KR20110042194A

KR20110042194A - 3-차원（３ｄ） 영상 캡처링

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Publication number: KR20110042194A
Application number: KR1020117004009A
Authority: KR
Inventors: 제이즐 파울루스 티. 엠. 반; 폴 마테이센; 알나이즈 옥타피오 에이. 산타나; 휴고 빈스트라; 네일 씨. 버드
Original assignee: 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 2008-07-24
Filing date: 2009-07-15
Publication date: 2011-04-25
Also published as: EP2307907A1; CN102105810B; WO2010010486A1; JP2011529181A; US20110122012A1; US8514125B2; CN102105810A

Abstract

거리 측정 장치(DDM)는 송신 모드에서 송신되는 전자기 신호(TB) 및 수신 모드에서 수신되는 전자기 신호의 반사(RB) 사이의 지연에 기초하여 거리 표시(DV)를 제공한다. 거리 측정 장치는 전자기 신호(TB)를 송신하고 전자기 신호의 반사(RB)를 수신하기 위한 복수의 안테나들(ANT)을 포함하는 안테나 모듈(AM)을 포함한다. 빔-포밍 모듈(BF)은 안테나 모듈(AM)이 두 상술한 모드들 중 적어도 하나에서 방향성 안테나 패턴을 제공하도록 하기 위해서 각각의 안테나들에 관한 각각의 크기 및 위상 관계들을 규정한다. 바람직하게도, 빔-형성 및 조향 제어 모듈(BC)은 각각의 크기 및 위상 관계들을 방향 명령(DIR)의 함수로 제어한다. 3-D 영상은 2-차원 영상에서 각각의 부분들에 대한 각각의 거리 표시들(DV)을 획득하기 위해 각각의 거리 명령들(DiR)을 적용함으로써 형성될 수 있다.

Description

거리 측정{DISTANCE MEASUREMENT}

본 발명의 양태는 거리 측정 장치에 관한 것이다. 거리 측정 장치는, 예를 들어, 2차원 영상과 연관되는 소위 깊이 맵(depth map)을 생성하는데 이용될 수 있다. 따라서, 3차원(3-D) 표현의 장면이 형성될 수 있는데, 이는 간단히 말하면 3-D 영상이다. 본 발명의 다른 양태들은 거리 측정의 방법, 3-D 영상 캡처링 시스템(capturing system), 3-D 영상 캡처링의 방법, 및 프로그램 가능(programmable) 프로세서로 하여금 상기 방법들 중 적어도 하나를 실행하도록 하기 위한 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.

거리 표시는 다음의 방식으로 달성될 수 있다. 송신 단계에서, 전자기 신호는 거리가 결정될 필요가 있는 객체(object)로 송신된다. 수신 단계에서, 객체에 의해 발생되는 전자기 신호의 반사가 소정의 지연을 가지고 수신된다. 거리 표시는 이 지연을 토대로 제공될 수 있다.

레이더 장비에서 이용되는 이 원리는 전형적으로 제공된 방향 및 제공된 방향성 안테나 패턴을 갖는 하나 이상의 안테나들을 포함한다. 전자기 신호는 특정 방향을 갖는 빔(beam)의 형태로 송신된다. 안테나의 방위 및 그 방향성 안테나 패턴은 거리가 결정될 필요가 있는 객체를 가리키는 빔의 방향을 결정한다.

SPIE 6226,622608(2006)의 회보에서 N. Yonemoto 등에 의해 출간된 "Performance of obstacle detection and collision warning system for civil helicopters"라는 명칭의 논문은 컬러 카메라, 적외선 카메라 및 밀리리터 파(Millimeter Wave: MMW) 레이더가 센서들로 이용되는 민간 헬리콥터(civil helicopter)용 장애물 검출 및 충돌 경고 시스템을 기술한다. MMW 레이터는 거리 정보를 제공한다. 개인용 컴퓨터(PC)는 데이터 프로세스로서 이용되어, 컬러 이미지들, 적외선 이미지들, 및 레이더 데이터를 수집하여 강화된 장애물 이미지들을 디스플레이에 제공한다. 다른 PC는 MMW 레이더 및 짐벌 링(gimbal ring)을 포함하는 MMV 레이더의 스캐닝 장비(scanning equipment)를 제어한다. 센서들은 짐벌 링 상에 장착되어 센서의 축의 방향을 조작하거나 헬리콥터 진동을 제거한다.

특히 소비자 애플리케이션들에 상대적으로 저렴한 방향성 거리 측정 장치가 필요하다.

본 발명의 양태에 따르면, 거리 측정 장치는 송신 모드에서 송신되는 전자기 신호 및 수신 모드에서 수신되는 전자기 신호의 반사 사이의 지연에 기초하여 거리 표시를 제공한다. 거리 측정 장치는 전자기 신호를 송신하기 위한 그리고 이의 반사를 수신하기 위한 복수의 안테나들을 포함하는 안테나 모듈(antenna module)을 포함한다. 빔-포밍(beamforming) 모듈은 안테나 모듈이 두 상술한 모드들 중 적어도 하나에서 방향성 안테나 패턴을 제공하도록 하기 위해서 각각의 안테나들에 관한 각각의 크기 및 위상 관계들을 정의한다.

그와 같은 거리 측정 장치는 거리 측정이 수행되는 방향을 제어하기 위한 전자기 모듈을 필요로 하지 않는다. 예를 들어, 상술한 바와 같은 짐벌 링은 필요하지 않다. 거리 측정이 수행되는 방향은 전적으로 전기 방식으로 제어된다. 그와 같은 전기 방향 제어는 일반적으로 전자기 방향 제어보다 비용이 저렴할 것이다. 더욱이, 전기 방향 제어는 일반적으로 소정의 관성(inertia)을 가지기 때문에 전자기 방향 제어보다 더 빠를 것이다. 이것은 다양한 거리 측정들이 상대적으로 단시간 간격 내의 다양한 상이한 거리들에서 수행되도록 한다. 깊이 스캔은 상대적으로 고속으로 수행될 수 있다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 3-D 영상은 상기에 정의되는 바와 같이 2차원 영상에 각각의 객체들에 대한 각각의 거리 표시들을 제공할 수 있는 거리 측정 장치에 의해 형성된다. 각각의 거리 표시들은 2-차원 영상에 연관된 소위 깊이 맵(depth map)을 구성할 수 있다. 깊이 맵은 2-차원 영상의 각각의 부분들에 대한 각각의 깊이 표시들을 포함할 수 있다. 그와 같은 깊이 맵을 생성하기 위해서, 상술한 각각의 크기 및 위상 관계들을 제어하는 각각의 방향 명령들이 거리 측정 장치에 적용될 수 있다. 따라서, 거리 측정 장치는 2-차원 영상과 합치하는 깊이 스캔을 수행할 수 있다. 상기 깊이 맵은, 특히 각각의 방향 명령들이 2-차원 영상에서 각각의 부분들과 합치하는 각각의 방향들을 정의하는 경우, 상대적으로 간소화된 방식으로 획득될 수 있다.

