KR20240022227A - 광 출력 장치 및 이를 포함하는 정보 생성 장치 - Google Patents
광 출력 장치 및 이를 포함하는 정보 생성 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명의 실시예에 따른 광 출력 장치는 제1 방향으로 장축을 갖는 광원, 상기 광원 상에 배치되며, 상기 광원으로부터 출력되는 제1 발광 패턴을 제2 발광 패턴으로 변형하여 출력하는 렌즈군, 그리고 상기 렌즈군 상에 배치되는 확산부재를 포함하고, 상기 확산부재는 상기 광원을 향하도록 배치된 제1면 및 상기 제1면의 반대면인 제2면을 포함하고, 상기 제1면에는 복수의 볼록 패턴이 배치되며, 상기 복수의 볼록 패턴 각각은 상기 제1 방향과 평행한 방향으로 장축을 가진다.
Description
본 발명은 광 출력 장치 및 이를 포함하는 정보 생성 장치에 관한 것이다.
3 차원 콘텐츠는 게임, 문화뿐만 아니라 교육, 제조, 자율주행 등 많은 분야에서 적용되고 있으며, 3차원 콘텐츠를 획득하기 위하여 깊이 정보(Depth Map)가 필요하다. 깊이 정보는 공간 상의 거리를 나타내는 정보이며, 2차원 영상의 한 지점에 대하여 다른 지점의 원근 정보를 나타낸다. 깊이 정보를 획득하는 방법으로, IR(Infrared) 구조광을 객체에 투사하는 방식, 스테레오 카메라를 이용하는 방식, TOF(Time of Flight) 방식 등이 이용되고 있다.
ToF 방식에 따르면, 비행 시간, 즉 빛을 쏘아서 반사되어 오는 시간을 측정함으로써 물체와의 거리를 계산한다. ToF 방식의 가장 큰 장점은 3차원 공간에 대한 거리 정보를 실시간으로 빠르게 제공한다는 점에 있다. 또한 사용자가 별도의 알고리즘 적용이나 하드웨어적 보정을 하지 않고도 정확한 거리 정보를 얻을 수 있다. 또한 매우 가까운 피사체를 측정하거나 움직이는 피사체를 측정하여도 정확한 깊이 정보를 획득할 수 있다.
한편, 깊이 정보를 획득하기 위하여, 카메라 장치의 발광부는 출력광 신호를 생성하여 객체에 조사하고, 카메라 장치의 수광부는 객체로부터 반사된 입력광 신호를 수신하며, 카메라 장치의 깊이 정보 생성부는 수광부가 수신한 입력광 신호를 이용하여 객체의 깊이 정보를 생성한다.
일반적으로, LIDAR(Light Detection and Ranging) 카메라 또는 d-ToF(direct-ToF)용 카메라는 모든 각도로 동일한 거리를 감지하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해, 이들 LIDAR 카메라 또는 d-ToF용 카메라는 모든 각도로 동일한 거리에 광원의 빔(beam)을 송수신하는 광학계를 필요로 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 높은 정밀도 및 해상도로 깊이 정보의 추출이 가능한 정보 생성 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 모든 각도로 동일한 거리를 감지할 수 있는 정보 생성 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 왜곡이 감소된 발광 패턴을 수신할 수 있는 정보 생성 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 광 출력 장치는 제1 방향으로 장축을 갖는 광원, 상기 광원 상에 배치되며, 상기 광원으로부터 출력되는 제1 발광 패턴을 제2 발광 패턴으로 변형하여 출력하는 렌즈군, 그리고 상기 렌즈군 상에 배치되는 확산부재를 포함하고, 상기 확산부재는 상기 광원을 향하도록 배치된 제1면 및 상기 제1면의 반대면인 제2면을 포함하고, 상기 제1면에는 복수의 볼록 패턴이 배치되며, 상기 복수의 볼록 패턴 각각은 상기 제1 방향과 평행한 방향으로 장축을 가진다.
상기 확산부재는 상기 제2 발광 패턴을 제3 발광 패턴으로 변형하여 출력할 수 있다.
상기 확산부재의 상기 제2면은 평탄면일 수 있다.
상기 복수의 볼록 패턴 각각은 상기 제1 방향으로 연장된 반원기둥 형상일 수 있다.
상기 복수의 볼록 패턴은 상기 제1 방향 및 상기 렌즈군의 광축의 방향에 수직하는 제2 방향을 따라 서로 인접하도록 배치될 수 있다.
상기 확산부재의 상기 제2면에는 복수의 볼록 패턴이 더 배치되며, 상기 제1 면에 형성된 복수의 볼록 패턴 및 상기 제2 면에 형성된 복수의 볼록 패턴은 서로 대칭하도록 배치될 수 있다.
상기 제1면에 형성된 복수의 볼록 패턴 각각 및 상기 제2면에 형성된 복수의 볼록 패턴 각각은 상기 제1 방향으로 연장된 반원기둥 형상일 수 있다.
상기 광원은 m*n 행렬로 배치된 복수의 이미터를 포함하고, 상기 제1 방향으로 배치된 이미터의 개수인 n은 상기 제1 방향에 수직하는 제2 방향으로 배치된 이미터의 개수인 m보다 클 수 있다.
상기 렌즈군은 상기 확산부재로부터 순차적으로 배열된 제1 렌즈 및 제2 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈는 양면이 볼록한 형상이며, 상기 제2 렌즈는 양면이 오목한 형상일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 광 출력 장치는 제1 방향으로 장축을 갖는 제1 발광 패턴을 출력하는 광원, 상기 광원 상에 배치되며, 상기 제1 발광 패턴을 제2 발광 패턴으로 변형하여 출력하는 렌즈군, 그리고 상기 렌즈군 상에 배치되며, 상기 제2 발광 패턴을 제3 발광 패턴으로 변형하여 출력하는 확산부재를 포함하고, 상기 제3 발광 패턴은 상기 제1 방향의 축에 대하여 서로 대칭하는 제1 및 제2 가장자리와 상기 제1 방향에 수직하는 제2 방향의 축에 대하여 서로 대칭하는 제3 및 제4 가장자리를 포함하고, 상기 제1 내지 제4 가장자리는 오목한 형상을 갖는다.
상기 제3 발광 패턴의 광 밀도는 상기 제3 발광 패턴의 중심으로부터 상기 제1 방향을 따라 멀어질수록 낮아지고, 상기 제3 발광 패턴의 중심으로부터 상기 제2 방향을 따라 멀어질수록 낮아질 수 있다.
상기 제2 발광 패턴의 광 밀도는 상기 제2 발광 패턴의 중심으로부터 상기 제1 방향을 따라 멀어질수록 낮아질 수 있다.
상기 제1 및 제2 가장자리 간 제2 방향으로의 거리는 상기 제1 방향을 따라 상기 제3 발광 패턴의 중심으로부터 멀어질수록 길어지고, 상기 제3 및 제4 가장자리 간 제1 방향으로의 거리는 상기 제2 방향을 따라 상기 제3 발광 패턴의 중심으로부터 멀어질수록 길어질 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 출력 장치는 제1 방향으로 장축을 갖는 광원, 상기 광원 상에 배치되는 렌즈군, 그리고 상기 렌즈군 상에 배치되는 확산부재를 포함하고, 상기 확산부재는 상기 광원을 향하도록 배치된 제1면 및 상기 제1면의 반대면인 제2면을 포함하고, 상기 제1면에는 복수의 볼록 패턴이 배치되며, 상기 복수의 볼록 패턴 각각은 상기 제1 방향과 평행한 방향으로 장축을 가지며, 상기 렌즈군은 상기 확산부재로부터 순차적으로 배열된 제1 렌즈 및 제2 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈는 양면이 볼록한 형상이며, 상기 제2 렌즈는 양면이 오목한 형상일 수 있다.
상기 렌즈군은 상기 제2 렌즈 및 상기 광원 사이에 배치되는 적어도 1매의 렌즈를 더 포함하고, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈 각각의 직경은 상기 적어도 1매의 렌즈의 직경보다 작을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 정보 생성 장치는 상기 광 출력 장치를 포함하는 발광부; 이미지 센서를 포함하는 수광부; 그리고 상기 수광부가 수신하는 광 신호를 이용하여 깊이 정보를 생성하는 정보 생성부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 정보 생성 장치는 발광 패턴을 출력하는 발광부; 상기 발광 패턴을 이용하여 입사 패턴을 생성하는 수광부; 그리고 상기 입사 패턴을 이용하여 깊이 정보를 생성하는 정보 생성부를 포함하고, 상기 발광 패턴은 제1 방향의 축에 대하여 서로 대칭하는 제1 및 제2 가장자리와 제1 방향에 수직하는 제2 방향의 축에 대하여 서로 대칭하는 제3 및 제4 가장자리를 포함하고, 상기 제1 내지 제4 가장자리는 오목한 형상을 갖고, 상기 입사 패턴은 상기 제1 방향의 축에 대하여 서로 대칭하는 제5 및 제6 가장자리와 상기 제2 방향의 축에 대하여 서로 대칭하는 제7 및 제8 가장자리를 포함하고, 상기 제5 내지 제8 가장자리는 상기 제1 내지 제4 가장자리보다 평탄하다.
상기 제1 및 제2 가장자리 간 상기 제2 방향으로의 거리는 상기 제1 방향을 따라 상기 발광 패턴의 중심으로부터 멀어질수록 길어지고, 상기 제3 및 제4 가장자리 간의 상기 제1 방향으로의 거리는 상기 제2 방향을 따라 상기 발광 패턴의 중심으로부터 멀어질수록 길어질 수 있다.
상기 발광 패턴의 중심에서 상기 제1 및 제2 가장자리 간의 상기 제2 방향으로의 거리에 대한 상기 발광 패턴의 모서리에서 상기 제1 및 제2 가장자리 간의 상기 제2 방향으로의 거리의 비는 상기 입사 패턴의 중심에서 상기 제5 및 제6 가장자리 간의 상기 제2 방향으로의 거리에 대한 상기 입사 패턴의 모서리에서 상기 제5 및 제6 가장자리 간의 상기 제2 방향으로의 거리의 비보다 크고, 상기 발광 패턴의 모서리는 상기 제1 내지 제4 가장자리 중 두 개의 가장자리가 만나는 지점이고, 상기 입사 패턴의 모서리는 상기 제5 내지 제8 가장자리 중 두 개의 가장자리가 만나는 지점일 수 있다.
상기 발광부는 상기 발광 패턴의 형상으로 배치된 복수 개의 이미터를 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 이미터는 상기 광원의 가장자리 영역보다 상기 광원의 가운데 영역에서 더 높은 밀도로 배치될 수 있다.
상기 복수 개의 이미터는 m*n 행렬로 배치되고, 인접한 이미터들 간의 거리는 m행의 중심 및 n열의 중심으로 갈수록 좁아질 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 출력 장치는 제1 방향으로 장축을 갖는 광원, 상기 광원 상에 배치되는 렌즈군, 그리고 상기 렌즈군 상에 배치되는 확산부재를 포함하고, 상기 광원은 복수 개의 이미터를 포함하며, 상기 복수 개의 이미터는 상기 광원의 가장자리 영역보다 상기 광원의 가운데 영역에서 더 높은 밀도로 배치되고, 상기 확산부재는 상기 광원을 향하도록 배치된 제1면 및 상기 제1면의 반대면인 제2면을 포함하고, 상기 제1면에는 복수의 볼록 패턴이 배치되며, 상기 복수의 볼록 패턴 각각은 상기 제1 방향과 평행한 방향으로 장축을 가진다.
상기 복수 개의 이미터는 m*n 행렬로 배치되고, 상기 제1 방향으로 배치된 복수 개의 이미터의 개수인 n은 상기 제1 방향에 수직하는 제2 방향으로 배치된 복수 개의 이미터의 개수인 m보다 클 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 출력 장치는 광원, 그리고 상기 광원 상에 배치되는 렌즈군을 포함하고, 상기 광원은 m*n 행렬로 배치되는 복수 개의 이미터를 포함하며, 인접한 이미터들 간의 거리는 상기 m행 및 상기 n열의 중심으로 갈수록 좁아진다.
동일한 행에 배치된 복수 개의 이미터를 연결한 가상의 선 또는 동일한 열에 배치된 복수 개의 이미터를 연결한 가상의 선 중 적어도 하나는 곡선 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 높은 정밀도 및 해상도로 깊이 정보의 추출이 가능하며, 모든 각도로 동일한 거리의 감지가 가능한 정보 생성 장치를 얻을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 광원을 소형화할 수 있고, MEMS(micro-electro mechanical systems) 등을 사용하지 않으면서도 모든 각도로 동일한 거리에 빔(beam)을 송수신할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 왜곡이 보다 감소된 발광 패턴을 수신하여 보다 정확한 거리를 감지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 정보 생성 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정보 생성 장치의 개념적인 단면도이다.
도 3은 f-세타 광학계의 원리를 설명하는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 수광부의 렌즈군이 f-세타 광학계를 포함하는 경우 입사 패턴의 형상을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 카메라 장치의 발광부에 포함되는 광원의 배치 형상을 나타내는 상면도이다.
도 6은 도 5에서 예시한 광원으로부터 출력된 제1 발광 패턴을 도시한다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 발광부에 포함되는 렌즈군의 단면도이다.
도 8은 도 7의 렌즈군으로부터 출력된 제2 발광 패턴을 도시한다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 한 실시예에 따른 발광부에 포함되는 확산부재의 사시도이다.
도 10은 도 9a 내지 도 9c의 확산부재로부터 출력된 제3 발광 패턴을 도시한다.
도 11a 내지 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 확산부재를 나타낸다.
도 13은 본 발명의 한 실시예에 따른 수광부의 렌즈군의 단면도이다.
도 14a 및 도 14b는 본 발명의 실시예에 따른 수광부의 렌즈군에 의한 광 패턴의 변형을 나타낸다.
도 15a 및 도 15b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광원의 배치 형상을 도시한다.
도 16a 및 도 16b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광원의 배치 형상을 도시한다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 분해도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정보 생성 장치의 개념적인 단면도이다.
도 3은 f-세타 광학계의 원리를 설명하는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 수광부의 렌즈군이 f-세타 광학계를 포함하는 경우 입사 패턴의 형상을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 카메라 장치의 발광부에 포함되는 광원의 배치 형상을 나타내는 상면도이다.
도 6은 도 5에서 예시한 광원으로부터 출력된 제1 발광 패턴을 도시한다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 발광부에 포함되는 렌즈군의 단면도이다.
도 8은 도 7의 렌즈군으로부터 출력된 제2 발광 패턴을 도시한다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 한 실시예에 따른 발광부에 포함되는 확산부재의 사시도이다.
도 10은 도 9a 내지 도 9c의 확산부재로부터 출력된 제3 발광 패턴을 도시한다.
도 11a 내지 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 확산부재를 나타낸다.
도 13은 본 발명의 한 실시예에 따른 수광부의 렌즈군의 단면도이다.
도 14a 및 도 14b는 본 발명의 실시예에 따른 수광부의 렌즈군에 의한 광 패턴의 변형을 나타낸다.
도 15a 및 도 15b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광원의 배치 형상을 도시한다.
도 16a 및 도 16b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광원의 배치 형상을 도시한다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 분해도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.
이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속' 되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 정보 생성 장치는 자동차에 실장되어, 자동차와 물체 간의 거리를 측정하는 정보 생성 장치를 의미할 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예에 따른 정보 생성 장치는 LIDAR(Light Detection and Ranging) 카메라일 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 정보 생성 장치는 ToF(Time of Flight) 원리를 이용하여 깊이 정보를 추출할 수 있다. 본 명세서에서, 정보 생성 장치는 깊이 정보 생성 장치 또는 카메라 장치라 지칭될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 정보 생성 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정보 생성 장치의 개념적인 단면도이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 정보 생성 장치(1000)는 발광부(100), 수광부(200), 깊이 정보 생성부(300) 및 제어부(400)를 포함한다.
발광부(100)는 펄스파(pulse wave)의 형태나 지속파(continuous wave)의 형태로 출력광 신호를 생성하여 출력할 수 있다. 지속파는 사인파(sinusoid wave)나 사각파(squared wave)의 형태일 수 있다. 출력광 신호를 펄스파나 지속파 형태로 생성함으로써, 정보 생성 장치(1000)는 발광부(100)로부터 출력된 출력광 신호와 객체로부터 반사된 후 수광부(200)로 입력된 입력광 신호 사이의 시간 차 또는 위상 차를 검출할 수 있다. 본 명세서에서, 출력광은 발광부(100)로부터 출력되어 객체에 입사되는 광을 의미하고, 입력광은 발광부(100)로부터 출력되어 객체에 도달한 후 객체로부터 반사되어 수광부(200)로 입력되는 광을 의미할 수 있다. 본 명세서에서, 출력광의 패턴은 발광 패턴이라 지칭되고, 입력광의 패턴은 입사 패턴이라 지칭될 수 있다. 객체의 입장에서 출력광은 입사광이 될 수 있고, 입력광은 반사광이 될 수도 있다.
발광부(100)는 광원(110), 광원(110) 상에 배치된 렌즈군(120) 및 렌즈군(120) 상에 배치된 확산부재(130)를 포함할 수 있다. 광원(110)은 빛을 생성하고, 출력한다. 광원(110)이 생성하는 빛은 파장이 770 내지 3000nm인 적외선 일 수 있다. 또는 광원(110)이 생성하는 빛은 파장이 380 내지 770 nm인 가시광선 일 수 있다. 광원(110)은 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)를 이용할 수 있으며, 복수의 발광 다이오드가 일정한 패턴에 따라 배열된 형태를 가질 수 있다. 뿐만 아니라, 광원(110)은 유기 발광 다이오드(Organic light emitting diode, OLED)나 레이저 다이오드(Laser diode, LD)를 포함할 수도 있다. 또는, 광원(110)은 VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)일 수도 있다. VCSEL은 전기 신호를 광 신호로 바꾸어 주는 레이저 다이오드 중 하나이며, 약 800 내지 1000nm인 파장, 예를 들어 약 850nm 또는 약 940nm 파장을 출력할 수 있다. 광원(110)은 일정 시간 간격으로 점멸(on/off)을 반복하여 펄스파 형태나 지속파 형태의 출력광 신호를 생성한다. 일정 시간 간격은 출력광 신호의 주파수일 수 있다.
렌즈군(120)은 광원(110)으로부터 출력된 빛을 집광하고, 집광된 빛을 외부로 출력할 수 있다. 렌즈군(120)은 광원(110)의 상부에서 광원(110)과 이격되어 배치될 수 있다. 여기서, 광원(110)의 상부란 광원(110)으로부터 빛이 출력되는 측을 의미할 수 있다. 렌즈군(120)은 적어도 1매의 렌즈를 포함할 수 있다. 렌즈군(120)이 복수 매의 렌즈를 포함하는 경우, 각 렌즈들은 중심축을 기준으로 정렬하여 광학계를 형성할 수 있다. 여기서, 중심축은 광학계의 광축(Optical axis)과 동일할 수 있다.
확산부재(130)는 광원(110) 및 렌즈군(120)으로부터 출력된 빛을 수신한 후 수신한 빛을 굴절 또는 회절시켜 출력할 수 있다.
수광부(200)는 객체로부터 반사된 광신호를 수신할 수 있다. 이때, 수신되는 광신호는 발광부(100)가 출력한 광신호가 객체로부터 반사된 것일 수 있다.
수광부(200)는 이미지 센서(210), 이미지 센서(210) 상에 배치되는 필터(220) 및 필터(220) 상에 배치되는 렌즈군(230)을 포함할 수 있다. 객체로부터 반사된 광신호는 렌즈군(230)을 통과할 수 있다. 렌즈군(230)의 광축은 이미지 센서(210)의 광축과 얼라인(align)될 수 있다. 필터(220)는 렌즈군(230)과 이미지 센서(210) 사이에 배치될 수 있다. 필터(220)는 객체와 이미지 센서(210) 사이의 광경로 상에 배치될 수 있다. 필터(220)는 소정 파장 범위를 갖는 빛을 필터링할 수 있다. 필터(220)는 빛의 특정 파장 대역을 투과시킬 수 있다. 필터(220)는 특정 파장의 빛을 통과시킬 수 있다. 예를 들어, 필터(220)는 적외선 대역의 빛을 통과시키고 적외선 대역 이외의 빛을 차단시킬 수 있다. 이미지 센서(210)는 빛을 센싱할 수 있다. 이미지 센서(210)는 광신호를 수신할 수 있다. 이미지 센서(210)는 광신호를 감지하여 전기적 신호로 출력할 수 있다. 이미지 센서(210)는 광원(110)이 출력하는 광의 파장에 대응하는 파장의 광을 감지할 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(210)는 적외선 대역의 빛을 감지할 수 있다.
이미지 센서(210)는 복수의 픽셀이 그리드 형태로 배열된 구조로 구성될 수 있다. 이미지 센서(210)는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서일 수 있으며, CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서일 수도 있다. 또한, 이미지 센서(210)는 객체로부터 반사된 IR 광을 받아들여 시간 차 또는 위상 차를 이용해 거리를 측정하는 ToF 센서를 포함할 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.
깊이 정보 생성부(300)는 수광부(200)에 입력된 입력광 신호를 이용하여 객체의 깊이 정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 깊이 정보 생성부(300)는 발광부(100)로부터 출력된 출력광 신호가 객체로부터 반사된 후 수광부(200)에 입력되기까지 걸리는 비행시간을 이용하여 객체의 깊이 정보를 계산할 수 있다. 예를 들어, 깊이 정보 생성부(300)는 이미지 센서(210)가 수신한 전기신호를 이용하여 출력광 신호와 입력광 신호 사이의 시간차를 계산하고, 계산된 시간차를 이용하여 객체와 정보 생성 장치(1000) 사이의 거리를 계산할 수 있다. 예를 들어, 깊이 정보 생성부(300)는 센서로부터 수신한 전기신호를 이용하여 출력광 신호와 입력광 신호 사이의 위상차를 계산하고, 계산된 위상차를 이용하여 객체와 정보 생성 장치(1000) 사이의 거리를 계산할 수 있다.
