KR20200043941A - 깊이 정보 추출 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 깊이 정보 추출 장치는 IR(InfraRed) 광을 출력하는 광 출력부, 상기 광 출력부로부터 출력된 광이 상기 물체를 포함하는 제1 영역에 주사되도록 광의 각도를 조절한 후, 상기 제1 영역의 일부인 제2 영역에 주사되도록 광의 각도를 조절하는 광 조절부, 상기 광 출력부로부터 출력된 후 물체로부터 반사된 광이 입력되는 광 입력부, 그리고 상기 광 출력부로부터 출력된 광이 상기 제2 영역에 주사된 후 반사되어 상기 광 입력부에 입력되기까지 걸리는 비행 시간을 이용하여 상기 제2 영역 내의 깊이 정보를 추출하는 제어부를 포함한다.

Description

깊이 정보 추출 장치{APPARATUS FOR DETECTING DEPTH MAP}
본 발명은 깊이 정보 추출에 관한 것으로, 보다 상세하게는 TOF(Time of Flight) 방식을 이용하여 깊이 정보를 추출하는 장치에 관한 것이다.
촬영 장치를 이용하여 3차원 영상을 획득하는 기술이 발전하고 있다. 3차원 영상을 획득하기 위하여 깊이 정보(Depth Map)가 필요하다. 깊이 정보는 공간 상의 거리를 나타내는 정보이며, 2차원 영상의 한 지점에 대하여 다른 지점의 원근 정보를 나타낸다.
깊이 정보를 획득하는 방법 중 하나는, IR(Infrared) 구조광을 객체에 투사하며, 객체로부터 반사된 광을 해석하여 깊이 정보를 추출하는 방식이다. IR 구조광 방식에 따르면, 움직이는 객체에 대하여 원하는 수준의 깊이 분해능(Depth resolution)을 얻기 어려운 문제가 있다.
한편, IR 구조광 방식을 대체하는 기술로 TOF(Time of Flight) 방식이 주목받고 있다. TOF 방식에 따르면, 비행 시간, 즉 빛을 쏘아서 반사되어 오는 시간을 측정함으로써 물체와의 거리를 계산한다.
일반적으로, TOF 방식에 따르는 카메라는 물체의 전면에 빛을 주사하며, 물체 내의 관심 영역에 대한 움직임을 파악한다. 이러한 경우, 관심 영역의 크기가 물체의 전면에 비하여 작거나, 관심 영역이 카메라로부터 멀리 떨어진 곳에 위치하는 경우, 관심 영역에 대한 해상도가 떨어지는 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 TOF 방식을 이용하여 깊이 정보를 추출하는 깊이 정보 추출 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 깊이 정보 추출 장치는 IR(InfraRed) 광을 출력하는 광 출력부, 상기 광 출력부로부터 출력된 IR 광이 제1 영역에 주사되도록 IR 광의 각도를 조절한 후, 상기 제1 영역 중 일부인 제2 영역에만 주사되도록 IR 광의 각도를 조절하는 광 조절부, IR 광이 입력되는 광 입력부, 그리고 상기 광 출력부로부터 출력된 IR 광이 상기 제2 영역에 주사된 후 반사되어 상기 광 입력부에 입력되기까지 걸리는 비행 시간을 이용하여 상기 제2 영역 내의 깊이 정보를 추출하는 제어부를 포함한다.
상기 광 입력부는 각각이 제1 수신 유닛 및 제2 수신 유닛을 포함하는 복수의 픽셀을 포함하며, 상기 제어부는 상기 제1 수신 유닛 및 상기 제2 수신 유닛에 입력되는 광량의 차를 이용하여 상기 비행 시간을 계산할 수 있다.
상기 제1 수신 유닛 및 상기 제2 수신 유닛은 시간 차를 두고 활성화될 수 있다.
상기 제1 수신 유닛 및 상기 제2 수신 유닛은 상기 광 출력부에 포함되는 광원의 점멸 주기와 연동하여 활성화될 수 있다.
상기 제1 수신 유닛은 상기 광원이 켜지는 동안 활성화되고, 상기 제2 수신 유닛은 상기 광원이 꺼지는 동안 활성화될 수 있다.
