TW201608259A - 用於飛行時間三維影像感測器的可程式化電流源 - Google Patents

用於飛行時間三維影像感測器的可程式化電流源 Download PDF

Info

Publication number
TW201608259A
TW201608259A TW103138807A TW103138807A TW201608259A TW 201608259 A TW201608259 A TW 201608259A TW 103138807 A TW103138807 A TW 103138807A TW 103138807 A TW103138807 A TW 103138807A TW 201608259 A TW201608259 A TW 201608259A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
time
flight
coupled
current
transistor
Prior art date
Application number
TW103138807A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI591366B (zh
Inventor
孫天佳
王睿
代鐵軍
Original Assignee
豪威科技股份有限公司
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 豪威科技股份有限公司 filed Critical 豪威科技股份有限公司
Publication of TW201608259A publication Critical patent/TW201608259A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI591366B publication Critical patent/TWI591366B/zh

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

本發明揭示一種用於與飛行時間像素單元一起使用之包含一第一電晶體的可程式化電流源。通過該第一電晶體之一電流回應於該第一電晶體之一閘極-源極電壓。一電流控制電路耦合至該第一電晶體且耦合至一參考電流源以在一取樣操作期間透過該第一電晶體選擇性地耦合該參考電流源之一參考電流。一取樣及保持電路耦合至該第一電晶體以在該取樣操作期間對該第一電晶體之一閘極-源極電壓進行取樣。該取樣及保持電路經耦合以在該取樣操作之後之一保持操作期間保持該閘極-源極電壓實質上等於該取樣操作期間之該閘極-源極電壓。在該保持操作期間通過該第一電晶體之一保持電流實質上等於該參考電流。

Description

用於飛行時間三維影像感測器的可程式化電流源
本發明係關於影像感測器。特定言之，本發明之實施例係關於三維影像感測器。
隨著三維(3D)應用之普及性在諸如成像、電影、遊戲、電腦、使用者介面及諸如此類之應用中繼續增長，對3D相機之興趣正在增加。產生3D影像之一典型被動方式為使用多個相機擷取立體影像或多個影像。使用立體影像，可對該等影像中之物件進行三角測距以產生3D影像。此三角測距技術之一缺點係難以使用小裝置產生3D影像，此係因為在各相機之間必須存在一最小分離距離以便產生三維影像。此外，此技術是複雜的且因此需要顯著的電腦處理能力以便即時產生3D影像。
對於需要即時獲取3D影像之應用，有時利用基於光學飛行時間量測之主動深度成像系統。飛行時間系統通常採用：一光源，其將光引導至一物件處；一感測器，其引導自該物件反射之光；以及一處理單元，其基於光行進至一物件並自該物件返回所花費之往返時間來計算至該物件之距離。在典型飛行時間感測器中，由於自光偵測區域至感測節點之高轉移效率而常常使用光電二極體。將單獨電路耦合至各像素單元中之光電二極體以偵測及量測自物件反射之光。
然而，使用飛行時間系統獲取3D影像之一持續挑戰係存在耦合至各像素單元中之光電二極體之單獨電路中的逐像素變動。例如，在橫跨一飛行時間感測器的像素單元電流鏡輸出之間存在歸因於可發生在該等感測器中之逐像素變動之大約5%之差係尋常的。電流鏡輸出之此等逐像素變動因此降低了飛行時間感測器之精確性及可靠性。
100‧‧‧飛行時間感測系統
102‧‧‧光源
104‧‧‧經發射光
106‧‧‧物件
108‧‧‧往回反射光/經反射光/反射光脈衝
110‧‧‧透鏡
112‧‧‧飛行時間像素陣列/像素陣列
114‧‧‧同步信號
116‧‧‧控制電路
200‧‧‧飛行時間感測系統
202‧‧‧光源
204‧‧‧光脈衝
206‧‧‧物件
208‧‧‧經反射光脈衝/經反射光
210‧‧‧微透鏡
213‧‧‧參考電流源
214‧‧‧同步信號
215‧‧‧參考電流IREF
216‧‧‧控制電路
218‧‧‧像素單元
220‧‧‧光感測器
248‧‧‧像素晶粒
249‧‧‧像素支援電路
250‧‧‧特殊應用積體電路(ASIC)晶粒
308‧‧‧經反射光
313‧‧‧單個參考電流源
315‧‧‧時序信號/參考電流
318‧‧‧飛行時間像素單元/像素單元
320‧‧‧光感測器
322‧‧‧充電控制邏輯
326‧‧‧可程式化電流源
328‧‧‧恒定電流IH
330‧‧‧飛行時間(TOF)信號
332‧‧‧飛行時間電容器CTOF
334‧‧‧重設電路
336‧‧‧重設電容器信號
338‧‧‧放大器
340‧‧‧位元線
342‧‧‧輸出開關
343‧‧‧列選擇開關
348‧‧‧像素晶粒
349‧‧‧像素支援電路
350‧‧‧特殊應用積體電路(ASIC)晶粒
402‧‧‧光源/經發射光脈衝
420‧‧‧單光子突崩二極體(SPAD)
430‧‧‧飛行時間信號
432‧‧‧電容器CTOF/電壓VTOF
513‧‧‧參考電流源
515‧‧‧參考電流IREF
526A‧‧‧可程式化電流源
526B‧‧‧可程式化電流源
528‧‧‧保持電流IH
530‧‧‧飛行時間信號TOF
532‧‧‧飛行時間電容器CTOF
552‧‧‧電晶體
554‧‧‧電流控制電路
556‧‧‧汲極電流ID
558‧‧‧取樣及保持電路
560‧‧‧程式化電容器CP
562‧‧‧開關
564‧‧‧電流緩衝器電路
566‧‧‧級聯耦合電晶體
568‧‧‧切換電路
570‧‧‧開關
600‧‧‧飛行時間感測系統
601‧‧‧讀出電路
602‧‧‧光源
604‧‧‧光脈衝
605‧‧‧功能邏輯
606‧‧‧物件
608‧‧‧經反射回之光脈衝
612‧‧‧飛行時間像素陣列/像素陣列
613‧‧‧參考電流源
614‧‧‧同步信號
615‧‧‧參考電流IREF
616‧‧‧控制電路
617‧‧‧可程式化參考電流源陣列
640‧‧‧位元線
672‧‧‧行複製回路
674‧‧‧列複製回路
C1-Cx‧‧‧行
D‧‧‧往返距離
flens‧‧‧焦距
L‧‧‧距離
P1-Pn‧‧‧像素
R1-Ry‧‧‧列
t1‧‧‧時間
t2‧‧‧時間
VGS‧‧‧閘極-源極電壓
VTOF‧‧‧電壓
參考以下圖式描述本發明之非限制性及非詳盡實施例，其中除非另有規定否則相同元件符號在各種視圖中指代相同部件。
圖1係展示根據本發明之教示之一飛行時間感測系統之一項實例之一方塊圖。
圖2係展示根據本發明之教示之在一像素晶粒以一堆疊晶片方案耦合至一特定應用積體電路(ASIC)晶粒之情況下實施的飛行時間感測系統之一橫截面之一實例之一方塊圖。
圖3係圖解說明根據本發明之教示的一飛行時間像素之一項實例之一示意圖。
圖4係展示根據本發明之教示之經發射之光脈衝、由一光感測器感測之各自經反射光子、表示自物件反射之光子之一飛行時間信號及累積在一實例性飛行時間像素中之一電容器上之對應電壓之一實例之一時序圖。
圖5係圖解說明根據本發明之教示之包含在耦合至一單個參考電流源之複數個飛行時間像素單元中的可程式化電流源之一實例之一示意圖。
圖6係展示根據本發明之教示之包含具有對應讀出電路、控制電路及功能邏輯之一飛行時間像素陣列的一實例飛行時間感測系統之一部分之一方塊圖。
對應之參考字元貫穿圖式之若干視圖指示對應組件。熟悉此項 技術者將瞭解，圖中之元件係出於簡化及清楚目的而圖解說明且未必係按比例繪製。舉例而言，圖式中之元件之一些元件的尺寸可相對於其他元件放大以幫助改良對本發明之各種實施例之理解。此外，通常未描繪在可商用實施例中有用或有必要的常見而容易理解之元件，以便促進對本發明之此等各種實施例之一不太受阻擋觀察。
揭示用於在一3D飛行時間感測器之飛行時間像素單元中使用一單個參考電流源程式化電流源之方法及設備。在以下描述中，陳述許多具體細節以提供對實施例之一透徹理解。然而，熟悉相關技術者將認知，本文中描述之技術可在沒有該等具體細節之一或多者之情況下實踐或以其他方法、組件、材料等等實踐。在其他例項中，未詳細展示或描述熟知之結構、材料或操作以避免模糊某些態樣。
貫穿本說明書之對「一項實施例」或「一實施例」之參考意謂結合該實施例描述之一特定特徵、結構或特性包含在本發明之至少一項實施例中。因此，片語「在一項實施例中」或「在一實施例中」在貫穿本說明書之各種地方之出現未必全都係指同一實施例。此外，在一或多項實施例中，特定特徵、結構或特性可以任何合適方式組合。
貫穿本說明書使用若干技術術語。此等術語將呈現其等在所屬技術領域中之一般含義，除非本文中明確定義或其等使用之內容脈絡另外清楚指示。例如，術語「或」以包含性意義(例如，如以「及/或」)使用，除非內容脈絡另外清楚指示。
如將展示，揭示包含飛行時間像素單元之一飛行時間感測系統之實例。在各種實例中，根據本發明之教示之飛行時間像素單元包含使用同一單個電流參考源程式化之可程式化電流源。因此，根據本發明之教示，包含在各飛行時間像素單元中之像素支援電路中的個別電流源之各者對各像素單元提供一實質上相等的電流，即使存在可在橫 跨整個飛行時間像素單元陣列之匹配電晶體之間發生的逐像素變動亦如此。
為圖解說明，圖1係展示根據本發明之教示之一飛行時間感測系統100之一項實例之一方塊圖。如所展示，飛行時間感測系統100包含一光源102，光源102發射光脈衝，該等光脈衝在圖1中圖解說明為經發射光104。如所展示，經發射光104被引導至一物件106。在一項實例中，經發射光104包含紅外(IR)光之脈衝。應瞭解，在其他實例中，根據本發明之教示，經發射光104可具有除紅外之外的波長，諸如可見光、近紅外光等等。接著，經發射光104被自物件106反射回，其在圖1中展示為往回反射光108。如所展示，經反射光108透過一透鏡110自物件106引導且接著聚焦至一飛行時間像素陣列112上。在一項實例中，飛行時間像素陣列112包含配置成一二維陣列之複數個飛行時間像素單元。根據本發明之教示，由耦合至飛行時間像素陣列112之控制電路116產生一同步信號114，同步信號114使經發射光104之脈衝與控制飛行時間像素陣列112中之複數個像素單元之對應信號同步，該複數個像素單元感測經反射光108。
在圖1中描繪之實例中，應注意，飛行時間像素陣列112定位成與透鏡110相距一焦距flens。如實例中所展示，光源102及透鏡110定位成與物件相距一距離L。在一項實例中，應注意，透鏡110可使用整合至飛行時間像素陣列112中之複數個微透鏡來實施。應瞭解，當然，圖1未必按比例圖解說明且在一項實例中，焦距flens實質上小於透鏡110與物件106之間的距離L。因此，應瞭解，出於本發明之目的，根據本發明之教示，距離L與距離L+焦距flens係實質上相等的以用於飛行時間量測目的。此外，亦應瞭解，出於本發明之目的，根據本發明之教示，光源102與物件106之間的距離及物件106與透鏡110之間的距離兩者實質上亦等於L以用於飛行時間量測目的。因此，光源102與物件 106之間之距離(及/或物件106與透鏡110之間之距離)等於往返距離(例如，D)的一半，該往返距離因此等於2xL。換言之，根據本發明之教示，假定自光源102至物件106之距離L加上自物件106返回至透鏡110之距離L等於往返距離D(或2xL)。
在所描繪之實例中，存在在發射經發射光104之一光脈衝與接收到經反射光108中之該光脈衝之間之一延遲時間，該延遲時間係由光脈衝自光源102行進距離L至物件106所花費之時間量及接著對應反射光脈衝108自物件106返回而行進距離L至像素陣列112所花費之額外時間引起。經發射光104與經反射光108之間之延遲時間表示光脈衝在光源102與物件106之間往返之飛行時間。一旦知曉飛行時間(即，TOF)，即可使用以下方程式1及2中之以下關係判定自光源102至物件106之距離L：
其中c係光之速度，其約等於3 x 108m/s，且TOF係光脈衝如圖1中所展示般行進至物件並自物件返回所花費之時間量。
圖2係展示根據本發明之教示之在一像素晶粒248以一堆疊晶片方案耦合至一特殊應用積體電路(ASIC)晶粒250之情況下實施之飛行時間感測系統200之一橫截面之一實例之一方塊圖。應瞭解，圖2之飛行時間感測系統200可係圖1之飛行時間感測系統100之一項實例，且因此下文參考之類似命名及編號之元件類似於如上文描述般耦合及起作用。
在圖2中描繪之實例中，飛行時間感測系統200包含像素晶粒248，像素晶粒248如所圖解說明般以一堆疊晶片方案耦合至ASIC晶粒250。如所展示，飛行時間感測系統200包含一光源202，光源202發 射光脈衝204，光脈衝204被引導至一物件206。在一項實例中，經發射光204包含脈衝IR光。接著，經發射光脈衝204被自物件206反射回，其等在所描繪之實例中展示為圖2中之經反射光脈衝208。
在一項實例中，飛行時間感測系統200亦包含像素晶粒248，像素晶粒248包含配置在一飛行時間像素陣列中之複數個像素單元，包含像素單元218。在該實例中，各像素單元218包含一光感測器220，光感測器220在所圖解說明之實例中包含一單光子突崩二極體(SPAD)，如所展示，單光子突崩二極體(SPAD)經光學耦合以透過一各自微透鏡210自物件206接收反射之光脈衝208。各像素單元218之各光感測器220耦合至對應像素支援電路249，如所圖解說明之實例中所展示，像素支援電路249安置在ASIC晶粒250中。
如所描繪之實例中所展示，各像素單元218之像素支援電路249亦耦合至包含在ASIC晶粒250中之一單個參考電流源213。如下文將更詳細描述，參考電流源213經耦合以為各像素支援電路249提供一參考電流IREF 215以程式化包含在各像素支援電路249中之一內部可程式化電流源。根據本發明之教示，由於各像素支援電路249使用相同參考電流IREF 215，故由包含在各像素支援電路249中之各內部可程式化電流源提供之電流經個別校準以實質上相等，即使存在可能橫跨包含在所有像素支援電路249中之所有電晶體而發生之逐像素變動亦如此。
在一項實例中，根據本發明之教示，控制電路216亦包含在ASIC晶粒250中且經耦合以提供同步信號214以使經發射光204之脈衝與控制複數個像素單元218之對應信號同步，該像素單元218感測經反射光208。
圖3係圖解說明根據本發明之教示之一飛行時間像素單元318之一項實例之一示意圖。應瞭解，像素單元318可係(例如)包含在圖1之 飛行時間像素陣列112中之複數個像素之一者或包含在圖2中之複數個像素單元218之一者之一項實例，且因此下文所參考之類似命名及編號之元件以與如上文描述之類似方式耦合及起作用。如所描繪之實例中所展示，像素單元318包含一光感測器320及像素支援電路349。像素支援電路349包含充電控制邏輯322、可程式化電流源326、電容器CTOF 332、重設電路334、輸出開關342、列選擇開關343及放大器338。光感測器320感測經反射光308之光子，該等光子自一物件(諸如圖1之物件106)反射。在一項實例中，光感測器320可包含一單光子突崩二極體(SPAD)，如圖3中所展示。
在實例中，充電控制邏輯322耦合至光感測器320以偵測光感測器320何時感測到自物件反射之經反射光308之光子。根據本發明之教示，充電控制邏輯322進一步經耦合以接收時序信號315，時序信號315在該實例中可表示光脈衝204何時自光源202發射至物件206(如(例如)圖2中所圖解說明)，且因此使像素單元318能夠與光源202同步。
如所描繪之實例中所展示，一可程式化電流源326經耦合以回應於經耦合以自充電控制邏輯322接收之一飛行時間(TOF)信號330而提供一恒定電流IH 328。在該實例中，根據本發明之教示，飛行時間信號330由充電控制邏輯322產生且表示光脈衝204之各者自光源202發射直至光感測器320感測到自物件206反射之經反射光308之光子之一各自者為止之往返行進的飛行時間。
在該實例中，圖解說明為(例如)一飛行時間電容器CTOF332之一能量儲存裝置經耦合以由回應於飛行時間信號330自可程式化電流源326接收之恒定電流IH 328充電。如所描繪之實例中所展示，根據本發明之教示，可程式化電流源326耦合至一單個參考電流源313。在該實例中，單個參考電流源313經耦合以提供一參考電流315(其由包含在飛行時間像素陣列中之所有像素單元318利用)以程式化各各自可程式 化電流源326且因此將各各自電流IH 328校準為橫跨包含在飛行時間像素陣列中之所有像素單元318實質上相等。
在所描繪之實例中，可程式化電流源326經耦合以自各光脈衝204自光源202發射開始直至光感測器320感測到自物件206反射之經反射光308之光子中之一各自者為止提供恒定電流IH 328給電容器332充電。因此，根據本發明之教示，累積在電容器CTOF 332上之一電壓VTOF表示至物件106之一往返距離D。在一項實例中，根據本發明之教示，一重設電路334耦合至電容器CTOF 332以在經累積電壓VTOF已被自電容器CTOF 332讀出之後回應於一重設電容器信號336而重設電容器CTOF 332上之經累積電壓VTOF。
如該實例中所展示，像素單元318亦包含一放大器338，放大器338透過一輸出開關342耦合至電容器CTOF 332以在電容器CTOF 332回應於飛行時間信號330被讀取之後讀出累積在電容器CTOF 332上之電壓VTOF。在該實例中，根據本發明之教示，重設電路334經耦合以在電容器CTOF 332上之電壓VTOF被讀出之後重設累積在電容器CTOF 332上之電壓VTOF。在一項實例中，如所展示，放大器338係一源極隨耦器耦合電晶體，且輸出開關342係耦合在電容器CTOF 332與放大器338之電晶體之閘極之間。在一項實例中，根據本發明之教示，像素單元318亦包含耦合在放大器338之一輸出與一位元線340之間的一列選擇開關343，可透過列選擇開關343讀出像素單元318之輸出。
如圖3中描繪之實例中所圖解說明，應注意，像素單元318可以一堆疊晶片方案來實施。例如，如該實例中所展示，根據發明之教示，光感測器320可包含在一像素晶粒348中，而圖3中圖解說明之像素單元318之像素支援電路349可包含在一單獨ASIC晶粒350中。在該實例中，在製造期間將像素晶粒348及ASIC晶粒350堆疊且耦合在一起以實施根據本發明之教示之一飛行時間感測系統。
圖4係展示根據本發明之教示之來自一光源402之一經發射光脈衝、由一SPAD 420感測之各自經反射光子、回應於經發射光脈衝402及來自SPAD 420之經感測光子而由充電控制邏輯輸出之飛行時間信號430之時間及累積在一實例飛行時間像素中之一電容器CTOF 432上之對應電壓VTOF之一實例之一時序圖。應瞭解，光源402可(例如)與圖1之光源102及/或圖2之光源202對應，且SPAD 420可(例如)與圖3之光感測器320對應，且飛行時間TOF信號430可(例如)與圖3之飛行時間TOF信號330對應，且電壓VTOF 432可(例如)與累積在圖3之電容器CTOF 332中之電壓VTOF對應，且因此下文參考之類似命名及編號之元件類似於如上文描述般耦合及起作用。如該實例中所展示，在時間t1處發射一光脈衝，此致使TOF信號430自一邏輯低位準改變至一邏輯高位準，此因此致使電壓VTOF 432在時間t1處開始充電。
圖4亦圖解說明SPAD 420偵測在時間t2處自物件106反射回之光子，此致使TOF信號430自一邏輯高位準改變至一邏輯低位準，此因此致使電壓VTOF 432在時間t2處中止被充電。根據本發明之教示，經發射光脈衝在光源與光感測器之間來回行進往返距離D之飛行時間等於如圖4中圖解說明之時間t1與t2之間之時間。因此，電容器CTOF 432上之電壓VTOF在時間t1與時間t2之間之光脈衝的飛行時間期間累積。根據本發明之教示，因為電壓VTOF 432由於電容器CTOF在時間t1與時間t2之間之光脈衝的飛行時間期間使用來自可程式化電流源326之一恒定電流IH 328充電而以一線性速率增大，所以可因此讀出電壓VTOF 432以判定飛行時間。
圖5係圖解說明根據本發明之教示之包含在耦合至一單個參考電流源之複數個飛行時間像素單元中之複數個可程式化電流源之一實例之一示意圖。特定言之，圖5展示包含(例如)可程式化電流源526A及可程式化電流源526B之複數個可程式化電流源。在所圖解說明之實 例中，應瞭解，可程式化電流源之各者彼此實質上類似，且因此出於簡明起見僅詳細論述可程式化電流源526A。亦應注意，圖5之可程式化電流源526A及可程式化電流源526B可係圖3之可程式化電流源326之實例，且因此下文參考之類似命名及編號之元件類似於如上文描述般耦合及起作用。
如所描繪之實例中所展示，可程式化電流源526A包含一第一電晶體552。在圖5中描繪之實例中，電晶體552經描繪為一p通道金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)，且因此包含一閘極端子、一源極端子及一汲極端子。應瞭解，在其他實例中，可使用其他類型之電晶體，諸如，一n通道MOSFET、一雙極接面電晶體(BJT)或類似物。在所描繪之實例中，通過電晶體552之汲極電流ID 556回應於閘極端子與源極端子之間之一電壓差，其將被圖解說明為圖5中之VGS。
在一項實例中，如所展示，一電流緩衝器電路564可耦合至電晶體552之汲極端子。因此，如所展示，通過電晶體552之汲極電流ID 556亦被傳導通過電流緩衝器電路564。在一項實例中，如所展示，電流緩衝器電路564包含耦合至電晶體552之汲極端子之一級聯耦合電晶體566。
如圖5中所展示，可程式化電流源526A亦包含一電流控制電路554，電流控制電路554經耦合以傳導來自電晶體552之汲極電流ID 556。電流控制電路554亦耦合至參考電流源513且耦合至飛行時間電容器CTOF 532。應瞭解，圖5中之參考電流源513及飛行時間電容器CTOF 532可分別為圖3之參考電流源313及飛行時間電容器CTOF 332之實例，且因此下文參考之類似命名及編號之元件類似於如上文描述般耦合及起作用。
在一項實例中，電流控制電路554包含切換電路568，切換電路568經設置而在一取樣操作期間處於「3」位置中。例如，當切換電路 處於「3」位置中時，在一取樣操作期間參考電流源513藉由切換電路568選擇性地耦合以迫使參考電流IREF 515通過電晶體552。因此，根據本發明之教示，當切換電路568在取樣操作期間處於「3」位置中時電晶體552之汲極電流ID 556被迫實質上等於參考電流IREF 515。
繼續圖5中描繪之實例，如所展示，可程式化電流源526A亦包含耦合至電晶體552之一取樣及保持電路558。取樣及保持電路558經耦合以在取樣操作期間對電晶體之閘極-源極電壓VGS進行取樣。此外，取樣及保持電路558經耦合以在取樣操作之後之一保持操作期間保持閘極-源極電壓VGS。換言之，根據本發明之教示，閘極-源極電壓VGS保持或維持在與先前取樣之閘極-源極電壓VGS實質上相等之一值。
如將論述，根據本發明之教示，因為汲極電流ID 556在取樣操作期間被迫實質上等於參考電流IREF 515，所以汲極電流ID 556在保持操作期間將保持實質上等於參考電流IREF 515，而閘極-源極電壓VGS保持為與當VGS最初被取樣時相同之值，其中汲極電流ID 556被迫實質上等於參考電流IREF 515。
在一項實例中，如所展示，取樣及保持電路558包含耦合在電晶體552之源極端子與閘極端子之間的一程式化電容器CP 560，及耦合在電晶體552之閘極端子與汲極端子之間的一開關562。在操作中，根據本發明之教示，在取樣操作期間，開關562經耦合為接通或處於「1」位置中，如圖5中展示，且在可程式化電流源526A之保持操作期間開關562經耦合為關斷或處於「2」位置中，如圖5中展示。
特定言之，在開關562在取樣操作期間接通或處於「1」位置之情況下且在電晶體552在一取樣操作期間以飽和狀態操作之情況下，應注意，電晶體552之汲極-閘極電壓(VDG)在取樣操作期間為零。因此，汲極電流ID 556在取樣操作期間係閘極-源極電壓VGS之一函數。因為汲極電流ID 556在取樣操作期間被迫等於參考電流IREF 515，所以 參考電流IREF 515在取樣操作期間設定或程式化電晶體552之閘極-源極電壓VGS以提供實質上等於參考電流IREF 515之一汲極電流ID 556。電晶體552之此閘極-源極電壓VGS由取樣及保持電路558取樣且由程式化電容器560保持在該電壓處。因此，根據本發明之教示，在對電晶體552之閘極-源極電壓VGS進行取樣之後，開關562關斷或處於「2」位置中，此保持橫跨程式化電容器CP之經取樣VGS電壓，且因此保持汲極電流ID 556使其保持實質上等於參考電流IREF 515。
繼續該實例，在對閘極-源極電壓VGS進行取樣之後，且開關562關斷或處於「2」位置中，接著切換電路568經耦合以在保持操作期間自「3」位置切換至「4」位置，此將汲極電流ID 556引導為一恒定經程式化保持電流IH 528，保持電流IH 528被傳導通過開關570。在該實例中，根據本發明之教示，保持電流IH 528經耦合以回應於飛行時間信號TOF 530而透過開關570選擇性地給飛行時間電容器CTF 532充電。根據本發明之教示，因為保持電流IH 528在保持操作期間等於汲極電流ID 556，因此保持電流IH 528實質上等於參考電流IREF 515。
如圖5中描繪之實例中所展示，複數個可程式化電流源(包含可程式化電流源526A及可程式化電流源526B)之各者包含一各自電流控制電路554，電流控制電路554耦合至單個參考電流源513以選擇性地程式化各自電晶體552之汲極電流ID 556。例如，在操作中，在對可程式化電流源526A之程式化完成之後，可啟動可程式化電流源526B之各自電流控制電路554以程式化可程式化電流源526B。
因此，根據本發明之教示，可利用單個參考電流源513來程式化一個以上可程式化電流源，以提供實質上相等之保持電流IH 528來給各自飛行時間電容器CTOF 532充電。例如，在一項實例中，根據本發明之教示，可利用單個參考電流源513之參考電流IREF 515來程式化一飛行時間像素陣列中之所有可程式化電流源。
應注意，在所圖解說明之實例中，利用單個參考電流源513之參考電流IREF 515來一次程式化一個可程式化電流源。然而，在另一實例中，根據本發明之教示，應瞭解，可利用單個參考電流源513之參考電流源IREF 515來程式化耦合至一飛行時間像素陣列之一或多個其他可程式化參考電流源，且接著可利用其他可程式化參考電流源之經「複製」保持參考電流來迅速地將原始參考電流IREF 515值「複製」至遍及飛行時間像素陣列之一或多個像素單元之可程式化電流源。例如，在一項實例中，根據本發明之教示，可實現參考電流IREF 515之「複製」操作橫跨飛行時間像素陣列之多個列或行之分佈或散佈以迅速複製參考電流IREF 515。
為圖解說明，圖6係展示根據本發明之教示之包含具有對應讀出電路、控制電路及功能邏輯之一飛行時間像素陣列的一實例性飛行時間感測系統600之一部分之一方塊圖。如所展示，根據本發明之教示，所圖解說明之飛行時間感測系統600之實例包含一飛行時間像素陣列612、讀出電路601、可程式化參考電流源陣列617、功能邏輯605、控制電路616及一光源602以感測至物件606之往返距離。
在圖6中圖解說明之實例中，像素陣列612係飛行時間像素單元(例如，像素P1、P2…、Pn)之一二維(2D)陣列。在一項實例中，飛行時間像素單元P1、P2、…、Pn之各者可實質上類似於上文(例如)在圖2至圖5中論述之飛行時間像素之一者，且因此下文參考之類似命名及編號之元件類似於如上文描述般耦合及起作用。如所圖解說明，將各像素單元配置成一列(例如，列R1至列Ry)及一行(例如，行C1至行Cx)以獲取聚焦至像素陣列612上之一影像物件606之飛行時間資訊。因此，根據本發明之教示，接著可使用飛行時間資訊判定至物件606之距離或深度資訊。
如圖6中描繪之實例中所展示，具有一參考電流IREF 615之一單個 參考電流源613耦合至可程式化參考電流源陣列617。在一項實例中，可程式化參考電流源陣列617包含複數個可程式化參考電流源，其等各者可實質上類似於上文在圖5中論述之實例可程式化電流源。例如，在圖6中描繪之實例中，應瞭解，在已將參考電流IREF 615複製至包含在可程式化參考電流源陣列617中之可程式化參考電流源之各者之後，耦合可程式化參考電流源陣列617中之「經複製」參考電流源之各者以程式化包含在飛行時間像素單元陣列之一各自行像素單元中的內部可程式化電流源之各者，如上文論述。根據本發明之教示，藉由使用原始參考電流IREF 615，提供至包含在飛行時間像素單元陣列中之各內部可程式化電流源的「經複製」保持參考電流IH經個別校準以實質上相等，即使具有可橫跨包含在飛行時間像素單元陣列中之所有電晶體發生之逐像素變動亦如此。
為圖解說明，在一行複製回路672中將參考電流源613之參考電流IREF 615複製至包含在可程式化參考電流源陣列617中之可程式化參考電流源之各者。在該實例中，將包含在可程式化參考電流源陣列617中之可程式化參考電流源之各者耦合至飛行時間像素陣列612中之行像素單元之一對應者。根據本發明之教示，接著，如所展示，可針對一列複製回路674中之各行複製自參考電流IREF 615複製至包含在可程式化參考電流源陣列617中之可程式化參考電流源之各者中之經複製保持參考電流IH，以遍及像素陣列612中之所有行像素單元迅速複製所有保持參考電流IH。在所圖解說明之實例中(其中飛行時間像素陣列612包含x行及y列)，在行複製回路672期間將參考電流IREF 615複製至可程式化參考電流源陣列617中的x個可程式化參考電流源之各者中。根據本發明之教示，一旦經程式化，包含在可程式化參考電流源陣列617中的可程式化參考電流源之各者即提供一參考電流，接著將該參考電流複製至飛行時間像素陣列612之y列之各者。
換而言之，在最初之x個電流複製循環期間，使用參考電流IREF 615來將參考電流複製至可程式化參考電流源陣列617中的x個可程式化參考電流源之各者。根據本發明之教示，在(x+1)至(x+y)個電流複製循環期間，將可程式化參考電流源陣列617中之經複製參考電流之各者複製至飛行時間像素陣列612之y列中之各者中的可程式化電流源。
在一項實例中，控制電路616控制光源602且使用一同步信號614使光源602同步以將光脈衝604發射至物件606。如所展示，經反射回之光脈衝608接著被反射回至像素陣列612。在一項實例中，像素陣列612中之像素單元之各者感測來自經反射回之光脈衝608之光子，且接著回應於來自包含在像素陣列612中之像素單元中之各自CTOF電容器之經量測VTOF電壓的對應信號由讀出電路601透過位元線640讀出，如所展示。在一項實例中，讀出電路601可包含放大器以進一步放大透過位元線640接收之信號。在一項實例中，接著可將由讀出電路601讀出之資訊傳送至功能邏輯605。在一項實例中，功能邏輯605可判定各像素單元之飛行時間及距離資訊。在一項實例中，功能邏輯605亦可儲存飛行時間資訊及/或甚至操縱飛行時間資訊(例如，裁剪、旋轉、調整背景雜訊或類似物)。在一項實例中，讀出電路601可沿著位元線640一次讀出一整列之飛行時間資訊(已圖解說明)，或在另一實例中可使用各種其他技術(未圖解說明)(諸如一串列讀出或同時一完全並列讀出所有像素單元)讀出飛行時間資訊。
在所圖解說明之實例中，控制電路616進一步耦合至像素陣列612以控制像素陣列612之操作且使像素陣列612之操作與光源602同步。例如，根據本發明之教示，控制電路616可產生時序信號315，時序信號315經耦合以由圖3中展示之充電控制邏輯322以及輸出開關342及列選擇開關343接收以判定飛行時間資訊。
在一項實例中，應注意，可以一堆疊晶片方案實施在圖6中圖解 說明之飛行時間感測系統600。例如，如該實例中所展示，根據本發明之教示，像素陣列612可包含在一像素晶粒中，而如圖6中所圖解說明，讀出電路601、功能邏輯605及控制電路616可包含在一單獨ASIC晶粒中。在該實例中，在製造期間將像素晶粒及ASIC晶粒堆疊且耦合在一起以實施根據本發明之教示之一飛行時間感測系統。
本發明之所圖解說明之實施例之以上描述(包含發明摘要中描述之內容)不意欲係詳盡的或將本發明限於所揭示之精確形式。雖然出於圖解說明目的在本文中描述本發明之特定實施例及實例，但如熟悉相關技術者將認知，在本發明之範疇內可進行各種修改。
可根據以上詳細描述對本發明進行此等修改。隨附申請專利範圍中使用之術語不應解釋為將本發明限於說明書中揭示之特定實施例。更確切地，本發明之範疇應完全由根據請求項解釋之公認準則加以解釋之隨附申請專利範圍判定。
513‧‧‧參考電流源
515‧‧‧參考電流IREF
526A‧‧‧可程式化電流源
526B‧‧‧可程式化電流源
528‧‧‧保持電流IH
530‧‧‧飛行時間信號TOF
532‧‧‧飛行時間電容器CTOF
552‧‧‧電晶體
554‧‧‧電流控制電路
556‧‧‧汲極電流ID
558‧‧‧取樣及保持電路
560‧‧‧程式化電容器CP
562‧‧‧開關
564‧‧‧電流緩衝器電路
566‧‧‧級聯耦合電晶體
568‧‧‧切換電路
570‧‧‧開關
VTOF‧‧‧電壓
VGS‧‧‧閘極-源極電壓

Claims (30)

  1. 一種用於與飛行時間像素單元一起使用之可程式化電流源，其包括：一第一電晶體，其具有一閘極端子、一源極端子及一汲極端子，其中通過該第一電晶體之一電流回應於該第一電晶體之一閘極-源極電壓；一電流控制電路，其耦合至該第一電晶體且耦合至一參考電流源，其中該電流控制電路經耦合以在一取樣操作期間透過該第一電晶體選擇性地耦合該參考電流源之一參考電流；及一取樣及保持電路，其耦合至該第一電晶體，其中該取樣及保持電路經耦合以在該取樣操作期間取樣該第一電晶體之一閘極-源極電壓，其中該取樣及保持電路經耦合以保持該取樣操作之後之一保持操作期間之該閘極-源極電壓實質上等於該取樣操作期間之該閘極-源極電壓，其中在該保持操作期間通過該第一電晶體之一保持電流實質上等於該參考電流。
  2. 如請求項1之可程式化電流源，其中該取樣及保持電路包括：一程式化電容器，其耦合在該第一電晶體之該源極端子與該閘極端子之間；及一開關，其耦合在該第一電晶體之該閘極端子與該汲極端子之間，其中該開關在該取樣操作期間經耦合為接通，且在該保持操作期間經耦合為關斷。
  3. 如請求項1之可程式化電流源，其進一步包括一電流緩衝器電路，該電流緩衝器電路耦合至該第一電晶體之該汲極端子，其中通過該第一電晶體之該電流透過該電流緩衝器電路傳導。
  4. 如請求項3之可程式化電流源，其中該電流緩衝器電路包括耦合 至該第一電晶體之該汲極端子之一級聯耦合電晶體。
  5. 如請求項1之可程式化電流源，其中該電流控制電路進一步耦合至該飛行時間像素單元之一飛行時間電容器，其中該電流控制電路經耦合以在該飛行時間像素單元之飛行時間量測操作期間使用該保持電流來選擇性地給該飛行時間電容器充電。
  6. 如請求項1之可程式化電流源，其中該電流控制電路係複數個電流控制電路之一者，其中該複數個電流控制電路之各者包含在複數個可程式化電流源之一各自者中，其中該參考電流源係單個參考電流源，該單個參考電流源經耦合以在該複數個可程式化電流源之各者之該取樣操作期間程式化該複數個電流源之各者。
  7. 如請求項6之可程式化電流源，其中該複數個電流源之各者包含在複數個飛行時間像素單元中之一各自者中。
  8. 一種飛行時間像素單元，其包括：一光感測器，其用於感測自一物件反射之光子；及一像素支援電路，其包含：時序控制邏輯，其耦合至該光感測器以偵測該光感測器何時感測到自該物件反射之該等光子，其中該時序控制邏輯進一步經耦合以接收表示光脈衝何時自一光源發射至該物件之時序信號，其中該時序控制邏輯經耦合以產生表示該飛行時間像素單元之飛行時間量測操作之一飛行時間信號；一可程式化電流源，其耦合至該時序控制邏輯以回應於經耦合以自該時序控制邏輯接收之該飛行時間信號而提供一保持電流，其中該可程式化電流源包含：一第一電晶體，其具有一閘極端子、一源極端子及一汲極端子，其中通過該第一電晶體之一電流回應於該第一電 晶體之一閘極-源極電壓；一電流控制電路，其耦合至該第一電晶體且耦合至一參考電流源，其中該電流控制電路經耦合以在一取樣操作期間透過該第一電晶體選擇性地耦合該參考電流源之一參考電流；及一取樣及保持電路，其耦合至該第一電晶體，其中該取樣及保持電路在該取樣操作期間經耦合以取樣該第一電晶體之一閘極-源極電壓，其中該取樣及保持電路經耦合以保持該取樣操作之後之一保持操作期間之該閘極-源極電壓實質上等於該取樣操作期間之該閘極-源極電壓，其中在該保持操作期間通過該第一電晶體之一保持電流實質上等於該參考電流；及一飛行時間電容器，其耦合至該電流控制電路以回應於該飛行時間信號而由該保持電流選擇性地充電，其中該飛行時間電容器上之一電壓表示至該物件之一往返距離。
  9. 如請求項8之飛行時間像素單元，其中該飛行時間信號經耦合以表示該等光脈衝之各者自該光源發射直至該光感測器感測到自該物件反射之該等光子之一各自者為止之該飛行時間。
  10. 如請求項8之飛行時間像素單元，其中該取樣及保持電路包括：一程式化電容器，其耦合在該第一電晶體之該源極端子與該閘極端子之間；及一開關，其耦合在該第一電晶體之該閘極端子與該汲極端子之間，其中該開關在該取樣操作期間經耦合為接通，且在該保持操作期間經耦合為關斷。
  11. 如請求項8之飛行時間像素單元，其中該可程式化電流源進一步包括一電流緩衝器電路，該電流緩衝器電路耦合至該第一電晶 體之該汲極端子，其中通過該第一電晶體之該電流透過該電流緩衝器電路傳導。
  12. 如請求項11之飛行時間像素單元，其中該電流緩衝器電路包括耦合至該第一電晶體之該汲極端子之一級聯耦合電晶體。
  13. 如請求項8之飛行時間像素單元，其中該像素支援電路進一步包括一放大器，該放大器耦合至該飛行時間電容器以在該飛行時間電容器回應於該飛行時間信號由該可程式化電流源充電之後讀出該飛行時間電容器上之該電壓。
  14. 如請求項13之飛行時間像素單元，其中該像素支援電路進一步包括一重設電路，該重設電路經耦合以在該飛行時間電容器上之該電壓被讀出之後重設該飛行時間電容器上之該電壓。
  15. 如請求項13之飛行時間像素單元，其中該像素支援電路進一步包括一輸出開關，該輸出開關耦合在該飛行時間電容器與該放大器之一閘極之間。
  16. 如請求項13之飛行時間像素單元，其中該像素支援電路進一步包括耦合在該放大器之一輸出與一位元線之間之一列選擇開關。
  17. 如請求項8之飛行時間像素單元，其中該光感測器包括一單光子突崩二極體(SPAD)。
  18. 如請求項8之飛行時間像素單元，其中該光感測器包含在一第一晶粒中且其中該像素支援電路包含在一第二晶粒中，其中該第一晶粒及該第二晶粒堆疊且耦合在一起。
  19. 一種飛行時間感測系統，其包括：一光源，其用於將光脈衝發射至一物件；一參考電流源，其具有一參考電流；一飛行時間像素陣列，其具有複數個飛行時間像素單元，其 中該等飛行時間像素單元之各者包括：一光感測器，其用於感測自該物件反射之光子；時序控制邏輯，其耦合至該光感測器以偵測該光感測器何時感測到自該物件反射之該光子，其中該時序控制邏輯進一步經耦合以接收表示光脈衝何時自該光源發射至該物件之時序信號，其中該時序控制邏輯經耦合以產生表示該飛行時間像素陣列之一飛行時間量測操作之一飛行時間信號；一可程式化電流源，其耦合至該時序控制邏輯以回應於經耦合以自該時序控制邏輯接收之該飛行時間信號而提供一保持電流，其中該可程式化電流源包含：一第一電晶體，其具有一閘極端子、一源極端子及一汲極端子，其中通過該第一電晶體之一電流回應於該第一電晶體之一閘極-源極電壓；一電流控制電路，其耦合至該第一電晶體且耦合至該參考電流源，其中該電流控制電路經耦合以在一取樣操作期間透過該第一電晶體選擇性地耦合該參考電流源之該參考電流；及一取樣及保持電路，其耦合至該第一電晶體，其中該取樣及保持電路經耦合以在該取樣操作期間取樣該第一電晶體之一閘極-源極電壓，其中該取樣及保持電路經耦合以保持該取樣操作之後之一保持操作期間之該閘極-源極電壓實質上等於該取樣操作期間之該閘極-源極電壓，其中在該保持操作期間通過該第一電晶體之一保持電流實質上等於該參考電流；一飛行時間電容器，其耦合至該電流控制電路以回應於該飛行時間信號而由該保持電流選擇性地充電，其中該飛行時 間電容器上之一電壓表示至該物件之一往返距離；控制電路，其耦合至該光源且耦合至該飛行時間像素陣列以使該等光脈衝之該發射與自該物件反射之該等光子之該感測之時序同步。
  20. 如請求項19之飛行時間感測系統，其中該飛行時間信號經耦合以表示該等光脈衝之各者自該光源發射直至該複數個飛行時間像素單元之一各自者之該光感測器感測到自該物件反射之該等光子之一各自者為止之該飛行時間。
  21. 如請求項19之飛行時間感測系統，其中該取樣及保持電路包括：一程式化電容器，其耦合在該第一電晶體之該源極端子與該閘極端子之間；及一開關，其耦合在該第一電晶體之該閘極端子與該汲極端子之間，其中該開關在該取樣操作期間經耦合為接通，且在該保持操作期間經耦合為關斷。
  22. 如請求項19之飛行時間感測系統，其中該可程式化電流源進一步包括一電流緩衝器電路，該電流緩衝器電路耦合至該第一電晶體之該汲極端子，其中通過該第一電晶體之該電流透過該電流緩衝器電路傳導。
  23. 如請求項19之飛行時間感測系統，其中該電流緩衝器電路包括耦合至該第一電晶體之該汲極端子之一級聯耦合電晶體。
  24. 如請求項19之飛行時間感測系統，其中該等飛行時間像素單元之各者進一步包括一放大器，該放大器耦合至該飛行時間電容器以在該飛行時間電容器回應於該飛行時間信號由該可程式化電流源充電之後讀出該飛行時間電容器上之該電壓。
  25. 如請求項24之飛行時間感測系統，其中該等飛行時間像素單元 之各者進一步包括一重設電路，該重設電路經耦合以在該飛行時間電容器上之該電壓被讀出之後重設該飛行時間電容器上之該電壓。
  26. 如請求項24之飛行時間感測系統，其中該等飛行時間像素單元之各者進一步包括耦合在該飛行時間電容器與該放大器之一閘極之間的一輸出開關。
  27. 如請求項24之飛行時間感測系統，其中該等飛行時間像素單元之各者進一步包括耦合在該放大器之一輸出與一位元線之間的一列選擇開關。
  28. 如請求項27之飛行時間感測系統，其進一步包括讀出電路，該讀出電路經耦合以透過該位元線自該等飛行時間像素單元之各者讀出該電壓。
  29. 如請求項28之飛行時間感測系統，其進一步包括功能邏輯，該功能邏輯耦合至該讀出電路以儲存及處理自該飛行時間像素陣列讀出之飛行時間資訊。
  30. 如請求項19之飛行時間感測系統，其中該光感測器包括一單光子突崩二極體(SPAD)。
TW103138807A 2014-08-20 2014-11-07 用於飛行時間三維影像感測器的可程式化電流源 TWI591366B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

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

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201608259A true TW201608259A (zh) 2016-03-01
TWI591366B TWI591366B (zh) 2017-07-11

Family

ID=55348162

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW103138807A TWI591366B (zh) 2014-08-20 2014-11-07 用於飛行時間三維影像感測器的可程式化電流源

Country Status (4)

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

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108885251A (zh) * 2016-04-15 2018-11-23 高通股份有限公司 Lidar接收器的作用区域选择
US12038536B2 (en) 2019-01-15 2024-07-16 Sony Semiconductor Solutions Corporation Light reception device and distance measurement device

Families Citing this family (24)

* 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
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
EP3574344B1 (en) * 2017-01-25 2024-06-26 Apple Inc. Spad detector having modulated sensitivity
US10527728B2 (en) * 2017-01-27 2020-01-07 Samsung Electronics Co., Ltd Apparatus and method for range measurement
JP6690660B2 (ja) * 2017-04-10 2020-04-28 株式会社デンソー 光計測装置
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
CN112687713A (zh) * 2017-09-29 2021-04-20 索尼半导体解决方案公司 光检测器件
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
CN110249237A (zh) * 2017-12-22 2019-09-17 索尼半导体解决方案公司 传感器芯片、电子设备和装置
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
US11181419B2 (en) 2018-10-09 2021-11-23 Omnivision Technologies, Inc. Photon sensing with threshold detection using capacitor-based comparator
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
JP2020112495A (ja) * 2019-01-15 2020-07-27 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 受光装置および測距装置
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
CN112114322A (zh) * 2019-06-21 2020-12-22 广州印芯半导体技术有限公司 飞时测距装置及飞时测距方法
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
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

Family Cites Families (13)

* 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
US7542085B2 (en) 2003-11-26 2009-06-02 Aptina Imaging Corporation Image sensor with a capacitive storage node linked to transfer gate
US7236235B2 (en) 2004-07-06 2007-06-26 Dimsdale Engineering, Llc System and method for determining range in 3D imaging systems
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
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
GB2492833A (en) 2011-07-14 2013-01-16 Softkinetic Sensors Nv LED boost converter driver circuit for Time Of Flight light sources
GB2492848A (en) 2011-07-15 2013-01-16 Softkinetic Sensors Nv Optical distance measurement
CN102710907B (zh) 2011-09-23 2014-05-28 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
US8642938B2 (en) 2012-01-13 2014-02-04 Omnivision Technologies, Inc. Shared time of flight pixel
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
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

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108885251A (zh) * 2016-04-15 2018-11-23 高通股份有限公司 Lidar接收器的作用区域选择
CN108885251B (zh) * 2016-04-15 2020-06-30 高通股份有限公司 Lidar接收器的作用区域选择
US12038536B2 (en) 2019-01-15 2024-07-16 Sony Semiconductor Solutions Corporation Light reception device and distance measurement device

Also Published As

Publication number Publication date
CN105739584A (zh) 2016-07-06
HK1221780A1 (zh) 2017-06-09
TWI591366B (zh) 2017-07-11
US9658336B2 (en) 2017-05-23
US20160054447A1 (en) 2016-02-25
CN105739584B (zh) 2017-09-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI591366B (zh) 用於飛行時間三維影像感測器的可程式化電流源
TWI552570B (zh) 用於飛行時間三維影像感測器的預充電鎖存像素單元
TWI703340B (zh) 適用於遠程飛行時間應用的雙模堆疊式光倍增器
TWI550299B (zh) 飛行時間像素單元、飛行時間感測系統與利用飛行時間判定至一物件之一往返距離之方法
US10291895B2 (en) Time of flight photosensor
TWI544232B (zh) 用於飛行時間成像系統之校準電路與方法
US9819930B2 (en) Time of flight imaging with improved initiation signaling
TWI524762B (zh) 共用飛行時間像素
CN108566524B (zh) 像素单元、图像传感器芯片、成像系统、像素单元的形成方法以及深度信息测算方法
WO2017158483A1 (en) A vision sensor, a method of vision sensing, and a depth sensor assembly
CN111103057B (zh) 具有使用基于电容器的比较器的阈值检测的光子感测
TW201926985A (zh) 時間解析感測器、三維成像系統和解析時間的方法
US20230035088A1 (en) Readout architectures for dark current reduction in indirect time-of-flight sensors
Chen et al. 2D and 3D integrated image sensor with a bus-sharing mechanism