KR102208965B1

KR102208965B1 - 3차원 이미지 센서 모듈 및 3차원 이미지 센서 모듈을 포함하는 전자 장치

Info

Publication number: KR102208965B1
Application number: KR1020140135122A
Authority: KR
Inventors: 전명제; 박용화; 유장우; 윤희선
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2014-10-07
Filing date: 2014-10-07
Publication date: 2021-01-28
Also published as: KR20160041379A; US10511826B2; US9918071B2; US20160100153A1; EP3007359A1; CN105516703A; EP3007359B1; CN105516703B; US20180176540A1

Abstract

3차원 이미지 센서 모듈 및 3차원 이미지 센서 모듈을 포함하는 전자 장치가 게시된다. 본 게시의 일 실시예에 따른 3차원 이미지 센서 모듈은 손실이 보상된 재활용 에너지(recycling energy)로부터, 제1 바이어스 전압(bias voltage)으로 바이어싱(biasing) 된 정현파로, 구동 전압을 생성하는 셔터 구동부(shutter driver); 상기 구동 전압에 따라 피사체로부터 반사된 반사광의 투과 정도를 달리하여, 각각 서로 다른 위상을 갖는 적어도 둘 이상의 광 변조 신호로 변조하는 광 셔터(optical shutter); 및 상기 적어도 둘 이상의 광 변조 신호의 위상 차이에 근거하여 산출되는 깊이 정보를 포함하는, 상기 피사체에 대한 3차원 영상 데이터를 생성하는 영상 생성부를 포함한다.

Description

3차원 이미지 센서 모듈 및 3차원 이미지 센서 모듈을 포함하는 전자 장치{3D Image Sensor Module, 3D Image Obtaining Apparatus and Electronic Apparatus Including 3D Image Sensor Module}

3차원 이미지 센서 모듈 및 3차원 이미지 센서 모듈을 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.

3차원 이미지를 생성하기 위해서는 3차원 이미지를 생성하는 센서 모듈(sensor module) 또는 센서 모듈을 포함하는 장치와, 피사체 사이의 거리에 대한 깊이 정보가 요구될 수 있다. 깊이 정보는 빛의 왕복시간 측정법(Time Of Flight, 이하 TOF라 한다)에 의해 산출될 수 있다. TOF 방식에 의할 경우, 피사체로부터 반사되는 빛을 변조하여 깊이 정보를 산출할 수 있다.

그런데, 피사체로부터 반사되는 빛을 변조하기 위해 소요되는 전력으로 인해 발열 등의 문제가 야기될 수 있다. 그리고, 정확한 깊이 정보로 이미지를 생성하기 위해 피사체로부터 반사되는 빛을 정확히 변조하여야 할 수 있다.

전력 소모를 줄이거나 정확한 이미지를 생성할 수 있는 3차원 이미지 센서 모듈 및 3차원 이미지 센서 모듈을 포함하는 전자 장치가 제공된다.

일 실시예에 따른 3차원 이미지 센서 모듈은 손실이 보상된 재활용 에너지(recycling energy)로부터, 제1 바이어스 전압(bias voltage)으로 바이어싱(biasing) 된 정현파로, 구동 전압을 생성하는 셔터 구동부(shutter driver); 상기 구동 전압에 따라 피사체로부터 반사된 반사광의 투과 정도를 달리하여, 각각 서로 다른 위상을 갖는 적어도 둘 이상의 광 변조 신호로 변조하는 광 셔터(optical shutter); 및 상기 적어도 둘 이상의 광 변조 신호의 위상 차이에 근거하여 산출되는 깊이 정보를 포함하는, 상기 피사체에 대한 3차원 영상 데이터를 생성하는 영상 생성부를 포함한다.

다른 실시예에 따른 3차원 이미지 센서 모듈은 제1 바이어스 전압(bias voltage)으로 바이어싱(biasing) 된 정현파의 구동 전압에 따라 피사체로부터 반사된 반사광의 투과 정도를 달리하여, 각각 서로 다른 위상을 갖는 적어도 둘 이상의 광 변조 신호로 변조하는 광 셔터(optical shutter); LC 공진 회로와 상기 광 셔터 사이의 에너지 교환으로 상기 구동 전압을 생성하여 상기 광 셔터로 인가하는 셔터 구동부(shutter driver); 및 상기 적어도 둘 이상의 광 변조 신호에 대응되는 적어도 둘 이상의 전기 신호 각각을, 프레임 단위로 출력하는 이미지 센서(image sensor)를 포함한다.

다른 실시예에 따른 3차원 이미지 센서 모듈은 제1 바이어스 전압(bias voltage)으로 바이어싱(biasing) 된 정현파의 구동 전압에 따라 피사체로부터 반사된 반사광의 투과 정도를 달리하여, 각각 서로 다른 위상을 갖는 적어도 둘 이상의 광 변조 신호로 변조하는 광 셔터(optical shutter); 상기 광 셔터와 일 단이 연결되는 인덕터(inductor), 상기 인덕터의 타 단이 출력단과 연결되는 인버터(inverter), 상기 인버터를 게이팅(gating) 하는 제1 제어 신호를 생성하는 제1 제어부 및 기생 커패시터(capacitor)를 포함하여 상기 구동 전압을 생성하고, 상기 구동 전압을 상기 광 셔터로 인가하는 셔터 구동부(shutter driver); 및 상기 적어도 둘 이상의 광 변조 신호에 대응되는 적어도 둘 이상의 전기 신호 각각을, 프레임 단위로 출력하는 이미지 센서(image sensor)를 포함한다.

다른 실시예에 따른 3차원 이미지 센서 모듈은 제1 바이어스 전압(bias voltage)으로 바이어싱(biasing) 된 정현파의 구동 전압에 따라 피사체로부터 반사된 반사광의 투과 정도를 달리하여, 각각 서로 다른 위상을 갖는 적어도 둘 이상의 광 변조 신호로 변조하는 광 셔터(optical shutter); 상기 광 셔터와 일 단이 연결되는 인덕터(inductor), 상기 인덕터의 타 단이 출력단과 연결되고 빌트-인 다이오드로 구현된 트랜지스터(transistor)를 포함하는 인버터(inverter), 및 상기 인버터를 게이팅(gating) 하는 제1 제어 신호를 생성하는 제1 제어부를 포함하여 상기 구동 전압을 생성하고, 상기 구동 전압을 상기 광 셔터로 인가하는 셔터 구동부(shutter driver); 및 상기 적어도 둘 이상의 광 변조 신호에 대응되는 적어도 둘 이상의 전기 신호 각각을, 프레임 단위로 출력하는 이미지 센서(image sensor)를 포함한다.

일 실시예에 전자 장치는 상기의 3차원 이미지 센서 모듈을 포함한다.

일 실시예에 측정 장치는 상기의 3차원 이미지 센서 모듈을 포함한다.

일 실시예에 따른 3차원 이미지 센서 모듈 및 3차원 이미지 센서 모듈을 포함하는 전자 장치에 의하면, 광 셔터(optical shutter)가 피사체로부터 반사되는 빛을 변조하는데 사용되는 구동 전압을, 손실이 보상된 재활용 에너지부터 생성하여, 전력 소모를 줄일 수 있다.

일 실시예에 따른 3차원 이미지 센서 모듈 및 3차원 이미지 센서 모듈을 포함하는 전자 장치에 의하면, 버스트 모드(burst mode)로 동작하여 구동 전압을 생성함으로써, 전력 소모를 더 줄일 수 있다.

일 실시예에 따른 3차원 이미지 센서 모듈 및 3차원 이미지 센서 모듈을 포함하는 전자 장치에 의하면, 구동 전압의 생성을 위한 제어 신호의 듀티비를 제어함으로써, 구동 전압의 왜곡을 보상하면서도 전력 소모를 줄일 수 있다.

일 실시예에 따른 3차원 이미지 센서 모듈 및 3차원 이미지 센서 모듈을 포함하는 전자 장치에 의하면, 전력 소모를 줄임으로써, 배터리(battery) 또는 방열 이슈(issue)가 적어 소량화 또는 모바일화에 유리할 수 있다.

일 실시예에 따른 3차원 이미지 센서 모듈 및 3차원 이미지 센서 모듈을 포함하는 전자 장치에 의하면, 정확한 3차원 영상을 생성함으로써, 정확한 거리 측정 등이 가능할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 3차원 이미지 센서 모듈을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 광 셔터의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3 내지 도 6은 각각, 도 2의 광 셔터의 동작 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 도 8은 각각, 일 실시예에 따른 셔터 구동부의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 9a는 다른 실시예에 따른 셔터 구동부의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 9b는 도 9a의 제1 제어부의 일 실시예에 따른 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 9a의 셔터 구동부에 의한 전력 감소 효과를 나타내는 도면이다.
도 11은 다른 실시예에 따른 셔터 구동부의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 12는 도 11의 제1 제어부의 일 실시예에 따른 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 13a는 도 11의 하프 브리지 회로를 제어하는 한 쌍의 제1 제어 신호의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 13b는 도 13a와 같이 제어되는 셔터 구동부의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 14는 다른 실시예에 따른 셔터 구동부를 나타내는 도면이다.
도 15는 도 14의 셔터 구동부의 일 실시예에 따른 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 다른 실시예에 따른 셔터 구동부를 나타내는 도면이다.
도 17은 도 16의 셔터 구동부의 일 실시예에 따른 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 다른 실시예에 따른 셔터 구동부를 나타내는 도면이다.
도 19 내지 도 21, 도 22a 및 도 22b는 각각, 다른 실시예에 따른 셔터 구동부를 나타내는 도면이다.
도 23 내지 도 26은 각각, 본 게시의 실시예에 따른 전자 장치를 나타내는 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 따른 3차원 이미지 센서 모듈 및 3차원 이미지 센서 모듈을 포함하는 전자 장치에 대해 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 일 실시예에 따른 3차원 이미지 센서 모듈을 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 3차원 이미지 센서 모듈(3 dimension image sensor module, 100)은 광 셔터(optical shutter, 120), 셔터 구동부(140) 및 영상 생성부(160)를 포함한다. 3차원 이미지 센서 모듈(100)은 하나의 칩(chip)으로 구현될 수 있다.

