间接飞行时间深度图的获取方法以及对应的传感器技术

本公开的实施例涉及间接飞行时间深度图的获取方法以及对应的传感器。在一个实施例中，用于在被分割为像素电路组的光敏像素电路网络中通过间接飞行时间获取深度图的方法包括：执行至少一次捕获，在至少一次捕获期间，网络的像素由解调信号控制；以及以每个像素电路组中分布的不同值，将相移引入到解调信号中。将相移引入到解调信号中。将相移引入到解调信号中。

【技术实现步骤摘要】
间接飞行时间深度图的获取方法以及对应的传感器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年10月30日提交的法国专利申请号2011151的权益，该申请通过引用并入于此。


[0003]本公开涉及集成电路，具体涉及用于通过间接飞行时间(通常由首字母缩写词“iToF”来表示)来获取深度图的集成传感器。

技术介绍

[0004]常规地，飞行时间测量系统测量在光学信号(即，光信号)的发射时刻与检测场(即，系统在照射区域中的视场)中存在的元件反射之后接收该信号的时刻之间的持续时间。检测场元件和系统之间间隔的距离基于所测量的与光速成比例的持续时间来重建。
[0005]“iToF”间接飞行时间系统发射以调制频率调制的光学信号，并且测量所接收的信号相对于发射信号的调制的相位差。相位差的测量可以根据在由与光学信号的调制同步的解调信号控制的积分周期期间，由接收器的像素光生的电荷量来获得。
[0006]偏移180
°
的两个采样(即，分别由同相解调信号和偏移180
°
的解调信号控制的两个连续积分)足以重建相移。
[0007]也就是说，使用多于两个采样的技术，例如诸如被称为“4
‑
bin采样”的技术(使用四个采样，其中差分分量偏移解调信号90
°
(即，差分分量在0
°
和180
°
以及差分分量偏移90
°
和270
°
)更常被实现，这是因为它们特别是由于已知和掌握的信号偏移90
°
解调机制(射频通信领域中的“同相(I)/正交(Q)”)而具有优势。
[0008]增加调制频率改进了被测距离的精度，但也增加了测量的模糊性(即，不同距离的周期性导致相同的相位差)，从而减小了测量的范围。也就是说，在若干调制频率上的测量技术允许限制与模糊相关的问题。
[0009]需要提出通过间接飞行时间并且以高调制频率(例如，大于100MHz(兆赫兹)或甚至大于200MHz)来获取深度图的系统，系统具有高分辨率，例如大约一百万像素。
[0010]然而，在积分阶段期间，提高常规系统的调制频率和分辨率会产生非常高的直流电流，例如，对于以200MHz调制的1兆像素传感器，接近2A(安培)，并且电容电流的峰值也在大约一百皮秒内接近达到25A。
[0011]这些电流峰值一方面会生成非常高的“EMI”电磁干扰，另一方面会导致电源电压下降和接地电压升高，这具体会干扰逻辑元件的切换并且降级飞行时间测量的同步性。
[0012]因此，在通过间接飞行时间以高分辨率和高调制频率获取深度图的系统中，需要提出克服由上述电流峰值引起的问题的解决方案。

技术实现思路

[0013]根据实施例，提出了在光敏像素电路矩阵中空间分配解调信号上的相移，以分散
电磁干扰。相移的空间分配可以在预先建立的像素电路图案上定义，图案可以是一个或多个列、一个或多个行或像素电路的矩形子网络。
[0014]根据一个实施例，提出了用于在被分割成像素电路组的光敏像素电路网络中，通过间接飞行时间来获取深度图的方法，方法包括：至少一次捕获，在至少一次捕获期间，网络的像素电路由解调信号控制，方法包括以不同的值将相移引入到解调信号中并且分布在每个像素电路组中。
[0015]例如，如果采集包括四个捕获，在此期间所使用的解调信号被提供偏移180
°
或偏移90
°
，则在每个像素电路组中分布的以不同值引入相移在解调信号上执行，解调信号在每个捕获时具有180
°
或90
°
的相应相移。
[0016]因此，由于网络像素电路组中解调信号上的相移分布，网络像素电路在捕获期间并非在同一时刻都由单个解调信号控制，而是像素电路被控制的时刻随时间分布。
[0017]因此，网络中消耗的电流峰值具有较低的强度并且随时间分布，并且由此产生的电磁干扰的振幅与不同相移的数目成比例地减小。此外，电磁干扰的频率与不同相移的数目成比例。
[0018]根据一个实施例，相移的值在解调信号的周期内离散地分布。
[0019]例如，“离散地分布”是指数目上的分布自愿限制为远小于理论上可以引入的不同相移的最大量的数目。
[0020]根据一个实施例，网络被布置为像素电路的列和行，并且相移的离散值的数目在列或行的数目的基本上百分之一与大致十分之一之间。“基本上”意味着例如“向上或向下舍入到最接近的整数”。
[0021]实际上，提供离散数目的相移具有实现方式优势，特别是具有更简单且成本更低的手段，而且从所引入的相移的校准(即，生成相移的精度)的角度来看，也更容易控制。
[0022]此外，相移的值可以在解调信号的周期内均匀分布，也可以不均匀分布。然而，相移在解调信号的周期内的均匀分布允许电磁干扰的最佳最小化。
[0023]并且，不论调制频率如何，例如与导致不受控制的频谱扩展的任意相移相反，相对于解调信号的周期分布相移的值允许控制由此产生的电磁干扰的偏移频率，并且执行可再现的频谱扩展。这在以若干调制频率进行采集的情况下更加有利。
[0024]根据一个实施例，相移的不同值的数目被选择为使得解调信号的频率与所述数目的乘积位于感兴趣的带宽之外。
[0025]事实上，电磁干扰对于与实现深度图采集的系统相邻的系统操作的某些频率(例如在包含频率的感兴趣带宽中)可能特别成问题。此外，实现深度图采集的系统的某些材料本质上可以衰减超过给定带宽的频率，从而形成在该实施例的上下文中感兴趣的带宽。
[0026]根据一个实施例，网络被布置为像素电路的列和行，并且像素电路组根据列和/或行上的周期性图案被分割。
[0027]在像素电路网络平面中选择周期性图案允许在空间中分布电流消耗，限制电磁干扰生成中相长现象的出现，并且使得系统性能均匀。
[0028]根据一个实施例，像素电路组根据一个或多个列的周期性图案被分割，使得每个组包括若干空间上不连续的列或空间上连续列的若干空间上不连续的块。
[0029]在像素电路网络的架构按像素电路列提供解调信号分布的情况下，该实施例在信
号分布方面是有利的。
[0030]根据一个实施例，方法还包括：针对每个像素电路，计算在解调信号与在所述至少一次捕获期间接收的光信号之间的飞行时间相位差，并且计算飞行时间相位差包括针对每个像素电路组，对在解调信号上引入的相移进行补偿。
[0031]根据一个实施例，所述补偿包括：针对每个像素电路组，将在对应解调信号上引入的相移值与所计算的飞行时间相位差进行取模360
°
相加。
[0032]换言之，在计算在由像素电路对光学信号进行积分期间看到的相位差之后，在距离的重建期间，通常通过在该方面可以容易地参数化的数字方式来执行补偿。
[0033]根据一个实施例，计算飞行时间相位差包括本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于在被分割为像素电路组的光敏像素电路网络中通过间接飞行时间来获取深度图的方法，其中所述方法包括：执行至少一次捕获，在所述至少一次捕获期间，所述网络的所述像素电路由解调信号来控制；以及以在每个像素电路组中分布的不同值将相移引入到所述解调信号中。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述相移的所述不同值在所述解调信号的周期内离散地分布。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述网络被布置为像素电路的列和行，并且其中所述相移的离散值的数目在所述列或所述行的数目的基本上百分之一与基本上十分之一之间。4.根据权利要求2所述的方法，其中所述相移的离散值的数目被选择为使得所述解调信号的频率与数目的乘积(N*fmod)位于感兴趣的带宽之外。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述网络被布置为像素电路的列和行，并且其中所述像素电路组根据所述列和/或所述行上的周期性图案被分割。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述像素电路组根据一个或多个列的所述周期性图案被分割，使得每个组包括若干空间不连续的列或者空间连续列的若干空间不连续集合。7.根据权利要求1所述的方法，还包括：针对每个像素电路，计算在所述解调信号与在所述至少一次捕获期间接收的光信号之间的飞行时间相位差，其中计算所述飞行时间相位差包括针对每个像素电路组，对在所述解调信号上引入的所述相移的值进行补偿。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述补偿包括，针对每个像素电路组，将在对应解调信号上引入的所述相移的值与所计算的所述飞行时间相位差进行取模360
°
相加。9.根据权利要求7所述的方法，其中计算所述飞行时间相位差包括：对由至少两次捕获产生的同相(I)和正交(Q)执行的三角运算，在所述至少两次捕获期间，所述像素电路网络由相应的解调信号来控制，并且其中所述补偿包括：针对每个像素电路组，将所述三角运算的所述同相(I)和所述正交(Q)旋转一角度，所述角度等于在所述对应解调信号上引入的所述相移的值。10.根据权利要求1所述的方法，还包括发射由调制信号调制的光信号，所述解调信号与所述调制信号同步。11.一种传感器，包括：光敏像素电路网络，被分割为像素电路组；以及控制器，被配置为：在获取深度图的至少一次捕获期间，利用...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：意法半导体格勒诺布尔二公司，
类型：发明
国别省市：