WO2022025677A1 - 거리 측정 카메라 - Google Patents

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WO2022025677A1
WO2022025677A1 PCT/KR2021/009913 KR2021009913W WO2022025677A1 WO 2022025677 A1 WO2022025677 A1 WO 2022025677A1 KR 2021009913 W KR2021009913 W KR 2021009913W WO 2022025677 A1 WO2022025677 A1 WO 2022025677A1
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foi
lens unit
dot pattern
light source
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박귀연
이재훈
한상헌
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엘지이노텍 주식회사
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Definitions

  • An embodiment relates to a ranging camera.
  • the camera module captures an object and stores it as an image or video, and is installed in various applications.
  • the camera module is produced in a very small size and is applied to not only portable devices such as smartphones, tablet PCs, and laptops, but also drones and vehicles to provide various functions.
  • a technology that can determine depth information includes a technology using a stereo camera, a technology using a structured light camera, a technology using a depth from defocus (DFD) camera, and a time of flight (TOF) camera.
  • a technology using a stereo camera includes a technology using a stereo camera, a technology using a structured light camera, a technology using a depth from defocus (DFD) camera, and a time of flight (TOF) camera.
  • DFD depth from defocus
  • TOF time of flight
  • a technology using a stereo camera generates depth information using a difference between a distance, an interval, etc. occurring in the left and right parallax of an image received through a plurality of cameras, for example, each camera disposed on the left and right sides.
  • the technology using a structured light camera is a technology that generates depth information using a light source arranged to form a set pattern
  • the technology using a DFD (Depth from defocus) camera is a technology using blurring of focus. It is a technology for generating depth information using a plurality of images having different focal points captured in the same scene.
  • a time of flight (TOF) camera is a technology for generating depth information by calculating a distance from a target by measuring the time it takes for light emitted from a light source toward a target to be reflected by the target and return to a sensor.
  • TOF camera has recently attracted attention because it has the advantage of acquiring depth information in real time.
  • the TOF camera has a safety problem by using light of a relatively high wavelength band.
  • the light used in the TOF camera generally uses light in the infrared wavelength band, and when the light is incident on a sensitive part of a person, for example, eyes, skin, etc., there is a problem that may cause various injuries and diseases.
  • the distance between the TOF camera and the object increases, light energy per area reaching the object may decrease, and thus, light energy reflected back to the object may also decrease. Accordingly, there is a problem in that the accuracy of the depth information for the object decreases.
  • stronger light may be emitted toward the object in order to improve the accuracy of depth information of the object.
  • the light source of the TOF camera may include a plurality of emitters.
  • the light emitted from the plurality of emitters is provided to the object regardless of the size, shape, or distance from the object. Accordingly, there is a problem in that the total power consumption of the camera is increased by irradiating light to an unnecessary area where the object is not located. Accordingly, there is a need for a new camera capable of solving the above-mentioned problems.
  • An embodiment is to provide a distance measuring camera capable of improving the accuracy of depth information on an object.
  • the embodiment intends to provide a distance measuring camera having improved spatial resolution.
  • the embodiment intends to provide a distance measuring camera capable of improving power consumption efficiency.
  • a distance measuring camera includes an image sensor, a light source, a first lens unit including a plurality of lenses disposed on the light source, and the light source or the first lens unit, the first lens unit perpendicular to an optical axis of the first lens unit and a driving member for moving in at least one of a direction and a second direction, wherein the output light emitted from the light source passes through the first lens unit and is two-dimensionally arranged in a region spaced apart from the first lens unit.
  • a field of illumination (FOI) region including a dot pattern is formed, the driving member controls the position of the FOI region to be positioned in a first region or a second region, and the driving member adjusts the position of the FOI region to the position of the FOI region
  • the first dot pattern located at one end of the plurality of dot patterns is moved to the outside of the first region than the second dot pattern located at the other end of the plurality of dot patterns. can be moved
  • an interval between the second dot pattern moved to the second area and the first dot pattern of the first area before movement is the first or second dot pattern disposed in the FOI area located in the first area or the second area. and an interval between the second dot patterns.
  • the second region includes a plurality of sub-regions, and when the first lens unit to which a driving force is not applied is moved by the driving member, the FOI region is the second region in the first region defined as an initial position. It is possible to move to one sub-region selected from among the plurality of sub-regions of an area.
  • the plurality of sub-regions of the second region include a 2-1 region, a 2-2 region spaced apart from the 2-1 region in the first direction, and the 2-1 region and the second direction. a spaced-apart region 2-3 and a region 2-2 spaced apart from the region 2-2 in the second direction, and a region 2-4 spaced apart from the region 2-3 in the first direction;
  • Each of regions 2-4 to 1 may be positioned in a third direction perpendicular to the optical axis and diagonal to the first and second directions with respect to the first region.
  • the first region may partially overlap the 2-1 to 2-4 regions based on the optical axis direction.
  • the 2-1 to 2-4 regions based on the optical axis direction may not overlap each other.
  • the 2-1 and 2-3 regions, the 2-2 and 2-4 regions partially overlap each other, and the 2-1 and 2-2 regions; The 2-3 th and 2-4 th regions may not overlap each other.
  • the FOI (Field of Illumination) angle of the output light emitted from the light source may satisfy Equation 1 below.
  • FOI may mean the total FOI angle of the output light in an initial state to which the driving force of the driving member is not applied, and D may mean the diagonal length of the effective area of the light source.
  • the FOI angle of the output light may be 60 degrees or less.
  • the moving distance of the first lens unit in the first direction may satisfy Equation 2 below.
  • Equation 2 S1 denotes a movement distance of the first lens unit in the first direction with respect to the optical axis, and EFL denotes an effective focal length of the first lens unit.
  • dx is the It means the length in the first direction.
  • the moving distance in the second direction of the first lens unit may satisfy Equation 3 below.
  • Equation 3 S2 is a movement distance of the first lens unit in the second direction with respect to the optical axis, and EFL is an effective focal length of the first lens unit. Also, dx is the It means the length in the first direction.
  • the total field of illumination (FOI) angle of the output light emitted from the light source may satisfy Equation 4 below.
  • FOI S means the total FOI angle of the distance measuring camera changed by the movement of the first lens unit.
  • FOI X means the FOI angle in the first direction
  • FOI Y is the It means the FOI angle in the second direction.
  • the distance measuring camera according to the embodiment may effectively recognize depth information about an object and may have improved spatial resolution.
  • the embodiment may control the position of the FOI area formed by the output light by controlling the position of at least one of the first lens unit and the light source. Accordingly, the distance measuring camera according to the embodiment may provide output light having a wider FOI angle and FOI area area.
  • the distance measuring camera according to the embodiment uses a light emitting device having a relatively small size, a light emitting device including a relatively small number of emitters, or a light source having a relatively small FOI angle, the FOI angle of the output light, the FOI area You can control the area. Accordingly, the distance measuring camera may have improved power consumption characteristics.
  • the distance measuring camera may provide optimal light to the object in consideration of the size and shape of the object located in front, the distance to the object, whether the object moves, and the like. Accordingly, the distance measuring camera may acquire and track depth information about an object, and may have improved spatial resolution characteristics.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a distance measuring camera according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of a light emitting unit and a light receiving unit in the distance measuring camera according to the embodiment.
  • FIG 3 is a view for explaining an optical signal generated by a light emitting unit in a distance measuring camera.
  • FIG. 4 is a view for explaining a light pattern of a distance measuring camera according to an embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an arrangement of a light emitting unit in a distance measuring camera according to an embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating movement of a first lens unit in the distance measuring camera of FIG. 5 .
  • FIG. 7 is another diagram illustrating an arrangement of a light emitting unit in the distance measuring camera according to the embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating movement of a light source in the distance measuring camera according to FIG. 7 .
  • 9 to 14 are diagrams for explaining a field of illumination (FOI) area formed at a position spaced apart by n meters by output light emitted from a light emitting unit.
  • FOI field of illumination
  • FIGS. 15 to 17 are diagrams for explaining a field of illumination (FOI) angle in a distance measuring camera according to an embodiment.
  • FOI field of illumination
  • 18 to 20 are diagrams for explaining an FOI area formed according to various modes.
  • 21 and 22 are perspective views of a mobile terminal and a vehicle to which a distance measuring camera according to an embodiment is applied.
  • the terminology used in the embodiments of the present invention is for describing the embodiments and is not intended to limit the present invention.
  • the singular form may also include the plural form unless otherwise specified in the phrase, and when it is described as "at least one (or one or more) of A and (and) B, C", it is combined with A, B, C It may include one or more of all possible combinations.
  • terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only for distinguishing the component from other components, and are not limited to the essence, order, or order of the component by the term.
  • a component when it is described that a component is 'connected', 'coupled' or 'connected' to another component, the component is not only directly connected, coupled or connected to the other component, but also with the component It may also include a case of 'connected', 'coupled' or 'connected' due to another element between the other elements.
  • the top (above) or bottom (below) when it is described as being formed or disposed on “above (above) or below (below)" of each component, the top (above) or bottom (below) is one as well as when two components are in direct contact with each other.
  • another component as described above is formed or disposed between two components.
  • upper (upper) or lower (lower) when expressed as "upper (upper) or lower (lower)", a meaning of not only an upper direction but also a lower direction based on one component may be included.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a distance measuring camera according to an embodiment.
  • a distance measuring camera 1000 may include a light emitting unit 100 and a light receiving unit 300 .
  • the light emitting unit 100 may emit light.
  • the light emitting unit 100 may emit light of a set intensity in a set direction.
  • the light emitting unit 100 may emit light in a wavelength band of visible light to infrared light.
  • the light emitting unit 100 may generate an optical signal.
  • the light emitting unit 100 may form an optical signal set by a signal applied from a control unit (not shown).
  • the light emitting unit 100 may generate and output an output light signal in the form of a pulse wave or a continuous wave according to an applied signal.
  • the continuous wave may be in the form of a sinusoid wave or a square wave.
  • the optical signal may mean an optical signal incident on an object.
  • the light signal output from the light emitting unit 100 may be an output light or an output light signal with respect to the distance measuring camera 1000 , and the light output from the light emitting unit 100 may be incident light or incident light with respect to the object. It could be a signal.
  • the light emitting unit 100 may irradiate the optical signal to the object for a predetermined exposure period (integration time).
  • the exposure period may mean one frame period.
  • the frame rate of the distance measuring camera 1000 is 30 frames per second (FPS)
  • the period of one frame may be 1/30 second.
  • the light emitting unit 100 may output a plurality of optical signals having the same frequency. Also, the light emitting unit 100 may output a plurality of optical signals having different frequencies. For example, the light emitting unit 100 may repeatedly output a plurality of optical signals having different frequencies according to a set rule. Also, the light emitting unit 100 may simultaneously output a plurality of optical signals having different frequencies.
  • the light receiving unit 300 may be disposed adjacent to the light emitting unit 100 .
  • the light receiving unit 300 may be disposed side by side with the light emitting unit 100 .
  • the light receiving unit 300 may receive light.
  • the light receiving unit 300 may detect light reflected by the object, for example, input light.
  • the light receiving unit 300 may detect the light emitted from the light emitting unit 100 and reflected on the object.
  • the light receiving unit 300 may detect light of a wavelength band corresponding to the light emitted by the light emitting unit 100 .
  • the distance measuring camera 1000 may further include a controller (not shown).
  • the control unit may be connected to at least one of the light emitting unit 100 and the light receiving unit 300 .
  • the controller may control driving of at least one of the light emitting unit 100 and the light receiving unit 300 .
  • the control unit may include a first control unit (not shown) for controlling the light emitting unit 100 .
  • the first control unit may control the optical signal applied to the light emitting unit 100 .
  • the first controller may control the intensity of the optical signal, the frequency pattern, and the like.
  • control unit may further include a second control unit (not shown) for controlling the light emitting unit 100 .
  • the second control unit may control at least one of the first lens unit 130 and the light source 110 of the light emitting unit 100 .
  • the second controller may control a driving signal applied to the driving member 150 .
  • the second control unit may control a driving signal applied to the light source 110 .
  • the controller may control the driving of the light emitting unit 100 according to the size, position, shape, etc. of an object located in front of the distance measuring camera 1000 .
  • the controller may control the intensity of the emitted light, the size of the light pattern, the shape of the light pattern, etc. according to the position of the object.
  • the distance measuring camera 1000 may be a time of flight (TOF) camera that emits light toward an object and calculates depth information of an object based on a time or phase difference of light reflected back to the object.
  • TOF time of flight
  • the distance measuring camera 1000 may further include a coupling part (not shown) and a connection part (not shown).
  • the coupling unit may be connected to an optical device to be described later.
  • the coupling part may include a circuit board and a terminal disposed on the circuit board.
  • the terminal may be a connector for physical and electrical connection with the optical device.
  • connection part may be disposed between the substrate and the coupling part of the distance measuring camera 1000 to be described later.
  • the connection part may connect the substrate and the coupling part.
  • the connection part may include a flexible PCB (FBCB), and may electrically connect the substrate and the circuit board of the coupling part.
  • the substrate may be at least one of a first substrate of the light emitting unit 100 and a second substrate of the light receiving unit 300 .
  • FIG. 2 is a configuration diagram of a light emitting unit and a light receiving unit in the distance measuring camera according to the embodiment
  • FIG. 3 is a diagram for explaining an optical signal generated by the light emitting unit in the distance measuring camera according to the embodiment
  • FIG. It is a diagram for explaining a light pattern of a distance measuring camera according to the present invention.
  • 5 is a view showing the arrangement of the light emitting unit in the distance measuring camera according to the embodiment
  • FIG. 6 is a view showing the movement of the first lens unit in the distance measuring camera according to FIG. 5
  • FIG. 7 is another view showing the arrangement of the light emitting unit in the distance measuring camera according to the embodiment
  • FIG. 8 is a view showing the movement of the light source in the distance measuring camera according to FIG. 7 .
  • the light emitting unit 100 and the light receiving unit 300 according to the embodiment will be described in more detail with reference to FIGS. 2 to 8 .
  • the light emitting unit 100 may include a light source 110 , a first lens unit 130 , and a driving member 150 .
  • the light emitting unit 100 may be disposed on a first substrate (not shown).
  • the first substrate may support the light emitting part 100 .
  • the first substrate may be electrically connected to the light emitting unit 100 .
  • the first substrate may be a circuit board.
  • the first substrate may include a wiring layer for supplying power to the light emitting unit 100 , and may be a printed circuit board (PCB) formed of a plurality of resin layers.
  • the first substrate may include at least one of a rigid PCB (Rigid PCB), a metal core PCB (MCPCB, Metal Core PCB), a flexible PCB (FPCB, Flexible PCB), and a Rigid Flexible PCB (RFPCB).
  • the first substrate may include a synthetic resin including glass, resin, epoxy, and the like, and may include a ceramic having excellent thermal conductivity and a metal having an insulated surface.
  • the first substrate may have a shape such as a plate or a lead frame, but is not limited thereto.
  • a Zener diode, a voltage regulator, and a resistor may be further disposed on the first substrate, but the present invention is not limited thereto.
  • An insulating layer (not shown) or a protective layer (not shown) may be disposed on the first substrate.
  • the insulating layer or the protective layer may be disposed on at least one of one surface and the other surface of the first substrate.
  • the light source 110 may be disposed on the first substrate.
  • the light source 110 may be in direct contact with the upper surface of the first substrate and may be electrically connected to the first substrate.
  • the light source 110 may include a light emitting device.
  • the light source 110 may include a light emitting diode (LED), a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) including an emitter for emitting light, an organic light emitting diode (OLED); Organic Light Emitting diode) and a laser diode (LD) may include at least one light emitting device.
  • LED light emitting diode
  • VCSEL vertical cavity surface emitting laser
  • OLED organic light emitting diode
  • OLED Organic Light Emitting diode
  • LD laser diode
  • the light source 110 may emit light of a set wavelength band.
  • the light source 110 may emit visible light or infrared light.
  • the light source 110 may emit visible light in a wavelength band of about 380 nm to about 700 nm.
  • the light source 110 may emit infrared light in a wavelength band of about 700 nm to about 1 mm.
  • the light source 110 may include one or a plurality of light emitting devices.
  • the single light emitting device may include a plurality of apertures for light emission, and the plurality of apertures is determined by a predetermined rule. and can be placed.
  • the plurality of light emitting devices may be disposed along a pattern set on the first substrate.
  • each of the plurality of light emitting devices may include a plurality of apertures for light emission, and the plurality of apertures may be disposed according to a predetermined rule.
  • the light source 110 may include a plurality of channels for individually controlling a plurality of apertures. Accordingly, the light source 110 may selectively drive the plurality of apertures.
  • the light source 110 may form a set optical signal.
  • the light source 110 may generate a light pulse at a constant period.
  • the light source 110 may generate an optical pulse having a predetermined pulse width (t pulse ) with a predetermined pulse repetition period (t modulation ).
  • the light source 110 may generate one phase pulse by grouping a predetermined number of light pulses.
  • the light source 110 may generate a phase pulse having a predetermined phase pulse period (t phase ) and a predetermined phase pulse width (t exposure , t illumination , t integration ).
  • one phase pulse period t phase may correspond to one subframe.
  • a sub-frame may be referred to as a phase frame.
  • the phase pulse period may be grouped into a predetermined number.
  • a method of grouping four phase pulse periods (t phase ) may be referred to as a 4-phase method.
  • Grouping eight periods (t phase ) may be referred to as an 8-phase scheme.
  • the light source 110 may generate one frame pulse by grouping a predetermined number of phase pulses.
  • the light source 110 may generate a frame pulse having a predetermined frame pulse period (t frame ) and a predetermined frame pulse width (t phase group (sub-frame group) ).
  • one frame pulse period t frame may correspond to one frame. Accordingly, when an object is photographed at 10 FPS, a frame pulse period (tframe) of 10 times per second may be repeated.
  • one frame may include four sub-frames. That is, one frame may be generated through four sub-frames.
  • the 8-phase scheme one frame may include 8 subframes. That is, one frame may be generated through 8 sub-frames.
  • the terms light pulse, phase pulse, and frame pulse are used, but are not limited thereto.
  • a first lens unit 130 may be disposed on the light source 110 .
  • the first lens unit 130 may include a plurality of lenses spaced apart from the light source 110 and a housing accommodating the lenses.
  • the first lens unit 130 may include three lenses.
  • the lens may include at least one of glass and plastic.
  • the first lens unit 130 may control a path of the light emitted from the light source 110 .
  • the first lens unit 130 may diffuse, scatter, refract, or condense the light emitted from the light source 110 .
  • the plurality of lenses of the first lens unit 130 may include a collimator lens.
  • the collimator lens may collimate the light output from the light source 110 .
  • collimating may mean reducing the divergence angle of light, and ideally may mean making light travel in parallel without converging or diverging. That is, the collimator lens may focus the light emitted from the light source 110 as parallel light.
  • the first lens unit 130 may be disposed on an emission path of the light emitted from the light source 110 .
  • the collimator lens may be disposed on an emission path of the light emitted from the light source 110 .
  • the center of the collimator lens may overlap the optical axis OA of the light source 110 .
  • the first lens unit 130 may have a set distance from the light source 110 .
  • the collimator lens may have a set distance from the light source 110 .
  • the first lens unit 130 for example, the focal point of the collimator lens may be disposed on the light source 110 to provide dot pattern light, and if the focal point is disposed on the light source 110 , A pattern of light can be provided.
  • the first lens unit 130 may form output light having a set FOI (Field of Illumination) angle.
  • FOI Field of Illumination
  • the light emitted from the light source 110 may pass through the first lens unit 130 and have a set FOI angle.
  • the first lens unit 130 may change the path of the parallel light passing through the collimator lens so that the output light has a set angle of view.
  • the divergence angle of the light source 110 may be about 15 degrees or more to about 30 degrees or less.
  • the FOI angle of the output light may be about 60 degrees or less.
  • the FOI angle of the output light may be about 55 degrees or less.
  • the FOI angle of the output light may be about 50 degrees or less. That is, the output light may have a relatively small FOI angle.
  • the embodiment can effectively increase the total FOI angle and the area of the formed FOI region as it has a relatively small FOI angle as described above.
  • the first lens unit 130 may have a set effective focal length (EFL).
  • the collimator lens may have a fixed effective focal length (EFL).
  • An effective focal length (EFL) of the first lens unit 130 may be about 340 ⁇ m to about 1050 ⁇ m.
  • the first lens unit 130 may have a back focal length (BFL).
  • the rear focal length BFL may mean a distance in the optical axis direction from the light source 110 side of the last lens of the first lens unit 130 closest to the light source 110 to the rear focal point.
  • the rear focal length BFL extends from the light side of the collimator lens facing the light source 110 to the upper surface of the light source 110 .
  • the rear focal length BFL may be greater than the effective focal length EFL.
  • the first lens unit 130 may prevent the light emitted from the light source 110 from being directly irradiated to the object.
  • the first lens unit 130 may control the light emitted from the light source 110 to prevent the light from being directly irradiated to a light-sensitive area, such as a human eye or skin.
  • the first lens unit 130 may improve the uniformity of the light emitted from the light source 110 .
  • the first lens unit 130 may prevent a hot spot where light is concentrated in a region corresponding to a plurality of emitters of the light source 110 from being formed.
  • the first lens unit 130 may receive the light emitted from the light source 110 and transform it into various shapes.
  • the first lens unit 130 may transform the light emitted from the light source 110 into various cross-sectional shapes, such as a circular shape, an elliptical shape, and a polygonal shape.
