Development of 3D depth measurement sensor using digital-parallel demodulation

Abstract

본 논문은 디지털-병렬 복조를 활용한 삼차원 거리 측정 센서를 소개한다. 디지털-병렬 복조 방법은 기존의 광 비행 시간 측정 카메라의 복조 기법과 비교하여 높은 복조 대비를 지니고 있어 짧은 광 노출 시간 이내에 매우 정밀한 거리 측정 결과를 가능케 한다. 이러한 디지털-병렬 복조 기법과 하나의 아발란치 포토다이오드(Avalanche Photo Diode, APD)를 활용한 두 축 스캐닝 광학계 구조를 연동시킨 삼차원 거리 측정 센서는 높은 복조 대비와 광 수신 잡음비 및 센서 간 전자 간섭의 최소화와 같은 특성들을 지니며, 이로 인해 해당 삼차원 거리 측정 센서는 기존의 광 비행 시간 측정 카메라보다 높은 거리 측정 정밀성을 선보인다. 본 논문에서는 이러한 삼차원 거리 측정 센서의 측정 성능을 노이즈 모델을 활용하여 이론적으로 분석한다. 또한 제안된 삼차원 거리 측정 센서의 측정 성능을 실험적으로 검증하기 위하여 실제 거리 및 삼차원 좌표 측정 값의 분석 결과가 본 논문에서 제시되며, 더 나아가 제안된 센서와 기존의 다른 광 비행 시간 측정 카메라들과의 성능 비교 결과 역시 제시된다. 향후 본 논문에서 제시한 삼차원 거리 측정 센서의 소형화 작업 및 해당 센서를 다양한 공학적 응용 사례에 적용시키는 작업이 진행될 예정이다.