飞时测距三维传感器及其控制方法技术

本发明专利技术涉及一种飞时测距三维传感器及其控制方法。该飞时测距三维传感器用以提取对象的三维影像，其包含：光源，用以根据投射信号，发射投射光脉冲于物件；阵列，由多个像素电路组成，每一像素电路根据投射光脉冲投射于对象后，所产生的反射光脉冲，对应累积影像电荷，且分别于相关投射信号的每个累积时段中的第一期间累积影像电荷的第一部分，第二期间累积影像电荷的第二部分，并分别将多个累积时段中所累积的影像电荷，储存为第一总和与第二总和；以及处理电路，耦接于阵列，用以同时计算第一总和及第二总和，而产生对象的三维影像的距离信息信号；其中第二期间紧接于第一期间之后。

【技术实现步骤摘要】
飞时测距三维传感器及其控制方法
本专利技术涉及一种飞时测距三维传感器，特别是指一种可提取对象三维影像的飞时测距三维传感器。本专利技术还涉及飞时测距三维传感器中的控制方法。
技术介绍
现有技术具有对象三维(3D)影像提取功能的影像传感器，包含多个照相单元，以提取多个不同角度的影像。而通过这些多个不同角度的影像，以三角测定技术(triangulationtechnique)计算出该对象的三维影像。这种采用三角测定技术以提取对象三维影像的现有技术，其中的一个缺点为尺寸的微缩的困难与限制。要产生对象的三维影像，上述的多个照相单元彼此之间需要分开一段最小距离，因此现有技术具有对象三维影像提取功能的影像传感器，尺寸相对而言较大。此外，三角测定技术的计算复杂，因此需要相对较大的计算机程序计算器制与能量，以实时产生对象的三维影像。有鉴于此，本专利技术就现有技术不足之处，提出一种飞时测距三维传感器，具有相对较小的尺寸及相对单纯的计算，以实时产生对象的三维影像。本专利技术也有关于飞时测距三维传感器中的控制方法。
技术实现思路
就其中一个观点言，本专利技术提供了一种飞时测距三维传感器，用以提取一对象的三维影像，该飞时测距三维传感器包含：一光源，用以根据一投射信号，而发射投射光脉冲于该物件；一阵列，由多个像素电路组成，其中每一像素电路用以根据该投射光脉冲投射于该对象后，所产生的反射光脉冲，对应累积影像电荷，并根据该投射信号，定义多个累积时段，且于每个累积时段中的第一期间累积该影像电荷的第一部分，于每个累积时段中的第二期间累积该影像电荷的第二部分，并分别储存该影像电荷于该多个累积时段的多个该第一部分的第一总和，与该影像电荷于该多个累积时段的多个该第二部分的第二总和；以及一处理电路，耦接于该阵列，该处理电路包括：一第一读出电路，用以计算该影像电荷的多个该第一部分的该第一总和；以及一第二读出电路，用以计算该影像电荷的多个该第二部分的该第二总和；其中，该第一读出电路与该第二读出电路同时计算该第一总和与该第二总和，而产生该对象的该三维影像的一距离信息信号；其中，该第一期间与该第二期间都属于该累积时段中，且该第二期间紧接于该第一期间之后。在一较佳实施例中，该像素电路包括：一光二极管，用以于该多个该累积时段中，对应于该反射光脉冲而累积该影像电荷；一第一储存单元，用以储存该影像电荷的多个该第一部分的该第一总和，其中该第一总和为经过该多个累积时段后，所累积的该影像电荷的该多个第一部分的总和；一第一转移开关，耦接于该光二极管与该第一储存单元之间，用以根据该投射信号，于该多个累积时段中，将该影像电荷的该第一部分，自该光二极管转移至该第一储存单元；一第一输出晶体管，与该第一储存单元耦接，用以将该影像电荷的该多个第一部分的该第一总和，自该第一储存单元转移至该第一读出电路；一第二储存单元，用以储存该影像电荷的多个该第二部分的该第二总和，其中该第二总和为经过该多个累积时段后，所累积的该影像电荷的该多个第二部分的总和；一第二转移开关，耦接于该光二极管与该第二储存单元之间，用以根据该投射信号，于该多个累积时段中，将该影像电荷的该第二部分，自该光二极管转移至该第二储存单元；以及一第二输出晶体管，与该第二储存单元耦接，用以将该影像电荷的该多个第二部分的该第二总和，自该第二储存单元转移至该第二读出电路。在一较佳实施例中，该像素电路还包括：一第一重置晶体管，与一第一读出节点耦接，该第一读出节点介于该第一输出晶体管与该第一读出电路之间，该第一重置晶体管用以重置累积于该第一读出节点的电荷；以及一第二重置晶体管，与一第二读出节点耦接，该第二读出节点介于该第二输出晶体管与该第二读出电路之间，该第二重置晶体管用以重置累积于该第二读出节点的电荷。在一较佳实施例中，该重置模拟数字转换电路具有一重置范围与一重置分辨率，且该感测模拟数字转换电路具有一感测范围与一感测分辨率，其中该重置范围小于该感测范围，且该重置分辨率不小于该感测分辨率。在一较佳实施例中，该第一转移开关包括两个彼此串联的第一转移晶体管；且其中该第二转移开关包括两个彼此串联的第二转移晶体管。在一较佳实施例中，该第一储存单元包含一第一储存晶体管；且其中该第二储存单元包含一第二储存晶体管。在一较佳实施例中，该第一期间与该第二期间都为所属的该累积时段的50％，且该第二期间紧接于该第一期间之后。在一较佳实施例中，该像素电路还包括一光二极管重置晶体管，与该光二极管耦接，用以于该多个累积时段之后，重置累积于该光二极管的电荷。在一较佳实施例中，该第一转移开关由一第一转移控制信号所控制，该第一转移控制信号与该投射信号同相。在一较佳实施例中，该第一读出电路包括：一第一源极随耦器，与该第一读出节点耦接，用以转换该第一总和为一第一读出信号；一第一行选择晶体管，与该第一源极随耦器耦接，用以转移该第一读出信号至一第一计数器；以及该第一计数器，与该第一行选择晶体管，用以计算该第一读出信号；且其中该第二读出电路包括：一第二源极随耦器，与该第二读出节点耦接，用以转换该第二总和为一第二读出信号；一第二行选择晶体管，与该第二源极随耦器耦接，用以转移该第二读出信号至一第二计数器；以及该第二计数器，与该第二行选择晶体管，用以计算该第二读出信号。在一较佳实施例中，该第一重置晶体管接收一第一双态信号，该双态信号具有一第一重置状态与一第一禁止状态，以分别对应重置累积于该第一读出节点的电荷，并禁止该第一读出电路；并且其中该第二重置晶体管接收一第二双态信号，该双态信号具有一第二重置状态与一第二禁止状态，以分别对应重置累积于该第二读出节点的电荷，并禁止该第二读出电路。就另一个观点言，本专利技术也提供了一种飞时测距三维传感器的控制方法，以提取一对象的三维影像，该飞时测距三维传感器的控制方法包含：根据一投射信号，而发射投射光脉冲于该物件；根据该投射光脉冲投射于该对象后，所产生的反射光脉冲，对应累积影像电荷；根据该投射信号，定义多个累积时段，且于每个累积时段中的第一期间累积该影像电荷的第一部分，于每个累积时段中的第二期间累积该影像电荷的第二部分，并分别储存该影像电荷于该多个累积时段的多个该第一部分的第一总和，与该影像电荷于该多个累积时段的多个该第二部分的第二总和；同时计算该影像电荷的多个该第一部分的该第一总和与该影像电荷的多个该第二部分的该第二总和；以及根据该第一总和与该第二总和，产生该对象的该三维影像的一距离信息信号；其中，该第一期间与该第二期间都属于该累积时段中，且该第二期间紧接于该第一期间之后。在一较佳实施例中，该飞时测距三维传感器的控制方法，还包括：根据该投射信号，于该多个累积时段中，将该影像电荷的该第一部分，自一光二极管转移至一第一储存单元；将该影像电荷的该多个第一部分的该第一总和，自该第一储存单元转移至一第一读出电路，其中该第一读出电路用以计算该影像电荷的多个该第一部分的该第一总和；根据该投射信号，于该多个累积时段中，将该影像电荷的该第二部分，自该光二极管转移至该第二储存单元；以及将该影像电荷的该多个第二部分的该第二总和，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种飞时测距三维传感器，用以提取一对象的三维影像，该飞时测距三维传感器包含：/n一光源，用以根据一投射信号，而发射投射光脉冲于该物件；/n一阵列，由多个像素电路组成，其中每一像素电路用以根据该投射光脉冲投射于该对象后，所产生的反射光脉冲，对应累积影像电荷，并根据该投射信号，定义多个累积时段，且于每个累积时段中的第一期间累积该影像电荷的第一部分，于每个累积时段中的第二期间累积该影像电荷的第二部分，并分别储存该影像电荷于该多个累积时段的多个该第一部分的第一总和，与该影像电荷于该多个累积时段的多个该第二部分的第二总和；以及/n一处理电路，耦接于该阵列，该处理电路包括：/n一第一读出电路，用以计算该影像电荷的多个该第一部分的该第一总和；以及/n一第二读出电路，用以计算该影像电荷的多个该第二部分的该第二总和；/n其中，该第一读出电路与该第二读出电路同时计算该第一总和与该第二总和，而产生该对象的该三维影像的一距离信息信号；/n其中，该第一期间与该第二期间都属于该累积时段中，且该第二期间紧接于该第一期间之后。/n

【技术特征摘要】
20191105 US 16/674,0071.一种飞时测距三维传感器，用以提取一对象的三维影像，该飞时测距三维传感器包含：
一光源，用以根据一投射信号，而发射投射光脉冲于该物件；
一阵列，由多个像素电路组成，其中每一像素电路用以根据该投射光脉冲投射于该对象后，所产生的反射光脉冲，对应累积影像电荷，并根据该投射信号，定义多个累积时段，且于每个累积时段中的第一期间累积该影像电荷的第一部分，于每个累积时段中的第二期间累积该影像电荷的第二部分，并分别储存该影像电荷于该多个累积时段的多个该第一部分的第一总和，与该影像电荷于该多个累积时段的多个该第二部分的第二总和；以及
一处理电路，耦接于该阵列，该处理电路包括：
一第一读出电路，用以计算该影像电荷的多个该第一部分的该第一总和；以及
一第二读出电路，用以计算该影像电荷的多个该第二部分的该第二总和；
其中，该第一读出电路与该第二读出电路同时计算该第一总和与该第二总和，而产生该对象的该三维影像的一距离信息信号；
其中，该第一期间与该第二期间都属于该累积时段中，且该第二期间紧接于该第一期间之后。


2.如权利要求1所述的飞时测距三维传感器，其中，该像素电路包括：
一光二极管，用以于该多个该累积时段中，对应于该反射光脉冲而累积该影像电荷；
一第一储存单元，用以储存该影像电荷的多个该第一部分的该第一总和，其中该第一总和为经过该多个累积时段后，所累积的该影像电荷的该多个第一部分的总和；
一第一转移开关，耦接于该光二极管与该第一储存单元之间，用以根据该投射信号，于该多个累积时段中，将该影像电荷的该第一部分，自该光二极管转移至该第一储存单元；
一第一输出晶体管，与该第一储存单元耦接，用以将该影像电荷的该多个第一部分的该第一总和，自该第一储存单元转移至该第一读出电路；
一第二储存单元，用以储存该影像电荷的多个该第二部分的该第二总和，其中该第二总和为经过该多个累积时段后，所累积的该影像电荷的该多个第二部分的总和；
一第二转移开关，耦接于该光二极管与该第二储存单元之间，用以根据该投射信号，于该多个累积时段中，将该影像电荷的该第二部分，自该光二极管转移至该第二储存单元；以及
一第二输出晶体管，与该第二储存单元耦接，用以将该影像电荷的该多个第二部分的该第二总和，自该第二储存单元转移至该第二读出电路。


3.如权利要求2所述的飞时测距三维传感器，其中，该像素电路还包括：
一第一重置晶体管，与一第一读出节点耦接，该第一读出节点介于该第一输出晶体管与该第一读出电路之间，该第一重置晶体管用以重置累积于该第一读出节点的电荷；以及
一第二重置晶体管，与一第二读出节点耦接，该第二读出节点介于该第二输出晶体管与该第二读出电路之间，该第二重置晶体管用以重置累积于该第二读出节点的电荷。


4.如权利要求2所述的飞时测距三维传感器，其中，该第一转移开关包括两个彼此串联的第一转移晶体管；且其中该第二转移开关包括两个彼此串联的第二转移晶体管。


5.如权利要求2所述的飞时测距三维传感器，其中，该第一储存单元包含一第一储存晶体管；且其中，该第二储存单元包含一第二储存晶体管。


6.如权利要求1所述的飞时测距三维传感器，其中，该第一期间与该第二期间都为所属的该累积时段的50％，且该第二期间紧接于该第一期间之后。


7.如权利要求2所述的飞时测距三维传感器，其中，该像素电路还包括一光二极管重置晶体管，与该光二极管耦接，用以于该多个累积时段之后，重置...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐宽，庄凯杰，郭家祺，邱瑞德，
申请(专利权)人：原相科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71