본 발명의 구현예는 유용하게도 개별 종속항들에 대응하는 별개의 단락들에서 기술되는 다음의 추가 특징들 중 하나 이상을 포함한다.

바람직하게는, 안테나 모듈은 복수의 안테나들이 제공되는 기판을 포함한다.

기판은 바람직하게는 인쇄 회로 기판(printed circuit board) 재료를 포함한다.

상술한 각각의 크기 및 위상 관계들은 바람직하게는 방향 명령의 함수로서 제어된다.

빔-포밍 모듈은 바람직하게도 이득/위상 조정 회로를 포함하고, 이득/위상 조정 회로는 상이한 길이의 한 쌍의 송신 라인들, 한 쌍의 이득-제어 가능 회로들, 및 신호 합성기(signal combiner)를 포함한다. 송신 라인들의 쌍은 입력 신호에 응답하여 제 1 지연 신호 및 제 2 지연 신호를 제공한다. 한 쌍의 이득-제어 가능 회로들은 제 1 지연 신호들 및 제 2 지연 신호에 각각 응답하여 제 1 이득-조정 가능 지연 신호 및 제 2 이득-조정 가능 지연 신호를 제공한다. 신호 합성기는 제 1 이득-조정 가능 지연 신호 및 제 2 이득-조정 가능 지연 신호를 합성한다. 빔-포밍 및 조향 제어 회로(steering control circuit)는 바람직하게는 각각의 이득-제어 가능 회로들이 제공하는 각각의 이득들 사이의 비를 제어한다.

거리 검출 모듈은 바람직하게는 1cm 및 1mm 사이에 포함되는 파장 범위에서, 송신되는 전자기 신호의 일부를 형성하는 반송파를 생성한다.

세부적인 설명은 도면들을 참조하여 이전에 요약된 본 발명뿐만 아니라 추가 특징들을 기술한다. 여기서, 가능하면, 동일한 참조 번호들은 도면들 전체에 걸쳐 유사한 파트들 또는 기능들을 나타내는 데 이용된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의해 더욱 경제적으로 유리한 방향성 거리 측정 장치 및 방법이 제공된다.

도 1은 방향성 거리 측정 장치를 도시한 블록도.
도 2는 방향성 거리 측정 장치의 일부를 형성할 수 있는 안테나 모듈을 도시한 픽토리얼 도(pictorial diagram).
도 3은 방향성 거리 측정 장치의 일부를 형성할 수 있는 이득/위상 조정 회로를 도시한 회로도.
도 4는 도 1에 도시된 방향성 거리 측정 장치를 포함하는 3-D 영상 캡처링 시스템을 도시한 블록도.
도 5는 3-D 영상 캡처링 시스템 내에서 생성되는 영상 및 이와 연관되는 깊이 맵을 도시한 개념도.
도 6은 3-D 영상 캡처링 시스템에서 유용하게 적용될 수 있는 안테나 및 카메라 센서 모듈을 도시한 픽토리얼 도.

도 1은 방향성 거리 측정 장치(directional distance measurement arrangement: DDM)를 도시한다. 방향성 거리 측정 장치(DDM)는 안테나 모듈(antenna module: AM), 빔-포밍 모듈(beam-forming module: BF), 거리 결정 모듈(distance determination module: DD), 및 빔-포밍 및 조향 제어기(beam-forming and steering controller: BC)를 포함한다. 안테나 모듈(AM)은 복수의 안테나들을 포함하고, 안테나들은 예를 들어 기판상에 존재할 수 있다.

빔-포밍 모듈(BF)은 복수의 안테나 포트들(AP₁, AP₂, AP₃,...,AP_N)을 포함한다. 각각의 안테나 포트들은 안테나 모듈(AM)에 포함되는 각각의 안테나들과 연결된다. 빔-포밍 모듈(BF)은 송신 입력(TI) 및 수신 출력(RO)을 추가로 포함하고, 이것들은 물리적으로 단일 포트 또는 두 개의 별개의 포트들을 구성할 수 있다.

거리 결정 모듈(DD)은 송신 출력(TO) 및 수신 입력(RI)을 포함하고, 이들은 각각 빔-포밍 모듈(BF)의 송신 입력(TI) 및 수신 출력(RO)에 연결된다. 유사하게, 송신 출력(TO) 및 수신 입력(RI)은 물리적으로 단일 포트 또는 두 개의 별개의 포트들을 구성할 수 있다. 단일 포트는 이후에 설명되는 바와 같이, 반드시 시간-멀티플렉스(time-multiplex) 동작을 의미하는 것이 아님이 주목되어야 한다.

빔-포밍 및 조향 제어기(BC)는 예를 들어 이후에 후술될 빔-포밍 및 조향 제어기(BC)에 의해 수행되는 동작들을 규정하는 지시들의 세트가 로딩되어 있는 프로그램 메모리 및 명령 실행 디바이스에 의해 구현될 수 있다.

방향성 거리 측정 장치(DDM)는 기본적으로 다음과 같이 동작한다. 거리 결정 모듈(DD)은 주어진 순간에 자신의 송신 출력(TO)에서 발생하는 송신 펄스(TX)를 생성한다. 송신 펄스(TX)는 바람직하게는 1cm 및 1mm 사이에 포함되는 파장 범위에서의 반송파를 포함한다. 예를 들어, 반송파는 90 GHz의 기본 주파수(fundamental frequency)를 가질 수 있다. 빔-포밍 모듈(BF)은 자신의 송신 입력(TI)에서 송신 펄스(TX)를 수신하고 이에 응답하여 복수의 안테나 구동 신호들을 생성한다. 안테나 모듈(AM) 내의 각각의 안테나들은 각각의 안테나 구동 신호들(AD)을 수신한다. 각각의 안테나 구동 신호들(AD)은 서로에 대해 특정한 크기 및 위상 관계를 갖는다. 이로 인해 안테나 모듈(AM)은 특정 방향으로 송신 빔(TB)을 생성하게 된다.

송신 빔(TB)은, 말하자면, 도 1에 도시되는 바와 같이, 관련된 방향에 있는 객체(O)를 때릴 수 있다. 이는 객체(O)로부터 안테나 모듈(AM)로의 반사 빔(RB)의 원인이 될 것이다. 반사 빔(RB)은 안테나 모듈(AM) 내의 각각의 안테나들이 각각의 수신 신호들(RS)을 생성하도록 한다. 이 각각의 수신 신호들(RS)은 빔-포밍 모듈(BF)의 각각의 안테나 포트들(AP₁, AP₂, AP₃,...,AP_N)에서 발생한다. 빔-포밍 모듈(BF)은 안테나 모듈(AM) 내의 각각의 안테나들에서부터의 각각의 수신 신호들(RS)에 응답하여 자신의 수신 출력(RO)에서 수신 펄스(RX)를 발생시킨다. 거리 결정 모듈(DD)은 송신 펄스(TX) 및 수신 펄스(RX) 사이의 지연을 측정한다. 거리 결정 모듈(DD)은 이 측정된 지연을 거리 값(distance value: DV)으로 효과적으로 변환한다. 거리 값(DV)은 객체(O)의 거리를 안테나 모듈(AM)에 관해 관련되는 방향으로 표현한다.

송신 빔(TB)의 방향은 다음과 같이 결정된다. 빔-포밍 및 조향 제어기(BC)는 원하는 송신 빔(TB)의 방향을 나타내는 방향 명령(DIR)을 수신한다. 방향 명령(DIR)은 예를 들어 하나의 값은 방위각을 나타내고, 다른 값은 고도를 나타내는, 이진 포맷(binary format)의 한 쌍의 값들의 형태로 있을 수 있다. 빔-포밍 및 조향 제어기(BC)는 방향 명령(DIR)에 기초하여 이득/위상 제어 신호들(CS)의 세트를 생성할 수 있다.

각각의 이득/위상 제어 신호들(CS)은 빔-포밍 모듈(BF)의 송신 입력(TI)으로부터 이의 각각의 안테나 포트들(AP₁, AP₂, AP₃,...,AP_N)로 신장되는 각각의 송신 신호 경로들에 인가한다. 특정 송신 신호 경로에 인가하는 이득/위상 제어 신호는 크기-대-주파수 및 위상-대-주파수의 측면에서 이 신호 경로의 응답을 결정한다. 따라서, 이득/위상 제어 신호들(CS)의 세트는 각각의 안테나 구동 신호들(AD)이 서로에 대해 가지고 있는 크기 및 위상 관계를 결정한다. 상술한 바와 같이, 이 크기 및 위상 관계는 송신 빔(TB)의 방향을 결정한다.

각각의 이득/위상 제어 신호들(CS)은 마찬가지로 빔-포밍 모듈(BF)의 각각의 안테나 포트들(AP₁, AP₂, AP₃,...,AP_N)로부터 자체의 수신 출력(RO)으로 신장하는 각각의 수신 신호 경로들에 인가할 수 있다. 각각의 수신 신호 경로들은 수신 신호 경로가 대응하는 송신 신호 경로의 응답과 유사한 응답을 갖는 점에서 이전에 상술된 각각의 송신 신호 경로들에 대응할 수 있다. 상기 경우에, 안테나 모듈(AM)은 송신 모드에서 및 수신 모드에서 유사한 안테나 패턴들을 제공한다. 따라서, 안테나 모듈(AM)은 송신 빔(TB)이 송신되고 있는 방향으로 최대 수신 감도를 제공한다. 그러나, 이는 반드시 필요한 것은 아니다. 빔-포밍 및 조향 제어기(BS)는 안테나 모듈(AM)이 송신 모드에서 및 수신 모드에서 각각 상이한 안테나 패턴들을 제공하도록 할 수 있다. 예를 들어, 안테나 모듈(AM)은 각각 송신 모드에서 또는 수신 모드에서 방향성 패턴을 제공할 수 있고 수신 모드에서 또는 수신 모드에서 전방향성 안테나 패턴(omnidirectional antenna pattern)을 제공할 수 있다.

도 2는 안테나 모듈(AM), 오히려 이의 구현예를 도시한다. 안테나 모듈(AM)은 복수의 안테나들(ANT)이 제공되는 기판(SUB)을 포함한다. 기판(SUB)은 예를 들어 FR4 에폭시와 같은 표준 인쇄 회로 기판 재료를 포함할 수 있다. 기판(SUB)은 또한 상표로서 등록되어 있는 Duroid, Rogers, LTCC 명칭들로 공지되어 있는 것과 같이, 특수 인쇄 회로 기판 재료들을 포함할 수 있다. 안테나들은 예를 들어 전자 소자들이 실장될 수 있는 인쇄 기판의 제조와 유사한 방식으로의 에칭에 의해 형성될 수 있다.

도 2에 도시된 안테나 모듈(AM)은 어레이(array)로 조직되는 60개의 안테나들을 포함한다. 안테나들은 등거리로 이격되고, 반송파의 파장의 서너 배인 그리드(grid) 거리를 갖는 그리드 상에 정렬된다. 예를 들어, 그리드 거리는 파장의 2.25배일 수 있다. 반송파의 기본 주파수가 상술한 바와 같이 90 GHz이 경우, 그리드 거리는 7.5 mm일 수 있다. 그러므로 안테나 모듈(AM)은 상대적으로 작아서, 약 수 센티미터의 폭 및 길이를 가질 수 있다. 안테나는 예를 들어 2중극(dipole) 또는 반 2중극(half dipole)의 형태로 있을 수 있다. 안테나는 유럽 특허 출원 제 07120529.8(대리인 문서번호 PH009022) 호에 기술된 안테나와 유사할 수 있다. 이 특허 출원은 도 1에 도시된 바와 같은 방향성 거리 측정 장치(DDM)에서 이용하는데 적합한 안테나 모듈(AM)을 기술한다.

도 3은 도 1에 도시된 빔-포밍 모듈(BF)에서 유익하게 이용될 수 있는 이득/위상 조정 회로(gain/phase adjustment circuit: GPC)를 도시한다. 상술한 각각의 송신 신호 경로들은 송신 입력(TI)으로부터 각각의 안테나 포트들(AP₁, AP₂, AP₃,...,AP_N)로 신장되므로, 각각 도 3에 도시된 바와 같은 이득/위상 조정 회로(GPC)를 포함할 수 있다. 유사하게, 각각의 안테나 포트들(AP₁, AP₂, AP₃,...,AP_N)로부터 수신 출력(RO)으로 신장되는 상술한 각각의 수신 신호 경로들은 또한 도 3에 도시된 이득/위상 조정 회로(GPC)를 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 이득/위상 조정 회로(GPC)는 상대적으로 적당한 신호 손실들만으로 상대적으로 정확한 위상 시프트(phase shift)를 가능하게 한다.

이득/위상 조정 회로(GPC)는 두 송신 라인들(TL1, TL2), 두 이득-제어가능 회로들(GC1, GC2), 및 신호 합성기(CMB)를 포함한다. 두 송신 라인들(TL1, TL2)은 상이한 길이들을 갖는다. 두 송신 라인들(TL1, TL2)은 예를 들어 안테나 모듈(AM)이 형성되는 동일한 기판상에 구현될 수 있다. 두 이득-제어가능 회로들(GC1, GC2)은 예를 들어 하나 이상의 트랜지스터들을 포함하는 증폭기들을 포함할 수 있다. 두 이득-제어가능 회로들(GC1, GC2)은 동일하게 예를 들어 하나 이상의 수동 성분들을 포함하는 감쇠기들의 형태로 있을 수 있다. 신호 합성기(CMB)는 예를 들어 가산기 또는 감산기일 수 있다. 신호 합성기(CMB)는 예를 들어 가산될 또는 감산될 신호들이 전류들의 형태로 있는 경우, 노드(node)의 형태로 있을 수 있다.

이득/위상 조정 회로(GPC)는 기본적으로 다음과 같이 동작한다. 이득/위상 조정 회로(GPC)는 두 송신 라인들(TL1, TL2)의 각각에 적용되는 입력 신호(IS)를 수신한다. 두 송신 라인들(TL1, TL2)은 자신들의 상이한 길이로 인해 상이한 신호 지연들을 제공한다. 따라서, 송신 라인(TL1)은 입력 신호(IS)에 대하에 소정의 지연을 갖는 제 1 지연 신호(DS1)를 제공한다. 송신 라인(TL2)은 입력 신호(IS)에 대하여 다른 소정의 지연을 갖는 제 2 지연 신호(DS2)를 제공한다. 따라서, 제 1 지연 신호(DS1) 및 제 2 지연 신호(DS2)는 서로에 대해, 및 입력 신호(IS)에 대해 위상 시프트된다.

이득-제어 가능 회로(GC1)는 제 1 지연 신호(DS1)를 수신한다. 지연-제어 가능 회로(GC2)는 제 2 지연 신호(DS2)를 수신한다. 이 각각의 이득-제어 가능 회로들(GC1, GC2)은 각각의 이득들을 제공하고, 그 이득들은 이득/위상 제어 신호(CS_X)에 좌우된다. 더 구체적으로, 이득/위상 제어 신호(CS_X)는 이득 비를 정의한다. 따라서, 이득-제어 가능 회로(GC1)는 제 1 지연 이득-조정 신호(ADS1)를 제공하고 이득-제어 가능 회로(GC2)는 제 2 지연 이득-조정 신호(ADS2)를 제공하고, 이들은 이득/위상 제어 신호(CS_X)에 의해 정의되는 서로에 대한 소정의 크기 관계를 갖는다. 더욱이, 상술한 지연 이득-조정 신호들(ADS1, ADS2)은 서로에 대한 특정 위상 시프트를 가지며, 이 위상 시프트는 두 송신 라인들(TL1, TL2)의 길이의 차에 의해 규정된다. 신호 합성기(CMB)는 제 1 지연 이득-조정 신호(ADS1) 및 제 2 지연 이득-조정 신호(ADS2)를 이득/위상-제어 가능 출력 신호(PGS)로 합성한다.

이득/위상-제어 출력 신호(PGS)는 입력 신호(IS)에 대한 소정의 크기 및 위상 관계를 갖는다. 이 크기 및 위상 관계는 두 이득-제어 가능 회로들(GC1, GC2)의 각각의 이득들을 가변함으로써 조정될 수 있다. 더 구체적으로, 이득/위상-제어 출력 신호(PGS)는 두 이득-제어 가능 회로들(GC1, GC2)의 이득비를 조정함으로써 조정될 수 있는 입력 신호(IS)에 대한 위상 시프트를 갖는다.

예를 들어, 이득-제어 가능 회로(GC2)의 이득은 이득-제어 가능 회로(GC1)의 이득에 대해 불충분하다고 가정하자. 이 경우에, 위상 시프트는 송신 라인(TL1)에 의해 도입된 위상 시프트에 이득-제어 가능 회로(GC1)가 도입할 수 있는 위상 시프트를 더한 것과 실질적으로 동일하다. 역으로, 여기서 이득-제어 가능 회로(GC1)의 이득은 이득-제어 가능 회로(GC2)의 이득에 대해 불충분하다고 가정된다. 이 경우에, 이득/위상-제어 가능 출력 신호(PGS)의 위상 시프트는 송신 라인(TL2)에 의해 도입되는 위상 시프트에 이득-제어 가능 회로(GC2)가 도입할 수 있는 위상 시프트를 더한 것과 실질적으로 동일하다. 두 이득-제어 가능 회로들(GC1, GC2) 각각에 의해 도입되는 위상 시프트가 무시될 수 있는 경우, 이득/위상-제어 출력 신호(PGS)의 위상 시프트는 송신 라인(TL1)에 의해 도입되는 위상 시프트 및 송신 라인(TL2)에 의해 도입되는 위상 시프트 사이에서 변경될 수 있다.

도 4는 도 1에 도시된 방향성 거리 측정 장치(DDM)가 적용되는 3-D 영상 캡처링 시스템(PCS)을 도시한다. 3-D 영상 캡처링 시스템(PCS)은 2-D 영상 캡처링 경로를 형성하는 다양한 기능 엔티티(entity)들을 포함한다: 렌즈(LS), 카메라 센서(CCD), 판독 모듈(RO), 및 제 1 메모리(MEM1). 3-D 영상 캡처링 시스템(PCS)는 다음의 기능 엔티티들을 추가로 포함한다: 제어기(CTRL), 깊이 스캔 제어기(DSC), 제 2 메모리(MEMS2), 및 융합 모듈(fusion module)(FUS).

카메라 센서(CCD)는 예를 들어 전하 결합 디바이스(charge coupled device) 유형일 수 있다. 카메라 센서(CCD)는 전형적으로 각각 픽셀(pixel)에 대응하는 광전자 트랜스듀서 셀(optoelectronic transducer cell)들의 매트릭스(matrix)를 포함할 수 있다. 카메라 센서(CCD)는 기판(SUB) 상에서 도 1에 도시된 안테나 모듈(AM)과 공동으로 구현될 수 있다. 이는 이후에 더 자세하게 기술될 것이다.

판독 모듈(RO)은 전형적으로 카메라 센서(CCD)에 전용되는 회로일 수 있고, 예를 들어 하나 이상의 아날로그 대 디지털 변환기들을 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 메모리(MEM1, MEM2)는 예를 들어 단일 메모리 회로의 일부를 형성하거나, 또는 개별 메모리 회로를 각각 구성할 수 있다.

제어기(CTRL)는 예를 들어 명령 실행 디바이스 및 제어기(CRTL)가 수행하는 동작들을 규정하는 명령들의 세트를 포함하는 프로그램 메모리의 형태로 있을 수 있다. 깊이 스캔 제어기(DSC) 및 융합 모듈(FUS)은 유사한 형태로 구현될 수 있다. 게다가, 제어기(CTRL), 깊이 스캔 제어기(DSC), 및 융합 모듈(FUS)은 각각의 기능 엔티티들에 속하는 각각의 동작들을 수행하는 동일한 명령 실행 디바이스를 공유할 수 있다.

3-D 영상 캡처링 시스템(PCS)은 기본적으로 다음과 같이 동작한다. 제어기(CTRL)는 판독 모듈(RO)을 트리거하여 영상(PI)을 형성한다. 이렇게 하기 위해서, 판독 모듈(RO)은 각각의 광전자 트랜스듀서 셀들에 의해 제공되는 각각의 신호들을 연속해서 판독한다. 이 각각의 신호들은 영상에 대한 각각의 픽셀들(PX)을 형성하도록 프로세싱되는데, 이 프로세싱은 아날로그 대 디지털 변환을 포함할 수 있다. 판독 모듈(RO)은 이 각각의 픽셀들(PX)을 제 1 메모리(MEM1)의 각각의 메모리 위치들에 기록한다. 판독 모듈(RO)은 기록 어드레스(AW1)에 의해 특정 메모리 위치를 지정한다. 따라서, 판독 모듈(RO)은 예를 들어 픽셀 단위(pixel by pixel)에 기초하여 메모리 내에 영상(PI)을 형성한다. 특정 광전자 트랜스듀서 셀에 대응하는 픽셀(PX)은 특정 어드레스를 갖는다.

제어기(CTRL)는 깊이 스캔 제어기(DSC)를 더 트리거하여 각각의 방향 명령들(DIR)을 방향성 거리 측정 장치(DDM)에 연속해서 적용한다. 방향성 거리 측정 장치(DDM)는 도 1을 참조하여 상술한 바와 같은 방식으로, 각각의 거리 값들(DV)을 각각의 방향 명령들(DIR)에 응답하여 제공한다. 제어기(CTRL)는 영상(PI)이 형성되는 동안, 또는 직전에, 또는 형성된 직후에 각각의 거리 값들(DV)이 제공되도록 하기 위해서 바람직하게는 깊이 스캔 제어기(DSC)를 트리거한다. 깊이 스캔 제어기(DSC)는 각각의 거리 값들(DV)을 제 2 메모리(MEM2)의 각각의 메모리 위치들 내에 기록한다. 깊이 스캔 제어기(DSC)는 기록 어드레스(AW2)에 의하여 특정 메모리를 지정한다. 따라서, 깊이 스캔 제어기(DSC)는 제 2 메모리(MEM2)에 깊이 값들의 더미(collection)를 형성한다. 거리 값(DV)은 특정 어드레스를 가지며 3-D 영상 캡처링 시스템(PCS)로부터 보이는 특정 방향과 관련된다.

바람직하게는, 제 2 메모리(MEM2) 내에 존재하는 각각의 거리 값들(DV)은 제 1 메모리(MEM1) 내에 존재하는 영상의 각각의 픽셀들(PX)과 직접적으로 연관될 수 있다. 그를 위해서, 깊이 스캔 제어기(DSC)는 바람직하게는 영상 내의 특정 셀, 또는 픽셀들의 특정 그룹, 및 거리가 측정되어야 하는 방향 사이의 링크를 규정하는 데이터를 포함한다. 이 데이터는 예를 들면 하나 이상의 표(table)들의 형태로 있을 수 있다. 대안으로, 픽셀 위치 및 방향 사이의 관계는 조정될 수 있는 하나 이상의 파라미터들을 포함하는 식에 의해 규정될 수 있다.

예를 들어 렌즈(LS)가 고정되어 있다고 가정하자. 이 경우에, 단일 표는 각각의 거리 값들(DV)을 각각의 픽셀들(PX)과 연관시키는데 충분할 것이다. 렌즈(LS) 및 카메라 센서(CCD)는 특정 방향이 영상 내의 특정 픽셀에 대해 유일하게 규정될 수 있도록 소정의, 고정된 광학적 특성을 가진다. 열 "픽셀 위치" 및 열 "방향"을 포함하는 표는 마찬가지로 규정할 수 있다. 픽셀 위치는 제 2 메모리(MEM2)에 대한 기록 어드레스(AW2)로 표현될 수 있다. 방향은 적절한 방향 명령(DIR)으로 표현될 수 있고, 상기 명령은 방향 측정 시스템에 적용될 수 있다.

렌즈(LS)가 조정될 수 있는 경우, 이는 다양한 렌즈 세팅(setting)들이 가능하다는 것을 의미하므로, 픽셀 위치 및 방향 사이의 관계는 렌즈 세팅에 좌우된다. 이 경우에, 깊이 스캔 제어기(DSC)는 각각의 렌즈 세팅들에 대하여 각각의 표들을 포함할 수 있고, 각각의 표는 특정 픽셀 위치에 대한 특정 방향을 지정한다. 이 렌즈 세팅들은 전형적으로 제어기(CTRL)에 의해 조정될 것이기 때문에, 제어기(CTRL)는 말하자면 렌즈 세팅의 정보를 가질 것이다. 제어기(CTRL)는 렌즈 세팅을 깊이 스캔 제어기(DSC)에 전달할 수 있어서 깊이 스캔 제어기(DSC)가 적절한 표를 선택할 수 있게 한다. 대안으로, 픽셀 위치 및 방향 사이의 관계가 식에 의해 규정되는 경우, 깊이 스캔 제어기(DSC)는 제어기(CTRL)로부터의 렌즈 세팅과 관련되는 정보에 기초하여 이 식의 하나 이상의 파라미터들을 조정함으로써 상이한 렌즈 세팅들을 나타낼 수 있다.

융합 모듈(FUS)은 제 1 메모리(MEM1)에 저장된 영상(PI)에 깊이 맵(DM)을 효과적으로 추가함으로써 3-D 영상을 제공한다. 깊이 맵(DM)은 제 2 메모리(MEM2)에 저장된 거리 값들의 더미와 대응할 수 있다. 이는 제 2 메모리(MEM2)에 존재하는 각각의 거리 값들(DV)은 상술한 바와 같이 제 1 메모리(MEM1) 내에 존재하는 각각의 픽셀들(PX)과 직접적으로 연관될 수 있다. 각각의 거리 값들(DV)이 각각의 픽셀들(PX)과 직접적으로 연관될 수 없는 경우, 융합 모듈(FUS)은 제 2 메모리(MEM2) 내에 존재하는 거리 값들(DV) 사이의 내삽(interpolation) 또는 외삽(extrapolation) 또는 이 둘 모두에 의해 깊이 맵(DM)을 생성할 수 있다. 그와 같은 내삽들 및 외삽들은 상술한 표들과 기능적으로 등가인 것으로 간주될 수 있다.

도 5는 영상(PI)의 부분 및 영상(PI)과 연관되는 깊이 맵(DM)의 대응하는 부분을 도시하고, 이들이 결합하여 3-D 영상을 구성한다. 영상은 다양한 픽셀들(PX)을 포함하고, 상기 픽셀들은 짙은 회색을 채워넣은 상대적으로 작은 원들에 의해 표현된다. 픽셀들(PX)은 도 5에서 번호가 매겨진 행들 및 열들로 조직된다. 즉, 픽셀은 픽셀 위치를 규정하는 행 번호 및 열 번호의 고유 결합을 갖는다. 깊이 맵(DM)은 다양한 깊이 표시 값들(DI)을 포함하고, 상기 값들은 엷은 회색을 채워넣은 상대적으로 큰 원들에 의해 표현된다. 예를 들어, 도 5는 깊이 맵(DM)이 영상에서 상위 좌측 블록의 네 픽셀들, 즉 위치들 (1,1);(1,2);(2,1);(2,2)을 갖는 픽셀들과 연관되는 상위 좌측 깊이 표시 값(DI)을 갖는 것을 도시하고, 여기서 이 위치들은 콤마에 의해 분리되는 행 번호 및 열 번호에 의해 표현된다.

도 5는 깊이 표시 값이 DI를 네 픽셀들(PX)의 클러스터(cluster)로 적용하는 것을 도시한다. 즉, 네 이웃하는 픽셀들은 동일한 깊이 표시 값을 공유한다. 따라서, 도 5에 도시된 깊이 맵(DM)은 영상의 해상도보다 네 배 낮은 해상도를 갖는다; 상기 해상도는 수직 방향으로 두 배 낮고 수평 방향으로 두 배 낮다. 이는 단지 예일 뿐이다; 깊이 맵(DM)의 해상도는 예를 들어 영상의 해상도보다 16배 낮을 수도 있다. 영상의 해상도보다 더 낮은 해상도를 갖는 깊이 맵(DM)의 이점은 말하자면 거리를 측정하기 위해서, 더 적은 방향들이 스캔되어야 한다는 점이다. 즉, 깊이 맵(DM)의 해상도가 더 낮을수록 방향성 거리 측정 장치(DDM)가 단위 시간당 생성해야 하는 거리 값들(DV)의 수가 더 적어진다. 이는 방향성 거리 측정 장치(DDM)에 대한 요건들을 완화한다.

영상 내에 포함되어 있는 정보를 이용함으로써 깊이 맵의 해상도를 효과적으로 증가시키는 것이 가능하다. 번호 WO2007/132397로 공개된 국제 특허 출원은 그와 같은 기술을 서술한다. 예를 들어, 영상이 제공된 윤곽선을 가지며 휘도 값(luminance value)들 또는 색차 값(chrominance value)들 또는 이둘 모두의 변화를 특징으로 하는 객체를 포함하는 것으로 가정하자. 그러므로, 영상에서 이 윤곽선을 식별하고, 말하자면, 이 윤곽선을 더 높은 해상도 깊이 맵으로 맵핑하는 것이 가능하다. 깊이 표시 값의 변화는, 일반적인 규칙으로서, 휘도 값들 또는 색차 값들 또는 이 둘 모두의 변화에 대응해야만 한다.

도 5에 도시된 깊이 맵(DM)의 깊이 표시 값(DI)은 방향성 거리 측정 장치(DDM)에 의해 제공되는 거리 값(DV)과 대응할 수 있다. 즉, 깊이 표시 값은 3-D 영상 캡처링 시스템(PCS)에 대응하는 가상 관찰자 및 깊이 표시 값이 적용되는 픽셀들에 의해 적어도 부분적으로 표현되는 객체 사이의 거리를 직접적으로 나타낼 수 있다. 대안으로, 깊이 표시 값은 시차(parallax)에 의해 표현될 수 있다. 거리 값은 스크린 폭 및 전형적인 뷰잉 거리(viewing distance)를 포함하는 다양한 파라미터들을 포함하는 미리 규정된 식에 의해, 시차 값으로 변환될 수 있고, 역도 마찬가지이다. 예를 들어, 도 4에 도시된 융합 모듈(FUS)은 시차 값들을 포함하는 깊이 맵을 획득하기 위해 이 식을 구현할 수 있다.

깊이 맵(DM)은 상술한 바와 같이 및 도 4에 도시된 바와 같이 제 2 메모리(MEM2)에 저장되는 거리 값들(DV)의 더미에 대응하는 것으로 가정하자. 이 경우에, 융합 모듈(FUS)은 영상(PI)이 저장되어 있는 제 1 메모리(MEM1)로부터 픽셀(PX), 또는 픽셀들의 그룹을 판독할 수 있다. 이를 위해, 융합 모듈(FUS)은 픽셀(PX)의 위치 또는 관련된 그룹 내의 픽셀들의 각각의 위치들에 대응하는 하나 이상의 판독 어드레스들(AR1)을 제 1 메모리(MEM1)에 적용한다.

후속해서, 융합 모듈(FUS)은 제 2 메모리(MEM2)로부터, 상술한 픽셀(PX), 또는 상술한 픽셀들의 그룹에 적용되는, 이들 중 이들 중 무엇이 적용되든지 간에, 거리 값(DV)을 판독할 수 있다. 이를 위해, 융합 모듈(FUS)은 판독 어드레스(AR2)를 거리 값(DV)이 저장되어 있는 제 2 메모리(MEM2)에 적용한다. 이 후자의 판독 어드레스(AR2)는 관련된 하나 이상의 픽셀들이 저장되어 있는 상술한 하나 이상의 판독 어드레스들(AR1)과 연관된다. 이 연관은 상대적으로 간단할 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 각각의 픽셀 위치들은 융합 모듈(FUS)이 제 1 메모리(MEM1)에 적용하는 각각의 판독 어드레스들(AR1)로 간주될 수 있다. 각각의 깊이 표시 값들(DI)은 깊이 맵(DM) 내에 각각의 위치들을 가지며, 이는 융합 모듈(FUS)이 제 2 메모리(MEM2)에 적용되는 각각의 판독 어드레스들(AR2)로 간주될 수 있다.

도 6은, 방향성 거리 측정 장치(DDM)가 도 4에 도시되는 바와 같이 3-D 영상 캡처링 시스템(PCS)에서 적용될 때, 도 1 및 도 2에 도시된 안테나 모듈(AM)을 유용하게 대체할 수 있는 안테나 및 카메라 센서 모듈(AM-CCD)을 도시한다. 안테나 및 카메라 센서 모듈(AM-CCD)은 가운데에 위치되는 네 안테나들이 카메라 센서(CCD)에 의해 대체된 것을 제외하고, 도 2에 도시된 안테나 모듈(AM)과 유사할 수 있다. 이 카메라 센서는 도 4에 도시된 카메라 센서(CCD)일 수 있다. 그러므로 안테나 및 카메라 센서 모듈(AM-CCD)은 상술한 도 2에 도시된 안테나 모듈(AM)의 기판과 유사할 수 있는 기판(SUB)을 포함한다. 기판(SUB)에는 카메라 센서(CCD) 및 카메라 센서(CCD)를 둘러싸는 복수의 안테나들(ANT)이 제공된다. 3-D 영상들을 생성할 수 있는 웹캠(webcam)은 도 6에 도시된 안테나 및 카메라 센서 모듈(AM-CCD)에 의해 실현될 수 있다. 그와 같은 3-D 웹캠은, 특히 방향성 거리 측정을 위한 안테나들(ANT)이 단일 기판상에서 카메라 센서(CCD)와 통합될 수 있기 때문에, 상대적으로 비싸지 않을 수 있다.

결론

도면들을 참조하여 상술한 설명은 단지 본 발명의 예 및 청구항들에서 정의되는 추가 특징들이다. 본 발명은 다양한 방식들로 구현될 수 있다. 이를 설명하기 위해, 일부 대안들이 간소하게 표시된다.

본 발명은, 특히 장면의 3-차원 표현을 생성하기 위한, 거리 측정들과 관련되는 많은 유형의 제품들 또는 방법들에서 유익하게 적용될 수 있다. 이 3-차원 표현은 예를 들어 3-D 비디오 또는 3-D 사진인 비디오 또는 정지 영상 형태로 있을 수 있다.

본 발명에 따른 거리 측정 장치를 구현하는 많은 방법들이 존재한다. 예를 들어, 두 상이한 세트들의 안테나들이 제공될 수 있다: 하나의 세트는 특히 송신을 위한 것이고, 다른 세트는 특히 수신을 위한 것이다. 상이한 방향성 안테나 패턴들은 송신 및 수신을 위해서 이용될 수 있다. 예를 들어, 말하자면 관심 있는 전체 장면을 조명하는 상대적으로 넓은 빔이 송신될 수 있다. 이때 방향성 거리 측정들은 상이한 방향성 안테나 패턴들에 단지 수신에 대한 최대의 상이한 방향들을 제공함으로써 획득될 수 있다. 측정들은 도플러 이동 효과(doffler shift effect)들에 기초하는 방향 속도 측정들을 포함할 수 있다. 안테나들이 제공되는 기판은 상대적으로 아주 다양한 방향들에서의 거리 측정들을 가능하게 하도록 곡선 형상을 지닐 수 있다. 그와 같은 기판은 예를 들어 구부릴 수 있는 가요성 포일(flexible foil)의 형태로 있을 수 있다.

본 발명에 따른 거리 측정 장치는 시간-멀티플렉스 방식으로 동작할 필요가 없다. 예를 들어, 도 1을 참조하면, 거리 결정 모듈(DD)은 주파수 변조 연속파가 빔-포밍 모듈(BF)에 인가되도록 적응될 수 있다. 이를 위해, 거리 결정 모듈(DD)은 주파수-제어 가능 발진기를 포함할 수 있고, 상기 발진기는 스윕 신호(sweep signal)를 주파수 제어 신호로 수신한다. 이 스윕 신호는 예를 들어 삼각 형상이거나 톱니 형상일 수 있다. 거리 측정 장치(DDS)에는 서큘레이터(circulator)가 더 제공될 수 있고, 서큘레이터로 인해 송신 신호들 및 수신 신호들은 효과적으로 분리한다. 따라서, 거리 측정들은 동시에 신호들을 송신하고 반사들인 신호들을 수신하는 동안 수행될 수 있다. 송신 모드 및 수신 모드는 동시에 발생할 수 있다; 송신 단계 및 수신 단계는 동시에 수행될 수 있다.

각각의 안테나들에 대한 각각의 크기 및 위상 관계를 규정하는 많은 방법들이 존재한다. 도 3은 많은 대안들이 존재하는 예를 도시한다. 예를 들어, 위상이 상호 90°로 시프트된 한 쌍의 신호들을 제공하는 소위 직교 발진기가 이용될 수 있다. 원하는 위상은 적절한 가중 팩터(factor)들을 이용하여 이 신호들을 합성함으로써 규정될 수 있다. 다른 예로서, 위상이 상호 90°로 시프트되고 적절한 가중 팩터들과 결합될 수 있는 한 쌍의 신호들을 획득하기 위해서, 이용될 수 있다. 각각의 크기 및 위상 관계들은 또한 디지털 도메인에서, 즉 디지털 회로들에 의해 규정될 수 있다. 반송파는 디지털 도메인에서 생성되고 프로세싱되고 송신 모드에서 안테나에 직접적으로 적용되는 아날로그 신호로 변환될 수 있다.

용어 "영상"은 광의로 해석되어야만 한다. 상기 용어는 예를 들어, 이미지, 프레임, 또는 필드(field)와 같은 시각적 렌더링(visual rendering)을 가능하게 하는 임의의 엔티티를 포함한다.

포괄적으로 말해서, 하드웨어 또는 소프트웨어, 또는 이 둘 모두의 결합에 의해 기능 엔티티들을 구현하는 많은 방법들이 존재한다. 이 점에서, 도면들은 매우 개요적이다. 도면이 상이한 블록들과는 다른 기능 엔티티들을 도시하고 있을지라도, 이는 결코 단일 엔티티가 여러 기능들을 수행하거나, 여러 엔티티들이 단일 기능을 수행하는 구현예들을 배제하지 않는다. 예를 들어, 도 4를 참조하면, 판독 모듈(RO), 제어기(CTRL), 깊이 스캔 제어기(DSC), 제 1 메모리(MEM1), 제 2 메모리(MEM2), 및 융합 모듈(FUS) 뿐만 아니라 방향성 거리 측정 장치(DDM)의 요소들은 적절하게 프로그램된 프로세서 또는 전용 프로세서에 의해 모든 상기 기능 엔티티들을 포함하는 집적 회로의 형태로 공동으로 구현될 수 있다.

프로그램 가능 회로가 본 발명에 따라 동작하게 하는 명령들의 세트, 즉 소프트웨어를 저장하고 분배하는 많은 방법들이 존재한다. 예를 들어, 소프트웨어는 광 디스크 또는 메모리 회로와 같이, 적절한 매체 내에 저장될 수 있다. 소프트웨어가 저장된 매체는 개별 제품으로 또는 다른 제품과 함께 공급될 수 있고, 상기 제품들은 소프트웨어를 실행할 수 있다. 그와 같은 매체는 또한 소프트웨어가 실행될 수 있도록 하는 제품의 일부일 수 있다. 소프트웨어는 또한 유선, 무선 또는 하이브리드(hybrid)일 수 있는 통신 네트워크들을 통해 분배될 수 있다. 예를 들어, 소프트웨어는 인터넷을 통해 분배될 수 있다. 소프트웨어는 서버에 의한 다운로드에 이용 가능하게 될 수 있다. 다운로딩은 과금이 되도록 할 수 있다.

상술한 내용들은 도면들을 참조하는 상세한 설명이 본 발명을 제한하기보다는 오히려 설명하는 것임을 기술한다. 첨부된 청구항들의 범위 내에 해당하는 많은 대안들이 존재한다. 청구항에서의 어떠한 참조 부호도 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 단어 "comprising"은 청구항에 기재된 것과는 다른 요소들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다. 요소 또는 단계들 이전의 단어 "a" 또는 "an"은 복수의 그와 같은 요소들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다. 각각의 종속 청구항들이 각각의 추가 특징들을 규정한다는 단순한 사실은 종속 청구항들의 결합에 대응되는 추가 특징들의 결합을 배제하지 않는다.

AM : 안테나 모듈 SUB : 기판
PCS : 3-D 영상 챕처링 시스템 DDM : 방향성 거리 측정 장치

Claims

송신 모드에서 송신되는 전자기 신호(TB) 및 수신 모드에서 수신되는 상기 전자기 신호의 반사(RB) 사이의 지연에 기초하여 거리 표시(DV)를 제공하는 거리 측정 장치(DDM)에 있어서:
상기 전자기 신호를 송신하고 상기 전자기 신호의 반사를 수신하기 위한 복수의 안테나들(ANT)을 포함하는 안테나 모듈(antenna module: AM); 및
상기 안테나 모듈이 상기 두 모드들 중 적어도 하나에서 방향성 안테나 패턴을 제공하도록, 상기 안테나 모듈 내의 각각의 안테나들에 관한 각각의 크기 및 위상 관계들을 규정하기 위한 빔-포밍(beamforming) 모듈(BF)을 포함하는, 거리 측정 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 안테나 모듈(AM)은 상기 복수의 안테나들(ANT)이 제공되는 기판(SUB)을 포함하는, 거리 측정 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 기판(SUB)은 인쇄 회로 기판(printed circuit board) 재료를 포함하는, 거리 측정 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 각각의 크기 및 위상 관계들을 방향 명령(DIR)의 함수로 제어하기 위한 빔-포밍 및 조향 제어 모듈(BC)을 포함하는, 거리 측정 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 빔-포밍 모듈(BF)은 이득/위상 조정 회로(GPC)를 포함하고, 상기 이득/위상 조정 회로는:
입력 신호(IS)에 응답하여 제 1 지연 신호(DS1) 및 제 2 지연 신호(DS2)를 제공하기 위한 상이한 길이의 상이한 길이의 한 쌍의 송신 라인들(TL1, TL2);
상기 제 1 지연 신호들 및 상기 제 2 지연 신호에 각각 응답하여 제 1 이득-조정 지연 신호(ADS1) 및 제 2 이득-조정 지연 신호(ADS2)를 제공하기 위한 한 쌍의 이득-제어 가능 회로들(GC1, GC2); 및
상기 제 1 이득-조정 지연 신호 및 상기 제 2 이득-조정 지연 신호를 합성하기 위한 신호 합성기(signal combiner)(CMB)를 포함하고,
상기 빔-포밍 및 조향 제어 모듈은 각각의 이득-제어 가능 회로들이 제공하는 각각의 이득들 사이의 비를 제어하도록 구성되는, 거리 측정 장치.
제 1 항에 있어서,
1cm 및 1mm 사이에 포함되는 파장 범위에서 반송파를 생성하도록 구성되는 거리 검출 모듈(DD)을 포함하고, 상기 반송파는 송신될 전자기 신호(TB)의 일부를 형성하는, 거리 측정 장치.
거리 측정 방법에 있어서:
전자기 신호(TB)가 송신되는 송신 단계;
상기 전자기 신호의 반사(RB)가 수신되는 수신 단계;
거리 표시(DV)가 상기 송신 단계에서 송신되는 전자기 신호 및 상기 수신 단계에서 수신되는 전자기 신호의 반사 사이의 지연에 기초하여 제공되는 거리 결정 단계; 및
상기 안테나 모듈이 상술한 두 단계들: 상기 송신 단계 및 상기 수신 단계 이후의 적어도 하나에서 방향성 안테나 패턴을 제공하도록 하기 위해서 안테나 모듈(AM) 내의 각각의 안테나들(ANT)에 대한 각각의 크기 및 위상 관계들이 규정되는 빔-형성 단계를 포함하는, 거리 측정 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 각각의 크기 및 위상 관계들이 방향 명령(DIR)의 함수로 제어되는 빔-형성 및 조향 제어 단계를 포함하는, 거리 측정 방법.
제 4 항에 따른 상기 거리 측정 장치를 포함하는 3-D 영상 캡처링 시스템(PCS)에 있어서:
2-차원 영상(PI)을 캡처링하기 위한 영상 캡처링 장치(LS, CCD, RO, MEM1); 및
상기 2-차원 영상에서 각각의 부분들에 대한 각각의 거리 표시들(DV)을 획득하기 위해 각각의 방향 명령들(DIR)을 상기 거리 측정 장치(DDM)에 적용하기 위한 깊이 맵 생성 모듈(DSC)을 포함하는, 3-D 영상 캡처링 시스템.
제 8 항에 있어서,
상기 각각의 거리 표시들(DV)이 획득되는 2-차원 영상의 각각의 부분들은 여러 픽셀들(PX)을 포함하는, 3-D 영상 캡처링 시스템.
제 8 항에 있어서,
상기 깊이 맵 생성 모듈(DSC)은 상기 영상 캡처링 장치에서 상이한 렌즈 세팅들을 위한 상이한 각각의 방향 명령들(DIR)을 제공하도록 적응되는, 3-D 영상 캡처링 시스템.
제 8 항에 있어서,
상기 안테나 모듈(AM)의 복수의 안테나들(ANT)이 제공되고 상기 영상 캡처링 장치의 카메라 센서(CCD)가 제공되는 기판(SUB)을 포함하는, 3-D 영상 캡처링 시스템.
3-D 영상 캡처링 방법에 있어서:
2-차원 영상(PI)이 캡처링되는 영상 캡처링 단계; 및
상기 2-차원 영상에서 각각의 부분들에 대한 각각의 거리 표시들(DV)을 획득하기 위해 제 7 항에 따른 방법이 각각의 방향 명령들(DIR)에 대해 다수 회 수행되는 깊이 맵 생성 단계를 포함하는, 3-D 영상 캡처링 방법.
프로그램 가능 프로세서 내에 로딩될 때, 상기 프로그램 가능 프로세서로 하여금 제 7 항, 제 8 항, 또는 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 하는 명령들의 세트를 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.