KR20160019385A - 비행 시간 장치 및 조명원 - Google Patents

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Abstract

장치는 조명원으로부터 변조된 전자파 신호를 수신하고 변조된 전자파 신호의 변조 주파수에 의존하는 주파수를 갖는 검출 신호를 제공하도록 구성되는 검출기 회로를 포함한다. 장치는 검출 신호에 기초하여 기준 신호를 생성하도록 구성되는 기준 회로를 더 포함한다. 장치는 기준 신호에 기초하여, 조명원에 의해 방출되고 물체에 의해 반사되는 반사되고 변조된 전자파에 기초한 센서 신호를 생성하도록 구성되는 센서 회로를 더 포함한다. 장치는 센서 신호에 기초하여 물체에 관련되는 거리 정보를 결정하도록 구성되는 프로세싱 회로를 더 포함한다.

Description

비행 시간 장치 및 조명원{TIME OF FLIGHT APPARATUSES AND AN ILLUMINATION SOURCE}
실시예는 거리 정보를 결정하는 것에 관한 것으로, 특히 비행 시간 장치 및 조명원에 관한 것이다.
비행 시간(Time-of-flight, TOF) 카메라는 물체에 의해 반사되는 광 적외선(infra-red, IR) 신호의 방출과 광자 혼합 디바이스(photon mixing device, PMD) 이미저(imager)에서 광신호의 수신 사이에서 발생하는 지연의 측정을 기반으로 한다. 측정된 지연은 물체의 거리에 비례한다. 이 원리는 카메라 내부의 컴포넌트로 인한 지연에 매우 민감할 수 있다. 예를 들면, 지연은 칩에 의해 발생되는 전기 조명-제어 신호와 실제 방출된 광신호 사이에서 발생하는 경향이 있다. 예를 들면, IR 신호를 방출하는 조명 유닛의 드라이버는 측정을 왜곡시킬 수 있는 추가적인 (온도 및 전압 의존) 지연을 유발시킬 수 있다. 또한, 드라이버는 많은 전력을 소비할 수 있고, 칩 상에서 다른 민감한 빌딩 블록을 방해할 수 있다. 조명 유닛이 이미저로부터 떨어져 있을 때 (예를 들면 자동차 응용 예에서 이미저가 후방 미러 아래에 배치될 수 있고 조명 유닛이 헤드 라이트에 배치될 수 있음) 제어기는 조명 유닛과 이미저 사이의 긴 거리로 인해 특히 문제가 되고 고가일 수 있다.
컴포넌트 지연으로 인한 정확도를 개선하고/개선하거나 오류를 최소화한 거리 정보 결정 장치를 제공하는 것이 필요하다.
그러한 필요성은 청구범위의 청구대상에 의해 만족될 수 있다.
몇몇 실시예는 조명원으로부터 변조된 전자파 신호를 수신하고 변조된 전자파 신호의 변조 주파수에 의존하는 주파수를 갖는 검출 신호를 제공하도록 구성되는 검출기 회로를 포함하는 장치에 관한 것이다. 장치는 검출 신호에 기초하여 기준 신호를 생성하도록 구성되는 기준 회로를 더 포함한다. 장치는 기준 신호에 기초하여, 조명원에 의해 방출되고 물체에 의해 반사되는 반사되고 변조된 전자파에 기초한 센서 신호를 생성하도록 구성되는 센서 회로를 더 포함한다. 장치는 센서 신호에 기초하여 물체에 관련되는 거리 정보를 결정하도록 구성되는 프로세싱 회로를 더 포함한다.
몇몇 실시예는 조명원으로부터 변조 제어 신호를 수신하도록 구성되는 수신기 회로를 포함하는 장치에 관한 것이다. 변조 제어 신호는 조명원에 의해 방출되는 변조된 전자파의 주파수에 기초하는 변조 주파수를 갖는다. 장치는 변조 제어 신호에 기초하여 상이한 위상 오프셋을 갖는 복수의 기준 신호를 생성하도록 구성되는 기준 회로를 더 포함한다. 장치는 복수의 기준 신호에 기초하여, 조명원에 의해 방출되고 물체에 의해 반사되는 반사되고 변조된 전자파에 기초한 복수의 센서 신호를 생성하도록 구성되는 센서 회로를 더 포함한다. 장치는 복수의 기준 신호와 반사되고 변조된 전자파를 기반으로 물체에 관련되는 거리 정보를 결정하도록 구성되는 프로세싱 회로를 더 포함한다.
몇몇 실시예는 조명원에 관한 것이다. 조명원은 사전정의된 발진기 신호 주파수를 구비하는 발진기 신호를 생성하도록 구성되는 발진기 회로를 포함한다. 조명원은 발진기 신호의 사전정의된 발진기 신호 주파수에 기초한 변조 주파수를 갖는 변조된 전자파 신호를 외부의 비행 시간 카메라에 방출하도록 구성되는 방출 회로를 더 포함한다.
장치 및/또는 방법의 몇몇 실시예는 단지 예로서, 첨부 도면을 참조하여 아래에서 기술될 것이다.
도 1은 비행 시간 장치의 개략도를 도시한다.
도 2는 다른 비행 시간 장치의 개략도를 도시한다.
도 3은 또 다른 비행 시간 장치의 개략도를 도시한다.
도 4는 조명원의 개략도를 도시한다.
도 5는 또 다른 비행 시간 장치의 개략도를 도시한다.
도 6은 또 다른 비행 시간 장치의 개략도를 도시한다.
도 7은 물체의 거리 정보를 결정하는 방법의 플로우 차트를 도시한다.
다양한 예시적 실시예는 이제 몇몇 예시적 실시예가 도시되는 첨부 도면을 참조하여 더 충분히 기술될 것이다. 도면에서, 선, 층 및/또는 영역의 두께는 명확하게 하기 위해 과장될 수 있다.
따라서, 예시적인 실시예는 다양한 수정 및 대안적인 형태가 가능하지만, 그 실시예는 도면에서 예로서 도시되고 본 출원에서 상세히 기술될 것이다. 그러나 예시적인 실시예를 기술되는 특정 형태로 한정하려 의도하는 것이 아니라 반대로 예시적인 실시예가 본 개시의 범위에 속하는 모든 수정, 등가물, 및 대안을 망라한다는 것을 이해해야 한다. 같은 도면 부호는 도면의 설명을 통해 같거나 유사한 요소를 지칭한다.
요소가 다른 요소에 "접속되는(connected)" 또는 "결합되는(coupled)" 것으로 언급될 때, 다른 요소에 직접적으로 접속되거나 결합 될 수 있거나 중간에 끼는 요소가 존재할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 대조적으로, 요소가 다른 요소에 "직접적으로 접속되는(directly connected)" 또는 "직접적으로 결합되는(directly coupled)" 것으로 언급될 때, 중간에 끼는 요소가 존재하지 않는다. 요소들 간의 관계를 기술하는데 사용되는 다른 단어(예를 들면 "사이에(between)" 대 "직접적으로 사이에(directly between)", "인접한(adjacent)" 대 "직접적으로 인접한(directly adjacent)" 등)도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원에서 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 기술하기 위한 것이고 예시적인 실시예를 한정하려 의도된 것은 아니다. 본 출원에서 사용된 바와 같이, 단수형 "하나", "하나의" 및 "그"는 문맥이 명백하게 다르게 지정하지 않는다면, 복수형도 또한 포함하는 것이라고 의도된다. "포함한다", "포함하는", "구비한다" 및/또는 "구비하는"이라는 용어는 본 출원에서 사용될 때 기술된 특징, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 컴포넌트의 존재를 명시하지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 동작, 요소, 컴포넌트 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다는 것을 또한 이해할 것이다.
다르게 정의되지 않는 한, 본 출원에서 사용되는 (기술 용어 및 과학 용어를 포함하는) 모든 용어는 예시적인 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 예를 들면 일반적으로 사용되는 사전에서 정의되는 것과 같은 용어는 관련 기술의 문맥에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고 본 출원에서 명시적으로 정의되지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않을 것이라는 것이 또한 이해될 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 장치(100)의 개략도를 도시한다.
장치(100)는 조명원으로부터 변조된 전자파 신호(106)를 수신하고 변조된 전자파 신호(106)의 변조 주파수에 의존하는 주파수를 갖는 검출 신호(107)를 제공하도록 구성되는 검출기 회로(101)를 포함한다.
장치(100)는 검출 신호(107)에 기초하여 기준 신호(108)를 생성하도록 구성되는 기준 회로(102)를 더 포함한다.
장치(100)는 기준 신호(108) 기초하여, 조명원에 의해 방출되고 물체에 의해 반사되는 반사되고 변조된 전자파(112)에 기초한 센서 신호(109)를 생성하도록 구성되는 센서 회로(103)를 더 포함한다.
장치(100)는 센서 신호(109)에 기초하여 물체에 관련되는 거리 정보를 결정하도록 구성되는 프로세싱 회로(104)를 더 포함한다.
변조된 전자파 신호(electromagnetic wave signal)의 주파수 정보를 수집하는 검출기 회로의 구현으로 인해, 예를 들면 조명원의 변조를 트리거링하는 컴포넌트의 지연과 같은 지연을 피할 수 있기 때문에, 매우 정확한 거리 정보 결정이 가능해질 수 있다. 따라서, 예를 들면 거리 측정치의 왜곡은 회피되거나 감소될 수 있다.
장치(100)는 이미징 디바이스 또는 물체(110)에 관련되는 거리 정보를 결정하기 위해 사용될 수 있는 디바이스를 포함할 수 있거나 그러한 디바이스일 수 있다. 예를 들면 장치(100)는 비행 시간(time of flight, TOF) 카메라와 같은 카메라일 수 있다. 물체(110)에 관련되는 거리 정보를 결정하는 것이 바람직할 수 있다. 물체는 예를 들면 촬영될 사람, 또는 사물, 또는 풍경일 수 있다. 예를 들면 물체는 3차원(three-dimensional, 3D)일 수 있고, 예를 들면 물체는 높이, 폭 및 깊이를 가질 수 있다. 장치(100)가 이미징 디바이스, 예를 들면 TOF 카메라일 경우, 장치(100)는 물체의 3차원 이미지를 생성하기 위해 사용될 수 있다.
장치(100)에 의해 결정될 거리 정보는 예를 들면 물체의 표면 프로필의 하나 이상의 상이한 위치 또는 하나 이상의 지점과 장치(100) 사이의 거리일 수 있다. 물체에 관련되는 거리 정보를 결정함으로써, 물체에 관한 3차원 정보(예를 들면, 높이, 폭 및 깊이)는 장치에 의해 결정될 수 있다.
조명원(105)은 장치(100)의 외부에 배치될 수 있다. 예를 들면 조명원(105)과 장치(100)는 서로 전기적으로 절연될 수 있거나, 어떤 추가적인 전기 신호도 그들 사이에서 전송될 수 없다. 예를 들면 조명원(105)과 장치(100)는 공통 접지에 접속될 수 있다. 조명원은 예를 들면, 미리 결정된 변조 주파수(fm)에서 변조된 전자(electromagentic, EM) 파 신호(106)를 생성하도록 구성될 수 있다. 변조된 EM 파 신호(106)는 전자파 신호(106)의 전자파의 진폭 (강도) 변조일 수 있다. 이것은 미리 결정된 변조 주파수를 갖는 조명원 내에서 발생되는 발진기 신호에 의해 또는 발진기 신호에 기초하여 발생될 수 있다.
검출기 회로(101)는 조명원(105)으로부터 변조된 EM 파 신호(106)를 수신하도록 구성될 수 있다. 변조된 EM 파 신호(106)는 예를 들면 적외선 전자파 신호 (예를 들면 적외선 광)를 포함하거나 적외선 전자파 신호일 수 있다. 예를 들면 EM 파 신호의 EM 파는 700nm와 1mm 사이에 놓인 파장을 가질 수 있다. 실시예의 다른 구현예에서, 변조된 EM 파 신호(106)는 가시 전자파 (예를 들면 가시광선)을 포함할 수 있거나 가시 전자파일 수 있다. 예를 들면, EM 파 신호의 EM 파는 500nm와 700mm 사이에 있는 파장을 가질 수 있다. 변조된 EM 파 신호(106)는 조명원(105)으로부터 송신될 수 있고 예를 들면, 공기를 통해 또는 광섬유를 통해 검출기 회로(101)에 의해 수신될 수 있다.
검출기 회로(101)는 변조된 EM 파 신호(106)를 검출하는 능력을 갖추거나 변조된 EM 파 신호(106)를 검출하도록 구성되는 임의의 회로를 포함할 수 있다. 예를 들면 검출기 회로(101)는 적외선 EM 파 신호를 검출하도록 구성되는 적외선 광 광검출기의 적어도 일부를 포함하거나 적어도 일부일 수 있다. 실시예의 다른 구현예에서, 검출기 회로(101)는 가시적인 EM 파 신호를 검출하도록 구성되는 가시광 광검출기의 적어도 일부를 포함하거나 적어도 일부일 수 있다. 검출기 회로(101)는 또한 검출기 회로(101)에 의해 수신되는 EM 파 신호(106)의 강도에 비례하는 전압 또는 전류를 포함하는 검출 신호를 제공할 수 있다. 이러한 방식으로, 검출기 회로(101)는 수신된 EM 파 신호에 기초하여, 검출 신호(107)를 제공하고/제공하거나 생성하도록 구성될 수 있다. 검출 신호(107)는 변조된 EM 파 신호(106)의 변조 주파수(fm)에 기초하거나 변조 주파수(fm)에 의존할 수 있는 주파수(fd)를 가질 수 있다. 예를 들면 검출 신호(107)의 주파수는 변조된 EM 파 신호(106)의 변조 주파수(fm)의 배수와 실질적으로 동일하거나 변조 주파수(fm)의 배수일 수 있다. 예를 들면, 변조 주파수로부터의 검출 신호의 편이는 사용된 검출 회로에 의존할 수 있다. 편이는 예를 들면 변조 주파수의 1% 보다 아래일 수 있다.
검출기 회로(101)는 검출 신호(107)를 기준 회로(102)에 제공하도록 구성될 수 있다. 기준 회로(102)는 검출 신호(107)에 기초하여 기준 신호(108)를 생성하도록 구성될 수 있다. 기준 회로(102)는 예를 들면 기준 복구의 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들면, 기준 회로(102)는 주파수(fd)를 갖는 검출 신호(107)에 기초하여, 주파수(fr)를 갖는 기준 신호를 복구할 수 있다. 예를 들면 기준 신호의 주파수(fr)는 검출 신호(107)의 주파수(fr)의 배수를 기반으로 하거나 의존하거나 실질적으로 동일하거나 검출 신호(107)의 주파수(fr)의 배수일 수 있다. 따라서, 기준 신호의 주파수(fr)은 예를 들면 변조된 EM 파 신호(106)의 변조 주파수(fm)의 배수와 실질적으로 동일하거나 변조 주파수(fm)의 배수일 수 있다.
기준 신호(108)는 예를 들면 사인파 또는 구형파 신호와 같은 주기적인 신호일 수 있다. 주파수(fr)는 1 MHz와 300 MHz 사이, 예를 들면 5 MHz와 100 MHz 사이, 예를 들면 5 MHz와 30 MHz 사이에 있을 수 있다. 기준 신호(108)는 예를 들면 1 MHz 보다 큰 주파수, 또는 수십 MHz 보다 큰 주파수를 가질 수 있다. 예를 들면 기준 신호(fr)는 약 1 MHz에서 약 5 MHz까지 또는 약 1 MHz에서 약 10 MHz까지 또는 약 1 MHz에서 약 20 MHz 이상까지의 범위에 있을 수 있다. 방출 및 수신 시간 간격은 예를 들면, 기준 신호의 하나 이상의 주기에 걸친 범위에 있을 수 있다.
기준 회로(102)는 기준 신호(108)를 센서 회로(103)에 제공하도록 구성될 수 있다. 센서 회로(103)는 적어도 하나의 픽셀 요소, 예를 들면 광 혼합 디바이스(photonic mixing device, PMD)를 포함하거나 이미지 센서 회로의 적어도 일부일 수 있고, 예를 들면 픽셀 센서 어레이, 예를 들면 픽셀 요소의 어레이를 포함할 수 있다. 픽셀 어레이의 각각의 픽셀 요소는 예를 들면 조명원(105)에 의해 방출되고(111) 물체(110)에 의해 반사될 수 있는(112) 반사되고 변조된 EM 파(112)를 수신하도록 구성될 수 있다.
센서 회로(103)의 동작은 기준 신호(108)에 의해 제어될 수 있다. 예를 들면 기준 신호(108)는 센서 회로의 픽셀 요소(예를 들면 또는 포토게이트)를 턴 온 또는 턴 오프하는 센서 회로의 픽셀 요소에 인가되는 바이어싱 신호일 수 있다. 예를 들면 기준 신호(108)는 기준 신호(108)의 주파수의 배수에 기초하거나 동일하거나 기준 신호(108)의 주파수의 배수인 바이어싱 주파수에서 PMD의 포토게이트 각각을 교대로 바이어스하거나 토글할 수 있다. 그러므로 기준 신호는 센서 회로(103)의 동작과, 픽셀 요소에 의해 수신되는 인입하는 반사되고 변조된 EM 파(112)에 응답하여 픽셀 요소에 의해 발생되는 센서 신호(109)의 발생을 제어할 수 있다. 센서 신호(109)는 예를 들면, 기준 신호가 픽셀 요소의 하나 이상의 포토게이트에 인가될 때 픽셀 요소에서 발생되는 복수의 광 발생 전하 캐리어에 비례하는 전압 또는 전류를 포함할 수 있다.
프로세싱 회로(104)는 예를 들면 검출 신호(108)와 인입하는 반사되고 변조된 EM 파(112) 사이의 위상 지연을 결정함으로써 센서 회로(103)에 의해 수신되는 센서 신호(109)에 기초하여 예를 들면, 물체의 3차원 이미지와 같은 이미지의 하나 이상의 지점(예를 들면 단지 1 지점, 지점들의 선, 또는 지점들의 어레이)의 거리 정보를 생성하도록 구성될 수 있다. 거리 정보를 결정함으로써, 물체의 3차원 이미지가 생성될 수 있다. 예컨대, 생성된 이미지는 예컨대, 물체의 최종 이미지를 생성하는 데 사용될 수 있는 가령, 물체의 최종 이미지 또는 최종-직전 이미지일 수 있다. 예를 들면, 복수의 최종-직전 이미지 예를 들면 최종-직전 이미지의 시퀀스는 물체의 최종 이미지를 생성하는 데 사용될 수 있다. 몇몇 구현예에서, 프로세싱 회로(104)의 적어도 일부는 픽셀 이미지 어레이 내에서, 예를 들면 픽셀 센서 어레이 내에서 구현될 수 있다.
장치의 구현으로 인해, 센서 신호(109)의 처리를 위해 사용되는 기준 신호(108)는 장치에서 발생될 수 있는 반면, 반사된 EM 파 신호는 외부 조명원에 의해 발생될 수 있다. 따라서, 예를 들면 온-칩 변조/기준 발생기와 조명원 사이와 같은 컴포넌트 지연으로 인한 거리 측정의 오류를 피할 수 있다. 또한, 조명원의 드라이버가 장치의 외부에 있는 경우, 드라이버와 프로세싱 회로와 같은 장치의 감지 컴포넌트 사이의 간섭은 예를 들면 감소되거나 피할 수 있다. 예를 들면, 조명원의 드라이버로 인한 온도 및 전압 의존 지연은 피할 수 있다.
선택사양으로, 위의 실시예에서 이미 기술된 프로세싱 회로(104)는 보정 오프셋 값을 결정하고, 센서 신호와 보정 오프셋 값을 기초로 물체에 관련된 거리 정보를 결정하기 위해 프로세싱 회로(104)에 의해 결정되는 보정 물체(예를 들면 조명원)에 관한 거리 정보를 보정 물체의 알려진 거리 값과 비교하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 장치(100) (예를 들면 이미저)와 조명원(105) 사이의 물리적 거리가 알려지면, 알려진 거리 값의 정보 (도 6의 화살표(618)를 참조)는 온라인 보정을 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 알려진 거리 값과 장치에 의해 결정되는 거리 정보 사이의 오프셋 (예를 들면 차) 값을 기초로 하거나 이와 동일할 수 있는 보정 오프셋 값이 결정될 수 있다. 보정 오프셋 값은 물체와 관련된 (절대) 거리 정보를 결정하기 위해 프로세싱 회로(104)에 의해 사용될 수 있다. 그렇지 않으면, 단지 상대적 거리가 측정될 수 있다. 이 경우, 측정은 예를 들면 전기적 지연에 의해 왜곡되지 않을 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 장치(200)의 개략도를 도시한다.
장치(200)는 장치(200) 외부의 조명원으로부터 변조 제어 신호(206)를 수신하도록 구성되는 수신기 회로(201)를 포함한다. 변조 제어 신호(206)는 조명원에 의해 방출되는 변조된 전자파의 주파수에 기초한 변조 주파수를 갖는다.
장치(200)는 또한 변조 제어 신호(206)에 기초하여 상이한 위상 오프셋을 갖는 복수의 기준 신호(208)를 생성하도록 구성되는 기준 회로(102)를 더 포함한다.
장치(200)는 복수의 기준 신호(208)에 기초하여, 조명원에 의해 방출되고 물체에 의해 반사되는 수신되고 반사되고 변조된 전자파(112)에 기초한 복수의 센서 신호(209)를 생성하도록 구성되는 센서 회로(103)를 더 포함한다.
장치(200)는 복수의 기준 신호(208)와 반사되고 변조된 전자파(112)에 기초한 물체에 관련되는 거리 정보를 결정하도록 구성되는 프로세싱 회로(104)를 더 포함한다.
장치(200)는 TOF 장치일 수 있고 물체에 관련되는 거리 정보를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 도 1의 실시예에서, 변조된 EM 파 신호(106)는 조명원(105)으로부터 예를 들면, 공기 또는 광섬유를 통해 장치(100)로 송신될 수 있다. 검출기 회로(101)는 광수신기, 예를 들면 적외선 포토다이오드와 같은 포토다이오드일 수 있다. 도 2의 실시예에서, 변조 제어 신호(206)는 물리적 접속부를 통해 예를 들면, 전선을 통해 또는 무선 접속부를 통해 예를 들면, 수신기 회로(201)와 같은 장치(200)에 송신될 수 있는 전기 신호, 예를 들면 전압 또는 전류 신호일 수 있다. 이 경우, 수신기 회로(201)는 임의의 회로일 수 있거나 변조 제어 신호(206)를 수신할 수 있고 그 변조 제어 신호(206)에 기초하여 변조 신호(207)를 생성할 수 있거나, 수신된 변조 제어 신호(206)를 변조 신호(207)로서 제공할 수 있다.
