專利名稱：距離圖像傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種距離圖像傳感器(range image sensor)，用于攝取物空間的圖像以產(chǎn)生距離圖像，在距離圖像中，當(dāng)物空間中至少有一實(shí)體物體時(shí)，每個(gè)圖像元素(image element)包括距實(shí)體物體的對(duì)應(yīng)距離值。
背景技術(shù)：
日本公開(kāi)專利公告No.H09-257418所述的位移測(cè)量裝置掃描照射到待測(cè)物體的光束并隨后基于三角測(cè)量方法(triangulation)測(cè)量相對(duì)于物體的參考表面距物體位移表面的距離。
不過(guò)，該裝置不適于這樣的用途，例如，跟蹤物空間中實(shí)體物體運(yùn)動(dòng)的軌跡。因?yàn)闉榱烁欆壽E需要用光束掃描整個(gè)物空間，并且裝置完成用光束掃描整個(gè)物空間要花較長(zhǎng)的時(shí)間。
這一問(wèn)題可以通過(guò)根據(jù)我們的另一項(xiàng)發(fā)明(參見(jiàn)日本專利公告No.2004-272001)的距離圖像傳感器解決。該傳感器包括光源和光探測(cè)元件，光源向物空間發(fā)射強(qiáng)度調(diào)制的光，光探測(cè)元件具有面對(duì)物空間設(shè)置的感光陣列。當(dāng)強(qiáng)度調(diào)制光發(fā)射向物空間時(shí)，就基于光探測(cè)元件的輸出建立起距離圖像。當(dāng)物空間中有至少一個(gè)實(shí)體物體時(shí)，距離圖像中的每個(gè)圖像元素都具有距實(shí)體物體的對(duì)應(yīng)距離值。每個(gè)距離值是從光源發(fā)射的光的相位與光探測(cè)元件的對(duì)應(yīng)像素所接收到的光的相位之間的差異獲得的。將每個(gè)像素響應(yīng)于光主要積聚電荷的時(shí)間周期(以下簡(jiǎn)稱“積聚周期”，“integration period”)設(shè)置為比強(qiáng)度調(diào)制光的一個(gè)周期更短的時(shí)間。
如果積聚周期時(shí)間較長(zhǎng)，就能夠降低在感光陣列處發(fā)生的散粒噪聲以提高S/N比。但是，在包括大量環(huán)境光噪聲(例如日照)的環(huán)境下光探測(cè)元件變得易于飽和。另一方面，如果積聚周期時(shí)間較短，光探測(cè)元件變得難于飽和。不過(guò)，S/N比下降且難以獲得正確的距離。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的在于，通過(guò)提高S/N比同時(shí)防止光探測(cè)元件飽和來(lái)提高距離測(cè)量的精確度。
本發(fā)明的距離圖像傳感器包括光源、光探測(cè)元件、傳感器控制級(jí)和圖像構(gòu)建級(jí)。光源根據(jù)特定頻率的調(diào)制信號(hào)向物空間發(fā)射強(qiáng)度調(diào)制光。光探測(cè)元件具有面向物空間設(shè)置的感光單元。每個(gè)感光單元在短于特定頻率的一個(gè)周期的積聚周期中從物空間接收光并響應(yīng)于來(lái)自空間的光量產(chǎn)生電荷。傳感器控制級(jí)進(jìn)行控制，以使感光單元的每個(gè)積聚周期與調(diào)制信號(hào)的特定相位同步。在對(duì)應(yīng)于特定頻率的一個(gè)或多個(gè)周期的探測(cè)周期之后，傳感器控制級(jí)還進(jìn)行控制，以從光探測(cè)元件拾取產(chǎn)生和存儲(chǔ)于光探測(cè)元件中的每處電荷。圖像構(gòu)建級(jí)基于由傳感器控制級(jí)拾取的每處電荷為距離圖像中的每個(gè)圖像元素計(jì)算距離值，然后構(gòu)建距離圖像。當(dāng)物空間中有至少一個(gè)實(shí)體物體時(shí)，距離值表示到達(dá)實(shí)體物體的距離。探測(cè)周期包括不同探測(cè)周期。所述圖像構(gòu)建級(jí)基于在所述不同探測(cè)周期的特定探測(cè)周期之后由所述傳感器控制級(jí)拾取的每處電荷為所述距離圖像中的每個(gè)圖像元素計(jì)算距離值。特定的探測(cè)周期是光探測(cè)元件在其間不會(huì)達(dá)到飽和的一個(gè)或多個(gè)探測(cè)周期之一，并且是這樣一個(gè)探測(cè)周期，期間與從物空間接收的光的量相關(guān)的值變成一個(gè)或多個(gè)探測(cè)周期中的最大值。
在該配置中，因?yàn)榛谂c特定探測(cè)周期同步拾取的每處電荷計(jì)算距離圖像中每個(gè)圖像元素的距離值并然后構(gòu)建距離圖像，因此有可能提高S/N比同時(shí)防止光探測(cè)元件飽和并提高距離測(cè)量的精確度。
在優(yōu)選實(shí)施例中，傳感器控制級(jí)進(jìn)行控制，以使感光單元的每個(gè)積聚周期與調(diào)制信號(hào)中彼此不同的一組相位中的每個(gè)同步。傳感器控制級(jí)還進(jìn)行控制，以在不同探測(cè)周期的至少特定探測(cè)周期之后在距離圖像的每個(gè)圖像元素之處拾取對(duì)應(yīng)于一組相位的一組電荷。圖像構(gòu)建級(jí)基于在特定探測(cè)周期之后在距離圖像中的每個(gè)圖像元素處拾取的一組電荷計(jì)算距離圖像中每個(gè)圖像元素的距離值。在這一配置中，可以基于對(duì)應(yīng)于一組相位的一組電荷計(jì)算距離值。
在增強(qiáng)實(shí)施例(enhanced embodiment)中，傳感器控制級(jí)還進(jìn)行控制，以在每個(gè)不同探測(cè)周期之后在距離圖像的每個(gè)圖像元素之處拾取對(duì)應(yīng)于一組相位的一組電荷。圖像構(gòu)建級(jí)從不同的探測(cè)周期中選擇特定的探測(cè)周期。圖像構(gòu)建級(jí)還基于在特定探測(cè)周期之后在距離圖像中的每個(gè)圖像元素處拾取的一組電荷計(jì)算距離圖像中每個(gè)圖像元素的距離值。所述特定探測(cè)周期為一個(gè)或多個(gè)探測(cè)周期之一，期間，從在每個(gè)所述不同探測(cè)周期之后在所述距離圖像中的每個(gè)圖像元素處拾取的一組電荷獲得的值不超過(guò)基于所述光探測(cè)元件的飽和電平預(yù)定的值，且所述特定探測(cè)周期為從一組電荷獲得的值變成一個(gè)或多個(gè)探測(cè)周期中的最大值的一個(gè)探測(cè)周期。根據(jù)本發(fā)明，有可能提高S/N比同時(shí)防止光探測(cè)元件飽和并提高距離測(cè)量的精確度。
在備選實(shí)施例中，所述特定探測(cè)周期為一個(gè)或多個(gè)探測(cè)周期之一，期間，在每個(gè)所述不同探測(cè)周期之后在所述距離圖像中的每個(gè)圖像元素處拾取的一組電荷的值不超過(guò)對(duì)應(yīng)于所述飽和電平的預(yù)定值，且所述特定探測(cè)周期為一組電荷的值變成一個(gè)或多個(gè)探測(cè)周期中的最大值的一個(gè)探測(cè)周期。根據(jù)本發(fā)明，有可能提高S/N比同時(shí)防止光探測(cè)元件飽和并提高距離測(cè)量的精確度。
在另一備選實(shí)施例中，所述特定探測(cè)周期為一個(gè)或多個(gè)探測(cè)周期之一，期間，在每個(gè)所述不同探測(cè)周期之后在所述距離圖像中的每個(gè)圖像元素處拾取的每組電荷的最大電荷值不超過(guò)基于所述飽和電平預(yù)定的最大閾值，且所述特定探測(cè)周期為所述最大電荷值變成一個(gè)或多個(gè)探測(cè)周期中的最大值的一個(gè)探測(cè)周期。根據(jù)本發(fā)明，有可能提高S/N比同時(shí)防止光探測(cè)元件飽和并提高距離測(cè)量的精確度。
在其他備選實(shí)施例中，所述特定探測(cè)周期為一個(gè)或多個(gè)探測(cè)周期之一，期間，在每個(gè)所述不同探測(cè)周期之后在所述距離圖像中的每個(gè)圖像元素處拾取的一組電荷的平均值不超過(guò)基于所述飽和電平預(yù)定的平均參考值，且所述特定探測(cè)周期為所述平均值變成一個(gè)或多個(gè)探測(cè)周期中的最大值的一個(gè)探測(cè)周期。在這種配置中，有可能考慮來(lái)自物空間的強(qiáng)度調(diào)制光和環(huán)境光成分以區(qū)分光探測(cè)元件是否飽和。
