成像装置和方法制造方法及图纸

一种电子装置，包括电路，该电路被配置为在多相曝光中在相关联的相位存储器中累积具有相同相位数据的多个子曝光。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】成像装置和方法
本公开总体上涉及电子装置领域，尤其涉及成像装置和用于成像装置的方法。
技术介绍
在当前的飞行时间(ToF)成像系统中，依次获取计算深度图像所需的相关数据(correlationdata)。通常需要4帧的数量来计算深度图像。调制器通常是2抽头电光调制器，使得该系统可以被描述为“2抽头/4帧”系统。“2抽头/4帧”像素架构的主要优点是利用所有光生电子，而不是诸如在1抽头像素中那样倾倒一半的电子，在1抽头像素中，倾倒的电子表示相反的采样信号。在“2抽头/4帧”像素架构中，采样持续时间被设置为调制周期的一半：在前半部分，所有电子漂移到一个输出端，而在后半部分，所有电子传输到相反的输出端。即，同时获取样本。然而，仍然需要进行两次连续曝光。这意味着，如果场景中的物体相对于捕捉4个帧所需的时间快速移动，则“2抽头/4帧”实现会产生运动伪影。当相机本身移动时(例如，当安装在车辆或无人机上时)，情况会变得更糟。例如，解决移动相机问题的先前实现提出具有4个抽头的调制器，其中，期望这些抽头在单次曝光中并行获取不同的相关数据。然而，由于抽头在QE(不同的物理检测器)和带宽(不同的抽头驱动器)方面不匹配，所以“4抽头/1帧”系统的单曝光深度成像与标准的“2抽头/4帧”系统具有相似的质量是不可实现的。目前，至少需要3次曝光/帧读取来构建深度帧。这给系统带来了带宽和内存需求，并限制了在非常动态的环境中的可用性，例如，快速移动的传感器或场景、波动的环境光等。
技术实现思路
根据第一方面，本公开提供了一种电子装置，包括电路，电路被配置为在多相曝光中在相关联的相位存储器中累积具有相同相位数据的多个子曝光。根据另一方面，本公开提供了一种方法，包括在多相曝光中在相关联的相位存储器中累积具有相同相位数据的多个子曝光。在从属权利要求、以下描述和附图中阐述了进一步的方面。附图说明通过参考附图的示例来解释实施方式，其中：图1示出了N相TOF像素的帧结构；图2示出了包括复位周期和曝光周期的帧时序图；图3示出了具有共享相位存储器的N相TOF像素的电路的功能结构；图4示出了具有共享相位存储器的圆形双抽头拓扑；图5的a至e示出了I-Ib曝光阶段、存储阶段和读出阶段；图6的a至e示出了Q-Qb曝光阶段、存储阶段和读出阶段；图7的a至e示出了Ib-I曝光阶段、存储阶段和读出阶段；图8的a至e示出了Qb-Q曝光阶段、存储阶段和读出阶段；图9示出了具有加权位置的圆形双抽头拓扑；图10示出了具有独立存储器的N相TOF像素的电路的功能结构；图11示出了双抽头CAPD像素结构的架构；图12示出了具有公共电路的双抽头CAPD像素结构的架构；图13示出了具有公共浮动扩散部的N相TOF像素的电路的功能结构；图14示出了具有共享浮动扩散部的N相TOF像素的电路的功能结构；图15示出了具有共享浮动扩散部和公共读出浮动扩散部的N相TOF像素的电路的功能结构；以及图16提供了电路的另一实施方式的时序图，该电路被配置为在多相曝光中在相关联的相位存储器中累积具有相同相位数据的多个子曝光。具体实施方式在下面更详细描述的实施方式提供了一种电子装置，包括电路，电路被配置为在多相曝光中在相关联的相位存储器中累积具有相同相位数据的多个子曝光(sub-exposure，辅助曝光)。电子装置可以例如是图像传感器，例如，相移飞行时间(TOF)相机深度成像系统的图像传感器。电子装置可以例如设置在图像传感器的每个像素中。电路可以包括任何电子元件、半导体元件、开关、放大器、晶体管、处理元件等。TOF相机使用光脉冲捕捉场景。打开照明达一小段时间(曝光)，照亮场景的所得光脉冲被视场中的物体反射。TOF相机的工作原理是测量例如反射的红外(IR)光的相位延迟。相位数据可以是反射的信号与参考信号(通常是照明信号)的互相关的结果。相位数据可以例如包括4个相关相位，例如，相位I(0°)、相位Q(90°)、相位Ib(180°)和相位Qb(270°)，其中，相位Q/Qb相对于信号I/Ib分别呈现90°的相位滞后，并且可以被描述为(相对地)正交；因此，相位I/Ib没有异相，即，同相。每个子曝光可以与一个或多个特定相位相关联，例如，相位I、Q、Qb、Ib。后续子曝光可能具有不同于先前子曝光的相位。提供深度图像的一组子曝光可以例如包括四个子曝光。例如，在双抽头TOF电路中，可以预见4个子曝光，例如，I-Ib、Q-Qb、Ib-I和Qb-Q，其中，在第一子曝光中，第一抽头接收相位I，第二相位接收相位Ib，在第二子曝光中，第一抽头接收相位Q，第二相位接收相位Qb，在第三子曝光中，第一抽头接收相位Ib，第二相位接收相位I，在第三子曝光中，第一抽头接收相位Qb，第二相位接收相位Q。TOF相机的单个像素通常包括一个或多个光敏元件(例如，光电二极管)。光敏元件将入射光转换成电流。连接到光电二极管的开关(例如，传输门)可以将电流引导到一个或多个存储元件(例如，电容器)，这些存储元件用作累积和/或存储电荷的累积元件。根据实施方式，多相曝光包括多个子曝光。多相曝光可以是连续照亮场景并连续检测从场景反射的光的曝光。例如，多相曝光不会被读出阶段中断。多相曝光期间累积的信号可能由多个相位组成。子曝光可以分配一组对应于相应相位的混合调制信号和一个光信号。在多相曝光中获取多个相位，可以获得“单次曝光”深度图像。这些实施方式公开了一种N相ToF像素，其中，N表示可以存储在该像素中的相位数(“或相关性”)。根据该实施方式，可以更自由地选择时序。此外，根据实施方式，可以减少运动伪影。实施方式可以使用快速读出来通过过采样增加深度帧的Qsat。相位存储器可以存储累积的电荷。相位存储器可以是用作累积电荷的累积元件的任何存储元件(例如，电容器)。例如，电容器可以是在电场中存储电能的无源双端电气部件。电容可以在距离足够近时存在于电路的任意两个电导体之间。电容器可以特别设计成通过考虑紧密间隔的导体的尺寸、形状和位置以及中间介电材料来提供和增强电容效应。根据一些实施方式，浮动扩散部(floatingdiffusion)也用作相位存储器。根据实施方式，电路可以被配置为在多相曝光中，在相关联的相位存储器中累积具有相同相位数据的多个子曝光。具体地，电路可以被配置为通过在相应的相位存储器中累积来自具有相同相位的子曝光的电荷，来累积具有相同相位数据的子曝光。该电路可以例如被配置为与来自先前子曝光的具有相同相位的相位数据一起累积相位数据。例如，电路可以将来自特定子曝光的特定相位(例如，I相位)的电荷以及来自先前子曝光的相同相位(也是I相位)的电荷进行累积。该电路可以被配置为在帧结束时读出累积相位。通常在数据帧中读出由成像传感器获得的成像数据。帧可以由帧结构来定义。例如，帧可以定义多相曝光，该多相曝光分为多个子曝光和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电子装置，包括电路，所述电路被配置为在多相曝光中在相关联的相位存储器中累积具有相同相位数据的多个子曝光。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171229 EP 17211206.21.一种电子装置，包括电路，所述电路被配置为在多相曝光中在相关联的相位存储器中累积具有相同相位数据的多个子曝光。


2.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述电路被配置为将相位数据与来自先前子曝光的具有相同相位的相位数据一起累积。


3.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述电路被配置为通过在相应的相位存储器中累积电荷，来累积具有相同相位数据的子曝光。


4.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述电路被配置为在帧结束时读出累积的相位数据。


5.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述相位存储器是共享相位存储器。


6.根据权利要求5所述的电子装置，其中，每个子曝光包括曝光阶段、存储阶段和旋转阶段。


7.根据权利要求5所述的电子装置，其中，所述电路被配置为通过循环地旋转所述相位数据，来将所述相位数据累积在所述共享相位存储器中。


8.根据权利要求5所述的电子装置，其中，由抽头获取的所述相位数据遵循相同的高频路径。


9.根据权利要求5所述的电子装置，其中，每个抽头包括电光调制器抽...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿尔珀·埃尔坎，米希尔·蒂默曼斯，沃德·范·德·腾佩尔，
申请(专利权)人：索尼半导体解决方案公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP