KR20180113525A - 다중 경로 오차를 검출하기 위한 비행 시간 거리 측정 디바이스 및 방법 - Google Patents

다중 경로 오차를 검출하기 위한 비행 시간 거리 측정 디바이스 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 개시내용은 비행 시간 거리 측정 디바이스에 관한 것이다. 광원(24)은 복수의 방출부(70, 72)를 포함하고, 그 각각은 서브영역(R1, R2)의 각각의 것을 조명한다. 광 수신기(26)는 방출부(70, 72)의 각각의 것에 대응하는 복수의 수신부(74, 76)를 포함한다. 제1 제어기(28)는 (i) 기본 주파수의 N차 조화 성분을 포함하는 방출광을 방출하도록 제1 방출부(70)를 제어하고, (ii) M차 조화 성분을 포함하는 방출광을 방출하도록 제2 방출부(72)를 제어한다. 제2 제어기(30)는 N차 및 M차 조화 성분에 감응하도록 제1 방출부(70)에 대응하는 특정 수신부(74)를 제어한다. 다중 경로 검출기(82)는 특정 수신부(74)가 N차 및 M차 성분의 모두를 감지할 때 다중 경로 오차의 발생을 검출한다.

Description

다중 경로 오차를 검출하기 위한 비행 시간 거리 측정 디바이스 및 방법
본 개시내용은 다중 경로 오차(multipath error)를 검출하기 위한 비행 시간(time-of-flight) 거리 측정 디바이스 및 방법에 관한 것이다.
장면(scene) 내의 물체까지의 거리를 측정하기 위한 방법으로서, 비행 시간(TOF) 기술이 개발되어 왔다. 이러한 TOF 기술은 자동차 산업, 인간-인터페이스 및 게이밍, 로봇 공학 등과 같은 다양한 분야에 사용될 수도 있다. 일반적으로, TOF 기술은 광원으로부터 방출된 변조광으로 장면을 조명함으로써 그리고 장면 내의 물체에 의해 반사된 반사광을 관찰함으로써 작용한다. 방출광과 반사광 사이의 위상차를 측정함으로써, 물체까지의 거리가 계산된다(예를 들어, 특허문헌 1 내지 4 참조).
이러한 통상의 TOF 기술을 사용하는 거리 측정 디바이스에서, 다중 경로 간섭이 측정된 거리의 정확도에 영향을 미칠 수도 있다. 다중 경로 간섭은 방출광이 서로 상이한 경로 길이를 갖는 다수의 경로를 따라 진행하고 이어서 적분광(integrated light)으로서 단일의 광 수신기에 의해 감지될 때 발생한다. 상이한 경로 길이를 따른 광의 위상은 서로 상이하지만, 통상의 거리 측정 디바이스는 적분광의 혼합 위상에 기초하여 거리를 컴퓨팅한다. 따라서, 컴퓨팅된 거리는 다중 경로 간섭으로부터 발생하는 오차값을 포함할 수도 있다.
특허문헌 5는 광 수신기의 노광량에 기초하여 다중 경로 오차를 검출하기 위한 기술을 제시하고 있다. 특허문헌 5에서, 광 방출기(light emitter)가 광을 방출하여 소정의 영역을 조명한다. 영역은 복수의 서브영역으로 분할되고, 제어기가 각각의 서브영역에 대해 방출광의 양을 변동하도록 광 방출기를 제어하여, 상이한 타이밍에 상이한 발광 패턴을 방출하도록 구성된다. 제어기는 각각의 서브영역에 대해 광 수신기에서 수신된 광의 노광량을 계산하고, 계산된 노광량에 기초하여 다중 경로 오차를 검출한다. 특히, 제어기는 제1 타이밍에, 제1 발광 패턴에 대한 광 수신기에서의 노광량을 계산하고, 이어서 제어기는 제2 타이밍에 제2 발광 패턴에 대한 광 수신기에서의 노광량을 계산한다. 제1 타이밍에 계산된 노광량과 제2 타이밍에 계산된 노광량 사이의 차이에 기초하여, 제어기는 다중 경로 오차가 발생하는지 여부를 판정한다.
그러나, 특허문헌 5에 따른 기술에 의해 다중 경로 오차를 검출하기 위해, 노광량은 2개의 상이한 발광 패턴(즉, 제1 타이밍 및 제2 타이밍에서)에 대해 계산되어야 한다. 이에 따라, 노광량의 순차적인 계산에 기인하는 시간 지연이 특허문헌 5의 방법에 따라 불가피하게 발생된다. 시간 지연에 기인하여, 다중 경로 오차 검출의 정확도가 저하될 수도 있다. 예를 들어, 다중 경로 간섭이 제1 타이밍 중에 발생하지만 다중 경로가 제2 타이밍에 앞서 분해되는 경우에, 제어기는 다중 경로 오차를 정확히 검출하지 않을 수도 있고, 이는 물체까지의 계산된 거리의 정확도에 영향을 미칠 수도 있다.
특허문헌 1: JP 5579893 B 특허문헌 2: JP 2010-96730 A 특허문헌 3: JP 5585903 B 특허문헌 4: JP 2010-025906 A 특허문헌 5: WO 2014/097539 A1
이 섹션은 본 개시내용의 일반적인 요약 설명을 제공하고, 그 전체 범주 또는 그 특징의 모두의 포괄적인 개시내용은 아니다.
본 개시내용의 목적은 시간 지연 없이 다중 경로 오차를 검출할 수도 있는 비행 시간 거리 측정 디바이스 및 다중 경로 오차를 검출하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
본 개시내용의 제1 양태에서, 비행 시간 거리 측정 디바이스는 지정된 영역을 조명하기 위해 방출광으로서 광을 방출하는 광원, 지정된 영역 내의 물체에 의해 반사된 방출광을 반사광으로서 검출하는 광 수신기, 광원을 제어하는 제1 제어기, 광 수신기를 제어하는 제2 제어기, 광 수신기에 의해 검출된 반사광에 기초하여 물체까지의 거리를 계산하는 계산기, 및 다중 경로 오차의 발생을 검출하는 다중 경로 검출기를 포함한다. 지정된 영역은 복수의 서브영역으로 분할된다. 광원은 복수의 방출부를 포함하고, 복수의 방출부의 각각은 복수의 서브영역의 각각의 것을 조명한다. 광 수신기는 복수의 방출부의 각각의 것에 대응하는 복수의 수신부를 포함하고, 복수의 수신부의 각각은 서로로부터 이격되어 대응 방출부에 의해 조명된 서브영역으로부터 반사된 반사광을 감지한다. 제1 제어기는 (i) 기본 주파수의 N차 조화 성분을 포함하는 진폭 변조된 파형으로서 방출광을 방출하도록 복수의 방출부의 제1 방출부를 제어하고 (ii) 기본 주파수의 M차 조화 성분을 포함하는 진폭 변조된 파형으로서 방출광을 방출하도록 복수의 방출부의 제2 방출부를 제어하고, N 및 M은 상이한 양의 정수이다. 제2 제어기는 N차 조화 성분 및 M차 조화 성분에 감응하도록 복수의 방출부의 제1 방출부에 대응하는 복수의 수신부의 특정 수신부를 제어한다. 다중 경로 검출기는 특정 수신부가 N차 성분 및 M차 성분의 모두를 감지할 때 다중 경로 오차의 발생을 검출한다.
본 개시내용의 제1 양태에 따르면, 제1 제어기는 M차 조화 성분을 포함하는 방출광을 방출하도록 제2 방출부를 제어하고, 제2 제어기는 N차 조화 성분 및 M차 조화 성분에 감응하도록 지정된 수신부를 제어한다. 다중 경로 검출기는 지정된 수신부가 N차 조화 성분 및 M차 조화 성분의 모두를 감지할 때 다중 경로 오차의 발생을 검출한다. 따라서, 시간 지연을 발생하지 않고 다중 경로 오차의 발생을 검출하는 것이 가능하다.
본 개시내용의 제2 양태에서, 비행 시간 거리 측정 디바이스는 지정된 영역을 조명하기 위해 방출광으로서 광을 방출하는 광원, 지정된 영역 내의 물체에 의해 반사된 방출광을 반사광으로서 검출하는 광 수신기, 광원을 제어하는 제1 제어기, 광 수신기를 제어하는 제2 제어기, 광 수신기에 의해 검출된 반사광에 기초하여 물체까지의 거리를 계산하는 계산기, 및 다중 경로 오차의 발생을 검출하는 다중 경로 검출기를 포함한다. 지정된 영역은 복수의 서브영역으로 분할된다. 광원은 복수의 방출부를 포함하고, 복수의 방출부의 각각은 복수의 서브영역의 각각의 것을 조명한다. 광 수신기는 복수의 방출부의 각각의 것에 대응하는 복수의 수신부를 포함하고, 복수의 수신부의 각각은 서로로부터 이격되어 대응 방출부에 의해 조명된 서브영역으로부터 반사된 반사광을 감지한다. 제1 제어기는 제1 타이밍에, (i) 기본 주파수의 N차 조화 성분을 포함하는 진폭 변조된 파형으로서 방출광을 방출하도록 복수의 방출부의 제1 방출부를 제어하고 (ii) 기본 주파수의 M차 조화 성분을 포함하는 진폭 변조된 파형으로서 방출광을 방출하도록 복수의 방출부의 제2 방출부를 제어하고, N 및 M은 상이한 양의 정수이고, 제2 타이밍에, (i) 기본 주파수의 N차 조화 성분을 포함하는 진폭 변조된 파형으로서 방출광을 방출하도록 제2 방출부를 제어하고 (ii) 기본 주파수의 M차 조화 성분을 포함하는 진폭 변조된 파형으로서 방출광을 방출하도록 제1 방출부를 제어한다. 제2 제어기는 제1 타이밍에, N차 조화 성분 및 M차 조화 성분에 감응하도록 제1 방출부에 대응하는 복수의 수신부의 제1 수신부를 제어하고, 제2 제1 타이밍에, N차 조화 성분 및 M차 조화 성분에 감응하도록 제2 방출부에 대응하는 복수의 수신부의 제2 수신부를 제어한다. 다중 경로 검출기는 (i) 제1 수신부가 제1 타이밍에, N차 성분 및 M차 성분의 모두를 감지할 때 또는 (ii) 제2 수신부가 제2 타이밍에, N차 성분 및 M차 성분의 모두를 감지할 때 다중 경로 오차의 발생을 검출한다.
