CN105516703B - 三维图像传感器设备和快门驱动器 - Google Patents

三维图像传感器设备和快门驱动器 Download PDF

Info

Publication number
CN105516703B
CN105516703B CN201510507582.7A CN201510507582A CN105516703B CN 105516703 B CN105516703 B CN 105516703B CN 201510507582 A CN201510507582 A CN 201510507582A CN 105516703 B CN105516703 B CN 105516703B
Authority
CN
China
Prior art keywords
control signal
shutter
resonator
energy
driving voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510507582.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105516703A (zh
Inventor
全明帝
朴勇和
柳长雨
尹熙善
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Publication of CN105516703A publication Critical patent/CN105516703A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105516703B publication Critical patent/CN105516703B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/20—Image signal generators
    • H04N13/204—Image signal generators using stereoscopic image cameras
    • H04N13/207—Image signal generators using stereoscopic image cameras using a single 2D image sensor
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/702—SSIS architectures characterised by non-identical, non-equidistant or non-planar pixel layout
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/20—Image signal generators
    • H04N13/204—Image signal generators using stereoscopic image cameras
    • H04N13/254—Image signal generators using stereoscopic image cameras in combination with electromagnetic radiation sources for illuminating objects
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/20—Image signal generators
    • H04N13/271—Image signal generators wherein the generated image signals comprise depth maps or disparity maps
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/20—Image signal generators
    • H04N13/296—Synchronisation thereof; Control thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/54—Mounting of pick-up tubes, electronic image sensors, deviation or focusing coils
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/55—Optical parts specially adapted for electronic image sensors; Mounting thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60—Control of cameras or camera modules
    • H04N23/65—Control of camera operation in relation to power supply
    • H04N23/651—Control of camera operation in relation to power supply for reducing power consumption by affecting camera operations, e.g. sleep mode, hibernation mode or power off of selective parts of the camera
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60—Control of cameras or camera modules
    • H04N23/66—Remote control of cameras or camera parts, e.g. by remote control devices
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60—Control of cameras or camera modules
    • H04N23/665—Control of cameras or camera modules involving internal camera communication with the image sensor, e.g. synchronising or multiplexing SSIS control signals
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60—Control of cameras or camera modules
    • H04N23/67—Focus control based on electronic image sensor signals
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/77—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
  • Studio Devices (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

提供一种三维(3D)图像传感器设备和包括该3D图像传感器设备的电子装置。该3D图像传感器设备包括：快门驱动器，其从损耗补偿的回收能量中产生以第一偏置电压偏置的正弦波的驱动电压；光学快门，其根据该驱动电压改变从对象反射的反射光的透射率，并调制该反射光以产生具有不同相位的至少两个光学调制信号；以及图像产生器，其产生包括基于该至少两个光学调制信号之间的相位差计算的深度信息的用于该对象的3D图像数据。

