[发明专利]图像感测装置及其操作方法以及图像感测方法

说明书

本申请涉及图像感测装置及其操作方法以及图像感测方法。一种图像感测装置包括：光学发射器，其向目标对象输出调制信号；光学接收器，其根据相位控制信号来生成与来自目标对象的反射信号对应的像素信号；图像处理器，其基于像素信号来计算深度相位并且根据相位偏移信号来补偿深度相位以输出深度信息信号；驱动控制电路，其生成与调制信号的相位对应的相位控制信号并且根据相位偏移信号来设定调制信号与相位控制信号之间的初始相位差；以及偏移计算电路，其设定多个参考相位，在所设定的多个参考相位当中选择最接近深度相位的参考相位，并且生成表示所选参考相位与深度相位之间的相位差的相位偏移信号。

技术领域

本公开涉及半导体设计技术，具体地，涉及一种使用飞行时间(TOF)方案获取深度信息的图像感测装置。

背景技术

TOF系统通过测量光或信号的飞行时间来计算从原点到对象的距离。通常，飞行时间是光或信号从源传播到对象的时间和/或光或信号从对象传播回到源的时间。原点可以是光或信号的源，例如使用TOF系统的TOF传感器。TOF传感器基于距离输出包括对象的深度信息的图像。传统传感器能够输出表示对象的颜色和形状的二维(2D)图像，但是TOF传感器可输出不仅表示对象的2D图像而且表示对象的深度的三维(3D)图像。

发明内容

本发明的各种实施方式涉及一种能够基于通过TOF方案获取的深度信息来调节从光学发射器输出的调制信号与用于控制光学接收器的相位控制信号之间的初始相位偏移的图像感测装置及其图像感测方法。

根据本发明的实施方式，一种图像感测装置包括：光学发射器，其被设置为向目标对象输出调制信号；光学接收器，其被设置为根据相位控制信号来生成与来自目标对象的反射信号对应的像素信号；图像处理器，其被设置为基于像素信号来计算深度相位并且根据相位偏移信号来补偿深度相位以输出深度信息信号；驱动控制电路，其被设置为生成与调制信号的相位对应的相位控制信号并且根据相位偏移信号来设定调制信号与相位控制信号之间的初始相位差；以及偏移计算电路，其被设置为设定多个参考相位，在所设定的多个参考相位当中选择最接近深度相位的参考相位，并且生成表示所选参考相位与深度相位之间的相位差的相位偏移信号。

根据本发明的实施方式，一种图像感测方法包括以下步骤：在光学发射器处向目标对象输出调制信号；在光学接收器处根据相位控制信号来生成与来自目标对象的反射信号对应的像素信号；基于像素信号来计算深度相位；设定多个参考相位，在所设定的多个参考相位当中选择最接近深度相位的参考相位，并且生成表示所选参考相位与深度相位之间的相位差的相位偏移信号；根据相位偏移信号来设定调制信号与相位控制信号之间的初始相位差；以及根据相位偏移信号来补偿深度相位以输出深度信息信号。

根据本发明的实施方式，一种图像感测装置的操作方法包括以下步骤：生成源信号并且将源信号输出到目标；接收作为从目标反射的源信号的反射信号；生成相位相对于源信号滞后由偏移信号所指示的预定量的控制信号；通过经由控制信号控制单位像素来基于反射信号生成像素信号；基于像素信号来计算深度相位；通过根据偏移信号补偿深度相位来输出深度信息；在多个参考相位当中选择一个参考相位，所选参考相位相对于深度相位具有最小偏移；以及更新偏移信号以表示所述最小偏移。

根据本发明的实施方式，使用TOF方案来获取深度信息的图像感测装置可基于深度信息来设定调制信号与相位控制信号之间的初始相位偏移。此外，图像感测装置可使用初始相位偏移来补偿所获取的深度信息，从而使深度误差最小化并且获得准确的深度信息。

附图说明

图1是示出使用飞行时间(TOF)方案的图像感测装置的操作的图。

图2是示出根据本发明的第一实施方式的使用TOF方案的图像感测装置的框图。

图3是示出根据本发明的第一实施方式的图2的像素阵列的配置图。

图4是用于描述使用TOF方案的图像感测装置的操作的时序图。