TWI575929B - 具有改良初始化發信號之飛行時間成像 - Google Patents

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Description

具有改良初始化發信號之飛行時間成像
本發明大體上係關於成像系統且尤其係關於飛行時間成像系統。
隨著三維(3D)應用之流行度在諸如成像、電影、遊戲、電腦、用戶介面及類似者之應用中不斷增長，對3D照相機之興趣亦隨之增加。產生3D影像之一典型消極方式是使用多個照相機來擷取立體影像或多個影像。使用立體影像，影像中之物體可經三角量測以產生3D影像。此三角量測技術之一個缺點係難以使用小裝置來產生3D影像，此係因為各照相機之間必須存在一最小分離距離以產生三維影像。另外，此技術係複雜之且因此需要大量電腦處理能力以即時地產生3D影像。
對於需要即時地獲取3D影像之應用，有時候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將光引導在一物體處之一光源及偵測反射自物體之光之一感測器。來自光源之發射與由感測器偵測反射光之間之時間指示物體相對於感測器之距離。在飛行時間系統內發送電子信號以協調由光源進行之光發射及由感測器進行之反射光偵測。然而，電子信號中之延遲可損及指示物體相距感測器之距離之飛行時間計算。減小信號延遲之先前措施包含減小金屬 互連件之電阻及電容，然而設計規則卻限制了金屬互連件之寬度且因此限制可達成之電阻最低值(且因此限制電子信號之傳播延遲)。先前亦一直在使用用於校準所得延遲信號之數位演算法之使用。然而，此增加一飛行時間系統之處理需求。
100‧‧‧飛行時間感測系統
102‧‧‧光源
103‧‧‧位元線
104‧‧‧發射光脈衝
105‧‧‧功能邏輯
106‧‧‧物體
107‧‧‧讀出電路
108‧‧‧反射光脈衝
112‧‧‧像素陣列
116‧‧‧控制電路
118‧‧‧飛行時間像素單元
127‧‧‧發射信號
208‧‧‧反射光
213‧‧‧參考電流源
215‧‧‧同步信號
216‧‧‧延遲同步信號
216A‧‧‧延遲同步信號
216B‧‧‧延遲同步信號
217‧‧‧參考電流IREF
218‧‧‧像素單元
220‧‧‧光電感測器
222‧‧‧充電控制邏輯
226‧‧‧可程式化電流源
228‧‧‧恆定電流
230‧‧‧飛行時間(TOF)信號
231‧‧‧距離信號
232‧‧‧電容器CTOF
233‧‧‧電壓VTOF
234‧‧‧重設電路
236‧‧‧重設
238‧‧‧輸出電路
240‧‧‧位元線
247‧‧‧像素晶粒
248‧‧‧信號電路
249‧‧‧像素支持電路
250‧‧‧ASIC晶粒
273‧‧‧延遲電路
273A‧‧‧延遲電路
273B‧‧‧延遲電路
276A‧‧‧P-通道金屬-氧化物-半導體(PMOS)
276B‧‧‧PMOS
277A‧‧‧閘極長度
277B‧‧‧閘極長度
278A‧‧‧N-通道金屬-氧化物-半導體NMOS
278B‧‧‧NMOS
279A‧‧‧閘極長度
279B‧‧‧閘極長度
300‧‧‧飛行時間感測系統
301‧‧‧飛行時間感測器
302‧‧‧光源
304‧‧‧發射光脈衝
306‧‧‧物體
308‧‧‧反射光脈衝
310‧‧‧微透鏡
313‧‧‧參考電流IREF
315‧‧‧同步信號
317‧‧‧參考電流源
318‧‧‧像素單元
320‧‧‧光電感測器
327‧‧‧發射信號
348‧‧‧像素晶粒
349‧‧‧像素支持電路
350‧‧‧ASIC晶粒
410‧‧‧飛行時間感測器
412‧‧‧像素陣列
420‧‧‧驅動器
451‧‧‧延遲層
452‧‧‧延遲層
453‧‧‧延遲層
454‧‧‧延遲層
455‧‧‧延遲層
500‧‧‧實例時序圖
502‧‧‧光源發射波形/光源發射
520‧‧‧波形
533‧‧‧電壓VTOF
596‧‧‧飛行時間
CTOF‧‧‧電容器
IH‧‧‧恆定電流
IREF‧‧‧參考電流
VDD‧‧‧供應電壓
VTOF‧‧‧電壓
參考以下圖式來描述本發明之非限制且非詳盡實施例，其中除非另外說明，否則相似元件符號遍及各個視圖指代相似部分。
圖1係根據本發明之一實施例之一實例飛行時間感測系統之一方塊圖。
圖2A繪示根據本發明之一實施例之一飛行時間感測器之一實例像素單元之一示意方塊圖。
圖2B繪示根據本發明之一實施例之包含具有不同電晶體閘極長度之電晶體之實例性延遲電路。
圖3繪示根據本發明之一實施例之包含於飛行時間成像系統中之一飛行時間感測器之一橫截面。
圖4繪示根據本發明之一實施例之一飛行時間感測器，其包含對應於飛行時間感測器之實例延遲層之一電晶體梯度。
圖5繪示展示根據本發明之一實施例之在一電容器上關於一光源發射及一飛行時間感測器對反射光之接收之一電壓之一時序圖。
本文中描述一飛行時間影像感測器及一飛行時間成像系統之實施例。在以下描述中，闡述數種特定細節以提供對實施例之一透徹理解。然而，熟習相關技術者將認識到，本文中描述之技術可在無特定細節之一或多者的情況下實踐，或以其他方法、組件、材料等來實踐。在其他實例中，未詳細展示或描述眾所周知之結構、材料或操作，以避免混淆某些方面。
整個說明書中對「一個實施例」或「一實施例」之引用意指結合該實施例描述之一特定特徵、結構或特性係包含於本發明之至少一個實施例中。因此，片語「在一個實施例中」或「在一實施例中」出現在整個說明書中之各個位置不一定全部指同一個實施例。此外，特定特徵、結構或特性可係以任何適合方式組合於一或多個實施例中。
圖1係根據本發明之一實施例之一實例飛行時間感測系統100之一方塊圖。如所展示，所繪示之實例飛行時間感測系統100包含一飛行時間像素陣列112、讀出電路107、功能邏輯105、控制電路116及用於感測至物體106之往返距離之一光源102。在圖1中所繪示之實例中，像素陣列112係飛行時間像素單元118之一二維(2D)陣列。在一個實施例中，2D陣列之寬度為1920個像素單元118，且其高度為1080個像素單元118。如所繪示，各像素單元118經配置為一列及一行，以獲取聚焦至像素陣列112上之一影像物體106之飛行時間資訊。因此，飛行時間資訊可接著被用來判定至物體106之距離或深度資訊。
在一個實例中，控制電路116控制光源102，並將光源102與一發射信號127同步，以向物體106發射光脈衝104。反射回來的光脈衝108接著如所展示般反射回至像素陣列112。像素陣列112中之像素單元118自反射回來的光脈衝108感測光子，且回應於入射光子而產生影像信號。讀出電路107接著如所展示般透過位元線103讀出影像信號。在一個實例中，讀出電路107可包含類比轉數位轉換器及放大器，以轉換並放大透過位元線103接收之影像信號。由讀出電路107讀出之影像信號可接著被傳遞至包含於功能邏輯105中之數位電路。在一個實例中，功能邏輯105可判定各像素單元118之飛行時間及距離資訊。在一個實例中，功能邏輯亦可儲存飛行時間資訊及/或甚至操控飛行時間資訊(例如，對背景雜訊進行剪切、旋轉，及/或調整)。在一個實例中，讀出電路107沿位元線103一次讀出一整列飛行時間資訊(已繪 示)，或在另一實例中可使用各種其他技術(未繪示)(諸如一串列讀出或同時一完全並行讀出所有像素)來讀出飛行時間資訊。在所繪示之實例中，控制電路116進一步經耦合至像素陣列112，以控制像素陣列112之操作，以及將像素陣列112之操作與光源102同步。例如，控制電路116可向與發射信號127同步之像素單元118之各者起始一全域同步信號，以起始一飛行時間影像擷取。
光源102在一個實施例中係一窄帶紅外線發光二極體(LED)。像素陣列112可由一帶通光學濾波器遮蓋，該帶通光學濾波器使由光源102發射之相同波長之紅外光通過且使其他波長之光通過使得像素陣列112只接收具有窄帶紅外線LED之波長之光。此配置降低了環境光將使飛行時間感測系統100之量測產生偏差之可能性。
飛行時間感測系統100可以一堆疊晶片方案實施。例如，像素陣列112可係包含於一像素晶粒中，而讀出電路101、功能邏輯105及控制電路116可係包含於一單獨ASIC晶粒中。在該實例中，像素晶粒及ASIC晶粒在製造期間係堆疊且耦合在一起，以實施飛行時間感測系統100。
圖2A繪示根據本發明之一實施例之一飛行時間感測器之一實例性飛行時間像素單元218之一示意方塊圖。像素單元218係圖1中所展示之像素單元118之一個實例。如所描繪之實例中所展示，像素單元218包含一光電感測器220及像素支持電路249。像素支持電路249包含充電控制邏輯222、可程式化電流源226、電容器CTOF 232、重設電路234及輸出電路238。光電感測器220感測反射自物體106之反射光208的光子。在一個實例中，光電感測器220可包含一單光子突崩二極體(SPAD)。
光電感測器220可包含蓋革模式(Geiger-mode)光子偵測單元，諸如經製造於一矽基板上之單光子突崩二極體(SPAD)。蓋革模式APD在 被一光子撞擊時產生相同振幅之一脈衝。蓋革模式APD具有p-n接面，該p-n接面被偏置至高於崩潰電壓，使得各電子-電洞對可觸發一突崩倍增程序，該突崩倍增程序導致光子偵測單元之輸出處的電流快速地達到其最終值。此突崩電流繼續直至使用一抑制元件來抑制突崩程序為止。一SPAD對甚至一個光子之敏感使其成為飛行時間應用之一適當選擇。
延遲電路273經耦合以回應於自控制電路116接收同步信號215而產生一延遲同步信號216。控制電路116經耦合以向所有像素單元發送同步信號215，同時其起始自光源102之一光脈衝發射。如先前討論，理想情況下，一全域同步信號同時到達各像素以獲得對各像素單元218之飛行時間的最佳計算。然而，同步信號215至各像素單元之信號路徑歸因於各像素單元218之實體配置而具有不同長度。因此，來自不同信號路徑長度之傳播延遲促成更小精確度之飛行時間計算。例如，在圖4中，控制電路116之驅動器420之一網路將同步信號215遞送至像素單元。然而，驅動器420之網路分佈在像素陣列412之邊緣周圍。因此，在無延遲補償的情況下，像素陣列412中間的像素單元將在晚於沿像素陣列412之邊緣之像素單元的時間接收同步信號215，此係因為靠近邊緣的像素單元更接近驅動器420。然而，在策略上將不同延遲電路插入於飛行時間感測器400的不同延遲層中將允許同步信號基本上同時到達各像素單元。
圖2B繪示根據本發明之一實施例之包含具有不同之電晶體閘極長度之電晶體之實例性延遲電路273A及273B。延遲電路273A及273B係延遲電路273之實例。延遲電路273A及273B為反相器。因此，當同步信號215為一邏輯低時，延遲同步信號216A及216B將為邏輯高。在延遲電路273A中，P-通道金屬-氧化物-半導體(PMOS)276A經耦合至供應電壓VDD及NMOS 278A。PMOS 276A之閘極經耦合以接收同步 信號215。同樣在延遲電路273A中，N-通道金屬-氧化物-半導體NMOS 278A經耦合至一參考(例如，接地)，且NMOS 278A之閘極亦經耦合以接收同步信號215。
延遲電路273B類似於延遲電路273A，區別僅在於PMOS 276B之閘極長度277B長於PMOS 276A之閘極長度277A。另外，NMOS 278A之閘極長度279A長於NMOS 278B之閘極長度279B。在延遲電路273A及273B中，閘極長度277越長，將產生延遲同步信號216之延遲就越長。因此，當延遲電路273A接收一邏輯低作為同步信號215時，對延遲同步信號216A產生對應邏輯高將發生在比延遲電路273B回應於同一同步信號215對延遲同步信號216B產生一邏輯高之一更短時間量中。因此，延遲電路273A可在靠近像素陣列112之中心(且遠離驅動器420)之像素單元118中使用，且延遲電路273B可在更靠近驅動器420之像素單元118中使用。且此外，其他延遲電路中之PMOS電晶體之閘極長度可經更精細調整以產生在由延遲電路273A及273B產生之延遲之間之某處之延遲。
圖4繪示根據本發明之一實施例之一飛行時間感測器410，其包含對應於包含於飛行時間感測器410中之像素陣列412之實例性延遲層之一電晶體梯度。圖4包含包括複數個像素單元218之像素陣列412內之實例性延遲層451、452、453、454及455。延遲層455內之像素單元218具有一延遲電路273，其包含賦予同步信號215長於延遲層454中之一延遲電路273之一延遲之一延遲電晶體(例如，PMOS 276)。將延遲電路273中之延遲電晶體之閘極長度不同地組態於不同延遲層中允許同步信號216(基本上)同時到達不同延遲層中之信號電路248。類似地，延遲層454中之延遲電路273將賦予同步信號215長於延遲層453中之延遲電路273之一延遲，延遲層453中之延遲電路273將賦予同步信號215長於延遲層452中之延遲電路273之一延遲，且延遲層452中之延 遲電路273將賦予同步信號215長於延遲層451中之延遲電路273之一延遲。延遲層451中之延遲電路273可經設計以不具有延遲或可能具有最低之延遲量。一般而言，同步信號215之延遲在像素陣列412之邊緣處較長，且隨著像素單元218越來越接近像素陣列412之中心而變得更短，此係因為來自驅動器420之傳播延遲隨著像素單元218移動遠離驅動器420而變得更長。此形成一電晶體梯度，其中延遲電晶體之電晶體閘極長度改變(逐漸變大或變小)以允許像素單元之各者(基本上)同時接收其各自之延遲同步信號216。
應瞭解，延遲層451至455為例示性的且實際延遲層可取決於驅動器420之實體位置而改變。另外，延遲電晶體之閘極長度在一些實例中可逐一像素單元地修改，使得隨著像素單元更加遠離驅動器420而連續(灰階)調整延遲電晶體之閘極長度。此外，雖然延遲電路273之所繪示實例包含增加PMOS 276之閘極長度277以增加同步信號215之延遲，但熟習此項技術者將瞭解，在不同電路組態中，修改一NMOS電晶體之閘極長度可實現經揭示之同步信號215之延遲。
再次參考圖2A，信號電路248經耦合以回應於自光電感測器220接收延遲同步信號216及影像信號而產生一距離信號231。距離信號231表示自物體106至特定像素單元218之距離。信號電路248之充電控制邏輯222耦合至光電感測器220以偵測光電感測器220何時感測反射自物體106之反射光208之光子。充電控制邏輯222經進一步耦合以自延遲電路273接收延遲同步信號216。信號電路248經組態以回應於自光電感測器接收影像信號且接收延遲同步信號216而產生一飛行時間(TOF)信號230。TOF信號230表示自光源102發射光脈衝之一者與在像素單元218處自該等光脈衝接收光子之間之一時間。
可程式化電流源226經耦合以接收TOF信號230。可程式化電流源226耦合至一參考電流源213，其回應於TOF信號230向電流源226汲入 (圖2A)或供應參考電流IREF 217。在一個實施例中，參考電流源213經耦合以向包含於像素陣列112中之所有像素單元218提供一參考電流IREF 217。在所繪示之實施例中，電流源226經耦合以供應恆定電流IH 228以回應於TOF信號230對電容器CTOF 232充電。
