三维图像传感系统以及相关电子装置以及飞时测距方法制造方法及图纸

本申请公开了一种三维图像传感系统(10)以及相关电子装置以及飞时测距方法。所述三维图像传感系统包括：发光模块(110)，用以发出入射光；以及感光模块(100)，用以接收反射光，所述感光模块包括：聚光透镜，用以将所述反射光聚焦为聚焦反射光；以及感光阵列(101)，包括：第一及第二感光元件(104L&104R)，分别用以接收所述聚焦反射光的第一及第二聚焦反射光；以及处理单元(120)，用以执行飞时测距以得到对应所述目标物的第一距离值，其中所述第一距离值具有全局偏移量，其中所述处理单元基于所述第一及第二聚焦反射光建立图像，估计所述第一及第二聚焦反射光在所述图像中反映出的视差值，并基于所述视差值计算出全局补偿系数以补偿所述全局偏移量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】三维图像传感系统以及相关电子装置以及飞时测距方法
本申请涉及一种图像传感系统，尤其涉及一种三维图像传感系统以及相关电子装置以及飞时测距方法。
技术介绍
CMOS图像传感器已经得到大规模生产和应用。传统的图像传感器可以生成二维(2D)图像和视频，近来可以产生三维(3D)图像的图像传感器和系统受到广泛关注，这些三维图像传感器可以应用于脸部识别，增强现实(augmentedreality，AR)/虚拟现实(virtualreality，VR)，无人机等。现有的三维图像传感器主要有三种实现方式：立体双目，结构光和飞行时间(timeofflight，ToF)。飞行时间是通过采用特殊设计的像素来测量光子飞行和返回的时间而完成测距。为了增加建模的准确度以及降低成本，如何达到改善飞行时间传感器的准确度的目的，已成为一个重要的工作项目。
技术实现思路
本申请的目的之一在于公开一种图像传感系统，尤其涉及一种三维图像传感系统以及相关电子装置以及飞时测距方法，来解决上述问题。本申请的一实施例公开了一种三维图像传感系统，包括：发光模块，用以对目标物发出入射光；以及感光模块，用以接收所述入射光经所述目标物反射后的反射光，所述感光模块包括：聚光透镜，用以将所述反射光聚焦为聚焦反射光；以及感光阵列，包括：第一感光元件，用以接收所述聚焦反射光的第一聚焦反射光；以及第二感光元件，用以接收所述聚焦反射光的第二聚焦反射光；以及处理单元，耦接于所述感光模块，用以基于所述入射光及所述反射光的飞行时间执行飞时测距以得到对应所述目标物的第一距离值，其中所述第一距离值具有全局偏移量，其中所述处理单元基于所述第一聚焦反射光及所述第二聚焦反射光建立图像，估计所述第一聚焦反射光及所述第二聚焦反射光在所述图像中反映出的视差值，并基于所述视差值计算出全局补偿系数以补偿所述全局偏移量。本申请的一实施例公开了一种电子装置。所述电子装置包括前述的三维图像传感系统。本申请的一实施例公开了一种飞时测距方法，包括：对目标物发出入射光；接收经所述目标物反射后的反射光；通过聚光透镜将所述反射光聚焦为聚焦反射光；通过第一感光元件接收所述聚焦反射光的第一聚焦反射光；通过第二感光元件接收所述聚焦反射光的第二聚焦反射光；基于所述入射光及所述反射光的飞行时间执行飞时测距以得到对应所述目标物的第一距离值，其中所述第一距离值具有全局偏移量；基于所述第一聚焦反射光及所述第二聚焦反射光建立图像；估计所述第一聚焦反射光及所述第二聚焦反射光在所述图像中反应出的的视差值；以及基于所述视差值计算出全局补偿系数以补偿所述全局偏移量。本申请所公开的三维图像传感系统的处理单元能够补偿飞时距离的全局偏移量，全局偏移量被补偿以后的飞时距离与真实深度之间的差异降低。因此，全局偏移量被补偿以后的飞时距离能够准确地反映出真实深度，进而提升图像感测的准确度。附图说明图1为本申请的三维图像传感系统的实施例的方块示意图。图2为图1所示的三维图像传感系统的光路示意图。图3为图1的所述三维图像传感系统的相位像素对的剖面示意图以说明使用所述相位像素对来进行相位对焦以得到相关于目标点的视差值的操作。图4为当提供反射光的目标点的数量为单个时基于所述三维图像传感系统的感光模块的所述感光阵列的感测值建立的图像的示意图。图5为当提供反射光的目标点的数量为二个时基于所述感光阵列的感测值建立的图像的示意图。图6为图1所示的三维图像传感系统应用在电子装置的实施例的示意图。具体实施方式以下揭示内容提供了多种实施方式或例示，其能用以实现本揭示内容的不同特征。下文所述之组件与配置的具体例子系用以简化本揭示内容。当可想见，这些叙述仅为例示，其本意并非用于限制本揭示内容。举例来说，在下文的描述中，将一第一特征形成于一第二特征上或之上，可能包括某些实施例其中所述的第一与第二特征彼此直接接触；且也可能包括某些实施例其中还有额外的组件形成于上述第一与第二特征之间，而使得第一与第二特征可能没有直接接触。