광 셔터(120)는 구동 전압(Vdrv)에 따라 피사체로부터 반사된 반사광(RLIT)의 투과 정도를 달리하여, 각각 서로 다른 위상을 갖는 적어도 둘 이상의 광 변조 신호(MLIT#)로 변조한다. 예를 들어, 광 셔터(120)는 반사광(RLIT)을 각각, 0도, 90도 180도 및 270도의 위상을 갖는, 네 개의 광 변조 신호(MLIT#)로 변조할 수 있다. 적어도 둘 이상의 광 변조 신호(MLIT#)는 동시에 또는 순차적으로 출력될 수 있다.

도 2는 도 1의 광 셔터의 일 예를 나타내는 도면이고, 도 3 내지 도 6은 각각, 도 2의 광 셔터의 동작 특성을 설명하기 위한 도면이다. 먼저, 도 2를 참조하면, 광 셔터(120)는 제1 전극(121), 제2 전극(122), 제1 도전형 반도체층(123), 제2 도전형 반도체층(124), 스페이서(spacer, 125) 및 다중 양자 우물(multiple quantum well, 126)을 포함할 수 있다. 다만, 도 2는 광 셔터(120)의 일 예를 나타낸 것이고, 3차원 이미지 센서 모듈(100)는 도 2와 다른 구조의 광 셔터를 구비할 수도 있다.

제1 전극(121) 및 제2 전극(122) 사이에 구동 전압(Vdrv)이 인가된다. 제1 전극(121)은 p형 전극이고, 제2 전극(122)은 n형 전극일 수 있다. 이 경우, 제1 도전형 반도체층(123)은 p형 DBR(Distributed Bragg Rectifier)이고, 제2 도전형 반도체층(124)은 n형 DBR일 수 있다. 예를 들어, 제1 도전형 반도체층(123) 및 제2 도전형 반도체층(124)은 각각, Al₀ _.31GaAs와 Al₀ _.84GaAs가 교대로 적층되는 구조로 형성될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(123) 및 제2 도전형 반도체층(124)과 다중 양자 우물(126) 사이에는 각각, 스페이서(125)가 위치한다. 스페이서(125)는 Al₀ _.31GaAs로 형성될 수 있다. 다중 양자 우물(126)은 GaAs 및 Al₀ _.31GaAs로 형성될 수 있다.

제1 도전형 반도체층(123) 및 제2 도전형 반도체층(124)은 한 쌍의 공진 미러(resonating mirror)로 동작하고, 다중 양자 우물(126)은 전계 흡수를 수행하여 공진 공동(resonance cavity)으로 기능한다. 제1 전극(121) 및 제2 전극(122) 사이에는 도 3에 도시되는 바와 같이, 역 바이어스 전압(도 1의 구동 전압(Vdrv))이 인가된다. 도 3은, 도 2의 광 셔터(120)가 전압 레벨이 0V 중 -15V 구간(T_op)에 속하는 역 바이어스 전압으로 다중 양자 우물(126)에서의 빛 흡수(전계 흡수)가 제어되는 예를 도시한다.

0V와 -15V 사이의 전압 레벨 중 대응 되는 전압 레벨의 역 바이어스 전압에 따라, 도 4와 같이, 반사광(RLIT)은 달리 변조되어 광 변조 신호(MLIT#)로 출력될 수 있다. 도 4를 참조하면, 특정 파장의 입사광(예를 들어, NIR(Near Infrared) 850nm)이 광원(LED(Light Emitting Diode) 또는 LD(Laser Diode))를 통해 위상 변조되어 피사체로 투사되면, 피사체로부터 반사된 동 파장의 반사광(RLIT)이 광 셔터(120)로 수신된다. 이때, 광원은 입사광을 각각 0도, 90도, 180도, 270도로 위상 변조하여 피사체로 투사할 수 있다. 이 경우, 광 셔터(120)는, 역 바이어스 전압의 전압 레벨을 달리하여 반사광(RLIT)을 0도, 90도, 180도, 270도로 위상 변조하여 각각 광 변조 신호(MLIT#)로 출력할 수 있다. 전술한 바와 같이, 광 셔터(120)는 0도, 90도, 180도, 270도로 위상 변조된 광 변조 신호(MLIT#)를 동시에 또는 순차적으로 출력할 수 있는데, 3차원 이미지 센서 모듈(100)에 도 2와 같은 광 셔터(120)가 다수로 구비되는 경우, 적어도 둘 이상의 광 변조 신호(MLIT#)가 동시에 출력될 수 있다. 반면, 3차원 이미지 센서 모듈(100)에 도 2와 같은 광 셔터(120)가 하나로 구비되는 경우에는 시간을 달리하여 적어도 둘 이상의 광 변조 신호(MLIT#)가 순차적으로 출력될 수 있다.

광 셔터(120)는 도 5에 도시되는 바와 같이, 특정 파장(NIR 850nm)에서 반사광(RLIT)의 투과율이 전압 레벨(역 바이어스 전압의 전압 레벨)에 따라 크게 변화된다. 광 셔터(120)는 도 5의 최대 값과 최소 값 사이의 투과율 중 예를 들어, 0도, 90도, 180도, 270도의 위상 변조에 대응되는 투과율로 반사광(RLIT)을 투과시킬 수 있도록, (도 3의 0V와 -15V 사이의 전압 레벨 중), 역 바이어스 전압(구동 전압)의 전압 레벨이 설정될 수 있다.

이러한 광 셔터(120)의 특성은 도 6의 (a)에 도시된다. 도 6의 (a)를 참조하면, 광 셔터(120)가 특정 파장에 대해 전압에 따라 투과율이 변화되는 구간(도 5의 최대 값과 최소 값 사이)이 구간 T_ch로 한정되어 있다. 따라서, 구동 전압(Vdrv)에 따라 투과율을 조절하여 위상을 달리하기 위해서는, 구동 전압(Vdrv)이 구간 T_ch 내에서 스윙(swing)해야 한다. 이에, 구동 전압(Vdrv)은 도 6의 (b)에 도시되는 바와 같이, 바이어스 전압(Vbias)으로 바이어싱(biasing)된 정현파로 생성된다. 바이어스 전압(Vbias)은 특정 전압 구간(T_ch)의 중심 값일 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 셔터 구동부(140)는 손실이 보상된 재활용 에너지(recycling energy)로부터, 바이어스 전압(Vbias)으로 바이어싱(biasing) 된 정현파의 구동 전압(Vdrv)을 생성하여, 광 셔터(120)에 인가한다.

도 7은 도 1의 셔터 구동부의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 1 및 도 7을 참조하면, 셔터 구동부(142a)는 공진부(142a), 손실 보상부(144a) 및 제1 제어부(146a)를 포함할 수 있다. 공진부(142a)는 광 셔터(120)와의 에너지 교환을 통해 공진하여 구동 전압(Vdrv)을 생성할 수 있다. 공진부(142a)는 예를 들어, 인덕터(inductor)와 커패시터(capacitor) 사이의 순간적인 에너지 방출 및 축적의 반복을 통해 공진할 수 있다. 공진부(142a)의 커패시터(Cr)에 축적된 에너지가 인덕터(Lr)를 통해 광 셔터(120)로 인가되거나 광 셔터(120)로부터 공급된 에너지가 커패시터(Cr)에 축적될 수 있다. 광 셔터(120)는 저항과 커패시터로 등가 변환될 수 있으므로, 공진부(142a)의 공진 과정에서, 연결되는 광 셔터(120)와의 에너지 교환이 수행될 수 있다. 이와 같은 공진부(142a)가 구동 전압(Vdrv)을 생성하는데 요구되는 전력 소모는, 선형 파워 증폭기 등에 비해, 상대적으로 낮다. 따라서, 일 실시예에 따른 셔터 구동부(140a)에 의해 구동 전압(Vdrv)을 생성하는 3차원 이미지 센서 모듈(100)은 전력 소모를 줄일 수 있다.

손실 보상부(144a)는 공진부(142a)와 광 셔터(120)와의 에너지 교환 중에, 예를 들어 전선 상의 기생 저항 등에 의해 기생 저항 등에 의해 손실된 양의 에너지를 공진부(142a)로 인가할 수 있다. 제1 제어부(146a)는 손실 보상부(144a)가 공진부(142a)로 인가하는 에너지의 양 및 에너지를 인가하는 시간 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.

도 8은 도 1의 셔터 구동부의 다른 예를 나타내는 도면이다. 도 8에서는 광 셔터(120)가 하나로 구비되는 것으로 도시하였으나, 다수로 구비될 수도 있다. 이는 후술되는 다른 실시예에 대한 센서 모듈 등에 대하여도 마찬가지이다. 도 8을 참조하면, 셔터 구동부(140b)는 도 7에서 설명한 동일한 동작을 수행하는, 공진부(142b), 손실 보상부(144b) 및 제1 제어부(146b)를 포함할 수 있다.

