 약 500㎛일 수 있다. 더 자세하게, 상기 제3 높이(h3)는 약 300㎛ 내지 약 450㎛일 수 있다. 바람직하게, 상기 제3 높이(h3)는 상기 제1 광원(110a)을 통해 점 패턴의 출력광을, 상기 제2 광원(110b)을 통해 면 패턴의 출력광을 보다 효과적으로 제어하기 위해 약 350㎛ 내지 약 400㎛일 수 있다. 이때, 상기 제3 높이(h3)는 상기 제1 높이(h1)의 약 50% 이하일 수 있고 상기 제2 높이(h2)의 약 40% 이하일 수 있다. 자세하게, 상기 제3 높이(h3)는 상기 제1 높이(h1)의 약 5% 내지 약 40%일 수 있고, 상기 제2 높이(h2)의 약 5% 내지 약 30% 이하일 수 있다. 실시예에 따른 카메라 모듈(1000)은 상기 제3 높이(h3)가 상기 제1 및 제2 높이(h1, h2)와 비교하여 상술한 비율을 만족함에 따라 전방에 위치한 객체에 최적의 출력광을 제공할 수 있다.
이에 따라, 상기 제1 광원(110a)에서 방출된 광은 상기 제1 회절 광학 소자(131a)를 통과하여 제1 출력광(L1)을 형성할 수 있고, 상기 제2 광원(110b)에서 방출된 광은 상기 제2 회절 광학 소자(131b)를 통과하여 제2 출력광(L2)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 광원(110a) 및 상기 제1 회절 광학 소자(131a)를 통해 형성된 제1 출력광(L1)은 상기 발광부(100)와 제1 거리 이격된 위치에 포커싱될 수 있다. 상기 제1 출력광(L1)은 상기 제1 거리에서 점 패턴을 포함하는 점 광원 형태를 가질 수 있다. 또한, 상기 제2 광원(110b) 및 상기 제2 회절 광학 소자(131b)를 통해 형성된 제2 출력광(L2)은 상기 발광부(100)와 제2 거리 이격된 위치에 포커싱될 수 있다. 상기 제2 출력광(L2)은 상기 제2 거리에서 면 패턴을 포함하는 면 광원 형태를 가질 수 있다.
즉, 상기 제1 회절 광학 소자(131a) 및 상기 제2 회절 광학 소자(131b)는 상기 제1 광원(110a) 및 상기 제2 광원(110b) 각각에서 방출된 광이 객체에 직접적으로 조사되는 것을 방지할 수 있다. 상기 제1 회절 광학 소자(131a) 및 상기 제2 회절 광학 소자(131b)는 상기 제1 광원(110a) 및 상기 제2 광원(110b)과 대응되는 영역에서 배치되며, 각각의 광학 부재와 대응되는 상기 제1 광원(110a) 및 상기 제2 광원(110b)에서 방출된 광의 경로를 제어할 수 있다. 이에 따라, 실시예는 상기 카메라 모듈(1000)의 전방에 위치한 사람의 눈, 피부 등과 같이 민감한 영역에 출력광이 직접적으로 조사되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 실시예는 상기 제1 광원(110a) 및 상기 제2 광원(110b)과 다른 간격으로 이격된 제1 회절 광학 소자(131a) 및 상기 제2 회절 광학 소자(131b)를 포함하여, 객체와의 거리에 따라 상기 제1 광원(110a) 및 상기 제2 광원(110b) 중 적어도 하나의 광원을 선택적으로 구동하여 객체에 최적의 출력광을 제공할 수 있다.
또한, 상기 발광부(100)는 객체와의 거리에 따라 출력광의 형태를 제어하는 구성, 예를 들어 상기 광원(110) 및/또는 상기 제1 광학 부재(130)의 위치를 제어하는 액추에이터(actuator)를 생략할 수 있다. 따라서, 상기 발광부(100), 상기 카메라 모듈(1000)은 슬림한 구조를 가질 수 있다.
도 8 내지 도 10은 실시예에 따른 거리 측정 카메라 모듈에서 발광부의 다른 배치를 나타내는 도면이다. 도 8 내지 도 10을 이용한 설명에서는 앞서 설명한 거리 측정 카메라 모듈과 동일 유사한 구성에 대해서는 설명을 생략하며 동일 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여한다.
도 8을 참조하면, 상기 카메라 모듈(1000)의 발광부(100)는 상기 광원(110) 상에 배치되는 제1 광학 부재(130)를 포함할 수 있다.
상기 제1 광학 부재(130)는 상기 광원(110) 상에 배치되는 회절 광학 소자(131)를 포함할 수 있다. 상기 회절 광학 소자(131)는 상기 광원(110) 상에 적어도 한 개가 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 회절 광학 소자(131)는 한 개로 제공될 수 있다. 상기 제1 광원(110a) 및 상기 제2 광원(110b) 각각에서 방출된 광은 상기 회절 광학 소자(131)에 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1 광학 부재(130)는 상기 회절 광학 소자(131) 상에 배치되는 제1 렌즈부(133)를 포함할 수 있다. 상기 제1 렌즈부(133)는 적어도 하나의 렌즈 및 상기 렌즈를 수용하는 하우징을 포함할 수 있다. 상기 렌즈는 유리(glass), 플라스틱(plastic) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 렌즈부(133)는 상기 회절 광학 소자(131) 상에 적어도 한 개가 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 렌즈부(133)는 한 개로 제공될 수 있다. 상기 제1 광원(110a) 및 상기 제2 광원(110b) 각각에서 방출된 광은 상기 회절 광학 소자(131)를 통과하여 상기 제1 렌즈부(133)에 제공될 수 있다.
