图像传感电路及图像深度传感系统的制作方法

专利2022-05-09  4


分案申请的相关信息

本案是分案申请。该分案的母案是申请日为2017年8月16日、申请号为201780000910.1、发明名称为“图像传感电路及图像深度传感系统”的发明专利申请案。

本发明涉及一种图像传感电路及图像深度传感系统,尤其涉及一种可降低时钟信号相位差所造成影响的图像传感电路及图像深度传感系统。



背景技术:

3d图像传感电路可采集其相对于目标物的距离/深度信息,并因此通过3d图像各个像素的间距值或距离值生成三维图像数据,所述3d图像也被称为距离图像或深度图。额外的距离维度可在多种应用中使用,以获取更多有关由相机所捕获的场景中对象的信息,从而解决工业传感器领域中的不同任务。

一般来说,3d图像传感电路透过发光二极管来发射入射光,并利用像素阵列中的复数个像素电路来采集对应于入射光且反射自目标物的反射光,再藉由比较入射光与反射光之间的光程差,可计算(设置有3d图像传感电路的)电子装置与目标物之间的距离/深度。然而,当像素阵列很大时,输入至像素阵列的时钟信号于像素阵列中会产生相位差,而导致3d图像传感电路在计算电子装置与目标物之间的距离/深度时产生误差。

因此,现有技术实有改进的必要。



技术实现要素:

因此,本发明的主要目的即在于提供一种可降低时钟信号相位差所造成影响的图像传感电路及图像深度传感系统,以改善现有技术的缺点。

为了解决上述技术问题,本发明提供了一种图像传感电路,包括:时钟信号产生电路,用于产生第一时钟信号和第二时钟信号;以及像素阵列,包括至少一像素串行,其中所述像素串行包括:排成一列的复数个像素电路,用来接受对应于发光单元所发射的入射光的反射光;时钟信号传输单元,耦接于所述时钟信号产生电路和所述复数个像素电路之间,用来提供传播延迟给所述第一时钟信号和所述第二时钟信号;其中,于第一时间,所述时钟信号传输单元将所述第一时钟信号耦接至所述复数个像素电路,使所述第一时钟信号以不同的传播时延进入所述复数个像素电路,且所述第一时钟信号进入所述复数个像素电路的第一端的像素电路的传播时延小于所述第一时钟信号进入所述复数个像素电路的第二端的像素电路的传播时延;以及于第二时间,所述时钟信号传输单元将所述第二时钟信号耦接至所述复数个像素电路,使所述第二时钟信号以不同的传播时延进入所述复数个像素电路,且所述第二时钟信号进入所述复数个像素电路的所述第一端的所述像素电路的传播时延大于所述第二时钟信号进入所述复数个像素电路的所述第二端的所述像素电路的传播时延。

较佳地,所述第一端到所述第二端的所述复数个像素电路对应所述第一时钟信号的复数个递增的传播时延,所述第一端到所述第二端的所述复数个像素电路对应所述第二时钟信号的复数个递减的传播时延。

较佳地,所述复数个像素电路中的每一个对应所述第一时钟信号的传播时延和所述第二时钟信号的传播时延的和相同。

较佳地,所述时钟信号传输单元包含缓冲模块,所述缓冲模块包括复数个缓冲器形成缓冲串行,所述第一时钟信号从所述复数个缓冲器的第一端往所述复数个缓冲器的第二端依序经过所述复数个缓冲器以对所述第一时钟信号产生复数种传播时延。

较佳地,所述第二时钟信号从所述复数个缓冲器的所述第二端往所述复数个缓冲器的所述第一端依序经过所述复数个缓冲器以对所述第二时钟信号产生复数种传播时延。

较佳地,所述复数个缓冲器的每一缓冲器的输出端和下一缓冲器的输入端之间耦接有第一开关,以及所述复数个缓冲器的每一缓冲器的输出端和前一缓冲器的输入端之间耦接有第二开关,所述复数个第一开关在所述第一时间导通,在所述第二时间不导通,以及所述复数个第一开关在所述第一时间不导通,在所述第二时间导通。

本发明另提供了一种图像深度传感系统,包括上述的所述的图像传感电路以及所述发光单元,用来发射所述入射光至目标物以产生所述反射光。

本发明利用沿相反方向传播的时钟信号,分别于第一时间以及第二时间在像素串行中的像素电路形成相位差,而于第一时间在像素串行中像素电路所形成的相位差可与于第二时间在像素串行中像素电路所形成的相位差相互补偿,以解决现有技术中计算深度时受到时钟信号相位差影响的缺点。

附图说明

图1为本发明实施例一图像深度传感系统的示意图。

图2为本发明实施例一时钟信号传输单元的示意图。

图3为本发明实施例一缓冲模块的示意图。

图4为本发明实施例一像素阵列的示意图。

图5为一像素阵列的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

在说明书以及权利要求中,「耦接」一词是指包含任何直接或间接的电气连接手段,「电性连接」一词是指直接电性连接。

请参考图1,图1为本发明实施例一图像深度传感系统10的示意图。图像深度传感系统10可为三维图像传感(threedimensionalimagesensor)系统,可根据射线/光的飞行时间(timeofflight,tof)感测其相对于目标物(未绘示于图1)的距离/深度,以建构目标物的三维图像。图像深度传感系统10包括发光单元12以及图像传感电路14,发光单元12可为不可见光发光二极管(lightemittingdiode,led),如红外线发光二极管。发光单元12用来发射入射光,而图像传感电路14可接收对应于该入射光的反射光。

图像传感电路14包括像素阵列(pixelarray)140以及时钟信号产生电路142,像素阵列140包括复数个像素串行(pixelseries)pxs,像素串行pxs可为位于像素阵列140的一列(column)或一行(row)像素,其包括复数个像素电路px_1~px_m,其中,像素电路px_1为位于像素串行pxs的第一端(terminal/end)的像素电路,而像素电路px_m为位于像素串行pxs的第二端的像素电路,时钟信号产生电路142耦接于像素串行pxs的第一端/像素电路px_1以及第二端/像素电路px_m。

于第一时间,像素串行pxs的第一端/像素电路px_1直接电性连接于时钟信号产生电路142,以接收第一时钟信号ck1,第一时钟信号ck1由像素串行pxs的第一端/像素电路px_1传播(propagate)至第二端/像素电路px_m,也就是说,于第一时间,第一时钟信号ck1沿第一方向d1(以图1为例,第一方向d1是由上往下)自像素串行pxs的第一端/像素电路px_1传播至第二端/像素电路px_m。

于第二时间,像素串行pxs的第二端/像素电路px_m直接电性连接于时钟信号产生电路142,以接收第二时钟信号ck2,第二时钟信号ck2由像素串行pxs的第二端/像素电路px_m传播至第一端/像素电路px_1,也就是说,第二时钟信号ck2沿第二方向d2(以图1为例,第二方向d2是由下往上)自像素串行pxs的第二端/像素电路px_m传播至第一端/像素电路px_1。

具体来说,像素串行pxs包括时钟信号传输单元pxtl。于一实施例中,如图1所示,时钟信号传输单元pxtl可包括金属传输线,其电性连接于像素电路px_1~px_m。时钟信号传输单元pxtl的第一端透过开关s1耦接于时钟信号产生电路142(即像素串行pxs的第一端/像素电路px_1透过开关s1耦接于时钟信号产生电路142),时钟信号传输单元pxtl的第二端透过开关s2耦接于时钟信号产生电路142(即像素串行pxs的第二端/像素电路px_m透过开关s2耦接于时钟信号产生电路142)。于第一时间,开关s1导通(conducted)而开关s2为断路(cutoff);于第二时间,开关s1断路而开关s2为导通。

于第一时间开关s1导通时,像素串行pxs的第一端/像素电路px_1以及时钟信号传输单元pxtl的第一端视为直接电性连接于时钟信号产生电路142,像素电路px_1以及时钟信号传输单元pxtl的第一端即可接收第一时钟信号ck1,第一时钟信号ck1承载/传导于时钟信号传输单元pxtl上,并沿第一方向d1自像素电路px_1传播至像素电路px_m。

于第二时间开关s2导通时,像素串行pxs的第二端/像素电路px_m以及时钟信号传输单元pxtl的第二端视为直接电性连接于时钟信号产生电路142,像素电路px_m以及时钟信号传输单元pxtl的第二端即可接收第二时钟信号ck2,第二时钟信号ck2承载/传导于时钟信号传输单元pxtl上,并沿第二方向d2自像素电路px_m传播至像素电路px_1。

需注意的是,由于时钟信号传导于时钟信号传输单元pxtl具有传播延迟(propagationdelay),使得同一像素串行pxs的像素电路px_1~px_m实际接收到的时钟信号(简称接收时钟信号)彼此之间具有相位差。为了方便说明,于第一时间,对应于像素电路px_1~px_m的接收时钟信号相对于未经传播延迟的第一时钟信号ck1具有相位差而于第二时间,对应于像素电路px_1~px_m的接收时钟信号相对于未经传播延迟的第二时钟信号ck2具有相位差其中相位差相关于时钟信号产生电路142输出第一时钟信号ck1的输出端到像素电路px_1~px_m的线路传输距离,而相位差相关于时钟信号产生电路142输出第二时钟信号ck2的输出端到像素电路px_1~px_m的线路传输距离,相位差之间具有的关系,而相位差之间具有的关系。较佳地,可设计信号产生电路142输出第一时钟信号ck1及第二时钟信号ck2的输出端到像素电路px_1~px_m的线路传输距离,使得如此一来,相位差与相位差彼此之间可相互补偿,长期下来,可降低相位差或相位差对距离/深度计算的影响,进而降低计算距离/深度时的误差。

