深度感测设备和方法技术

提供一种深度感测设备和方法。一种用于获得目标对象的深度图像的深度感测设备和方法可使用子累积期，基于按第一相位间隔存储在第一浮动扩散节点中的光电二极管的电压和按第二相位间隔存储在第二浮动扩散节点中的光电二极管的电压，来计算第一浮动扩散节点与第二浮动扩散节点之间的差电压，可将所述差电压反馈到第一浮动扩散节点和第二浮动扩散节点之一，并可基于在包括子累积期的累积期期间积累的差电压来计算像素的深度值。

【技术实现步骤摘要】
深度感测设备和方法本申请要求于2012年7月24日提交到韩国知识产权局的第10-2012-0080482号韩国专利申请以及于2013年4月19日提交到韩国知识产权局的第10-2013-0043646号韩国专利申请的优先权利益，所述申请的公开通过引用合并于此。
以下描述涉及可获得目标对象的深度图像的深度感测设备和方法。
技术介绍
获得从传感器到对象的距离信息的方法通常可被分类为主动方法和被动方法。可由立体相机通过仅使用图像信息而不是发射光来计算到对象的距离以实现所述被动方法。可使用三角测量方案来实现所述主动方法，其中，所述三角测量方案使用飞行时间（TOF）和三角测量来计算距离。TOF可通过向对象发射光并感测从对象反射的光来测量光的传播时间，并且三角测量可感测反射的光的位置，其中，所述光由位于离传感器预定距离内的激光器发射。在主动方法的情况下，因为光被直接发射，所以可在传感器的所有像素中获得距离值，并且可提供密集深度图。然而，当背景光强时，因为发射的光和背景光都进入传感器，所以在深度值中会产生失真。另外，在主动方法的情况下，会产生误差。例如，如果像素由于背景光而饱和，则不能获得准确的深度值。为了增加像素的容量，可增加存储电容器的大小。然而，增加的容量可导致像素的空间分辨率和填充因子的恶化。因此，正在研究避免像素饱和的其他方法。
技术实现思路
通过提供一种深度感测设备来实现上述和/或其他方面，其中，所述深度感测设备包括：计算器，用于使用子累积期，基于按第一相位间隔存储在第一浮动扩散节点中的光电二极管的电压以及按第二相位间隔存储在第二浮动扩散节点中的发光二极管的电压，来计算第一浮动扩散节点与第二浮动扩散节点之间的差电压；反馈单元，用于将所述差电压反馈到第一浮动扩散节点和第二浮动扩散节点之一；控制器，用于基于在包括子累积期的累积期期间积累的差电压来计算像素的深度值。控制器可包括：测量单元，用于使用第一单位增益放大器测量第一浮动扩散节点的电压，并用于使用第二单位增益放大器测量第二浮动扩散节点的电压。第一单位增益放大器和第二单位增益放大器中的至少一个的正输入端可被包括在像素电路中，并且剩余构造可被包括在列电路中。第一单位增益放大器和第二单位增益放大器中的至少一个可被包括在像素电路中。控制器可还包括：偏移消除单元，用于通过控制以下开关的操作时序来消除第一单位增益放大器的偏移和第二单位增益放大器的偏移：连接第一单位增益放大器和相关双采样（CDS）放大器的输入端的第一开关、连接第二单位增益放大器和CDS放大器的第二开关、连接反馈电容器和CDS放大器的第三开关、CDS放大器的第四开关、连接CDS放大器的输出端和第一浮动扩散节点的第五开关、以及连接CDS放大器的输出端和第二浮动扩散节点的第六开关。偏移消除单元可在第一浮动扩散节点的电压大于第二浮动扩散节点的电压时接通第一开关、第三开关和第四开关，可断开第一开关和第四开关并然后接通第二开关，可断开第二开关和第三开关并然后接通第四开关、第五开关和第六开关，从而将第一浮动扩散节点的电压和第二浮动扩散节点的电压复位到参考电压，可断开第五开关和第六开关并然后接通第二开关，可断开第二开关和第四开关并然后接通第一开关和第三开关，从而消除第一单位增益放大器的偏移和第二单位增益放大器的偏移。偏移消除单元可在第一浮动扩散节点的电压小于或等于第二浮动扩散节点的电压时接通第二开关、第三开关和第四开关，可断开第二开关和第四开关并然后接通第一开关，可断开第一开关和第三开关并然后接通第四开关、第五开关和第六开关，从而将第一浮动扩散节点的电压和第二浮动扩散节点的电压复位到参考电压，可断开第五开关和第六开关并然后接通第一开关，可断开第一开关和第四开关并然后接通第二开关和第三开关，从而消除第一单位增益放大器的偏移和第二单位增益放大器的偏移。