상기 제1 렌즈부(133)는 상기 광원(110)에서 방출된 광의 경로를 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 렌즈부(133)는 상기 제1 광원(110a) 및 상기 제2 광원(110b)에서 방출되어 상기 회절 광학 소자(131)를 통과한 광의 경로를 제공할 수 있다. 상기 제1 렌즈부(133)는 상기 회절 광학 소자(131)를 통과한 광을 확산, 산란, 굴절, 집광 등을 시킬 수 있다.
상기 제1 렌즈부(133)에 포함된 적어도 하나의 렌즈는 콜리메이터 렌즈(collimator lens)를 포함할 수 있다. 상기 콜리메이터 렌즈는 상기 제1 렌즈부(133)에 입사된 광을 콜리메이팅(collimating)할 수 있다. 여기서 콜리메이팅은 광의 발산각을 감소시키는 것을 의미할 수 있고, 이상적으로 광이 수렴 또는 발산하지 않고 평행하게 진행하도록 만드는 것을 의미할 수 있다. 즉, 상기 콜리메이터 렌즈는 상기 광원(110)에서 방출된 광을 평행광으로 집광할 수 있다.
상기 제1 광원(110a) 및 상기 제2 광원(110b)은 서로 다른 높이 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 광원(110a)은 상기 회절 광학 소자(131)와 제1 높이(h1)로 이격될 수 있고, 상기 제2 광원(110b)은 상기 회절 광학 소자(131)와 상기 제1 높이(h1)보다 높은 제2 높이(h2)로 이격될 수 있다. 즉, 상기 제1 광원(110a)은 상기 제2 광원(110b)보다 상기 회절 광학 소자(131)와 상기 제3 높이(h3) 만큼 인접하게 배치될 수 있다.
이에 따라, 상기 제1 광원(110a)에서 방출된 광은 상기 회절 광학 소자(131) 및 상기 제1 렌즈부(133)를 통과하여 제1 출력광(L1)을 형성할 수 있고, 상기 제2 광원(110b)에서 방출된 광은 상기 회절 광학 소자(131) 및 상기 제1 렌즈부(133)를 통과하여 제2 출력광(L2)을 형성할 수 있다. 이때, 상기 제1 출력광(L1)은 상기 발광부(100)와 제1 거리 이격된 위치에 포커싱될 수 있고, 상기 제1 거리에서 점 패턴을 포함하는 점 광원 형태를 가질 수 있다. 또한, 상기 제2 출력광(L2)은 상기 발광부(100)와 상기 제1 거리보다 가까운 제2 거리 이격된 위치에 포커싱될 수 있고, 상기 제2 거리에서 면 패턴을 포함하는 면 광원 형태를 가질 수 있다.
또한, 도 9를 참조하면, 상기 카메라 모듈(1000)의 발광부(100)는 상기 광원(110) 상에 배치되는 제1 광학 부재(130)를 포함할 수 있다.
상기 제1 광학 부재(130)는 상기 광원(110) 상에 배치되는 회절 광학 소자(131)를 포함할 수 있다. 상기 회절 광학 소자(131)는 상기 광원(110) 상에 복수개가 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 광학 부재(130)는 상기 제1 광원(110a) 상에 배치되는 제1 회절 광학 소자(131a) 및 상기 제2 광원(110b) 상에 배치되는 제2 회절 광학 소자(131b)를 포함할 수 있다.
상기 제1 회절 광학 소자(131a)는 상기 제1 광원(110a)과 대응되는 영역에 배치될 수 있다. 상기 제1 회절 광학 소자(131a)는 상기 제1 광원(110a)의 출사면과 마주하며 배치될 수 있다. 또한, 상기 제2 회절 광학 소자(131b)는 상기 제2 광원(110b)과 대응되는 영역에 배치될 수 있다. 상기 제2 회절 광학 소자(131b)는 상기 제2 광원(110b)의 출사면과 마주하며 배치될 수 있다.
상기 제1 회절 광학 소자(131a) 및 상기 제2 회절 광학 소자(131b)는 서로 동일한 높이 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 광원(110)과 마주하는 상기 제1 회절 광학 소자(131a)의 하면 및 상기 제2 회절 광학 소자(131b)의 하면은 동일 평면 상에 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 광학 부재(130)는 상기 제1 및 제2 회절 광학 소자(131a, 131b) 상에 배치되는 제1 렌즈부(133)를 포함할 수 있다. 상기 제1 렌즈부(133)는 상기 제1 및 제2 회절 광학 소자(131a, 131b) 상에 적어도 한 개가 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 렌즈부(133)는 한 개로 제공될 수 있다. 상기 제1 광원(110a) 및 상기 제2 광원(110b) 각각에서 방출된 광은 상기 회절 광학 소자(131)를 통과하여 상기 제1 렌즈부(133)에 제공될 수 있다.
상기 제1 광원(110a) 및 상기 제2 광원(110b)은 서로 다른 높이 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 광원(110a)은 상기 회절 광학 소자(131)와 제1 높이(h1)로 이격될 수 있고, 상기 제2 광원(110b)은 상기 회절 광학 소자(131)와 상기 제1 높이(h1)보다 높은 제2 높이(h2)로 이격될 수 있다. 즉, 상기 제1 광원(110a)은 상기 제2 광원(110b)보다 상기 회절 광학 소자(131)와 상기 제3 높이(h3) 만큼 인접하게 배치될 수 있다.
이에 따라, 상기 제1 광원(110a)에서 방출된 광은 상기 제1 회절 광학 소자(131a) 및 상기 제1 렌즈부(133)를 통과하여 제1 출력광(L1)을 형성할 수 있고, 상기 제2 광원(110b)에서 방출된 광은 상기 제2 회절 광학 소자(131b) 및 상기 제1 렌즈부(133)를 통과하여 제2 출력광(L2)을 형성할 수 있다. 이때, 상기 제1 출력광(L1)은 상기 발광부(100)와 제1 거리 이격된 위치에 포커싱될 수 있고, 상기 제1 거리에서 점 패턴을 포함하는 점 광원 형태를 가질 수 있다. 또한, 상기 제2 출력광(L2)은 상기 발광부(100)와 상기 제1 거리보다 가까운 제2 거리 이격된 위치에 포커싱될 수 있고, 상기 제2 거리에서 면 패턴을 포함하는 면 광원 형태를 가질 수 있다.