도 7에서 설명한 동작을 수행하기 위해, 도 8의 공진부(142b)는 일 단이 광 셔터(120)의 일 단(단자 E1)과 전기적으로 연결되고 타 단(제1 노드(N1))이 손실 보상부(144b)와 전기적으로 연결되는 인덕터(Lr), 및 일 단이 인덕터(Lr)의 타 단과 전기적으로 연결되고, 바이어스 전압(Vbias)이 인가되는 타 단(제2 노드(N2))이 광 셔터(120)의 타 단과 연결되는 커패시터(Cr)를 포함할 수 있다. 전술된 바와 같이, 광 셔터(120)는 등가의 저항 및 커패시터로 나타내어질 수 있다. 구동 전압(Vdrv)은 광 셔터(120)와 연결되는 단자 E1 및 E2 사이의 전압으로 생성될 수 있다.

손실 보상부(144b)는 제1 노드(N1)에서 공진부(142b)와 전기적으로 연결되고, 제3 노드(N3)에서 제1 제어부(146b)와 전기적으로 연결될 수 있다. 손실 보상부(144b)는 제1 제어부(146b)로부터 입력되는 제1 제어 신호(XCON1)에 응답하여 공진부(142b)와 전기적으로 연결되는 제1 노드(N1)로 에너지를 공급할 수 있다. 예를 들어, 인덕터(Lr)를 통해, 커패시터(Cr)에서 광 셔터(120)로 에너지가 이동되거나, 광 셔터(120)에서 커패시터(Cr)로 에너지가 이동되는 때에, 의해 손실 보상부(144b)는 공진부(142b)로 에너지를 공급할 수 있다.

이를 위해, 손실 보상부(144b)는, 전원 단자과 접지 단자 사이에 연결되고 제1 제어 신호(XCON1)에 의해 게이팅(gating) 되는 적어도 하나의 인버터(IVT)를 포함할 수 있다. 논리 로우의 제1 제어 신호(XCON1)에 의해 인버터(IVT)의 피모스 트랜지스터(PT)가 턴-온(turn-on) 되어 전원 단자로부터 제1 노드(N1)로 전류 패스(current path)가 형성될 수 있다. 그리고, 논리 하이의 제1 제어 신호(XCON1)에 의해 인버터(IVT)의 앤모스 트랜지스터(NT)가 턴-온 되어 제1 노드(N1)로부터 접지 단자로 전류 패스가 형성될 수 있다. 따라서, 공진부(142b)의 에너지 교환 과정에서 야기되는 에너지 손실이 보상될 수 있다.

전술한 바와 같이, 제1 제어 신호(XCON1)는 제1 제어부(146b)로부터 인가될 수 있다. 제1 제어 신호(XCON1)는 공진부(142b) 및 손실 보상부(144b)의 특성에 대해 적응적으로 설정된 임의의 주기를 갖고, 각 주기마다 전술된 논리 로우 및 로우 하이의 전압 레벨을 갖도록 생성될 수 있다. 이렇듯, 일 실시예에 따른 셔터 구동부(140b)는 구동 전압(Vdrv)의 생성에 요구되는 전력이 상대적으로 낮은 구조의 공진부(142b)를 구비하고, 공진부(142b)에서 손실되는 에너지를 보상함에 따라, 전력 소모를 줄이면서도 정확한 구동 전압(Vdrv)을 생성할 수 있다.

도 9a는 도 1의 셔터 구동부의 다른 예를 나타내는 도면이다. 도 9a를 참조하면, 셔터 구동부(140c)는 도 8과 마찬가지로, 공진부(142c), 손실 보상부(144c) 및 제1 제어부(146c)를 포함할 수 있다. 다만, 도 9a의 제1 제어부(146c)는 제1 제어 신호 출력부(146c_1) 및 활성화 신호 생성부(146c_2)를 포함하고, 활성화 신호 생성부(146c_2)로부터 인가되는 활성화 신호(EN)에 응답하여 제1 제어 신호(XCON1)를 손실 보상부(144c)에 인가할 수 있다. 예를 들어, 도 9b와 같은 제1 제어 신호(XCON1)는 활성화 신호(EN)가 논리 하이로 제1 제어 신호 출력부(146c_1)로 전송되는 때에 한해, 손실 보상부(144c)에 인가된다.

활성화 신호(EN)가 논리 로우로 제1 제어 신호 출력부(146c_1)로 전송되는 경우, 도 9a의 인버터(IVT)의 출력단은 하이 임피던스(high impedance) 상태를 갖는다. 손실 보상부(144c)에 의해 공진부(142c)에서의 에너지 손실을 보상하기 위해 전원 단자에서 제1 노드(N1)로 전류 패스가 형성되는 때에, 단자 E1 및 E2 사이의 전압이 구동 전압(Vdrv)의 양의 값을 갖는 피크(peak)에서 왜곡이 발생될 수 있다. 제1 제어부(146c)의 활성화 신호 생성부(146c_2)는 단자 E1 및 E2 사이의 전압, 즉 구동 전압(Vdrv)을 수신하여 활성화 신호(EN)를 생성할 수 있다. 활성화 신호 생성부(146c_2)는 단자 E1 및 E2 양단의 전압을 검출하여 구동 전압(Vdrv)이 최적의 구동점으로 구동할 수 있도록 도 9b의 활성화 신호(EN)의 듀티비(duty rate)를 달리하여 활성화 신호(EN)를 생성할 수 있다.

예를 들어, 활성화 신호 생성부(146c_2)는 구동 전압(Vdrv)의 피크에서 왜곡이 발생하는 것으로 검출된 경우, 듀티비를 조절하여 활성화 신호(EN)를 생성할 수 있다. 이렇듯, 일 실시예에 따른 셔터 구동부(140b)는 구동 전압(Vdrv)의 생성에 요구되는 전력이 상대적으로 낮은 구조의 공진부(142b)를 구비하고, 공진부(142b)에서 손실되는 에너지를 보충하면서도 왜곡을 보상함에 따라, 전력 소모를 줄이면서도 정확한 구동 전압(Vdrv)을 생성할 수 있다.

또는, 활성화 신호 생성부(146c_2)는 3차원 이미지 센서 모듈(100)에 요구되는 동작 특성에 따라, 활성화 신호(EN)의 듀티비를 조절할 수 있다. 활성화 신호(EN)의 듀티비가 줄어드는 경우, 제1 제어 신호(XCON1)의 논리 하이 및 논리 로우의 활성화 구간이 줄어들 수 있다. 따라서, 듀티비가 감소하는 경우, 도 10의 시뮬레이션 데이터(simulation data)가 나타내는 바와 같이, 전력 소모가 감소될 수 있다. 반면, 듀티비가 증가하는 경우, 공진부(142c)와 광 셔터(120) 사이의 공진 비율이 증가할 수 있다. 따라서, 일 실시예에 따른 3차원 이미지 센서 모듈(100)에 의하면, 요구되는 구동 조건에 따라 듀티비를 달리하여 최적의 동작을 수행할 수 있다.

도 9a에서는 활성화 신호 생성부(146c_2)가 단자 E1 및 E2와 직접 연결되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 활성화 신호 생성부(146c_2)는 단자 E1 및 E2와 연결되지 아니하고, 별도의 검출부(미도시)에 의해 검출된 구동 전압(Vdrv)을 수신하여 상기의 제어 동작을 수행할 수도 있다. 또한, 활성화 신호 생성부(146c_2)는 구동 전압(Vdrv)의 센싱 결과가 아닌, 후술되는 3차원 이미지 센서 모듈(100)의 환경 정보(C_inf) 등에 근거하여 활성화 신호(EN)의 듀티비를 조절할 수 있다. 즉, 제1 제어 신호(XCON1)는 3차원 이미지 센서 모듈(100)의 환경 정보(C_inf) 등에 근거하여 듀티비가 달리 설정될 수 있다.

도 11은 도 1의 셔터 구동부의 다른 예를 나타내는 도면이다. 도 11을 참조하면, 도 11의 셔터 구동부(140d)는 도 8의 셔터 구동부(140b)와 마찬가지로, 공진부(142d), 손실 보상부(144d) 및 제1 제어부(146d)를 포함한다. 공진부(142d)의 구조 및 기능은 전술된 바와 같으므로, 이에 대한 설명은 생략한다. 도 11의 손실 보상부(144d)는 제1 제어부(146d)로부터 입력되는 한 쌍의 제1 제어 신호(XCON11, XCON12)에 응답하여 동작하고, 출력 단이 제1 노드(N1)와 연결되는 하프 브리지 회로(Half Bridge Circuit, HBC)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 셔터 구동부(140d)는 고전압으로 동작하는 경우, 손실 보상부(144d)를 하프 브리지 회로(HBC)로 구현할 수 있다. 도 11은 하프 브리지 회로(HBC)가 전원 단자 및 접지 단자 사이에 직렬로 연결되는 두 개의 앤모스 트랜지스터(NT1, NT2)로 구현되는 예를 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 다른 개수 또는 피모스 트랜지스터로 구현될 수도 있다. 제1 제어부(146d)는 일 단이 전원 단자와 연결되는 제1 앤모스 트랜지스터(NT1)로 제1 제어 신호 XCON11을 인가하고, 일 단이 접지 단자와 연결되는 제2 앤모스 트랜지스터(NT2)로 제1 제어 신호 XCON12를 인가할 수 있다.