在另一增強(qiáng)實(shí)施例中，當(dāng)沒(méi)有選擇特定探測(cè)周期或者作為特定探測(cè)周期的第一特定探測(cè)周期短于預(yù)定長(zhǎng)度時(shí)，在未選擇特定探測(cè)周期或選擇了短于預(yù)定長(zhǎng)度的第一特定探測(cè)周期的特定圖像元素的一組相位的每個(gè)或多個(gè)相位處，圖像構(gòu)建級(jí)從不同的探測(cè)周期中選擇第二特定探測(cè)周期。圖像構(gòu)建級(jí)然后基于相應(yīng)第二特定探測(cè)周期的長(zhǎng)度比修正從在第二特定探測(cè)周期之后針對(duì)特定圖像元素拾取的一組電荷獲得的一個(gè)或多個(gè)值。圖像構(gòu)建級(jí)然后計(jì)算一組值并基于一組值計(jì)算特定圖像元素的距離值。所述第二特定探測(cè)周期是一個(gè)或多個(gè)這樣的探測(cè)周期之一，期間，從對(duì)應(yīng)于所述一組相位的一個(gè)或多個(gè)相位的電荷獲得的值不超過(guò)基于所述飽和電平預(yù)定的值，所述第二特定探測(cè)周期并且是這樣的一個(gè)探測(cè)周期，期間從電荷獲得的值變成一個(gè)或多個(gè)探測(cè)周期的最大值。在這種配置中，存在這樣的可能性，即，即使在沒(méi)有選擇第一特定探測(cè)周期時(shí)也能夠計(jì)算距離值。此外，當(dāng)?shù)谝惶囟ㄌ綔y(cè)周期短于預(yù)定長(zhǎng)度時(shí)，有可能利用在長(zhǎng)于第一特定探測(cè)周期的探測(cè)周期期間獲得的可用電荷的值。結(jié)果，有可能抑制散粒噪聲的影響以提高測(cè)量精度。
在另一增強(qiáng)實(shí)施例中，圖像構(gòu)建級(jí)通過(guò)將傳感器控制級(jí)從一組電荷獲得的至少一個(gè)值應(yīng)用于關(guān)于每個(gè)感光單元所接收的光量的函數(shù)來(lái)計(jì)算比較值。然后圖像構(gòu)建級(jí)將比較值與預(yù)定閾值比較來(lái)選擇特定探測(cè)周期。在這種配置中，例如，如果比較值小于預(yù)定閾值，就可以從不同探測(cè)周期中選擇長(zhǎng)探測(cè)周期作為特定探測(cè)周期。此外，如果比較值大于預(yù)定閾值，就可以從不同探測(cè)周期中選擇短探測(cè)周期作為特定探測(cè)周期。
在備選實(shí)施例中，比較值是對(duì)應(yīng)于特定頻率的一個(gè)或多個(gè)周期期間每個(gè)感光單元接收的每一光量的每處電荷的平均值。在這種配置中，有可能考慮來(lái)自物空間的強(qiáng)度調(diào)制光和環(huán)境光成分以區(qū)分光探測(cè)元件是否飽和。
在另一增強(qiáng)實(shí)施例中，當(dāng)未計(jì)算所述距離圖像中特定圖像元素的距離值時(shí)，所述圖像構(gòu)建級(jí)為所述特定圖像元素分配備用值。在這種配置中，當(dāng)不能為特定圖像元素從不同探測(cè)周期中選擇特定探測(cè)周期時(shí)，有可能通過(guò)向特定圖像元素分配備用值而構(gòu)建沒(méi)有誤差的距離圖像。
在備選實(shí)施例中，備用值是特定圖像元素的過(guò)去的距離值。在這種配置中，如果距離圖像傳感器位于距離變化很小的環(huán)境中，就能夠把適當(dāng)?shù)木嚯x分配給特定圖像元素。
在另一備選實(shí)施例中，備用值是特定圖像元素周圍的每個(gè)圖像元素的距離值的平均值。在這種配置中，就可以把具有連續(xù)性的適當(dāng)距離值分配給特定圖像元素。
在其他增強(qiáng)實(shí)施例中，圖像構(gòu)建級(jí)計(jì)算在距離圖像中的每個(gè)圖像元素處的一組積聚電荷并基于每一組積聚電荷為距離圖像中的每個(gè)圖像元素計(jì)算距離值。在所述一組相位的每一相同相位處把多個(gè)特定探測(cè)周期中的每處電荷累加起來(lái)獲得該一組積聚電荷。在這種配置中，由于有可能相對(duì)地減少在每個(gè)特定探測(cè)周期中接收的光量，能夠防止光探測(cè)元件的飽和。
在其他增強(qiáng)實(shí)施例中，光探測(cè)元件包括像素，每個(gè)像素由感光單元中兩個(gè)或更多相鄰的感光單元構(gòu)成。每個(gè)像素主要與每個(gè)小組的兩個(gè)或更多相位同步在其兩個(gè)或更多相鄰感光單元處產(chǎn)生和積聚兩處或更多處電荷，所述小組通過(guò)將一組相位分成小組獲得，每個(gè)小組分別包括兩個(gè)或更多相位。傳感器控制級(jí)進(jìn)行控制，以針對(duì)諸小組的對(duì)應(yīng)小組的每個(gè)相位改變每個(gè)像素中的兩個(gè)或更多相鄰感光單元的每個(gè)積聚周期的同步時(shí)機(jī)，以便與相鄰感光單元互換相應(yīng)小組的每個(gè)相位。傳感器控制級(jí)還進(jìn)行控制，以在所述不同探測(cè)周期的至少特定探測(cè)周期之后，拾取在每個(gè)像素處在對(duì)應(yīng)于每個(gè)小組的每個(gè)相位的每個(gè)積聚周期期間主要產(chǎn)生和積聚的每處電荷。圖像構(gòu)建級(jí)把傳感器控制級(jí)在每個(gè)像素處拾取的每處電荷與對(duì)應(yīng)于一組相位的一組電荷組合。然后圖像構(gòu)建級(jí)基于該一組電荷為距離圖像中的每個(gè)像素計(jì)算距離值。在這種配置中，有可能保證從由相鄰感光單元構(gòu)成的每個(gè)像素獲得的距離值的可靠性，因?yàn)橛锌赡軒缀跬耆上噜徃泄鈫卧拿總€(gè)位置的差異導(dǎo)致的誤差。
在其他增強(qiáng)實(shí)施例中，把多個(gè)相鄰的感光單元設(shè)置為運(yùn)算單元。傳感器控制級(jí)在每一特定探測(cè)周期把運(yùn)算單元的每個(gè)感光單元的積聚周期變成一組相位的不同相位的積聚周期。圖像構(gòu)建級(jí)從使用在感光單元從物空間接收光的時(shí)間期間內(nèi)累加電荷獲得的距離中計(jì)算出距離圖像中的圖像元素的值。在相位的所有積聚周期的每個(gè)中接收同樣次數(shù)的光。在這種配置中，當(dāng)不同的感光單元同步于特定探測(cè)周期中的調(diào)制信號(hào)的不同相位在積聚周期期間接收光時(shí)，在累加的電荷中不包括運(yùn)算單元的多個(gè)感光單元的位置信息，以便找到距離。因此，所獲得的距離的可靠性變高了。


現(xiàn)在將更詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。參考以下詳細(xì)說(shuō)明和附圖本發(fā)明的其他特征和優(yōu)勢(shì)將變得更好理解，其中圖1為根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的距離圖像傳感器的方框圖；圖2示出了第一實(shí)施例的距離圖像傳感器的操作；圖3A示出了在第一實(shí)施例的距離圖像傳感器中對(duì)應(yīng)于一個(gè)感光單元的區(qū)域；圖3B示出了對(duì)應(yīng)于感光單元的區(qū)域；
圖4為第一實(shí)施例的距離圖像傳感器中的拾取單元(pickup unit)的示意圖；圖5A示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的距離圖像傳感器的操作；圖5B示出了第二實(shí)施例的距離圖像傳感器的另一種操作；圖6示出了第二實(shí)施例的距離圖像傳感器的操作；圖7示出了第二實(shí)施例的距離圖像傳感器的操作；圖8A示出了備選實(shí)施例的操作；圖8B示出了備選實(shí)施例的另一種操作；圖9為根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的距離圖像傳感器中的圖像構(gòu)建級(jí)(image construction stage)的方框圖；以及圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施例的距離圖像傳感器的操作。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的距離圖像傳感器。該傳感器包括光源11、光學(xué)系統(tǒng)12、光探測(cè)元件13、傳感器控制級(jí)(sensor control stage)14和圖像構(gòu)建級(jí)15。
光源11用例如排列在平面上的LED陣列、半導(dǎo)體激光器和發(fā)散透鏡等構(gòu)建，以便提供足夠的光強(qiáng)度。如圖2所示，光源11根據(jù)來(lái)自傳感器控制級(jí)14的特定頻率的調(diào)制信號(hào)調(diào)制光的強(qiáng)度I1，以向物空間發(fā)射正弦強(qiáng)度調(diào)制的光。不過(guò)，不限于此，強(qiáng)度調(diào)制光的強(qiáng)度波形可以是例如三角波、鋸齒波等形狀。此外，光源11可以包括紅外LED陣列、紅外半導(dǎo)體激光器和發(fā)散透鏡等。
光學(xué)系統(tǒng)12是由例如透鏡等構(gòu)建的接收光學(xué)系統(tǒng)，將來(lái)自物空間的光聚焦到光探測(cè)元件13的接收表面(每個(gè)感光單元131)中。例如，設(shè)置光學(xué)系統(tǒng)12使得其光軸和元件13的接收表面正交。不過(guò)，系統(tǒng)12可以包括透鏡、紅外傳輸濾光鏡等。