또한, 도 10을 참조하면, 상기 카메라 모듈(1000)의 발광부(100)는 상기 광원(110) 상에 배치되는 제1 광학 부재(130)를 포함할 수 있다.
상기 제1 광학 부재(130)는 상기 광원(110) 상에 배치되는 회절 광학 소자(131)를 포함할 수 있다. 상기 회절 광학 소자(131)는 상기 광원(110) 상에 복수개가 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 광학 부재(130)는 상기 제1 광원(110a) 상에 배치되는 제1 회절 광학 소자(131a) 및 상기 제2 광원(110b) 상에 배치되는 제2 회절 광학 소자(131b)를 포함할 수 있다.
상기 제1 회절 광학 소자(131a)는 상기 제1 광원(110a)과 대응되는 영역에 배치될 수 있다. 상기 제1 회절 광학 소자(131a)는 상기 제1 광원(110a)의 출사면과 마주하며 배치될 수 있다. 또한, 상기 제2 회절 광학 소자(131b)는 상기 제2 광원(110b)과 대응되는 영역에 배치될 수 있다. 상기 제2 회절 광학 소자(131b)는 상기 제2 광원(110b)의 출사면과 마주하며 배치될 수 있다.
상기 제1 회절 광학 소자(131a) 및 상기 제2 회절 광학 소자(131b)는 서로 동일한 높이 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 광원(110)과 마주하는 상기 제1 회절 광학 소자(131a)의 하면 및 상기 제2 회절 광학 소자(131b)의 하면은 동일 평면 상에 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 광학 부재(130)는 상기 제1 및 제2 회절 광학 소자(131a, 131b) 상에 배치되는 제1 렌즈부(133)를 포함할 수 있다. 상기 제1 렌즈부(133)는 상기 제1 및 제2 회절 광학 소자(131a, 131b) 상에 복수개가 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 렌즈부(133)는 상기 제1 회절 광학 소자(131a) 상에 배치되는 제1-1 렌즈부(133a) 및 상기 제2 회절 광학 소자(131b) 상에 배치되는 제1-2 렌즈부(133b)를 포함할 수 있다.
상기 제1-1 렌즈부(133a)는 상기 제1 광원(110a) 및 상기 제1 회절 광학 소자(131a)와 대응되는 영역에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1-1 렌즈부(133a)의 광축은 상기 제1 광원(110a) 및 상기 제1 회절 광학 소자(131a)의 중심과 수직 방향으로 중첩될 수 있다. 또한, 상기 제1-2 렌즈부(133b)는 상기 제2 광원(110b) 및 상기 제2 회절 광학 소자(131b)와 대응되는 영역에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1-2 렌즈부(133b)의 광축은 상기 제2 광원(110b) 및 상기 제2 회절 광학 소자(131b)의 중심과 수직 방향으로 중첩될 수 있다.
상기 제1 광원(110a) 및 상기 제2 광원(110b)은 서로 다른 높이 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 광원(110a)은 상기 회절 광학 소자(131)와 제1 높이(h1)로 이격될 수 있고, 상기 제2 광원(110b)은 상기 회절 광학 소자(131)와 상기 제1 높이(h1)보다 높은 제2 높이(h2)로 이격될 수 있다. 즉, 상기 제1 광원(110a)은 상기 제2 광원(110b)보다 상기 회절 광학 소자(131)와 상기 제3 높이(h3) 만큼 인접하게 배치될 수 있다.
이에 따라, 상기 제1 광원(110a)에서 방출된 광은 상기 제1 회절 광학 소자(131a) 및 상기 제1-1 렌즈부(133a)를 통과하여 제1 출력광(L1)을 형성할 수 있고, 상기 제2 광원(110b)에서 방출된 광은 상기 제2 회절 광학 소자(131b) 및 상기 제1-2 렌즈부(133b)를 통과하여 제2 출력광(L2)을 형성할 수 있다. 이때, 상기 제1 출력광(L1)은 상기 발광부(100)와 제1 거리 이격된 위치에 포커싱될 수 있고, 상기 제1 거리에서 점 패턴을 포함하는 점 광원 형태를 가질 수 있다. 또한, 상기 제2 출력광(L2)은 상기 발광부(100)와 상기 제1 거리보다 가까운 제2 거리 이격된 위치에 포커싱될 수 있고, 상기 제2 거리에서 면 패턴을 포함하는 면 광원 형태를 가질 수 있다.
즉, 실시예에 따른 카메라 모듈(1000)은 하나 또는 복수의 회절 광학 소자(131), 하나 또는 복수의 제1 렌즈부(133)를 포함할 수 있고, 상기 회절 광학 소자(131)와 서로 다른 간격으로 배치되는 복수의 광원(110)을 포함할 수 있다.
이에 따라, 상기 발광부(100)는 객체와의 거리에 따라 상기 제1 광원(110a) 및 상기 제2 광원(110b) 중 적어도 하나의 광원을 선택적으로 구동하여 객체에 최적의 출력광을 제공할 수 있다.
따라서, 상기 카메라 모듈(1000)은 객체와의 거리에 따라 출력광을 제어하여 상기 출력광이 사람의 민감한 부위, 예컨대 눈, 피부 등에 직접적으로 입사되는 것을 방지할 수 있고, 입사되는 것을 방지할 수 있고, 상기 객체의 깊이 정보를 효과적으로 파악할 수 있다.
