CN1842723A - 距离图像传感器 - Google Patents

Abstract

一种距离图像传感器，包括光源、光探测元件、传感器控制级和图像构建级。所述图像构建级基于在所述不同探测周期的特定探测周期之后由所述传感器控制级拾取的每处电荷为所述距离图像中的每个图像元素计算距离值，然后构建距离图像。特定的探测周期是光探测元件在其间不会达到饱和的一个或多个探测周期之一，并且是这样一个周期，期间与从物空间接收的光的量相关的值变成一个或多个探测周期中的最大值。

Description

距离图像传感器

技术领域

本发明涉及一种距离图像传感器(range image sensor)，用于摄取物空间的图像以产生距离图像，在距离图像中，当物空间中至少有一实体物体时，每个图像元素(image element)包括距实体物体的对应距离值。

背景技术

日本公开专利公告No.H09-257418所述的位移测量装置扫描照射到待测物体的光束并随后基于三角测量方法(triangulation)测量相对于物体的参考表面距物体位移表面的距离。

不过，该装置不适于这样的用途，例如，跟踪物空间中实体物体运动的轨迹。因为为了跟踪轨迹需要用光束扫描整个物空间，并且装置完成用光束扫描整个物空间要花较长的时间。

这一问题可以通过根据我们的另一项发明(参见日本专利公告No.2004-272001)的距离图像传感器解决。该传感器包括光源和光探测元件，光源向物空间发射强度调制的光，光探测元件具有面对物空间设置的感光阵列。当强度调制光发射向物空间时，就基于光探测元件的输出建立起距离图像。当物空间中有至少一个实体物体时，距离图像中的每个图像元素都具有距实体物体的对应距离值。每个距离值是从光源发射的光的相位与光探测元件的对应像素所接收到的光的相位之间的差异获得的。将每个像素响应于光主要积聚电荷的时间周期(以下简称“积聚周期”，“integration period”)设置为比强度调制光的一个周期更短的时间。

如果积聚周期时间较长，就能够降低在感光阵列处发生的散粒噪声以提高S/N比。但是，在包括大量环境光噪声(例如日照)的环境下光探测元件变得易于饱和。另一方面，如果积聚周期时间较短，光探测元件变得难于饱和。不过，S/N比下降且难以获得正确的距离。

发明内容

因此本发明的目的在于，通过提高S/N比同时防止光探测元件饱和来提高距离测量的精确度。

本发明的距离图像传感器包括光源、光探测元件、传感器控制级和图像构建级。光源根据特定频率的调制信号向物空间发射强度调制光。光探测元件具有面向物空间设置的感光单元。每个感光单元在短于特定频率的一个周期的积聚周期中从物空间接收光并响应于来自空间的光量产生电荷。传感器控制级进行控制，以使感光单元的每个积聚周期与调制信号的特定相位同步。在对应于特定频率的一个或多个周期的探测周期之后，传感器控制级还进行控制，以从光探测元件拾取产生和存储于光探测元件中的每处电荷。图像构建级基于由传感器控制级拾取的每处电荷为距离图像中的每个图像元素计算距离值，然后构建距离图像。当物空间中有至少一个实体物体时，距离值表示到达实体物体的距离。探测周期包括不同探测周期。所述图像构建级基于在所述不同探测周期的特定探测周期之后由所述传感器控制级拾取的每处电荷为所述距离图像中的每个图像元素计算距离值。特定的探测周期是光探测元件在其间不会达到饱和的一个或多个探测周期之一，并且是这样一个探测周期，期间与从物空间接收的光的量相关的值变成一个或多个探测周期中的最大值。

在该配置中，因为基于与特定探测周期同步拾取的每处电荷计算距离图像中每个图像元素的距离值并然后构建距离图像，因此有可能提高S/N比同时防止光探测元件饱和并提高距离测量的精确度。

在优选实施例中，传感器控制级进行控制，以使感光单元的每个积聚周期与调制信号中彼此不同的一组相位中的每个同步。传感器控制级还进行控制，以在不同探测周期的至少特定探测周期之后在距离图像的每个图像元素之处拾取对应于一组相位的一组电荷。图像构建级基于在特定探测周期之后在距离图像中的每个图像元素处拾取的一组电荷计算距离图像中每个图像元素的距离值。在这一配置中，可以基于对应于一组相位的一组电荷计算距离值。

在增强实施例(enhanced embodiment)中，传感器控制级还进行控制，以在每个不同探测周期之后在距离图像的每个图像元素之处拾取对应于一组相位的一组电荷。图像构建级从不同的探测周期中选择特定的探测周期。图像构建级还基于在特定探测周期之后在距离图像中的每个图像元素处拾取的一组电荷计算距离图像中每个图像元素的距离值。所述特定探测周期为一个或多个探测周期之一，期间，从在每个所述不同探测周期之后在所述距离图像中的每个图像元素处拾取的一组电荷获得的值不超过基于所述光探测元件的饱和电平预定的值，且所述特定探测周期为从一组电荷获得的值变成一个或多个探测周期中的最大值的一个探测周期。根据本发明，有可能提高S/N比同时防止光探测元件饱和并提高距离测量的精确度。

在备选实施例中，所述特定探测周期为一个或多个探测周期之一，期间，在每个所述不同探测周期之后在所述距离图像中的每个图像元素处拾取的一组电荷的值不超过对应于所述饱和电平的预定值，且所述特定探测周期为一组电荷的值变成一个或多个探测周期中的最大值的一个探测周期。根据本发明，有可能提高S/N比同时防止光探测元件饱和并提高距离测量的精确度。

在另一备选实施例中，所述特定探测周期为一个或多个探测周期之一，期间，在每个所述不同探测周期之后在所述距离图像中的每个图像元素处拾取的每组电荷的最大电荷值不超过基于所述饱和电平预定的最大阈值，且所述特定探测周期为所述最大电荷值变成一个或多个探测周期中的最大值的一个探测周期。根据本发明，有可能提高S/N比同时防止光探测元件饱和并提高距离测量的精确度。

在其他备选实施例中，所述特定探测周期为一个或多个探测周期之一，期间，在每个所述不同探测周期之后在所述距离图像中的每个图像元素处拾取的一组电荷的平均值不超过基于所述饱和电平预定的平均参考值，且所述特定探测周期为所述平均值变成一个或多个探测周期中的最大值的一个探测周期。在这种配置中，有可能考虑来自物空间的强度调制光和环境光成分以区分光探测元件是否饱和。

