CN112835058A - 飞时测距三维传感器及其控制方法 - Google Patents

飞时测距三维传感器及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种飞时测距三维传感器及其控制方法。该飞时测距三维传感器用以提取对象的三维影像，其包含：光源，用以根据投射信号，发射投射光脉冲于物件；阵列，由多个像素电路组成，每一像素电路根据投射光脉冲投射于对象后，所产生的反射光脉冲，对应累积影像电荷，且分别于相关投射信号的每个累积时段中的第一期间累积影像电荷的第一部分，第二期间累积影像电荷的第二部分，并分别将多个累积时段中所累积的影像电荷，储存为第一总和与第二总和；以及处理电路，耦接于阵列，用以同时计算第一总和及第二总和，而产生对象的三维影像的距离信息信号；其中第二期间紧接于第一期间之后。

Description

飞时测距三维传感器及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种飞时测距三维传感器，特别是指一种可提取对象三维影像的飞时测距三维传感器。本发明还涉及飞时测距三维传感器中的控制方法。
背景技术
现有技术具有对象三维(3D)影像提取功能的影像传感器，包含多个照相单元，以提取多个不同角度的影像。而通过这些多个不同角度的影像，以三角测定技术(triangulation technique)计算出该对象的三维影像。这种采用三角测定技术以提取对象三维影像的现有技术，其中的一个缺点为尺寸的微缩的困难与限制。要产生对象的三维影像，上述的多个照相单元彼此之间需要分开一段最小距离，因此现有技术具有对象三维影像提取功能的影像传感器，尺寸相对而言较大。此外，三角测定技术的计算复杂，因此需要相对较大的计算机程序计算器制与能量，以实时产生对象的三维影像。
有鉴于此，本发明就现有技术不足之处，提出一种飞时测距三维传感器，具有相对较小的尺寸及相对单纯的计算，以实时产生对象的三维影像。本发明也有关于飞时测距三维传感器中的控制方法。
发明内容
就其中一个观点言，本发明提供了一种飞时测距三维传感器，用以提取一对象的三维影像，该飞时测距三维传感器包含：一光源，用以根据一投射信号，而发射投射光脉冲于该物件；一阵列，由多个像素电路组成，其中每一像素电路用以根据该投射光脉冲投射于该对象后，所产生的反射光脉冲，对应累积影像电荷，并根据该投射信号，定义多个累积时段，且于每个累积时段中的第一期间累积该影像电荷的第一部分，于每个累积时段中的第二期间累积该影像电荷的第二部分，并分别储存该影像电荷于该多个累积时段的多个该第一部分的第一总和，与该影像电荷于该多个累积时段的多个该第二部分的第二总和；以及一处理电路，耦接于该阵列，该处理电路包括：一第一读出电路，用以计算该影像电荷的多个该第一部分的该第一总和；以及一第二读出电路，用以计算该影像电荷的多个该第二部分的该第二总和；其中，该第一读出电路与该第二读出电路同时计算该第一总和与该第二总和，而产生该对象的该三维影像的一距离信息信号；其中，该第一期间与该第二期间都属于该累积时段中，且该第二期间紧接于该第一期间之后。
在一较佳实施例中，该像素电路包括：一光二极管，用以于该多个该累积时段中，对应于该反射光脉冲而累积该影像电荷；一第一储存单元，用以储存该影像电荷的多个该第一部分的该第一总和，其中该第一总和为经过该多个累积时段后，所累积的该影像电荷的该多个第一部分的总和；一第一转移开关，耦接于该光二极管与该第一储存单元之间，用以根据该投射信号，于该多个累积时段中，将该影像电荷的该第一部分，自该光二极管转移至该第一储存单元；一第一输出晶体管，与该第一储存单元耦接，用以将该影像电荷的该多个第一部分的该第一总和，自该第一储存单元转移至该第一读出电路；一第二储存单元，用以储存该影像电荷的多个该第二部分的该第二总和，其中该第二总和为经过该多个累积时段后，所累积的该影像电荷的该多个第二部分的总和；一第二转移开关，耦接于该光二极管与该第二储存单元之间，用以根据该投射信号，于该多个累积时段中，将该影像电荷的该第二部分，自该光二极管转移至该第二储存单元；以及一第二输出晶体管，与该第二储存单元耦接，用以将该影像电荷的该多个第二部分的该第二总和，自该第二储存单元转移至该第二读出电路。