또한, 상기 카메라 모듈(1000)의 발광부(100)는 객체와의 거리에 따라 출력광의 형태를 제어하는 구성, 예를 들어 상기 광원(110) 및/또는 상기 제1 광학 부재(130)의 위치를 제어하는 액추에이터(actuator)를 생략할 수 있다. 따라서, 상기 발광부(100), 상기 카메라 모듈(1000)은 슬림한 구조를 가질 수 있다.
도 11 내지 도 13은 실시예에 따른 거리 측정 카메라 모듈에서 발광부의 다른 배치를 나타내는 도면이다. 도 11 내지 도 13을 이용한 설명에서는 앞서 설명한 거리 측정 카메라 모듈과 동일 유사한 구성에 대해서는 설명을 생략하며 동일 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여한다.
도 11을 참조하면, 상기 카메라 모듈(1000)의 발광부(100)는 상기 광원(110) 상에 배치되는 제1 광학 부재(130)를 포함할 수 있다.
상기 제1 광학 부재(130)는 상기 광원(110) 상에 배치되는 회절 광학 소자(131)를 포함할 수 있다. 상기 회절 광학 소자(131)는 상기 광원(110) 상에 적어도 한 개가 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 회절 광학 소자(131)는 한 개로 제공될 수 있다. 상기 제1 광원(110a) 및 상기 제2 광원(110b) 각각에서 방출된 광은 상기 회절 광학 소자(131)에 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1 광학 부재(130)는 상기 광원(110)과 상기 회절 광학 소자(131) 사이에 배치되는 제1 렌즈부(133)를 포함할 수 있다. 상기 제1 렌즈부(133)는 한 개로 제공될 수 있다. 상기 제1 광원(110a) 및 상기 제2 광원(110b) 각각에서 방출된 광은 상기 제1 렌즈부(133)를 통과하여 상기 회절 광학 소자(131)에 제공될 수 있다.
상기 제1 광원(110a) 및 상기 제2 광원(110b)은 서로 다른 높이 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 광원(110a)은 상기 제1 렌즈부(133)와 제1 높이(h1)로 이격될 수 있고, 상기 제2 광원(110b)은 상기 제1 렌즈부(133)와 상기 제1 높이(h1)보다 높은 제2 높이(h2)로 이격될 수 있다. 즉, 상기 제1 광원(110a)은 상기 제2 광원(110b)보다 상기 제1 렌즈부(133)와 상기 제3 높이(h3) 만큼 인접하게 배치될 수 있다.
상기 제3 높이(h3)는 상기 제1 광원(110a) 및 상기 제2 광원(110b) 각각을 통해 방출되는 출력광 제어를 위해 약 250㎛ 내지 약 500㎛일 수 있다. 자세하게, 상기 제3 높이(h3)는 약 300㎛ 내지 약 450㎛일 수 있다. 바람직하게, 상기 제3 높이(h3)는 상기 제1 광원(110a)을 통해 점 패턴의 출력광을, 상기 제2 광원(110b)을 통해 면 패턴의 출력광을 보다 효과적으로 제어하기 위해 약 350㎛ 내지 약 400㎛일 수 있다. 이때, 상기 제3 높이(h3)는 상기 제1 높이(h1)의 약 50% 이하일 수 있고 상기 제2 높이(h2)의 약 40% 이하일 수 있다. 자세하게, 상기 제3 높이(h3)는 상기 제1 높이(h1)의 약 5% 내지 약 40%일 수 있고, 상기 제2 높이(h2)의 약 5% 내지 약 30% 이하일 수 있다. 실시예에 따른 카메라 모듈(1000)은 상기 제3 높이(h3)가 상기 제1 및 제2 높이(h1, h2)와 비교하여 상술한 비율을 만족함에 따라 전방에 위치한 객체에 최적의 출력광을 제공할 수 있다.
이에 따라, 상기 제1 광원(110a)에서 방출된 광은 상기 제1 렌즈부(133) 및 상기 회절 광학 소자(131)를 통과하여 제1 출력광(L1)을 형성할 수 있고, 상기 제2 광원(110b)에서 방출된 광은 상기 제1 렌즈부(133) 및 상기 회절 광학 소자(131)를 통과하여 제2 출력광(L2)을 형성할 수 있다. 이때, 상기 제1 출력광(L1)은 상기 발광부(100)와 제1 거리 이격된 위치에 포커싱될 수 있고, 상기 제1 거리에서 점 패턴을 포함하는 점 광원 형태를 가질 수 있다. 또한, 상기 제2 출력광(L2)은 상기 발광부(100)와 상기 제1 거리보다 가까운 제2 거리 이격된 위치에 포커싱될 수 있고, 상기 제2 거리에서 면 패턴을 포함하는 면 광원 형태를 가질 수 있다.
또한, 도 12를 참조하면, 상기 카메라 모듈(1000)의 발광부(100)는 상기 광원(110) 상에 배치되는 제1 광학 부재(130)를 포함할 수 있다.
상기 제1 광학 부재(130)는 상기 광원(110) 상에 배치되는 회절 광학 소자(131)를 포함할 수 있다. 상기 회절 광학 소자(131)는 상기 광원(110) 상에 복수개가 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 광학 부재(130)는 상기 제1 광원(110a) 상에 배치되는 제1 회절 광학 소자(131a) 및 상기 제2 광원(110b) 상에 배치되는 제2 회절 광학 소자(131b)를 포함할 수 있다.
상기 제1 회절 광학 소자(131a)는 상기 제1 광원(110a)과 대응되는 영역에 배치될 수 있다. 상기 제1 회절 광학 소자(131a)는 상기 제1 광원(110a)의 출사면과 마주하며 배치될 수 있다. 또한, 상기 제2 회절 광학 소자(131b)는 상기 제2 광원(110b)과 대응되는 영역에 배치될 수 있다. 상기 제2 회절 광학 소자(131b)는 상기 제2 광원(110b)의 출사면과 마주하며 배치될 수 있다.
