CN114303360A - Tof相机 - Google Patents

Tof相机 Download PDF

Info

Publication number
CN114303360A
CN114303360A CN202080061171.9A CN202080061171A CN114303360A CN 114303360 A CN114303360 A CN 114303360A CN 202080061171 A CN202080061171 A CN 202080061171A CN 114303360 A CN114303360 A CN 114303360A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
lens
unit
lens unit
light emitting
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.)
Granted
Application number
CN202080061171.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114303360B (zh
Inventor
朴康烈
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
Publication of CN114303360A publication Critical patent/CN114303360A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114303360B publication Critical patent/CN114303360B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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—3D imaging with simultaneous measurement of time-of-flight at a 2D array of receiver pixels, e.g. time-of-flight cameras or flash lidar
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/20—Image signal generators
    • H04N13/204—Image signal generators using stereoscopic image cameras
    • H04N13/254—Image signal generators using stereoscopic image cameras in combination with electromagnetic radiation sources for illuminating objects
    • 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
    • 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
    • G01S7/483—Details of pulse systems
    • G01S7/486—Receivers
    • G01S7/4865—Time delay measurement, e.g. time-of-flight measurement, time of arrival measurement or determining the exact position of a peak
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0927—Systems for changing the beam intensity distribution, e.g. Gaussian to top-hat
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0087—Simple or compound lenses with index gradient
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/12—Fluid-filled or evacuated lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/12—Fluid-filled or evacuated lenses
    • G02B3/14—Fluid-filled or evacuated lenses of variable focal length
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/04—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/20—Image signal generators
    • H04N13/204—Image signal generators using stereoscopic image cameras
    • H04N13/246—Calibration of cameras
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/20—Image signal generators
    • H04N13/296—Synchronisation thereof; Control thereof
    • 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
    • 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
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
    • G02B9/34—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having four components only
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/20—Image signal generators
    • H04N13/271—Image signal generators wherein the generated image signals comprise depth maps or disparity maps

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Studio Devices (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

根据本发明的实施方式的ToF相机包括：光源单元，其包括红外发光装置阵列并且生成光信号；透镜单元，其设置在光源单元上方并且包括多个透镜；以及调整单元，其调整透镜单元，使得已经穿过透镜单元的光信号的光图案变成表面照明或包括多个点图案的点照明，其中，透镜单元具有形成桶形畸变的畸变像差，在桶形畸变中，光图案的辐照度随着距中心的距离而减小。