상기 광 조절부는 상기 제1 영역을 스캔하는데 소요되는 시간과 동일한 시간 동안 상기 제2 영역만을 스캔하도록 설정될 수 있다.
상기 광 조절부는 광의 각도를 조절하는 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 액츄에이터(actuator)를 포함하며, 상기 제2 영역만을 스캔하기 위한 상기 MEMS 액츄에이터의 동작 주기는 상기 제1 영역을 스캔하기 위한 상기 MEMS 액츄에이터의 동작 주기와 동일하게 설정될 수 있다.
상기 MEMS 액추에이터의 동작 주기 별 상기 제2 영역의 스캔 횟수는 상기 제1 영역의 스캔 횟수보다 많을 수 있다.
상기 광 조절부는 광의 각도를 조절하는 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 액츄에이터(actuator)를 포함하며, 상기 제2 영역만을 스캔하기 위한 상기 MEMS 액츄에이터의 동작 주기는 상기 제1 영역을 스캔하기 위한 상기 MEMS 액츄에이터의 동작 주기보다 짧게 설정될 수 있다.
상기 제어부는 타이밍 제어 유닛을 포함하고, 상기 타이밍 제어 유닛은 상기 MEMS 액츄에이터의 동작 주기를 제어할 수 있다.
상기 광 조절부는 상기 제1 영역을 스캔하는데 소요되는 시간보다 짧은 시간 동안 상기 제2 영역만을 스캔하도록 설정될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 연산량이 적으며, 깊이 분해능이 우수한 깊이 정보 추출 장치를 얻을 수 있다. 이에 따라, 깊이 정보 추출 장치의 소비 전력을 줄일 수 있으며, 물체의 거리를 정밀하게 추출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 깊이 정보 추출 시스템의 블록도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 깊이 정보 추출 장치의 광 입력부의 구조를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 깊이 정보 추출 장치의 깊이 정보 추출 원리를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 깊이 정보 추출 장치가 전체 영역과 부분 영역을 스캔하는 예를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 깊이 정보 추출 장치의 깊이 정보 추출 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6내지 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 깊이 정보 추출 장치의 광 조절부를 위한 타이밍도를 예시한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 깊이 정보 추출 시스템의 블록도를 나타내고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 깊이 정보 추출 장치의 광 입력부의 구조를 나타내며, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 깊이 정보 추출 장치의 깊이 정보 추출 원리를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 깊이 정보 추출 시스템은 깊이 정보 추출 장치(100) 및 PC(200)를 포함한다.
깊이 정보 추출 장치(100)는 광 출력부(110), 광 조절부(120), 광 입력부(130) 및 제어부(140)를 포함한다.
광 출력부(110)는 IR(infrared) 광을 출력한다. IR 광은, 예를 들면 800nm 이상의 파장 대역을 가지는 광일 수 있다. 광 출력부(110)는 광원(112) 및 광 변환 유닛(114)을 포함한다. 광원은 적외선을 투사하는 적어도 하나의 레이저 다이오드(Laser Diode, LD) 또는 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)를 포함할 수 있다. 그리고, 광 변환 유닛(114)은 광원(112)으로부터 출력된 광을 변조(modulation)할 수 있다. 광 변환 유닛(114)은, 예를 들면 광원(112)으로부터 출력된 광을 펄스(pulse) 변조 또는 위상(phase) 변조할 수 있다. 이에 따라, 광 출력부(110)는 소정 간격으로 광원을 점멸시키며 출력할 수 있다.
광 조절부(120)는 물체를 포함하는 영역에 광이 주사되도록 광의 각도를 조절한다. 이를 위하여, 광 조절부(120)는 MEMS(Micro Electo Mechanical System) 액츄에이터(actuator)를 포함할 수 있다. MEMS는 마이크로 단위의 기계적 구조물과 전자회로가 집적되어 있는 시스템을 의미한다. 본 발명의 실시예에 따르면, MEMS 액츄에이터는 전기적인 신호를 이용하여 물체에 주사되는 광의 각도를 미세하게 조정할 수 있다. 예를 들면, MEMS 액츄에이터는 물체에 광을 주사하기 위하여 광의 경로를 조절하는 반사부재를 회전시킬 수 있다.