상기 제1 회절 광학 소자(131a) 및 상기 제2 회절 광학 소자(131b)는 서로 동일한 높이 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 광원(110)과 마주하는 상기 제1 회절 광학 소자(131a)의 하면 및 상기 제2 회절 광학 소자(131b)의 하면은 동일 평면 상에 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 광학 부재(130)는 상기 광원(110)과 상기 제1 및 제2 회절 광학 소자(131a, 131b) 상에 배치되는 제1 렌즈부(133)를 포함할 수 있다. 상기 제1 렌즈부(133)는 상기 제1 및 제2 회절 광학 소자(131a, 131b) 상에 적어도 한 개가 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 렌즈부(133)는 한 개로 제공될 수 있다. 상기 제1 광원(110a) 및 상기 제2 광원(110b) 각각에서 방출된 광은 상기 제1 렌즈부(133)를 통과하여 상기 제1 및 제2 회절 광학 소자(131a, 131b)에 각각 제공될 수 있다.
상기 제1 광원(110a) 및 상기 제2 광원(110b)은 서로 다른 높이 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 광원(110a)은 상기 제1 렌즈부(133)와 제1 높이(h1)로 이격될 수 있고, 상기 제2 광원(110b)은 상기 제1 렌즈부(133)와 상기 제1 높이(h1)보다 높은 제2 높이(h2)로 이격될 수 있다. 즉, 상기 제1 광원(110a)은 상기 제2 광원(110b)보다 상기 제1 렌즈부(133)와 상기 제3 높이(h3) 만큼 인접하게 배치될 수 있다.
이에 따라, 상기 제1 광원(110a)에서 방출된 광은 상기 제1 렌즈부(133) 및 상기 제1 회절 광학 소자(131a)를 통과하여 제1 출력광(L1)을 형성할 수 있고, 상기 제2 광원(110b)에서 방출된 광은 상기 제1 렌즈부(133) 및 상기 제2 회절 광학 소자(131b)를 통과하여 제2 출력광(L2)을 형성할 수 있다. 이때, 상기 제1 출력광(L1)은 상기 발광부(100)와 제1 거리 이격된 위치에 포커싱될 수 있고, 상기 제1 거리에서 점 패턴을 포함하는 점 광원 형태를 가질 수 있다. 또한, 상기 제2 출력광(L2)은 상기 발광부(100)와 상기 제1 거리보다 가까운 제2 거리 이격된 위치에 포커싱될 수 있고, 상기 제2 거리에서 면 패턴을 포함하는 면 광원 형태를 가질 수 있다.
또한, 도 13을 참조하면, 상기 카메라 모듈(1000)의 발광부(100)는 상기 광원(110) 상에 배치되는 제1 광학 부재(130)를 포함할 수 있다.
상기 제1 광학 부재(130)는 상기 광원(110) 상에 배치되는 회절 광학 소자(131)를 포함할 수 있다. 상기 회절 광학 소자(131)는 상기 광원(110) 상에 복수개가 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 광학 부재(130)는 상기 제1 광원(110a) 상에 배치되는 제1 회절 광학 소자(131a) 및 상기 제2 광원(110b) 상에 배치되는 제2 회절 광학 소자(131b)를 포함할 수 있다.
상기 제1 회절 광학 소자(131a)는 상기 제1 광원(110a)과 대응되는 영역에 배치될 수 있다. 상기 제1 회절 광학 소자(131a)는 상기 제1 광원(110a)의 출사면과 마주하며 배치될 수 있다. 또한, 상기 제2 회절 광학 소자(131b)는 상기 제2 광원(110b)과 대응되는 영역에 배치될 수 있다. 상기 제2 회절 광학 소자(131b)는 상기 제2 광원(110b)의 출사면과 마주하며 배치될 수 있다.
상기 제1 회절 광학 소자(131a) 및 상기 제2 회절 광학 소자(131b)는 서로 동일한 높이 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 광원(110)과 마주하는 상기 제1 회절 광학 소자(131a)의 하면 및 상기 제2 회절 광학 소자(131b)의 하면은 동일 평면 상에 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 광학 부재(130)는 상기 광원(110)과 상기 회절 광학 소자(131a, 131b) 사이에 배치되는 제1 렌즈부(133)를 포함할 수 있다. 상기 제1 렌즈부(133)는 상기 제1 및 제2 광원(110a, 110b) 상에 복수개가 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 렌즈부(133)는 상기 제1 광원(110a)과 상기 제1 회절 광학 소자(131a) 사이에 배치되는 제1-1 렌즈부(133a) 및 상기 제2 광원(110b)과 상기 제2 회절 광학 소자(131b) 사이에 배치되는 제1-2 렌즈부(133b)를 포함할 수 있다.
상기 제1-1 렌즈부(133a)는 상기 제1 광원(110a) 및 상기 제1 회절 광학 소자(131a)와 대응되는 영역에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1-1 렌즈부(133a)의 광축은 상기 제1 광원(110a) 및 상기 제1 회절 광학 소자(131a)의 중심과 수직 방향으로 중첩될 수 있다. 또한, 상기 제1-2 렌즈부(133b)는 상기 제2 광원(110b) 및 상기 제2 회절 광학 소자(131b)와 대응되는 영역에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1-2 렌즈부(133b)의 광축은 상기 제2 광원(110b) 및 상기 제2 회절 광학 소자(131b)의 중심과 수직 방향으로 중첩될 수 있다.
상기 제1 광원(110a) 및 상기 제2 광원(110b)은 서로 다른 높이 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 광원(110a)은 상기 제1 렌즈부(133)와 제1 높이(h1)로 이격될 수 있고, 상기 제2 광원(110b)은 상기 제1 렌즈부(133)와 상기 제1 높이(h1)보다 높은 제2 높이(h2)로 이격될 수 있다. 즉, 상기 제1 광원(110a)은 상기 제2 광원(110b)보다 상기 제1 렌즈부(133)와 상기 제3 높이(h3) 만큼 인접하게 배치될 수 있다.