在一较佳实施例中，该像素电路还包括：一第一重置晶体管，与一第一读出节点耦接，该第一读出节点介于该第一输出晶体管与该第一读出电路之间，该第一重置晶体管用以重置累积于该第一读出节点的电荷；以及一第二重置晶体管，与一第二读出节点耦接，该第二读出节点介于该第二输出晶体管与该第二读出电路之间，该第二重置晶体管用以重置累积于该第二读出节点的电荷。在一较佳实施例中，该重置模拟数字转换电路具有一重置范围与一重置分辨率，且该感测模拟数字转换电路具有一感测范围与一感测分辨率，其中该重置范围小于该感测范围，且该重置分辨率不小于该感测分辨率。
在一较佳实施例中，该第一转移开关包括两个彼此串联的第一转移晶体管；且其中该第二转移开关包括两个彼此串联的第二转移晶体管。
在一较佳实施例中，该第一储存单元包含一第一储存晶体管；且其中该第二储存单元包含一第二储存晶体管。
在一较佳实施例中，该第一期间与该第二期间都为所属的该累积时段的50％，且该第二期间紧接于该第一期间之后。
在一较佳实施例中，该像素电路还包括一光二极管重置晶体管，与该光二极管耦接，用以于该多个累积时段之后，重置累积于该光二极管的电荷。
在一较佳实施例中，该第一转移开关由一第一转移控制信号所控制，该第一转移控制信号与该投射信号同相。
在一较佳实施例中，该第一读出电路包括：一第一源极随耦器，与该第一读出节点耦接，用以转换该第一总和为一第一读出信号；一第一行选择晶体管，与该第一源极随耦器耦接，用以转移该第一读出信号至一第一计数器；以及该第一计数器，与该第一行选择晶体管，用以计算该第一读出信号；且其中该第二读出电路包括：一第二源极随耦器，与该第二读出节点耦接，用以转换该第二总和为一第二读出信号；一第二行选择晶体管，与该第二源极随耦器耦接，用以转移该第二读出信号至一第二计数器；以及该第二计数器，与该第二行选择晶体管，用以计算该第二读出信号。
在一较佳实施例中，该第一重置晶体管接收一第一双态信号，该双态信号具有一第一重置状态与一第一禁止状态，以分别对应重置累积于该第一读出节点的电荷，并禁止该第一读出电路；并且其中该第二重置晶体管接收一第二双态信号，该双态信号具有一第二重置状态与一第二禁止状态，以分别对应重置累积于该第二读出节点的电荷，并禁止该第二读出电路。
就另一个观点言，本发明也提供了一种飞时测距三维传感器的控制方法，以提取一对象的三维影像，该飞时测距三维传感器的控制方法包含：根据一投射信号，而发射投射光脉冲于该物件；根据该投射光脉冲投射于该对象后，所产生的反射光脉冲，对应累积影像电荷；根据该投射信号，定义多个累积时段，且于每个累积时段中的第一期间累积该影像电荷的第一部分，于每个累积时段中的第二期间累积该影像电荷的第二部分，并分别储存该影像电荷于该多个累积时段的多个该第一部分的第一总和，与该影像电荷于该多个累积时段的多个该第二部分的第二总和；同时计算该影像电荷的多个该第一部分的该第一总和与该影像电荷的多个该第二部分的该第二总和；以及根据该第一总和与该第二总和，产生该对象的该三维影像的一距离信息信号；其中，该第一期间与该第二期间都属于该累积时段中，且该第二期间紧接于该第一期间之后。
在一较佳实施例中，该飞时测距三维传感器的控制方法，还包括：根据该投射信号，于该多个累积时段中，将该影像电荷的该第一部分，自一光二极管转移至一第一储存单元；将该影像电荷的该多个第一部分的该第一总和，自该第一储存单元转移至一第一读出电路，其中该第一读出电路用以计算该影像电荷的多个该第一部分的该第一总和；根据该投射信号，于该多个累积时段中，将该影像电荷的该第二部分，自该光二极管转移至该第二储存单元；以及将该影像电荷的该多个第二部分的该第二总和，自该第二储存单元转移至一第二读出电路，其中该第二读出电路用以计算该影像电荷的多个该第二部分的该第二总和。
在一较佳实施例中，该飞时测距三维传感器的控制方法，还包括：重置累积于一第一读出节点与一第二读出节点的电荷，其中该第一读出节点介于该第一输出晶体管与该第一读出电路之间，且该第二读出节点介于该第二输出晶体管与该第二读出电路之间。
在一较佳实施例中，该第一期间与该第二期间都为所属的该累积时段的50％，且该第二期间紧接于该第一期间之后。
在一较佳实施例中，该飞时测距三维传感器的控制方法，还包括：于该多个累积时段之后，重置累积于该光二极管的电荷。
以下通过具体实施例详加说明，应当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所实现的功效。
附图说明
图1A显示根据本发明的飞时测距三维传感器的第一个实施例示意图。