Description

TOF相机
技术领域
实施方式涉及飞行时间(ToF)相机。
背景技术
三维(3D)内容不仅应用于游戏和文化领域，而且还应用于例如教育、制造、自主驾驶等的各种领域，并且需要深度图来获得3D内容。深度图是指示空间上的距离的信息，并且指示二维(2D)图像中的一个点相对于另一点的透视信息。作为获得深度图的方法，使用向对象投射红外(IR)结构光的方法、使用立体相机的方法、飞行时间(ToF)方法等。
在ToF方法或结构光方法的情况下，使用IR波长区域中的光。近来，已经尝试在生物特征认证中使用IR波长区域的特征。例如，已知在手指等中分布的静脉的形状从胎儿阶段起在人的生命期间不会改变并且对于每个人是不同的。因此，可以使用其上安装有IR光源的相机装置来识别静脉图案。为此，可以通过捕获手指的图像并基于手指的形状和颜色去除背景来检测每个手指，并且可以从检测到的手指的颜色信息提取每个手指的静脉图案。即，手指的平均颜色、手指中分布的静脉的颜色和手指的皱纹的颜色可以彼此不同。例如，手指中分布的静脉的颜色在红色上可能比手指的平均颜色更弱，并且手指的皱纹的颜色可能比手指的平均颜色更暗。可以使用上述特征针对每个像素计算静脉的近似值，并且可以使用计算结果提取静脉图案。另外，可以通过将所提取的每个手指的静脉图案与预先登记的数据进行比较来识别个体。
然而，在传统的ToF相机的情况下，不管诸如到对象的距离或对象的大小的情况如何，都输出相同强度和大小的光。因此，可能出现以下问题：由于光饱和现象的出现而未获得图像或者由于未获得足够的信息而生成不准确的图像。另外，由于总是使用相同的光图案，因此存在不能根据捕获目的自适应地驱动相机并且不能有效地控制功耗的问题。此外，当接收到反射光时，***部分的信息可能在接收端丢失，并且因此存在数据可靠性可能降低的问题。
发明内容
技术问题
实施方式旨在提供一种可以根据捕获目的被自适应地驱动的飞行时间(ToF)相机。
实施方式还旨在提供一种能够有效地控制功耗的ToF相机。
实施方式还旨在提供一种能够获得高可靠性数据的ToF相机。
在实施方式中要解决的问题不限于上述问题，并且还包括可以从以下描述的问题的解决方案和实施方式确定的目的和效果。
技术方案
本发明的一个方面提供了一种飞行时间(ToF)相机，该飞行时间相机包括：光源单元，其包括红外发光装置阵列并且被配置成生成光信号；透镜单元，其设置在光源单元上方并且包括多个透镜；以及调整单元，其被配置成调整透镜单元以使得已经穿过透镜单元的光信号的光图案变成表面照明或包括多个点图案的点照明，其中，透镜单元具有桶形畸变形式的畸变像差，在桶形畸变中，光图案的辐照度在远离中心部分的方向上减小。
调整单元可以通过改变光信号的光路来调整光信号的光图案。
调整单元可以包括驱动构件并且使用驱动构件来移动透镜单元以改变光源单元与透镜单元之间的距离。
当透镜单元的后焦点远离光源单元时，光信号的光图案可以变成表面照明，并且当透镜单元的后焦点更靠近光源单元时，光信号的光图案可以变成点照明。
调整单元可以包括被配置成改变折射率的光学构件并且根据施加到光学构件的信号来改变折射率。
透镜单元可以具有大于等于0.4mm且小于等于2mm的有效焦距。
畸变像差可以具有与桶形畸变的符号对应的符号，并且在透镜单元的视角的半角点处畸变像差具有大于等于5％且小于等于20％的畸变率的大小。
对于每个场，畸变率的大小可以从透镜单元的中心部分到透镜单元的视角的半角点单调增加。
畸变像差可以在透镜单元的视角的1/7点处具有不大于1％的畸变率的大小。
畸变像差可以在透镜单元的视角的2/7点处具有大于等于4％且小于等于10％的畸变率的大小。
畸变像差可以在透镜单元的视角的3/7点处具有大于等于10％且小于等于20％的畸变率的大小。
畸变像差可以在透镜单元的视角的半角点处具有大于等于13％且小于等于20％的畸变率的大小。
透镜单元的视角可以具有69°至80°之间的一个值。
光源单元可以根据被设置成对应于不同点密度的多个驱动模式来驱动多个发光装置中的至少一个。
有益效果
根据实施方式，可以增加功耗效率。
此外，可以根据捕获目的自适应地驱动飞行时间(ToF)相机。
另外，可以提高捕获图像的准确度和可靠性。
本发明的各种优点和效果不限于以上描述，并且在本发明的具体实施方式的描述期间可以被更容易地理解。
附图说明
图1是各自示出根据本发明的实施方式的相机模块的配置示例的图。
图2是用于描述根据本发明的实施方式的由发光单元生成的光信号的图。
图3是根据本发明的实施方式的发光单元的配置图。
图4是用于描述根据本发明的实施方式的对光图案的调整的视图。
图5是用于描述根据本发明的实施方式的驱动构件的视图。
图6是用于描述根据本发明的实施方式的光学构件的布置结构的视图。
图7是用于描述根据本发明的实施方式的基于电润湿的液体透镜的视图。
图8是用于描述根据本发明的实施方式的基于形变聚合物的液体透镜的视图。
图9以及图10是用于描述根据本发明的实施方式的折射率透镜的视图。
图11是用于描述根据本发明的实施方式的声学透镜的视图。
图12是用于描述根据本发明的实施方式的应用了畸变像差的透镜单元的视图。
图13a和图13b是用于描述根据本发明的实施方式的畸变像差的符号的图。
图14至图15是示出根据本发明的实施方式的表面照明的模拟结果的图。
图16是示出根据本发明的一个实施方式的多个发光装置的布置和连接结构的视图。
图17是用于描述根据图16的发光装置的布置和连接结构的驱动示例的视图。
图18是示出根据本发明的另一实施方式的多个发光装置的布置和连接结构的视图。
图19是用于描述根据图18的发光装置的布置和连接结构的驱动示例的视图。
图20是示出根据本发明的实施方式的由光源单元驱动部分区域的一个实施方式的视图。
图21是示出根据本发明的实施方式的由光源单元驱动部分区域的另一实施方式的视图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明的示例性实施方式。
然而，本发明的技术精神不限于下面要公开的实施方式，而是可以以许多不同的形式实现，并且可以在本发明的范围内选择性地组合和替换每个实施方式的一个或更多个元件。
另外，除非在本文中明确和清楚地定义，否则在本发明的实施方式中使用的术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。还应当理解，诸如在通常使用的词典中定义的术语的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义。
此外，在本发明的实施方式中使用的术语仅被提供用于描述本发明的实施方式，而不是为了限制的目的。
在本说明书中，除非上下文另外明确指出，否则单数形式包括复数形式，并且短语“元件A、元件B和元件C中的至少一个元件(或一个或更多个元件)”应当被理解为包括通过组合元件A、元件B和元件C获得的所有组合中的至少一种的含义。
此外，在描述本发明的实施方式的元件时，可以使用诸如第一、第二、A、B、(a)、(b)等术语。
这些术语仅用于区分一个元件与另一元件，并且相应元件的性质、顺序、序列等不受这些术语的限制。
另外，应当理解，当一个元件被称为“连接”或“耦接”至另一元件时，该元件不仅可以直接连接或耦接至另一元件，而且还可以通过存在于一个元件与另一元件之间的其他元件连接或耦接至另一元件。
此外，当一个元件被称为形成或设置在另一元件“上(上面)”或“下(下面)”时，术语“上(上面)”或“下(下面)”包括两个元件彼此直接接触的情况或者一个或更多个元件(间接)形成或设置在两个元件之间的情况两者。另外，术语“上(上面)”或“下(下面)”包括另一元件相对于一个元件沿向上方向或向下方向进行设置的情况。
根据本发明的实施方式的相机模块10可以指使用飞行时间(ToF)功能提取深度图的相机或相机装置。因此，相机模块10可以与ToF相机装置、ToF相机模块10和ToF相机互换使用。
图1是各自示出根据本发明的实施方式的相机模块的配置示例的图。
如图1所示，根据本发明的实施方式的相机模块10可以包括发光单元100和光接收单元200，并且还可以包括控制单元300和处理单元400。
发光单元100可以是生成光信号并且然后将所生成的光信号输出到对象的单元。为此，发光单元100可以包括能够生成光的部件例如发光装置和能够调制光的部件。光信号可以具有脉冲波形或连续波形。连续波形可以是正弦波形或方波形。
此外，发光单元100可以通过使光信号的光路畸变来输出光信号。光信号的光路可以根据预设的畸变像差而畸变。
此外，发光单元100可以输出各种光图案的光信号。发光单元100可以输出表面照明的光信号或点照明的光信号。发光单元100可以包括能够根据控制信号改变光信号的光路的结构。
另外，发光单元100可以将光信号输出到各个照射区域。发光单元100可以通过驱动每个区域的发光装置阵列将光信号输出到各个照射区域。发光单元100可以包括发光装置阵列以根据控制信号改变照射区域。
光接收单元200可以检测由对象反射的光。光接收单元200可以检测由对象反射的光信号。此时，检测到的光信号可以是从发光单元100输出并被对象反射的光信号。光接收单元200可以包括透镜组件、滤光器和用于检测光信号的传感器。
