飞时测距传感器以及飞时测距方法技术

本发明专利技术提出一种飞时测距传感器以及飞时测距方法。飞时测距传感器包括信号处理电路、光发射器以及光传感器。光发射器发射具有第一偏极化方向的脉冲光至感测目标。光传感器感测感测目标反射的脉冲光，以通过第一子像素重复单元输出第一感测信号以及通过第二子像素重复单元输出第二感测信号至信号处理电路。信号处理电路依据第一感测信号以及第二感测信号来决定脉冲信号，并且信号处理电路依据脉冲光以及脉冲信号来决定感测目标的深度信息。

【技术实现步骤摘要】
飞时测距传感器以及飞时测距方法
本专利技术涉及一种传感器，尤其涉及一种飞时(Time-of-Flight,ToF)测距传感器以及飞时测距方法。
技术介绍
随着测距技术的演进，各种测距技术不断地被发展出来，并且被广泛地应用于例如车距检测、人脸识别以及各种物联网(Internet-of-Things,IoT)设备。常见的测距技术例如是红外线测距(InfraredRadiation,IR)技术、超声波(Ultrasound)测距技术以及脉冲光(IntensePulsedLight,IPL)测距技术。然而，随着测距的精准度要求越来越高，采用飞行时间(Time-of-Flight,ToF)量测方法的脉冲光测距技术是目前本领域主要的研究方向之一。对此，如何提升飞行时间测距的精准度，以下将提出几个实施例的解决方案。
技术实现思路
本专利技术提供一种飞时(Time-of-Flight,ToF)测距传感器以及飞时测距方法，可提供能准确地感测飞时测距传感器与感测目标之间的距离的效果。本专利技术的飞时测距传感器包括信号处理电路、光发射器以及光传感器。光发射器耦接信号处理电路。光发射器用以发射具有第一偏极化方向的脉冲光至感测目标。光传感器耦接信号处理电路。光传感器用以感测感测目标反射的脉冲光，以通过第一子像素重复单元输出第一感测信号以及通过第二子像素重复单元输出第二感测信号至信号处理电路。第一子像素重复单元包括多个彩色子像素单元以及具有第一偏极化方向的第一脉冲光感测单元。第二子像素重复单元包括另多个彩色子像素单元以及具有第二偏极化方向的第二脉冲光感测单元。信号处理电路依据第一感测信号以及第二感测信号来决定脉冲信号。信号处理电路依据脉冲光以及脉冲信号来决定感测目标的深度信息。本专利技术的飞时测距方法包括以下步骤：通过光发射器发射具有第一偏极化方向的脉冲光至感测目标；通过光传感器感测感测目标反射的脉冲光，以通过第一子像素重复单元输出第一感测信号以及通过第二子像素重复单元输出第二感测信号；以及通过信号处理电路依据第一感测信号以及第二感测信号来决定脉冲信号，并且依据脉冲光以及脉冲信号来决定感测目标的深度信息。第一子像素重复单元包括多个彩色子像素单元以及具有第一偏极化方向的第一脉冲光感测单元。第二子像素重复单元包括另多个彩色子像素单元以及具有第二偏极化方向的第二脉冲光感测单元。基于上述，本专利技术的飞时测距传感器以及飞时测距方法可通过脉冲光以及光传感器的偏极化设计，来有效地降低或消除背景噪声的影响，以提升测距的精准度。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。附图说明图1是依照本专利技术的一实施例的飞时测距传感器的方块示意图；图2是依照本专利技术的一实施例的光传感器的方块示意图；图3A是依照本专利技术的一实施例的第一子像素重复单元的示意图；图3B是依照本专利技术的一实施例的第二子像素重复单元的示意图；图4是依照本专利技术的一实施例的多个信号波形的时序图；图5是依照本专利技术的一实施例的脉冲信号的时序图；图6是依照本专利技术的另一实施例的脉冲信号的时序图；图7是依照本专利技术的一实施例的飞时测距方法的流程图。附图标号说明：100：飞时测距传感器110：信号处理电路120：光发射器130：光传感器200：感测目标211：时序控制电路212：读出电路231：像素阵列331、332：子像素重复单元R、R’：红色子像素单元G、G’：绿色子像素单元B、B’：蓝色子像素单元IR1、IR2：脉冲光感测单元Sa、Sb、Sp、Sr：电压信号P、P’、P1、P1’、P2、P2’：脉冲信号BN、BN’：背景噪声信号QA、QB：进光量T：脉冲宽度Trt：往返时间S710～S730：步骤具体实施方式为了使本专利技术的内容可以被更容易明了，以下特举实施例作为本专利技术确实能够据以实施的范例。另外，凡可能之处，在附图及实施方式中使用相同标号的元件/构件/步骤，代表相同或类似部件。图1是依照本专利技术的一实施例的飞时测距传感器的方块示意图。参考图1，飞时测距传感器100包括信号处理电路110(SignalProcessor)、光发射器120以及光传感器130。信号处理电路110耦接光发射器120以及光传感器130。信号处理电路110可包括数字电路及模拟电路，本专利技术并不加以限制。在本实施例中，光发射器120可例如是脉冲光发射器或激光二极管(LaserDiode)，并且光传感器130可例如是互补式金属氧化物半导体图像传感器(CMOSImageSensor,CIS)。光发射器120用以发射出红外光(InfraredRadiation,IR)的光脉冲。在本实施例中，信号处理电路110驱动光发射器120以及光传感器130，以使光发射器120发射脉冲光至感测目标200，并且光传感器130感测经由感测目标200反射的脉冲光。在本实施例中，光传感器130可包括第一子像素重复单元以及第二子像素重复单元。第一子像素重复单元包括多个彩色子像素单元以及具有第一偏极化方向的第一脉冲光感测单元。第二子像素重复单元包括另多个彩色子像素单元以及具有第二偏极化方向的第二脉冲光感测单元。因此，本实施例的光传感器130可用于取得彩色图像信息、红外光图像信息以及深度信息。此外，在本实施例中，光发射器120可发射例如是具有垂直偏极化方向的脉冲光或水平偏极化方向的脉冲光至感测目标200。具体而言，由于光传感器130在感测过程中，将同时感测到背景噪声，因此本实施例的光传感器130可通过不同偏极化的第一脉冲光感测单元以及第二脉冲光感测单元来分别输出多个感测结果。在本实施例中，第一子像素重复单元以及第二子像素重复单元例如是交错重复且阵列排列在像素基板上，但本专利技术并不加以限制。在本实施例中，信号处理器110将第一子像素重复单元以及第二子像素重复单元的感测结果经由运算后可正确地取得对应于脉冲光的信号波形，以便能准确地计算飞时测距传感器100与感测目标200之间的距离。举例而言，信号处理电路110可依据脉冲光从被发射到感测到反射的脉冲光的时间来换算脉冲光的光路径长度，并且光路径长度的二分之一为飞时测距传感器100与感测目标200之间的距离。换言之，本实施例的飞时测距传感器100可利用不同的偏极化的感测结果来区分经由感测目标200反射的偏极化的脉冲光以及对应于环境光的背景噪声，并且可适用于各种信号强度的脉冲光。图2是依照本专利技术的一实施例的光传感器的方块示意图。图3A是依照本专利技术的一实施例的第一子像素重复单元的示意图。图3B是依照本专利技术的一实施例的第二子像素重复单元的示意图。参考图1至图3B，上述图1的光传感器130可进一步包括如图2的像素阵列231，并且像素阵列231耦接时序控制电路211以及读出电路212。在本实施例中，图2的像素阵列2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种飞时测距传感器，其特征在于，包括：/n信号处理电路；/n光发射器，耦接所述信号处理电路，并且用以发射具有第一偏极化方向的脉冲光至感测目标；以及/n光传感器，耦接所述信号处理电路，并且用以感测所述感测目标反射的所述脉冲光，以通过第一子像素重复单元输出第一感测信号以及通过第二子像素重复单元输出第二感测信号至所述信号处理电路，/n其中所述第一子像素重复单元包括多个彩色子像素单元以及具有所述第一偏极化方向的第一脉冲光感测单元，并且所述第二子像素重复单元包括另多个彩色子像素单元以及具有第二偏极化方向的第二脉冲光感测单元，/n其中所述信号处理电路依据所述第一感测信号以及所述第二感测信号来决定脉冲信号，并且所述信号处理电路依据所述脉冲光以及所述脉冲信号来决定所述感测目标的深度信息。/n

【技术特征摘要】
20181116 US 62/768,1031.一种飞时测距传感器，其特征在于，包括：
信号处理电路；
光发射器，耦接所述信号处理电路，并且用以发射具有第一偏极化方向的脉冲光至感测目标；以及
光传感器，耦接所述信号处理电路，并且用以感测所述感测目标反射的所述脉冲光，以通过第一子像素重复单元输出第一感测信号以及通过第二子像素重复单元输出第二感测信号至所述信号处理电路，
其中所述第一子像素重复单元包括多个彩色子像素单元以及具有所述第一偏极化方向的第一脉冲光感测单元，并且所述第二子像素重复单元包括另多个彩色子像素单元以及具有第二偏极化方向的第二脉冲光感测单元，
其中所述信号处理电路依据所述第一感测信号以及所述第二感测信号来决定脉冲信号，并且所述信号处理电路依据所述脉冲光以及所述脉冲信号来决定所述感测目标的深度信息。


2.根据权利要求1所述的飞时测距传感器，其特征在于，在一测距期间，所述光传感器通过所述第一子像素重复单元的所述第一脉冲光感测单元以及所述第二子像素重复单元的所述第二脉冲光感测单元来取得所述第一感测信号以及所述第二感测信号。


3.根据权利要求1所述的飞时测距传感器，其特征在于，所述信号处理电路执行一直接飞时测距运算，以依据所述光发射器发射所述脉冲光与所述光传感器感测到所述脉冲信号之间的一时间差来计算所述感测目标的所述深度信息。


4.根据权利要求1所述的飞时测距传感器，其特征在于，所述信号处理电路执行一间接飞时测距运算，以计算所述脉冲光的一往返时间，并且依据所述往返时间来计算所述感测目标的所述深度信息。


5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：游腾健，
申请(专利权)人：精準基因生物科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71