测距传感器、测距传感器的驱动方法和测距模块与流程

1.本技术涉及一种测距传感器、驱动测距传感器的方法和测距模块，并且更具体地，涉及一种能够同时实现周期误差的减小和驱动电流的分散的测距传感器、驱动测距传感器的方法和测距模块。


背景技术：

2.通过测量光飞行时间来测量到物体的距离的tof传感器输出发光源的调制光，并接收由物体反射的光。在距离测量中，发光源输出的调制光以正弦波形进行信号处理。然而，发光源实际输出的光的波形为矩形，将矩形波处理为正弦波会导致测量值出现周期性误差(以下称为周期误差)。
3.例如，公开了一种通过发光源输出的调制光的相移产生伪正弦波来减小周期误差的技术(例如，参见专利文献1)。
4.与此同时，tof传感器中的像素数量目前一直在增加。当同时驱动大量像素时，驱动电流的集中会产生强烈的充放电电流并导致ir压降，在某些情况下无法准确驱动像素。针对这个问题，还有通过分散像素驱动来降低峰值电流和防止ir压降的技术(例如，参见非专利文献1和2)。
5.引文列表
6.专利文献
7.专利文献1：wo 2009/051499 a
8.非专利文献
9.非专利文献1：cyrus s.bamji等，5.8 1mpixel 65nm bsi 320mhz demodulated tof image sensor with 3.5um global shutter pixels and analog binning,microsoft corp.,2018 ieee international solid-state circuits conference session 5/image sensors,february 12th 2018
10.非专利文献2:min-sun keel等，a 640
×
480 indirect time-of-flight cmos image sensor with 4-tap 7-μm global-shutter pixel and fixed-pattern phase noise self-compensation scheme,samsung electronics co.,ltd.,2019 symposium on vlsi circuits digest of technical papers


技术实现要素：

11.然而，非专利文献1和2中公开的技术没有考虑周期误差。尚未提出任何方法来同时实现周期误差的减小和驱动电流的分散。
12.本技术是鉴于这种情况而做出的，其目的在于同时实现周期误差的减小和驱动电流的分散。
13.问题的解决方案
14.根据本技术的第一方面的一种测距传感器，包括：移相电路，该移相电路通过在一
个帧周期内以时分方式使驱动脉冲信号移位多个相位来产生相移后驱动脉冲信号，该驱动脉冲信号是响应于指示发光源的照射时序的发光控制信号而产生的；和像素，该像素基于相移后驱动脉冲信号积累电荷并输出与积累的电荷相对应的检测信号，所述电荷是通过对由反射发光源发出的光的预定物体反射的反射光进行光电转换而获得的。
15.根据本技术的第二方面的一种驱动包括移相电路和像素的测距传感器的方法，包括：通过移位驱动脉冲信号的相位来产生相移后驱动脉冲信号，该驱动脉冲信号是根据指示发光源的照射时序的发光控制信号而产生的，由移相电路产生该相移后驱动脉冲信号；以及基于相移后驱动脉冲信号积累电荷并输出与积累的电荷相对应的检测信号，所述电荷是通过对由反射发光源发出的光的预定物体反射的反射光进行光电转换而获得的，由像素积累电荷并输出检测信号。
16.根据本技术的第三方面的一种测距模块，包括：发光源，该发光源以根据发光控制信号的照射时序将光发射到预定物体上；和测距传感器，该测距传感器接收由反射发光源发出的光的预定物体反射的反射光。在测距模块中，测距传感器包括：移相电路，该移相电路通过移位响应于发光控制信号而产生的驱动脉冲信号的相位来产生相移后驱动脉冲信号；和像素，该像素基于相移后驱动脉冲信号积累电荷并输出与积累的电荷相对应的检测信号，所述电荷是通过对反射光进行光电转换而获得的。
17.在本技术的第一方面至第三方面中，通过移位响应于指示发光源的照射时序的发光控制信号而产生的驱动脉冲信号的相位来产生相移后驱动脉冲信号，基于相移后驱动脉冲信号积累通过对由反射发光源发出的光的预定物体反射的反射光进行光电转换而获得的电荷，从像素输出与积累的电荷相对应的检测信号。
18.测距传感器和测距模块可以是独立的装置，或者可以是要并入一些其他装置中的模块。
附图说明
19.[图1]是应用本技术的测距模块的示意性示例配置的框图。
[0020]
[图2]是光接收单元的具体示例配置的框图。
[0021]
[图3]是像素操作的说明图。
[0022]
[图4]是2相位法和4相位法的说明图。
[0023]
[图5]是2相位法和4相位法的说明图。
[0024]
[图6]是2相位法和4相位法的说明图。
[0025]
[图7]是光接收单元的更具体示例配置的框图。
[0026]
[图8]是相移过程的说明图。
[0027]
[图9]是相应相位中电荷积累时间的说明图。
[0028]
[图10]是相应块中相移控制的说明图。
[0029]
[图11]是相位控制分割数为3的示意性示例配置图。
[0030]
[图12]是相位控制分割数为3的相应块中相移控制的说明图。
[0031]
[图13]是像素阵列中的块的分割方法的说明图。
[0032]
[图14]是iq拼接驱动的说明图。
[0033]
[图15]是iq拼接驱动的说明图。
[0034]
[图16]是iq拼接驱动的说明图。
[0035]
[图17]是相位控制分割数为4的iq拼接驱动的实例的示意图。
[0036]
[图18]是相应块中相移控制的说明图。
[0037]
[图19]是相位控制分割数为4的iq拼接驱动实例的示意图。
[0038]
[图20]是由转换为伪正弦导致的周期误差的影响的说明图。
[0039]
[图21]是由转换为伪正弦导致的周期误差的影响的说明图。
[0040]
[图22]是由转换为伪正弦导致的周期误差的影响的说明图。
[0041]
[图23]是由转换为伪正弦导致的周期误差的影响的说明图。
[0042]
[图24]是相位控制分割数为6的iq拼接驱动实例的示意图。
[0043]
[图25]是测距传感器的示例芯片配置的透视图。
[0044]
[图26]是作为配备有测距模块的电子设备的智能手机的示例配置的框图。
[0045]
[图27]是车辆控制系统的示意性示例配置的框图。
[0046]
[图28]是外部信息检测器和成像单元的安装位置实例的说明图。
具体实施方式
[0047]
下面对实施本技术的方式(下文称为实施例)进行描述。注意，将按以下顺序进行说明。
[0048]
1.测距模块的具体示例配置
[0049]
2.间接tof方法的基本像素驱动
[0050]
3.所有像素同时驱动的问题
[0051]
4.光接收单元的具体示例配置
[0052]
5.测距传感器的示例芯片配置
[0053]
6.电子设备的示例配置
[0054]
7.移动结构中的示例应用
[0055]
《1.测距模块示意性示例配置》
[0056]
图1是应用本技术的测距模块的示意性示例配置的框图。
[0057]
图1所示的测距模块11是通过间接tof方法进行测距的测距模块，包括发光单元12和测距传感器13。测距模块11用光(照射光)照射物体，并接收由该物体反射的光(反射光)。通过这样做，测距模块11产生并输出深度图作为指示到物体的距离的信息。测距传感器13包括发光控制单元14、光接收单元15和信号处理单元16。
[0058]
发光单元12包括多个垂直腔面发射激光器(vcsel)以平面方式排列作为发光源的垂直腔面发射激光器阵列，该发光单元例如发射光，同时以与发光控制单元14提供的发光控制信号相对应的时序对光进行调制，并用照射光照射物体。
[0059]
发光控制单元14通过向发光单元12提供预定频率(例如，200mhz)的发光控制信号来控制发光单元12。发光控制单元14还将发光控制信号提供给光接收单元15，以发光单元12的发光时序及时地驱动光接收单元15。