光探測(cè)元件13形成于半導(dǎo)體器件中并包括感光單元(每個(gè)均由131表示)、靈敏度控制單元(132)、積聚單元(133)和拾取單元134。每個(gè)感光單元131、每個(gè)靈敏度控制單元132和每個(gè)積聚單元133構(gòu)成二維感光陣列，該陣列設(shè)置為經(jīng)由光學(xué)系統(tǒng)12面對(duì)物空間。
如圖3A和3B所示，每個(gè)感光單元131通過(guò)在半導(dǎo)體襯底中的雜質(zhì)摻雜半導(dǎo)體層13a形成為例如100×100感光陣列的感光元件。單元131以對(duì)應(yīng)的靈敏度控制單元132所控制的感光靈敏度生成數(shù)量響應(yīng)于來(lái)自物空間的光量的電荷。例如，半導(dǎo)體層13a為n型且所產(chǎn)生的電荷源自于電子。
當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)12的光軸與接收表面成直角時(shí)，能夠?qū)⒃摴廨S以及接收表面的垂直(長(zhǎng)度)方向和水平(寬度)方向的兩個(gè)軸看作正交坐標(biāo)系的三個(gè)軸。而且，系統(tǒng)12的中心被看作正交坐標(biāo)系的原點(diǎn)。在這種情況下，每個(gè)感光單元131生成數(shù)量響應(yīng)于來(lái)自由方位角和仰角(anglles of azimuth andelevation)所表示的方向的光的量的電荷。當(dāng)物空間中有至少一個(gè)實(shí)體物體時(shí)，從光源11發(fā)出的光在實(shí)體物體處被反射并然后被每個(gè)單元131接收。因此，如圖2所示的單元131接收延遲了對(duì)應(yīng)于到實(shí)體物體并返回的相位Ψ的強(qiáng)度調(diào)制光，然后產(chǎn)生數(shù)量響應(yīng)于其強(qiáng)度I2的電荷。強(qiáng)度調(diào)制光表示為I2·sin(ωt-Ψ)+C， (1)其中ω為角頻率，C是把強(qiáng)度I2的平均值加到環(huán)境光成分值上得到的值。
靈敏度控制單元132是利用經(jīng)由絕緣膜(氧化膜)13e而層疊在半導(dǎo)體層13a的表面上的控制電極(13b)構(gòu)建的。單元132根據(jù)來(lái)自傳感器控制級(jí)14的靈敏度控制信號(hào)控制相應(yīng)感光單元131的靈敏度。例如，如圖3A和3B所示，單元132由五個(gè)控制電極13b-1、13b-2、13b-3、13b-4和13b-5構(gòu)建。每個(gè)電極都被施以電壓(+V，0V)，作為當(dāng)所產(chǎn)生的電荷源自于例如電子時(shí)的靈敏度控制信號(hào)。+V為預(yù)定的正電壓。電極13b在左右方向的寬度尺寸設(shè)為約1μm。電極13b和膜13e由對(duì)光源11的光半透明的的材料形成。
積聚單元133包括勢(shì)阱(耗盡層)13c，其響應(yīng)于施加到相應(yīng)的每個(gè)控制電極13b的靈敏度控制信號(hào)而變化。單元133在阱13c附近俘獲并積聚電子(e)。未積聚到單元133中的電子通過(guò)與空穴復(fù)合而消失。因此，有可能通過(guò)利用靈敏度控制信號(hào)改變阱13c區(qū)域的尺寸來(lái)控制光探測(cè)元件13的感光靈敏度。例如，圖3A的狀態(tài)中的靈敏度高于圖3B的狀態(tài)。
如圖4所示，例如，拾取單元134具有類似于幀轉(zhuǎn)移(FT)型CCD圖像傳感器的構(gòu)造。在由感光單元構(gòu)建的圖像拾取區(qū)域A1和鄰接區(qū)域A1的光屏蔽存儲(chǔ)區(qū)域A2中，在每一垂直(長(zhǎng)度)方向連續(xù)成一體的半導(dǎo)體層13a被用作每處電荷沿垂直方向的轉(zhuǎn)移路徑。垂直方向?qū)?yīng)于圖3A和3B的左右方向。
拾取單元134由存儲(chǔ)區(qū)域A2、每個(gè)轉(zhuǎn)移路徑和作為CCD的水平轉(zhuǎn)移寄存器13d構(gòu)建，水平轉(zhuǎn)移寄存器13d從每個(gè)轉(zhuǎn)移路徑的一端接收電荷以沿著水平方向轉(zhuǎn)移每處電荷。在垂直消隱期(vertical blanking period)內(nèi)執(zhí)行一次從圖像拾取區(qū)域A1到區(qū)域A2的每處電荷(each electric charge)的轉(zhuǎn)移。即，在每處電荷積聚到每個(gè)勢(shì)阱13c中后，將不同于靈敏度控制信號(hào)的電壓起伏圖的電壓起伏圖(voltage pattern)施加到每個(gè)控制電極13b作為垂直轉(zhuǎn)移信號(hào)。因此，積聚到每個(gè)阱13c中的每處電荷被沿著垂直方向轉(zhuǎn)移。至于從水平轉(zhuǎn)移寄存器13d到圖像構(gòu)建級(jí)15的轉(zhuǎn)移，將水平轉(zhuǎn)移信號(hào)供應(yīng)給寄存器13d且在水平周期內(nèi)轉(zhuǎn)移一條水平線的每處電荷。不過(guò)，水平轉(zhuǎn)移寄存器可以沿著圖3A和3B的平面的法線方向轉(zhuǎn)移每處電荷。
傳感器控制級(jí)14是操作定時(shí)控制電路(operation timing control circuit)，控制光源11、每個(gè)靈敏度控制單元132和拾取單元134的操作定時(shí)。即，級(jí)14為光源11提供特定頻率(例如20MHz)的調(diào)制信號(hào)以控制強(qiáng)度調(diào)制光的強(qiáng)度改變時(shí)機(jī)。因?yàn)橛糜谇笆龉馔稻嚯x的傳輸時(shí)間是極短的時(shí)間，即，納秒級(jí)別。
傳感器控制級(jí)14也進(jìn)行控制以使每個(gè)感光單元131的積聚周期與調(diào)制信號(hào)的特定相位(例如，一組彼此不同的相位中的每個(gè))同步。在第一實(shí)施例中，如圖2和3A所示，級(jí)14分別將電壓+V和電壓0V施加到控制電極13b-2到13b-4以及電極13b-1和13b-5，以便使每個(gè)單元131的積聚周期Ti的起始時(shí)間與調(diào)制信號(hào)(cf.，I1)的0、90、180或270度的相位角同步。因此，在短于特定頻率的一個(gè)周期的積聚周期期間每個(gè)單元131的靈敏度變?yōu)楦哽`敏度。此外，如圖3B所示的級(jí)14與存儲(chǔ)周期同步分別將電壓+V和電壓0V施加到電極13b-3和電極13b-1、13b-2、13b-4和13b-5，該存儲(chǔ)周期是所述一個(gè)周期除去積聚周期之外的剩余周期。因此，在存儲(chǔ)周期期間每個(gè)單元131的靈敏度變?yōu)榈挽`敏度。因此，在元件13中，由單元131產(chǎn)生的部分電荷由積聚單元133(勢(shì)阱13c)以高靈敏度積聚，然后由單元133以低靈敏度存儲(chǔ)。
傳感器控制級(jí)14進(jìn)一步進(jìn)行控制，以與對(duì)應(yīng)于特定頻率的一個(gè)或多個(gè)周期的探測(cè)周期同步從元件13拾取產(chǎn)生和存儲(chǔ)于光探測(cè)元件13中的每處電荷。即，級(jí)14在垂直消隱期期間將垂直轉(zhuǎn)移信號(hào)提供給每個(gè)控制電極13b，還在水平周期期間將水平轉(zhuǎn)移信號(hào)提供給水平轉(zhuǎn)移寄存器13d。例如，在拾取周期(參見(jiàn)圖7中的TR1到TR4)期間與探測(cè)周期的終止時(shí)間同步拾取產(chǎn)生和存儲(chǔ)在元件13中的每處電荷。
圖像構(gòu)建級(jí)15由例如CPU、用于存儲(chǔ)程序等的存儲(chǔ)裝置等構(gòu)建。級(jí)15基于由傳感器控制級(jí)14拾取的每處電荷為距離圖像中的每個(gè)圖像元素計(jì)算距離值。當(dāng)物空間中有至少一個(gè)實(shí)體物體時(shí)，距離值表示到達(dá)實(shí)體物體的距離。級(jí)15然后用每個(gè)圖像元素的距離值構(gòu)建距離圖像。
對(duì)計(jì)算距離值的原理加以解釋。圖2的相位(相位差)Ψ對(duì)應(yīng)于在光探測(cè)元件13的接收表面和物空間中的實(shí)體物體之間的往返距離。因此，通過(guò)計(jì)算相位Ψ，有可能計(jì)算到達(dá)實(shí)體物體的距離。相位Ψ和實(shí)體物體的反射在用于積聚和拾取一組電荷的時(shí)間期間內(nèi)很少變化。在這種情況下，可以從方程(1)所表示的曲線的時(shí)間積分值(例如，Ti積分值Q0、Q1、Q2和Q3)來(lái)計(jì)算相位Ψ。時(shí)間積分值(所接收到的光的量)Q0、Q1、Q2和Q3的瞬時(shí)值q0、q1、q2和q3分別由以下給出q0＝I2·sin(-Ψ)+C＝-I2·sin(Ψ)+C，q1＝I2·sin(π/2-Ψ)+C＝-I2·cos(Ψ)+C，q2＝I2·sin(π-Ψ)+C＝I2·sin(Ψ)+C，以及q3＝I2·sin(3π/2-Ψ)+C＝-I2·cos(Ψ)+C。
因此，相位Ψ由以下的方程(2)給出，而且對(duì)時(shí)間積分值而言，有可能通過(guò)方程(2)獲得相位Ψ。
Ψ＝tan-1{(q2-q0)/(q1-q3)}(2)不過(guò)，當(dāng)強(qiáng)度調(diào)制光由I2·cos(ωt-Ψ)+C表示時(shí)，相位Ψ可以由Ψ＝tan-1{(q1-q3)/(q0-q2)}給出。當(dāng)相位Ψ的符號(hào)為負(fù)時(shí)，tan-1{…}中分母和分子的每一項(xiàng)的順序可以彼此互換或者可以使用絕對(duì)值。
在感光單元131正比于接收到的光量生成電荷的情況下，當(dāng)積聚單元133積聚對(duì)應(yīng)于Q0的電荷時(shí)，會(huì)積聚正比于αQ0+β(Q1+Q2+Q3)+βQx的電荷。α是在每個(gè)積聚周期Ti中對(duì)應(yīng)于Q0到Q3的靈敏度，β是存儲(chǔ)周期中的靈敏度，而Qx是在存儲(chǔ)周期中接收到的光的量。當(dāng)單元131還積聚對(duì)應(yīng)于Q2的電荷時(shí)，就積聚了正比于αQ2+β(Q0+Q1+Q2)+βQx的電荷。由于Q2-Q0＝(α-β)(Q2-Q0)且Q1-Q3＝(α-β)(Q1-Q3)，無(wú)論在積聚單元(參照方程(2))中是否混合了不期望的電荷，(Q2-Q0)/(Q1-Q3)在理論上都不變。因此，即使在積聚單元中混入了不希望出現(xiàn)的電荷，對(duì)應(yīng)的圖像元素的相位Ψ仍不變。
在第一實(shí)施例中，探測(cè)周期包括不同的探測(cè)周期。例如，不同的探測(cè)周期是長(zhǎng)探測(cè)周期和短于長(zhǎng)探測(cè)周期的短探測(cè)周期。將短探測(cè)周期設(shè)置為對(duì)應(yīng)于特定頻率的一個(gè)或多個(gè)周期的時(shí)間期間。而且，圖像拾取區(qū)域A1中的每個(gè)像素由例如四個(gè)相鄰的感光單元構(gòu)成。而且，傳感器控制級(jí)14進(jìn)行控制，以與每個(gè)不同探測(cè)周期同步在光探測(cè)元件(圖像拾取區(qū)域A1)的每個(gè)像素處拾取對(duì)應(yīng)于一組相位的一組電荷。不過(guò)，不限于此，每個(gè)像素可以包括一個(gè)感光單元，且傳感器控制級(jí)可以進(jìn)行控制，以與至少四個(gè)周期同步，在每個(gè)像素處分別拾取對(duì)應(yīng)于該一組相位的一組電荷。
圖像構(gòu)建級(jí)15從不同的探測(cè)周期中選擇特定的探測(cè)周期。然后級(jí)15基于與特定探測(cè)周期同步在每個(gè)像素處拾取的一組電荷計(jì)算距離圖像中每個(gè)圖像元素的距離值。特定的探測(cè)周期是光探測(cè)元件13在其間不會(huì)達(dá)到飽和的一個(gè)或多個(gè)探測(cè)周期之一，且是這樣一個(gè)探測(cè)周期，期間與從物空間接收的光的量相關(guān)的值變成一個(gè)或多個(gè)探測(cè)周期中的最大值。與接收的光的量相關(guān)的值是例如從一組電荷獲得的值。
因此，圖像構(gòu)建級(jí)15由保持單元(hold unit)151和152、選擇單元153以及運(yùn)算單元154構(gòu)建。單元151和152用存儲(chǔ)器構(gòu)建，存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換每處電荷(模擬信號(hào))而獲得的每個(gè)數(shù)值。單元151臨時(shí)保持由傳感器控制級(jí)14與長(zhǎng)探測(cè)周期同步在每個(gè)像素拾取的一組電荷(數(shù)字值，digital value)。單元152臨時(shí)保持由級(jí)14與短探測(cè)周期同步在每個(gè)像素拾取的一組電荷(數(shù)字值)。
選擇單元153在每一保持單元151和152中的每一組電荷(數(shù)值)處從長(zhǎng)探測(cè)周期和短探測(cè)周期中選擇特定探測(cè)周期。如果從單元151獲得的一組電荷的值不超過(guò)對(duì)應(yīng)于光探測(cè)元件13的飽和電平的預(yù)定值，則選擇對(duì)應(yīng)于單元151的長(zhǎng)探測(cè)周期作為特定探測(cè)周期。如果一組電荷的值超過(guò)預(yù)定值，就不選擇長(zhǎng)探測(cè)周期。在這種情況下，如果從單元152獲得的對(duì)應(yīng)一組電荷的值不超過(guò)預(yù)定值，則選擇對(duì)應(yīng)于單元152的短探測(cè)周期作為特定探測(cè)周期。
只要選擇了特定探測(cè)周期，運(yùn)算單元154就基于對(duì)應(yīng)于特定探測(cè)周期的一組電荷(數(shù)字值)計(jì)算對(duì)應(yīng)于拾取該一組電荷的像素的圖像元素的距離值。
現(xiàn)在解釋第一實(shí)施例的操作。傳感器控制級(jí)14控制光探測(cè)元件13的靈敏度，以把在每個(gè)不同探測(cè)周期期間在每個(gè)感光單元131產(chǎn)生的電荷積聚到積聚單元133中。例如，當(dāng)把對(duì)應(yīng)于時(shí)間積分值(所接收的光量)Q0的電荷積聚到單元133中時(shí)，級(jí)14在對(duì)應(yīng)于Q0的積聚周期Ti期間提高單元133的靈敏度。級(jí)14還在除了周期Ti之外的所有(存儲(chǔ)周期)期間降低單元133的靈敏度。因此，能夠?qū)?duì)應(yīng)于Q0的電荷積聚和存儲(chǔ)到單元133中。類似地，有可能將對(duì)應(yīng)于每個(gè)時(shí)間積分值的電荷積聚和存儲(chǔ)到每個(gè)單元133中。而且，可能會(huì)使信號(hào)電荷(對(duì)應(yīng)于強(qiáng)度調(diào)制光的電荷)與噪聲電荷(對(duì)應(yīng)于環(huán)境光成分和產(chǎn)生于元件13之內(nèi)的散粒噪聲的電荷)之比變大。因此，獲得大的S/N比。
為了拾取積聚到每個(gè)積聚單元133中的電荷，傳感器控制級(jí)14在長(zhǎng)探測(cè)周期或短探測(cè)周期之后在垂直消隱期期間將垂直轉(zhuǎn)移信號(hào)提供給每個(gè)控制電極13b。級(jí)14也在水平周期內(nèi)將水平轉(zhuǎn)移信號(hào)提供給水平轉(zhuǎn)移寄存器13d。因此，由保持單元151保持在長(zhǎng)探測(cè)周期期間積聚和存儲(chǔ)的每處電荷。此外，由保持單元152保持在短探測(cè)周期期間積聚和存儲(chǔ)的每處電荷。
選擇單元153在每一保持單元151和152中的每一組電荷處從長(zhǎng)探測(cè)周期和短探測(cè)周期中選擇特定探測(cè)周期。一旦選擇了特定探測(cè)周期，運(yùn)算單元154就基于對(duì)應(yīng)于特定探測(cè)周期的每個(gè)像素的一組電荷計(jì)算每個(gè)像素的距離值。然后，構(gòu)建距離圖像。
圖5A和5B示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的距離圖像傳感器的操作。在第二實(shí)施例的距離圖像傳感器中，兩個(gè)沿著垂直方向的相鄰感光單元231和231被用作一個(gè)像素。而且，在每個(gè)像素處提供了溢漏(overflow drain)。
如果感光單元產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于Q0-Q3的電荷，視線方向的分辨率就變高。但是發(fā)生了時(shí)間差的問(wèn)題，因?yàn)閷?duì)于每處對(duì)應(yīng)于Q0-Q3的電荷需要至少一個(gè)特定探測(cè)周期。反之，如果四個(gè)感光單元分別產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于Q0-Q3的電荷，就有可能同步于至少該特定探測(cè)周期拾取對(duì)應(yīng)于Q0-Q3的電荷，因此時(shí)間差變小。不過(guò)，視線方向的分辨率變低。
在如圖5A和5B所示的第二實(shí)施例中，兩個(gè)感光單元231和231用于一個(gè)像素，以便解決該問(wèn)題。在第一實(shí)施例的圖3A和3B中，在感光單元131處產(chǎn)生電荷的時(shí)候，在兩邊的兩個(gè)控制電極13b-1和13b-5具有形成勢(shì)壘的功能，用于防止部分電荷流入每一相鄰的感光單元131中。在第二實(shí)施例中，由于任意感光單元231在相鄰感光單元231和231的勢(shì)阱23c和23c之間形成勢(shì)壘，因此對(duì)每個(gè)感光單元231提供了三個(gè)控制電極。因此，對(duì)每個(gè)像素提供了六個(gè)控制電極23b-1、23b-2、23b-3、23b-4、23b-5和23b-6。
