WO2021107465A1 - 거리 측정 카메라 장치 - Google Patents

거리 측정 카메라 장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2021107465A1
WO2021107465A1 PCT/KR2020/015860 KR2020015860W WO2021107465A1 WO 2021107465 A1 WO2021107465 A1 WO 2021107465A1 KR 2020015860 W KR2020015860 W KR 2020015860W WO 2021107465 A1 WO2021107465 A1 WO 2021107465A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
region
light
light source
diffusion member
disposed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2020/015860
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
박귀연
유동현
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Innotek Co Ltd
Original Assignee
LG Innotek Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Innotek Co Ltd filed Critical LG Innotek Co Ltd
Priority to CN202080081902.6A priority Critical patent/CN114762308B/zh
Priority to US17/779,964 priority patent/US20230020189A1/en
Priority to EP20892156.9A priority patent/EP4068746B1/en
Priority to JP2022530847A priority patent/JP7714546B2/ja
Publication of WO2021107465A1 publication Critical patent/WO2021107465A1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/55—Optical parts specially adapted for electronic image sensors; Mounting thereof
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4814—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S17/894—Three-dimensional [3D] imaging with simultaneous measurement of time-of-flight at a two-dimensional [2D] array of receiver pixels, e.g. time-of-flight cameras or flash lidar
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4814—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone
    • G01S7/4815—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone using multiple transmitters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/0056—Arrays characterized by the distribution or form of lenses arranged along two different directions in a plane, e.g. honeycomb arrangement of lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
    • G02B5/0205—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties
    • G02B5/0263—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties with positional variation of the diffusing properties, e.g. gradient or patterned diffuser
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
    • G02B5/0273—Diffusing elements; Afocal elements characterized by the use
    • G02B5/0278—Diffusing elements; Afocal elements characterized by the use used in transmission
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/57—Mechanical or electrical details of cameras or camera modules specially adapted for being embedded in other devices
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/0043—Inhomogeneous or irregular arrays, e.g. varying shape, size, height
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/56—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof provided with illuminating means

