JP6887036B2

JP6887036B2 - 三次元イメージングシステム及び電子デバイス

Info

Publication number: JP6887036B2
Application number: JP2020032796A
Authority: JP
Inventors: ヤン，マン−タァ
Original assignee: シェンチェングディックステクノロジーカンパニー，リミテッド
Priority date: 2020-02-28
Filing date: 2020-02-28
Publication date: 2021-06-16
Anticipated expiration: 2037-08-14
Also published as: JP2020109977A

Description

本願は三次元イメージングシステムに関し、特に背景光を抑制できる三次元イメージングシステム及び電子デバイスに関する。

科学及び技術の急速な発展に伴い、生産自動化、ヒューマンコンピュータインタラクション、医療診断、リバースエンジニアリング、デジタルモデリングなどの多くの応用分野において、物体の三次元情報の取得の将来性が期待できる。中でも、構造化光三次元測定法は、実現されやすく、高速かつ高精度であるという利点から、非接触式の三次元情報取得技術として広く用いられている。

構造化光三次元測定法の基本的な考え方は、構造化光投影の幾何学的関係を用いて物体の三次元情報を得ることである。まず、符号化された構造化光テンプレートを投影装置で被検体に投影し、投影画像をカメラで記録し、撮影した画像を投影された構造化光テンプレートとマッチングさせ、マッチング点を見つけたら、投影点、マッチング点及び物体の三角関係を用いて、対象物体の三次元情報を解く。

しかしながら、従来の構造化光は、背景光による干渉を受けやすく、その三次元情報の精度を低下させるという欠点を有する。従って、従来技術には改良する余裕がある。

従って、本願の一部の実施例の目的は、背景光を抑制できる三次元イメージングシステム及び電子デバイスを提供して、従来技術の欠点を改善することにある。

上記技術的問題を解決するために、本願の実施例は、デューティサイクルが所定値未満の第１パルス信号を受信して、前記第１パルス信号に基づいて、第１波長を有する第１光を発光し、発光パワーが所定パワーより大きい第１発光ユニットを含み、構造化光を発光する構造化光モジュールと、前記構造化光に対応した反射光を受光する感光画素アレイとを備える三次元イメージングシステムを提供する。

たとえば、前記第１パルス信号のデューティサイクルが１／５０未満である。

たとえば、前記第１発光ユニットの発光パワーが４ワットより大きい。

たとえば、前記構造化光モジュールは、前記第１光に対して回折作用を施して前記構造化光を発生させる回折ユニットを含む。

たとえば、前記回折ユニットは回折光学素子である。

たとえば、前記感光画素アレイは、複数の感光画素回路を含み、複数の感光画素回路のうち１つの感光画素回路は、感光素子と、前記感光素子に結合されて、第１出力信号を出力する第１光電読取回路と、前記感光素子に結合されて、第２出力信号を出力する第２光電読取回路とを備え、前記感光画素回路に対応した画素値が前記第１出力信号から前記第２出力信号を減算した結果である。

たとえば、前記第１光電読取回路は、前記感光素子に結合される第１トランスミッションゲートと、前記第１トランスミッションゲートに結合される第１出力トランジスタと、前記第１出力トランジスタに結合されて、前記第１出力信号を出力する第１読取トランジスタとを含み、前記第２光電読取回路は、前記感光素子に結合される第２トランスミッションゲートと、前記第２トランスミッションゲートに結合される第２出力トランジスタと、前記第２出力トランジスタに結合されて、前記第２出力信号を出力する第２読取トランジスタとを含む。

たとえば、前記第１トランスミッションゲートは、前記第１発光ユニットが発光するときにオンされ、前記第２トランスミッションゲートは、前記第１発光ユニットが発光しないときにオンされ、且つ前記第１トランスミッションゲートのオン期間が前記第１発光ユニットの発光期間より長い。

たとえば、前記感光画素回路は、第１リセットトランジスタ及び第２リセットトランジスタを含み、前記第１リセットトランジスタは前記第１トランスミッションゲートに結合され、前記第２リセットトランジスタは前記第２トランスミッションゲートに結合される。

たとえば、前記第１パルス信号のデューティサイクルが経時的に変動する。

たとえば、前記構造化光モジュールは、デューティサイクルが前記所定値未満の少なくとも１つの第２パルス信号を受信して、前記少なくとも１つの第２パルス信号に基づいて、それぞれ少なくとも１つの第２波長を有する少なくとも１つの第２光を発光し、発光パワーが前記所定パワーより大きい第２発光ユニットを少なくとも１つ含む。