Description

三维图像传感器设备和快门驱动器
相关申请
本申请要求于2014年10月7日向韩国特许厅提交的韩国专利申请No.10-2014-0135122的优先权，通过引用将其全部内容合并于此。
技术领域
与示范性实施例一致的装置和方法涉及三维(3D)图像传感器模块和包括该3D图像传感器模块的电子装置。
背景技术
可能需要用于产生三维(3D)图像和对象之间的距离的深度信息的传感器模块(或包括该传感器模块的装置)以产生3D图像。可以通过测量光的飞行时间(TOF)的方法计算深度信息。在使用测量TOF的方法的情况下，可以通过调制从对象反射的光来计算深度信息。
然而，由于用于调制从对象反射的光的电源而可能出现热相关的问题。需要准确地调制从对象反射的光以便利用准确的深度信息产生图像。
发明内容
一个或多个示范性实施例的各方面提供用于减少功耗或产生准确图像的三维(3D)图像传感器模块。
一个或多个示范性实施例的各方面提供包括所述3D图像传感器模块的电子装置。
其他方面将部分地在以下说明书中阐述，而且部分地从说明书显然可知，或者可以通过所给出的示范性实施例的实践习得。
根据示范性实施例的一个方面，提供一种3D图像传感器设备，包括：快门驱动器，其被配置为产生以第一偏置电压偏置的正弦波的驱动电压；光学快门，其被配置为根据该驱动电压改变从对象反射的反射光的透射率，并调制该反射光以产生具有不同相位的至少两个光学调制信号；以及图像产生器，其被配置为产生包括基于该至少两个光学调制信号之间的相位差确定的深度信息的与该对象对应的3D图像数据。
该快门驱动器可以包括：共振器，其被配置为通过与该光学快门的能量交换来共振以产生该驱动电压；损耗补偿器，其被配置为向该共振器提供能量以补偿在该共振器与该光学快门之间的能量交换期间的能量损耗；以及第一控制器，其被配置为控制从该损耗补偿器向该共振器提供的能量的数量、和该损耗补偿器向该共振器提供能量所花的时间中选择的至少一个。
该共振器可以包括：至少一个电感器，其第一端电连接到该光学快门的第一端，第二端电连接到该损耗补偿器；以及至少一个电容器，其第一端电连接到该电感器的第二端，第二端电连接到该光学快门的第二端，其中向该至少一个电容器的第二端施加第一偏置电压。
该损耗补偿器可以包括：至少一个逆变器，其由从第一控制器输入的第一控制信号选通，其中该至少一个逆变器的输出端子电连接到该共振器以向该共振器提供能量。
该共振器可以包括电感器和电容器，而且该至少一个逆变器的输出端子可以电连接到该电感器和该电容器电连接到的第一节点。
该3D图像传感器设备可以包括该至少一个逆变器的输出端子，其可以电连接到该光学快门和该共振器电连接到的第一端子。
第一控制器可以被配置为向该至少一个逆变器的p型金属氧化物半导体(PMOS)晶体管的栅极和n型金属氧化物半导体(NMOS)晶体管的栅极提供第一控制信号。
第一控制器可以包括：激活信号产生器，其被配置为检测该光学快门和该共振器电连接到的第一端子和第二端子之间的电压，并产生激活信号；以及第一控制信号输出单元，其被配置为，响应于接收该激活信号，向该至少一个逆变器提供第一控制信号以使得该至少一个逆变器的输出端子处于高阻抗状态。
第一控制器可以包括：激活信号产生器，其被配置为基于该3D图像传感器设备的环境信息产生激活信号；以及第一控制信号输出单元，其被配置为，响应于接收该激活信号，向该至少一个逆变器提供第一控制信号以使得该至少一个逆变器的输出端子处于高阻抗状态。
第一控制器可以被配置为向该至少一个逆变器的PMOS晶体管的栅极提供第一控制信号，并向该至少一个逆变器的NMOS晶体管的栅极提供第二控制信号。
第一控制信号和第二控制信号的占空比可以彼此不同。
该损耗补偿器可以包括至少一个半桥电路，其由第一控制信号和第二控制信号选通，第一控制信号和第二控制信号从第一控制器输入，其中该至少一个半桥电路的输出端子可以电连接到该共振器以向该共振器提供能量。
该快门驱动器可以进一步包括突发模式驱动器，其被配置为输出用于指引突发模式的操作的突发信号，其中第一控制器可以被配置为，响应于接收该突发信号，向该损耗补偿器提供维持在第一逻辑电平的第一控制信号。
根据另一示范性实施例的一个方面，提供一种3D图像传感器设备，包括：光学快门，其被配置为根据以第一偏置电压偏置的正弦波的驱动电压改变从对象反射的反射光的透射率，并调制该反射光以产生具有不同相位的至少两个光学调制信号；快门驱动器，其被配置为通过LC共振电路与该光学快门之间的能量交换来产生该驱动电压，并向该光学快门提供该驱动电压；以及图像传感器，其被配置为以帧为单位输出至少两个电信号，每个电信号对应于该至少两个光学调制信号。
该快门驱动器可以包括：损耗补偿器，其被配置为向该LC共振电路提供能量以补偿在该LC共振电路与该光学快门之间的能量交换期间的能量损耗；以及第一控制器，其被配置为控制从该损耗补偿器向该LC共振电路提供的能量的数量、和该损耗补偿器向该LC共振电路提供能量所花的时间中选择的至少一个。
该损耗补偿器可以包括：至少一个逆变器，其可以由从第一控制器输入的第一控制信号选通，并且可以被配置为向电连接到该LC共振电路的第一节点提供能量。
该3D图像传感器设备可以包括检测器，其被配置为向该快门驱动器提供与该3D图像传感器设备的环境信息对应的检测结果，其中该快门驱动器可以被配置为，响应于接收该检测结果，调整第一控制信号的占空比和该快门驱动器的电源电压的电平。
该3D图像传感器设备可以包括突发模式驱动器，其被配置为输出用于指引突发模式的操作的突发信号，其中该快门驱动器可以被配置为，响应于接收该突发信号，在与帧的一部分对应的时段中不产生该驱动电压。
根据另一示范性实施例的一个方面，提供一种3D图像传感器设备，包括：光学快门，其被配置为根据以第一偏置电压偏置的正弦波的驱动电压改变从对象反射的反射光的透射率，并调制该反射光以产生具有不同相位的至少两个光学调制信号；快门驱动器，其被配置为产生该驱动电压并向该光学快门提供该驱动电压，该快门驱动器包括：电感器，其第一端连接到该光学快门，逆变器，其输出端子连接到该电感器的第二端，第一控制器，其被配置为向该逆变器的栅极提供第一控制信号，以及寄生电容器；以及图像传感器，其被配置为以帧为单位输出至少两个电信号，每个电信号对应于该至少两个光学调制信号。
根据另一示范性实施例的一个方面，提供一种3D图像传感器设备，包括：光学快门，其被配置为根据以第一偏置电压偏置的正弦波的驱动电压改变从对象反射的反射光的透射率，并调制该反射光以产生具有不同相位的至少两个光学调制信号；快门驱动器，其被配置为产生该驱动电压并向该光学快门提供该驱动电压，该快门驱动器包括：电感器，其第一端连接到该光学快门，逆变器，其输出端子连接到该电感器的第二端，并且包括被实现为具有内置二极管的晶体管，以及第一控制器，其被配置为向该逆变器的栅极提供第一控制信号；以及图像传感器，其被配置为以帧为单位输出至少两个电信号，每个电信号对应于该至少两个光学调制信号。
根据另一示范性实施例的一个方面，提供一种用于产生驱动电压的快门驱动器，该快门驱动器包括：共振器，其被配置为通过在电感器与电容器之间释放和累积能量来共振以产生驱动电压；损耗补偿器，其被配置为根据由于寄生电阻在该共振器中产生的能量损耗向该共振器提供能量；以及控制器，其被配置为向该损耗补偿器提供与该共振器和该损耗补偿器的工作特性对应的控制信号，其中该共振器向光学快门提供该驱动电压。
该损耗补偿器可以包括至少一个逆变器，而且该损耗补偿器可以在一端连接到电源端子，并在另一端连接到地端子，并且响应于该控制信号具有逻辑高电平，可以配置电流路径从该电源端子向连接到该电容器的节点流动，而且响应于该控制信号具有逻辑低电平，可以配置电流路径从该连接到该电容器的节点向该地端子流动。
可以向该电容器的一端施加偏置电压。
该控制器可以进一步包括激活信号产生器和第一控制信号输出单元，其中该激活信号产生器可以被配置为从该共振器接收该驱动电压，并向该第一控制信号输出单元提供与该驱动电压对应的激活信号。
该激活信号产生器可以被配置为根据接收的驱动电压来调整该激活信号的占空比。
根据示范性实施例的一个方面，一种电子装置包括一个或多个上述3D图像传感器设备。
根据示范性实施例的一个方面，一种用于测量对象的装置包括一个或多个上述3D图像传感器设备。
附图说明
通过结合附图对一个或多个示范性实施例的以下描述，上述和/或其他方面将变得更明显并且更易于理解，其中：
图1是示出根据示范性实施例的三维(3D)图像传感器模块的框图；
图2是示出根据示范性实施例的图1的光学快门的结构的图；
图3至图6B是示出图2的光学快门的工作特性的图；
图7是根据示范性实施例的快门驱动器的框图；
图8是示出根据另一示范性实施例的快门驱动器的图；
图9A是示出根据另一示范性实施例的快门驱动器的图；
图9B是示出图9A的示范性第一控制器的操作的图；
图10是示出图9A的示范性快门驱动器的功耗减少效果的曲线图；
图11是示出根据另一示范性实施例的快门驱动器的图；
图12是示出用于控制图11的半桥电路(HBF)的示范性第一控制信号对的图；
图13A是示出用于控制图11的HBF的另一示范性第一控制信号对的图；
图13B是示出根据另一示范性实施例的快门驱动器的图；