[0060]
在二维排列多个像素31的像素阵列32中，光接收单元15接收物体的反射光，将在后面参照图2对此进行详细描述。然后，光接收单元15针对像素阵列32中的每个像素31将包括与接收的反射光量相对应的检测信号的像素数据提供给信号处理单元16。
[0061]
基于光接收单元15针对像素阵列32中的每个像素31提供的像素数据，信号处理单元16计算指示从测距模块11到物体的距离的深度值，生成将深度值存储为每个像素31的像素值的深度图，然后将深度图输出到模块外部。
[0062]
《2.间接tof方法的基本像素驱动》
[0063]
在详细描述由本公开的光接收单元15执行的像素驱动之前，对间接tof方法的基本像素驱动进行说明。
[0064]
图2是光接收单元15的具体示例配置的框图。
[0065]
光接收单元15包括：像素阵列32，其中产生与接收的光量相对应的电荷并输出与电荷相对应的检测信号的像素31在行和列方向上二维排列成矩阵；和驱动控制电路33，其设置在像素阵列32的外围区域中。
[0066]
例如，基于发光控制单元14提供的发光控制信号等,驱动控制电路33输出用于控制像素31的驱动的控制信号(例如，将在后面描述的分配信号dimix、选择信号address decode和复位信号rst)。
[0067]
像素31包括作为光电转换部分的光电二极管51，其产生对应于接收光量的电荷，以及检测光电二极管51产生的电荷的第一抽头52a和第二抽头52b。在像素31中，单个光电二极管51中产生的电荷分配给第一抽头52a或第二抽头52b。在光电二极管51产生的电荷中，分配到第一抽头52a的电荷作为检测信号a由信号线53a输出，分配到第二抽头52b的电荷作为检测信号b由信号线53b输出。
[0068]
第一抽头52a包括转移晶体管41a、浮动扩散(fd)部分42a、选择晶体管43a和复位晶体管44a。同样，第二抽头52b包括转移晶体管41b、fd部分42b、选择晶体管43b和复位晶体管44b。
[0069]
如图3所示，从发光单元12输出被调制(一个周期＝2t)以便在照射时间t内重复开启和关闭照射的照射光，并由光电二极管51接收反射光，延迟时间δt取决于到物体的距离。进一步地，分配信号dimix_a控制传输晶体管41a的接通和关断，分配信号dimix_b控制传输晶体管41b的接通和关断。分配信号dimix_a是与照射光同相的信号，分配信号dimix_b是与分配信号dimix_a反相的信号。
[0070]
因此，在图2中，由接收反射光的光电二极管51产生的电荷根据分配信号dimix_a在转移晶体管41a导通时转移到fd部分42a，并根据分配信号dimix_b在转移晶体管41b导通时转移到fd部分42b。结果，在周期性发射照射时间为t的照射光的预定时段内，经由转移晶体管41a转移的电荷按顺序积累在fd部分42a中，经由转移晶体管41b转移的电荷按顺序积累在fd部分42b。
[0071]
进一步地，当在电荷积累时段结束之后根据选择信号地址解码_a(address decode_a)导通选择晶体管43a时，经由信号线53a读出fd部分42a中积累的电荷，并从光接收单元15输出与电荷量相对应的检测信号a。同样，当根据选择信号地址解码_b(address decode_b)导通选择晶体管43b时，经由信号线53b读出fd部分42b中积累的电荷，并从光接收单元15输出与电荷量相对应的检测信号b。进一步地，当根据复位信号rst_a导通复位晶体管44a时，释放fd部分42a中积累的电荷，当根据复位信号rst_b导通复位晶体管44b时，释放fd部分42b中积累的电荷。
[0072]
如上所述，像素31根据延迟时间δt将接收反射光的光电二极管51所产生的电荷
分配到第一抽头52a或第二抽头52b，并输出检测信号a和检测信号b作为像素数据。
[0073]
信号处理单元16基于每个像素31提供的作为像素数据的检测信号a和检测信号b来计算深度值。深度值的计算方法的实例包括使用两种相位的检测信号的2相位法和使用四种相位的检测信号的4相位法。
[0074]
现在描述2相位法和4相位法。
[0075]
如图4所示，通过4相位法，光接收单元15在光接收时序接收相位相对于照射光的照射时序移位0
°
、90
°
、180
°
和270
°
的反射光。更具体地，光接收单元15通过以时分方式改变相位来接收反射光：在帧周期内接收相位相对于照射光的照射时序设置为0
°
的光，在下一帧周期内接收相位设置为90
°
的光，在下下个帧周期内接收相位设置为180
°
的光，并在之后的帧周期内接收相位设置为270
°
的光。
[0076]
注意，除非另有说明，0
°
、90
°
、180
°
或270
°
的相位表示像素31的第一抽头52a处的相位。第二抽头52b的相位与第一抽头52a的相位相反。因此，当第一抽头52a处于0
°
、90
°
、180
°
或270
°
的相位时，第二抽头52b分别处于180
°
、270
°
、0
°
或90
°
的相位。
[0077]
图5是像素31的第一抽头52a在0
°
、90
°
、180
°
和270
°
的各个相位中的曝光时段表，以易于理解相位差的方式示出。
[0078]
如图5所示，在第一抽头52a中，将接收与照射光同相位(相位0
°
)的光所获得的检测信号a称为检测信号a0，将接收自照射光移位90度的相位(相位90
°
)的光所获得的检测信号a称为检测信号a
90
，将接收自照射光移位180度的相位(相位180
°
)的光所获得的检测信号a称为检测信号a
180
，将接收自照射光移位270度的相位(相位270
°
)的光所获得的检测信号a称为检测信号a
270
。
[0079]
同样，虽然图中未示出，但在第二抽头52b中，将接收与照射光同相位(相位0
°
)的光所获得的检测信号b称为检测信号b0，将接收自照射光移位90度的相位(相位90
°
)的光所获得的检测信号b称为检测信号b
90
，将接收自照射光移位180度的相位(相位180
°
)的光所获得的检测信号b称为检测信号b
180
，将接收自照射光移位270度的相位(相位270
°
)的光所获得的检测信号b称为检测信号b
270
。
[0080]
图6是通过2相位法和4相位法计算深度值和可靠性的方法的说明图。
[0081]
通过间接tof方法，可以根据下面所示的方程(1)计算深度值d。
[0082]
[数学公式1]
[0083][0084]
在方程(1)中，c代表光速，δt代表延迟时间，f代表光的调制频率。进一步地，方程(1)中的代表反射光的相移量[rad]，由下面所示的方程(2)表示。
[0085]
[数学公式2]
[0086][0087]
通过4相位法，使用通过将相位设置为0
°
、90
°
、180
°
和270
°
所获得的检测信号a
0-a
270
和检测信号b
0-b
270
，根据下面所示的方程(3)计算方程(2)中的i和q。i和q是在假设照射光的亮度变化为正弦波的情况下通过将正弦波的相位从极坐标系转换为正交坐标系(i-q
平面)而获得的信号。
[0088]
i＝c
0-c
180
＝(a
0-b0)-(a
180-b
180
)
[0089]
q＝c
90-c
270
＝(a
90-b
90
)-(a
270-b
270
)..........(3)
[0090]
例如，通过4相位法，如方程(3)中的“a
0-a
180”和“a
90-a
270”那样计算同一像素中相反相位的检测信号之间的差值。以这种方式，可以消除每个像素中的抽头之间的特性变化，即抽头之间的灵敏度差异。
[0091]
通过2相位法，另一方面可以使用相位0
°
和相位90
°
这两个相位的检测信号来计算方程(2)中的i和q。即，根据2相位法的方程(2)中的i和q由下面所示的方程(4)表示。
[0092]
i＝c
0-c
180
＝(a
0-b0)
[0093]
q＝c
90-c
270
＝(a
90-b
90
)..........(4)
[0094]