由对象反射的光信号可以穿过透镜组件。透镜组件的光轴可以与传感器的光轴对准。滤光器可以设置在透镜组件与传感器之间。滤光器可以设置在对象与传感器之间的光路上。滤光器可以过滤具有预定波长范围的光。滤光器可以透射特定波长波段的光。滤光器可以允许特定波长的光通过。例如，滤波器可以允许由发光单元100输出的光信号的波长波段的光通过。滤光器可以允许红外(IR)波段的光通过并且阻挡IR波段以外的光。替选地，滤光器可以允许可见光通过并且阻挡可见光的波长以外的波长的光。传感器可以感测光。传感器可以接收光信号。传感器可以是感测光信号的图像传感器。传感器可以检测光信号并且将光信号输出为电信号。传感器可以检测与从发光装置输出的光的波长相对应的波长的光。传感器可以检测IR波段的光。替选地，传感器可以检测可见光波段的光。传感器可以包括：像素阵列，其被配置成将穿过透镜组件的光转换成对应于光的电信号；驱动电路，其被配置成驱动包括在像素阵列中的多个像素；以及读出电路，其被配置成读取每个像素的模拟像素信号。读出电路可以将模拟像素信号与参考信号进行比较，并且通过模数转换生成数字像素信号(或图像信号)。此处，包括在像素阵列中的每个像素的数字像素信号构成图像信号，并且可以将图像信号定义为图像帧，因为图像信号是以帧为单位传输的。即，图像传感器可以输出多个图像帧。
光接收单元200可以平行于发光单元100进行设置。光接收单元200可以设置在发光单元100的旁边。光接收单元200可以设置在与发光单元100相同的方向上。
控制单元300可以控制对发光单元100和光接收单元200中的至少一个的驱动。作为一个示例，控制单元300可以生成控制信号，并且使用所生成的控制信号来控制对发光单元100的发光装置的驱动。作为另一示例，控制单元300可以生成控制信号并且使用所生成的控制信号来控制光信号的光路的改变。
控制单元300可以包括在如图1的(a)和(b)所示的相机模块10中。例如，控制单元300可以以耦接至相机模块10的基板的形式实现。作为另一示例，控制单元300可以包括在终端20中，相机模块10设置在终端20中，如图1的(c)和(d)所示。例如，处理单元400可以以安装有相机模块10的智能电话的应用处理器(AP)的形式来实现。
处理单元400可以基于由光接收单元200生成的电信号生成图像。处理单元400可以根据每个相位脉冲周期生成的电信号生成子帧图像。处理单元400可以根据在帧脉冲周期期间生成的多个子帧图像生成一个帧图像。另外，处理单元400可以通过多个子帧图像或多个帧图像生成一个高分辨率图像。例如，处理单元400可以使用超分辨率(SR)技术生成高分辨率图像。
处理单元400可以包括在如图1的(a)和(d)所示的相机模块10中。例如，处理单元400可以以耦接至包括在光接收单元200中的传感器的形式实现。作为另一示例，处理单元400可以以耦接至其上设置有发光单元100和光接收单元200的基板的形式来实现。作为另一示例，处理单元400可以包括在终端20中，相机模块10设置在终端20中，如图1的(b)和(c)所示。例如，当相机模块10设置在智能电话中时，处理单元400可以以智能电话的AP的形式实现。
图2是用于描述根据本发明的实施方式的由发光单元生成的光信号的图。
如图2的(a)所示，发光单元100可以以预定周期生成光脉冲。发光单元100可以以预定脉冲重复周期t调制生成具有预定脉冲宽度t脉冲的光脉冲。
如图2的(b)所示，发光单元100可以通过对预定数目的光脉冲进行分组来生成一个相位脉冲。发光单元100可以生成具有预定相位脉冲周期t相位和预定相位脉冲宽度t暴露、t照明或t集成的相位脉冲。此处，一个相位脉冲周期t相位可以对应于一个子帧。子帧可以被称为相位帧。可以对预定数目的相位脉冲周期进行分组。其中对4个相位脉冲周期t相位进行分组的方法可以被称为4相方法。其中对8个相位脉冲周期t相位进行分组的方法可以被称为8相方法。
如图2的(c)所示，发光单元100可以通过对预定数目的相位脉冲进行分组来生成一帧脉冲。发光单元100可以生成具有预定帧脉冲周期t周期和预定帧脉冲宽度t相位组(子帧组)的帧脉冲。此处，一帧脉冲周期t帧可以对应于一帧。因此，当以每秒十帧(FPS)捕获对象时，可以在一秒内重复十个帧脉冲周期t帧。在4相方法中，一个帧中可以包括四个子帧。即，可以通过四个子帧生成一个帧。在8相方法中，一个帧中可以包括8个子帧。即，可以通过八个子帧生成一个帧。
尽管术语“光脉冲”、“相位脉冲”和“帧脉冲”用于以上描述，但是本发明不限于此。
图3是根据本发明的实施方式的发光单元的配置图。
如图3所示，根据本发明的实施方式的发光单元100可以包括光源单元110、透镜单元120和调整单元130。
光源单元110可以包括根据预定规则布置在其中的多个发光装置，并且可以生成光信号。光源单元110可以根据被设置为对应于不同点密度的多个驱动模式来驱动多个发光装置中的至少一个。为此，发光装置可以根据预定规则设置在光源单元110中并且可以彼此电连接。
首先，当描述发光装置的布置时，发光装置可以设置在包括第一线至第三线的多条线上。在这种情况下，第二线可以设置在第一线与第三线之间，并且第一线至第三线可以重复设置。
接下来，将描述发光装置的连接。作为一个示例，第一线至第三线中的每条线可以电连接至多个发光装置。在这种情况下，多个驱动模式可以包括以下中的至少一个：用于驱动设置在第一线、第二线和第三线上的多个发光装置的第一驱动模式；用于驱动设置在第一线和第三线上的多个发光装置的第二驱动模式；以及用于驱动设置在第一线上的多个发光装置的第三驱动模式。作为另一示例，设置在第一线上的多个发光装置中彼此相邻的发光装置可以分别连接至第一电极和第二电极，并且设置在第二线上的多个发光装置可以连接至第三电极，并且设置在第三线上的多个发光装置中彼此相邻的发光装置可以分别连接至第四电极和第五电极。在这种情况下，多个驱动模式可以包括以下中的至少一个：用于驱动连接至第一电极至第五电极的多个发光装置的第四驱动模式；用于驱动连接至第一电极、第二电极、第四电极和第五电极的多个发光装置的第五驱动模式；用于驱动连接至第一电极和第二电极的多个发光装置的第六驱动模式；用于驱动连接至第一电极和第四电极或者第二电极和第五电极的多个发光装置的第七驱动模式；以及用于驱动连接至第一电极、第二电极、第四电极和第五电极之一的多个发光装置的第八驱动模式。
光源单元110可以驱动设置在其中设置有多个发光装置的整个区域的部分区域中的发光装置。作为一个示例，光源单元110可以驱动设置在距中心预定距离内的多个发光装置。作为另一示例，光源单元110可以被划分成多个区域，并且可以驱动设置在多个区域中的至少一个区域中的多个发光装置。
透镜单元120可以根据预设的畸变像差使光信号的光路畸变并且输出光信号。在透镜单元120中，可以对每个设定的场应用预设畸变像差。
此处，畸变像差可以具有与桶形畸变的符号相对应的符号，并且在透镜单元120的视角的半角点处具有大于或等于5％且小于或等于20％的畸变率的大小，并且对于每个场，畸变率的大小可以从透镜单元120的中心部分到透镜单元120的视角的半角点单调增加。根据一个实施方式，透镜单元120的视角可以具有在69°与80°之间的一个值。例如，透镜单元120可以具有70°的视角。
可以以对应于畸变像差的桶形畸变的形式生成光图案。当光图案移动远离其中心部分时，光图案的辐照度可以增加。
透镜单元120可以具有大于或等于0.4mm且小于或等于2mm的有效焦距(EFL)。
透镜单元120可以包括至少一个透镜。透镜单元120可以由多个透镜组成。多个透镜之间的间隔距离可以是固定的。多个透镜可以通过驱动构件一起移动。因此，即使当通过驱动构件移动多个透镜时，也可以保持透镜之间的间隔距离。
调整单元130可以将照射在对象上的光信号的光图案调整为表面照明或包括多个点的点照明。调整单元130可以通过改变光信号的光路来将光信号的光图案调整为表面照明或点照明。当对象位于距相机模块较小距离处时，可以使用表面照明。当对象位于距相机模块很远的距离时，可以使用点照明。这是因为点照明的光的强度大于表面照明的光的强度，并且因此由光接收单元接收的光的量很大，使得可以准确地测量对象的距离。
调整单元130可以包括用于调整光图案的驱动构件或光学构件。根据一个实施方式，驱动构件可以耦接至透镜单元120。驱动构件可以耦接至整个透镜单元120或包括在透镜单元120中的一些部件(例如小透镜)。调整单元130可以通过使用驱动构件移动透镜单元120来改变光源单元110与透镜单元120之间的距离。光信号的光路可以根据光源单元110与透镜单元120之间的距离而改变。例如，驱动构件可以是致动器。致动器可以耦接至透镜单元120。调整单元130可以通过驱动致动器以移动透镜单元120来改变光源单元110与透镜单元120之间的距离。光信号的光路可以根据光源单元110与透镜单元120之间的距离而改变。
根据另一实施方式，光学构件可以耦接至透镜单元120。光学构件可以内插或附加形状耦接至透镜单元120。光学构件可以改变折射率。调整单元130可以根据施加到光学构件的信号改变折射率。光信号的光路可以根据改变的折射率而改变。例如，光学构件可以是液体透镜。在液体透镜中，两种液体的界面的曲率可以根据所施加的信号而改变，并且折射率可以根据界面的曲率而改变。因此，光信号的光路可以根据界面的曲率而改变。
在下文中，将参照图4至图9详细描述根据本发明的实施方式的调整光图案的配置。
图4是用于描述根据本发明的实施方式的光图案的调整的视图。
图4各自示出了照射在对象上的光信号的光图案。