在另一增强实施例中，当没有选择特定探测周期或者作为特定探测周期的第一特定探测周期短于预定长度时，在未选择特定探测周期或选择了短于预定长度的第一特定探测周期的特定图像元素的一组相位的每个或多个相位处，图像构建级从不同的探测周期中选择第二特定探测周期。图像构建级然后基于相应第二特定探测周期的长度比修正从在第二特定探测周期之后针对特定图像元素拾取的一组电荷获得的一个或多个值。图像构建级然后计算一组值并基于一组值计算特定图像元素的距离值。所述第二特定探测周期是一个或多个这样的探测周期之一，期间，从对应于所述一组相位的一个或多个相位的电荷获得的值不超过基于所述饱和电平预定的值，所述第二特定探测周期并且是这样的一个探测周期，期间从电荷获得的值变成一个或多个探测周期的最大值。在这种配置中，存在这样的可能性，即，即使在没有选择第一特定探测周期时也能够计算距离值。此外，当第一特定探测周期短于预定长度时，有可能利用在长于第一特定探测周期的探测周期期间获得的可用电荷的值。结果，有可能抑制散粒噪声的影响以提高测量精度。

在另一增强实施例中，图像构建级通过将传感器控制级从一组电荷获得的至少一个值应用于关于每个感光单元所接收的光量的函数来计算比较值。然后图像构建级将比较值与预定阈值比较来选择特定探测周期。在这种配置中，例如，如果比较值小于预定阈值，就可以从不同探测周期中选择长探测周期作为特定探测周期。此外，如果比较值大于预定阈值，就可以从不同探测周期中选择短探测周期作为特定探测周期。

在备选实施例中，比较值是对应于特定频率的一个或多个周期期间每个感光单元接收的每一光量的每处电荷的平均值。在这种配置中，有可能考虑来自物空间的强度调制光和环境光成分以区分光探测元件是否饱和。

在另一增强实施例中，当未计算所述距离图像中特定图像元素的距离值时，所述图像构建级为所述特定图像元素分配备用值。在这种配置中，当不能为特定图像元素从不同探测周期中选择特定探测周期时，有可能通过向特定图像元素分配备用值而构建没有误差的距离图像。

在备选实施例中，备用值是特定图像元素的过去的距离值。在这种配置中，如果距离图像传感器位于距离变化很小的环境中，就能够把适当的距离分配给特定图像元素。

在另一备选实施例中，备用值是特定图像元素周围的每个图像元素的距离值的平均值。在这种配置中，就可以把具有连续性的适当距离值分配给特定图像元素。

在其他增强实施例中，图像构建级计算在距离图像中的每个图像元素处的一组积聚电荷并基于每一组积聚电荷为距离图像中的每个图像元素计算距离值。在所述一组相位的每一相同相位处把多个特定探测周期中的每处电荷累加起来获得该一组积聚电荷。在这种配置中，由于有可能相对地减少在每个特定探测周期中接收的光量，能够防止光探测元件的饱和。

在其他增强实施例中，光探测元件包括像素，每个像素由感光单元中两个或更多相邻的感光单元构成。每个像素主要与每个小组的两个或更多相位同步在其两个或更多相邻感光单元处产生和积聚两处或更多处电荷，所述小组通过将一组相位分成小组获得，每个小组分别包括两个或更多相位。传感器控制级进行控制，以针对诸小组的对应小组的每个相位改变每个像素中的两个或更多相邻感光单元的每个积聚周期的同步时机，以便与相邻感光单元互换相应小组的每个相位。传感器控制级还进行控制，以在所述不同探测周期的至少特定探测周期之后，拾取在每个像素处在对应于每个小组的每个相位的每个积聚周期期间主要产生和积聚的每处电荷。图像构建级把传感器控制级在每个像素处拾取的每处电荷与对应于一组相位的一组电荷组合。然后图像构建级基于该一组电荷为距离图像中的每个像素计算距离值。在这种配置中，有可能保证从由相邻感光单元构成的每个像素获得的距离值的可靠性，因为有可能几乎完全消除由相邻感光单元的每个位置的差异导致的误差。

在其他增强实施例中，把多个相邻的感光单元设置为运算单元。传感器控制级在每一特定探测周期把运算单元的每个感光单元的积聚周期变成一组相位的不同相位的积聚周期。图像构建级从使用在感光单元从物空间接收光的时间期间内累加电荷获得的距离中计算出距离图像中的图像元素的值。在相位的所有积聚周期的每个中接收同样次数的光。在这种配置中，当不同的感光单元同步于特定探测周期中的调制信号的不同相位在积聚周期期间接收光时，在累加的电荷中不包括运算单元的多个感光单元的位置信息，以便找到距离。因此，所获得的距离的可靠性变高了。

附图说明

现在将更详细地描述本发明的优选实施例。参考以下详细说明和附图本发明的其他特征和优势将变得更好理解，其中：

图1为根据本发明的第一实施例的距离图像传感器的方框图；

图2示出了第一实施例的距离图像传感器的操作；

图3A示出了在第一实施例的距离图像传感器中对应于一个感光单元的区域；

图3B示出了对应于感光单元的区域；

图4为第一实施例的距离图像传感器中的拾取单元(pickup unit)的示意图；

图5A示出了根据本发明的第二实施例的距离图像传感器的操作；

图5B示出了第二实施例的距离图像传感器的另一种操作；

图6示出了第二实施例的距离图像传感器的操作；

图7示出了第二实施例的距离图像传感器的操作；

图8A示出了备选实施例的操作；

图8B示出了备选实施例的另一种操作；

图9为根据本发明的第五实施例的距离图像传感器中的图像构建级(image construction stage)的方框图；以及

图10示出了根据本发明的第六实施例的距离图像传感器的操作。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的第一实施例的距离图像传感器。该传感器包括光源11、光学系统12、光探测元件13、传感器控制级(sensor control stage)14和图像构建级15。

光源11用例如排列在平面上的LED阵列、半导体激光器和发散透镜等构建，以便提供足够的光强度。如图2所示，光源11根据来自传感器控制级14的特定频率的调制信号调制光的强度I₁，以向物空间发射正弦强度调制的光。不过，不限于此，强度调制光的强度波形可以是例如三角波、锯齿波等形状。此外，光源11可以包括红外LED阵列、红外半导体激光器和发散透镜等。

光学系统12是由例如透镜等构建的接收光学系统，将来自物空间的光聚焦到光探测元件13的接收表面(每个感光单元131)中。例如，设置光学系统12使得其光轴和元件13的接收表面正交。不过，系统12可以包括透镜、红外传输滤光镜等。