控制器可包括：比较器，用于将第一浮动扩散节点的电压和第二浮动扩散节点的电压进行比较。当第一浮动扩散节点的电压大于第二浮动扩散节点的电压时，反馈单元可基于比较结果将差电压反馈到第二浮动扩散节点，并且当第一浮动扩散节点的电压小于或等于第二浮动扩散节点的电压时，反馈单元可基于比较结果将差电压反馈到第一浮动扩散节点。控制器还可包括：反馈控制器，用于确定在第一浮动扩散节点的电压和第二浮动扩散节点的电压中的至少一个小于或等于预定参考电压的间隔中，第一浮动扩散节点和第二浮动扩散节点的饱和可能性大，并用于控制反馈单元执行反馈。反馈控制器可确定在第一浮动扩散节点的电压和第二浮动扩散节点的电压大于预定参考电压的间隔中，第一浮动扩散节点和第二浮动扩散节点的饱和可能性小，并且反馈控制器可控制反馈单元不执行反馈。控制器可包括：复位单元，用于将第一浮动扩散节点与第二浮动扩散节点之间的差电压未反馈到的剩余浮动扩散节点复位到参考电压。第一相位和第二相位相对于彼此可具有180度的相位差。通过提供一种深度感测设备的深度感测方法来实现上述和/或其他方面，其中，所述深度感测方法包括：使用子累积期，基于按第一相位间隔存储在第一浮动扩散节点中的光电二极管的电压以及按第二相位间隔存储在第二浮动扩散节点中的光电二极管的电压，来计算第一浮动扩散节点与第二浮动扩散节点之间的差电压；将所述差电压反馈到第一浮动扩散节点和第二浮动扩散节点之一；基于在包括子累积期的累积期期间积累的差电压来计算像素的深度值。所述深度感测方法还可包括：使用第一单位增益放大器测量第一浮动扩散节点的电压，并使用第二单位增益放大器测量第二浮动扩散节点的电压。所述深度感测方法还可包括：通过控制以下开关的操作时序来消除第一单位增益放大器的偏移和第二单位增益放大器的偏移：连接第一单位增益放大器和CDS放大器的输入端的第一开关、连接第二单位增益放大器和CDS放大器的第二开关、连接反馈电容器和CDS放大器的第三开关、CDS放大器的第四开关、连接CDS放大器的输出端和第一浮动扩散节点的第五开关、以及连接CDS放大器的输出端和第二浮动扩散节点的第六开关。消除的步骤可包括：当第一浮动扩散节点的电压大于第二浮动扩散节点的电压时，接通第一开关、第三开关和第四开关；断开第一开关和第四开关并然后接通第二开关；断开第二开关和第三开关并然后接通第四开关、第五开关和第六开关，从而将第一浮动扩散节点的电压和第二浮动扩散节点的电压复位到参考电压；断开第五开关和第六开关并然后接通第二开关；断开第二开关和第四开关并然后接通第一开关和第三开关，从而消除第一单位增益放大器的偏移和第二单位增益放大器的偏移。消除的步骤可包括：当第一浮动扩散节点的电压小于或等于第二浮动扩散节点的电压时，接通第二开关、第三开关和第四开关；断开第二开关和第四开关并然后接通第一开关；断开第一开关和第三开关并然后接通第四开关、第五开关和第六开关，从而将第一浮动扩散节点的电压和第二浮动扩散节点的电压复位到参考电压；断开第五开关和第六开关并然后接通第一开关；断开第一开关和第四开关并然后接通第二开关和第三开关，从而消除第一单位增益放大器的偏移和第二单位增益放大器的偏移。所述深度感测方法还可包括：将第一浮动扩散节点的电压和第二浮动扩散节点的电压进行比较。反馈的步骤可包括：当第一浮动扩散节点的电压大于第二浮动扩散节点的电压时，基于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种深度感测设备，包括：计算器，用于使用子累积期，基于按第一相位间隔存储在第一浮动扩散节点中的光电二极管的电压以及按第二相位间隔存储在第二浮动扩散节点中的光电二极管的电压，来计算第一浮动扩散节点与第二浮动扩散节点之间的差电压；反馈单元，用于将所述差电压反馈到第一浮动扩散节点和第二浮动扩散节点之一；控制器，用于基于在包括子累积期的累积期期间积累的差电压来计算像素的深度值。

【技术特征摘要】
