專利名稱：深度傳感器、深度信息誤差補償方法及信號處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
發(fā)明構(gòu)思的示例性實施例涉及深度信息計算，更具體地講，涉及使用飛行時間(TOF)原理的深度傳感器及其深度信息誤差補償方法以及包括所述深度傳感器的信號處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
當(dāng)使用飛行時間的深度傳感器通過使用具有相位差0°、90°、180°和270°的多個信號沒有同時檢測到多個像素信號時，深度傳感器可通過使用因時間間隔而具有相位差的多個信號來檢測多個像素信號。然而，在深度傳感器通過使用因時間間隔而具有相位差的多個信號檢測多個像素信號的同吋，當(dāng)目標(biāo)對象快速或橫向移動時，深度傳感器可測量包括深度信息誤差的深度信息。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明構(gòu)思提供了ー種深度傳感器、深度信息誤差補償方法和具有該深度傳感器的信號處理系統(tǒng)，所述深度傳感器可將在不同時間間隔中檢測的多個像素信號中的每個像素信號相互比較，井根據(jù)比較結(jié)果補償深度信息誤差。發(fā)明構(gòu)思的至少ー個示例性實施例指向ー種深度信息誤差補償方法，所述方法包括將調(diào)制的光輸出到目標(biāo)對象；在第一時間間隔中的不同檢測時間點對多個第一像素信號進行第一檢測，所述第一像素信號表示在第一時間間隔期間從目標(biāo)對象反射的光；在第ニ時間間隔的不同檢測時間點對多個第二像素信號進行第二檢測，所述第二像素信號表示在第二時間間隔期間從目標(biāo)對象反射的光；將所述多個第一像素信號中的每個第一像素信號和所述多個第二像素信號中的每個第二像素信號進行比較；根據(jù)所述比較步驟計算到目標(biāo)對象的深度信息。所述第一檢測步驟和第二檢測步驟包括累積由于至少ー個深度像素的光電門控制信號的相位差0°、90°、180°和270°而產(chǎn)生的電子。
計算到目標(biāo)對象的深度信息的步驟包括基于比較步驟產(chǎn)生多個比較值；確定所述多個比較值中的每個比較值是否大于閾值；根據(jù)確定步驟計算相位差；基于在第一時間間隔和第二時間間隔期間反射的光的頻率和相位差計算深度信息。如果深度像素具有一抽頭像素結(jié)構(gòu)，則計算相位差的步驟包括如果所述多個比較值中的每個比較值小于閾值，則使用所述多個第二像素信號計算相位差。如果深度像素具有一抽頭像素結(jié)構(gòu)并且所述多個比較值中的ー個比較值大于閾值，則計算相位差的步驟包括使用所述多個第二像素信號補償?shù)侥繕?biāo)對象的深度信息誤差；或使用與超過閾值的所述ー個比較值相應(yīng)的第一像素信號和除了與所述ー個比較值相應(yīng)的第二像素信號之外的第二像素信號來計算相位差。如果深度像素具有一抽頭像素結(jié)構(gòu)，并且如果所述多個比較值中的兩個比較值大于閾值，則所述計算相位差的步驟使用分別與所述兩個比較值相應(yīng)的兩個第一像素信號和除了分別與所述兩個比較值相應(yīng)的兩個第二像素信號之外的第二像素信號來計算相位差。如果深度像素具有一抽頭像素結(jié)構(gòu)，計算相位差的步驟包括如果所述多個比較值中的三個比較值大于閾值，則使用分別與所述三個比較值相應(yīng)的三個第二像素信號來計算相位差。如果深度像素具有一抽頭像素結(jié)構(gòu)，則計算相位差的步驟包括如果所述多個比較值中的每個比較值大于閾值，則使用所述多個第二像素信號計算相位差。
如果深度像素具有兩抽頭像素結(jié)構(gòu)，并且所述多個比較值中的每個比較值小于閾值，則計算相位差的步驟通過使用所述多個第二像素信號計算相位差。如果深度像素具有兩抽頭像素結(jié)構(gòu)，并且所述多個比較值中的ー個比較值或兩個比較值大于閾值，則計算相位差的步驟包括使用分別與所述兩個比較值相應(yīng)的兩個第一像素信號和除了分別與所述兩個比較值相應(yīng)的兩個第二像素信號之外的第二像素信號，來計算相位差。如果深度像素具有兩抽頭像素結(jié)構(gòu)，并且所述多個比較值中的三個或多于三個的比較值大于閾值，則所述計算相位差的步驟包括使用所述多個第二像素信號計算相位差。