이에 따라, 상기 제1 광원(110a)에서 방출된 광은 상기 제1 렌즈부(133) 및 상기 제1 회절 광학 소자(131a)를 통과하여 제1 출력광(L1)을 형성할 수 있고, 상기 제2 광원(110b)에서 방출된 광은 상기 제1 렌즈부(133) 및 상기 제2 회절 광학 소자(131b)를 통과하여 제2 출력광(L2)을 형성할 수 있다. 이때, 상기 제1 출력광(L1)은 상기 발광부(100)와 제1 거리 이격된 위치에 포커싱될 수 있고, 상기 제1 거리에서 점 패턴을 포함하는 점 광원 형태를 가질 수 있다. 또한, 상기 제2 출력광(L2)은 상기 발광부(100)와 상기 제1 거리보다 가까운 제2 거리 이격된 위치에 포커싱될 수 있고, 상기 제2 거리에서 면 패턴을 포함하는 면 광원 형태를 가질 수 있다.
즉, 실시예에 따른 카메라 모듈(1000)은 하나 또는 복수의 제1 렌즈부(133), 하나 또는 복수의 회절 광학 소자(131)를 포함할 수 있고, 상기 제1 렌즈부(133)와 서로 다른 간격으로 배치되는 복수의 광원(110)을 포함할 수 있다.
이에 따라, 상기 발광부(100)는 객체와의 거리에 따라 상기 제1 광원(110a) 및 상기 제2 광원(110b) 중 적어도 하나의 광원을 선택적으로 구동하여 객체에 최적의 출력광을 제공할 수 있다.
따라서, 상기 카메라 모듈(1000)은 객체와의 거리에 따라 출력광을 제어하여 상기 출력광이 사람의 민감한 부위, 예컨대 눈, 피부 등에 직접적으로 입사되는 것을 방지할 수 있고, 입사되는 것을 방지할 수 있고, 상기 객체의 깊이 정보를 효과적으로 파악할 수 있다.
또한, 상기 카메라 모듈(1000)의 발광부(100)는 객체와의 거리에 따라 출력광의 형태를 제어하는 구성, 예를 들어 상기 광원(110) 및/또는 상기 제1 광학 부재(130)의 위치를 제어하는 액추에이터(actuator)를 생략할 수 있다. 따라서, 상기 발광부(100), 상기 카메라 모듈(1000)은 슬림한 구조를 가질 수 있다.
도 14 및 도 15는 실시예에 따른 거리 측정 카메라 모듈에서 발광부의 다른 배치를 나타내는 도면이다. 도 14 및 도 15를 이용한 설명에서는 앞서 설명한 거리 측정 카메라 모듈과 동일 유사한 구성에 대해서는 설명을 생략하며 동일 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여한다.
도 14를 참조하면, 상기 카메라 모듈(1000)의 발광부(100)는 상기 광원(110) 상에 배치되는 제1 광학 부재(130)를 포함할 수 있다.
상기 제1 광학 부재(130)는 상기 광원(110) 상에 배치되는 회절 광학 소자(131)를 포함할 수 있다. 상기 회절 광학 소자(131)는 상기 광원(110) 상에 적어도 한 개가 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 회절 광학 소자(131)는 도 5, 도 8, 도 11과 같이 한 개로 제공되거나, 도 7, 도 9, 도 10, 도 12, 도 13과 같이 상기 광원(110)의 개수와 대응되는 복수개로 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1 광학 부재(130)는 상기 광원(110) 상에 배치되는 액정층(135)을 포함할 수 있다. 상기 액정층(135)은 상기 광원(110) 및 상기 회절 광학 소자(131) 사이에 배치될 수 있다. 상기 액정층(135)은 복수의 액정 분자들 및 상기 액정 분자들의 배향을 위한 배향막을 포함할 수 있다. 상기 액정층(135)은 인가되는 전원에 의해 상기 액정 분자들의 배열을 변화시켜 광 투과율을 제어할 수 있다.
상기 제1 광원(110a) 및 상기 제2 광원(110b)은 서로 다른 높이 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 광원(110a)은 상기 액정층(135)과 제1 높이(h1)로 이격될 수 있고, 상기 제2 광원(110b)은 상기 액정층(135)과 상기 제1 높이(h1)보다 높은 제2 높이(h2)로 이격될 수 있다. 즉, 상기 제1 광원(110a)은 상기 제2 광원(110b)보다 상기 액정층(135)과 상기 제3 높이(h3) 만큼 인접하게 배치될 수 있다.
상기 제3 높이(h3)는 상기 제1 광원(110a) 및 상기 제2 광원(110b) 각각을 통해 방출되는 출력광 제어를 위해 약 250㎛ 내지 약 500㎛일 수 있다. 자세하게, 상기 제3 높이(h3)는 약 300㎛ 내지 약 450㎛일 수 있다. 바람직하게, 상기 제3 높이(h3)는 상기 제1 광원(110a)을 통해 점 패턴의 출력광을, 상기 제2 광원(110b)을 통해 면 패턴의 출력광을 보다 효과적으로 제어하기 위해 약 350㎛ 내지 약 400㎛일 수 있다. 이때, 상기 제3 높이(h3)는 상기 제1 높이(h1)의 약 50% 이하일 수 있고 상기 제2 높이(h2)의 약 40% 이하일 수 있다. 자세하게, 상기 제3 높이(h3)는 상기 제1 높이(h1)의 약 5% 내지 약 40%일 수 있고, 상기 제2 높이(h2)의 약 5% 내지 약 30% 이하일 수 있다. 실시예에 따른 카메라 모듈(1000)은 상기 제3 높이(h3)가 상기 제1 및 제2 높이(h1, h2)와 비교하여 상술한 비율을 만족함에 따라 전방에 위치한 객체에 최적의 출력광을 제공할 수 있다.