通过2相位法，不能消除每个像素中抽头之间的特性变化，但是可以仅利用两个相位的检测信号来计算到物体的深度值d。因此，可以以4相位法的两倍的帧速率进行测距。例如，抽头之间的特性变化可以通过诸如增益和偏移之类的校正参数进行调整。
[0095]
可以通过2相位法和4相位法两者根据下面所示的方程(5)来计算可靠性cnf。
[0096]
[数学公式3]
[0097][0098]
由方程(5)可知，可靠度cnf对应于像素31接收到的反射光的大小，即亮度信息(亮度值)。
[0099]
注意，在下文中，像素阵列32的每个像素31输出诸如0
°
、90
°
、180
°
或270
°
的一个相位的像素数据(检测信号)的单位将被称为一帧(周期)。通过4相位法，为包括四个相位的四个帧生成一个深度图。若使用2相位法，为包括两个相位的两个帧生成一个深度图。
[0100]
《3.所有像素同时驱动的问题》
[0101]
当对像素阵列32中的所有像素31同时进行上述基本像素驱动时，将出现下述问题。
[0102]
(1)发生ir压降
[0103]
驱动控制电路33执行控制以根据分配信号dimix_a和dimix_b将光电二极管51产生的电荷分配到第一抽头52a或第二抽头52b。在像素阵列32中的像素数量较多的情况下，当像素阵列32中的所有像素31同时被驱动时，驱动电流集中，强烈的充放电电流会导致ir压降。结果，分配信号dimix_a和dimix_b变成钝信号，可能出现无法准确控制电荷分配的情况。例如，在像素阵列32中的像素数量(分辨率)大于vga的640
×
480的情况下，当像素阵列32中的所有像素同时被驱动时，ir压降的影响会很大。
[0104]
(2)emc/emi的退化
[0105]
此外，当像素阵列32中的所有像素31同时被驱动时，峰值电流变得更大。结果，测距传感器13产生的电磁波也变大，而电磁兼容性(emc)和电磁干扰(emi)退化。
[0106]
因此，需要分散像素阵列32中的所有像素的驱动，疏散峰值电流。
[0107]
(3)发生周期误差
[0108]
如上所述，在假设照射光的亮度变化是正弦波的情况下计算深度值d。然而，实际上，发光单元12发射的光是如图3所示的矩形波。因此，当将矩形波作为正弦波处理时，深度
值d会出现周期性误差(以下简称周期误差)。
[0109]
本公开的光接收单元15分散像素阵列32中的所有像素的驱动，疏散峰值电流，并执行驱动以减少周期误差。在下面的描述中，将详细描述光接收单元15的驱动。
[0110]
《4.光接收单元的具体示例配置》
[0111]
《相位控制分割数为2的实例》
[0112]
图7是光接收单元15的更具体示例配置的框图。
[0113]
如上文参考图2所述，光接收单元15包括像素31二维排列的像素阵列32和驱动控制电路33。注意，在图7中，图2所示的像素31的第一抽头52a和第二抽头52b被简化示为“a”和“b”。
[0114]
在像素阵列32中，将n(n》1)个像素列定义为一个块bl，将所有二维排列的像素31划分为多个块bl。图7的实例是n＝3的例子，三个像素列构成一个块bl。
[0115]
像素阵列32中的每个块bl进一步划分为两种用于控制相位的单元(相位控制单元块)。在两种相位控制单元块分别为块bl_x和块bl_y的情况下，块bl_x和块bl_y在水平方向(行方向)上交替排列，如图7所示。
[0116]
除了像素阵列32和驱动控制电路33之外，光接收单元15进一步包括脉冲产生电路71和控制器(控制电路)72。
[0117]
驱动控制电路33包括两个移相电路81和两个或两个以上块驱动单元82。注意，脉冲产生电路71和/或控制器72可以形成为驱动控制电路33的一部分。
[0118]
在图7中，在两个移相电路81中，与块bl_x相关联的移相电路81示出为移相电路81x，而与块bl_y相关联的移相电路81示出为移相电路81y。同样，在两个或两个以上块驱动单元82中，与块bl_x相关联的块驱动单元82示出为块驱动单元82x，而与块bl_y相关联的块驱动单元82示出为块驱动单元82y。
[0119]
脉冲产生电路71基于发光控制单元14提供的预定频率(例如，200mhz)的发光控制信号产生驱动脉冲信号，并将驱动脉冲信号提供给移相电路81x和81y。
[0120]
更具体地，脉冲产生电路71产生与发光控制单元14的发光控制信号的频率同步的驱动脉冲信号。脉冲产生电路71还参考图4中描述的照射光的照射时序来移位频率同步驱动脉冲信号的相位，并将驱动脉冲信号提供给移相电路81x和81y。脉冲产生电路71输出的驱动脉冲信号对应于上文参考图4等描述的分配信号dimix_a和dimix_b。
[0121]
控制器72控制移相电路81x和81y的相变时序。即，控制器72指示移相电路81x和81y改变相位。
[0122]
移相电路81x和81y在需要时执行移位脉冲产生电路71提供的驱动脉冲信号的相位的过程，并将相移之后的驱动脉冲信号(相移后驱动脉冲信号)提供给块驱动单元82。移相电路81x和81y产生在一个帧周期内以时分方式移位多个相位的驱动脉冲信号，使得以矩形波发射的照射光接近正弦波(转换为伪正弦)。
[0123]
具体地，移相电路81x和81y执行在一个帧周期内以预定顺序将脉冲产生电路71提供的驱动脉冲信号的相位移位0
°
、45
°
或90
°
的过程，并将移位后的驱动脉冲信号提供给块驱动单元82。注意，在移位0
°
的情况下，可以将脉冲产生电路71提供的驱动脉冲信号按照原样提供给块驱动单元82。
[0124]
控制器72向各移相电路81x和81y通知改变待移位的相位的时序。移相电路81x和
81y以通过控制器72指定的时序改变待移位的相位。
[0125]
块驱动单元82x执行控制以将移相电路81x提供的驱动脉冲信号即相移后分配信号dimix_a和dimix_b提供给相应块bl_x中的每个像素31，并将光电二极管51产生的电荷分配给第一抽头52a或第二抽头52b。
[0126]
块驱动单元82y执行控制以将移相电路81y提供的驱动脉冲信号即相移后分配信号dimix_a和dimix_b提供给相应块bl_y中的每个像素31，并将光电二极管51产生的电荷分配给第一抽头52a或第二抽头52b。
[0127]
图8是移相电路81x和81y要执行的相移过程的说明图。
[0128]
图8中的块bl_x和bl_y中的垂直方向表示一个帧周期内的时间轴。
[0129]
移相电路81x根据控制器72的时序指令，从相位0
°
开始，以预定时间间隔按45
°
、90
°
的顺序移位相位，并输出结果。在相位90
°
后，相位回到相位0
°
，按0
°
、45
°
、90
°
的顺序重复相移过程，直至曝光完成。
[0130]
另一方面，移相电路81y根据控制器72的时序指令，从相位0
°
开始，以预定时间间隔按45
°
、90
°
的顺序移位相位，并输出结果。在相位45
°
后，相位回到相位90
°
，按90
°
、0
°
、45
°
的顺序重复相移过程，直至曝光完成。
[0131]
图9示出了0
°
、45
°
和90
°
各个相位中的电荷积累时间(积分时间)。
[0132]
如图9的a所示，控制器72指示移相电路81以这样的时序改变相位，使得移相电路81产生经过了0
°
相移的驱动脉冲信号的时段、移相电路81产生经过了45
°
相移的驱动脉冲信号的时段和移相电路81产生经过了90
°
相移的驱动脉冲信号的时段之比为1:√2:1。因此，0
°
、45
°
和90
°
各个相位中的电荷积累时间之比为1:√2:1。
[0133]
由于0
°
、45
°
和90
°
各个相位中的电荷积累时间之比为1:√2:1，所以调制波的波形可以近似为如图9中b所示的正弦波。通过调整电荷积累时间之比，可以调整正弦波的幅度。
[0134]
如专利文献1中公开的那样，为了使发光单元12输出的矩形波形光近似为正弦波，可以使光源的发光时序的进行相移以实现转换为伪正弦。然而，也可以如图9所示通过对光接收侧的光接收时序进行相移来实现转换为伪正弦。
[0135]
图10示出了块bl_x和块bl_y中的每一个中的相移控制。
[0136]
