[发明专利]飞行时间感测系统和其中使用的图像传感器

说明书

飞行时间感测系统和其中使用的图像传感器。一种在飞行时间TOF感测系统中使用的图像传感器包括：像素阵列，其包括多个像素，每个像素包括至少一个光电二极管，并且每个像素生成对应于入射光的电荷量；比较电路，其被配置成将分别基于从每个像素输出的电荷量而独立改变的电压电平与参考电压进行比较，以输出比较结果；以及校准电路，其被配置成基于比较结果而等量地调节电压电平。

技术领域

本公开的实施方式涉及一种使用飞行时间(TOF)系统的感测设备，更具体来说，涉及一种用于提高感测设备的分辨率或精度的装置。

背景技术

飞行时间(TOF)系统通过测量光或信号的飞行时间来计算从原点(origin)到物体的距离。通常，飞行时间是光或信号从源传播到物体的时间和/或光或信号从物体传播回光源的时间。原点可以是光源或信号源，例如使用TOF系统的TOF摄像机。TOF摄像机基于该距离输出包括物体的深度信息的图像。传统的摄像机能够输出表现物体的颜色和形状的二维(2D)图像，但是TOF摄像机可以输出不仅表现物体的2D图像而且还表示物体的深度的三维(3D)图像。

发明内容

本公开的一个实施方式可以提供一种装置，其用于减少环境光的不利影响以获得深度信息。该装置可以被用于使用飞行时间(TOF)系统的感测设备中。环境光可以包括在室外或穿过窗户进入的例如自然光的环境中的可用光或场景中已经存在的光，或者诸如室内灯光的人造光。该装置能够在获得深度信息的同时抑制由于环境光导致的图像传感器中的像素的饱和。

此外，本公开的一个实施方式可以提供一种图像传感器，其能够在能使用TOF系统的环境中克服环境光的约束。图像传感器可以包括用于改善使用TOF系统的移动设备、监测设备、自动化设备或计算设备的利用的装置。该装置可以使得TOF系统能够很好地工作，而不管诸如室内、室外、夜间或白天的特定环境如何。

此外，本公开的一个实施方式可以提供一种能够输出3D图像的成像设备。一种装置能够减少或避免配备有TOF感测系统的成像设备中的周围环境的影响，该TOF感测系统能够获得关于场景中的物体的深度信息，并且输出包括深度信息的三维图像。

在一个实施方式中，一种在TOF感测系统中使用的图像传感器可以包括：像素阵列，其包括多个像素，每个像素包括至少一个光电二极管，并且每个像素生成对应于入射光的电荷量；比较电路，其被配置成将分别基于从每个像素输出的电荷量而独立改变的电压电平与参考电压进行比较，以输出比较结果；以及校准电路，其被配置成基于比较结果而等量地调节电压电平。

作为示例而非限制，校准电路被配置成当以预定量调节电压电平时保持电压电平之间的差。

校准电路还可以被配置成向像素阵列提供预设量的电流。

像素可以包括：复位栅极，其联接到至少一个光电二极管，并且被配置成响应于复位信号来复位电荷量；传输栅极，其被配置成响应于调制信号而输出基于电荷量的像素电压；存取栅极，其被配置成响应于从传输栅极传输的像素电压而导通；以及选择栅极，其被配置成响应于选择信号而选择性地输出从存取栅极输出的电压。

校准电路还可以被配置成：检查传输栅极和至少一个光电二极管之间的基于电荷量而变化的电势；并且调节传输栅极和存取栅极之间的像素电压。

校准电路可以包括电流源，其被配置成向像素阵列提供电流以用于调节电压电平。

电流源可以包括：开关晶体管，其联接到每个像素并且响应于比较结果而导通；以及可变电阻器，其联接到电源并且被配置成确定电流的量。

像素阵列可以具有多个像素沿着多个行和多个列排列的结构。校准电路可以逐行控制像素。

图像传感器还可以包括电流提供电路，其被配置成响应于电流控制信号而确定由校准电路提供的电流的量。电流提供电路和校准电路作为电流镜工作。