이에 따라, 상기 제1 광원(110a)에서 방출된 광은 상기 액정층(135) 및 상기 회절 광학 소자(131)를 통과하여 제1 출력광(L1)을 형성할 수 있고, 상기 제2 광원(110b)에서 방출된 광은 상기 액정층(135) 및 상기 회절 광학 소자(131)를 통과하여 제2 출력광(L2)을 형성할 수 있다. 이때, 상기 제1 출력광(L1)은 상기 발광부(100)와 제1 거리 이격된 위치에 포커싱될 수 있고, 상기 제1 거리에서 점 패턴을 포함하는 점 광원 형태를 가질 수 있다. 또한, 상기 제2 출력광(L2)은 상기 발광부(100)와 상기 제1 거리보다 가까운 제2 거리 이격된 위치에 포커싱될 수 있고, 상기 제2 거리에서 면 패턴을 포함하는 면 광원 형태를 가질 수 있다.
또한, 상기 제1 광학 부재(130)가 액정층(135)를 포함함에 따라, 상기 제1 광원(110a) 및 상기 제2 광원(110b) 각각에서 방출된 광을 설정된 영역으로 가이드할 수 있다. 예를 들어, 상기 액정층(135)이 영역에 따라 광 투과율을 제어하여 상기 제1 광원(110a)에서 방출된 광이 상기 제2 광원(110b)과 대응되는 회절 광학 소자(131) 및/또는 제1 렌즈부(133) 영역에 입사되는 것을 방지할 수 있고, 상기 제2 광원(110b)에서 방출된 광이 상기 제1 광원(110a)과 대응되는 회절 광학 소자(131) 및/또는 상기 제1 렌즈부(133) 영역에 입사되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 상기 카메라 모듈(1000)은 전방에 위치한 객체의 깊이 정보를 보다 효과적으로 파악할 수 있고, 상기 객체에 안전한 출력광을 제공할 수 있다.
도 15를 참조하면, 상기 카메라 모듈(1000)의 발광부(100)는 상기 광원(110) 상에 배치되는 제1 광학 부재(130)를 포함할 수 있다.
상기 제1 광학 부재(130)는 상기 광원(110) 상에 배치되는 회절 광학 소자(131)를 포함할 수 있다. 상기 회절 광학 소자(131)는 상기 광원(110) 상에 적어도 한 개가 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 회절 광학 소자(131)는 도 5, 도 8, 도 11과 같이 한 개로 제공되거나, 도 7, 도 9, 도 10, 도 12, 도 13과 같이 상기 광원(110)의 개수와 대응되는 복수개로 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1 광학 부재(130)는 상기 회절 광학 소자(131) 상에 배치되는 제1 렌즈부(133)를 포함할 수 있다. 상기 제1 렌즈부(133)는 상기 회절 광학 소자(131) 상에 적어도 한 개가 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 렌즈부(133)는 상기 회절 광학 소자(131) 상에 도 8, 도 11과 같이 한 개로 제공되거나, 도 9, 도 10, 도 13과 같이 상기 광원(110)의 개수와 대응되는 복수개로 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1 광학 부재(130)는 상기 광원(110) 상에 배치되는 액정층(135)을 포함할 수 있다. 상기 액정층(135)은 상기 광원(110) 및 상기 회절 광학 소자(131) 사이에 배치될 수 있다. 상기 액정층(135)은 인가되는 전원에 의해 상기 액정 분자들의 배열을 변화시켜 광 투과율을 제어할 수 있다.
즉, 실시예에 따른 카메라 모듈(1000)은 액정층(135)과, 적어도 하나의 회절 광학 소자(131) 및 적어도 하나의 제1 렌즈부(133) 중 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 카메라 모듈(1000)은 상기 액정층(135)과 서로 다른 간격으로 배치되는 복수의 광원(110)을 포함할 수 있다.
이에 따라, 상기 발광부(100)는 객체와의 거리에 따라 상기 제1 광원(110a) 및 상기 제2 광원(110b) 중 적어도 하나의 광원을 선택적으로 구동하여 객체에 최적의 출력광을 제공할 수 있다.
따라서, 상기 카메라 모듈(1000)은 객체와의 거리에 따라 출력광을 제어하여 상기 출력광이 사람의 민감한 부위, 예컨대 눈, 피부 등에 직접적으로 입사되는 것을 방지할 수 있고, 입사되는 것을 방지할 수 있고, 상기 객체의 깊이 정보를 효과적으로 파악할 수 있다.
또한, 상기 카메라 모듈(1000)의 발광부(100)는 객체와의 거리에 따라 출력광의 형태를 제어하는 구성, 예를 들어 상기 광원(110) 및/또는 상기 제1 광학 부재(130)의 위치를 제어하는 액추에이터(actuator)를 생략할 수 있다. 따라서, 상기 발광부(100), 상기 카메라 모듈(1000)은 슬림한 구조를 가질 수 있다.
도 16 및 도 17은 실시예에 따른 거리 측정 카메라 모듈이 적용된 이동 단말기 및 차량의 사시도이다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 실시예에 따른 거리 측정 카메라 모듈은 광학 기기에 적용될 수 있다.
먼저 도 16을 참조하면, 실시예에 따른 거리 측정 카메라 모듈(1000)은 이동 단말기(2000)에 적용될 수 있다. 실시예에 따른 이동 단말기(2000)는 후면에 제1 카메라 모듈(10A), 제2 카메라 모듈(10B)이 배치될 수 있다.
상기 제1 카메라 모듈(10A)은 상술한 카메라 모듈로 발광부(100) 및 수광부(300)를 포함할 수 있다. 상기 제1 카메라 모듈(10A)은 TOF(Time of flight) 카메라일 수 있다.
상기 제2 카메라 모듈(10B)은 이미지 촬영 기능을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 카메라 모듈(10B)은 자동 초점(Auto focus), 줌(zoom) 기능 및 OIS 기능 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제2 카메라 모듈(10B)은 촬영 모드 또는 화상 통화 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지 영상 또는 동영상의 화상 프레임을 처리할 수 있다. 처리된 화상 프레임은 소정의 디스플레이부에 표시될 수 있으며 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 도면에는 도시하지 않았지만 상기 이동 단말기(2000)의 전면에도 카메라가 배치될 수 있다.
상기 이동 단말기(2000)의 후면에는 플래시 모듈(2030)이 배치될 수 있다. 상기 플래시 모듈(2030)은 내부에 광을 발광하는 발광소자를 포함할 수 있다. 상기 플래쉬 모듈(1530)은 이동 단말기의 카메라 작동 또는 사용자의 제어에 의해 작동될 수 있다.
이에 따라, 사용자는 상기 이동 단말기(2000)를 이용하여 객체를 촬영할 수 있고, 상기 이동 단말기(2000)의 표시 부재(미도시)를 통해 디스플레이 할 수 있다. 또한, 사용자는 상기 제1 카메라 모듈(10A)을 이용하여 상기 객체의 깊이 정보를 효과적으로 파악할 수 있고, 상기 객체에 대한 깊이 정보를 실시간으로 감지할 수 있다.
또한, 도 17를 참조하면, 실시예에 따른 카메라 모듈(1000)은 차량(3000)에 적용될 수 있다.
실시예에 따른 차량(3000)은, 동력원에 의해 회전하는 바퀴(3210, 3230), 소정의 센서를 구비할 수 있다. 상기 센서는 카메라 센서(3100)를 포함할 수 있고, 상기 카메라 센서(3100)는 상술한 카메라 모듈(1000)을 포함하는 카메라 센서일 수 있다.
실시예에 따른 차량(3000)은 전방 영상 또는 주변 영상을 촬영하는 카메라 센서(3100)를 통해 영상 정보 및 깊이 정보를 획득할 수 있다. 또한, 상기 차량(3000)은 획득한 영상 및 깊이 정보를 이용하여 차선 미식별 상황을 판단하고 미식별시 가상 차선을 생성할 수 있다.
예를 들어, 상기 카메라 센서(3100)는 차량(3000)의 전방을 촬영하여 전방 영상을 획득하고, 프로세서(미도시)는 이러한 전방 영상에 포함된 객체를 분석하여 영상 정보를 획득할 수 있다.
또한, 상기 카메라 센서(3100)가 촬영한 영상에 차선, 인접차량, 주행 방해물, 및 간접도로 표시물에 해당하는 중앙 분리대, 연석, 가로수 등의 객체를 촬영할 경우, 프로세서는 이러한 객체의 영상 정보뿐만 아니라 깊이 정보를 검출할 수 있다. 즉, 실시예는 차량(3000)의 탑승자에게 객체에 대한 보다 구체적이고 정확한 정보를 제공할 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
거리 측정 카메라 모듈: 1000
발광부: 100 광원: 110
제1 광학 부재: 130 수광부: 300
이미지 센서: 310 제2 광학 부재: 330

Claims (10)

  1. 발광부; 및
    이미지 센서를 포함하는 수광부를 포함하고,
    상기 발광부는,
    복수의 광원; 및
    상기 복수의 광원 상에 배치되는 제1 광학 부재를 포함하고,
    상기 복수의 광원은,
    상기 제1 광학 부재와 제1 높이로 이격되는 제1 광원; 및
    상기 제1 광학 부재와 제2 높이로 이격되는 제2 광원을 포함하고,
    상기 제1 높이는 상기 제2 높이보다 작고,
    상기 제1 및 제2 광원 각각을 통해 방출된 출력광은 서로 다른 위치에 포커싱되는 거리 측정 카메라 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 높이와 상기 제2 높이의 차는 250㎛ 내지 500㎛인 거리 측정 카메라 모듈.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 광원에서 방출되어 상기 제1 광학 부재를 통해 방출된 제1 출력광은 제1 거리 이격된 위치에 점 패턴의 광을 형성하고,
    상기 제2 광원에서 방출되어 상기 제1 광학 부재를 통해 방출된 제2 출력광은 제2 거리 이격된 위치에 면 패턴의 광을 형성하는 거리 측정 카메라 모듈.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제2 거리는 상기 제1 거리보다 가까운 거리 측정 카메라 모듈.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 광학 부재는 회절 광학 소자(DOE, Diffractive Optic Elements)를 포함하고,
    상기 회절 광학 소자의 개수는 상기 복수의 광원의 개수보다 적거나 같은 거리 측정 카메라 모듈.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 회절 광학 소자는,
    상기 제1 광원 상에 배치되는 제1 회절 광학 소자; 및
    상기 제2 광원 상에 배치되는 제2 회절 광학 소자를 포함하는 거리 측정 카메라 모듈.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 광학 부재는 상기 회절 광학 소자 상에 배치되며, 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 제1 렌즈부를 포함하는 거리 측정 카메라 모듈.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 광학 부재는 상기 복수의 광원 및 상기 회절 광학 소자 사이에 배치되며, 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 제1 렌즈부를 포함하는 거리 측정 카메라 모듈.
  9. 제7 항 또는 제8 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈부는,
    상기 제1 광원과 대응되는 영역에 배치되는 제1-1 렌즈부; 및
    상기 제2 광원과 대응되는 영역에 배치되는 제1-2 렌즈부를 포함하는 거리 측정 카메라 모듈.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 광학 부재는 상기 복수의 광원 및 상기 회절 광학 소자 사이에 배치되는 액정층을 포함하는 거리 측정 카메라 모듈.
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