도 12는 도 11의 하프 브리지 회로를 제어하는 한 쌍의 제1 제어 신호의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 11 및 도 12를 참고하면, 제1 앤모스 트랜지스터(NT1)를 게이팅하는 제1 제어 신호 XCON11가 논리 하이(H)로 생성되는 때에, 제2 앤모스 트랜지스터(NT2)를 게이팅하는 제1 제어 신호 XCON12가 논리 로우(L)로 유지된다. 제1 제어 신호 XCON12가 논리 하이(H)로 생성되는 때에, 제1 제어 신호 XCON11이 논리 로우(L)로 유지된다. 제1 제어 신호 XCON11가 논리 하이(H)이고 제1 제어 신호 XCON12가 논리 로우(L)인 구간에서 제1 앤모스 트랜지스터(NT1)가 턴-온되고 제2 앤모스 트랜지스터(NT2)는 턴-오프되어 전원 단자에서 제1 노드(N1)로 전류 패스가 형성된다. 제1 제어 신호 XCON12가 논리 하이(H)이고 제1 제어 신호 XCON11가 논리 로우(L)인 구간에서 제2 앤모스 트랜지스터(NT2)가 턴-온되고 제2 앤모스 트랜지스터(NT2)는 턴-오프되어 제1 노드(N1)로부터 접지 단자로 전류 패스가 형성될 수 있다.

구체적으로, 제1 제어 신호 XCON11가 논리 하이(H)이고 제1 제어 신호 XCON12가 논리 로우(L)인 구간 ①에서는, 광 셔터(120)에 충전된 에너지가 커패시터(Cr)로 이동되며 제1 노드(N1)의 전압이 피크인 때에 제1 앤모스 트랜지스터(NT1)가 턴-온 됨으로써 커패시터(Cr)에 에너지가 공급된다. 제1 제어 신호 XCON11 및 XCON12 모두 논리 로우(L)인 구간 ②에서는, 제1 앤모스 트랜지스터(NT1)가 턴-오프 되고 커패시터(Cr)에 충전된 에너지가 인덕터(Lr)를 통해 광 셔터(120)로 이동한다. 그 후, 제1 제어 신호 XCON11가 논리 로우(L)이고 제1 제어 신호 XCON12가 논리 하이(H)인 구간 ③에서는, 광 셔터(120)의 전압, 즉 구동 전압(Vdrv)이 피크인 때에 제2 앤모스 트랜지스터(NT2)가 턴-온 됨으로써 제1 노드(N1)는 접지 전압으로 유지된다. 다음으로 제1 제어 신호 XCON11 및 XCON12 모두 논리 로우(L)인 구간 ④에서는, 제2 앤모스 트랜지스터(NT2)가 턴-오프 되고 광 셔터(120)에 충전된 에너지가 인덕터(Lr)를 통해 커패시터(Cr)로 이동한다. 상기와 같은 동작을 통해, 단자 E1 및 E2 사이의 전압인 구동 전압(Vdrv)은 에너지의 손실 없이 도 12와 같이 정현파의 형태로 생성될 수 있다.

도 13a는 도 11의 하프 브리지 회로를 제어하는 한 쌍의 제1 제어 신호의 다른 예를 나타내는 도면이다. 도 13a의 한 쌍의 제1 제어 신호(XCON11, XCON12)의 듀티비는 도 11과 달리 설정될 수 있다. 이는 도 9a 및 도 9b에서 설명된 바와 같이, 전원 단자에서 제1 노드(N1)로의 전류 공급 또는 제1 노드(N1)로부터 접지 단자로의 전류 공급의 양을 조절하여 구동 전압(Vdrv)의 피크에서의 왜곡 발생을 방지하거나, 3차원 이미지 센서 모듈(100)의 동작 특성에 최적화된 구동 전압(Vdrv)을 생성하기 위함일 수 있다. 도 13a는 한 쌍의 제1 제어 신호(XCON11, XCON12)의 듀티비가 모두 증가하는 것으로 예시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 단자 E1 및 E2 사이의 구동 전압(Vdrv)의 파형에 따라 한 쌍의 제1 제어 신호(XCON11, XCON12) 중 하나의 듀비티만 증가되거나, 한 쌍의 제1 제어 신호(XCON11, XCON12)의 듀티비가 모두 감소할 수 있다.

제1 제어 신호의 듀티비를 조절하기 위해, 일 실시예에 따른 셔터 구동부를 나타내는 도 13b에 도시되는 바와 같이, 제1 제어부(146e)는 제1 제어 신호 출력부(146e_1) 및 듀티비 조절부(146e_2)를 포함할 수 있다. 제1 제어 신호 출력부(146e_1)는 제1 앤모스 트랜지스터(NT1)로 제1 제어 신호 XCON11을 인가하고, 제2 앤모스 트랜지스터(NT2)로 제1 제어 신호 XCON12를 인가할 수 있다. 이때, 제1 제어 신호 XCON11 및 XCON12의 듀티비는 듀티비 조절부(146e_2)로부터 인가되는 듀티비 제어 신호(XDR)에 응답하여 조절될 수 있다. 듀티비 조절부(146e_2)는 구동 전압(Vdrv)을 검출하여 듀티비 제어 신호(XDR)를 생성할 수 있다.

도 13b에서는 듀티비 조절부(146e_2)가 단자 E1 및 E2와 직접 연결되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 듀티비 조절부(146e_2)는 단자 E1 및 E2와 연결되지 아니하고, 별도의 검출부(미도시)에 의해 검출된 구동 전압(Vdrv)을 수신하여 상기의 제어 동작을 수행할 수도 있다. 또한, 듀티비 조절부(146e_2)는 구동 전압(Vdrv)의 센싱 결과가 아닌, 후술되는 3차원 이미지 센서 모듈(100)의 환경 정보(C_inf) 등에 근거하여 듀티비 제어 신호(XDR)를 생성할 수 있다. 즉, 한 쌍의 제1 제어 신호(XCON11, XCON12)는 3차원 이미지 센서 모듈(100)의 환경 정보(C_inf) 등에 근거하여 듀티비가 달리 설정될 수 있다.

도 14는 본 게시의 다른 실시예에 따른 셔터 구동부를 나타내는 도면이다. 도 14를 참조하면, 셔터 구동부(140f)는 공진부(142f), 손실 보상부(144f) 및 제1 제어부(146f)를 포함할 수 있다. 공진부(142f), 손실 보상부(144f) 및 제1 제어부(146f)는 전술된 바와 같을 수 있으므로, 이에 대한 더 구체적인 설명은 생략한다. 셔터 구동부(140f)는 나아가 버스트 모드 구동부(147f)를 더 포함할 수 있다. 버스트 모드 구동부(147d)는 버스트 모드(burst mode)로 동작할 것을 지시하는 버스트 신호(Xbst)를 출력한다. 버스트 모드는 도 15에 도시되는 바와 같이, 하나의 프레임(frame)에 대한 구동 전압(Vdrv)을 생성하기 위한 셔터 구동부(140d)의 동작이, 프레임의 일부 구간에서만 수행되는 모드를 나타낸다. 후술되는 이미지 센서(image sensor)에 의해 하나의 프레임을 생성하기 위해, 프레임의 일부 구간에서 센싱된 신호만으로도 충분하거나, 외광 등에 의해 노출을 줄일 필요 또는 추가적인 전력 소모 방지 등에 의해 버스트 모드가 지시될 수 있다.

버스트 모드 구동부(147f)는 외부로부터 인가되는 모드 신호(Xmod)에 응답하여 버스트 신호(Xbst)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 모드 신호(Xmod)는 논리 하이(H)로 버스트 모드 구동부(147f)에 인가되는 경우, 셔터 구동부(140f)에서는 구동 전압(Vdrv)을 광 셔터(120)에 공급하는 노말 동작(normal operation)이 수행된다. 반면, 모드 신호(Xmod)가 논리 로우(L)로 인가되는 경우 아이들(Idle) 상태, 즉 셔터 구동부(140f)는 구동 전압(Vdrv)을 생성하지 아니하여 결과적으로 3차원 이미지 센서 모듈(100)는 아이들 상태가 될 수 있다.

모드 신호(Xmod)에 대응되는 버스트 신호(Xbst)는 제1 제어부(146f)로 입력될 수 있다. 제1 제어부(146f)는 버스트 신호(Xbst)에 응답하여, 제2 제어 신호(XCON2)를 생성할 수 있다. 제2 제어 신호(XCON2)는 손실 보상부(144f)로 전송될 수 있다. 예를 들어, 도 15와 같이 생성된 제2 제어 신호(XCON2)에 응답하여 손실 보상부(144f)의 인버터(IVT)의 앤모스 트랜지스터(NT)가 턴-온 상태를 유지하여 제1 노드(N1)가 접지 단자에 연결될 수 있다. 이렇듯 본 게시는 버스트 모드 구동부를 포함함으로써, 프레임의 일부 구간에서만 셔터 구동부가 동작함으로써 전력 소모를 줄일 수 있다. 도 14에서는 제1 제어 신호(XCON1)와 제2 제어 신호(XCON2)가 별도의 신호로 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 제어부(146f)는 버스트 모드에서, 별도의 제2 제어 신호(XCON2)를 생성하지 아니하고, 노말 동작 시 손실 보상부(144f)의 인버터(IVT)를 제어하는 제1 제어 신호(XCON1)의 논리 레벨을 논리 하이(H)로 유지할 수도 있다.

버스트 모드 구동부(147f)는 셔터 구동부(140f)의 외부에 구비될 수 있다. 이하에서 설명되는 다른 실시예에 따른 버스트 모드 구동부 또한 그러하다.

도 16은 다른 실시예에 따른 셔터 구동부를 나타내는 도면이다. 도 16을 참조하면, 셔터 구동부(140g)는 공진부(142g), 손실 보상부(144g) 및 제1 제어부(146g)를 포함할 수 있다. 공진부(142g), 손실 보상부(144g) 및 제1 제어부(146g)는 전술된 도 8과 같을 수 있으므로, 이에 대한 더 구체적인 설명은 생략한다. 다만, 도 16의 손실 보상부(144g)의 인버터(IVT)의 피모스 트랜지스터(PT)와 앤모스 트랜지스터(NT)는 각각, 다른 제1 제어 신호(XCON11, XCON12)에 의해 게이팅될 수 있다. 예를 들어, 피모스 트랜지스터(PT)는 제1 제어 신호 XCON11에 의해 게이팅되고, 앤모스 트랜지스터(NT)는 제1 제어 신호 XCON12에 의해 게이팅될 수 있다. 제1 제어부(146g)는 제1 제어 신호 XCON11 및 XCON12의 듀티비를 달리하여 인버터(IVT)에 인가할 수 있다. 예를 들어, 제1 제어부(146g)는 도 17과 같이, 피모스 트랜지스터(PT)를 게이팅하는 제1 제어 신호 XCON11보다, 앤모스 트랜지스터(NT)를 게이팅하는 제1 제어 신호 XCON12의 듀티비를 더 크게 생성할 수 있다. 이는 도 9a 및 도 9b 등에서 생성된 바와 같이, 구동 전압(Vdrv)의 왜곡을 보상하거나, 동작 특성 등을 고려하여 최적의 구동 전압(Vdrv)을 생성하기 위함일 수 있다. 제1 제어부(146g)는 단자 E1 및 E2로부터 구동 전압(Vdrv)을 검출하여 제1 제어 신호 XCON11 및 XCON12의 듀티비를 조절할 수 있다.

이상에서는 일 실시예에 따른 셔터 구동부가 구동 전압(Vdrv)의 생성에 대한 제어를 구동 전압(Vdrv)을 피드백(feedback)하여 듀티비를 조절하여 수행하는 예에 한하여 기술되었다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시예에 따른 셔터 구동부는 3차원 이미지 센서 모듈(100) 등의 동작 환경 등에 근거하여 제1 제어 신호의 듀티비를 조절할 수도 있다. 나아가, 일 실시예에 따른 셔터 구동부는 3차원 이미지 센서 모듈(100) 등의 동작 환경 등에 근거하여 구동 전압(Vdrv)의 생성을 위해 공진부로 공급되는 에너지의 양 또는 손실 보상부의 전원 단자의 전압(전원 전압)의 전압 레벨을 제어할 수도 있다. 이에 대하여 설명한다.

도 18은 다른 실시예에 따른 셔터 구동부를 나타내는 도면이다. 도 18을 참조하면, 셔터 구동부(140h)는 공진부(142h), 손실 보상부(144h) 및 제1 제어부(146h)를 포함할 수 있다. 셔터 구동부(140h)는 공진부(142h), 손실 보상부(144h) 및 제1 제어부(146h)는 전술된 바와 같을 수 있으므로, 이에 대한 더 자세한 설명은 생략한다. 도 18의 셔터 구동부(140h)는 검출부(148h)를 더 포함할 수 있다. 검출부(148h)는 구동 전압(Vdrv)을 피드백하여 구동 전압(Vdrv)의 전압 레벨 또는 파형 등을 검출하여 제1 제어부(146h)에 검출 결과(Xdet)로 제공할 수 있다. 예를 들어, 제1 제어부(146h)는 전술된 도 9a의 활성화 신호 생성부(146c_2) 또는 도 13b의 듀티비 조절부(146e_2)를 포함하여, 검출 결과(Xdet)에 응답하여, 구동 전압(Vdrv)의 생성을 제어하기 위한 제1 제어 신호(XCON1)의 듀티비를 조절하여 손실 보상부(144h)에 인가할 수 있다.

또는, 검출부(148h)는 3차원 이미지 센서 모듈(100)의 환경 정보(C_inf)를 검출하여 제1 제어부(146h)에 검출 결과(Xdet)로 제공할 수 있다. 예를 들어, 환경 정보(C_inf)는 3차원 이미지 센서 모듈(100)의 온도 정보(T_inf)이거나, 특성 정보(F_inf)일 수 있다. 예를 들어, 온도 정보(T_inf)는 3차원 이미지 센서 모듈(100) 또는 3차원 이미지 센서 모듈(100)을 포함하는 전자 장치에 포함되는 온도 센서로부터 센싱되어 검출부(149h)로 입력될 수 있다. 이때, 검출부(148h)는 온도 정보(T_inf)가 기준 값과 달라지면 온도 정보(T_inf)와 기준 값의 차이에 대응되는 검출 결과(Xdet)를 제1 제어부(146h)에 전송할 수 있다. 제1 제어부(146h)는 검출 결과(Xdet)에 응답하여 제3 제어 신호(XCON3)를 생성할 수 있다. 손실 보상부(144h)는 예를 들어, 제3 제어 신호(XCON3)에 응답하여, 전원 단자의 전압, 즉 전원 전압의 전압 레벨을 달리할 수 있다. 이에 따라, 구동 전압(Vdrv)의 전압 레벨이 달리 설정될 수 있다.

예를 들어, 손실 보상부(144h)는 온도 정보(T_inf)가 기준 값보다 높아진 것을 알리는 제1 논리 레벨로 제3 제어 신호(XCON3)가 인가되는 때에, 공진부(142h)로의 에너지 공급을 증가시킬 수 있다. 즉, 손실 보상부(144h)의 전원 전압의 전압 레벨을 높임으로써, 전원 단자에서 제1 노드(N1)로 공급되는 전류의 양을 늘릴 수 있다. 예를 들어, 손실 보상부(144h)는 온도 정보(T_inf)가 기준 값보다 낮아진 것을 알리는 제2 논리 레벨로 제3 제어 신호(XCON3)가 인가되는 때에, 공진부(142h)로의 에너지 공급을 감소시킬 수 있다. 즉, 손실 보상부(144h)의 전원 전압의 전압 레벨을 낮춤으로써, 전원 단자에서 제1 노드(N1)로 공급되는 전류의 양을 줄릴 수 있다. 다만, 온도 정보(T_inf)가 기준 값보다 낮아지더라도, 3차원 이미지 센서 모듈(100) 또는 3차원 이미지 센서 모듈(100)의 동작 특성에 따라, 발진부(1840)는 공진부(142h)로의 에너지 공급을 늘릴 수도 있다.

또는, 제1 제어부(146h)는 특성 정보(F_inf)에 근거하여, 제3 제어 신호(XCON3)를 생성할 수 있다 특성 정보(F_inf)는 3차원 이미지 센서 모듈(100) 또는 3차원 이미지 센서 모듈(100)을 포함하는 전자 장치에 특성에 관한 정보를 포함한다. 예를 들어, 동일한 사양의 3차원 이미지 센서 모듈(100) 사이에도 동작 특성이 상이할 수 있다. 예를 들어, 동일한 사양의 3차원 이미지 센서 모듈 중 하나는 구동 전압(Vdrv)이 제1 값을 갖는 경우 광 변조 신호(MLIT#) 또는 영상 데이터(IMG)가 가장 정확하게 생성되는 반면, 다른 3차원 이미지 센서 모듈에서는 구동 전압(Vdrv)이 제2 값을 갖는 경우에 광 변조 신호(MLIT#) 또는 영상 데이터(IMG)가 가장 정확하게 생성될 수 있다. 각 모듈의 동작 특성을 나타내는 특성 정보(F_inf)에 응답하여, 최적의 동작 상황이 되도록, 제3 제어 신호(XCON3)가 생성될 수 있다. 손실 보상부(144h)는 제3 제어 신호(XCON3)에 응답하여, 공진부(142h)로의 에너지 공급을 전술된 바와 같이 늘리거나 줄일 수 있다.

이상에서는 환경 정보(C_inf)에 근거하여 손실 보상부(144h)의 전원 전압 레벨을 제어하여 공진부(142h)로의 에너지 공급을 달리하는 것만을 기술하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시예에 따른 셔터 구동부(140h)는 환경 정보(C_inf)에 근거하여 전술된 듀티비의 조절을 수행함으로써, 구동 전압(Vdrv)의 생성에 요구되는 전력 소모를 줄이면서도 구동 전압(Vdrv)의 왜곡을 보상할 수 있다.

도 19는 다른 실시예에 따른 셔터 구동부를 나타내는 도면이다. 도 19의 셔터 구동부(140i)는 도 18의 셔터 구동부(140h)와 마찬가지로, 공진부(142i), 손실 보상부(144i), 제1 제어부(146i) 및 검출부(148i)를 포함할 수 있다. 도 19의 셔터 구동부(140i)는 나아가 환경 정보(C_inf)를 저장하는 환경 정보 저장부(149i)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 환경 정보(C_inf) 중 온도 정보(T_inf)는 제1 주기로 센싱(sensing)되어 환경 정보 저장부(149i)에 저장된 후, 제2 주기로 또는 검출부(148i)의 요청에 의해, 검출부(148i)로 전달될 수 있다. 제2 주기는 제1 주기와 같거나 다를 수 있다. 또는 환경 정보(C_inf) 중 특성 정보(F_inf)는 3차원 이미지 센서 모듈(100)의 생산 시에 트림(Trim) 정보로서 환경 정보 저장부(149i)에 저장될 수 있다.

이상에서는 검출부 및 환경 정보 저장부가 셔터 구동부에 포함되는 것으로 기술되었으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 검출부 및 환경 정보 저장부는 셔터 구동부 외부의, 3차원 이미지 센서 모듈(100) 또는 3차원 이미지 센서 모듈(100)을 포함하는 전자 장치 내에 구비될 수도 있다. 또한, 환경 정보(C_inf)는 온도 정보(T_inf) 및 특성 정보(F_inf) 이외에, 3차원 이미지 센서 모듈(100) 또는 3차원 이미지 센서 모듈(100)을 포함하는 전자 장치의 동작에 있어서 구동 전압(Vdrv)의 생성에 요구되는 제어를 위한 다양한 정보일 수 있다. 예를 들어, 3차원 이미지 센서 모듈(100)을 사용하는 어플리케이션(application)에 따라, 환경 정보(C_inf)가 달리 설정되고, 이에 최적화된 구동 전압(Vdrv)이 생성될 수 있다.

도 20은 다른 실시예에 따른 셔터 구동부를 나타내는 도면이다. 도 20의 셔터 구동부(140j)는 도 18의 셔터 구동부(140h)와 마찬가지로, 공진부(142j), 손실 보상부(144j), 제1 제어부(146j) 및 검출부(148j)를 포함할 수 있다. 도 19의 셔터 구동부(140j)는 나아가 버스트 모드 구동부(147j)를 더 포함할 수 있다. 버스트 모드 구동부(147j)는 전술된 도 14의 버스트 모드 구동부(147f)와 동일한 동작을 수행할 수 있다.

도 21은 다른 실시예에 따른 셔터 구동부를 나타내는 도면이다. 도 21의 셔터 구동부(140k)는 도 8의 셔터 구동부(140b)와 마찬가지로, 공진부(142k), 손실 보상부(144k) 및 제1 제어부(146k)를 포함할 수 있다. 다만, 도 8의 손실 보상부(144b)의 출력단이 제1 노드(N1)와 연결되어 제1 노드(N1)의 노드 전압을 조절하였던 것과 달리, 도 21의 손실 보상부(144k)의 출력단은 단자 E1과 연결된다.

이상에서는 손실이 보상된 재활용 에너지(recycling energy)로부터, 제1 바이어스 전압(bias voltage)으로 바이어싱(biasing) 된 정현파로, 구동 전압을 생성하는 셔터 구동부가 인덕터와 커패시터를 포함하는 공진부로 구비되는 것으로 기술되었다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시예에 따른 셔터 구동부는 별도의 커패시터가 아닌 회로 자체에 포함된 특성을 이용하여 구동 전압을 생성할 수도 있다. 이에 대하여 설명한다.

도 22a 및 도 22b은 각각, 다른 실시예에 따른 셔터 구동부를 나타내는 도면이다. 먼저 도 22a를 참조하면, 셔터 구동부(140l)는, 일 단이 단자 E1과 연결되고 타 단이 제1 노드(N1)와 연결되는 인덕터(Lr), 제1 노드(N1)와 출력단이 연결되는 인버터(IVT) 및 인버터(IVT)에 포함되는 피모스 트랜지스터(PT) 및 앤모스 트랜지스터(NT)의 게이팅을 제어하는 제1 제어부(146l)를 포함한다. 인버터(IVT)와 제1 제어부(146l)의 동작은 전술된 바와 같을 수 있으므로, 이에 대한 더 자세한 설명은 생략한다. 도 22a의 셔터 구동부(140l)은 전술된 셔터 구동부와 달리 공진을 위한 별도의 커패시터를 구비하지 아니하고, 기생 커패시터를 이용하여 광 셔터(120)와의 에너지 교환을 수행할 수 있다. 예를 들어, 도 22a의 셔터 구동부(140l)는 제1 노드(N1)와 패드(pad) 사이의 기생 커패시터(Cpad) 또는 앤모스 트랜지스터(NT)의 양 단 사이의 기생 커패시터(Cds)에 의해 전술된 공진부의 커패시터(Cr)의 기능을 수행할 수 있다.

또는, 도 22b의 인버터(IVT)와 같이, 빌트-인 다이오드(built-in diode)가 적용된 트랜지스터 소자로 구현되는 경우, 다이오드를 통한 전류 패스의 형성으로 구동 전압(Vdrv)의 생성에 요구되는 전력 소모를 줄일 수 있다. 도시되지 아니하였으나, 도 22a 및 도 22b의 셔터 구동부도 도 9a 등과 같이, 단자 E1 및 E2 사이의 구동 전압(Vdrv)을 검출하여, 구동 전압(Vdrv)의 생성에 최적화된 제어를 수행할 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 영상 생성부(160)는 광 셔터(120)로부터 출력되는 적어도 둘 이상의 광 변조 신호(MLIT#)를 영상 처리한다. 영상 생성부(160)는 적어도 둘 이상의 광 변조 신호(MLIT#)의 위상 차이에 근거하여 산출되는 깊이 정보(D_inf)를 포함하는, 피사체에 대한 영상 데이터(IMG)를 생성한다. 예를 들어, 영상 생성부(160)는 도 4와 같이, 0도, 90도, 180도 및 270도로 위상 변조된 4개의 광 변조 신호(MLIT#)를, 각각, 4개의 프레임으로 처리한 후, 4개의 프레임을 깊이 영상 생성 알고리즘에 따라 연산하여 깊이 정보(D_inf)가 포함된 하나의 프레임(또는 영상)을 생성한다. 전술된 일 실시예에 따른 셔터 구동부에 의해 구동 전압 생성에 요구되는 전력을 줄이면서도 왜곡이 보상되거나 동작 특성에 최적화된 구동 전압이 생성되므로, 영상 생성부(160)는 정확한 영상 데이터(IMG)를 생성할 수 있다. 영상 생성부(160)는 이미지 센서 및 이미지 프로세서를 포함할 수 있는데 이에 대한 설명은 후술된다.

도 23은 일 실시예에 따른 이미지 센서 모듈을 포함하는 전자 장치를 나타내는 도면이다. 도 23을 참조하면, 전자 장치(2300)는 소정의 파장을 갖는 광을 발생시키는 광원(2310), 광원(2310)을 구동시키기 위한 광원 구동부(2330), 광 셔터(2320), 셔터 구동부(2340) 및 영상 생성부(2360)를 포함하는 3차원 이미지 센서 모듈(100), 및 광원 구동부(2330) 및 3차원 이미지 센서 모듈(100)의 동작을 제어하는 메인 제어 신호(XconM)를 생성하는 메인 제어부(2390)를 포함할 수 있다. 메인 제어부(2390)는 전술된 셔터 구동부의 동작에 요구되는 다양한 제어를 수행할 수 있다. 또한, 반사광(RLIT)을 광 셔터(2320)의 영역 내에 집광하기 위한 렌즈(2350)와 소정의 파장을 갖는 광만을 투과시키고, 배경 광 또는 잡광을 제거하는 필터(2370)가 더 배치될 수 있다. 그리고 도시되지는 아니하였으나 광 셔터(2320)와 영상 생성부(2360) 사이에는 광 변조된 신호를 영상 생성부(2360) 내의 이미지 센서(2362)의 영역 내에 집광하기 위한 제2 렌즈(미도시)가 더 배치될 수 있다.

광원(2310)은, 예를 들어, 안전을 위해 인간의 눈에는 보이지 않는 약 850nm의 근 적외선(NIR) 파장을 갖는 광을 방출시킬 수 있는 발광 다이오드(LED) 또는 레이저 다이오드(LD)일 수 있지만, 파장의 대역과 광원의 종류는 제한을 받지 않는다. 광원 구동부(2330)는 메인 제어부(2390)로부터 수신된 메인 제어 신호(XconM)에 따라 광원(2310)을 예를 들어 크기(amplitude) 변조 또는 위상(phase) 변조 방식으로 구동할 수 있다. 광원 구동부(2330)의 구동 신호에 따라, 광원(2310)으로부터 피사체로 투사되는 입사광(ILIT)은 소정의 주기를 갖는 주기적인 연속 함수의 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 입사광(ILIT)은 도 4에 도시된 바와 같이 생성될 수 있다.

광 셔터(2320), 셔터 구동부(2340) 및 영상 생성부(2360)를 포함하는 3차원 이미지 센서 모듈(100)은 전술된 바와 같은 동작을 수행할 수 있다. 이때, 영상 생성부(2360)는 이미지 센서(2362)와 이미지 프로세서(2364)를 포함하여 전술된 영상 데이터(IMG)의 생성을 수행할 수 있다. 다만, 3차원 이미지 센서 모듈(100)의 영상 생성부(2360)는 이미지 센서(2362)만을 포함하고, 이미지 프로세서(2364)는 3차원 이미지 센서 모듈(100)의 외부에 구비될 수도 있다. 이미지 센서(2362)는 CIS(CMOS Image Sensor, 이하 CIS라 한다) 등으로 구현될 수 있다. 이미지 센서(2362)는 다수의 광 변조 신호(MLIT#)를 센싱하여 프레임 단위로 출력할 수 있다. 전술한 바와 같이, 다수의 광 변조 신호(MLIT#)는 각각 별개의 프레임으로 처리될 수 있다. 이미지 프로세서(2364)는 각 광 변조 신호(MLIT#)에 대응되는 프레임으로부터 깊이 정보(D_inf)가 포함된 영상 데이터(IMG)를 생성할 수 있다.