2012.07.24 KR 10-2012-0080482;2013.04.19 KR 10-201.一种深度感测设备，包括：计算器，用于使用子累积期，基于按第一相位间隔存储在第一浮动扩散节点中的光电二极管的电压以及按第二相位间隔存储在第二浮动扩散节点中的光电二极管的电压，来计算第一浮动扩散节点与第二浮动扩散节点之间的差电压；反馈单元，用于基于第一浮动扩散节点的电压与第二浮动扩散节点的电压之间的比较，将所述差电压反馈到第一浮动扩散节点和第二浮动扩散节点之一；控制器，用于基于在包括子累积期的累积期期间积累的差电压来计算像素的深度值，其中，在第一浮动扩散节点和第二浮动扩散节点具有负电压的情况下，当基于比较结果，第一浮动扩散节点的电压大于第二浮动扩散节点的电压时，反馈单元将差电压反馈到第二浮动扩散节点，并且当基于比较结果，第一浮动扩散节点的电压小于或等于第二浮动扩散节点的电压时，反馈单元将差电压反馈到第一浮动扩散节点。2.如权利要求1所述的深度感测设备，其中，控制器包括：测量单元，用于使用第一单位增益放大器测量第一浮动扩散节点的电压，并用于使用第二单位增益放大器测量第二浮动扩散节点的电压。3.如权利要求2所述的深度感测设备，其中，第一单位增益放大器和第二单位增益放大器中的至少一个的正输入端被包括在像素电路中，并且剩余构造被包括在列电路中。4.如权利要求2所述的深度感测设备，其中，第一单位增益放大器和第二单位增益放大器中的至少一个被包括在像素电路中。5.如权利要求2所述的深度感测设备，其中，控制器还包括：偏移消除单元，用于通过控制以下开关的操作时序来消除第一单位增益放大器的偏移和第二单位增益放大器的偏移：连接第一单位增益放大器和相关双采样(CDS)放大器的输入端的第一开关、连接第二单位增益放大器和CDS放大器的第二开关、连接反馈电容器和CDS放大器的第三开关、CDS放大器的第四开关、连接CDS放大器的输出端和第一浮动扩散节点的第五开关、以及连接CDS放大器的输出端和第二浮动扩散节点的第六开关。6.如权利要求5所述的深度感测设备，其中，偏移消除单元进行如下操作：当第一浮动扩散节点的电压大于第二浮动扩散节点的电压时，接通第一开关、第三开关和第四开关，断开第一开关和第四开关，然后接通第二开关，断开第二开关和第三开关，然后接通第四开关、第五开关和第六开关，从而将第一浮动扩散节点的电压和第二浮动扩散节点的电压复位到参考电压，断开第五开关和第六开关，然后接通第二开关，断开第二开关和第四开关，然后接通第一开关和第三开关，从而消除第一单位增益放大器的偏移和第二单位增益放大器的偏移。7.如权利要求5所述的深度感测设备，其中，偏移消除单元进行如下操作：当第一浮动扩散节点的电压小于或等于第二浮动扩散节点的电压时，接通第二开关、第三开关和第四开关，断开第二开关和第四开关，然后接通第一开关，断开第一开关和第三开关，然后接通第四开关、第五开关和第六开关，从而将第一浮动扩散节点的电压和第二浮动扩散节点的电压复位到参考电压，断开第五开关和第六开关，然后接通第一开关，断开第一开关和第四开关，然后接通第二开关和第三开关，从而消除第一单位增益放大器的偏移和第二单位增益放大器的偏移。8.如权利要求1所述的深度感测设备，其中，控制器包括：比较器，用于将第一浮动扩散节点的电压与第二浮动扩散节点的电压进行比较。9.如权利要求8所述的深度感测设备，其中，在第一浮动扩散节点和第二浮动扩散节点具有正电压的情况下，当基于比较结果，第一浮动扩散节点的电压大于第二浮动扩散节点的电压时，反馈单元将差电压反馈到第一浮动扩散节点，并且当基于比较结果，第一浮动扩散节点的电压小于或等于第二浮动扩散节点的电压时，反馈单元将差电压反馈到第二浮动扩散节点。10.如权利要求9所述的深度感测设备，其中，控制器还包括：反馈控制器，用于确定在第一浮动扩散节点的电压和第二浮动扩散节点的电压中的至少一个小于或等于预定参考电压的间隔中，第一浮动扩散节点和第二浮动扩散节点的饱和可能性大于或等于预定饱和可能性，并用于控制反馈单元执行反馈。11.如权利要求10所述的深度感测设备，其中，反馈控制器确定在第一浮动扩散节点的电压和第二浮动扩散节点的电压大于预定参考电压的间隔中，第一浮动扩散节点和第二浮动扩散节点的饱和可能性小于预定饱和可能性，并且反馈控制器控制反馈单元不执行反馈。12.如权利要求1所述的深度感测设备，其中，控制器包括：复位单元，用于将第一浮动扩散节点与...

【专利技术属性】
技术研发人员：申正淳，金成珍，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：