累積於電容器CTOF 232上之一電壓VTOF 233表示自光源102至物體106再返回至像素單元218之一往返距離。在圖2B中，重設電路234耦合至電容器CTOF 232以回應於在經由輸出電路238已自電容器CTOF 232讀出經累積電壓VTOF 233之後自控制電路116接收之一重設信號(未繪示)而將電容器CTOF 232上之經累積電壓VTOF 233重設。如實例中所示，信號電路248亦包含輸出電路238以讀出電容器CTOF上累積之VTOF。輸出電路238可包含一輸出開關、放大器及列選擇開關以出於讀出目選擇性地將電容器CTOF耦合至位元線240。重設電路234可包含將電壓233重設至一參考電壓(例如，接地)之一電晶體。在一個實例中，充電控制邏輯222包含經耦合以自光電感測器220接收延遲同步信號216及影像信號之一鎖存器且重設電路234在讀出電壓VTOF 233之後將充電控制邏輯222中之鎖存器重設。重設電路234亦可在回應於來自控制電路116之重設信號將重設電路234重設時將充電控制邏輯222中之電路重設。
為了進一步繪示實例性像素支持電路249之功能，圖5繪示根據本發明之一實施例之展示電容器232上關於一光源發射及一飛行時間感測器對反射光之接收之實例電壓VTOF 533之一實例時序圖500。在時間t0處，啟動光源102以發射由光源發射波形502繪示之一光脈衝。同樣在時間t0處，同步信號215轉變為邏輯高且被分佈至像素陣列112中之像素單元218，使得各像素單元218可在光源102發射一光脈衝104之同時開始其飛行時間量測。在時間t2處，光電感測器220接收經反射光脈衝108，致使光電感測器220產生一邏輯高信號，如波形520中 所展示。藉由量測發射光脈衝104與接收經反射光脈衝108之間之時間來計算由光源102發射之光脈衝之飛行時間596。一旦已知飛行時間(TOF)，可使用以下等式1及2中之以下關係式來判定自光源102至物體106之一距離L：
其中c為光速(近似等於3 x 108m/s)，且TOF為光脈衝如圖1中所展示般行進至物體及自物體行進所花費之時間量。
在時間t1處，像素單元218之信號電路248接收各自延遲同步信號216(圖5中未繪示)。時間t0與時間t1之間之時間對於像素單元218之各者而言將為相同的，但時間t0及時間t1將被均攤在同步信號215之固有傳播延遲與由延遲電路273引入之設計延遲之間。被整合至各像素單元之延遲電路273中之固有傳播及設計延遲將被分開使得所有像素單元同時接收其延遲同步信號216。在時間t1與時間t2之間，電流源226借助於恆定電流IH 228對電容器232充電，此如所示般以一已知速率增加電容器232上之電壓。當TOF信號230指示入射在光電感測器220上之光子時，電流源226停止向電容器232供應電流IH 228且電容器232之電壓位準維持在一穩定電壓。因此，電壓233越高，發射脈衝之飛行時間596就越長，且因此針對特定像素單元218至物體106之距離就越長。在時間t3處，可將電容器232上之電壓233讀出作為表示自光源102至物體106之距離之距離信號231。因為時間t0與時間t1之間之時間係已知的且被設計至飛行時間感測器中，所以可調整或校準距離信號231以在上文描述之距離計算中考慮時間t0與t1之間之已知延遲。
如上文討論，理想情況下，信號電路248(基本上)同時接收延遲同步信號216使得各像素單元218同時開始其飛行時間量測，而與像素 單元是否接近驅動器420無關。光源發射502繪示一光脈衝104是回應於發射信號127而自光源102發射。同步信號215被發送至像素陣列112中之像素單元218使得各像素單元可在發射一光脈衝104之同時開始其飛行時間量測。
圖2A繪示飛行時間像素單元218可依一堆疊晶片方案實施。例如，如實例中所展示，光電感測器220可包含於一像素晶粒247中，而圖2中繪示之像素單元218之像素支持電路249可包含於一單獨之ASIC晶粒250中。圖3繪示根據本發明之一實施例之包含於一飛行時間感測系統300中之一飛行時間感測器301之橫截面。飛行時間感測系統300經實施以使得像素晶粒348以圖3中之一堆疊晶片方案耦合至ASIC晶粒350。如所展示，飛行時間感測系統300包含發射被引導在物體306處之光脈衝304之光源302。發射光脈衝304自物體306反射回來，其被展示為反射光脈衝308。
在一個實例中，飛行時間感測系統300亦包含像素晶粒348，其包含配置於一飛行時間像素陣列中之複數個像素單元(包含像素單元318)。在實例中，各像素單元318包含光電感測器320，在所繪示之實例中，光電感測器320包含一SPAD，該SPAD經光學耦合以如所展示般透過一各自之微透鏡310自物體306接收反射光脈衝308。在另一實例中，可省略微透鏡310。各像素單元318之各光電感測器320耦合至對應之像素支持電路349，像素支持電路349如所展示般安置於ASIC晶粒350中。
如所描繪之實例中所展示，各像素單元318之像素支持電路349亦耦合至包含於ASIC晶粒350中之單個參考電流源317。參考電流源317經耦合以提供參考電流IREF 313以供各像素支持電路349使用來程式化包含於各像素支持電路349中之一內部可程式化電流源。在所繪示之實例中，控制電路116亦包含於ASIC晶粒350中且經耦合以向光 源302及像素單元318同步地提供發射信號327。經發射光脈衝304回應於發射信號327而自光源302發射且將同步信號315發送至像素單元318使得各像素單元318可與一光脈衝304之發射同步地開始其飛行時間量測。
包含摘要中描述之內容之本發明之所繪示實施例之以上描述不意欲為詳盡的或將本發明限制於所揭示之精確形式。雖然本發明之特定實施例及實例在本文中係出於繪示性目之而描述，但如熟習相關技術者將認識到，各種修改在本發明之範疇內係可能的。
鑑於以上詳細描述可對本發明作出此等修改。隨附申請專利範圍中使用之術語不應被解釋為將本發明限制於說明書中揭示之特定實施例。實情係，本發明之範疇完全由隨附申請專利範圍判定，該申請專利範圍應根據既定申請專利範圍解釋規則來解釋。
208‧‧‧反射光
213‧‧‧參考電流源
215‧‧‧同步信號
216‧‧‧延遲同步信號
217‧‧‧參考電流IREF
218‧‧‧像素單元
220‧‧‧光電感測器
222‧‧‧充電控制邏輯
226‧‧‧可程式化電流源
228‧‧‧恆定電流
230‧‧‧飛行時間(TOF)信號
231‧‧‧距離信號
232‧‧‧電容器CTOF
233‧‧‧電壓VTOF
234‧‧‧重設電路
236‧‧‧重設
238‧‧‧輸出電路
240‧‧‧位元線
247‧‧‧像素晶粒
248‧‧‧信號電路
249‧‧‧像素支持電路
250‧‧‧ASIC晶粒
273‧‧‧延遲電路
CTOF‧‧‧電容器
IH‧‧‧恆定電流
IREF‧‧‧參考電流
VTOF‧‧‧電壓

Claims (20)

  1. 一種飛行時間感測系統，其包括：一光源，其向一物體發射光脈衝；控制電路，其經耦合以當該等光脈衝之一者由該光源發射時發送一同步信號；及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：一光電感測器，其經組態以回應於自反射自該物體之該光脈衝接收光子而產生一影像信號；一延遲電路，其經耦合以回應於該同步信號而產生一延遲同步信號，其中該延遲電路包含一延遲電晶體，且其中該飛行時間像素陣列包含一電晶體梯度，其中該延遲電晶體之一電晶體閘極長度隨著該等飛行時間像素單元越來越接近該飛行時間像素陣列之中心而變化，使得該等飛行時間像素單元之各者同時接收其各自延遲同步信號；及信號電路，其經耦合以回應於接收該延遲同步信號及該影像信號而產生一距離信號，其中該距離信號表示自該光電感測器至該物體之一距離。
  2. 如請求項1之飛行時間感測系統，其中該信號電路包含充電控制邏輯，其經耦合以回應於接收該影像信號及該延遲同步信號而產生一飛行時間(TOF)信號，該TOF信號表示發射該等光脈衝之一者與在該各自飛行時間像素單元處自該光脈衝接收該等光子之間之一時間。
  3. 如請求項2之飛行時間感測系統，其中該信號電路進一步包含一電容器及一電流源，其中該電流源回應於自該充電控制邏輯接 收該TOF信號而向該電容器供應電流，以對該電容器充電，該電容器上之一電壓表示自該光電感測器至該物體之距離。
  4. 如請求項3之飛行時間感測系統，其中該信號電路進一步包含經耦合以將該電容器上之該電壓重設之一重設電路。
  5. 如請求項3之飛行時間感測系統，其中該信號電路進一步包含包括經耦合至該電容器之一放大器之輸出電路，其中該放大器經耦合以將該電容器上之該電壓放大至一讀出位元線上。
  6. 如請求項3之飛行時間感測系統，其中該等飛行時間像素單元之各者中之該等電流源經耦合至一同一參考電流驅動器。
  7. 如請求項1之飛行時間感測系統，其中該電晶體閘極長度隨著該等飛行時間像素單元越來越接近該飛行時間像素陣列之中心而降低。
  8. 如請求項7之飛行時間感測系統，其中該延遲電路包含包括該延遲電晶體之一反相器，且其中該延遲電晶體係一P-通道金屬-氧化物-半導體(PMOS)電晶體。
  9. 如請求項1之飛行時間感測系統，進一步包括經耦合以自該等飛行時間像素單元之各者讀出該距離信號之讀出電路。
  10. 如請求項1之飛行時間感測系統，其中該光電感測器包含一突崩光電二極體。
  11. 如請求項1之飛行時間感測系統，其中該光源係一外紅線發光二極體(LED)。
  12. 一種飛行時間感測器，其包括：控制電路，其經耦合以向一光源同步地發送一同步信號及一發射信號，其中該發射信號啟動該光源以發射光脈衝；及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： 一光電感測器，其經組態以回應於自反射自一物體之該光脈衝接收光子而產生一影像信號；一延遲電路，其經耦合以回應於該同步信號而產生一延遲同步信號，其中該延遲電路包含一延遲電晶體，且其中該飛行時間像素陣列包含一電晶體梯度，其中該延遲電晶體之一電晶體閘極長度變化，使得該等飛行時間像素單元之各者同時接收其各自延遲同步信號；及信號電路，其經耦合以回應於接收該延遲同步信號及該影像信號而產生一距離信號，其中該距離信號表示自該光電感測器至該物體之一距離。
  13. 如請求項12之飛行時間感測器，其中該信號電路包含充電控制邏輯，其經耦合以回應於接收該影像信號及該延遲同步信號而產生一飛行時間(TOF)信號，該TOF信號表示發射該光脈衝與在該各自飛行時間像素單元處自該光脈衝接收該等光子之間之一時間。
  14. 如請求項13之飛行時間感測器，其中該信號電路進一步包含一電容器及一電流源，其中該電流源回應於自該充電控制邏輯接收該TOF信號而向該電容器供應電流以對該電容器充電，該電容器上之一電壓表示自該光電感測器至該物體之距離。
  15. 如請求項14之飛行時間感測器，其中該信號電路進一步包含經耦合以將該電容器上之該電壓重設之一重設電路。
  16. 如請求項14之飛行時間感測器，其中該信號電路進一步包含包括經耦合至該電容器之一放大器之輸出電路，其中該放大器經耦合以將該電容器上之該電壓放大至一讀出位元線上。
  17. 如請求項14之飛行時間感測器，其中該等飛行時間像素單元之各者中之該等電流源經耦合至一同一參考電流驅動器。
  18. 如請求項12之飛行時間感測器，其中該電晶體閘極長度隨著該等飛行時間像素單元越來越接近該飛行時間像素陣列之一中心而降低。
  19. 如請求項18之飛行時間感測器，其中該延遲電路包含包括該延遲電晶體之一反相器，且其中該延遲電晶體係一P-通道金屬-氧化物-半導體(PMOS)電晶體。
  20. 如請求項12之飛行時間感測器，進一步包括經耦合以自該等飛行時間像素單元之各者讀出該距離信號之讀出電路。
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