飞行时间TOF系统和电子设备技术方案

本申请提供了一种TOF系统和电子设备。所述TOF系统包括：发射装置，包括：光源，所述光源包括多个子光源组，所述多个子光源组，每个子光源组包括至少一个子光源，所述多个子光源组用于分时向外部对象发射光束；接收装置，包括像素阵列和读出电路，所述读出电路和所述像素阵列连接，所述像素阵列包括多个像素组，所述多个像素组和所述多个子光源组一一对应，所述多个像素组用于在所述多个子光源组分时发射光束时，分时接收从所述外部对象返回的光束，并将接收的光束进行转换得到相应的电信号，所述读出电路用于在每个子光源组发射光束时，分时获取对应的像素组输出的电信号，以确定所述外部对象的深度信息。所述电子设备包括所述TOF系统。TOF系统。TOF系统。

【技术实现步骤摘要】
飞行时间TOF系统和电子设备


[0001]本申请涉及3D传感
，并且更具体地，涉及发射装置、接收装置、飞行时间TOF系统和电子设备。

技术介绍

[0002]飞行时间(Time of Flight，TOF)装置是通过测量光束在空间中的飞行时间来计算物体的距离，或者说，深度，由于其具有精度高、测量范围大等优点被广泛应用于消费电子、无人驾驶、AR/VR等领域。
[0003]TOF装置中包括光源和相机，光源用于向目标物体发射光束以提供照明，相机对从目标物体返回的光束进行成像，根据光束由发射到接收所需要的时间计算目标物体的距离。
[0004]单光子雪崩二极管(Single-photon avalanche diode，SPAD)是相机中的核心像素元件，在接收到从目标物体反射回来的光子以后发生雪崩击穿，产生一个电压脉冲，进一步通过时间数字转换器(Time-to-Digital Converter,TDC)记录光子从发射到返回的时间，即飞行时间，从而根据该飞行时间计算出目标物的距离。
[0005]由于相机的图像传感阵列中的每个像素都包括一个SPAD和一个TDC，因此，所述TDC规模较大，占用了像素阵列的面积，导致图像传感阵列的SPAD所在的感光面积较小且产品价格较贵。另外，由于SPAD发生雪崩击穿时会产生较大的脉冲电流，因此，当光源发出的光束经由目标物体返回而照射到图像传感阵列上的面积较大时，同时发生雪崩击穿的SPAD较多，由此导致相机的功耗可能会大到难以接受的程度。

技术实现思路

[0006]本申请提供一种飞行时间TOF系统和电子设备，能够降低计时电路的规模，同时有利于降低TOF系统的功耗。
[0007]第一方面，提供了一种飞行时间TOF系统，包括：
[0008]发射装置，包括：光源，所述光源包括多个子光源组，所述多个子光源组，每个子光源组包括至少一个子光源，所述多个子光源组用于分时向外部对象发射光束；
[0009]接收装置，包括像素阵列和读出电路，所述读出电路和所述像素阵列连接，所述像素阵列包括多个像素组，所述多个像素组和所述多个子光源组一一对应，所述多个像素组用于在所述多个子光源组分时发射光束时，分时接收从所述外部对象返回的光束，并将接收的光束进行转换得到相应的电信号，所述读出电路用于在每个子光源组发射光束时，分时获取对应的像素组输出的电信号，以确定所述外部对象的深度信息。
[0010]在一些可能的实现方式中，所述多个像素组分时复用所述读出电路读取所述每个像素组输出的电信号以确定所述外部对象的深度信息。
[0011]在一些可能的实现方式中，所述读出电路与所述多个像素组中的每个像素组并联连接，所述读出电路用于在子光源组分时发射光束时，读取对应的像素组中的像素输出的
电信号。
[0012]在一些可能的实现方式中，所述多个像素组中的每个像素组包括所述像素阵列中的至少一行像素；
[0013]所述读出电路包括多个列读出电路，每个列读出电路与所述像素阵列中的至少一列像素连接，所述列读出电路用于分时读取每个像素组中的所述至少一列像素输出的电信号，以确定所述外部对象的一列深度信息。
[0014]在一些可能的实现方式中，所述至少一列像素并联至对应的列读出电路，以使所述列读出电路读取所述至少一列像素并联输出的电信号。
[0015]在一些可能的实现方式中，所述多个像素组中的每个像素组包括所述像素阵列中的至少两行像素，所述至少两行像素分别位于所述像素阵列的第一区域和第二区域中，其中，所述第一区域和所述第二区域不重叠；
[0016]所述读出电路包括多组列读出电路，每组列读出电路与所述像素阵列中的至少一列像素连接，每组列读出电路包括第一读出电路和第二读出电路，所述第一读出电路与所述至少一个列像素中的第一区域中的像素连接，所述第二读出电路与所述至少一列像素中的第二区域中的像素连接，所述第一读出电路用于分时读取每个像素组中的第一区域的像素输出的电信号，所述第二读出电路用于分时读取每个像素组中的第二区域的像素输出的电信号。
[0017]在一些可能的实现方式中，所述至少一列像素的第一区域中的像素并联至所述第一读出电路，以使所述第一读出电路读取所述至少一列像素的第一区域中的像素并联输出的电信号；
[0018]所述至少一列像素的第二区域中的像素并联至所述第二读出电路，以使所述第二读出电路读取所述至少一列像素的第二区域中的像素并联输出的电信号。
[0019]在一些可能的实现方式中，所述接收装置还包括：
[0020]像素控制模块，所述读出电路通过所述像素控制模块与所述多个像素组中的每个像素组连接，所述像素控制模块用于在子光源组分时发射光束时，控制对应的像素组连接至所述读出电路，以使所述读出电路读取所述像素组输出的电信号。
[0021]在一些可能的实现方式中，所述多个像素组中的每个像素组包括所述像素阵列中的至少一行像素；
[0022]所述读出电路包括多个列读出电路；
[0023]所述像素控制模块包括多个像素控制电路，所述多个像素控制电路和所述多个列读出电路一一对应，每个列读出电路通过对应的像素控制电路与所述像素阵列中的至少一列像素连接，所述像素控制电路用于在子光源组分时发光时，控制对应的像素组中的至少一行像素分时连接至对应的列读出电路。
[0024]在一些可能的实现方式中，每个像素控制电路包括多组选择控制开关，所述多组选择控制开关和所述多个像素组一一对应；
[0025]每个像素组中的至少一行像素通过对应的一组选择控制开关并联连接到对应的列读出电路，以使所述列读出电路分时读取每个像素组中的所述至少一列像素并联输出的电信号。
[0026]在一些可能的实现方式中，所述多个像素组中的每个像素组包括所述像素阵列中
的至少两行像素，所述至少两行像素分别位于所述像素阵列的第一区域和第二区域中；
[0027]所述读出电路包括多组列读出电路，每组列读出电路与所述像素阵列中的至少一列像素连接，每组列读出电路包括第一读出电路和第二读出电路；
[0028]所述像素控制模块包括多组像素控制电路，所述多组像素控制电路和所述多列读出电路一一对应，每组像素控制电路包括第一像素控制电路和第二像素控制电路；
[0029]所述至少一列像素的第一区域中的像素通过所述第一像素控制电路连接至所述第一读出电路，所述至少一列像素的第二区域中的像素通过所述第二像素控制电路连接至所述第二读出电路；
[0030]所述第一像素控制电路用于在子光源组分时发光时，控制对应的像素组的所述至少一列像素的第一区域中的像素连接至所述第一读出电路，所述第二像素控制电路用于在子光源组分时发光时，控制所述子光源组对应的像素组的所述至少一列像素的第二区域中的像素连接至所述第二读出电路。
[0031]在一些可能的实现方式中，所述第一像素控制电路包括多个第一选择控制开关，所述多个第一选择控制开关和所述多个像素组一一对应，每本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种飞行时间TOF系统，其特征在于，包括：发射装置，包括：光源，所述光源包括多个子光源组，所述多个子光源组，每个子光源组包括至少一个子光源，所述多个子光源组用于分时向外部对象发射光束；接收装置，包括像素阵列和读出电路，所述读出电路和所述像素阵列连接，所述像素阵列包括多个像素组，所述多个像素组和所述多个子光源组一一对应，所述多个像素组用于在所述多个子光源组分时发射光束时，分时接收从所述外部对象返回的光束，并将接收的光束进行转换得到相应的电信号，所述读出电路用于在每个子光源组发射光束时，分时获取对应的像素组输出的电信号，以确定所述外部对象的深度信息。2.根据权利要求1所述的TOF系统，其特征在于，所述多个像素组分时复用所述读出电路读取所述每个像素组输出的电信号以确定所述外部对象的深度信息。3.根据权利要求2所述的TOF系统，其特征在于，所述读出电路与所述多个像素组中的每个像素组并联连接，所述读出电路用于在子光源组分时发射光束时，读取对应的像素组中的像素输出的电信号。4.根据权利要求1-3中任一项所述的TOF系统，其特征在于，所述多个像素组中的每个像素组包括所述像素阵列中的至少一行像素；所述读出电路包括多个列读出电路，每个列读出电路与所述像素阵列中的至少一列像素连接，所述列读出电路用于分时读取每个像素组中的所述至少一列像素输出的电信号，以确定所述外部对象的一列深度信息。5.根据权利要求4所述的TOF系统，其特征在于，所述至少一列像素并联至对应的列读出电路，以使所述列读出电路读取所述至少一列像素并联输出的电信号。6.根据权利要求1-3中任一项所述的TOF系统，其特征在于，所述多个像素组中的每个像素组包括所述像素阵列中的至少两行像素，所述至少两行像素分别位于所述像素阵列的第一区域和第二区域中，其中，所述第一区域和所述第二区域不重叠；所述读出电路包括多组列读出电路，每组列读出电路与所述像素阵列中的至少一列像素...

【专利技术属性】
技术研发人员：张耿立，
申请(专利权)人：柳州阜民科技有限公司，
类型：发明
国别省市：