Definitions

  • the embodiment relates to a distance measuring camera device.
  • 3D content is being applied not only in games and culture, but also in many fields such as education, manufacturing, and autonomous driving.
  • depth map is required.
  • Depth information is information representing a distance in space, and represents perspective information of one point in a 2D image at another point.
  • Time of Flight is attracting attention as a method of acquiring depth information.
  • the distance to the object is calculated by measuring the time of flight, that is, the time the light is emitted and reflected.
  • the biggest advantage of the ToF method is that it provides distance information in 3D space quickly in real time.
  • the user can obtain accurate distance information without applying a separate algorithm or hardware correction.
  • accurate depth information can be obtained by measuring a very close subject or measuring a moving subject.
  • the TOF camera has a structure in which light is output by the light source, so safety problems may occur.
  • light with high light intensity is irradiated to light-sensitive parts of the body, such as eyes, it can lead to serious injuries.
  • ToF camera modules are being manufactured according to strict safety regulations. Accordingly, there is a need for a camera module capable of solving these problems.
  • An embodiment provides a ToF distance measuring camera device that provides a high degree of safety.
  • a distance measuring camera device includes a light emitting unit; and a light receiving unit including an image sensor, wherein the light emitting unit includes: a light source including a light emitting element; a diffusion member disposed on the light source and including a plurality of microlenses, wherein the diffusion member includes a first area and a second area, and the first area is disposed to surround the second area and the second region is disposed such that a center thereof overlaps the light emitting part in the optical axis direction, and the diameter of the microlens positioned in the second region is smaller than the diameter of the microlens positioned in the first region.
  • the second region includes a plurality of sub-regions, wherein the plurality of sub-regions are adjacent to the first region and include a first sub-region including a micro lens having a size of a first diameter, and the first sub-region; A second sub-region surrounded by the region and including a micro lens having a second diameter smaller than the first diameter may be included.
  • the first diameter may be the same as a diameter of the microlens disposed in the first area.
  • the plurality of sub-regions includes a third sub-region including the center of the diffusion member, surrounded by the second sub-region, and in which micro lenses having a third diameter smaller than the second diameter are disposed.
  • the area of the second region may increase discretely as the separation distance between the diffusion member and the light source increases.
  • the minimum area of the second region may be set using the following equation.
  • E means a horizontal length or a vertical length of the second region
  • D means a separation distance between the diffusion member and the light source
  • ⁇ means a divergence angle of the light source
  • t may mean a maximum separation distance between the centers of the light emitting devices disposed in the same row or column among the plurality of light emitting devices included in the light source.
  • the light source may receive a current between a first current level and a second current level, and the divergence angle of the light source may be set based on the light output from the light source when a current of the second current level is input. have.
  • the divergence angle of the light source may be an angle at which 1/e 2 times light intensity of the maximum light intensity of the light source is output.
  • a diameter of the microlens positioned in the second region may be 150 ⁇ m or less.
  • the light emitting unit includes: a light source including a light emitting element; a diffusion member disposed on the light source and including a plurality of microlenses, wherein the diffusion member includes a first area and a second area, and the first area is disposed to surround the second area In the second region, the center overlaps the light emitting part in the optical axis direction, and the microlens positioned in the first region has a diameter of 150 ⁇ m or less.
  • a ToF distance measuring camera device that provides a high degree of safety may be implemented.
  • FIG. 1 is a block diagram of a distance measuring camera device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a light emitting unit according to an embodiment of the present invention.
  • 3 is a view for explaining the concentration of light beams of the diffusion member according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing a diffusion member according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view for explaining a diffusion member according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view for explaining a distance between a light source and a diffusion member for setting a first area and a second area according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view for explaining a divergence angle of a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a view showing a diffusion member according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view showing an example of the concentration of light beams according to FIG. 8 .
  • FIG. 10 is a view showing a diffusion member according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a view showing an example of the concentration of light beams according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 12 and 13 A simulation result according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 12 and 13 .
  • FIG. 13 is a view showing a simulation result in a diffusion member according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is an exploded view of a distance measuring camera device according to an embodiment of 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 more than one) of A and (and) B, C", it is combined with A, B, C It may include one or more of all possible combinations.
  • 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.
  • FIG. 1 is a block diagram of a distance measuring camera device according to an embodiment of the present invention.
  • the distance measuring camera device 1000 may refer to a camera or a camera device that extracts depth information using a Time of Flight (ToF) function. Accordingly, the distance measuring camera device 1000 may be mixed with a ToF distance measuring camera device, a ToF camera device, a ToF camera module, and a ToF camera.
  • ToF Time of Flight
  • a distance measuring camera apparatus 1000 may include a light emitting unit 100 and a light receiving unit 200 .
  • the light emitting unit 100 may be a unit that generates an optical signal and then outputs the generated optical signal as an object.
  • the light emitting unit 100 may include a configuration capable of generating light, such as a light emitting device, and a configuration capable of modulating light.
  • the optical signal may be in the form of a pulse wave or a continuous wave.
  • the continuous wave may be in the form of a sinusoid wave or a square wave.
  • the light emitting unit 100 may include a light source 110 and a diffusion member 120 .
  • the light source 110 may generate light.
  • the light source 110 may output light.
  • the light source 110 may irradiate light.
  • the light generated by the light source 110 may be infrared rays having a wavelength of 770 to 3000 nm. Alternatively, the light generated by the light source 110 may be visible light having a wavelength of 380 to 770 nm.
  • the diffusion member 120 may receive the light output from the light source 110 and then diffract the received light and output it.
  • the diffusion member 120 may collect light and convert it into parallel light.
  • the diffusion member 120 may be a micro lens array (MLA).
  • the light receiving unit 200 may detect the light reflected by the object.
  • the light receiving unit 200 may detect the optical signal reflected by the object.
  • the sensed optical signal may be a reflection of the optical signal output by the light emitting unit 100 to the object.
  • the light receiving unit 200 may include a lens assembly, a filter, and a sensor to detect an optical signal.
  • the optical signal reflected from the object may pass through the lens assembly.
  • the optical axis of the lens assembly may be aligned with the optical axis of the sensor.
  • a filter may be disposed between the lens assembly and the sensor.
  • a filter may be disposed on the optical path between the object and the sensor.
  • the filter may filter light having a predetermined wavelength range.
  • a filter may transmit a specific wavelength band of light.
  • a filter can pass light of a specific wavelength.
  • the filter may pass light in the infrared band and block light outside the infrared band.
  • the sensor may sense light.
  • the sensor may receive an optical signal.
  • the sensor may be an image sensor that senses an optical signal.
  • the sensor may detect the optical signal and output it as an electrical signal.
  • the sensor may detect light having a wavelength corresponding to the wavelength of light output from the light emitting device. For example, the sensor may
  • the light receiving unit 200 and the light emitting unit 100 may be arranged side by side.
  • the light receiving unit 200 may be disposed next to the light emitting unit 100 .
  • the light receiving unit 200 may be disposed in the same direction as the light emitting unit 100 .
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a light emitting unit according to an embodiment of the present invention.
  • the light emitting unit 100 includes a light source 110 and a diffusion member 120 .
  • the light source 110 may include a plurality of light emitting devices 112 .
  • the light source 110 may be implemented in the form of an array in which a plurality of light emitting devices 112 are arranged according to a predetermined rule on the substrate 111 .
  • the substrate 111 includes a first surface and a second surface, and a plurality of light outlets may be formed on the first surface of the substrate 111 , and the plurality of diffusion members 120 may include a plurality of light outlets. may be disposed on the substrate 111 corresponding to the .
  • the light source 110 outputs light through a light outlet, and the light may be output at a predetermined divergence angle.
  • the plurality of light emitting devices 112 may be vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSELs).
  • the diffusion member 120 may be divided into a body portion 121 portion and a plurality of micro lenses 122 portions. Specifically, the diffusion member 120 may have a shape in which a plurality of micro lenses 122 are disposed on the body portion 121 according to a predetermined rule. The diffusion member 120 may be integrally formed with the body portion 121 and the plurality of micro lenses 122 . In this case, the body portion 121 and the micro lens 122 may be formed of the same material. The body 121 may have a plate shape.
  • the diffusion member 120 may be divided into a first surface that receives light from the light source 110 and a second surface that outputs light.
  • the first surface of the diffusion member 120 may include a horizontal surface or a curved surface, and a plurality of micro lenses 122 may be disposed on the second surface of the diffusion member 120 .
  • the plurality of micro lenses 122 may have a predetermined diameter.
  • the diameter of the plurality of micro lenses 122 may be set so that the maximum value among the concentration of light beams of the plurality of micro lenses does not exceed a predetermined value.
  • the concentration of the light beam may mean a ratio of the light beam incident on one micro lens to the total energy output by the light source 110 .
  • the diameters of the plurality of microlenses 122 are set so that the maximum value among the light flux concentrations of the plurality of microlenses does not exceed a predetermined value, and at the same time, the diameters of the plurality of microlenses 122 are They may be designed identically to each other.
  • the diffusion member 120 may be divided into a plurality of areas, and the micro lenses 122 disposed in some areas of the plurality of areas have different diameters of the micro lenses 122 disposed in the areas. ) may be smaller than the diameter of Specifically, the second surface of the diffusion member 120 may be divided into a first region 125 and a second region 126 , and the second region 126 may be divided into a plurality of sub-regions.
  • the first area 125 may be disposed to surround the second area 126 , and the second area 126 may be disposed to overlap the light emitting part 100 in the optical axis direction, and at the same time, the second area 126 may be The center may be disposed to overlap the center of the diffusion member 120 .
  • the second region 126 may include a plurality of sub-regions.
  • the plurality of sub-regions may include two or three sub-regions.
  • the diameter of the micro lenses 122 disposed in at least one of the plurality of sub-regions may be smaller than the diameter of the micro lenses 122 disposed in the first area 125 .
  • 3 is a view for explaining the concentration of light beams of the diffusion member according to an embodiment of the present invention.
  • each cell means one micro lens.
  • 3 shows a form in which micro lenses having a diameter of 300 ⁇ m are arranged in an 8 ⁇ 8 array.
  • the shades displayed in each cell indicate the ratio of the total energy output by the light source 110 to each microlens. In FIG. 3 , it means that the concentrated energy is higher as the microlens is disposed in a place where the color of the shading is dark.
  • the ratio of the microlens showing the concentration of light beams of about 9% or more with respect to the total energy output by the light source is 4/64.
  • the ratio of the microlens showing the light flux concentration of about 0.5% or more to 9% or less compared to the total energy output by the light source is about 45/64.
  • the microlens normally diffracts and scatters the light and outputs it, so the energy focused on the microlens is not transmitted to the subject as it is.
  • the microlens when the microlens is damaged, energy focused on the microlens may be directly transferred to the subject. If the subject is a human, it may cause blindness. Therefore, it is necessary to increase the stability by dispersing the energy concentrated in one microlens.
  • FIG. 4 is a view showing a diffusion member according to an embodiment of the present invention.
  • the diameters of the plurality of micro lenses may be designed so that the concentration of light beams of each of the plurality of micro lenses is dispersed. Specifically, in the diffusion member 120 according to the embodiment of the present invention, the diameter of the microlens may be set such that the maximum value among the concentration of light beams of the plurality of microlenses does not exceed a predetermined value. For example, in the diffusion member 120 , the diameter of the microlens may be set such that the maximum value among the concentration of light beams of the plurality of microlenses does not exceed 2.5%. According to an embodiment, the plurality of micro lenses may be designed to have a diameter of 150 ⁇ m or less.
  • the diffusion member 120 may be implemented as a micro lens having a diameter of 100 ⁇ m, or may be implemented as a micro lens having a diameter of 50 ⁇ m.
  • the plurality of micro lenses may be designed with diameters less than or equal to a value included in a range of -10% to 10% with respect to 150 ⁇ m.
  • the diffusion member 120 may be designed to have a diameter of 135 ⁇ m or less or a diameter of 165 ⁇ m or less.
  • the ratio of the microlens showing the light flux concentration of about 0.5% or more and 9% or less with respect to the total energy output by the light source is about 60/256.
  • FIG. 5 is a view for explaining a diffusion member according to an embodiment of the present invention.
  • the diffusion member 120 can solve the above problem by setting the diameters of the microlenses arranged in a plurality of regions separated from each other to be different.
  • the diffusion member 120 includes a first region 125 and a second region 126 .
  • a diameter of at least one of the micro lenses 122 disposed in the second area 126 may be smaller than a diameter of the micro lenses 122 disposed in the first area 125 .
  • the first region 125 and the second region 126 may be set differently according to a separation distance between the diffusion member 120 and the light source 110 .
  • the diffusion member 120 may be disposed to be spaced apart from the light source (110).
  • the second region 126 may be set differently according to a separation distance between the diffusion member 120 and the light source 110 .
  • the area of the second region 126 may increase as the separation distance between the diffusion member 120 and the light source 110 increases.
  • the area of the second region 126 may increase discretely as the separation distance between the diffusion member 120 and the light source 110 increases.
  • the first region 125 may decrease discretely as the separation distance between the diffusion member 120 and the light source 110 increases.
  • the second region 126 may be set using the following equation.
  • E denotes a horizontal length or a vertical length of the second region 126
  • D denotes a separation distance between the diffusion member 120 and the light source 110
  • ⁇ denotes a divergent angle of the light emitting device 112 . (divergence angle)
  • t denotes the maximum separation distance between the centers of the light emitting devices disposed in the same row or column among the plurality of light emitting devices 112 included in the light source 110 .
  • the second region 126 may have a minimum area of a quadrangle having a horizontal length E 1 and a vertical length E 2 .
  • the second region 126 may have a square shape, and if different, the second region 126 may have a rectangular shape. have.
  • the minimum area of the second region 126 is set in this way, the energy of the region where the output of light is concentrated can be efficiently dispersed, and the manufacturing efficiency of the diffusion member 120 can be improved.
  • the separation distance between the diffusion member 120 and the light source 110 may be a vertical distance between the first surface of the light source 110 and the first surface of the diffusion member 120 .
  • the first surface of the light source 110 means one surface on which the light outlet is disposed.
  • the first surface of the diffusion member 120 refers to one surface receiving light from the light source 110 in each of the plurality of micro lenses 122 .
  • the first surface of the diffusion member 120 has an optical axis passing through each of the plurality of microlenses 122 . It may mean one side of connecting dots.
  • the separation distance between the diffusion member 120 and the light source 110 may be a vertical distance between the first surface of the light source 110 from a point through which the optical axis of the micro lens 122 passes.
  • the spherical surface of the micro lens 122 may be calculated from Equation 2 below.
  • C x and C y denote curvatures for the x-axis and y-axis, respectively
  • k x and k y denote the conic constants for the x-axis and y-axis, respectively.
  • the values of C x and C y may be proportional to lengths in the x-axis and y-axis directions of the image sensor. That is, if the length in the y-axis direction is longer than the length in the x-axis direction of the image sensor, C y may be greater than C x .
  • the ratio of C x :C y may also be a:b.
  • the ratio of C x :C y is realized as 3:4, that is, the curvature in the y-axis direction is increased to further diffuse the light, and at the same time, the x-axis and y-axis directions to spread the light uniformly.
  • the light diffusion distribution in the x-axis and y-axis directions can be implemented to have the same tendency.
  • the height d of the micro lens 122 part is the micro lens ( 122) can be calculated by applying the half value (R/2) of the diameter.
  • FIG. 6 is a view for explaining a distance between a light source and a diffusion member for setting a first area and a second area according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 illustrates energy distribution of the diffusion members 120 having different separation distances from the light source 110 .
  • the separation distance is a more D 2 if D 1, which in the case of more D 3 when the D 2, in the case of D 3 is more D 4 case, D 4 is than D 5 when In this case, it can be seen that the area where the energy is distributed becomes wider.
  • Table 1 below shows the incident amount of energy according to the distance between the light source 110 and the diffusion member 120 and the size of the microlens.
  • Table 1 shows the number of microlenses to which 99% or more of the total energy output by the light source is incident.
  • the separation distance between the light source 110 and the diffusion member 120 is 99% for 16X16 micro lenses at 0.5 [mm] More than 99% of energy is incident on 28 X 28 micro lenses at 2.3 [mm]. That is, as the separation distance increases, the number of microlenses to which energy of 99% or more is incident increases, which indicates that the area of the second region is widened.
  • micro lenses of 100 [ ⁇ m], 150 [ ⁇ m], 200 [ ⁇ m], and 300 [ ⁇ m] sizes are arrayed.
  • the area of the second region may be discretely increased. That is, the area of the second region may be increased for each predetermined separation distance range.
  • Table 1 shows that the size of the area to which 99% or more of the total energy output by the light source is incident decreases according to the size of the microlens.
  • a 50 [ ⁇ m] size micro lens forms the entire diffusion member 120 in an array of 48 X 48
  • a 300 [ ⁇ m] size micro lens forms the entire diffusion member 120 in an 8 X 8 array. .
  • the separation distance cannot be increased without limitation due to the size of the terminal in which the distance measuring camera apparatus 1000 is installed.
  • the size of the microlens cannot be reduced without limitation in consideration of manufacturing cost and the like. Therefore, it is necessary to efficiently set the first region and the second region in consideration of the separation distance between the light source 110 and the diffusion member 120 .
  • FIG. 7 is a view for explaining a divergence angle of a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • the light source 110 and the diffusion member 120 are arranged to be spaced apart by a predetermined distance (D). And the light emitting device outputs light at a predetermined angle ( ⁇ ).
  • ⁇ a predetermined angle
  • the angle ⁇ /2 between the imaginary normal and the light is the divergence angle ⁇ of the light output from the light emitting device 112 .
  • the plurality of light emitting devices 112 may all have the same standard, and the divergence angle ⁇ at which the plurality of light emitting devices 112 output light may be the same.
  • the area of the second region may be set based on a divergence angle of the light source 110 . That is, the second region may be determined according to how the diverging angle is set.
  • the light emitting device may emit predetermined energy from -20 degrees to 20 degrees with respect to the optical axis.
  • the amount of energy is almost zero at an angle of -15 degrees, +15 degrees, or less than -15 degrees or more than 15 degrees. That is, most of the energy exists within a predetermined angle with respect to the optical axis of the light emitting device. Therefore, it is inefficient to set all angles other than zero energy as the diverging angle of the light emitting device, and it is efficient to set the angle at which energy of a certain amount or more is emitted as the diverging angle of the light emitting device.
  • the divergence angle of the light source 110 may be set to an angle at which 1/e 2 times the light intensity of the maximum light intensity of the light source 110 is output. In this case, 99% of the light beam output from the light source 110 may be output within the divergence angle of the light source 110 .
  • up to 1/e 2 times the light intensity of the maximum light intensity of the light source 110 may be defined as effective light, and up to the corresponding angle may be defined as a diverging angle.
  • the diverging angle may vary depending on the magnitude of the current supplied to the light emitting device.
  • the light source may receive current within a predetermined range (between the first current level and the second current level), and the greater the power supplied, the greater the divergence angle may be.
  • the light source 110 shows that the current is supplied in the range of 1.74 [A] to 5.23 [A]. It can be seen that the width of the relative light intensity graph when 5.23[A] is supplied is wider than the width of the light intensity relative value graph when 3.49[A] is supplied. It can be seen that the width of the relative light intensity graph when 3.49[A] is supplied is wider than the width of the light intensity relative value graph when 1.74[A] is supplied.
  • the divergence angle may be set based on the light output when the maximum current is supplied to the light source 110 . That is, when the light source 110 receives a current between the first current level and the second current level, the divergence angle of the light source may be set based on the light output from the light source when the second current level current is input. have.
  • FIG. 8 is a view showing a diffusion member according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 8 (a) is a plan view of the diffusion member 120 according to an embodiment
  • Figure 8 (b) is a cross-sectional view of the diffusion member 120 according to an embodiment.
  • the diffusion member 120 includes a first region 125 and a second region 126, wherein the second region 126 includes two sub-regions 126-1 and 126- 2) may be included.
  • the plurality of sub-regions may include a first sub-region 126 - 1 and a second sub-region 126 - 2 .
  • the first sub-region 126 - 1 may be disposed adjacent to the first region 125 .
  • the second sub-region 126 - 2 may be disposed to be spaced apart from the first sub-region 125 and surrounded by the first sub-region 126 - 1 .
  • a diameter of the microlens disposed in at least one of the plurality of subregions may be the same as a diameter of the microlens disposed in the first area 125 . 7 , when the second region 126 includes the first sub-region 126 - 1 and the second sub-region 126 - 2 , the second sub-region 126 - 1 is disposed in the first sub-region 126 - 1 .
  • the diameter of the microlens is the same as that of the microlens disposed in the first region 125
  • the diameter of the microlens disposed in the second subregion 126 - 2 is the microlens disposed in the first region 125 .
  • the diameter of the micro lens disposed in the first sub-region 126-1 may be 300 [ ⁇ m]
  • the diameter of the micro lens disposed in the second sub-region 126-2 may be 150 [ ⁇ m].
  • the height formed by the micro lenses disposed in the first sub-region 126 - 1 and the micro lenses disposed in the second sub-region 126 - 2 may be the same.
  • FIG. 9 is a view showing an example of the concentration of light beams according to FIG. 8 .
  • the number of microlenses to which energy of 2.5% or more and less than 9.0% is input is 16, which corresponds to 1/16 of the area of the entire microlens. It can be seen that this is 1/6 of the area of the micro lens to which energy of 2.5% or more is input as shown in FIG.
  • FIG. 10 is a view showing a diffusion member according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10A is a plan view of the diffusion member 120 according to an embodiment
  • FIG. 10B is a cross-sectional view of the diffusion member 120 according to an embodiment.
  • the diffusion member 120 includes a first region 125 and a second region 126, wherein the second region 126 includes three sub-regions 126-1 and 126- 2, 126-3).
  • the plurality of sub-regions may include a first sub-region 126 - 1 , a second sub-region 126 - 2 , and a third sub-region 126 - 3 .
  • the third sub-region 126-3 may include the center of the diffusion member 120, be spaced apart from the first sub-region 126-1, and be surrounded by the second sub-region 126-2. .
  • the third sub-region 126-3, the second sub-region 126-2, the first sub-region 126-1, and the first sub-region 125 are shown. These may be arranged sequentially.
  • a diameter of the micro lenses disposed in the third sub-region 126 - 3 may be smaller than a diameter of the micro lenses disposed in the second sub-region 126 - 2 . Accordingly, the diameter of the microlens disposed in the first region 125 is the same as that of the microlens disposed in the first subregion 126 - 1 , and the microlens disposed in the second subregion 126 - 2 is the same.
  • a diameter of the microlens disposed in the first sub-region 126 - 1 is smaller than a diameter of the micro lens disposed in the third sub-region 126 - 3 is disposed in the second sub-region 126 - 2 It may be smaller than the diameter of the used microlens.
  • the diameter of the micro lens disposed in the first sub-region 126-1 is 300 [ ⁇ m]
  • the diameter of the micro lens disposed in the second sub-region 126-2 is 150 [ ⁇ m]
  • the diameter of the microlenses disposed in the third sub-region 126 - 3 may be 100 [ ⁇ m].
  • the micro lenses disposed in the first to third sub-regions 126 - 3 may have the same height.
  • FIG. 11 is a view showing an example of the concentration of light beams according to an embodiment of the present invention.
  • the micro lenses disposed in the first to third sub-regions 126 - 3 receive energy within 0.5% of the total energy incident from the light source 110 . Accordingly, all microlenses included in the diffusion member 120 receive energy within 0.5%. As a result, even if some microlenses are damaged, the light output from the light source 110 is evenly incident on all microlenses, so that damage to the body due to light can be prevented.
  • FIGS. 12 and 13 A simulation result according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 12 and 13 .
  • FIG. 12 is a view showing simulation results in a diffusion member configured using only microlenses of 300 [ ⁇ m] size.
  • the energy emitted from the damaged part of the micro lens is 1.1%. or less and Eye Aperture Factor is 179 or higher.
  • the corresponding value is higher than 179, which is the eye safety standard, and even if the corresponding light is irradiated to the human eye, it may not cause damage.
  • the microlens is damaged in the regions (Center 2X2, 4X4) adjacent to the center of the diffusion member 120, the energy emitted from the damaged portion of the microlens is 4.8% or more and the Eye Aperture Factor is 179 or less.
  • the value is 100 or more lower than the Eye Aperture Factor standard value of 179, which indicates that when the light is irradiated to the human eye, it can lead to blindness.
  • FIG. 13 is a view showing a simulation result in a diffusion member according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 13(a) is a far-field according to the first embodiment
  • Fig. 13(b) is a far-field according to the second embodiment.
  • the microlens is damaged in a region adjacent to the center of the diffusion member 120 .
  • the Eye Aperture Factor is 125.2, and 4.55 [mW] based on 570 [mW], which is the total energy of the light source 110, is output from the damaged portion.
  • the Eye Aperture Factor is 194.8 and 2.93 [mW] based on 570 [mW], which is the total energy of the light source 110, is output from the damaged portion.
  • a value lower than 174 which is the eye aperture factor reference value, but a difference of 50 or less can prevent serious injuries such as blindness.
  • the value is higher than the eye aperture factor reference value of 174, indicating that there is no body damage due to the breakage of the micro lens.
  • FIG. 14 is an exploded view of a distance measuring camera device according to an embodiment of the present invention.
  • the distance measuring camera device may include a light emitting unit and a light receiving unit.
  • the substrate 10 , the holder 30 , and the shield can 50 are integrally formed and used in common for the light emitting unit and the light receiving unit, it may be difficult to distinguish between the light emitting unit and the light receiving unit.
  • each of the above components may be understood as a component of each of the light emitting unit and the light receiving unit.
  • common components such as the substrate 10 , the holder 30 , and the shield can 50 may be provided separately for the light emitting unit and the light receiving unit.
  • the light emitting unit may include a substrate 10 , a light source 20 , a holder 30 , a diffusion member 41 , a diffuser ring 42 , and a shield can 50 .
  • the light receiving unit may include a substrate 10 , a sensor 60 , a filter 80 , a holder 30 , a lens 70 , a barrel 71 , and a shield can 50 .
  • the substrate 10 may include a printed circuit board (PCB).
  • the board 10 may be connected to a connector through the FPCB 91 .
  • the substrate 10 and the FPCB 91 may be formed of a Rigid Flexible PCB (RFPCB).
  • a light source 20 and a sensor 60 may be disposed on the substrate 10 .
  • the substrate 10 may be disposed under the holder 30 .
  • the substrate 10 may include terminals.
  • a terminal of the substrate 10 may be coupled to a coupling portion of the shield can 50 .
  • the terminal of the substrate 10 may include a plurality of terminals.
  • the terminal of the substrate 10 may include two terminals.
  • the light source 20 may be disposed on the substrate 10 .
  • the light source 20 may be disposed in contact with the substrate 10 .
  • the light source 20 may be disposed on the substrate 10 .
  • the light source 20 may be disposed on the substrate 10 .
  • the light source 20 may correspond to the light source 110 described above.
  • the holder 30 may be disposed on the substrate 10 .
  • the holder 30 may be disposed in contact with the substrate 10 .
  • the holder 30 may be disposed on the substrate 10 .
  • the holder 30 may be disposed on the substrate 10 .
  • the holder 30 may be fixed to the substrate 10 by an adhesive.
  • the holder 30 may accommodate the light source 20 , the diffuser module 40 , the sensor 60 , and the filter 80 therein.
  • the holder 30 may be a plastic injection molding.
  • the holder 30 may be formed by injection.
  • the diffuser module 40 may include a diffusion member 41 and a diffuser ring 42 .
  • the diffuser module 40 may be integrally formed as in the modified example, but in this embodiment, the diffusion member 41 and the diffuser ring 42 may be separately manufactured to increase moldability during injection molding.
  • the diffusion member 41 and the diffuser ring 42 may be separated from each other.
  • the diffusion member 41 may be a diffuser lens.
  • the diffusion member 41 may correspond to the diffusion member 120 described above.
  • the diffusion member 41 may be disposed in the holder 30 .
  • the diffusion member 41 may be coupled to the holder 30 .
  • the diffusion member 41 may be fixed to the holder 30 .
  • the diffusion member 41 may be disposed on an optical path of light emitted from the light source 20 .
  • the diffusion member 41 may be disposed on the light source 20 .
  • the diffusion member 41 may be disposed on the light source 20 .
  • the diffusion member 41 may be disposed on the light source 20 .
  • the diffusion member 41 may be a plastic injection molding.
  • the diffusion member 41 may be formed by plastic injection.
  • the height of the upper end of the diffusion member 41 may correspond to the height of the upper end of the lens 70 .
  • the diffusion member 41 may be inserted in an upward direction in a vertical direction to be coupled to the holder 30 .
  • the upward direction may be a direction from the lower part of the holder 30 toward the upper part of the holder 30 .
  • a portion of the diffusion member 41 may overlap the holder 30 in an upward direction.
  • the diffuser ring 42 may be disposed in the holder 30 .
  • the diffuser ring 42 may be fixed to the holder 30 .
  • the diffuser ring 42 may be coupled to the holder 30 .
  • the diffuser ring 42 may be disposed under the diffusion member 41 .
  • the diffuser ring 42 may support the diffusion member 41 .
  • the diffuser ring 42 may be in contact with the diffusion member 41 .
  • the diffuser ring 42 may be a plastic injection molding.
  • the diffuser ring 42 may be formed by plastic injection.
  • the shield can 50 may cover the body of the holder 30 .
  • the shield can 50 may include a cover.
  • the shield can 50 may include a cover can.
  • the shield can 50 may be a non-magnetic material.
  • the shield can 50 may be formed of a metal material.
  • the shield can 50 may be formed of a metal plate.
  • the shield can 50 may be electrically connected to the substrate 10 .
  • the shield can 50 may be connected to the substrate 10 through a solder ball. Through this, the shield can 50 may be grounded.
  • the shield can 50 may block electromagnetic interference (EMI).
  • the shield can 500 may be referred to as an 'EMI shield can'.
  • electromagnetic interference noise may increase as a high voltage is used inside the optical device, and the shield can 50 may block electromagnetic interference noise.
  • the sensor 60 may be disposed on the substrate 10 .
  • the sensor 60 may be disposed on the other side of the partition wall of the holder 30 on the substrate 10 . That is, the sensor 60 may be disposed on the opposite side of the light source 20 with respect to the partition wall of the holder 30 .
  • the sensor 60 may detect infrared rays.
  • the sensor 60 may detect light of a specific wavelength among infrared rays.
  • the sensor 60 may detect the light passing through the filter 80 .
  • the sensor 60 may detect light in a wavelength band of the light source 20 . Through this, the sensor 60 detects the light emitted from the light source 20 and reflected on the subject to sense 3D image information of the subject.
  • the effective sensing area of the sensor 60 is disposed to correspond to the diffusion member 41 , but the sensor 60 may be disposed to be biased toward the partition wall as a whole.
  • a circuit pattern of the sensor 60 may be disposed on a portion of the sensor 60 that is biased toward the barrier rib.
  • the lens 70 may be fixed within the barrel 71 .
  • the lens 70 may be a plastic injection molding product.
  • the lens 70 may be formed by plastic injection.
  • the lens 70 may include a plurality of lenses.
  • the filter 80 may be disposed between the lens 70 and the sensor 60 .
  • the filter 80 may be a band pass filter that passes light of a specific wavelength band.
  • the filter 80 may pass infrared rays.
  • the filter 80 may pass light of a specific wavelength among infrared rays.
  • the filter 80 may pass light in a wavelength band of light emitted by the light source 20 .
  • the filter 80 may block visible light.
  • the filter 80 may be coupled to the holder 30 .
  • a groove having a size corresponding to that of the filter 80 is formed in the holder 30 , and the filter 80 may be inserted into the groove and fixed with an adhesive.
  • An adhesive injection groove for injecting an adhesive between the filter 80 and the holder 30 may be formed together in the groove of the holder 30 .
  • the filter 80 may be disposed at a position lower than the position of the diffuser ring 42 .

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Studio Devices (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Stroboscope Apparatuses (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 거리 측정 카메라 장치는 발광부; 및 이미지 센서를 포함하는 수광부;를 포함하고, 상기 발광부는, 발광 소자를 포함하는 광원; 상기 광원 상에 배치되며, 복수의 마이크로 렌즈를 포함하는 확산부재;를 포함하며, 상기 확산부재는 제1 영역 및 제2 영역을 포함하고, 상기 제1 영역은, 상기 제2 영역을 둘러싸도록 배치되고, 상기 제2 영역은, 중심이 상기 발광부와 광축 방향으로 오버랩 되도록 배치되며, 상기 제2 영역에 위치하는 상기 마이크로 렌즈의 직경은 상기 제1 영역에 위치하는 마이크로 렌즈의 직경보다 작다.

Description

거리 측정 카메라 장치
실시 예는 거리 측정 카메라 장치에 관한 것이다.
3차원 콘텐츠는 게임, 문화뿐만 아니라 교육, 제조, 자율주행 등 많은 분야에서 적용되고 있다. 3차원 콘텐츠를 획득하기 위해서는 깊이 정보(Depth Map)가 필요하다. 깊이 정보는 공간 상의 거리를 나타내는 정보이며, 2차원 영상의 한 지점에 대하여 다른 지점의 원근 정보를 나타낸다.
깊이 정보를 획득하는 방법으로 최근 ToF(Time of Flight)가 주목받고 있다. TOF 방식에 따르면, 비행 시간, 즉 빛을 쏘아서 반사되어 오는 시간을 측정함으로써 물체와의 거리를 계산한다. ToF 방식의 가장 큰 장점은 3차원 공간에 대한 거리정보를 실시간으로 빠르게 제공한다는 점이다. 또한 사용자가 별도의 알고리즘 적용이나 하드웨어적 보정 없이도 정확한 거리 정보를 얻을 수 있다. 또한 매우 가까운 피사체를 측정하거나 움직이는 피사체를 측정하여도 정확한 깊이 정보를 획득할 수 있다.
하지만, 별도의 광원을 이용하지 않는 카메라 모듈과 달리, TOF 카메라는 광원에 의해 광을 출력하는 구조를 가지므로 안전상 문제점이 발생할 수 있다. 특히, 높은 광강도를 가진 빛이 신체의 눈과 같이 빛에 민감한 부분에 조사될 경우에는 큰 부상으로 이어질 수 있다. 이러한 사고를 예방하고자 엄격한 안전 규정에 따라 ToF 카메라 모듈이 제작되고 있다. 따라서, 이러한 문제점을 해결할 수 있는 카메라 모듈이 요구된다.
실시 예는 높은 안전도를 제공하는 ToF 거리 측정 카메라 장치를 제공한다.
실시 예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 거리 측정 카메라 장치는 발광부; 및 이미지 센서를 포함하는 수광부;를 포함하고, 상기 발광부는, 발광 소자를 포함하는 광원; 상기 광원 상에 배치되며, 복수의 마이크로 렌즈를 포함하는 확산부재;를 포함하며, 상기 확산부재는 제1 영역 및 제2 영역을 포함하고, 상기 제1 영역은, 상기 제2 영역을 둘러싸도록 배치되고, 상기 제2 영역은, 중심이 상기 상기 발광부와 광축 방향으로 오버랩 되도록 배치되며, 상기 제2 영역에 위치하는 상기 마이크로 렌즈의 직경은 상기 제1 영역에 위치하는 마이크로 렌즈의 직경보다 작다.
상기 제2 영역은 복수의 하위 영역을 포함하고, 상기 복수의 하위 영역은, 상기 제1 영역에 인접하며, 제1 직경의 크기를 가지는 마이크로 렌즈를 포함하는 제1 하위 영역, 및 상기 제1 하위 영역에 의해 둘러싸이고, 상기 제1 직경보다 작은 제2 직경의 크기를 가지는 마이크로 렌즈를 포함하는 제2 하위 영역을 포함할 수 있다.
상기 제1 직경은, 상기 제1 영역에 배치된 마이크로 렌즈의 직경과 동일할 수 있다.
상기 복수의 하위 영역은, 상기 확산부재의 중심을 포함하고, 상기 제2 하위 영역에 의해 둘러싸이고, 상기 제2 직경보다 작은 제3 직경의 크기를 가지는 마이크로 렌즈가 배치되는 제3 하위 영역을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 영역은, 상기 확산부재와 상기 광원 사이의 이격 거리가 멀어짐에 따라 면적이 이산적으로 증가할 수 있다.
상기 제2 영역의 최소 면적은, 아래의 수학식을 이용하여 설정될 수 있다.
Figure PCTKR2020015860-appb-img-000001
여기서, E는 상기 제2 영역의 가로 길이 또는 세로 길이를 의미하고, D는 상기 확산부재와 상기 광원 사이의 이격 거리를 의미하고, θ는 상기 광원의 발산 각도(divergence angle)를 의미하고, t는 상기 광원에 포함된 복수의 발광소자 중 동일한 행 또는 열에 배치된 발광 소자의 중심 사이의 최대 이격 거리를 의미할 수 있다.
상기 광원은, 제1 전류 크기에서 제2 전류 크기 사이의 전류를 입력받고, 상기 광원의 발산 각도는, 상기 제2 전류 크기의 전류 입력시 상기 광원이 출력하는 빛의 출력을 기준으로 설정될 수 있다.
상기 광원의 발산 각도는, 상기 광원의 최대 광강도의 1/e 2배 광강도가 출력되는 각도일 수 있다.
상기 제2 영역에 위치하는 상기 마이크로 렌즈의 직경은 150㎛ 이하일 수 있다.
발광부; 및 이미지 센서를 포함하는 수광부;를 포함하고, 상기 발광부는, 발광 소자를 포함하는 광원; 상기 광원 상에 배치되며, 복수의 마이크로 렌즈를 포함하는 확산부재;를 포함하며, 상기 확산부재는 제1 영역 및 제2 영역을 포함하고, 상기 제1 영역은, 상기 제2 영역을 둘러싸도록 배치되고, 상기 제2 영역은, 중심이 상기 발광부와 광축 방향으로 오버랩되도록 배치되며, 상기 제1 영역에 위치하는 상기 마이크로 렌즈의 직경은 150㎛ 이하이다.
실시 예에 따르면, 높은 안전도를 제공하는 ToF 거리 측정 카메라 장치를 구현할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 거리 측정 카메라 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 발광부의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 확산부재의 광선속 집중도를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 확산부재를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 확산부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제1 영역 및 제2 영역의 설정에 대한 광원과 확산부재간 거리를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 발광소자의 발산 각도를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 확산부재를 도시한 도면이다.
도 9는 도 8에 따른 광선속 집중도의 일례는 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 확산부재를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 광선속 집중도의 일례는 나타낸 도면이다.
도 12 및 도 13을 통해 본 발명의 실시예에 따른 시뮬레이션 결과를 살펴본다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 확산부재에서의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 거리 측정 카메라 장치의 분해도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.
이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속' 되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 거리 측정 카메라 장치의 구성도이다.
본 발명의 실시예에 따른 거리 측정 카메라 장치(1000)는 ToF(Time of Flight) 기능을 이용하여 깊이 정보를 추출하는 카메라 또는 카메라 장치를 의미할 수 있다. 따라서, 거리 측정 카메라 장치(1000)는 ToF 거리 측정 카메라 장치, ToF 카메라 장치, ToF 카메라 모듈, ToF 카메라와 혼용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 거리 측정 카메라 장치(1000)는 발광부(100)와 수광부(200)를 포함할 수 있다.
발광부(100)는 광신호를 생성한 후 생성된 광신호를 객체로 출력하는 유닛일 수 있다. 이를 위해, 발광부(100)는 발광 소자와 같이 빛을 생성할 수 있는 구성, 빛을 모듈레이션(modulation) 할 수 있는 구성을 포함할 수 있다. 광신호는 펄스파(pulse wave)의 형태나 지속파(continuous wave)의 형태일 수 있다. 지속파는 사인파(sinusoid wave)나 사각파(squared wave)의 형태일 수 있다.
도 1을 참조하면, 발광부(100)는 광원(110)과 확산부재(120)를 포함할 수 있다. 광원(110)은 빛을 생성할 수 있다. 광원(110)은 빛을 출력할 수 있다. 광원(110)은 빛을 조사할 수 있다. 광원(110)이 생성하는 빛은 파장이 770 내지 3000nm인 적외선 일 수 있다. 또는 광원(110)이 생성하는 빛은 파장이 380 내지 770 nm인 가시광선 일 수 있다. 확산부재(120)는 광원(110)으로부터 출력된 빛을 수신한 후 수신한 빛을 회절시켜 출력할 수 있다. 확산부재(120)는 빛을 집광하고 평행광으로의 변환할 수 있다. 확산부재(120)는 마이크로 렌즈 어레이(Micro Lens Array, MLA)일 수 있다.
수광부(200)는 객체에 반사된 빛을 감지할 수 있다. 수광부(200)는 객체에 반사된 광신호를 감지할 수 있다. 이때, 감지되는 광신호는 발광부(100)가 출력한 광신호가 객체에 반사된 것일 수 있다.
수광부(200)는 광신호를 감지하기 위하여 렌즈 어셈블리, 필터 및 센서를 포함할 수 있다. 객체로부터 반사된 광신호는 렌즈 어셈블리를 통과할 수 있다. 렌즈 어셈블리의 광축은 센서의 광축과 얼라인(align)될 수 있다. 필터는 렌즈 어셈블리와 센서 사이에 배치될 수 있다. 필터는 객체와 센서 사이의 광경로 상에 배치될 수 있다. 필터는 소정 파장 범위를 갖는 빛을 필터링할 수 있다. 필터는 빛의 특정 파장 대역을 투과시킬 수 있다. 필터는 특정 파장의 빛을 통과시킬 수 있다. 예를 들어, 필터는 적외선 대역의 빛을 통과시키고 적외선 대역 이외의 빛을 차단시킬 수 있다. 센서는 빛을 센싱할 수 있다. 센서는 광신호를 수신할 수 있다. 센서는 광신호를 센싱하는 이미지 센서일 수 있다. 센서는 광신호를 감지하여 전기적 신호로 출력할 수 있다. 센서는 발광 소자에서 출력하는 광의 파장에 대응하는 파장의 광을 감지할 수 있다. 예를 들어, 센서는 적외선 대역의 빛을 감지할 수 있다.
수광부(200)와 발광부(100)는 나란히 배치될 수 있다. 수광부(200)는 발광부(100) 옆에 배치될 수 있다. 수광부(200)는 발광부(100)와 같은 방향으로 배치될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 발광부의 개략도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 발광부(100)는 광원(110) 및 확산부재(120)를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 광원(110)은 복수의 발광소자(112)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 광원(110)은 기판(111) 상에 복수의 발광소자(112)가 소정의 규칙에 따라 배열되는 어레이 형태로 구현될 수 있다. 기판(111)은 제1면과 제2면을 포함하며, 기판(111)의 제1면에는 복수의 광출구(aperture)가 형성될 수 있고, 복수의 확산부재(120)는 복수의 광출구에 대응하여 기판(111)상에 배치될 수 있다. 광원(110)은 광출구를 통해 빛을 출력하며, 빛은 소정의 발산각으로 출력될 수 있다. 복수의 발광소자(112)는 수직 캐비티 표면 광방출 레이저 (vertical-cavity surface-emitting laser, VCSEL)일 수 있다.
확산부재(120)는 몸체부(121) 부분과 복수의 마이크로 렌즈(122) 부분으로 구분될 수 있다. 구체적으로, 확산부재(120)는 몸체부(121) 상에 복수의 마이크로 렌즈(122)가 소정의 규칙에 따라 배치된 형상일 수 있다. 확산부재(120)는 몸체부(121)와 복수의 마이크로 렌즈(122)가 일체로 형성될 수 있다. 이때, 몸체부(121)와 마이크로 렌즈(122)는 서로 동일한 소재로 형성될 수 있다. 몸체부(121)는 플레이트(plate) 형상일 수 있다.
확산부재(120)는 광원(110)으로부터 빛을 입력받는 제1면과 빛을 출력하는 제2면으로 구분될 수 있다. 확산부재(120)의 제1면은 수평면 또는 곡면을 포함할 수 있으며, 확산부재(120)의 제2면에는 복수의 마이크로 렌즈(122)가 배치될 수 있다.
복수의 마이크로 렌즈(122)는 소정의 직경을 가질 수 있다. 복수의 마이크로 렌즈(122)는 복수의 마이크로 렌즈의 광선속 집중도 중 최대값이 소정의 값을 넘지 않도록 직경이 설정될 수 있다. 여기서, 광선속 집중도는 광원(110)이 출력하는 전체 에너지 대비 하나의 마이크로 렌즈에 입사되는 광선속의 비율을 의미할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 마이크로 렌즈(122)의 직경은 복수의 마이크로 렌즈의 광선속 집중도 중 최대값이 소정의 값을 넘지 않도록 설정됨과 동시에, 복수의 마이크로 렌즈(122)의 직경이 서로 동일하게 설계될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 확산부재(120)는 복수의 영역으로 구분될 수 있고, 복수의 영역 중 일부 영역에 배치된 마이크로 렌즈(122)의 직경이 다른 영역에 배치된 마이크로 렌즈(122)의 직경보다 작을 수 있다. 구체적으로 확산부재(120)의 제2면은 제1 영역(125)과 제2 영역(126)으로 구분될 수 있고, 제2 영역(126)은 복수의 하위 영역으로 구분될 수 있다. 제1 영역(125)은 제2 영역(126)을 둘러싸도록 배치되고, 제2 영역(126)은 발광부(100)와 광축 방향으로 오버랩되도록 배치될 수 있으며, 동시에 제2 영역(126)은 중심이 확산부재(120)의 중심과 오버랩되도록 배치될 수 있다. 그리고, 제2 영역(126)은 복수의 하위 영역을 포함할 수 있다. 일례로, 복수의 하위 영역은 2개 또는 3개의 하위 영역을 포함할 수 있다. 이때, 복수의 하위 영역 중 적어도 하나의 영역에 배치된 마이크로 렌즈(122)의 직경은 제1 영역(125)에 배치된 마이크로 렌즈(122)의 직경보다 작을 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 확산부재의 광선속 집중도를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 확산부재(120)를 개략적으로 도시하고 있으며, 여기서 각 셀은 하나의 마이크로 렌즈를 의미한다. 도 3은 300μm 직경을 가진 마이크로 렌즈가 8X8의 어레이로 배열된 형태를 나타낸다. 각 셀에 표시된 음영은 광원(110)이 출력하는 전체 에너지 중 각 마이크로 렌즈에 집중되는 비율을 나타낸다. 도 3에서는 음영의 색상이 짙은 곳에 배치된 마이크로 렌즈일수록 집중되는 에너지가 높은 것을 의미한다.
도 3을 참조하면, 광원이 출력하는 전체 에너지 대비 대략 9% 이상의 광선속 집중도가 나타나고 있는 마이크로 렌즈의 비율은 4/64이다. 광원이 출력하는 전체 에너지 대비 대략 0.5% 이상 9% 이하의 광선속 집중도가 나타나고 있는 마이크로 렌즈의 비율은 45/64 정도이다.
광원이 출력하는 전체 에너지 대비 대략 9% 이상의 광선속 집중도가 나타나더라도, 마이크로 렌즈가 정상적인 경우에는 빛을 회절 산란시켜 출력하게 되므로, 피사체에 대해 해당 마이크로 렌즈에 집중되는 에너지가 그대로 전달되지 않는다. 하지만, 마이크로 렌즈가 파손되는 경우 해당 마이크로 렌즈에 집중되는 에너지가 피사체에 직접 전달될 수 있다. 만약 피사체가 사람인 경우 자칫 실명을 초래할 수도 있다. 따라서, 하나의 마이크로 렌즈에 집중되는 에너지를 분산시켜 안정성을 높일 필요가 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 확산부재를 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 확산부재(120)는 복수의 마이크로 렌즈 각각의 광선속 집중도가 분산되도록 복수의 마이크로 렌즈의 직경이 설계될 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 확산부재(120)는 복수의 마이크로 렌즈의 광선속 집중도 중 최대값이 소정의 값을 넘지 않도록 마이크로 렌즈의 직경이 설정될 수 있다. 예를 들어, 확산부재(120)는 복수의 마이크로 렌즈의 광선속 집중도 중 최대값이 2.5%를 넘지 않도록 마이크로 렌즈의 직경이 설정될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 복수의 마이크로 렌즈는 150μm 이하의 직경으로 설계될 수 있다. 예를 들어, 확산부재(120)는 직경이 100μm인 마이크로 렌즈로 구현되거나, 직경이 50μm인 마이크로 렌즈로 구현될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 복수의 마이크로 렌즈는 150μm를 중심으로 -10%에서 10% 범위에 포함된 값 이하의 직경으로 설계될 수 있다. 예를 들어, 확산부재(120)는 135μm 이하의 직경으로 설계되거나, 165μm 이하의 직경으로 설계될 수 있다.
도 4는 150μm 직경을 가진 마이크로 렌즈가 16X16의 어레이로 배열된 형태를 나타낸다. 도 4를 참조하면, 광원이 출력하는 전체 에너지 대비 대략 0.5% 이상 9% 이하의 광선속 집중도가 나타나고 있는 마이크로 렌즈의 비율은 60/256 정도이다. 특히, 광원이 출력하는 전체 에너지 대비 대략 9% 이상의 광선속 집중도가 나타나고 있는 마이크로 렌즈가 없음을 알 수 있다. 즉, 마이크로 렌즈가 일부 파손되더라도 마이크로 렌즈 하나에 집중되는 에너지의 비율이 낮으므로, 안정성을 높일 수 있는 장점이 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 확산부재를 설명하기 위한 도면이다.
마이크로 렌즈의 직경이 작을수록 하나의 마이크로 렌즈에 집중되는 에너지가 작아져 안전성이 높아지지만, 이 경우 확산부재(120) 제조 공정에 대한 어려움 또한 함께 높아진다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 확산부재(120)는 서로 구분된 복수의 영역에 배치된 마이크로 렌즈의 직경을 다르게 설정함으로써 상기의 문제점을 해결할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 확산부재(120)는 제1 영역(125)과 제2 영역(126)을 포함한다. 제2 영역(126)에 배치된 마이크로 렌즈(122) 중 적어도 하나의 직경은 제1 영역(125)에 배치된 마이크로 렌즈(122)의 직경보다 작을 수 있다.
제1 영역(125)과 제2 영역(126)은 확산부재(120)와 광원(110) 사이의 이격 거리에 따라 상이하게 설정될 수 있다. , 본 발명의 실시예에 따르면, 확산부재(120)는 광원(110)에 이격되어 배치될 수 있다. 제2 영역(126)은 확산부재(120)와 광원(110) 사이의 이격 거리에 따라 상이하게 설정될 수 있다. 제2 영역(126)의 면적은 확산부재(120)와 광원(110) 사이의 이격 거리가 멀어짐에 따라 증가할 수 있다. 구체적으로, 제2 영역(126)의 면적은 확산부재(120)와 광원(110) 사이의 이격 거리가 멀어짐에 따라 이산적으로 증가할 수 있다. 이에 따라 제1 영역(125)은 확산부재(120)와 광원(110) 사이의 이격 거리가 멀어짐에 따라 이산적으로 감소할 수 있다.
제2 영역(126)은 아래의 수학식을 이용하여 설정될 수 있다.
Figure PCTKR2020015860-appb-img-000002
여기서, E는 제2 영역(126)의 가로 길이 또는 세로 길이를 의미하고, D는 확산부재(120)와 광원(110) 사이의 이격 거리를 의미하고, θ는 발광소자(112)의 발산 각도(divergence angle)를 의미하고, t는 광원(110)에 포함된 복수의 발광소자(112) 중 동일한 행 또는 열에 배치된 발광 소자의 중심 사이의 최대 이격 거리를 의미한다.
상기의 수학식 1에 기초하면, 제2 영역(126)은 가로 길이(E 1) 및 세로 길이(E 2)를 가지는 사각형상의 최소 면적을 가질 수 있다. 발광소자(112)의 행 또는 열에 대응하는 최대 이격 거리(t)가 동일할 경우 제2 영역(126)은 정사각형의 형상일 수 있고, 상이할 경우 제2 영역(126)은 직사각형의 형상일 수 있다. 제2 영역(126)의 최소 면적을 이와 같이 설정하는 경우, 빛의 출력이 집중되는 영역의 에너지를 효율적으로 분산시키며 동시에, 확산부재(120)의 제조 효율을 향상시킬 수 있다.
확산부재(120)와 광원(110) 사이의 이격 거리는 광원(110)의 제1면과 확산부재(120)의 제1면 사이의 수직 거리일 수 있다. 광원(110)의 제1면은 광출구가 배치된 일면을 의미한다. 확산부재(120)의 제1면은 복수의 마이크로 렌즈(122) 각각에서 광원(110)으로부터 빛을 입력받는 일면을 의미한다. 구체적으로 확산부재(120)의 제1면에는 엠보싱 형태로서 복수의 마이크로 렌즈(122)가 배치되어 있으므로, 확산부재(120)의 제1면은 복수의 마이크로 렌즈(122) 각각에서 광축이 통과하는 점들을 연결한 일면을 의미할 수 있다. 따라서, 확산부재(120)와 광원(110) 사이의 이격 거리는 마이크로 렌즈(122)의 광축이 통과하는 일점으로부터 광원(110)의 제1면 사이의 수직거리일 수 있다.
마이크로 렌즈(122)의 구면은 아래의 수학식 2로부터 산출될 수 있다.
Figure PCTKR2020015860-appb-img-000003
여기서, C x 및 C y는 각각 x축 및 y축에 대한 곡률을 의미하고, k x 및 k y는 각각 x축 및 y축에 대한 코닉 상수를 의미한다.
C x와 C y의 값은 이미지 센서의 x축과 y축 방향의 길이와 비례할 수 있다. 즉 이미지 센서의 x축 방향 길이보다 y 축 방향의 길이가 더 길면, C x보다 C y가 더 클 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서의 x축과 y축 방향의 길이 비가 a:b 인 경우, C x:C y 의 비도 a:b일 수 있다. 구체적으로 a:b가 3:4 인 경우, C x:C y의 비를 3:4로 구현, 즉 y축 방향으로의 곡률을 더 크게 하여 광을 더욱 확산 시키는 동시에, x축과 y축 방향으로 균일하게 광을 확산시킬 수 있다.
또한 k x와 k y의 동일한 값으로 설계하면, x축과 y축 방향으로의 광 확산 분포가 동일한 경향이 되도록 구현할 수 있다.
마이크로 렌즈(122)의 구면 중 광축이 통과하는 점의 좌표가 (0,0)인 경우, 마이크로 렌즈(122) 부분의 높이(d)는 상기 수학식 2에서 변수 x 및 변수 y에 마이크로 렌즈(122)의 직경의 절반 값(R/2)을 적용하면 산출될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제1 영역 및 제2 영역의 설정에 대한 광원과 확산부재간 거리를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 광원(110)으로부터 서로 다른 이격 거리를 가지는 확산부재(120)들의 에너지 분포를 도시하고 있다. 도 6에서 나타난 것처럼, 이격 거리가 D 1인 경우보다 D 2인 경우에서, D 2인 경우보다 D 3인 경우에서, D 3인 경우보다 D 4인 경우에서, D 4인 경우보다 D 5인 경우에서 에너지가 분포된 면적이 넓어짐을 알 수 있다.
아래의 표 1은 광원(110)과 확산부재(120) 간 이격 거리 및 마이크로 렌즈의 크기에 따른 에너지의 입사량을 나타낸다.
50[μm] 100[μm] 150[μm] 200[μm] 300[μm]
0.5 [mm] 16 X 16 10 X 10 8 X 8 6 X 6 6 X 6
0.7 [mm] 16 X 16 10 X 10 8 X 8 6 X 6 6 X 6
0.9 [mm] 18 X 18 10 X 10 8 X 8 6 X 6 6 X 6
1.1 [mm] 20 X 20 10 X 10 8 X 8 8 X 8 6 X 6
1.3 [mm] 20 X 20 12 X 12 10 X 10 8 X 8 6 X 6
1.5 [mm] 22 X 22 12 X 12 10 X 10 8 X 8 6 X 6
1.7 [mm] 24 X 24 14 X 14 10 X 10 8 X 8 6 X 6
1.9 [mm] 26 X 26 14 X 14 10 X 10 8 X 8 8 X 8
2.1 [mm] 26 X 26 14 X 14 12 X 12 10 X 10 8 X 8
2.3 [mm] 28 X 28 16 X 16 12 X 12 10 X 10 8 X 8
표 1에서는 광원이 출력하는 전체 에너지 중 99% 이상의 에너지가 입사하는 마이크로 렌즈의 개수를 나타낸다. 예를 들어, 확산부재(120)가 50[μm] 크기의 마이크로 렌즈로 어레이된 경우, 광원(110)과 확산부재(120) 사이의 이격 거리가 0.5 [mm]에서 16X16개의 마이크로 렌즈에 99% 이상의 에너지가 입사되지만, 2.3 [mm]에는 28 X 28개의 마이크로 렌즈에 99% 이상의 에너지가 입사된다. 즉, 이격 거리가 클수록 99% 이상의 에너지가 입사되는 마이크로 렌즈의 개수가 커지며, 이는 제2 영역의 면적이 넓어짐을 나타낸다. 100[μm], 150[μm], 200[μm], 300[μm] 크기의 마이크로 렌즈가 어레이된 경우 역시 이와 동일하다. 다만, 소정의 크기의 마이크로 렌즈의 어레이가 어레이되어 있으므로, 제2 영역의 면적은 이산적으로 증가될 수 있다. 즉, 소정의 이격 거리 범위마다 제2 영역의 면적이 증가될 수 있다. 한편, 표 1은 마이크로 렌즈의 크기에 따라 광원이 출력하는 전체 에너지 중 99% 이상의 에너지가 입사되는 영역의 크기가 줄어들고 있음을 나타내고 있다. 표 1에서는 동일한 크기의 영역에 각 사이즈의 마이크로 렌즈가 어레이 되었다고 가정하고 있다. 따라서, 50[μm] 크기의 마이크로 렌즈는 48 X 48의 어레이로 전체 확산부재(120)를 형성하고 300[μm] 크기의 마이크로 렌즈는 8 X 8로 어레이로 전체 확산부재(120)를 형성한다. 이격 거리 2.3 [mm]에서, 50[μm] 크기의 마이크로 렌즈로 어레이가 구성된 경우에는 48 X 48개의 마이크로 렌즈 중 28 X 28개의 마이크로 렌즈에 99% 이상의 에너지가 입사되는 반면, 300[μm] 크기의 마이크로 렌즈로 어레이가 구성된 경우에는 8 X 8개의 마이크로 렌즈 중 8 X 8개의 마이크로 렌즈에 99% 이상의 에너지가 입사된다.
광원이 출력하는 전체 에너지 중 99% 이상의 에너지가 입사되는 마이크로 렌즈의 개수가 많아질수록 하나의 마이크로 렌즈 당 에너지의 양이 적어지므로 이격거리와 마이크로 렌즈의 크기는 작을수록 좋음을 알 수 있다. 하지만, 거리 측정 카메라 장치(1000)가 설치되는 단말의 크기로 인해 제한없이 이격거리를 증가시킬 수 없다. 또한, 마이크로 렌즈의 크기 역시 제조 비용 등을 고려할 때 제한없이 축소시킬 수 없다. 따라서, 광원(110)과 확산부재(120)간 이격 거리를 고려하여 제1 영역 및 제2 영역을 효율적으로 설정해야 한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 발광소자의 발산 각도를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 7을 참조하면, 우선, 광원(110)과 확산부재(120)는 소정의 거리(D)만큼 이격되어 배치된다. 그리고 발광소자는 소정의 각도(θ)로 빛을 출력한다. 발광소자(112)의 중심으로부터 기판(111)에 수직한 가상의 법선을 이으면, 가상의 법선과 빛이 이루는 각도(θ/2)는 발광소자(112)가 출력하는 빛의 발산 각도(θ)의 절반이 된다. 복수의 발광소자(112)는 모두 동일한 규격일 수 있으며, 복수의 발광소자(112)가 빛을 출력하는 발산 각도(θ)는 서로 동일할 수 있다.
앞서 살펴본 것처럼, 제2 영역의 면적은 광원(110)의 발산 각도(divergence angle)에 기초하여 설정될 수 있다. 즉, 발산 각도를 어떻게 설정하느냐에 따라 제2 영역이 결정될 수 있다.
예를 들어, 도 5에 도시된 것처럼, 발광소자는 광축을 기준으로 -20도에서 20도까지 소정의 에너지를 방출할 수 있다. 하지만 -15도나 +15도 혹은 -15도 이하나 15도 이상의 각도에서는 에너지량이 거의 0에 가까운 것을 알 수 있다. 즉, 대부분의 에너지는 발광소자의 광축을 기준으로 소정의 각도 내에서 존재한다. 따라서, 에너지량이 0이 아닌 모든 각도를 발광소자의 발산 각도로 설정하는 것은 비효율적이며, 일정량 이상의 에너지를 발산하는 각도를 발광소자의 발산 각도로 설정하는 것이 효율적이다. 이에 따라, 본 발명은 광원(110)의 발산 각도를 광원(110)의 최대 광강도의 1/e 2배 광강도가 출력되는 각도로 설정할 수 있다. 이 경우, 광원(110)으로부터 출력되는 광선속의 99%가 광원(110)의 발산 각도 내에서 출력될 수 있다. 본 발명은 광원(110)의 최대 광강도의 1/e 2배 광강도까지를 유효한 광으로 정의하고, 해당 각도까지를 발산 각도로 정의할 수 있다.
한편, 발산각도는 발광소자에 공급되는 전류의 크기에 따라 달라질 수 있다. 광원은 소정의 범위 내(제1 전류 크기에서 제2 전류 크기 사이)에서 전류를 공급받을 수 있으며, 공급되는 전력이 클수록 발산 각도가 커질 수 있다. 도 5에서는, 광원(110)이 1.74[A] 내지 5.23[A] 범위에서 전류를 공급받음을 나타낸다. 5.23[A]가 공급되는 경우에서 광강도 상대값 그래프의 폭이 3.49[A]가 공급되는 경우에서 광강도 상대값 그래프의 폭보다 넓음을 알 수 있다. 3.49[A]가 공급되는 경우에서 광강도 상대값 그래프의 폭이 1.74[A]가 공급되는 경우에서 광강도 상대값 그래프의 폭보다 넓음을 알 수 있다. 따라서, 발산 각도는 광원(110)에 최대 전류가 공급되었을 때 출력하는 빛의 출력을 기준으로 설정될 수 있다. 즉, 광원(110)이 제1 전류 크기에서 제2 전류 크기 사이의 전류를 입력받는 경우, 광원의 발산 각도는 제2 전류 크기의 전류 입력시 광원이 출력하는 빛의 출력을 기준으로 설정될 수 있다.
도 8 및 도 9를 통해 본 발명의 제1 실시예에 따른 확산부재(120)를 살펴본다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 확산부재를 도시한 도면이다.
도 8의 (a)는 일 실시예에 따른 확산부재(120)의 평면도이고, 도 8의 (b)는 일 실시예에 따른 확산부재(120)의 단면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 확산부재(120)는 제1 영역(125) 및 제2 영역(126)을 포함하며, 이때, 제2 영역(126)은 2개의 하위 영역(126-1, 126-2)을 포함할 수 있다. 복수의 하위 영역은 제1 하위 영역(126-1) 및 제2 하위 영역(126-2)을 포함할 수 있다.
제1 하위 영역(126-1)은 제1 영역(125)에 인접하여 배치될 수 있다. 그리고, 제2 하위 영역(126-2)은 제1 영역(125)으로부터 이격되고, 제1 하위 영역(126-1)에 의해 둘러싸여 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 복수의 하위 영역 중 적어도 하나의 영역에 배치된 마이크로 렌즈의 직경은 제1 영역(125)에 배치된 마이크로 렌즈의 직경과 동일할 수 있다. 도 7에 도시된 것처럼, 제2 영역(126)이 제1 하위 영역(126-1) 및 제2 하위 영역(126-2)을 포함하는 경우, 제1 하위 영역(126-1)에 배치된 마이크로 렌즈의 직경은 제1 영역(125)에 배치된 마이크로 렌즈의 직경과 동일하고, 제2 하위 영역(126-2)에 배치된 마이크로 렌즈의 직경은 제1 영역(125)에 배치된 마이크로 렌즈의 직경보다 작을 수 있다. 예를 들어, 제1 하위 영역(126-1)에 배치된 마이크로 렌즈의 직경은 300[μm]이고, 제2 하위 영역(126-2)에 배치된 마이크로 렌즈의 직경은 150[μm]일 수 있다. 한편, 제1 하위 영역(126-1)에 배치된 마이크로 렌즈와 제2 하위 영역(126-2)에 배치된 마이크로 렌즈가 형성하는 높이는 동일할 수 있다.
도 9는 도 8에 따른 광선속 집중도의 일례는 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 제1 하위 영역에 배치된 마이크로 렌즈의 경우에는 광원(110)으로부터 입사된 전체 에너지의 0.5% 이내로 에너지를 입력받는다. 그리고 제2 하위 영역의 경우 2.5%이상 9.0%미만의 에너지가 입력되는 마이크로 렌즈의 개수는 16개이며, 전체 마이크로 렌즈의 면적 대비 1/16에 해당한다. 이는 도 3의 (a)에 도시된 2.5% 이상의 에너지가 입력되는 마이크로 렌즈의 면적 대비 1/6 수준으로 안전성이 매우 높아진 것을 알 수 있다.
도 10 및 도 11을 통해 본 발명의 제1 실시예에 따른 확산부재(120)를 살펴본다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 확산부재를 도시한 도면이다.
도 10의 (a)는 일 실시예에 따른 확산부재(120)의 평면도이고, 도 10의 (b)는 일 실시예에 따른 확산부재(120)의 단면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 확산부재(120)는 제1 영역(125) 및 제2 영역(126)을 포함하며, 이때, 제2 영역(126)은 3개의 하위 영역(126-1, 126-2, 126-3)을 포함할 수 있다. 복수의 하위 영역은 제1 하위 영역(126-1), 제2 하위 영역(126-2) 및 제3 하위 영역(126-3)을 포함할 수 있다. 제3 하위 영역(126-3)은 확산부재(120)의 중심을 포함하고, 제1 하위 영역(126-1)과 이격되며, 제2 하위 영역(126-2)에 의해 둘러싸여 배치될 수 있다. 즉, 확산부재(120)의 중심에서 외곽방향을 따라 제3 하위 영역(126-3), 제2 하위 영역(126-2), 제1 하위 영역(126-1), 제1 영역(125)이 순차적으로 배치될 수 있다. 제3 하위 영역(126-3)에 배치된 마이크로 렌즈의 직경은 제2 하위 영역(126-2)에 배치된 마이크로 렌즈의 직경보다 작을 수 있다. 따라서, 제1 영역(125)에 배치된 마이크로 렌즈의 직경과 제1 하위 영역(126-1)에 배치된 마이크로 렌즈의 직경은 동일하고, 제2 하위 영역(126-2)에 배치된 마이크로 렌즈의 직경은 제1 하위 영역(126-1)에 배치된 마이크로 렌즈의 직경보다 작고, 제3 하위 영역(126-3)에 배치된 마이크로 렌즈의 직경은 제2 하위 영역(126-2)에 배치된 마이크로 렌즈의 직경보다 작을 수 있다. 예를 들어, 제1 하위 영역(126-1)에 배치된 마이크로 렌즈의 직경은 300[μm]이고, 제2 하위 영역(126-2)에 배치된 마이크로 렌즈의 직경은 150[μm]이고, 제3 하위 영역(126-3)에 배치된 마이크로 렌즈의 직경은 100[μm]일 수 있다. 한편, 제1 내지 제3 하위 영역(126-3)에 배치된 마이크로 렌즈는 서로 동일한 높이를 형성할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 광선속 집중도의 일례는 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 제1 내지 제3 하위 영역(126-3)에 배치된 마이크로 렌즈는 광원(110)으로부터 입사된 전체 에너지의 0.5% 이내로 에너지를 입력받는다. 따라서, 확산부재(120)에 포함된 모든 마이크로 렌즈는 0.5% 이내의 에너지를 입력받는다. 결과적으로 일부 마이크로 렌즈가 파손되더라도 광원(110)이 출력하는 빛이 모든 마이크로 렌즈에 고르게 입사되므로 빛에 의한 신체 손상을 방지할 수 있다.
도 12 및 도 13을 통해 본 발명의 실시예에 따른 시뮬레이션 결과를 살펴본다.
도 12는 300[μm] 크기의 마이크로 렌즈 만을 이용하여 구성된 확산부재에서의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
도 12를 살펴보면, 마이크로 렌즈의 파손이 없거나(Ref) 최외각(Edge)이나 최외각에 인접(Middle)한 영역에서 마이크로 렌즈가 파손된 경우에는 마이크로 렌즈의 파손된 부분으로부터 방출되는 에너지가 1.1%이하이고 Eye Aperture Factor가 179 이상으로 나타난다. 해당 수치는 안전도(eye safety) 기준인 179보다 높은 수치로서 해당 광이 사람의 눈에 조사되더라도 손상을 발생시키지 않을 수 있다. 하지만, 확산부재(120)의 중심에 인접한 영역(Center 2X2, 4X4)에서 마이크로 렌즈가 파손된 경우에는 마이크로 렌즈의 파손된 부분으로부터 방출되는 에너지가 4.8%이상이고 Eye Aperture Factor가 179 이하로 나타난다. 특히, 두 경우 모두 Eye Aperture Factor 기준치인 179에 비해 100 이상 낮은 수치를 나타내고 있으며, 이는 해당 광이 사람의 눈에 조사되는 경우 실명에 이를 수 있음을 나타낸다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 확산부재에서의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
도 13의 (a)는 제1 실시예에 따른 파필드(far-field)이고 도 13의 (b)는 제2 실시예에 따른 파필드이다. 두 경우 모두 확산부재(120)의 중심에 인접한 영역에서 마이크로 렌즈가 파손된 경우를 나타낸다. 도 13의 (a)의 경우에는 Eye Aperture Factor가 125.2이고, 광원(110) 전체 에너지인 570[mW] 기준 4.55[mW]가 파손된 부분에서 출력된다. 도 13의 (b)의 경우에는 Eye Aperture Factor가 194.8이고 광원(110) 전체 에너지인 570[mW] 기준 2.93[mW]가 파손된 부분에서 출력된다. 제1 실시예의 경우에는 Eye Aperture Factor 기준치인 174보다 낮은 수치이나 차이가 50 이하로서 실명과 같은 큰 부상을 방지할 수 있다. 제2 실시예의 경우에는 Eye Aperture Factor 기준치인 174보다 높은 수치로서 마이크로 렌즈 파손으로 인한 신체 손상이 없음을 나타낸다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 거리 측정 카메라 장치의 분해도이다.
거리 측정 카메라 장치는 발광부와 수광부를 포함할 수 있다. 다만, 기판(10), 홀더(30) 및 쉴드 캔(50) 등의 구성은 일체로 형성되어 발광부와 수광부에 공용으로 사용되므로 발광부와 수광부로 구분하기 어려울 수 있다. 이 경우 위 구성들 각각이 발광부와 수광부 각각의 구성요소로 이해될 수 있다. 다만, 변형례로 기판(10), 홀더(30) 및 쉴드 캔(50) 등의 공용 구성은 발광부와 수광부에 각각 별도로 제공될 수 있다.
발광부는 기판(10), 광원(20), 홀더(30), 확산부재(41), 디퓨져 링(42) 및 쉴드 캔(50)을 포함할 수 있다. 수광부는 기판(10), 센서(60), 필터(80), 홀더(30), 렌즈(70), 배럴(71) 및 쉴드 캔(50)을 포함할 수 있다.
기판(10)은 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)을 포함할 수 있다. 기판(10)은 FPCB(91)를 통해 커넥터와 연결될 수 있다. 기판(10)과 FPCB(91)는 RFPCB(Rigid Flexible PCB)로 형성될 수 있다. 기판(10)에는 광원(20)과 센서(60)가 배치될 수 있다. 기판(10)은 홀더(30) 아래에 배치될 수 있다. 기판(10)은 단자를 포함할 수 있다. 기판(10)의 단자는 쉴드 캔(50)의 결합부와 결합될 수 있다. 기판(10)의 단자는 복수의 단자를 포함할 수 있다. 기판(10)의 단자는 2개의 단자를 포함할 수 있다.
광원(20)은 기판(10) 상에 배치될 수 있다. 광원(20)은 기판(10)에 접촉하여 배치될 수 있다. 광원(20)은 기판(10) 위에 배치될 수 있다. 광원(20)은 기판(10)에 배치될 수 있다. 광원(20)은 앞서 설명한 광원(110)에 대응할 수 있다.
홀더(30)는 기판(10) 상에 배치될 수 있다. 홀더(30)는 기판(10)에 접촉하여 배치될 수 있다. 홀더(30)는 기판(10) 위에 배치될 수 있다. 홀더(30)는 기판(10)에 배치될 수 있다. 홀더(30)는 접착제에 의해 기판(10)에 고정될 수 있다. 홀더(30)는 내부에 광원(20), 디퓨져 모듈(40), 센서(60) 및 필터(80)를 수용할 수 있다. 홀더(30)는 플라스틱 사출물일 수 있다. 홀더(30)는 사출에 의해 형성될 수 있다.
디퓨져 모듈(40)은 확산부재(41)와 디퓨져 링(42)을 포함할 수 있다. 디퓨져 모듈(40)은 변형례와 같이 일체로 형성될 수 있으나, 본 실시예에서는 사출 성형시 성형성을 증가시키기 위해 확산부재(41)와 디퓨져 링(42)으로 분리 제조할 수 있다. 확산부재(41)와 디퓨져 링(42)은 서로 분리될 수 있다.
확산부재(41)는 디퓨저 렌즈일 수 있다. 확산부재(41)는 앞서 설명한 확산부재(120)에 대응할 수 있다. 확산부재(41)는 홀더(30) 내에 배치될 수 있다. 확산부재(41)는 홀더(30)에 결합될 수 있다. 확산부재(41)는 홀더(30)에 고정될 수 있다. 확산부재(41)는 광원(20)으로부터 방출되는 빛의 광경로 상에 배치될 수 있다. 확산부재(41)는 광원(20) 상에 배치될 수 있다. 확산부재(41)는 광원(20) 위에 배치될 수 있다. 확산부재(41)는 플라스틱 사출물일 수 있다. 확산부재(41)는 플라스틱 사출에 의해 형성될 수 있다. 확산부재(41)의 상단의 높이는 렌즈(70)의 상단의 높이와 대응할 수 있다. 확산부재(41)는 수직방향 중 상방향으로 삽입되어 홀더(30)와 결합될 수 있다. 이때, 상방향은 홀더(30)의 하부에서 홀더(30)의 상부를 향하는 방향일 수 있다. 확산부재(41)의 일부는 상방향으로 홀더(30)와 오버랩될 수 있다.
디퓨져 링(42)은 홀더(30) 내에 배치될 수 있다. 디퓨져 링(42)은 홀더(30)에 고정될 수 있다. 디퓨져 링(42)은 홀더(30)에 결합될 수 있다. 디퓨져 링(42)은 확산부재(41) 아래에 배치될 수 있다. 디퓨져 링(42)은 확산부재(41)를 지지할 수 있다. 디퓨져 링(42)은 확산부재(41)와 접촉될 수 있다. 디퓨져 링(42)은 플라스틱 사출물일 수 있다. 디퓨져 링(42)은 플라스틱 사출에 의해 형성될 수 있다.
쉴드 캔(50)은 홀더(30)의 몸체부를 커버할 수 있다. 쉴드 캔(50)은 커버(cover)를 포함할 수 있다. 쉴드 캔(50)은 커버 캔(cover can)을 포함할 수 있다. 쉴드 캔(50)은 비자성체일 수 있다. 쉴드 캔(50)은 금속 재질로 형성될 수 있다. 쉴드 캔(50)은 금속의 판재로 형성될 수 있다. 쉴드 캔(50)은 기판(10)과 전기적으로 연결될 수 있다. 쉴드 캔(50)은 솔더볼을 통해 기판(10)과 연결될 수 있다. 이를 통해, 쉴드 캔(50)은 그라운드될 수 있다. 쉴드 캔(50)은 전자 방해 잡음(EMI, electro magnetic interference)을 차단할 수 있다. 이때, 쉴드 캔(500)은 'EMI 쉴드캔'으로 호칭될 수 있다. 본 실시예에서는 광학 장치의 내부에서 높은 전압이 이용됨에 따라 전자 방해 잡음이 커질 수 있는데 쉴드 캔(50)이 전자 방해 잡음을 차단할 수 있다.
센서(60)는 기판(10)에 배치될 수 있다. 센서(60)는 기판(10)에 홀더(30)의 격벽의 타측에 배치될 수 있다. 즉, 센서(60)는 홀더(30)의 격벽을 기준으로 광원(20)의 반대편에 배치될 수 있다. 센서(60)는 적외선을 감지할 수 있다. 센서(60)는 적외선 중 특정 파장의 광을 감지할 수 있다. 센서(60)는 필터(80)를 통과한 광을 감지할 수 있다. 센서(60)는 광원(20)의 파장 대역의 빛을 감지할 수 있다. 이를 통해, 광원(20)으로부터 방출되어 피사체에 반사된 광을 센서(60)가 감지하여 피사체의 3D 이미지 정보를 센싱할 수 있다. 센서(60)의 유효센싱영역은 확산부재(41)와 대응하게 배치되지만 센서(60)는 전체적으로 격벽 쪽으로 치우쳐 배치될 수 있다. 센서(60) 중 격벽 쪽으로 치우친 부분에는 센서(60)의 회로 패턴 등이 배치될 수 있다.
렌즈(70)는 배럴(71) 내에 고정될 수 있다. 렌즈(70)는 플라스틱 사출물일 수 있다. 렌즈(70)는 플라스틱 사출에 의해 형성될 수 있다. 렌즈(70)는 복수의 렌즈를 포함할 수 있다.
필터(80)는 렌즈(70)와 센서(60) 사이에 배치될 수 있다. 필터(80)는 특정 파장 대의 광을 통과시키는 밴드 패스 필터(band pass filter)일 수 있다. 필터(80)는 적외선을 통과시킬 수 있다. 필터(80)는 적외선 중 특정 파장의 광을 통과시킬 수 있다. 필터(80)는 광원(20)이 방출하는 빛의 파장 대역의 빛을 통과시킬 수 있다. 필터(80)는 가시광선을 차단할 수 있다. 필터(80)는 홀더(30)에 결합될 수 있다. 홀더(30)에는 필터(80)와 대응하는 크기의 홈이 형성되고, 필터(80)는 홈에 삽입되어 접착제로 고정될 수 있다. 홀더(30)의 홈에는 필터(80)와 홀더(30) 사이에 접착제를 주입하기 위한 접착제 주입홈이 함께 형성될 수 있다. 필터(80)는 디퓨져 링(42)의 위치보다 낮은 위치에 배치될 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 발광부; 및
    이미지 센서를 포함하는 수광부;를 포함하고,
    상기 발광부는,
    발광 소자를 포함하는 광원;
    상기 광원 상에 배치되며, 복수의 마이크로 렌즈를 포함하는 확산부재;를 포함하며,
    상기 확산부재는 제1 영역 및 제2 영역을 포함하고,
    상기 제1 영역은, 상기 제2 영역을 둘러싸도록 배치되고,
    상기 제2 영역은, 중심이 상기 발광부와 광축 방향으로 오버랩 되도록 배치되며,
    상기 제2 영역에 위치하는 상기 마이크로 렌즈의 직경은 상기 제1 영역에 위치하는 마이크로 렌즈의 직경보다 작은 거리 측정 카메라 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 영역은 복수의 하위 영역을 포함하고,
    상기 복수의 하위 영역은,
    상기 제1 영역에 인접하며, 제1 직경의 크기를 가지는 마이크로 렌즈를 포함하는 제1 하위 영역, 및
    상기 제1 하위 영역에 의해 둘러싸이고, 상기 제1 직경보다 작은 제2 직경의 크기를 가지는 마이크로 렌즈를 포함하는 제2 하위 영역을 포함하는 거리 측정 카메라 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 직경은,
    상기 제1 영역에 배치된 마이크로 렌즈의 직경과 동일한 거리 측정 카메라 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 하위 영역은,
    상기 확산부재의 중심을 포함하고, 상기 제2 하위 영역에 의해 둘러싸이고, 상기 제2 직경보다 작은 제3 직경의 크기를 가지는 마이크로 렌즈가 배치되는 제3 하위 영역을 더 포함하는 거리 측정 카메라 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제2 영역은, 상기 확산부재와 상기 광원 사이의 이격 거리가 멀어짐에 따라 면적이 이산적으로 증가하는 거리 측정 카메라 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제2 영역의 최소 면적은,
    아래의 수학식을 이용하여 설정되는 거리 측정 카메라 장치;
    Figure PCTKR2020015860-appb-img-000004
    여기서, E는 상기 제2 영역의 가로 길이 또는 세로 길이를 의미하고, D는 상기 확산부재와 상기 광원 사이의 이격 거리를 의미하고, θ는 상기 광원의 발산 각도(divergence angle)를 의미하고, t는 상기 광원에 포함된 복수의 발광소자 중 동일한 행 또는 열에 배치된 발광 소자의 중심 사이의 최대 이격 거리를 의미한다.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 광원은,
    제1 전류 크기에서 제2 전류 크기 사이의 전류를 입력받고,
    상기 광원의 발산 각도는,
    상기 제2 전류 크기의 전류 입력시 상기 광원이 출력하는 빛의 출력을 기준으로 설정되는 거리 측정 카메라 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 광원의 발산 각도는,
    상기 광원의 최대 광강도의 1/e 2배 광강도가 출력되는 각도인 거리 측정 카메라 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 영역에 위치하는 상기 마이크로 렌즈의 직경은 150㎛ 이하인 거리 측정 카메라 장치.
  10. 발광부; 및
    이미지 센서를 포함하는 수광부;를 포함하고,
    상기 발광부는,
    발광 소자를 포함하는 광원;
    상기 광원 상에 배치되며, 복수의 마이크로 렌즈를 포함하는 확산부재;를 포함하며,
    상기 확산부재는 제1 영역 및 제2 영역을 포함하고,
    상기 제1 영역은, 상기 제2 영역을 둘러싸도록 배치되고,
    상기 제2 영역은, 중심이 상기 발광부와 광축 방향으로 오버랩되도록 배치되며,
    상기 제1 영역에 위치하는 상기 마이크로 렌즈의 직경은 150㎛ 이하인 거리 측정 카메라 장치.
PCT/KR2020/015860 2019-11-25 2020-11-12 거리 측정 카메라 장치 Ceased WO2021107465A1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202080081902.6A CN114762308B (zh) 2019-11-25 2020-11-12 测距相机设备
US17/779,964 US20230020189A1 (en) 2019-11-25 2020-11-12 Distance measuring camera apparatus
EP20892156.9A EP4068746B1 (en) 2019-11-25 2020-11-12 Distance measuring camera apparatus
JP2022530847A JP7714546B2 (ja) 2019-11-25 2020-11-12 距離測定カメラ装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190152082A KR102812092B1 (ko) 2019-11-25 2019-11-25 카메라 모듈
KR10-2019-0152082 2019-11-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021107465A1 true WO2021107465A1 (ko) 2021-06-03

Family

ID=76130327

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2020/015860 Ceased WO2021107465A1 (ko) 2019-11-25 2020-11-12 거리 측정 카메라 장치

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20230020189A1 (ko)
EP (1) EP4068746B1 (ko)
JP (1) JP7714546B2 (ko)
KR (1) KR102812092B1 (ko)
CN (1) CN114762308B (ko)
WO (1) WO2021107465A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023033718A3 (en) * 2021-08-30 2023-04-13 Ams-Osram Asia Pacific Pte. Ltd. Illumination apparatus

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7792419B2 (ja) * 2021-08-06 2025-12-25 株式会社小糸製作所 発光装置、距離撮像装置、および監視装置
EP4546770A4 (en) * 2022-06-24 2026-05-06 Lg Innotek Co Ltd CAMERA DEVICE
KR20240022227A (ko) * 2022-08-11 2024-02-20 엘지이노텍 주식회사 광 출력 장치 및 이를 포함하는 정보 생성 장치
CN115508923B (zh) * 2022-09-21 2024-03-12 歌尔光学科技有限公司 复眼透镜、投影照明光路及投影装置
US12439174B2 (en) * 2023-01-25 2025-10-07 Adeia Imaging Llc Non-planar lenticular arrays for light field image capture
US12335637B2 (en) 2023-01-25 2025-06-17 Adeia Imaging Llc Non-planar lenticular arrays for light field image capture

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120069833A (ko) * 2010-12-21 2012-06-29 삼성전자주식회사 3차원 이미지 센서의 구동 방법
KR20140103817A (ko) * 2013-09-11 2014-08-27 서동필 확산각도 조정이 가능한 광원용 확산렌즈 구조체
KR20150065473A (ko) * 2013-12-05 2015-06-15 삼성전자주식회사 거리영상 측정용 카메라 및 이를 이용한 거리영상 측정방법
JP2016042191A (ja) * 2015-11-02 2016-03-31 オリンパス株式会社 撮像装置
JP2017207695A (ja) * 2016-05-20 2017-11-24 株式会社ニコン 光学装置

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5377287A (en) * 1991-12-19 1994-12-27 Hughes Aircraft Company Fiber optic corporate power divider/combiner and method
US6152588A (en) * 1994-09-28 2000-11-28 Sdl, Inc. Addressable vehicular lighting system
US7126099B2 (en) * 2003-08-26 2006-10-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Image sensor with improved uniformity of effective incident light
JP2005079495A (ja) * 2003-09-03 2005-03-24 Minolta Co Ltd 照明装置およびそれを備えた画像取り込み装置
JP4267995B2 (ja) * 2003-09-17 2009-05-27 株式会社リコー 光偏向装置、画像表示装置および光偏向方法
US7355639B2 (en) * 2003-11-06 2008-04-08 Omnivision Technologies, Inc. Lens correction using processed YUV data
JP2005353869A (ja) * 2004-06-11 2005-12-22 Nikon Corp 光強度分布の評価方法、調整方法、照明光学装置、露光装置、および露光方法
US7382861B2 (en) * 2005-06-02 2008-06-03 John M. J. Madey High efficiency monochromatic X-ray source using an optical undulator
JP2007043087A (ja) * 2005-07-01 2007-02-15 Okano Electric Wire Co Ltd ファニング光結合構造およびそのファニング光結合構造を用いた光増幅器
JP2007025150A (ja) * 2005-07-14 2007-02-01 Seiko Epson Corp 光学シート、バックライトユニット、電気光学装置、電子機器、および光学シートの製造方法
JP5145532B2 (ja) * 2006-03-17 2013-02-20 大日本印刷株式会社 光照射装置、光照射方法、結晶化装置、および結晶化方法
JP2008159348A (ja) * 2006-12-22 2008-07-10 Olympus Corp 光源光学システム及びそれを用いたプロジェクションディスプレイシステム
EP2128694B1 (en) * 2007-03-19 2014-02-26 Panasonic Corporation Laser illuminating device and image display device
JP4941233B2 (ja) * 2007-10-31 2012-05-30 大日本印刷株式会社 固体撮像素子およびそれを用いた撮像装置
JP2009157115A (ja) * 2007-12-26 2009-07-16 Toppan Printing Co Ltd 光学シート、バックライトユニット、バックライト装置及びディスプレイ装置
JP2010250976A (ja) * 2009-04-10 2010-11-04 Oji Paper Co Ltd 面光源装置及びその製造方法
JP5703582B2 (ja) * 2010-04-01 2015-04-22 凸版印刷株式会社 Ｅｌ素子、それを用いた照明装置、ディスプレイ装置及び液晶ディスプレイ装置
KR101323510B1 (ko) * 2013-02-18 2013-10-29 유키히로 야나가와 확산각도 조정이 가능한 광원용 확산렌즈 구조체
JP6070274B2 (ja) * 2013-02-28 2017-02-01 旭硝子株式会社 拡散素子、照明光学系および計測装置
CN110061018B (zh) * 2013-05-21 2023-11-28 弗托斯传感与算法公司 全光透镜在光传感器衬底上的单片集成
US10468633B2 (en) * 2013-06-05 2019-11-05 Universal Display Corporation Microlens array architectures for enhanced light outcoupling from an OLED array
JP6804830B2 (ja) * 2015-06-17 2020-12-23 株式会社クラレ 拡散板
US9628735B2 (en) * 2015-06-22 2017-04-18 Omnivision Technologies, Inc. Imaging systems with single-photon-avalanche-diodes and sensor translation, and associated methods
WO2017204748A1 (en) * 2016-05-25 2017-11-30 Heptagon Micro Optics Pte. Ltd. Microlens array diffusers
JP6332491B1 (ja) * 2017-02-13 2018-05-30 オムロン株式会社 レーザ照明装置およびこれを備えた周辺監視センサ
JP7391495B2 (ja) * 2018-02-14 2023-12-05 デクセリアルズ株式会社 拡散板、拡散板の設計方法、表示装置、投影装置及び照明装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120069833A (ko) * 2010-12-21 2012-06-29 삼성전자주식회사 3차원 이미지 센서의 구동 방법
KR20140103817A (ko) * 2013-09-11 2014-08-27 서동필 확산각도 조정이 가능한 광원용 확산렌즈 구조체
KR20150065473A (ko) * 2013-12-05 2015-06-15 삼성전자주식회사 거리영상 측정용 카메라 및 이를 이용한 거리영상 측정방법
JP2016042191A (ja) * 2015-11-02 2016-03-31 オリンパス株式会社 撮像装置
JP2017207695A (ja) * 2016-05-20 2017-11-24 株式会社ニコン 光学装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP4068746A4 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023033718A3 (en) * 2021-08-30 2023-04-13 Ams-Osram Asia Pacific Pte. Ltd. Illumination apparatus
US12331924B2 (en) 2021-08-30 2025-06-17 Ams-Osram Asia Pacific Pte. Ltd. Illumination apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
KR102812092B1 (ko) 2025-05-23
EP4068746B1 (en) 2026-08-19
JP7714546B2 (ja) 2025-07-29
KR20210063674A (ko) 2021-06-02
EP4068746A4 (en) 2023-11-22
CN114762308B (zh) 2023-12-01
CN114762308A (zh) 2022-07-15
JP2023504023A (ja) 2023-02-01
US20230020189A1 (en) 2023-01-19
EP4068746A1 (en) 2022-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102812092B1 (ko) 카메라 모듈
EP1500307B1 (en) Integrated led drive electronics on silicon-on-insulator integrated circuits
WO2011059178A2 (en) Backlight unit and liquid crystal display including the same
US8482816B2 (en) Document acquisition system and document acquisition method
WO2018159977A1 (ko) 디스플레이 장치, 백라이트 유닛, 발광모듈 및 렌즈
WO2017026665A1 (en) Light emitting diode display apparatus
US20150260909A1 (en) Planar light source apparatus
EP3332610A1 (en) Light emitting diode display apparatus
WO2019245315A1 (ko) 카메라 모듈
WO2016148414A1 (ko) 발광소자 어레이와 이를 포함하는 조명시스템
WO2024035156A1 (ko) 광 출력 장치 및 이를 포함하는 정보 생성 장치
WO2018139736A1 (ko) 발광 패키지
WO2019027125A1 (ko) 도파관 커넥터 및 이를 포함하는 디스플레이 장치
WO2022154160A1 (ko) 카메라 모듈
WO2023146004A1 (ko) 반도체 발광 소자를 이용한 면광원 장치
US20060284631A1 (en) Imaging test socket, system, and method of testing an image sensor device
SE9900340L (sv) Fiberoptisk modul
WO2020067625A1 (ko) 균질성 및 효율성 향상을 위한 갭 필링형 마이크로렌즈 어레이
JP2756150B2 (ja) 光結合方法
KR940008797B1 (ko) 1회의 주사에 의해 색주사가 가능한 컬러이미지 스캐너
WO2024162760A1 (ko) 광출력장치 및 이를 포함하는 카메라 장치 및 센서 모듈
US20250384850A1 (en) Display amplifiers
WO2024076194A1 (ko) 광 출력 장치 및 이를 포함하는 3차원 센싱 장치
WO2023200168A1 (ko) 복수의 광원을 포함한 광 모듈
WO2025089863A1 (ko) 광 출력 장치 및 이를 포함하는 라이다 장치

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20892156

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022530847

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020892156

Country of ref document: EP

Effective date: 20220627