一种图像传感器、采集模组及深度相机制造技术

本发明专利技术公开了一种图像传感器，包括由多个像素构成的像素阵列；其中，所述像素包括：读入电路、以及读出电路；所述读入电路被配置为将入射的光子转换成电子，并将所述电子传输至所述读出电路；所述读出电路包括有复位晶体管、反馈电容、以及放大器；其中，所述放大器被配置为闭环增益趋近于1。本发明专利技术图像传感器可解决由于非恒定电容引起的非线性问题，由读出电路消除非线性积分电容带来的非线性，从而可提高TOF深度相机的线性，减小后续标定的工作。

【技术实现步骤摘要】
一种图像传感器、采集模组及深度相机
本专利技术涉及TOF深度相机
，尤其涉及一种图像传感器、采集模组及深度相机。
技术介绍
TOF的全称是Time-of-Flight，即飞行时间，TOF深度相机为基于从目标物体反射回来的光来标识和映射目标物体，其核心部件包括光源和图像传感器，光源被配置为朝向目标物体发射光，图像传感器被配置为接收由目标物体反射回来的反射光。在TOF深度相机中，由目标物体反射回来的反射光入射到图像传感器，入射光子转换成电子，再从电子转换成电压，电压通过ADC转化成数字编号，这些过程均会产生非线性的，可见，这些非线性大多数都是图像传感器引起的，因此，提高TOF深度相机的线性度主要是通过提高图像传感器的线性度来实现。图像传感器通过光电二极管将入射光子转换成电子，再从电子转换成电压，电压通过ADC转化成数字信号。ITOF深度相机在此基础上会增加调制过程，根据不同抽头收集到的电子数量比例分析发射和接收脉冲光束的时间差，从而计算出距离。图像传感器根据入射到像素表面光子量输出相应的数字信号，由于像素器件以及读出电路的非理想性，图像传感器随着入射光子数量和输出的数字码并不是一个完全线性的关系，所以通过不同抽头收集光子个数比例计算出来的距离也存在相应的非线性。图像传感器的非线性误差来源于多个模块，而对于像素来讲非线性主要源于源极跟随晶体管产生的非线性增益以及像素浮置扩散节点上的积分电容和像素输出电压的相关性。而且像素带来的非线性在整个图像传感器的非线性中占主导，因此，像素级进行线性度优化是降低整个图像传感器的非线性最直接的方法。通过提高图像传感器的线性度，可以提高TOF深度相机的线性度，从而可以大大减少后续标定工作，降低标定成本，提升校正效率。以上
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本专利技术的专利技术构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种图像传感器、采集模组及深度相机，以解决上述
技术介绍
问题中的至少一种问题。为达到上述目的，本专利技术实施例的技术方案是这样实现的：一种图像传感器，包括由多个像素构成的像素阵列；其中，所述像素包括：读入电路、以及读出电路；所述读入电路被配置为将入射的光子转换成电子，并将所述电子传输至所述读出电路；所述读出电路包括有复位晶体管、反馈电容、以及放大器；其中，所述放大器被配置为闭环增益趋近于1。在一些实施例中，所述放大器为模拟运算放大器，所述模拟运算放大器被配置为闭环增益满足下式：其中，AOPA表示模拟运算放大器的开环增益。在一些实施例中，所述读出电路还包括有连接于浮置扩散节点与地之间的接地电容；其中，所述反馈电容由金属-绝缘体-金属电容构成，所述接地电容由多种非线性电容构成。在一些实施例中，所述读出电路还包括有电容调节管和双转换增益电容，通过控制电容调节管的栅极电压，可以得到不同的反馈电容值。在一些实施例中，所述读出电路还包括有模拟缓冲电路，所述模拟缓冲电路用于降低所述放大器的输出阻抗。在一些实施例中，所述模拟缓冲电路为P沟道金属氧化物半导体晶体管，所述P沟道金属氧化物半导体晶体管的衬底连接一个独立的N阱。在一些实施例中，所述读入电路包括电荷生成单元、连接所述电荷生成单元的电荷存储单元、以及连接所述电荷存储单元的电荷传输单元。在一些实施例中，还包括有防溢出晶体管，所述防溢出晶体管的源极连接所述电荷生成单元，以避免曝光结束后，所述电荷生成单元的电子溢出至所述电荷存储单元。本专利技术实施例的另一技术方案为：一种采集模组，包括有透镜单元以及前述任一实施例方案所述的图像传感器。本专利技术实施例的又一技术方案为：一种深度相机，包括：发射模组、被配置为向目标物体发射光束；前述实施例方案述的采集模组，被配置为采集经所述目标物体反射回的至少一部分反射光信号；控制与处理器，分别与所述发射模组和所述采集模组连接，同步所述发射模组以及所述采集模组的触发信号以计算光束由所述发射模组发出并被所述采集模组接收所需要的时间。本专利技术技术方案的有益效果是：相较于现有技术，本专利技术图像传感器可解决由于非恒定电容引起的非线性问题，由读出电路消除非线性积分电容带来的非线性，从而提高TOF深度相机的线性，减少后续标定的工作。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一个实施例深度相机的示意图；图2为本专利技术一个实施例图像传感器的电路示意图；图3为本专利技术一个实施例图像传感器的像素的模块示意图；图4为本专利技术一个实施例图像传感器的三抽头像素的电路图示；图5为本专利技术一个实施例图像传感器的另一种三抽头像素的电路图示；图6为本专利技术另一个实施例图像传感器的三抽头像素的电路图示；图7为本专利技术另一个实施例图像传感器的三抽头像素的另一电路图示；图8为本专利技术另一个实施例图像传感器的三抽头像素的又一电路图示。具体实施方式为了使本专利技术实施例所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接即可以是用于固定作用也可以是用于电路连通作用。需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本专利技术实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。参照图1所示，图1为本专利技术实施例提供的一种TOF深度相机的结构示意图。TOF深度相机10包括发射模组11、采集模组12以及控制与处理器13。其中，发射模组11提供发射光束30发射至目标空间以照射空本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像传感器，其特征在于，包括由多个像素构成的像素阵列；其中，所述像素包括：读入电路、以及读出电路；/n所述读入电路被配置为将入射的光子转换成电子，并将所述电子传输至所述读出电路；/n所述读出电路包括有复位晶体管、反馈电容、以及放大器；其中，所述放大器被配置为闭环增益趋近于1。/n

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器，其特征在于，包括由多个像素构成的像素阵列；其中，所述像素包括：读入电路、以及读出电路；
所述读入电路被配置为将入射的光子转换成电子，并将所述电子传输至所述读出电路；
所述读出电路包括有复位晶体管、反馈电容、以及放大器；其中，所述放大器被配置为闭环增益趋近于1。


2.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于：所述放大器为模拟运算放大器，所述模拟运算放大器被配置为闭环增益满足下式：



其中，AOPA表示模拟运算放大器的开环增益。


3.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于：所述读出电路还包括有连接于浮置扩散节点与地之间的接地电容；其中，所述反馈电容由金属-绝缘体-金属电容构成，所述接地电容由多种非线性电容构成。


4.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于：所述读出电路还包括有电容调节管和双转换增益电容，通过控制电容调节管的栅极电压，可以得到不同的反馈电容值。


5.如权利要求2所述的图像传感器，其特征在于：所述读出电路还包括有模拟缓冲电路，所述模拟缓冲电路用于降低所述放大器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王飞，马成，朱亮，王兆民，王欣洋，
申请(专利权)人：深圳奥辰光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44