たとえば、前記感光画素アレイは、複数の感光画素回路を含み、複数の感光画素回路のうち１つの感光画素回路は、感光素子と、前記感光素子に結合されて、第１出力信号を出力する第１光電読取回路と、前記感光素子に結合されて、少なくとも１つの第２出力信号を出力する少なくとも１つの第２光電読取回路と、前記感光素子に結合されて、第３出力信号を出力する第３光電読取回路とを含み、前記感光画素回路に対応した画素値が、前記第１出力信号と前記少なくとも１つの第２出力信号を加算した後、前記第３出力信号、前記第１出力信号及び前記少なくとも１つの第２出力信号の個数の積を減算したものである。

たとえば、前記第１光電読取回路は、前記感光素子に結合される第１トランスミッションゲートと、前記第１トランスミッションゲートに結合される第１出力トランジスタと、前記第１出力トランジスタに結合されて、前記第１出力信号を出力する第１読取トランジスタとを含み、前記少なくとも１つの第２光電読取回路のうち１つの第２光電読取回路は、前記感光素子に結合される第２トランスミッションゲートと、前記第２トランスミッションゲートに結合される第２出力トランジスタと、前記第２出力トランジスタに結合されて、前記第２出力信号を出力する第２読取トランジスタとを含み、前記第３光電読取回路は、前記感光素子に結合される第３トランスミッションゲートと、前記第３トランスミッションゲートに結合される第３出力トランジスタと、前記第３出力トランジスタに結合されて、前記第３出力信号を出力する第３読取トランジスタとを含む。

たとえば、前記第１トランスミッションゲートは、前記第１発光ユニットが発光するときにオンされ、前記少なくとも１つの第２光電読取回路の前記第２トランスミッションゲートはそれぞれ、前記少なくとも１つの第２発光ユニットが発光するときにオンされ、前記第３トランスミッションゲートは、前記第１発光ユニット及び前記少なくとも１つの第２発光ユニットが発光しないときにオンされ、且つ前記第１トランスミッションゲートのオン期間が前記第１発光ユニットの発光期間より長く、前記少なくとも１つの第２トランスミッションゲートのオン期間が前記少なくとも１つの第２発光ユニットの発光期間より長い。

たとえば、前記感光画素回路は、第１リセットトランジスタ、少なくとも１つの第２リセットトランジスタ及び第３リセットトランジスタを含み、前記第１リセットトランジスタは前記第１トランスミッションゲートに結合され、前記少なくとも１つの第２リセットトランジスタは前記少なくとも１つの第２光電読取回路の第２トランスミッションゲートに結合され、前記第３リセットトランジスタは前記第３トランスミッションゲートに結合される。

たとえば、前記第１トランスミッションゲートのオン時間と前記第２トランスミッションゲートのオン時間には時間間隔を有する。

たとえば、前記第１波長が前記少なくとも１つの第２波長と異なる。

たとえば、前記第１パルス信号及び前記少なくとも１つの第２パルス信号のデューティサイクルが経時的に変動する。

本願の構造化光モジュールの発光ユニットは、パルス変調されたパルス信号を受信して、瞬時に強光を発光することにより、発光する構造化光が背景光による干渉を受けにくくして、従来技術の欠点を改善する。

本願の実施例による三次元イメージングシステムの模式図である。本願の実施例による感光画素回路の回路図である。図２の感光画素回路のタイミング図である。本願の実施例による三次元イメージングシステムの模式図である。本願の実施例による感光画素回路の回路図である。図５の感光画素回路のタイミング図である。本願の実施例による構造化光の模式図である。本願の実施例による構造化光の模式図である。本願の実施例による電子デバイスの模式図である。本願の実施例による構造化光モジュールの模式図である。感光画素回路の模式図である。各電子デバイスのパルス信号及びトランスミッションゲート信号の模式図である。

本願の目的、技術案及び利点をより明確にするために、以下、図面及び実施例を参照して、本願について更に詳細に説明する。なお、ここで説明される特定の実施例は本出願を解釈するために過ぎず、本願を限定することを意図するものではない。

従来技術では、構造化光（ＳｔｒｕｃｔｕｒｅｄＬｉｇｈｔ）が背景光による干渉を受けやすいという欠点を解決するために、本願は、パルス変調（ＰｈａｓｅＭｏｄｕｌａｔｅｄ）信号を用いて／に基づいて構造化光を発生させる。具体的には、図１に示され、図１は本願の実施例による三次元イメージングシステム１０の模式図である。三次元イメージングシステム１０は、構造化光モジュール１２＿ｔ及び撮像モジュール１２＿ｒを備え、構造化光モジュール１２＿ｔは構造化光ＳＬを発生させて、構造化光ＳＬをターゲットに投射（Ｐｒｏｊｅｃｔ）し、図７に示されるように、構造化光ＳＬｈはストライプパターン（ＳｔｒｉｐｅＰａｔｔｅｒｎ）を有してもよい。撮像モジュール１２＿ｒはターゲットに投射された構造化光ＳＬの画像を取得して、構造化光ＳＬのターゲットに対する曲げ程度に基づいて、（三角測定法で）ターゲットの奥行き情報を計算し、ターゲットに関する三次元画像を取得する。

具体的には、構造化光モジュール１２＿ｔはパルス信号発生器１２０、発光ユニット１２２及び回折ユニット１２４を含む。発光ユニット１２２は発光ダイオード（ＬＥＤ）又はレーザ（Ｌａｓｅｒ）発光ユニットであってもよく、回折ユニット１２４は回折光学素子（ＤｉｆｆｒａｃｔｉｏｎＯｐｔｉｃａｌＥｌｅｍｅｎｔ、ＤＯＥ）であってもよい。パルス信号発生器１２０はパルス信号ｐｍ１を発生させ、発光ユニット１２２は、パルス信号発生器１２０に結合されてパルス信号ｐｍ１を受信し、パルス信号ｐｍ１に基づいて第１光Ｌ１を発生させまたは回折ユニット１２４に発し、第１光Ｌ１が回折ユニット１２４で回折作用を果たして構造化光ＳＬとなる。パルス信号ｐｍ１は、パルス変調された信号であり、すなわち、パルス信号ｐｍ１は小さいデューティサイクル（ＤｕｔｙＲａｔｉｏ／Ｃｙｃｌｅ）を有する方形波と見なされ、また、発光ユニット１２２が第１光Ｌ１を発光するときに、発光ユニット１２２は大きな発光パワーを有する。具体的には、パルス信号ｐｍ１のデューティサイクルは一般的に１／１０００であるが、それに制限されず、パルス信号ｐｍ１のデューティサイクルが１／５０未満であれば、本願のニーズを満たす。また、発光ユニット１２２の発光パワーが一般的に４ワット〜５ワットであるが、それに制限されず、発光ユニット１２２の発光パワーが４ワットより大きければ、本願のニーズを満たす。言い換えれば、発光ユニット１２２は瞬時に強光を発光し（通常のカメラのフラッシュと同様）、すなわち撮像モジュール１２＿ｒが受信する構造化光ＳＬに関連する光信号の強度を高め、このように、構造化光ＳＬに関する光信号が背景光による干渉を受けにくくすることで、従来技術の欠点を改善する。

一方、撮像モジュール１２＿ｒは、感光画素アレイ１４及びレンズ（Ｌｅｎｓ）１８を有し、感光画素アレイ１４は、構造化光ＳＬに対応した反射光を受光し、複数の感光画素回路１６を含み、感光画素回路１６の出力信号が、撮像モジュール１２＿ｒが取得した画像の画素値に対応する。感光画素回路１６の具体的な回路構造及び操作メカニズムについて制限がなく、たとえば、図２及び図３に示され、図２は本願の実施例による感光画素回路１６の等価回路模式図、図３は感光画素回路１６のタイミング図（ＴｉｍｉｎｇＤｉａｇｒａｍ）である。感光画素回路１６は、感光素子ＰＤ及び光電読取回路１６＿１、１６＿２を含み、光電読取回路１６＿１、１６＿２はいずれもトランスミッションゲート、リセットトランジスタ、出力トランジスタ及び読取トランジスタを含み、トランスミッションゲートはすべて感光素子ＰＤに結合され、リセットトランジスタのゲートがリセット信号Ｒｅｓｅｔを受信し、読取トランジスタのゲートが行選択（ＲｏｗＳｅｌｅｃｔ）信号ＲＯＷを受信し、光電読取回路１６＿１及び１６＿２のトランスミッションゲートはそれぞれ信号ＴＸ１及びＴＸ２を受信し、光電読取回路１６＿１のトランスミッションゲート、リセットトランジスタ及び出力トランジスタはノードＦＤ＿１に接続され、光電読取回路１６＿２のトランスミッションゲート、リセットトランジスタ及び出力トランジスタはノードＦＤ＿２に接続される。また、感光画素回路１６はさらに、アンチブルーミング（Ａｎｔｉ−Ｂｌｏｏｍｉｎｇ）トランジスタを含み、アンチブルーミングトランジスタのゲートが信号ＴＸ４を受信する。

感光画素回路１６の操作メカニズムについて、以下のように簡単に説明する。パルス信号ｐｍ１がハイレベルである場合、発光ユニット１２２は第１光Ｌ１を発光する。発光ユニット１２２が第１光Ｌ１を発光するとき、光電読取回路１６＿１のトランスミッションゲートはオンされる。一実施例では、光電読取回路１６＿１のトランスミッションゲートのオン期間Ｔ１がパルス信号ｐｍ１がハイレベルの期間Ｔ４より長く、すなわち、光電読取回路１６＿１のトランスミッションゲートのオン期間が発光ユニット１２２の発光期間より長い。光電読取回路１６＿１のトランスミッションゲートがオンされる（信号ＴＸ１はハイレベルである）とき、すなわちオン期間Ｔ１において、感光素子ＰＤは第１光Ｌ１及び背景光により照射され、光電読取回路１６＿１のトランスミッションゲートは感光素子ＰＤが第１光Ｌ１及び背景光を受光して生じた光電子を捕獲してノードＦＤ＿１に貯蔵する。一方、発光ユニット１２２が発光しない（すなわちパルス信号ｐｍ１はローレベルである）とき、光電読取回路１６＿２のトランスミッションゲートは短時間でオンされ（信号ＴＸ２はハイレベルである）、この場合、感光素子ＰＤは背景光だけにより照射され、光電読取回路１６＿２のトランスミッションゲートは、感光素子ＰＤが背景光を受光して生じた光電子を捕獲してノードＦＤ＿２に貯蔵する。光電読取回路１６＿１、１６＿２の読取トランジスタがオンするとき、光電読取回路１６＿１の読取トランジスタは、出力信号Ｐｏｕｔ１（第１光Ｌ１及び背景光に関する）を出力し、光電読取回路１６＿２の読取トランジスタは、出力信号Ｐｏｕｔ２（背景光だけに関する）を出力し、感光画素回路１６に対応した画素値が、出力信号Ｐｏｕｔ１から出力信号Ｐｏｕｔ２を減算した結果（たとえばＰｏｕｔ１−Ｐｏｕｔ２）となり、このようにして、感光画素回路１６の画素値から背景光による影響を解消できる。また、光電読取回路１６＿１、１６＿２のトランスミッションゲートがいずれもオンされていないとき、感光画素回路１６のアンチブルーミングトランジスタがオンされ（信号ＴＸ４はハイレベルである）、すなわち感光画素回路１６は、感光素子ＰＤが背景光を受光して生じた光電子を捕獲して、回路の正常作動への影響を防止する。

発光ユニット１２２は、瞬時に強光を発光した後、再び発光するまでに所定時間がかかる。すなわち、パルス信号ｐｍ１のデューティサイクルが小さすぎると、撮像モジュール１２＿ｒが受光する対応した構造化光ＳＬの光強度が不足になる可能性がある。従って、一実施例では、構造化光モジュールは２つの発光ユニットを含み、撮像モジュール１２＿ｒが受光する対応した構造化光の光強度を高めるように、該２つの発光ユニットは交互に発光してもよい。さらに、異なる波長の光が異なる屈折率を有し、回折ユニットを通過して生じた構造化光が比較的高密度ストライプパターンを有し、さらに三次元画像の解像度（Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）を高めることができるため、該２つの発光ユニットは異なる波長の光を発光してもよい。

具体的には、図４に示され、図４は本願の実施例による三次元イメージングシステム４０の模式図が示されている。三次元イメージングシステム４０は三次元イメージングシステム１０と類似するため、同一要素に同一符号を付する。三次元イメージングシステム４０の構造化光モジュール４２＿ｔは、発光ユニット１２２以外、パルス信号ｐｍ２を受信して第１光Ｌ１とは波長が異なる第２光Ｌ２を発生させる別の発光ユニット４２２を備える点で、三次元イメージングシステム１０と異なる。同様に、パルス信号ｐｍ２のデューティサイクルが１／１０００（又は１／５０未満）、発光ユニット４２２の発光パワーが４ワット〜５ワット（又は４ワットより大きい）であるようにしてもよい。また、第１光Ｌ１と第２光Ｌ２は、回折ユニット１２４で回折作用を果たして構造化光ＳＬ’を発生させる。第１光Ｌ１と第２光Ｌ２が異なる波長を有するので、構造化光ＳＬ’のストライプパターンが高密度になり、図８に示されるように、ストライプ光ｓｐ１は第１光Ｌ１に対応した構造化光、ストライプ光ｓｐ２は第２光Ｌ２に対応した構造化光である。

また、三次元イメージングシステム４０の撮像モジュール４２＿ｒは感光画素アレイ４４を含み、感光画素アレイ４４は複数の感光画素回路４６を含み、感光画素回路４６の具体的な回路構造及び操作メカニズムについて限定がなく、たとえば、図５及び図６に示され、図５は本願の実施例による感光画素回路４６の等価回路模式図、図６は感光画素回路４６のタイミング図である。感光画素回路４６は感光画素回路１６と類似するため、同一要素に同一符号を付する。感光画素回路４６はさらに、回路構造が光電読取回路１６＿１、１６＿２と同じ光電読取回路４６＿３を備える点で、感光画素回路１６と異なり、光電読取回路４６＿３のトランスミッションゲートが信号ＴＸ３を受信する。同様に、発光ユニット４２２が第２光Ｌ２を発光するとき、光電読取回路４６＿３のトランスミッションゲートはオンされ、感光素子ＰＤは第２光Ｌ２及び背景光により照射され、光電読取回路４６＿３のトランスミッションゲートは、感光素子ＰＤが第２光Ｌ２及び背景光を受光して生じた光電子を捕獲してノードＦＤ＿３に貯蔵できる。同様に、発光ユニット１２２、４２２のいずれも発光しないとき（すなわちパルス信号ｐｍ１、ｐｍ２のいずれもローレベルであるとき）、光電読取回路１６＿２のトランスミッションゲートは、短時間でオンされ（信号ＴＸ２はハイレベルである）、この場合、感光素子ＰＤは背景光だけにより照射され、光電読取回路１６＿２のトランスミッションゲートは、感光素子ＰＤが背景光を受光して生じた光電子を捕獲してノードＦＤ＿２に貯蔵できる。光電読取回路１６＿１、１６＿２、４６＿３の読取トランジスタがオンされるとき、光電読取回路１６＿１の読取トランジスタは、出力信号Ｐｏｕｔ１（第１光Ｌ１及び背景光に関する）を出力し、光電読取回路１６＿２の読取トランジスタは、出力信号Ｐｏｕｔ２（背景光だけに関連する）を出力し、光電読取回路４６＿３の読取トランジスタは、出力信号Ｐｏｕｔ３（第２光Ｌ２及び背景光に関連する）を出力し、感光画素回路１６に対応した画素値が、出力信号Ｐｏｕｔ１に出力信号Ｐｏｕｔ３を加算した後、二倍の出力信号Ｐｏｕｔ２を減算したものであり（すなわちＰｏｕｔ１＋Ｐｏｕｔ３−２＊Ｐｏｕｔ２）、このようにして、背景光による影響が解消される。また、光電読取回路１６＿１、１６＿２のトランスミッションゲートのオン期間がパルス信号ｐｍ１、ｐｍ２のパルス幅よりも長く、すなわち光電読取回路１６＿１、１６＿２のトランスミッションゲートのオン期間が発光ユニット１２２、４２２の発光期間より長い。また、光電読取回路１６＿１のトランスミッションゲートのオン期間Ｔ１と光電読取回路４６＿３のトランスミッションゲートのオン期間Ｔ８の間には、必要に応じて時間間隔Ｔ７を有してもよい。残りの操作メカニズムについては上記関連段落を参照すればよいため、ここで詳細な説明を省略する。

また、本願による三次元イメージングシステムは電子デバイスに設置されてもよい。図９には、本願の実施例による電子デバイス９の模式図が示されている。電子デバイス９は三次元イメージングシステム９０を含み、三次元イメージングシステム９０は三次元イメージングシステム１０又は三次元イメージングシステム４０として実現できる。