示例性實施例指向ー種深度傳感器，所述深度傳感器包括光源，被配置為將調(diào)制的光輸出到目標(biāo)對象；深度像素，被配置為在第一時間間隔中的不同檢測時間點檢測多個第一像素信號，并且在第二時間間隔中的不同檢測時間點檢測多個第二像素信號，所述第一像素信號和第二像素信號表示從目標(biāo)對象反射的光；數(shù)字電路，被配置為將所述多個第一像素信號和所述多個第二像素信號中的每ー個分別轉(zhuǎn)換為多個第一數(shù)字像素信號和多個第二數(shù)字像素信號；存儲器，被配置為存儲所述多個第一數(shù)字像素信號和所述多個第二數(shù)字像素信號；深度誤差補償器，被配置為將所述多個第一數(shù)字像素信號與所述多個第二數(shù)字像素信號分別進行比較，并根據(jù)比較結(jié)果計算到目標(biāo)對象的深度信息。深度誤差補償器被配置為基于比較結(jié)果產(chǎn)生比較值，確定多個比較值中的每個比較值是否大于閾值，根據(jù)確定結(jié)果計算相位差，并基于反射的光的頻率和相位差計算深度信息。如果深度像素具有一抽頭像素結(jié)構(gòu)，并且所述多個比較值中的每個比較值小于閾值，則深度誤差補償器被配置為使用所述多個第二數(shù)字像素信號計算相位差。如果深度像素具有一抽頭像素結(jié)構(gòu)，并且所述多個比較值中的ー個比較值大于閾值，則深度誤差補償器被配置為使用所述多個第二數(shù)字像素信號補償?shù)侥繕?biāo)對象的深度信息誤差；或者使用與所述ー個比較值相應(yīng)的第一數(shù)字像素信號和除了與所述ー個比較值相應(yīng)的第二數(shù)字像素信號之外的第二數(shù)字像素信號來計算相位差。如果深度像素具有一抽頭像素結(jié)構(gòu)，并且所述多個比較值中的兩個比較值大于閾值，則深度誤差補償器被配置為通過使用分別與所述兩個比較值相應(yīng)的兩個第一數(shù)字像素信號和除了分別與所述兩個比較值相應(yīng)的兩個第二數(shù)字像素信號之外的第二數(shù)字像素信號來計算相位差。
如果深度像素具有一抽頭像素結(jié)構(gòu)，并且所述多個比較值中的三個比較值大于閾值，則深度誤差補償器被配置為使用分別與所述三個比較值相應(yīng)的第二數(shù)字像素信號來計算相位差。如果深度像素具有一抽頭像素結(jié)構(gòu)，并且所述多個比較值中的每個比較值大于閾值，則深度誤差補償器被配置為使用所述多個第二數(shù)字像素信號計算相位差。如果深度像素具有兩抽頭像素結(jié)構(gòu)，并且所述多個比較值中的每個比較值小于閾值，則深度誤差補償器被配置為通過使用所述多個第二數(shù)字像素信號計算相位差。如果深度像素具有兩抽頭像素結(jié)構(gòu)，并且所述多個比較值中的ー個比較值或兩個比較值大于閾值，則深度誤差補償器被配置為使用分別與所述兩個比較值相應(yīng)的兩個第一數(shù)字像素信號和除了分別與所述兩個比較值相應(yīng)的兩個第二數(shù)字像素信號之外的 第二數(shù)字像素信號，來計算相位差。如果深度像素具有兩抽頭像素結(jié)構(gòu)，并且所述多個比較值中的三個或三個以上的比較值大于閾值，則深度誤差補償器被配置為使用所述多個第二數(shù)字像素信號計算相位差。至少ー個示例性實施例指向ー種信號處理系統(tǒng)，所述信號處理系統(tǒng)包括深度傳感器；和處理器，用于控制深度傳感器的操作。所述深度傳感器包括光源，被配置為將調(diào)制的光輸出到目標(biāo)對象；深度像素，被配置為在第一時間間隔中的不同檢測時間點檢測多個第一像素信號，并且在第二時間間隔中的不同檢測時間點檢測多個第二像素信號，所述第一像素信號和第二像素信號表示從目標(biāo)對象反射的光；數(shù)字電路，被配置為將所述多個第一像素信號和所述多個第二像素信號中的每ー個轉(zhuǎn)換為多個第一數(shù)字像素信號和多個第二數(shù)字像素信號中的每一個；存儲器，被配置為存儲所述多個第一數(shù)字像素信號和所述多個第二數(shù)字像素信號；深度誤差補償器，被配置為將所述多個第一數(shù)字像素信號與所述多個第二數(shù)字像素信號分別進行比較，并根據(jù)比較結(jié)果計算到目標(biāo)對象的深度信息。