如图10所示，驱动控制电路33将像素阵列32中的所有像素划分为两个相位控制单元块，即块bl_x和块bl_y，并使块bl_x和块bl_y积累不同相位的电荷。结果，用于驱动像素31的电流分散在整个像素阵列32中。因此，可以防止ir压降的减小，并且还可以防止emc和emi的退化。
[0137]
而且，基于控制器72的时序控制，移相电路81执行控制使得0
°
、45
°
和90
°
各个相位中的电荷积累时间之比变为1:√2:1。从而，可以使接收光的调制波近似为正弦波，并且可以减小周期误差。
[0138]
由于块bl_x和块bl_y中排列的各个像素的积分结果相同，因此各个像素输出的像素数据(检测信号a和b)不需要任何特殊的校正过程，例如用于消除像素阵列32的平面(区域)中的偏移等的校正过程。
[0139]
因此，利用测距传感器13，可以执行驱动以同时实现周期误差的减小和驱动电流的分散。此外，可以获取与在不执行任何相移的情况下类似的像素数据(检测信号a和b)。
[0140]
《相位控制分割数为3的实例》
[0141]
在图7至图10所示的实例中，将像素阵列32中的所有像素划分为两个块bl_x和bl_y作为相位控制单元块。然而，也可以将像素划分为三个或三个以上相位控制单元块。
[0142]
图11是在相位控制单元块被划分为三种的情况下与图8相对应的像素阵列32和驱动控制电路33的示意性示例配置图。
[0143]
在图11中，像素阵列32中划分为n列单元的块bl中的每一个被划分为三种块bl_x、bl_y和bl_z。
[0144]
在这种情况下，驱动控制电路33包括三个移相电路81和三个或三个以上块驱动单元82。
[0145]
在三个移相电路81中，与块bl_x、bl_y和bl_z相关联的移相电路81分别示出为移相电路81x、81y和81z。同样，在三个或三个以上块驱动单元82中，与块bl_x、bl_y和bl_z相关联的块驱动单元82分别示出为块驱动单元82x、82y和82z。
[0146]
移相电路81x根据控制器72的时序指令改变脉冲产生电路71提供的驱动脉冲信号的相位，并将驱动脉冲信号提供给块驱动单元82x。移相电路81x从相位0
°
开始，以预定时间间隔按45
°
、90
°
的顺序移位相位，并输出结果。在相位90
°
后，相位返回到相位0
°
。
[0147]
移相电路81y根据控制器72的时序指令改变脉冲产生电路71提供的驱动脉冲信号的相位，并将驱动脉冲信号提供给块驱动单元82y。移相电路81y根据控制器72的时序指令，从相位90
°
开始，以预定时间间隔按0
°
、45
°
的顺序移位相位，并输出结果。在相位45
°
后，相位返回到相位90
°
。
[0148]
移相电路81z根据控制器72的时序指令改变脉冲产生电路71提供的驱动脉冲信号的相位，并将驱动脉冲信号提供给块驱动单元82z。移相电路81z根据控制器72的时序指令，从相位45
°
开始，以预定时间间隔按90
°
、0
°
的顺序移位相位，并输出结果。在相位0
°
后，相位返回到相位45
°
。
[0149]
图12示出了块bl_x、bl_y和bl_z中的每一个中的相移控制。
[0150]
如图12所示，驱动控制电路33将像素阵列32中的所有像素划分为三个相位控制单元块，即块bl_x、bl_y和bl_z，并使块bl_x、bl_y和bl_z在不同相位中积累电荷。结果，用于驱动像素31的电流分散在整个像素阵列32中。因此，可以防止ir压降的减小，并且还可以防止emc和emi的退化。
[0151]
而且，基于控制器72的时序控制，移相电路81执行控制使得0
°
、45
°
和90
°
各个相位中的电荷积累时间之比变为1:√2:1。从而，可以使接收光的调制波近似为正弦波，并且可以减小周期误差。
[0152]
由于块bl_x、bl_y和bl_z中排列的相应像素的积分结果相同，因此相应像素输出的像素数据(检测信号a和b)不需要任何特殊的校正过程，例如用于消除像素阵列32的平面(区域中)中的偏移等的校正过程。
[0153]
《像素阵列中的块划分方法》
[0154]
在上述实例中，将n(n》1)个像素列定义为一个块bl，将像素阵列32在行方向上划分为多个块bl。然而，用于将像素阵列32划分为多个块bl的块划分方法不限于此。
[0155]
图13示出了在像素阵列32被划分为两种相位控制单元块(块bl_x和块bl_y)的情况下的块划分方法的各种实例。
[0156]
注意，在图13中，写有“x”的区域代表块bl_x，写有“y”的区域代表块bl_y。
[0157]
图13的b示出了将像素阵列32在行方向上划分为多个块bl的块划分方法，其中n个像素列为一个块bl，这与上述实例中相同。
[0158]
图13的a示出了将像素阵列32在行方向(水平方向)上划分为多个块bl的块划分方法，其中一个像素列为一个块bl。
[0159]
图13的c示出了将像素阵列32在南北方向上划分为两个块bl的块划分方法，其中将整个像素阵列32的矩形区域的垂直方向定义为南北方向，将水平方向定义为东西方向。在块bl_x和块bl_y被划分为二个并沿南北方向排列的情况下，移相电路81和块驱动单元82也可以根据要控制的块bl分散设置。例如，控制设置在北侧(图13的c中的上侧)的块bl_x中的像素31的移相电路81x和块驱动单元82x可以设置在像素阵列32的北侧，控制设置在南侧(图13的c中的下侧)的块bl_y中的像素31的移相电路81y和块驱动单元82y可以设置在像素阵列32的南侧。
[0160]
图13的e示出了将像素阵列划分成块bl_x和块bl_y以方格图案在水平和垂直方向上交替排列的块划分方法，每一个块bl是在水平和垂直方向中的每个方向上都形成有n个像素的区域。
[0161]
图13的d示出了将像素阵列划分成块bl_x和块bl_y以方格图案在水平和垂直方向上交替排列的块划分方法，每一个块bl是形成有一个像素的区域。
[0162]
图13的f示出了将整个像素阵列32的矩形区域在东西方向和南北方向中的每一个方向上都划分为两个块bl的块划分方法。在这种情况下，整个像素阵列32被划分为四个(2
×
2)块bl，块bl_x和块bl_y以方格图案排列。移相电路81和块驱动单元82可以如图13的c中那样沿像素阵列32的南北方向分开设置于两个位置，或者可以沿东西方向和南北方向分开设置于四个位置。当然，它们也可以如图7中那样聚集于东西方向和南北方向之一的位置处。
[0163]
《iq拼接检测》
[0164]
上述多个移相电路81和多个块驱动单元82执行用于转换为伪正弦的相移，并逐块分散驱动时序，以产生分散驱动电流和减小周期误差等效果。
[0165]
然而，为了输出一个深度图，测距传感器13根据4相位法需要四个帧，根据2相位法需要两个帧。测距传感器13中像素数量的增加可能导致帧速率降低。
[0166]
现在参考图14，描述通过修改的2相位法输出一个帧的一个深度图的驱动。
[0167]
通过2相位法，在第一帧中，每个像素31的第一抽头52a获取相位0
°
的检测信号，第二抽头52b获取相位180
°
的检测信号，如图14左侧所示。接下来，在第二帧中，每个像素31的第一抽头52a获取相位90
°
的检测信号，第二抽头52b获取相位270
°
的检测信号。然后利用第一帧和第二帧的四个检测信号计算方程(4)中的i和q，以及方程(1)中的深度值d。
[0168]
在第一帧中获得的每个像素31的像素数据称为相对于光调制波的同相分量的i像素数据，而第二帧中获得的每个像素31的像素数据称为相对于光调制波的正交相位分量的q像素数据的情形下，2相位法为在第一帧中获取所有像素的i像素数据并在第二帧中获取所有像素的q像素数据的方法。
[0169]
另一方面，如图14右侧所示，使用于获取i像素数据的像素31(以下将这些像素称为i像素)和用于获取q像素的像素31(以下将这些像素称为q像素)共存，从而可以从一帧中获取相对于光调制波的所有相位0
°
、90
°
、180
°
和270
°
的检测信号。这样就能够计算出方程
(4)中的i和q，从而得到深度值d。将i像素和q像素以这种方式共存于一帧中的驱动称为iq拼接驱动。
[0170]