なお、上記実施例は本願の概念を説明するためであり、それに制限されず、当業者であれば、それに基づいて種々の修飾を行うことができる。たとえば、パルス信号ｐｍ１、ｐｍ２のデューティサイクルがランダムに変化してもよく（すなわちパルス信号ｐｍ１、ｐｍ２のデューティサイクルが経時的に変動し（Ｔｉｍｅ−Ｖａｒｉａｎｔ））、たとえば、パルス信号発生器１２０がパルスを発生した後、（Ｎ＋ｎ）個の周期後、次のパルスを発生させ、ここでＮは大きな整数であり、ｎは乱数であるようにしてもよく、このようにして、電子デバイスの間の構造化光の相互干渉を避け得る。図１２には、電子デバイスＡ、Ｂにおけるパルス信号ｐｍＡ、ｐｍＢ及び信号ＴＸＡ、ＴＸＢの模式図が示されている。パルス信号ｐｍＡは、電子デバイスＡの発光ユニットが受信するパルス信号、パルス信号ｐｍＢは、電子デバイスＢの発光ユニットが受信するパルス信号、信号ＴＸＡは、電子デバイスＡにおける感光画素回路の光電読取回路のトランスミッションゲートが受信する信号、信号ＴＸＢは、電子デバイスＢにおける感光画素回路の光電読取回路のトランスミッションゲートが受信する信号である。図１２に示されるように、パルス信号のデューティサイクルがランダムに発生すると、電子デバイスＡの発光ユニットの発光時間が電子デバイスＢの発光ユニットの発光時間とずれて、電子デバイスＡのトランスミッションゲートのオン時間も電子デバイスＢのトランスミッションゲートのオン時間とずれるため、電子デバイスＡと電子デバイスＢの構造化光関連光信号が互いに干渉することはない。

また、本願の構造化光モジュールは複数の発光ユニットを含んでもよい。図１０及び図１１に示されるように、図１０は、本願の実施例による構造化光モジュールｃ２＿ｔの模式図、図１１は、構造化光モジュールｃ２＿ｔに対応した感光画素回路ｄ６の模式図である。構造化光モジュールｃ２＿ｔは、それぞれ異なる時間で発光する発光ユニット１２２、１２２＿１〜１２２＿Ｋを含み、感光画素回路ｄ６は、光電読取回路ｄ６＿１〜ｄ６＿Ｋ’及びｄ６＿Ｂを含み、光電読取回路ｄ６＿１〜ｄ６＿Ｋ’及びｄ６＿Ｂの回路構造は上記光電読取回路１６＿１、１６＿２、４６＿３と同じであってもよく、光電読取回路ｄ６＿１〜ｄ６＿Ｋ’のトランスミッションゲートのオン期間はそれぞれ発光ユニット１２２、１２２＿１〜１２２＿Ｋの発光期間（Ｋ’はＫ＋１を示す）に対応し、光電読取回路ｄ６＿１〜ｄ６＿Ｋ’は、出力信号Ｐｏｕｔ１〜ＰｏｕｔＫ’を出力し、出力信号Ｐｏｕｔ１〜ＰｏｕｔＫ’は発光ユニット１２２、１２２＿１〜１２２＿Ｋによる光及び背景光に関する。光電読取回路ｄ６＿Ｂのトランスミッションゲートは、発光ユニット１２２、１２２＿１〜１２２＿Ｋのいずれも発光しないときに、オンされ、光電読取回路ｄ６＿Ｂは、背景光に起因する光電流だけを読み取り、つまり、光電読取回路ｄ６＿Ｂが出力する出力信号ＰｏｕｔＢは背景光だけに関する。このような場合、感光画素回路ｄ６に対応した画素値はＰｏｕｔ１＋…＋ＰｏｕｔＫ’−Ｋ’＊ＰｏｕｔＢであってもよい。

以上のように、本願の構造化光モジュールの発光ユニットは、パルス変調されたパルス信号を受信して、瞬時に強光を発光することにより、発光する構造化光が背景光による干渉を受けにくくして、従来技術の欠点を改善する。