图14是根据另一示范性实施例的快门驱动器的框图；
图15是示出图14的示范性快门驱动器的操作的图；
图16是示出根据另一示范性实施例的快门驱动器的图；
图17是示出图16的示范性快门驱动器的操作的图；
图18是根据另一示范性实施例的快门驱动器的框图；
图19是根据另一示范性实施例的快门驱动器的框图；
图20是根据另一示范性实施例的快门驱动器的框图；
图21是示出根据另一示范性实施例的快门驱动器的图；
图22A是示出根据另一示范性实施例的快门驱动器的图；
图22B是示出根据另一示范性实施例的快门驱动器的图；
图23是根据示范性实施例的电子装置的框图；
图24示出图23的示范性电子装置中用于突发模式操作的模式信号和突发控制信号；
图25是根据另一示范性实施例的电子装置的框图；以及
图26是根据另一示范性实施例的电子装置的框图。
具体实施方式
现在将详细参照在附图中示出的一个或多个示范性实施例，其中类似的引用数字始终指代类似的元件。在这点上，示范性实施例可以具有不同的形式而不应当被解读为限于这里阐述的描述。因此，下面参照附图仅仅描述一个或多个示范性实施例以说明本发明构思的各方面。
图1是根据示范性实施例的三维(3D)图像传感器模块100的框图。
参照图1，3D图像传感器模块100包括光学快门120、快门驱动器140、和图像产生器160。3D图像传感器模块100可以实现为单个芯片。
光学快门120可以根据驱动电压Vdrv改变从对象反射的反射光RLIT的透射率，并调制反射光RLIT以产生具有不同相位的至少两个光学调制信号MLIT#。例如，光学快门120可以调制反射光RLIT以产生分别具有0度、90度、180度、和270度的相位的四个光学调制信号MLIT#。可以从光学快门120同时或依次输出该至少两个光学调制信号MLIT#。
图2是示出根据示范性实施例的图1的光学快门120的结构的图，而图3至图6是用于说明图2的示范性光学快门的工作特性的图。
参照图2，光学快门120可以包括第一电极121、第二电极122、第一导电半导体层123、第二导电半导体层124、隔板125、和多量子阱126。然而，图2的光学快门120仅仅是示例，并且3D图像传感器模块100可以包括具有与图2的光学快门120不同的结构的光学快门。
在第一电极121与第二电极122之间施加驱动电压Vdrv。第一电极121可以是p型电极，而第二电极122可以是n型电极。作为示例，第一导电半导体层123可以是p型分布的拉格整流器(DBR)，而第二导电半导体层124可以是n型DBR。例如，第一导电半导体层123和第二导电半导体层124的每一个可以具有其中交替堆叠Al0.31GaAs和Al0.84GaAs的结构。可以在第一导电半导体层123与多量子阱126之间以及第二导电半导体层124与多量子阱126之间放置隔板125。隔板125可以由Al0.31GaAs形成。多量子阱126可以由GaAs或Al0.31GaAs形成。
第一导电半导体层123和第二导电半导体层124可以作为一对共振镜工作，而多量子阱126可以执行电吸收，因而可以担当共振腔。在第一电极121与第二电极122之间施加反向偏置电压Vdrv(即，图1的驱动电压Vdrv)，如图3所示。图3示出图2的示范性光学快门120的工作特性，其中以具有属于0伏至–15伏的段T_op的电压电平的反向偏置电压控制多量子阱126中的光吸收(电吸收)。
根据具有0伏与–15伏之间的电压电平的反向偏置电压，不同地调制反射光RLIT，因而可以输出至少两个光学调制信号MLIT#，如图4所示。参照图4，当通过光源(例如，发光二极管(LED)或激光二极管(LD))相位调制具有特定波长(例如，近红外(NIR)850nm)的入射光ILIT并且将相位调制的入射光ILIT投射到对象上时，从对象反射的具有与入射光ILIT相同的波长的反射光RLIT被光学快门120接收。光源可以将入射光相位调制0度、90度、180度、和270度，并且将相位调制的入射光投射到对象上。该情况下，光学快门120可以改变反向偏置电压的电压电平并将反射光RLIT相位调制0度、90度、180度、和270度以输出至少两个光学调制信号MLIT#。如上所述，光学快门120可以同时或依次输出相位调制0度、90度、180度、和270度的光学调制信号MLIT#。如果3D图像传感器模块100包括与图2的光学快门120相同的多个光学快门，则可以同时输出至少两个光学调制信号MLIT#。相反，如果3D图像传感器模块100仅包括与图2的光学快门120相同的一个光学快门，则可以依次输出至少两个光学调制信号MLIT#。
在光学快门120中，根据反向偏置电压的电压电平显著改变处于特定波长(例如，NIR 850nm)的反射光RLIT的透射率，如图5所示。在光学快门120中，可以设置反向偏置电压(驱动电压)的电压电平(即，图3的0伏与–15伏之间的电压电平)以便使用从图5的最大值Max与最小值Min之间的透射率值中选择的与0度、90度、180度、和270度的相位调制对应的透射率值来透射反射光RLIT。
图6A示出光学快门120的特性。参照图6A，在段T_ch(图5的最大值Max与最小值Min之间)中，针对特定波长根据电压改变透射率。因此，驱动电压Vdrv需要在段T_ch内摆动，以便通过根据驱动电压Vdrv调整透射率来改变相位。将驱动电压Vdrv产生为以偏置电压Vbias偏置的正弦波，如图6B所示。偏置电压Vbias可以是特定电压段(即，段T_ch)的中心值。
回来参照图1，快门驱动器140从损耗补偿的回收能量中产生以偏置电压Vbias偏置的正弦波的驱动电压Vdrv，并将产生的驱动电压Vdrv施加到光学快门120。
图7是根据示范性实施例的与图1的快门驱动器140对应的快门驱动器140a的框图。
参照图1和图7，快门驱动器140a可以包括共振器142a、损耗补偿器144a、和第一控制器146a。共振器142a可以通过与光学快门120的能量交换来共振，从而产生驱动电压Vdrv。例如，共振器142a可以通过重复电感器与电容器之间的瞬时能量释放和累积来共振。可以通过共振器142a的电感器向光学快门120施加在共振器142a的电容器中累积的能量，或者可以在共振器142a的电容器中累积从光学快门120提供的能量。由于光学快门120可以被等价地转换为电阻器和电容器，所以可以在共振器142a的共振过程中执行与光学快门120的能量交换。与线性功率放大器相比，共振器142a产生驱动电压Vdrv时所需的功耗相对低。因此，其中通过快门驱动器140a产生驱动电压Vdrv的3D图像传感器模块100可以减少功耗。
损耗补偿器144a可以向共振器142a施加能量，其对应于在共振器142a与光学快门120之间的能量交换期间因电线的寄生电阻产生的能量损耗。第一控制器146a可以控制(损耗补偿器144a向共振器142a施加的)能量的数量、和损耗补偿器144a向共振器142a施加能量的时间中选择的至少一个。
图8是示出根据另一示范性实施例的与图1的快门驱动器140对应的快门驱动器140b的图。图8示出一个光学快门120，但是也可以提供多个光学快门。类似地，稍后将要描述的根据另一示范性实施例的图像传感器模块也可以包括一个或多个光学快门。参照图8，快门驱动器140b可以包括共振器142b、损耗补偿器144b、和第一控制器146b，它们执行与参照图7描述的类似的操作。
为了执行与参照图7描述的类似的操作，图8的共振器142b可以包括：电感器Lr，其一端电连接到光学快门120的一端(端子E1)，另一端(第一节点N1)电连接到损耗补偿器144b；以及电容器Cr，其一端电连接到电感器Lr的该另一端(第一节点N1)，另一端(第二节点N2)电连接到光学快门120的另一端。向电容器Cr的该另一端(第二节点N2)施加偏置电压Vbias。如上所述，可以通过电阻器和电容器等效地表示光学快门120。可以将驱动电压Vdrv产生为连接到光学快门120的端子E1和端子E2之间的电压。
损耗补偿器144b可以在第一节点N1处电连接到共振器142a，并在节点N3处电连接到第一控制器146b。损耗补偿器144b可以响应于从第一控制器146b输入的第一控制信号XCON1，向电连接到共振器142a的第一节点N1提供能量。例如，当通过电感器Lr从电容器Cr向光学快门120移动能量、或者通过电感器Lr从光学快门120向电容器Cr移动能量时，损耗补偿器144b可以向共振器142b提供能量。
为此，损耗补偿器144b可以包括至少一个逆变器IVT，其连接在电源端子与地端子(GND)之间，而且被第一控制信号XCON1选通。逆变器IVT的p型金属氧化物(PMOS)晶体管PT可以被处于逻辑低电平的第一控制信号XCON1导通，因而可以从电源端子至第一节点N1形成电流路径。逆变器IVT的n型金属氧化物(NMOS)晶体管NT可以被处于逻辑高电平的第一控制信号XCON1导通，因而，可以从第一节点N1至地端子形成电流路径。因此，可以补偿由共振器142b的能量交换过程导致的能量损耗。
如上所述，可以通过第一控制器142b输出第一控制信号XCON1。可以将第一控制信号XCON1产生为具有针对共振器142b的特性和损耗补偿器144b的特性适应地设置的时段，而且在每个时段具有逻辑低电平和逻辑高电平。以该方式，由于快门驱动器140b包括具有需要相对低的功率用于产生驱动电压Vdrv的结构的共振器142b，而且补偿共振器142b中的能量损耗，所以快门驱动器140b可以在产生准确的驱动电压Vdrv的同时减少功耗。