注意，在图14所示的iq拼接驱动中，不能消除每个像素中存在的抽头之间的特性变化，如上述使用2相位法的实例中一样。
[0171]
在优先消除每个像素中存在的抽头之间的特性变化的情况下，驱动控制电路33在第一帧中执行类似于图14中的一帧中的iq拼接驱动的驱动，并且，在第二帧中，执行每个像素31的第一抽头52a和第二抽头52b的相位相对于第一帧反转的iq拼接驱动，如图15所示。在这种情况下，使用第一帧和第二帧的像素数据计算同一像素中相反相位的检测信号之间的差值。以这种方式，可以像上述4相位法的情况一样消除每个像素中存在的抽头之间的特性变化，并且可以用比4相位法更少的帧获得深度值d。
[0172]
注意，在iq拼接驱动中，i像素和q像素在图14和图15所示的实例中以像素列为基础排列。然而，i像素和q像素的排列不限于该实例。例如，如图16所示，i像素和q像素可以以方格图案在水平和垂直两个方向上交替排列。
[0173]
可以采用上述的iq拼接驱动作为针对由于像素阵列32中的像素数量增加而导致的帧速率降低的对策。
[0174]
而且，通过将iq拼接驱动、通过多个移相电路81和多个块驱动单元82执行用于转换为伪正弦的相移与针对每个块bl的驱动时序分散相结合，可以同时实现缩小帧速率的效果以及分散驱动电流和减小周期误差的效果。
[0175]
《相位控制分割数为4的iq拼接驱动实例》
[0176]
在接下来要描述的iq拼接驱动中，像素阵列32中的所有像素被划分为四种相位控制单元块，i像素和q像素以像素列为基础排列，如图14所示。
[0177]
图17是在像素阵列32被划分为四种相位控制单元块并执行iq拼接驱动的情况下像素阵列32和驱动控制电路33的示意性示例配置图。
[0178]
在像素阵列32中被划分为n列单元的块bl中的每一个被划分为四种块bl_xi、bl_yi、bl_xq和bl_yq。块bl_xi和bl_yi是包括要作为i像素驱动的像素31的块bl，块bl_xq和bl_yq是包括要作为q像素驱动的像素31的块bl。
[0179]
驱动控制电路33包括四个移相电路81和四个或四个以上块驱动单元82。
[0180]
在四个移相电路81中，与块bl_xi、bl_yi、bl_xq和bl_yq相关联的移相电路81分别示出为移相电路81xi、81yi、81xq和81yq。同样，在四个或四个以上块驱动单元82中，与块bl_xi、bl_yi、bl_xq和bl_yq相关联的块驱动单元82分别示出为块驱动单元82xi、82yi、82xq和82yq。
[0181]
图18示出了块bl_xi、bl_yi、bl_xq和bl_yq中的每一个中的相移控制。
[0182]
每个像素31的相位0
°
、45
°
和90
°
中的电荷积累时间之比为1:√2(≈1.4):1，如上述实例中一样。在i像素的相位为0
°
、45
°
或90
°
的情况下，q像素的相位分别为90
°
、135
°
或180
°
，i像素的相位和q像素的相位呈正交关系。
[0183]
从图18中可以看出，在用于转换为伪正弦的相移为0
°
、45
°
和90
°
三种(q像素中为90
°
、135
°
和180
°
)，0
°
、45
°
、90
°
各个相位中的电荷积累时间之比为1:√2(≈1.4):1的情形下，在虚线所示的部分时段内，两个区块bl之间的相位相同。换言之，虽然各个块bl的相位除了虚线所示的时段不同，但相位无法完全分散，因此在一整个帧周期内各个块bl的相位
都不同。
[0184]
因此，驱动控制电路33执行图19所示的相移控制，使各个相位控制单元块的相位在一整个帧周期内都完全不同。
[0185]
图19通过iq拼接驱动的相移控制的实例的示意图，其中像素阵列32被划分为4种相位控制单元块，各个相位控制单元块的相位完全不同。
[0186]
驱动控制电路33将5种用于转换为伪正弦的相移以22.5
°
的增量设置为0
°
、22.5
°
、45
°
、67.5
°
和90
°
(q像素中为90
°
、112.5
°
、135
°
、157.5
°
和180
°
)，并将0
°
、22.5
°
、45
°
、67.5
°
和90
°
各个相位中的电荷积累时间之比设置为1:2.6092:3.4071:2.6061:0.9964。在这种布置下，执行相移控制。
[0187]
当执行这样的控制时，每个相位控制单元块的相位可以在任何时段内处于不同状态。例如，在虚线所示的时段101内，块bl_xi、bl_yi、bl_xq、bl_yq分别控制在相位0
°
、45
°
、90
°
、135
°
。在虚线所示的时段102内，这些块分别控制在相位45
°
、90
°
、135
°
和180
°
。
[0188]
图20是矩形脉冲的曝光控制中的周期误差与图19所示的转换为伪正弦的曝光控制中的周期误差的比较结果的示意图。
[0189]
图20的a是占空比为50％的矩形脉冲的曝光控制中的周期误差(ce)图，其中“高”时间的比例为50％。
[0190]
图20的b是占空比为33％的矩形脉冲的曝光控制中的周期误差(ce)图，其中“高”时间的比例为33％。
[0191]
图20的c是图19所示的转换为伪正弦的曝光控制中的周期误差(ce)图。
[0192]
在图20的a、b和c中的每一个中，左侧的图示出了在一个帧周期内进行积分时的积分波形，右侧的图示出了每个频率(横坐标轴)下fft的周期误差(纵坐标轴)。
[0193]
在转换为伪正弦的曝光控制中，如图20的c所示，在作为光源的调制频率的200mhz以外的频率下，周期误差几乎为零。在fft结果图中，横坐标轴上的整数值乘以100所获得的值对应于频率。另一方面，在图20的a和b所示的矩形脉冲的曝光控制中，除了作为光源调制频率的200mhz以外的每个频率都出现周期误差，特别在每个200mhz的整数倍的频率下周期误差都会变大。
[0194]
如上所述，通过图19所示的转换为伪正弦的曝光控制，可以完全分散驱动时序，并且可以几乎完全消除周期误差。
[0195]
图21至图23示出了用于转换为伪正弦的相移的其他实例组合。
[0196]
图21的a至c示出了在不执行用于转换为伪正弦的任何相移的情况下的周期误差分析结果。
[0197]
图21的a示出了占空比为50％的矩形脉冲的曝光控制中的周期误差分析结果，其中高时间的比例为50％，图21的b示出了占空比为33％的矩形脉冲的曝光控制中的周期误差分析结果，其中高时间的比例为33％，图21的c示出了占空比为25％的矩形脉冲的曝光控制中的周期误差分析结果，其中高时间的比例为25％。
[0198]
图22的a示出了在如下情况下执行的曝光控制中的周期误差分析结果：使用占空比为25％的矩形脉冲，0
°
、45
°
和90
°
(q像素中为90
°
、135
°
和180
°
)各个相位中电荷积累时间之比为1:1:1。
[0199]
图22的b示出了在如下情况下执行的曝光控制中的周期误差分析结果：使用占空
比为25％的矩形脉冲，0
°
、45
°
和90
°
(q像素中为90
°
、135
°
和180
°
)各个相位中电荷积累时间之比为1:√2(≈1.4):1。
[0200]
图22的c示出了在如下情况下执行的曝光控制中的周期误差分析结果：使用占空比为33％的矩形脉冲，0
°
、30
°
和60
°
(q像素中为90
°
、90
°
和150
°
)各个相位中电荷积累时间之比为1:√3(≈1.73):1。
[0201]
图23的a示出了在如下情况下执行的曝光控制中的周期误差分析结果：使用占空比为25％的矩形脉冲，0
°
、30
°
、45
°
、60
°
和90
°
(q像素中为90
°
、120
°
、135
°
、150
°
和180
°
)各个相位中电荷积累时间之比为1:1:1:1:1。
[0202]
图23的b示出了在如下情况下执行的曝光控制中的周期误差分析结果：使用占空比为50％的矩形脉冲，0
°
、30
°
、45
°
、60
°
和90
°
(q像素中为90
°
、120
°
、135
°
、150
°
和180
°
)各个相位中电荷积累时间之比为1:1:1:1:1。
