用于间接飞行时间传感器中的误差减少的读出架构制造技术

本申请案涉及用于间接飞行时间传感器中的误差减少的读出架构。一种飞行时间像素阵列包含第一晶体管，其在第一子帧期间响应于反射调制光而传送来自光电二极管的电荷的第一相位部分，并在第二子帧期间传送所述电荷的第二相位部分。所述第二相位是反相的第一相位。第二晶体管在所述第一子帧期间传送所述电荷的所述第二相位部分，并在所述第二子帧期间传送所述电荷的所述第一相位部分。第三晶体管在所述第一子帧期间传送所述电荷的第三相位部分，并在所述第二子帧期间传送所述电荷的第四相位部分。所述第四相位是反相的第三相位。所述第三相位与所述第一相位的相位相差九十度。第四晶体管在所述第一子帧期间传送所述电荷的所述第四相位部分，并在所述第二子帧期间传送所述电荷的所述第三相位部分。所述电荷的所述第三相位部分。所述电荷的所述第三相位部分。

【技术实现步骤摘要】
用于间接飞行时间传感器中的误差减少的读出架构


[0001]本公开大体上涉及图像传感器，且特定来说(但非排他性地)涉及飞行时间传感器。

技术介绍

[0002]随着3D应用在例如成像、电影、游戏、计算机、用户界面、面部辨识、对象辨识、增强现实及类似者的领域的持续普及，对三维(3D)相机的关注一直在增加。一种典型的创建3D图像的被动方式是使用多个相机来捕获立体或多个图像。使用立体图像，可对图像中的对象进行三角测量以创建3D图像。此三角测量技术的一个缺点是难以使用小型装置创建3D图像，因为为了创建3D图像，每一相机之间必须存在最小分离距离。另外，此技术非常复杂，且因此需要强大的计算机处理能力以便实时创建3D图像。
[0003]对于需要实时获取3D图像的应用，有时利用基于飞行时间测量的主动深度成像系统。飞行时间相机通常采用将光引导到对象处的光源、检测从对象反射的光的传感器及基于光往返于对象所需的往返时间来计算到对象的距离的处理单元。

技术实现思路

[0004]一方面，本申请案涉及一种飞行时间像素阵列，其包括：多个光电二极管，其经配置以响应于入射到所述多个光电二极管上的反射调制光而产生电荷；及多个传送晶体管，其耦合到所述多个光电二极管，其中所述多个传送晶体管包含多个第一传送晶体管、多个第二传送晶体管、多个第三传送晶体管及多个第四传送晶体管，其中所述多个第一传送晶体管经配置以在第一子帧期间响应于第一相位调制信号而传送来自所述多个光电二极管的所述电荷的第一相位部分，其中所述多个第一传送晶体管经配置以在第二子帧期间响应于第二相位调制信号而传送来自所述多个光电二极管的所述电荷的第二相位部分，其中所述第二相位调制信号是反相的第一相位调制信号，其中所述多个第二传送晶体管经配置以在所述第一子帧期间响应于所述第二相位调制信号而传送来自所述多个光电二极管的所述电荷的所述第二相位部分，其中所述多个第二传送晶体管经配置以在所述第二子帧期间响应于所述第一相位调制信号而传送来自所述多个光电二极管的所述电荷的所述第一相位部分，其中所述多个第三传送晶体管经配置以在所述第一子帧期间响应于第三相位调制信号而传送来自所述多个光电二极管的所述电荷的第三相位部分，其中所述第三相位调制信号与所述第一相位调制信号的相位相差九十度，其中所述多个第三传送晶体管经配置以在所述第二子帧期间响应于第四相位调制信号而传送来自所述多个光电二极管的所述电荷的第四相位部分，其中所述第四相位调制信号是反相的第三相位调制信号，其中所述多个第四传送晶体管经配置以在所述第一子帧期间响应于所述第四相位调制信号而传送来自所述多个光电二极管的所述电荷的所述第四相位部分，其中所述多个第四传送晶体管经配置以在所述第二子帧期间响应于所述第三相位调制信号而传送来自所述多个光电二极管的所述电荷的所述第三相位部分。
[0005]另一方面，本申请案涉及一种飞行时间感测系统，其包括：光源，其经配置以向对象发射调制光；及飞行时间像素阵列，其经配置以用来自所述对象的反射调制光来照明，其中所述飞行时间像素阵列包括：多个光电二极管，其经配置以响应于入射到所述多个光电二极管上的所述反射调制光而产生电荷；及多个传送晶体管，其耦合到所述多个光电二极管，其中所述多个传送晶体管包含多个第一传送晶体管、多个第二传送晶体管、多个第三传送晶体管及多个第四传送晶体管，其中所述多个第一传送晶体管经配置以在第一子帧期间响应于第一相位调制信号而传送来自所述多个光电二极管的所述电荷的第一相位部分，其中所述多个第一传送晶体管经配置以在第二子帧期间响应于第二相位调制信号而传送来自所述多个光电二极管的所述电荷的第二相位部分，其中所述第二相位调制信号是反相的第一相位调制信号，其中所述多个第二传送晶体管经配置以在所述第一子帧期间响应于所述第二相位调制信号而传送来自所述多个光电二极管的所述电荷的所述第二相位部分，其中所述多个第二传送晶体管经配置以在所述第二子帧期间响应于所述第一相位调制信号而传送来自所述多个光电二极管的所述电荷的所述第一相位部分，其中所述多个第三传送晶体管经配置以在所述第一子帧期间响应于第三相位调制信号而传送来自所述多个光电二极管的所述电荷的第三相位部分，其中所述第三相位调制信号与所述第一相位调制信号的相位相差九十度，其中所述多个第三传送晶体管经配置以在所述第二子帧期间响应于第四相位调制信号而传送来自所述多个光电二极管的所述电荷的第四相位部分，其中所述第四相位调制信号是反相的第三相位调制信号，其中所述多个第四传送晶体管经配置以在所述第一子帧期间响应于所述第四相位调制信号而传送来自所述多个光电二极管的所述电荷的所述第四相位部分，其中所述多个第四传送晶体管经配置以在所述第二子帧期间响应于所述第三相位调制信号而传送来自所述多个光电二极管的所述电荷的所述第三相位部分。
附图说明
[0006]参考以下图式描述本专利技术的非限制性及非穷尽实例，其中除非另有规定，否则相似参考数字贯穿各种视图指代相似部分。
[0007]图1是展示根据本专利技术的教示的飞行时间光感测系统的一个实例的框图。
[0008]图2是展示根据本专利技术的教示的在实例飞行时间成像系统中从光源发射的光脉冲相对于反射光脉冲的接收与使用各种相移的测量的实例的时序图。
[0009]图3是说明根据本专利技术的教示的飞行时间像素电路的一个实例的示意图。
[0010]图4A是说明根据本专利技术的教示的包含在飞行时间感测系统的飞行时间像素阵列中的飞行时间像素电路的一个实例的示意图。
[0011]图4B是说明根据本专利技术的教示的包含在飞行时间感测系统的飞行时间像素阵列中的飞行时间像素电路的另一实例的示意图。
[0012]图5是说明根据本专利技术的教示的包含在飞行时间感测系统的飞行时间像素阵列中的飞行时间像素电路的又一实例的示意图。
[0013]图6是说明根据本专利技术的教示的包含在飞行时间感测系统的飞行时间像素阵列中的飞行时间像素电路的另一实例的示意图。
[0014]对应参考字符贯穿附图的若干视图指示对应组件。所属领域的技术人员应了解，
图式中的元件出于简单及清楚的目的而说明，且未必是按比例绘制的。举例来说，图式中一些元件的尺寸相对于其它元件可被夸大以帮助提高对本专利技术的各种实施例的理解。另外，为了促进对本专利技术的这些各种实施例进行阻碍较少的观察，在商业上可行的实施例中有用的或必需的常见但众所周知的元件通常不进行描绘。
具体实施方式
[0015]本文描述了涉及包含在飞行时间感测系统的像素阵列中的飞行时间像素电路的各种实施例的实例。在以下描述中，阐述众多特定细节以提供对实例的透彻理解。然而，所属领域的技术人员将认识到，能够在不具有一或多个特定细节的情况下或配合其它方法、组件、材料等等实践本文所描述的技术。在其它情况下，未展示或未详细地描述众所周知的结构、材料或操作以避免混淆某些方面。
[0016]贯穿本说明书的对“一个实例”或“一个实施例”的参考意指结合实例所描述的特定特征、结构或特性包含于本专利技术的至少一个实例中。因此，贯穿本说明书的各本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种飞行时间像素阵列，其包括：多个光电二极管，其经配置以响应于入射到所述多个光电二极管上的反射调制光而产生电荷；及多个传送晶体管，其耦合到所述多个光电二极管，其中所述多个传送晶体管包含多个第一传送晶体管、多个第二传送晶体管、多个第三传送晶体管及多个第四传送晶体管，其中所述多个第一传送晶体管经配置以在第一子帧期间响应于第一相位调制信号而传送来自所述多个光电二极管的所述电荷的第一相位部分，其中所述多个第一传送晶体管经配置以在第二子帧期间响应于第二相位调制信号而传送来自所述多个光电二极管的所述电荷的第二相位部分，其中所述第二相位调制信号是反相的第一相位调制信号，其中所述多个第二传送晶体管经配置以在所述第一子帧期间响应于所述第二相位调制信号而传送来自所述多个光电二极管的所述电荷的所述第二相位部分，其中所述多个第二传送晶体管经配置以在所述第二子帧期间响应于所述第一相位调制信号而传送来自所述多个光电二极管的所述电荷的所述第一相位部分，其中所述多个第三传送晶体管经配置以在所述第一子帧期间响应于第三相位调制信号而传送来自所述多个光电二极管的所述电荷的第三相位部分，其中所述第三相位调制信号与所述第一相位调制信号的相位相差九十度，其中所述多个第三传送晶体管经配置以在所述第二子帧期间响应于第四相位调制信号而传送来自所述多个光电二极管的所述电荷的第四相位部分，其中所述第四相位调制信号是反相的第三相位调制信号，其中所述多个第四传送晶体管经配置以在所述第一子帧期间响应于所述第四相位调制信号而传送来自所述多个光电二极管的所述电荷的所述第四相位部分，其中所述多个第四传送晶体管经配置以在所述第二子帧期间响应于所述第三相位调制信号而传送来自所述多个光电二极管的所述电荷的所述第三相位部分。2.根据权利要求1所述的飞行时间像素阵列，其中响应于通过所述多个第一传送晶体管及通过所述多个第二传送晶体管传送的所述电荷的所述第一相位部分与所述第二相位部分之间的差及通过所述多个第三传送晶体管及通过所述多个第四传送晶体管传送的所述电荷的所述第三相位部分与所述第四相位部分之间的差的商的反正切来确定从对象到所述飞行时间像素阵列的所述反射调制光的飞行时间。3.根据权利要求1所述的飞行时间像素阵列，其中响应于通过所述多个第一传送晶体管传送的所述电荷的所述第一相位部分与所述第二相位部分之间的差及通过所述多个第三传送晶体管传送的所述电荷的所述第三相位部分与所述第四相位部分之间的差的商的反正切来确定从对象到所述飞行时间像素阵列的所述反射调制光的飞行时间。4.根据权利要求1所述的飞行时间像素阵列，其进一步包括多个像素电路，其中所述多个像素电路包括：第一像素电路，其包括：所述多个光电二极管中的第一者；所述多个第一传送晶体管中的第一者，其耦合到所述多个光电二极管中的所述第一者；及所述多个第二传送晶体管中的第一者，其耦合到所述多个光电二极管中的所述第一者；及
在所述飞行时间像素阵列中与所述第一像素电路相邻的第二像素电路，其中所述第二像素电路包括：所述多个光电二极管中的第二者；所述多个第三传送晶体管中的第一者，其耦合到所述多个光电二极管中的所述第二者；及所述多个第四传送晶体管中的第一者，其耦合到所述多个光电二极管中的所述第二者。5.根据权利要求4所述的飞行时间像素阵列，其中所述第二像素电路相对于所述第一像素电路位于所述飞行时间像素阵列的相邻列中。6.根据权利要求4所述的飞行时间像素阵列，其中所述第二像素电路相对于所述第一像素电路位于所述飞行时间像素阵列的相邻列或相邻行中。7.根据权利要求6所述的飞行时间像素阵列，其中所述第一像素电路及所述第二像素电路包含在包含在所述飞行时间像素阵列的所述多个像素电路中的多个第一像素电路及多个第二像素电路的棋盘图案布置中。8.根据权利要求4所述的飞行时间像素阵列，其中所述第一像素电路进一步包括第一浮动扩散，其耦合到所述多个第一传送晶体管中的所述第一者以在所述第一子帧期间接收所述电荷的所述第一相位部分并在所述第二子帧期间接收所述电荷的所述第二相位部分，其中所述第二像素电路进一步包括第三浮动扩散，其耦合到所述多个第三传送晶体管中的所述第一者以在所述第一子帧期间接收所述电荷的所述第三相位部分并在所述第二子帧期间接收所述电荷的所述第四相位部分。9.根据权利要求8所述的飞行时间像素阵列，其中所述第一像素电路进一步包括耦合在供应轨与所述第一浮动扩散之间的第一复位晶体管，其中所述第一复位晶体管经配置以复位所述第一浮动扩散，其中所述第二像素电路进一步包括耦合在所述供应轨与所述第三浮动扩散之间的第三复位晶体管，其中所述第三复位晶体管经配置以复位所述第三浮动扩散。10.根据权利要求9所述的飞行时间像素阵列，其中所述第一像素电路进一步包括耦合在第一存储节点与所述第一浮动扩散之间的第一采样及保持晶体管，其中所述第一存储节点经配置以在所述第一子帧期间通过所述第一采样及保持晶体管存储来自所述第一浮动扩散的所述电荷的所述第一相位部分，并在所述第二子帧期间通过所述第一采样及保持晶体管存储来自所述第一浮动扩散的所述电荷的所述第二相位部分，其中所述第二像素电路进一步包括耦合在第三存储节点与所述第三浮动扩散之间的第三采样及保持晶体管，其中所述第三存储节点经配置以在所述第一子帧期间通过所述第三采样及保持晶体管存储来自所述第三浮动扩散的所述电荷的所述第三相位部分，并在所述第二子帧期间通过所述第三采样及保持晶体管存储来自所述第三浮动扩散的所述电荷的所述第四相位部分。11.根据权利要求10所述的飞行时间像素阵列，其中所述第一像素电路进一步包括：
第一源极跟随器晶体管，其具有耦合到所述第一存储节点的栅极；及第一行选择晶体管，其耦合到所述第一源极跟随器晶体管的源极，其中所述第二像素电路进一步包括：第三源极跟随器晶体管，其具有耦合到所述第三存储节点的栅极；及第三行选择晶体管，其耦合到所述第三源极跟随器晶体管的源极。12.根据权利要求11所述的飞行时间像素阵列，其中所述第一像素电路进一步包括第二浮动扩散，其耦合到所述多个第二传送晶体管中的所述第一者以在所述第一子帧期间接收所述电荷的所述第二相位部分并在所述第二子帧期间接收所述电荷的所述第一相位部分，其中所述第二像素电路进一步包括第四浮动扩散，其耦合到所述多个第四传送晶体管中的所述第一者以在所述第一子帧期间接收所述电荷的所述第四相位部分并在所述第二子帧期间接收所述电荷的所述第三相位部分。13.根据权利要求12所述的飞行时间像素阵列，其中所述第一像素电路进一步包括耦合在所述供应轨与所述第二浮动扩散之间的第二复位晶体管，其中所述第二复位晶体管经配置以复位所述第二浮动扩散，其中所述第二像素电路进一步包括耦合在所述供应轨与所述第四浮动扩散之间的第四复位晶体管，其中所述第四复位晶体管经配置以复位所述第四浮动扩散。14.根据权利要求13所述的飞行时间像素阵列，其中所述第一像素电路进一步包括耦合在第二存储节点与所述第二浮动扩散之间的第二采样及保持晶体管，其中所述第二存储节点经配置以在所述第一子帧期间通过所述第二采样及保持晶体管存储来自所述第二浮动扩散的所述电荷的所述第二相位部分，并在所述第二子帧期间通过所述第二采样及保持晶体管存储来自所述第二浮动扩散的所述电荷的所述第一相位部分，其中所述第二像素电路进一步包括耦合在第四存储节点与所述第四浮动扩散之间的第四采样及保持晶体管，其中所述第四存储节点经配置以在所述第一子帧期间通过所述第四采样及保持晶体管存储来自所述第四浮动扩散的所述电荷的所述第四相位部分，并在所述第二子帧期间通过所述第四采样及保持晶体管存储来自所述第四浮动扩散的所述电荷的所述第三相位部分。15.根据权利要求14所述的飞行时间像素阵列，其中所述第一像素电路进一步包括：第二源极跟随器晶体管，其具有耦合到所述第二存储节点的栅极；及第二行选择晶体管，其耦合到所述第二源极跟随器晶体管，其中所述第二像素电路进一步包括：第四源极跟随器晶体管，其具有耦合到所述第四存储节点的栅极；及第四行选择晶体管，其耦合到所述第二源极跟随器晶体管。16.根据权利要求1所述的飞行时间像素阵列，其进一步包括多个像素电路，其中所述多个像素电路中的每一者包括：所述多个光电二极管中的一者；所述多个第一传送晶体管中的一者，其耦合到所述多个光电二极管中的所述一者；
所述多个第二传送晶体管中的一者，其耦合到所述多个光电二极管中的所述一者；所述多个第三传送晶体管中的一者，其耦合到所述多个光电二极管中的所述一者；及所述多个第四传送晶体管中的一者，其耦合到所述多个光电二极管中的所述一者。17.根据权利要求16所述的飞行时间像素阵列，其中所述多个像素电路中的每一者进一步包括：第一浮动扩散，其耦合到所述多个第一传送晶体管中的所述一者以在所述第一子帧期间接收所述电荷的所述第一相位部分并在所述第二子帧期间接收所述电荷的所述第二相位部分；第二浮动扩散，其耦合到所述多个第二传送晶体管中的所述一者以在所述第一子帧期间接收所述电荷的所述第二相位部分并在所述第二子帧期间接收所述电荷的所述第一相位部分；第三浮动扩散，其耦合到所述多个第三传送晶体管中的所述一者以在所述第一子帧期间接收所述电荷的所述第三相位部分并在所述第二子帧期间接收所述电荷的所述第四相位部分；及第四浮动扩散，其耦合到所述多个第四传送晶体管中的所述一者以在所述第一子帧期间接收所述电荷的所述第四相位部分并在所述第二子帧期间接收所述电荷的所述第三相位部分。18.根据权利要求17所述的飞行时间像素阵列，其中所述多个像素电路中的每一者进一步包括：第一复位晶体管，其耦合在供应轨与所述第一浮动扩散之间，其中所述第一复位晶体管经配置以复位所述第一浮动扩散；第二复位晶体管，其耦合在所述供应轨与所述第二浮动扩散之间，其中所述第二复位晶体管经配置以复位所述第二浮动扩散；第三复位晶体管，其耦合在所述供应轨与所述第三浮动扩散之间，其中所述第三复位晶体管经配置以复位所述第三浮动扩散；第四复位晶体管，其耦合在所述供应轨与所述第四浮动扩散之间，其中所述第四复位晶体管经配置以复位所述第四浮动扩散。19.根据权利要求18所述的飞行时间像素阵列，其中所述多个像素电路中的每一者进一步包括：第一采样及保持晶体管，其耦合在第一存储节点与所述第一浮动扩散之间，其中所述第一存储节点经配置以在所述第一子帧期间通过所述第一采样及保持晶体管存储来自所述第一浮动扩散的所述电荷的所述第一相位部分，并在所述第二子帧期间通过所述第一采样及保持晶体管存储来自所述第一浮动扩散的所述电荷的所述第二相位部分；第二采样及保持晶体管，其耦合在第二存储节点与所述第二浮动扩散之间，其中所述第二存储节点经配置以在所述第一子帧期间通过所述第二采样及保持晶体管存储来自所述第二浮动扩散的所述电荷的所述第二相位部分，并在所述第二子帧期间通过所述第二采样及保持晶体管存储来自所述第二浮动扩散的所述电荷的所述第一相位部分；第三采样及保持晶体管，其耦合在第三存储节点与所述第三浮动扩散之间，其中所述第三存储节点经配置以在所述第一子帧期间通过所述第三采样及保持晶体管存储来自所
述第三浮动扩散的所述电荷的所述第三相位部分，并在所述第二子帧期间通过所述第三采样及保持晶体管存储来自所述第三浮动扩散的所述电荷的所述第四相位部分；及第四采样及保持晶体管，其耦合在第四存储节点与所述第四浮动扩散之间，其中所述第四存储节点经配置以在所述第一子帧期间通过所述第四采样及保持晶体管存储来自所述第四浮动扩散的所述电荷的所述第四相位部分，并在所述第二子帧期间通过所述第四采样及保持晶体管存储来自所述第四浮动扩散的所述电荷的所述第三相位部分。20.根据权利要求19所述的飞行时间像素阵列，其中所述多个像素电路中的每一者进一步包括：第一源极跟随器晶体管，其具有耦合到所述第一存储节点的栅极；第一行选择晶体管，其耦合到所述第一源极跟随器晶体管的源极；第二源极跟随器晶体管，其具有耦合到所述第二存储节点的栅极；第二行选择晶体管，其耦合到所述第二源极跟随器晶体管；第三源极跟随器晶体管，其具有耦合到所述第三存储节点的栅极；第三行选择晶体管，其耦合到所述第三源极跟随器晶体管的源极；第四源极跟随器晶体管，其具有耦合到所述第四存储节点的栅极；及第四行选择晶体管，其耦合到所述第二源极跟随器晶体管。21.一种飞行时间感测系统，其包括：光源，其经配置以向对象发射调制光；及飞行时间像素阵列，其经配置以用来自所述对...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨征，A，
申请(专利权)人：豪威科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：