第二實(shí)施例的傳感器控制級(jí)進(jìn)行控制，以與每個(gè)不同探測(cè)周期同步在距離圖像的每個(gè)圖像元素處拾取對(duì)應(yīng)于調(diào)制信號(hào)的一組相位的一組電荷。按照長(zhǎng)探測(cè)周期TL1、短探測(cè)周期TS1、長(zhǎng)探測(cè)周期TL2和短探測(cè)周期TS2的順序執(zhí)行如圖7所示的每個(gè)不同探測(cè)周期的同步。
現(xiàn)在解釋第二實(shí)施例的操作。如圖5到7所示，在長(zhǎng)探測(cè)周期TL1中，在對(duì)應(yīng)于Q0的積聚周期Ti期間，分別將電壓+V和電壓0V施加到由23b-1、23b-2、23b-3和23b-5以及由23b-4和23b-6表示的控制電極。然后，在對(duì)應(yīng)于Q2的積聚周期Ti期間把電壓+V和電壓0V施加到分別由23b-2、23b-4、23b-5和23b-6表示的電極以及23b-1和23b-3表示的電極。此外，在對(duì)應(yīng)于除了上述周期之外的所有(存儲(chǔ)周期)期間，把電壓+V和電壓0V分別施加到由23b-2和23b-5以及由23b-1、23b-3、23b-4和23b-6表示的電極。因此，與周期TL1同步在每個(gè)像素處產(chǎn)生并積聚了對(duì)應(yīng)于Q0和Q2的電荷。
在拾取(讀取)周期TR1中，對(duì)應(yīng)于Q0和Q2的每個(gè)像素的電荷被從拾取區(qū)域A1轉(zhuǎn)移到存儲(chǔ)區(qū)域A2。即，如果對(duì)應(yīng)于Q0的電荷被積聚到對(duì)應(yīng)于電極23b-1、23b-2和23b-3的勢(shì)阱23c中，然后對(duì)應(yīng)于Q2的電荷被積聚到對(duì)應(yīng)于電極23b-4、23b-5和23b-6的勢(shì)阱23c中，就拾取對(duì)應(yīng)于Q0和Q2的電荷以在對(duì)應(yīng)于長(zhǎng)探測(cè)周期的保持單元中保持。
在該操作之后，當(dāng)前的探測(cè)周期變?yōu)槎烫綔y(cè)周期TS1，且然后執(zhí)行與長(zhǎng)探測(cè)周期TL1相同的操作。因此，與周期TS1同步在每個(gè)像素處產(chǎn)生并積聚了對(duì)應(yīng)于Q0和Q2的電荷。在拾取周期TR2(等于TR1)中，在每個(gè)像素處拾取對(duì)應(yīng)于Q0和Q2的電荷以在對(duì)應(yīng)于短探測(cè)周期的保持單元處保持。
在此操作之后，當(dāng)前探測(cè)周期變?yōu)殚L(zhǎng)探測(cè)周期TL2(等于TL1)，而且用于施加圖5A和5B的每個(gè)電壓起伏圖的時(shí)機(jī)被偏移90度，然后執(zhí)行與長(zhǎng)探測(cè)周期TL1相同的操作。因此，與周期TL2同步在每個(gè)像素處產(chǎn)生并積聚了對(duì)應(yīng)于Q1和Q3的電荷。在拾取周期TR3(等于TR1)中，在每個(gè)像素處拾取對(duì)應(yīng)于Q1和Q3的電荷以在對(duì)應(yīng)于長(zhǎng)探測(cè)周期的保持單元處保持。
在該操作之后，當(dāng)前的探測(cè)周期變?yōu)槎烫綔y(cè)周期TS2(等于TS1)，且然后執(zhí)行與長(zhǎng)探測(cè)周期TL2相同的操作。因此，與周期TS2同步在每個(gè)像素處產(chǎn)生并積聚了對(duì)應(yīng)于Q1和Q3的電荷。在拾取周期TR4(等于TR1)中，在每個(gè)像素處拾取對(duì)應(yīng)于Q1和Q3的電荷以在對(duì)應(yīng)于短探測(cè)周期的保持單元處保持。
在第二實(shí)施例中，有可能在每個(gè)操作周期(operation period)TP1和TP2獲得對(duì)應(yīng)于長(zhǎng)探測(cè)周期的一組電荷和對(duì)應(yīng)于短探測(cè)周期的一組電荷。在這種情況下，如果把操作周期TP1和TP2設(shè)置為短于1/60秒的時(shí)間周期，就以30幀每秒獲得了距離圖像。
在備選實(shí)施例中，圖像構(gòu)建級(jí)的選擇單元在距離圖像的每一圖像元素處從對(duì)應(yīng)于長(zhǎng)探測(cè)周期的保持單元中的每處電荷(數(shù)字值)獲得最大電荷值。如果最大電荷值不超過(guò)基于光探測(cè)元件的飽和電平預(yù)定的最大閾值，則選擇單元選擇長(zhǎng)探測(cè)周期作為特定探測(cè)周期。如果最大電荷值超過(guò)最大閾值，則選擇單元在對(duì)應(yīng)于短探測(cè)周期的保持單元中從每處電荷獲得最大電荷值。如果對(duì)應(yīng)于短探測(cè)周期的最大電荷值不超過(guò)最大閾值，則選擇單元選擇短探測(cè)周期作為特定探測(cè)周期。即，該特定探測(cè)周期是一個(gè)或多個(gè)這樣的探測(cè)周期之一，在該探測(cè)周期期間，由每個(gè)保持單元所保持的一組電荷的每組的最大電荷值不超過(guò)最大閾值，該特定探測(cè)周期還是這樣一個(gè)探測(cè)周期，期間，最大電荷值變成所述一個(gè)或多個(gè)探測(cè)周期中的最大值。短探測(cè)周期被設(shè)置為每個(gè)最大電荷值在使用環(huán)境下在其間不超過(guò)最大閾值的時(shí)間周期。
在另一備選實(shí)施例中，圖像構(gòu)建級(jí)的選擇單元在距離圖像中的每個(gè)圖像元素處計(jì)算由對(duì)應(yīng)于長(zhǎng)探測(cè)周期的保持單元所保持的一組電荷的平均值。如果平均值不超過(guò)基于光探測(cè)元件的飽和電平預(yù)定的平均參考值，則選擇單元選擇長(zhǎng)探測(cè)周期作為特定探測(cè)周期。如果平均值超過(guò)平均參考值，則選擇單元計(jì)算由對(duì)應(yīng)于短探測(cè)周期的保持單元所保持的一組電荷的平均值。如果對(duì)應(yīng)于短探測(cè)周期的平均值不超過(guò)平均參考值，則選擇單元選擇短探測(cè)周期作為特定探測(cè)周期。即，該特定探測(cè)周期是一個(gè)或多個(gè)這樣的探測(cè)周期之一，在該探測(cè)周期期間，由每個(gè)保持單元所保持的一組電荷的平均值不超過(guò)平均參考值，該特定探測(cè)周期還是這樣一個(gè)探測(cè)周期，期間，平均值變成所述一個(gè)或多個(gè)探測(cè)周期中的最大值。每個(gè)平均值對(duì)應(yīng)于響應(yīng)于來(lái)自物空間的強(qiáng)度調(diào)制光的每處電荷與響應(yīng)于環(huán)境光成分的每處電荷的平均。因此，有可能區(qū)分出光探測(cè)元件是否飽和。每個(gè)探測(cè)周期優(yōu)選設(shè)置為可以忽略環(huán)境光成分波動(dòng)的時(shí)間周期。
在優(yōu)選實(shí)施例中，取代圖5A的電壓起伏圖，如圖8A所示，傳感器控制級(jí)將電壓+V施加到控制電極23b-1、23b-2和23b-3，將+V和0V之間的電壓施加到電極23b-5，還將電壓0V施加到電極23b-4和23b-6。同樣，取代圖5B的電壓起伏圖，如圖8B所示，傳感器控制級(jí)將+V和0V之間的電壓施加到控制電極23b-2，將電壓+V施加到控制電極23b-4、23b-5和23b-6，還將電壓0V施加到電極23b-1和23b-3。于是，如果用于主要積聚電荷的勢(shì)阱深于用于主要存儲(chǔ)電荷的勢(shì)阱，則在對(duì)應(yīng)于電壓0V的每個(gè)電極的區(qū)域產(chǎn)生的電荷就容易流入更深的勢(shì)阱中。結(jié)果，有可能減小流入用于存儲(chǔ)電荷的勢(shì)阱中的噪聲分量。
在其他備選實(shí)施例中，多次連續(xù)執(zhí)行與每個(gè)探測(cè)周期的同步。在這種情況下，與每個(gè)探測(cè)周期同步拾取的兩處電荷在每一相同的連續(xù)探測(cè)周期處被累加或平均。例如，多次連續(xù)執(zhí)行長(zhǎng)探測(cè)周期TL1和拾取周期TR1。與長(zhǎng)探測(cè)周期TL1同步拾取的對(duì)應(yīng)于Q0和Q2的電荷在每一連續(xù)的探測(cè)周期TL1處分別被累加或平均。根據(jù)該實(shí)施例，由于有可能相對(duì)地減少在每個(gè)探測(cè)周期中接收的光量，能夠防止光探測(cè)元件的飽和。
在根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例中，當(dāng)沒(méi)有選擇特定探測(cè)周期或者作為特定探測(cè)周期的第一特定探測(cè)周期是短于預(yù)定長(zhǎng)度的短探測(cè)周期時(shí)，在未選擇特定探測(cè)周期或選擇了短探測(cè)周期的特定圖像元素的一組相位的每?jī)蓚€(gè)相位處，圖像構(gòu)建級(jí)從不同的探測(cè)周期中選擇第二特定探測(cè)周期。
在圖7的例子中，當(dāng)在長(zhǎng)探測(cè)周期TL1(Q0，Q2)中的每處電荷的值小于基于光探測(cè)元件的飽和電平預(yù)定的值(例如飽和閾值)，并且在長(zhǎng)探測(cè)周期TL2(Q1，Q3)中的每處電荷的值大于該飽和閾值時(shí)，不選擇特定探測(cè)周期或者選擇短探測(cè)周期。在這種情況下，如果在短探測(cè)周期TS2(Q1，Q3)中的每處電荷的值小于飽和閾值，圖像構(gòu)建級(jí)選擇長(zhǎng)探測(cè)周期TL1和短探測(cè)周期TS2。即，該第二特定探測(cè)周期是一個(gè)或多個(gè)這樣的探測(cè)周期之一，在該探測(cè)周期期間，從對(duì)應(yīng)于一組相位的兩個(gè)相位的電荷獲得的值不超過(guò)例如飽和閾值，該第二特定探測(cè)周期還是這樣的一個(gè)探測(cè)周期，期間從電荷獲得的值變成一個(gè)或多個(gè)探測(cè)周期的最大值。
圖像構(gòu)建級(jí)然后基于相應(yīng)的第二特定探測(cè)周期的長(zhǎng)度比(rate oflength)修正與第二特定探測(cè)周期同步從特定圖像元素的一組電荷中獲得的兩個(gè)值，并計(jì)算一組值。在前述例的情況下，基于相應(yīng)的短特定探測(cè)周期TS2的長(zhǎng)度比(TL1/TS2)修正短探測(cè)周期TS2(Q1，Q3)中的每處電荷的值。通過(guò)試驗(yàn)預(yù)先獲得長(zhǎng)度比和每處電荷比之間的關(guān)系。
圖像構(gòu)建級(jí)然后基于一組值計(jì)算特定圖像元素的距離值。因此，存在這樣的可能性，即，即使在沒(méi)有選擇第一特定探測(cè)周期時(shí)也能夠計(jì)算距離值。而且，當(dāng)短探測(cè)周期被選擇為第一特定探測(cè)周期時(shí)，有可能利用在長(zhǎng)探測(cè)周期中而不是短探測(cè)周期中獲得的可用電荷的值。結(jié)果，有可能抑制散粒噪聲的影響以提高測(cè)量精度。
在根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例中，把對(duì)應(yīng)于由傳感器控制級(jí)拾取的一組電荷的每個(gè)值代入關(guān)于由每個(gè)感光單元接收的光量的函數(shù)的每個(gè)變量，由此圖像構(gòu)建級(jí)計(jì)算出比較值(comparison value)。然后圖像構(gòu)建級(jí)通過(guò)將比較值與預(yù)定閾值比較來(lái)選擇特定探測(cè)周期。
例如，比較值是對(duì)應(yīng)于在特定頻率的調(diào)制信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)周期期間內(nèi)由每個(gè)感光單元所接收的每個(gè)光量的每處電荷的平均值，并且通過(guò)(Q0+Q1+Q2+Q3)/4來(lái)計(jì)算。也可以通過(guò)(Q0+Q2)/2或(Q1+Q3)/2來(lái)計(jì)算平均值。當(dāng)如圖2和6所示環(huán)境光成分在特定頻率的一個(gè)或多個(gè)周期期間不變時(shí)，平均值等價(jià)于把強(qiáng)度I2的平均值加到環(huán)境光成分上所得的值C，并為恒定值。因此，可以基于平均值選擇特定探測(cè)周期。例如，如果平均值大于預(yù)定的閾值，則選擇短探測(cè)周期作為特定探測(cè)周期。否則，選擇長(zhǎng)探測(cè)周期作為特定探測(cè)周期。而且，如果平均值小于比預(yù)定閾值小的下限值，就不選擇特定探測(cè)周期。因?yàn)閹缀鯖](méi)有來(lái)自物空間的光且沒(méi)有獲得適當(dāng)?shù)木嚯x值。
在優(yōu)選實(shí)施例中，傳感器控制級(jí)進(jìn)行控制，與通過(guò)平均值選擇的特定探測(cè)周期同步在距離圖像的每個(gè)圖像元素處拾取對(duì)應(yīng)于調(diào)制信號(hào)的一組相位的一組電荷。
在備選實(shí)施例中，當(dāng)沒(méi)有環(huán)境光成分或已知環(huán)境光成分時(shí)，將強(qiáng)度為I2的強(qiáng)度調(diào)制光的振幅A用作比較值。可以從每個(gè)光量Q0、Q1、Q2和Q3與以下方程計(jì)算振幅A。
A＝(1/2)·{(Q0-Q2)2+(Q1-Q3)2}1/2這個(gè)方程是從(Q0-Q2)2+(Q1-Q3)2＝4A2{sin2(Ψ)+cos2(Ψ)}＝4A2獲得的。如果振幅A大于預(yù)定的閾值，則選擇短探測(cè)周期作為特定探測(cè)周期。否則，選擇長(zhǎng)探測(cè)周期作為特定探測(cè)周期。而且，如果振幅A小于比預(yù)定閾值小的下限值，則不選擇特定探測(cè)周期，因?yàn)閬?lái)自物空間的光很少且未獲得適當(dāng)?shù)木嚯x。當(dāng)環(huán)境光成分未知時(shí)，通過(guò)進(jìn)一步使用值C有可能區(qū)分出光探測(cè)元件是否飽和。
在另一備選實(shí)施例中，把從振幅A和值C獲得的值，例如通過(guò)用值C除振幅A所得的值(A/C)用作比較值。值(A/C)對(duì)應(yīng)于接收到的強(qiáng)度調(diào)制光與第四實(shí)施例的平均值之比。如果比值高，距離值的精確度就變高。否則，距離值的精確度就變低。因此，如果值(A/C)大于預(yù)定的閾值，則選擇短探測(cè)周期作為特定探測(cè)周期。否則，選擇長(zhǎng)探測(cè)周期作為特定探測(cè)周期。而且，如果值(A/C)小于比預(yù)定閾值小的下限值，則不選擇特定探測(cè)周期，因?yàn)槲传@得適當(dāng)精度的距離值。通過(guò)進(jìn)一步使用值C有可能區(qū)分光探測(cè)元件是否飽和。
圖9示出了在根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的距離圖像傳感器中的圖像構(gòu)建級(jí)45。圖像構(gòu)建級(jí)45與在第一實(shí)施例一樣包括保持單元451和452、選擇單元453以及運(yùn)算單元454，還包括異常處理單元455。當(dāng)未計(jì)算距離圖像中特定圖像元素的距離值時(shí)，單元455為特定圖像元素分配備用值(alternatevalue)。
例如，當(dāng)由對(duì)應(yīng)于短探測(cè)周期的保持單元所保持的一組數(shù)值的和或最大值大于基于光探測(cè)元件的飽和電平預(yù)定的值，或者由對(duì)應(yīng)于長(zhǎng)探測(cè)周期的保持單元所保持的一組數(shù)值的和或最小值小于計(jì)算距離值所需的下限值時(shí)，就不為對(duì)應(yīng)的圖像元素選擇特定探測(cè)周期。備用值是比如到達(dá)物空間等的平均距離值的給定數(shù)值。因此，有可能不缺少距離值而構(gòu)建距離圖像。
在備選實(shí)施例中，備用值是特定圖像元素的過(guò)去的距離值。有效期與過(guò)去的距離值有關(guān)，只要沒(méi)過(guò)有效期，特定圖像元素的過(guò)去的距離值就被用作備用值。
在另一備選實(shí)施例中，備用值為特定圖像元素周圍的每個(gè)圖像元素的距離值的平均值。即使沒(méi)有計(jì)算特定圖像元素的距離值，也存在該特定圖像元素周圍的每個(gè)圖像元素的距離值已經(jīng)計(jì)算的情況。在這種情況下，使用平均值作為備用值，就能夠把具有連續(xù)性的適當(dāng)距離值分配給特定圖像元素。而且，可以根據(jù)優(yōu)先級(jí)順序把給定數(shù)值、過(guò)去的距離值或平均值用作備用值。
圖10示出了根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的距離圖像傳感器的操作。第六實(shí)施例的距離圖像傳感器特征在于傳感器控制級(jí)和圖像構(gòu)建級(jí)，這兩個(gè)級(jí)工作從而保證從由兩個(gè)相鄰感光單元構(gòu)成的每個(gè)像素獲得的距離值的可靠性。
第六實(shí)施例的光探測(cè)元件中的感光單元包括像素，每個(gè)像素都由兩個(gè)相鄰的感光單元構(gòu)成，與第二實(shí)施例相同。每個(gè)像素與每小組(group)的兩個(gè)相位同步分別在其相鄰的感光單元主要產(chǎn)生和積聚兩處電荷。每個(gè)小組是通過(guò)將修正信號(hào)的一組(set)相位分成兩小組而獲得的，每一小組都包括兩個(gè)相位。此外，對(duì)每個(gè)像素配備六個(gè)控制電極63b-1、63b-2、63b-3、63b-4、63b-5和63b-6。
于是，當(dāng)把兩個(gè)感光單元用作一個(gè)像素時(shí)，有這種可能性，即，由于感光單元的每個(gè)位置的差異在從像素獲得的距離值中包括了誤差。例如，當(dāng)物空間中待探測(cè)的實(shí)體物體在對(duì)應(yīng)于兩個(gè)感光單元之間的位置的部分具有臺(tái)階時(shí)，誤差變大且距離值的精確度變低。
因此，第六實(shí)施例的傳感器控制級(jí)加以控制以針對(duì)相應(yīng)小組的每個(gè)相位改變每個(gè)像素中的兩個(gè)相鄰感光單元的每個(gè)積聚周期的同步時(shí)機(jī)，以便針對(duì)相鄰的感光單元互換相應(yīng)小組的每個(gè)相位。傳感器控制級(jí)也進(jìn)行控制以與每個(gè)不同的探測(cè)周期同步在每個(gè)像素處拾取在對(duì)應(yīng)于每個(gè)小組的每個(gè)相位的每個(gè)積聚周期期間主要產(chǎn)生和積聚的每處電荷。
在圖10的長(zhǎng)探測(cè)周期TL11(Q0，Q2)和TL12(Q2，Q0)中，傳感器控制級(jí)針對(duì)對(duì)應(yīng)于TL11的Q0的相位改變每個(gè)像素中對(duì)應(yīng)于控制電極63b-1到63b-3的感光單元的積聚周期的同步時(shí)機(jī)，以便針對(duì)感光單元與對(duì)應(yīng)于Q2的相位互換。傳感器控制級(jí)還針對(duì)對(duì)應(yīng)于TL11的Q2的相位改變每個(gè)像素中對(duì)應(yīng)于電極63b-4到63b-6的感光單元的積聚周期的同步時(shí)機(jī)，以便針對(duì)感光單元與對(duì)應(yīng)于Q0的相位互換。簡(jiǎn)而言之，針對(duì)相應(yīng)小組的每個(gè)相位改變每個(gè)像素中的兩個(gè)相鄰感光單元的每個(gè)積聚周期的同步時(shí)機(jī)，以便針對(duì)相鄰的感光單元互換相應(yīng)小組的每個(gè)相位。此外，傳感器控制級(jí)與長(zhǎng)探測(cè)周期TL11同步在每個(gè)像素處拾取主要在對(duì)應(yīng)于Q0和Q2的每個(gè)積聚周期期間產(chǎn)生和積聚的每處電荷。在拾取周期TR11期間拾取每處電荷。傳感器控制級(jí)還與長(zhǎng)探測(cè)周期TL12同步在每個(gè)像素處拾取主要在對(duì)應(yīng)于Q2和Q0的每個(gè)積聚周期期間產(chǎn)生和積聚的每處電荷。在拾取周期TR12期間拾取每處電荷。
在圖10的長(zhǎng)探測(cè)周期TL21(Q1，Q3)和TL22(Q3，Q1)中，傳感器控制級(jí)針對(duì)對(duì)應(yīng)于TL21的Q1的相位改變每個(gè)像素中對(duì)應(yīng)于控制電極63b-1到63b-3的感光單元的積聚周期的同步時(shí)機(jī)，以便針對(duì)感光單元與對(duì)應(yīng)于Q3的相位互換。傳感器控制級(jí)還針對(duì)對(duì)應(yīng)于TL21的Q3的相位改變每個(gè)像素中對(duì)應(yīng)于電極63b-4到63b-6的感光單元的積聚周期的同步時(shí)機(jī)，以便針對(duì)感光單元與對(duì)應(yīng)于Q1的相位互換。此外，傳感器控制級(jí)與長(zhǎng)探測(cè)周期TL21同步在每個(gè)像素處拾取主要在對(duì)應(yīng)于Q1和Q3的每個(gè)積聚周期期間產(chǎn)生和積聚的每處電荷。在拾取周期TR31期間拾取每處電荷。傳感器控制級(jí)還與長(zhǎng)探測(cè)周期TL22同步在每個(gè)像素處拾取主要在對(duì)應(yīng)于Q3和Q1的每個(gè)積聚周期期間產(chǎn)生和積聚的每處電荷。在拾取周期TR32期間拾取每處電荷。
在對(duì)應(yīng)于長(zhǎng)探測(cè)周期TL11、TL12、 TL21和TL22的短探測(cè)周期中，傳感器控制級(jí)執(zhí)行與在長(zhǎng)探測(cè)周期中相同的過(guò)程。
第六實(shí)施例的圖像構(gòu)建級(jí)把傳感器控制級(jí)在每個(gè)像素處拾取的每處電荷與對(duì)應(yīng)于調(diào)制信號(hào)的一組相位的一組電荷組合。然后圖像構(gòu)建級(jí)基于該一組電荷為每個(gè)像素計(jì)算距離值。例如，把對(duì)應(yīng)于Q0、Q1、Q2或Q3的電荷值與該一組電荷中的對(duì)應(yīng)電荷的值組合作為和或平均值。在這種情況下，操作周期TP1對(duì)應(yīng)于距離圖像的一幀。
于是，由于對(duì)每個(gè)相鄰的感光單元都互換了每個(gè)小組的每個(gè)相位，有可能確保從由兩個(gè)相鄰感光單元構(gòu)成的每個(gè)像素獲得的距離值的可靠性。
在備選實(shí)施例中，圖像構(gòu)建級(jí)計(jì)算在距離圖像中的每個(gè)圖像元素處的一組積聚電荷并基于每一組積聚電荷為距離圖像中的每個(gè)圖像元素計(jì)算距離值。在一組相位的每一相同相位處把多個(gè)探測(cè)周期(例如特定探測(cè)周期)中的每處電荷累加起來(lái)獲得該一組積聚電荷。在該實(shí)施例中，由于有可能相對(duì)地減少在每個(gè)特定探測(cè)周期中接收的光量，能夠防止光探測(cè)元件的飽和。
在另一備選實(shí)施例中，把多個(gè)相鄰的感光單元設(shè)置為運(yùn)算單元。傳感器控制級(jí)在每一特定探測(cè)周期把運(yùn)算單元的每個(gè)感光單元的積聚周期變成一組相位的不同相位的積聚周期。圖像構(gòu)建級(jí)從使用在感光單元從物空間接收光的時(shí)間期間內(nèi)累加電荷獲得的距離中計(jì)算出距離圖像中的圖像元素的值。在相位的所有積聚周期的每個(gè)中接收同樣次數(shù)的光。在該實(shí)施例中，當(dāng)不同的感光單元同步于特定探測(cè)周期中的調(diào)制信號(hào)的不同相位在積聚周期期間接收光時(shí)，在累加的電荷中不包括運(yùn)算單元的多個(gè)感光單元的位置信息，以便找到距離。因此，所獲得的距離的可靠性變高了。
盡管已經(jīng)參考某些優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是在不背離本發(fā)明的真實(shí)精神和范圍的情況下本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠做出多種修改和變化。
例如，除了類似于FT型的CCD圖像傳感器的構(gòu)造之外，還能夠把類似的構(gòu)造用于行間轉(zhuǎn)移(IT，interline transfer)或幀行間轉(zhuǎn)移(FIT，frame interlinetransfer)型。
權(quán)利要求
1.一種距離圖像傳感器，包括光源，根據(jù)特定頻率的調(diào)制信號(hào)向物空間發(fā)射強(qiáng)度調(diào)制光；光探測(cè)元件，具有面對(duì)所述物空間設(shè)置的感光單元，每個(gè)所述感光單元在短于所述特定頻率的一個(gè)周期的積聚周期期間從所述物空間接收光并響應(yīng)于來(lái)自所述物空間的光的量產(chǎn)生電荷；傳感器控制級(jí)，其進(jìn)行控制以使所述感光單元的每個(gè)積聚周期與所述調(diào)制信號(hào)的特定相位同步，并在對(duì)應(yīng)于所述特定頻率的一個(gè)或多個(gè)周期的探測(cè)周期之后從所述光探測(cè)元件拾取產(chǎn)生和存儲(chǔ)于所述光探測(cè)元件中的每處電荷；以及圖像構(gòu)建級(jí)，其基于由所述傳感器控制級(jí)拾取的每處電荷為距離圖像中的每個(gè)圖像元素計(jì)算距離值，以構(gòu)建所述距離圖像，當(dāng)所述物空間中有至少一個(gè)實(shí)體物體時(shí)，所述距離值代表到達(dá)所述實(shí)體物體的距離；其中所述探測(cè)周期包括不同的探測(cè)周期；且所述圖像構(gòu)建級(jí)基于在所述不同探測(cè)周期的特定探測(cè)周期之后由所述傳感器控制級(jí)拾取的每處電荷為所述距離圖像中的每個(gè)圖像元素計(jì)算距離值，所述特定探測(cè)周期是所述光探測(cè)元件在其間不會(huì)達(dá)到飽和的一個(gè)或多個(gè)探測(cè)周期之一，且是這樣一個(gè)探測(cè)周期，期間與從所述物空間接收的光的量相關(guān)的值變成一個(gè)或多個(gè)探測(cè)周期中的最大值。