광 조절부(120)는 물체를 포함하는 전체 영역에 광이 주사되도록 광의 각도를 조절할 수 있다. 예를 들어 도 4(a)와 같이, 사람을 포함하는 전체 영역에 광이 주사되도록 광의 각도를 조절할 수 있다. 이에 따라, 광 출력부(110)로부터 출력된 광은 전체 영역을 픽셀 또는 라인 단위로 스캔할 수 있다. 그리고, 광 조절부(120)는 전체 영역의 일부인 부분 영역에 광이 주사되도록 광의 각도를 조절할 수도 있다. 예를 들어, 도 4(b)와 같이, 전체 영역 중 손을 포함하는 부분 영역에 광이 주사되도록 광의 각도를 조절할 수 있다. 이에 따라, 광 출력부(110)로부터 출력된 광은 부분 영역만을 픽셀 또는 라인 단위로 스캔할 수 있다. 초당 30frame의 속도로 스캔하는 경우, 첫번째 프레임에서는 전체 영역을 스캔하며, 나머지 프레임에서는 부분 영역을 스캔하도록 설정될 수 있다.
한편, 광 입력부(130)는 광 출력부(110)로부터 출력된 후 물체에 의하여 반사된 광을 입력 받는다. 광 입력부(130)는 입력 받은 광을 전기 신호로 변환할 수 있다. 광 입력부(130)는, 포토 다이오드(photo diode, PD) 또는 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor)를 포함하는 이미지 센서일 수 있다. 도 2와 같이, 광 입력부(130)는 배열된 복수의 픽셀(pixel)(132)을 포함할 수 있다. 각 픽셀은 In Phase 수신 유닛(132-1) 및 Out Phase 수신 유닛(132-2)을 포함할 수 있다.
제어부(140)는 깊이 정보 추출 장치(100)를 전반적으로 제어하며, 깊이 정보를 추출한다. 제어부(140)는 컨트롤러 칩(controller chip)으로 구현될 수 있다. 제어부(140)는 타이밍 제어 유닛(142), 변환 유닛(144), 신호 처리 유닛(146) 및 인터페이스 컨트롤러(148)을 포함할 수 있다. 타이밍 제어 유닛(142)은 광 출력부(110), 광 조절부(120), 광 입력부(130)의 시간을 제어한다. 예를 들어, 타이밍 제어 유닛(142)은 광 출력부(110)의 점멸 주기, 광 조절부(120)에 포함되는 MEMS 액츄에이터의 동작 주기 등을 제어할 수 있다. 변환 유닛(144)은 광 입력부(130)를 통하여 입력된 전기 신호를 디지털 신호로 변환한다.
그리고, 신호 처리 유닛(146)은 광 출력부(110)로부터 출력된 광이 부분 영역에 주사된 후 반사되어 광 입력부(130)에 입력되기까지 걸리는 비행 시간(Time of Flight)을 이용하여 부분 영역 내의 깊이 정보를 추출한다. 이때, 광의 비행 시간은 In Phase 수신 유닛(132-1) 및 Out Phase 수신 유닛(132-2)에 입력된 광량의 차를 이용하여 계산될 수 있다. 즉, 도 3과 같이, In Phase 수신 유닛(132-1)은 광원이 켜지는 동안 활성화되고, Out Phase 수신 유닛(132-2)은 광원이 꺼지는 동안 활성화될 수 있다. 이와 같이, In Phase 수신 유닛(132-1) 및 Out Phase 수신 유닛(132-2)이 시간 차를 두고 활성화되면, 광의 비행 시간, 즉 물체와의 거리에 따라 수신되는 광량에 차이가 발생하게 된다. 예를 들어, 물체가 깊이 정보 추출 장치 바로 앞에 있는 경우(즉, 거리=0인 경우)에는, 광 출력부(110)로부터 광이 출력된 후 반사되어 오는데 걸리는 시간이 0이므로, 광원의 점멸 주기는 그대로 광의 수신 주기가 된다. 이에 따라, In Phase 수신 유닛(132-1)만이 빛을 수신하게 되고, Out Phase 수신 유닛(132-2)은 빛을 수신하지 못하게 된다. 다른 예로, 물체가 깊이 정보 추출 장치와 소정 거리 떨어져 위치하는 경우, 광 출력부(110)로부터 광이 출력된 후 물체에 반사되어 오는데 시간이 걸리므로, 광원의 점멸 주기는 광의 수신 주기와 차이가 나게 된다. 이에 따라, In Phase 수신 유닛(132-1)과 Out Phase 수신 유닛(132-2)이 수신하는 빛의 양에 차이가 발생하게 된다.
인터페이스 컨트롤러(148)는 PC(200) 등의 미들웨어와의 인터페이스를 제어한다. 예를 들어, 인터페이스 컨트롤러(148)는 전체 영역을 주사한 후 광 입력부(130)를 통하여 입력된 광에 대한 정보를 PC(200) 등 미들웨어로 전달할 수 있다. 그리고, PC(200) 등 미들웨어에 의하여 추출된 부분 영역에 대한 정보를 PC(200) 등 미들웨어로부터 수신한 후 광 조절부(120) 등에 전달할 수 있다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 깊이 정보 추출 장치의 깊이 정보 추출 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 1 내지 3과 중복된 내용은 설명을 생략한다.
도 5를 참조하면, 깊이 정보 추출 장치(100)의 광 출력부(110)는 IR 광을 출력하며(S500), 출력된 광은 광 조절부(120)의 조절에 의하여 물체를 포함하는 전체 영역을 주사한다(S502).
그리고, 광 입력부(130)를 통하여 물체부로부터 반사된 광이 입력되며(S504), 제어부(140)는 광 입력부(130)로부터 수신한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한 후(S506), PC(200)에게 전달한다(S508).
PC(200)는 깊이 정보 추출 장치(100)로부터 수신한 신호를 이용하여 전체 영역 내의 부분 영역을 추출한다(S510). 부분 영역은 응용 애플리케이션을 구현하기 위하여 필요한 관심 대상을 포함하는 영역일 수 있다. 예를 들어, 응용 애플리케이션이 손가락의 제스쳐에 따라 TV 채널을 변경하는 것인 경우, 전체 영역이 사람의 전신을 포함한다면, 부분 영역은 손가락만을 포함할 수 있다.
PC(200)는 추출한 부분 영역에 관한 정보를 깊이 정보 추출 장치(100)에게 전달한다(S512).
한편, 깊이 정보 추출 장치(100)의 광 출력부(110)는 IR 광을 출력하며(S514), 출력된 광은 광 조절부(120)의 조절에 의하여 전체 영역으로부터 추출된 부분 영역만을 주사한다(S516).
그리고, 광 입력부(130)를 통하여 물체부로부터 반사된 광이 입력되며(S518), 제어부(140)는 광 입력부(130)로부터 수신한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고(S520), 신호 처리하여 부분 영역에 대한 깊이 정보를 추출한다(S522).
본 발명의 한 실시예에 따르면, 깊이 정보 추출 장치(100)는 전체 영역을 1회 스캔할 수 있는 시간 동안 부분 영역을 수회 스캔할 수 있다. 또는, 전체 영역을 1회 스캔할 수 있는 시간 동안 부분 영역을 1회 스캔하되, 더욱 정밀하게 스캔할 수도 있다.
도 6내지 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 깊이 정보 추출 장치의 광 조절부를 위한 타이밍도를 예시한다. V_Sync_T는 전체 영역을 스캔하기 위한 타이밍도이고, V_Sync_P는 부분 영역을 스캔하기 위한 타이밍도이다. 그리고, Scan_T는 출력된 광이 전체 영역을 스캔하는 타이밍도이며, Scan_P는 출력된 광이 부분 영역을 스캔하는 타이밍도이고, 하강 에지(falling edge)마다 스캔할 수 있다. 그리고, A_T는 MEMS의 액츄에이터가 전체 영역을 스캔하기 위하여 이동하는 타이밍도이며, A_P는 MEMS의 액츄에이터가 부분 영역을 스캔하기 위하여 이동하는 타이밍도이고, 상승 에지(rising edge)마다 이동할 수 있다.
도 6을 참조하면, 전체 영역의 모든 픽셀 또는 모든 라인을 스캔하는데 소요되는 시간과 부분 영역의 모든 픽셀 또는 모든 라인을 스캔하는데 소요되는 시간은 동일하다. 그리고, MEMS의 액츄에이터가 전체 영역을 스캔하기 위하여 이동하는 주기와 부분 영역을 스캔하기 위하여 이동하는 주기가 동일하다. 이에 따라, 부분 영역 내에 포함되는 픽셀 또는 라인은 전체 영역을 스캔하는 경우에 비하여 더 많은 횟수로 스캔될 수 있다.
도 7을 참조하면, 전체 영역의 모든 픽셀 또는 모든 라인을 스캔하는데 소요되는 시간과 부분 영역의 모든 픽셀 또는 모든 라인을 스캔하는데 소요되는 시간은 동일하다. 그리고, MEMS의 액츄에이터는 전체 영역을 스캔하는 경우에 비하여 부분 영역을 스캔하는 경우 더욱 미세하게 조정될 수 있다. 이에 따라, 부분 영역 내에 포함되는 픽셀 또는 라인은 전체 영역을 스캔하는 경우에 비하여 더욱 정밀하게 스캔될 수 있다.
도 8을 참조하면, 전체 영역의 모든 픽셀 또는 모든 라인을 스캔하는데 소요되는 시간에 비하여 부분 영역의 모든 픽셀 또는 모든 라인을 스캔하는데 소요되는 시간이 짧다. 이에 따라, 전체 영역을 스캔하는 경우에 비하여 부분 영역을 스캔하는 경우, 동일 시간 동안 더욱 많은 횟수로 스캔할 수 있다. 예를 들어, 전체 영역을 1초에 30프레임으로 스캔할 수 있는 장치는 부분 영역을 1초에 60프레임으로 스캔하도록 설정될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따라, 관심 대상을 포함하는 부분 영역만을 스캔하면, 전체 영역을 스캔하는 경우에 비하여 연산량을 줄일 수 있다. 그리고, 제한된 시간 동안 부분 영역의 스캔 횟수를 증가시키거나 정밀도를 높일 수 있으므로, 깊이 분해능(depth resolution)을 향상시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 깊이 정보 추출 장치
110: 광 출력부
120: 광 조절부
130: 광 입력부
140: 제어부

Claims (11)

  1. IR(InfraRed) 광을 출력하는 광 출력부,
    상기 광 출력부로부터 출력된 IR 광이 제1 영역에 주사되도록 IR 광의 각도를 조절한 후, 상기 제1 영역 중 일부인 제2 영역에만 주사되도록 IR 광의 각도를 조절하는 광 조절부,
    IR 광이 입력되는 광 입력부, 그리고
    상기 광 출력부로부터 출력된 IR 광이 상기 제2 영역에 주사된 후 반사되어 상기 광 입력부에 입력되기까지 걸리는 비행 시간을 이용하여 상기 제2 영역 내의 깊이 정보를 추출하는 제어부
    를 포함하는 깊이 정보 추출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광 입력부는 각각이 제1 수신 유닛 및 제2 수신 유닛을 포함하는 복수의 픽셀을 포함하며,
    상기 제어부는 상기 제1 수신 유닛 및 상기 제2 수신 유닛에 입력되는 광량의 차를 이용하여 상기 비행 시간을 계산하는 깊이 정보 추출 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 수신 유닛 및 상기 제2 수신 유닛은 시간 차를 두고 활성화되는 깊이 정보 추출 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 수신 유닛 및 상기 제2 수신 유닛은 상기 광 출력부에 포함되는 광원의 점멸 주기와 연동하여 활성화되는 깊이 정보 추출 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 수신 유닛은 상기 광원이 켜지는 동안 활성화되고, 상기 제2 수신 유닛은 상기 광원이 꺼지는 동안 활성화되는 깊이 정보 추출 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광 조절부는 상기 제1 영역을 스캔하는데 소요되는 시간과 동일한 시간 동안 상기 제2 영역만을 스캔하도록 설정되는 깊이 정보 추출 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 광 조절부는 광의 각도를 조절하는 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 액츄에이터(actuator)를 포함하며, 상기 제2 영역만을 스캔하기 위한 상기 MEMS 액츄에이터의 동작 주기는 상기 제1 영역을 스캔하기 위한 상기 MEMS 액츄에이터의 동작 주기와 동일하게 설정되는 깊이 정보 추출 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 MEMS 액추에이터의 동작 주기 별 상기 제2 영역의 스캔 횟수는 상기 제1 영역의 스캔 횟수보다 많은 깊이 정보 추출 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 광 조절부는 광의 각도를 조절하는 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 액츄에이터(actuator)를 포함하며, 상기 제2 영역만을 스캔하기 위한 상기 MEMS 액츄에이터의 동작 주기는 상기 제1 영역을 스캔하기 위한 상기 MEMS 액츄에이터의 동작 주기보다 짧게 설정되는 깊이 정보 추출 장치.
  10. 제7항 또는 제9항에 있어서,
    상기 제어부는 타이밍 제어 유닛을 포함하고,
    상기 타이밍 제어 유닛은 상기 MEMS 액츄에이터의 동작 주기를 제어하는 깊이 추출 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 광 조절부는 상기 제1 영역을 스캔하는데 소요되는 시간보다 짧은 시간 동안 상기 제2 영역만을 스캔하도록 설정되는 깊이 정보 추출 장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024014710A1 (ko) * 2022-07-13 2024-01-18 삼성전자 주식회사 객체의 깊이 정보를 획득하는 전자 장치 및 그 동작 방법

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090050567A (ko) * 2007-11-16 2009-05-20 전자부품연구원 Tof 카메라를 이용한 로봇의 물체 자세 인식 방법
KR20100122988A (ko) * 2009-05-14 2010-11-24 삼성전자주식회사 3차원 영상 처리 장치 및 그 방법
KR20110011244A (ko) * 2009-07-28 2011-02-08 엘지이노텍 주식회사 Tof 카메라
KR20110020718A (ko) * 2009-08-24 2011-03-03 삼성전자주식회사 타겟 분석 장치 및 방법
KR20120056441A (ko) * 2010-11-25 2012-06-04 은남표 적외선 레이저 프로젝션 디스플레이를 이용한 3차원 깊이 카메라
KR20130053601A (ko) * 2011-11-15 2013-05-24 삼성전자주식회사 깊이 센서의 픽셀 및 상기 픽셀을 포함하는 이미지 센서
KR20130136872A (ko) * 2012-06-05 2013-12-13 삼성전자주식회사 깊이 영상 생성 방법 및 장치, 깊이 영상 처리 방법 및 장치
KR20130140554A (ko) * 2012-06-14 2013-12-24 한국전자통신연구원 레이저 레이더 시스템 및 목표물 영상 획득 방법
KR20140006465A (ko) * 2012-07-05 2014-01-16 삼성전자주식회사 이미지 센서 칩, 이의 동작 방법, 및 이를 포함하는 시스템

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090050567A (ko) * 2007-11-16 2009-05-20 전자부품연구원 Tof 카메라를 이용한 로봇의 물체 자세 인식 방법
KR20100122988A (ko) * 2009-05-14 2010-11-24 삼성전자주식회사 3차원 영상 처리 장치 및 그 방법
KR20110011244A (ko) * 2009-07-28 2011-02-08 엘지이노텍 주식회사 Tof 카메라
KR20110020718A (ko) * 2009-08-24 2011-03-03 삼성전자주식회사 타겟 분석 장치 및 방법
KR20120056441A (ko) * 2010-11-25 2012-06-04 은남표 적외선 레이저 프로젝션 디스플레이를 이용한 3차원 깊이 카메라
KR20130053601A (ko) * 2011-11-15 2013-05-24 삼성전자주식회사 깊이 센서의 픽셀 및 상기 픽셀을 포함하는 이미지 센서
KR20130136872A (ko) * 2012-06-05 2013-12-13 삼성전자주식회사 깊이 영상 생성 방법 및 장치, 깊이 영상 처리 방법 및 장치
KR20130140554A (ko) * 2012-06-14 2013-12-24 한국전자통신연구원 레이저 레이더 시스템 및 목표물 영상 획득 방법
KR20140006465A (ko) * 2012-07-05 2014-01-16 삼성전자주식회사 이미지 센서 칩, 이의 동작 방법, 및 이를 포함하는 시스템

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024014710A1 (ko) * 2022-07-13 2024-01-18 삼성전자 주식회사 객체의 깊이 정보를 획득하는 전자 장치 및 그 동작 방법

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