参照图4，根据本发明的实施方式的相机模块10可以调整照射在对象上的光信号的光图案。根据本发明的实施方式，可以将光图案分为表面光源图案和点光源图案。如图4的(a)所示，表面光源图案可以指光均匀地散布在空间上的图案。如图4的(b)所示，点光源图案可以指光局部聚焦在空间上的图案。调整单元130可以调整光图案，使得光信号根据表面光源图案和点光源图案中之一照射在对象上。
如参照图3所述，调整单元130可以包括调整光图案的驱动构件或光学构件。例如，驱动构件可以是致动器。致动器可以包括音圈电机(VCM)，微机电***(MEMS)以及基于压电的致动器或基于形状记忆合金(SMA)的致动器。作为另一示例，光学构件可以是液体透镜或可调折射率透镜。液体透镜可以是基于电润湿或形变聚合物的透镜。可调折射率透镜可以是液晶透镜或声学透镜。在下文中，将参照附图描述驱动构件和光学构件的实施方式。
图5是用于描述根据本发明的实施方式的驱动构件的视图。
如上所述，调整单元130可以包括耦接至透镜单元的驱动构件。调整单元130可以通过使用驱动构件以移动透镜单元来改变光源单元与透镜单元之间的距离。因此，图5所示的调整单元130可以是驱动构件。
参照图5，透镜单元120可以被设置成与光源单元110间隔开。透镜单元120可以包括至少一个透镜和壳体。也就是说，透镜单元120可以包括一个透镜，或者可以包括两个或更多个透镜。壳体可以是能够容纳至少一个透镜的框架。
根据本发明的实施方式，如图5的(b)所示，驱动构件可以被耦接至透镜单元120。例如，驱动构件可以被耦接至包括在透镜单元120中的壳体。尽管未在图5中示出，但是根据本发明的另一实施方式，驱动构件可以被耦接至至少一个透镜。在这种情况下，壳体可以形成为其中至少一个透镜可以由驱动构件移动的结构。此处，透镜单元120可以沿着由透镜单元120和光源单元110形成的光轴移动。
如图5的(a)所示，在不存在驱动构件的情况下，透镜单元120和光源单元110被设置成彼此间隔开固定的间隔距离，并且固定的间隔距离不变。然而，当如图5的(b)所示包括驱动构件时，驱动构件可以改变透镜单元120与光源单元110之间的间隔距离。当驱动构件改变透镜单元120与发光单元100之间的间隔距离时，可以改变照射在对象上的光信号的光图案。例如，当光源单元110与透镜单元120之间的间隔距离减小时，光图案可以类似于表面光源图案。当光源单元110与透镜单元120之间的间隔距离增加时，光图案可以类似于点光源图案。
图6是用于描述根据本发明的实施方式的光学构件的布置结构的视图。
如上所述，调整单元130可以包括能够改变折射率的光学构件。因此，图5所示的调整单元130可以是光学构件。
根据本发明的一个实施方式，如图6的(a)所示，光学构件可以以附加形状耦接至透镜单元120。光学构件可以以附加形状耦接至透镜单元120的上端。此处，透镜单元120的上端是指透镜单元120的通过其输出光信号的一个表面。尽管未在图6的(a)中示出，光学构件可以以附加形状耦接至透镜单元120的下端。此处，透镜单元120的下端是指透镜单元120的通过其输入光信号的一个表面。
根据本发明的另一实施方式，如图6的(b)所示，光学构件可以以附加形状耦接至透镜单元120。由于透镜单元120可以包括如上所述的至少一个透镜，因此透镜单元120可以包括两个或更多个透镜。此时，光学构件可以以附加形状耦接在透镜之间。
尽管为了便于描述，在图6中示出了其中以附加形状或内插形状耦接一个光学构件的结构，但是可以以附加形状或内插形状耦接两个或更多个光学构件。
在下文中，参照附图对光学构件的配置进行描述。
图7是用于描述根据本发明的实施方式的基于电润湿的液体透镜的视图。
基于电润湿的液体透镜可以包括两种不同的液体、被配置成容纳这两种液体的壳体、以及电极。此处，两种液体可以是导电液体和非导电液体。两种液体具有不同的性质和折射率，使得在两种液体之间形成界面。另外，当通过电极施加电力时，界面的曲率根据所施加的电力而改变。
例如，可以控制界面的曲率，使得光通过其输出的表面如图7的(a)所示的那样是凸的或如图7的(b)所示的那样是凹的。也就是说，可以通过改变界面的曲率来改变焦距。
根据本发明，可以通过改变通过基于电润湿的液体透镜的光信号的光路径来调整光图案。
图8是用于描述根据本发明的实施方式的基于形状改变的聚合物的液体透镜的视图。
基于形状改变的聚合物的液体透镜可以具有在膜中填充有液体的形式。在基于形状改变的聚合物的液体透镜中，填充有液体的膜的形状可以是凸的、平的或凹的，这取决于施加到致动器的电压，该致动器连接至围绕液体填充膜的边缘的环。
例如，在图8的(a)所示的基于形状改变的聚合物的液体透镜中，当由于围绕边缘的环而对透镜的边缘施加压力时，基于形状改变的聚合物的液体透镜的中心部分可以如图8的(b)所示的那样是凸的。因此，可以看出，图8的(b)中的焦距小于图8的(a)中的焦距。
根据本发明，可以通过改变通过基于形状改变的聚合物的液体透镜的光信号的光路径来调整光图案。
图9和图10是用于描述根据本发明的实施方式的折射率透镜的视图。
图9示出了作为一种折射率透镜的梯度折射率透镜(gradient index lens，GRIN透镜)的原理。如图9所示，GRIN透镜是通过使用形成图像的原理对其应用恒定折射率分布的透镜，该形成图像的原理使用在折射率连续改变的介质中光线的路径逐渐改变的现象。此处，GRIN透镜可以根据位置以及梯度常数而具有不同的折射率。
如图10的(a)和图10的(b)所示，GRIN透镜可以具有不同类型或不同结构的液晶。如图10的(a)所示，当使用向列液晶时，液晶分子在电场方向上重新布置，从而控制折射率。作为另一示例，如图10的(b)所示，当使用铁电液晶时，通过绕恒定锥角旋转来重新排列液晶分子，从而控制折射率。如图10的(b)所示，在GRIN透镜中，可以根据所需的聚光能力在玻璃之间设置聚合物结构。
在折射率透镜中，可以通过改变液晶的布置来改变穿过折射率透镜的光信号的光路径。因此，可以调整光信号的光图案。
图11是用于描述根据本发明的实施方式的声学透镜的视图。
参照图11，声学透镜通过其中波在不同介质的界面处折射的机制来实现。也可以将这些特性应用于光和光波，因为光和光波也具有波性质。当声学透镜暴露于声波时，透镜的介质根据声波而改变，并且折射率可以相应地改变。因此，可以调整光信号的光图案。
如以上参照图4至图11所描述的，根据本发明的实施方式的相机模块10可以根据光信号的分辨率、到对象的距离、功耗程度等来将光信号的光图案从平面光源改变为点光源或者改变点光源的分辨率，从而灵活地应对各种应用的要求。
在下文中，将参照图12至图15描述透镜单元120的畸变像差。
像差是指其中来自一个点的光在穿过光学***之后不会聚成单个点，并且因此当形成图像时图像畸变的现象。像差主要分为单色像差和色像差。此处，单色像差由透镜的几何形状引起，并且包括球面像差、彗差、像散、场曲率和畸变像差。
其中，畸变像差是指其中具有垂直于光轴的平坦表面的对象在垂直于光轴的图像表面上不以不同的形状成像的现象。畸变像差可以是表示图像的形状再现性的缺陷的像差。可以将畸变像差的形式分为桶形畸变和枕形畸变，桶形畸变和枕形畸变可以分别被称为负畸变和正畸变。
可以将畸变像差表达为图像的理想高度相对于偏离图像的理想位置的距离的百分比。这可以由下面的式1来表示。
[式1]
Figure BDA0003523549600000141
其中，畸变(％)表示畸变率，y真实表示图像的改变的位置，而y近轴表示图像的理想位置。也就是说，y真实是指图像的畸变位置，而y近轴是指图像在未畸变情况下的位置。
当存在畸变像差时，在诸如投影仪的成像装置的情况下，在投影图像中出现畸变。另外，在诸如相机的图像捕获装置的情况下，在捕获的图像中出现畸变。为了解决这些问题，诸如投影仪或相机的装置使用具有最小化的畸变像差的透镜，或者通过图像校正使畸变像差最小化。通常，使用具有3％或更小的畸变像差的透镜。
图12是用于描述根据本发明的实施方式的施加了畸变像差的透镜单元的视图。
图12的(a)示出透镜单元120的侧表面上的场，并且图12的(b)示出对象的侧表面上的场。
根据本发明的实施方式的发光单元100使用施加了有意的畸变像差的透镜单元120。对于每个场，可以将预设的畸变像差施加到根据本发明的实施方式的透镜单元120。也就是说，在透镜单元120可以被划分为十个场的情况下，可以针对十个场中的每一个设置畸变像差，并且可以针对每个场施加所设置的畸变像差。针对每个场设置的畸变像差可以与其他场的畸变像差不同，或者畸变像差中的一些可以相同。
例如，假设发光单元100的照明场(FOI)为70°。FOI是指相对于发光单元100的视角，其可以对应于光接收单元200的视场(FOV)。视角可以相对于相对角度来设置，但也可以相对于水平角度或垂直角度来设置。
此处，如图12所示，当场被划分成七个场时，在每个场与相邻场之间可能出现7°的差。当七个场被划分成从第0场至第6场的场时，可以将预设畸变像差施加到第0场至第6场中的每一个。也就是说，在透镜单元120中，可以将第0畸变像差至第6畸变像差分别施加到第0场至第6场。另外，根据第0畸变像差至第6畸变像差畸变的光信号可以分别入射到对象的第0场至第6场上。
根据本发明的实施方式，在大于FOI的半角的范围内，可以将畸变率的大小设置为5％或更大。此处，FOI的半角可以是指与FOI的一半对应的角度。例如，当FOI为70°时，FOI的半角可以是指35°。因此，在该情况下，在FOI为35°的情况下，可以将畸变率的大小设置为5％或更大。因此，可以确定透镜单元120的有效焦距和光源单元110的尺寸，这可以被表达为下面的式2。
[式2]
Figure BDA0003523549600000151
其中，θ是指FOI，EFL是指透镜单元120的有效焦距，并且L是指光源单元110的相对角度长度。根据一个实施方式，光源单元110的相对角度长度可以意指在光源单元中包括的垂直腔表面发射激光器(VCSEL)之中设置在相对角度方向上的VCSEL之间的距离。
例如，当FOI为35°时，透镜单元120的有效焦距和光源单元110的相对角度长度可以具有如下面的式3所示的关系。
[式3]
Figure BDA0003523549600000152
畸变像差可以从透镜单元120的中心部分到FOI的半角单调增加。在从透镜单元120的中心部分到FOI的半角的畸变像差中，畸变率的大小对于每个场可以单调增加。例如，当透镜单元120的半角被包括在第三场中时，畸变率的大小可以从包括透镜单元120的中心部分的第0场到第三场单调增加。
同时，可以在大于透镜单元120的半角的范围内的畸变像差中保持或减小畸变率的大小。在以上示例中，当假定透镜单元120被划分到第六场时，在第四场至第六场中的每一个中的畸变率的大小可以大于在第三场中的畸变率的大小。
根据本发明的实施方式，透镜单元120可以使光信号畸变，使得光图案具有与畸变像差对应的桶形畸变的形式。因此，入射到对象上的光信号的光图案可以具有桶形畸变的形式。
图13a和图13b是用于描述根据本发明的实施方式的畸变像差的符号的图。
首先，将描述图13a和图13b中示出的透镜单元的配置。
根据本发明的一个实施方式的透镜单元可以包括从光源侧到对象侧顺序地设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜。可以将孔径设置在第三透镜与第四透镜之间。
第一透镜可以是单个透镜或组合了多个透镜的组合透镜。第一透镜可以具有正(+)光焦度。
第一透镜可以是单个透镜。第一透镜的光源侧表面可以是平坦表面。第一透镜在光源方向上的对象侧表面可以是凹的。
第一透镜可以是组合了多个透镜的组合透镜。第一透镜可以是组合了三个透镜的组合透镜。第一透镜可以是组合了从光源侧到对象侧顺序地设置的第一-第一透镜至第一-第三透镜的组合透镜。第一-第一透镜的光源侧表面可以是平坦表面。第一-第一透镜在光源方向上的对象侧表面可以是凸的。第一-第二透镜在光源方向上的光源侧表面可以是凹的。第一-第二透镜的对象侧表面可以是平坦表面。第一-第三透镜的光源侧表面可以是平坦表面。第一-第三透镜在光源方向上的对象侧表面可以是凹的。
第二透镜可以是单个透镜或组合了多个透镜的组合透镜。第二透镜可以具有正(+)光焦度。
第二透镜可以是单个透镜。第二透镜在光源方向上的光源侧表面可以是凸的。第二透镜的对象侧表面可以是平坦表面。
第二透镜可以是组合了多个透镜的组合透镜。第二透镜可以是组合了三个透镜的组合透镜。第二透镜可以是组合了从光源侧到对象侧顺序地设置的第二-第一透镜至第二-第三透镜的组合透镜。第二-第一透镜在光源方向上的光源侧表面可以是凸的。第二-第一透镜的对象侧表面可以是平坦表面。第二-第二透镜的光源侧表面可以是平坦表面。第二-第二透镜在光源方向上的对象侧表面可以是凸的。第二-第三透镜在光源方向上的光源侧表面可以是凸的。第二-第三透镜的对象侧表面可以是平坦表面。
第三透镜可以是单个透镜或组合了多个透镜的组合透镜。第三透镜可以具有正(+)光焦度。
第三透镜可以是单个透镜。第三透镜在光源方向上的光源侧表面可以是凸的。第三透镜的对象侧表面可以是平坦表面。
第三透镜可以是组合了多个透镜的组合透镜。第三透镜可以是组合了三个透镜的组合透镜。第三透镜可以是组合了从光源侧到对象侧顺序地设置的第三-第一透镜至第三-第三透镜的组合透镜。第三-第一透镜在光源方向上的光源侧表面可以是凸的。第三-第一透镜的对象侧表面可以是平坦表面。第三-第二透镜的光源侧表面可以是平坦表面。第三-第二透镜在光源方向上的对象侧表面可以是凸的。第三-第三透镜在光源方向上的光源侧表面可以是凸的。第三-第三透镜的对象侧表面可以是平坦表面。
第四透镜可以是单个透镜或组合了多个透镜的组合透镜。第四透镜可以具有正(+)光焦度。
第四透镜可以是单个透镜。第四透镜的光源侧表面可以是平坦表面。第四透镜在光源方向上的对象侧表面可以是凹的。
第四透镜可以包括三个透镜。第四透镜可以是组合了从光源侧到对象侧顺序地设置的第四-第一透镜至第四-第三透镜的组合透镜。第四-第一透镜的光源侧表面可以是平坦表面。第四-第一透镜在光源方向上的对象侧表面可以是凹的。第四-第二透镜在光源方向上的光源侧表面可以是凹的。第四-第二透镜的对象侧表面可以是平坦表面。第四-第三透镜的光源侧表面可以是平坦表面。第四-第三透镜在光源方向上的对象侧表面可以是凹的。
可以根据透镜单元的焦点与光源单元110的上表面之间的距离来调整表面照明和点照明。根据一个实施方式，当透镜单元的后焦点更靠近光源单元110的上表面时，发光单元可以输出接近点照明的光图案，并且当透镜单元的后焦点远离光源单元110的上表面时，发光单元可以输出接近表面照明的光图案。根据一个实施方式，当透镜单元的后焦点与光源单元110的上表面重合时，可以输出包括最小尺寸的点的点照明。
根据本发明的实施方式，施加到透镜单元120的畸变像差可以具有与桶形畸变的符号对应的符号。
图13a示出了发光单元100被设置在与光接收单元200相同的方向上的情况。发光单元100被设置在与光接收单元200相同的方向上的情况可以意指基于对象将发光单元100设置在与光接收单元200相同的方向上。例如，当假设对象的前表面在第一方向上并且对象的后表面在第二方向上时，可以意指发光单元100和光接收单元200二者被设置在第一方向或第二方向上。例如，当发光单元100和光接收单元200被设置在同一基板上时，可以看出发光单元100被设置在与光接收单元200相同的方向上。根据本发明的实施方式，当发光单元100被设置在与光接收单元200相同的方向上时，畸变像差可以具有正号。当畸变像差具有正号时，发光单元100的光图案可以具有桶形畸变的形式。当畸变像差具有负号时，发光单元100的光图案可以具有枕形畸变的形式。
参照图13a，可以看出，发光单元100的光图案的畸变率在从中心部分到端部的方向上增加。例如，可以看出，当FOI为70°时，畸变率在约0°的点(透镜单元的中心部分)至10°的点(透镜单元的视角的1/7的点)处在1％以内，在20°的点(透镜单元的视角的2/7的点)处为4％以上且10％以下。并且在30°的点(透镜单元的视角的3/7的点)处为10％以上且20％以下。可以看出，畸变率的增加率在20°之后增大，并且在35°的点(也就是说，透镜单元的视角的半角点)处，畸变率为13％以上且20％以下。如上所述，发光单元100的光图案的畸变率从中心部分到预定距离点没有显著改变，而是在预定距离点之后增大。因此，即使当发光单元的所有像素输出具有相同光焦度的光时，外部区域的光的强度也根据畸变率而增加，使得可以补偿在光图案的***部分中生成的光损失。
图13b示出了发光单元100被设置在与对象相同的方向上的情况。发光单元100被设置在与对象相同的方向上的情况可以意指基于光接收单元200将发光单元100设置在与对象相同的方向上。例如，当假设光接收单元200的前表面在第一方向上并且光接收单元200的后表面在第二方向上时，这可以意指发光单元100和对象二者被设置在第一方向或第二方向上。在这种情况下，发光单元100和光接收单元200可以被设置成彼此分离。根据本发明的实施方式，当发光单元100被设置在与对象相同的方向上时，畸变像差可以具有负号。当畸变像差具有负号时，发光单元100的光图案可以具有桶形畸变的形式。当畸变像差具有负号时，发光单元100的光图案可以具有枕形畸变的形式。
参照图13b，可以看出，发光单元100的光图案的畸变率在从中心部分到端部的方向上增加。可以看出，在10°的点处，畸变率在-1％内，在高达30°的点处，畸变率在-4％内。可以看出，畸变率的增加率在20°之后增加，并且在75°的点处，畸变率为-12％。如上所述，发光单元100的光图案的畸变率从中心部分到预定距离点没有显著改变，而是在预定距离点之后增加。因此，即使当发光单元的所有像素输出具有相同光焦度的光时，外部区域的光的强度根据畸变率而增加，使得可以补偿在光图案的***部分中生成的光损失。
图14至图15是示出根据本发明的实施方式的表面照明的模拟结果的图。
图14和图15分别示出根据本发明的实施方式的未应用畸变像差的情况和应用畸变像差的情况。此时，未应用畸变像差的情况可以意指使用具有最小畸变像差的常用透镜的情况。例如，它可以是使用具有小于3％的畸变像差的透镜的情况。
图14示出在正交坐标系中获得的模拟结果，并且图示出了在球面坐标系中获得的模拟结果。图14的(a)和图15的(a)示出了未对每个场应用畸变像差的情况下的模拟结果。图14的(b)和图15的(b)示出了对每个场应用畸变像差的情况下的本发明的模拟结果。
首先，将描述未对每个场应用畸变像差的情况。在示出畸变像差的图14的(a)和图15的(a)的曲线中，可以看出，例如，当FOI为70°时，畸变率在约0°的点(透镜单元的中心部分)至10°的点处在1％内，在20°的点处大于4％，并且在30°的点处大于10％。可以看出，畸变率的增加率在20°之后增大，在35°的点(也就是说，透镜单元的视角的半角点)处，畸变率大于13％。这也出现在照射的照明中。可以看出，在正交坐标系和球面坐标系二者中，每个点之间的距离对于点照明几乎是恒定的。另外，证实了在整个表面照明中出现几乎均匀的光强度(辐照度或照射强度)。
另一方面，参考其中如图14的(b)和图15的(b)中那样对每个场应用畸变像差的情况，可以看出，在示出畸变像差的曲线中，例如，当FOI为70°时，畸变率在约0°的点(透镜单元的中心部分)至10°的点处在1％内，在20°的点处大于4％，并且在30°的点处大于10％。可以看出，畸变率的增加率在20°之后增大，并且在35°的点(也就是说，透镜单元的视角的半角点)处，畸变率大于13％。这也出现在照射的照明中。可以看出，在点照明中，越靠近中心部分，点之间的间隔距离越大。可以看出，在表面照明中，越靠近照明的中心部分，光的强度(辐照度或照射强度)越小。可以看出，在正交坐标系中，表面照明在离中心部分的距离为400mm的点处具有1.01E-003W/cm2的非相干辐照度。并且在距离大于400mm的点处具有在1.14E-003W/cm2至1.26E-003W/cm2范围内的非相干辐照度。可以看出，在球面坐标系中，表面照明从中心部分到24°的点具有1.42E-003W/sr的照射强度，并且在24°之后具有1.62E-003W/sr或更大的照射强度。
如上所述，可以看出，在点照明的情况下，光的强度随着图案的***部分的点密度的增加而增加，并且在表面照明的情况下，图案的***部分的光的强度增加。也就是说，在使用根据本发明的实施方式的应用畸变像差的透镜单元120的情况下，在由发光单元100输出的光信号的光的图案中，光的强度可以随着其远离图案的中心部分而增加。如上所述，可以通过增加图案的***部分中的光的强度来补偿光接收单元200中的图案的***部分中的光损失。因此，可以通过由光接收单元200补偿图案的***部分中的光损失，来提高关于所接收的信息的可靠性和准确性。
在下文中，将参照图16至图19描述根据本发明的一个实施方式的发光装置的驱动示例。
根据本发明的实施方式，在光源单元110中，可以根据预定规则设置多个发光装置。另外，光源单元110可以根据预定规则驱动多个发光装置中的一些发光装置。
图16是示出根据本发明的一个实施方式的多个发光装置的布置和连接结构的视图。
在图16中，圆形图形表示发光装置，矩形图形表示电极，并且线形图形表示导线。
如图16所示，在光源单元110中，可以根据预定规则设置多个发光装置。例如，可以以菱形方格图案的形式设置多个发光装置。也就是说，可以以所检查的图案的每个拐角位于上侧、下侧、左侧和右侧的形式来设置多个发光装置。
多个发光装置可以被设置在包括第一线至第三线的多条线上。第二线可以被设置在第一线与第三线之间。可以重复地设置第一线至第三线。此处，术语“线”可以指在垂直方向或横向方向上延伸的虚拟直线。
在图16中，左侧的第一垂直轴可以是第一线。由于可以仅将第二线设置成临近第一线，所以左侧上的第二垂直轴可以是第二线。由于第二线被设置在第一线与第三线之间，所以左侧的第三垂直轴可以是第三线。由于可以仅将第二线设置成临近第三线，所以左侧的第四垂直轴可以是第二线。由于第二线被设置在第一线与第三线之间，所以左侧的第五垂直轴可以是第一线。可以以这样的方式设置多条线。
可以将设置在一条线上的发光装置连接至同一电极。因此，设置在一条线上的发光装置可以彼此电连接。例如，可以将设置在作为第一垂直轴的第一线中的发光装置连接至同一电极。可以将设置在作为第五垂直轴的第一线上的发光装置连接至与设置在作为第一垂直轴的第一线上的发光装置所连接的电极不同的电极。
图17是用于描述根据图16的发光装置的布置和连接结构的驱动示例的视图。
如图17所示，根据本发明的实施方式的多个驱动模式可以包括第一驱动模式至第三驱动模式。
第一驱动模式可以指用于驱动设置在第一线、第二线和第三线上的多个发光装置的模式。因此，如图17的(a)所示，可以接通所有的发光装置。在这种情况下，可以由图17的(d)所示的点密度来表示照射在对象上的光信号的光图案。
第二驱动模式可以指用于驱动设置在第一线和第三线上的多个发光装置的模式。因此，如图17的(b)所示，可以仅接通设置在两条连续线中的一条线上的发光装置。在这种情况下，可以由图17的(e)所示的点密度来表示照射在对象上的光信号的光图案。
第三驱动模式可以指用于驱动设置在第一线上的多个发光装置的模式。因此，如图17的(c)所示，可以仅接通设置在四条连续线中的一条线上的发光装置。在这种情况下，可以由图17的(f)所示的点密度来表示照射在对象上的光信号的光图案。
图18是示出根据本发明的另一实施方式的多个发光装置的布置和连接结构的视图。
在图18中，圆形图形表示发光装置，矩形图形表示电极，并且线形图形表示导线。图18所示的发光装置的布置结构可以与参照图16描述的发光装置的布置结构相同，因此将省略其详细描述。然而，发光装置的连接结构可以不同。
参照图18，可以将设置在第一线上的多个发光装置中彼此相邻的发光装置分别连接至第一电极和第二电极。例如，可以将第一线的奇数发光装置连接至第一电极，并且可以将第一线的偶数发光装置连接至第二电极。
可以将设置在第二线上的多个发光装置连接至第三电极。
可以将设置在第三线上的多个发光装置之中彼此相邻的发光装置分别连接至第四电极和第五电极。例如，可以将第三线的奇数发光装置连接至第四电极，并且可以将第三线的偶数发光装置连接至第五电极。
图19是用于描述根据图18的发光装置的布置和连接结构的驱动示例的视图。
如图19所示，根据本发明的实施方式的多个驱动模式可以包括第四驱动模式至第八驱动模式。
第四驱动模式可以指用于驱动连接至第一电极至第五电极的多个发光装置的模式。因此，如图19的(a)所示，可以接通所有的发光装置。
第五驱动模式可以指用于驱动连接至第一电极、第二电极、第四电极和第五电极的多个发光装置的模式。因此，如图19的(b)所示，可以仅接通设置在两条连续线中的一条线上的发光装置。
第六驱动模式可以指用于驱动连接至第一电极和第二电极的多个发光装置的模式。因此，如图19的(c)所示，可以仅接通设置在四条连续线中的一条线上的发光装置。
第七驱动模式可以指用于驱动连接至第一电极和第四电极的多个发光装置的模式。因此，如图19的(d)所示，可以仅接通设置在两条连续线中的一条线上的发光装置中的奇数发光装置或偶数发光装置。作为另一示例，第七驱动模式可以指用于驱动连接至第二电极和第五电极的多个发光装置的模式。
第八驱动模式可以指用于驱动连接至第一电极的多个发光装置的模式。因此，如图19的(c)所示，可以仅接通设置在四条连续线中的一条线上的发光装置中的奇数发光装置或偶数发光装置。作为另一示例，第八驱动模式可以指用于驱动连接至第二电极、第四电极和第五电极中的一个电极的多个发光装置的模式。
如以上参照图16至图19所描述的，可以通过根据驱动模式接通整个发光装置或接通一些发光装置来改变点密度。另外，可以通过调整图案来改变表面照明的光的量。因此，根据本发明，可以通过在需要高分辨率的状况下增加密度(光量)以及在需要相对低分辨率的状况下减小密度(光量)，根据目的和状况自适应地控制光源。另外，通过该方式，可以高效地控制功耗。
在下文中，将参照图20和图21描述根据本发明的另一实施方式的发光装置的驱动示例。
根据本发明的实施方式的光源单元110可以驱动设置在整个区域——其中设置有多个发光装置——的部分区域上的发光装置。此处，可以将光源单元110划分成3×3、4×3、3×4、4×4、5×3、3×5、5×4、4×5和5×5组，并且可以驱动与多个组中的一个或更多个组对应的发光装置。
图20是示出由根据本发明的实施方式的由光源单元驱动部分区域的一个实施方式的视图。
参照图20，光源单元110可以驱动设置在距中心预定距离内的多个发光装置。
图20的(a)示出了在整个区域中驱动发光装置的示例。图20的(b)示出了驱动设置在距整个区域的中心部分预定距离内的多个发光装置的示例。图20的(c)示出了驱动设置在距整个区域的中心部分预定距离内的多个发光装置的示例。图20的(c)中的预定距离可以小于图20的(b)中的预定距离。
图21是示出由根据本发明的实施方式的由光源单元驱动部分区域的另一实施方式的视图。
参照图21，可以将光源单元110划分成多个区域。例如，如图21所示，可以将整个区域划分成九个区域。每个区域可以是一个组或可以包括多个组。
光源单元110可以驱动设置在多个区域中的至少一个区域中的多个发光装置。作为示例，在图21中示出了驱动设置在一个区域中的发光装置的情况，但是也可以驱动设置在两个或更多个区域中的发光装置。
如以上参照图20和图21所述，根据本发明的实施方式，光源单元110可以仅驱动设置在部分区域中的发光装置以局部地输出光信号。当待捕获的对象的尺寸小时，可以根据对象的尺寸局部地输出光信号，从而降低功耗。
虽然上面已经描述了实施方式，但是这些实施方式仅是示例，并且不旨在限制本发明，并且可以看出，在不背离实施方式的本质特征的情况下，本领域普通技术人员可以做出上面没有描述的各种修改和应用。例如，可以在修改的同时实现实施方式中描述的元件。此外，与修改和应用相关的差异应包括在如权利要求书所限定的本发明的范围内。