2.如權(quán)利要求1所述的距離圖像傳感器，其中所述傳感器控制級(jí)進(jìn)行控制，以使所述感光單元的每個(gè)積聚周期與所述調(diào)制信號(hào)中一組彼此不同的相位的每個(gè)同步，并在所述不同探測(cè)周期的至少所述特定探測(cè)周期之后在所述距離圖像中的每個(gè)圖像元素處拾取對(duì)應(yīng)于所述一組相位的一組電荷；且所述圖像構(gòu)建級(jí)基于在所述特定探測(cè)周期之后在所述距離圖像中的每個(gè)圖像元素處拾取的一組電荷為所述距離圖像中的每個(gè)圖像元素計(jì)算距離值。
3.如權(quán)利要求2所述的距離圖像傳感器，其中所述傳感器控制級(jí)進(jìn)行控制以在每個(gè)所述不同探測(cè)周期之后在所述距離圖像中的每個(gè)圖像元素處拾取對(duì)應(yīng)于所述一組相位的一組電荷；且所述圖像構(gòu)建級(jí)從所述不同探測(cè)周期選出所述特定探測(cè)周期，并基于在所述特定探測(cè)周期之后在所述距離圖像中的每個(gè)圖像元素處拾取的一組電荷為所述距離圖像中的每個(gè)圖像元素計(jì)算距離值，所述特定探測(cè)周期為一個(gè)或多個(gè)探測(cè)周期之一，期間，從在每個(gè)所述不同探測(cè)周期之后在所述距離圖像中的每個(gè)圖像元素處拾取的一組電荷獲得的值不超過(guò)基于所述光探測(cè)元件的飽和電平預(yù)定的值，且所述特定探測(cè)周期為從一組電荷獲得的值變成一個(gè)或多個(gè)探測(cè)周期中的最大值的一個(gè)探測(cè)周期。
4.如權(quán)利要求2所述的距離圖像傳感器，其中所述特定探測(cè)周期為一個(gè)或多個(gè)探測(cè)周期之一，期間，從在每個(gè)所述不同探測(cè)周期之后在所述距離圖像中的每個(gè)圖像元素處拾取的一組電荷獲得的值不超過(guò)對(duì)應(yīng)于所述飽和電平的預(yù)定值，且所述特定探測(cè)周期為從一組電荷獲得的值變成一個(gè)或多個(gè)探測(cè)周期中的最大值的一個(gè)探測(cè)周期。
5.如權(quán)利要求2所述的距離圖像傳感器，其中所述特定探測(cè)周期為一個(gè)或多個(gè)探測(cè)周期之一，期間，從在每個(gè)所述不同探測(cè)周期之后在所述距離圖像中的每個(gè)圖像元素處拾取的一組電荷的每處的最大電荷值不超過(guò)基于所述飽和電平預(yù)定的最大閾值，且所述特定探測(cè)周期為所述最大電荷值變成一個(gè)或多個(gè)探測(cè)周期中的最大值的一個(gè)探測(cè)周期。
6.如權(quán)利要求2所述的距離圖像傳感器，其中所述特定探測(cè)周期為一個(gè)或多個(gè)探測(cè)周期之一，期間，從在每個(gè)所述不同探測(cè)周期之后在所述距離圖像中的每個(gè)圖像元素處拾取的一組電荷的平均值不超過(guò)基于所述飽和電平預(yù)定的平均參考值，且所述特定探測(cè)周期為所述平均值變成一個(gè)或多個(gè)探測(cè)周期中的最大值的一個(gè)探測(cè)周期。
7.如權(quán)利要求3所述的距離圖像傳感器，其中，當(dāng)未選擇所述特定探測(cè)周期或者作為所述特定探測(cè)周期的第一特定探測(cè)周期短于預(yù)定長(zhǎng)度時(shí)，所述圖像構(gòu)建級(jí)(i)針對(duì)特定圖像元素在所述一組相位的每個(gè)或多個(gè)相位處從所述不同探測(cè)周期中選擇第二特定探測(cè)周期，沒(méi)有為所述特定圖像元素選擇所述特定探測(cè)周期或者選擇了短于所述預(yù)定長(zhǎng)度的所述第一特定探測(cè)周期；(ii)基于相應(yīng)第二特定探測(cè)周期的長(zhǎng)度比修正從在第二特定探測(cè)周期之后針對(duì)特定圖像元素拾取的一組電荷獲得的一個(gè)或多個(gè)值，并計(jì)算一組值；且(iii)基于所述一組值為所述特定圖像元素計(jì)算距離值；所述第二特定探測(cè)周期是一個(gè)或多個(gè)這樣的探測(cè)周期之一，期間，從對(duì)應(yīng)于所述一組相位的一個(gè)或多個(gè)相位的電荷獲得的值不超過(guò)基于所述飽和電平預(yù)定的值，所述第二特定探測(cè)周期并且是這樣的一個(gè)探測(cè)周期，期間從電荷獲得的值變成一個(gè)或多個(gè)探測(cè)周期的最大值。
8.如權(quán)利要求2所述的距離圖像傳感器，其中所述圖像構(gòu)建級(jí)通過(guò)將從所述傳感器控制級(jí)拾取的一組電荷獲得的至少一個(gè)值應(yīng)用于關(guān)于所述感光單元的每一個(gè)所接收的光量的函數(shù)來(lái)計(jì)算比較值，并通過(guò)比較所述比較值與預(yù)定閾值選擇所述特定探測(cè)周期。
9.如權(quán)利要求1所述的距離圖像傳感器，其中所述比較值是對(duì)應(yīng)于在所述特定頻率的一個(gè)或多個(gè)周期期間由所述感光單元接收的光量的電荷的平均值。
10.如權(quán)利要求1所述的距離圖像傳感器，其中，當(dāng)未計(jì)算所述距離圖像中特定圖像元素的距離值時(shí)，所述圖像構(gòu)建級(jí)為所述特定圖像元素分配備用值。
11.如權(quán)利要求10所述的距離圖像傳感器，其中所述備用值是所述特定圖像元素的過(guò)去的距離值。
12.如權(quán)利要求10所述的距離圖像傳感器，其中所述備用值是所述特定圖像元素周圍的每個(gè)圖像元素的距離值的平均值。
13.如權(quán)利要求2所述的距離圖像傳感器，其中所述圖像構(gòu)建級(jí)計(jì)算一組在所述距離圖像中的每個(gè)圖像元素處的積聚電荷并基于所述一組積聚電荷的每一處計(jì)算所述距離圖像中的每個(gè)圖像元素的距離值，所述一組積聚電荷通過(guò)在所述一組相位的每一相同相位處把多個(gè)特定探測(cè)周期中的每處電荷累加而獲得。
14.如權(quán)利要求13所述的距離圖像傳感器，其中所述光探測(cè)元件包括像素，每個(gè)所述像素由所述感光單元中兩個(gè)或更多相鄰的感光單元構(gòu)成，每個(gè)所述像素主要與每個(gè)小組的兩個(gè)或更多相位同步在其兩個(gè)或更多相鄰感光單元處產(chǎn)生和積聚兩處或更多處電荷，所述小組通過(guò)將所述一組相位分成小組獲得，每個(gè)小組分別包括兩個(gè)或更多相位；所述傳感器控制級(jí)進(jìn)行控制，以針對(duì)所述諸小組的對(duì)應(yīng)小組的每個(gè)相位改變每個(gè)所述像素中的兩個(gè)或更多相鄰感光單元的每個(gè)積聚周期的同步時(shí)機(jī)，以便互換相鄰感光單元的相應(yīng)小組的每個(gè)相位并拾取每處電荷，所述每處電荷主要在所述不同探測(cè)周期的至少所述特定探測(cè)周期之后在對(duì)應(yīng)于所述每個(gè)小組的每個(gè)相位的每個(gè)積聚周期期間產(chǎn)生和積聚于每個(gè)像素處；且所述圖像構(gòu)建級(jí)將所述傳感器控制級(jí)在每個(gè)像素處拾取的每處電荷與對(duì)應(yīng)于所述一組相位的一組電荷組合，并基于所述一組電荷為所述距離圖像中的每個(gè)圖像元素計(jì)算距離值。
15.如權(quán)利要求13所述的距離圖像傳感器，其中將多個(gè)相鄰感光單元設(shè)置為運(yùn)算單元；所述傳感器控制級(jí)在每一所述特定探測(cè)周期把運(yùn)算單元的每個(gè)感光單元的積聚周期變成所述一組相位的不同相位的積聚周期；且所述圖像構(gòu)建級(jí)從使用在每個(gè)感光單元從所述物空間接收光的時(shí)間期間內(nèi)累加電荷獲得的距離中計(jì)算出所述距離圖像中的圖像元素的值，所述光在所述相位的所有積聚周期的每個(gè)中被接收同樣的次數(shù)。
全文摘要
一種距離圖像傳感器，包括光源、光探測(cè)元件、傳感器控制級(jí)和圖像構(gòu)建級(jí)。所述圖像構(gòu)建級(jí)基于在所述不同探測(cè)周期的特定探測(cè)周期之后由所述傳感器控制級(jí)拾取的每處電荷為所述距離圖像中的每個(gè)圖像元素計(jì)算距離值，然后構(gòu)建距離圖像。特定的探測(cè)周期是光探測(cè)元件在其間不會(huì)達(dá)到飽和的一個(gè)或多個(gè)探測(cè)周期之一，并且是這樣一個(gè)周期，期間與從物空間接收的光的量相關(guān)的值變成一個(gè)或多個(gè)探測(cè)周期中的最大值。
文檔編號(hào)H04N5/353GK1842723SQ20058000103
公開(kāi)日2006年10月4日 申請(qǐng)日期2005年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月17日
發(fā)明者栗原史和, 高田裕司, 橋本裕介, 常定扶美 申請(qǐng)人:松下電工株式會(huì)社