본 개시내용의 제2 양태에 따르면, 제2 제어기는 제1 타이밍에, N차 조화 성분 및 M차 조화 성분에 감응하도록 제1 수신부를 제어한다. 다중 경로 검출기는 제1 수신부가 제1 타이밍에, N차 조화 성분 및 M차 조화 성분의 모두를 감지할 때 다중 경로 오차의 발생을 검출한다. 따라서, 시간 지연을 발생하지 않고 제1 타이밍에 다중 경로 오차의 발생을 검출하는 것이 가능하다. 유사하게, 제2 제어기는 제2 타이밍에, N차 조화 성분 및 M차 조화 성분에 감응하도록 제2 수신부를 제어한다. 다중 경로 검출기는 제2 수신부가 제2 타이밍에, N차 조화 성분 및 M차 조화 성분의 모두를 감지할 때 다중 경로 오차의 발생을 검출한다. 따라서, 시간 지연을 발생하지 않고 제2 타이밍에 다중 경로 오차의 발생을 검출하는 것이 가능하다.
다른 적용가능 영역이 본 명세서에 제공된 설명으로부터 명백해질 것이다. 본 요약 설명에서의 설명 및 특정 예는 단지 예시의 목적으로 의도된 것이고, 본 개시내용의 범주를 한정하도록 의도된 것은 아니다.
본 개시내용은, 그 부가의 목적, 특징 및 장점과 함께, 이하의 상세한 설명, 첨부된 청구범위 및 첨부 도면으로부터 가장 양호하게 이해될 수 있을 것이고, 여기서:
도 1은 제1 실시예에 따른 비행 시간 거리 측정 디바이스의 개략도이다.
도 2는 제1 실시예에 따른 비행 시간 거리 측정 디바이스의 블록도이다.
도 3은 제1 실시예에 따른 제1 수신부 및 제2 수신부의 평면도이다.
도 4는 제1 실시예에 따른 화소 센서의 평면도이다.
도 5는 제1 실시예에 따른 화소 센서의 개략도이다.
도 6은 제어 신호의 신호 시퀀스의 일 예이다.
도 7은 차동 신호 시퀀스의 일 예이다.
도 8은 제1 실시예에 따른 25% 듀티 사이클에서 방출광이다.
도 9는 기본 성분, 2차 조화 성분 및 3차 조화 성분의 진폭과 듀티 사이클 사이의 관계를 도시하고 있는 그래프이다.
도 10은 제1 실시예에 따른 반사광의 제어 신호 및 2차 조화 성분의 일 예이다.
도 11은 화소 센서가 제3 상태에 있을 때 하나의 화소 센서의 개략도이다.
도 12의 (a)는 제1 제어 신호의 차동 시퀀스이고, 도 12의 (b)는 제2 제어 신호의 차동 시퀀스이다.
도 13은 제1 실시예에 따른 처리 유닛의 블록도이다.
도 14는 제2 실시예에 따른, 화소 센서가 제3 상태에 있을 때 하나의 화소 센서의 개략도이다.
도 15의 (a)는 제3 실시예에 따른, 제1 제어 신호의 차동 시퀀스이고, 도 15의 (b)는 제2 제어 신호의 차동 시퀀스이다.
도 16의 (a)는 제4 실시예에 따른, 제1 서브영역이 타겟 영역일 때 비행 시간 거리 측정 디바이스의 개략도이고, 도 16의 (b)는 제2 서브영역이 타겟 영역일 때 비행 시간 거리 측정 디바이스의 개략도이다.
도 17의 (a)는 제4 실시예에 따른, 제1 타이밍에 제1 제어 신호 및 제2 제어 신호의 차동 시퀀스이고, 도 17의 (b)는 제2 타이밍에 제1 제어 신호 및 제2 제어 신호의 차동 시퀀스이다.
도 18은 제5 실시예에 따른 비행 시간 거리 측정 디바이스의 개략도이다.
도 19의 (a)는 제5 실시예에 따른, 제1 제어 신호의 차동 시퀀스이고, 도 19의 (b)는 제2 제어 신호의 차동 시퀀스이고, 도 19의 (c)는 제3 제어 신호의 차동 시퀀스이다.
본 개시내용의 복수의 실시예가 도면을 참조하여 이하에 설명될 것이다. 실시예에서, 이전의 실시예에서 설명된 내용에 대응하는 부분은 동일한 도면 부호가 할당될 수도 있고, 그 부분의 중복 설명은 생략될 수도 있다. 단지 구성의 부분만이 실시예에서 설명될 때, 다른 이전의 실시예는 구성의 다른 부분에 적용될 수도 있다. 부분들은 그 부분들이 조합될 수 있는 것으로 명시적으로 설명되지 않더라도 조합될 수도 있다. 실시예들은 조합에 아무런 손해가 존재하지 않으면, 실시예들이 조합될 수 있는 것으로 명시적으로 설명되지 않더라도 부분적으로 조합될 수도 있다.
(제1 실시예)
여기서, 제1 실시예에 따른 비행 시간 거리 측정 디바이스 및 다중 경로 오차를 검출하기 위한 방법이 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이다. 본 실시예, 및 다른 후속의 실시예에서, 비행 시간 거리 측정 디바이스(이하, 총괄하여 "TOF 디바이스")가 차량으로부터 물체까지(즉, TOF 디바이스로부터 물체까지)의 거리를 계산하기 위해 차량 내에 사용되지만, TOF 디바이스의 사용은 차량에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, TOF 디바이스는 인간-인터페이스 디바이스, 게이밍 콘솔, 로봇 등을 위해 사용될 수도 있다. TOF 디바이스를 위한 "물체"는 보행자(78), 다른 차량, 도로 상의 장애물, 건물 등을 포함할 수도 있다.
(일반적인 구성)
도 1은 제1 실시예에 따른 TOF 디바이스(20)를 개략적으로 도시하고 있고, 도 2는 TOF 디바이스(20)의 블록 다이어그램을 도시하고 있다. TOF 디바이스(20)는 클럭 발생기(22), 광원(24), 광 수신기(26), 방출기 제어기(제1 제어기)(28), 수신기 제어기(제2 제어기)(30), 공통 모드 초크(32), 차동 증폭기(34), A/D 변환기(36), 및 처리 유닛(38)을 포함한다. 본 실시예에서, 광원(24)은 제1 방출부(방출부)(70) 및 제2 방출부(방출부)(72)를 포함하고, 광 수신기(26)는 제1 수신부(수신부, 특정 수신부)(74) 및 제2 수신부(수신부)(76)를 포함한다.
클럭 발생기(22)는 클럭 신호를 발생하고 방출기 제어기(28) 및 수신기 제어기(30)의 모두에 출력하여 광원(24)과 광 수신기(26) 사이에 동기화를 설정한다. 클럭 발생기(22)로부터 클럭 신호를 수신시에, 방출기 제어기(28) 및 수신기 제어기(30)는 다양한 신호를 발생하여 서로 동기하여 동작하도록 광원(24) 및 광 수신기(26)에 각각 출력한다.
방출기 제어기(28)가 클럭 발생기(22)로부터 클럭 신호를 수신할 때, 방출기 제어기(28)는 방출 제어 신호로서 사각파를 광원(24)에 출력한다. 본 실시예에서, 광원(24)은 방출 제어 신호에 대응하는 사각 파형(즉, 진폭 변조된 파형)을 갖는 광을 방출광으로서 방출한다. 따라서, 방출광은 방출 제어 신호와 동일한 파형을 갖는다. 그러나, 광원(24)은 사인파 파형, 삼각파 파형, 또는 의사 랜덤 패턴을 갖는 파형을 갖는 광을 방출할 수도 있다.
제1 방출부(70) 및 제2 방출부(72)는 발광 다이오드(LED)이다. 대안적으로, 적외광을 방출하는 레이저 다이오드(LD)가 광원(24)으로서 사용될 수도 있다. 광원(24)은 지정된 영역을 조명하기 위해 지정된 영역을 향해 적외광을 방출한다. 본 실시예에서, 지정된 영역은 제1 서브영역(R1) 및 제2 서브영역(R2)으로 분할된다. 제1 서브영역(R1) 및 제2 서브영역(R2)은 서로 중첩하지 않도록 설정된다. 제1 방출부(70)는 단지 제1 서브영역(R1)만을 조명하도록 구성되고, 제2 방출부(72)는 단지 제2 서브영역(R2)만을 조명하도록 구성된다.
본 실시예에서, 방출기 제어기(28)는 기본 성분[즉, 기본 주파수(예를 들어, 10 MHz)에서 1차 조화 성분(N=1, 홀수)]을 포함하는 방출광을 방출하도록 제1 방출부(70)를 제어한다. 대조적으로, 방출기 제어기(28)는 기본 성분 및 기본 주파수(예를 들어, 20 MHz)의 2배에서 기본 주파수의 2차 조화 성분(M=2, 짝수)을 포함하는 방출광을 방출하도록 제2 방출부(72)를 제어한다.
수신기 제어기(30)는 복수의 제어 신호(DN)를 발생하여 광 수신기(26)에 출력하여 광 수신기(26)의 광 수신 패턴(노광 패턴)을 제어한다. 더 구체적으로, 수신기 제어기(30)는 복수의 제1 제어 신호(특정 제어 신호)(D1N) 및 복수의 제2 제어 신호(D2N)로서 제어 신호(DN)를 출력한다. 여기서, 복수의 제1 제어 신호(D1N)가 제1 수신부(74)에 출력되어, 이에 의해 반사광의 기본 성분 및 2차 조화 성분의 모두에 동시에 감응하도록 제1 수신부(74)를 제어한다. 더욱이, 수신기 제어기(30)는 복수의 제2 제어 신호(D2N)를 제2 수신부(76)에 출력하여, 이에 의해 반사광의 기본 성분 및 2차 조화 성분의 모두에 동시에 감응하도록 제2 수신부(76)를 제어한다.
광 수신기(26)는 지정된 영역 내에서, 도 1에 도시된 보행자(78) 및 다른 차량(80)과 같은 물체에 의해 반사된 방출광을 반사광으로서 검출한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 수신부(74) 및 제2 수신부(76)는 단일의 기판(82) 상에 배열되고 서로로부터 이격되어 있다. 제1 수신부(74)는 제1 방출부(70)에 대응하고, 제2 수신부(76)는 제2 방출부(72)에 대응한다. 달리 말하면, 제1 수신부(74)는 제1 방출부(70)와 쌍을 이루고(paired), 제2 수신부(76)는 제2 방출부(72)와 쌍을 이룬다.