光探测元件13形成于半导体器件中并包括感光单元(每个均由131表示)、灵敏度控制单元(132)、积聚单元(133)和拾取单元134。每个感光单元131、每个灵敏度控制单元132和每个积聚单元133构成二维感光阵列，该阵列设置为经由光学系统12面对物空间。

如图3A和3B所示，每个感光单元131通过在半导体衬底中的杂质掺杂半导体层13a形成为例如100×100感光阵列的感光元件。单元131以对应的灵敏度控制单元132所控制的感光灵敏度生成数量响应于来自物空间的光量的电荷。例如，半导体层13a为n型且所产生的电荷源自于电子。

当光学系统12的光轴与接收表面成直角时，能够将该光轴以及接收表面的垂直(长度)方向和水平(宽度)方向的两个轴看作正交坐标系的三个轴。而且，系统12的中心被看作正交坐标系的原点。在这种情况下，每个感光单元131生成数量响应于来自由方位角和仰角(anglles of azimuth andelevation)所表示的方向的光的量的电荷。当物空间中有至少一个实体物体时，从光源11发出的光在实体物体处被反射并然后被每个单元131接收。因此，如图2所示的单元131接收延迟了对应于到实体物体并返回的相位Ψ的强度调制光，然后产生数量响应于其强度I₂的电荷。强度调制光表示为

I₂·sin(ωt-Ψ)+C，  (1)

其中ω为角频率，C是把强度I₂的平均值加到环境光成分值上得到的值。

灵敏度控制单元132是利用经由绝缘膜(氧化膜)13e而层叠在半导体层13a的表面上的控制电极(13b)构建的。单元132根据来自传感器控制级14的灵敏度控制信号控制相应感光单元131的灵敏度。例如，如图3A和3B所示，单元132由五个控制电极13b-1、13b-2、13b-3、13b-4和13b-5构建。每个电极都被施以电压(+V，0V)，作为当所产生的电荷源自于例如电子时的灵敏度控制信号。+V为预定的正电压。电极13b在左右方向的宽度尺寸设为约1μm。电极13b和膜13e由对光源11的光半透明的的材料形成。

积聚单元133包括势阱(耗尽层)13c，其响应于施加到相应的每个控制电极13b的灵敏度控制信号而变化。单元133在阱13c附近俘获并积聚电子(e)。未积聚到单元133中的电子通过与空穴复合而消失。因此，有可能通过利用灵敏度控制信号改变阱13c区域的尺寸来控制光探测元件13的感光灵敏度。例如，图3A的状态中的灵敏度高于图3B的状态。

如图4所示，例如，拾取单元134具有类似于帧转移(FT)型CCD图像传感器的构造。在由感光单元构建的图像拾取区域A1和邻接区域A1的光屏蔽存储区域A2中，在每一垂直(长度)方向连续成一体的半导体层13a被用作每处电荷沿垂直方向的转移路径。垂直方向对应于图3A和3B的左右方向。

拾取单元134由存储区域A2、每个转移路径和作为CCD的水平转移寄存器13d构建，水平转移寄存器13d从每个转移路径的一端接收电荷以沿着水平方向转移每处电荷。在垂直消隐期(vertical blanking period)内执行一次从图像拾取区域A1到区域A2的每处电荷(each electric charge)的转移。即，在每处电荷积聚到每个势阱13c中后，将不同于灵敏度控制信号的电压起伏图的电压起伏图(voltage pattern)施加到每个控制电极13b作为垂直转移信号。因此，积聚到每个阱13c中的每处电荷被沿着垂直方向转移。至于从水平转移寄存器13d到图像构建级15的转移，将水平转移信号供应给寄存器13d且在水平周期内转移一条水平线的每处电荷。不过，水平转移寄存器可以沿着图3A和3B的平面的法线方向转移每处电荷。

传感器控制级14是操作定时控制电路(operation timing control circuit)，控制光源11、每个灵敏度控制单元132和拾取单元134的操作定时。即，级14为光源11提供特定频率(例如20MHz)的调制信号以控制强度调制光的强度改变时机。因为用于前述光往返距离的传输时间是极短的时间，即，纳秒级别。

传感器控制级14也进行控制以使每个感光单元131的积聚周期与调制信号的特定相位(例如，一组彼此不同的相位中的每个)同步。在第一实施例中，如图2和3A所示，级14分别将电压+V和电压0V施加到控制电极13b-2到13b-4以及电极13b-1和13b-5，以便使每个单元131的积聚周期Ti的起始时间与调制信号(cf.，I₁)的0、90、180或270度的相位角同步。因此，在短于特定频率的一个周期的积聚周期期间每个单元131的灵敏度变为高灵敏度。此外，如图3B所示的级14与存储周期同步分别将电压+V和电压0V施加到电极13b-3和电极13b-1、13b-2、13b-4和13b-5，该存储周期是所述一个周期除去积聚周期之外的剩余周期。因此，在存储周期期间每个单元131的灵敏度变为低灵敏度。因此，在元件13中，由单元131产生的部分电荷由积聚单元133(势阱13c)以高灵敏度积聚，然后由单元133以低灵敏度存储。

传感器控制级14进一步进行控制，以与对应于特定频率的一个或多个周期的探测周期同步从元件13拾取产生和存储于光探测元件13中的每处电荷。即，级14在垂直消隐期期间将垂直转移信号提供给每个控制电极13b，还在水平周期期间将水平转移信号提供给水平转移寄存器13d。例如，在拾取周期(参见图7中的T_R1到T_R4)期间与探测周期的终止时间同步拾取产生和存储在元件13中的每处电荷。

图像构建级15由例如CPU、用于存储程序等的存储装置等构建。级15基于由传感器控制级14拾取的每处电荷为距离图像中的每个图像元素计算距离值。当物空间中有至少一个实体物体时，距离值表示到达实体物体的距离。级15然后用每个图像元素的距离值构建距离图像。

对计算距离值的原理加以解释。图2的相位(相位差)Ψ对应于在光探测元件13的接收表面和物空间中的实体物体之间的往返距离。因此，通过计算相位Ψ，有可能计算到达实体物体的距离。相位Ψ和实体物体的反射在用于积聚和拾取一组电荷的时间期间内很少变化。在这种情况下，可以从方程(1)所表示的曲线的时间积分值(例如，Ti积分值Q₀、Q₁、Q₂和Q₃)来计算相位Ψ。时间积分值(所接收到的光的量)Q₀、Q₁、Q₂和Q₃的瞬时值q₀、q₁、q₂和q₃分别由以下给出：

q₀＝I₂·sin(-Ψ)+C

＝-I₂·sin(Ψ)+C，

q₁＝I₂·sin(π/2-Ψ)+C

＝-I₂·cos(Ψ)+C，

q₂＝I₂·sin(π-Ψ)+C

＝I₂·sin(Ψ)+C，以及

q₃＝I₂·sin(3π/2-Ψ)+C

＝-I₂·cos(Ψ)+C。

因此，相位Ψ由以下的方程(2)给出，而且对时间积分值而言，有可能通过方程(2)获得相位Ψ。

Ψ＝tan^-1{(q₂-q₀)/(q₁-q₃)}    (2)

不过，当强度调制光由I₂·cos(ωt-Ψ)+C表示时，相位Ψ可以由Ψ＝tan^-1{(q₁-q₃)/(q₀-q₂)}给出。当相位Ψ的符号为负时，tan^-1{…}中分母和分子的每一项的顺序可以彼此互换或者可以使用绝对值。

在感光单元131正比于接收到的光量生成电荷的情况下，当积聚单元133积聚对应于Q₀的电荷时，会积聚正比于αQ₀+β(Q₁+Q₂+Q₃)+βQ_x的电荷。α是在每个积聚周期Ti中对应于Q₀到Q₃的灵敏度，β是存储周期中的灵敏度，而Q_x是在存储周期中接收到的光的量。当单元131还积聚对应于Q₂的电荷时，就积聚了正比于αQ₂+β(Q₀+Q₁+Q₂)+βQ_x的电荷。由于Q₂-Q₀＝(α-β)(Q₂-Q₀)且Q₁-Q₃＝(α-β)(Q₁-Q₃)，无论在积聚单元(参照方程(2))中是否混合了不期望的电荷，(Q₂-Q₀)/(Q₁-Q₃)在理论上都不变。因此，即使在积聚单元中混入了不希望出现的电荷，对应的图像元素的相位Ψ仍不变。

在第一实施例中，探测周期包括不同的探测周期。例如，不同的探测周期是长探测周期和短于长探测周期的短探测周期。将短探测周期设置为对应于特定频率的一个或多个周期的时间期间。而且，图像拾取区域A1中的每个像素由例如四个相邻的感光单元构成。而且，传感器控制级14进行控制，以与每个不同探测周期同步在光探测元件(图像拾取区域A1)的每个像素处拾取对应于一组相位的一组电荷。不过，不限于此，每个像素可以包括一个感光单元，且传感器控制级可以进行控制，以与至少四个周期同步，在每个像素处分别拾取对应于该一组相位的一组电荷。

图像构建级15从不同的探测周期中选择特定的探测周期。然后级15基于与特定探测周期同步在每个像素处拾取的一组电荷计算距离图像中每个图像元素的距离值。特定的探测周期是光探测元件13在其间不会达到饱和的一个或多个探测周期之一，且是这样一个探测周期，期间与从物空间接收的光的量相关的值变成一个或多个探测周期中的最大值。与接收的光的量相关的值是例如从一组电荷获得的值。

因此，图像构建级15由保持单元(hold unit)151和152、选择单元153以及运算单元154构建。单元151和152用存储器构建，存储器用于存储通过A/D转换每处电荷(模拟信号)而获得的每个数值。单元151临时保持由传感器控制级14与长探测周期同步在每个像素拾取的一组电荷(数字值，digital value)。单元152临时保持由级14与短探测周期同步在每个像素拾取的一组电荷(数字值)。

选择单元153在每一保持单元151和152中的每一组电荷(数值)处从长探测周期和短探测周期中选择特定探测周期。如果从单元151获得的一组电荷的值不超过对应于光探测元件13的饱和电平的预定值，则选择对应于单元151的长探测周期作为特定探测周期。如果一组电荷的值超过预定值，就不选择长探测周期。在这种情况下，如果从单元152获得的对应一组电荷的值不超过预定值，则选择对应于单元152的短探测周期作为特定探测周期。

只要选择了特定探测周期，运算单元154就基于对应于特定探测周期的一组电荷(数字值)计算对应于拾取该一组电荷的像素的图像元素的距离值。

现在解释第一实施例的操作。传感器控制级14控制光探测元件13的灵敏度，以把在每个不同探测周期期间在每个感光单元131产生的电荷积聚到积聚单元133中。例如，当把对应于时间积分值(所接收的光量)Q₀的电荷积聚到单元133中时，级14在对应于Q₀的积聚周期Ti期间提高单元133的灵敏度。级14还在除了周期Ti之外的所有(存储周期)期间降低单元133的灵敏度。因此，能够将对应于Q₀的电荷积聚和存储到单元133中。类似地，有可能将对应于每个时间积分值的电荷积聚和存储到每个单元133中。而且，可能会使信号电荷(对应于强度调制光的电荷)与噪声电荷(对应于环境光成分和产生于元件13之内的散粒噪声的电荷)之比变大。因此，获得大的S/N比。

为了拾取积聚到每个积聚单元133中的电荷，传感器控制级14在长探测周期或短探测周期之后在垂直消隐期期间将垂直转移信号提供给每个控制电极13b。级14也在水平周期内将水平转移信号提供给水平转移寄存器13d。因此，由保持单元151保持在长探测周期期间积聚和存储的每处电荷。此外，由保持单元152保持在短探测周期期间积聚和存储的每处电荷。

选择单元153在每一保持单元151和152中的每一组电荷处从长探测周期和短探测周期中选择特定探测周期。一旦选择了特定探测周期，运算单元154就基于对应于特定探测周期的每个像素的一组电荷计算每个像素的距离值。然后，构建距离图像。

图5A和5B示出了根据本发明的第二实施例的距离图像传感器的操作。在第二实施例的距离图像传感器中，两个沿着垂直方向的相邻感光单元231和231被用作一个像素。而且，在每个像素处提供了溢漏(overflow drain)。

如果感光单元产生对应于Q₀-Q₃的电荷，视线方向的分辨率就变高。但是发生了时间差的问题，因为对于每处对应于Q₀-Q₃的电荷需要至少一个特定探测周期。反之，如果四个感光单元分别产生对应于Q₀-Q₃的电荷，就有可能同步于至少该特定探测周期拾取对应于Q₀-Q₃的电荷，因此时间差变小。不过，视线方向的分辨率变低。

在如图5A和5B所示的第二实施例中，两个感光单元231和231用于一个像素，以便解决该问题。在第一实施例的图3A和3B中，在感光单元131处产生电荷的时候，在两边的两个控制电极13b-1和13b-5具有形成势垒的功能，用于防止部分电荷流入每一相邻的感光单元131中。在第二实施例中，由于任意感光单元231在相邻感光单元231和231的势阱23c和23c之间形成势垒，因此对每个感光单元231提供了三个控制电极。因此，对每个像素提供了六个控制电极23b-1、23b-2、23b-3、23b-4、23b-5和23b-6。

第二实施例的传感器控制级进行控制，以与每个不同探测周期同步在距离图像的每个图像元素处拾取对应于调制信号的一组相位的一组电荷。按照长探测周期T_L1、短探测周期T_S1、长探测周期T_L2和短探测周期T_S2的顺序执行如图7所示的每个不同探测周期的同步。

现在解释第二实施例的操作。如图5到7所示，在长探测周期T_L1中，在对应于Q₀的积聚周期Ti期间，分别将电压+V和电压0V施加到由23b-1、23b-2、23b-3和23b-5以及由23b-4和23b-6表示的控制电极。然后，在对应于Q₂的积聚周期Ti期间把电压+V和电压0V施加到分别由23b-2、23b-4、23b-5和23b-6表示的电极以及23b-1和23b-3表示的电极。此外，在对应于除了上述周期之外的所有(存储周期)期间，把电压+V和电压0V分别施加到由23b-2和23b-5以及由23b-1、23b-3、23b-4和23b-6表示的电极。因此，与周期T_L1同步在每个像素处产生并积聚了对应于Q₀和Q₂的电荷。

在拾取(读取)周期T_R1中，对应于Q₀和Q₂的每个像素的电荷被从拾取区域A1转移到存储区域A2。即，如果对应于Q₀的电荷被积聚到对应于电极23b-1、23b-2和23b-3的势阱23c中，然后对应于Q₂的电荷被积聚到对应于电极23b-4、23b-5和23b-6的势阱23c中，就拾取对应于Q₀和Q₂的电荷以在对应于长探测周期的保持单元中保持。

在该操作之后，当前的探测周期变为短探测周期T_S1，且然后执行与长探测周期T_L1相同的操作。因此，与周期T_S1同步在每个像素处产生并积聚了对应于Q₀和Q₂的电荷。在拾取周期T_R2(等于T_R1)中，在每个像素处拾取对应于Q₀和Q₂的电荷以在对应于短探测周期的保持单元处保持。

在此操作之后，当前探测周期变为长探测周期T_L2(等于T_L1)，而且用于施加图5A和5B的每个电压起伏图的时机被偏移90度，然后执行与长探测周期T_L1相同的操作。因此，与周期T_L2同步在每个像素处产生并积聚了对应于Q₁和Q₃的电荷。在拾取周期T_R3(等于T_R1)中，在每个像素处拾取对应于Q₁和Q₃的电荷以在对应于长探测周期的保持单元处保持。

在该操作之后，当前的探测周期变为短探测周期T_S2(等于T_S1)，且然后执行与长探测周期T_L2相同的操作。因此，与周期T_S2同步在每个像素处产生并积聚了对应于Q₁和Q₃的电荷。在拾取周期T_R4(等于T_R1)中，在每个像素处拾取对应于Q₁和Q₃的电荷以在对应于短探测周期的保持单元处保持。

在第二实施例中，有可能在每个操作周期(operation period)T_P1和T_P2获得对应于长探测周期的一组电荷和对应于短探测周期的一组电荷。在这种情况下，如果把操作周期T_P1和T_P2设置为短于1/60秒的时间周期，就以30帧每秒获得了距离图像。

在备选实施例中，图像构建级的选择单元在距离图像的每一图像元素处从对应于长探测周期的保持单元中的每处电荷(数字值)获得最大电荷值。如果最大电荷值不超过基于光探测元件的饱和电平预定的最大阈值，则选择单元选择长探测周期作为特定探测周期。如果最大电荷值超过最大阈值，则选择单元在对应于短探测周期的保持单元中从每处电荷获得最大电荷值。如果对应于短探测周期的最大电荷值不超过最大阈值，则选择单元选择短探测周期作为特定探测周期。即，该特定探测周期是一个或多个这样的探测周期之一，在该探测周期期间，由每个保持单元所保持的一组电荷的每组的最大电荷值不超过最大阈值，该特定探测周期还是这样一个探测周期，期间，最大电荷值变成所述一个或多个探测周期中的最大值。短探测周期被设置为每个最大电荷值在使用环境下在其间不超过最大阈值的时间周期。

在另一备选实施例中，图像构建级的选择单元在距离图像中的每个图像元素处计算由对应于长探测周期的保持单元所保持的一组电荷的平均值。如果平均值不超过基于光探测元件的饱和电平预定的平均参考值，则选择单元选择长探测周期作为特定探测周期。如果平均值超过平均参考值，则选择单元计算由对应于短探测周期的保持单元所保持的一组电荷的平均值。如果对应于短探测周期的平均值不超过平均参考值，则选择单元选择短探测周期作为特定探测周期。即，该特定探测周期是一个或多个这样的探测周期之一，在该探测周期期间，由每个保持单元所保持的一组电荷的平均值不超过平均参考值，该特定探测周期还是这样一个探测周期，期间，平均值变成所述一个或多个探测周期中的最大值。每个平均值对应于响应于来自物空间的强度调制光的每处电荷与响应于环境光成分的每处电荷的平均。因此，有可能区分出光探测元件是否饱和。每个探测周期优选设置为可以忽略环境光成分波动的时间周期。

在优选实施例中，取代图5A的电压起伏图，如图8A所示，传感器控制级将电压+V施加到控制电极23b-1、23b-2和23b-3，将+V和0V之间的电压施加到电极23b-5，还将电压0V施加到电极23b-4和23b-6。同样，取代图5B的电压起伏图，如图8B所示，传感器控制级将+V和0V之间的电压施加到控制电极23b-2，将电压+V施加到控制电极23b-4、23b-5和23b-6，还将电压0V施加到电极23b-1和23b-3。于是，如果用于主要积聚电荷的势阱深于用于主要存储电荷的势阱，则在对应于电压0V的每个电极的区域产生的电荷就容易流入更深的势阱中。结果，有可能减小流入用于存储电荷的势阱中的噪声分量。

在其他备选实施例中，多次连续执行与每个探测周期的同步。在这种情况下，与每个探测周期同步拾取的两处电荷在每一相同的连续探测周期处被累加或平均。例如，多次连续执行长探测周期T_L1和拾取周期T_R1。与长探测周期T_L1同步拾取的对应于Q₀和Q₂的电荷在每一连续的探测周期T_L1处分别被累加或平均。根据该实施例，由于有可能相对地减少在每个探测周期中接收的光量，能够防止光探测元件的饱和。

在根据本发明的第三实施例中，当没有选择特定探测周期或者作为特定探测周期的第一特定探测周期是短于预定长度的短探测周期时，在未选择特定探测周期或选择了短探测周期的特定图像元素的一组相位的每两个相位处，图像构建级从不同的探测周期中选择第二特定探测周期。

在图7的例子中，当在长探测周期T_L1(Q₀，Q₂)中的每处电荷的值小于基于光探测元件的饱和电平预定的值(例如饱和阈值)，并且在长探测周期T_L2(Q₁，Q₃)中的每处电荷的值大于该饱和阈值时，不选择特定探测周期或者选择短探测周期。在这种情况下，如果在短探测周期T_S2(Q₁，Q₃)中的每处电荷的值小于饱和阈值，图像构建级选择长探测周期T_L1和短探测周期T_S2。即，该第二特定探测周期是一个或多个这样的探测周期之一，在该探测周期期间，从对应于一组相位的两个相位的电荷获得的值不超过例如饱和阈值，该第二特定探测周期还是这样的一个探测周期，期间从电荷获得的值变成一个或多个探测周期的最大值。

图像构建级然后基于相应的第二特定探测周期的长度比(rate oflength)修正与第二特定探测周期同步从特定图像元素的一组电荷中获得的两个值，并计算一组值。在前述例的情况下，基于相应的短特定探测周期T_S2的长度比(T_L1/T_S2)修正短探测周期T_S2(Q₁，Q₃)中的每处电荷的值。通过试验预先获得长度比和每处电荷比之间的关系。

图像构建级然后基于一组值计算特定图像元素的距离值。因此，存在这样的可能性，即，即使在没有选择第一特定探测周期时也能够计算距离值。而且，当短探测周期被选择为第一特定探测周期时，有可能利用在长探测周期中而不是短探测周期中获得的可用电荷的值。结果，有可能抑制散粒噪声的影响以提高测量精度。

在根据本发明的第四实施例中，把对应于由传感器控制级拾取的一组电荷的每个值代入关于由每个感光单元接收的光量的函数的每个变量，由此图像构建级计算出比较值(comparison value)。然后图像构建级通过将比较值与预定阈值比较来选择特定探测周期。

例如，比较值是对应于在特定频率的调制信号的一个或多个周期期间内由每个感光单元所接收的每个光量的每处电荷的平均值，并且通过(Q₀+Q₁+Q₂+Q₃)/4来计算。也可以通过(Q₀+Q₂)/2或(Q₁+Q₃)/2来计算平均值。当如图2和6所示环境光成分在特定频率的一个或多个周期期间不变时，平均值等价于把强度I₂的平均值加到环境光成分上所得的值C，并为恒定值。因此，可以基于平均值选择特定探测周期。例如，如果平均值大于预定的阈值，则选择短探测周期作为特定探测周期。否则，选择长探测周期作为特定探测周期。而且，如果平均值小于比预定阈值小的下限值，就不选择特定探测周期。因为几乎没有来自物空间的光且没有获得适当的距离值。

在优选实施例中，传感器控制级进行控制，与通过平均值选择的特定探测周期同步在距离图像的每个图像元素处拾取对应于调制信号的一组相位的一组电荷。

在备选实施例中，当没有环境光成分或已知环境光成分时，将强度为I₂的强度调制光的振幅A用作比较值。可以从每个光量Q₀、Q₁、Q₂和Q₃与以下方程计算振幅A。

A＝(1/2)·{(Q₀-Q₂)²+(Q₁-Q₃)²}^1/2

这个方程是从(Q₀-Q₂)²+(Q₁-Q₃)²＝4A²{sin²(Ψ)+cos²(Ψ)}＝4A²获得的。如果振幅A大于预定的阈值，则选择短探测周期作为特定探测周期。否则，选择长探测周期作为特定探测周期。而且，如果振幅A小于比预定阈值小的下限值，则不选择特定探测周期，因为来自物空间的光很少且未获得适当的距离。当环境光成分未知时，通过进一步使用值C有可能区分出光探测元件是否饱和。

在另一备选实施例中，把从振幅A和值C获得的值，例如通过用值C除振幅A所得的值(A/C)用作比较值。值(A/C)对应于接收到的强度调制光与第四实施例的平均值之比。如果比值高，距离值的精确度就变高。否则，距离值的精确度就变低。因此，如果值(A/C)大于预定的阈值，则选择短探测周期作为特定探测周期。否则，选择长探测周期作为特定探测周期。而且，如果值(A/C)小于比预定阈值小的下限值，则不选择特定探测周期，因为未获得适当精度的距离值。通过进一步使用值C有可能区分光探测元件是否饱和。

图9示出了在根据本发明的第五实施例的距离图像传感器中的图像构建级45。图像构建级45与在第一实施例一样包括保持单元451和452、选择单元453以及运算单元454，还包括异常处理单元455。当未计算距离图像中特定图像元素的距离值时，单元455为特定图像元素分配备用值(alternatevalue)。

例如，当由对应于短探测周期的保持单元所保持的一组数值的和或最大值大于基于光探测元件的饱和电平预定的值，或者由对应于长探测周期的保持单元所保持的一组数值的和或最小值小于计算距离值所需的下限值时，就不为对应的图像元素选择特定探测周期。备用值是比如到达物空间等的平均距离值的给定数值。因此，有可能不缺少距离值而构建距离图像。

在备选实施例中，备用值是特定图像元素的过去的距离值。有效期与过去的距离值有关，只要没过有效期，特定图像元素的过去的距离值就被用作备用值。

在另一备选实施例中，备用值为特定图像元素周围的每个图像元素的距离值的平均值。即使没有计算特定图像元素的距离值，也存在该特定图像元素周围的每个图像元素的距离值已经计算的情况。在这种情况下，使用平均值作为备用值，就能够把具有连续性的适当距离值分配给特定图像元素。而且，可以根据优先级顺序把给定数值、过去的距离值或平均值用作备用值。

图10示出了根据本发明第六实施例的距离图像传感器的操作。第六实施例的距离图像传感器特征在于传感器控制级和图像构建级，这两个级工作从而保证从由两个相邻感光单元构成的每个像素获得的距离值的可靠性。

第六实施例的光探测元件中的感光单元包括像素，每个像素都由两个相邻的感光单元构成，与第二实施例相同。每个像素与每小组(group)的两个相位同步分别在其相邻的感光单元主要产生和积聚两处电荷。每个小组是通过将修正信号的一组(set)相位分成两小组而获得的，每一小组都包括两个相位。此外，对每个像素配备六个控制电极63b-1、63b-2、63b-3、63b-4、63b-5和63b-6。

于是，当把两个感光单元用作一个像素时，有这种可能性，即，由于感光单元的每个位置的差异在从像素获得的距离值中包括了误差。例如，当物空间中待探测的实体物体在对应于两个感光单元之间的位置的部分具有台阶时，误差变大且距离值的精确度变低。

因此，第六实施例的传感器控制级加以控制以针对相应小组的每个相位改变每个像素中的两个相邻感光单元的每个积聚周期的同步时机，以便针对相邻的感光单元互换相应小组的每个相位。传感器控制级也进行控制以与每个不同的探测周期同步在每个像素处拾取在对应于每个小组的每个相位的每个积聚周期期间主要产生和积聚的每处电荷。

在图10的长探测周期T_L11(Q₀，Q₂)和T_L12(Q₂，Q₀)中，传感器控制级针对对应于T_L11的Q₀的相位改变每个像素中对应于控制电极63b-1到63b-3的感光单元的积聚周期的同步时机，以便针对感光单元与对应于Q₂的相位互换。传感器控制级还针对对应于T_L11的Q₂的相位改变每个像素中对应于电极63b-4到63b-6的感光单元的积聚周期的同步时机，以便针对感光单元与对应于Q₀的相位互换。简而言之，针对相应小组的每个相位改变每个像素中的两个相邻感光单元的每个积聚周期的同步时机，以便针对相邻的感光单元互换相应小组的每个相位。此外，传感器控制级与长探测周期T_L11同步在每个像素处拾取主要在对应于Q₀和Q₂的每个积聚周期期间产生和积聚的每处电荷。在拾取周期T_R11期间拾取每处电荷。传感器控制级还与长探测周期T_L12同步在每个像素处拾取主要在对应于Q₂和Q₀的每个积聚周期期间产生和积聚的每处电荷。在拾取周期T_R12期间拾取每处电荷。

在图10的长探测周期T_L21(Q₁，Q₃)和T_L22(Q₃，Q₁)中，传感器控制级针对对应于T_L21的Q₁的相位改变每个像素中对应于控制电极63b-1到63b-3的感光单元的积聚周期的同步时机，以便针对感光单元与对应于Q₃的相位互换。传感器控制级还针对对应于TL₂₁的Q₃的相位改变每个像素中对应于电极63b-4到63b-6的感光单元的积聚周期的同步时机，以便针对感光单元与对应于Q₁的相位互换。此外，传感器控制级与长探测周期T_L21同步在每个像素处拾取主要在对应于Q₁和Q₃的每个积聚周期期间产生和积聚的每处电荷。在拾取周期T_R31期间拾取每处电荷。传感器控制级还与长探测周期T_L22同步在每个像素处拾取主要在对应于Q₃和Q₁的每个积聚周期期间产生和积聚的每处电荷。在拾取周期T_R32期间拾取每处电荷。

在对应于长探测周期T_L11、T_L12 、 T_L21和T_L22的短探测周期中，传感器控制级执行与在长探测周期中相同的过程。

第六实施例的图像构建级把传感器控制级在每个像素处拾取的每处电荷与对应于调制信号的一组相位的一组电荷组合。然后图像构建级基于该一组电荷为每个像素计算距离值。例如，把对应于Q₀、Q₁、Q₂或Q₃的电荷值与该一组电荷中的对应电荷的值组合作为和或平均值。在这种情况下，操作周期T_P1对应于距离图像的一帧。

于是，由于对每个相邻的感光单元都互换了每个小组的每个相位，有可能确保从由两个相邻感光单元构成的每个像素获得的距离值的可靠性。

在备选实施例中，图像构建级计算在距离图像中的每个图像元素处的一组积聚电荷并基于每一组积聚电荷为距离图像中的每个图像元素计算距离值。在一组相位的每一相同相位处把多个探测周期(例如特定探测周期)中的每处电荷累加起来获得该一组积聚电荷。在该实施例中，由于有可能相对地减少在每个特定探测周期中接收的光量，能够防止光探测元件的饱和。

在另一备选实施例中，把多个相邻的感光单元设置为运算单元。传感器控制级在每一特定探测周期把运算单元的每个感光单元的积聚周期变成一组相位的不同相位的积聚周期。图像构建级从使用在感光单元从物空间接收光的时间期间内累加电荷获得的距离中计算出距离图像中的图像元素的值。在相位的所有积聚周期的每个中接收同样次数的光。在该实施例中，当不同的感光单元同步于特定探测周期中的调制信号的不同相位在积聚周期期间接收光时，在累加的电荷中不包括运算单元的多个感光单元的位置信息，以便找到距离。因此，所获得的距离的可靠性变高了。

尽管已经参考某些优选实施例描述了本发明，但是在不背离本发明的真实精神和范围的情况下本领域的技术人员能够做出多种修改和变化。

例如，除了类似于FT型的CCD图像传感器的构造之外，还能够把类似的构造用于行间转移(IT，interline transfer)或帧行间转移(FIT，frame interlinetransfer)型。

Claims (15)

1.一种距离图像传感器，包括：

光源，根据特定频率的调制信号向物空间发射强度调制光；

光探测元件，具有面对所述物空间设置的感光单元，每个所述感光单元在短于所述特定频率的一个周期的积聚周期期间从所述物空间接收光并响应于来自所述物空间的光的量产生电荷；

传感器控制级，其进行控制以使所述感光单元的每个积聚周期与所述调制信号的特定相位同步，并在对应于所述特定频率的一个或多个周期的探测周期之后从所述光探测元件拾取产生和存储于所述光探测元件中的每处电荷；以及

图像构建级，其基于由所述传感器控制级拾取的每处电荷为距离图像中的每个图像元素计算距离值，以构建所述距离图像，当所述物空间中有至少一个实体物体时，所述距离值代表到达所述实体物体的距离；

其中：所述探测周期包括不同的探测周期；且

所述图像构建级基于在所述不同探测周期的特定探测周期之后由所述传感器控制级拾取的每处电荷为所述距离图像中的每个图像元素计算距离值，

所述特定探测周期是所述光探测元件在其间不会达到饱和的一个或多个探测周期之一，且是这样一个探测周期，期间与从所述物空间接收的光的量相关的值变成一个或多个探测周期中的最大值。

2.如权利要求1所述的距离图像传感器，其中：

所述传感器控制级进行控制，以使所述感光单元的每个积聚周期与所述调制信号中一组彼此不同的相位的每个同步，并在所述不同探测周期的至少所述特定探测周期之后在所述距离图像中的每个图像元素处拾取对应于所述一组相位的一组电荷；且

所述图像构建级基于在所述特定探测周期之后在所述距离图像中的每个图像元素处拾取的一组电荷为所述距离图像中的每个图像元素计算距离值。

3.如权利要求2所述的距离图像传感器，其中：

所述传感器控制级进行控制以在每个所述不同探测周期之后在所述距离图像中的每个图像元素处拾取对应于所述一组相位的一组电荷；且

所述图像构建级从所述不同探测周期选出所述特定探测周期，并基于在所述特定探测周期之后在所述距离图像中的每个图像元素处拾取的一组电荷为所述距离图像中的每个图像元素计算距离值，

所述特定探测周期为一个或多个探测周期之一，期间，从在每个所述不同探测周期之后在所述距离图像中的每个图像元素处拾取的一组电荷获得的值不超过基于所述光探测元件的饱和电平预定的值，且所述特定探测周期为从一组电荷获得的值变成一个或多个探测周期中的最大值的一个探测周期。

4.如权利要求2所述的距离图像传感器，其中所述特定探测周期为一个或多个探测周期之一，期间，从在每个所述不同探测周期之后在所述距离图像中的每个图像元素处拾取的一组电荷获得的值不超过对应于所述饱和电平的预定值，且所述特定探测周期为从一组电荷获得的值变成一个或多个探测周期中的最大值的一个探测周期。

5.如权利要求2所述的距离图像传感器，其中所述特定探测周期为一个或多个探测周期之一，期间，从在每个所述不同探测周期之后在所述距离图像中的每个图像元素处拾取的一组电荷的每处的最大电荷值不超过基于所述饱和电平预定的最大阈值，且所述特定探测周期为所述最大电荷值变成一个或多个探测周期中的最大值的一个探测周期。

6.如权利要求2所述的距离图像传感器，其中所述特定探测周期为一个或多个探测周期之一，期间，从在每个所述不同探测周期之后在所述距离图像中的每个图像元素处拾取的一组电荷的平均值不超过基于所述饱和电平预定的平均参考值，且所述特定探测周期为所述平均值变成一个或多个探测周期中的最大值的一个探测周期。

7.如权利要求3所述的距离图像传感器，其中，当未选择所述特定探测周期或者作为所述特定探测周期的第一特定探测周期短于预定长度时，所述图像构建级：

(i)针对特定图像元素在所述一组相位的每个或多个相位处从所述不同探测周期中选择第二特定探测周期，没有为所述特定图像元素选择所述特定探测周期或者选择了短于所述预定长度的所述第一特定探测周期；

(ii)基于相应第二特定探测周期的长度比修正从在第二特定探测周期之后针对特定图像元素拾取的一组电荷获得的一个或多个值，并计算一组值；且

(iii)基于所述一组值为所述特定图像元素计算距离值；

所述第二特定探测周期是一个或多个这样的探测周期之一，期间，从对应于所述一组相位的一个或多个相位的电荷获得的值不超过基于所述饱和电平预定的值，所述第二特定探测周期并且是这样的一个探测周期，期间从电荷获得的值变成一个或多个探测周期的最大值。

8.如权利要求2所述的距离图像传感器，其中所述图像构建级通过将从所述传感器控制级拾取的一组电荷获得的至少一个值应用于关于所述感光单元的每一个所接收的光量的函数来计算比较值，并通过比较所述比较值与预定阈值选择所述特定探测周期。

9.如权利要求1所述的距离图像传感器，其中所述比较值是对应于在所述特定频率的一个或多个周期期间由所述感光单元接收的光量的电荷的平均值。

10.如权利要求1所述的距离图像传感器，其中，当未计算所述距离图像中特定图像元素的距离值时，所述图像构建级为所述特定图像元素分配备用值。

11.如权利要求10所述的距离图像传感器，其中所述备用值是所述特定图像元素的过去的距离值。

12.如权利要求10所述的距离图像传感器，其中所述备用值是所述特定图像元素周围的每个图像元素的距离值的平均值。

13.如权利要求2所述的距离图像传感器，其中所述图像构建级计算一组在所述距离图像中的每个图像元素处的积聚电荷并基于所述一组积聚电荷的每一处计算所述距离图像中的每个图像元素的距离值，所述一组积聚电荷通过在所述一组相位的每一相同相位处把多个特定探测周期中的每处电荷累加而获得。

14.如权利要求13所述的距离图像传感器，其中：

所述光探测元件包括像素，每个所述像素由所述感光单元中两个或更多相邻的感光单元构成，每个所述像素主要与每个小组的两个或更多相位同步在其两个或更多相邻感光单元处产生和积聚两处或更多处电荷，所述小组通过将所述一组相位分成小组获得，每个小组分别包括两个或更多相位；

所述传感器控制级进行控制，以针对所述诸小组的对应小组的每个相位改变每个所述像素中的两个或更多相邻感光单元的每个积聚周期的同步时机，以便互换相邻感光单元的相应小组的每个相位并拾取每处电荷，所述每处电荷主要在所述不同探测周期的至少所述特定探测周期之后在对应于所述每个小组的每个相位的每个积聚周期期间产生和积聚于每个像素处；且

所述图像构建级将所述传感器控制级在每个像素处拾取的每处电荷与对应于所述一组相位的一组电荷组合，并基于所述一组电荷为所述距离图像中的每个图像元素计算距离值。

15.如权利要求13所述的距离图像传感器，其中：

将多个相邻感光单元设置为运算单元；

所述传感器控制级在每一所述特定探测周期把运算单元的每个感光单元的积聚周期变成所述一组相位的不同相位的积聚周期；且

所述图像构建级从使用在每个感光单元从所述物空间接收光的时间期间内累加电荷获得的距离中计算出所述距离图像中的图像元素的值，所述光在所述相位的所有积聚周期的每个中被接收同样的次数。

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