图像传感器、电子设备及操作电子设备的方法与流程

本公开的多种实施例总体涉及图像传感器，更具体地涉及被配置为通过使用飞行时间(tof)技术而测量距外部对象的距离的图像传感器。

背景技术：

1、近来，在诸如安全、医疗设备、汽车、视频游戏机、vr/ar和移动设备的多个领域中存在对测量距外部对象的距离的图像传感器的不断增长的需求。距离测量技术可以包括三角测量、飞行时间(下文中称为“tof”)、干涉测量等。tof技术是通过测量光或信号的飞行时间(即在光或信号输出之后到从对象反射所占用的时间)而计算距离的方法。tof可以具有广泛的使用范围、快速的处理速度和成本效率。

2、根据间接tof，调制光波(下文中称为“调制光”)可以通过光源发射。调制光可以包括正弦波、脉冲序列或另一周期波形。tof传感器可以检测反射光，其中调制光从观测场景中的表面反射。电子设备可以测量发射的调制光和接收的反射光之间的相位差并且计算tof传感器和场景中的外部对象之间的物理距离。

技术实现思路

1、根据一个实施例，一种图像传感器可以包括：单位像素，其被配置为响应于驱动信号被输入至所述单位像素而输出像素数据；以及控制电路，其被配置为在第一模式下向所述单位像素提供均具有第一相位的第一驱动信号和第二驱动信号、以及具有第二相位的第三驱动信号，其中所述第二相位相对于所述第一相位具有180度的相位差，所述控制电路在第二模式下向所述单位像素提供具有所述第一相位的所述第一驱动信号、具有所述第二相位的所述第二驱动信号、以及具有去激活电压的所述第三驱动信号。

2、根据一个实施例，一种电子设备可以包括：光源，其被配置为输出与第一相位相对应的调制光；单位像素，其包括：光电转换区域，其被配置为在衬底中从反射光产生光电荷，其中所述反射光是由外部对象反射所述调制光而产生；以及第一抽头、第二抽头和第三抽头，其被配置为在所述衬底中产生像素电流并且捕获由所述像素电流移动的光电荷；控制电路，其被配置为：通过分别向所述第一抽头、所述第二抽头和所述第三抽头施加第一驱动信号、第二驱动信号和第三驱动信号来控制所述第一抽头至第三抽头以产生所述像素电流；以及距离测量模块，其被配置为基于与所述光电荷相对应的像素数据而识别距所述外部对象的距离，其中所述光电荷由所述第一抽头、所述第二抽头和所述第三抽头的至少一部分捕获并且从其接收，其中，在所述第一模式下，所述第一驱动信号和所述第二驱动信号均具有所述第一相位，并且所述第三驱动信号具有第二相位，所述第二相位相对于所述第一相位具有180度的相位差，并且在所述第二模式下，所述第一驱动信号具有所述第一相位，所述第二驱动信号具有所述第二相位，并且所述第三驱动信号具有去激活电压。

3、根据一个实施例，一种操作电子设备的方法可以包括：通过光源输出与第一相位相对应的调制光；通过单位像素中包括的光电转换区域、基于反射光而在衬底中产生光电荷，其中所述反射光是由外部对象反射所述调制光而产生；根据第一模式和第二模式之一，通过分别向所述单位像素中包括的第一抽头、第二抽头和第三抽头施加第一驱动信号、第二驱动信号和第三驱动信号，在所述衬底中产生像素电流，以及通过所述第一抽头、所述第二抽头和所述第三抽头中的至少一个捕获由所述像素电流移动的所述光电荷；以及基于与由所述第一抽头、所述第二抽头和所述第三抽头中的至少一个捕获的所述光电荷相对应的像素数据，识别距所述外部对象的距离，其中，在所述第一模式下，所述第一驱动信号和所述第二驱动信号均具有所述第一相位，并且所述第三驱动信号具有第二相位，所述第二相位相对于所述第一相位具有180度的相位差，并且在所述第二模式下，所述第一驱动信号具有所述第一相位，所述第二驱动信号具有所述第二相位，并且所述第三驱动信号具有去激活电压。

技术特征：

1.一种图像传感器，包括：

2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述单位像素包括：

3.根据权利要求2所述的图像传感器，其中，所述第三抽头的容量对应于所述第一抽头的容量和所述第二抽头的容量两者的总和。

4.根据权利要求2所述的图像传感器，其中，所述第一相位是其中激活电压和所述去激活电压被重复的相位。

5.根据权利要求4所述的图像传感器，其中，在所述第一模式下：

6.根据权利要求4所述的图像传感器，其中，在所述第二模式下：

7.根据权利要求2所述的图像传感器，还包括：读出电路，其获取与通过所述第一抽头、所述第二抽头和所述第三抽头的至少一部分捕获的光电荷相对应的像素数据。

8.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述第一模式和所述第二模式是基于所述图像传感器的环境亮度确定的。

9.一种电子设备，包括：

10.根据权利要求9所述的电子设备，其中，所述第三抽头的容量对应于所述第一抽头的容量和所述第二抽头的容量两者的总和。

11.根据权利要求9所述的电子设备，其中，所述第一相位是其中激活电压和所述去激活电压以指定周期被重复的相位。

12.根据权利要求11所述的电子设备，其中，在所述第一模式下：

13.根据权利要求11所述的电子设备，其中，在所述第二模式下：

14.根据权利要求9所述的电子设备，还包括：处理器，其基于所述电子设备的环境亮度而根据所述第一模式和所述第二模式之一来控制所述控制电路，以施加所述第一驱动信号、所述第二驱动信号以及所述第三驱动信号。

15.根据权利要求9所述的电子设备，其中，所述距离测量模块基于所述像素数据而识别与所述反射光相对应的第三相位，以及基于所述第一相位和所述第三相位之间的相位差而识别距所述外部对象的所述距离。

16.根据权利要求15所述的电子设备，其中，在所述第一模式下，所述距离测量模块基于与所述第一抽头和所述第二抽头捕获的光电荷相对应的第一像素数据和与所述第三抽头捕获的光电荷相对应的第二像素数据来识别所述相位差；以及在所述第二模式下，所述距离测量模块基于与所述第一抽头捕获的光电荷相对应的第三像素数据和与所述第二抽头捕获的光电荷相对应的第四像素数据来识别所述相位差。

17.一种操作电子设备的方法，所述方法包括：

18.根据权利要求17所述的方法，还包括：

19.根据权利要求17所述的方法，其中，根据所述第一模式、通过分别向所述第一抽头、所述第二抽头和所述第三抽头施加所述第一驱动信号、所述第二驱动信号和所述第三驱动信号捕获所述光电荷包括：

20.根据权利要求17所述的方法，其中，根据所述第二模式、通过分别向所述第一抽头、所述第二抽头和所述第三抽头施加所述第一驱动信号、所述第二驱动信号和所述第三驱动信号捕获所述光电荷包括：

21.根据权利要求17所述的方法，其中，基于所述像素数据识别距所述外部对象的所述距离包括：

技术总结
本公开涉及图像传感器、电子设备和操作电子设备的方法。所述图像传感器包括：单位像素，其响应于驱动信号被输入至单位像素而输出像素数据；以及控制电路，其在第一模式下向单位像素提供均具有第一相位的第一驱动信号和第二驱动信号、以及具有第二相位的第三驱动信号，其中第二相位相对于第一相位具有180度的相位差，控制电路在第二模式下向单位像素提供具有第一相位的第一驱动信号、具有第二相位的第二驱动信号、以及具有去激活电压的第三驱动信号。

技术研发人员：张在亨
受保护的技术使用者：爱思开海力士有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17