图9A是示出根据另一示范性实施例的与图1的快门驱动器140对应的快门驱动器140c的图。
参照图9A，快门驱动器140c可以包括共振器142c、损耗补偿器144c、和第一控制器146c。图9A的第一控制器146c可以包括第一控制信号输出单元146c_1和激活信号产生器146c_2。第一控制信号输出单元146c_1可以响应于从激活信号产生器146c_2施加的激活信号EN，向损耗补偿器144c施加第一控制信号XCON1。例如，当向第一控制信号输出单元146c_1发送处于逻辑高电平的激活信号EN时，如图9B所示，可以向损耗补偿器144c施加第一控制信号XCON1。
当向第一控制信号输出单元146c_1发送处于逻辑低电平的激活信号EN时，图9A的逆变器IVT的输出端子具有高阻抗状态。当利用损耗补偿器144c从电源端子至第一节点N1形成电流路径以补偿共振器142c中的能量损耗时，端子E1与端子E2之间的电压可以在驱动电压Vdrv的正峰值处扭曲。第一控制器146c的激活信号产生器146c_2可以接收端子E1与端子E2之间的电压(即，驱动电压Vdrv)，并产生激活信号EN。激活信号产生器146c_2可以检测端子E1与端子E2之间的电压并改变激活信号EN的占空比(参照图9B)，以使得驱动电压Vdrv可以在最佳驱动点驱动光学快门120。
例如，当在驱动电压Vdrv的峰值处出现扭曲时，激活信号产生器146c_2可以调整激活信号EN的占空比，从而产生具有调整的占空比的激活信号EN。以该方式，由于快门驱动器140c包括具有需要相对低的功率用于产生驱动电压Vdrv的结构的共振器142c，而且补偿在补充共振器142b中的能量损耗时的扭曲，快门驱动器140c可以在产生准确的驱动电压Vdrv的同时减少能耗。
此外，激活信号产生器146c_2可以根据3D图像传感器模块100中需要的工作特性来调整激活信号EN的占空比。当减少激活信号EN的占空比时，可以减少第一控制信号XCON1的逻辑高和逻辑低电平的激活时段。因此，当激活信号EN的占空比降低时，如图10的仿真数据所示可以减少功耗。相反，当激活信号EN的占空比提高时，共振器142c与光学快门120之间的共振率可以提高。因此，根据示范性实施例的3D图像传感器模块100可以通过根据所需的驱动条件改变占空比来执行最佳操作。
虽然图9A的激活信号产生器146c_2直接连接到端子E1和E2，但是本公开不限于此。例如，激活信号产生器146c_2可能不连接到端子E1和E2，而且可能接收由检测器检测的驱动电压Vdrv并执行上述控制操作。此外，激活信号产生器146c_2可能基于3D图像传感器模块100的环境信息C_inf来调整激活信号EN的占空比，稍后将描述。即，可以基于3D图像传感器模块100的环境信息C_inf不同地设置第一控制信号XCON1的占空比。
图11是示出根据另一示范性实施例的与图1的快门驱动器140对应的快门驱动器140d的图。
参照图11，快门驱动器140d可以包括共振器142d、损耗补偿器144d、和第一控制器146d。共振器142d的结构和功能与上面参照图8的142b描述的相同，因而略去其说明。损耗补偿器144d可以响应于从第一控制器146d输入的一对控制信号XCON11和XCON12而工作，而且可以包括半桥电路(HBC)，其输出端子连接到第一节点N1。例如，当快门驱动器140d以高电压工作时，损耗补偿器144d可以以HBC实现。图11示出以串联连接在电源端子和地端子之间的两个NMOS晶体管(即，NT1和NT2)实现HBC的示例。然而，本发明构思不限于此。例如，可以以不同数量的NMOS晶体管、或以PMOS晶体管实现HBC。第一控制器146d可以向以一个端子连接到电源端子的第一NMOS晶体管NT1施加控制信号XCON11，并可以向以一个端子连接到地端子的第二NMOS晶体管NT2施加控制信号XCON12。
图12是示出用于控制图11的HBC的控制信号对XCON11和XCON12的示例的图。
参照图11和图12，当用于选通第一NMOS晶体管NT1的控制信号XCON11转变为逻辑高(H)时，用于选通第二NMOS晶体管NT2的控制信号XCON12维持逻辑低(L)。当控制信号XCON12转变为逻辑高(H)时，控制信号XCON11维持逻辑低(L)。在控制信号XCON11处于逻辑高H且控制信号XCON12处于逻辑低L的时段中，第一NMOS晶体管NT1被导通且第二NMOS晶体管NT2被截止，因而可以从电源端子至第一节点N1形成电流路径。在控制信号XCON12处于逻辑高H且控制信号XCON11处于逻辑低L的时段中，第二NMOS晶体管NT2被导通且第一NMOS晶体管NT1被截止，因而可以从第一节点N1至地端子形成电流路径。
具体地，在控制信号XCON11处于逻辑高H且控制信号XCON12处于逻辑低L的时段①中，在光学快门120中充电的能量向电容器Cr移动，而且当第一节点N1的电压处于峰值时，由于第一NMOS晶体管NT1导通而向电容器Cr提供能量。在控制信号XCON11和控制信号XCON12二者处于逻辑低L的时段②中，第一NMOS晶体管NT1截止，而且在电容器Cr中充电的能量通过电感器Lr向光学快门120移动。接着，在控制信号XCON11处于逻辑低L且控制信号XCON12处于逻辑高H的时段③中，当光学快门120的电压(即，驱动电压Vdrv)处于峰值时，由于第二NMOS晶体管NT2导通，第一节点N1维持地电压。接下来，在控制信号XCON11和控制信号XCON12二者处于逻辑低L的时段④中，第二NMOS晶体管NT2截止，而且在光学快门120中充电的能量通过电感器Lr向电容器Cr移动。通过上述操作，可以以如图12所示的正弦波的形式产生作为端子E1和端子E2之间的电压的驱动电压Vdrv而没有能量损耗。
图13A是示出用于控制图11的HBC的控制信号对XCON11和XCON12的另一示例的图。
可以与图12的控制信号对XCON11和XCON12不同地设置图13的控制信号对XCON11和XCON12的占空比，以通过调整从电源端子向第一节点N1提供的电流的量、或从第一节点N1向地端子提供的电流的量来防止在驱动电压Vdrv的峰值处发生扭曲，或者产生为3D图像传感器模块100的工作特性而优化的驱动电压Vdrv，如参照图9A和图9B所说明的。图13A示出控制信号对XCON11和XCON12的占空比提高的情况。然而，本发明构思不限于此。例如，根据端子E1与端E2之间的驱动电压Vdrv的波形，可能控制信号对XCON11和XCON12中只有一个的占空比提高或降低，或者控制信号对XCON11和XCON12的占空比可能全部降低。
图13B是示出根据另一示范性实施例的与图1的快门驱动器140对应的快门驱动器140e的图。
为了调整控制信号对XCON11和XCON12的占空比，图13B所示的第一控制器146e可以包括第一控制信号输出单元146e_1和占空比控制器146e_2。第一控制信号输出单元146e_1可以向第一NMOS晶体管NT1施加控制信号XCON11，并向第二NMOS晶体管NT2施加控制信号XCON12。该情况下，可以响应于从占空比控制器146e_2施加的占空比控制信号XDR调整控制信号XCON11和XCON12的占空比。占空比控制器146e_2可以检测驱动电压Vdrv，从而产生占空比控制信号XDR。
虽然图13B的占空比控制器146e_2直接连接到端子E1和E2，但是本公开不限于此。占空比控制器146e_2可能不连接到端子E1和E2，而且可能接收由检测器检测的驱动电压Vdrv并执行上述控制操作。此外，占空比控制器146e_2可能基于3D图像传感器模块100的环境信息C_inf来产生占空比控制信号XDR，稍后将描述。即，可以基于3D图像传感器模块100的环境信息C_inf不同地设置控制信号对XCON11和XCON12的占空比。
图14是根据另一示范性实施例的快门驱动器140f的框图。
参照图14，快门驱动器140f可以包括共振器142f、损耗补偿器144f、和第一控制器146f。共振器142f、损耗补偿器144f、和第一控制器146f可以与上面参照图8描述的类似，因而略去其详细说明。快门驱动器140f可以进一步包括突发模式驱动器147f。突发模式驱动器147f输出用于发起突发模式的操作的突发信号Xbst。突发模式是这样的模式，其中仅在帧的部分时段中执行用于为一个帧产生驱动电压Vdrv的快门驱动器140f的操作，如图15所示。可以在以下情况下发起突发模式：图像传感器在部分时段中感测的信号(稍后描述)足够用于产生一个帧的情况、有必要减少在环境光下的暴露的情况、以及需要防止额外的功耗的情况。
突发模式驱动器147f可以响应于从外部施加的模式信号Xmod产生突发信号Xbst。例如，当向突发模式驱动器147f施加处于逻辑高(H)电平的模式信号Xmod时，快门驱动器140f执行用于向光学快门120提供驱动电压Xdrv的正常操作。另一方面，当向突发模式驱动器147f施加处于逻辑低(L)电平的模式信号Xmod时，快门驱动器140f进入空闲状态。即，快门驱动器140f不产生驱动电压Vdrv，因而3D图像传感器模块100可以处于空闲状态。
可以向第一控制器146f输入与模式信号Xmod对应的突发信号Xbst。第一控制器146f可以响应于突发信号Xbst产生第二控制信号XCON2。可以向损耗补偿器144f发送第二控制信号XCON2。例如，响应于如图15所示的第二控制信号XCON2，损耗补偿器144f的逆变器IVT的NMOS晶体管NT可以维持导通状态，因而第一节点N1可以连接到地端子。以该方式，由于快门驱动器140f包括突发模式驱动器147f，所以快门驱动器140f仅在帧的部分时段中工作，从而减少功耗。图14中，第一控制信号XCON1和第二控制信号XCON2被示出为分开的信号。然而，本公开不限于此。例如，在突发模式下，第一控制器146f可能不产生第二控制信号XCON2，而且可以将在正常操作期间控制损耗补偿器144f的逆变器IVT的第一控制信号XCON1的逻辑电平维持在逻辑高(H)电平。
可以将突发模式驱动器147f置于快门驱动器140f的内部或外部。
图16是示出根据另一示范性实施例的快门驱动器140g的图。
参照图16，快门驱动器140g可以包括共振器142g、损耗补偿器144g、和第一控制器146g。共振器142g、损耗补偿器144g、和第一控制器146g可以分别与图8的共振器142b、损耗补偿器144b、和第一控制器146b类似，因而略去其详细说明。然而，图16的损耗补偿器144g的逆变器IVT中的PMOS晶体管PT和NMOS晶体管NT可以被控制信号XCON11和XCON12选通。例如，PMOS晶体管PT可以被控制信号XCON11选通，而NMOS晶体管NT可以被控制信号XCON12选通。第一控制器146g可以改变控制信号XCON11和XCON12的占空比以便将它们施加到逆变器IVT。例如，第一控制器146g可以产生控制信号XCON11和XCON12以使得选通NMOS晶体管NT的控制信号XCON12的占空比大于选通PMOS晶体管PT的控制信号XCON11的占空比，如图17所示，以便补偿驱动电压Vdrv的扭曲，或者产生考虑工作特性的最佳驱动电压Vdrv。第一控制器146g可以检测来自端子E1和E2的驱动电压Vdrv，并调整控制信号XCON11和XCON12的占空比。
在上述示例中，快门驱动器通过反馈驱动电压Vdrv调整控制信号的占空比以控制驱动电压Vdrv的产生，上面已经描述。然而，本公开不限于此。根据示范性实施例的快门驱动器可以基于3D图像传感器模块100的工作环境来调整控制信号的占空比。另外，根据示范性实施例的快门驱动器可以基于3D图像传感器模块100的工作环境来控制(提供给共振器用于产生驱动电压Vdrv的)能量的数量、或损耗补偿器的电源端子的电压(即，电源电压)。下面描述这些操作。
图18是根据另一示范性实施例的快门驱动器140h的框图。
参照图18，快门驱动器140h可以包括共振器142h、损耗补偿器144h、和第一控制器146h。共振器142h、损耗补偿器144h、和第一控制器146h可以与上面描述的类似，因而略去其详细说明。快门驱动器140h可以进一步包括检测器148h。检测器148h可以反馈驱动电压Vdrv，检测驱动电压Vdrv的电压电平或波长，并向第一控制器146h提供检测结果Xdet。例如，第一控制器可以包括图9A的激活信号产生器146c_2或图13B的占空比控制器146e_2，而且可以响应于检测结果Xdet调整用于控制驱动电压Vdrv的产生的第一控制信号XCON1的占空比，并向损耗补偿器144h施加具有调整的占空比的第一控制信号XCON1。
检测器148h还可以检测3D图像传感器模块100的环境信息C_inf并向第一控制器146h提供检测结果Xdet。例如，环境信息C_inf可以是3D图像传感器模块100的温度信息T_inf或特性信息F_inf。例如，可以通过包含在3D图像传感器模块100或包括3D图像传感器模块100的电子装置中的温度传感器来感测温度信息T_inf，并且可以输入温度信息T_inf到寄存器148h。该情况下，当温度信息T_inf不同于参考值时，检测器148h可以向第一控制器146h发送对应于温度信息T_inf与参考值之间的差的检测结果Xdet。第一控制器146h可以响应于检测结果Xdet产生第三控制信号XCON3。损耗补偿器144h可以响应于第三控制信号XCON3改变电源端子的电压(即，电源电压)。因此，可以设置不同的驱动电压Vdrv。
例如，当向损耗补偿器144h施加指示温度信息T_inf高于参考值的具有第一逻辑电平的第三控制信号XCON3时，损耗补偿器144h可以增加向共振器142h提供的能量。即，通过提高损耗补偿器144h的电源电压的电平，可以增加从电源端子向第一节点N1提供的电流的量。当向损耗补偿器144h施加指示温度信息T_inf低于参考值的具有第二逻辑电平的第三控制信号XCON3时，损耗补偿器144h可以减少向共振器142h提供的能量。即，通过降低损耗补偿器144h的电源电压的电平，可以减少从电源端子向第一节点N1提供的电流的量。然而，即便在温度信息T_inf低于参考值时，损耗补偿器144h也可以根据3D图像传感器模块100的工作特性增加向共振器142h提供的能量。
第一控制器146h可以基于特性信息F_inf产生第三控制信号XCON3。特性信息F_inf可以包括关于3D图像传感器模块100或包括3D图像传感器模块100的电子装置的特性的信息。例如，在具有相同规格的3D图像传感器模块100之间工作特性可以不同。例如，具有相同规格的3D图像传感器模块100之一可以在驱动电压Vdrv具有第一值时最正确地产生光学调制信号MLIT#或图像数据IMG(参照图1)，而具有相同规格的另一个3D图像传感器模块100可以在驱动电压Vdrv具有第二值时正确地产生光学调制信号MLIT#或图像数据IMG。可以响应于指示每个3D图像传感器模块100的工作特性的特性信息F_inf产生第三控制信号XCON3以使得获得最佳工作环境。损耗补偿器144h可以响应于第三控制信号XCON3如上所述增加或减少对共振器132h的能量供应。
虽然在根据示范性实施例的快门驱动器140h中，通过基于环境信息C_inf控制损耗补偿器144h的电源电压电平来改变对共振器132h的能量供应，但是本公开不限于此。根据示范性实施例的快门驱动器140h可以通过基于环境信息C_inf执行占空比的调整而在减少用于产生驱动电压Vdrv所需的功耗的同时补偿驱动电压Vdrv的扭曲。
图19是根据另一示范性实施例的快门驱动器140i的框图。
参照图19，类似于图18的快门驱动器140h，快门驱动器140i可以包括共振器142i、损耗补偿器144i、第一控制器146i、和检测器148i。快门驱动器140i可以进一步包括环境信息存储单元149i，其用于存储环境信息C_inf。例如，在第一时段中感测环境信息C_inf的温度信息T_inf，然后存储在环境信息存储单元149i中之后，可以在第二时段中、或应检测器148i的请求向检测器148i发送存储在环境信息存储单元149i中的温度信息T_inf。第二时段可以等于或不同于第一时段。可以在3D图像传感器模块的生产期间将环境信息C_inf的特性信息F_inf存储在环境信息存储单元149i中作为修饰(trim)信息。
虽然检测器148i和环境信息存储单元149i被包括在快门驱动器140i中，但是本公开不限于此。例如，可以将检测器148i和环境信息存储单元149i包含在3D图像传感器模块100或包括3D图像传感器模块100的电子装置中，在快门驱动器140i外部。除了温度信息T_inf和特性信息F_inf之外，环境信息C_inf还可以是用于在3D图像传感器模块100或包括3D图像传感器模块100的电子装置的操作中产生驱动电压Vdrv所需的用于控制的信息。例如，可以根据使用3D图像传感器模块100的应用而不同地设置环境信息C_inf，因而可以产生为不同地设置的环境信息C_inf优化的驱动电压Vdrv。
图20是根据另一示范性实施例的快门驱动器140j的框图。
参照图20，类似于图18的快门驱动器140h，快门驱动器140j可以包括共振器142j、损耗补偿器144j、第一控制器146j、和检测器148j。快门驱动器140j可以进一步包括突发模式驱动器147j。突发模式驱动器147j可以与图14的突发模式驱动器147h类似地运行。
图21是示出根据另一示范性实施例的快门驱动器140k的图。
参照图21，类似于图8的快门驱动器140b，快门驱动器140k可以包括共振器142k、损耗补偿器144k、和第一控制器146k。虽然图8的损耗补偿器144b的输出端子连接到第一节点N1以调整第一节点N1的节点电压，图21的损耗补偿器144k的输出端子连接到端子E1。
上面已经描述从损耗补偿的回收能量中利用以第一偏置电压偏置的正弦波产生驱动电压Vdrv的快门驱动器包括包含电感器和电容器的共振器的情况。然而，本公开不限于此。根据另一示范性实施例的快门驱动器可以利用除了电容器之外的包含在电路自身中的特性产生驱动电压Vdrv。下面说明该操作。
图22A是示出根据另一示范性实施例的快门驱动器140l的图，而图22B是示出根据另一示范性实施例的快门驱动器140m的图。
参照图22A，快门驱动器140l包括：电感器Lr，其一端连接到端子E1，另一端连接到第一节点N1；逆变器IVT，其输出端子连接到第一节点N1；以及第一控制器146l，其用于控制包括在逆变器IVT中的PMOS晶体管PT和NMOS晶体管NT的栅极。由于逆变器IVT的操作和第一控制器146l的操作可以如上所述，略去其详细描述。不同于上面描述的快门驱动器，图22A的快门驱动器140l可以利用寄生电容与光学快门120执行能量交换而不包括用于共振的电容器。例如，图22A的快门驱动器可以利用第一节点N1与焊盘之间的寄生电容Cpad、或NMOS晶体管两端之间的寄生电容Cds来执行上面描述的共振器的电容器Cr的功能。
当以具有内置二极管的晶体管PT和NT实现逆变器IVT时，如图22B所示，由于通过内置二极管形成电流路径而可以减少用于产生驱动电压Vdrv所需的功耗。像图9A的快门驱动器140c一样，图22A和图22B的快门驱动器140l和140m还可以检测端子E1与端子E2之间的驱动电压Vdrv，而且可以执行为产生驱动电压Vdrv而优化的控制。
回来参照图1，图像产生器160处理从光学快门120输出的至少两个光学调制信号MLIT#。图像产生器160产生可以包括基于至少两个光学调制信号MLIT#之间的相位差计算的深度信息D_inf的用于对象的图像数据IMG。例如，如图4所示，在图像产生器160将以0度、90度、180度、和270度相位调制的四个光学调制信号MLIT#处理为四个帧之后，图像产生器160根据深度图像产生算法计算四个帧，从而产生包括深度信息D_inf的一个帧(或图像)。由于根据上面描述的任何一个或多个示范性实施例的快门驱动器在减少由于产生驱动电压所需的功率的同时补偿扭曲，或者产生为工作特性而优化的驱动电压，所以图像产生器160可以产生准确的图像数据IMG。图像产生器160可以包括图像传感器和图像处理器，稍后将描述。
图23是根据示范性实施例的包括图像传感器模块的电子装置的框图。
参照图23，电子装置2300可以包括：光源2310，其用于产生具有预定波长的光；光源驱动器2330，其用于驱动光源2310；3D图像传感器模块100，其包括光学快门2320、快门驱动器2340、和图像产生器2360；以及主控制器2390，其用于产生控制光源驱动器2330的操作和3D图像传感器模块100的操作的主控制信号XconM。主控制器2390可以执行用于快门驱动器2340的操作所需的各种控制操作。而且，电子装置2300可以进一步包括：镜头2350，其用于将反射光RLIT聚焦在光学快门2320的区域上；以及滤镜2370，其用于仅透射具有预定波长的光，并去除背景光或杂光。可以在光学快门2320与图像产生器2360之间进一步布置第二镜头，其用于将光学调制信号聚焦在图像产生器2360中的图像传感器2362的区域上。
例如，光源2310可以是发光二极管(LED)或激光二极管(LD)，为安全起见，其可以发出人眼不可见的具有大约850nm的近红外(NIR)波长的光，但是波长的波段和光源的类型不受限制。光源驱动器2330可以根据从主控制器2390接收的主控制信号XconM利用幅度调制或相位调制方法驱动光源2310。依赖于光源驱动器23的驱动信号，从光源2310向对象照射的入射光ILIT可以采取具有预定周期的周期性连续函数的形式。例如，可以如图4所示产生入射光ILIT。
包括光学快门2320、快门驱动器2340、和图像产生器2360的3D图像传感器模块100可以执行如上所述的操作。图像产生器2360可以包括图像传感器2362和图像处理器2364，而且可以产生上面描述的图像数据IMG。然而，3D图像传感器模块100的图像产生器2360可以仅包括图像传感器2362，而且可以在3D图像传感器模块100外部布置图像处理器2364。可以以CMOS图像传感器(CIS)等实现图像传感器2362。图像传感器2362可以感测多个光学调制信号MLIT#并以帧为单位输出感测的光学调制信号。如上所述，可以为分开的帧处理多个光学调制信号MLIT#的每一个。图像处理器2364可以产生包括来自与每个光学调制信号MLIT#对应的帧的深度信息D_inf的图像数据IMG。
电子装置2300还可以在上面描述的突发模式下工作。图24示出图23的电子装置2300中可以用于突发模式操作的模式信号Xmod和突发控制信号XconM_bst。参照图24，在突发模式下，主控制器2390可以设置被施加到快门驱动器2340并指引突发模式的模式信号Xmod、以及被施加到光源2310的突发控制信号XconM_bst，以使得突发控制信号XconM_bst的逻辑高(H)电平的时段比模式信号Xmod的逻辑高(H)电平的时段窄。即，可以在模式信号Xmod转变为逻辑高(H)之后向突发控制信号XconM_bst施加导通延迟ΔOn，而且可以在模式信号Xmod转变为逻辑低(L)之前向突发控制信号XconM_bst施加截止延迟ΔOff。因此，当电子装置2300在突发模式下工作时，可以减少可能因光学快门2320的转变时段发生的深度信息D-inf的计算误差。虽然图23的电子装置2300中未示出，但是电子装置2300可以进一步包括温度传感器或特性信息存储单元。
图25是根据另一示范性实施例的电子装置2500的框图。
图25的电子装置2500可以包括中央处理单元(或处理器)2510、非易失性存储器2520、3D图像传感器模块2530、输入/输出(I/O)设备2540、以及随机存取存储器(RAM)2550。中央处理单元2510可以经由总线2560与非易失性存储器2520、3D图像传感器模块2530、I/O设备2540、和RAM2550通信。3D图像传感器模块2530可以被实现为独立的半导体芯片，或者可以与中央处理单元2510集成，从而实现单个半导体芯片。图25所示的电子装置的3D图像传感器模块2530可以通过如上所述使用利用扭曲补偿的能量的光学快门的驱动电压减少功耗，或者可以在减少功耗的同时产生准确的图像数据。
图26是根据另一示范性实施例的电子装置2600的框图。
参照图26，电子装置2600可以是可以使用或支持移动工业处理器接口(MIPI)的数据处理装置，例如，移动电话机、个人数字助理(PDA)、便携多媒体播放器(PMP)、或智能电话机。电子装置2600可以包括应用处理器2610、3D图像传感器模块2640、和显示器2650。
在应用处理器2610中实现的相机串行接口(CSI)主机2612可以通过CSI与3D图像传感器模块2640的CSI设备2641串行通信。该情况下，可以在CSI主机2612中实现光学解串行化器(DES)，而且可以在CSI设备2641中实现光学串行化器。在应用处理器2610中实现的显示器串行接口(DSI)主机2611可以与显示器2650的DSI设备2651串行通信。该情况下，可以在DSI主机2611中实现光学串行化器，而且可以在DSI设备2651中实现光学解串行化器。
电子装置2600可以进一步包括射频(RF)芯片2660，其可以与应用处理器2610通信。电子装置2600的物理层协议(PHY)2613和RF芯片2660的PHY 2661可以根据MIPI DigRF彼此相互发送数据或接收数据。电子装置2600可以进一步包括全球定位系统(GPS)2620、存储器2670、麦克风2680、动态随机存取存储器(DRAM)2685、和扬声器2690。电子装置2600可以利用Wimax 2630、无线局域网(WLAN)2600、和超宽带(UWB)2610通信。
根据一个或多个上述示范性实施例的电子装置可以是诸如TV、智能电话机、相机、平板PC、游戏控制台、和可穿戴设备的各种电子装置之一。另外，根据一个或多个上述示范性实施例的电子装置可以作为工业测量装置测量到物体的距离。
根据依照一个或多个上述示范性实施例的3D图像传感器模块和包括该3D图像传感器模块的电子装置，可以从损耗补偿的回收能量中产生在光学快门调制从对象反射的光时使用的驱动电压，因而可以减少功耗。
根据依照一个或多个上述示范性实施例的3D图像传感器模块和包括该3D图像传感器模块的电子装置，可以通过突发模式的操作产生驱动电压，从而可以进一步减少功耗。
根据依照一个或多个上述示范性实施例的3D图像传感器模块和包括该3D图像传感器模块的电子装置，可以调整用于产生驱动电压的控制信号的占空比，因而可以补偿驱动电压的扭曲，而且还可以减少功耗。
根据依照一个或多个上述示范性实施例的3D图像传感器模块和包括该3D图像传感器模块的电子装置，由于减少功耗而最小化电池问题或热保护问题，因而可以将3D图像传感器模块和电子装置形成为更小的尺寸或移动型。
根据依照一个或多个上述示范性实施例的3D图像传感器模块和包括该3D图像传感器模块的电子装置，可以产生准确的3D图像，因而可以测量准确的距离。
应当理解，这里描述的一个或多个示范性实施例应当仅在描述性的意义下考虑，而非用于限制的目的。每个示范性实施例中特征或方面的描述应当典型地被考虑为可用于其他示范性实施例中的其他类似特征或方面。
虽然已经参照附图描述一个或多个示范性实施例，但是本领域普通技术人员不难理解，可以在其中进行形式和细节上的各种改变而不背离由所附权利要求限定的本公开的精神和范围。

Claims (25)

1.一种三维(3D)图像传感器设备，包括：
快门驱动器，其被配置为从补偿快门驱动器和光学快门之间的能量交换期间的能量损耗的回收能量中产生以第一偏置电压偏置的正弦波的驱动电压；
光学快门，其被配置为根据该驱动电压改变从对象反射的反射光的透射率，并调制该反射光以产生具有不同相位的至少两个光学调制信号；以及
图像产生器，其被配置为产生包括基于该至少两个光学调制信号之间的相位差确定的深度信息的、与该对象对应的3D图像数据。
2.如权利要求1所述的3D图像传感器设备，其中该快门驱动器包括：
共振器，其被配置为通过与该光学快门的能量交换来共振以产生该驱动电压；
损耗补偿器，其被配置为向该共振器提供能量以补偿在该共振器与该光学快门之间的能量交换期间的能量损耗；以及
第一控制器，其被配置为控制从该损耗补偿器向该共振器提供的能量的数量、和该损耗补偿器向该共振器提供能量所花的时间中选择的至少一个。
3.如权利要求2所述的3D图像传感器设备，其中该共振器包括：
至少一个电感器，其第一端电连接到该光学快门的第一端，第二端电连接到该损耗补偿器；以及
至少一个电容器，其第一端电连接到该电感器的第二端，第二端电连接到该光学快门的第二端，其中向该至少一个电容器的第二端施加第一偏置电压。
4.如权利要求2所述的3D图像传感器设备，其中该损耗补偿器包括至少一个逆变器，其由从第一控制器输入的第一控制信号选通，其中该至少一个逆变器的输出端子电连接到该共振器以向该共振器提供能量。
5.如权利要求4所述的3D图像传感器设备，其中该共振器包括电感器和电容器，而且
该至少一个逆变器的输出端子电连接到该电感器和该电容器电连接到的第一节点。
6.如权利要求4所述的3D图像传感器设备，其中该至少一个逆变器的输出端子电连接到该光学快门和该共振器电连接到的第一端子。
7.如权利要求4所述的3D图像传感器设备，其中第一控制器被配置为向该至少一个逆变器的p型金属氧化物半导体(PMOS)晶体管的栅极和n型金属氧化物半导体(NMOS)晶体管的栅极提供第一控制信号。
8.如权利要求7所述的3D图像传感器设备，其中第一控制器包括：
激活信号产生器，其被配置为检测该光学快门和该共振器电连接到的第一端子和第二端子之间的电压，并产生激活信号；以及
第一控制信号输出单元，其被配置为，响应于接收该激活信号，向该至少一个逆变器提供第一控制信号以使得该至少一个逆变器的输出端子处于高阻抗状态。
9.如权利要求7所述的3D图像传感器设备，其中第一控制器包括：
激活信号产生器，其被配置为基于该3D图像传感器设备的环境信息产生激活信号；以及
第一控制信号输出单元，其被配置为，响应于接收该激活信号，向该至少一个逆变器提供第一控制信号以使得该至少一个逆变器的输出端子处于高阻抗状态。
10.如权利要求4所述的3D图像传感器设备，其中第一控制器被配置为向该至少一个逆变器的PMOS晶体管的栅极提供第一控制信号，并向该至少一个逆变器的NMOS晶体管的栅极提供第二控制信号。
11.如权利要求10所述的3D图像传感器设备，其中第一控制信号和第二控制信号的占空比彼此不同。
12.如权利要求2所述的3D图像传感器设备，其中该损耗补偿器包括至少一个半桥电路，其由第一控制信号和第二控制信号选通，第一控制信号和第二控制信号从第一控制器输入，其中该至少一个半桥电路的输出端子电连接到该共振器以向该共振器提供能量。
13.如权利要求2所述的3D图像传感器设备，其中该快门驱动器进一步包括突发模式驱动器，其被配置为输出用于指引突发模式的操作的突发信号，
其中第一控制器被配置为，响应于接收该突发信号，向该损耗补偿器提供维持在第一逻辑电平的第一控制信号。
14.一种三维(3D)图像传感器设备，包括：
光学快门，其被配置为根据以第一偏置电压偏置的正弦波的驱动电压改变从对象反射的反射光的透射率，并调制该反射光以产生具有不同相位的至少两个光学调制信号；
快门驱动器，其被配置为通过LC共振电路与该光学快门之间的能量交换来产生该驱动电压，并向该光学快门提供该驱动电压；以及
图像传感器，其被配置为以帧为单位输出至少两个电信号，每个电信号对应于该至少两个光学调制信号。
15.如权利要求14所述的3D图像传感器设备，其中该快门驱动器包括：
损耗补偿器，其被配置为向该LC共振电路提供能量以补偿在该LC共振电路与该光学快门之间的能量交换期间的能量损耗；以及
第一控制器，其被配置为控制从该损耗补偿器向该LC共振电路提供的能量的数量、和该损耗补偿器向该LC共振电路提供能量所花的时间中选择的至少一个。
16.如权利要求15所述的3D图像传感器设备，其中该损耗补偿器包括：至少一个逆变器，其由从第一控制器输入的第一控制信号选通，并且被配置为向电连接到该LC共振电路的第一节点提供能量。
17.如权利要求16所述的3D图像传感器设备，进一步包括检测器，其被配置为向该快门驱动器提供与该3D图像传感器设备的环境信息对应的检测结果，
其中该快门驱动器被配置为，响应于接收该检测结果，调整第一控制信号的占空比和该快门驱动器的电源电压的电平。
18.如权利要求14所述的3D图像传感器设备，进一步包括突发模式驱动器，其被配置为输出用于指引突发模式的操作的突发信号，
其中该快门驱动器被配置为，响应于接收该突发信号，在与帧的一部分对应的时段中不产生该驱动电压。
19.一种三维(3D)图像传感器设备，包括：
光学快门，其被配置为根据以第一偏置电压偏置的正弦波的驱动电压改变从对象反射的反射光的透射率，并调制该反射光以产生具有不同相位的至少两个光学调制信号；
快门驱动器，其被配置为通过LC共振电路与光学快门之间的能量交换来产生该驱动电压并向该光学快门提供该驱动电压，该快门驱动器包括：
电感器，其第一端连接到该光学快门，
逆变器，其输出端子连接到该电感器的第二端，
第一控制器，其被配置为向该逆变器的栅极提供第一控制信号，以及
寄生电容器；以及
图像传感器，其被配置为以帧为单位输出至少两个电信号，每个电信号对应于该至少两个光学调制信号。
20.一种三维(3D)图像传感器设备，包括：
光学快门，其被配置为根据以第一偏置电压偏置的正弦波的驱动电压改变从对象反射的反射光的透射率，并调制该反射光以产生具有不同相位的至少两个光学调制信号；
快门驱动器，其被配置为通过LC共振电路与光学快门之间的能量交换来产生该驱动电压并向该光学快门提供该驱动电压，该快门驱动器包括：
电感器，其第一端连接到该光学快门，
逆变器，其输出端子连接到该电感器的第二端，并且包括被实现为具有内置二极管的晶体管，以及
第一控制器，其被配置为向该逆变器的栅极提供第一控制信号；以及
图像传感器，其被配置为以帧为单位输出至少两个电信号，每个电信号对应于该至少两个光学调制信号。
21.一种用于产生应用到光学快门的驱动电压的快门驱动器，该快门驱动器包括：
共振器，其被配置为通过在电感器与电容器之间释放和累积能量来共振以产生驱动电压，其中，所述共振器在共振过程中执行与光学快门的能量交换；
损耗补偿器，其被配置为根据在共振器与光学快门之间的能量交换期间由于寄生电阻在该共振器中产生的能量损耗向该共振器提供能量；以及
控制器，其被配置为向该损耗补偿器提供与该共振器和该损耗补偿器的工作特性对应的控制信号，
其中该共振器向该光学快门提供该驱动电压。
22.如权利要求21所述的快门驱动器，其中该损耗补偿器包括至少一个逆变器，而且该损耗补偿器在一端连接到电源端子，并在另一端连接到地端子，并且
响应于该控制信号具有逻辑高电平，配置电流路径从该电源端子向连接到该电容器的节点流动，而且响应于该控制信号具有逻辑低电平，配置电流路径从该连接到该电容器的节点向该地端子流动。
23.如权利要求21所述的快门驱动器，其中向该电容器的一端施加偏置电压。
24.如权利要求21所述的快门驱动器，其中该控制器进一步包括激活信号产生器和第一控制信号输出单元，
其中该激活信号产生器被配置为从该共振器接收该驱动电压，并向该第一控制信号输出单元提供与该驱动电压对应的激活信号。
25.如权利要求24所述的快门驱动器，其中
该激活信号产生器被配置为根据接收的驱动电压来调整该激活信号的占空比。
CN201510507582.7A 2014-10-07 2015-08-18 三维图像传感器设备和快门驱动器 Active CN105516703B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140135122A KR102208965B1 (ko) 2014-10-07 2014-10-07 3차원 이미지 센서 모듈 및 3차원 이미지 센서 모듈을 포함하는 전자 장치
KR10-2014-0135122 2014-10-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105516703A CN105516703A (zh) 2016-04-20
CN105516703B true CN105516703B (zh) 2019-02-01