제어부(400)는 발광부(100), 수광부(200) 및 깊이 정보 생성부(300)의 구동을 제어한다. 깊이 정보 생성부(300) 및 제어부(400)는 PCB(printed circuit board)의 형태로 구현될 수 있다. 또한, 깊이 정보 생성부(300) 및 제어부(400)는 다른 구성의 형태로 구현될 수도 있다. 또는, 제어부(400)는 본 발명의 실시예에 따른 정보 생성 장치(1000)가 배치된 단말 또는 차량에 포함될 수도 있다. 예를 들어, 제어부(400)는 본 발명의 실시예에 따른 정보 생성 장치(1000)가 탑재된 스마트폰의 어플리케이션 프로세서(Application Processor, AP)의 형태로 구현되거나, 본 발명의 실시예에 따른 정보 생성 장치(1000)가 탑재된 차량의 ECU(electronic control unit)의 형태로 구현될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에서 LIDAR(Light Detection and Ranging) 카메라는 모든 각도로 동일한 거리를 감지하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해, 수광부(200)의 렌즈군(230)은 f-세타 광학계 또는 f-사인세타 광학계를 포함할 수 있다.
도 3은 f-세타 광학계의 원리를 설명하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 객체 높이(object height, OH)는 수학식 1과 같이 나타낼 수 있고, 이미지 높이(image height, IH)는 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 1]
OH=D*sinθ
[수학식 2]
IH=f*θ
여기서, 객체 높이(OH)는 객체의 위치, 즉 광축(axis)으로부터 광축에 수직하는 수평 방향으로 객체의 위치를 의미하고, 이미지 높이(IH)는 광축으로부터 광축에 수직하는 수평 방향으로 이미지 센서 상의 위치를 의미하며, 이미지 센서 상의 픽셀 좌표를 의미할 수 있다. 거리(D)는 정보 생성 장치(예, 정보 생성 장치 내 렌즈군(230))으로부터 객체까지의 소정의 거리를 의미할 수 있다. 초점거리(f)는 렌즈군(230)으로부터 이미지 센서(210)까지의 거리에 해당할 수 있다. 입사 각도(θ)는 객체로부터 렌즈군(230)에 입사하는 광의 각도에 해당할 수 있다.
f-세타 광학계에서 렌즈군(230)과 객체까지의 거리가 동일하면서 입사 각도가 다른 경우에, 이미지 센서(210)에 도달하는 이미지 높이(IH)는 객체 높이(OH)와 비례하지 않을 수 있다. 이와 같이, f-세타 광학계를 이용하면, 모든 각도로 동일한 거리를 감지하는 것이 가능함을 알 수 있다.
도 4 a 및 도 4b는 수광부의 렌즈군이 f-세타 광학계를 포함하는 경우 입사 패턴의 형상을 나타낸다. 도 4 a와 같이, 객체로부터 반사된 반사 패턴이 이미지 센서의 픽셀 어레이에 대응하는 격자 형상인 경우, 이러한 반사 패턴이 f-세타 광학계를 통과하면 도 4 b와 같이 변형된 형상의 입사 패턴을 가질 수 있다.
즉, 모든 각도로 동일한 거리를 감지하기 위하여 수광부가 f-세타 광학계를 포함하여야 하지만, f-세타 광학계로 인해 수광부(200)의 이미지 센서(210)에 입사되는 입사 패턴이 왜곡될 수 있으며, 이로 인해 깊이 정보의 정확도가 낮아질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 발광부(100)로부터 출력되는 발광 패턴을 이용하여 수광부(200)의 이미지 센서(210)에 입사되는 입사 패턴의 왜곡을 보상하고자 한다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 카메라 장치의 발광부에 포함되는 광원의 배치 형상을 나타내는 상면도이고, 도 6은 도 5에서 예시한 광원으로부터 출력된 제1 발광 패턴을 도시하며, 도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 발광부에 포함되는 렌즈군의 단면도이고, 도 8은 도 7의 렌즈군으로부터 출력된 제2 발광 패턴을 도시하며, 도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 한 실시예에 따른 발광부에 포함되는 확산부재의 사시도이고, 도 10은 도 9a 내지 도 9c의 확산부재로부터 출력된 제3 발광 패턴을 도시한다.
도 2 및 도 5를 참조하면, 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. 복수의 발광소자(112)는 수직 캐비티 표면 광방출 레이저 (vertical-cavity surface-emitting laser, VCSEL)일 수 있다. 즉, 광원(110)은 m*n 행렬로 배치된 복수의 이미터(112)를 포함하고, 제1 방향으로 배치된 이미터(112)의 개수인 n은 제1 방향에 수직하는 제2 방향으로 배치된 이미터(112)의 개수인 m보다 클 수 있다. 여기서, n은 2 이상의 정수이고, m은 1 이상의 정수일 수 있다. 이에 따라, 광원(110)은 제1 방향으로 장축을 가질 수 있다.
도 6을 참조하면, 광원(110)으로부터 출력되는 제1 발광 패턴은 광원(110)의 배치 형상에 대응하며, 제1 방향으로 장축을 가질 수 있다. 여기서, 제1 발광 패턴이 제1 방향의 선과 제2 방향의 선이 교차하는 선 패턴인 것으로 예시하고 있으나, 이로 제한되는 것은 아니며, 제1 발광 패턴은 점 패턴 또는 면 패턴일 수도 있다. 여기서, 점 패턴은 소정 영역 내에 일정 간격으로 이격된 스팟 어레이 형태를 의미할 수 있다. 면 패턴은 소정 영역 내에 빛이 균일하게 퍼진 형태로, 플루드(flood) 조명 패턴, 면 광원 패턴 등과 혼용될 수 있다. 여기서 균일하다고 함은 빛이 공간상에 연속적으로 퍼져 있음을 의미할 수 있다. 본 명세서에서, 제1 방향 및 제2 방향은 모두 광축의 방향에 수직하는 방향일 수 있다.
도 2 및 도 7을 참조하면, 렌즈군(120)은 광원(110) 상에 배치되며, 확산부재(130)로부터 광원(110)을 향하는 방향으로 순차적으로 배치된 복수 매의 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 렌즈군(120)은 확산부재(130)로부터 광원(110)을 향하는 방향으로 순차적으로 배치된 5매의 렌즈를 포함할 수 있다. 본 명세서에서, 렌즈군(120)은 광원(110)으로부터 출력된 광을 집광하여 출력하므로, 콜리메이터라 지칭될 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 렌즈군(120)은 확산부재(130)에 가장 가깝게 배치되며, 양면이 볼록한 형상인 제1 렌즈(121) 및 제1 렌즈(121)에 가장 가깝게 배치되며, 양면이 오목한 형상인 제2 렌즈(122)를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 렌즈군(120)은 제2 렌즈(122) 및 광원(110) 사이에 배치되는 적어도 1매의 렌즈(123)를 더 포함할 수 있다. 이때, 제1 렌즈(121) 및 제2 렌즈(122) 각각의 직경 또는 유효경은 적어도 1매의 렌즈(123)의 직경 또는 유효경보다 작을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 렌즈(121) 및 제2 렌즈(122)는 광원(110)으로부터 출력된 제1 발광 패턴을 제2 발광 패턴으로 변형하는 역할을 하며, 적어도 1매의 렌즈(123)는 색수차를 보정하는 역할을 한다.