Claims (14)

1.一种飞行时间ToF相机，包括：
光源单元，其包括红外发光装置阵列并且被配置成生成光信号；
透镜单元，其设置在所述光源单元上方并且包括多个透镜；以及
调整单元，其被配置成：调整所述透镜单元，使得已经穿过所述透镜单元的所述光信号的光图案变成表面照明或包括多个点图案的点照明，
其中，所述透镜单元具有桶形畸变形式的畸变像差，在所述桶形畸变中，所述光图案的辐照度在远离中心部分的方向上减小。
2.根据权利要求1所述的ToF相机，其中，所述调整单元通过改变所述光信号的光路来调整所述光信号的光图案。
3.根据权利要求1所述的ToF相机，其中，所述调整单元包括驱动构件，并且使用所述驱动构件来移动所述透镜单元以改变所述光源单元与所述透镜单元之间的距离。
4.根据权利要求3所述的ToF相机，其中，
当所述透镜单元的后焦点远离所述光源单元时，所述光信号的光图案变成所述表面照明，并且
当所述透镜单元的后焦点更靠近所述光源单元时，所述光信号的光图案变成所述点照明。
5.根据权利要求1所述的ToF相机，其中，所述调整单元包括被配置成改变折射率的光学构件并且根据施加到所述光学构件的信号来改变所述折射率。
6.根据权利要求1所述的ToF相机，其中，所述透镜单元具有大于等于0.4mm且小于等于2mm的有效焦距。
7.根据权利要求1所述的ToF相机，其中，所述畸变像差具有与所述桶形畸变的符号对应的符号，并且在所述透镜单元的视角的半角点处所述畸变像差具有大于等于5％且小于等于20％的畸变率的大小。
8.根据权利要求1所述的ToF相机，其中，对于每个场，畸变率的大小从所述透镜单元的中心部分到所述透镜单元的视角的半角点单调增加。
9.根据权利要求1所述的ToF相机，其中，所述畸变像差在所述透镜单元的视角的1/7点处具有不大于1％的畸变率的大小。
10.根据权利要求1所述的ToF相机，其中，所述畸变像差在所述透镜单元的视角的2/7点处具有大于等于4％且小于等于10％的畸变率的大小。
11.根据权利要求1所述的ToF相机，其中，所述畸变像差在所述透镜单元的视角的3/7点处具有大于等于10％且小于等于20％的畸变率的大小。
12.根据权利要求1所述的ToF相机，其中，所述畸变像差在所述透镜单元的视角的半角点处具有大于等于13％且小于等于20％的畸变率的大小。
13.根据权利要求1所述的ToF相机，其中，所述透镜单元的视角具有69°至80°之间的一个值。
14.根据权利要求1所述的ToF相机，其中，所述光源单元根据被设置成对应于不同点密度的多个驱动模式来驱动多个发光装置中的至少一个。
CN202080061171.9A 2019-08-30 2020-08-28 Tof相机 Active CN114303360B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20190107459 2019-08-30
KR10-2019-0107459 2019-08-30
PCT/KR2020/011585 WO2021040476A1 (ko) 2019-08-30 2020-08-28 Tof 카메라