以上は本願の一部の実施例に過ぎず、本願を制限するものではなく、本願の趣旨や原則を逸脱せずに実施される修正、同等置換や改良等が、すべて本願の保護範囲に含まれる。

Claims

感光画素アレイであって、
デューティサイクルが特定値より小さい第１パルス信号に基づいて、第１波長を有する第１光を発光し、発光パワーが特定パワーより大きい第１発光ユニットと、デューティサイクルが前記特定値より小さい少なくとも１つの第２パルス信号に基づいて、少なくとも１つの第２光を発光し、発光パワーが前記特定パワーより大きい少なくとも１つの第２発光ユニットと、を含み、前記第１発光ユニットと前記少なくとも１つの第２発光ユニットは交互に発光する三次元イメージングシステムに用いられ、
前記第１光に対応した反射光と前記少なくとも１つの第２光に対応した反射光を受光する複数の感光画素回路を備え、前記複数の感光画素回路のうち１つの感光画素回路は、
感光素子と、
前記感光素子に結合されて、第１出力信号を出力する第１光電読取回路と、
前記感光素子に結合されて、第２出力信号を出力する第２光電読取回路と、
前記感光素子に結合されて、少なくとも１つの第３出力信号を出力する少なくとも１つの第３光電読取回路と、を備え、
前記感光画素回路に対応した画素値が、前記第１出力信号と前記少なくとも１つの第３出力信号とを加算した後、前記第２出力信号と前記第１出力信号及び前記少なくとも１つの第３出力信号の総個数である出力信号の個数との積を減算したものである、ことを特徴とする感光画素アレイ。
前記第１光電読取回路は、
前記感光素子に結合される第１トランスミッションゲートと、
前記第１トランスミッションゲートに結合される第１出力トランジスタと、
前記第１出力トランジスタに結合されて、前記第１出力信号を出力する第１読取トランジスタとを含み、
前記第２光電読取回路は、
前記感光素子に結合される第２トランスミッションゲートと、
前記第２トランスミッションゲートに結合される第２出力トランジスタと、
前記第２出力トランジスタに結合されて、前記第２出力信号を出力する第２読取トラン
ジスタとを含み、
前記少なくとも１つの第３光電読取回路のうち１つの第３光電読取回路は、
前記感光素子に結合される第３トランスミッションゲートと、
前記第３トランスミッションゲートに結合される第３出力トランジスタと、
前記第３出力トランジスタに結合されて、前記第３出力信号を出力する第３読取トランジスタとを含む、ことを特徴とする請求項１に記載の感光画素アレイ。
前記第１トランスミッションゲートは、前記第１発光ユニットが発光するときにオンされ、前記少なくとも１つの第３光電読取回路の前記第３トランスミッションゲートはそれぞれ前記少なくとも１つの第２発光ユニットが発光するときにオンされ、前記第２トランスミッションゲートは、前記第１発光ユニットと前記少なくとも１つの第２発光ユニットがいずれも発光しないときにオンされ、且つ前記第１トランスミッションゲートのオン期間が前記第１発光ユニットの発光期間より長く、前記少なくとも１つの第３トランスミッションゲートのオン期間が前記少なくとも１つの第２発光ユニットの発光期間より長い、ことを特徴とする請求項２に記載の感光画素アレイ。
前記感光画素回路は、第１リセットトランジスタ、第２リセットトランジスタ及び少なくとも１つの第３リセットトランジスタを含み、前記第１リセットトランジスタは前記第１トランスミッションゲートに結合され、前記第２リセットトランジスタは前記第２トランスミッションゲートに結合され、前記少なくとも１つの第３リセットトランジスタは前記少なくとも１つの第３光電読取回路の第３トランスミッションゲートに結合される、ことを特徴とする請求項２に記載の感光画素アレイ。
三次元イメージングシステムであって、
デューティサイクルが特定値より小さい第１パルス信号を受信して、前記第１パルス信号に基づいて、第１波長を有する第１光を発光し、発光パワーが特定パワーより大きい第１発光ユニットと、
デューティサイクルが前記特定値より小さい少なくとも１つの第２パルス信号を受信し、前記少なくとも１つの第２パルス信号に基づいて、少なくとも１つの第２光を発光し、発光パワーが前記特定パワーより大きい少なくとも１つの第２発光ユニットと、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の感光画素アレイと、を備える、ことを特徴とする三次元イメージングシステム。
前記第１パルス信号のデューティサイクルが１／５０未満である、ことを特徴とする請求項５に記載の三次元イメージングシステム。
前記第１発光ユニットの発光パワーが４ワットより大きい、ことを特徴とする請求項５に記載の三次元イメージングシステム。
前記第１光に対して回折作用を施して構造化光を発生させる回折ユニットを含む、ことを特徴とする請求項５に記載の三次元イメージングシステム。
前記回折ユニットは回折光学素子である、ことを特徴とする請求項８に記載の三次元イメージングシステム。
感光画素アレイであって、