제1 수신부(74)와 제1 방출부(70)의 쌍은, 제1 수신부(74)가 단지 제1 방출부(70)에 의해 조명되는 제1 서브영역(R1)으로부터 반사된 반사광만을 감지하는 광학 관계를 설정하도록 구성된다. 달리 말하면, 제1 수신부(74)는 제2 방출부(72)에 의해 조명되는 제2 서브영역(R2)으로부터 직접 반사된 반사광을 감지하지 않는다. 유사하게, 제2 수신부(76)와 제2 방출부(72)의 쌍은, 제2 수신부(76)가 단지 제2 방출부(72)에 의해 조명되는 제2 서브영역(R2)으로부터 반사된 반사광만을 감지하는 광학 관계를 설정하도록 구성된다. 즉, 제2 수신부(76)는 제1 방출부(70)에 의해 조명되는 제1 서브영역(R1)으로부터 직접 반사된 반사광을 감지하지 않는다.
제1 방출부(70)로부터 방출된 방출광이 도 1에 실선에 의해 지시된 바와 같이 다중 경로 간섭 없이 제1 서브영역(R1) 내의 보행자(78)에 직접 도달할 때, 보행자(78)에 의해 반사된 반사광은 단지 제1 수신부(74)에 의해 감지되고, 제2 수신부(76)는 제1 서브영역(R1)으로부터의 반사광을 감지할 수 없다. 그러나, 다른 차량(80)이 제2 서브영역(R2) 내로 진입하는 경우에, 제2 방출부(72)로부터 방출된 방출광이 제1 서브영역(R1)을 향해 다른 차량(80)에 의해 반사되고 이어서 반사광이 보행자(78)에 의해 더 반사되면, 도 1에 파선에 의해 지시된 바와 같이 다중 경로 간섭이 발생한다. 이 경우에, 제1 수신부(74)는 다중 경로 간섭에 기인하여, 제1 방출부(70)로부터 방출된 반사광에 추가하여, 제2 방출부(72)로부터 방출된 반사광을 감지한다. 달리 말하면, 다중 경로 간섭은 이하에 설명되는 바와 같이, 기본 성분 및 2차 조화 성분에 감응하도록 제1 수신부(74)를 제어함으로써 검출될 수 있다.
제1 수신부(74) 및 제2 수신부(76)는 규칙적인 어레이 형태로 배열된 복수의 감지 유닛(40)으로 형성된다. 특히, 제1 수신부(74)는 감지 유닛(40)의 제1 그룹을 포함하고, 제2 수신부(76)는 감지 유닛(40)의 제2 그룹을 포함한다. 게다가, 도 4에 도시된 바와 같이, 각각의 감지 유닛(40)은 6개의 개별 화소 센서(80)로 형성된다. 달리 말하면, 제1 수신부(74)는 개별 화소 센서(80)의 제1 그룹(이하, "제1 화소 센서")으로 물리적으로 형성되고, 유사하게 제2 수신부(76)는 개별 화소 센서(80)의 제2 그룹(이하, "제2 화소 센서")으로 물리적으로 형성된다. 이하의 설명은 제1 수신부(74) 및 제2 수신부(76)의 각각 내의 특정 센서 유닛(40)에 초점을 맞출 것이다. 특히, 제1 수신부(74) 내의 특정 센서 유닛(40)을 형성하는 6개의 화소 센서(80)는 제1 화소 센서(특정 광검출기)(A1 내지 F1)라 칭할 것이다. 유사하게, 제2 수신부(76) 내의 특정 센서 유닛(40)을 형성하는 6개의 화소 센서(80)는 제2 화소 센서(A2 내지 F2)라 칭할 것이다.
수신기 제어기(30)는 각각의 감지 유닛(40)을 단일 유닛으로서 제어한다. 수신기 제어기(30)는 제1 제어 신호(D1N)의 각각을 배선(CTL1 내지 CTL6)을 통해 제1 화소 센서(A1 내지 F1) 중 각각의 것에 출력한다. 유사하게, 수신기 제어기(30)는 제2 제어 신호(D2N)의 각각을 제2 화소 센서(A2 내지 F2) 중 각각의 것에 출력한다. 후술되는 바와 같이, 각각의 제어 신호(DN)는 한 쌍의 상시 상보형 게이트 신호(TG1, TG2)를 포함하는 차동 신호이다.
화소 센서(80)는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor: 상보형 금속 산화물 반도체) 기술 또는 CCD(Charge Coupled Device: 전하 결합 소자) 기술, 또는 양 기술의 조합을 사용하는 이미지 센서이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 각각의 화소 센서(80)는 PD(포토다이오드, 광 소자)(42), 제1 캐패시터(44), 제2 캐패시터(46), 제1 스위치(48) 및 제2 스위치(50)를 포함한다. 제1 스위치(48) 및 제2 스위치(50)는 MOS 트랜지스터 또는 이송 게이트, 또는 전하 결합 소자(CCD)와 같은 MOS-형 디바이스이다. 제1 캐패시터(44) 및 제2 캐패시터(46)는 MOS, CCD 또는 MIM(Metal Insulator Metal: 금속 절연체 금속)과 같은 용량성 소자이다. 제1 캐패시터(44)는 제1 스위치(48)에 전기적으로 접속되고, 제1 스위치(48)는 PD(42)에 전기적으로 접속된다. 따라서, 제1 캐패시터(44)는 제1 스위치(48)를 통해 PD(42)에 전기적으로 접속된다. 유사하게, 제2 캐패시터(46)는 제2 스위치(50)에 전기적으로 접속되고, 제2 스위치(50)는 PD(42)에 전기적으로 접속된다. 따라서, 제2 캐패시터(46)는 제2 스위치(50)를 통해 PD(42)에 전기적으로 접속된다.
PD(42)는 반사광에 노출되면서 전기를 발생한다. 수신기 제어기(30)로부터 수신된 제어 신호(DN)는 제1 스위치(48) 및 제2 스위치(50)의 온/오프 상태를 제어함으로써 화소 센서(80)를 동작한다. 전술된 바와 같이, 제어 신호(DN)는 상시 상보형인 한 쌍의 게이트 신호(TG1, TG2)를 포함한다. 예를 들어, 제1 스위치(48)가 온이고 제2 스위치(50)가 오프일 때, 제1 캐패시터(44)는 PD(42)로부터 발생된 전하를 저장한다. 다른 한편으로, 제1 스위치(48)가 오프이고 제2 스위치(50)가 온일 때, 제2 캐패시터(46)는 PD(42)로부터 발생된 전하를 저장한다. 2개의 스위치/캐패시터 쌍[즉, 제1 스위치(48)와 제1 캐패시터(44), 및 제2 스위치(50)와 제2 캐패시터(46)]이 본 실시예에 사용되었지만, 3개 이상의 스위치/캐패시터 쌍이 사용될 수도 있다. 제1 캐패시터(44) 내에 저장된 전하 및 제2 캐패시터(46) 내에 저장된 전하는 아날로그 데이터로서 공통 모드 초크(32)에 개별적으로 출력된다.
공통 모드 초크(32)는 화소 센서(80)로부터 출력된 데이터로부터 공통 모드(CM) 성분을 제거함으로써 광 포화를 회피하는데 사용된다. CM 성분은 광 포화가 발생할 때, 즉 충분히 높은 배경광이 장면 내에 존재할 때 발생된다. CM 성분을 제거한 후에, 제1 캐패시터(44)에 대응하는 데이터 및 제2 캐패시터(46)에 대응하는 데이터가 차동 증폭기(34) 내에 입력된다. 차동 증폭기(34)는 각각의 쌍의 전하 데이터 사이의 차이값을 A/D 변환기(36)에 출력한다. 즉, 제1 캐패시터(44) 내에 저장된 전하에 대응하는 데이터와 제2 캐패시터(46) 내에 저장된 전하에 대응하는 데이터 사이의 차이값은 차동 증폭기(34)로부터 출력된다.
A/D 변환기(36)는 차동 증폭기(34)로부터의 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하고, 디지털 데이터를 처리 유닛(38)에 출력한다. 처리 유닛(38)은 CPU, ROM, RAM 등을 포함하고, ROM 내에 저장된 프로그램을 수행하여 다양한 처리를 실행한다. 특히, 처리 유닛(38)은 A/D 변환기(36)로부터 출력된 디지털 데이터에 기초하여 물체까지의 거리를 계산한다. 또한, 처리 유닛(38)은 디지털 데이터(즉, 반사광)에 기초하여 다중 경로 오차의 발생을 검출한다.
(1차 및 2차 조화 성분의 동시 감지)
다음에, TOF 기술의 거리 계산 메커니즘이 상세히 설명될 것이다. 용이한 이해를 위해, 설명은 먼저 기본 TOF 거리 센서 구현예를 참조하여 제공될 것이다.
(TOF 측정의 일반적인 원리)
도 6은 방출광이 50% 듀티 사이클을 갖고 2개의 화소 센서(이하, "제1 화소 센서" 및 "제2 화소 센서")(80)가 서로 상이한 위상을 갖는 게이트 신호(TG1, TG2)를 통해 제어되는 신호 시퀀스(변조 사이클: Tm, 노출 기간: Tw)의 일 예를 도시하고 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 화소 센서(80)는 먼저 제1 쌍의 게이트 신호(TG1-1, TG2-1)를 통해 제어되고, 제2 화소 센서(80)는 제2 쌍의 게이트 신호(TG1-2, TG2-2)를 통해 제어된다. 달리 말하면, 4개의 샘플링이 이 모델에서 실행된다. 광원(24)으로부터의 방출광의 파형[방출광 파형(52)]은 게이트 신호(TG1, TG2)와 동기하여 사각 형태이다.
반사광의 파형[반사광 파형(54)]은 방출광 파형(52)에 대해 시간차를 갖고, 따라서 반사광 파형(54)은 방출광 파형(52)에 대해 위상차(φ)를 갖는 위상 지연을 갖는 파형으로서 감지된다. 제1 쌍의 게이트 신호(TG1-1, TG2-1)는 서로 180°의 위상차를 갖고, 제2 쌍의 게이트 신호(TG1-2, TG2-2)는 서로 180°의 위상차를 갖는다. 또한, 제1 쌍의 게이트 신호(TG1-1, TG2-1) 및 제2 쌍의 게이트 신호(TG1-2, TG2-2)는 서로 90°의 위상차를 갖는다.