至少ー個示例性實施例指向ー種三維圖像傳感器，所述三維圖像傳感器包括光源，被配置為將調(diào)制的光輸出到目標(biāo)對象；包括深度像素的像素陣列，所述深度像素被配置為在第一時間間隔中的不同檢測時間點檢測多個第一像素信號，并且在第二時間間隔中的不同檢測時間點檢測多個第二像素信號，所述第一像素信號和第二像素信號表示從目標(biāo)對象反射的光，所述像素陣列還包括用于輸出紅色、緑色和藍色(RGB)像素信號的RGB像素；和圖像信號處理器，被配置為產(chǎn)生三維圖像信息，其中，圖像信號處理器被配置為將從所述多個第一像素信號轉(zhuǎn)換的多個第一數(shù)字像素信號和從所述多個第二像素信號轉(zhuǎn)換的多個第二數(shù)字像素信號分別進行比較，并基于根據(jù)比較結(jié)果的到目標(biāo)對象的深度信息和與所述RGB像素信號相應(yīng)的RGB數(shù)字信號產(chǎn)生三維圖像信息。至少ー個示例性實施例指向ー種操作圖像傳感器的方法，所述操作圖像傳感器的方法包括在第一時間間隔期間獲得多個第一像素信號，所述第一像素信號表示在第一時間間隔中的時間點期間從對象反射的光；在第二時間間隔期間獲得多個第二像素信號，所述第二像素信號表示在第二時間間隔中的時間點期間從對象反射的光；基于所述多個第一像素信號和所述多個第二像素信號產(chǎn)生值；確定所述值中的至少ー個是否小于閾值，并基于所述值中的至少ー個是否超過閾值確定相位差，所述相位差表示所述第一像素信號和所述第二像素信號中的至少ー個和由圖像傳感器產(chǎn)生的控制信號之間的相位差。


從下面結(jié)合附圖對實施例的描述中，發(fā)明構(gòu)思的這些和/或其他方面和優(yōu)點將會更清楚并更容易被理解，其中圖I是根據(jù)示例性實施例的深度傳感器的框圖；圖2是在圖I的陣列中示出的ー抽頭深度像素的平面圖；圖3是按1-1’切開圖2的ー抽頭深度像素的橫截面圖；圖4是示出用于控制包括在圖I中示出的ー抽頭深度像素中的光電門的光電門控制信號的時序圖；
圖5是用于解釋通過使用圖I中示出的ー抽頭深度像素連續(xù)檢測的多個像素信號的時序圖；圖6A是用于解釋通過使用通過利用圖I中示出的ー抽頭深度像素連續(xù)檢測的多個像素信號計算深度信息的方法的示圖的示例；圖6B是用于解釋通過使用通過利用圖I中示出的ー抽頭深度像素連續(xù)檢測的多個像素信號計算深度信息的方法的另ー示例的示圖；圖6C是用于解釋通過使用通過利用圖I中示出的ー抽頭深度像素連續(xù)檢測的多個像素信號計算深度信息的方法的另ー示例的示圖；圖6D是用于解釋通過使用通過利用圖I中示出的ー抽頭深度像素連續(xù)檢測的多個像素信號計算深度信息的方法的另ー示例的示圖；圖6E是用于解釋通過使用通過利用圖I中示出的ー抽頭深度像素連續(xù)檢測的多個像素信號計算深度信息的方法的另ー示例的示圖；圖7是用于解釋根據(jù)示例性實施例的深度信息誤差補償方法的流程圖；圖8是用于示出包括使用傳統(tǒng)估計算法的深度傳感器的深度信息誤差和根據(jù)示例性實施例的圖I中示出的深度傳感器的深度信息誤差補償?shù)那€圖的示例；圖9是根據(jù)另ー示例性實施例的深度傳感器的框圖；圖10是圖9的陣列中使出的兩抽頭深度像素的平面圖；圖11是按1-1’切開圖9中使出的兩抽頭深度像素的橫截面圖；圖12是示出用于控制包括在圖9中示出的兩抽頭深度像素中的多個光電門的光電門控制信號的時序圖；圖13是用于解釋通過使用圖9中示出的兩抽頭深度像素連續(xù)檢測的多個像素信號的時序圖；圖14A是用于解釋通過使用通過利用圖9中示出的兩抽頭深度像素連續(xù)檢測的多個像素信號計算深度信息的方法的示例的示圖；圖14B是用于解釋通過使用通過利用圖9中示出的兩抽頭深度像素連續(xù)檢測的多個像素信號計算深度信息的方法的另ー示例的示圖；圖14C是用于解釋通過使用通過利用圖9中示出的兩抽頭深度像素連續(xù)檢測的多個像素信號計算深度信息的方法的另ー示例的示圖；圖15是用于解釋根據(jù)另ー示例性實施例的深度信息誤差補償方法的流程圖；圖16A是三維圖像傳感器的単位像素陣列的示例；
圖16B是三維圖像傳感器的単位像素陣列的另ー示例；圖17是根據(jù)示例性實施例的三維圖像傳感器的框圖；圖18是包括圖17中示出的三維圖像傳感器的圖像處理系統(tǒng)的框圖；圖19是示出根據(jù)示例性實施例的彩色圖像傳感器和包括深度傳感器的圖像處理系統(tǒng)的框圖；圖20是包括根據(jù)另ー示例性實施例的深度傳感器的信號處理系統(tǒng)的框圖。