전자 장치(2300)는 전술된 버스트 모드로 동작할 수 있다. 이 경우, 도 23의 전자 장치(2300)에서의 버스트 모드 동작의 예를 나타내는 도 24를 참조하면, 버스트 모드에서, 메인 제어부(2390)는 셔터 구동부(2340)로 인가하는, 버스트 모드를 지시하는 모드 신호(Xmod)의 논리 하이(H) 구간보다, 광원(2310)으로 인가하는 버스트 제어 신호(XconM_bst)의 논리 하이(H) 구간을 좁게 설정할 수 있다. 즉, 버스트 제어 신호(XconM_bst)는, 모드 신호(Xmod)가 천이되기 전후로 온 딜레이(ΔOn) 및 오프 딜레이(ΔOff)가 적용되어 생성될 수 있다. 따라서 전자 장치(2300)가 버스트 모드로 동작하는 때에, 광 셔터(2320)의 천이 구간에 의한 깊이 정보(D_inf)의 연산 오차를 줄일 수 있다. 도 23의 전자 장치(2300)에 도시되지 아니하였으나, 온도 센서(미도시) 또는 특성 정보 저장부(미도시) 등이 더 구비될 수도 있다.

도 25는 다른 실시예에 따른 전자 장치를 나타내는 도면이다. 도 25의 전자 장치(2500)는 중앙처리장치(또는 프로세서)(2510), 비휘발성 메모리(2520), 3차원 이미지 센서 모듈(2530), 입출력 장치(2540) 및 RAM(2550)을 포함할 수 있다. 중앙처리장치(2510)는 버스(2560)를 통해서 비휘발성 메모리(2520), 3차원 이미지 센서 모듈(2530), 입출력 장치(2540) 및 RAM(2550)과 통신할 수 있다. 3차원 이미지 센서 모듈(2530)은 독립된 반도체 칩으로 구현될 수도 있고, 중앙처리장치(2510)와 결합하여 하나의 반도체 칩으로 구현될 수도 있다. 도 25에 도시된 전자 장치(2500)에 포함된 3차원 이미지 센서 모듈(2530)은 이상에서 설명된 바와 같이, 왜곡이 보상된 에너지를 이용하여 광 셔터의 구동 전압으로 사용하여 전력 소모를 줄이거나, 전력 소모를 줄이면서도 정확한 영상 데이터를 생성할 수 있다.

도 26은 다른 실시예에 따른 전자 장치를 나타낸다. 도 26을 참조하면, 상기 전자 장치(2600)은 MIPI 인터페이스를 사용 또는 지원할 수 있는 데이터 처리 장치, 예컨대 이동 전화기, PDA, PMP 또는 스마트 폰으로 구현될 수 있다. 상기 전자 장치(2600)은 어플리케이션 프로세서(2610), 3차원 이미지 센서 모듈(2640) 및 디스플레이(2650)를 포함할 수 있다.

어플리케이션 프로세서(2610)에 구현된 CSI 호스트(2612)는 카메라 시리얼 인터페이스(camera serial interface; CSI)를 통하여 3차원 이미지 센서 모듈(2640)의 CSI 장치(2641)와 시리얼 통신할 수 있다. 이때, 예컨대, 상기 CSI 호스트(2612)에는 광 디시리얼라이저가 구현될 수 있고, CSI 장치(2641)에는 광 시리얼라이저가 구현될 수 있다. 어플리케이션 프로세서(2610)에 구현된 DSI 호스트(2611)는 디스플레이 시리얼 인터페이스(display serial interface; DSI)를 통하여 디스플레이(2650)의 DSI 장치(2651)와 시리얼 통신할 수 있다. 이때, 예컨대, DSI 호스트(2611)에는 광 시리얼라이저가 구현될 수 있고, DSI 장치(2651)에는 광 디시리얼라이저가 구현될 수 있다.

전자 장치(2600)는 어플리케이션 프로세서(2610)와 통신할 수 있는 RF 칩(2660)을 더 포함할 수 있다. 전자 장치(2600)의 PHY(2613)와 RF 칩(2660)의 PHY(2661)는 MIPI DigRF에 따라 데이터를 주고받을 수 있다. 전자 장치(2600)는 GPS(2620), 스토리지(2670), 마이크(2680), DRAM(2685) 및 스피커(2690)를 더 포함할 수 있으며, 상기 전자 장치(2600)은 Wimax(2630), WLAN(3100) 및 UWB(3110) 등을 이용하여 통신할 수 있다.

이상에서 설명된 일 실시예에 따른 전자 장치는 TV, 스마트 폰(smart phone), 카메라(camera), 태블릿 PC(tablet PC), 게임기, 웨어러블 디바이스(wearable device) 등의 다양한 전자 장치일 수 있다. 나아가, 이상에서 설명된 일 실시예에 따른 전자 장치는 산업용 측정 장치로서 물체의 거리를 측정할 수도 있다.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 기술된 특정한 용어들은 각 실시예를 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 각 실시예에 대한 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100: 3D 이미지 센서 모듈
120: 광 셔터
140: 셔터 구동부
160: 영상 생성부
RLIT: 반사광
Vbias: 바이어스 전압
Vdrv: 구동 전압
MLIT#: 적어도 둘 이상의 광 변조 신호
IMG: 영상 데이터
D_inf: 깊이 정보

Claims

손실이 보상된 재활용 에너지(recycling energy)로부터, 제1 바이어스 전압(bias voltage)으로 바이어싱(biasing) 된 정현파로, 구동 전압을 생성하는 셔터 구동부(shutter driver);
상기 구동 전압에 따라 피사체로부터 반사된 반사광의 투과 정도를 달리하여, 각각 서로 다른 위상을 갖는 적어도 둘 이상의 광 변조 신호로 변조하는 광 셔터(optical shutter); 및
상기 적어도 둘 이상의 광 변조 신호의 위상 차이에 근거하여 산출되는 깊이 정보를 포함하는, 상기 피사체에 대한 3차원 영상 데이터를 생성하는 영상 생성부를 포함하고,
상기 셔터 구동부는,
상기 광 셔터와의 에너지 교환을 통해 공진하여 상기 구동 전압을 생성하는 공진부;
상기 공진부가 상기 광 셔터와 에너지를 교환하는 중에 기생 저항에 의해 손실된 에너지를 상기 공진부로 인가하는 손실 보상부; 및
상기 구동 전압의 피크를 검출한 결과에 기초하여, 상기 손실 보상부가 상기 공진부로 인가하는 에너지의 양 및 상기 손실 보상부가 상기 공진부로 에너지를 인가하는 시간 중 적어도 하나를 제어하는 제1 제어부를 포함하는 3차원 이미지 센서 모듈(3D image sensor module).
삭제
제1항에 있어서, 상기 공진부는,
일 단이 상기 광 셔터의 일 단과 전기적으로 연결되고, 타 단이 상기 손실 보상부와 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 인덕터(inductor); 및
일 단이 상기 인덕터의 타 단과 전기적으로 연결되고, 상기 제1 바이어스 전압이 인가되는 타 단이 상기 광 셔터의 타 단과 연결되는 적어도 하나의 커패시터(capacitor)를 포함하는 3차원 이미지 센서 모듈.
제1항에 있어서, 상기 손실 보상부는,
상기 제1 제어부로부터 입력되는 제1 제어 신호에 의해 게이팅(gating)되고, 출력단이 상기 공진부와 전기적으로 연결되어, 상기 공진부로 에너지를 공급하는 적어도 하나의 인버터(inverter)를 포함하는 3차원 이미지 센서 모듈.
제4항에 있어서,
상기 공진부는 인덕터와 커패시터를 포함하고,
상기 인버터의 출력단은,
상기 인덕터와 상기 커패시터가 전기적으로 연결되는 제1 노드와 연결되는 3차원 이미지 센서 모듈.
제4항에 있어서,
상기 인버터의 출력단은,
상기 광 셔터와 상기 공진부가 전기적으로 연결되는 제1 단자와 연결되는 3차원 이미지 센서 모듈.
제4항에 있어서, 상기 제1 제어부는,
상기 인버터의 피모스 트랜지스터(PMOS transistor) 및 앤모스 트랜지스터(NMOS transistor)의 게이트에 동시에 인가되는 상기 제1 제어 신호를 생성하는 3차원 이미지 센서 모듈.
제7항에 있어서, 상기 제1 제어부는,
상기 광 셔터와 상기 공진부가 전기적으로 연결되는 제1 단자 및 제2 단자의 전압의 검출하여 활성화 신호를 생성하는 활성화 신호 생성부; 및
상기 활성화 신호에 응답하여, 상기 인버터의 출력단이 하이 임피던스(high impedance)의 상태가 되도록 상기 제1 제어 신호를 출력하는 제1 제어 신호 출력부를 포함하는 3차원 이미지 센서 모듈.
제7항에 있어서, 상기 제1 제어부는,
상기 3차원 이미지 센서 모듈에 대한 환경 정보에 근거하여 활성화 신호를 생성하는 활성화 신호 생성부; 및
상기 활성화 신호에 응답하여, 상기 인버터의 출력단이 하이 임피던스의 상태가 되도록 상기 제1 제어 신호를 출력하는 제1 제어 신호 출력부를 포함하는 3차원 이미지 센서 모듈.
제4항에 있어서, 상기 제1 제어부는,
상기 인버터의 피모스 트랜지스터를 게이팅하는 신호와 상기 인버터의 앤모스 트랜지스터를 게이팅하는 신호인 한 쌍의 상기 제1 제어 신호를 생성하는 3차원 이미지 센서 모듈.
제10항에 있어서, 상기 한 쌍의 제1 제어 신호는,
듀티비(duty ratio)가 상이한 3차원 이미지 센서 모듈.
제1항에 있어서, 상기 손실 보상부는,
상기 제1 제어부로부터 입력되는 한 쌍의 제1 제어 신호에 의해 게이팅되고, 출력단이 상기 공진부와 전기적으로 연결되어, 상기 공진부로 에너지를 공급하는 적어도 하나의 하프 브리지 회로(half bridge circuit)를 포함하는 3차원 이미지 센서 모듈.
제11항에 있어서, 상기 제1 제어부는,
상기 광 셔터와 상기 공진부가 전기적으로 연결되는 제1 단자 및 제2 단자의 전압의 검출하여 듀티비 제어 신호를 생성하는 듀티비 제어부; 및
상기 듀티비 제어 신호에 응답하여, 상기 한 쌍의 제1 제어 신호의 듀티비를 조절하여 출력하는 제1 제어 신호 출력부를 포함하는 3차원 이미지 센서 모듈.
제7항에 있어서, 상기 제1 제어부는,
상기 3차원 이미지 센서 모듈에 대한 환경 정보에 근거하여 듀티비 제어 신호를 생성하는 듀티비 제어부; 및
상기 듀티비 제어 신호에 응답하여, 한 쌍의 상기 제1 제어 신호의 듀티비를 조절하여 출력하는 제1 제어 신호 출력부를 포함하는 3차원 이미지 센서 모듈.
제1항에 있어서, 상기 셔터 구동부는,
버스트 모드(burst mode)로 동작할 것을 지시하는 버스트 신호를 출력하는 버스트 모드 구동부를 더 포함하고,
상기 제1 제어부는,
상기 버스트 신호에 응답하여, 제1 논리 레벨로 유지되는 제2 제어 신호를 생성하여 상기 손실 보상부로 전송하는 3차원 이미지 센서 모듈.
제1항에 있어서, 상기 셔터 구동부는,
상기 공진부로부터 상기 광 셔터로 인가되는 구동 전압을 검출하여 검출 결과로 출력하는 검출부를 더 포함하고,
상기 제1 제어부는,
상기 검출 결과에 근거하여 상기 손실 보상부의 동작을 제어하는 제3 제어 신호를 생성하는 3차원 이미지 센서 모듈.
제1항에 있어서, 상기 셔터 구동부는,
상기 3차원 이미지 센서 모듈의 온도 정보 및 특성 정보 중 적어도 하나를 포함하는 환경 정보에 대응되는 검출 결과를 출력하는 검출부를 더 포함하고,
상기 제1 제어부는,
상기 검출 결과에 근거하여 상기 손실 보상부의 동작을 제어하는 제3 제어 신호를 생성하는 3차원 이미지 센서 모듈.
제1항에 있어서, 상기 광 셔터는,
상기 구동 전압이 인가되는 제1 전극 및 제2 전극; 및
각각, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에서, 상기 제1 전극으로부터 순차적으로 위치하는 제1 타입 반도체층, 다중 양자우물 및 제2 타입 반도체층을 포함하는 3차원 이미지 센서 모듈.
제1항에 있어서, 상기 광 셔터는,
상기 반사광을, 각각, 0도, 90도 180도 및 270도의 위상을 갖는, 네 개의 광 변조 신호로 변조하는 3차원 이미지 센서 모듈.
제1항에 있어서, 상기 영상 생성부는,
상기 적어도 둘 이상의 광 변조 신호를 각각, 전기 신호로 센싱하여, 프레임(frame)의 단위로 출력하는 이미지 센서(image sesor); 및
상기 적어도 둘 이상의 광 변조 신호 각각에 대한 프레임 사이의 위상 차이로부터 상기 깊이 정보를 산출하는 이미지 프로세서(image processor)를 포함하는 3차원 이미지 센서 모듈.
제1항에 있어서,
상기 피사체로 입사광을 순차적으로 방출하는 광원;
상기 광원이, 상기 입사광을 각각 서로 다른 위상으로 순차적으로 방출하도록 구동하는 광원 구동부;
상기 반사광을 포커싱(focusing)하는 렌즈(lens); 및
상기 렌즈에 의해 포커싱된 반사광을, 상기 입사광의 대역폭과 동일한 파장 대역으로 필터링(filtering)하여 상기 광 셔터로 인가하는 필터를 더 포함하는 3차원 이미지 센서 모듈.
제1항의 3차원 이미지 센서 모듈을 포함하는 전자 장치.
제1 바이어스 전압(bias voltage)으로 바이어싱(biasing) 된 정현파의 구동 전압에 따라 피사체로부터 반사된 반사광의 투과 정도를 달리하여, 각각 서로 다른 위상을 갖는 적어도 둘 이상의 광 변조 신호로 변조하는 광 셔터(optical shutter);
LC 공진 회로와 상기 광 셔터 사이의 에너지 교환으로 상기 구동 전압을 생성하여 상기 광 셔터로 인가하는 셔터 구동부(shutter driver); 및
상기 적어도 둘 이상의 광 변조 신호에 대응되는 적어도 둘 이상의 전기 신호 각각을, 프레임 단위로 출력하는 이미지 센서(image sensor)를 포함하고,
상기 셔터 구동부는,
상기 LC 공진 회로가 상기 광 셔터와 에너지를 교환하는 중에 기생 저항에 의해 손실된 에너지를, 상기 LC 공진 회로로 인가하는 손실 보상부; 및
상기 구동 전압의 피크를 검출한 결과에 기초하여, 상기 손실 보상부가 상기 LC 공진 회로로 인가하는 에너지의 양 및 상기 손실 보상부가 상기 LC 공진 회로로 에너지를 인가하는 시간 중 적어도 하나를 제어하는 제1 제어부를 포함하는 3차원 이미지 센서 모듈(3D image sensor module).
삭제
제23항에 있어서, 상기 손실 보상부는,
상기 제1 제어부로부터 입력되는 제1 제어 신호에 의해 게이팅(gating)되어, 상기 LC 공진 회로와 전기적으로 연결되는 제1 노드로 에너지를 공급하는 적어도 하나의 인버터(inverter)를 포함하는 3차원 이미지 센서 모듈.
제25항에 있어서,
상기 3차원 이미지 센서 모듈은,
상기 광 셔터로 인가되는 구동 전압을 검출하여 검출 결과로 출력하는 검출부를 더 포함하고,
상기 셔터 구동부는,
상기 검출 결과에 응답하여 상기 제1 제어 신호의 듀티비 및 상기 셔터 구동부의 전원 전압의 전압 레벨을 조절하는 3차원 이미지 센서 모듈.
제25항에 있어서,
상기 3차원 이미지 센서 모듈은,
상기 3차원 이미지 센서 모듈의 환경 정보에 대응되는 검출 결과를 출력하는 검출부를 더 포함하고,
상기 셔터 구동부는,
상기 검출 결과에 응답하여 상기 제1 제어 신호의 듀티비 및 상기 셔터 구동부의 전원 전압의 전압 레벨을 조절하는 3차원 이미지 센서 모듈.
제23항에 있어서,
상기 3차원 이미지 센서 모듈은,
버스트 모드(burst mode)로 동작할 것을 지시하는 버스트 신호를 출력하는 버스트 모드 구동부를 더 포함하고,
상기 셔터 구동부는,
상기 버스트 신호에 응답하여, 상기 프레임 중 일부에 대응되는 구간에서 상기 구동 전압을 생성하지 아니하는 3차원 이미지 센서 모듈.
제1 바이어스 전압(bias voltage)으로 바이어싱(biasing) 된 정현파의 구동 전압에 따라 피사체로부터 반사된 반사광의 투과 정도를 달리하여, 각각 서로 다른 위상을 갖는 적어도 둘 이상의 광 변조 신호로 변조하는 광 셔터(optical shutter);
상기 광 셔터와 일 단이 연결되는 인덕터(inductor), 상기 인덕터의 타 단이 출력단과 연결되는 인버터(inverter), 상기 인버터를 게이팅(gating) 하는 제1 제어 신호를 생성하는 제1 제어부 및 기생 커패시터(capacitor)를 포함하여 상기 구동 전압을 생성하고, 상기 구동 전압을 상기 광 셔터로 인가하는 셔터 구동부(shutter driver); 및
상기 적어도 둘 이상의 광 변조 신호에 대응되는 적어도 둘 이상의 전기 신호 각각을, 프레임 단위로 출력하는 이미지 센서(image sensor)를 포함하고,
상기 제1 제어부는 상기 구동 전압의 피크를 검출한 결과에 기초하여, 상기 제1 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 3차원 이미지 센서 모듈(3D image sensor module).
제1 바이어스 전압(bias voltage)으로 바이어싱(biasing) 된 정현파의 구동 전압에 따라 피사체로부터 반사된 반사광의 투과 정도를 달리하여, 각각 서로 다른 위상을 갖는 적어도 둘 이상의 광 변조 신호로 변조하는 광 셔터(optical shutter);
상기 광 셔터와 일 단이 연결되는 인덕터(inductor), 상기 인덕터의 타 단이 출력단과 연결되고 빌트-인 다이오드로 구현된 트랜지스터(transistor)를 포함하는 인버터(inverter), 및 상기 인버터를 게이팅(gating) 하는 제1 제어 신호를 생성하는 제1 제어부를 포함하여 상기 구동 전압을 생성하고, 상기 구동 전압을 상기 광 셔터로 인가하는 셔터 구동부(shutter driver); 및
상기 적어도 둘 이상의 광 변조 신호에 대응되는 적어도 둘 이상의 전기 신호 각각을, 프레임 단위로 출력하는 이미지 센서(image sensor)를 포함하고,
상기 제1 제어부는 상기 구동 전압의 피크를 검출한 결과에 기초하여, 상기 제1 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 3차원 이미지 센서 모듈(3D image sensor module).
제1항의 3차원 센서 모듈을 포함하여 상기 피사체를 측정하는 측정 장치.