도 8을 참조하면, 제1 발광 패턴은 렌즈군(120)에 의하여 왜곡된 후 제2 발광 패턴으로 출력될 수 있다. 도 6에 도시된 제1 발광 패턴에 따르면, 제1 방향으로 장축을 가지되, 전체적으로 균일한 선 패턴 간격을 가짐을 알 수 있다. 이에 반해, 도 8에 도시된 제2 발광 패턴에 따르면, 제1 방향으로 장축을 가지되, 제2 발광 패턴의 중심에 가까울수록 선 패턴 간격이 좁고, 제2 발광 패턴의 중심으로부터 멀어질수록 선 패턴 간격이 넓어짐을 알 수 있다. 여기서, 선 패턴 간격은 광 밀도를 의미할 수 있다. 즉, 제1 방향으로 장축을 가지는 제2 발광 패턴의 광 밀도는 제2 발광 패턴의 중심으로부터 제1 방향을 따라 멀어질수록 낮아질 수 있다. 이와 마찬가지로, 제1 방향으로 장축을 가지는 제2 발광 패턴의 광 밀도는 제2 발광 패턴의 중심으로부터 제2 방향을 따라 멀어질수록 낮아질 수 있다. 여기서, 제2 발광 패턴이 선 패턴인 것으로 예시하고 있으나, 이로 제한되는 것은 아니며, 제2 발광 패턴은 점 패턴 또는 면 패턴일 수도 있다.
도 9a 내지 도 9c를 참조하면, 확산부재(130)는 렌즈군(120) 상에 배치될 수 있다. 본 명세서에서, 확산부재(130)는 디퓨저라 지칭될 수도 있다.
확산부재(130)는 광원(110)을 향하도록 배치된 제1면(130A) 및 제1면(130A)의 반대면인 제2면(130B)을 포함한다. 제1면(130A) 및 제2면(130B)의 세부 구조를 상세하게 설명하기 위하여, 도 9a에서는 제1면(130A)이 아래를 향하도록 도시하고, 도 9b에서는 도 9a를 180도 반전시켜 제1면(130)이 위를 향하도록 도시하며, 도 9c에서는 제1면(130A)의 평면도를 도시하고 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 확산부재(130)의 제1면(130A)에는 복수의 볼록 패턴(131)이 배치되며, 확산부재(130)의 제2면(130B)은 평탄면이고, 복수의 볼록 패턴(131) 각각은 제1 방향과 평행한 방향으로 장축을 가지도록 연장될 수 있다. 더욱 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 볼록 패턴(131) 각각은 제1 방향으로 연장된 반원기둥 형상일 수 있으며, 복수의 볼록 패턴(131)은 제1 방향에 수직하는 제2 방향을 따라 서로 인접하도록 배치될 수 있다.
도 10을 참조하면, 제2 발광 패턴은 본 발명의 실시예에 따른 확산부재(130)에 의하여 변형된 후 제3 발광 패턴(500)으로 출력될 수 있다. 제2 발광 패턴은 본 발명의 실시예에 따른 확산부재(130)에 의하여 제2 방향으로 확산된 후 제3 발광 패턴(500)으로 출력될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 제3 발광 패턴(500)은 제1 방향의 축에 대하여 서로 대칭하는 제1 및 제2 가장자리(510, 520)와 제1 방향에 수직하는 제2 방향의 축에 대하여 서로 대칭하는 제3 및 제4 가장자리(530, 540)를 포함하고, 제1 내지 제4 가장자리(510, 520, 530, 540)는 오목한 형상을 가질 수 있다. 여기서, 제3 발광 패턴(500)이 선 패턴인 것으로 예시하고 있으나, 이로 제한되는 것은 아니며, 제3 발광 패턴(500)은 점 패턴 또는 면 패턴일 수도 있다. 본 명세서에서, 광 패턴의 가장자리는 깊이 정보 생성에 유의미한 광 밀도를 가지는 광 분포 영역의 외곽을 의미할 수 있다.
여기서, 제1 가장자리(510)가 오목한 형상이라는 것은 제1 가장자리(510)가 제3 발광 패턴(500)의 중심(C3)을 향하여 완만하게 굴곡진 형상임을 의미할 수 있다. 이와 마찬가지로, 제2 내지 제4 가장자리(520, 530, 540)가 오목한 형상이라는 것은 제2 내지 제4 가장자리(520, 530, 540)가 제3 발광 패턴(500)의 중심(C3)을 향하여 완만하게 굴곡진 형상임을 의미할 수 있다.
즉, 제1 및 제2 가장자리(510, 320) 간 제2 방향으로의 거리(d1)는 제1 방향을 따라 제3 발광 패턴(500)의 중심(C3)으로부터 멀어질수록 길어지고, 제3 및 제4 가장자리(530, 540) 간 제1 방향으로의 거리(d2)는 제2 방향을 따라 제3 발광 패턴(500)의 중심(C3)으로부터 멀어질수록 길어질 수 있다.
이에 따라, 제3 발광 패턴(500)의 광 밀도는 제3 발광 패턴(500)의 중심(C3)으로부터 제1 방향을 따라 멀어질수록 낮아지고, 제3 발광 패턴(500)의 중심(C3)으로부터 제2 방향을 따라 멀어질수록 낮아질 수 있다. 제3 발광 패턴(500)에서 광 밀도가 가장 높은 영역은 제3 발광 패턴(500)의 중심(C3)이고, 제3 발광 패턴(500)에서 광 밀도가 가장 낮은 영역은 제1 및 제3 가장자리(510, 530)가 만나는 지점(E1), 제2 및 제3 가장자리(320, 330)가 만나는 지점(E2), 제1 및 제4 가장자리(310, 340)가 만나는 지점(E3) 및 제2 및 제4 가장자리(320, 340)가 만나는 지점(E4)일 수 있다.
이와 같이, 확산부재(130)로부터 출력된 제3 발광 패턴(500)은 객체로부터 반사된 후 수광부(200)에 입사될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 확산부재에는 다양한 변형이 가해질 수 있다.
도 11a, 도 11b 및 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 확산부재를 나타낸다.
도 11a 및 도 11b를 참조하면, 확산부재(130)의 양면 중 광원(110)을 향하도록 배치된 제1면(130A)의 반대면인 제2면(130B)에도 복수의 볼록 패턴(132)이 배치될 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 확산부재(130)의 제2면(130B)에도 복수의 볼록 패턴(132)이 배치되며, 복수의 볼록 패턴(132) 각각은 제1 방향과 평행한 방향으로 장축을 가지도록 연장될 수 있다. 더욱 구체적으로, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 복수의 볼록 패턴(132) 각각은 제1 방향으로 연장된 반원기둥 형상일 수 있으며, 복수의 볼록 패턴(132)은 제1 방향에 수직하는 제2 방향을 따라 서로 인접하도록 배치될 수 있다.
도 11a를 참조하면, 제1면(130A)에 형성된 복수의 볼록 패턴(131)과 제2면(130B)에 형성된 복수의 볼록 패턴(132)은 서로 대칭하도록 배치될 수 있다.
또는, 도 11b를 참조하면, 제1면(130A)에 형성된 복수의 볼록 패턴(131) 각각과 제2면(130B)에 형성된 복수의 볼록 패턴(132) 각각은 제1 방향으로 연장된 하나의 원기둥 형상을 이룰 수도 있다.
도 12를 참조하면, 복수의 돌출패턴(131)은 서로 다른 피치(P)를 가질 수도 있다. 예를 들어, 복수의 볼록 패턴(131) 각각은 제1 방향으로 연장된 반원기둥 형상이며, 복수의 볼록 패턴(131)은 제1 방향에 수직하는 제2 방향을 따라 서로 인접하도록 배치되되, 복수의 볼록 패턴(131)의 반원기둥 형상의 직경, 즉 제2 방향에 따른 거리는 서로 상이하게 설계될 수 있다.
도 12에서는 확산부재(130)의 가운데 영역으로부터 가장자리 영역으로 갈수록 복수의 볼록 패턴(131)의 반원기둥 형상의 직경이 커지는 것으로 도시되어 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다. 도시되지 않았으나, 확산부재(130)의 가운데 영역으로부터 가장자리 영역으로 갈수록 복수의 볼록 패턴(131)의 반원기둥 형상의 직경이 작아질 수도 있다. 도시되지 않았으나, 확산부재(130)의 가운데 영역으로부터 가장자리 영역으로 갈수록 복수의 볼록 패턴(131)의 반원기둥 형상의 직경이 커지다가 다시 작아질 수도 있다. 도시되지 않았으나, 복수의 볼록 패턴(131)의 반원기둥 형상의 직경은 규칙성 없이 랜덤하게 설계될 수도 있다. 이에 따르면, 출력광의 에너지가 분산되어 사용자의 눈에 대한 안전성을 높일 수 있으며, 간섭에 따른 균질도 저하도 방지할 수 있다.
도 12에서는 확산부재(130)의 제1면(130A)에 형성된 복수의 볼록 패턴(131)의 피치를 중심으로 설명하고 있으나, 이로 제한되는 것은 아니며, 확산부재(130)의 제2면(130B)에 형성된 복수의 볼록 패턴(132)의 피치는 확산부재(130)의 제1면(130A)에 형성된 복수의 볼록 패턴(131)의 피치와 서로 대칭되도록 설계될 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 LIDAR(Light Detection and Ranging) 카메라는 모든 각도로 동일한 거리를 감지하는 것을 목적으로 하며, 수광부(200)의 렌즈군(230)은 f-세타 광학계 또는 f-사인세타 광학계를 포함할 수 있다.
도 13은 본 발명의 한 실시예에 따른 수광부의 렌즈군의 단면도이다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따르면, 렌즈군(230)은 물측(객체 측)으로부터 상측(이미지 센서(210) 측)으로 순차적으로 배치되는 복수 매의 렌즈를 포함한다. 렌즈군(230)은 물측에 가장 가깝게 배치되며, 물측면이 볼록한 형상이고 상측면이 오목한 형상인 제1 렌즈(231) 및 제1 렌즈(231)에 가장 가깝게 배치되며, 물측면이 플랫한 형상이고 상측면이 오목한 형상인 제2 렌즈(232)를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 렌즈군(230)은 제2 렌즈(232) 및 이미지 센서(210) 사이에 배치되는 적어도 1매의 렌즈(233)를 더 포함할 수 있다. 이때, 제1 렌즈(231)는 렌즈군(230)에 포함되는 복수 매의 렌즈 중 가장 큰 직경 또는 유효경을 가지며, 제2 렌즈(232)는 렌즈군(230)에 포함되는 복수 매의 렌즈 중 가장 작은 직경 또는 유효경을 가질 수 있다. 제2 렌즈(232)와 적어도 1매의 렌즈(233) 중 물측에 가장 가까이 배치된 렌즈 간 거리는 렌즈군(230)에 포함된 렌즈 간 거리 중 가장 클 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 렌즈(231) 및 제2 렌즈(232)는 객체로부터 반사된 제3 발광 패턴을 이미지 센서(210)에 입사되는 입사 패턴으로 변형하는 역할을 하며, 적어도 1매의 렌즈(233)는 색수차를 보정하는 역할을 한다.
도 14a 및 도 14b는 본 발명의 실시예에 따른 수광부의 렌즈군에 의한 광 패턴의 변형을 나타낸다.
도 14a는 전술한 바와 같이 발광부(100)로부터 출력된 제3 발광 패턴(500)이 객체로부터 반사된 후 수광부(200)의 렌즈군(230)에 입사되는 광 패턴의 형상이다. 도 14b는 도 14a에 따른 광 패턴이 본 발명의 실시예에 따른 수광부의 렌즈군을 통과한 후 이미지 센서에 입사되는 광 패턴의 형상이다.
전술한 바와 같이, 도 14a를 참조하면, 수광부(200)의 렌즈군(230)에 입사되는 광 패턴(600)의 형상은 제3 발광 패턴(500)의 형상과 동일하며, 제1 방향의 축에 대하여 서로 대칭하는 제1 및 제2 가장자리(610, 620)와 제1 방향에 수직하는 제2 방향의 축에 대하여 서로 대칭하는 제3 및 제4 가장자리(630, 640)를 포함하고, 제1 내지 제4 가장자리(610, 620, 630, 640)는 오목한 형상을 가질 수 있다.
도 14b를 참조하면, 수광부(200)의 렌즈군(230)에 의하여 변형된 후 이미지 센서(210)에 입사되는 입사 패턴(700)은 제1 방향의 축에 대하여 서로 대칭하는 제5 및 제6 가장자리(710, 720)와 제2 방향의 축에 대하여 서로 대칭하는 제7 및 제8 가장자리(730, 740)를 포함하고, 제5 내지 제8 가장자리(710, 720, 730, 740)는 제1 내지 제4 가장자리(610, 620, 630, 630)보다 평탄하다.
더욱 구체적으로, 광 패턴(600)에서 제1 및 제2 가장자리(610, 620) 간 제2 방향으로의 거리는 제1 방향을 따라 광 패턴(600)의 중심으로부터 멀어질수록 길어지고, 제3 및 제4 가장자리(630, 640) 간 제1 방향으로의 거리는 제2 방향을 따라 광 패턴(600)의 중심으로부터 멀어질수록 길어지되, 광 패턴(600)의 중심에서 제1 및 제2 가장자리(610, 620) 간 제2 방향으로의 거리(d11)에 대한 광 패턴(600)의 모서리에서 제1 및 제2 가장자리(610, 620) 간 제2 방향으로의 거리(d12)의 비(d12/d11)는 입사 패턴(700)의 중심에서 제5 및 제6 가장자리(710, 720) 간 제2 방향으로의 거리(d31)에 대한 입사 패턴(700)의 모서리에서 제5 및 제6 가장자리(710, 720) 간 제2 방향으로의 거리(d32)의 비(d32/d31)보다 클 수 있다. 이와 마찬가지로, 광 패턴(600)의 중심에서 제3 및 제4 가장자리(630, 640) 간 제1 방향으로의 거리에 대한 광 패턴(600)의 모서리에서 제3 및 제4 가장자리(630, 640) 간 제1 방향으로의 거리의 비는 입사 패턴(700)의 중심에서 제7 및 제8 가장자리(730, 740) 간 제1 방향으로의 거리에 대한 입사 패턴(700)의 모서리에서 제7 및 제8 가장자리(730, 740) 간 제1 방향으로의 거리의 비보다 클 수 있다. 이때, 광 패턴(600)의 모서리는 제1 내지 제4 가장자리 중 두 개의 가장자리가 만나는 지점이고, 입사 패턴(700)의 모서리는 제5 내지 제8 가장자리 중 두 개의 가장자리가 만나는 지점을 의미할 수 있다.
이에 따르면, 입사 패턴(700)은 이미지 센서(210)의 픽셀 어레이에 대응하는 그리드 형상을 가질 수 있으며, 모든 각도로 동일한 거리를 감지하면서도, 왜곡 없이 높은 정확도로 깊이 정보를 생성할 수 있다.
이상에서, 발광부(100)의 렌즈군(120) 및 확산부재(130)를 이용하여 발광부(100)로부터 출력되는 발광 패턴을 제어하는 실시예를 중심으로 설명하고 있으나, 본 발명의 실시예가 이로 제한되는 것은 아니다.
발광부(100)는 광원(110)의 배치 형상을 이용하여 발광부(100)로부터 출력되는 발광 패턴을 제어할 수도 있다.
도 15a 및 도 15b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광원의 배치 형상을 도시한다.
도 15a를 참조하면, 광원(110)은 복수의 이미터(112)를 포함하며, 제1 방향으로 장축을 가지도록 배치될 수 있다. 이때, 복수의 이미터(112)는 광원(110)의 가장자리 영역보다 광원(110)의 가운데 영역에서 더 높은 밀도를 가지도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 복수의 이미터(112)는 m*n 행렬로 배치되고, 제1 방향으로 배치된 이미터(112)의 개수인 n은 제1 방향에 수직하는 제2 방향으로 배치된 이미터(112)의 개수인 m보다 클 수 있다. 여기서, 제2 방향으로 배치된 이미터(112)의 개수인 m은 2보다 클 수 있다. 제1 방향으로 배치된 복수의 이미터(112) 간 거리는 광원(110)의 중심으로부터 멀어질수록 커질 수 있고, 제2 방향으로 배치된 복수의 이미터(112) 간 거리는 광원(110)의 중심으로부터 멀어질수록 커질 수 있다.
광원(110)이 도 15a의 배치 형상을 가지는 경우, 광원(110)으로부터 출력된 발광 패턴은 도 15b와 같을 수 있으며, 이는 도 8에 도시된 렌즈군(120)으로부터 출력된 제2 발광 패턴과 동일할 수 있다.
이와 같이, 광원(110)이 도 15a의 배치 형상을 가지는 경우, 발광부(100)는 도 7에서 예시한 렌즈군(120)의 적어도 일부를 생략할 수 있다. 예를 들어, 광원(110)이 도 15a의 배치 형상을 가지는 경우, 발광부(100)는 일반적인 렌즈군을 포함할 수 있다. 즉, 발광부(100)는 도 7에 도시한 렌즈군(120)이 아닌 왜곡을 유발하지 않는 렌즈군을 포함할 수 있다. 하지만 광원(100)이 도 15a의 배치 형상을 가지는 경우에도 발광부(100)는 도 9a 내지 도 9c에 도시된 확산부재(130)를 포함할 수 있다. 이 경우에도, 확산부재(130)는 제1 방향을 따라서 길게 형성될 수 있다. 즉, 확산부재(130)에는 복수의 볼록 패턴이 배치되되, 복수의 볼록 패턴 각각은 제1 방향과 평행한 방향으로 장축을 가지도록 연장될 수 있다.
도 16a 및 도 16b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광원의 배치 형상을 도시한다.
도 16a를 참조하면, 광원(110)은 복수의 이미터(112)를 포함하며,복수의 이미터(112)는 m*n 행렬로 배치되고, 인접한 이미터(112)들 간의 거리는 m행 및 n열의 중심으로 갈수록 좁아지도록 배치될 수 있다. 동일한 행에 배치된 복수 개의 이미터를 연결한 가상의 선 또는 동일한 열에 배치된 복수 개의 이미터를 연결한 가상의 선은 곡선의 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 방향으로 배치된 이미터(112)의 개수인 n은 제1 방향에 수직하는 제2 방향으로 배치된 이미터(112)의 개수인 m과 동일할 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다.
이때, 최외곽에 배치된 복수의 이미터(112)를 잇는 가상의 선은 제1 방향의 축에 대하여 서로 대칭하는 제1 및 제2 가상의 선(VL1, VL2) 및 제2 방향의 축에 대하여 서로 대칭하는 제3 및 제4 가상의 선(VL3, VL4)을 포함하고, 제1 내지 제4 가상의 선(VL1~VL4)은 오목한 형상을 가질 수 있다. 제1 가상의 선(VL1)이 오목한 형상이라는 것은 제1 가상의 선(VL1)이 광원(110)의 중심을 향하여 완만하게 굴곡진 형상임을 의미할 수 있다. 이와 마찬가지로, 제2 내지 제4 가상의 선(VL2~VL4)이 오목한 형상이라는 것은 제2 내지 제4 가상의 선(VL2~VL4)이 광원(110)의 중심을 향하여 완만하게 굴곡진 형상임을 의미할 수 있다.
즉, 제1 및 제2 가상의 선(VL1, VL2) 간 제2 방향으로의 거리는 제1 방향을 따라 광원(110)의 중심으로부터 멀어질수록 길어지고, 제3 및 제4 가상의 선(VL3, VL4) 간 제1 방향으로의 거리는 제2 방향을 따라 광원(110)의 중심으로부터 멀어질수록 길어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 광원(110)의 중심을 지나는 제1 방향을 따라 배치된 복수의 이미터(112) 간 거리 및 광원(110)의 중심을 지나는 제2 방향을 따라 배치된 복수의 이미터(112) 간 거리는 서로 동일할 수 있다. 하지만, 광원(110)의 중심을 지나는 제1 방향을 따라 배치된 복수의 이미터(112) 간 거리 및 광원(110)의 중심을 지나는 제2 방향을 따라 배치된 복수의 이미터(112) 간 거리는 서로 동일하지 않을 수도 있다. 광원(110)의 중심을 지나는 제1 방향을 따라 배치된 복수의 이미터(112) 및 광원(110)의 중심을 지나는 제2 방향을 따라 배치된 복수의 이미터(112)를 제외한 나머지 복수의 이미터(112) 간 거리는 광원(110)의 중심으로부터 멀어질수록 길어질 수 있다.
광원(110)이 도 16a의 배치 형상을 가지는 경우, 광원(110)으로부터 출력된 발광 패턴은 도 16b와 같을 수 있으며, 이는 도 10에 도시된 확산부재(130)로부터 출력된 제3 발광 패턴(500)과 동일할 수 있다.
이와 같이, 광원(110)이 도 1a의 배치 형상을 가지는 경우, 발광부(110)는 도 7에서 예시한 렌즈군(120) 및 도 9a 내지 도 9c에서 예시한 확산부재(130)의 적어도 일부를 생략할 수 있다. 예를 들어, 광원(110)이 도 16a의 배치 형상을 가지는 경우, 발광부(100)는 일반적인 렌즈군을 포함할 수 있다. 즉, 발광부(100)는 도 7에 도시한 렌즈군(120)이 아닌 왜곡을 유발하지 않는 렌즈군을 포함할 수 있다. 또한, 광원(100)이 도 16a의 배치 형상을 가지는 경우에, 발광부(100)는 도 9a 내지 도 9c에 도시된 확산부재(130)를 포함하지 않을 수 있다. 즉, 발광부(100)는 렌즈군(120)으로부터 출력되는 광 신호를 객체에 조사할 수 있다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 분해도이다.
카메라 모듈은 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(130)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, ToF 방식으로 깊이 정보를 추출하는 카메라 장치를 중심으로 설명하고 있으나, 본 발명의 실시예가 이로 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예에 따른 카메라 장치는 구조광 방식을 이용하여 깊이 정보를 추출하는 카메라 장치를 의미할 수도 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 카메라 장치는 소정 패턴을 가지는 구조광을 출력광 신호로 이용하고, 구조광의 디스패리티(disparity)를 이용하여 깊이 정보를 생성할 수도 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 (20)
- 제1 방향으로 장축을 갖는 광원,
상기 광원 상에 배치되며, 상기 광원으로부터 출력되는 제1 발광 패턴을 제2 발광 패턴으로 변형하여 출력하는 렌즈군, 그리고
상기 렌즈군 상에 배치되는 확산부재를 포함하고,
상기 확산부재는 상기 광원을 향하도록 배치된 제1면 및 상기 제1면의 반대면인 제2면을 포함하고, 상기 제1면에는 복수의 볼록 패턴이 배치되며, 상기 복수의 볼록 패턴 각각은 상기 제1 방향과 평행한 방향으로 장축을 가지는 광 출력 장치. - 제1항에 있어서,
상기 확산부재는 상기 제2 발광 패턴을 제3 발광 패턴으로 변형하여 출력하는 광 출력 장치. - 제2항에 있어서,
상기 확산부재의 상기 제2면은 평탄면인 광 출력 장치. - 제3항에 있어서,
상기 복수의 볼록 패턴 각각은 상기 제1 방향으로 연장된 반원기둥 형상인 광 출력 장치. - 제4항에 있어서,
상기 복수의 볼록 패턴은 상기 제1 방향 및 상기 렌즈군의 광축의 방향에 수직하는 제2 방향을 따라 서로 인접하도록 배치된 광 출력 장치. - 제2항에 있어서,
상기 확산부재의 상기 제2면에는 복수의 볼록 패턴이 더 배치되며, 상기 제1 면에 형성된 복수의 볼록 패턴 및 상기 제2 면에 형성된 복수의 볼록 패턴은 서로 대칭하도록 배치된 광 출력 장치. - 제6항에 있어서,
상기 제1면에 형성된 복수의 볼록 패턴 각각 및 상기 제2면에 형성된 복수의 볼록 패턴 각각은 상기 제1 방향으로 연장된 반원기둥 형상인 광 출력 장치. - 제1항에 있어서,
상기 광원은 m*n 행렬로 배치된 복수의 이미터를 포함하고, 상기 제1 방향으로 배치된 이미터의 개수인 n은 상기 제1 방향에 수직하는 제2 방향으로 배치된 이미터의 개수인 m보다 큰 광 출력 장치. - 제1항에 있어서,
상기 렌즈군은 상기 확산부재로부터 순차적으로 배열된 제1 렌즈 및 제2 렌즈를 포함하고,
상기 제1 렌즈는 양면이 볼록한 형상이며,
상기 제2 렌즈는 양면이 오목한 형상인 광 출력 장치. - 제1 방향으로 장축을 갖는 제1 발광 패턴을 출력하는 광원,
상기 광원 상에 배치되며, 상기 제1 발광 패턴을 제2 발광 패턴으로 변형하여 출력하는 렌즈군, 그리고
상기 렌즈군 상에 배치되며, 상기 제2 발광 패턴을 제3 발광 패턴으로 변형하여 출력하는 확산부재를 포함하고,
상기 제3 발광 패턴은 상기 제1 방향의 축에 대하여 서로 대칭하는 제1 및 제2 가장자리와 상기 제1 방향에 수직하는 제2 방향의 축에 대하여 서로 대칭하는 제3 및 제4 가장자리를 포함하고, 상기 제1 내지 제4 가장자리는 오목한 형상을 갖는 광 출력 장치. - 제10항에 있어서,
상기 제3 발광 패턴의 광 밀도는 상기 제3 발광 패턴의 중심으로부터 상기 제1 방향을 따라 멀어질수록 낮아지고, 상기 제3 발광 패턴의 중심으로부터 상기 제2 방향을 따라 멀어질수록 낮아지는 광 출력 장치. - 제10항에 있어서,
상기 제2 발광 패턴의 광 밀도는 상기 제2 발광 패턴의 중심으로부터 상기 제1 방향을 따라 멀어질수록 낮아지는 광 출력 장치. - 제10항에 있어서,
상기 제1 및 제2 가장자리 간 상기 제2 방향으로의 거리는 상기 제1 방향을 따라 상기 제3 발광 패턴의 중심으로부터 멀어질수록 길어지고, 상기 제3 및 제4 가장자리 간 상기 제1 방향으로의 거리는 상기 제2 방향을 따라 상기 제3 발광 패턴의 중심으로부터 멀어질수록 길어지는 광 출력 장치. - 제1 방향으로 장축을 갖는 광원,
상기 광원 상에 배치되는 렌즈군, 그리고
상기 렌즈군 상에 배치되는 확산부재를 포함하고,
상기 확산부재는 상기 광원을 향하도록 배치된 제1면 및 상기 제1면의 반대면인 제2면을 포함하고, 상기 제1면에는 복수의 볼록 패턴이 배치되며, 상기 복수의 볼록 패턴 각각은 상기 제1 방향과 평행한 방향으로 장축을 가지며,
상기 렌즈군은 상기 확산부재로부터 순차적으로 배열된 제1 렌즈 및 제2 렌즈를 포함하고,
상기 제1 렌즈는 양면이 볼록한 형상이며,
상기 제2 렌즈는 양면이 오목한 형상인 광 출력 장치. - 제14항에 있어서,
상기 렌즈군은 상기 제2 렌즈 및 상기 광원 사이에 배치되는 적어도 1매의 렌즈를 더 포함하고,
상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈 각각의 직경은 상기 적어도 1매의 렌즈의 직경보다 작은 광 출력 장치. - 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 광 출력 장치를 포함하는 발광부;
이미지 센서를 포함하는 수광부; 그리고
상기 수광부가 수신하는 광 신호를 이용하여 깊이 정보를 생성하는 정보 생성부를 포함하는 정보 생성 장치. - 발광 패턴을 출력하는 발광부;
상기 발광 패턴을 이용하여 입사 패턴을 생성하는 수광부; 그리고
상기 입사 패턴을 이용하여 깊이 정보를 생성하는 정보 생성부를 포함하고,
상기 발광 패턴은 제1 방향의 축에 대하여 서로 대칭하는 제1 및 제2 가장자리와 제1 방향에 수직하는 제2 방향의 축에 대하여 서로 대칭하는 제3 및 제4 가장자리를 포함하고, 상기 제1 내지 제4 가장자리는 오목한 형상을 갖고,
상기 입사 패턴은 상기 제1 방향의 축에 대하여 서로 대칭하는 제5 및 제6 가장자리와 상기 제2 방향의 축에 대하여 서로 대칭하는 제7 및 제8 가장자리를 포함하고,
상기 제5 내지 제8 가장자리는 상기 제1 내지 제4 가장자리보다 평탄한 정보 생성 장치. - 제17항에 있어서,
상기 제1 및 제2 가장자리 간의 상기 제2 방향으로의 거리는 상기 제1 방향을 따라 상기 발광 패턴의 중심으로부터 멀어질수록 길어지고, 상기 제3 및 제4 가장자리 간의 상기 제1 방향으로의 거리는 상기 제2 방향을 따라 상기 발광 패턴의 중심으로부터 멀어질수록 길어지는 정보 생성 장치. - 제18항에 있어서,
상기 발광 패턴의 중심에서 상기 제1 및 제2 가장자리 간의 상기 제2 방향으로의 거리에 대한 상기 발광 패턴의 모서리에서 상기 제1 및 제2 가장자리 간의 상기 제2 방향으로의 거리의 비는 상기 입사 패턴의 중심에서 상기 제5 및 제6 가장자리 간의 상기 제2 방향으로의 거리에 대한 상기 입사 패턴의 모서리에서 상기 제5 및 제6 가장자리간의 상기 제2 방향으로의 거리의 비보다 크고,
상기 발광 패턴의 모서리는 상기 제1 내지 제4 가장자리 중 두 개의 가장자리가 만나는 지점이고, 상기 입사 패턴의 모서리는 상기 제5 내지 제8 가장자리 중 두 개의 가장자리가 만나는 지점인 정보 생성 장치. - 제17항에 있어서,
상기 발광부는 상기 발광 패턴의 형상으로 배치된 복수 개의 이미터를 포함하는 정보 생성 장치.
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