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114303360A true CN114303360A (zh) 2022-04-08
CN114303360B CN114303360B (zh) 2024-07-05

Family

ID=74684844

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080061171.9A Active CN114303360B (zh) 2019-08-30 2020-08-28 Tof相机

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11882263B2 (zh)
EP (1) EP4024855A4 (zh)
JP (1) JP2022545748A (zh)
KR (1) KR20220053576A (zh)
CN (1) CN114303360B (zh)
TW (1) TW202117385A (zh)
WO (1) WO2021040476A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7413426B2 (ja) * 2022-03-18 2024-01-15 維沃移動通信有限公司 投光装置、測距装置及び電子機器

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100245629A1 (en) * 2007-10-01 2010-09-30 Canon Kabushiki Kaisha Zoom lens and image capturing apparatus having the same
US7933077B1 (en) * 2009-11-27 2011-04-26 Newmax Technology Co., Ltd. Wide-angle imaging lens module
US20110211044A1 (en) * 2010-03-01 2011-09-01 Primesense Ltd. Non-Uniform Spatial Resource Allocation for Depth Mapping
US20140049609A1 (en) * 2012-08-14 2014-02-20 Microsoft Corporation Wide angle depth detection
US20140049766A1 (en) * 2012-08-14 2014-02-20 Microsoft Corporation Illumination light shaping for a depth camera
US20160189387A1 (en) * 2014-12-24 2016-06-30 Lensbricks Technology Private Limited Methods and Apparatus for Depth Sensing
EP3451023A1 (en) * 2017-09-01 2019-03-06 Koninklijke Philips N.V. Time-of-flight depth camera with low resolution pixel imaging
US20190079192A1 (en) * 2017-09-08 2019-03-14 Microsoft Technology Licensing, Llc Time-of-flight augmented structured light range-sensor
US20190251699A1 (en) * 2018-02-12 2019-08-15 Chiun Mai Communication Systems, Inc. Optical projector module, three-dimensional image sensing apparatus, and method of sensing

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014141115A2 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Primesense Ltd. Depth scanning with multiple emitters
KR102184042B1 (ko) * 2014-01-29 2020-11-27 엘지이노텍 주식회사 카메라 장치
JP2016095460A (ja) * 2014-11-17 2016-05-26 富士フイルム株式会社 撮像レンズおよび撮像レンズを備えた撮像装置
KR102376954B1 (ko) 2015-03-06 2022-03-21 삼성전자주식회사 홍채를 촬영하기 위한 광을 조사하는 방법 및 그 디바이스
CN107636114B (zh) * 2015-07-02 2021-03-19 Dic株式会社 液晶组合物及使用其的液晶显示元件
KR20170005649A (ko) * 2015-07-06 2017-01-16 엘지전자 주식회사 3차원 깊이 카메라 모듈 및 이를 구비하는 이동 단말기
KR102472217B1 (ko) 2017-06-22 2022-11-30 엘지이노텍 주식회사 광 송출장치 및 이를 이용한 ToF(Time of Flight)모듈
US10916023B2 (en) * 2018-09-14 2021-02-09 Facebook Technologies, Llc Depth measurement assembly with a structured light source and a time of flight camera

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100245629A1 (en) * 2007-10-01 2010-09-30 Canon Kabushiki Kaisha Zoom lens and image capturing apparatus having the same
US7933077B1 (en) * 2009-11-27 2011-04-26 Newmax Technology Co., Ltd. Wide-angle imaging lens module
US20110211044A1 (en) * 2010-03-01 2011-09-01 Primesense Ltd. Non-Uniform Spatial Resource Allocation for Depth Mapping
US20140049609A1 (en) * 2012-08-14 2014-02-20 Microsoft Corporation Wide angle depth detection
US20140049766A1 (en) * 2012-08-14 2014-02-20 Microsoft Corporation Illumination light shaping for a depth camera
US20160189387A1 (en) * 2014-12-24 2016-06-30 Lensbricks Technology Private Limited Methods and Apparatus for Depth Sensing
EP3451023A1 (en) * 2017-09-01 2019-03-06 Koninklijke Philips N.V. Time-of-flight depth camera with low resolution pixel imaging
US20190079192A1 (en) * 2017-09-08 2019-03-14 Microsoft Technology Licensing, Llc Time-of-flight augmented structured light range-sensor
US20190251699A1 (en) * 2018-02-12 2019-08-15 Chiun Mai Communication Systems, Inc. Optical projector module, three-dimensional image sensing apparatus, and method of sensing

Also Published As

Publication number Publication date
US20220329774A1 (en) 2022-10-13
EP4024855A1 (en) 2022-07-06
US11882263B2 (en) 2024-01-23
KR20220053576A (ko) 2022-04-29
TW202117385A (zh) 2021-05-01
WO2021040476A1 (ko) 2021-03-04
EP4024855A4 (en) 2022-09-28
CN114303360B (zh) 2024-07-05
JP2022545748A (ja) 2022-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5466766B2 (ja) 撮像装置
CN111866387B (zh) 深度图像成像***和方法
CN104580877B (zh) 图像获取的装置及方法
CN112020856B (zh) 相机模块和用于通过相机模块提取深度信息的方法
US11558560B2 (en) Imaging apparatuses and optical devices having spatially variable focal length
CN113260892B (zh) 光学***及包括该光学***的相机模块
US11509835B2 (en) Imaging system and method for producing images using means for adjusting optical focus
CN114303360B (zh) Tof相机
JP5756721B2 (ja) 撮像装置
US20100214395A1 (en) Camera System with Eye Finder Modules
JP2010230834A (ja) 光学センサー
US20230044716A1 (en) Meta-lens, imaging optics, and electronic device including the same
CN112835259A (zh) 投影式裸眼三维显示装置
EP4280600A1 (en) Camera module
JP2013054208A (ja) 屈折力可変の液体レンズアレイ
KR20200108736A (ko) 카메라 모듈
US11726306B2 (en) Imaging device
US20220244390A1 (en) Camera module
KR20220133565A (ko) 카메라 모듈
KR20170022848A (ko) 이미지 처리 장치 및 그 제어 방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant