본 논문에서는 시분할 방식으로 하나의 센서에서 컬러 및 깊이 영상을 모두 획득할 수 있는 비행시간법(Time of Flight) 기반의 컬러, 깊이 영상 통합 센서 구조를 제안한다. 깊이 영상만을 획득하는 깊이 영상 센서 구조는 다양한 방식이 제안되고 있으나 하나의 센서만을 활용하는 컬러 및 깊이 영상 통합 센서 구조는 실증된 바가 없으며 제안하는 영상 통합 센서 구조를 통해 2개의 컬러 센서를 사용하는 기존 3D 스테레오 카메라의 소형화, 저전력화 한계 및 컬러센서 간 광학적 정렬 오차에 의한 입체영상의 품질 저하를 극복할 수 있다. 또한 컬러, 깊이 영상 통합 센서 내의 새로운 방식의 깊이 영상 센싱 구조로서 트랜지스터 및 플로팅 확산 노드(Floating Diffusion Node)를 공유하는 4-픽셀공유형 2탭(4-Shared 2-Tap) 픽셀 구조와 2x2 비닝(Binning) 픽셀 구조를 제안한다. 제안된 구조를 사용하면 픽셀의크기 자체를 증가시키지 않고 픽셀 내에서 적외선 반사광의 수광 면적을 넓힐 수 있어 영상 센서의 고해상도화에 유리하며 인접한 4개의 픽셀의 전하를 하나로 합칠 수 있어 적외선 반사광의 수광 감도를 높일 수 있어 정밀한 깊이 영상획득이 가능하다. 새롭게 제안된 컬러, 깊이 영상 통합 획득 센서의 하드웨어 구현을 통해 640x480 해상도의 컬러 및깊이 영상을 성공적으로 획득하였다. 획득 가능한 거리는 1~3m이며 깊이 영상의 정확도는 1~6cm 이다.
본고에서는 시분할 방식으로 하나의 센서에서 컬러 및 깊이 영상을 모두 획득할 수 있는 비행시간법(Time of Flight) 기반의 컬러, 깊이 영상 통합 센서 구조를 제안한다.