조명원(105)과 장치(100)는 서로 전기적으로 절연될 수 있다. 예를 들면 조명원(105)과 장치(100)는 공통 접지에 접속될 수 있다.
외부 조명원으로부터 변조된 전자파 신호의 주파수 정보를 수집하는 검출기 회로의 구현으로 인해, 예를 들면 조명원의 변조를 트리거링하는 컴포넌트의 지연과 같은 지연을 피할 수 있기 때문에 매우 정확한 거리 정보 결정이 가능해질 수 있다. 따라서, 예를 들면 거리 측정치의 왜곡을 피하거나 감소시킬 수 있다. 또한, 장치의 외부에 있는 조명원의 드라이버로, 드라이버와 예를 들면 프로세싱 회로와 같은 장치의 감지 컴포넌트 사이의 간섭을 감소시키거나 피할 수 있다.
더 상세한 사항이나 양태는 (예를 들면 수신기 회로, 기준 회로, 센서 회로, 프로세싱 회로와 같은) 전술되거나 후술하는 실시예와 관련하여 언급된다. 도 2에 도시된 실시예는 제안된 개념 또는 전술되거나 (예를 들면 도 1) 후술하는 (예를 들면 도 3 내지 도 7) 하나 이상의 실시예와 관련하여 언급된 하나 이상의 양태에 대응하는 하나 이상의 선택적 추가 특성을 더 포함할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 장치(300)의 개략도를 도시한다. 장치(300)의 구현예는 도 1 및 도 2에 도시되는 구현예와 유사하다.
도 3에 도시된 예에서, 기준 회로(102)는 검출 신호(107) 및 변조 신호에 기초한 기준 신호(308)를 생성하도록 구성되는 위상 고정 루프 회로 또는 지연 고정 루프 회로를 포함할 수 있다. 위상 고정 루프 회로 또는 지연 고정 루프 회로는 예를 들면 아날로그 또는 디지털 회로로서 구현될 수 있다. 예를 들면 위상 고정 루프 회로(313)(도 3에 도시됨)는 예를 들면 기준 발진기 신호를 생성하도록 구성되는 기준 발진기 회로(316)를 포함할 수 있다. 기준 신호(308)는 기준 발진기 회로에 의해 발생되고 검출 신호(107)에 위상 고정되는 위상-고정 기준 발진기 신호에 기초하거나 위상-고정 기준 발진기 신호일 수 있다. 기준 발진기 회로(316)는 예를 들면, 이미저와 별개의 회로, 예를 들면 센서 회로(103)와 별개의 회로에 배열될 수 있는 전압 제어 발진기를 포함할 수 있거나 전압 제어 발진기일 수 있다. 예를 들면 기준 발진기 회로(316)는 예를 들면 픽셀 어레이를 구비한 이미저 칩의 일부가 아니도록 배열될 수 있다. 예를 들면 기준 발진기 회로(316)는 조정가능한 수정 발진기일 수 있다. 위상 고정 루프 회로(313)는 또한 기준 발진기 신호의 위상과 위상 비교기(315)에 의해 수신되는 검출 신호(107)의 위상을 비교하도록 구성되는 위상 비교기(315)를 포함할 수 있다. 위상 고정 루프 회로(313)는 출력 기준 발진기 신호(308)가 위상 비교기의 제 1 입력 단자에 피드백될 수 있고 위상 비교기(315)의 제 2 입력 단자가 검출기 신호를 수신할 수 있는 방식으로 구현될 수 있다. 위상 비교기(315)는 기준 발진기 신호(308)의 위상과 위상 비교기(315)에 의해 수신되는 검출 신호(107)의 위상의 비교에 기초한 비교 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 예를 들면 비교 신호는 기준 발진기 신호의 위상과 검출 신호의 위상 사이의 위상차를 표시하거나 위상차에 비례할 수 있다.
장치의 위상 고정 루프 회로(313)는 위상 비교기와 기준 발진기 회로(316) 사이에 접속될 수 있는 루프 필터(317)를 더 포함할 수 있다. 루프 필터(317)는 예를 들면, 저역 필터를 포함할 수 있다. 비교 신호는 루프 필터(317)에 의해 필터링될 수 있고 필터링된 신호는 기준 발진기 회로(316)에 의해 출력되는 기준 발진기 신호(308)를 구동하거나 제어하는데 사용될 수 있다. 기준 발진기 회로(316)의 기준 신호(308) 출력은 제어될 수 있거나 피드백된 기준 발진기 신호(308)와 검출 신호(107) 사이의 위상차에 기초하여 할 수 있다. 위상 고정 루프 회로(313)는 비교 신호에 기초하여 기준 발진기 신호(308)의 위상을 검출 신호(107)의 위상으로 조정하도록 구성될 수 있고, 기준 발진기 신호(308) 출력의 위상은 검출 신호(107)의 위상에 고정될 수 있거나 매칭될 수 있다. 예를 들면 사전정의된 발진기 신호 주파수는 1 MHz와 300 MHz 사이, 예를 들면 5MHz와 100MHz 사이, 예를 들면 5 MHz와 30 MHz 사이에 있을 수 있다.
안정된 기준 신호(308)를 생성하기 위해, 루프 필터(317)의 대역폭은 잡음 또는 지터에 낮게 반응할 수 있도록 선택될 수 있다. 예를 들면 대역폭은 요구되거나 원하는 노출 시간에 기초할 수 있다. 예를 들면 노출 시간은 센서 회로(103)(예를 들면 픽셀 어레이)가 거리 정보를 결정하기 위해 인입하는 반사된 EM 파(112)에 노출될 수 있도록 시간의 양을 말한다. 위상 고정 루프 회로(313)의 루프 필터(317)의 대역폭은 발생된 기준 신호가 적어도 노출시간 동안, 예를 들면 100 ㎲와 수 ms 사이, 예를 들면 2, 5, 10 ms 동안 실질적으로 일정할 수 있다(예를 들면 일정한 위상을 가질 수 있다). 예를 들면, 루프 필터(317)의 대역폭은 노출 시간의 -10 %와 10 % 사이에 기초할 수 있다. 루프 필터(317)의 대역폭은 10 KHz 미만, 예를 들면 100 Hz와 10KHz 사이, 예를 들면 약 1 KHz와 2 KHz 사이의 대역폭 주파수 범위를 가질 수 있다. 이 경우, 광이 예를 들면 조명 유닛으로부터 직접 들어오는 경우나, 광이 물체에 의해 반사되는 경우 영향을 작게 미칠 수 있거나 영향을 전혀 미치지 않을 수 있고, 장치(예를 들면 TOF 시스템)는 도 6에 도시된 바와 같이, 상이한 전파 경로 (예를 들면 화살표(618, 619)로 표시됨)를 갖는 자기-동기화 조명 유닛을 사용할 수 있다.
기준 회로(102)는 위상 고정 루프 회로(313)에 접속될 수 있거나 위상 고정 루프의 일부로서 구현될 수 있는 위상 시프트 회로(314)를 더 포함할 수 있다. 위상 시프트 회로(314)는 검출 신호(107)와 비교하여 상이한 위상 오프셋을 갖는 복수의 기준 신호(208)를 순차적으로 생성하도록 구성될 수 있다. 예를 들면 기준 신호는 검출 신호(107)에 대해 제 1 위상 오프셋을 가질 수 있다. 후속하는 제 2 기준 신호는 검출 신호(107) 등에 비해 제 2의 (상이한) 미리 결정된 위상 오프셋을 가질 수 있다.
복수의 기준 신호(208)는 센서 회로(103)에 (예를 들면 픽셀 센서 어레이(322)의 각각의 픽셀 요소에) 순차적으로 인가될 수 있다. 포토게이트에 인가되는 기준 신호 및/또는 복수의 기준 신호(208)의 주파수 및/또는 주파수들(fr)은 변조 기준 신호(108)의 변조 주파수(fm)의 배수에 기초하거나 이와 동일하거나 변조 기준 신호(108)의 변조 주파수(fm)의 배수일 수 있다.
각각의 픽셀 요소는 투과 전하 수집 포토게이트, 예를 들면 복수의 포토게이트를 포함할 수 있다. 다중 포토게이트 픽셀 요소에서, 상이한 위상 오프셋을 갖는 복수의 기준 신호(208)는 픽셀 요소의 포토게이트에 인가될 수 있다. 예를 들면, 픽셀 요소에서 각각의 포토게이트는 상이한 위상 오프셋을 갖는 기준 신호에 의해 바이어스될 수 있다. 예를 들면, 두 개의 포토게이트 픽셀 요소는 제 1 포토게이트 및 제 2 포토게이트를 가질 수 있다. 예를 들면 제 1 기준 신호는 제 1 포토게이트에 인가될 수 있고, 제 1 기준 신호의 반전 신호는 제 2 포토게이트에 인가될 수 있다. 그 후, 상이한 위상을 갖는 제 2 기준 신호는 제 1 포토게이트에 인가될 수 있고, 제 2 기준 신호의 반전 신호는 제 2 포토게이트에 인가될 수 있다. 예를 들면, 2 개의 기준 신호와 2 개의 기준 신호의 반전 신호가 사용될 수 있고, 여기서 제 1 기준 신호는 예를 들면 90°, 120°, 150°, 또는 180°의 제 2 기준 신호로부터의 위상 오프셋을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 상이한 오프셋을 갖는 기준 신호(208)에 기초한 하나 초과의 센서 신호가 동시에 발생될 수 있거나 센서 신호의 정확성이 증가될 수 있다.
수신되고 반사된 EM 파(112)가 픽셀 요소의 포토게이트에 인가된 바이어스와 동일한 주파수로 변조될 수 있기 때문에, 제 1 포토게이트 및 제 2 포토게이트로부터의 전기 신호 출력의 차는 조명원과 PMD 센서 회로(103) 사이의 위상 지연에 직접적으로 의존할 수 있다. 기준 신호(108)와 센서 신호(109)의 교차-상관 함수(cross-correlation function)는 물체와 센서 회로(103) 사이의 거리 정보를 결정하는데 사용될 수 있다. 계산된 거리 정보는 반사된 EM 파(112)와 예를 들면, 변조 주파수에 의해 분할되는 검출 신호(107) 사이의 위상 지연에 비례할 수 있다.
프로세싱 회로(104)는 물체에 관련되는 거리 정보를 결정하기 위해 센서 신호(109)와 기준 신호(108)에 기초하는 교차-상관 함수의 최대치를 결정하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 위상 지연은 반사된 EM 파(112)와 복수의 기준 신호(208)에 기초하여 발생되는 복수의 센서 신호(209)의 크기(예를 들면 전압 또는 전류)로 표시되는 교차-상관 값을 기초로 하여 결정될 수 있다. 예를 들면, 위상 지연은 최상으로 변조된 전자파의 위상에 매칭하는 위상을 갖는 기준 신호에 의해 발생되는 센서 신호(109)로 표시되는 최대 교차-상관 값에 대응하는 위상 오프셋을 식별함으로써 및/또는 예를 들면 최대 검출된 전류 또는 전압에 대응하는 위상 오프셋을 식별함으로써 결정될 수 있다.
본 출원에서는 센서 회로의 동작이 단일 픽셀 요소에 대해 기술되지만, 센서 회로의 픽셀 어레이의 픽셀 요소는 동시에 동작하도록 구성되고 반사된 EM 파의 위상 지연 검출은 예를 들면, 픽셀 어레이의 병렬의 복수의 픽셀 요소에 의해 수행될 수 있다는 것이 이해될 수 있다. 예를 들면 복수의 기준 신호(208)는 센서 회로의 픽셀 요소 각각에 동시에 인가될 수 있다.
픽셀 어레이(322)는 예를 들면 픽셀 요소의 2차원 어레이일 수 있다. 각각의 픽셀 요소는 인입하는 반사된 EM 파(112)와 같은 인입하는 EM 파의 검출을 위해 광검출기 회로를 포함할 수 있다. 광검출기 회로는 픽셀 요소의 센서 신호(109)를 생성하도록 구성될 수 있고, 픽셀 요소의 센서 신호(109)는 픽셀 요소에 의해 반사되고 변조된 EM 파로 인해 픽셀 요소에 의해 발생되는 복수의 광 발생 전하 캐리어에 비례할 수 있다. 예를 들면, 센서 회로(103)는 PMD로서 구성될 수 있다. 예를 들면, 각각의 픽셀 요소는 픽셀 요소에 의해 수신되는 EM 파에 기초한, 물체에 관한 거리 정보를 생성하기 위한 거리 정보 또는 데이터를 표시하는 픽셀 이미지 데이터를 생성하기 위해 PMD 회로로서 구성될 수 있다.
각각의 포토게이트는 발생 존, 예를 들면 공핍 영역 또는 공간 전하 영역과 같은 감광 영역을 포함할 수 있고, 광 발생 전하 캐리어는 예를 들면 인입하는 반사된 EM 파에 의해 발생될 수 있다. 광 발생 전하 캐리어는 예를 들면 양의 전하-캐리어, 예를 들면 홀, 또는 음의 전하-캐리어, 예를 들면 전자를 포함할 수 있다. 발생 구역에서 발생되는 광 발생 전하 캐리어의 수는 포토게이트가 인가된 기준 신호(108)에 의해 바이어스될 때 포토게이트에 의해 수신되는 반사된 EM 파(112)의 강도에 비례할 수 있다. 센서 신호(109)는 발생 구역에서 발생되는 광 발생 전하 캐리어의 수에 기초할 수 있고 예를 들면 전압, 전류 또는 저항 신호일 수 있다.
몇몇 예에서, 검출기 회로(101)는 센서 회로(103)의 픽셀 어레이(322)로부터 하나 이상의 픽셀을 포함할 수 있다. 예를 들면, 센서 회로(103)의 픽셀 어레이(322)로부터의 하나 이상의 픽셀은 검출기 회로(101)의 기능을 적어도 부분적으로 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 픽셀은 장치 외부의 조명원으로부터 변조된 전자파 신호(106)를 수신하도록 구성될 수 있고, 검출 신호(107)를 기준 신호(108)를 생성하는 기준 회로(102)에 제공할 수 있다. 하나 이상의 픽셀은 변조된 전자파 신호(106)를 수신하고 예를 들면, 물체에 관련되는 거리 정보를 얻기 위해 요구될 수 있는 적분 계산 없이 PMD의 보정 기능을 활성화하지 않고 검출 신호(107)를 제공할 수 있다. 다음으로, 센서 회로(103)의 픽셀 어레이(322)로부터의 하나 이상의 픽셀은 물체에 관련되는 거리 정보를 결정하거나 전술된 교차-상관 함수에 기초하여 물체의 3차원 이미지를 생성하는 데 사용될 수 있다.
더 많은 세부 사항 및 양태는 (예를 들면 수신기 회로, 기준 회로, 센서 회로, 프로세싱 회로에 관해) 전술되거나 후술하는 실시예와 관련하여 언급된다. 도 3에 도시되는 실시예는 제안된 개념과 관련하여 언급되는 하나 이상의 양태 또는 전술되거나(예를 들면 도 1 및 도 2) 후술하는(도 4 내지 도 7) 하나 이상의 실시예에 대응하는 하나 이상의 선택적인 추가의 특성을 포함할 수 있다.
도 4는 실시예에 따른 조명원(105)의 개략도를 도시한다. 조명원(105)은 사전정의된 발진기 신호 주파수를 갖는 발진기 신호를 생성하도록 구성되는 발진기 회로(420)를 포함한다. 조명원(105)은 외부의 비행 시간 카메라(424)에 발진기 신호의 사전정의된 발진기 신호 주파수에 기초한 변조 주파수를 갖는 변조된 전자파 신호(106)를 방출하도록 구성되는 방출 회로(421)를 더 포함한다.
발진기 회로(420)는 예를 들면 사전정의된 발진기 신호 주파수를 갖는 발진기를 생성하는 클록 발생기 회로에 또는 클록 발생기 회로의 적어도 일부에 결합될 수 있다. 변조 주파수는 예를 들면 발진기 신호에 기초하여 사전정의된 발진기 신호 주파수와 실질적으로 동일하거나 사전정의된 발진기 신호 주파수의 배수일 수 있다.
방출 회로(421)는 적외선 EM 파 또는 가시적인 EM 파를 포함할 수 있고, 변조된 전자파 신호는 예를 들면, 적외선 또는 가시적인 전자파를 포함할 수 있다. 방출 회로는 예를 들면, 하나 이상의 적외선 또는 가시광 방출 다이오드를 포함할 수 있고, 발진기 회로(420)는 변조 주파수가 발진기 신호의 사전정의된 발진기 신호 주파수에 기초할 수 있도록 발광 다이오드에 결합될 수 있다.
외부의 비행 시간 카메라(424)는 예를 들면 전술되거나 후술하는 장치의 특성 중 하나 이상 또는 전부를 가지도록 구성될 수 있다. 예를 들면 장치(100, 200, 300, 500, 600)는 조명원(105)으로부터 변조된 전자파 신호(106)를 수신하기 위해 본 실시예에서 구현될 수 있는 비행 시간 카메라로서 구성될 수 있다.
조명원의 구현 (예를 들면 조명원에 의한 발진기 신호의 발생)으로 인하여, 컴포넌트 지연으로 인한, 예를 들면 외부 변조 제어 디바이스로 인한, (예를 들면 TOF 카메라로 인한) 거리 측정 오류를 피할 수 있다.
더 많은 세부 사항 및 양태는 (예를 들면 수신기 회로, 기준 회로, 센서 회로, 프로세싱 회로와 같이) 전술되거나 후술하는 실시예와 관련하여 언급된다. 도 4에 도시되는 실시예는 제안된 개념과 관련하여 언급되는 하나 이상의 양태 또는 전술되거나(예를 들면 도 1 내지 도 3) 후술하는(예를 들면 도 5 내지 도 7) 하나 이상의 실시예에 대응하는 하나 이상의 선택적 추가 특성을 포함할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 장치(500)의 개략도를 도시한다. 장치(500)의 구현예는 도 1에 도시되는 구현예와 유사하다. 도 5에 도시된 바와 같이, 장치(500)는 장치(500)와 조명원(105) 사이의 하나 이상의 비감광성(예를 들면, 비-시간-감지(non-time-sensitive) 제어 신호(223))를 송신하기 위해 조명원(105)에 광학적으로 접속될 수 있다. 예를 들면 인에이블 제어 신호(523)는 장치(500)로부터 조명원(105)에 송신될 수 있다. 조명원이 동작할 수 있을 때 조명원은 변조된 EM 파(106)를 송신하기 시작할 수 있다. 예를 들면, 도 5는 픽셀 어레이(222), 기준 회복 회로(502) 및 포토다이오드(503)를 포함하는 TOF 장치(500)를 도시한다.
더 많은 세부 사항 및 양태는 (예를 들면 조명원에 관해) 전술되거나 후술하는 실시예와 관련하여 언급된다. 도 5에 도시되는 실시예는 제안된 개념과 관련하여 언급되는 하나 이상의 양태 또는 전술되거나(예를 들면 도 1 내지 도 4) 후술하는(예를 들면 도 6 및 도 7) 하나 이상의 실시예에 대응하는 하나 이상의 선택적 추가 특성을 포함할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 장치(600)의 개략도를 도시한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 변조된 EM 파는 예를 들면 조명원에 의해 방출될 수 있다. 다중 경로는 변조된 EM 파에 의해 취득될 수 있다. EM 파에 의해 취득된 경로는 변조된 EM 파가 물체에 의해 반사되는 결과를 가져올 수 있다. 취득된 다른 경로는 장치로 직접 송신하는 결과를 가져올 수 있다. 장치(600)의 구현예는 도 5에 도시되는 구현예와 유사하다. 예를 들면 도 6은 픽셀 어레이(222), 기준 회복 회로(602) 및 포토다이오드(603)를 포함하는 TOF 장치(600)를 도시한다.
더 많은 세부 사항 및 양태는 (예를 들면 수신기 회로, 기준 회로, 센서 회로, 프로세싱 회로에 관해) 전술되거나 후술하는 실시예와 관련하여 언급된다. 도 6에 도시되는 실시예는 제안된 개념과 관련하여 언급된 하나 이상의 양태 또는 전술되거나(예를 들면 도 1 내지 도 5) 또는 후술하는(예를 들면 도 7) 하나 이상의 실시예에 대응하는 하나 이상의 선택적 추가 특성을 포함할 수 있다.
도 7은 물체에 관련된 거리 정보를 결정하는 방법(700)의 플로우 차트를 도시한다.
방법(700)은 조명원으로부터 변조된 전자파 신호를 수신하는 단계(710)와 변조된 전자파 신호의 변조 주파수에 의존하는 주파수를 갖는 검출 신호를 제공하는 단계(720)를 포함할 수 있다.
방법(700)은 검출 신호에 기초하여 기준 신호를 생성하는 단계(730)를 더 포함할 수 있다.
방법(700)은 기준 신호에 기초하여, 조명원에 의해 방출되고 물체에 의해 반사되는 반사되고 변조된 전자파에 기초한 센서 신호를 생성하는 단계(740)를 더 포함할 수 있다.
방법(700)은 센서 신호에 기초하여 물체에 관련된 거리 정보를 결정하는 단계(750)를 더 포함할 수 있다.
더 많은 세부 사항 및 양태는 (예를 들면 변조된 전자파 신호, 검출 신호, 기준 신호 및 센서 신호에 관해) 전술된 실시예와 관련하여 언급된다. 도 7에 도시된 실시예는 제안된 개념과 관련하여 언급되는 하나 이상의 양태 또는 전술된(예를 들면 도 1 내지 도 6) 하나 이상의 실시예에 대응하는 하나 이상의 선택적인 추가 특성을 포함할 수 있다.
본 출원에서 기술되는 몇몇 실시예는 자기-동기화 조명 유닛을 사용하는 비행 시간 시스템에 관한 것이다. 온-칩 조명 제어는 지연으로 인한 거리 측정 오류를 초래할 수 있다. 예를 들면 온-칩 조명 제어로, 이미저는 변조 기준 발생기와 픽셀 어레이 사이의 제 1 지연을 변조 기준 발생기와 입사광 사이의 제 2 지연과 비교할 수 있다. 국부 기준 발진기를 포함할 수 있는 외부 조명 유닛을 사용함으로써, 외부 조명 제어기는 변조된 광을 방출할 수 있고, 요구되는 기준 신호는 예를 들면 수정 발진기를 가지고 또는 수정 발진기를 사용하여 조명원의 조명 제어 유닛에서 국부적으로 발생될 수 있다. 이러한 변조된 광을 수신하는 장치 (예를 들면 이미저)는 기준 회복 유닛, 예를 들면 기준 회로의 도움으로 그 자신의 기준을 생성할 수 있다. 이러한 구현으로 인해, 자기-동기화 조명 유닛을 사용하는 TOF 시스템이 이루어질 수 있다. 자기-동기화 조명 유닛은 온-칩 조명제어기에서 발생하는 지연이 제거되고 억제될 수 있도록 클록 회복 유닛과 유사하게 구현될 수 있다.
전술한 실시예로 인해, 예를 들면 장치 내의 컴포넌트로 인한 지연과 같은 지연을 피할 수 있다. 따라서, 거리 측정치의 왜곡을 피할 수 있다. 전술한 실시예는 예를 들면, 이미저와 조명 유닛 사이에서 어떠한 오류도 발생하기 쉽지 않아야 하고 고가의 접속도 필요로 하지 않는다.
예시적인 실시예는 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터 또는 프로세서에서 실행될 때 위의 방법 중 하나의 방법을 수행하기 위한 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 프로그램을 더 제공할 수 있다. 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 위에서 기술된 다양한 방법의 동작이 프로그래밍된 컴퓨터에 의해 수행될 수 있다는 것을 쉽게 인식할 것이다. 본 출원에서, 몇몇 예시적인 실시예는 또한 머신 또는 컴퓨터 판독가능하고 명령어의 머신-실행가능한 또는 컴퓨터-실행가능한 프로그램을 인코딩하는 디지털 데이터 저장 매체와 같은 프로그램 저장 디바이스를 망라하고자 의도된 것이고, 이때 명령어는 위에서 기술된 방법의 동작 중 몇몇 또는 전부를 수행한다. 프로그램 저장 디바이스는 예를 들면 디지털 메모리, 자기 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 저장 매체, 하드 드라이브, 또는 광학적으로 판독가능한 디지털 데이터 저장 매체일 수 있다. 다른 예시적인 실시예는 또한 전술한 방법의 동작을 수행하도록 프로그래밍된 컴퓨터 또는 전술한 방법의 동작을 수행하도록 프로그래밍된 (필드) 프로그래머블 로직 어레이((field) programmable logic arrays, (F)PLAs) 또는 (필드) 프로그래머블 게이트 어레이((field) programmable gate arrays, (F)PGAs)를 커버하도록 의도된다.
발명의 설명 및 도면은 단지 본 개시의 원리를 설명할 뿐이다. 따라서 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 출원에서 명시적으로 기술되지 않았거나 도시되지 않았지만 본 개시의 원리를 구체화하고 본 개시의 정신과 범위 내에 포함되는 다양한 구성을 고안할 수 있을 것이라는 것이 이해될 것이다. 또한, 본 출원에서 인용된 모든 예는 독자가 발명자에 의해 기여된 본 개시의 원리 및 개념을 이해하는데 도움을 주어 기술을 발전시키려는 단지 교육적 목적으로 명확히 의도된 것이고, 그와 같이 구체적으로 인용된 예 및 조건으로 한정하지 않는다고 이해되어야 한다. 또한, 본 개시의 원리, 양태 및 실시예뿐만 아니라 본 개시의 특정 예를 인용하는 본 출원에서의 모든 기술은 그 등가물을 포함하도록 의도된다.
(특정 기능을 수행하는) "... 하는 수단"으로 표시되는 기능 블록은 각각 특정 기능을 수행하도록 구성되는 회로를 포함하는 기능 블록으로 이해되어야 한다. 따라서, "무엇을 하기 위한 수단"은 "무엇을 하도록 구성된 또는 무엇을 하기에 적합한 수단"으로 이해될 것이다. 따라서 특정한 기능을 수행하도록 구성되는 수단은 그러한 수단이 반드시 (주어진 순간에) 그 기능을 수행하고 있다는 것을 의미하지는 않는다.
"수단", "센서 신호를 제공하는 수단", "송신 신호를 발생하는 수단" 등과 같이 표시되는 임의의 기능 블록을 포함하는, 도면에 도시되는 다양한 요소의 기능은 "신호 제공자", "신호 프로세싱 유닛", "프로세서", "제어기" 등과 같은 전용 하드웨어와, 적절한 소프트웨어와 관련되는 소프트웨어를 실행할 수 있는 하드웨어의 사용을 통해 제공될 수 있다. 또한, "수단"으로 본 출원에서 기술되는 임의의 엔티티는 "하나 이상의 모듈", "하나 이상의 디바이스", "하나 이상의 유닛" 등에 대응하거나 이들로 구현될 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 기능은 단일의 전용 프로세서에 의해, 단일의 공유된 프로세서에 의해 또는 복수의 개별 프로세서 중 몇몇이 공유될 수 있는 복수의 개별 프로세서에 의해 제공될 수 있다. 또한, "프로세서" 또는 "제어기"라는 용어의 명시적인 사용은 소프트웨어를 실행할 수 있는 하드웨어만을 언급하는 것으로 해석되지 않아야 하고, 이것으로 한정하는 것은 아니지만 디지털 신호 프로세서(digital signal processor, DSP) 하드웨어, 네트워크 프로세서, 주문형 반도체(application specific integrated circuit, ASIC), 필드 프로그래머블 게이트 어레이(field programmable gate array, FPGA), 소프트웨어를 저장하기 위한 판독 전용 메모리(read only memory, ROM), 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM), 및 비-휘발성 저장 장치를 암시적으로 포함할 수 있다. 종래의 및/또는 주문 제작한 다른 하드웨어가 또한 포함될 수 있다.
본 출원에서 임의의 블록도는 본 개시의 원리를 구체화하는 예시적인 회로의 개념도를 나타낸다는 것이 본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에 의해 인식되어야 한다. 마찬가지로, 임의의 플로우 차트, 플로우 다이어그램, 상태 전이 다이어그램, 의사 코드 등이 컴퓨터 판독가능한 매체에 실질적으로 표시되어, 그러한 컴퓨터 또는 프로세서가 명시적으로 도시되든 아니 되든, 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 실행될 수 있는 다양한 프로세서를 나타낸다는 것이 인식될 것이다.
또한, 다음의 청구범위는 이로써 발명의 설명에 통합되며, 각각의 청구항은 자체를 개별의 실시예로서 주장할 수 있다. 각각의 청구항이 자체를 개별의 실시예로서 주장할 수 있지만, - 종속항이 청구범위에서 하나 이상의 다른 청구항과의 특정 조합을 지칭할 수 있지만 - 다른 실시예가 또한 종속항과 각각의 다른 종속항 또는 독립항의 주제와의 조합을 포함할 수 있다는 것을 주목해야 한다. 특정 조합이 의도되지 않는다는 것을 명시하지 않는 한 그러한 조합이 본 출원에서 제안된다. 또한, 청구항이 임의의 다른 독립항에 직접적으로 종속하지 않을지라도 그 청구항의 특징을 임의의 다른 독립항에 포함시키는 것 또한 의도된다.
또한, 명세서나 청구범위에 개시되는 방법은 이러한 방법의 각각의 동작을 각각 수행하는 수단을 갖는 디바이스에 의해 구현될 수 있다는 것을 주목해야 한다.
또한, 명세서 또는 청구범위에 개시되는 복수의 동작 또는 기능의 개시는 특정 순서 내에 있는 것으로 해석되지 않을 수 있다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 복수의 동작 또는 기능의 개시는 그러한 동작 또는 기능이 기술적 이유로 호환되지 않는 경우가 아니라면 복수의 동작 또는 기능을 특정 순서로 제한하지 않을 것이다. 또한, 몇몇 실시예에서, 단일의 동작은 복수의 하위 동작을 포함하거나 복수의 하위 동작으로 나누어질 수 있다. 그러한 하위 동작은 명시적으로 배제되지 않는 한 이러한 단일 동작의 개시에 포함될 수 있고 그의 일부일 수 있다.

Claims (20)

  1. 장치(100, 200)로서,
    조명원으로부터 변조된 전자파 신호(106)를 수신하고 상기 변조된 전자파 신호(106)의 변조 주파수에 의존하는 주파수를 갖는 검출 신호(107)를 제공하도록 구성되는 검출기 회로(101)와,
    상기 검출 신호(107)에 기초하여 기준 신호(108)를 생성하도록 구성되는 기준 회로(102)와,
    상기 기준 신호에 기초하여, 상기 조명원에 의해 방출되고 물체에 의해 반사되는 반사되고 변조된 전자파(112)에 기초한 센서 신호(109)를 생성하도록 구성되는 센서 회로(103)와,
    상기 센서 신호에 기초하여 상기 물체에 관련되는 거리 정보를 결정하도록 구성되는 프로세싱 회로(104)를 포함하는
    장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출기 회로(101)는 상기 검출 신호(107)를 생성하도록 구성되는 적외선 광검출기를 포함하고, 상기 변조된 전자파 신호(106)는 적외선 전자파 신호인
    장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기준 신호(108)의 주파수는 상기 검출 신호(107)의 주파수와 동일한
    장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기준 회로(102)는 상이한 위상 오프셋을 갖는 복수의 기준 신호(208)를 생성하도록 구성되고, 상기 센서 회로(103)는 상기 복수의 기준 신호(208)에 기초하여, 상기 조명원에 의해 방출되고 상기 물체에 의해 반사되는 상기 반사되고 변조된 전자파(112)에 기초한 복수의 센서 신호(209)를 생성하도록 구성되고, 상기 프로세싱 회로(104)는 상기 복수의 센서 신호(209)에 기초하여 상기 물체에 관련되는 거리 정보를 결정하도록 구성되는
    장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기준 회로(102)는 상기 검출 신호(107)에 기초하여 상기 기준 신호(108)를 생성하도록 구성되는 위상 고정 루프 회로 또는 지연 고정 루프 회로를 포함하는
    장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 위상 고정 루프 회로(313)는,
    기준 발진기 신호(308)의 위상과 위상 비교기(315)에 의해 수신되는 상기 검출 신호(107)의 위상의 비교에 기초하여 비교 신호를 생성하도록 구성되는 상기 위상 비교기(315)와,
    상기 기준 발진기 신호(108)를 생성하도록 구성되는 기준 발진기 회로(316)를 포함하며,
    상기 위상 고정 루프 회로(313)는 상기 비교 신호에 기초하여 상기 기준 발진기 신호(308)의 위상을 상기 검출 신호(107)의 위상으로 조정하도록 구성되는
    장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 기준 회로(102)는 위상 시프트 회로(314)를 더 포함하고, 상기 위상 시프트 회로(314)는 상기 검출 신호(107)와 비교하여 상이한 위상 오프셋을 갖는 복수의 기준 신호(208)를 순차적으로 출력하도록 구성되는
    장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 위상 고정 루프 회로(313)는 100 KHz보다 낮은 대역폭 주파수 범위를 갖는 루프 필터(317)를 더 포함하는
    장치.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 센서 회로(103)는 픽셀 요소의 어레이(322)를 포함하고, 각각의 픽셀 요소는 반사되고 변조된 전자파(112)를 수신하고 상기 반사되고 변조된 전자파(112)와 상기 기준 신호(108)에 기초하여 상기 픽셀 요소의 센서 신호(109)를 생성하도록 구성되는
    장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    각각의 픽셀 요소는 상기 픽셀 요소의 센서 신호(109)를 생성하도록 구성되는 광검출기 회로를 포함하고, 상기 픽셀 요소의 센서 신호(109)는 상기 반사되고 변조된 전자파(112)로 인해 상기 픽셀 요소에 의해 생성되는 복수의 광 발생 전하 캐리어(photogenerated charge carriers)를 나타내는
    장치.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 프로세싱 회로(104)는 상기 물체와 관련되는 상기 거리 정보를 결정하기 위해 상기 센서 신호(109)와 상기 기준 신호(108)에 기초하여 교차-상관 함수의 최대치를 결정하도록 구성되는
    장치.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 프로세싱 회로(104)는 상기 물체에 관련되는 거리 정보에 기초하여 상기 물체의 3차원 이미지를 생성하도록 구성되는
    장치.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 프로세싱 회로(104)는 또한 보정 오프셋 값을 결정하기 위해 보정 물체에 관련되는 결정된 거리 정보를 상기 보정 물체의 알려진 거리 값과 비교하고, 상기 센서 신호와 상기 보정 오프셋 값에 기초하여 상기 물체에 관련되는 거리 정보를 결정하도록 구성되는
    장치.
  14. 장치(100, 200)로서,
    상기 장치 외부의 조명원으로부터 변조 제어 신호(206)를 수신하도록 구성되는 수신기 회로(201) - 상기 변조 제어 신호(206)는 상기 조명원에 의해 방출되는 변조된 전자파(111)의 주파수에 기초한 변조 주파수를 가짐 - 와,
    상기 변조 제어 신호(206)에 기초하여 상이한 위상 오프셋을 갖는 복수의 기준 신호(208)를 생성하도록 구성되는 기준 회로(102)와,
    상기 복수의 기준 신호(208)에 기초하여, 상기 조명원에 의해 방출되고 물체에 의해 반사되는 반사되고 변조된 전자파(112)에 기초한 복수의 센서 신호(209)를 생성하도록 구성되는 센서 회로(103)와,
    상기 복수의 기준 신호(208)와 상기 반사되고 변조된 전자파(112)에 기초하여 상기 물체에 관련되는 거리 정보를 결정하도록 구성되는 프로세싱 회로(104)를 포함하는
    장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 복수의 기준 신호(208)의 주파수는 상기 변조 제어 신호(206)의 상기 변조 주파수의 배수와 동일하거나 상기 변조 제어 신호(206)의 상기 변조 주파수의 배수인
    장치.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 기준 회로(102)는 위상 고정 루프 회로를 포함하고,
    상기 위상 고정 루프 회로는,
    기준 발진기 신호의 위상과 위상 비교기(315)에 의해 수신되는 검출 신호의 위상의 비교에 기초하여 비교 신호를 생성하도록 구성되는 상기 위상 비교기(315)와,
    상기 기준 발진기 신호를 생성하도록 구성되는 기준 발진기 회로(316)를 포함하며,
    상기 위상 고정 루프 회로(313)는 상기 비교 신호에 기초하여 상기 기준 발진기 신호(308)의 위상을 상기 검출 신호의 위상으로 조정하도록 구성되는
    장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 기준 회로(102)는 위상 시프트 회로(314)를 더 포함하고, 상기 위상 시프트 회로(314)는 상기 검출 신호(107)와 비교하여 상이한 위상 오프셋을 갖는 복수의 기준 신호(208)를 순차적으로 출력하도록 구성되는
    장치.
  18. 조명원(105)으로서,
    사전정의된 발진기 신호 주파수를 갖는 발진기 신호를 생성하도록 구성되는 발진기 회로(420)와,
    외부의 비행 시간(time of flight) 카메라(424)에 상기 발진기 신호의 상기 사전정의된 발진기 신호 주파수에 기초한 변조 주파수를 갖는 변조된 전자파 신호(106)를 방출하도록 구성되는 방출 회로(421)를 포함하는
    조명원.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 사전정의된 발진기 신호 주파수는 1 MHz와 300 MHz 사이에 존재하는
    조명원.

  20. 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
    상기 방출 회로(421)는 적외선 방출 회로를 포함하고 상기 변조된 전자파 신호는 적외선 전자파를 포함하는
    조명원.
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