Family

ID=53785447

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510507582.7A Active CN105516703B (zh) 2014-10-07 2015-08-18 三维图像传感器设备和快门驱动器

Country Status (4)

Country Link
US (2) US9918071B2 (zh)
EP (1) EP3007359B1 (zh)
KR (1) KR102208965B1 (zh)
CN (1) CN105516703B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9574951B2 (en) * 2013-09-09 2017-02-21 Semiconductor Components Industries, Llc Image sensor including temperature sensor and electronic shutter function
US9581696B2 (en) * 2014-12-22 2017-02-28 Google Inc. Image sensor and light source driver integrated in a same semiconductor package
KR102601055B1 (ko) 2016-05-10 2023-11-09 삼성전자주식회사 화합물, 및 이를 포함하는 유기 광전 소자, 이미지 센서 및 전자 장치
KR102605375B1 (ko) 2016-06-29 2023-11-22 삼성전자주식회사 유기 광전 소자 및 이미지 센서
EP3282305B1 (en) * 2016-08-10 2020-05-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Optical modulator using phase change material and device including the same
US11145822B2 (en) 2017-10-20 2021-10-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Compound and photoelectric device, image sensor, and electronic device including the same
KR102561532B1 (ko) 2018-09-28 2023-07-31 엘지이노텍 주식회사 카메라 모듈 및 그의 깊이 정보 추출 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102566047A (zh) * 2010-12-14 2012-07-11 三星电子株式会社 照射光学系统以及包括其的三维图像获取装置
CN103096115A (zh) * 2011-10-27 2013-05-08 三星电子株式会社 显示装置的多视图设备及其控制方法、以及显示系统
CN103731611A (zh) * 2012-10-12 2014-04-16 三星电子株式会社 深度传感器、图像捕获方法和图像处理系统
CN104041025A (zh) * 2011-12-19 2014-09-10 松下电器（美国）知识产权公司 显示装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4034412B2 (ja) 1998-03-17 2008-01-16 オリンパス株式会社 電子的撮像装置
KR101082049B1 (ko) 2009-12-07 2011-11-10 엘지이노텍 주식회사 카메라 모듈
KR101624233B1 (ko) 2009-12-21 2016-05-25 엘지이노텍 주식회사 카메라 모듈
DE102011078338A1 (de) 2011-06-29 2013-01-03 Ifm Electronic Gmbh Beleuchtung für eine Lichtlaufzeitkamera
KR101951318B1 (ko) 2012-08-27 2019-04-25 삼성전자주식회사 컬러 영상과 깊이 영상을 동시에 얻을 수 있는 3차원 영상 획득 장치 및 3차원 영상 획득 방법
KR101433508B1 (ko) * 2013-02-04 2014-08-22 공주대학교 산학협력단 직류링크전압에 대응하는 계통 연계형 인버터 제어 장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102566047A (zh) * 2010-12-14 2012-07-11 三星电子株式会社 照射光学系统以及包括其的三维图像获取装置
CN103096115A (zh) * 2011-10-27 2013-05-08 三星电子株式会社 显示装置的多视图设备及其控制方法、以及显示系统
CN104041025A (zh) * 2011-12-19 2014-09-10 松下电器（美国）知识产权公司 显示装置
CN103731611A (zh) * 2012-10-12 2014-04-16 三星电子株式会社 深度传感器、图像捕获方法和图像处理系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Class E High-Efficiency Tuned Power Oscillator;Jan Ebert，等;《IEEE Journal of Solid-State Circuits》;19810401;第SC-16卷(第2期);第62-65页

Also Published As

Publication number Publication date
US20160100153A1 (en) 2016-04-07
CN105516703A (zh) 2016-04-20
US9918071B2 (en) 2018-03-13
US10511826B2 (en) 2019-12-17
KR20160041379A (ko) 2016-04-18
EP3007359B1 (en) 2020-09-09
EP3007359A1 (en) 2016-04-13
KR102208965B1 (ko) 2021-01-28
US20180176540A1 (en) 2018-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105516703B (zh) 三维图像传感器设备和快门驱动器
CN105611193B (zh) 深度感测方法、三维图像传感器及其装置
CN103595989B (zh) 三维影像显示装置及三维影像处理方法
CN107342058A (zh) 液晶显示模组亮度调节方法、测试板、系统和设备
KR101584602B1 (ko) 광원 구동 방법 및 이를 수행하기 위한 표시 장치
CN103901618B (zh) 电子设备和显示方法
CN106817794A (zh) Tof电路模块及其应用
CN106802486A (zh) 一种调节焦距的方法及头戴显示器
CN106463977A (zh) 用于不同电源的电池充电器
Kim et al. Wireless optical energy transmission using optical beamforming
CN105469357A (zh) 图像处理方法、装置及终端
CN102802001B (zh) 一种用于降低快门式3d液晶动态串扰的方法、装置以及液晶显示器
CN202923351U (zh) 一种可调汽车智能遮阳镜
CN107949101A (zh) Led灯亮度多级控制的方法、装置、后视镜及存储介质
US20170293260A1 (en) Projection apparatus and image projection method
CN107734256A (zh) 一种自动调光式减光装置及其使用方法
CN103345907A (zh) 基于环境光探测的led背光源光学参数的自动调节器
KR20050026949A (ko) 적외선 플래시 방식의 능동형 3차원 거리 영상 측정 장치
CN113794871B (zh) 一种延迟装置及其延迟方法、显示系统
KR20200069096A (ko) 전자 장치 및 이를 이용하여 오브젝트의 깊이 정보를 획득하는 방법
CN206023864U (zh) 移动电源的图像测距应用扩展装置
CN202093761U (zh) 一种智能液晶数码相框
CN104796641A (zh) 眼镜式和自由式二合一立体电视机
CN209014816U (zh) 智能眼镜
CN104077988B (zh) 驱动信号产生电路、方法和 3d 显示装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant