KR20240048280A - 3차원 센싱 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 3차원 센싱 장치는 출력광 신호를 생성하여 대상 영역에 조사하는 발광부, 상기 대상 영역로부터 반사된 후 입력된 입력광 신호를 수신하는 수광부, 상기 수광부에 입력된 입력광 신호를 이용하여 상기 대상 영역에 관한 정보를 생성하는 정보 생성부, 그리고 상기 발광부, 상기 수광부 및 상기 정보 생성부를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 발광부는, 매트릭스 형상으로 배치되며, 제1 방향으로 인가되는 복수의 제1 신호 라인 및 상기 제1 방향에 수직하는 제2 방향으로 인가되는 복수의 제2 신호 라인에 의하여 구동되는 복수의 광원 어레이, 상기 복수의 광원 어레이 상에 배치된 렌즈군, 그리고 상기 렌즈군 상에 배치된 광학 부재를 포함하며, 상기 제어부는 상기 복수의 제1 신호 라인의 일부 및 상기 복수의 제2 신호 라인의 일부를 이용하여 상기 복수의 광원 어레이 내 서로 다른 광원 어레이를 순차적으로 구동시키며, 상기 정보 생성부는 순차적으로 구동된 서로 다른 광원 어레이에 대한 입력광 신호를 합성하여 상기 대상 영역에 관한 정보를 생성한다.

Description

3차원 센싱 장치{3D SENSING DEVICE}

본 발명은 3차원 센싱 장치에 관한 것이다.

3 차원 콘텐츠는 게임, 문화뿐만 아니라 교육, 제조, 자율주행 등 많은 분야에서 적용되고 있으며, 3차원 콘텐츠를 획득하기 위하여 깊이 정보(Depth Map)가 필요하다. 깊이 정보는 공간 상의 거리를 나타내는 정보이며, 2차원 영상의 한 지점에 대하여 다른 지점의 원근 정보를 나타낸다. 깊이 정보를 획득하는 방법으로, IR(Infrared) 구조광을 객체에 투사하는 방식, 스테레오 카메라를 이용하는 방식, TOF(Time of Flight) 방식 등이 이용되고 있다.

3차원 정보를 획득하는 카메라 장치의 한 예인 라이다(LiDAR, Light Detection and Ranging) 장치는 라이다 장치로부터 발사된 후 대상 물체에서 반사되어 되돌아 온 레이저 펄스를 이용하여 대상 물체의 거리를 측정하거나, 대상 물체를 형상화한다. 라이다 장치는 3 차원 정보가 필요한 다양한 기술분야에 적용된다. 예를 들어, 라이다 장치는 기상, 항공, 우주, 차량 등의 다양한 기술분야에 적용될 수 있다. 최근, 자율주행 분야에서 라이다 장치가 차지하는 비중이 급격히 커지고 있다.

일반적으로, 라이다 장치의 발광부는 출력광 신호를 생성하여 객체에 조사하고, 수광부는 객체로부터 반사된 입력광 신호를 수신하며, 정보 생성부는 수광부가 수신한 입력광 신호를 이용하여 객체의 정보를 생성한다.

라이다 장치가 닷패턴 기반의 구조광 모듈인 경우, 출력되는 점(dot)의 개수가 많아질수록 깊이 정보의 해상도가 높아진다. 출력되는 점의 개수를 증가시키기 위하여, 회절 광학 소자의 복제 개수를 증가시킬 수 있다. 다만, 회절 광학 소자의 복제 개수를 증가시킬수록 점 당 밝기는 줄어들게 되며, 이를 보상하기 위하여 광원의 출력을 올릴 필요가 있다. 다만, 전력 소모량 및 사용자 눈에 대한 안전성의 문제로 인하여, 광원의 출력을 올리는 데에는 한계가 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 사용자 눈에 안전하면서도 높은 깊이 정보 해상도를 가지는 3차원 센싱 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 3차원 센싱 장치는 출력광 신호를 생성하여 대상 영역에 조사하는 발광부, 상기 대상 영역로부터 반사된 후 입력된 입력광 신호를 수신하는 수광부, 상기 수광부에 입력된 입력광 신호를 이용하여 상기 대상 영역에 관한 정보를 생성하는 정보 생성부, 그리고 상기 발광부, 상기 수광부 및 상기 정보 생성부를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 발광부는, 매트릭스 형상으로 배치되며, 제1 방향으로 인가되는 복수의 제1 신호 라인 및 상기 제1 방향에 수직하는 제2 방향으로 인가되는 복수의 제2 신호 라인에 의하여 구동되는 복수의 광원 어레이, 상기 복수의 광원 어레이 상에 배치된 렌즈군, 그리고 상기 렌즈군 상에 배치된 광학 부재를 포함하며, 상기 제어부는 상기 복수의 제1 신호 라인의 일부 및 상기 복수의 제2 신호 라인의 일부를 이용하여 상기 복수의 광원 어레이 내 서로 다른 광원 어레이를 순차적으로 구동시키며, 상기 정보 생성부는 순차적으로 구동된 서로 다른 광원 어레이에 대한 입력광 신호를 합성하여 상기 대상 영역에 관한 정보를 생성한다.

상기 광학 부재는 회절 광학 소자(diffractive optical element, DOE)를 포함하고, 상기 출력광 신호는 상기 회절 광학 소자에 의해 복제된 닷패턴이고, 순차적으로 구동되는 서로 다른 광원 어레이에 의한 출력광 신호는 상기 대상 영역에서 서로 중첩되지 않도록 조사될 수 있다.

상기 제어부는 상기 대상 영역의 거리에 따라 순차적으로 구동되는 서로 다른 광원 어레이의 개수를 제어할 수 있다.

상기 렌즈군은 콜리메이션 렌즈를 포함하며, 상기 콜리메이션 렌즈의 유효 영역의 면적은 상기 복수의 광원 어레이의 면적보다 클 수 있다.

상기 광학 부재는 상기 복수의 광원 어레이의 제1 영역에 배치된 회절 광학 소자(diffractive optical element, DOE) 및 상기 복수 의 광원 어레이의 제2 영역에 배치된 확산 부재를 포함할 수 있다.

상기 제어부는 상기 제1 영역 내의 광원 어레이 및 상기 제2 영역 내의 광원 어레이가 순차적으로 구동되도록 제어할 수 있다.

상기 제2 영역 내의 광원 어레이로부터 출력된 출력광 신호는 상기 확산 부재에 의해 확산된 면패턴일 수 있다.

상기 정보 생성부는 상기 제1 영역 내의 광원 어레이 및 상기 제2 영역 내의 광원 어레이에 대한 입력광 신호를 합성하여 상기 대상 영역에 관한 정보를 생성할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 소형의 신뢰성 높은 3차원 센싱 장치를 얻을 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 사용자 눈에 안전하면서도 높은 깊이 정보 해상도를 가지는 3차원 센싱 장치를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 3차원 센싱 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 3차원 센싱 장치의 개념적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 포함되는 광원의 개념도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 광원의 배치도이다.
도 5a 내지 도 5g는 도 4의 광원으로부터 출력되는 닷패턴의 예이다.
도 6은 닷패턴을 이용하여 깊이 정보를 생성하는 원리를 설명하는 도면이다.
도 7은 도 4의 광원을 포함하는 발광부의 단면도이다.
도 8은 도 7의 발광부를 포함하는 3차원 센싱 장치의 적용 예이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광원의 배치도이다.
도 10a 내지 도 10d는 도 9의 광원으로부터 출력되는 면패턴의 예이다.
도 11은 도 9의 광원을 포함하는 발광부의 단면도이다.
도 12는 도 11의 발광부에 포함되는 확산 부재의 한 예이다.
도 13은 도 11의 발광부를 포함하는 3차원 센싱 장치의 적용 예이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 라이다 장치의 분해도이다.

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, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

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 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속' 되는 경우도 포함할 수 있다.

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.

본 발명의 실시예에 따른 3차원 센싱 장치는 자동차에 실장되어, 자동차와 물체 간의 거리를 측정하는 라이다 장치를 의미할 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예에 따른 3차원 센싱 장치는 구조광 원리, ToF(Time of Flight) 원리, FMCW(Frequency Modulation Continuous Wave) 원리 등을 이용하여 깊이 정보를 추출할 수 있다. 본 명세서에서, 3차원 센싱 장치는 라이다 장치, 정보 생성 장치, 깊이 정보 생성 장치 또는 카메라 장치라 지칭될 수도 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 3차원 센싱 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 3차원 센싱 장치의 개념적인 단면도이며, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 포함되는 광원의 개념도이다.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 정보 생성 장치(1000)는 발광부(100), 수광부(200), 정보 생성부(300) 및 제어부(400)를 포함한다.

발광부(100)는 펄스파(pulse wave)의 형태나 지속파(continuous wave)의 형태로 출력광 신호를 생성하여 출력할 수 있다. 지속파는 사인파(sinusoid wave)나 사각파(squared wave)의 형태일 수 있다. 출력광 신호를 펄스파나 지속파 형태로 생성함으로써, 정보 생성 장치(1000)는 발광부(100)로부터 출력된 출력광 신호와 객체로부터 반사된 후 수광부(200)로 입력된 입력광 신호 사이의 시간 차 또는 위상 차를 검출할 수 있다. 본 명세서에서, 출력광은 발광부(100)로부터 출력되어 객체에 입사되는 광을 의미하고, 입력광은 발광부(100)로부터 출력되어 객체에 도달한 후 객체로부터 반사되어 수광부(200)로 입력되는 광을 의미할 수 있다. 본 명세서에서, 출력광의 패턴은 발광 패턴이라 지칭되고, 입력광의 패턴은 입사 패턴이라 지칭될 수 있다. 객체의 입장에서 출력광은 입사광이 될 수 있고, 입력광은 반사광이 될 수도 있다.

발광부(100)는 광원(110), 광원(110) 상에 배치된 렌즈군(120) 및 렌즈군(120) 상에 배치된 광학 부재(130)를 포함할 수 있다. 광원(110)은 빛을 생성하고, 출력한다. 광원(110)이 생성하는 빛은 파장이 770 내지 3000nm인 적외선 일 수 있다. 또는 광원(110)이 생성하는 빛은 파장이 380 내지 770 nm인 가시광선 일 수 있다. 광원(110)은 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)를 이용할 수 있으며, 복수의 발광 다이오드가 일정한 패턴에 따라 배열된 형태를 가질 수 있다. 뿐만 아니라, 광원(110)은 유기 발광 다이오드(Organic light emitting diode, OLED)나 레이저 다이오드(Laser diode, LD)를 포함할 수도 있다. 또는, 광원(110)은 VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)일 수도 있다. VCSEL은 전기 신호를 광 신호로 바꾸어 주는 레이저 다이오드 중 하나이며, 약 800 내지 1000nm인 파장, 예를 들어 약 850nm 또는 약 940nm 파장을 출력할 수 있다. 광원(110)은 일정 시간 간격으로 점멸(on/off)을 반복하여 펄스파 형태나 지속파 형태의 출력광 신호를 생성한다. 일정 시간 간격은 출력광 신호의 주파수일 수 있다.

렌즈군(120)은 광원(110)으로부터 출력된 빛을 집광하고, 집광된 빛을 외부로 출력할 수 있다. 렌즈군(120)은 광원(110)의 상부에서 광원(110)과 이격되어 배치될 수 있다. 여기서, 광원(110)의 상부란 광원(110)으로부터 빛이 출력되는 측을 의미할 수 있다. 렌즈군(120)은 적어도 1매의 렌즈를 포함할 수 있다. 렌즈군(120)이 복수 매의 렌즈를 포함하는 경우, 각 렌즈들은 중심축을 기준으로 정렬하여 광학계를 형성할 수 있다. 여기서, 중심축은 광학계의 광축(Optical axis)과 동일할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 렌즈군(120)은 콜리메이션 렌즈를 포함할 수 있다.

광학부재(130)는 광원(110) 및 렌즈군(120)으로부터 출력된 빛을 수신한 후 수신한 빛을 굴절, 회절 또는 확산시켜 출력할 수 있다.

수광부(200)는 객체로부터 반사된 광신호를 수신할 수 있다. 이때, 수신되는 광신호는 발광부(100)가 출력한 광신호가 객체로부터 반사된 것일 수 있다.

수광부(200)는 이미지 센서(210), 이미지 센서(210) 상에 배치되는 필터(220) 및 필터(220) 상에 배치되는 렌즈군(230)을 포함할 수 있다. 객체로부터 반사된 광신호는 렌즈군(230)을 통과할 수 있다. 렌즈군(230)의 광축은 이미지 센서(210)의 광축과 얼라인(align)될 수 있다. 필터(220)는 렌즈군(230)과 이미지 센서(210) 사이에 배치될 수 있다. 필터(220)는 객체와 이미지 센서(210) 사이의 광경로 상에 배치될 수 있다. 필터(220)는 소정 파장 범위를 갖는 빛을 필터링할 수 있다. 필터(220)는 빛의 특정 파장 대역을 투과시킬 수 있다. 필터(220)는 특정 파장의 빛을 통과시킬 수 있다. 예를 들어, 필터(220)는 적외선 대역의 빛을 통과시키고 적외선 대역 이외의 빛을 차단시킬 수 있다. 이미지 센서(210)는 빛을 센싱할 수 있다. 이미지 센서(210)는 광신호를 수신할 수 있다. 이미지 센서(210)는 광신호를 감지하여 전기적 신호로 출력할 수 있다. 이미지 센서(210)는 광원(110)이 출력하는 광의 파장에 대응하는 파장의 광을 감지할 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(210)는 적외선 대역의 빛을 감지할 수 있다.

이미지 센서(210)는 복수의 픽셀이 그리드 형태로 배열된 구조로 구성될 수 있다. 이미지 센서(210)는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서일 수 있으며, CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서일 수도 있다. 또한, 이미지 센서(210)는 객체로부터 반사된 IR 광을 받아들여 시간 차 또는 위상 차를 이용해 거리를 측정하는 ToF 센서를 포함할 수도 있다.

수광부(200)와 발광부(100)는 나란히 배치될 수 있다. 수광부(200)는 발광부(100) 옆에 배치될 수 있다. 수광부(200)는 발광부(100)와 같은 방향으로 배치될 수 있다.

정보 생성부(300)는 수광부(200)에 입력된 입력광 신호를 이용하여 객체의 깊이 정보를 생성할 수 있다.

제어부(400)는 발광부(100), 수광부(200) 및 정보 생성부(300)의 구동을 제어한다. 정보 생성부(300) 및 제어부(400)는 PCB(printed circuit board)의 형태로 구현될 수 있다. 또한, 정보 생성부(300) 및 제어부(400)는 다른 구성의 형태로 구현될 수도 있다. 또는, 제어부(400)는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 센싱 장치(1000)가 배치된 단말 또는 차량에 포함될 수도 있다. 예를 들어, 제어부(400)는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 센싱 장치(1000)가 탑재된 스마트폰의 어플리케이션 프로세서(Application Processor, AP)의 형태로 구현되거나, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 센싱 장치(1000)가 탑재된 차량의 ECU(electronic control unit)의 형태로 구현될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 어드레서블(addressible) 광원 어레이를 이용하여 깊이 정보의 해상도를 높이고자 한다.

도 3을 참조하면, 광원(110)은 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 광원 어레이(110-1A, 110-1B, ..., 110-4D)를 포함한다. 설명의 편의를 위하여, 복수의 광원 어레이는 16개인 것으로 도시되어 있으나, 이로 제한되는 것은 아니며 복수의 광원 어레이는 2개 이상일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 광원 어레이(110-1A, 110-1B, ..., 110-4D)는 하나의 칩 상에 구현되는 VCSEL일 수 있다. 이에 따라, 각 광원 어레이는 서브 VCSEL이라 지칭될 수 있다.

복수의 광원 어레이(110-1A, 110-1B, ..., 110-4D)는 서로 이격될 수 있다. 이웃하는 두 개의 광원 어레이 간 이격 거리는 10㎛ 내지 100㎛, 바람직하게는 20㎛ 내지 80㎛, 더 바람직하게는 30㎛ 내지 60㎛일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 광원 어레이(110-1A, ..., 110-4D) 각각은 독립적으로 구동되도록 설정될 수 있다. 복수의 광원 어레이(110-1A, ..., 110-4D) 각각은 제1 방향으로 인가되는 복수의 제1 신호 라인 및 제1 방향에 수직하는 제2 방향으로 인가되는 복수의 제2 신호 라인에 의하여 구동된다. 예를 들어, 복수의 광원 어레이(110-1A, ??, 110-4D)에는 제A 내지 제D열(row)의 음의 신호 라인 및 제1 내지 제4 행(column)의 양의 신호 라인이 교차하도록 배치되며, 제A 내지 제D열(row)의 음의 신호 라인 및 제1 내지 제4 행(column)의 양의 신호 라인에 인가되는 전기적 신호에 따라 복수의 광원 어레이(110-1A, ..., 110-4D) 각각이 독립적으로 구동될 수 있다.

예를 들어, 제1행의 양의 신호 라인 및 제A열의 음의 신호 라인에 전기적 신호가 인가되면, 광원 어레이(110-1A)가 구동되고, 제4행의 양의 신호 라인 및 제D열의 음의 신호 라인에 전기적 신호가 인가되면 광원 어레이(110-4D)가 구동될 수 있다.