图1B显示根据本发明的第一个实施例的信号时序示意图。
图2A显示根据本发明的第二个实施例，其显示根据本发明的像素电路的示意图。
图2B显示根据本发明的第二个实施例的信号波形示意图。
图3显示根据本发明的第三个实施例的示意图。
图4显示根据本发明的第四个实施例的示意图。
图5显示根据本发明的第五个实施例的示意图。
具体实施方式
本发明中的附图均属示意，主要意在表示各电路间的耦接关系，以及各信号波形之间的关系，至于电路、信号波形与频率则并未依照比例绘制。
图1A与图1B显示根据本发明的第一个实施例的示意图。如图1A所示，飞时测距三维传感器11用以提取对象10的三维(3D)影像。飞时测距三维传感器11包含光源111、由多个像素电路1121组成的阵列112以及处理电路113。光源111用以根据投射信号，而发射投射光脉冲于该物件10。
如图1A所示，阵列112包括多个像素电路1121，其中多个电路1121排列为多个行(row)与多个列(column)。其中阵列112中的每一像素电路1121用以根据投射光脉冲投射于对象10后，所产生的反射光脉冲，对应累积影像电荷，并根据投射信号，定义多个累积时段Tap，且于每个累积时段Tap中的第一期间T1累积影像电荷的第一部分chg1，于每个累积时段Tap中的第二期间T2累积影像电荷的第二部分chg2，并分别储存影像电荷于多个累积时段Tap的多个第一部分chg1的第一总和，与影像电荷于多个累积时段Tap的多个第二部分chg2的第二总和。
处理电路113耦接于包括多个像素电路1121的阵列112，处理电路113包括第一读出电路1131与第二读出电路1132。第一读出电路1131用以计算影像电荷的多个第一部分chg1的第一总和。第二读出电路1132用以计算该影像电荷的多个第二部分chg2的第二总和。其中，第一读出电路1131与第二读出电路1132同时计算该第一总和与该第二总和，而产生对象10的三维影像的距离信息信号。其中，第一期间T1与第二期间T2都属于累积时段Tap中，且第二期间T2紧接于第一期间T1之后。
需说明的是，根据本发明，投射光脉冲例如包括可见光脉冲或红外线(IR)光。根据本发明的飞时测距三维传感器可由背发光(backside illumination,BSI)技术的制程步骤所形成，背发光技术为本领域技术人员所熟知，在此不予赘述。本发明优于现有技术的其中一个优点在于，根据本发明，举例而言，由于第一读出电路1131与第二读出电路1132同时计算该第一总和与该第二总和，而产生对象10的三维影像的距离信息信号；因此，相较于现有技术，根据本发明的飞时测距三维传感器的共模噪声(common mode noisie)可被精确地消除，特别是在飞时测距三维传感器由背发光技术的制程步骤所形成的情况。在背发光技术的制程步骤所形成的飞时测距三维传感器中，由于光脉冲自飞时测距三维传感器的背面射入，对于飞时测距三维传感器中的元件有较大的影响，而在计算第一总和与第二总和的过程中，造成较大的共模噪声，本发明同时计算该第一总和与该第二总和，可精确地消除上述共模噪声。
图1B显示根据本发明的第一个实施例的信号时序示意图。如图1B所示，投射光脉冲例如与投射信号同步且同相。于每个累积时段Tap中，影像电荷的第一部分chg1在第一期间T1累积于像素电路1121；且影像电荷的第二部分chg2在第二期间T2累积于像素电路1121。其中第一期间T1与第二期间T2都属于累积时段Tap中，且第二期间T2紧接于第一期间T1之后。
根据本发明的飞时测距三维传感器中，处理电路113基于投射光脉冲开始发射到反射光脉冲到达像素电路1121所组成的阵列112，来回一趟所花费的时间，计算对象与飞时测距三维传感器11之间的距离，以产生该距离信息信号。且飞时测距三维传感器11于多个累积时段Tap中，累积并储存影像电荷，取样足够多的多个累积时段Tap，以分别取得代表影像电荷的多个第一部分chg1与多个第二部分chg2的较高(足以为处理电路113所处理)的信息位准。
举例而言，飞时测距三维传感器11，包括光源111与像素电路1121所组成的阵列112，与对象10之间，存在距离L。由于投射光脉冲自光源111离开，到达对象10所经历的时间，及接着自对象10反射后的反射光脉冲，自对象10离开，回到像素电路1121所组成的阵列112，所经历的另一段时间，使得投射光脉冲与反射光脉冲的信号波形之间，存在延迟时间Tof。延迟时间Tof代表投射光脉冲来回两段距离L(飞时测距三维传感器11与对象10间的距离)所花的时间。当取得延迟时间Tof，光源111与对象10间的距离L就可以通过以下的等式1计算出来：
Figure BDA0002387959410000081
其中c为光速。
请参阅图1B，举例而言，投射光脉冲与投射信号同相，但反射光脉冲与投射光脉冲之间，存在着延迟时间Tof的相移时间差。像素电路1121感测反射光脉冲，并对应反射光脉冲中的导通期间Ton，如图1B中反射光脉冲的斜线阴影区所示意，而累积影像电荷。如图1B所示，在每个累积时段Tap中所累积的影像电荷，根据第一转移控制信号G_PGA与第二转移控制信号G_PGB，被分别对应储存为两个部分，也就是第一部分chg1与第二部分chg2。并且，在多个累积时段中，影像电荷的多个第一部分chg1，被储存为第一总和；且影像电荷的多个第二部分chg2，被储存为第二总和。
在一种较佳的实施例中，第一转移控制信号G_PGA与投射信号同相，如图1B所示，第一转移控制信号G_PGA的导通时间T1与投射信号的导通时间相同。如图所示，第二转移控制信号G_PGB与第一转移控制信号G_PGA有相同的波形，但相较于第一转移控制信号G_PGA，第二转移控制信号G_PGB延迟了第一期间T1，也就是紧接着第一转移控制信号G_PGA的导通时间，即第一期间T1，第二转移控制信号G_PGB导通一段导通时间，即第二期间T2。
如图1B所示，举例而言，投射信号、投射光脉冲、反射光脉冲、第一转移控制信号G_PGA与第二转移控制信号G_PGB具有相同的频率、周期(即累积时段Tap)与导通时间Ton。在本实施例中，第一转移控制信号G_PGA与投射光脉冲同相，且第二转移控制信号G_PGB与投射光脉冲反相。在第二转移控制信号G_PGB中，每个导通脉冲都紧接着，且不重叠于第一转移控制信号G_PGA中的上一个导通脉冲。因此，如图1B所示，在每个累积时段Tap中，像素电路1121在第一转移控制信号G_PGA中的第一期间T1，接收反射光脉冲的第一部分；并于第二转移控制信号G_PGB中的第二期间T2，接收反射光脉冲的第二部分。
因此，在本实施例中，延迟时间Ttof可由以下的等式2算出：
Figure BDA0002387959410000091
当延迟时间Ttof由上述的等式2算出，即可根据前述等式1，算出飞时测距三维传感器11(光源111)与物件10间的距离L。
图2A与图2B显示根据本发明的第二个实施例示意图。图2A显示根据本发明的较具体的像素电路1121的示意图。图2B显示根据本发明的第二个实施例的信号波形示意图。
如图2A所示，像素电路1121包括光二极管PD、第一储存单元SHA、第一转移晶体管PGA、第一输出晶体管TGA、第二储存单元SHB、第二转移晶体管PGB、第二输出晶体管TGB、第一重置晶体管RSA、第二重置晶体管RSB以及光二极管重置晶体管AB。
请参阅图2A，光二极管PD用以于多个累积时段Tap中，对应于反射光脉冲而累积影像电荷。第一储存单元SHA用以储存影像电荷的多个第一部分chg1的第一总和，其中第一总和为经过多个累积时段Tap后，所累积的影像电荷的多个第一部分chg1的总和。第一转移晶体管PGA，用以作为第一转移开关，耦接于光二极管PD与第一储存单元SHA之间，用以根据投射信号，于多个累积时段Tap中，将影像电荷的第一部分chg1，自光二极管PD转移至第一储存单元SHA。第一输出晶体管TGA与第一储存单元SHA耦接，用以将影像电荷的多个第一部分chg1的第一总和，自第一储存单元SHA转移至第一读出电路1131。
请继续参阅图2A，第二储存单元SHB用以储存影像电荷的多个第二部分chg2的第二总和，其中第二总和为经过多个累积时段Tap后，所累积的影像电荷的多个第二部分chg2的总和。第二转移晶体管PGB，用以作为第二转移开关，耦接于光二极管PD与第二储存单元SHB之间，用以根据投射信号，于多个累积时段Tap中，将影像电荷的第二部分chg2，自光二极管PD转移至第二储存单元SHB。第二输出晶体管TGB与第二储存单元SHB耦接，用以将影像电荷的多个第二部分chg2的第二总和，自第二储存单元SHB转移至第二读出电路1132。
请继续参阅图2A，在本实施例中，处理电路113包括第一读出电路1131以及第二读出电路1132。第一读出电路1131用以计算影像电荷的多个第一部分chg1的第一总和。第二读出电路1132用以计算影像电荷的多个第二部分chg2的第二总和。其中，第一期间T1与第二期间T2都属于累积时段Tap中，且第二期间T2紧接于第一期间T1之后。第一读出电路1131包含例如但不限于第一源极随耦器SFA、第一行选择晶体管RSLA以及第一计数器CNA。第一源极随耦器SFA与第一读出节点FDA耦接，用以转换第一总和为第一读出信号。第一行选择晶体管RSLA，与第一源极随耦器SFA耦接。在一种实施例中，第一行选择晶体管RSLA由第一行选择信号G_RSLA所控制，以使能第一行选择晶体管RSLA转移第一读出信号至第一计数器CNA。第一计数器CNA与第一行选择晶体管RSLA耦接，用以计算第一读出信号。第一计数器CNA例如但不限于为一种计数第一读出信号的电压位准的计数器。第一计数器CNA有许多不同的实施方式，为本领域技术人员所熟知，本发明并不限制其为其中任何一种。
第二读出电路1132包括第二源极随耦器SFB、第二行选择晶体管RSLB以及第二计数器CNB。第二源极随耦器SFB与第二读出节点FDB耦接，用以转换第二总和为第二读出信号。第二行选择晶体管RSLB与第二源极随耦器耦接SFB。在一种实施例中，第二行选择晶体管RSLB由第二行选择信号G_RSLB所控制，以使能第二行选择晶体管RSLB转移第二读出信号至第二计数器CNB。第二计数器CNB与第二行选择晶体管RSLB耦接，用以计算第二读出信号。第二计数器CNB例如但不限于为一种计数第二读出信号的电压位准的计数器。第二计数器CNB有许多不同的实施方式，为本领域技术人员所熟知，本发明并不限制其为其中任何一种。
第一读出电路1131与第二读出电路1132同时计算第一总和与第二总和，而产生对象10的三维影像的距离信息信号。在本实施例中，第一计数器CNA计数第一读出信号的电压位准；同时第二计数器CNB计数第二读出信号的电压位准。也就是说，第一计数器CAN与第二计数器CNB同时计数，因此，第一计数器CAN与第二计数器CNB虽然可为同一种电路结构，但第一计数器CAN与第二计数器CNB不为同一个电路。
请继续参阅图2A，第一重置晶体管RSA与第一读出节点FDA耦接。第一读出节点FDA电路上介于第一输出晶体管TGA与第一读出电路1131之间。第一重置晶体管RSA用以于影像电荷的多个第一部分chg1的第一总和被转换为第一读出信号之后，重置累积于第一读出节点FDA的电荷。第二重置晶体管RSB与第二读出节点FDB耦接。第二读出节点FDB电路上介于第二输出晶体管TGB与第二读出电路1132之间。第二重置晶体管RSB用以于影像电荷的多个第二部分chg2的第二总和被转换为第二读出信号之后，重置累积于第二读出节点FDB的电荷。
请继续参阅图2A，光二极管重置晶体管AB，与光二极管PD耦接，用以于该多个累积时段Tap之后，重置累积于光二极管PD的电荷。这里所指的多个累积时段Tap中的“多个”，并非任意的多个均可，而是指在影像电荷经过预设数目的累积时段Tap之后，第一储存单元SHA与第二储存单元SHB已经分别储存第一总和与第二总和后，光二极管重置晶体管AB才重置累积于光二极管PD的电荷。
请参阅图2B，于时间点t1至时间点t2的一段期间中，具有预设数目的多个累积时段Tap。在这段期间中，飞时测距三维传感器11累积并储存影像电荷。而于时间点t3至时间点t8的另一段期间中，飞时测距三维传感器11同时计算影像电荷的第一总和与第二总和。
请参阅图2B，于时间点t1，光二极管重置信号G_AB自光二极管重置状态(高位准)改变为光二极管累积与储存状态(低位准)。于时间点t2，光二极管重置信号G_AB自光二极管累积与储存状态(低位准)改变为光二极管重置状态(高位准)。在此时间点t1至时间点t2的一段期间中，第一转移控制信号G_PGA包含多个脉冲，其中，每一个脉冲具有第一期间T1，作为该脉冲的导通时间；在这段期间中，第二转移控制信号G_PGB也包含多个脉冲，其中，每一个脉冲具有第二期间T2，作为该脉冲的导通时间；此外，第二转移控制信号G_PGB的每个脉冲的导通时间(第二期间T2)，都紧接于对应的第一转移控制信号G_PGA的每个脉冲的导通时间(第一期间T1)之后。
请继续参阅图2B，第一储存控制信号G_SHA与第二储存控制信号G_SHB分别对应控制第一储存单元SHA与第二储存单元SHB。其中，第一储存控制信号G_SHA与第二储存控制信号G_SHB都在时间点t1之前，改变为储存使能状态(高位准)，以分别对应使能第一储存单元SHA与第二储存单元SHB分别对应储存影像电荷的第一部分chg1与第二部分chg2。第一储存控制信号G_SHA与第二储存控制信号G_SHB都在时间点t2，改变为储存禁止状态(低位准)，以分别对应禁止第一储存单元SHA与第二储存单元SHB分别对应结束储存影像电荷的第一部分chg1与第二部分chg2。
请继续参阅图2B，第一行选择信号G_RSLA与第二行选择信号G_RSLB于时间点t3，都改变为高位准，以分别对应使能第一行选择晶体管RSLA及第二行选择晶体管RSLB，以分别对应转移第一读出信号至第一计数器CNA，及第二读出信号至第二计数器CNB。第一行选择信号G_RSLA与第二行选择信号G_RSLB于时间点t8，都改变为低位准，以分别对应使能第一行选择晶体管RSLA及第二行选择晶体管RSLB，以分别对应停止转移第一读出信号至第一计数器CNA，及第二读出信号至第二计数器CNB。
请继续参阅图2B，第一重置信号G_RSA与第二重置信号G_RSB都在时间点t3之后的时间点t4，自重置状态(高位准)改变为转移状态(低位准)，以分别对应控制第一重置晶体管RSA及第二重置晶体管RSB，分别停止重置第一读出节点FDA与第二读出节点FDB累积电荷。且第一重置信号G_RSA与第二重置信号G_RSB于时间点t8之前的时间点t7，自转移状态(低位准)改变为重置状态(高位准)，以分别对应控制第一重置晶体管RSA及第二重置晶体管RSB，于第一总和被转换为第一读出信号，及第二总和被转换为第二读出信号之后，分别保持重置第一读出节点FDA与第二读出节点FDB累积电荷。
请继续参阅图2B，第一输出控制信号G_TGA与第二输出控制信号G_TGB都在时间点t4之后的时间点t5，自低位准改变为高位准，以分别对应控制第一输出晶体管TSA及第二输出晶体管TSB，而分别开始将影像电荷的第一总和与第二总和，自第一储存单元SHA与第二储存单元SHB，转移至第一读出电路1131与第二读出电路1132。且第一输出控制信号G_TGA与第二输出控制信号G_TGB都在时间点t5之后的时间点t6，自高位准改变为低位准，以分别对应控制第一输出晶体管TSA及第二输出晶体管TSB，而分别停止将影像电荷的第一总和与第二总和，自第一储存单元SHA与第二储存单元SHB，转移至第一读出电路1131与第二读出电路1132。
请继续参阅图2B，第一储存控制信号G_SHA在时间点t5之后的一个时间点，自储存禁止状态改变为储存转移状态，使得第一输出晶体管TGA可转移影像电荷的第一总和自第一储存单元SHA，至第一读出电路1131。且第一储存控制信号G_SHA在时间点t6之后的一个时间点，自储存转移状态改变为储存禁止状态，使得第一储存单元SHA准备于下一个累积时段Tap，可储存影像电荷的第一部分chg1及其第一总和。
请继续参阅图2B，第二储存控制信号G_SHB在时间点t5之后的一个时间点，自储存禁止状态改变为储存转移状态，使得第二输出晶体管TGB可转移影像电荷的第二总和自第二储存单元SHB，至第二读出电路1132。且第二储存控制信号G_SHB在时间点t6之后的一个时间点，自储存转移状态改变为储存禁止状态，使得第二储存单元SHB准备于下一个累积时段Tap，可储存影像电荷的第二部分chg2及其第二总和。
图3显示根据本发明的第三个实施例的示意图。本实施例显示根据本发明的像素电路1121的另一种较具体的实施例。本实施例与第二个实施例的不同之处在于，在本实施例中，像素电路1121还包括再一个第一转移晶体管SSA，以及再一个第二转移晶体管SSB。其中，两个第一转移晶体管PGA与SSA彼此串联，以形成本实施例的第一转移开关。两个第二转移晶体管PGB与SSB彼此串联，以形成本实施例的第二转移开关。第一转移晶体管SSA受控于第一转移控制信号G_SSA，其相关于第一转移控制信号G_PGA。举例而言，第一转移控制信号G_SSA与第一转移控制信号G_PGA为同步信号。第一转移晶体管SSA用以改善寄生光敏度(parasitic light sensitivity,PLS)。第二转移晶体管SSB受控于第二转移控制信号G_SSB，其相关于第二转移控制信号G_PGB。举例而言，第二转移控制信号G_SSB与第二转移控制信号G_PGB为同步信号。第二转移晶体管SSB也用以改善寄生光敏度。
在一种较佳的实施例中，第一储存单元SHA包括如图3所示的第一储存晶体管；第二储存单元SHB包括如图3所示的第二储存晶体管。第一储存晶体管或第二储存晶体管的源极或/及漏极可与其邻接的元件共享(第一储存晶体管或第二储存晶体管不必须具备专用的源极或/及漏极)。第一储存晶体管或第二储存晶体管的源极或/及漏极可与例如但不限于第一转移晶体管或第二转移晶体管，或/及，第一输出晶体管或第二输出晶体管共享。
图4显示根据本发明的第四个实施例的示意图。本实施例显示根据本发明的像素电路1121的另一种较具体的实施例。本实施例与第二个实施例的不同之处在于，在本实施例中，第一读出电路1131并不包括第一行选择晶体管RSLA，且第二读出电路1132并不包括第二行选择晶体管RSLB。在内部电压VDDAY为可调整的情况下，第一行选择晶体管RSLA与第二行选择晶体管RSLB可被省略。其中，当阵列112中对应的行(row)未被选取时，其对应的内部电压VDDAY被调整至低于对应的第一源极随耦器SFA与第二源极随耦器SFB的阈值电压，则第一行选择晶体管RSLA与第二行选择晶体管RSLB可被省略。
图4显示根据本发明的第四个实施例的示意图。本实施例显示根据本发明的像素电路1121的另一种较具体的实施例。本实施例与第二个实施例的不同之处在于，在本实施例中，第一期间T1与第二期间T2都为所属的累积时段Tap的50％。当然，第二期间T2紧接于第一期间T1之后。
以上已针对较佳实施例来说明本发明，但以上所述，仅为使本领域技术人员易于了解本发明的内容而已，并非用来限定本发明的权利范围。所说明的各个实施例，并不限于单独应用，也可以组合应用。此外，在本发明的相同精神下，本领域技术人员可以思及各种等效变化以及各种组合，举例而言，本发明所称“根据某信号进行处理或运算或产生某输出结果”，不限于根据该信号的本身，也包含于必要时，将该信号进行电压电流转换、电流电压转换、及/或比例转换等，之后根据转换后的信号进行处理或运算产生某输出结果。由此可知，在本发明的相同精神下，本领域技术人员可以思及各种等效变化以及各种组合，其组合方式甚多，在此不一一列举说明。因此，本发明的范围应涵盖上述及其他所有等效变化。

Claims (15)

1.一种飞时测距三维传感器，用以提取一对象的三维影像，该飞时测距三维传感器包含：
一光源，用以根据一投射信号，而发射投射光脉冲于该物件；
一阵列，由多个像素电路组成，其中每一像素电路用以根据该投射光脉冲投射于该对象后，所产生的反射光脉冲，对应累积影像电荷，并根据该投射信号，定义多个累积时段，且于每个累积时段中的第一期间累积该影像电荷的第一部分，于每个累积时段中的第二期间累积该影像电荷的第二部分，并分别储存该影像电荷于该多个累积时段的多个该第一部分的第一总和，与该影像电荷于该多个累积时段的多个该第二部分的第二总和；以及
一处理电路，耦接于该阵列，该处理电路包括：
一第一读出电路，用以计算该影像电荷的多个该第一部分的该第一总和；以及
一第二读出电路，用以计算该影像电荷的多个该第二部分的该第二总和；
其中，该第一读出电路与该第二读出电路同时计算该第一总和与该第二总和，而产生该对象的该三维影像的一距离信息信号；
其中，该第一期间与该第二期间都属于该累积时段中，且该第二期间紧接于该第一期间之后。
2.如权利要求1所述的飞时测距三维传感器，其中，该像素电路包括：
一光二极管，用以于该多个该累积时段中，对应于该反射光脉冲而累积该影像电荷；
一第一储存单元，用以储存该影像电荷的多个该第一部分的该第一总和，其中该第一总和为经过该多个累积时段后，所累积的该影像电荷的该多个第一部分的总和；
一第一转移开关，耦接于该光二极管与该第一储存单元之间，用以根据该投射信号，于该多个累积时段中，将该影像电荷的该第一部分，自该光二极管转移至该第一储存单元；
一第一输出晶体管，与该第一储存单元耦接，用以将该影像电荷的该多个第一部分的该第一总和，自该第一储存单元转移至该第一读出电路；
一第二储存单元，用以储存该影像电荷的多个该第二部分的该第二总和，其中该第二总和为经过该多个累积时段后，所累积的该影像电荷的该多个第二部分的总和；
一第二转移开关，耦接于该光二极管与该第二储存单元之间，用以根据该投射信号，于该多个累积时段中，将该影像电荷的该第二部分，自该光二极管转移至该第二储存单元；以及
一第二输出晶体管，与该第二储存单元耦接，用以将该影像电荷的该多个第二部分的该第二总和，自该第二储存单元转移至该第二读出电路。
3.如权利要求2所述的飞时测距三维传感器，其中，该像素电路还包括：
一第一重置晶体管，与一第一读出节点耦接，该第一读出节点介于该第一输出晶体管与该第一读出电路之间，该第一重置晶体管用以重置累积于该第一读出节点的电荷；以及
一第二重置晶体管，与一第二读出节点耦接，该第二读出节点介于该第二输出晶体管与该第二读出电路之间，该第二重置晶体管用以重置累积于该第二读出节点的电荷。
4.如权利要求2所述的飞时测距三维传感器，其中，该第一转移开关包括两个彼此串联的第一转移晶体管；且其中该第二转移开关包括两个彼此串联的第二转移晶体管。
5.如权利要求2所述的飞时测距三维传感器，其中，该第一储存单元包含一第一储存晶体管；且其中，该第二储存单元包含一第二储存晶体管。
6.如权利要求1所述的飞时测距三维传感器，其中，该第一期间与该第二期间都为所属的该累积时段的50％，且该第二期间紧接于该第一期间之后。
7.如权利要求2所述的飞时测距三维传感器，其中，该像素电路还包括一光二极管重置晶体管，与该光二极管耦接，用以于该多个累积时段之后，重置累积于该光二极管的电荷。
8.如权利要求2所述的飞时测距三维传感器，其中，该第一转移开关由一第一转移控制信号所控制，该第一转移控制信号与该投射信号同相。
9.如权利要求3所述的飞时测距三维传感器，其中，该第一读出电路包括：
一第一源极随耦器，与该第一读出节点耦接，用以转换该第一总和为一第一读出信号；
一第一行选择晶体管，与该第一源极随耦器耦接，用以转移该第一读出信号至一第一计数器；以及
该第一计数器，与该第一行选择晶体管，用以计算该第一读出信号；
且其中，该第二读出电路包括：
一第二源极随耦器，与该第二读出节点耦接，用以转换该第二总和为一第二读出信号；
一第二行选择晶体管，与该第二源极随耦器耦接，用以转移该第二读出信号至一第二计数器；以及
该第二计数器，与该第二行选择晶体管，用以计算该第二读出信号。
10.如权利要求3所述的飞时测距三维传感器，其中，该第一重置晶体管接收一第一双态信号，该双态信号具有一第一重置状态与一第一禁止状态，以分别对应重置累积于该第一读出节点的电荷，并禁止该第一读出电路；并且
其中，该第二重置晶体管接收一第二双态信号，该双态信号具有一第二重置状态与一第二禁止状态，以分别对应重置累积于该第二读出节点的电荷，并禁止该第二读出电路。
11.一种飞时测距三维传感器的控制方法，以提取一对象的三维影像，该飞时测距三维传感器的控制方法包含：
根据一投射信号，而发射投射光脉冲于该物件；
根据该投射光脉冲投射于该对象后，所产生的反射光脉冲，对应累积影像电荷；
根据该投射信号，定义多个累积时段，且于每个累积时段中的第一期间累积该影像电荷的第一部分，于每个累积时段中的第二期间累积该影像电荷的第二部分，并分别储存该影像电荷于该多个累积时段的多个该第一部分的第一总和，与该影像电荷于该多个累积时段的多个该第二部分的第二总和；
同时计算该影像电荷的多个该第一部分的该第一总和与该影像电荷的多个该第二部分的该第二总和；以及
根据该第一总和与该第二总和，产生该对象的该三维影像的一距离信息信号；
其中，该第一期间与该第二期间都属于该累积时段中，且该第二期间紧接于该第一期间之后。
12.如权利要求11所述的飞时测距三维传感器的控制方法，还包括：
根据该投射信号，于该多个累积时段中，将该影像电荷的该第一部分，自一光二极管转移至一第一储存单元；
将该影像电荷的该多个第一部分的该第一总和，自该第一储存单元转移至一第一读出电路，其中，该第一读出电路用以计算该影像电荷的多个该第一部分的该第一总和；
根据该投射信号，于该多个累积时段中，将该影像电荷的该第二部分，自该光二极管转移至该第二储存单元；以及
将该影像电荷的该多个第二部分的该第二总和，自该第二储存单元转移至一第二读出电路，其中，该第二读出电路用以计算该影像电荷的多个该第二部分的该第二总和。
13.如权利要求12所述的飞时测距三维传感器的控制方法，还包括：重置累积于一第一读出节点与一第二读出节点的电荷，其中，该第一读出节点介于该第一输出晶体管与该第一读出电路之间，且该第二读出节点介于该第二输出晶体管与该第二读出电路之间。
14.如权利要求12所述的飞时测距三维传感器的控制方法，其中，该第一期间与该第二期间都为所属的该累积时段的50％，且该第二期间紧接于该第一期间之后。
15.如权利要求12所述的飞时测距三维传感器的控制方法，还包含：于该多个累积时段之后，重置累积于该光二极管的电荷。
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