具體實施例方式下面將參照示出一些示例性實施例的附圖來更全面地描述各種示例性實施例。然而，可以以多種不同形式來實施發(fā)明構(gòu)思，并且發(fā)明構(gòu)思不應(yīng)該被解釋為限于這里闡述的示例性實施例。相反，提供這些示例性實施例，從而本公開將會是徹底和完整的，井向本領(lǐng) 域的那些技術(shù)人員全面?zhèn)鬟_發(fā)明構(gòu)思的范圍。在附圖中，為了清楚起見，可夸大部件的大小和相對大小。相同的標(biāo)號始終指相同的部件。將理解盡管術(shù)語第一、第二、第三等在這里可被用于描述各種部件，但是這些部件不應(yīng)該被這些術(shù)語所限制。這些術(shù)語用于區(qū)分ー個部件與另一部件。因此，在不脫離發(fā)明構(gòu)思的教導(dǎo)的情況下，下面討論的第一部件可被稱作第二部件。如這里所使用的，術(shù)語“和/或”包括相關(guān)的列出的項的ー個或多個任意組合和所有組合。將理解當(dāng)部件被稱作“連接”或“接合”到另一部件吋，該部件可直接連接或接合到另一部件或者可存在中間部件。相反，當(dāng)部件被稱作“直接連接”或“直接接合”到另一部件時，不存在中間部件。應(yīng)該以相同的方式解釋其他用于描述部件之間的關(guān)系的詞語(例如，“在......之間”與“直接在......之間”，“與......相鄰”與“與......直接相鄰”
坐^
寸ノ ο這里使用的術(shù)語只是為了描述特定示例性實施例的目的，而不意圖限制發(fā)明構(gòu)思。如這里所使用的，単數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚地有相反的表示。應(yīng)該進一歩理解，在說明書中使用的術(shù)語“包含”、“包括”表示存在提到的特征、整數(shù)、步驟、操作、部件和/或元件，但是不排除ー個或多個其他特征、整數(shù)、步驟、操作、部件、元件和/或它們的組合的存在或增加。除非另有限定，這里使用的所有術(shù)語(包括科技術(shù)語)具有與這些發(fā)明構(gòu)思所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的相同含義。還應(yīng)該理解，比如在通用詞典中定義的術(shù)語應(yīng)該被解釋為具有與相關(guān)領(lǐng)域的環(huán)境中它們的含義一致的含義，不應(yīng)該被解釋為理想化的或者過于形式意義的，除非在這里清楚地這樣定義。圖I是根據(jù)示例性實施例的深度傳感器的框圖，圖2是在圖I的陣列中示出的一抽頭深度像素的平面圖，圖3是按1-1’切開圖2的ー抽頭深度像素的橫截面圖，圖4是用于控制包括在圖I所示的ー抽頭深度像素中的光電門的多個光電門控制信號的時序圖，圖5是用于解釋通過使用在圖I中示出的一抽頭的深度像素連續(xù)檢測的多個像素信號的時序圖。參照圖I至圖5，可通過使用飛行時間(TOF)原理測量距離或深度的深度傳感器10包括半導(dǎo)體芯片20、光源32和透鏡模塊34，其中，所述半導(dǎo)體芯片20包括布置多個ー抽頭深度像素(檢測器或傳感器)23的陣列22。
在陣列22中二維地實現(xiàn)的多個ー抽頭深度像素23的每個ー抽頭深度像素包括光電門110。而且，多個ー抽頭深度像素23中的每個ー抽頭深度像素包括用于信號處理的多個晶體管。行解碼器24響應(yīng)于從時序控制器(TC) 26輸出的行地址選擇多行中的一行。這里，行表示在陣列22中以X方向布置的多個ー抽頭深度像素的集合。
光電門控制器(TG C0N) 28可在時序控制器26的控制下產(chǎn)生第一光電門控制信號Ga并將它提供給陣列22。根據(jù)不例性實施例,在將第一光電門控制信號Ga提供給陣列22之后,光電門控制器28可在時序控制器26的控制下產(chǎn)生光電門控制信號,例如,第二光電門控制信號Gb、第三光電門控制信號Ge和第四光電門控制信號Gd，并進一歩將它們提供給陣列22，從而增加
距離測量的可靠性。如圖4所不,第一光電門控制信號Ga和第三光電門控制信號Ge之間的相位差是90°，第一光電門控制信號Ga和第二光電門控制信號Gb之間的相位差是180°，第一光電門控制信號Ga和第四光電門控制信號Gd之間的相位差是270°。光源驅(qū)動器30可在時序控制器26的控制下產(chǎn)生可驅(qū)動光源32的時鐘信號MLS。光源32可響應(yīng)于時鐘信號MLS將調(diào)制的光學(xué)信號發(fā)射到目標(biāo)對象40。發(fā)光二極管(LED)、有機發(fā)光二極管(OLED)、有源矩陣有機發(fā)光二極管(AMOLED)或激光二極管可被用作光源32。為了便于解釋，將調(diào)制的光學(xué)信號假設(shè)為與時鐘信號MLS相同。調(diào)制的光學(xué)信號可以是正弦波或方波。光源驅(qū)動器30將時鐘信號MLS或者關(guān)于時鐘信號MLS的信息提供給光電門控制器28。因此,光電門控制器28產(chǎn)生與時鐘信號MLS具有相同相位的第一光電門控制信號Ga和與時鐘信號MLS具有180°的相位差的第二光電門控制信號Gb。另外，光電門控制器28產(chǎn)生與時鐘信號MLS具有90°的相位差的第三光電門控制信號Ge和與時鐘信號MLS具有270°的相位差的第四光電門控制信號Gd。例如,光電門控制器28和光源驅(qū)動器30可彼此同步并進行操作?？梢砸酝该鞫嗑Ч鑱韺崿F(xiàn)光電門110。根據(jù)示例性實施例，可以以銦錫氧化物或錫摻雜氧化銦(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)或氧化鋅(ZnO)來實現(xiàn)光電門110。光電門110可通過經(jīng)過透鏡模塊34輸入的近紅外線。從目標(biāo)對象反射從光源32輸出的調(diào)制的光學(xué)信號，如下所述來計算當(dāng)目標(biāo)對象40具有不同距離Zl、Z2和Z3時的距離Z。例如，當(dāng)調(diào)制的光學(xué)信號(例如時鐘信號MLS)是cos ω t，入射到ー抽頭深度像素23的光學(xué)信號或通過ー抽頭深度像素23檢測的光學(xué)信號(例如40’41’42’或A3’)是cos( t+9)時，按飛行時間的相位偏移(Θ)或者相位差(Θ)如等式I所示。[等式I]Θ = 2 X ω X Z/C = 2 X (2 31 f) X Z/C這里，C是飛行速度。因此，如等式2所示來計算從光源32或陣列22到目標(biāo)對象40的距離Z。如下面將更詳細(xì)地描述的那樣，距離Z也可稱作深度信息D(K)。[等式2]
Z= θ X C/ (2 X ω) = θ X C/ (2 X (2 π f))多個反射的光學(xué)信號通過透鏡模塊34入射到陣列22。這里，透鏡模塊34可包括透鏡和紅外帶通濾光片。深度傳感器10包括圍著透鏡模塊34以圓形布置的多個光源，但是，為了解釋方便，僅不出了ー個光源32。可以通過多個傳感器23對通過透鏡模塊34入射到陣列22的多個光學(xué)信號解調(diào)。也就是說，通過透鏡模塊34入射到陣列22的光學(xué)信號可形成圖像。參照圖2至圖4，在P型基底100的內(nèi)部形成浮置擴散區(qū)114。浮置擴散區(qū)114可連接到驅(qū)動晶體管S/F的柵極。驅(qū)動晶體管S/F可執(zhí)行源極跟隨器的功能。浮置擴散區(qū)114可摻雜N型雜質(zhì)。在P型基底100上形成氧化硅，在氧化硅上形成光電門110并且形成轉(zhuǎn)移晶體管 112。P型基底100可以是摻雜了 P-的外延基底。在累積(integration)間隔將第一光電門控制信號Ga提供給光電門110，這被稱作電荷收集操作。另外，用于將光學(xué)電荷(optical charge)發(fā)送到浮置擴散區(qū)114的發(fā)送控制信號TX被提供給轉(zhuǎn)移晶體管112的柵極，并且它被稱作電荷發(fā)送操作，其中，在位于光電門110的下部的P型基底100中產(chǎn)生所述光學(xué)電荷。根據(jù)示例性實施例,橋接擴散區(qū)(bridging diffusion region) 116還可形成在位于光電門Iio的下部和轉(zhuǎn)移晶體管112的下部之間的P型基底100中。橋接擴散區(qū)116可摻雜N型雜質(zhì)。通過光電門110入射到P型基底100內(nèi)的光學(xué)信號產(chǎn)生所述光學(xué)電荷。當(dāng)具有第ー電平(例如，I. 0V)的發(fā)送控制信號TX被提供給轉(zhuǎn)移晶體管112的柵極，并且具有第一電平(例如，3. 3V)的第一光電門控制信號Ga被提供給光電門110時，在光電門110的下部收集在P型基底100內(nèi)產(chǎn)生的電荷，收集的電荷被發(fā)送到浮置擴散區(qū)114(例如，當(dāng)沒有形成橋接擴散區(qū)116吋)或通過橋接擴散區(qū)116被發(fā)送到浮置擴散區(qū)114(例如，當(dāng)形成了橋接擴散區(qū)116吋)。這里，VHA是當(dāng)具有第一電平的第一光電門控制信號Ga被提供給光電門110時累積電勢或電荷的區(qū)域。此外，當(dāng)具有第一電平(例如，1.0V)的發(fā)送控制信號TX被提供給轉(zhuǎn)移晶體管112的柵極，并且具有低電平(例如，0V)的第一光電門控制信號Ga被提供給光電門110時,在位于光電門110的下部的P型基底100內(nèi)產(chǎn)生光學(xué)電荷，但是產(chǎn)生的電荷不被發(fā)送到浮置擴散區(qū)114。第二光電門控制信號Gb、第三光電門控制信號Ge和第四光電門控制信號Gd被提供給光電門110時的電荷收集操作和電荷發(fā)送操作與第一光電門控制信號Ga被提供給光電門110時的電荷收集操作和電荷發(fā)送操作相似。ー抽頭深度像素23在固定時間(例如，累積時間)期間累積光學(xué)電子或光學(xué)電荷，并輸出根據(jù)累積的結(jié)果產(chǎn)生的像素信號A0’和A2’或Al’和A3’。如等式3所示通過多個ー抽頭深度像素23中的每個ー抽頭深度像素產(chǎn)生的每個像素信號Ak’。[等式3]
權(quán)利要求
1.一種用于深度傳感器的深度信息誤差補償方法，所述方法包括 將調(diào)制的光輸出到目標(biāo)對象； 通過深度像素在第一時間間隔中的不同檢測時間點對多個第一像素信號進行第一檢測，所述第一像素信號表示在第一時間間隔期間從目標(biāo)對象反射的光； 在第二時間間隔的不同檢測時間點對多個第二像素信號進行第二檢測，所述第二像素信號表示在第二時間間隔期間從目標(biāo)對象反射的光； 分別將所述多個第一像素信號和所述多個第二像素信號進行比較； 根據(jù)所述比較步驟計算到目標(biāo)對象的深度信息。
2.如權(quán)利要求I所述的深度信息誤差補償方法，其中，所述第一檢測步驟和第二檢測步驟包括在時間段中累積由于至少ー個深度像素的光電門控制信號的相位差0°、90°、180°和270°而出現(xiàn)的電子。
3.如權(quán)利要求I所述的深度信息誤差補償方法，其中，計算到目標(biāo)對象的深度信息的步驟包括 基于比較步驟產(chǎn)生多個比較值； 確定所述多個比較值中的每個比較值是否大于閾值； 根據(jù)確定步驟計算相位差； 基于在第一時間間隔和第二時間間隔期間反射的光的頻率和相位差計算深度信息。
4.如權(quán)利要求3所述的深度信息誤差補償方法，其中，如果深度像素具有一抽頭像素結(jié)構(gòu)，則計算相位差的步驟包括 如果所述多個比較值中的每個比較值小于閾值，則使用所述多個第二像素信號計算相位差。
5.如權(quán)利要求3所述的深度信息誤差補償方法，其中，如果深度像素具有一抽頭像素結(jié)構(gòu)并且所述多個比較值中的ー個比較值大于閾值，則計算相位差的步驟包括 使用所述多個第二像素信號補償?shù)侥繕?biāo)對象的深度信息誤差；或使用與超過閾值的所述ー個比較值相應(yīng)的第一像素信號和除了與所述ー個比較值相應(yīng)的第二像素信號之外的第二像素信號來計算相位差。
6.如權(quán)利要求3所述的深度信息誤差補償方法，其中，如果深度像素具有一抽頭像素結(jié)構(gòu)，并且所述多個比較值中的兩個比較值大于閾值，則所述計算相位差的步驟使用分別與所述兩個比較值相應(yīng)的兩個第一像素信號和除了分別與所述兩個比較值相應(yīng)的兩個第ニ像素信號之外的第二像素信號來計算相位差。
7.如權(quán)利要求3所述的深度信息誤差補償方法，其中，如果深度像素具有一抽頭像素結(jié)構(gòu)，計算相位差的步驟包括 如果所述多個比較值中的三個比較值大于閾值，則使用分別與所述三個比較值相應(yīng)的三個第二像素信號來計算相位差。
8.如權(quán)利要求3所述的深度信息誤差補償方法，其中，如果深度像素具有一抽頭像素結(jié)構(gòu)，并且所述多個比較值中的每個比較值大于閾值，則計算相位差的步驟包括 使用所述多個第二像素信號計算相位差。
9.如權(quán)利要求3所述的深度信息誤差補償方法，其中，如果深度像素具有兩抽頭像素結(jié)構(gòu)，并且所述多個比較值中的每個比較值小于閾值，則計算相位差的步驟通過使用所述多個第二像素信號計算相位差。
10.如權(quán)利要求3所述的深度信息誤差補償方法，其中，如果深度像素具有兩抽頭像素結(jié)構(gòu)，并且所述多個比較值中的ー個比較值或兩個比較值大于閾值，則計算相位差的步驟包括 使用分別與所述兩個比較值相應(yīng)的兩個第一像素信號和除了分別與所述兩個比較值相應(yīng)的兩個第二像素信號之外的第二像素信號，來計算相位差。
11.如權(quán)利要求3所述的深度信息誤差補償方法，其中，如果深度像素具有兩抽頭像素結(jié)構(gòu)，并且所述多個比較值中多于三個的比較值大于閾值，則所述計算相位差的步驟包括 使用所述多個第二像素信號計算相位差。
12.ー種深度傳感器，包括 光源，被配置為將調(diào)制的光輸出到目標(biāo)對象； 深度像素，被配置為在第一時間間隔中的不同檢測時間點檢測多個第一像素信號，并且在第二時間間隔中的不同檢測時間點檢測多個第二像素信號，所述第一像素信號和第二像素信號表示從目標(biāo)對象反射的光； 數(shù)字電路，被配置為將所述多個第一像素信號和所述多個第二像素信號中的每ー個分別轉(zhuǎn)換為多個第一數(shù)字像素信號和多個第二數(shù)字像素信號； 存儲器，被配置為存儲所述多個第一數(shù)字像素信號和所述多個第二數(shù)字像素信號； 深度誤差補償器，被配置為將所述多個第一數(shù)字像素信號與所述多個第二數(shù)字像素信號分別進行比較，并根據(jù)比較結(jié)果計算到目標(biāo)對象的深度信息。
13.如權(quán)利要求12所述的深度傳感器，其中，深度誤差補償器被配置為基于比較結(jié)果產(chǎn)生比較值，確定多個比較值中的每個比較值是否大于閾值，根據(jù)確定結(jié)果計算相位差，并基于反射的光的頻率和相位差計算深度信息。
14.如權(quán)利要求13所述的深度傳感器，其中，如果深度像素具有一抽頭像素結(jié)構(gòu)，并且所述多個比較值中的每個比較值小于閾值，則深度誤差補償器被配置為使用所述多個第二數(shù)字像素信號計算相位差。
15.如權(quán)利要求13所述的深度傳感器，其中，如果深度像素具有一抽頭像素結(jié)構(gòu)，并且所述多個比較值中的ー個比較值大于閾值，則深度誤差補償器被配置為使用所述多個第二數(shù)字像素信號補償?shù)侥繕?biāo)對象的深度信息誤差；或者使用與所述ー個比較值相應(yīng)的第一數(shù)字像素信號和除了與所述ー個比較值相應(yīng)的第二數(shù)字像素信號之外的第二數(shù)字像素信號來計算相位差。
16.如權(quán)利要求13所述的深度傳感器，其中，如果深度像素具有一抽頭像素結(jié)構(gòu)，并且所述多個比較值中的兩個比較值大于閾值，則深度誤差補償器被配置為通過使用分別與所述兩個比較值相應(yīng)的兩個第一數(shù)字像素信號和除了分別與所述兩個比較值相應(yīng)的兩個第ニ數(shù)字像素信號之外的第二數(shù)字像素信號來計算相位差。
17.如權(quán)利要求13所述的深度傳感器，其中，如果深度像素具有一抽頭像素結(jié)構(gòu)，并且所述多個比較值中的三個比較值大于閾值，則深度誤差補償器被配置為使用分別與所述三個比較值相應(yīng)的第二數(shù)字像素信號來計算相位差。
18.如權(quán)利要求13所述的深度傳感器，其中，如果深度像素具有一抽頭像素結(jié)構(gòu)，并且所述多個比較值中的每個比較值大于閾值，則深度誤差補償器被配置為使用所述多個第二數(shù)字像素信號計算相位差。
19.如權(quán)利要求13所述的深度傳感器，其中，如果深度像素具有兩抽頭像素結(jié)構(gòu)，并且所述多個比較值中的每個比較值小于閾值，則深度誤差補償器被配置為通過使用所述多個第二數(shù)字像素信號計算相位差。
20.如權(quán)利要求13所述的深度傳感器，其中，如果深度像素具有兩抽頭像素結(jié)構(gòu)，并且所述多個比較值中的ー個比較值或兩個比較值大于閾值，則深度誤差補償器被配置為使用分別與所述兩個比較值相應(yīng)的兩個第一數(shù)字像素信號和除了分別與所述兩個比較值相應(yīng)的兩個第二數(shù)字像素信號之外的第二數(shù)字像素信號，來計算相位差。
21.如權(quán)利要求13所述的深度傳感器，其中，如果深度像素具有兩抽頭像素結(jié)構(gòu)，并且所述多個比較值中的三個或三個以上的比較值大于閾值，則深度誤差補償器被配置為使用所述多個第二數(shù)字像素信號計算相位差。
22.—種信號處理系統(tǒng),包括 深度傳感器；和 處理器，用于控制深度傳感器的操作，其中，所述深度傳感器包括 光源，被配置為將調(diào)制的光輸出到目標(biāo)對象； 深度像素，被配置為在第一時間間隔中的不同檢測時間點檢測多個第一像素信號，并且在第二時間間隔中的不同檢測時間點檢測多個第二像素信號，所述第一像素信號和第二像素信號表示從目標(biāo)對象反射的光； 數(shù)字電路，被配置為將所述多個第一像素信號和所述多個第二像素信號中的每ー個轉(zhuǎn)換為多個第一數(shù)字像素信號和多個第二數(shù)字像素信號； 存儲器，被配置為存儲所述多個第一數(shù)字像素信號和所述多個第二數(shù)字像素信號；深度誤差補償器，被配置為將所述多個第一數(shù)字像素信號與所述多個第二數(shù)字像素信號分別進行比較，并根據(jù)比較結(jié)果計算到目標(biāo)對象的深度信息。
23.—種三維圖像傳感器，包括 光源，被配置為將調(diào)制的光輸出到目標(biāo)對象； 包括深度像素的像素陣列，所述深度像素被配置為在第一時間間隔中的不同檢測時間點檢測多個第一像素信號，并且在第二時間間隔中的不同檢測時間點檢測多個第二像素信號，所述第一像素信號和第二像素信號表示從目標(biāo)對象反射的光，所述像素陣列還包括用于輸出RGB像素信號的RGB像素；和 圖像信號處理器，被配置為產(chǎn)生三維圖像信息， 其中，圖像信號處理器被配置為將從所述多個第一像素信號轉(zhuǎn)換的多個第一數(shù)字像素信號和從所述多個第二像素信號轉(zhuǎn)換的多個第二數(shù)字像素信號分別進行比較，并基于根據(jù)比較結(jié)果的到目標(biāo)對象的深度信息和與所述RGB像素信號相應(yīng)的RGB數(shù)字信號產(chǎn)生三維圖像ィ目息。
24.ー種操作圖像傳感器的方法，所述方法包括 在第一時間間隔期間獲得多個第一像素信號，所述第一像素信號表示在第一時間間隔中的多個時間點期間從對象反射的光； 在第二時間間隔期間獲得多個第二像素信號，所述第二像素信號表示在第二時間間隔中的多個時間點期間從對象反射的光； 基于所述多個第一像素信號和所述多個第二像素信號產(chǎn)生值； 確定所述值中的至少ー個是否小于閾值； 基于所述值中的至少ー個是否超過閾值確定相位差，所述相位差表示所述第一像素信號和所述第二像素信號中的至少ー個以及由圖像傳感器產(chǎn)生的控制信號之間的相位差。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其中，確定所述值中的至少ー個是否小于閾值的步驟包括如果在第一間隔和第二時間間隔中的至少ー個期間對象移動，則確定所述值中的至少ー個小于閾值。
26.如權(quán)利要求24所述的方法，其中，確定相位差的步驟包括基于小于閾值的值的數(shù)目確定相位差。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其中，確定相位差的步驟確定至少ー個值小于閾值并基于多個第二像素信號確定相位差。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種深度傳感器、深度信息誤差補償方法及信號處理系統(tǒng)。根據(jù)至少一個示例性實施例，深度信息誤差補償方法包括將調(diào)制的光輸出到目標(biāo)對象；在第一時間間隔中的不同檢測時間點對多個第一像素信號進行檢測，所述第一像素信號表示在第一時間間隔期間從目標(biāo)對象反射的光；在第二時間間隔的不同檢測時間點對多個第二像素信號進行檢測，所述第二像素信號表示在第二時間間隔期間從目標(biāo)對象反射的光；將所述多個第一像素信號的每個第一像素信號和所述多個第二像素信號的每個第二像素信號進行比較并根據(jù)所述比較步驟計算到目標(biāo)對象的深度信息。
文檔編號G01S17/08GK102694998SQ201210080668
公開日2012年9月26日 申請日期2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月24日
發(fā)明者閔桐基, 陳暎究 申請人:三星電子株式會社