  • the first lens unit 130 may receive the light emitted from the light source 110 and transform it into a point light source having a plurality of dot patterns as shown in FIG. 4A .
  • the light emitted from the light emitting unit 100 may form a field of illumination (FOI) region having a predetermined area in a region spaced apart from the first lens unit 130 by n meters.
  • the plurality of dot patterns may be disposed in the FOI area. In this case, the plurality of dot patterns may have a predetermined size in the area spaced apart by n meters, and may be spaced apart from each other at a predetermined interval.
  • the first lens unit 130 may receive the light emitted from the light source 110 and may be transformed into a planar light source as shown in FIG. 4(b) .
  • the light emitted from the light emitting unit 100 may form a field of illumination (FOI) having a predetermined area in a planar shape in a region spaced apart from the first lens unit 130 by n meters.
  • FOI field of illumination
  • the driving member 150 may be connected to at least one of the light source 110 and the first lens unit 130 .
  • the driving member 150 may include at least one actuator.
  • the driving member 150 may include at least one of a voice coil motor (VCM), a piezo-electric device, a shape memory alloy, and a MEMS device as an actuator.
  • VCM voice coil motor
  • piezo-electric device piezo-electric device
  • shape memory alloy a shape memory alloy
  • MEMS device as an actuator.
  • the driving member 150 is connected to at least one of the light source 110 and the first lens unit 130 , and uses a driving force of the actuator among the first lens unit 130 and the light source 110 . At least one lens may be moved. In detail, the driving member 150 may move the optical axis OA of the light source 110 that has passed through the first lens unit 130 from the center of the first lens unit 130 .
  • the light receiving unit 300 may be disposed side by side with the light emitting unit 100 .
  • the light receiving unit 300 has a set field of view (FOV) and may detect light emitted from the light emitting unit 100 and reflected off an object.
  • the light receiving unit 300 is disposed on the second substrate and may include an image sensor 310 and a second lens unit 330 .
  • the second substrate may support the light receiving unit 300 .
  • the second substrate may be electrically connected to the light receiving unit 300 .
  • the second substrate may be a circuit board.
  • the second substrate may include a wiring layer for supplying power to the light emitting unit 100 , and may be a printed circuit board (PCB) formed of a plurality of resin layers.
  • the second substrate may include at least one of a rigid PCB (Rigid PCB), a metal core PCB (MCPCB, Metal Core PCB), a flexible PCB (FPCB, Flexible PCB), and a Rigid Flexible PCB (RFPCB).
  • the second substrate may include a synthetic resin including glass, resin, epoxy, and the like, and may include a ceramic having excellent thermal conductivity and a metal having an insulated surface.
  • the second substrate may have a shape such as a plate or a lead frame, but is not limited thereto.
  • a Zener diode, a voltage regulator, and a resistor may be further disposed on the second substrate, but the present disclosure is not limited thereto.
  • An insulating layer (not shown) or a protective layer (not shown) may be disposed on the second substrate.
  • the insulating layer or the protective layer may be disposed on at least one of one surface and the other surface of the second substrate.
  • the second substrate may be electrically connected to the first substrate.
  • the second substrate may be spaced apart from the first substrate, or may be formed integrally, but is not limited thereto.
  • the image sensor 310 may be disposed side by side with the light source 110 .
  • the image sensor 310 may be disposed on the second substrate.
  • the image sensor 310 may be in direct contact with the upper surface of the second substrate and may be electrically connected to the second substrate.
  • the image sensor 310 may be electrically connected to the second substrate.
  • the image sensor 310 may detect light.
  • the image sensor 310 may detect light reflected by an object and incident on the distance measuring camera 1000 .
  • the image sensor 310 may detect the reflected light emitted from the light emitting unit 100 and reflected off the object.
  • the optical axis of the image sensor 310 may be parallel to the optical axis OA of the light source 110 .
  • the image sensor 310 has a first direction length (x-axis direction length; a) and a second direction length (y-axis direction length; b) and emits light having a wavelength corresponding to the light emitted from the light source 110 .
  • the image sensor 310 may include an infrared sensor capable of detecting infrared (IR) emitted from the light source 110 .
  • the image sensor 310 may detect light incident through a second lens unit 330 to be described later.
  • the image sensor 310 may detect light emitted from the light source 110 and reflected on the object, and may detect depth information of the object using time or phase difference.
  • the second lens unit 330 may be disposed on the image sensor 310 .
  • the second lens unit 330 is spaced apart from the image sensor 310 and may include at least one lens and a housing accommodating the lens.
  • the lens may include at least one of glass and plastic.
  • the second lens unit 330 may be disposed on a light path incident to the light receiving unit 300 .
  • the second lens unit 330 may transmit light emitted from the light source 110 and reflected on the object in the direction of the image sensor 310 .
  • the optical axis of the second lens unit 330 may correspond to the optical axis of the image sensor 310 .
  • the light emitting unit 100 may include a first filter (not shown).
  • the first filter may be disposed between the light source 110 and the first lens unit 130 .
  • the first filter may pass light of a set wavelength band and filter light of a different wavelength band.
  • the first filter may pass light of a set wavelength band among the light emitted from the light source 110 and block light of a different wavelength band.
  • the light receiving unit 300 may include a second filter (not shown).
  • the second filter may be disposed between the object and the image sensor 310 .
  • the second filter may be disposed between the image sensor 310 and the second lens unit 330 .
  • the second filter may pass light of a set wavelength band and filter light of a different wavelength band.
  • the second filter may pass light having a wavelength corresponding to that of the light source 110 among the light incident on the light receiving unit 300 through the second lens unit 330 , and the light source 110 . It is possible to block light in a wavelength band different from that.
  • the driving member 150 may be connected to the first lens unit 130 .
  • the driving member 150 may be disposed on the first lens unit 130 and may be coupled to the first lens unit 130 .
  • the driving member 150 may be coupled to the housing of the first lens unit 130 .
  • the driving member 150 may be coupled to at least one lens of the first lens unit 130 . In this case, the driving member 150 may be coupled to the collimator lens.
  • the driving member 150 may move the entire first lens unit 130 or at least one lens included in the first lens unit 130 by using the driving force of the actuator.
  • the driving member 150 may move the entire first lens unit 130 or the at least one lens in a direction perpendicular to the optical axis OA by a signal applied from the second control unit. have.
  • the driving member 150 moves the first lens unit 130 or the at least one lens in a first direction (x-axis direction) perpendicular to the optical axis OA and the optical axis OA and the first lens. It may be moved in at least one of a second direction (y-axis direction) perpendicular to the direction.
  • the driving member 150 may control the position of the optical axis OA of the light source 110 passing through the first lens unit 130 .
  • the optical axis OA of the light source 110 may overlap the center of the first lens unit 130 .
  • the position of the initial state of the optical axis OA may be defined as an initial position.
  • the entire first lens unit 130 or at least one lens of the first lens unit 130 may move, and the first lens unit 130 may move.
  • the optical axis OA of the transmitted light may move from the position of the initial optical axis OA. Accordingly, the path of the light emitted from the light source 110 may be changed.
  • the driving member 150 moves the first lens unit 130 in a first direction (negative (-) first direction (FIG. 6(a), it may move in a positive (+) first direction (FIG. 6(b))
  • the optical axis OA may move in the first direction from the initial position of the optical axis OA, and , a path of light passing through the first lens unit 130 may move in a first direction.
  • the driving member 150 moves the first lens unit 130 in a second direction (positive (+) second direction or negative (-) second direction) within a set range.
  • the optical axis OA may move in the second direction from the initial position of the optical axis OA, and the path of the light passing through the first lens unit 130 may move in the second direction.
  • the driving member 150 may move the first lens unit 130 in first and second directions within a set range.
  • the optical axis OA may move in a third direction (diagonal directions of the first and second directions) from the initial position of the optical axis OA, and the path of the light passing through the first lens unit 130 is It can move in a third direction. Accordingly, the path of the light emitted from the light source 110 may pass through the first lens unit 130 to move in various directions, such as a first direction, a second direction, and a third direction.
  • the driving member 150 may be connected to the light source 110 .
  • the driving member 150 may be disposed on the light source 110 and may be coupled to the light source 110 .
  • the driving member 150 may move the light source 110 by using a driving force of the actuator.
  • the driving member 150 may move the light source 110 in a direction perpendicular to the optical axis OA of the light source 110 in response to a signal applied from the second controller.
  • the driving member 150 may move the light source 110 in at least one of first and second directions (x-axis and y-axis directions).
  • the driving member 150 may control the position of the optical axis OA of the light source 110 .
  • the optical axis OA of the light source 110 may overlap the center of the first lens unit 130 .
  • the light source 110 may move, and the optical axis OA may move from the initial position of the optical axis OA. Accordingly, the path of the light emitted from the light source 110 may be changed.
  • the driving member 150 may move the light source 110 in a first direction (FIG. 7(a) and a positive first direction (FIG. 7(b)) within a set range.
  • the optical axis OA may move in a first direction from the initial position of the optical axis OA, and a path of light passing through the first lens unit 130 may move in the first direction.
  • the driving member 150 may move the light source 110 in a second direction (positive (+) second direction, negative (-) second direction) within a set range.
  • the optical axis OA may move in the second direction from the initial position of the optical axis OA, and the path of the light passing through the first lens unit 130 may move in the second direction.
  • the driving member 150 may move the light source 110 in first and second directions within a set range.
  • the optical axis OA may move in a third direction (diagonal directions of the first and second directions) from the initial position of the optical axis OA, and the path of the light passing through the first lens unit 130 is It can move in a third direction.
  • the path of the light emitted from the light source 110 may pass through the first lens unit 130 to move in various directions, such as a first direction, a second direction, and a third direction. That is, the driving member 150 according to the embodiment is connected to at least one of the first lens unit 130 and the light source 110 , and at least one of the first lens unit 130 and the light source 110 . can be moved Accordingly, in the embodiment, the optical axis OA of the output light passing through the first lens unit 130 may be moved, and the output light may be moved in various directions.
  • FIG. 9 to 14 are views for explaining a field of illumination (FOI) area formed at a position spaced apart by n meters by light emitted from a light emitting unit.
  • the distance measuring camera 1000 may control a position where the FOI region is formed by a driving force applied from the driving member 150 .
  • the distance measuring camera 1000 may emit light toward the front.
  • the light emitting unit 100 may provide output light to an area spaced apart by a first distance n1 defined by n meters.
  • the FOI (Field of Illumination) angle of the output light may be about 60 degrees or less.
  • the FOI angle of the output light may be about 55 degrees or less.
  • the FOI angle of the output light may be about 50 degrees or less.
  • the light emitting unit 100 may form a field of illumination (FOI) region L1 having a predetermined area in a region spaced apart from the first lens unit 130 by a first distance n1 .
  • FOI field of illumination
  • light of a plurality of dot patterns 510 having a size corresponding to the first distance n1 and spaced apart from each other may be disposed in the FOI area L1 .
  • the plurality of dot patterns 510 may be arranged in two dimensions.
  • the FOI area L1 may have a width w1 and a length h1 corresponding to the first distance n1 .
  • the FOI area L1 may have a rectangular shape, and the width w1 and the length h1 may be formed in various ratios such as 4:3, 16:9, and 18:9.
  • the output light emitted from the light emitting unit 100 may be provided to various regions depending on whether the driving member 150 is driven.
  • the driving member 150 may be connected to the first lens unit 130 , and the optical axis of the light source 110 passing through the first lens unit 130 by the driving force of the driving member 150 .
  • (OA) is mobile.
  • the driving member 150 may not provide a driving force to the first lens unit 130 . That is, FIG. 10 may be a state in which the optical axis OA of the output light does not move because no driving force is applied.
  • the FOI region L1 formed by the output light may be located in a center region defined as an initial position.
  • the center area may be referred to as a first area CA.
  • An optical axis of the output light may correspond to a center of the first area CA.
  • a plurality of dot patterns 510 may be disposed in the FOI region L1 .
  • the plurality of dot patterns 510 may include a first dot pattern 511 disposed at one end of the FOI region L1 and a second dot pattern 512 disposed at the other end opposite to the one side.
  • the plurality of dot patterns 510 may include a third dot pattern 513 disposed at the other end of the FOI region L1 and a fourth dot pattern 514 disposed at the other end of the FOI region L1 .
  • the first dot pattern 511, the second dot pattern 512, the third dot pattern 513, and the fourth dot pattern 514 may be dot patterns located at the furthest distance in the first direction. have.
  • first dot pattern 511 and the third dot pattern 513 , the second dot pattern 512 and the fourth dot pattern 514 are dot patterns located at the furthest distance in the second direction.
  • first to fourth dot patterns 511 , 512 , 513 , and 514 may be dot patterns disposed adjacent to vertices of the quadrangle.
  • the driving member 150 may provide a driving force to the first lens unit 130 . That is, in FIGS. 11 to 14 , the optical axis OA may be moved to the light emitting unit 100 by applying a driving force.
  • the FOI area L1 moves to one sub-area selected from among a plurality of sub-areas of the second area defined by the area set from the first area CA, or in one of the second sub areas. It can move to another second sub-region.
  • the driving member 150 may move the first lens unit 130 in at least one of first and second directions.
  • the driving member 150 may control the position of the FOI region L1 by moving the first lens unit 130 in at least one of the first and second directions.
  • the second region includes a plurality of sub-regions, and the plurality of sub-regions include a 2-1 th region A1 , a 2-2 th region A2 , a 2-3 th region A3 , and a second region A3 .
  • 2-4 area A4 may be included.
  • Each of the 2-1 to 2-4 areas A1 , A2 , A3 , and A4 is an area located in a third direction (diagonal directions of the first and second directions) with respect to the first area CA can
  • the 2-1 th area A1 may be disposed side by side with the 2-2 th area A2 in the first direction.
  • the 2-1 th area A1 may be disposed side by side with the 2-3 th area A3 in the second direction.
  • the 2-2nd area A2 may be disposed side by side with the 2-4th area A4 in the second direction.
  • the 2-3th area A3 may be disposed side by side with the 2-4th area A4 in the first direction.
  • the 2-4th area A4 may be disposed side by side with the 2nd-1st area A1 in a third direction (diagonal directions of the first and second directions). That is, the FOI area L1 may include a total of four movable areas in addition to the first area CA.
  • the 2-1 to 2-4 areas A1 , A2 , A3 , and A4 may partially overlap the first area CA with respect to the optical axis OA direction of the light source 110 . .
  • the 2-1 to 2-4 regions A1 , A2 , A3 , and A4 may not overlap each other.
  • the 2-1 to 2-4 regions A1, A2, A3, and A4 may partially overlap.
  • the 2-1 and 2-3 areas A1 and A3, and the 2-2 and 2-4 areas A2 and A4 partially overlap each other, and the 2-1 and The 2-2nd areas A1 and A2 and the 2-3th and 2-4th areas A3 and A4 areas may not partially overlap each other.
  • the first lens unit 130 When the driving force of the driving member 150 is applied to the first lens unit 130 , the first lens unit 130 may move. Accordingly, the FOI area L1 formed in the area spaced apart by the first distance n1 may move from the first area CA.
  • the first lens unit 130 is moved in a positive (+) first direction and negative (-) in an initial position (a position in which no driving force is applied) by the driving member 150 . It can move in the second direction.
  • the optical axis OA of the light passing through the first lens unit 130 is perpendicular to the optical axis OA of the light source 110 , for example, a third direction (diagonal directions of the first and second directions).
  • the FOI area L1 may move from the first area CA to the 2-1 area A1. That is, the optical axis of the output light passing through the first lens unit 130 may move from the center of the first area CA to the center of the second-first area A1 .
  • the plurality of dot patterns 510 disposed in the FOI area L1 may be moved by the movement of the FOI area L1 .
  • the first dot pattern 511 disposed on the first area CA , the second dot pattern 512 , the third dot pattern 513 , and the fourth dot pattern 514 are the first dot pattern 511a and the second dot pattern corresponding to the 2-1 area A1 . It may move to positions 512a, the third dot pattern 513a, and the fourth dot pattern 514a.
  • the first dot pattern 511a disposed in the 2-1 area A1 may be located at the furthest distance from the second dot pattern 512a in the first direction
  • the third dot pattern ( 513a may be located at the furthest distance from the fourth dot pattern 514a in the first direction.
  • the second dot pattern 512 when the position of the FOI area L1 moves from the first area CA to the 2-1 area A1 , the second dot pattern 512 is larger than the first dot pattern 511 . can move outward.
  • the position of the second dot pattern 512a moved to the 2-1 area A1 is adjacent to the position of the first dot pattern 511 disposed in the first area CA before the movement. can move outward.
  • the moved second dot pattern 512a has a gap between the moved second dot pattern 512a and the first dot pattern 511 before the movement is the second dot pattern 512a disposed in the FOI area L1. It may move to the outside of the first area CA that is smaller than the interval between the one-point patterns 511 and 511a and the second dot patterns 512 and 512a. Also, the moved fourth dot pattern 514a may move inside the first area CA. The moved fourth dot pattern 514a may move to an area adjacent to the center of the first area CA.
  • some of the plurality of dot patterns located at the outermost part of the 2-1 area A1 are may be located outside the first area CA rather than a plurality of dot patterns located at the outermost side of the first area CA.
  • the first lens unit 130 may move in a first negative direction and a negative second direction from the initial position by the driving member 150 .
  • the optical axis OA of the light passing through the first lens unit 130 may move in a direction perpendicular to the optical axis OA of the light source 110 .
  • the FOI area L1 may move from the first area CA to the 2-2 area A2. That is, the optical axis of the output light passing through the first lens unit 130 may move from the center of the first area CA to the center of the 2-2 area A2 .
  • the plurality of dot patterns 510 disposed in the FOI area L1 may be moved by the movement of the FOI area L1 .
  • the first dot pattern 511 disposed on the first area CA , the second dot pattern 512 , the third dot pattern 513 , and the fourth dot pattern 514 are the first dot pattern 511b and the second dot pattern 511b corresponding to the area 2-2 A2 ( 512b), the third dot pattern 513b, and the fourth dot pattern 514d.
  • the first dot pattern 511b disposed in the 2-2 area A2 may be located at the furthest distance from the second dot pattern 512b in the first direction
  • the third dot pattern ( 513b) may be located at the furthest distance from the fourth dot pattern 514b in the first direction.
  • the first dot pattern 511 is larger than the second dot pattern 512 .
  • the position of the first dot pattern 511b moved to the 2-2nd area A2 is adjacent to the position of the second dot pattern 512 disposed in the first area CA before the movement. can move outward.
  • the interval between the moved first dot pattern 511b and the second dot pattern 512 before movement is the first dot pattern 511 and 511a and the It may move to the outside of the first area CA that is smaller than the interval between the second dot patterns 512 and 512a.
  • the moved third dot pattern 513b may move to the inside of the first area CA.
  • the moved third dot pattern 513b may move to an area adjacent to the center of the first area CA.
  • some of the plurality of dot patterns located at the outermost part of the 2-2 area A2 are may be located outside the first area CA rather than a plurality of dot patterns located at the outermost side of the first area CA.
  • the first lens unit 130 may move in a negative (-) first direction from a position corresponding to the 2-1 region A1 by the driving member 150 .
  • the optical axis OA of the light passing through the first lens unit 130 may move in a direction perpendicular to the optical axis of the light source 110 .
  • the FOI area L1 may move from the 2-1 th area A1 to the 2-2 th area A2. That is, the optical axis of the output light passing through the first lens unit 130 may move from the center of the second-first area A1 to the center of the second-second area A2 .
  • the plurality of dot patterns 510 disposed in the FOI area L1 may be moved by the movement of the FOI area L1 .
  • the first dot pattern 511a , the second dot pattern 512a , the third dot pattern 513a , and the fourth dot pattern 514a disposed on the 2-1 area A1 are It may move to positions of the first dot pattern 511b , the second dot pattern 512b , the third dot pattern 513b , and the fourth dot pattern 514b corresponding to the area 2-2 A2 .
  • the first dot pattern 511a becomes the second dot pattern 512a.
  • the position of the first dot pattern 511b moved to the 2-2 region A2 is the position of the second dot pattern 512a disposed in the 2-1 region A1 before moving.
  • the interval between the moved first dot pattern 511b and the second dot pattern 512a before movement is the first dot pattern 511a, 511b and the The second dot pattern 512a and 512b may move to the outside of the area 2 - 1 that is smaller than the interval between the patterns 512a and 512b.
  • the third dot pattern 513a may move outward than the fourth dot pattern 514a.
  • the position of the third dot pattern 513a moved to the 2-2 region A2 is the position of the fourth dot pattern 514a disposed in the 2-1 region A1 before moving. It can move outward adjacent to
  • the interval between the moved third dot pattern 513b and the fourth dot pattern 514a before movement is the third dot pattern 513a, 513b and the It may move to the outside of the 2-1 region A1 that is smaller than the interval between the fourth dot patterns 514a and 514b.
  • the first lens unit 130 may move in a positive (+) first direction and a positive (+) second direction from the initial position by the driving member 150 .
  • the optical axis OA of the light passing through the first lens unit 130 may move in a direction perpendicular to the optical axis OA of the light source 110 .
  • the FOI area L1 may move from the first area CA to the 2-3rd area A3. That is, the optical axis of the output light passing through the first lens unit 130 may move from the center of the first area CA to the center of the 2-3rd area A3 .
  • the plurality of dot patterns 510 disposed in the FOI area L1 may move by the movement of the FOI area L1 .
  • the first dot pattern 511 disposed on the first area CA , the second dot pattern 512 , the third dot pattern 513 , and the fourth dot pattern 514 are the first dot pattern 511c and the second dot pattern 511c corresponding to the area 2-3 A3 ( 512c), the third dot pattern 513c, and the fourth dot pattern 514c.
  • the first dot pattern 511c disposed in the 2-3rd area A3 may be located at the furthest distance from the second dot pattern 512c in the first direction, and the third dot pattern ( 513c may be located at the furthest distance from the fourth dot pattern 514c in the first direction.
  • the third dot pattern 513 is larger than the fourth dot pattern 514 .
  • the position of the fourth dot pattern 514c moved to the 2-3rd area A3 is adjacent to the position of the third dot pattern 513 disposed in the first area CA before the movement. can move outward.
  • the interval between the moved fourth dot pattern 514c and the third dot pattern 513 before movement is the third dot pattern 513 and 513c and the It may move to the outside of the first area CA that is smaller than the interval between the fourth dot patterns 514 and 514c.
  • the moved second dot pattern 512c may move inside the first area CA.
  • the moved second dot pattern 512c may move to an area adjacent to the center of the first area CA. That is, when the FOI area L1 moves from the first area CA to the 2-3rd area A3, some of the plurality of dot patterns located at the outermost part of the 2-3th area A3 are , may be located outside the first area CA rather than a plurality of dot patterns located at the outermost side of the first area CA.
  • the first lens unit 130 may move in a positive (+) second direction from a position corresponding to the 2-1 region A1 by the driving member 150 .
  • the optical axis OA of the light passing through the first lens unit 130 may move in a direction perpendicular to the optical axis of the light source 110 . Accordingly, the FOI area L1 may move from the 2-1-th area A1 to the 2-3-th area A3. That is, the optical axis of the output light passing through the first lens unit 130 may move from the center of the 2-1 th area A1 to the center of the 2-3 th area A3 .
  • the plurality of dot patterns 510 disposed in the FOI area L1 may move by the movement of the FOI area L1 .
  • the first dot pattern 511a , the second dot pattern 512a , the third dot pattern 513a , and the fourth dot pattern 514a disposed on the 2-1 area A1 are It may move to positions of the first dot pattern 511c , the second dot pattern 512c , the third dot pattern 513c , and the fourth dot pattern 514c corresponding to the 2-3 th area A3 .
  • the first dot pattern 511a becomes the third dot pattern 513a.
  • the position of the first dot pattern 511c moved to the 2-3 th area A3 is the position of the third dot pattern 513a disposed in the 2-1 th area A1 before moving.
  • the interval between the moved first dot pattern 511c and the third dot pattern 513a before movement is the first dot pattern 511a, 511c and the It may move to the outside of the 2-1 th area A1 that is smaller than the interval between the third dot patterns 513a and 513c.
  • the second dot pattern 512a may move outward than the fourth dot pattern 514a.
  • the position of the second dot pattern 512c moved to the 2-3 th area A3 is the position of the fourth dot pattern 514a disposed in the 2-1 th area A1 before moving. It can move outward adjacent to
  • the interval between the moved second dot pattern 512c and the fourth dot pattern 514a before movement is the second dot pattern 512a, 512c and the It may move to the outside of the 2-1 th area A1 that is smaller than the interval between the fourth dot patterns 514a and 514c.
  • the first lens unit 130 may move in a first negative (-) direction and a positive (+) second direction from the initial position by the driving member 150 .
  • the optical axis OA of the light passing through the first lens unit 130 may move in a direction perpendicular to the optical axis OA of the light source 110 .
  • the FOI area L1 may move from the first area CA to the 2-4th area A4. That is, the optical axis of the output light passing through the first lens unit 130 may move from the center of the first area CA to the center of the 2-4th area A4 .
  • the plurality of dot patterns 510 disposed in the FOI area L1 may be moved by the movement of the FOI area L1 .
  • the first dot pattern 511 disposed on the first area CA , the second dot pattern 512 , the third dot pattern 513 , and the fourth dot pattern 514 are the first dot pattern 511d and the second dot pattern 511d corresponding to the area 2-4 A4 ( 512d), the third dot pattern 513d, and the fourth dot pattern 514d.
  • the first dot pattern 511d disposed in the 2-4th area A4 may be located at the furthest distance from the second dot pattern 512d in the first direction
  • the third dot pattern ( 513d) may be located at the furthest distance from the fourth dot pattern 514d in the first direction.
  • the third dot pattern 513 is larger than the fourth dot pattern 514 .
  • the position of the third dot pattern 513d that has moved to the 2-4th area A4 is adjacent to the position of the fourth dot pattern 514 that is disposed in the first area CA before the movement. can move outward.
  • the interval between the moved third dot pattern 513d and the fourth dot pattern 514 before movement is the third dot pattern 513 and 513d and the It may move to the outside of the first area CA that is smaller than the interval between the fourth dot patterns 514 and 514d.
  • the moved first dot pattern 511d may move inside the first area CA.
  • the moved first dot pattern 511d may move to an area adjacent to the center of the first area CA. That is, when the FOI area L1 moves from the first area CA to the 2-4 area A4, some of the plurality of dot patterns located at the outermost part of the 2-4 area A4 are , may be located outside the first area CA rather than a plurality of dot patterns located at the outermost side of the first area CA.
  • the first lens unit 130 may move in a positive (+) second direction from a position corresponding to the 2-2nd area A2 by the driving member 150 .
  • the optical axis OA of the light passing through the first lens unit 130 may move in a direction perpendicular to the optical axis of the light source 110 . Accordingly, the FOI area L1 may move from the 2-2nd area A2 to the 2-4th area A4. That is, the optical axis of the output light passing through the first lens unit 130 may move from the center of the 2-2nd area A2 to the center of the 2-4th area A4 .
  • the plurality of dot patterns 510 disposed in the FOI area L1 may move by the movement of the FOI area L1 .
  • the first dot pattern 511b, the second dot pattern 512b, the third dot pattern 513b, and the fourth dot pattern 514b disposed on the 2-2nd area A2 may be It may move to positions of the first dot pattern 511d, the second dot pattern 512d, the third dot pattern 513d, and the fourth dot pattern 514d corresponding to the 2-4th area A4.
  • the first dot pattern 511b becomes the third dot pattern 513b.
  • the position of the first dot pattern 511d moved to the 2-4th area A4 is the position of the third dot pattern 513b disposed in the 2-2nd area A2 before moving.
  • the interval between the moved first dot pattern 511d and the third dot pattern 513b before movement is the first dot pattern 511b, 511d and the It may move to the outside of the 2-2nd area A2 which is smaller than the interval between the third dot patterns 513b and 513d.
  • the second dot pattern 512b may move outward than the fourth dot pattern 514b.
  • the position of the second dot pattern 512b moved to the 2-4th area A4 is the position of the fourth dot pattern 514b disposed in the 2-2nd area A2 before moving. It can move outward adjacent to
  • the moved second dot pattern 512d has an interval between the moved second dot pattern 512d and the fourth dot pattern 514b before moving the second dot pattern 512b and 512d and It may move to the outside of the 2-2nd area A2 which is smaller than the interval between the fourth dot patterns 514b and 514d.
  • the first lens unit 130 may move in a negative (-) first direction from a position corresponding to the 2-3rd area A3 by the driving member 150 .
  • the optical axis OA of the light passing through the first lens unit 130 may move in a direction perpendicular to the optical axis of the light source 110 .
  • the FOI area L1 may move from the 2-3rd area A3 to the 2-4th area A4. That is, the optical axis of the output light passing through the first lens unit 130 may move from the center of the 2-3rd area A3 to the center of the 2-4th area A4 .
  • the plurality of dot patterns 510 disposed in the FOI area L1 may move by the movement of the FOI area L1 .
  • the first dot pattern 511c , the second dot pattern 512c , the third dot pattern 513c , and the fourth dot pattern 514c disposed on the 2-3 th area A3 are It may move to positions of the first dot pattern 511d, the second dot pattern 512d, the third dot pattern 513d, and the fourth dot pattern 514d corresponding to the 2-4th area A4.
  • the first dot pattern 511c is the second dot pattern 512c.
  • the position of the first dot pattern 511d moved to the 2-4th area A4 is the position of the second dot pattern 512c disposed in the 2-3th area A3 before moving.
  • the interval between the moved first dot pattern 511d and the second dot pattern 512c before movement is the first dot pattern 511c, 511d and the The second dot pattern 512c and 512d may move to the outside of the area 2-3 that is smaller than the interval between the patterns 512c and 512d.
  • the third dot pattern 513c may move outward than the fourth dot pattern 514c.
  • the position of the third dot pattern 513d moved to the 2-4 region A4 is the position of the fourth dot pattern 514c disposed in the 2-3 th region A3 before moving. It can move outward adjacent to
  • the interval between the moved third dot pattern 513d and the fourth dot pattern 514c before movement is the third dot pattern 513c, 513d and the It may move to the outside of the 2-3 th area A3 that is smaller than the interval between the fourth dot patterns 514c and 514d.
  • the distance measuring camera 1000 may control the position of the first lens unit 130 using the driving member 150 .
  • the position of the optical axis OA of the output light passing through the first lens unit 130 may be controlled by using the driving force of the driving member 150 .
  • the embodiment may control the position of the FOI region L1 formed in the region spaced apart by the first distance n1, and may control the FOI angle.
  • the FOI angle ⁇ 1 in the first direction (x-axis direction) of the output light may satisfy the following equation.
  • ⁇ 1 may mean an FOI angle in the first direction of the output light of the light emitting unit 100 in an initial state to which a driving force is not applied, and dx is a length of the light emitting device of the light source 110 in the first direction.
  • the FOI angle ⁇ 2 in the second direction (y-axis direction) of the output light may satisfy Equation 2 below.
  • ⁇ 2 may mean an FOI angle in the first direction of the output light of the light emitting unit 100 in an initial state to which a driving force is not applied, and dy is a length of the light emitting device of the light source 110 in the first direction.
  • the total FOI angle ⁇ 3 of the output light may satisfy Equation 3 below.
  • ⁇ 3 may mean the total FOI angle of the output light of the light emitting unit 100 in an initial state to which no driving force is applied, and D is the diagonal length of the effective area of the light emitting device of the light source 110 can mean
  • the FOI angle in the first direction of the output light may satisfy Equation 4 below.
  • Equation 4 S1 denotes a movement distance by which the first lens unit 130 moves in the first direction with respect to the optical axis OA of the light source 110, and FOI X denotes the first movement distance changed by the driving force. Means the FOI angle of the direction.
  • EFL denotes an effective focal length of the first lens unit 130
  • dx denotes a length of the light source 110 in the first direction.
  • the change range of the FOI angle in the first direction may satisfy Equation 5 below.
  • FOI X means the FOI angle in the first direction changed by the driving force
  • dx means the length of the light source 110 in the first direction.
  • S1 denotes a movement distance by which the first lens unit 130 moves in a first direction with respect to the optical axis OA of the light source 110
  • EFL denotes an effective focus of the first lens unit 130 . means distance.
  • the degree to which the first lens unit 130 is moved in the first direction by the driving member 150 may satisfy Equation 6 below.
  • Equation 6 S1 denotes a movement distance at which the first lens unit 130 moves in a first direction based on the optical axis OA of the light source 110 , and dx denotes a first movement distance of the light source 110 . direction length respectively.
  • the degree to which the first lens unit 130 is moved in the first direction by the driving member 150 may satisfy Equation 6-2 below.
  • Equation 6-2 S1 denotes a movement distance at which the first lens unit 130 moves in the first direction based on the optical axis OA of the light source 110 , and dx denotes a movement distance of the light source 110 . Means the length in the first direction, respectively.
  • the degree to which the first lens unit 130 is moved in the first direction by the driving member 150 may satisfy Equation 6-3 below.
  • Equation 6-3 S1 denotes a movement distance at which the first lens unit 130 moves in the first direction based on the optical axis OA of the light source 110 , and dx denotes a movement distance of the light source 110 . Means the length in the first direction, respectively.
  • the FOI angle in the second direction (y-axis direction) of the output light may satisfy Equation 6 below.
  • Equation 7 S2 denotes a movement distance by which the first lens unit 130 moves in the second direction with respect to the optical axis OA of the light source 110 , and FOI Y denotes a movement distance of the second lens unit 130 changed by a driving force. Means the FOI angle of the direction.
  • EFL denotes an effective focal length of the first lens unit
  • dy denotes a length of the light source 110 in the second direction.
  • the change range of the FOI angle in the second direction may satisfy Equation 7 below.
  • FOI Y means the FOI angle in the second direction changed by the driving force
  • dy means the length of the light source 110 in the second direction.
  • S2 denotes a movement distance at which the first lens unit 130 moves in the second direction with respect to the optical axis OA of the light source 110
  • EFL denotes an effective focus of the first lens unit 130 . means distance.
  • the degree to which the first lens unit 130 is moved in the second direction by the driving member 150 according to the embodiment may satisfy Equation 9 below.
  • Equation 9 S2 is the movement distance of the first lens unit 130 in the first and second directions based on the optical axis OA of the light source 110, respectively, and dy is the movement distance of the light source 110. The lengths in the second direction are respectively.
  • the degree to which the first lens unit 130 is moved in the second direction by the driving member 150 according to the embodiment may satisfy Equation 9-2 below.
  • Equation 9 S2 is the movement distance of the first lens unit 130 in the first and second directions based on the optical axis OA of the light source 110, respectively, and dy is the movement distance of the light source 110. The lengths in the second direction are respectively.
  • the degree to which the first lens unit 130 is moved in the second direction by the driving member 150 according to the embodiment may satisfy Equation 9-3 below.
  • Equation 9-3 S2 denotes a movement distance at which the first lens unit 130 moves in the first and second directions with respect to the optical axis OA of the light source 110 , and dy denotes a movement distance of the light source 110 . ) in the second direction, respectively.
  • Equation 10 when the first lens unit 130 moves in at least one of the first and second directions, the total FOI angle of the output light is calculated by Equation 10 below can be satisfied with
  • FOI means the total FOI angle of the distance measuring camera 1000 .
  • FOI X means the FOI angle in the first direction changed by the driving force
  • FOI Y means the FOI angle in the second direction changed by the driving force.
  • the degree to which the first lens unit 130 is moved in the first and second directions by the driving member 150 according to the embodiment depends on the size of the light source 110 and the size of the image sensor 310 . can be set.
  • the movement distance at which the first lens unit 130 moves in the first and second directions, respectively may satisfy Equation 11 below.
  • Equation 11 S1 denotes a movement distance by which the first lens unit 130 moves in the first direction with respect to the optical axis OA of the light source 110 , and S2 denotes the optical axis OA of the light source 110 .
  • ) refers to a movement distance by which the first lens unit 130 moves in the second direction. That is, the driving member 150 according to the embodiment may move the position of the first lens unit 130 within the above-described range.
  • the driving member 150 may control the position of the first lens unit 130 in consideration of the size of the image sensor 310 .
  • the driving member 150 controls the position of the first lens unit 130 to correspond to the first direction length (a) and the second direction length (b) of the image sensor 310 , and is expressed by the following equation. 12 can be satisfied.
  • FOI X means the FOI angle in the first direction
  • FOI Y means the FOI angle in the second direction
  • a and b denote lengths of the image sensor 310 in the first direction and in the second direction. That is, in the embodiment, the position of the first lens unit 130 may be controlled in consideration of the sizes a and b in the first and second directions of the image sensor 310 .
  • the driving member 150 may control the position of the FOI region L1 by moving the first lens unit 130 in a region corresponding to the image sensor 310 .
  • the distance measuring camera 1000 may detect the output light based on an initially set calibration value.
  • the position of the FOI region L1 formed in the region spaced apart by the first distance n1 by the driving member 150 may change, and The location can also change.
  • the first lens unit 130 by moving the first lens unit 130 to correspond to the horizontal (a) and vertical (b) sizes of the image sensor 310, a plurality of dot patterns located in the FOI area L1 The 510s may move within an initially set calibration area. Accordingly, the output light based on the initially set calibration value without separate calibration correction for the output light in which the positions of the plurality of dot patterns 510 are changed due to the movement of the position of the FOI region L1 by the driving force light can be effectively detected.
  • the distance measuring camera 1000 may operate in various modes.
  • the distance measuring camera 1000 may include various modes, such as a full mode, a center mode, and a tracking mode.
  • the distance measuring camera 1000 operates in the full mode as shown in FIGS. 18 and 19 to provide output light having a wider FOI angle and FOI area.
  • the driving member 150 may control the position of the FOI area L1 for each time corresponding to one subframe.
  • the FOI area L1 is one area selected from the 2-1 to 2-4 areas A1, A2, A3, and A4 in the first area CA. can move
  • the FOI area L1 may move from the first area CA to the 2-1 area A1.
  • the FOI area L1 may move from a specific area located in the 1/4 subframe to another area.
  • the FOI area may move to another area closest to the specific area.
  • the FOI region L1 is the 2-th subframe in the 2/4 subframe. It may move to the second-second area A2 arranged in parallel with the first area A1.
  • the FOI area L1 may move to the 2-3-th area A3.
  • the FOI area L1 may move from a specific area located in the 2/4 subframe to another area.
  • the FOI area may move to another area closest to the specific area.
  • the FOI area L1 in the 3/4 subframe is located in the 2-th subframe It may move to the 2-4th area A4 which is arranged in parallel with the 2nd area A2.
  • the FOI area L1 is located in the 2-3rd area A3 in the 2/4 subframe, the FOI area in the 3/4 subframe is the 2-4th area A4 ) can be moved to
  • the FOI region L1 may move from a specific region located in the 3/4 subframe to another region.
  • the FOI area may move to another area closest to the specific area.
  • the FOI area L1 in the 4/4 subframe is located in the 2-th subframe It may move to the second-third area A3 arranged in parallel with the fourth area A4. That is, the FOI area L1 according to the embodiment includes the 2-1 area A1, the 2-2 area A2, and the 2-4 area ( A4) and the second-third area A3 may be sequentially moved.
  • the FOI area L1 when the FOI area L1 is located in the 2-3rd area A3 in the 2/4 subframe and the 2-4th area A4 in the 3/4 subframe, the 4/ In subframe 4, the FOI area may move from the 2-4th area A4 to the 2-2nd area A2. That is, the FOI area L1 according to the embodiment includes the 2-1 area A1, the 2-3 area A3, and the 2-4 area ( A4) and the second-second area A2 may be sequentially moved.
  • the FOI area The 2-1 through 2-4 areas A1, A2, A3, and A4 are sequentially moved to the position of (L1) in sub-frame units, and the 2-1 through 2-4 areas A1 and A2 are sequentially moved. , A3, A4) can be scanned once for the entire area (A).
  • the single frame includes more subframes than 4 subframes, for example, 8 subframes
  • the 2-1 to 2-4 regions A1, A2, A3, and A4 in one frame. is scanned twice, or at least one region selected from the 2-1 to 2-4 regions A1, A2, A3, and A4 corresponding to a plurality of sub-frames It scans for a period of time and can scan the entire area (A).
  • the second FOI region L2 formed at the second distance n2 has a width w2 and a length (w2) and a length ( h2) length.
  • the second FOI area L2 may have a rectangular shape, and the width w2 and the length h2 may be formed in various ratios such as 4:3, 16:9, and 18:9.
  • the first direction length of the light emitting device of the light source 110 may be about 0.58 mm, and the second direction length may be about 0.48 mm.
  • the driving member 150 moves the first lens unit 130 within a set range (about ⁇ 0.295 mm in the first direction, about ⁇ 0.199 mm in the second direction) in at least one of the first and second directions.
  • the optical axis OA of the output light passing through the first lens unit 130 may be moved from the position of the initial optical axis OA to which no driving force is applied. Accordingly, FOI angles and total FOI angles of the output light in the first and second directions may be changed.
  • the center mode when the driving force of the driving member 150 is not provided, the center mode may be operated.
  • the FOI area L1 formed in an area spaced apart from the distance measuring camera 1000 by a predetermined interval is located in the first area CA.
  • the FOI angle in the first direction of the output light emitted from the light emitting unit 100 is about 38.1 degrees, and the FOI angle in the second direction can be about 31.9 degrees have.
  • the total FOI angle of the output light may be about 48.3 degrees.
  • the first lens unit 130 may move within a set range, and the FOI area L1 is The 2-1 to 2-4 regions A1, A2, A3, and A4 may be scanned at least once.
  • the first direction angle, the second direction angle, and the total FOI angle of the output light may be further increased in the entire mode.
  • the FOI angle of the output light provided in the full mode is one selected from the FOI angle of the output light provided in the center mode or the 2-1 to 2-4 areas A1, A2, A3, and A4. It may have a larger FOI angle than the selection mode formed in the region of .
  • the angle (total change angle) of the output light with respect to the first direction may be about 100 degrees or less.
  • the angle (total change angle) may be about 90 degrees or less.
  • the angle (total change angle) may be about 80 degrees or less.
  • the angle (total change angle) of the output light with respect to the second direction may be about 100 degrees or less.
  • the angle (total change angle) may be about 90 degrees or less.
  • the angle (total change angle) may be about 80 degrees or less.
  • the first direction angle of the output light may increase to about 69.7 degrees and the second direction angle to about 55.2 degrees, and the total FOI of the output light may increase.
  • the angle may be greatly increased compared to the center mode, which is a mode in which the first lens unit 130 is not moved by about 82.1 degrees. That is, the distance measuring camera 1000 according to the embodiment controls the positions of the 2-1 to 2-4 areas A1, A2, A3, and A4 so that the output light has a wider FOI angle and is formed.
  • the area of the second FOI region L2 may be larger than that of the FOI region L1 .
  • the distance measuring camera 1000 uses a light emitting device having a relatively small size, a light emitting device including a relatively small number of emitters, or a light source 110 having a relatively small FOI angle. In this way, it can be effectively provided to the object located in front.
  • the distance measuring camera 1000 may control the position of the FOI area L1 according to the position of the front object.
  • the object may be located in an area corresponding to the 2-1 th area A1 and the 2-3 th area A3 with respect to the entire area A.
  • the FOI region L1 may provide output light for scanning the 2-1 region A1 and the 2-3 th region A3. That is, the output light for scanning the regions in one frame may be provided by scanning the 2-1 th area A1 and the 2-3 th area A3 in units of sub-frames.
  • the third FOI regions L3 formed in regions spaced apart from each other by a predetermined distance may have the same horizontal w1 and vertical h1 lengths as or different from the horizontal w3 and vertical lengths of the first FOI region L1. (h3) can have.
  • the width w3 of the third FOI area L3 is may be equal to the horizontal w1 length of the FOI area L1 and shorter than the horizontal w2 length of the second FOI area L2, and the vertical h3 length of the third FOI area L3 is It may be the same as the length h2 of the second region L2. Accordingly, the embodiment can effectively provide the output light to the object located in the area corresponding to the second-first and second-third areas A1 and A3. Also, the distance measuring camera 1000 may operate in a tracking mode by controlling the position of the FOI area L1.
  • the distance measuring camera 1000 may control the position of the FOI area L1 according to the position, shape, size, etc. of an object located in front.
  • the object located at the first distance n1 from the distance measuring camera 1000 may move by a second distance n2 that is closer than the first distance n1 .
  • the driving member 150 may control the position of the FOI area L1 in consideration of the moving direction, interval, size, etc. of the object, and the FOI area L1 as an area corresponding to the object. ) can be moved.
  • the distance measuring camera 1000 may selectively provide light to each of a plurality of objects located at various distances or simultaneously provide light by controlling the FOI area L1 . Accordingly, the distance measuring camera 1000 according to the embodiment may effectively provide output light toward a plurality of objects or moving objects by using the light source 110 having a relatively small FOI angle.
  • the distance measuring camera 1000 may selectively provide output light of various FOI angles to an object located at a short distance as well as a long distance through the movement of the FOI area by the driving member 150 . Accordingly, the distance measuring camera 1000 may have improved power consumption and spatial resolution characteristics, and may effectively recognize depth information of an object located in front.
  • the driving member 150 controls the position of the first lens unit 130 for convenience of explanation, but the driving member 150 is connected to the light source 110 or It may be connected to the light source 110 and the driving member 150 to control the position of the FOI region L1 .
  • the distance measuring camera according to the embodiment may be applied to an optical device.
  • the distance measuring camera 1000 according to the embodiment may be applied to the mobile terminal 1500 .
  • a first camera module 1000 and a second camera module 1010 may be disposed on the rear side of the mobile terminal 1500 according to the embodiment.
  • the first camera module 1000 is the aforementioned distance measuring camera and may include a light emitting unit 100 and a light receiving unit 300 .
  • the first camera module 1000 may be a time of flight (TOF) camera.
  • TOF time of flight
  • the second camera module 1010 may include an image capturing function. Also, the second camera module 1010 may include at least one of an auto focus function, a zoom function, and an OIS function. The second camera module 1010 may process an image frame of a still image or a moving image obtained by an image sensor in a shooting mode or a video call mode. The processed image frame may be displayed on a predetermined display unit and stored in a memory. In addition, although not shown in the drawings, a camera may also be disposed on the front of the mobile terminal 1500 . A flash module 1530 may be disposed on the rear surface of the mobile terminal 1500 . The flash module 1530 may include a light emitting device emitting light therein.
  • the flash module 1530 may be operated by a camera operation of a mobile terminal or a user's control. Accordingly, the user may photograph and display the object using the mobile terminal 1500 . In addition, the user may effectively grasp the depth information of the object by using the first camera module 1000 and may sense the depth information of the object in real time.
  • the distance measuring camera 1000 may be applied to a vehicle 3000 .
  • the vehicle 3000 according to the embodiment may include wheels 13FL and 13FR that rotate by a power source and a predetermined sensor.
  • the sensor may include a camera sensor 2000 , and the camera sensor 2000 may be a camera sensor including the aforementioned distance measuring camera 1000 .
  • the vehicle 3000 according to the embodiment may acquire image information and depth information through a camera sensor 2000 that captures a front image or a surrounding image, and determines a lane unidentified situation using the image and depth information, and When unidentified, a virtual lane may be created.
  • the camera sensor 2000 may acquire a front image by photographing the front of the vehicle 3000 , and a processor (not shown) may obtain image information by analyzing an object included in the front image. For example, when an object such as a median strip, curb, or street tree corresponding to a lane, an adjacent vehicle, a driving obstacle, and an indirect road mark is captured in the image captured by the camera sensor 2000, the processor performs the image information of the object In addition, depth information can be detected. That is, the embodiment may provide more specific and accurate information about the object to the occupant of the vehicle 3000 .

Landscapes

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Abstract

실시예에 따른 거리 측정 카메라는 이미지 센서, 광원, 상기 광원 상에 배치되는 복수개의 렌즈를 포함하는 제1 렌즈부 및 상기 광원 또는 상기 제1 렌즈부를, 상기 제1 렌즈부의 광축의 수직인 제1 방향 또는 제2 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동시키는 구동 부재를 포함하고, 상기 광원으로부터 방출된 출력광은 상기 제1 렌즈부를 통과하여, 상기 제1 렌즈부와 이격된 영역에 이차원 배열된 복수의 점 패턴을 포함하는 FOI(Field of illumination) 영역을 형성하고, 상기 구동 부재는 상기 FOI 영역의 위치를 제1 영역 또는 제2 영역에 위치하도록 제어하고, 상기 구동 부재가 상기 FOI 영역의 위치를 상기 제1 영역에서 상기 제2 영역으로 이동할 경우, 상기 복수의 점 패턴 중 일측 끝에 위치하는 제1 점 패턴을 상기 복수의 점 패턴 중 타측 끝에 위치하는 제2 점 패턴보다 상기 제1 영역에 대한 외측으로 이동시킬 수 있다.

Description

거리 측정 카메라
실시예는 거리 측정 카메라에 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 카메라를 이용한 깊이 정보 파악으로 3차원 컨텐츠를 파악할 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, 상기 TOF 카메라의 광원은 복수의 에미터를 포함할 수 있다. 이때, 상기 복수의 에미터에서 방출되는 광은 상기 객체의 크기, 형태, 상기 객체와의 거리와 무관하게 상기 객체에 제공되고 있다. 이에 따라, 상기 객체가 위치하지 않은 불필요한 영역에 광을 조사하여, 상기 카메라의 전체 소비 전력이 증가하는 문제가 있다. 따라서, 상술한 문제를 해결할 수 있는 새로운 카메라가 요구된다.
실시예는 객체에 대한 깊이 정보의 정확도를 향상시킬 수 있는 거리 측정 카메라를 제공하고자 한다. 또한, 실시예는 향상된 공간 해상도를 가지는 거리 측정 카메라를 제공하고자 한다. 또한, 실시예는 소비 전력 효율을 향상시킬 수 있는 거리 측정 카메라를 제공하고자 한다.
실시예에 따른 거리 측정 카메라는 이미지 센서, 광원, 상기 광원 상에 배치되는 복수개의 렌즈를 포함하는 제1 렌즈부 및 상기 광원 또는 상기 제1 렌즈부를, 상기 제1 렌즈부의 광축의 수직인 제1 방향 또는 제2 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동시키는 구동 부재를 포함하고, 상기 광원으로부터 방출된 출력광은 상기 제1 렌즈부를 통과하여, 상기 제1 렌즈부와 이격된 영역에 이차원 배열된 복수의 점 패턴을 포함하는 FOI(Field of illumination) 영역을 형성하고, 상기 구동 부재는 상기 FOI 영역의 위치를 제1 영역 또는 제2 영역에 위치하도록 제어하고, 상기 구동 부재가 상기 FOI 영역의 위치를 상기 제1 영역에서 상기 제2 영역으로 이동할 경우, 상기 복수의 점 패턴 중 일측 끝에 위치하는 제1 점 패턴을 상기 복수의 점 패턴 중 타측 끝에 위치하는 제2 점 패턴보다 상기 제1 영역에 대한 외측으로 이동시킬 수 있다.
또한, 상기 제2 영역으로 이동한 상기 제2 점 패턴과 이동 전 상기 제1 영역의 상기 제1 점 패턴 사이의 간격은, 상기 제1 또는 제2 영역에 위치한 상기 FOI 영역 내에 배치된 상기 제1 및 제2 점 패턴 사이의 간격보다 작을 수 있다.
또한, 상기 제2 영역은 복수의 서브 영역들을 포함하고, 구동력이 인가되지 않은 상기 제1 렌즈부가 상기 구동 부재에 의해 이동할 경우, 상기 FOI 영역은 초기 위치로 정의되는 상기 제1 영역에서 상기 제2 영역의 상기 복수의 서브 영역들 중 선택되는 하나의 서브 영역으로 이동할 수 있다.
또한, 상기 제2 영역의 복수의 서브 영역은 제2-1 영역, 상기 제2-1 영역과 상기 제1 방향으로 이격된 제2-2 영역, 상기 제2-1 영역과 상기 제2 방향으로 이격된 제2-3 영역 및 상기 제2-2 영역과 상기 제2 방향으로 이격되며 상기 제2-3 영역과 상기 제1 방향으로 이격된 제2-4 영역을 포함하고, 상기 제2-1 내지 제2-4 영역 각각은 상기 제1 영역에 대해 상기 광축에 수직이며 상기 제1 및 제2 방향의 대각 방향인 제3 방향에 위치할 수 있다.
또한, 상기 광축 방향을 기준으로 상기 제1 영역은 상기 제2-1 내지 제2-4 영역과 부분적으로 오버랩될 수 있다. 또한, 상기 광축 방향을 기준으로 상기 제2-1 내지 제2-4 영역은 서로 오버랩되지 않을 수 있다. 또한, 상기 광축 방향을 기준으로 상기 제2-1 및 제2-3 영역, 상기 제2-2 및 제2-4 영역은 서로 부분적으로 오버랩되고, 상기 제2-1 및 제2-2 영역, 상기 제2-3 및 제2-4 영역은 서로 오버랩되지 않을 수 있다.
또한, 상기 구동 부재의 구동력이 인가되지 않을 경우, 상기 광원에서 방출된 출력광의 FOI(Field of illumination) 각도는 하기 수학식 1을 만족할 수 있다.
[수학식 1]
Figure PCTKR2021009913-appb-img-000001
(수학식 1에서 FOI는 상기 구동 부재의 구동력이 인가되지 않은 초기 상태에서의 상기 출력광의 전체 FOI 각도를 의미할 수 있고, D는 상기 광원의 유효 영역의 대각선 길이를 의미할 수 있다.) 또한, 상기 출력광의 FOI 각도는 60도 이하일 수 있다. 또한, 상기 제1 렌즈부가 상기 제1 방향으로 이동할 경우, 상기 제1 렌즈부의 상기 제1 방향 이동 거리는 하기 수학식 2를 만족할 수 있다.
[수학식 2]
Figure PCTKR2021009913-appb-img-000002
(수학식 2에서 S1는 상기 광축을 기준으로 상기 제1 렌즈부가 상기 제1 방향으로 움직이는 이동 거리를 의미하고, EFL은 상기 제1 렌즈부의 유효 초점 거리를 의미한다. 또한, dx는 상기 광원의 상기 제1 방향 길이를 의미한다.)
또한, 상기 제1 렌즈부가 상기 제2 방향으로 이동할 경우, 상기 제1 렌즈부의 상기 제2 방향 이동 거리는 하기 수학식 3을 만족할 수 있다.
[수학식 3]
Figure PCTKR2021009913-appb-img-000003
(수학식 3에서 S2는 상기 광축을 기준으로 상기 제1 렌즈부가 상기 제2 방향으로 움직이는 이동 거리를 의미하고, EFL은 상기 제1 렌즈부의 유효 초점 거리를 의미한다. 또한, dx는 상기 광원의 상기 제1 방향 길이를 의미한다.)
또한, 상기 제1 렌즈부가 상기 제1 및 제2 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동할 경우, 상기 광원에서 방출된 출력광의 전체 FOI(Field of illumination) 각도는 하기 수학식 4를 만족할 수 있다.
[수학식 4]
Figure PCTKR2021009913-appb-img-000004
(수학식 4에서 FOIS는 상기 제1 렌즈부의 이동에 의해 변화한 상기 거리 측정 카메라의 전체 FOI 각도를 의미한다. 또한, FOIX는 상기 제1 방향의 FOI 각도를 의미하고, FOIY는 상기 제2 방향의 FOI 각도를 의미한다.)
실시예에 따른 거리 측정 카메라는 객체에 대한 깊이 정보를 효과적으로 파악할 수 있고, 향상된 공간 해상도를 가질 수 있다. 자세하게, 실시예는 제1 렌즈부 및 광원 중 적어도 하나의 위치를 제어하여 출력광에 의해 형성되는 FOI 영역의 위치를 제어할 수 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 거리 측정 카메라는 보다 넓은 FOI 각도, FOI 영역 면적을 가지는 출력광을 제공할 수 있다. 실시예에 따른 거리 측정 카메라는 상대적으로 작은 크기를 가지는 발광소자, 또는 상대적으로 적은 수의 에미터를 포함하는 발광소자, 또는 상대적으로 작은 FOI 각도를 가지는 광원을 이용하여 출력광의 FOI 각도, FOI 영역 면적을 제어할 수 있다. 이에 따라, 상기 거리 측정 카메라는 향상된 소비 전력 특성을 가질 수 있다. 실시예에 따른 거리 측정 카메라는 전방에 위치한 객체의 크기, 형태, 객체와의 거리, 객체의 이동 여부 등을 고려하여 상기 객체에 최적의 광을 제공할 수 있다. 이에 따라, 상기 거리 측정 카메라는 객체에 대한 깊이 정보를 트래킹(tracking)하며 획득할 수 있고, 향상된 공간 해상도 특성을 가질 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 거리 측정 카메라의 구성도이다.
도 2는 실시예에 따른 거리 측정 카메라에서 발광부 및 수광부의 구성도이다.
도 3은 거리 측정 카메라에서 발광부가 생성하는 광 신호를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 실시예에 따른 거리 측정 카메라의 광 패턴을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 실시예에 따른 거리 측정 카메라에서 발광부의 배치를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5에 따른 거리 측정 카메라에서 제1 렌즈부의 이동을 나타낸 도면이다.
도 7 실시예에 따른 거리 측정 카메라에서 발광부의 배치를 나타낸 다른 도면이다.
도 8은 도 7에 따른 거리 측정 카메라에서 광원의 이동을 나타낸 도면이다.
도 9 내지 도 14는 발광부에서 방출된 출력광에 의해 n미터 이격된 위치에 형성된 FOI(Field of illumination) 영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 15 내지 도 17은 실시예에 따른 거리 측정 카메라에서 FOI(Field of illumination) 각도를 설명하기 위한 도면이다.
도 18 내지 도 20은 다양한 모드에 따라 형성되는 FOI 영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 21 및 도 22는 실시예에 따른 거리 측정 카메라가 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 카메라의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 거리 측정 카메라(1000)는 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 거리 측정 카메라(1000)를 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. 일례로, 상기 거리 측정 카메라(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. 일례로, 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. 일례로, 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 거리 측정 카메라(1000)는 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. 일례로, 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 더 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 제2 제어부는 상기 발광부(100)의 제1 렌즈부(130) 및 상기 광원(110) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 일례로, 상기 제2 제어부는 상기 구동 부재(150)에 인가되는 구동 신호를 제어할 수 있다. 또한, 상기 제2 제어부는 상기 광원(110)에 인가되는 구동 신호를 제어할 수 있다.
상기 제어부는 상기 거리 측정 카메라(1000)의 전방에 위치한 객체의 크기, 위치, 형태 등에 따라 상기 발광부(100)의 구동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부는 상기 객체의 위치에 따라 방출되는 광의 강도, 광 패턴의 크기, 광 패턴의 형태 등을 제어할 수 있다.
상기 거리 측정 카메라(1000)는 객체를 향해 광을 방출하고 객체에 반사되어 되돌아오는 광의 시간 또는 위상 차이를 바탕으로 객체의 깊이 정보를 산출하는 TOF(Time of flight) 카메라일 수 있다.
또한, 도면에는 도시하지 않았으나 상기 거리 측정 카메라(1000)는 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. 일례로, 상기 단자는 상기 광학 기기와의 물리적, 전기적 연결을 위한 커넥터일 수 있다.
상기 연결부는 후술할 상기 거리 측정 카메라(1000)의 기판과 상기 결합부 사이에 배치될 수 있다. 상기 연결부는 상기 기판과 상기 결합부를 연결할 수 있다. 일례로, 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.
도 2는 실시예에 따른 거리 측정 카메라에서 발광부 및 수광부의 구성도이고, 도 3은 실시예에 따른 거리 측정 카메라에서 발광부가 생성하는 광 신호를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 실시예에 따른 거리 측정 카메라의 광 패턴을 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 5는 실시예에 따른 거리 측정 카메라에서 발광부의 배치를 나타낸 도면이고, 도 6은 도 5에 따른 거리 측정 카메라에서 제1 렌즈부의 이동을 나타낸 도면이다. 또한, 도 7은 실시예에 따른 거리 측정 카메라에서 발광부의 배치를 나타낸 다른 도면이고, 도 8은 도 7에 따른 거리 측정 카메라에서 광원의 이동을 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 8을 참조하여 실시예에 따른 발광부(100) 및 수광부(300)에 대해 보다 상세히 설명한다.
먼저 도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 발광부(100)는 광원(110), 제1 렌즈부(130) 및 구동 부재(150)를 포함할 수 있다.
상기 발광부(100)는 제1 기판(미도시) 상에 배치될 수 있다. 상기 제1 기판은 상기 발광부(100)를 지지할 수 있다. 상기 제1 기판은 상기 발광부(100)와 전기적으로 연결될 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 광원(110)은 상기 제1 기판 상에 배치될 수 있다. 상기 광원(110)은 상기 제1 기판의 상면과 직접 접촉하며 상기 제1 기판과 전기적으로 연결될 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 에미터를 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 설정된 파장 대역의 광을 방출할 수 있다. 자세하게, 상기 광원(110)은 가시광 또는 적외선 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 하나 또는 복수의 발광소자를 포함할 수 있다. 일례로, 상기 광원(110)이 하나의 발광소자를 포함할 경우, 상기 하나의 발광소자는 광 방출을 위한 복수의 어퍼쳐(aperture)를 포함할 수 있고, 상기 복수의 어퍼쳐는 소정의 규칙을 가지며 배치될 수 있다. 또한, 상기 광원(110)이 복수의 발광소자를 포함할 경우, 상기 복수의 발광소자는 상기 제1 기판 상에 설정된 패턴을 따라 배치될 수 있다. 그리고, 상기 복수의 발광소자 각각은 광 방출을 위한 복수의 어퍼쳐를 포함하며, 상기 복수의 어퍼쳐는 소정의 규칙을 가지며 배치될 수 있다.
또한, 상기 광원(110)은 복수의 어퍼쳐를 개별적으로 제어하기 위한 복수의 채널을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 광원(110)은 복수의 어퍼쳐를 선택적으로 구동할 수 있다.
또한, 상기 광원(110)은 설정된 광 신호를 형성할 수 있다.
예를 들어, 도 3(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 3(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 3(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) 상에는 제1 렌즈부(130)가 배치될 수 있다. 상기 제1 렌즈부(130)는 상기 광원(110)과 이격되는 복수의 렌즈 및 상기 렌즈를 수용하는 하우징을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제1 렌즈부(130)는 3매의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 렌즈는 유리(glass), 플라스틱(plastic) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제1 렌즈부(130)는 상기 광원(110)에서 방출된 광의 경로를 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 렌즈부(130)는 상기 광원(110)에서 방출된 광을 확산, 산란, 굴절, 집광 등을 시킬 수 있다.
상기 제1 렌즈부(130)의 복수의 렌즈는 콜리메이터 렌즈(collimator lens)를 포함할 수 있다. 상기 콜리메이터 렌즈는 상기 광원(110)에서 출력된 광을 콜리메이팅(collimating)할 수 있다. 여기서 콜리메이팅(collimating)은 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 렌즈부(130)는 상기 광원(110)에서 방출된 광의 방출 경로 상에 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 콜리메이터 렌즈는 상기 광원(110)에서 방출된 광의 방출 경로 상에 배치될 수 있다. 상기 콜리메이터 렌즈는 중심이 상기 광원(110)의 광축(OA)과 중첩될 수 있다.
상기 제1 렌즈부(130)는 상기 광원(110)과 설정된 간격을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 콜리메이터 렌즈는 상기 광원(110)과 설정된 간격을 가질 수 있다. 일례로, 상기 제1 렌즈부(130), 예컨대 상기 콜리메이터 렌즈의 초점은 상기 광원(110)에 배치되어 점 패턴의 광을 제공할 수 있고, 상기 초점이 상기 광원(110) 상에 배치되어 면 패턴의 광을 제공할 수 있다.
상기 제1 렌즈부(130)는 설정된 FOI(Field of illumination) 각도를 갖는 출력광을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 광원(110)에서 방출된 광은 상기 제1 렌즈부(130)를 통과하여 설정된 FOI 각도를 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제1 렌즈부(130)는 상기 콜리메이터 렌즈를 통과한 평행광의 광의 경로를 변경하여 상기 출력광이 설정된 화각을 가지도록 할 수 있다. 예를 들어, 상기 광원(110)의 발산각(divergence angle)은 약 15도 이상 내지 약 30도 이하일 수 있다. 또한, 상기 출력광의 FOI 각도는 약 60도 이하일 수 있다. 자세하게, 상기 출력광의 FOI 각도는 약 55도 이하일 수 있다. 더 자세하게, 상기 출력광의 FOI 각도는 약 50도 이하일 수 있다. 즉, 상기 출력광은 상대적으로 작은 FOI 각도를 가질 수 있다. 일례로, 상기 FOI 각도가 상대적으로 클 경우 예컨대 60도를 초과할 경우, 형성되는 FOI 영역을 이동시켜 전체 FOI 각도, FOI 영역의 면적을 증가시키는 효과가 미미할 수 있다. 그러나, 실시예는 상술한 바와 같이 상대적으로 작은 FOI 각도를 가짐에 따라 전체 FOI 각도 및 형성되는 FOI 영역의 면적을 효과적으로 증가시킬 수 있다.
상기 제1 렌즈부(130)는 설정된 유효 초점 거리(effective focal length; EFL)를 가질 수 있다. 자세하게, 상기 콜리메이터 렌즈는 고정된 유효 초점 거리(EFL)를 가질 수 있다. 상기 제1 렌즈부(130)의 유효 초점 거리(EFL)는 약 340㎛ 내지 약 1050㎛ 일 수 있다.
또한, 상기 제1 렌즈부(130)는 후방 초점 거리(back focal length; BFL)를 가질 수 있다. 여기서 상기 후방 초점 거리(BFL)는 상기 광원(110)과 최인접한 상기 제1 렌즈부(130)의 마지막 렌즈의 광원(110) 측 면에서 후방 초점까지의 광축 방향 거리를 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 광원(110)이 상기 후방 초점에 배치되는 경우, 상기 후방 초점 거리(BFL)는 상기 광원(110)과 마주하는 상기 콜리메이터 렌즈의 광 측 면과 상기 광원(110)의 상면까지의 거리일 수 있다. 상기 후방 초점 거리(BFL)는 상기 유효 초점 거리(EFL)보다 클 수 있다.
상기 제1 렌즈부(130)는 상기 광원(110)에서 방출된 광이 객체에 직접적으로 조사되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 렌즈부(130)는 상기 광원(110)에서 방출된 광을 제어하여 사람의 눈, 피부 등과 같이 광에 민감한 영역에 광이 직접적으로 조사되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 제1 렌즈부(130)는 상기 광원(110)에서 방출된 광의 균일도를 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 렌즈부(130)는 상기 광원(110)의 복수의 에미터와 대응되는 영역에 광이 집중되는 핫스팟(hot spot)이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 제1 렌즈부(130)는 상기 광원(110)에서 방출된 광을 수신하여 다양한 형태로 변형시킬 수 있다. 일례로, 상기 제1 렌즈부(130)는 상기 광원(110)에서 방출된 광을 원형, 타원형, 다각형 등 다양한 단면 형상으로 변형시킬 수 있다.
자세하게, 상기 제1 렌즈부(130)는 상기 광원(110)에서 방출된 광을 수신하여 도 4(a)와 같이 복수의 점 패턴을 가지는 점 광원의 형태로 변형할 수 있다. 예를 들어, 상기 발광부(100)에서 방출된 광은 상기 제1 렌즈부(130)와 n미터 이격된 영역에 소정의 면적을 가지는 FOI(Field of illumination) 영역을 형성할 수 있다. 상기 복수의 점 패턴은 상기 FOI 영역 내에 배치될 수 있다. 이때, 상기 복수의 점 패턴은 상기 n미터 이격된 영역에서 소정의 크기를 가질 수 있고, 소정의 간격으로 서로 이격될 수 있다.
또한, 상기 제1 렌즈부(130)는 상기 광원(110)에서 방출된 광을 수신하여 도 4(b)와 같이 면 광원의 형태로 변형할 수 있다. 예를 들어, 상기 발광부(100)에서 방출된 광은 상기 제1 렌즈부(130)와 n미터(meter) 이격된 영역에 면 형태로 소정의 면적을 가지는 FOI(Field of illumination)을 형성할 수 있다.
상기 구동 부재(150)는 상기 광원(110) 및 상기 제1 렌즈부(130) 중 적어도 하나와 연결될 수 있다. 상기 구동 부재(150)는 적어도 하나의 액추에이터(actuator)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 구동 부재(150)는 액추에이터로 VCM(Voice Coil Motor), 피에조 소자(Piezo-electric device), 형상 기억 합금, MEMS 소자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 구동 부재(150)는 상기 광원(110) 및 상기 제1 렌즈부(130) 중 적어도 하나와 연결되며, 상기 액추에이터의 구동력을 이용하여 상기 제1 렌즈부(130) 및 상기 광원(110) 중 적어도 하나의 렌즈를 이동시킬 수 있다. 자세하게, 상기 구동 부재(150)는 상기 제1 렌즈부(130)를 통과한 상기 광원(110)의 광축(OA)을 상기 제1 렌즈부(130)의 중심으로부터 이동시킬 수 있다.
상기 수광부(300)는 상기 발광부(100)와 나란히 배치될 수 있다. 상기 수광부(300)는 설정된 화각(FOV; Field of view)을 가지며 상기 발광부(100)에서 방출되어 객체에 반사된 광을 감지할 수 있다. 상기 수광부(300)는 제2 기판 상에 배치되며 이미지 센서(310) 및 제2 렌즈부(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 발광부(100)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.
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 제2 기판은 상기 제1 기판과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 기판은 상기 제1 기판과 분리되어 이격되거나, 일체로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 이미지 센서(310)는 상기 광원(110)과 나란히 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 거리 측정 카메라(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)의 광축은 상기 광원(110)의 광축(OA)과 평행할 수 있다.
상기 이미지 센서(310)는 제1 방향 길이(x축 방향 길이; a) 및 제2 방향 길이(y축 방향 길이; b)를 가지며 상기 광원(110)에서 방출된 광과 대응되는 파장의 광을 감지할 수 있다. 일례로, 상기 이미지 센서(310)는 상기 광원(110)에서 방출된 적외선(Infrared ray; IR)을 감지할 수 있는 적외선 센서를 포함할 수 있다. 상기 이미지 센서(310)는 후술할 제2 렌즈부(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 렌즈부(330)는 상기 이미지 센서(310) 상에 배치될 수 있다. 상기 제2 렌즈부(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) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제2 렌즈부(330)는 상기 수광부(300)로 입사되는 광 경로 상에 배치될 수 있다. 상기 제2 렌즈부(330)는 상기 광원(110)에서 방출되어 상기 객체에 반사된 광을 상기 이미지 센서(310) 방향으로 통과시킬 수 있다. 이를 위해, 상기 제2 렌즈부(330)는 광축이 상기 이미지 센서(310)의 광축과 대응될 수 있다.
또한, 도면에는 도시하지 않았으나, 상기 발광부(100)는 제1 필터(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 제1 필터는 상기 광원(110) 및 상기 제1 렌즈부(130) 사이에 배치될 수 있다.
상기 제1 필터는 설정된 파장 대역의 광을 통과시키고, 이와 다른 파장 대역의 광을 필터링할 수 있다. 자세하게, 상기 제1 필터는 상기 광원(110)에서 방출된 광 중, 설정된 파장 대역의 광을 통과시킬 수 있고 이와 다른 파장 대역의 광을 차단할 수 있다. 또한, 상기 수광부(300)는 제2 필터(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 제2 필터는 상기 객체와 상기 이미지 센서(310) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 필터는 상기 이미지 센서(310) 및 상기 제2 렌즈부(330) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제2 필터는 설정된 파장 대역의 광을 통과시키고, 이와 다른 파장 대역의 광을 필터링 할 수 있다. 자세하게, 상기 제2 필터는 상기 제2 렌즈부(330)를 통해 상기 수광부(300)에 입사된 광 중, 상기 광원(110)과 대응되는 파장의 광을 통과시킬 수 있고, 상기 광원(110)과 다른 파장 대역의 광을 차단할 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 실시예에 따른 구동 부재(150)는 상기 제1 렌즈부(130)와 연결될 수 있다. 일례로, 상기 구동 부재(150)는 상기 제1 렌즈부(130) 상에 배치되며 상기 제1 렌즈부(130)와 결합할 수 있다. 상기 구동 부재(150)는 상기 제1 렌즈부(130)의 하우징과 결합할 수 있다. 또한, 상기 구동 부재(150)는 상기 제1 렌즈부(130)의 적어도 하나의 렌즈와 결합할 수 있다. 이 경우, 상기 구동 부재(150)는 상기 콜리메이터 렌즈와 결합할 수 있다.
상기 구동 부재(150)는 상기 액추에이터의 구동력을 이용하여 상기 제1 렌즈부(130) 전체 또는 상기 제1 렌즈부(130)에 포함된 적어도 하나의 렌즈를 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 구동 부재(150)는 상기 제2 제어부로부터 인가되는 신호에 의해 상기 제1 렌즈부(130) 전체 또는 상기 적어도 하나의 렌즈를 상기 광축(OA)의 수직인 방향으로 이동시킬 수 있다. 자세하게, 상기 구동 부재(150)는 상기 제1 렌즈부(130) 또는 상기 적어도 하나의 렌즈를 상기 광축(OA)과 수직인 제1 방향(x축 방향) 및 상기 광축(OA)과 상기 제1 방향의 수직인 제2 방향(y축 방향) 중 적어도 하나의 방향으로 이동시킬 수 있다.
즉, 상기 구동 부재(150)는 상기 제1 렌즈부(130)를 통과한 상기 광원(110)의 광축(OA)의 위치를 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 구동 부재(150)가 동작하지 않는 초기 상태에서 상기 광원(110)의 광축(OA)은 상기 제1 렌즈부(130)의 중심과 중첩될 수 있다. 여기서 상기 광축(OA)의 초기 상태의 위치는 초기 위치로 정의할 수 있다.
이후, 상기 구동 부재(150)가 동작할 경우, 상기 제1 렌즈부(130) 전체 또는 상기 제1 렌즈부(130)의 적어도 하나의 렌즈는 이동할 수 있고, 상기 제1 렌즈부(130)를 통과한 광의 상기 광축(OA)은 초기 광축(OA)의 위치로부터 이동할 수 있다. 이에 따라, 상기 광원(110)에서 방출된 광의 경로는 변경될 수 있다.
일례로, 상기 구동 부재(150)는 도 6(a) 또는 도 6(b)와 같이 설정된 범위 내에서 상기 제1 렌즈부(130)를 제1 방향(음(-)의 제1 방향(도 6(a), 양(+)의 제1 방향(도 6(b))으로 이동시킬 수 있다. 이 경우, 상기 광축(OA)은 상기 초기 광축(OA) 위치로부터 제1 방향으로 이동할 수 있고, 상기 제1 렌즈부(130)를 통과한 광의 경로는 제1 방향으로 이동할 수 있다.
또한, 도면에는 도시하지 않았으나, 상기 구동 부재(150)는 설정된 범위 내에서 상기 제1 렌즈부(130)를 제2 방향(양(+)의 제2 방향 또는 음(-)의 제2 방향)으로 이동시킬 수 있다. 이 경우, 상기 광축(OA)은 상기 초기 광축(OA) 위치로부터 제2 방향으로 이동할 수 있고, 상기 제1 렌즈부(130)를 통과한 광의 경로는 제2 방향으로 이동할 수 있다. 또한, 도면에는 도시하지 않았으나, 상기 구동 부재(150)는 설정된 범위 내에서 상기 제1 렌즈부(130)를 제1 및 제2 방향으로 이동시킬 수 있다. 이 경우, 상기 광축(OA)은 상기 초기 광축(OA) 위치로부터 제3 방향(제1 및 제2 방향의 대각 방향)으로 이동할 수 있고, 상기 제1 렌즈부(130)를 통과한 광의 경로는 제3 방향으로 이동할 수 있다. 이에 따라, 상기 광원(110)에서 방출된 광의 경로는 상기 제1 렌즈부(130)를 통과하여 제1 방향, 제2 방향 및 제3 방향 등 다양한 방향으로 이동할 수 있다.
또한, 도 7 및 도 8을 참조하면, 실시예에 따른 구동 부재(150)는 상기 광원(110)과 연결될 수 있다. 일례로, 상기 구동 부재(150)는 상기 광원(110) 상에 배치되며 상기 광원(110)과 결합할 수 있다.
상기 구동 부재(150)는 상기 액추에이터의 구동력을 이용하여 상기 광원(110)을 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 구동 부재(150)는 상기 제2 제어부로부터 인가되는 신호에 의해 상기 광원(110)을 상기 광원(110)의 광축(OA)의 수직인 방향으로 이동시킬 수 있다. 상기 구동 부재(150)는 상기 광원(110)을 제1 및 제2 방향(x축 및 y축 방향) 중 적어도 하나의 방향으로 이동시킬 수 있다.
즉, 상기 구동 부재(150)는 상기 광원(110)의 광축(OA)의 위치를 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 구동 부재(150)가 동작하지 않는 초기 상태에서 상기 광원(110)의 광축(OA)은 상기 제1 렌즈부(130)의 중심과 중첩될 수 있다.
이후, 상기 구동 부재(150)가 동작할 경우, 상기 광원(110)은 이동할 수 있고, 상기 광축(OA)은 상기 초기 광축(OA) 위치로부터 이동할 수 있다. 이에 따라, 상기 광원(110)에서 방출된 광의 경로는 변경될 수 있다.
일례로, 상기 구동 부재(150)는 설정된 범위 내에서 상기 광원(110)을 제1 방향(도 7(a), 양(+)의 제1 방향(도 7(b))으로 이동시킬 수 있다. 이 경우, 상기 광축(OA)은 상기 초기 광축(OA) 위치로부터 제1 방향으로 이동할 수 있고, 상기 제1 렌즈부(130)를 통과한 광의 경로는 제1 방향으로 이동할 수 있다.
또한, 도면에는 도시하지 않았으나, 상기 구동 부재(150)는 설정된 범위 내에서 상기 광원(110)을 제2 방향(양(+)의 제2 방향, 음(-)의 제2 방향)으로 이동시킬 수 있다. 이 경우, 상기 광축(OA)은 상기 초기 광축(OA) 위치로부터 제2 방향으로 이동할 수 있고, 상기 제1 렌즈부(130)를 통과한 광의 경로는 제2 방향으로 이동할 수 있다.
상기 구동 부재(150)는 설정된 범위 내에서 상기 광원(110)을 제1 및 제2 방향으로 이동시킬 수 있다. 이 경우, 상기 광축(OA)은 상기 초기 광축(OA) 위치로부터 제3 방향(제1 및 제2 방향의 대각 방향)으로 이동할 수 있고, 상기 제1 렌즈부(130)를 통과한 광의 경로는 제3 방향으로 이동할 수 있다. 이에 따라, 상기 광원(110)에서 방출된 광의 경로는 상기 제1 렌즈부(130)를 통과하여 제1 방향, 제2 방향 및 제3 방향 등 다양한 방향으로 이동할 수 있다. 즉, 실시예에 따른 구동 부재(150)는 상기 제1 렌즈부(130) 및 상기 광원(110) 중 적어도 하나와 연결되며, 상기 제1 렌즈부(130) 및 상기 광원(110) 중 적어도 하나를 이동시킬 수 있다. 따라서, 실시예는 상기 제1 렌즈부(130)를 통과하는 출력광의 광축(OA)을 이동시킬 수 있고, 상기 출력광을 다양한 방향으로 이동시킬 수 있다.
도 9 내지 도 14는 발광부에서 방출된 광에 의해 n미터 이격된 위치에 형성된 FOI(Field of illumination) 영역을 설명하기 위한 도면이다. 실시예에 따른 거리 측정 카메라(1000)는 상기 구동 부재(150)에서 인가되는 구동력에 의해 FOI 영역이 형성되는 위치를 제어할 수 있다.
도 9를 참조하면, 상기 거리 측정 카메라(1000)는 전방을 향해 광을 방출할 수 있다. 예를 들어, 상기 발광부(100)는 n 미터(meter)로 정의되는 제1 거리(n1)만큼 이격된 영역에 출력광을 제공할 수 있다. 이때, 상기 출력광의 FOI(Field of illumination) 각도는 약 60도 이하일 수 있다. 자세하게, 상기 출력광의 FOI 각도는 약 55도 이하일 수 있다. 더 자세하게, 상기 출력광의 FOI 각도는 약 50도 이하일 수 있다. 이에 따라 상기 발광부(100)는 상기 제1 렌즈부(130)와 제1 거리(n1) 이격된 영역에 소정의 면적을 가지는 FOI(Field of illumination) 영역(L1)을 형성할 수 있다. 또한, 상기 FOI 영역(L1) 내에는 상기 제1 거리(n1)와 대응되는 크기를 가지며 서로 이격된 복수의 점 패턴(510)들의 광이 배치될 수 있다. 상기 복수의 점 패턴(510)들은 이차원으로 배열될 수 있다. 상기 FOI 영역(L1)은 상기 제1 거리(n1)와 대응되는 가로(w1) 및 세로(h1) 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 FOI 영역(L1)은 직사각형 형태를 가질 수 있고, 가로(w1) 및 세로(h1)는 4:3, 16:9, 18:9 등 다양한 비율로 형성될 수 있다.
상기 발광부(100)에서 방출된 출력광은 상기 구동 부재(150)의 구동 여부에 따라 다양한 영역에 제공될 수 있다. 자세하게, 상기 구동 부재(150)는 상기 제1 렌즈부(130)와 연결될 수 있고, 상기 구동 부재(150)의 구동력에 의해 상기 제1 렌즈부(130)를 통과한 상기 광원(110)의 광축(OA)은 이동할 수 있다.
도 10을 참조하면, 상기 구동 부재(150)는 상기 제1 렌즈부(130)에 구동력을 제공하지 않을 수 있다. 즉, 도 10은 구동력이 인가되지 않아 상기 출력광의 광축(OA)이 이동하지 않은 상태일 수 있다. 이 경우, 상기 출력광에 의해 형성된 FOI 영역(L1)은 초기 위치로 정의되는 센터 영역에 위치할 수 있다. 여기서 상기 센터 영역은 제1 영역(CA)으로 명명할 수 있다. 상기 출력광의 광축은 상기 제1 영역(CA)의 중심과 대응될 수 있다.
상기 FOI 영역(L1) 내에는 복수의 점 패턴(510)이 배치될 수 있다. 상기 복수의 점 패턴(510)은 상기 FOI 영역(L1) 내의 일 측 끝에 배치된 제1 점 패턴(511) 및 상기 일 측과 반대되는 타 측 끝에 배치된 제2 점 패턴(512)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 복수의 점 패턴(510)은 상기 FOI 영역(L1) 내의 다른 일 측 끝에 배치된 제3 점 패턴(513) 및 다른 타 측 끝에 배치된 제4 점 패턴(514)을 포함할 수 있다. 여기서 상기 제1 점 패턴(511)과 상기 제2 점 패턴(512), 상기 제3 점 패턴(513)과 상기 제4 점 패턴(514)은 제1 방향으로 가장 먼 거리에 위치한 점 패턴일 수 있다. 또한, 상기 제1 점 패턴(511)과 상기 제3 점 패턴(513), 상기 제2 점 패턴(512)과 상기 제4 점 패턴(514)은 제2 방향으로 가장 먼 거리에 위치한 점 패턴일 수 있다. 즉, 상기 FOI 영역(L1)이 사각형 형태일 경우, 상기 제1 내지 제4 점 패턴(511, 512, 513, 514)는 사각형의 꼭지점과 인접하게 배치된 점 패턴일 수 있다.
도 11 내지 도 14를 참조하면, 상기 구동 부재(150)는 상기 제1 렌즈부(130)에 구동력을 제공할 수 있다. 즉, 도 11 내지 도 14는 구동력이 인가되어 상기 발광부(100)에 광축(OA)이 이동한 상태일 수 있다. 이 경우 상기 FOI 영역(L1)은 상기 제1 영역(CA)으로부터 설정된 영역으로 정의되는 제2 영역의 복수의 서브 영역들 중 선택되는 하나의 서브 영역으로 이동하거나, 하나의 상기 제2 서브 영역에서 다른 상기 제2 서브 영역으로 이동할 수 있다.
상기 구동 부재(150)는 상기 제1 렌즈부(130)를 제1 및 제2 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동시킬 수 있다. 상기 구동 부재(150)는 상기 제1 렌즈부(130)를 제1 및 제2 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동하여 상기 FOI 영역(L1)의 위치를 제어할 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 영역은 복수의 서브 영역들을 포함하며, 복수의 서브 영역들은 제2-1 영역(A1), 제2-2 영역(A2), 제2-3 영역(A3) 및 제2-4 영역(A4)을 포함할 수 있다. 상기 제2-1 내지 제2-4 영역들(A1, A2, A3, A4) 각각은 상기 제1 영역(CA)에 대해 제3 방향(제1 및 제2 방향의 대각 방향)에 위치한 영역일 수 있다. 자세하게, 상기 제2-1 영역(A1)은 상기 제2-2 영역(A2)과 제1 방향으로 나란히 배치될 수 있다. 또한, 상기 제2-1 영역(A1)은 상기 제2-3 영역(A3)과 제2 방향으로 나란히 배치될 수 있다. 또한, 상기 제2-2 영역(A2)은 상기 제2-4 영역(A4)과 제2 방향으로 나란히 배치될 수 있다. 또한, 상기 제2-3 영역(A3)은 상기 제2-4 영역(A4)과 제1 방향으로 나란히 배치될 수 있다. 또한, 상기 제2-4 영역(A4)은 상기 제2-1 영역(A1)과 제3 방향(제1 및 제2 방향의 대각 방향)으로 나란히 배치될 수 있다. 즉, 상기 FOI 영역(L1)은 상기 제1 영역(CA) 이외에 총 4개의 이동 가능한 영역을 포함할 수 있다.
상기 제2-1 내지 제2-4 영역들(A1, A2, A3, A4)은 상기 광원(110)의 광축(OA) 방향을 기준으로 상기 제1 영역(CA)과 부분적으로 오버랩될 수 있다.
또한, 상기 광원(110)의 광축(OA) 방향을 기준으로, 상기 제2-1 내지 제2-4 영역들(A1, A2, A3, A4)은 서로 오버랩 되지 않을 수 있다. 이와 다르게, 상기 제2-1 내지 제2-4 영역들(A1, A2, A3, A4)은 부분적으로 오버랩될 수 있다. 이와 또 다르게, 상기 제2-1 및 제2-3 영역(A1, A3), 상기 제2-2 및 제2-4 영역(A2, A4)은 서로 부분적으로 오버랩되고, 상기 제2-1 및 제2-2 영역(A1, A2), 상기 제2-3 및 제2-4 영역(A3, A4) 영역은 서로 부분적으로 오버랩 되지 않을 수 있다.
상기 제1 렌즈부(130)에 상기 구동 부재(150)의 구동력이 인가될 경우, 상기 제1 렌즈부(130)는 이동할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 거리(n1) 이격된 영역에 형성된 상기 FOI 영역(L1)은 상기 제1 영역(CA)으로부터 이동할 수 있다.
도 11을 참조하면, 상기 구동 부재(150)에 의해 상기 제1 렌즈부(130)는 초기 위치(구동력이 인가되지 않은 상태의 위치)에서 양(+)의 제1 방향 및 음(-)의 제2 방향으로 이동할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 렌즈부(130)를 통과한 광의 광축(OA)은 상기 광원(110)의 광축(OA)의 수직인 방향, 예컨대 제3 방향(제1 및 제2 방향의 대각 방향)으로 이동할 수 있다. 이에 따라, 상기 FOI 영역(L1)은 상기 제1 영역(CA)에서 상기 제2-1 영역(A1)으로 이동할 수 있다. 즉, 상기 제1 렌즈부(130)를 통과한 출력광의 광축은 상기 제1 영역(CA)의 중심에서 상기 제2-1 영역(A1)의 중심으로 이동할 수 있다.
또한, 상기 FOI 영역(L1)의 이동에 의해 상기 FOI 영역(L1) 내에 배치된 복수의 점 패턴(510)들은 이동할 수 있다. 예를 들어, 상기 FOI 영역(L1)이 상기 제1 영역(CA)에서 상기 제2-1 영역(A1)으로 이동할 경우, 상기 제1 영역(CA) 상에 배치된 제1 점 패턴(511), 제2 점 패턴(512), 제3 점 패턴(513) 및 제4 점 패턴(514)은, 상기 제2-1 영역(A1)과 대응되는 제1 점 패턴(511a), 제2 점 패턴(512a), 제3 점 패턴(513a) 및 제4 점 패턴(514a)의 위치로 이동할 수 있다. 여기서, 상기 제2-1 영역(A1) 내에 배치된 상기 제1 점 패턴(511a)은 상기 제2 점 패턴(512a)과 제1 방향으로 가장 먼 거리에 위치할 수 있고, 제3 점 패턴(513a)은 제4 점 패턴(514a)과 제1 방향으로 가장 먼 거리에 위치할 수 있다.
자세하게, 상기 FOI 영역(L1)의 위치가 상기 제1 영역(CA)에서 상기 제2-1 영역(A1)으로 이동할 경우, 상기 제2 점 패턴(512)은 상기 제1 점 패턴(511)보다 외측으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2-1 영역(A1)으로 이동한 제2 점 패턴(512a)의 위치는 이동 전인 상기 제1 영역(CA)에 배치된 상기 제1 점 패턴(511)의 위치와 인접한 외측으로 이동할 수 있다.
더 자세하게, 이동한 상기 제2 점 패턴(512a)은 이동한 상기 제2 점 패턴(512a) 및 이동 전 상기 제1 점 패턴(511) 사이의 간격이 상기 FOI 영역(L1) 내에 배치된 상기 제1 점 패턴(511, 511a) 및 상기 제2 점 패턴(512, 512a) 사이의 간격보다 작은 상기 제1 영역(CA)의 외측으로 이동할 수 있다. 또한, 이동한 상기 제4 점 패턴(514a)은 상기 제1 영역(CA)의 내측으로 이동할 수 있다. 상기 이동한 상기 제4 점 패턴(514a)은 상기 제1 영역(CA)의 중심과 인접한 영역으로 이동할 수 있다.
즉, FOI 영역(L1)이 상기 제1 영역(CA)에서 상기 제2-1 영역(A1)으로 이동할 경우, 상기 제2-1 영역(A1)에서 최외곽에 위치한 복수의 점 패턴의 일부는, 상기 제1 영역(CA)에서 최외곽에 위치한 복수의 점 패턴보다 상기 제1 영역(CA)에 대하여 외측에 위치할 수 있다.
도 12를 참조하면, 상기 구동 부재(150)에 의해 상기 제1 렌즈부(130)는 상기 초기 위치에서 음(-)의 제1 방향 및 음(-)의 제2 방향으로 이동할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 렌즈부(130)를 통과한 광의 광축(OA)은 상기 광원(110)의 광축(OA)의 수직인 방향으로 이동할 수 있다. 이에 따라, 상기 FOI 영역(L1)은 상기 제1 영역(CA)에서 상기 제2-2 영역(A2)으로 이동할 수 있다. 즉, 상기 제1 렌즈부(130)를 통과한 출력광의 광축은 상기 제1 영역(CA)의 중심에서 상기 제2-2 영역(A2)의 중심으로 이동할 수 있다.
또한, 상기 FOI 영역(L1)의 이동에 의해 상기 FOI 영역(L1) 내에 배치된 복수의 점 패턴(510)들은 이동할 수 있다. 예를 들어, 상기 FOI 영역(L1)이 상기 제1 영역(CA)에서 상기 제2-1 영역(A1)으로 이동할 경우, 상기 제1 영역(CA) 상에 배치된 제1 점 패턴(511), 제2 점 패턴(512), 제3 점 패턴(513) 및 제4 점 패턴(514)은 상기 제2-2 영역(A2)과 대응되는 제1 점 패턴(511b), 제2 점 패턴(512b), 제3 점 패턴(513b) 및 제4 점 패턴(514d)의 위치로 이동할 수 있다. 여기서 상기 제2-2 영역(A2) 내에 배치된 상기 제1 점 패턴(511b)은 상기 제2 점 패턴(512b)과 제1 방향으로 가장 먼 거리에 위치할 수 있고, 상기 제3 점 패턴(513b)은 상기 제4 점 패턴(514b)과 제1 방향으로 가장 먼 거리에 위치할 수 있다.
자세하게, 상기 FOI 영역(L1)의 위치가 상기 제1 영역(CA)에서 상기 제2-2 영역(A2)으로 이동할 경우, 상기 제1 점 패턴(511)은 상기 제2 점 패턴(512)보다 외측으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2-2 영역(A2)으로 이동한 제1 점 패턴(511b)의 위치는 이동 전인 상기 제1 영역(CA)에 배치된 상기 제2 점 패턴(512)의 위치와 인접한 외측으로 이동할 수 있다. 자세하게, 이동한 상기 제1 점 패턴(511b)은 이동한 상기 제1 점 패턴(511b) 및 이동 전 상기 제2 점 패턴(512) 사이의 간격이 상기 제1 점 패턴(511, 511a) 및 상기 제2 점 패턴(512, 512a) 사이의 간격보다 작은 상기 제1 영역(CA)의 외측으로 이동할 수 있다. 또한, 이동한 상기 제3 점 패턴(513b)은 상기 제1 영역(CA)의 내측으로 이동할 수 있다. 상기 이동한 제3 점 패턴(513b)은 상기 제1 영역(CA)의 중심과 인접한 영역으로 이동할 수 있다.
즉, FOI 영역(L1)이 상기 제1 영역(CA)에서 상기 제2-2 영역(A2)으로 이동할 경우, 상기 제2-2 영역(A2)에서 최외곽에 위치한 복수의 점 패턴의 일부는, 상기 제1 영역(CA)에서 최외곽에 위치한 복수의 점 패턴보다 상기 제1 영역(CA)에 대하여 외측에 위치할 수 있다.
이와 다르게, 상기 구동 부재(150)에 의해 상기 제1 렌즈부(130)는 상기 제2-1 영역(A1)과 대응되는 위치에서 음(-)의 제1 방향으로 이동할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 렌즈부(130)를 통과한 광의 광축(OA)은 상기 광원(110)의 광축의 수직인 방향으로 이동할 수 있다. 이에 따라, 상기 FOI 영역(L1)은 상기 제2-1 영역(A1)에서 상기 제2-2 영역(A2)으로 이동할 수 있다. 즉, 상기 제1 렌즈부(130)를 통과한 출력광의 광축은 상기 제2-1 영역(A1)의 중심에서 상기 제2-2 영역(A2)의 중심으로 이동할 수 있다.
또한, 상기 FOI 영역(L1)의 이동에 의해 상기 FOI 영역(L1) 내에 배치된 복수의 점 패턴(510)들은 이동할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2-1 영역(A1) 상에 배치된 제1 점 패턴(511a), 제2 점 패턴(512a), 제3 점 패턴(513a) 및 제4 점 패턴(514a)은 상기 제2-2 영역(A2)과 대응되는 제1 점 패턴(511b), 제2 점 패턴(512b), 제3 점 패턴(513b) 및 제4 점 패턴(514b)의 위치로 이동할 수 있다.
자세하게, 상기 FOI 영역(L1)의 위치가 상기 제2-1 영역(A1)에서 상기 제2-2 영역(A2)으로 이동할 경우, 상기 제1 점 패턴(511a)은 상기 제2 점 패턴(512a)보다 외측으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2-2 영역(A2)으로 이동한 제1 점 패턴(511b)의 위치는 이동 전인 상기 제2-1 영역(A1)에 배치된 상기 제2 점 패턴(512a)의 위치와 인접한 외측으로 이동할 수 있다. 자세하게, 이동한 상기 제1 점 패턴(511b)은 이동한 상기 제1 점 패턴(511b) 및 이동 전 상기 제2 점 패턴(512a) 사이의 간격이 상기 제1 점 패턴(511a, 511b) 및 상기 제2 점 패턴(512a, 512b) 사이의 간격보다 작은 상기 제2-1 영역(A1)의 외측으로 이동할 수 있다.
또한, 상기 제3 점 패턴(513a)은 상기 제4 점 패턴(514a)보다 외측으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2-2 영역(A2)으로 이동한 제3 점 패턴(513a)의 위치는 이동 전인 상기 제2-1 영역(A1)에 배치된 상기 제4 점 패턴(514a)의 위치와 인접한 외측으로 이동할 수 있다. 자세하게, 이동한 상기 제3 점 패턴(513b)은 이동한 상기 제3 점 패턴(513b) 및 이동 전 상기 제4 점 패턴(514a) 사이의 간격이 상기 제3 점 패턴(513a, 513b) 및 상기 제4 점 패턴(514a, 514b) 사이의 간격보다 작은 상기 제2-1 영역(A1)의 외측으로 이동할 수 있다.
도 13을 참조하면, 상기 구동 부재(150)에 의해 상기 제1 렌즈부(130)는 상기 초기 위치에서 양(+)의 제1 방향 및 양(+)의 제2 방향으로 이동할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 렌즈부(130)를 통과한 광의 광축(OA)은 상기 광원(110)의 광축(OA)의 수직인 방향으로 이동할 수 있다. 이에 따라, 상기 FOI 영역(L1)은 상기 제1 영역(CA)에서 상기 제2-3 영역(A3)으로 이동할 수 있다. 즉, 상기 제1 렌즈부(130)를 통과한 출력광의 광축은 상기 제1 영역(CA)의 중심에서 상기 제2-3 영역(A3)의 중심으로 이동할 수 있다.
상기 FOI 영역(L1)의 이동에 의해 상기 FOI 영역(L1) 내에 배치된 복수의 점 패턴(510)들은 이동할 수 있다. 예를 들어, 상기 FOI 영역(L1)이 상기 제1 영역(CA)에서 상기 제2-3 영역(A3)으로 이동할 경우, 상기 제1 영역(CA) 상에 배치된 제1 점 패턴(511), 제2 점 패턴(512), 제3 점 패턴(513) 및 제4 점 패턴(514)은 상기 제2-3 영역(A3)과 대응되는 제1 점 패턴(511c), 제2 점 패턴(512c), 제3 점 패턴(513c) 및 제4 점 패턴(514c)의 위치로 이동할 수 있다. 여기서 상기 제2-3 영역(A3) 내에 배치된 상기 제1 점 패턴(511c)은 상기 제2 점 패턴(512c)와 제1 방향으로 가장 먼 거리에 위치할 수 있고, 상기 제3 점 패턴(513c)은 상기 제4 점 패턴(514c)과 제1 방향으로 가장 먼 거리에 위치할 수 있다.
자세하게, 상기 FOI 영역(L1)의 위치가 상기 제1 영역(CA)에서 상기 제2-3 영역(A3)으로 이동할 경우, 상기 제3 점 패턴(513)은 상기 제4 점 패턴(514)보다 외측으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2-3 영역(A3)으로 이동한 제4 점 패턴(514c)의 위치는 이동 전인 상기 제1 영역(CA)에 배치된 상기 제3 점 패턴(513)의 위치와 인접한 외측으로 이동할 수 있다. 자세하게, 이동한 상기 제4 점 패턴(514c)은 이동한 상기 제4 점 패턴(514c) 및 이동 전 상기 제3 점 패턴(513) 사이의 간격이 상기 제3 점 패턴(513, 513c) 및 상기 제4 점 패턴(514, 514c) 사이의 간격보다 작은 상기 제1 영역(CA)의 외측으로 이동할 수 있다. 또한, 이동한 상기 제2 점 패턴(512c)은 상기 제1 영역(CA)의 내측으로 이동할 수 있다. 상기 이동한 제2 점 패턴(512c)은 상기 제1 영역(CA)의 중심과 인접한 영역으로 이동할 수 있다. 즉, FOI 영역(L1)이 상기 제1 영역(CA)에서 상기 제2-3 영역(A3)으로 이동할 경우, 상기 제2-3 영역(A3)에서 최외곽에 위치한 복수의 점 패턴의 일부는, 상기 제1 영역(CA)에서 최외곽에 위치한 복수의 점 패턴보다 상기 제1 영역(CA)에 대하여 외측에 위치할 수 있다. 이와 다르게, 상기 구동 부재(150)에 의해 상기 제1 렌즈부(130)는 상기 제2-1 영역(A1)과 대응되는 위치에서 양(+)의 제2 방향으로 이동할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 렌즈부(130)를 통과한 광의 광축(OA)은 상기 광원(110)의 광축의 수직인 방향으로 이동할 수 있다. 이에 따라, 상기 FOI 영역(L1)은 상기 제2-1 영역(A1)에서 상기 제2-3 영역(A3)으로 이동할 수 있다. 즉, 상기 제1 렌즈부(130)를 통과한 출력광의 광축은 상기 제2-1 영역(A1)의 중심에서 상기 제2-3 영역(A3)의 중심으로 이동할 수 있다.
상기 FOI 영역(L1)의 이동에 의해 상기 FOI 영역(L1) 내에 배치된 복수의 점 패턴(510)들은 이동할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2-1 영역(A1) 상에 배치된 제1 점 패턴(511a), 제2 점 패턴(512a), 제3 점 패턴(513a) 및 제4 점 패턴(514a)은 상기 제2-3 영역(A3)과 대응되는 제1 점 패턴(511c), 제2 점 패턴(512c), 제3 점 패턴(513c) 및 제4 점 패턴(514c)의 위치로 이동할 수 있다.
자세하게, 상기 FOI 영역(L1)의 위치가 상기 제2-1 영역(A1)에서 상기 제2-3 영역(A3)으로 이동할 경우, 상기 제1 점 패턴(511a)은 상기 제3 점 패턴(513a)보다 외측으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2-3 영역(A3)으로 이동한 제1 점 패턴(511c)의 위치는 이동 전인 상기 제2-1 영역(A1)에 배치된 상기 제3 점 패턴(513a)의 위치와 인접한 외측으로 이동할 수 있다. 자세하게, 이동한 상기 제1 점 패턴(511c)은 이동한 상기 제1 점 패턴(511c) 및 이동 전 상기 제3 점 패턴(513a) 사이의 간격이 상기 제1 점 패턴(511a, 511c) 및 상기 제3 점 패턴(513a, 513c) 사이의 간격보다 작은 상기 제2-1 영역(A1)의 외측으로 이동할 수 있다.
또한, 상기 제2 점 패턴(512a)은 상기 제4 점 패턴(514a)보다 외측으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2-3 영역(A3)으로 이동한 제2 점 패턴(512c)의 위치는 이동 전인 상기 제2-1 영역(A1)에 배치된 상기 제4 점 패턴(514a)의 위치와 인접한 외측으로 이동할 수 있다. 자세하게, 이동한 상기 제2 점 패턴(512c)은 이동한 상기 제2 점 패턴(512c) 및 이동 전 상기 제4 점 패턴(514a) 사이의 간격이 상기 제2 점 패턴(512a, 512c) 및 상기 제4 점 패턴(514a, 514c) 사이의 간격보다 작은 제2-1 영역(A1) 외측으로 이동할 수 있다.
또한, 도 14를 참조하면, 상기 구동 부재(150)에 의해 상기 제1 렌즈부(130)는 상기 초기 위치에서 음(-)의 제1 방향 및 양(+)의 제2 방향으로 이동할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 렌즈부(130)를 통과한 광의 광축(OA)은 상기 광원(110)의 광축(OA)의 수직인 방향으로 이동할 수 있다. 이에 따라, 상기 FOI 영역(L1)은 상기 제1 영역(CA)에서 상기 제2-4 영역(A4)으로 이동할 수 있다. 즉, 상기 제1 렌즈부(130)를 통과한 출력광의 광축은 상기 제1 영역(CA)의 중심에서 상기 제2-4 영역(A4)의 중심으로 이동할 수 있다.
또한, 상기 FOI 영역(L1)의 이동에 의해 상기 FOI 영역(L1) 내에 배치된 복수의 점 패턴(510)들은 이동할 수 있다. 예를 들어, 상기 FOI 영역(L1)이 상기 제1 영역(CA)에서 상기 제2-4 영역(A4)으로 이동할 경우, 상기 제1 영역(CA) 상에 배치된 제1 점 패턴(511), 제2 점 패턴(512), 제3 점 패턴(513) 및 제4 점 패턴(514)은 상기 제2-4 영역(A4)과 대응되는 제1 점 패턴(511d), 제2 점 패턴(512d), 제3 점 패턴(513d) 및 제4 점 패턴(514d)의 위치로 이동할 수 있다. 여기서 상기 제2-4 영역(A4) 내에 배치된 상기 제1 점 패턴(511d)은 상기 제2 점 패턴(512d)와 제1 방향으로 가장 먼 거리에 위치할 수 있고, 상기 제3 점 패턴(513d)은 상기 제4 점 패턴(514d)과 제1 방향으로 가장 먼 거리에 위치할 수 있다.
자세하게, 상기 FOI 영역(L1)의 위치가 상기 제1 영역(CA)에서 상기 제2-4 영역(A4)으로 이동할 경우, 상기 제3 점 패턴(513)은 상기 제4 점 패턴(514)보다 외측으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2-4 영역(A4)으로 이동한 제3 점 패턴(513d)의 위치는 이동 전인 상기 제1 영역(CA)에 배치된 상기 제4 점 패턴(514)의 위치와 인접한 외측으로 이동할 수 있다. 자세하게, 이동한 상기 제3 점 패턴(513d)은 이동한 상기 제3 점 패턴(513d) 및 이동 전 상기 제4 점 패턴(514) 사이의 간격이 상기 제3 점 패턴(513, 513d) 및 상기 제4 점 패턴(514, 514d) 사이의 간격보다 작은 상기 제1 영역(CA)의 외측으로 이동할 수 있다. 또한, 이동한 상기 제1 점 패턴(511d)은 상기 제1 영역(CA)의 내측으로 이동할 수 있다. 상기 이동한 제1 점 패턴(511d)은 상기 제1 영역(CA)의 중심과 인접한 영역으로 이동할 수 있다. 즉, FOI 영역(L1)이 상기 제1 영역(CA)에서 상기 제2-4 영역(A4)으로 이동할 경우, 상기 제2-4 영역(A4)에서 최외곽에 위치한 복수의 점 패턴의 일부는, 상기 제1 영역(CA)에서 최외곽에 위치한 복수의 점 패턴보다 상기 제1 영역(CA)에 대하여 외측에 위치할 수 있다. 이와 다르게, 상기 구동 부재(150)에 의해 상기 제1 렌즈부(130)는 상기 제2-2 영역(A2)과 대응되는 위치에서 양(+)의 제2 방향으로 이동할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 렌즈부(130)를 통과한 광의 광축(OA)은 상기 광원(110)의 광축의 수직인 방향으로 이동할 수 있다. 이에 따라, 상기 FOI 영역(L1)은 상기 제2-2 영역(A2)에서 상기 제2-4 영역(A4)으로 이동할 수 있다. 즉, 상기 제1 렌즈부(130)를 통과한 출력광의 광축은 상기 제2-2 영역(A2)의 중심에서 상기 제2-4 영역(A4)의 중심으로 이동할 수 있다.
상기 FOI 영역(L1)의 이동에 의해 상기 FOI 영역(L1) 내에 배치된 복수의 점 패턴(510)들은 이동할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2-2 영역(A2) 상에 배치된 제1 점 패턴(511b), 제2 점 패턴(512b), 제3 점 패턴(513b) 및 제4 점 패턴(514b)은 상기 제2-4 영역(A4)과 대응되는 제1 점 패턴(511d), 제2 점 패턴(512d), 제3 점 패턴(513d) 및 제4 점 패턴(514d)의 위치로 이동할 수 있다.
자세하게, 상기 FOI 영역(L1)의 위치가 상기 제2-1 영역(A1)에서 상기 제2-4 영역(A4)으로 이동할 경우, 상기 제1 점 패턴(511b)은 상기 제3 점 패턴(513b)보다 외측으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2-4 영역(A4)으로 이동한 제1 점 패턴(511d)의 위치는 이동 전인 상기 제2-2 영역(A2)에 배치된 상기 제3 점 패턴(513b)의 위치와 인접한 외측으로 이동할 수 있다. 자세하게, 상기 이동한 제1 점 패턴(511d)은 이동한 상기 제1 점 패턴(511d) 및 이동 전 상기 제3 점 패턴(513b) 사이의 간격이 상기 제1 점 패턴(511b, 511d) 및 상기 제3 점 패턴(513b, 513d) 사이의 간격보다 작은 상기 제2-2 영역(A2)의 외측으로 이동할 수 있다.
또한, 상기 제2 점 패턴(512b)은 상기 제4 점 패턴(514b)보다 외측으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2-4 영역(A4)으로 이동한 제2 점 패턴(512b)의 위치는 이동 전인 상기 제2-2 영역(A2)에 배치된 상기 제4 점 패턴(514b)의 위치와 인접한 외측으로 이동할 수 있다. 자세하게, 상기 이동한 상기 제2 점 패턴(512d)은 이동한 상기 제2 점 패턴(512d) 및 이동 전 상기 제4 점 패턴(514b) 사이의 간격이 상기 제2 점 패턴(512b, 512d) 및 상기 제4 점 패턴(514b, 514d) 사이의 간격보다 작은 제2-2 영역(A2)의 외측으로 이동할 수 있다. 이와 또 다르게, 상기 구동 부재(150)에 의해 상기 제1 렌즈부(130)는 상기 제2-3 영역(A3)과 대응되는 위치에서 음(-)의 제1 방향으로 이동할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 렌즈부(130)를 통과한 광의 광축(OA)은 상기 광원(110)의 광축의 수직인 방향으로 이동할 수 있다. 이에 따라, 상기 FOI 영역(L1)은 상기 제2-3 영역(A3)에서 상기 제2-4 영역(A4)으로 이동할 수 있다. 즉, 상기 제1 렌즈부(130)를 통과한 출력광의 광축은 상기 제2-3 영역(A3)의 중심에서 상기 제2-4 영역(A4)의 중심으로 이동할 수 있다.
상기 FOI 영역(L1)의 이동에 의해 상기 FOI 영역(L1) 내에 배치된 복수의 점 패턴(510)들은 이동할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2-3 영역(A3) 상에 배치된 제1 점 패턴(511c), 제2 점 패턴(512c), 제3 점 패턴(513c) 및 제4 점 패턴(514c)은 상기 제2-4 영역(A4)과 대응되는 제1 점 패턴(511d), 제2 점 패턴(512d), 제3 점 패턴(513d) 및 제4 점 패턴(514d)의 위치로 이동할 수 있다.
자세하게, 상기 FOI 영역(L1)의 위치가 상기 제2-3 영역(A3)에서 상기 제2-4 영역(A4)으로 이동할 경우, 상기 제1 점 패턴(511c)은 상기 제2 점 패턴(512c)보다 외측으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2-4 영역(A4)으로 이동한 제1 점 패턴(511d)의 위치는 이동 전인 상기 제2-3 영역(A3)에 배치된 상기 제2 점 패턴(512c)의 위치와 인접한 외측으로 이동할 수 있다. 자세하게, 이동한 상기 제1 점 패턴(511d)은 이동한 상기 제1 점 패턴(511d) 및 이동 전 상기 제2 점 패턴(512c) 사이의 간격이 상기 제1 점 패턴(511c, 511d) 및 상기 제2 점 패턴(512c, 512d) 사이의 간격보다 작은 상기 제2-3 영역(A3)의 외측으로 이동할 수 있다.
또한, 상기 제3 점 패턴(513c)은 상기 제4 점 패턴(514c)보다 외측으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2-4 영역(A4)으로 이동한 제3 점 패턴(513d)의 위치는 이동 전인 상기 제2-3 영역(A3)에 배치된 상기 제4 점 패턴(514c)의 위치와 인접한 외측으로 이동할 수 있다. 자세하게, 이동한 상기 제3 점 패턴(513d)은 이동한 상기 제3 점 패턴(513d) 및 이동 전 상기 제4 점 패턴(514c) 사이의 간격이 상기 제3 점 패턴(513c, 513d) 및 상기 제4 점 패턴(514c, 514d) 사이의 간격보다 작은 상기 제2-3 영역(A3)의 외측으로 이동할 수 있다.
상술한 바와 같이 실시예에 따른 거리 측정 카메라(1000)는 상기 구동 부재(150)를 이용하여 상기 제1 렌즈부(130)의 위치를 제어할 수 있다. 자세하게, 실시예는 상기 구동 부재(150)의 구동력에 이용하여 상기 제1 렌즈부(130)를 통과한 출력광의 광축(OA) 위치를 제어할 수 있다. 이에 따라, 실시예는 상기 제1 거리(n1) 이격된 영역에 형성되는 FOI 영역(L1)의 위치를 제어할 수 있고, FOI 각도를 제어할 수 있다.
예를 들어, 도 15를 참조하면 상기 제1 렌즈부(130)에 구동력이 인가되지 않을 경우 상기 출력광의 제1 방향(x축 방향) FOI 각도(θ1)는 하기 수학식을 만족할 수 있다.
[수학식 1]
Figure PCTKR2021009913-appb-img-000005
수학식 1에서 θ1은 구동력이 인가되지 않은 초기 상태에서의 상기 발광부(100)의 출력광의 제1 방향 FOI 각도를 의미할 수 있고, dx는 상기 광원(110)의 발광소자의 제1 방향 길이를 의미할 수 있다.
또한, 도 16을 참조하면 상기 제1 렌즈부(130)에 구동력이 인가되지 않을 경우 상기 출력광의 제2 방향(y축 방향) FOI 각도(θ2)는 하기 수학식 2를 만족할 수 있다.
[수학식 2]
Figure PCTKR2021009913-appb-img-000006
수학식 2에서 θ2는 구동력이 인가되지 않은 초기 상태에서의 상기 발광부(100)의 출력광의 제1 방향 FOI 각도를 의미할 수 있고, dy는 상기 광원(110)의 발광소자의 제1 방향 길이를 의미할 수 있다.
또한, 도 17을 참조하면 상기 제1 렌즈부(130)에 구동력이 인가되지 않을 경우 상기 출력광의 전체 FOI 각도(θ3)는 하기 수학식 3을 만족할 수 있다.
[수학식 3]
Figure PCTKR2021009913-appb-img-000007
수학식 3에서 θ3은 구동력이 인가되지 않은 초기 상태에서의 상기 발광부(100)의 출력광의 전체 FOI 각도를 의미할 수 있고, D는 상기 광원(110)의 발광소자의 유효 영역의 대각선 길이를 의미할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 상기 구동 부재(150)에 의해 상기 제1 렌즈부(130)가 제1 방향(x축 방향)으로 이동할 경우, 상기 출력광의 제1 방향 FOI 각도는 하기 수학식 4를 만족할 수 있다.
[수학식 4]
Figure PCTKR2021009913-appb-img-000008
수학식 4에서 S1은 상기 광원(110)의 광축(OA)을 기준으로 상기 제1 렌즈부(130)가 제1 방향으로 움직이는 이동 거리를 의미하고, FOIX는 구동력에 의해 변화한 상기 제1 방향의 FOI 각도를 의미한다. 또한, EFL은 상기 제1 렌즈부(130)의 유효 초점 거리를 의미하고, dx는 상기 광원(110)의 제1 방향 길이를 의미한다.
이때, 상기 제1 방향의 FOI 각도의 변화 범위는 하기 수학식 5를 만족할 수 있다.
[수학식 5]
Figure PCTKR2021009913-appb-img-000009
수학식 5에서 FOIX는 구동력에 의해 변화한 상기 제1 방향의 FOI 각도를 의미하고, dx는 상기 광원(110)의 제1 방향 길이를 의미한다. 또한, S1은 상기 광원(110)의 광축(OA)을 기준으로 상기 제1 렌즈부(130)가 제1 방향으로 움직이는 이동 거리를 의미하고, EFL은 상기 제1 렌즈부(130)의 유효 초점 거리를 의미한다.
또한, 상기 구동 부재(150)에 의해 상기 제1 렌즈부(130)가 제1 방향으로 이동되는 정도는 하기 수학식 6을 만족할 수 있다.
[수학식 6]
Figure PCTKR2021009913-appb-img-000010
수학식 6에서 S1은 상기 광원(110)의 광축(OA)을 기준으로 상기 제1 렌즈부(130)가 제1 방향으로 각각 움직이는 이동 거리를 의미하고, dx는 상기 광원(110)의 제1 방향 길이를 각각 의미한다.
자세하게, 상기 구동 부재(150)에 의해 상기 제1 렌즈부(130)가 제1 방향으로 이동되는 정도는 하기 수학식 6-2을 만족할 수 있다.
[수학식 6-2]
Figure PCTKR2021009913-appb-img-000011
수학식 6-2에서 S1은 상기 광원(110)의 광축(OA)을 기준으로 상기 제1 렌즈부(130)가 제1 방향으로 각각 움직이는 이동 거리를 의미하고, dx는 상기 광원(110)의 제1 방향 길이를 각각 의미한다.
더 자세하게, 상기 구동 부재(150)에 의해 상기 제1 렌즈부(130)가 제1 방향으로 이동되는 정도는 하기 수학식 6-3을 만족할 수 있다.
[수학식 6-3]
Figure PCTKR2021009913-appb-img-000012
수학식 6-3에서 S1은 상기 광원(110)의 광축(OA)을 기준으로 상기 제1 렌즈부(130)가 제1 방향으로 각각 움직이는 이동 거리를 의미하고, dx는 상기 광원(110)의 제1 방향 길이를 각각 의미한다.
또한, 상기 구동 부재(150)에 의해 상기 제1 렌즈부(130)가 제2 방향으로 이동할 경우, 상기 출력광의 제2 방향(y축 방향) FOI 각도는 하기 수학식 6을 만족할 수 있다.
[수학식 7]
Figure PCTKR2021009913-appb-img-000013
수학식 7에서 S2는 상기 광원(110)의 광축(OA)을 기준으로 상기 제1 렌즈부(130)가 제2 방향으로 움직이는 이동 거리를 의미하고, FOIY는 구동력에 의해 변화한 상기 제2 방향의 FOI 각도를 의미한다. 또한, EFL은 상기 제1 렌즈부의 유효 초점 거리를 의미하고, dy는 상기 광원(110)의 제2 방향 길이를 의미한다. 이때, 상기 제2 방향의 FOI 각도의 변화 범위는 하기 수학식 7를 만족할 수 있다.
[수학식 8]
Figure PCTKR2021009913-appb-img-000014
수학식 8에서 FOIY는 구동력에 의해 변화한 상기 제2 방향의 FOI 각도를 의미하고, dy는 상기 광원(110)의 제2 방향 길이를 의미한다. 또한, S2는 상기 광원(110)의 광축(OA)을 기준으로 상기 제1 렌즈부(130)가 제2 방향으로 움직이는 이동 거리를 의미하고, EFL은 상기 제1 렌즈부(130)의 유효 초점 거리를 의미한다.
또한, 실시예에 따른 구동 부재(150)에 의해 상기 제1 렌즈부(130)가 제2 방향으로 이동되는 정도는 하기 수학식 9를 만족할 수 있다.
[수학식 9]
Figure PCTKR2021009913-appb-img-000015
수학식 9에서 S2는 상기 광원(110)의 광축(OA)을 기준으로 상기 제1 렌즈부(130)가 제1 및 2 방향으로 각각 움직이는 이동 거리를 의미하고, dy는 상기 광원(110)의 제2 방향 길이를 각각 의미한다.
자세하게, 실시예에 따른 구동 부재(150)에 의해 상기 제1 렌즈부(130)가 제2 방향으로 이동되는 정도는 하기 수학식 9-2를 만족할 수 있다.
[수학식 9-2]
Figure PCTKR2021009913-appb-img-000016
수학식 9에서 S2는 상기 광원(110)의 광축(OA)을 기준으로 상기 제1 렌즈부(130)가 제1 및 2 방향으로 각각 움직이는 이동 거리를 의미하고, dy는 상기 광원(110)의 제2 방향 길이를 각각 의미한다.
더 자세하게, 실시예에 따른 구동 부재(150)에 의해 상기 제1 렌즈부(130)가 제2 방향으로 이동되는 정도는 하기 수학식 9-3을 만족할 수 있다.
[수학식 9-3]
Figure PCTKR2021009913-appb-img-000017
수학식 9-3에서 S2는 상기 광원(110)의 광축(OA)을 기준으로 상기 제1 렌즈부(130)가 제1 및 2 방향으로 각각 움직이는 이동 거리를 의미하고, dy는 상기 광원(110)의 제2 방향 길이를 각각 의미한다.
또한, 상술한 수학식 4 내지 수학식 9를 바탕으로, 상기 제1 렌즈부(130)가 제1 및 제2 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동할 경우, 상기 출력광의 전체 FOI 각도는 하기 수학식 10을 만족할 수 있다.
[수학식 10]
Figure PCTKR2021009913-appb-img-000018
수학식 10에서 FOI는 상기 거리 측정 카메라(1000)의 전체 FOI 각도를 의미한다. 또한, FOIX는 구동력에 의해 변화한 상기 제1 방향의 FOI 각도를 의미하고, FOIY는 구동력에 의해 변화한 상기 제2 방향의 FOI 각도를 의미한다.
또한, 실시예에 따른 구동 부재(150)에 의해 상기 제1 렌즈부(130)가 제1 및 제2 방향으로 이동되는 정도는 상기 광원(110)의 크기, 이미지 센서(310)의 크기에 따라 설정될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 렌즈부(130)가 제1 및 제2 방향으로 각각 이동하는 이동 거리는 하기 수학식 11을 만족할 수 있다.
[수학식 11]
S1≤0.8×dx, S2≤0.6×dy
수학식 11에서 S1은 상기 광원(110)의 광축(OA)을 기준으로 상기 제1 렌즈부(130)가 제1 방향으로 움직이는 이동 거리를 의미하고, S2는 상기 광원(110)의 광축(OA)을 기준으로 상기 제1 렌즈부(130)가 제2 방향으로 움직이는 이동 거리를 의미한다. 즉, 실시예에 따른 구동 부재(150)는 상술한 범위 내에서 상기 제1 렌즈부(130)의 위치를 이동시킬 수 있다.
또한, 상기 구동 부재(150)는 상기 이미지 센서(310)의 크기를 고려하여 상기 제1 렌즈부(130)의 위치를 제어할 수 있다. 자세하게, 상기 구동 부재(150)는 상기 이미지 센서(310)의 제1 방향 길이(a) 및 제2 방향 길이(b)와 대응되도록 상기 제1 렌즈부(130)의 위치를 제어하며 하기 수학식 12를 만족할 수 있다.
[수학식 12]
Figure PCTKR2021009913-appb-img-000019
수학식 12에서 FOIX는 상기 제1 방향의 FOI 각도를 의미하고, FOIY는 상기 제2 방향의 FOI 각도를 의미한다. 또한, a 및 b는 상기 이미지 센서(310)의 제1 방향 및 제2 방향 길이를 의미한다. 즉, 실시예는 상기 이미지 센서(310)의 제1 및 제2 방향 크기(a, b)를 고려하여 상기 제1 렌즈부(130)의 위치를 제어할 수 있다. 자세하게, 상기 구동 부재(150)는 상기 이미지 센서(310)와 대응되는 영역 내에서 상기 제1 렌즈부(130)를 이동시켜 상기 FOI 영역(L1)의 위치를 제어할 수 있다.
이에 따라, 실시예에 따른 거리 측정 카메라(1000)는 초기 설정된 캘리브레이션(calibration) 값을 바탕으로 상기 출력광을 감지할 수 있다. 자세하게, 상기 구동 부재(150)에 의해 상기 제1 거리(n1) 이격된 영역에 형성된 FOI 영역(L1)의 위치는 변화할 수 있고, 상기 FOI 영역(L1) 내의 복수의 점 패턴(510)의 위치 역시 변화할 수 있다. 그러나, 실시예는 상기 이미지 센서(310)의 가로(a) 및 세로(b)의 크기와 대응하도록 상기 제1 렌즈부(130)를 이동시켜, 상기 FOI 영역(L1) 내에 위치한 복수의 점 패턴(510)들은 초기 설정된 캘리브레이션 영역 내에서 이동할 수 있다. 따라서, 상기 구동력에 의해 상기 FOI 영역(L1)의 위치가 이동하여 복수의 점 패턴(510)의 위치가 변화한 출력광에 대한 별도의 캘리브레이션(calibration) 보정 없이 초기 설정된 캘리브레이션 값을 바탕으로 상기 출력광을 효과적으로 감지할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 거리 측정 카메라(1000)는 다양한 모드로 동작할 수 있다. 자세하게, 상기 거리 측정 카메라(1000)는 전체 모드, 중심 모드, 트래킹(tracking) 모드 등 다양한 모드를 포함할 수 있다.
먼저 상기 거리 측정 카메라(1000)의 전체 모드에 대해 설명한다. 실시예에 따른 거리 측정 카메라(1000)는 도 18 및 도 19와 같이 전체 모드로 동작하여 보다 넓은 FOI 각도, FOI 면적을 가지는 출력광을 제공할 수 있다.
일례로, 상기 거리 측정 카메라(1000)의 프레임 레이트(frame rate)가 설명의 편의 상 30 FPS(Frame per second)이고, 하나의 프레임이 4개의 서브 프레임을 포함할 경우, 상기 구동 부재(150)는 하나의 서브 프레임과 대응되는 시간마다 상기 FOI 영역(L1)의 위치를 제어할 수 있다.
자세하게, 1/4 서브 프레임에서 상기 FOI 영역(L1)은 상기 제1 영역(CA)에서 상기 제2-1 내지 제2-4 영역(A1, A2, A3, A4) 중 선택되는 하나의 영역으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 상기 1/4 서브 프레임에서 상기 FOI 영역(L1)은 상기 제1 영역(CA)에서 상기 제2-1 영역(A1)으로 이동할 수 있다.
이어서, 2/4 서브 프레임에서 상기 FOI 영역(L1)은 상기 1/4 서브 프레임에 위치한 특정 영역에서 다른 영역으로 이동할 수 있다. 자세하게, 상기 FOI 영역은 상기 특정 영역과 최인접한 다른 영역으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 상기 1/4 서브 프레임에서 상기 FOI 영역(L1)이 상기 제2-1 영역(A1)에 위치할 경우, 상기 2/4 서브 프레임에서 상기 FOI 영역(L1)은 상기 제2-1 영역(A1)과 나란히 배치된 상기 제2-2 영역(A2)으로 이동할 수 있다. 이와 다르게, 상기 2/4 서브 프레임에서 상기 FOI 영역(L1)은 상기 제2-3 영역(A3)으로 이동할 수 있다.
이어서, 3/4 서브 프레임에서 상기 FOI 영역(L1)은 상기 2/4 서브 프레임에 위치한 특정 영역에서 다른 영역으로 이동할 수 있다. 자세하게, 상기 FOI 영역은 상기 특정 영역과 최인접한 다른 영역으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 상기 2/4 서브 프레임에서 상기 FOI 영역(L1)이 상기 제2-2 영역(A2)에 위치할 경우, 상기 3/4 서브 프레임에서 상기 FOI 영역(L1)은 상기 제2-2 영역(A2)과 나란히 배치된 제2-4 영역(A4)으로 이동할 수 있다. 이와 다르게, 상기 2/4 서브 프레임에서 상기 FOI 영역(L1)이 상기 제2-3 영역(A3)에 위치할 경우, 상기 3/4 서브 프레임에서 상기 FOI 영역은 상기 제2-4 영역(A4)으로 이동할 수 있다.
이어서, 4/4 서브 프레임에서 상기 FOI 영역(L1)은 상기 3/4 서브 프레임에 위치한 특정 영역에서 다른 영역으로 이동할 수 있다. 자세하게, 상기 FOI 영역은 상기 특정 영역과 최인접한 다른 영역으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 상기 3/4 서브 프레임에서 상기 FOI 영역(L1)이 상기 제2-4 영역(A4)에 위치할 경우, 상기 4/4 서브 프레임에서 상기 FOI 영역(L1)은 상기 제2-4 영역(A4)과 나란히 배치된 제2-3 영역(A3)으로 이동할 수 있다. 즉, 실시예에 따른 FOI 영역(L1)은 하나의 프레임에서 상기 제1 영역(CA)을 시작점으로 제2-1 영역(A1), 제2-2 영역(A2), 제2-4 영역(A4) 및 제2-3 영역(A3)을 순차적으로 이동할 수 있다.
이와 다르게, 상기 FOI 영역(L1)이 상기 2/4 서브 프레임에서 제2-3 영역(A3)에, 상기 3/4 서브 프레임에서 제2-4 영역(A4)에 위치할 경우, 상기 4/4 서브 프레임에서 상기 FOI 영역은 상기 제2-4 영역(A4)에서 상기 제2-2 영역(A2)으로 이동할 수 있다. 즉, 실시예에 따른 FOI 영역(L1)은 하나의 프레임에서 상기 제1 영역(CA)을 시작점으로 제2-1 영역(A1), 제2-3 영역(A3), 제2-4 영역(A4) 및 제2-2 영역(A2)을 순차적으로 이동할 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 거리 측정 카메라(1000)는 전방에 위치한 객체가 상기 제1 거리(n1)보다 인접한 제2 거리(n2)에 위치하거나, 전체 모드 동작에 대한 요청이 있을 경우, 상기 FOI 영역(L1)의 위치를 서브 프레임 단위로 상기 제2-1 내지 제2-4 영역(A1, A2, A3, A4)을 순차적으로 이동시켜 상기 제2-1 내지 제2-4 영역(A1, A2, A3, A4)을 포함하는 전체 영역(A)을 한번 스캔할 수 있다.
또한, 상기 하나의 프레임이 4개의 서브 프레임이 아닌 보다 많은 서브 프레임 예컨대 8개의 서브 프레임을 포함할 경우, 하나의 프레임에 상기 제2-1 내지 제2-4 영역(A1, A2, A3, A4)을 포함하는 전체 영역(A)을 2회 스캔하거나, 상기 제2-1 내지 제2-4 영역(A1, A2, A3, A4) 중 선택되는 적어도 하나의 영역을 복수의 서브 프레임과 대응되는 시간동안 스캔하며 전체 영역(A)을 스캔할 수 있다.
따라서, 전방에 위치한 객체에 설정된 단위 시간동안 보다 넓은 FOI 각도, 보다 넓은 면적의 제2 FOI 영역(L2)을 가지는 출력광을 제공할 수 있다. 일례로, 상기 제2 거리(n2)에서 형성되는 상기 제2 FOI 영역(L2)은 상기 제1 FOI 영역(L1)의 가로(w1) 및 세로(h1) 길이보다 큰 가로(w2) 및 세로(h2) 길이를 가질 수 있다. 또한, 상기 제2 FOI 영역(L2)은 직사각형 형태를 가질 수 있고, 가로(w2) 및 세로(h2)는 4:3, 16:9, 18:9 등 다양한 비율로 형성될 수 있다.
일례로, 하기 표 1을 참조하면 실시예에 따른 광원(110)의 발광소자의 제1 방향 길이는 약 0.58mm일 수 있고, 제2 방향 길이는 약 0.48mm일 수 있다. 또한, 상기 구동 부재(150)는 설정된 범위(제1 방향으로 약 ±0.295mm, 제2 방향으로 약 ±0.199mm) 내에서 상기 제1 렌즈부(130)를 제1 및 제2 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동하여, 상기 제1 렌즈부(130)를 통과한 출력광의 광축(OA)을 구동력이 인가되지 않은 초기 광축(OA)의 위치로부터 이동시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 출력광의 제1 및 제2 방향 FOI 각도 및 전체 FOI 각도는 변화할 수 있다.
EFL (mm) 0.84
발광소자 제1 방향 길이 (mm) 0.58
제2 방향 길이 (mm) 0.48
구동 부재 제1 방향 이동 거리 (mm) 0.295 -0.295
제2 방향 이동 거리 (mm) 0.199 -0.199
제1 방향에 대한 FOI 각도 구동력이 인가되지 않은 초기 각도 (deg) 38.1 38.1
구동력이 인가되어 변화한 각도 (deg) 34.5 34.5
최소 변화 각도 (deg) 0.3 -34.9
최대 변화 각도 (deg) 34.9 -0.3
Total 변화 각도 69.7 69.7
제2 방향에 대한 FOI 각도 구동력이 인가되지 않은 초기 각도 (deg) 31.9 31.9
구동력이 인가되어 변화한 각도 (deg) 30.4 30.4
최소 변화 각도 (deg) -2.8 -27.6
최대 변화 각도 (deg) 27.6 2.8
Total 변화 각도 55.2 55.2
자세하게, 상기 수학식들 및 표 1을 참조하면, 상기 구동 부재(150)의 구동력이 제공되지 않을 경우 센터 모드로 동작할 수 있다. 상기 거리 측정 카메라(1000)가 센터 모드로 동작할 경우, 상기 거리 측정 카메라(1000)와 소정의 간격으로 이격된 영역에 형성되는 상기 FOI 영역(L1)은 상기 제1 영역(CA)에 위치할 수 있다. 또한, 상기 거리 측정 카메라(1000)가 상기 센터 모드로 동작할 경우, 상기 발광부(100)에서 방출되는 출력광의 제1 방향 FOI 각도는 약 38.1도이고, 제2 방향 FOI 각도는 약 31.9도일 수 있다. 또한, 상기 출력광의 전체 FOI 각도는 약 48.3도일 수 있다. 그러나, 상기 객체가 상기 제2 거리(n2)에 위치하거나 전체 모드 동작에 대한 요청이 있을 경우, 상기 제1 렌즈부(130)는 설정된 범위 내에서 이동할 수 있고, 상기 FOI 영역(L1)은 상기 제2-1 내지 제2-4 영역(A1, A2, A3, A4)을 적어도 1회 스캔할 수 있다.
이에 따라, 상기 전체 모드에서 상기 출력광의 제1 방향 각도, 제2 방향 각도 및 전체 FOI 각도는 보다 증가할 수 있다. 자세하게, 상기 전체 모드에서 제공되는 출력광의 FOI 각도는, 상기 센터 모드에서 제공되는 출력광의 FOI 각도, 또는 상기 제2-1 내지 제2-4 영역(A1, A2, A3, A4) 중 선택되는 하나의 영역에 형성되는 선택 모드 보다 큰 FOI 각도를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 렌즈부(130)가 제1 방향으로 이동할 경우, 제1 방향에 대한 상기 출력광의 각도(Total 변화 각도)는 약 100도 이하일 수 있다. 자세하게, 상기 각도(Total 변화 각도)는 약 90도 이하일 수 있다. 더 자세하게, 상기 각도(Total 변화 각도)는 약 80도 이하일 수 있다. 또한, 상기 제1 렌즈부(130)가 제2 방향으로 이동할 경우, 제2 방향에 대한 상기 출력광의 각도(Total 변화 각도)는 약 100도 이하일 수 있다. 자세하게, 상기 각도(Total 변화 각도)는 약 90도 이하일 수 있다. 더 자세하게, 상기 각도(Total 변화 각도)는 약 80도 이하일 수 있다.
일례로, 상기 제1 렌즈부(130)가 상기 표 1과 같이 움직일 경우, 상기 출력광의 제1 방향 각도는 약 69.7도, 제2 방향 각도는 약 55.2도로 증가할 수 있고, 상기 출력광의 전체 FOI 각도는 약 82.1도로 상기 제1 렌즈부(130)가 이동하지 않은 모드인 센터 모드와 비교하여 크게 증가할 수 있다. 즉, 실시예에 따른 거리 측정 카메라(1000)는 상기 제2-1 내지 제2-4 영역(A1, A2, A3, A4)의 위치를 제어하여 출력광이 보다 넓은 FOI 각도를 가지며, 형성되는 제2 FOI 영역(L2)의 면적은 상기 FOI 영역(L1)보다 넓은 면적을 가질 수 있다. 또한, 실시예에 따른 거리 측정 카메라(1000)는 상대적으로 작은 크기를 가지는 발광소자, 또는 상대적으로 적은 수의 에미터를 포함하는 발광소자, 또는 상대적으로 작은 FOI 각도를 가지는 광원(110)을 이용하여 전방에 위치한 객체에 효과적으로 제공할 수 있다.
도 20을 참조하면, 실시예에 따른 거리 측정 카메라(1000)는 전방의 객체의 위치에 따라 FOI 영역(L1)의 위치를 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 객체가 상기 전체 영역(A)에 대해 상기 제2-1 영역(A1) 및 상기 제2-3 영역(A3)과 대응되는 영역에 위치할 수 있다. 이 경우, 하나의 프레임에서 상기 FOI 영역(L1)은 상기 제2-1 영역(A1)과 상기 제2-3 영역(A3)을 스캔하는 출력광을 제공할 수 있다. 즉, 서브 프레임 단위로 상기 제2-1 영역(A1) 및 상기 제2-3 영역(A3)을 스캔하여 하나의 프레임에서 상기 영역들을 스캔하는 출력광을 제공할 수 있다.
따라서, 전방에 위치한 객체에 설정된 단위 시간동안 보다 넓은 FOI 각도, 보다 넓은 면적의 제3 FOI 영역(L3)을 가지는 출력광을 제공할 수 있다. 일례로, 소정의 간격 이격된 영역에 형성되는 상기 제3 FOI 영역(L3)은 상기 제1 FOI 영역(L1)의 가로(w1) 및 세로(h1) 길이와 같거나 다른 가로(w3) 및 세로(h3)를 가질 수 있다. 상기 제3 FOI 영역(L3)이 상기 제2-1 영역(A1) 및 상기 제2-3 영역(A3)과 대응되는 영역을 스캔할 경우, 상기 제3 FOI 영역(L3)의 가로(w3)는 상기 FOI 영역(L1)의 가로(w1) 길이와 동일하며 상기 제2 FOI 영역(L2)의 가로(w2) 길이보다 짧을 수 있고, 상기 제3 FOI 영역(L3)의 세로(h3) 길이는 상기 제2 영역(L2)의 세로(h2) 길이와 동일할 수 있다. 이에 따라, 실시예는 상기 제2-1 및 제2-3 영역(A1, A3)과 대응되는 영역에 위치한 객체에 출력광을 효과적으로 제공할 수 있다. 또한, 상기 거리 측정 카메라(1000)는 상기 FOI 영역(L1)의 위치를 제어하여 트래킹(tracking) 모드로 동작할 수 있다. 자세하게, 상기 거리 측정 카메라(1000)는 전방에 위치한 객체의 위치, 형태, 크기 등에 따라 상기 FOI 영역(L1)의 위치를 제어할 수 있다. 일례로, 상기 거리 측정 카메라(1000)와 제1 거리(n1)에 위치한 객체가 상기 제1 거리(n1)보다 가까운 제2 거리(n2)로 움직일 수 있다. 이 경우, 상기 구동 부재(150)는 상기 객체가 이동하는 방향, 간격, 크기 등을 고려하여 상기 FOI 영역(L1)의 위치를 제어할 수 있고, 상기 객체와 대응되는 영역으로 상기 FOI 영역(L1)을 이동시킬 수 있다. 또한, 상기 거리 측정 카메라(1000)는 상기 FOI 영역(L1)을 제어를 통해 다양한 거리에 위치한 복수의 객체 각각에 대해 선택적으로 광을 제공하거나, 동시에 광을 제공할 수 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 거리 측정 카메라(1000)는 상대적으로 작은 FOI 각도를 가지는 광원(110)을 이용하여 복수의 객체, 움직이는 객체를 향해 출력광을 효과적으로 제공할 수 있다.
또한, 상기 거리 측정 카메라(1000)는 상기 구동 부재(150)에 의한 상기 FOI 영역 이동을 통해 장거리 뿐만 아니라 단거리에 위치한 객체에 다양한 FOI 각도의 출력광을 선택적으로 제공할 수 있다. 이에 따라, 상기 거리 측정 카메라(1000)는 향상된 소비 전력 및 공간 해상도 특성을 가질 수 있고, 전방에 위치한 객체의 깊이 정보를 효과적으로 파악할 수 있다. 또한, 상술한 설명에서는 설명의 편의상 상기 구동 부재(150)가 상기 제1 렌즈부(130)의 위치를 제어하는 것으로 설명하였으나, 상기 구동 부재(150)는 상기 광원(110)과 연결되거나, 상기 광원(110) 및 상기 구동 부재(150)와 연결되어 상기 FOI 영역(L1)의 위치를 제어할 수 있다.
도 21 및 도 22를 참조하면, 실시예에 따른 거리 측정 카메라는 광학 기기에 적용될 수 있다. 도 21을 참조하면 실시예에 따른 거리 측정 카메라(1000)는 이동 단말기(1500)에 적용될 수 있다. 실시예에 따른 이동 단말기(1500)는 후면에 제1 카메라 모듈(1000), 제2 카메라 모듈(1010)이 배치될 수 있다. 상기 제1 카메라 모듈(1000)은 상술한 거리 측정 카메라로 발광부(100) 및 수광부(300)를 포함할 수 있다. 상기 제1 카메라 모듈(1000)은 TOF(Time of flight) 카메라일 수 있다.
상기 제2 카메라 모듈(1010)은 이미지 촬영 기능을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 카메라 모듈(1010)은 자동 초점(Auto focus), 줌(zoom) 기능 및 OIS 기능 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제2 카메라 모듈(1010)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(1500)의 전면에도 카메라가 배치될 수 있다. 상기 이동 단말기(1500)의 후면에는 플래시 모듈(1530)이 배치될 수 있다. 상기 플래시 모듈(1530)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(1500)를 이용하여 객체를 촬영 및 디스플레이할 수 있다. 또한, 사용자는 상기 제1 카메라 모듈(1000)을 이용하여 상기 객체의 깊이 정보를 효과적으로 파악할 수 있고, 상기 객체에 대한 깊이 정보를 실시간으로 감지할 수 있다.
도 22를 참조하면, 실시예에 따른 거리 측정 카메라(1000)는 차량(3000)에 적용될 수 있다. 실시예에 따른 차량(3000)은, 동력원에 의해 회전하는 바퀴(13FL, 13FR), 소정의 센서를 구비할 수 있다. 상기 센서는 카메라 센서(2000)를 포함할 수 있고, 상기 카메라 센서(2000)는 상술한 거리 측정 카메라(1000)를 포함하는 카메라 센서일 수 있다. 실시예에 따른 차량(3000)은, 전방 영상 또는 주변 영상을 촬영하는 카메라 센서(2000)를 통해 영상 정보 및 깊이 정보를 획득할 수 있고, 영상 및 깊이 정보를 이용하여 차선 미식별 상황을 판단하고 미식별시 가상 차선을 생성할 수 있다. 예를 들어, 카메라 센서(2000)는 차량(3000)의 전방을 촬영하여 전방 영상을 획득하고, 프로세서(미도시)는 이러한 전방 영상에 포함된 객체를 분석하여 영상 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 카메라 센서(2000)가 촬영한 영상에 차선, 인접차량, 주행 방해물, 및 간접도로 표시물에 해당하는 중앙 분리대, 연석, 가로수 등의 객체를 촬영할 경우, 프로세서는 이러한 객체의 영상 정보 뿐만 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.

Claims (12)

  1. 이미지 센서;
    광원;
    상기 광원 상에 배치되는 복수개의 렌즈를 포함하는 제1 렌즈부; 및
    상기 광원 또는 상기 제1 렌즈부를, 상기 제1 렌즈부의 광축의 수직인 제1 방향 및 제2 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동시키는 구동 부재를 포함하고,
    상기 광원으로부터 방출된 출력광은 상기 제1 렌즈부를 통과하여, 상기 제1 렌즈부와 이격된 영역에 이차원 배열된 복수의 점 패턴을 포함하는 FOI(Field of illumination) 영역을 형성하고,
    상기 구동 부재는 상기 FOI 영역의 위치를 제1 영역 또는 제2 영역에 위치하도록 제어하고,
    상기 구동 부재가 상기 FOI 영역의 위치를 상기 제1 영역에서 상기 제2 영역으로 이동할 경우, 상기 복수의 점 패턴 중 일측 끝에 위치하는 제1 점 패턴을 상기 복수의 점 패턴 중 타측 끝에 위치하는 제2 점 패턴보다 상기 제1 영역에 대한 외측으로 이동시키는 거리 측정 카메라.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 제2 영역으로 이동한 상기 제2 점 패턴과 이동 전 상기 제1 영역의 상기 제1 점 패턴 사이의 간격은, 상기 제1 또는 제2 영역에 위치한 상기 FOI 영역 내에 배치된 상기 제1 및 제2 점 패턴 사이의 간격보다 작은 거리 측정 카메라.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 제2 영역은 복수의 서브 영역들을 포함하고,
    구동력이 인가되지 않은 상기 제1 렌즈부가 상기 구동 부재에 의해 이동할 경우, 상기 FOI 영역은 초기 위치로 정의되는 상기 제1 영역에서 상기 제2 영역의 상기 복수의 서브 영역들 중 선택되는 하나의 서브 영역으로 이동하는 거리 측정 카메라.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 제2 영역의 복수의 서브 영역은
    제2-1 영역;
    상기 제2-1 영역과 상기 제1 방향으로 이격된 제2-2 영역;
    상기 제2-1 영역과 상기 제2 방향으로 이격된 제2-3 영역; 및
    상기 제2-2 영역과 상기 제2 방향으로 이격되며 상기 제2-3 영역과 상기 제1 방향으로 이격된 제2-4 영역을 포함하고,
    상기 제2-1 내지 제2-4 영역 각각은 상기 제1 영역에 대해 상기 광축에 수직이며 상기 제1 및 제2 방향의 대각 방향인 제3 방향에 위치하는 거리 측정 카메라.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 광축 방향을 기준으로 상기 제1 영역은 상기 제2-1 내지 제2-4 영역과 부분적으로 오버랩되는 거리 측정 카메라.
  6. 제4 항에 있어서, 상기 광축 방향을 기준으로 상기 제2-1 내지 제2-4 영역은 서로 오버랩되지 않는 거리 측정 카메라.
  7. 제4 항에 있어서, 상기 광축 방향을 기준으로 상기 제2-1 및 제2-3 영역, 상기 제2-2 및 제2-4 영역은 서로 부분적으로 오버랩되고, 상기 제2-1 및 제2-2 영역, 상기 제2-3 및 제2-4 영역은 서로 오버랩되지 않는 거리 측정 카메라.
  8. 제4 항에 있어서, 상기 구동 부재의 구동력이 인가되지 않을 경우, 상기 광원에서 방출된 출력광의 FOI(Field of illumination) 각도는 하기 수학식 1을 만족하는 거리 측정 카메라.
    [수학식 1]
    Figure PCTKR2021009913-appb-img-000020
    (수학식 1에서 FOI는 상기 구동 부재의 구동력이 인가되지 않은 초기 상태에서의 상기 출력광의 전체 FOI 각도를 의미할 수 있고, D는 상기 광원의 유효 영역의 대각선 길이를 의미할 수 있다.)
  9. 제8 항에 있어서, 상기 출력광의 FOI 각도는 60도 이하인 거리 측정 카메라.
  10. 제4 항에 있어서, 상기 제1 렌즈부가 상기 제1 방향으로 이동할 경우, 상기 제1 렌즈부의 상기 제1 방향 이동 거리는 하기 수학식 2를 만족하는 거리 측정 카메라.
    [수학식 2]
    Figure PCTKR2021009913-appb-img-000021
    (수학식 2에서 S1는 상기 광축을 기준으로 상기 제1 렌즈부가 상기 제1 방향으로 움직이는 이동 거리를 의미하고, EFL은 상기 제1 렌즈부의 유효 초점 거리를 의미한다. 또한, dx는 상기 광원의 상기 제1 방향 길이를 의미한다.)
  11. 제10 항에 있어서, 상기 제1 렌즈부가 상기 제2 방향으로 이동할 경우, 상기 제1 렌즈부의 상기 제2 방향 이동 거리는 하기 수학식 3을 만족하는 거리 측정 카메라.
    [수학식 3]
    Figure PCTKR2021009913-appb-img-000022
    (수학식 3에서 S2는 상기 광축을 기준으로 상기 제1 렌즈부가 상기 제2 방향으로 움직이는 이동 거리를 의미하고, EFL은 상기 제1 렌즈부의 유효 초점 거리를 의미한다. 또한, dx는 상기 광원의 상기 제1 방향 길이를 의미한다.)
  12. 제11 항에 있어서, 상기 제1 렌즈부가 상기 제1 및 제2 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동할 경우, 상기 광원에서 방출된 출력광의 전체 FOI(Field of illumination) 각도는 하기 수학식 4를 만족하는 거리 측정 카메라.
    [수학식 4]
    Figure PCTKR2021009913-appb-img-000023
    (수학식 4에서 FOIS는 상기 제1 렌즈부의 이동에 의해 변화한 상기 거리 측정 카메라의 전체 FOI 각도를 의미한다. 또한, FOIX는 상기 제1 방향의 FOI 각도를 의미하고, FOIY는 상기 제2 방향의 FOI 각도를 의미한다.)
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