이와 같이, 복수의 광원 어레이 각각이 독립적으로 구동되도록 설정되므로, 본 발명의 실시예에 따른 광원(110)은 어드레서블 광원 어레이 또는 어드레서블 VCSEL 어레이라 지칭될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 제어부(400)는 복수의 제1 신호 라인의 일부 및 복수의 제2 신호 라인의 일부의 조합에 따라 복수의 광원 어레이(110-1A, ..., 110-4D) 내 서로 다른 광원 어레이를 순차적으로 구동시킨다. 예를 들어, 제어부(400)는 광원 어레이(110-1A, 110-1B, ..., 110-4C, 110-4D)의 순으로 순차 구동시킬 수 있다. 또는, 제어부(400)는 복수의 광원 어레이(110-1A, ..., 110-4D) 중 일부를 순차 구동시킬 수도 있다.

그리고, 정보 생성부(300)는 순차적으로 구동된 서로 다른 광원 어레이에 대한 입력광 신호를 합성하여 대상 영역에 관한 깊이 정보를 생성한다. 예를 들어, 광원 어레이(110-1A, 110-2B, 110-3C, 110-4D)가 순차적으로 구동되는 경우, 정보 생성부(300)는 광원 어레이(110-1A)에 대한 입력광 신호, 광원 어레이(110-2B)에 대한 입력광 신호, 광원 어레이(110-3C)에 대한 입력광 신호 및 광원 어레이(110-4D)에 대한 입력광 신호를 합성하여 깊이 정보를 생성할 수 있다. 입력광 신호의 합성은 슈퍼 레졸루션(Super Resolution, SR) 알고리즘 등을 이용하여 수행될 수 있다. 이에 따르면, 순간 소비 전력이 과도하게 높아지지 않으므로, 전력 소모량을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 사용자 눈에 해를 끼치지 않으면서도, 높은 깊이 정보 해상도를 얻을 수 있다.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 발광부(100)는 닷패턴을 출력하는 구조광 모듈일 수 있다.

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 광원의 배치도이고, 도 5a 내지 도 5g는 도 4의 광원으로부터 출력되는 닷패턴의 예이며, 도 6은 닷패턴을 이용하여 깊이 정보를 생성하는 원리를 설명하는 도면이며, 도 7은 도 4의 광원을 포함하는 발광부의 단면도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 내용과 동일한 내용에 대해서는 중복된 설명을 생략한다.

도 4를 참조하면, 광원(110)은 매트릭스 형상으로 배치된 제1 광원 어레이(110-11), 제2 광원 어레이(110-21), 제3 광원 어레이(110-12) 및 제4 광원 어레이(110-22)를 포함한다.

도 5b는 제1 광원 어레이(110-11)의 구동 시 출력되는 닷패턴의 예이고, 도 5c는 제2 광원 어레이(110-21)의 구동 시 출력되는 닷패턴의 예이며, 도 5d는 제3 광원 어레이(110-12)의 구동 시 출력되는 닷패턴의 예이고, 도 5e는 제4 광원 어레이(110-22)의 구동 시 출력되는 닷패턴의 예이다. 이와 같이, 제1 광원 어레이(110-11), 제2 광원 어레이(110-21), 제3 광원 어레이(110-12) 및 제4 광원 어레이(110-22)로부터 각각 출력되는 닷패턴은 대상 영역에서 서로 중첩되지 않을 수 있다.

도 6을 참조하면, 3차원 센싱 장치(1000)와 대상 영역 내 객체 간 거리(object distance, h')는 닷패턴을 이루는 점의 디스패리티(disparity, Δx)에 따라 달라질 수 있다. 이에 따라, 디스패리티의 정확도는 깊이 정보의 정확도에 영향을 미칠 수 있다. 더욱 구체적으로, 닷패턴을 이용한 깊이 정보의 추출은 다음의 수학식에 따를 수 있다.

여기서, h는 기준 거리(reference distance)이고, h'는 대상 영역 내 객체 거리이며, b는 베이스라인(baseline)의 길이이고, Δx는 디스패리티이다.

수학식 1 내지 3을 참조하면, 베이스라인의 길이(b)는 디스패리티에 영향을 미치며, 객체 거리(h')의 단위 길이당 디스패리티는 FOV(field of view)가 작을수록, 그리고 베이스라인이 클수록 커지는 것을 알 수 있다. 객체의 사이즈가 베이스라인의 절반보다 작은 경우, 소정 패턴 내의 점은 디스패리티에 의하여 인접 점을 추월할 수 있으며, 대상 영역 내 객체 거리가 멀어질수록 디스패리티가 줄어들 수 있다. 이에 따라, 정확한 깊이 정보 계산을 위하여, 점의 센터를 기준으로 디스패리티를 추출할 필요가 있으며, 대상 영역 내 객체에 조사되는 점들이 서로 중첩되지 않는 것이 중요하다.

도 5a는 제1 광원 어레이(110-11), 제2 광원 어레이(110-21), 제3 광원 어레이(110-12) 및 제4 광원 어레이(110-22)가 동시에 구동될 때 출력되는 닷패턴의 예이고, 도 5f는 제1 광원 어레이(110-11) 및 제4 광원 어레이(110-22)가 동시에 구동될 때 출력되는 닷패턴의 예이며, 도 5g는 제1 광원 어레이(110-11), 제2 광원 어레이(110-21) 및 제3 광원 어레이(110-12)가 동시에 구동될 때 출력되는 닷패턴의 예이다.

도 5a 내지 도 5g로부터 알 수 있는 바와 같이, 구동되는 광원 어레이의 개수가 많을수록 대상 영역 내에 조사되는 점의 개수는 많아진다. 대상 영역 내에 조사되는 점의 개수가 많아질수록 깊이 정보의 양이 늘어날 수 있으므로, 깊이 정보의 해상도는 높아질 수 있으나, 객체에 조사되는 점들이 서로 중첩될 가능성이 높아지므로, 오히려 정확한 디스패리티를 추출하기 어려워질 수 있다.

본 발명의 실시예에서는, 제1 광원 어레이(110-11), 제2 광원 어레이(110-21), 제3 광원 어레이(110-12) 및 제4 광원 어레이(110-22)를 순차적으로 구동하고, 각 광원 어레이로부터의 입력광 신호를 합성할 수 있다. 이에 따르면, 제1 광원 어레이(110-11), 제2 광원 어레이(110-21), 제3 광원 어레이(110-12) 및 제4 광원 어레이(110-22)를 동시에 구동하는 정도의 깊이 정보 해상도를 가지면서도, 객체에 조사되는 점들이 서로 중첩되지 않도록 하여 정확한 디스패리티 추출이 가능하며, 전력 소모량을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 사용자 눈에 해를 끼치지 않을 수 있다.

복수의 제1 신호 라인(L1) 및 복수의 제2 신호 라인(L2)에 인가되는 전기적 신호의 조합에 따라 제1 광원 어레이(110-11), 제2 광원 어레이(110-21), 제3 광원 어레이(110-12) 및 제4 광원 어레이(110-22)가 순차적으로 구동될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 제1 광원 어레이(110-11), 제2 광원 어레이(110-21), 제3 광원 어레이(110-12) 및 제4 광원 어레이(110-22) 상에는 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이 렌즈군(120) 및 광학 부재(130)가 배치될 수 있다. 이때, 광학 부재(130)는 도 7에 도시된 바와 같이, 회절 광학 소자(Diffractive Optics Element, DOE)를 포함할 수 있으며, 회절 광학 소자는 제1 광원 어레이(110-11), 제2 광원 어레이(110-21), 제3 광원 어레이(110-12) 및 제4 광원 어레이(110-22) 각각으로부터 출력되는 닷패턴을 복제할 수 있다.

이와 같이, 제1 광원 어레이(110-11), 제2 광원 어레이(110-21), 제3 광원 어레이(110-12) 및 제4 광원 어레이(110-22) 상에 닷패턴을 복제하는 회절 광학 소자를 배치하면서도, 서로 중첩되지 않는 닷패턴을 출력하는 제1 광원 어레이(110-11), 제2 광원 어레이(110-21), 제3 광원 어레이(110-12) 및 제4 광원 어레이(110-22)를 순차적으로 구동하면, 대상 영역 내 닷(dot)의 밀도를 최대화할 수 있으므로, 공간 해상도(spatial resolution)을 높일 수 있다.

도 8은 도 7의 발광부를 포함하는 3차원 센싱 장치의 적용 예이다.

도 8a를 참조하면, 3차원 센싱 장치(1000)의 제어부(400)는 대상 영역의 거리에 따라 순차적으로 구동되는 서로 다른 광원 어레이의 개수를 제어할 수 있다. 예를 들어, 3차원 센싱 장치(1000)의 제어부(400)는 대상 영역의 측정 거리 r에 따라 복수의 광원 어레이 중 구동되는 광원 어레이의 개수를 제어할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 센싱 장치(1000)가 근거리용 애플리케이션에 적용되는 경우, 중거리용 애플리케이션에 적용되는 경우, 장거리용 애플리케이션에 적용되는 경우에 따라 구동되는 광원 어레이의 개수가 달라질 수 있다. 3차원 센싱 장치(1000)로부터 대상 영역까지의 거리 r가 증가할수록 이미지 센서(210)에 들어오는 대상 영역의 면적은 커지며, 이미지 센서(210)에 입력되는 광의 세기도 거리의 제곱에 반비례하여 약해진다. 이에 따라, 장거리를 센싱할수록 구동되는 광원 어레이의 개수가 많아지면, 장거리에서도 닷의 밀도 및 광의 세기를 높게 유지할 수 있으므로, 높은 깊이 정보 해상도를 얻을 수 있다.

도 8b 및 도 8c에 도시된 바와 같이, 장거리에 있는 사람을 조사하는 경우, 광원 어레이 #1에 의하여 조사되는 닷 패턴과 광원 어레이 #2에 의하여 조사되는 닷 패턴은 서로 중첩되지 않을 수 있다. 광원 어레이 #1 및 광원 어레이 #2를 순차적으로 구동하고, 광원 어레이 #1에 의한 입력광 신호 및 광원 어레이 #2에 의한 입력광 신호를 합성하면, 장거리 센싱의 깊이 정보 해상도를 더욱 높일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 발광부(100)는 닷패턴 및 면패턴을 모두 출력할 수도 있다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광원의 배치도이고, 도 10a 내지 도 10d는 도 9의 광원으로부터 출력되는 면패턴의 예이다. 도 11은 도 9의 광원을 포함하는 발광부의 단면도이고, 도 12는 도 11의 발광부에 포함되는 확산 부재의 한 예이다. 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 내용과 동일한 내용에 대해서는 중복된 설명을 생략한다. 닷패턴과 관련하여 도 4 내지 도 8을 참조하여 설명한 내용과 동일한 내용에 대해서는 중복된 설명을 생략한다.

도 9를 참조하면, 광원(110)은 매트릭스 형상으로 배치된 제1 광원 어레이(110-11), 제2 광원 어레이(110-21), 제3 광원 어레이(110-12), 제4 광원 어레이(110-22), 제5 광원 어레이(110-31), 제6 광원 어레이(110-41), 제7 광원 어레이(110-32) 및 제8 광원 어레이(110-42)를 포함한다. 제1 광원 어레이(110-11), 제2 광원 어레이(110-21), 제3 광원 어레이(110-12), 제4 광원 어레이(110-22)는 도 4 내지 도 7을 참조하여 설명한 제1 내지 제4 광원 어레이이므로, 이에 관한 중복된 설명을 생략한다.

도 10a는 제5 광원 어레이(110-31), 제6 광원 어레이(110-41), 제7 광원 어레이(110-32) 및 제8 광원 어레이(110-42)가 모두 구동될 때 출력되는 면패턴의 예이고, 도 10b는 제5 광원 어레이(110-31) 및 제7 광원 어레이(110-32)가 동시에 구동되거나, 제6 광원 어레이(110-41) 및 제8 광원 어레이(110-42)가 동시에 구동될 때 출력되는 면패턴의 예이며, 도 10c는 제5 광원 어레이(110-31) 및 제6 광원 어레이(110-41)가 동시에 구동될 때 출력되는 면패턴의 예이고, 도 10d는 제7 광원 어레이(110-32) 및 제8 광원 어레이(110-42)가 동시에 구동될 때 출력되는 면패턴의 예이다. 복수의 제1 신호 라인(L1) 및 복수의 제2 신호 라인(L2)에 인가되는 전기적 신호의 조합에 따라 제5 광원 어레이(110-31), 제6 광원 어레이(110-41), 제7 광원 어레이(110-32) 및 제8 광원 어레이(110-42)의 전부 또는 일부가 구동될 수 있다.

이를 위하여, 도 11에 도시된 바와 같이, 제1 영역인 제1 광원 어레이(110-11), 제2 광원 어레이(110-21), 제3 광원 어레이(110-12), 제4 광원 어레이(110-22) 상에 배치된 광학 부재(130)는 회절 광학 소자(1301)이며, 제2 영역인 제5 광원 어레이(110-31), 제6 광원 어레이(110-41), 제7 광원 어레이(110-32) 및 제8 광원 어레이(110-42)는 확산 부재(1302)일 수 있다.

또한, 렌즈군(120)은 복수의 광원 어레이 상에 배치되며, 확산부재(1302)로부터 복수의 광원 어레이를 향하는 방향으로 순차적으로 배치된 복수 매의 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 렌즈군(120)은 확산부재(1302)로부터 복수의 광원 어레이를 향하는 방향으로 순차적으로 배치된 5매의 렌즈를 포함할 수 있다. 본 명세서에서, 렌즈군(120)은 복수의 광원 어레이로부터 출력된 광을 집광하여 출력하므로, 콜리메이터라 지칭될 수도 있다.

렌즈군(120)은 면패턴을 출력하는 제5 내지 제8 광원 어레이뿐만 아니라, 닷패턴을 출력하는 제1 내지 제4 광원 어레이 상에도 배치되며, 제1 내지 제4 광원 어레이로부터 출력된 광도 집광할 수 있다. 이를 위하여, 렌즈군(120)의 유효 영역의 면적은 제1 내지 제8 광원 어레이의 면적보다 클 수 있다.

도 12를 참조하면, 확산부재(1302)는 제5 내지 제8 광원 어레이(110-31, 110-41, 110-32, 110-42)를 향하도록 배치된 제1면(1302A) 및 제1면(1302A)의 반대면인 제2면(1302B)을 포함한다. 제1면(1302A) 및 제2면(1302B)의 세부 구조를 상세하게 설명하기 위하여, 도 12a에서는 제1면(1302A)이 아래를 향하도록 도시하고, 도 12b에서는 도 12a를 180도 반전시켜 제1면(1302A)이 위를 향하도록 도시하고 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 확산부재(1302)의 제1면(1302A)에는 복수의 볼록 패턴(1312)이 배치되며, 확산부재(1302)의 제2면(1302B)은 평탄면이고, 복수의 볼록 패턴(1312) 각각은 제2 방향과 평행한 방향으로 장축을 가지도록 연장될 수 있다. 더욱 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 볼록 패턴(1312) 각각은 제2 방향으로 연장된 반원기둥 형상일 수 있으며, 복수의 볼록 패턴(1312)은 제2 방향에 수직하는 제1 방향을 따라 서로 인접하도록 배치될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 제5 내지 제8 광원 어레이(110-31, 110-41, 110-32, 110-42)의 제1 방향 화각은 확산부재(1302)에 의하여 결정될 수 있으며, 확산부재(1302)에 의하여 제1 방향으로 고르게 분포된 면패턴을 얻을 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 제5 내지 제8 광원 어레이(110-31, 110-41, 110-32, 110-42) 중 구동되는 광원 어레이의 개수에 관계없이 동일한 제1 방향 화각을 가질 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 제5 내지 제8 광원 어레이(110-31, 110-41, 110-32, 110-42)의 제2 방향 화각은 제5 내지 제8 광원 어레이(110-31, 110-41, 110-32, 110-42) 중 구동되는 광원 어레이의 개수 또는 위치에 의하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 도 10c 및 도 10d에 도시된 바와 같이, 제5 광원 어레이(110-31) 및 제6 광원 어레이(110-41)만 구동되거나, 제7 광원 어레이(110-32) 및 제8 광원 어레이(110-42)만 구동될 경우, 제5 내지 제8 광원 어레이(110-31, 110-41, 110-32, 110-42)가 모두 구동되는 경우에 비하여 좁은 제2 방향 화각을 가질 수 있다.

도 13은 도 11의 발광부를 포함하는 3차원 센싱 장치의 적용 예이다.

도 13a를 참조하면, 3차원 센싱 장치(1000)의 제어부(400)는 대상 영역의 거리 r에 따라 순차적으로 구동되는 서로 다른 광원 어레이의 개수 및 종류 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(400)는 대상 영역의 측정 거리에 따라 복수의 광원 어레이 중 구동되는 광원 어레이의 개수 및 종류 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 센싱 장치(1000)가 근거리용 애플리케이션에 적용되는 경우, 중거리용 애플리케이션에 적용되는 경우, 장거리용 애플리케이션에 적용되는 경우에 따라 구동되는 광원 어레이의 개수 및 종류 중 적어도 하나가 달라질 수 있다.

도 13b 내지 도 13e에 도시된 바와 같이, 장거리에 있는 사람을 조사하는 경우, 서로 중첩되지 않은 닷 패턴을 조사하는 광원 어레이 #1와 광원 어레이 #2, 서로 다른 영역에 면패턴을 조사하는 광원 어레이 #3과 광원 어레이 #4를 순차적으로 구동하고, 광원 어레이 #1 내지 #4에 의한 입력광 신호를 합성하면, 장거리 센싱의 깊이 정보 해상도를 더욱 높일 수 있다.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 라이다 장치의 분해도이다.

라이다 장치는 발광부와 수광부를 포함할 수 있다. 다만, 기판(10), 홀더(30) 및 쉴드 캔(50) 등의 구성은 일체로 형성되어 발광부와 수광부에 공용으로 사용되므로 발광부와 수광부로 구분하기 어려울 수 있다. 이 경우 위 구성들 각각이 발광부와 수광부 각각의 구성요소로 이해될 수 있다. 다만, 변형례로 기판(10), 홀더(30) 및 쉴드 캔(50) 등의 공용 구성은 발광부와 수광부에 각각 별도로 제공될 수 있다.

발광부는 기판(10), 광원(20), 홀더(30), 확산부재(41), 디퓨져 링(42) 및 쉴드 캔(50)을 포함할 수 있다. 수광부는 기판(10), 센서(60), 필터(80), 홀더(30), 렌즈(70), 배럴(71) 및 쉴드 캔(50)을 포함할 수 있다.

기판(10)은 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)을 포함할 수 있다. 기판(10)은 FPCB(91)를 통해 커넥터와 연결될 수 있다. 기판(10)과 FPCB(91)는 RFPCB(Rigid Flexible PCB)로 형성될 수 있다. 기판(10)에는 광원(20)과 센서(60)가 배치될 수 있다. 기판(10)은 홀더(30) 아래에 배치될 수 있다. 기판(10)은 단자를 포함할 수 있다. 기판(10)의 단자는 쉴드 캔(50)의 결합부와 결합될 수 있다. 기판(10)의 단자는 복수의 단자를 포함할 수 있다. 기판(10)의 단자는 2개의 단자를 포함할 수 있다.

광원(20)은 기판(10) 상에 배치될 수 있다. 광원(20)은 기판(10)에 접촉하여 배치될 수 있다. 광원(20)은 기판(10) 위에 배치될 수 있다. 광원(20)은 기판(10)에 배치될 수 있다. 광원(20)은 앞서 설명한 광원(110)에 대응할 수 있다.

홀더(30)는 기판(10) 상에 배치될 수 있다. 홀더(30)는 기판(10)에 접촉하여 배치될 수 있다. 홀더(30)는 기판(10) 위에 배치될 수 있다. 홀더(30)는 기판(10)에 배치될 수 있다. 홀더(30)는 접착제에 의해 기판(10)에 고정될 수 있다. 홀더(30)는 내부에 광원(20), 디퓨져 모듈(40), 센서(60) 및 필터(80)를 수용할 수 있다. 홀더(30)는 플라스틱 사출물일 수 있다. 홀더(30)는 사출에 의해 형성될 수 있다.

디퓨져 모듈(40)은 확산부재(41)와 디퓨져 링(42)을 포함할 수 있다. 디퓨져 모듈(40)은 변형례와 같이 일체로 형성될 수 있으나, 본 실시예에서는 사출 성형시 성형성을 증가시키기 위해 확산부재(41)와 디퓨져 링(42)으로 분리 제조할 수 있다. 확산부재(41)와 디퓨져 링(42)은 서로 분리될 수 있다.

확산부재(41)는 디퓨저 렌즈일 수 있다. 확산부재(41)는 앞서 설명한 확산부재(120), 확산부재(400)에 대응할 수 있다. 확산부재(41)는 홀더(30) 내에 배치될 수 있다. 확산부재(41)는 홀더(30)에 결합될 수 있다. 확산부재(41)는 홀더(30)에 고정될 수 있다. 확산부재(41)는 광원(20)으로부터 방출되는 빛의 광경로 상에 배치될 수 있다. 확산부재(41)는 광원(20) 상에 배치될 수 있다. 확산부재(41)는 광원(20) 위에 배치될 수 있다. 확산부재(41)는 플라스틱 사출물일 수 있다. 확산부재(41)는 플라스틱 사출에 의해 형성될 수 있다. 확산부재(41)의 상단의 높이는 렌즈(70)의 상단의 높이와 대응할 수 있다. 확산부재(41)는 수직방향 중 상방향으로 삽입되어 홀더(30)와 결합될 수 있다. 이때, 상방향은 홀더(30)의 하부에서 홀더(30)의 상부를 향하는 방향일 수 있다. 확산부재(41)의 일부는 상방향으로 홀더(30)와 오버랩될 수 있다.

디퓨져 링(42)은 홀더(30) 내에 배치될 수 있다. 디퓨져 링(42)은 홀더(30)에 고정될 수 있다. 디퓨져 링(42)은 홀더(30)에 결합될 수 있다. 디퓨져 링(42)은 확산부재(41) 아래에 배치될 수 있다. 디퓨져 링(42)은 확산부재(41)를 지지할 수 있다. 디퓨져 링(42)은 확산부재(41)와 접촉될 수 있다. 디퓨져 링(42)은 플라스틱 사출물일 수 있다. 디퓨져 링(42)은 플라스틱 사출에 의해 형성될 수 있다.

쉴드 캔(50)은 홀더(30)의 몸체부를 커버할 수 있다. 쉴드 캔(50)은 커버(cover)를 포함할 수 있다. 쉴드 캔(50)은 커버 캔(cover can)을 포함할 수 있다. 쉴드 캔(50)은 비자성체일 수 있다. 쉴드 캔(50)은 금속 재질로 형성될 수 있다. 쉴드 캔(50)은 금속의 판재로 형성될 수 있다. 쉴드 캔(50)은 기판(10)과 전기적으로 연결될 수 있다. 쉴드 캔(50)은 솔더볼을 통해 기판(10)과 연결될 수 있다. 이를 통해, 쉴드 캔(50)은 그라운드될 수 있다. 쉴드 캔(50)은 전자 방해 잡음(EMI, electro magnetic interference)을 차단할 수 있다. 이때, 쉴드 캔(500)은 'EMI 쉴드캔'으로 호칭될 수 있다. 본 실시예에서는 광학 장치의 내부에서 높은 전압이 이용됨에 따라 전자 방해 잡음이 커질 수 있는데 쉴드 캔(50)이 전자 방해 잡음을 차단할 수 있다.

센서(60)는 기판(10)에 배치될 수 있다. 센서(60)는 기판(10)에 홀더(30)의 격벽의 타측에 배치될 수 있다. 즉, 센서(60)는 홀더(30)의 격벽을 기준으로 광원(20)의 반대편에 배치될 수 있다. 센서(60)는 적외선을 감지할 수 있다. 센서(60)는 적외선 중 특정 파장의 광을 감지할 수 있다. 센서(60)는 필터(80)를 통과한 광을 감지할 수 있다. 센서(60)는 광원(20)의 파장 대역의 빛을 감지할 수 있다. 이를 통해, 광원(20)으로부터 방출되어 피사체에 반사된 광을 센서(60)가 감지하여 피사체의 3D 이미지 정보를 센싱할 수 있다. 센서(60)의 유효센싱영역은 확산부재(41)와 대응하게 배치되지만 센서(60)는 전체적으로 격벽 쪽으로 치우쳐 배치될 수 있다. 센서(60) 중 격벽 쪽으로 치우친 부분에는 센서(60)의 회로 패턴 등이 배치될 수 있다.

렌즈(70)는 배럴(71) 내에 고정될 수 있다. 렌즈(70)는 플라스틱 사출물일 수 있다. 렌즈(70)는 플라스틱 사출에 의해 형성될 수 있다. 렌즈(70)는 복수의 렌즈를 포함할 수 있다.

필터(80)는 렌즈(70)와 센서(60) 사이에 배치될 수 있다. 필터(80)는 특정 파장 대의 광을 통과시키는 밴드 패스 필터(band pass filter)일 수 있다. 필터(80)는 적외선을 통과시킬 수 있다. 필터(80)는 적외선 중 특정 파장의 광을 통과시킬 수 있다. 필터(80)는 광원(20)이 방출하는 빛의 파장 대역의 빛을 통과시킬 수 있다. 필터(80)는 가시광선을 차단할 수 있다. 필터(80)는 홀더(30)에 결합될 수 있다. 홀더(30)에는 필터(80)와 대응하는 크기의 홈이 형성되고, 필터(80)는 홈에 삽입되어 접착제로 고정될 수 있다. 홀더(30)의 홈에는 필터(80)와 홀더(30) 사이에 접착제를 주입하기 위한 접착제 주입홈이 함께 형성될 수 있다. 필터(80)는 디퓨져 링(42)의 위치보다 낮은 위치에 배치될 수 있다.

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.

Claims (8)

1. 출력광 신호를 생성하여 대상 영역에 조사하는 발광부,
   상기 대상 영역로부터 반사된 후 입력된 입력광 신호를 수신하는 수광부,
   상기 수광부에 입력된 입력광 신호를 이용하여 상기 대상 영역에 관한 정보를 생성하는 정보 생성부, 그리고
   상기 발광부, 상기 수광부 및 상기 정보 생성부를 제어하는 제어부를 포함하고,
   상기 발광부는,
   매트릭스 형상으로 배치되며, 제1 방향으로 인가되는 복수의 제1 신호 라인 및 상기 제1 방향에 수직하는 제2 방향으로 인가되는 복수의 제2 신호 라인에 의하여 구동되는 복수의 광원 어레이,
   상기 복수의 광원 어레이 상에 배치된 렌즈군, 그리고
   상기 렌즈군 상에 배치된 광학 부재를 포함하며,
   상기 제어부는 상기 복수의 제1 신호 라인의 일부 및 상기 복수의 제2 신호 라인의 일부를 이용하여 상기 복수의 광원 어레이 내 서로 다른 광원 어레이를 순차적으로 구동시키며,
   상기 정보 생성부는 순차적으로 구동된 서로 다른 광원 어레이에 대한 입력광 신호를 합성하여 상기 대상 영역에 관한 정보를 생성하는 3차원 센싱 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 광학 부재는 회절 광학 소자(diffractive optical element, DOE)를 포함하고,
   상기 출력광 신호는 상기 회절 광학 소자에 의해 복제된 닷패턴이고,
   순차적으로 구동되는 서로 다른 광원 어레이에 의한 출력광 신호는 상기 대상 영역에서 서로 중첩되지 않도록 조사되는 3차원 센싱 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 대상 영역의 거리에 따라 순차적으로 구동되는 서로 다른 광원 어레이의 개수를 제어하는 3차원 센싱 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 렌즈군은 콜리메이션 렌즈를 포함하며,
   상기 콜리메이션 렌즈의 유효 영역의 면적은 상기 복수의 광원 어레이의 면적보다 큰 3차원 센싱 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 광학 부재는 상기 복수의 광원 어레이의 제1 영역에 배치된 회절 광학 소자(diffractive optical element, DOE) 및 상기 복수의 광원 어레이의 제2 영역에 배치된 확산 부재를 포함하는 3차원 센싱 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 제1 영역 내의 광원 어레이 및 상기 제2 영역 내의 광원 어레이가 순차적으로 구동되도록 제어하는 3차원 센싱 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제2 영역 내의 광원 어레이로부터 출력된 출력광 신호는 상기 확산 부재에 의해 확산된 면패턴인 3차원 센싱 장치.
8. 제6항에 있어서,
   상기 정보 생성부는 상기 제1 영역 내의 광원 어레이 및 상기 제2 영역 내의 광원 어레이에 대한 입력광 신호를 합성하여 상기 대상 영역에 관한 정보를 생성하는 3차원 센싱 장치.

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