相较之下,请参考图5,图5为现有像素阵列540的示意图。像素阵列540中的时钟信号ck仅由单一方向d传播,而对应于像素电路px_1~px_m的接收时钟信号相对于未经传播延迟的时钟信号ck具有相位差相位差会对距离/深度计算的造成影响,而增加计算距离/深度时的误差。

更进一步地,为了使第一时钟信号ck1及第二时钟信号ck2的波形于时钟信号传输单元的传导过程中更加完整,时钟信号传输单元可包含缓冲模块。请参考图2,图2为本发明实施例一时钟信号传输单元pxtl2的示意图。时钟信号传输单元pxtl2为图1中时钟信号传输单元pxtl的一种实施方式,其包括复数个缓冲模块bfm。于一实施例中,如图2所示,缓冲模块bfm安插于每k个像素电路之间,而不限于此。于第一时间,缓冲模块bfm由缓冲模块bfm的第一端点n1接收第一时钟信号ck1,并由缓冲模块bfm的第二端点n2输出缓冲过后的第一时钟信号ck1;于第二时间,缓冲模块bfm由缓冲模块bfm的第二端点n2接收第二时钟信号ck2,并由缓冲模块bfm的第一端点n1输出缓冲过后的第二时钟信号ck2。

详细来说,请参考图3,图3为本发明实施例缓冲模块bfm的示意图。缓冲模块bfm包括复数个缓冲器bf1、bf2、bf3、第一开关sw11、sw12、sw13、第二开关sw21、sw22、sw23,第一开关sw11、sw12、sw13分别电性连接于缓冲器bf1、bf2、bf3的输入端,第二开关sw21、sw22、sw23分别电性连接于缓冲器bf3、bf2、bf1的输出端。更进一步地,第一开关sw12电性连接于缓冲器bf1的输出端与缓冲器bf2的输入端之间,第一开关sw13电性连接于缓冲器bf2的输出端与缓冲器bf3的输入端之间,第二开关sw21电性连接于缓冲器bf3的输出端与缓冲器bf2的输入端之间,第二开关sw22电性连接于缓冲器bf2的输出端与缓冲器bf1的输入端之间。

于第一时间,第一开关sw11、sw12、sw13导通且第二开关sw21、sw22、sw23为断路,第一时钟信号ck1通过第一开关sw11输入至缓冲模块bfm并由缓冲器bf3的输入端输出;于第二时间,第一开关sw11、sw12、sw13为断路且第二开关sw21、sw22、sw23导通,第二时钟信号ck2由缓冲器bf3的输入端输入至缓冲模块bfm并通过第二开关sw23输出。

由上述可知,图像传感电路14利用沿第一方向d1传播的第一时钟信号ck1以及沿第二方向d2传播的第二时钟信号ck2,于第一时间在像素电路px_1~px_m具有相位差且于第二时间在像素电路px_1~px_m具有相位差较佳地,可调整信号产生电路142输出第一时钟信号ck1及第二时钟信号ck2的输出端到像素电路px_1~px_m的线路传输距离,使得相位差与相位差彼此之间可相互补偿,降低相位差或相位差对距离/深度计算的影响,进而降低计算距离/深度时的误差。

需注意的是,前述实施例用以说明本发明之概念,本领域具通常知识者当可据以做不同的修饰,而不限于此。举例来说,时钟信号传输单元不限于包含多个缓冲模块,时钟信号传输单元可仅包括一个缓冲模块,亦属于本发明的范畴。另外,缓冲模块中不限于包括3个缓冲器,缓冲模块可包括多个缓冲器,只要适时的利用第一开关及第二开关切换第一时钟信号ck1以及第二时钟信号ck2于缓冲模块的传输路径,即满足本发明的要求。

另外,请参考图4,图4为本发明实施例一像素阵列440的示意图。像素阵列440与像素阵列140相似,故相同组件沿用相同符号。与像素阵列140不同的是,像素阵列440中的时钟信号传输单元pxtl4包括金属传输线l1、l2,金属传输线l1、l2直接电性连接于像素电路px_1~px_m,金属传输线l1用来传导第一时钟信号ck1,而金属传输线l2用来传导第二时钟信号ck2。换句话说,于第一时间,第一时钟信号ck1承载/传导于金属传输线l1上,并沿第一方向d1自像素电路px_1传播至像素电路px_m;于第二时间,第二时钟信号ck2承载/传导于金属传输线l2上,并沿第二方向d2自像素电路px_m传播至像素电路px_1,亦属于本发明的范畴。

综上所述,本发明利用沿相反方向传播的时钟信号,分别于第一时间以及第二时间在像素串行中的像素电路形成相位差,而于第一时间在像素串行中像素电路所形成的相位差可与于第二时间在像素串行中像素电路所形成的相位差相互补偿,以降低其-对距离/深度计算的影响,进而降低计算距离/深度时的误差。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包括在本发明的保护范围之内。

转载请注明原文地址: https://doc.8miu.com/read-150200.html

最新回复(0)