[0203]
图23的c示出了在如下情况下执行的曝光控制中的周期误差分析结果：使用占空比为33％的矩形脉，0
°
、22.5
°
、45
°
、67.5
°
和90
°
(q像素中为90
°
、112.5
°
、135
°
、157.5
°
和180
°
)各个相位中电荷积累时间之比为1:1:1:1:1。
[0204]
多个相位中各个相位中电荷积累时间的比值可以相同，如图23的a至c所示，也可以不同，如图22的b和c所示。在一个帧周期内移位的相位种数可以是多个，但优选为三个或三个以上。
[0205]
利用图22的a至图23的c所示的用于转换为伪正弦的相移的各种组合，可以在没有相移的情况下使周期误差至少小于图21的a至c所示的矩形脉冲的曝光控制中的周期误差。
[0206]
在图22的a至图23的c所示的相移组合中，图23的c所示的相移组合几乎可以完全消除周期误差。
[0207]
图24是iq拼接驱动的相移控制实例的示意图，其中像素阵列32被划分为6种相位控制单元块，且各个相位控制单元块的相位完全不同。
[0208]
在图24所示的相移控制中，像素阵列32划分成6种相位控制单元块：块bl_xi、bl_yi、bl_zi、bl_xq、bl_yq和bl_zq。块bl_xi、bl_yi和bl_zi是包括要作为i像素驱动的像素31的块bl，块bl_xq、bl_yq和bl_zq是包括要作为q像素驱动的像素31的块bl。
[0209]
进一步地，在图24所示的相移控制中，采用了图23的c中所示的相移组合。
[0210]
即，驱动控制电路33将5种用于转换为伪正弦的相移设置成0
°
、22.5
°
、45
°
、67.5
°
和90
°
(q像素中为90
°
、112.5
°
、135
°
、157.5
°
和180
°
)，并将0
°
、22.5
°
、45
°
、67.5
°
和90
°
各个相位的电荷积累时间之比设置成1:1:1:1:1。在这种布置下，执行相移控制。
[0211]
通过这样的相移控制，可以几乎完全消除周期误差，如图23的c所示。
[0212]
如上所述，利用本公开的光接收单元15，在一个帧周期内以时分方式切换多个相位，以将调制光变成伪正弦(转换为伪正弦)。由此，可以减小周期误差。
[0213]
光接收单元15还将像素阵列32划分为多个相位控制单元块，并控制多个相位控制单元块，使得用于转换为伪正弦的相移的移位量尽可能不相同。由此，可以分散驱动电流，防止emc和emi的退化。
[0214]
由于执行相移使得排列在多个相位控制单元块中的各个像素处的积分结果变得相同，所以每个像素31输出的像素数据不需要进行任何特殊的校正过程，例如用于消除像素阵列32的平面(区域)中的偏移等的校正过程。
[0215]
《5.测距传感器的示例芯片配置》
[0216]
图25是测距传感器13的示例芯片配置的透视图。
[0217]
例如，如图25的a所示，测距传感器13可以由一个芯片形成，其中堆叠了传感器裸片151和逻辑裸片152作为多个裸片(基板)。
[0218]
在传感器裸片151中形成传感器单元161(作为传感器单元的电路)，在逻辑裸片152中形成逻辑单元162。
[0219]
例如，在传感器单元161中，形成像素阵列32和驱动控制电路33。例如，在逻辑单元162中，形成脉冲产生电路71、控制器72、对检测信号执行ad转换的ad转换单元、信号处理单元16、输入/输出端子等。
[0220]
此外，测距传感器13可以由三层形成，其中除了传感器裸片151和逻辑裸片152之外，还堆叠另一个逻辑裸片。当然，它也可以由四层或四层以上裸片(基板)的堆叠形成。
[0221]
可选地，例如，如图25的b所示，测距传感器13可由第一芯片171和第二芯片172以及其上放置这些芯片的中继基板(中介板)173形成。
[0222]
例如，在第一芯片171中，形成像素阵列32和驱动控制电路33。在第二芯片172中，形成脉冲产生电路71、控制器72、对检测信号执行ad转换的ad转换单元、信号处理单元16等。
[0223]
注意，上述图25的a中的传感器裸片151和逻辑裸片152的电路布局以及图25的b中的第一芯片171和第二芯片172的电路布局仅仅是示例，电路布局不限于此。例如，执行深度图生成过程等的信号处理单元16可以设置在测距传感器13的外部(或某个其他芯片中)。
[0224]
《6.电子设备的示例配置》
[0225]
上述测距模块11可以安装在智能手机、平板终端、手机、个人电脑、游戏机、电视接收机、可穿戴终端、数码相机或数码摄像机等电子设备中。
[0226]
图26是作为配备有测距模块的电子设备的智能手机的示例配置的框图。
[0227]
如图26所示，智能手机201包括通过总线211连接的测距模块202、成像装置203、显示器204、扬声器205、麦克风206、通信模块207、传感器单元208、触控面板209和控制单元210。进一步地，在控制单元210中，cpu执行程序，以实现作为应用处理单元221和操作系统处理单元222的功能。
[0228]
图1的测距模块11应用于测距模块202。例如，测距模块202设置在智能手机201的正面，为智能手机201的用户执行测距，以输出用户面部、手、手指等的表面形状的深度值作为测量结果。
[0229]
成像装置203设置在智能手机201的正面，通过对作为物体的智能手机201的用户进行成像来获取用户的图像。注意，虽然附图中未示出，但成像装置203也可以设置在智能手机201的背面。
[0230]
显示器204显示用于通过应用处理单元221和操作系统处理单元222进行处理的操作屏幕、成像装置203拍摄的图像等。例如，当与智能手机201进行语音通话时，扬声器205和麦克风206输出另一端的语音，并采集用户的语音。
[0231]
通信模块207经由通信网络进行通信。传感器单元208感测速度、加速度、接近度等，触控面板209获取用户在显示器204上显示的操作屏幕上执行的触摸操作。
[0232]
应用处理单元221执行用于通过智能电话201提供各种服务的处理。例如，应用处
理单元221可以基于测距模块202提供的深度，执行通过虚拟再现用户表情的计算机图形创建面部并将面部显示在显示器204上的过程。应用处理单元221还可以例如基于测距模块202提供的深度执行创建三维物体的三维形状数据的过程。
[0233]
操作系统处理单元222执行用以实现智能电话201的基本功能和操作的过程。例如，操作系统处理单元222可以执行基于测距模块202提供的深度值对用户面部进行认证并解除对智能手机201的锁定的过程。进一步地，例如，操作系统处理单元222执行基于测距模块202提供的深度值识别用户手势的过程，然后执行根据手势输入各种操作的过程。
[0234]
例如，在如上所述设计的智能手机201中，使用上述测距模块11，使得能够高精度且高速地生成深度图。通过这种布置，智能手机201能够更准确地检测测距信息。
[0235]
《7.移动结构的示例应用》
[0236]
根据本公开的技术(本技术)可以应用于各种产品。例如，根据本公开的技术可以体现为安装在任何类型的移动结构上的装置，例如汽车、电动汽车、混合动力汽车、摩托车、自行车、个人移动设备、飞机、无人机、船舶或机器人。
[0237]
图27是车辆控制系统的示意性示例配置的框图，该车辆控制系统是可以应用根据本公开的技术的移动结构控制系统的实例。
[0238]
车辆控制系统12000包括经由通信网络12001连接的多个电子控制单元。在图27所示的实例中，车辆控制系统12000包括驱动系统控制单元12010、车身系统控制单元12020、外部信息检测单元12030、车载信息检测单元12040和总体控制单元12050。进一步地，微型计算机12051、声音/图像输出单元12052和车载网络接口(i/f)12053示出为总体控制单元12050的功能部件。
[0239]
驱动系统控制单元12010根据各种程序控制与车辆的驱动系统相关的装置的操作。例如，驱动系统控制单元12010起控制装置的作用，例如产生车辆驱动力的驱动力产生装置(例如内燃机或驱动电动机)、将驱动力传递给车轮的驱动力传递机构、调整车辆转向角的转向机构和产生车辆制动力的制动装置。
[0240]
车身系统控制单元12020根据各种程序控制安装在车身上的各种装置的操作。例如，车身系统控制单元12020起作无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动车窗装置或各种车灯(如前照灯、倒车灯、刹车灯、转向信号灯、雾灯等)的控制装置的作用。在这种情况下，车身系统控制单元12020可以接收代替钥匙的便携式装置发送的无线电波或各种开关的信号。车身系统控制单元12020接收这些无线电波或信号的输入，并控制车辆的门锁装置、电动车窗装置、车灯等。
[0241]
外部信息检测单元12030检测配备有车辆控制系统12000的车辆的外部的信息。例如，成像单元12031与外部信息检测单元12030相连接。外部信息检测单元12030使成像单元12031拍摄车辆外部的图像，并接收拍摄的图像。基于接收到的图像，外部信息检测单元12030可以执行用于检测人、车辆、障碍物、标志、路面上的字符等的物体检测过程，或者执行距离检测过程。
[0242]
成像单元12031是接收光并输出与接收光量相对应的电信号的光学传感器。成像单元12031可以输出电信号作为图像，或者输出电信号作为测距信息。进一步地，由成像单元12031接收的光可以是可见光，也可以是红外线等不可见光。
[0243]
车载信息检测单元12040检测车辆内部的信息。例如，检测驾驶员状态的驾驶员状
态检测器12041与车载信息检测单元12040相连接。驾驶员状态检测器12041包括例如拍摄驾驶员图像的摄像头，基于由驾驶员状态检测器12041输入的检测信息，车载信息检测单元12040可以计算驾驶员的疲劳程度或专注程度，或判断驾驶员是否打瞌睡。
[0244]
基于由外部信息检测单元12030或车载信息检测单元12040获取的外部/内部信息，微型计算机12051可以计算驱动力产生装置、转向机构或制动装置的控制目标值，向驱动系统控制单元12010输出控制指令。例如，微型计算机12051可以执行协同控制以实现高级驾驶辅助系统(adas)的功能，包括车辆主动避撞或冲击缓冲、基于车辆距离的跟车行驶、车速维持行驶、车辆碰撞警告、车道偏离警告等。
[0245]
此外，微型计算机12051还可以通过基于车辆周围的信息、外部信息检测单元12030或车载信息检测单元12040获取的信息控制驱动力产生装置、转向机构、制动装置等来执行协同控制以进行自动驾驶等以不依赖于驾驶员的操作而自主行驶。
[0246]
微型计算机12051还可以基于由外部信息检测单元12030获取的外部信息向车身系统控制单元12020输出控制命令。例如，微型计算机12051根据外部信息检测单元12030检测到的前车或迎面而来的车辆的位置来控制前照灯，并执行协同控制，通过从远光灯切换到远光灯来达到防眩效果等。
[0247]
声音/图像输出单元12052将音频输出信号和/或图像输出信号发送到能够在视觉上或听觉上向车辆的乘客或车辆外部通知信息的输出装置。在图27所示的实例中，扬声器12061、显示单元12062和仪表盘12063示出为输出装置。例如，显示单元12062可以包括车载显示器和/或抬头显示器。
[0248]
图28是成像单元12031的安装位置的实例的示意图。
[0249]
在图28中，车辆12100包括作为成像单元12031的成像单元12101、12102、12103、12104和12105。
[0250]
例如，成像单元12101、12102、12103、12104和12105设置在以下位置：车辆12100的前端边缘、侧镜、后保险杠、后门、车辆内部前挡风玻璃上部等。设置在前端边缘的成像单元12101和设置在车辆内部前挡风玻璃上部的成像单元12105主要拍摄车辆12100前方的图像。设置在侧镜的成像单元12102和12103主要拍摄车辆12100侧面的图像。设置在后保险杠或后门上的成像单元12104主要拍摄车辆12100后面的图像。成像单元12101和12105获取的前方图像主要用于检测在车辆12100前方行驶的车辆、行人、障碍物、交通信号、交通标志、车道等。
[0251]
注意，图28示出了成像单元12101至12104的成像范围的实例。成像范围12111指示设置在前端边缘的成像单元12101的成像范围，成像范围12112和12113指示设置在各个侧镜上的成像单元12102和12103的成像范围，成像范围12114指示设置在后保险杠或后门上的成像单元12104的成像范围。例如，将成像单元12101至12104所拍摄的图像数据相互叠加，从而获得从上方观看的车辆12100的俯视图。
[0252]
成像单元12101至12104中的至少一个可以具有获取距离信息的功能。例如，成像单元12101至12104中的至少一个可以是包括多个成像元件的立体照相机，或者可以是具有用于相位差检测的像素的成像元件。
[0253]
例如，基于自成像单元12101到12104获得的距离信息，微型计算机12051计算到成像范围12111至12114内的各个三维物体的距离，以及距离的时间性变化(相对于车辆12100
的速度)。这样，作为车辆12100的行驶路径上最近的三维物体并以预定速度(例如，0km/h或更高)在与车辆12100基本相同的方向上行驶的三维物体可以提取为在车辆12100前面行驶的车辆。进一步地，微型计算机12051可以预先设置在车辆12100前方行驶的车辆前要保持的车距，并且可以进行自动制动控制(包括停止跟车控制)、自动加速控制(包括开始跟车控制)等。这样，可以执行协同控制以进行自动驾驶等，以便不依赖于驾驶员的操作而自主行驶。
[0254]
例如，根据自成像单元12101至12104获得的距离信息，微型计算机12051可以提取关于两轮车、普通车辆、大型车辆、行人、电线杆等类别下的三维物体的三维物体数据，并将三维物体数据用于自动避障。例如，微型计算机12051将车辆12100附近的障碍物分类为车辆12100的驾驶员可见的障碍物和驾驶员视觉上难以识别的障碍物。然后，微型计算机12051确定指示与各个障碍物碰撞的风险的碰撞风险。如果碰撞风险等于或高于设定值，并且存在碰撞的可能性，则微型计算机12051可以通过扬声器12061和显示单元12062向驾驶员输出警告，或者可以通过经由驱动系统控制单元12010执行强制减速或避让转向进行驾驶支持以避免碰撞。
[0255]
成像单元12101至12104中的至少一个可以是检测红外线的红外照相机。例如，微型计算机12051可以通过确定在成像单元12101至12104拍摄的图像中是否存在行人来识别行人。通过从用作红外照相机的成像单元12101至12104拍摄的图像中提取特征点的过程，以及对指示物体轮廓的一系列特征点进行模式匹配并确定是否存在行人的过程来进行这种行人识别。如果微型计算机12051确定成像单元12101至12104所拍摄的图像中存在行人，并识别出行人，则声音/图像输出单元12052控制显示单元12062显示矩形轮廓线，以重叠的方式强调识别出的行人。进一步地，声音/图像输出单元12052还可以控制显示单元12062在期望的位置显示指示行人的图标等。
[0256]
上文已经描述了可以应用根据本公开的技术的车辆控制系统的实例。根据本公开的技术可以应用于上述部件中的外部信息检测单元12030和车载信息检测单元12040。具体地，测距模块11的测距用作外部信息检测单元12030和车载信息检测单元12040，以执行识别驾驶员手势的过程。由此，可以根据手势操作各种系统(例如，音频系统、导航系统和空调系统)，并且可以更准确地检测驾驶员的状态。而且，测距模块11的测距可用于识别路面不平坦并使悬架控制反映该识别。
[0257]
注意，本技术可以应用于对投射到物体上的光执行幅度调制的方法。该方法在间接tof方法中称为连续波方法。进一步地，光接收单元15的光电二极管51的结构可以应用于具有电荷分布到两个电荷存储部的结构的测距传感器，例如具有电流辅助光子解调器(capd)结构的测距传感器，或交替向两个栅极施加带有光电二极管的电荷的脉冲的栅式测距传感器。
[0258]
进一步地，在上述实施例中描述的情况下，像素31是将光电二极管51产生的电荷分配到两个抽头(第一抽头52a和第二抽头52b)的2抽头结构。然而，本技术也可以应用于具有其他数量的抽头的像素结构，例如1抽头结构或4抽头结构。
[0259]
本技术的实施例不限于上述实施例，在不脱离本技术的范围的情况下可以对它们进行各种修改。
[0260]
只要不存在前后矛盾之处，本说明书中描述的多种技术可以彼此独立地实施。当
然，也可以实现多种技术中的一些技术的组合。例如，在一个实施例中描述的本技术的部分或全部可以与在另一个实施例中描述的本技术的部分或全部结合来实现。进一步地，上述本技术的部分或全部可以与上文未描述的其他技术组合来实现。
[0261]
此外，例如，上述作为一个装置(或一个处理单元)描述的任何配置可以划分为多个装置(或处理单元)。相反，上述作为多个装置(或处理单元)描述的任何配置都可以组合成一个装置(或一个处理单元)。此外，当然也可以向每个装置(或每个处理单元)的配置添加除上述部件之外的部件。进一步地，只要整个系统的配置和功能保持基本相同，装置(或处理单元)的一些部件可以合并到另一个装置(或处理单元)的配置中。
[0262]
进一步地，在本说明书中，系统是指多个部件(装置、模块(部分)等)的组装，并不是所有的部件都需要设置在同一个外壳中。有鉴于此，容纳在不同外壳中并通过网络相互连接的多个装置形成系统，并且具有容纳在一个外壳中的多个模块的一个装置也是一个系统。
[0263]
注意，在本说明书中描述的有益效果仅仅是示例，本技术的有益效果不限于此，还可以包括除了在本说明书中描述的那些效果之外的效果。
[0264]
注意，本技术还可以体现在以下描述的配置中。
[0265]
(1)
[0266]
一种测距传感器，包括：
[0267]
移相电路，所述移相电路通过在一个帧周期内以时分方式将驱动脉冲信号移位多个相位来产生相移后驱动脉冲信号，所述驱动脉冲信号是响应于指示发光源的照射时序的发光控制信号而产生的；和
[0268]
像素，所述像素基于所述相移后驱动脉冲信号积累电荷并输出与所积累的电荷相对应的检测信号，所述电荷是通过对由反射所述发光源发出的光的预定物体反射的反射光进行光电转换而获得的。
[0269]
(2)
[0270]
根据(1)所述的测距传感器，其中，
[0271]
所述移相电路在一个帧周期内在第一时序将所述驱动脉冲信号移位第一相位，并在第二时序将所述驱动脉冲信号移位第二相位。
[0272]
(3)
[0273]
根据(1)或(2)所述的测距传感器，其中，
[0274]
产生移位所述第一相位的相移后驱动脉冲信号的第一时段与产生移位所述第二相位的相移后驱动脉冲信号的第二时段不同。
[0275]
(4)
[0276]
根据(1)至(3)中任一项所述的测距传感器，其中，
[0277]
所述移相电路产生在一个帧周期内以时分方式移位三个或三个以上相位的相移后驱动脉冲信号。
[0278]
(5)
[0279]
根据(1)至(4)中任一项所述的测距传感器，还包括：
[0280]
像素阵列，在所述像素阵列中所述像素二维排列成矩阵，
[0281]
其中，所述像素包括：
[0282]
对反射光进行光电转换的光电转换部；
[0283]
基于所述相移后驱动脉冲信号积累电荷的第一电荷存储部；和
[0284]
基于通过相对于相移后驱动脉冲信号反转相位而获得的信号积累电荷的第二电荷存储部。
[0285]
(6)
[0286]
根据(5)所述的测距传感器，包括：
[0287]
至少两个所述移相电路，包括第一移相电路和第二移相电路，
[0288]
其中，所述第一移相电路产生所述相移后驱动脉冲信号以提供给所述像素阵列的第一区域中的像素，
[0289]
第二移相电路产生所述相移后驱动脉冲信号以提供给与所述像素阵列的所述第一区域不同的第二区域中的像素。
[0290]
(7)
[0291]
根据(6)所述的测距传感器，其中，
[0292]
由所述第一移相电路移位的相位和由所述第二移相电路移位的相位至少在部分帧周期内彼此不同。
[0293]
(8)
[0294]
根据(6)所述的测距传感器，其中，
[0295]
由所述第一移相电路移位的相位和由所述第二移相电路移位的相位在一整个帧周期内彼此不同。
[0296]
(9)
[0297]
根据(6)至(8)中任一项所述的测距传感器，其中，
[0298]
所述第一区域和所述第二区域中的每一个都包括至少一个像素列。
[0299]
(10)
[0300]
根据(6)至(9)中任一项所述的测距传感器，其中，
[0301]
所述第一区域和所述第二区域中的每一个都包括多个像素列。
[0302]
(11)
[0303]
根据(6)所述的测距传感器，其中，
[0304]
所述第一区域和所述第二区域布置成沿垂直方向划分所述像素阵列。
[0305]
(12)
[0306]
根据(6)所述的测距传感器，其中，
[0307]
所述第一区域和所述第二区域布置成方格图案。
[0308]
(13)
[0309]
根据(6)至(12)中任一项所述的测距传感器，其中，
[0310]
由所述第一移相电路移位的相位与由所述第二移相电路移位的相位呈正交关系。
[0311]
(14)
[0312]
根据(1)至(13)中任一项所述的测距传感器，还包括：
[0313]
脉冲产生电路，所述脉冲产生电路基于所述发光控制信号产生所述驱动脉冲信号，并将所述驱动脉冲信号提供给所述移相电路。
[0314]
(15)
[0315]
根据(1)至(14)中任一项所述的测距传感器，还包括：
[0316]
控制电路，所述控制电路控制所述移相电路改变所述相移后驱动脉冲信号的相位的时序。
[0317]
(16)
[0318]
根据(1)至(15)中任一项所述的测距传感器，还包括：
[0319]
发光控制单元，所述发光控制单元产生所述发光控制信号，并将所述发光控制信号提供给所述发光源。
[0320]
(17)
[0321]
根据(1)至(16)中任一项所述的测距传感器，
[0322]
由一个芯片形成，在所述芯片中堆叠了多个裸片。
[0323]
(18)
[0324]
一种驱动测距传感器的方法，所述测距传感器包括移相电路和像素，所述方法包括：
[0325]
通过移位驱动脉冲信号的相位来产生相移后驱动脉冲信号，所述驱动脉冲信号是根据指示发光源的照射时序的发光控制信号而产生的，所述移相电路产生所述相移后驱动脉冲信号；以及
[0326]
基于所述相移后驱动脉冲信号积累电荷并输出与所积累的电荷相对应的检测信号，所述电荷是通过对由反射所述发光源发出的光的预定物体反射的反射光进行光电转换而获得的，所述像素积累所述电荷并输出所述检测信号。
[0327]
(19)
[0328]
一种测距模块，包括：
[0329]
发光源，所述发光源以根据发光控制信号的照射时序将光发射到预定物体上；和
[0330]
测距传感器，所述测距传感器接收由反射所述发光源发出的光的预定物体反射的反射光，
[0331]
其中，所述测距传感器包括：
[0332]
移相电路，所述移相电路通过移位响应于所述发光控制信号而产生的驱动脉冲信号的相位来产生相移后驱动脉冲信号；和
[0333]
像素，所述像素基于所述相移后驱动脉冲信号积累电荷并输出与所积累的电荷相对应的检测信号，所述电荷是通过对所述反射光进行光电转换而获得的。
[0334]
参考标号列表
[0335]
11 测距模块
[0336]
12 发光单元
[0337]
13 发光单元
[0338]
14 发光控制单元
[0339]
15 光接收单元
[0340]
16 信号处理单元
[0341]
31 像素
[0342]
32 像素阵列
[0343]
33 驱动控制电路
[0344]
52a 第一抽头
[0345]
52b 第二抽头
[0346]
71 脉冲产生电路
[0347]
72 控制器
[0348]
81 移相电路
[0349]
82 块驱动单元
[0350]
bl 块
[0351]
201 智能手机
[0352]
202 测距模块。