CN105739584A - 用于飞行时间3d图像传感器的可编程电流源 - Google Patents

用于飞行时间3d图像传感器的可编程电流源 Download PDF

Info

Publication number
CN105739584A
CN105739584A CN201410820446.9A CN201410820446A CN105739584A CN 105739584 A CN105739584 A CN 105739584A CN 201410820446 A CN201410820446 A CN 201410820446A CN 105739584 A CN105739584 A CN 105739584A
Authority
CN
China
Prior art keywords
coupled
flight time
transistor
current
source
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.)
Granted
Application number
CN201410820446.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105739584B (zh
Inventor
孙天佳
王睿
代铁军
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.)
Omnivision Technologies Inc
Original Assignee
Omnivision Technologies Inc
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 Omnivision Technologies Inc filed Critical Omnivision Technologies Inc
Publication of CN105739584A publication Critical patent/CN105739584A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105739584B publication Critical patent/CN105739584B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483—Details of pulse systems
    • G01S7/486—Receivers
    • G01S7/4861—Circuits for detection, sampling, integration or read-out
    • G01S7/4863—Detector arrays, e.g. charge-transfer gates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G01S17/10—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S17/894—3D imaging with simultaneous measurement of time-of-flight at a 2D array of receiver pixels, e.g. time-of-flight cameras or flash lidar

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

本申请案涉及用于飞行时间3D图像传感器的可编程电流源。供与飞行时间像素单元一起使用的可编程电流源包含第一晶体管。通过所述第一晶体管的电流响应于所述第一晶体管的栅极-源极电压。电流控制电路耦合到所述第一晶体管且耦合到参考电流源以在取样操作期间通过所述第一晶体管选择性地耦合所述参考电流源的参考电流。取样及保持电路耦合到所述第一晶体管以在所述取样操作期间对所述第一晶体管的栅极-源极电压进行取样。所述取样及保持电路经耦合以在所述取样操作之后的保持操作期间保持所述栅极-源极电压实质上等于所述取样操作期间的所述栅极-源极电压。在所述保持操作期间通过所述第一晶体管的保持电流实质上等于所述参考电流。

Description

用于飞行时间3D图像传感器的可编程电流源
技术领域
本发明涉及图像传感器。特定来说，本发明的实施例涉及三维图像传感器。
背景技术
随着三维(3D)应用的普及性在例如成像、电影、游戏、计算机、用户接口及类似物等的应用中继续增长，对3D相机的兴趣正在增加。产生3D图像的典型无源方式为使用多个相机捕获立体图像或多个图像。使用立体图像，可将所述图像中的物体分成三角形以产生3D图像。此三角测量(triangulation)技术的一个缺点为难以使用小装置产生3D图像，这是因为在每一相机之间必须存在最小分隔距离以便产生三维图像。此外，此技术是复杂的且因此需要显著的计算机处理能力以便实时产生3D图像。
对于需要实时获取3D图像的应用，有时利用基于光学飞行时间测量的有源深度成像系统。飞行时间系统通常采用：光源，其将光引导于物体处；传感器，其引导从所述物体反射的光；以及处理单元，其基于光行进到物体并从所述物体返回的往返时间来计算到所述物体的距离。在典型的飞行时间传感器中，由于从光检测区域到感测节点的高转移效率而经常使用光电二极管。将单独电路耦合到每一像素单元中的光电二极管以检测及测量从物体反射的光。
然而，使用飞行时间系统获取3D图像的持续挑战为存在耦合到每一像素单元中的光电二极管的单独电路中的逐像素变动。举例来说，在跨越飞行时间传感器的像素单元电流镜输出之间存在归因于可能发生在所述传感器中的逐像素变动的大约5％的差是寻常的。电流镜输出的这些逐像素变动因此降低了飞行时间传感器的准确性及可靠性。
发明内容
在一个方面中，本发明申请案涉及一种用于与飞行时间像素单元一起使用的可编程电流源。用于与飞行时间像素单元一起使用的所述可编程电流源包括：第一晶体管，其具有栅极端子、源极端子及漏极端子，其中通过所述第一晶体管的电流响应于所述第一晶体管的栅极-源极电压；电流控制电路，其耦合到所述第一晶体管且耦合到参考电流源，其中所述电流控制电路经耦合以在取样操作期间通过所述第一晶体管选择性地耦合所述参考电流源的参考电流；及取样及保持电路，其耦合到所述第一晶体管，其中所述取样及保持电路经耦合以在所述取样操作期间取样所述第一晶体管的栅极-源极电压，其中所述取样及保持电路经耦合以保持所述取样操作之后的保持操作期间的所述栅极-源极电压实质上等于所述取样操作期间的所述栅极-源极电压，其中所述保持操作期间通过所述第一晶体管的保持电流实质上等于所述参考电流。
在另一方面中，本申请案涉及一种飞行时间像素单元。所述飞行时间像素单元包括：光传感器，其用于感测从物体反射的光子；及像素支持电路，其包含：时序控制逻辑，其耦合到所述光传感器以检测所述光传感器何时感测到从所述物体反射的所述光子，其中所述时序控制逻辑进一步经耦合以接收表示光脉冲何时从光源发射到所述物体的时序信号，其中所述时序控制逻辑经耦合以产生表示所述飞行时间像素单元的飞行时间测量操作的飞行时间信号；可编程电流源，其耦合到所述时序控制逻辑以响应于经耦合以从所述时序控制逻辑接收的所述飞行时间信号而提供保持电流，其中所述可编程电流源包含：第一晶体管，其具有栅极端子、源极端子及漏极端子，其中通过所述第一晶体管的电流响应于所述第一晶体管的栅极-源极电压；电流控制电路，其耦合到所述第一晶体管且耦合到参考电流源，其中所述电流控制电路经耦合以在取样操作期间通过所述第一晶体管选择性地耦合所述参考电流源的参考电流；及取样及保持电路，其耦合到所述第一晶体管，其中所述取样及保持电路在所述取样操作期间经耦合以取样所述第一晶体管的栅极-源极电压，其中所述取样及保持电路经耦合以保持所述取样操作之后的保持操作期间的所述栅极-源极电压实质上等于所述取样操作期间的所述栅极-源极电压，其中所述保持操作期间通过所述第一晶体管的保持电流实质上等于所述参考电流；及飞行时间电容器，其耦合到所述电流控制电路以响应于所述飞行时间信号而由所述保持电流选择性地充电，其中所述飞行时间电容器上的电压表示到所述物体的往返距离。
在另一方面中，本申请案涉及一种飞行时间感测系统。所述飞行时间感测系统包括：光源，其用于将光脉冲发射到物体；参考电流源，其具有参考电流；飞行时间像素阵列，其具有多个飞行时间像素单元，其中所述飞行时间像素单元中的每一者包括：光传感器，其用于感测从所述物体反射的光子；时序控制逻辑，其耦合到所述光传感器以检测所述光传感器何时感测到从所述物体反射的所述光子，其中所述时序控制逻辑进一步经耦合以接收表示光脉冲何时从所述光源发射到所述物体的时序信号，其中所述时序控制逻辑经耦合以产生表示所述飞行时间像素阵列的飞行时间测量操作的飞行时间信号；可编程电流源，其耦合到所述时序控制逻辑以响应于经耦合以从所述时序控制逻辑接收的所述飞行时间信号而提供保持电流，其中所述可编程电流源包含：第一晶体管，其具有栅极端子、源极端子及漏极端子，其中通过所述第一晶体管的电流响应于所述第一晶体管的栅极-源极电压；电流控制电路，其耦合到所述第一晶体管且耦合到所述参考电流源，其中所述电流控制电路经耦合以在取样操作期间通过所述第一晶体管选择性地耦合所述参考电流源的所述参考电流；及取样及保持电路，其耦合到所述第一晶体管，其中所述取样及保持电路经耦合以在所述取样操作期间取样所述第一晶体管的栅极-源极电压，其中所述取样及保持电路经耦合以保持所述取样操作之后的保持操作期间的所述栅极-源极电压实质上等于所述取样操作期间的所述栅极-源极电压，其中所述保持操作期间通过所述第一晶体管的保持电流实质上等于所述参考电流；飞行时间电容器，其耦合到所述电流控制电路以响应于所述飞行时间信号而由所述保持电流选择性地充电，其中所述飞行时间电容器上的电压表示到所述物体的往返距离；控制电路，其耦合到所述光源且耦合到所述飞行时间像素阵列以使所述光脉冲的所述发射与从所述物体反射的所述光子的所述感测的时序同步。
附图说明
参考以下图式描述本发明的非限制性及非详尽实施例，其中除非另有指示否则相同参考数字在各种视图中指代相同部件。
图1为展示根据本发明的教示的飞行时间感测系统的一个实例的框图。
图2为展示根据本发明的教示的在像素裸片以堆叠芯片方案耦合到专用集成电路(ASIC)裸片的情况下实施的飞行时间感测系统的横截面的实例的框图。
图3为说明根据本发明的教示的飞行时间像素的一个实例的示意图。
图4为展示根据本发明的教示的经发射的光脉冲、由光传感器感测到的相应经反射光子、表示从物体反射的光子的飞行时间信号及积累在实例飞行时间像素中的电容器上的对应电压的时序图。
图5为说明根据本发明的教示的包含在耦合到单个参考电流源的多个飞行时间像素单元中的可编程电流源的实例的示意图。
图6为展示根据本发明的教示的包含具有对应读出电路、控制电路及功能逻辑的飞行时间像素阵列的实例飞行时间感测系统的一部分的框图。
对应的参考字符贯穿图式的若干视图指示对应组件。所属领域的技术人员将了解，图中的元件是出于简化及清楚目的而说明且不一定是按比例绘制。举例来说，图中的元件中的一些的尺寸可能相对于其它元件被夸大以帮助改善对本发明的各种实施例的理解。并且，通常未描绘在可商用实施例中有用且有必要的常见而容易理解的元件以促进对本发明的这些各种实施例的较不受妨碍的检视。
具体实施方式
揭示用于在3D飞行时间传感器的飞行时间像素单元中使用单个参考电流源对电流源进行编程的方法及设备。在以下描述中，陈述许多具体细节以提供对实施例的透彻理解。然而，所属领域的技术人员将认识到，本文中描述的技术可在没有所述具体细节中的一或多者的情况下实践或以其它方法、组件或材料等等实践。在其它情况中，未详细展示或描述众所周知的结构、材料或操作以避免模糊某些方面。
贯穿本说明书的对“一个实施例”或“一实施例”的参考表示结合所述实施例描述的特定特征、结构或特性包含在本发明的至少一个实施例中。因此，短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”在贯穿本说明书的各种地方的出现不一定全都指代同一实施例。此外，在一或多个实施例中，特定特征、结构或特性可以任何合适方式组合。
贯穿本说明书使用若干技术术语。这些术语具有其所来自的技术领域中的其一般含义，除非本文中明确定义或其使用的上下文另外清楚指示。举例来说，术语“或”以包含性意义(例如，如以“及/或”)使用，除非上下文另外清楚指示。
如将展示，揭示包含飞行时间像素单元的飞行时间感测系统的实例。在各种实例中，根据本发明的教示的飞行时间像素单元包含使用同一单个电流参考源进行编程的可编程电流源。因此，根据本发明的教示，包含在每一飞行时间像素单元中的像素支持电路中的个别电流源中的每一者为每一像素单元提供实质上相等的电流，即使存在可能在跨越整个飞行时间像素单元阵列的匹配晶体管之间发生的逐像素变动也如此。
为进行说明，图1为展示根据本发明的教示的飞行时间感测系统100的一个实例的框图。如所展示，飞行时间感测系统100包含光源102，光源102发射光脉冲，所述光脉冲在图1中说明为经发射光104。如所展示，经发射光104被引导到物体106。在一个实例中，经发射光104包含红外(IR)光的脉冲。应了解，在其它实例中，根据本发明的教示，经发射光104可具有不同于红外线的波长，例如可见光、近红外光等等。接着，经发射光104被从物体106反射回，其在图1中展示为往回反射光108。如所展示，从物体106引导经反射光108通过透镜110且接着将经反射光108聚焦到飞行时间像素阵列112上。在一个实例中，飞行时间像素阵列112包含布置成二维阵列的多个飞行时间像素单元。根据本发明的教示，由耦合到飞行时间像素阵列112的控制电路116产生同步信号114，同步信号114使经发射光104的脉冲与控制飞行时间像素阵列112中的多个像素单元的对应信号同步，所述多个像素单元感测经反射光108。
在图1中描绘的实例中，应注意，飞行时间像素阵列112定位成与透镜110相距焦距flens。如实例中所展示，光源102及透镜110定位成与物体相距距离L。在一个实例中，应注意，透镜110可使用集成到飞行时间像素阵列112中的多个微透镜来实施。应了解，当然，图1不是按比例说明且在一个实例中，焦距flens实质上小于透镜110与物体106之间的距离L。因此，应了解，出于本发明的目的，根据本发明的教示，距离L与距离L+焦距flens是实质上相等的以用于飞行时间测量目的。此外，还应了解，出于本发明的目的，根据本发明的教示，光源102与物体106之间的距离及物体106与透镜110之间的距离两者也实质上等于L以用于飞行时间测量目的。因此，光源102与物体106之间的距离(及/或物体106与透镜110之间的距离)等于往返距离(例如，D)的一半，所述往返距离因此等于2×L。换句话说，根据本发明的教示，假设从光源102到物体106的距离L加上从物体106返回到透镜110的距离L等于往返距离D(或2×L)。
在所描绘的实例中，存在在发射经发射光104的光脉冲与在经反射光108中接收到所述光脉冲之间的延迟时间，所述延迟时间由光脉冲从光源102行进距离L到达物体106花费的时间量及接着对应反射光脉冲108从物体106返回而行进距离L到达像素阵列112花费的额外时间引起。经发射光104与经反射光108之间的延迟时间表示光脉冲在光源102与物体106之间往返的飞行时间。一旦飞行时间(即，TOF)已知，即可使用以下方程1及2中的以下关系确定从光源102到物体106的距离L：
TOF = 2 × L c - - - ( 1 )
L = T TOF × c 2 - - - ( 2 )
其中c为光的速度，其约等于3x108m/s，且TOF为光脉冲如图1中所展示般行进到物体并从物体返回花费的时间量。
图2为展示根据本发明的教示的在像素裸片248以堆叠芯片方案耦合到专用集成电路(ASIC)裸片250的情况下实施的飞行时间感测系统200的横截面的实例的框图。应了解，图2的飞行时间感测系统200可为图1的飞行时间感测系统100的一个实例，且因此下文参考的类似命名及编号的元件类似于如上文描述般耦合及起作用。
在图2中描绘的实例中，飞行时间感测系统200包含像素裸片248，像素裸片248如所说明以堆叠芯片方案耦合到ASIC裸片250。如所展示，飞行时间感测系统200包含光源202，光源202发射光脉冲204，光脉冲204被引导到物体206。在一个实例中，经发射光204包含脉冲IR光。接着，经发射光脉冲204被从物体206反射回，其在所描绘的实例中展示为图2中的经反射光脉冲208。
在一个实例中，飞行时间感测系统200还包含像素裸片248，像素裸片248包含布置在飞行时间像素阵列中的多个像素单元，包含像素单元218。在所述实例中，每一像素单元218包含光传感器220，光传感器220在所说明的实例中包含单个光子雪崩二极管(SPAD)，如所展示，单个光子雪崩二极管(SPAD)经光学耦合以通过相应微透镜210从物体206接收反射的光脉冲208。每一像素单元218的每一光传感器220耦合到对应像素支持电路249，如所说明的实例中所展示，像素支持电路249安置在ASIC裸片250中。
如所描绘的实例中所展示，每一像素单元218的像素支持电路249还耦合到包含在ASIC裸片250中的单个参考电流源213。如下文将更详细描述，参考电流源213经耦合以为每一像素支持电路249提供参考电流IREF215以对包含在每一像素支持电路249中的内部可编程电流源进行编程。根据本发明的教示，因为每一像素支持电路249使用同一参考电流IREF215，所以由包含在每一像素支持电路249中的每一内部可编程电流源提供的电流经个别校准以实质上相等，即使存在可能跨越包含在所有像素支持电路249中的所有晶体管而发生的逐像素变动也如此。
在一个实例中，根据本发明的教示，控制电路216也包含在ASIC裸片250中且经耦合以提供同步信号214以使经发射光204的脉冲与控制多个像素单元218的对应信号同步，所述像素单元218感测经反射光208。
图3为说明根据本发明的教示的飞行时间像素单元318的一个实例的示意图。应了解，像素单元318可为(例如)包含在图1的飞行时间像素阵列112中的多个像素中的一者或包含在图2中的多个像素单元218中的一者的一个实例，且因此下文所参考的类似命名及编号的元件以与如上文描述的类似方式耦合及起作用。如所描绘的实例中所展示，像素单元318包含光传感器320及像素支持电路349。像素支持电路349包含充电控制逻辑322、可编程电流源326、电容器CTOF332、复位电路334、输出开关342、行选择开关343及放大器338。光传感器320感测经反射光308的光子，所述光子从物体(例如图1的物体106)反射。在一个实例中，光传感器320可包含单个光子雪崩二极管(SPAD)，如图3中所展示。
在所述实例中，充电控制逻辑322耦合到光传感器320以检测光传感器320何时感测到从物体反射的经反射光308的光子。根据本发明的教示，充电控制逻辑322进一步经耦合以接收时序信号315，时序信号315在所述实例中可表示光脉冲204何时从光源202发射到物体206(如(例如)图2中所说明)，且因此使得像素单元318能够与光源202同步。
如所描绘的实例中所展示，可编程电流源326经耦合以响应于经耦合以从充电控制逻辑322接收的飞行时间(TOF)信号330而提供恒定电流IH328。在所述实例中，根据本发明的教示，飞行时间信号330由充电控制逻辑322产生且表示光脉冲204中的每一者从光源202发射直到光传感器320感测到从物体206反射的经反射光308的光子中的相应者为止的往返行进的飞行时间。
在所述实例中，说明为(例如)飞行时间电容器CTOF332的能量存储装置经耦合以由响应于飞行时间信号330从可编程电流源326接收的恒定电流IH328充电。如所描绘的实例中所展示，根据本发明的教示，可编程电流源326耦合到单个参考电流源313。在所述实例中，单个参考电流源313经耦合以提供参考电流315(其由包含在飞行时间像素阵列中的所有像素单元318利用)以对每一相应可编程电流源326进行编程且因此将每一相应电流IH328校准为跨越包含在飞行时间像素阵列中的所有像素单元318实质上相等。
在所描绘的实例中，可编程电流源326经耦合以从每一光脉冲204从光源202发射开始直到光传感器320感测到从物体206反射的经反射光308的光子中的相应者为止提供恒定电流IH328给电容器332充电。因此，根据本发明的教示，积累在电容器CTOF332上的电压VTOF表示到物体106的往返距离D。在一个实例中，根据本发明的教示，复位电路334耦合到电容器CTOF332以在经积累电压VTOF已被从电容器CTOF332读出之后响应于复位电容器信号336而复位电容器CTOF332上的经积累电压VTOF。
如所述实例中所展示，像素单元318还包含放大器338，放大器338通过输出开关342耦合到电容器CTOF332以在电容器CTOF332响应于飞行时间信号330被读取之后读出积累在电容器CTOF332上的电压VTOF。在所述实例中，根据本发明的教示，复位电路334经耦合以在电容器CTOF332上的电压VTOF被读出之后复位积累在电容器CTOF332上的电压VTOF。在一个实例中，如所展示，放大器338为源极跟随器耦合晶体管，且输出开关342耦合在电容器CTOF332与放大器338的晶体管的栅极之间。在一个实例中，根据本发明的教示，像素单元318还包含耦合在放大器338的输出与位线340之间的行选择开关343，可通过行选择开关343读出像素单元318的输出。
如图3中描绘的实例中所说明，应注意，像素单元318可以堆叠芯片方案来实施。举例来说，如所述实例中所展示，根据发明的教示，光传感器320可包含在像素裸片348中，而图3中说明的像素单元318的像素支持电路349可包含在单独ASIC裸片350中。在所述实例中，在制造期间将像素裸片348及ASIC裸片350堆叠且耦合在一起以实施根据本发明的教示的飞行时间感测系统。
图4为展示根据本发明的教示的来自光源402的经发射光脉冲、由SPAD420感测的相应经反射光子、响应于经发射光脉冲402及来自SPAD420的经感测光子而由充电控制逻辑输出的飞行时间信号430及积累在实例飞行时间像素中的电容器CTOF432上的对应电压VTOF的实例的时序图。应了解，光源402可(例如)与图1的光源102及/或图2的光源202对应，且SPAD420可(例如)与图3的光传感器320对应，且飞行时间TOF信号430可(例如)与图3的飞行时间TOF信号330对应，且电压VTOF432可(例如)与积累在图3的电容器CTOF332中的电压VTOF对应，且因此下文参考的类似命名及编号的元件类似于如上文描述般耦合及起作用。如所述实例中所展示，在时间t1处发射光脉冲，这致使TOF信号430从逻辑低电平改变到逻辑高电平，这因此导致电压VTOF432在时间t1处开始充电。
图4还说明SPAD420检测到在时间t2处从物体106反射回的光子，这致使TOF信号430从逻辑高电平改变到逻辑低电平，这因此导致电压VTOF432在时间t2处中止被充电。根据本发明的教示，经发射光脉冲在光源与光传感器之间来回行进往返距离D的飞行时间等于如图4中说明的时间t1与t2之间的时间。因此，电容器CTOF432上的电压VTOF在时间t1与时间t2之间的光脉冲的飞行时间期间积累。根据本发明的教示，因为电压VTOF432由于电容器CTOF在时间t1与时间t2之间的光脉冲的飞行时间期间使用来自可编程电流源326的恒定电流IH328充电而以线性速率增加，所以可因此读出电压VTOF432以确定飞行时间。
图5为说明根据本发明的教示的包含在耦合到单个参考电流源的多个飞行时间像素单元中的多个可编程电流源的实例的示意图。特定来说，图5展示包含(例如)可编程电流源526A及可编程电流源526B的多个可编程电流源。在所说明的实例中，应了解，可编程电流源中的每一者彼此实质上类似，且因此出于简明起见仅详细论述可编程电流源526A。还应注意，图5的可编程电流源526A及可编程电流源526B可为图3的可编程电流源326的实例，且因此下文参考的类似命名及编号的元件类似于如上文描述般耦合及起作用。
如所描绘的实例中所展示，可编程电流源526A包含第一晶体管552。在图5中描绘的实例中，晶体管552经描绘为p沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，且因此包含栅极端子、源极端子及漏极端子。应了解，在其它实例中，可使用其它类型的晶体管，例如，n沟道MOSFET、双极结晶体管(BJT)或类似物。在所描绘的实例中，通过晶体管552的漏极电流ID556响应于栅极端子与源极端子之间的电压差，其将被说明为图5中的VGS。
在一个实例中，如所展示，电流缓冲器电路564可耦合到晶体管552的漏极端子。因而，如所展示，通过晶体管552的漏极电流ID556还被引导通过电流缓冲器电路564。在一个实例中，如所展示，电流缓冲器电路564包含耦合到晶体管552的漏极端子的共源共栅耦合晶体管566。
如图5中所展示，可编程电流源526A还包含电流控制电路554，电流控制电路554经耦合以传导来自晶体管552的漏极电流ID556。电流控制电路554还耦合到参考电流源513且耦合到飞行时间电容器CTOF532。应了解，图5中的参考电流源513及飞行时间电容器CTOF532可分别为图3的参考电流源313及飞行时间电容器CTOF332的实例，且因此下文参考的类似命名及编号的元件类似于如上文描述般耦合及起作用。
在一个实例中，电流控制电路554包含切换电路568，切换电路568经设置而在取样操作期间处于“3”位置中。举例来说，当切换电路处于“3”位置中时，在取样操作期间参考电流源513由切换电路568选择性地耦合以迫使参考电流IREF515通过晶体管552。因此，根据本发明的教示，当切换电路568在取样操作期间处于“3”位置中时晶体管552的漏极电流ID556被迫实质上等于参考电流IREF515。
继续图5中描绘的实例，如所展示，可编程电流源526A还包含耦合到晶体管552的取样及保持电路558。取样及保持电路558经耦合以在取样操作期间对晶体管的栅极-源极电压VGS进行取样。此外，取样及保持电路558经耦合以在取样操作之后的保持操作期间保持栅极-源极电压VGS。换句话说，根据本发明的教示，栅极-源极电压VGS保持或维持在与先前取样的栅极-源极电压VGS实质上相等的值。
如将论述，根据本发明的教示，因为漏极电流ID556在取样操作期间被迫实质上等于参考电流IREF515，所以漏极电流ID556在保持操作期间将保持实质上等于参考电流IREF515，而栅极-源极电压VGS保持为与当VGS最初被取样时相同的值，其中漏极电流ID556被迫实质上等于参考电流IREF515。
在一个实例中，如所展示，取样及保持电路558包含耦合在晶体管552的源极端子与栅极端子之间的编程电容器CP560，及耦合在晶体管552的栅极端子与漏极端子之间的开关562。在操作中，根据本发明的教示，在取样操作期间，开关562经耦合为接通或处于“1”位置中，如图5中展示，且在可编程电流源526A的保持操作期间开关562经耦合为断开或处于“2”位置中，如图5中展示。
特定来说，在开关562在取样操作期间接通或处于“1”位置的情况下且在晶体管552在取样操作期间以饱和状态操作的情况下，应注意，晶体管552的漏极-栅极电压(VDG)在取样操作期间为零。因此，漏极电流ID556在取样操作期间为栅极-源极电压VGS的函数。因为漏极电流ID556在取样操作期间被迫等于参考电流IREF515，所以参考电流IREF515在取样操作期间对晶体管552的栅极-源极电压VGS进行设定或编程以提供实质上等于参考电流IREF515的漏极电流ID556。晶体管552的此栅极-源极电压VGS由取样及保持电路558取样且由编程电容器560保持在所述电压处。因此，根据本发明的教示，在对晶体管552的栅极-源极电压VGS进行取样之后，开关562断开或处于“2”位置中，这保持了跨越编程电容器CP的经取样VGS电压，且因此保持了漏极电流ID556使其保持实质上等于参考电流IREF515。
继续所述实例，在对栅极-源极电压VGS进行取样之后，且开关562断开或处于“2”位置中，接着切换电路568经耦合以在保持操作期间从“3”位置切换到“4”位置，这将漏极电流ID556引导为恒定经编程保持电流IH528，保持电流IH528被传导通过开关570。在所述实例中，根据本发明的教示，保持电流IH528经耦合以响应于飞行时间信号TOF530而通过开关570选择性地给飞行时间电容器CTF532充电。根据本发明的教示，因为保持电流IH528在保持操作期间等于漏极电流ID556，因此保持电流IH528实质上等于参考电流IREF515。
如图5中描绘的实例中所展示，多个可编程电流源(包含可编程电流源526A及可编程电流源526B)中的每一者包含相应电流控制电路554，电流控制电路554耦合到单个参考电流源513以选择性地对相应晶体管552的漏极电流ID556进行编程。举例来说，在操作中，在对可编程电流源526A的编程完成之后，可激活可编程电流源526B的相应电流控制电路554以对可编程电流源526B进行编程。
因而，根据本发明的教示，可利用单个参考电流源513来对一个以上可编程电流源进行编程，以提供实质上相等的保持电流IH528来给相应飞行时间电容器CTOF532充电。举例来说，在一个实例中，根据本发明的教示，可利用单个参考电流源513的参考电流IREF515对飞行时间像素阵列中的所有可编程电流源进行编程。
应注意，在所说明的实例中，利用单个参考电流源513的参考电流IREF515一次对一个可编程电流源进行编程。然而，在另一实例中，根据本发明的教示，应了解，可利用单个参考电流源513的参考电流源IREF515对耦合到飞行时间像素阵列的一或多个其它可编程参考电流源进行编程，且接着可利用其它可编程参考电流源的经“复制”保持参考电流迅速地将原始参考电流IREF515值“复制”到遍及飞行时间像素阵列的一或多个像素单元的可编程电流源。举例来说，在一个实例中，根据本发明的教示，可实现参考电流IREF515的“复制”操作跨越飞行时间像素阵列的多个行或列的分布或散布以迅速复制参考电流IREF515。
为进行说明，图6为展示根据本发明的教示的包含具有对应读出电路、控制电路及功能逻辑的飞行时间像素阵列的实例飞行时间感测系统600的一部分的框图。如所展示，根据本发明的教示，所说明的飞行时间感测系统600的实例包含飞行时间像素阵列612、读出电路601、可编程参考电流源阵列617、功能逻辑605、控制电路616及光源602以感测到物体606的往返距离。
在图6中说明的实例中，像素阵列612为飞行时间像素单元(例如，像素P1、P2…、Pn)的二维(2D)阵列。在一个实例中，飞行时间像素单元P1、P2、…、Pn中的每一者可实质上类似于上文(例如)在图2到5中论述的飞行时间像素中的一者，且因此下文参考的类似命名及编号的元件类似于如上文描述般耦合及起作用。如所说明，将每一像素单元布置成行(例如，行R1到Ry)及列(例如，列C1到Cx)以获取聚焦到像素阵列612上的图像物体606的飞行时间信息。因此，根据本发明的教示，接着可使用飞行时间信息来确定到物体606的距离或深度信息。
如图6中描绘的实例中所展示，具有参考电流IREF615的单个参考电流源613耦合到可编程参考电流源阵列617。在一个实例中，可编程参考电流源阵列617包含多个可编程参考电流源，其中每一者可实质上类似于上文在图5中论述的实例可编程电流源。举例来说，在图6中描绘的实例中，应了解，在已将参考电流IREF615复制到包含在可编程参考电流源阵列617中的可编程参考电流源中的每一者之后，耦合可编程参考电流源阵列617中的“经复制”参考电流源中的每一者以对包含在飞行时间像素单元阵列的相应列像素单元中的内部可编程电流源中的每一者进行编程，如上文论述。根据本发明的教示，通过使用原始参考电流IREF615，提供到包含在飞行时间像素单元阵列中的每一内部可编程电流源的“经复制”保持参考电流IH经个别校准以实质上相等，即使具有可能跨越包含在飞行时间像素单元阵列中的所有晶体管发生的逐像素变动也如此。
为进行说明，在列复制回路672中将参考电流源613的参考电流IREF615复制到包含在可编程参考电流源阵列617中的可编程参考电流源中的每一者。在所述实例中，将包含在可编程参考电流源阵列617中的可编程参考电流源中的每一者耦合到飞行时间像素阵列612中的若干列像素单元中的对应者。根据本发明的教示，接着，如所展示，可针对行复制回路674中的每一列复制从参考电流IREF615复制到包含在可编程参考电流源阵列617中的可编程参考电流源中的每一者中的经复制保持参考电流IH，以遍及像素阵列612中的所有行像素单元迅速复制所有保持参考电流IH。在所说明的实例中(其中飞行时间像素阵列612包含x列及y行)，在列复制回路672期间将参考电流IREF615复制到可编程参考电流源阵列617中的x个可编程参考电流源中的每一者中。根据本发明的教示，一旦经编程，包含在可编程参考电流源阵列617中的可编程参考电流源中的每一者即提供参考电流，接着将所述参考电流复制到飞行时间像素阵列612的y行中的每一者。
换句话说，在最初的x个电流复制循环期间，使用参考电流IREF615来将参考电流复制到可编程参考电流源阵列617中的x个可编程参考电流源中的每一者。根据本发明的教示，在(x+1)到(x+y)个电流复制循环期间，将可编程参考电流源阵列617中的经复制参考电流中的每一者复制到飞行时间像素阵列612的y行中的每一者中的可编程电流源。
在一个实例中，控制电路616控制光源602且使用同步信号614来使光源602同步以将光脉冲604发射到物体606。如所展示，经反射回的光脉冲608接着被反射回到像素阵列612。在一个实例中，像素阵列612中的像素单元中的每一者感测来自经反射回的光脉冲608的光子，且接着响应于来自包含在像素阵列612中的像素单元中的相应CTOF电容器的经测量VTOF电压的对应信号由读出电路601通过位线640读出，如所展示。在一个实例中，读出电路601可包含放大器以进一步放大通过位线640接收的信号。在一个实例中，接着可将由读出电路601读出的信息传送到功能逻辑605。在一个实例中，功能逻辑605可确定每一像素单元的飞行时间及距离信息。在一个实例中，功能逻辑605还可存储飞行时间信息且/或甚至操纵飞行时间信息(例如，裁剪、旋转、调整背景噪声或类似物)。在一个实例中，读出电路601可沿着位线640一次读出一整行的飞行时间信息(已说明)，或在另一实例中可使用各种其它技术(未说明)(例如串行读出或同时完全并行读出所有像素单元)来读出飞行时间信息。
在所说明的实例中，控制电路616进一步耦合到像素阵列612以控制像素阵列612的操作并且使像素阵列612的操作与光源602同步。举例来说，根据本发明的教示，控制电路616可产生时序信号315，时序信号315经耦合以由图3中展示的充电控制逻辑322以及输出开关342及行选择开关343接收以确定飞行时间信息。
在一个实例中，应注意，可以堆叠芯片方案来实施在图6中说明的飞行时间感测系统600。举例来说，如所述实例中所展示，根据本发明的教示，像素阵列612可包含在像素裸片中，而如图6中所说明，读出电路601、功能逻辑605及控制电路616可包含在单独ASIC裸片中。在所述实例中，在制造期间将像素裸片及ASIC裸片堆叠且耦合在一起以实施根据本发明的教示的飞行时间感测系统。
对本发明的所说明的实施例的以上描述(包含说明书摘要中描述的内容)不希望是详尽的或将本发明限于所揭示的精确形式。虽然出于说明目的在本文中描述了本发明的特定实施例及实例，但如所属领域的技术人员将认识到，在本发明的范围内可能进行各种修改。
可依据以上详细描述对本发明做出这些修改。所附权利要求书中使用的术语不应解释为将本发明限于说明书中揭示的特定实施例。更确切地，本发明的范围应完全由应根据权利要求解释的公认准则加以解释的所附权利要求书确定。

Claims (30)

1.一种用于与飞行时间像素单元一起使用的可编程电流源，其包括：
第一晶体管，其具有栅极端子、源极端子及漏极端子，其中通过所述第一晶体管的电流响应于所述第一晶体管的栅极-源极电压；
电流控制电路，其耦合到所述第一晶体管且耦合到参考电流源，其中所述电流控制电路经耦合以在取样操作期间通过所述第一晶体管选择性地耦合所述参考电流源的参考电流；及
取样及保持电路，其耦合到所述第一晶体管，其中所述取样及保持电路经耦合以在所述取样操作期间取样所述第一晶体管的栅极-源极电压，其中所述取样及保持电路经耦合以保持所述取样操作之后的保持操作期间的所述栅极-源极电压实质上等于所述取样操作期间的所述栅极-源极电压，其中所述保持操作期间通过所述第一晶体管的保持电流实质上等于所述参考电流。
2.根据权利要求1所述的可编程电流源，其中所述取样及保持电路包括：
编程电容器，其耦合在所述第一晶体管的所述源极端子与所述栅极端子之间；及
开关，其耦合在所述第一晶体管的所述栅极端子与所述漏极端子之间，其中所述开关在所述取样操作期间经耦合为接通，且在所述保持操作期间经耦合为断开。
3.根据权利要求1所述的可编程电流源，其进一步包括电流缓冲器电路，所述电流缓冲器电路耦合到所述第一晶体管的所述漏极端子，其中通过所述第一晶体管的所述电流通过所述电流缓冲器电路传导。
4.根据权利要求3所述的可编程电流源，其中所述电流缓冲器电路包括耦合到所述第一晶体管的所述漏极端子的共源共栅耦合晶体管。
5.根据权利要求1所述的可编程电流源，其中所述电流控制电路进一步耦合到所述飞行时间像素单元的飞行时间电容器，其中所述电流控制电路经耦合以在所述飞行时间像素单元的飞行时间测量操作期间使用所述保持电流来选择性地给所述飞行时间电容器充电。
6.根据权利要求1所述的可编程电流源，其中所述电流控制电路为多个电流控制电路中的一者，其中所述多个电流控制电路中的每一者包含在多个可编程电流源中的相应一者中，其中所述参考电流源为单个参考电流源，所述单个参考电流源经耦合以在所述多个可编程电流源中的每一者的所述取样操作期间对所述多个电流源中的每一者进行编程。
7.根据权利要求6所述的可编程电流源，其中所述多个电流源中的每一者包含在多个飞行时间像素单元中的相应一者中。
8.一种飞行时间像素单元，其包括：
光传感器，其用于感测从物体反射的光子；及
像素支持电路，其包含：
时序控制逻辑，其耦合到所述光传感器以检测所述光传感器何时感测到从所述物体反射的所述光子，其中所述时序控制逻辑进一步经耦合以接收表示光脉冲何时从光源发射到所述物体的时序信号，其中所述时序控制逻辑经耦合以产生表示所述飞行时间像素单元的飞行时间测量操作的飞行时间信号；
可编程电流源，其耦合到所述时序控制逻辑以响应于经耦合以从所述时序控制逻辑接收的所述飞行时间信号而提供保持电流，其中所述可编程电流源包含：
第一晶体管，其具有栅极端子、源极端子及漏极端子，其中通过所述第一晶体管的电流响应于所述第一晶体管的栅极-源极电压；
电流控制电路，其耦合到所述第一晶体管且耦合到参考电流源，其中所述电流控制电路经耦合以在取样操作期间通过所述第一晶体管选择性地耦合所述参考电流源的参考电流；及
取样及保持电路，其耦合到所述第一晶体管，其中所述取样及保持电路在所述取样操作期间经耦合以取样所述第一晶体管的栅极-源极电压，其中所述取样及保持电路经耦合以保持所述取样操作之后的保持操作期间的所述栅极-源极电压实质上等于所述取样操作期间的所述栅极-源极电压，其中所述保持操作期间通过所述第一晶体管的保持电流实质上等于所述参考电流；及
飞行时间电容器，其耦合到所述电流控制电路以响应于所述飞行时间信号而由所述保持电流选择性地充电，其中所述飞行时间电容器上的电压表示到所述物体的往返距离。
9.根据权利要求8所述的飞行时间像素单元，其中所述飞行时间信号经耦合以表示所述光脉冲中的每一者从所述光源发射直到所述光传感器感测到从所述物体反射的所述光子中的相应一者为止的所述飞行时间。
10.根据权利要求8所述的飞行时间像素单元，其中所述取样及保持电路包括：
编程电容器，其耦合在所述第一晶体管的所述源极端子与所述栅极端子之间；及
开关，其耦合在所述第一晶体管的所述栅极端子与所述漏极端子之间，其中所述开关在所述取样操作期间经耦合为接通，且在所述保持操作期间经耦合为断开。
11.根据权利要求8所述的飞行时间像素单元，其中所述可编程电流源进一步包括电流缓冲器电路，所述电流缓冲器电路耦合到所述第一晶体管的所述漏极端子，其中通过所述第一晶体管的所述电流通过所述电流缓冲器电路传导。
12.根据权利要求11所述的飞行时间像素单元，其中所述电流缓冲器电路包括耦合到所述第一晶体管的所述漏极端子的共源共栅耦合晶体管。
13.根据权利要求8所述的飞行时间像素单元，其中所述像素支持电路进一步包括放大器，所述放大器耦合到所述飞行时间电容器以在所述飞行时间电容器响应于所述飞行时间信号由所述可编程电流源充电之后读出所述飞行时间电容器上的所述电压。
14.根据权利要求13所述的飞行时间像素单元，其中所述像素支持电路进一步包括复位电路，所述复位电路经耦合以在所述飞行时间电容器上的所述电压被读出之后复位所述飞行时间电容器上的所述电压。
15.根据权利要求13所述的飞行时间像素单元，其中所述像素支持电路进一步包括输出开关，所述输出开关耦合在所述飞行时间电容器与所述放大器的栅极之间。
16.根据权利要求13所述的飞行时间像素单元，其中所述像素支持电路进一步包括耦合在所述放大器的输出与位线之间的行选择开关。
17.根据权利要求8所述的飞行时间像素单元，其中所述光传感器包括单个光子雪崩二极管SPAD。
18.根据权利要求8所述的飞行时间像素单元，其中所述光传感器包含在第一裸片中且其中所述像素支持电路包含在第二裸片中，其中所述第一裸片及所述第二裸片堆叠且耦合在一起。
19.一种飞行时间感测系统，其包括：
光源，其用于将光脉冲发射到物体；
参考电流源，其具有参考电流；
飞行时间像素阵列，其具有多个飞行时间像素单元，其中所述飞行时间像素单元中的每一者包括：
光传感器，其用于感测从所述物体反射的光子；
时序控制逻辑，其耦合到所述光传感器以检测所述光传感器何时感测到从所述物体反射的所述光子，其中所述时序控制逻辑进一步经耦合以接收表示光脉冲何时从所述光源发射到所述物体的时序信号，其中所述时序控制逻辑经耦合以产生表示所述飞行时间像素阵列的飞行时间测量操作的飞行时间信号；
可编程电流源，其耦合到所述时序控制逻辑以响应于经耦合以从所述时序控制逻辑接收的所述飞行时间信号而提供保持电流，其中所述可编程电流源包含：
第一晶体管，其具有栅极端子、源极端子及漏极端子，其中通过所述第一晶体管的电流响应于所述第一晶体管的栅极-源极电压；
电流控制电路，其耦合到所述第一晶体管且耦合到所述参考电流源，其中所述电流控制电路经耦合以在取样操作期间通过所述第一晶体管选择性地耦合所述参考电流源的所述参考电流；及
取样及保持电路，其耦合到所述第一晶体管，其中所述取样及保持电路经耦合以在所述取样操作期间取样所述第一晶体管的栅极-源极电压，其中所述取样及保持电路经耦合以保持所述取样操作之后的保持操作期间的所述栅极-源极电压实质上等于所述取样操作期间的所述栅极-源极电压，其中所述保持操作期间通过所述第一晶体管的保持电流实质上等于所述参考电流；
飞行时间电容器，其耦合到所述电流控制电路以响应于所述飞行时间信号而由所述保持电流选择性地充电，其中所述飞行时间电容器上的电压表示到所述物体的往返距离；
控制电路，其耦合到所述光源且耦合到所述飞行时间像素阵列以使所述光脉冲的所述发射与从所述物体反射的所述光子的所述感测的时序同步。
20.根据权利要求19所述的飞行时间感测系统，其中所述飞行时间信号经耦合以表示所述光脉冲中的每一者从所述光源发射直到所述多个飞行时间像素单元中的相应一者的所述光传感器感测到从所述物体反射的所述光子中的相应一者为止的所述飞行时间。
21.根据权利要求19所述的飞行时间感测系统，其中所述取样及保持电路包括：
编程电容器，其耦合在所述第一晶体管的所述源极端子与所述栅极端子之间；及
开关，其耦合在所述第一晶体管的所述栅极端子与所述漏极端子之间，其中所述开关在所述取样操作期间经耦合为接通，且在所述保持操作期间经耦合为断开。
22.根据权利要求19所述的飞行时间感测系统，其中所述可编程电流源进一步包括电流缓冲器电路，所述电流缓冲器电路耦合到所述第一晶体管的所述漏极端子，其中通过所述第一晶体管的所述电流通过所述电流缓冲器电路传导。
23.根据权利要求19所述的飞行时间感测系统，其中所述电流缓冲器电路包括耦合到所述第一晶体管的所述漏极端子的共源共栅耦合晶体管。
24.根据权利要求19所述的飞行时间感测系统，其中所述飞行时间像素单元中的每一者进一步包括放大器，所述放大器耦合到所述飞行时间电容器以在所述飞行时间电容器响应于所述飞行时间信号由所述可编程电流源充电之后读出所述飞行时间电容器上的所述电压。
25.根据权利要求24所述的飞行时间感测系统，其中所述飞行时间像素单元中的每一者进一步包括复位电路，所述复位电路经耦合以在所述飞行时间电容器上的所述电压被读出之后复位所述飞行时间电容器上的所述电压。
26.根据权利要求24所述的飞行时间感测系统，其中所述飞行时间像素单元中的每一者进一步包括耦合在所述飞行时间电容器与所述放大器的栅极之间的输出开关。
27.根据权利要求24所述的飞行时间感测系统，其中所述飞行时间像素单元中的每一者进一步包括耦合在所述放大器的输出与位线之间的行选择开关。
28.根据权利要求27所述的飞行时间感测系统，其进一步包括读出电路，所述读出电路经耦合以通过所述位线从所述飞行时间像素单元中的每一者读出所述电压。
29.根据权利要求28所述的飞行时间感测系统，其进一步包括功能逻辑，所述功能逻辑耦合到所述读出电路以存储及处理从所述飞行时间像素阵列读出的飞行时间信息。
30.根据权利要求19所述的飞行时间感测系统，其中所述光传感器包括单个光子雪崩二极管SPAD。
CN201410820446.9A 2014-08-20 2014-12-25 用于飞行时间3d图像传感器的可编程电流源 Active CN105739584B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/464,453 US9658336B2 (en) 2014-08-20 2014-08-20 Programmable current source for a time of flight 3D image sensor
US14/464,453 2014-08-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105739584A true CN105739584A (zh) 2016-07-06
CN105739584B CN105739584B (zh) 2017-09-05

Family

ID=55348162

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410820446.9A Active CN105739584B (zh) 2014-08-20 2014-12-25 用于飞行时间3d图像传感器的可编程电流源

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9658336B2 (zh)
CN (1) CN105739584B (zh)
HK (1) HK1221780A1 (zh)
TW (1) TWI591366B (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107101596A (zh) * 2017-06-12 2017-08-29 昆山锐芯微电子有限公司 距离传感器和3d图像传感器
CN108366212A (zh) * 2017-01-27 2018-08-03 三星电子株式会社 用于测距的设备和方法
CN110235024A (zh) * 2017-01-25 2019-09-13 苹果公司 具有调制灵敏度的spad检测器
CN110462425A (zh) * 2017-09-29 2019-11-15 索尼半导体解决方案公司 时间测量器件和时间测量单元
CN110520756A (zh) * 2017-04-10 2019-11-29 株式会社电装 光学测量装置
CN111103057A (zh) * 2018-10-09 2020-05-05 豪威科技股份有限公司 具有使用基于电容器的比较器的阈值检测的光子感测
CN113167644A (zh) * 2019-01-15 2021-07-23 索尼半导体解决方案公司 光接收装置与距离测量装置
WO2022126358A1 (zh) * 2020-12-15 2022-06-23 深圳市汇顶科技股份有限公司 飞行时间量测电路及相关芯片及电子装置
WO2022126357A1 (zh) * 2020-12-15 2022-06-23 深圳市汇顶科技股份有限公司 飞行时间量测电路及相关芯片及电子装置

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201511551D0 (en) 2015-07-01 2015-08-12 St Microelectronics Res & Dev Photonics device
US9880267B2 (en) * 2015-09-04 2018-01-30 Microvision, Inc. Hybrid data acquisition in scanned beam display
US9985071B2 (en) * 2016-04-15 2018-05-29 Qualcomm Incorporated Active area selection for LIDAR receivers
DE102016114432A1 (de) * 2016-08-04 2018-02-08 Sick Ag Optoelektronischer Sensor und Verfahren zur Erfassung eines Objekts
EP3316497B1 (en) * 2016-10-26 2019-10-16 STMicroelectronics (Research & Development) Limited A single photon avalanche diode module for communications
US20180164412A1 (en) * 2016-12-13 2018-06-14 Sensl Technologies Ltd. LiDAR Apparatus
US10785400B2 (en) * 2017-10-09 2020-09-22 Stmicroelectronics (Research & Development) Limited Multiple fields of view time of flight sensor
TWI661211B (zh) * 2017-12-08 2019-06-01 財團法人工業技術研究院 距離感測裝置及其方法
JP7177066B2 (ja) * 2017-12-22 2022-11-22 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 センサチップ、電子機器、及び装置
JP2020034521A (ja) 2018-08-31 2020-03-05 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 受光素子および測距システム
US11372090B2 (en) * 2018-12-10 2022-06-28 Baidu Usa Llc Light detection and range (LIDAR) device with SPAD and APD sensors for autonomous driving vehicles
US10742227B1 (en) 2019-02-25 2020-08-11 Intel Corporation Differential source follower with current steering devices
US11587247B1 (en) * 2019-04-03 2023-02-21 Meta Platforms Technologies, Llc Synchronous event driven readout of pixels in a detector for direct time-of-flight depth sensing
TWI748460B (zh) * 2019-06-21 2021-12-01 大陸商廣州印芯半導體技術有限公司 飛時測距裝置及飛時測距方法
US11057022B2 (en) * 2019-06-27 2021-07-06 Stmicroelectronics S.R.L. PVT compensated delay cell for a monostable
KR20210072423A (ko) * 2019-12-09 2021-06-17 에스케이하이닉스 주식회사 비행시간거리측정 방식의 센싱 시스템 및 이미지 센서

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5296752A (en) * 1991-05-08 1994-03-22 U.S. Philips Corporation Current memory cell
CN101027574A (zh) * 2004-07-06 2007-08-29 迪米斯戴尔工程有限责任公司 在3d成像系统中测定距离
WO2012115083A1 (ja) * 2011-02-21 2012-08-30 パナソニック株式会社 空間情報検出装置
CN202443121U (zh) * 2012-01-16 2012-09-19 常州信息职业技术学院 激光脉冲测距仪
CN102710907A (zh) * 2011-09-23 2012-10-03 东南大学 一种工作于线性模式apd阵列的主动成像读出电路
CN103748479A (zh) * 2011-07-15 2014-04-23 软动力学传感器公司 用于提供距离信息的飞行时间摄像机及方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7542085B2 (en) 2003-11-26 2009-06-02 Aptina Imaging Corporation Image sensor with a capacitive storage node linked to transfer gate
EP1846948A4 (en) 2005-02-08 2009-09-09 Canesta Inc METHODS AND DEVICES FOR ENHANCED LOAD MANAGEMENT IN THREE-DIMENSIONAL AND COLOR DETECTION
US8625012B2 (en) * 2009-02-05 2014-01-07 The Hong Kong University Of Science And Technology Apparatus and method for improving dynamic range and linearity of CMOS image sensor
GB2492833A (en) 2011-07-14 2013-01-16 Softkinetic Sensors Nv LED boost converter driver circuit for Time Of Flight light sources
US8642938B2 (en) 2012-01-13 2014-02-04 Omnivision Technologies, Inc. Shared time of flight pixel
US8686367B2 (en) 2012-03-01 2014-04-01 Omnivision Technologies, Inc. Circuit configuration and method for time of flight sensor
US9165613B2 (en) * 2013-09-03 2015-10-20 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Sample-and-hold current sense amplifier and related method

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5296752A (en) * 1991-05-08 1994-03-22 U.S. Philips Corporation Current memory cell
CN101027574A (zh) * 2004-07-06 2007-08-29 迪米斯戴尔工程有限责任公司 在3d成像系统中测定距离
WO2012115083A1 (ja) * 2011-02-21 2012-08-30 パナソニック株式会社 空間情報検出装置
CN103748479A (zh) * 2011-07-15 2014-04-23 软动力学传感器公司 用于提供距离信息的飞行时间摄像机及方法
CN102710907A (zh) * 2011-09-23 2012-10-03 东南大学 一种工作于线性模式apd阵列的主动成像读出电路
CN202443121U (zh) * 2012-01-16 2012-09-19 常州信息职业技术学院 激光脉冲测距仪

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110235024A (zh) * 2017-01-25 2019-09-13 苹果公司 具有调制灵敏度的spad检测器
CN110235024B (zh) * 2017-01-25 2022-10-28 苹果公司 具有调制灵敏度的spad检测器
CN108366212B (zh) * 2017-01-27 2021-12-14 三星电子株式会社 用于测距的设备和方法
CN108366212A (zh) * 2017-01-27 2018-08-03 三星电子株式会社 用于测距的设备和方法
CN110520756A (zh) * 2017-04-10 2019-11-29 株式会社电装 光学测量装置
CN110520756B (zh) * 2017-04-10 2023-04-07 株式会社电装 光学测量装置
CN107101596A (zh) * 2017-06-12 2017-08-29 昆山锐芯微电子有限公司 距离传感器和3d图像传感器
CN110462425A (zh) * 2017-09-29 2019-11-15 索尼半导体解决方案公司 时间测量器件和时间测量单元
CN111103057B (zh) * 2018-10-09 2022-04-08 豪威科技股份有限公司 具有使用基于电容器的比较器的阈值检测的光子感测
US11181419B2 (en) 2018-10-09 2021-11-23 Omnivision Technologies, Inc. Photon sensing with threshold detection using capacitor-based comparator
CN111103057A (zh) * 2018-10-09 2020-05-05 豪威科技股份有限公司 具有使用基于电容器的比较器的阈值检测的光子感测
CN113167644A (zh) * 2019-01-15 2021-07-23 索尼半导体解决方案公司 光接收装置与距离测量装置
US12038536B2 (en) 2019-01-15 2024-07-16 Sony Semiconductor Solutions Corporation Light reception device and distance measurement device
WO2022126358A1 (zh) * 2020-12-15 2022-06-23 深圳市汇顶科技股份有限公司 飞行时间量测电路及相关芯片及电子装置
WO2022126357A1 (zh) * 2020-12-15 2022-06-23 深圳市汇顶科技股份有限公司 飞行时间量测电路及相关芯片及电子装置

Also Published As

Publication number Publication date
TW201608259A (zh) 2016-03-01
HK1221780A1 (zh) 2017-06-09
US9658336B2 (en) 2017-05-23
CN105739584B (zh) 2017-09-05
TWI591366B (zh) 2017-07-11
US20160054447A1 (en) 2016-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105739584A (zh) 用于飞行时间3d图像传感器的可编程电流源
CN105374832A (zh) 用于飞行时间3d图像传感器的预充电经锁存像素单元
CN106210570A (zh) 具有改进的起始信令的飞行时间成像
CN105319559B (zh) 飞行时间感测单元及飞行时间感测系统
CN104067607B (zh) 一种使用像素确定飞行时间的方法、设备及飞行时间感测系统
US9720076B2 (en) Calibration circuitry and method for a time of flight imaging system
CN108366212A (zh) 用于测距的设备和方法
CN108307180A (zh) 图像传感器中的像素、成像单元、用于测距的系统及方法
CN106067954A (zh) 成像单元和系统
CN110308451A (zh) 适用于远程飞行时间应用的双模式堆叠光电倍增管
US8908063B2 (en) Method and apparatus for a time-of-flight sensor with charge storage
CN103297714A (zh) 用于飞行时间传感器的电路配置和方法
CN110007288A (zh) 图像传感器的像素和直接飞行时间范围测量的方法及系统
CN107422392A (zh) 一种基于单光子探测的绕角定位与追踪系统及方法
US11181419B2 (en) Photon sensing with threshold detection using capacitor-based comparator
TWI779086B (zh) 時間解析感測器、三維成像系統和解析時間的方法
Miyagawa et al. Integration-TimeBasedComputationalImageSensors
Tar et al. 3D geometry reconstruction using large infrared proximity array for robotic applications
JPH02134609A (ja) イメージセンサ装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information

Address after: American California

Applicant after: OmniVision Technologies, Inc.

Address before: American California

Applicant before: Omnivision Tech Inc.

COR Change of bibliographic data
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 1221780

Country of ref document: HK

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: GR

Ref document number: 1221780

Country of ref document: HK