此外，本揭示内容可能会在多个实施例中重复使用组件符号和/或标号。此种重复使用乃是基于简洁与清楚的目的，且其本身不代表所讨论的不同实施例和/或组态之间的关系。再者，在此处使用空间上相对的词汇，譬如「之下」、「下方」、「低于」、「之上」、「上方」及与其相似者，可能是为了方便说明图中所绘示的一组件或特征相对于另一或多个组件或特征之间的关系。这些空间上相对的词汇其本意除了图中所绘示的方位之外，还涵盖了装置在使用或操作中所处的多种不同方位。可能将所述设备放置于其他方位(如，旋转90度或处于其他方位)，而这些空间上相对的描述词汇就应该做相应的解释。虽然用以界定本申请较广范围的数值范围与参数皆是约略的数值，此处已尽可能精确地呈现具体实施例中的相关数值。然而，任何数值本质上不可避免地含有因个别测试方法所致的标准偏差。在此处，「相同」通常系指实际数值在一特定数值或范围的正负10％、5％、1％或0.5％之内。或者是，「相同」一词代表实际数值落在平均值的可接受标准误差之内，视本申请所属
中具有通常知识者的考虑而定。当可理解，除了实验例之外，或除非另有明确的说明，此处所用的所有范围、数量、数值与百分比(例如用以描述材料用量、时间长短、温度、操作条件、数量比例及其他相似者)均经过「相同」的修饰。因此，除非另有相反的说明，本说明书与附随申请专利范围所揭示的数值参数皆为约略的数值，且可视需求而更动。至少应将这些数值参数理解为所指出的有效位数与套用一般进位法所得到的数值。在此处，将数值范围表示成由一端点至另一端点或介于二端点之间；除非另有说明，此处所述的数值范围皆包括端点。现有的三维图像传感器主要有三种实现方式：立体双目，结构光和飞行时间(timeofflight，ToF)。通常，在飞行时间的实现方式当中，是利用传感器来测量光子飞行和返回的时间，藉此得到飞时距离。然而，通过传感器所得到的飞时距离往往会受到传感器的电子元件的物理特性的影响。举例来说，当传感器所处的操作环境的温度改变时，可能会改变传感器的电子元件的物理特性，使飞时距离带有全局偏移量(globaloffset)。所谓的全局偏移量指的是在同样操作环境下，不同深度(即相对传感器具有不同的距离)的目标物的测量深度(飞时距离)相对于各自的真实深度具有相同的偏移量。在操作环境的某些参数的数值不同时，比如在不同的温度下，所引起的全局偏移量也是不同的。因此，若能从飞时距离扣除全局偏移量，便可提升传感器的准确度。通过相位对焦(phasedetectionautofocus，PDAF)所得到的视差值来计算出距离的方式是基于三角测量原理，而三角测量原理不会受到温度的影响。因此，本申请的三维图像传感系统通过相位对焦的实现方式来消除飞时距离的全局偏移，使得消除全局偏移后的飞时距离能够准确地反映出真实深度，进而提升图像感测的准确度，其细节说明如下。图1为本申请的三维图像传感系统10的实施例的方块示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维图像传感系统，包括：/n发光模块，用以对目标物发出入射光；以及/n感光模块，用以接收所述入射光经所述目标物反射后的反射光，所述感光模块包括：/n聚光透镜，用以将所述反射光聚焦为聚焦反射光；以及/n感光阵列，包括：/n第一感光元件，用以接收所述聚焦反射光的第一聚焦反射光；以及/n第二感光元件，用以接收所述聚焦反射光的第二聚焦反射光；以及/n处理单元，耦接于所述感光模块，用以基于所述入射光及所述反射光的飞行时间执行飞时测距以得到对应所述目标物的第一距离值，其中所述第一距离值具有全局偏移量，/n其中所述处理单元基于所述第一聚焦反射光及所述第二聚焦反射光建立图像，估计所述第一聚焦反射光及所述第二聚焦反射光在所述图像中反映出的视差值，并基于所述视差值计算出全局补偿系数以补偿所述全局偏移量。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种三维图像传感系统，包括：
发光模块，用以对目标物发出入射光；以及
感光模块，用以接收所述入射光经所述目标物反射后的反射光，所述感光模块包括：
聚光透镜，用以将所述反射光聚焦为聚焦反射光；以及
感光阵列，包括：
第一感光元件，用以接收所述聚焦反射光的第一聚焦反射光；以及
第二感光元件，用以接收所述聚焦反射光的第二聚焦反射光；以及
处理单元，耦接于所述感光模块，用以基于所述入射光及所述反射光的飞行时间执行飞时测距以得到对应所述目标物的第一距离值，其中所述第一距离值具有全局偏移量，
其中所述处理单元基于所述第一聚焦反射光及所述第二聚焦反射光建立图像，估计所述第一聚焦反射光及所述第二聚焦反射光在所述图像中反映出的视差值，并基于所述视差值计算出全局补偿系数以补偿所述全局偏移量。


2.如权利要求1所述的三维图像传感系统，其中所述处理单元基于所述视差值和所述第一距离值计算出所述全局补偿系数。


3.如权利要求2所述的三维图像传感系统，进一步包括：
查找表，包括：第一预设视差值及第二预设视差值，以及第一输出距离值及第二输出距离值，其中通过对所述第一预设视差值应用三角测量原理而得到所述第一输出距离值，以及通过对所述第二预设视差值应用三角测量原理而得到所述第二输出距离值，
其中所述处理单元进一步依据所述视差值从所述查找表中选择所述第一预设视差值或所述第二预设视差值的其中之一，并依据所述选择，将所述第一输出距离值或所述第二输出距离值的其中之一视为是第二距离值。


4.如权利要求2所述的三维图像传感系统，进一步包括：
查找表，包括：所述聚光透镜的第一预设位置信息及第二预设位置信息，第一预设视差值及第二预设视差值，以及第一输出距离值及第二输出距离值，其中通过对所述第一预设位置信息及所述第一预设视差值应用三角测量原理而得到所述第一输出距离值，以及通过对所述第二预设位置信息及所述第二预设视差值应用三角测量原理而得到所述第二输出距离值，
其中所述处理单元进一步依据所述视差值及所述聚光透镜的评估位置信息从所述查找表中选择所述第一预设视差值或所述第二预设视差值的其中之一，以及从所述查找表中选择所述第一预设位置信息或所述第二预设位置信息的其中之一，并依据所述选择，将所述第一输出距离值或所述第二输出距离值的其中之一视为是第二距离值。


5.如权利要求3-4中任一项所述的三维图像传感系统，其中所述处理单元进一步基于所述第一距离值及所述第二距离值决定所述全局补偿系数。


6.如权利要求1所述的三维图像传感系统，其中所述处理单元通过将所述图像座标化来决定所述视差值。


7.如权利要求1所述的三维图像传感系统，其中所述感光阵列进一步包括：
相位像素对，包括：
右屏蔽相位像素，包括所述第一感光元件，所述右屏蔽相位像素用以遮蔽来自所述右屏蔽相位像素右侧的光，并允许所述第一聚焦反射光进入所述右屏蔽相位像素并被所述第一感光元件接收；以及
左屏蔽相位像素，包括所述第二感光元件，所述左屏蔽相位像素用以遮蔽来自所述左屏蔽相位像素左侧的光，并允许所述第二聚焦反射光进入所述左屏蔽相位像素并被所述第二感光元件接收。


8.一种电子装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宗德，王浩任，
申请(专利权)人：深圳市汇顶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44