본 예에서, 게이트 신호(TG1-1, TG2-1)는 수만 내지 수십만 사이클 동안 제1 화소 센서(80)에 출력된다. 게이트 신호(TG1-2, TG2-2)는 또한 수만 내지 수십만 사이클 동안 제2 화소 센서(80)에 출력된다. 제1 쌍의 게이트 신호(TG1-1, TG2-1)에 의해 발생된 전하는 데이터(Q1, Q2)로서 얻어지고, 반면에 제2 쌍의 게이트 신호(TG1-2, TG2-2)에 의해 발생된 전하는 데이터(Q3, Q4)로서 얻어진다. 특히, 데이터는 전하 전압 변환을 통한 전하의 변환값인 전압값이다. 다음에, 위상차(φ)의 추정값(θ)은 4개의 샘플링을 통해 얻어진 데이터(Q1 내지 Q4)를 갖는 이산 푸리에 변환(discrete Fourier transform: DFT)을 사용하여 식 (1)에 의해 계산될 수 있다.
Figure pct00001
(1)
식 (1)은 4개의 샘플링이 실행될 때의 식을 표현하고 있지만, 식 (1)은 식 (2)에 표현된 바와 같이 N개의 위상(즉, N개의 샘플링)에 대해 일반화될 수 있다.
Figure pct00002
(2)
그 후에, 물체까지의 거리가 θ와 광속 사이의 관계에 기초하여 계산될 수 있다.
(차동 신호 시퀀스의 일반적인 설명)
제1 쌍의 게이트 신호(TG1-1, TG2-1) 및 제2 쌍의 게이트 신호(TG1-2, TG2-2)는 도 7에 도시된 바와 같이, 각각의 차동 신호(D1, D2)에 의해 표현될 수 있다. 차동 신호(D1, D2)는 게이트 신호(TG1, TG2)의 쌍의 상태를 지시하는 허수 신호라는 것이 주목되어야 한다. 전술된 바와 같이, 게이트 신호(TG1, TG2)는 상시 상보형이다. 따라서, 도 7에서, 차동 신호(D1, D2)는 제1 게이트 신호(TG1)가 "H"이고 제2 게이트 신호(TG2)가 "L"일 때 "1"의 값을 갖는다. 달리 말하면, 차동 신호(D1, D2)가 값 "1"을 가질 때, 제1 스위치(48) 및 제2 스위치(50)의 온/오프 상태는 제1 스위치(48)가 온이고 제2 스위치(50)가 오프인 제1 상태이다.
대조적으로, 차동 신호(D1, D2)는 제1 게이트 신호가 "L"이고 제2 게이트 신호가 "H"일 때 "-1"의 값을 갖는다. 달리 말하면, 차동 신호(D1, D2)가 값 "-1"을 가질 때, 제1 스위치(48) 및 제2 스위치(50)의 온/오프 상태는 제1 스위치(48)가 오프이고 제2 스위치(50)가 온인 제2 상태이다. 따라서, 게이트 신호(TG1, TG2)의 쌍의 상태[즉, 제1 및 제2 스위치(48, 50)의 온/오프 상태]는 상시 "1" 또는 "-1"인 차동 신호[제어 신호(DN)]에 의해 표현될 수 있다.
(본 실시예에서 방출광)
전술된 바와 같이, 다중 경로 오차는 제1 수신부(74)가 기본 성분 및 그 2차 조화 성분을 감지할 때 검출될 수 있다. 기본 성분 및 2차 조화 성분의 모두에서 반사광을 동시에 감지하기 위해, (i) 제2 방출부(72)는 50% 미만의 듀티 사이클에서 기본 성분 및 그 2차 조화 성분을 포함하는 방출광을 방출하도록 제어되고, (ii) 제1 제어 신호(D1N)는 제1 수신부(74)가 2차 조화 성분 뿐만 아니라 기본 성분에 감응하여 동시에 감지하도록 발생된다. 더욱이, 제1 수신부(74)에 의해, 단지 다중 경로 간섭이 발생하지 않을 때 반사광의 기본 성분을 감지하기 위해, 제1 방출부(70)는 50%의 듀티 사이클에서 기본 성분을 포함하는 방출광을 방출하도록 제어된다.
즉, 도 6의 기본 구현예에서 설명된 방출광은 50% 듀티 사이클을 갖지만, 본 실시예의 방출기 제어기(28)는 50% 미만의 듀티 사이클을 갖는 방출광을 방출하도록 제2 방출부(72)를 제어한다. 예를 들어, 제2 방출부(72)로부터의 방출광은 25%의 듀티 사이클을 가질 수도 있다. 25% 듀티 사이클을 갖도록 방출광을 설정함으로써, 2차 조화 성분은 이하에 설명되는 바와 같이 효과적으로 감지될 수 있다. 도 8은 실선에 의해 지시된 본 실시예의 25% 듀티 사이클을 갖는 제2 방출부(72)의 방출광(56) 및 파선에 의해 지시된 50% 듀티 사이클을 갖는 비교 방출광(58)을 도시하고 있다.
도 9는 기본 성분, 2차 조화 성분 및 3차 조화 성분의 진폭과 듀티 사이클 [%] 사이의 관계를 도시하고 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 2차 조화 성분 및 3차 조화 성분의 진폭은 듀티 사이클이 50%로부터 감소함에 따라 점진적으로 증가한다. 특히, 2차 조화 성분의 진폭은 25%의 듀티 사이클에서 최대값을 갖는다. 따라서, 본 실시예에서 25% 듀티 사이클을 갖도록 제2 방출부(72)의 방출광을 설정함으로써, 2차 조화 성분의 진폭은 제2 수신부(76)에 의해 감응적으로 검출될 수 있다[또한 다중 경로 간섭이 발생하면 제1 수신부(74)에 의해 검출됨]. 그러나, 듀티 사이클은 25%에 한정되는 것은 아니라는 것이 이해되어야 한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 2차 성분 및 3차 성분의 진폭은 25% 이외의 듀티 사이클에서 양의 값이다. 예를 들어, 방출광이 3차 조화 성분을 포함하면, 듀티 사이클은 예를 들어, 3차 조화 성분이 최대값을 갖는 약 18%로 설정될 수도 있다.
대조적으로, 제1 방출부(70)는 전술된 바와 같이, 50% 듀티 사이클에서 기본 성분을 포함하는 방출광을 방출하도록 제어된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 2차 조화 성분은 50%의 듀티 사이클에서 0이고, 반면에 기본 성분은 50%의 듀티 사이클에서 최대값을 갖는다. 따라서, 50%의 듀티 사이클을 갖도록 제1 방출부(70)의 방출광을 설정함으로써, 제1 수신부(74)는 제1 방출부(70)로부터 방출된 반사광의 기본 성분을 감응적으로 감지하고, 반면에 제1 수신부(74)는 다중 경로 간섭이 존재하지 않을 때 제1 방출부(70)로부터 방출된 반사광의 2차 조화 성분을 감지하지 않는다. 달리 말하면, 제1 수신부(74)는 단지 다중 경로 오차가 발생할 때에만, 25% 듀티 사이클에서 제2 방출부(72)로부터 방출된 반사광의 2차 조화 성분을 감지한다.
(본 실시예의 제어 신호)
본 실시예에서, 수신기 제어기(30)는 복수의 제어 신호(DN)를 발생하여 그 각각을 복수의 화소 센서(80)의 각각의 것에 전송한다. 제어 신호(DN)는 이하에 설명에서 제1 스위치(48) 및 제2 스위치(50)를 위한 게이트 신호(TG1, TG2)의 차동 신호로서 설명되지만, 차동 신호는 전술된 바와 같이 한 쌍의 상시 상보형 게이트 신호(TG1, TG2)로서 물리적으로 구현되는 대표적인 신호이다. 도 7의 설명에서와 같이, 본 실시예에서 도 10에 도시된 바와 같은 제어 신호(DN)는 "1"에 의해 지시된 제1 상태와 "-1"에 의해 지시된 제2 상태 사이에서 제1 및 제2 스위치(48, 50)의 온/오프 상태를 절환한다.
더욱이, 반사광의 기본 성분 및 2차 조화 성분을 동시에 감지하기 위해, 수신기 제어기(30)는 도 10에 도시된 바와 같이, 널 기간(null period)을 표현하는 "0"의 값을 갖도록 제어 신호(DN)[제1 제어 신호(D1N) 및 제2 제어 신호(D2N)]를 발생한다. 단지 제1 기간 및 제2 기간이 도 10에 파선에 의해 지시된 바와 같이 존재하면, 제1 상태 중에(즉, DN이 "1"일 때) 2차 조화 성분의 적분값은 0이다[즉, +S+(-S)=0]. 유사하게, 제2 상태 중에(즉, DN이 "-1"일 때) 2차 조화 성분의 적분값은 또한 0이다(즉, -[+S+(-S)]=0). 따라서, 널 기간이 존재하지 않을 때, 제어 신호(DN)의 제1 상태 및 제2 상태의 각각에 대한 2차 조화 성분의 적분값은 0이고, 따라서 2차 조화 성분은 감지되지 않을 것이다. 대조적으로, 도 10에 실선에 의해 지시된 바와 같이 널 기간을 설정함으로써, 널 기간 중의 2차 조화 성분의 적분값은 고려되지 않는다. 이 경우에, 제1 상태 중에 2차 조화 성분의 적분값은 "+S"로서 계산되고, 반면에 제2 상태 중에 2차 조화 성분의 적분값은 "-S"로서 계산된다. 달리 말하면, 제1 상태 및 제2 상태 중에 2차 조화 성분의 적분값은 0이 아닌 값으로서 계산된다. 그 결과, 2차 조화 성분은 제어 신호(DN) 내에 널 기간을 도입함으로써 기본 성분에 추가하여 감지될 수 있다.
본 실시예에서, 제어 신호(DN)는 상시 상보형인 제1 및 제2 게이트 신호(TG1, TG2)가 모두 "H"로 설정될 때 "0"(즉, 널 기간)의 값을 갖는다. 달리 말하면, 제어 신호(DN)가 값 "0"을 가질 때, 제1 스위치(48) 및 제2 스위치(50)의 온/오프 상태는 제1 스위치(48)가 온이고 제2 스위치(50)가 온인 제3 상태이다. 더욱이, 제어 신호(DN)는 제3 상태가 제1 상태와 제2 상태 사이에서 발생하도록 발생된다.
더 구체적으로, 제3 상태(널 기간)는 도 10에 도시된 바와 같이 제어 신호(DN)의 하나의 사이클에서 1/2π 내지 3/2π 위상(즉, 90° 내지 270°)으로 삽입된다. 달리 말하면, 제어 신호(DN)의 하나의 사이클은 0 내지 1/2π 위상으로 제1 상태("1"), 1/2π 내지 3/2π 위상으로 제3 상태("0"), 및 3/2π 내지 2π 위상으로 제2 상태("-1")로 형성된다.
도 11에 도시된 바와 같이, PD(42)로부터 발생된 전기는 제3 상태 중에 제1 캐패시터(44) 및 제2 캐패시터(46)로 균등하게 분배된다. 따라서, 제1 캐패시터(44)는 전하(Qa)를 저장하고, 제2 캐패시터(46)는 제3 상태(즉, 널 기간) 중에 Qa에 동일한 전하(Qb)를 저장한다. 따라서, 제3 상태 중에 저장된 전하(Qa, Qb)는 공통 모드 초크(32) 및 차동 증폭기(34)를 통해 상쇄된다. 전하(Qa, Qb)를 상쇄함으로써, 차동 증폭기(34)로부터 출력된 데이터는 2차 조화 성분과 연계된 정보를 포함할 수 있다. 따라서, 반사광이 기본 성분 및 2차 조화 성분 모두를 포함하면, 기본 성분 및 2차 성분과 연계된 데이터가 동시에 얻어질 수 있다. 제1 수신부(74)는 기본 성분 및 2차 조화 성분의 모두에 감응하도록 제어되지만, 제1 수신부(74)는 다중 경로 간섭이 없을 때 제1 방출부(70)로부터 방출된 반사광의 기본 성분만을 감지한다는 것이 주목되어야 한다.
도 12는 6개의 제1 화소 센서(A1 내지 F1)의 하나의 감지 유닛(40)에 대한 차동 신호 시퀀스[도 12의 (a)] 및 6개의 제2 화소 센서(A2 내지 F2)의 하나의 감지 유닛(40)에 대한 차동 신호 시퀀스[도 12의 (b)]를 도시하고 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 제1 제어 신호는 서로 상이한 위상을 갖는 6개의 상이한 유형의 신호(D11 내지 D16)로 형성되고, 제2 제어 신호는 서로 상이한 위상을 갖는 6개의 상이한 유형의 신호(D21 내지 D26)로 형성된다. 더 구체적으로, 신호(D11 내지 D16)는 예를 들어, 서로 60°의 위상차를 갖고, 신호(D21 내지 D26)는 예를 들어, 서로 60°의 위상차를 갖는다. 또한, 제1 제어 신호(D11 내지 D16) 및 제2 제어 신호(D21 내지 D26)는 각각 동일한 위상이다.
수신기 제어기(30)는, 6개의 상이한 유형의 신호(D11 내지 D16)를 6개의 제1 화소 센서(A1 내지 F1)에 그리고 6개의 상이한 유형의 신호(D21 내지 D26)를 6개의 제2 화소 센서(A2 내지 F2)에 실질적으로 동시에 출력한다. 신호(D11 내지 D16 및 D21 내지 D26)는 수백 내지 수천 사이클 동안 출력된다. 각각의 화소 센서(A1 내지 F1 및 A2 내지 F2)는 6개의 상이한 신호(D11 내지 D16, D21 내지 D26) 중 각각의 것을 수신한다. 달리 말하면, 하나의 감지 유닛(40) 내의 각각의 화소 센서(A1 내지 F1, A2 내지 F2)는 상이한 위상에 의해 제어되고, 따라서 상이한 값을 갖는 전하 데이터를 출력한다. 수신기 제어기(30)는 6개의 상이한 유형의 신호(D11 내지 D16)의 동일한 서브세트를 제1 수신부(74)의 각각의 감지 유닛(40)에 그리고 6개의 상이한 유형의 신호(D21 내지 D26)의 동일한 서브세트를 제2 수신부(76)의 각각의 감지 유닛(40)에 출력한다는 것이 주목되어야 한다. 따라서, 각각의 감지 유닛(40)은 다른 감지 유닛(40)과 동일한 감광 패턴을 갖는 반사광을 감지하도록 제어된다.
(처리 유닛에서의 계산)
도 13에 도시된 바와 같이, 처리 유닛은 이산 푸리에 변환 회로(DFT)(60), 거리 계산기(66), 및 다중 경로 검출기(82)를 포함한다. DFT(60)는 A/D 변환기(36)로부터 출력된 데이터를 기본 성분 및 2차 성분으로 분해하고, 기본 성분 및 2차 조화 성분의 실수부 및 허수부를 계산한다. 더 구체적으로, DFT(60)는 제1 제어 신호(D11 내지 D16)에 대응하는 데이터를 기본 성분 및 존재하면 2차 조화 성분으로 분해하고, 그 실수부 및 허수부를 계산한다. 또한, DFT(60)는 제2 제어 신호(D21 내지 D26)에 대응하는 데이터를 기본 성분 및 2차 조화 성분으로 분해하고, 그 실수부 및 허수부를 계산한다. DFT(60)에 의한 계산값은 거리 계산기(66) 및 다중 경로 검출기(82)로 출력된다.
거리 계산기(66)는 DFT(60)에 의한 계산값에 기초하여 물체까지의 거리를 계산한다. 특히, 거리 계산기(66)는 제1 제어 신호(D11 내지 D16)에 대응하는 실수부 및 허수부에 기초하여 기본 성분의 위상각(θ1)(달리 말하면, 위상차의 추정값)을 계산한다[식 (2) 참조]. 다음에, 거리 계산기(66)는 위상각(θ1)에 기초하여 제1 서브영역(R1) 내의 물체[도 1의 보행자(78)와 같은]까지의 거리(L1)를 계산한다. 더 구체적으로, 거리 계산기(66)는 식 (3)에 의해 위상각(θ1)으로부터 유도된 L1을 계산하는데, 여기서 c는 광속이고, f1은 기본 성분의 주파수이다.
Figure pct00003
(3)
제2 서브영역(R2)에 관하여, 거리 계산기(66)는 제2 제어 신호(D21 내지 D26)에 대응하는 실수부 및 허수부에 기초하여 기본 성분의 제1 위상각(θ21)(달리 말하면, 위상차의 추정값) 및 제2 조화 성분의 제2 위상각(θ22)(달리 말하면, 위상차의 추정값)을 계산한다[식 (2) 참조]. 다음에, 거리 계산기(66)는 제1 위상각(θ21) 및 제2 위상각(θ22)에 기초하여 제2 서브영역(R2) 내의 물체[다른 차량(80)과 같은]까지의 거리(L2)를 계산한다. 더 구체적으로, 거리 계산기(66)는 식 (4)에 의해 제1 위상각(θ21)으로부터 유도된 L2-1을 계산한다.
Figure pct00004
(4)
유사하게, 거리 계산기(66)는 식 (5)에 의해 제2 위상각(θ22)으로부터 유도된 L2-2를 계산하고, 여기서 f2는 2차 조화 성분의 주파수인데, 즉 f2=2f1이다.
Figure pct00005
다음에, 거리 계산기(66)는 예를 들어, L2-1과 L2-2를 선형으로 결합함으로써, 즉 선형 결합에 의해 거리(L2)를 얻는다.
다중 경로 검출기(82)는 DFT(60)로부터 출력된 계산값에 기초하여 다중 경로 오차의 발생을 검출한다. 본 실시예에서, 다중 경로 검출기(82)는 다중 경로 오차가 제1 서브영역(R1) 내의 물체[즉, 보행자(78)]에 대해 발생하는지 여부를 판정한다. 달리 말하면, 제1 서브영역(R1)은 다중 경로 오차의 발생을 검출하기 위한 타겟 영역이다. 다중 경로 검출기(82)가 DFT(60)로부터의 제1 제어 신호(D11 내지 D16)에 대응하는 기본 성분 및 2차 조화 성분의 계산값을 수신할 때, 달리 말하면, 제1 수신부(74)가 기본 성분 및 2차 조화 성분을 감지할 때, 다중 경로 검출기(82)는 제1 서브영역(R1) 내의 다중 경로 오차의 발생을 검출한다. 이 경우에, 식 (3)에 의해 계산된 거리(L1)는 다중 경로 오차로부터 발생하는 오차값을 포함한다. 따라서, 처리 유닛(38)은 거리(L1)를 상쇄하거나, 또는 거리(L1)를 보정할 수도 있다. 대조적으로, DFT(60)가 단지 DFT(60)로부터의 기본 성분의 계산값만을 수신할 때, 다중 경로 검출기(82)는 다중 경로 오차가 제1 서브영역(R1) 내에서 발생하지 않았다고 판정한다.
전술된 바와 같이, 제1 방출부(70)는 50% 듀티 사이클에 기본 성분을 포함하는 방출광을 방출하도록 제어되고, 제2 방출부(72)는 25% 듀티 사이클에 기본 성분 및 2차 조화 성분을 포함하는 방출광을 방출하도록 제어된다. 제어 신호(DN)는 제1 수신부(74)가 기본 성분 및 2차 조화 성분을 동시에 감지할 수 있도록 발생된다. 따라서, 다중 경로 간섭이 도 1에 도시된 바와 같이 발생하면, 제1 수신부(74)는 제1 방출부(70)로부터 방출된 반사광의 기본 성분(도 1의 실선 참조) 및 제2 방출부(72)로부터 방출된 반사광의 기본 성분 및 2차 조화 성분(도 1의 파선 참조)을 동시에 감지한다. 이에 따라, 다중 경로 검출기(82)는 시간 지연 없이 다중 경로 오차의 발생을 검출할 수 있다. 달리 말하면, 다중 경로 오차는 시기적절하게 검출되기 때문에, TOF 디바이스(20)에 의해 계산된 거리값의 정확도가 증가될 수 있다.
더욱이, 제2 서브영역(R2)에 대해, 제2 수신부(76)는 제2 방출부(72)로부터 방출된 반사광의 기본 성분 및 2차 조화 성분을 또한 동시에 감지할 수 있다. 달리 말하면, 제2 수신부(76)는 시간 지연 없이 기본 성분 및 2차 성분의 모두를 감지한다. 따라서, TOF 디바이스(20)에 의해 계산된 제2 서브영역(R2) 내의 물체에 대한 거리값의 정확도가 향상될 수 있다.
(제2 실시예)
다음에, 제2 실시예에 따른 TOF 디바이스(20)가 이하에 설명될 것이다. 제1 실시예에서, 제어 신호(DN)의 제3 상태(즉, 널 기간)는 제1 스위치(48) 및 제2 스위치(50)가 모두 온인 상태로서 정의된다. 제2 실시예에서, 그러나, 제어 신호(DN)의 제3 상태는 도 14에 도시된 바와 같이, 제1 스위치(48) 및 제2 스위치(50)가 모두 오프인 상태로서 정의된다. 더욱이, 각각의 화소 센서(80)는 PD(42)와 방전 타겟(도시 생략) 사이에 전기적으로 접속된 서브 스위치(74)를 더 포함한다.
서브 스위치(74)는, 서브 스위치(74)가 제1 상태(즉, "1") 및 제2 상태(즉, "-1") 중에 오프이고 제3 상태(즉, "0") 중에 온이 되도록 수신기 제어기(30)로부터 출력된 서브게이트 신호(TG3)에 의해 제어된다. 따라서, 제3 상태 중에 발생된 전기(Qc)는 제1 캐패시터(44) 및 제2 캐패시터(46) 내에 저장되지 않고 서브 스위치(74)를 통해 방전된다. 이에 따라, 제3 상태 중에 전기는 화소 센서(80)로부터 출력되지 않고, 따라서 제3 상태 중에 발생된 전기와 연계된 데이터는 처리 유닛에서 사용되지 않는다. 그 결과, 기본 성분 및 2차 조화 성분은 제1 실시예와 같이 동시에 감지될 수 있다.
(제3 실시예)
제1 실시예에서, 제2 수신부(76)는 반사광의 기본 성분 및 2차 성분의 모두에 감응하도록 제어되고, 달리 말하면 제2 제어 신호(D2N)는 제3 상태를 갖는다. 그러나, 제1 서브영역(R1) 내의 다중 경로 오차를 검출하기 위해, 제2 수신기는 제2 방출부(72)로부터 방출된 반사광의 2차 조화 성분을 반드시 검출하지는 않을 수도 있다. 상기의 견지에서, 제3 실시예에 따른 제2 수신부(76)는 단지 기본 성분만을 감지하도록 제어된다. 특히, 도 15에 도시된 바와 같이, 제2 제어 신호(D21 내지 D26)는 제1 상태("1") 및 제2 상태("-1")를 갖지만 제3 상태("0")를 갖지 않는다[도 15의 (b) 참조]. 대조적으로, 제1 수신부(74)는 기본 성분 및 2차 조화 성분에 감응하도록 제어된다. 따라서, 제1 실시예와 같이, 제1 제어 신호(D11 내지 D16)는 제1 내지 제3 상태("1", "-1", "0")를 갖는다[도 15의 (a) 참조].
제3 실시예에서, 제2 방출부(72)는 기본 성분 및 2차 조화 성분을 포함하는 방출광을 방출하지만, 제2 수신부(76)는 단지 반사광의 기본 성분만을 감지한다. 따라서, 처리 유닛은 반사광의 기본 성분에 기초하여 거리값(L2)을 계산한다. 그 결과, 제2 수신부(76)에 대한 S/N(신호-노이즈비)이 향상될 수 있다.
전술된 실시예에서, 제2 방출부(72)는 기본 성분 및 2차 조화 성분을 포함하는 방출광을 방출하고, 제1 수신부(74)가 기본 성분 및 2차 조화 성분을 감지할 때, 다중 경로 검출기(82)는 다중 경로 오차의 발생을 검출한다. 그러나, 제2 방출부(72)가 제1 방출부(70)의 방출광으로부터의 상이한 차수의 조화 성분을 포함하는 방출광을 방출하는 한, 제2 방출부(72)는 다른 조화 성분을 포함하는 반사광을 방출할 수도 있다. 예를 들어, 제2 방출부(72)는 기본 성분 및 3차 조화 성분(M=3, 홀수)을 포함하는 방출광을 방출하도록 제어될 수도 있고, 제1 방출부(70)는 기본 성분을 포함하는 방출광을 방출하도록 제어될 수도 있다. 제1 수신부(74)는 기본 성분 및 3차 조화 성분에 감응하도록 제어될 수도 있다. 이 경우에, 3차 조화 성분은 홀수 차수이고, 제2 방출부(24)는 50% 듀티 사이클에서 방출광을 방출하도록 제어된다(도 9 참조). 더욱이, 제1 제어 신호는 제1 수신부(74)가 3차 조화 성분을 검출하도록 제3 상태를 갖지 않는다. 제1 수신부(74)가 기본 성분 및 3차 조화 성분의 모두를 감지하면, 다중 경로 검출기(82)는 다중 경로 오차의 발생을 검출할 수도 있다.
(제4 실시예)
전술된 실시예에서, TOF 디바이스(20)는 제1 서브영역(R1) 내의 물체에 대한 다중 경로 오차의 발생을 검출하는데, 즉 다중 경로 오차를 위한 타겟 영역은 제1 서브 영역(R1)이다. 제4 실시예에서, TOF 디바이스(20)는 제1 서브영역(R1)과 제2 서브영역(R2) 사이에서 타겟 영역을 절환하도록 구성된다. 예를 들어, TOF 디바이스(20)는 도 16의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 타이밍에 타겟 영역을 제1 서브영역(R1)으로 설정하고, 이어서 도 16의 (b)에 도시된 바와 같이, 제2 타이밍에 타겟 영역을 제2 서브영역(R2)으로 설정한다. 제1 타이밍에, 방출기 제어기(28)는 기본 성분을 포함하는 방출광을 방출하도록 제1 방출부(70)를 제어하고, 기본 성분 및 2차 조화 성분을 포함하는 방출광을 방출하도록 제2 방출부(72)를 제어한다. 또한, 제1 타이밍 및 제2 타이밍의 각각에, 수신기 제어기(30)는 기본 성분 및 2차 조화 성분에 동시에 감응하도록 제1 수신부(74) 및 제2 수신부(76)를 제어한다.
도 17은 본 실시예에 따른 샘플링 시퀀스를 도시하고 있다. 도 17에 도시된 바와 같이, 제1 화소 센서(A1 내지 F1)를 위한 제1 제어 신호(D11 내지 D16) 및 제2 화소 센서(A2 내지 F2)를 위한 제2 제어 신호(D21 내지 D26)는 제1 실시예의 것들과 동일하다. 달리 말하면, 제1 수신부(74) 및 제2 수신부(76)의 모두는 기본 성분 및 2차 조화 성분의 모두에 감응하도록 제어된다. 제1 타이밍에, 제1 실시예에서와 같이, 제1 방출부(70)로부터의 방출광은 50% 듀티 사이클을 갖고, 제2 방출부(72)로부터의 방출광은 25% 듀티 사이클을 갖는다. 그러나, 제2 타이밍에, 제1 방출부(70)로부터의 방출광은 25% 듀티 사이클을 갖고, 제2 방출부(72)로부터의 방출광은 50% 듀티 사이클을 갖는다.
제4 실시예에서, 도 16의 (a)에 도시된 바와 같이, 다중 경로 검출기(82)는, 제1 타이밍에, 제1 수신부(74)가 반사광의 기본 성분 및 2차 조화 성분을 검출할 때 제1 서브영역(R1) 내의 물체[예를 들어, 보행자(78)]까지의 거리에 대해 다중 경로 오차의 발생을 검출한다. 제2 타이밍에, 도 16의 (b)에 도시된 바와 같이, 다중 경로 검출기(82)는 제2 서브영역(R2) 내의 물체[예를 들어, 다른 차량(80)]까지의 거리에 대해 다중 경로 오차의 발생을 검출한다. 이 방식으로, 제4 실시예에 따른 TOF 디바이스(20)는 제1 방출부(70) 및 제2 방출부(72)의 발광 패턴을 단지 절환함으로써 제1 서브영역(R1) 및 제2 서브영역(R2)의 모두에 대해 다중 경로 오차의 발생을 검출할 수 있다.
(제4 실시예의 변형예)
제4 실시예에서, 제1 수신부(74) 및 제2 수신부(76)의 모두는 제1 타이밍 및 제2 타이밍의 각각에서, 기본 성분 및 2차 조화 성분에 감응하도록 제어된다. 그러나, 광 수신 패턴(노광 패턴)은 제1 타이밍 및 제2 타이밍의 각각에 대해 변동할 수 있다. 예를 들어, 제1 타이밍에, 제1 수신부(74)는 기본 성분 및 2차 조화 성분의 모두에 감응하도록 제어될 수도 있고, 제2 수신부(76)는 단지 기본 성분에만 감응하도록 제어될 수도 있다. 다음에, 제2 타이밍에, 제1 수신부(74)는 단지 기본 성분에만 감응하도록 제어될 수도 있고, 제2 수신부(76)는 기본 성분 및 2차 조화 성분의 모두에 감응하도록 제어될 수도 있다.
대안적으로, 제1 수신부(74)는 2개의 서브 제1 수신 그룹으로 분할될 수도 있고, 제2 수신부(76)는 2개의 서브 제2 수신 그룹으로 분할될 수도 있다. 하나의 서브 제1 수신 그룹은 단지 기본 성분에만 감응하도록 제어될 수도 있고, 다른 서브 제1 수신 그룹은 기본 성분 및 2차 조화 성분의 모두에 감응하도록 제어될 수도 있다. 유사하게, 하나의 서브 제2 수신 그룹은 단지 기본 성분에만 감응하도록 제어될 수도 있고, 다른 서브 제2 수신 그룹은 기본 성분 및 2차 조화 성분의 모두에 감응하도록 제어될 수도 있다. 이 경우에, 타겟 영역은 광 수신 패턴(노광 패턴)을 변화시키지 않고, 단지 제1 방출부(70) 및 제2 방출부(72)의 발광 패턴만을 변화시킴으로써 절환될 수 있다.
(제5 실시예)
전술된 실시예에서, 광원(24)에 의해 조명된 지정된 영역은 2개의 서브영역[제1 서브영역(R1) 및 제2 서브영역(R2)]으로 분할된다. 그러나, 서브영역의 수는 변경가능할 수도 있다. 제4 실시예에서, 도 18에 도시된 바와 같이, 지정된 영역은 예를 들어, 3개의 서브영역(R1, R2, R3)으로 분할되는데, 그 각각은 서로 중첩하지 않는다. TOF 디바이스(20)는 제1 내지 제3 방출부(70, 72, 86) 및 제1 내지 제3 수신부(74, 76, 88)를 포함한다. 제1 방출부(70)는 단지 제1 서브영역(R1)만을 조명하고, 제2 방출부(72)는 단지 제2 서브영역(R2)만을 조명하고, 제3 방출부(86)는 단지 제3 서브영역(R3)만을 조명한다.
제1 내지 제3 수신부(74, 76, 88)는 기판(82) 상에 배열되고, 서로 이격되어 있다. 제1 방출부(70)와 제1 수신부(74)의 쌍, 제2 방출부(72)와 제2 수신부(76)의 쌍, 및 제3 방출부(86)와 제3 수신부(88)의 쌍은 각각 광학 관계를 형성한다. 즉, 제1 수신부(74)는 단지 제1 서브영역(R1)으로부터 반사된 반사광만을 감지하고, 제2 수신부(76)는 단지 제2 서브영역(R2)으로부터 반사된 반사광만을 감지하고, 제3 수신부(88)는 단지 제3 서브영역(R3)으로부터 반사된 반사광만을 감지한다.
도 19의 (a)에 도시된 바와 같이, 방출기 제어기(28)는 50% 듀티 사이클에서 기본 성분을 포함하는 방출광을 방출하도록 제1 방출부(70)를 제어한다. 수신기 제어기(28)는 기본 성분 및 2차 조화 성분을 동시에 감지하도록 제1 수신부(74)를 제어한다. 즉, 제1 제어 신호(D11 내지 D16)는 제3 상태("0")를 갖는다. 대조적으로, 방출기 제어기(28)는 도 19의 (b) 및 도 19의 (c)에 도시된 바와 같이, 25% 듀티 사이클에서 기본 성분 및 2차 조화 성분의 모두를 방출하도록 제2 방출부(72) 및 제3 방출부(86)를 제어한다. 수신기 제어기(30)는 단지 기본 성분만을 감지하도록 제2 수신부(76) 및 제3 수신부(88)를 제어한다. 즉, 제3 수신부(88)를 위한 제2 제어 신호(D21 내지 D26) 및 제3 제어 신호(D31 내지 D36)는 제3 상태("0")를 갖지 않는다.
본 실시예에서, 제1 서브영역(R1)은 타겟 영역이 되도록 설정된다. 제1 수신부(74)가 기본 성분 및 2차 조화 성분을 감지할 때, 다중 경로 검출기(82)는 제1 서브영역(R1) 내의 물체[예를 들어, 보행자(78)]까지의 거리 내의 다중 경로 오차의 발생을 검출한다. 예를 들어, 제1 다른 차량(80a)이 제2 서브영역(R2) 내에 진입하고 다중 경로 간섭이 제1 다른 차량(80a)에 의해 반사된 반사광에 기인하여 발생하면, 도 18의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 수신부(74)는 기본 성분 및 2차 조화 성분을 감지한다. 제1 수신부(74)가 기본 성분 및 2차 조화 성분을 감지할 때, 다중 경로 검출기(82)는 다중 경로 오차의 발생을 검출한다.
유사하게, 제2 다른 차량(80b)이 제3 서브영역(R3)에 진입하고 다중 경로 간섭이 제2 다른 차량(80b)에 의해 발생하면, 제1 수신부(74)는 제2 다른 차량(80b)에 의해 반사된 반사광의 기본 성분 및 2차 조화 성분을 감지한다. 이 경우에, 다중 경로 검출기(82)는 다중 경로 오차의 발생을 또한 검출한다. 이 방식으로, 제5 실시예에 따른 TOF 디바이스(20)는 제2 서브영역(R2) 또는 제3 서브영역(R3)을 조명하는 반사광에 기인하여 다중 경로 오차의 발생을 검출할 수 있다.
제5 실시예에서, 제2 및 제3 방출부(72, 86)는 기본 성분 및 2차 조화 성분의 모두를 포함하는 방출광을 방출하도록 제어되고, 제1 수신부(74)가 기본 성분 및 2차 조화 성분을 감지할 때, 다중 경로 검출기(82)는 다중 경로 오차의 발생을 검출한다. 그러나, 제2 및 제3 방출부(72, 86)는 예를 들어, 기본 성분 및 3차 조화 성분을 포함하는 방출광을 방출하도록 제어될 수도 있고, 제1 수신부(74)가 기본 성분 및 3차 조화 성분을 감지할 때, 다중 경로 검출기(82)는 다중 경로 오차의 발생을 검출할 수도 있다.
더욱이, 제2 방출부(72)는 예를 들어, 기본 성분 및 2차 조화 성분을 방출하도록 제어될 수도 있고, 반면에 제3 방출부(86)는 예를 들어, 기본 성분 및 3차 조화 성분을 포함하는 방출광을 방출하도록 제어될 수도 있다. 이 경우에, 제1 수신부(74)는 기본 성분, 2차 조화 성분, 및 3차 조화 성분에 감응하도록 제어될 수도 있다. 그리고 이어서, 제1 수신부(74)가 기본 성분 및 2차 조화 성분을 감지하면, 다중 경로 검출기(82)는 제2 서브영역(R2)과 연계된 다중 경로 오차의 발생을 검출할 수도 있다. 제1 수신부(74)가 기본 성분 및 3차 조화 성분을 감지하면, 다중 경로 검출기(82)는 제3 서브영역(R3)과 연계된 다중 경로 오차의 발생을 검출할 수도 있다. 더욱이, 제1 수신부(74)가 기본 성분, 2차 조화 성분, 및 3차 조화 성분을 감지하면, 다중 경로 검출기(82)는 제2 서브영역(R2) 및 제3 서브영역(R3)의 모두와 연계된 다중 경로 오차의 발생을 검출할 수도 있다.
전술된 실시예에서, 제2 방출부(72)가 기본 성분 및 2차 조화 성분을 포함하는 방출광을 방출하도록 제어될 때, 방출광은 25% 듀티비(즉, 50% 미만)를 갖도록 제어된다. 그러나, 듀티 사이클을 50% 미만이 되도록 설정하는 것이 어려운 상황에서, 제2 방출부(72)로부터의 방출광은 50% 초과의 듀티 사이클을 갖도록 제어될 수도 있다. 예를 들어, 듀티 사이클을 75%로 설정함으로써, 2차 조화 성분은 제어 신호 내에 제3 상태를 도입함으로써 광 수신기(26)에 의해 감지될 수 있다. 이에 따라, 듀티 사이클을 50% 미만이 되도록 설정하는 것이 어려운 상황이 존재하더라도, 2차 조화 성분이 검출될 수 있다.
전술된 실시예에서, 각각의 감지 유닛(40)은 6개의 화소 센서(80)로 형성된다. 그러나, 감지 유닛(40)은 5개의 화소 센서(80) 또는 7개 이상의 화소 센서(80)로 형성될 수도 있다.

Claims (11)

  1. 비행 시간 거리 측정 디바이스이며,
    지정된 영역을 조명하기 위해 방출광으로서 광을 방출하는 광원(24);
    지정된 영역 내의 물체(78, 80, 80a, 80b)에 의해 반사된 방출광을 반사광으로서 검출하는 광 수신기(26);
    상기 광원(24)을 제어하는 제1 제어기(28);
    상기 광 수신기(26)를 제어하는 제2 제어기(30);
    상기 광 수신기(26)에 의해 검출된 반사광에 기초하여 물체까지의 거리를 계산하는 계산기(66); 및
    다중 경로 오차의 발생을 검출하는 다중 경로 검출기(82)를 포함하고,
    상기 지정된 영역은 복수의 서브영역(R1, R2)으로 분할되고,
    상기 광원(24)은 복수의 방출부를 포함하고, 상기 복수의 방출부의 각각은 상기 복수의 서브영역의 각각의 것을 조명하고,
    상기 광 수신기는 상기 복수의 방출부의 각각의 것에 대응하는 복수의 수신부(74, 76)를 포함하고, 상기 복수의 수신부의 각각은 서로로부터 이격되어 대응 방출부에 의해 조명된 서브영역으로부터 반사된 반사광을 감지하고,
    상기 제1 제어기는 (i) 기본 주파수의 N차 조화 성분을 포함하는 진폭 변조된 파형으로서 방출광을 방출하도록 상기 복수의 방출부의 제1 방출부(70)를 제어하고 (ii) 상기 기본 주파수의 M차 조화 성분을 포함하는 진폭 변조된 파형으로서 방출광을 방출하도록 상기 복수의 방출부의 제2 방출부(72)를 제어하고, N 및 M은 상이한 양의 정수이고,
    상기 제2 제어기는 N차 조화 성분 및 M차 조화 성분에 감응하도록 상기 복수의 방출부의 제1 방출부에 대응하는 복수의 수신부의 특정 수신부(74)를 제어하고,
    상기 다중 경로 검출기는 특정 수신부가 N차 성분 및 M차 성분의 모두를 감지할 때 다중 경로 오차의 발생을 검출하는, 비행 시간 거리 측정 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    M은 짝수이고,
    상기 제1 제어기는 50% 미만의 듀티 사이클에서 방출광을 방출하도록 상기 제2 방출부를 제어하는, 비행 시간 거리 측정 디바이스.
  3. 제2항에 있어서,
    M은 2이고,
    상기 제1 제어기는 25%의 듀티 사이클에서 방출광을 방출하도록 상기 제2 방출부를 제어하는, 비행 시간 거리 측정 디바이스.
  4. 제1항에 있어서,
    N 및 M 중 적어도 하나는 짝수이고,
    상기 복수의 수신부의 각각은 복수의 광검출기(80)를 포함하고,
    상기 제2 제어기는 복수의 제어 신호(DN)를 발생하고 상기 복수의 광검출기 중 각각의 것에 상기 복수의 제어 신호의 각각을 출력하고,
    특정 수신부의 복수의 특정 광검출기(A1 내지 F1)의 각각은 광 소자(42), 제1 캐패시터(44), 제2 캐패시터(46), 상기 제1 캐패시터에 접속된 제1 스위치(48), 및 상기 제2 캐패시터에 접속된 제2 스위치(50)를 포함하고,
    상기 복수의 특정 광검출기를 위한 복수의 제어 신호의 복수의 특정 제어 신호(D11 내지 D16)의 각각은 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 온/오프 상태를 절환하고,
    상기 광 소자는 상기 광 소자가 반사광에 노출될 때 전기를 출력하고,
    상기 제1 캐패시터는 상기 제1 스위치가 온일 때 상기 광 소자로부터 출력된 전하를 저장하고, 상기 제2 캐패시터는 상기 제2 스위치가 온일 때 상기 광 소자로부터 출력된 전하를 저장하고,
    상기 복수의 특정 제어 신호의 각각은 상기 제1 스위치가 온이고 상기 제2 스위치가 오프인 제1 상태, 상기 제1 스위치가 오프이고 상기 제2 스위치가 온인 제2 상태, 및 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치가 모두 온이거나 모두 오프인 제3 상태 사이에서 온/오프 상태를 절환하고,
    상기 복수의 특정 제어 신호의 각각은 상기 제3 상태가 상기 제1 상태와 상기 제2 상태 사이에서 발생하도록 온/오프 상태를 절환하는, 비행 시간 거리 측정 디바이스.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제3 상태는 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치가 모두 온인 상태이고,
    상기 제3 상태 중에 상기 제1 캐패시터 및 상기 제2 캐패시터 내에 저장된 전하는 상쇄되는, 비행 시간 거리 측정 디바이스.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 특정 광검출기의 각각은 서브 스위치(74)를 더 포함하고,
    상기 제3 상태는 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 모두가 오프이고 상기 서브 스위치가 온인 상태이고,
    상기 제3 상태 중에 상기 광 소자로부터 출력된 전기는 상기 서브 스위치를 통해 방전되는, 비행 시간 거리 측정 디바이스.
  7. 비행 시간 거리 측정 디바이스이며,
    지정된 영역을 조명하기 위해 방출광으로서 광을 방출하는 광원(24);
    지정된 영역 내의 물체(78, 80)에 의해 반사된 방출광을 반사광으로서 검출하는 광 수신기(26);
    상기 광원(24)을 제어하는 제1 제어기(28);
    상기 광 수신기(26)를 제어하는 제2 제어기(30);
    상기 광 수신기(26)에 의해 검출된 반사광에 기초하여 물체까지의 거리를 계산하는 계산기(66); 및
    다중 경로 오차의 발생을 검출하는 다중 경로 검출기(82)를 포함하고,
    상기 지정된 영역은 복수의 서브영역(R1, R2)으로 분할되고,
    상기 광원은 복수의 방출부를 포함하고, 상기 복수의 방출부의 각각은 상기 복수의 서브영역의 각각의 것을 조명하고,
    상기 광 수신기는 상기 복수의 방출부의 각각의 것에 대응하는 복수의 수신부를 포함하고, 상기 복수의 수신부의 각각은 서로로부터 이격되어 대응 방출부에 의해 조명된 서브영역으로부터 반사된 반사광을 감지하고,
    상기 제1 제어기는
    제1 타이밍에, (i) 기본 주파수의 N차 조화 성분을 포함하는 진폭 변조된 파형으로서 방출광을 방출하도록 상기 복수의 방출부의 제1 방출부(70)를 제어하고 (ii) 상기 기본 주파수의 M차 조화 성분을 포함하는 진폭 변조된 파형으로서 방출광을 방출하도록 상기 복수의 방출부의 제2 방출부(72)를 제어하고, N 및 M은 상이한 양의 정수이고,
    제2 타이밍에, (i) 기본 주파수의 N차 조화 성분을 포함하는 진폭 변조된 파형으로서 방출광을 방출하도록 제2 방출부를 제어하고 (ii) 상기 기본 주파수의 M차 조화 성분을 포함하는 진폭 변조된 파형으로서 방출광을 방출하도록 제1 방출부를 제어하고,
    상기 제2 제어기는
    제1 타이밍에, N차 조화 성분 및 M차 조화 성분에 감응하도록 상기 제1 방출부에 대응하는 복수의 수신부의 제1 수신부(74)를 제어하고,
    제2 제1 타이밍에, N차 조화 성분 및 M차 조화 성분에 감응하도록 상기 제2 방출부에 대응하는 복수의 수신부의 제2 수신부(76)를 제어하고,
    상기 다중 경로 검출기는 (i) 제1 수신부가 제1 타이밍에, N차 성분 및 M차 성분의 모두를 감지할 때 또는 (ii) 상기 제2 수신부가 제2 타이밍에, N차 성분 및 M차 성분의 모두를 감지할 때 다중 경로 오차의 발생을 검출하는, 비행 시간 거리 측정 디바이스.
  8. 제7항에 있어서,
    M은 짝수이고,
    상기 제1 제어기는 (i) 제1 타이밍에, 50% 미만의 듀티 사이클에서 방출광을 방출하도록 상기 제2 방출부를 제어하고, (ii) 제2 타이밍에, 50% 미만의 듀티에서 방출광을 방출하도록 상기 제1 방출부를 제어하는, 비행 시간 거리 측정 디바이스.
  9. 제8항에 있어서,
    M은 2이고,
    상기 제1 제어기는 (i) 제1 타이밍에, 25%의 듀티 사이클에서 방출광을 방출하도록 상기 제2 방출부를 제어하고, (ii) 제2 타이밍에, 25%의 듀티 사이클에서 방출광을 방출하도록 상기 제1 방출부를 제어하는, 비행 시간 거리 측정 디바이스.
  10. 비행 시간 거리 측정 기술을 사용하여 다중 경로 오차를 검출하기 위한 방법이며,
    지정된 영역을 조명하기 위해 방출광으로서 광을 방출하도록, 제1 제어기(28)에 의해 광원(24)을 제어하는 단계;
    지정된 영역 내의 물체(78, 80, 80a, 80b)에 의해 반사된 방출광을 검출광으로서 검출하도록, 제2 제어기(30)에 의해 광 수신기(26)를 제어하는 단계;
    상기 광 수신기에 의해 검출된 반사광에 기초하여, 계산기(66)에 의해 물체까지의 거리를 계산하는 단계; 및
    다중 경로 검출기(82)에 의해, 다중 경로 오차의 발생을 검출하는 단계를 포함하고,
    상기 지정된 영역은 복수의 서브영역(R1, R2)으로 분할되고,
    상기 광원(24)은 복수의 방출부를 포함하고, 상기 복수의 방출부의 각각은 상기 복수의 서브영역의 각각의 것을 조명하고,
    상기 광 수신기는 상기 복수의 방출부의 각각의 것에 대응하는 복수의 수신부를 포함하고, 상기 복수의 수신부의 각각은 서로로부터 이격되어 대응 방출부에 의해 조명된 서브영역으로부터 반사된 반사광을 감지하고,
    상기 제1 제어기는 (i) 기본 주파수의 N차 조화 성분을 포함하는 진폭 변조된 파형으로서 방출광을 방출하도록 상기 복수의 방출부의 제1 방출부(70)를 제어하고 (ii) 상기 기본 주파수의 M차 조화 성분을 포함하는 진폭 변조된 파형으로서 방출광을 방출하도록 상기 복수의 방출부의 제2 방출부(72)를 제어하고, N 및 M은 상이한 양의 정수이고,
    상기 제2 제어기는 N차 조화 성분 및 M차 조화 성분에 감응하도록 상기 제1 방출부(70)에 대응하는 복수의 수신부의 특정 수신부(74)를 제어하고,
    상기 다중 경로 검출기는 특정 수신부가 N차 성분 및 M차 성분의 모두를 감지할 때 다중 경로 오차의 발생을 검출하는, 방법.
  11. 비행 시간 거리 측정 기술을 사용하여 다중 경로 오차를 검출하기 위한 방법이며,
    지정된 영역을 조명하기 위해 방출광으로서 광을 방출하도록, 제1 제어기(28)에 의해 광원(24)을 제어하는 단계;
    지정된 영역 내의 물체(78, 80)에 의해 반사된 방출광을 검출광으로서 검출하도록, 제2 제어기(30)에 의해 광 수신기(26)를 제어하는 단계;
    상기 광 수신기에 의해 검출된 반사광에 기초하여, 계산기(66)에 의해 물체까지의 거리를 계산하는 단계; 및
    다중 경로 검출기(82)에 의해, 다중 경로 오차의 발생을 검출하는 단계를 포함하고,
    상기 지정된 영역은 복수의 서브영역으로 분할되고,
    상기 광원(24)은 복수의 방출부를 포함하고, 상기 복수의 방출부의 각각은 상기 복수의 서브영역의 각각의 것을 조명하고,
    상기 광 수신기는 상기 복수의 방출부의 각각의 것에 대응하는 복수의 수신부를 포함하고, 상기 복수의 수신부의 각각은 서로로부터 이격되어 대응 방출부에 의해 조명된 서브영역으로부터 반사된 반사광을 감지하고,
    상기 제1 제어기는
    제1 타이밍에, (i) 기본 주파수의 N차 조화 성분을 포함하는 진폭 변조된 파형으로서 방출광을 방출하도록 상기 복수의 방출부의 제1 방출부(70)를 제어하고 (ii) 상기 기본 주파수의 M차 조화 성분을 포함하는 진폭 변조된 파형으로서 방출광을 방출하도록 상기 복수의 방출부의 제2 방출부(72)를 제어하고, N 및 M은 상이한 양의 정수이고,
    제2 타이밍에, (i) 기본 주파수의 N차 조화 성분을 포함하는 진폭 변조된 파형으로서 방출광을 방출하도록 제2 방출부를 제어하고 (ii) 상기 기본 주파수의 M차 조화 성분을 포함하는 진폭 변조된 파형으로서 방출광을 방출하도록 제1 방출부를 제어하고,
    상기 제2 제어기는
    제1 타이밍에, N차 조화 성분 및 M차 조화 성분에 감응하도록 상기 제1 방출부에 대응하는 복수의 수신부의 제1 수신부(74)를 제어하고,
    제2 타이밍에, N차 조화 성분 및 M차 조화 성분에 감응하도록 상기 제2 방출부에 대응하는 복수의 수신부의 제2 수신부(76)를 제어하고,
    상기 다중 경로 검출기는 (i) 제1 수신부가 제1 타이밍에, N차 성분 및 M차 성분의 모두를 감지할 때 또는 (ii) 상기 제2 수신부가 제2 타이밍에, N차 성분 및 M차 성분의 모두를 감지할 때 다중 경로 오차의 발생을 검출하는, 방법.
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