デューティサイクルが特定値より小さい第１パルス信号に基づいて、第１波長を有する第１光を発光し、発光パワーが特定パワーより大きい第１発光ユニットと、
デューティサイクルが前記特定値より小さい少なくとも１つの第２パルス信号を受信して、前記少なくとも１つの第２パルス信号に基づいて、それぞれ少なくとも１つの第２波
長を有する少なくとも１つの第２光を発光し、発光パワーが前記特定パワーより大きい少なくとも１つの第２発光ユニットと、を含む三次元イメージングシステムに用いられ、
前記第１光に対応した反射光と前記少なくとも１つの第２光に対応した反射光を受光する複数の感光画素回路を備え、複数の感光画素回路のうち１つの感光画素回路は、
感光素子と、
前記感光素子に結合されて、第１出力信号を出力する第１光電読取回路と、
前記感光素子に結合されて、少なくとも１つの第２出力信号を出力する少なくとも１つの第２光電読取回路と、
前記感光素子に結合されて、第３出力信号を出力する第３光電読取回路と、を備え、
前記感光画素回路に対応した画素値が、前記第１出力信号と前記少なくとも１つの第２出力信号とを加算した後、前記第３出力信号と前記第１出力信号及び前記少なくとも１つの第２出力信号の総個数である出力信号の個数との積を減算したものである、ことを特徴とする感光画素アレイ。
前記第１光電読取回路は、
前記感光素子に結合される第１トランスミッションゲートと、
前記第１トランスミッションゲートに結合される第１出力トランジスタと、
前記第１出力トランジスタに結合されて、前記第１出力信号を出力する第１読取トランジスタと、を含み、
前記少なくとも１つの第２光電読取回路のうち、１つの第２光電読取回路は、
前記感光素子に結合される第２トランスミッションゲートと、
前記第２トランスミッションゲートに結合される第２出力トランジスタと、
前記第２出力トランジスタに結合されて、前記第２出力信号を出力する第２読取トランジスタと、を含み、
前記第３光電読取回路は、
前記感光素子に結合される第３トランスミッションゲートと、
前記第３トランスミッションゲートに結合される第３出力トランジスタと、
前記第３出力トランジスタに結合されて、前記第３出力信号を出力する第３読取トランジスタと、を含む、ことを特徴とする請求項１０に記載の感光画素アレイ。
前記第１トランスミッションゲートは、前記第１発光ユニットが発光するときにオンされ、前記少なくとも１つの第２光電読取回路の前記第２トランスミッションゲートはそれぞれ、前記少なくとも１つの第２発光ユニットが発光するときにオンされ、前記第３トランスミッションゲートは、前記第１発光ユニット及び前記少なくとも１つの第２発光ユニットが発光しないときにオンされ、且つ前記第１トランスミッションゲートのオン期間が前記第１発光ユニットの発光期間より長く、前記少なくとも１つの第２トランスミッションゲートのオン期間が前記少なくとも１つの第２発光ユニットの発光期間より長い、ことを特徴とする請求項１１に記載の感光画素アレイ。
前記感光画素回路は、第１リセットトランジスタ、少なくとも１つの第２リセットトランジスタ及び第３リセットトランジスタを含み、前記第１リセットトランジスタは、前記第１トランスミッションゲートに結合され、前記少なくとも１つの第２リセットトランジスタは、前記少なくとも１つの第２光電読取回路の第２トランスミッションゲートに結合され、前記第３リセットトランジスタは、前記第３トランスミッションゲートに結合される、ことを特徴とする請求項１１に記載の感光画素アレイ。
前記第１トランスミッションゲートのオン時間と前記第２トランスミッションゲートのオン時間には、時間間隔を有する、ことを特徴とする請求項１１に記載の感光画素アレイ。
三次元イメージングシステムであって、
デューティサイクルが特定値より小さい第１パルス信号を受信して、前記第１パルス信号に基づいて、第１波長を有する第１光を発光し、発光パワーが特定パワーより大きい第１発光ユニットと、
デューティサイクルが前記特定値より小さい少なくとも１つの第２パルス信号を受信して、前記少なくとも１つの第２パルス信号に基づいて、それぞれ少なくとも１つの第２波長を有する少なくとも１つの第２光を発光し、発光パワーが前記特定パワーより大きい少なくとも１つの第２発光ユニットと、
請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の感光画素アレイと、を備える、ことを特徴とする三次元イメージングシステム。
前記第１波長が前記少なくとも１つの第２波長と異なる、ことを特徴とする請求項１５に記載の三次元イメージングシステム。
前記第１パルス信号及び前記少なくとも１つの第２パルス信号のデューティサイクルが経時的に変動する、ことを特徴とする請求項１５に記載の三次元イメージングシステム。
前記第１パルス信号のデューティサイクルが経時的に変動する、ことを特徴とする請求項１５に記載の三次元イメージングシステム。
請求項５〜９、１５〜１８のいずれか１項に記載の三次元イメージングシステムを備える、ことを特徴とする電子装置。