成像裝置和飛行時(shí)間成像方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 實(shí)施例設(shè)及產(chǎn)生=維圖像，并且具體而言，設(shè)及成像裝置和飛行時(shí)間成像方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 飛行時(shí)間（TO巧系統(tǒng)基于S維（3D)圖像傳感器原理。例如，相比于二維（2D)成 像器的像素而言，像素可能更復(fù)雜。例如，像素可W更大。例如，高分辨率成像器可能需要 大的忍片面積、大的光學(xué)元件W及大體積的相機(jī)。例如，運(yùn)可能導(dǎo)致高的或者增加的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 一些實(shí)施例設(shè)及成像裝置。成像裝置包括圖像傳感器電路，該圖像傳感器電路包 括飛行時(shí)間傳感器像素。成像裝置進(jìn)一步包括第一發(fā)光器，該第一發(fā)光器具有相對(duì)于飛行 時(shí)間傳感器像素的第一空間偏移。成像裝置進(jìn)一步包括第二發(fā)光器，該第二發(fā)光器具有相 對(duì)于飛行時(shí)間傳感器像素的第二空間偏移。成像裝置進(jìn)一步包括圖像處理電路，該圖像處 理電路被配置為基于由飛行時(shí)間傳感器像素生成的第一傳感器像素圖像數(shù)據(jù)和第二傳感 器像素圖像數(shù)據(jù)來產(chǎn)生對(duì)象的區(qū)域的圖像。第一傳感器像素圖像數(shù)據(jù)基于由第一發(fā)光器發(fā) 射的并且在對(duì)象的區(qū)域處反射的接收光，并且其中第二傳感器像素圖像數(shù)據(jù)基于由第二發(fā) 光器發(fā)射的并且在對(duì)象的區(qū)域處反射的接收光。
[0004] 一些實(shí)施例設(shè)及飛行時(shí)間成像方法。方法包括通過飛行時(shí)間傳感器像素接收由具 有相對(duì)于飛行時(shí)間傳感器像素的第一空間偏移的第一發(fā)光器發(fā)射的并且被對(duì)象的區(qū)域反 射的光，W生成第一傳感器像素圖像數(shù)據(jù)。方法進(jìn)一步包括通過飛行時(shí)間傳感器像素接收 由具有相對(duì)于飛行時(shí)間傳感器像素的第二空間偏移的第二發(fā)光器發(fā)射的并且被對(duì)象的區(qū) 域反射的光，W生成第二傳感器像素圖像數(shù)據(jù)。方法進(jìn)一步包括基于由飛行時(shí)間傳感器像 素生成的第一和第二傳感器像素圖像數(shù)據(jù)來產(chǎn)生對(duì)象的區(qū)域的圖像。 陽〇化]一些實(shí)施例設(shè)及成像裝置。成像裝置包括圖像傳感器電路，該圖像傳感器電路包 括多個(gè)飛行時(shí)間傳感器像素。成像裝置包括具有相對(duì)于圖像傳感器電路的第一空間偏移的 第一發(fā)光器。成像裝置包括具有相對(duì)于圖像傳感器電路的第二空間偏移的第二發(fā)光器。成 像裝置包括圖像處理電路，該圖像處理電路被配置為基于由多個(gè)飛行時(shí)間傳感器像素中的 飛行時(shí)間傳感器像素生成的第一傳感器像素圖像數(shù)據(jù)和第二傳感器像素圖像數(shù)據(jù)來產(chǎn)生 對(duì)象的區(qū)域的圖像。圖像包括對(duì)象的第一子區(qū)域的第一子圖像數(shù)據(jù)和關(guān)于對(duì)象的第二子區(qū) 域的第二子圖像數(shù)據(jù)。第一傳感器像素圖像數(shù)據(jù)基于由第一發(fā)光器發(fā)射并且被該對(duì)象反射 的接收光，并且其中第二傳感器像素圖像數(shù)據(jù)基于由第二發(fā)光器發(fā)射并且被對(duì)象反射的接 收光。
【附圖說明】
[0006] 下面將僅通過示例的方式并且參照附圖描述裝置和/或方法的一些實(shí)施例，其中 陽007] 圖1示出了成像裝置的示意性圖示； 陽OO引圖2A至圖2D示出了成像裝置的示意性圖示；
[0009] 圖3示出了成像裝置的示意性圖示； 陽010] 圖4示出了成像裝置的示意性圖示；
[0011] 圖5示出了飛行時(shí)間成像方法的流程圖；
[0012] 圖6示出了飛行時(shí)間成像方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 現(xiàn)在將參照附圖更充分地描述各種示例實(shí)施例，在附圖中圖示了一些示例實(shí)施 例。在圖中，線的粗細(xì)、層和/或區(qū)域的厚度可W為了清晰而被夸大。
[0014] 因此，雖然示例實(shí)施例能夠具有各種修改和備選形式，但是其實(shí)施例通過示例的 方式在圖中示出并且將在本文中詳細(xì)描述。然而，應(yīng)該理解的是，并不旨在將示例實(shí)施例限 制于所公開的特定形式，而是相反地，示例實(shí)施例要涵蓋落在本公開的范圍內(nèi)的所有修改、 等效、W及備選。相同的數(shù)字貫穿附圖描述指代相同或者相似的元件。
[0015] 將理解的是，當(dāng)元件被稱為"連接"或者"禪合"到另一元件時(shí)，其可W直接連接或 者禪合到該另一元件或者可W存在中間元件。相比之下，當(dāng)元件被稱為"直接連接"或者"直 接禪合巧Ij另一元件時(shí)，則不存在中間元件。用于描述元件之間關(guān)系的其它詞語應(yīng)該W相同 方式解釋（例如，"在…之間"與"直接在…之間"、"鄰近"與"直接鄰近"等）。
[0016] 本文使用的術(shù)語僅用于描述特定實(shí)施例的目的并且不旨在限制示例實(shí)施例。如 本文所使用的那樣，單數(shù)形式"一（a)"、"一個(gè)（an)"、W及"該（the)"旨在也包括復(fù)數(shù) 形式，除非上下文明確地另外指示。進(jìn)一步將理解的是，當(dāng)在本文中使用時(shí)，術(shù)語"包括 (comprises)"、"包括了（comprising)"、"包含（include)"、和 / 或"包含了（including)" 指定存在所陳述的特征、整體、步驟、操作、元件、和/或部件，但是不排除存在或者添加一 個(gè)或者多個(gè)其他特征、整體、步驟、操作、元件、部件、和/或其組。
[0017] 除非另外定義，本文所使用的所有術(shù)語（包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語）具有與示例實(shí)施 例所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員的通常理解相同的含義。將進(jìn)一步理解的是，例如常用詞典中定 義的那些的術(shù)語，應(yīng)該被解釋為具有與其在相關(guān)領(lǐng)域的上下文中的含義一致的含義，并且 除非在本文中明確如此限定，否則不會(huì)在理想化或者過于正式的意義上解釋。
[001引圖1示出了根據(jù)實(shí)施例的成像裝置100的示意性圖示。成像裝置100包括圖像傳 感器電路101，該圖像傳感器電路包括飛行時(shí)間傳感器像素102。成像裝置100進(jìn)一步包括 第一發(fā)光器111，該發(fā)光器具有相對(duì)于飛行時(shí)間傳感器像素102的第一空間偏移。成像裝置 100進(jìn)一步包括第二發(fā)光器112,該發(fā)光器具有相對(duì)于飛行時(shí)間傳感器像素102的第二空間 偏移。成像裝置100進(jìn)一步包括圖像處理電路103,該圖像處理電路被配置為基于由飛行時(shí) 間傳感器像素102生成的第一傳感器像素圖像數(shù)據(jù)和第二傳感器像素圖像數(shù)據(jù)而產(chǎn)生對(duì) 象104的區(qū)域的圖像。第一傳感器像素圖像數(shù)據(jù)基于由第一發(fā)光器111發(fā)射的并且在對(duì)象 的區(qū)域處反射的接收光，并且其中第二傳感器像素圖像數(shù)據(jù)基于由第二發(fā)光器112發(fā)射的 并且在對(duì)象的區(qū)域處反射的接收光。
[0019] 由于具有第一發(fā)光器和第二發(fā)光器的成像裝置的實(shí)施方式，其中第一發(fā)光器具有 第一空間偏移并且第二發(fā)光器具有第二空間偏移，可W基于第一傳感器像素圖像數(shù)據(jù)和第 二傳感器像素圖像數(shù)據(jù)而產(chǎn)生對(duì)象的區(qū)域的圖像。例如，運(yùn)可W導(dǎo)致具有經(jīng)改進(jìn)的分辨率 或更詳細(xì)信息的對(duì)象的區(qū)域的圖像。此外，例如，可W基于來自具有不同空間偏移的發(fā)光器 的第一和第二傳感器像素圖像數(shù)據(jù)的比較，消除或者減少?gòu)牡谝换蛘叩诙l(fā)光器透射的光 的多路徑傳播。
[0020] 例如，成像裝置100可W用于確定設(shè)及對(duì)象104的距離信息或者用于產(chǎn)生對(duì)象104 的S維圖像。例如，成像裝置100可W為諸如飛行時(shí)間燈OF)相機(jī)之類的相機(jī)。例如，對(duì)象 可W是要拍攝的人、或者物、或者風(fēng)景。例如，對(duì)象可W是例如具有高度、寬度W及深度的= 維（3D)場(chǎng)景或者對(duì)象。
[0021] 例如，設(shè)及對(duì)象的距離信息可W是對(duì)象或者對(duì)象的不同區(qū)域與成像裝置的至少一 部分之間的距離。例如，要由裝置100確定的距離信息可W是例如對(duì)象的表面輪廓的一個(gè) 或者多個(gè)不同位置或者一個(gè)或者多個(gè)區(qū)域或者點(diǎn)與成像裝置100的至少一部分之間的距 離。通過確定設(shè)及對(duì)象的距離信息，關(guān)于對(duì)象或者對(duì)象的區(qū)域的=維信息（例如高度、寬 度、W及深度）可W由成像裝置確定。
[0022] 例如，第一發(fā)光器111和第二發(fā)光器112每個(gè)分別可W包括一個(gè)或者多個(gè)光源，例 如一個(gè)或者多個(gè)發(fā)光二極管（LED)或者激光器。例如，第一發(fā)光器111和第二發(fā)光器112 每個(gè)可W被配置為用經(jīng)電調(diào)制控制信號(hào)調(diào)制的經(jīng)調(diào)制光學(xué)信號(hào)，例如經(jīng)調(diào)制紅外光或者可 見光，執(zhí)行對(duì)對(duì)象的主動(dòng)照射。例如，第一發(fā)光器111和第二發(fā)光器112每個(gè)可W被配置為 W對(duì)應(yīng)于調(diào)制控制信號(hào)的頻率的調(diào)制頻率（例如在IMHz到200MHz之間）發(fā)射經(jīng)調(diào)制光學(xué) 信號(hào)。
[0023] 第一發(fā)光器111可W具有關(guān)于TOF傳感器像素的第一空間偏移，并且第二發(fā)光器 112可W具有關(guān)于TOF傳感器像素的第二空間偏移。例如，第一空間偏移和第二空間偏移可 W彼此不同。例如，第一發(fā)光器111和第二發(fā)光器112可W關(guān)于成像裝置100或者關(guān)于圖 像傳感器電路101被設(shè)置在不同位置。在一些示例中，第一發(fā)光器111和第二發(fā)光器112 可W被設(shè)置在相對(duì)于圖像傳感器電路101 (或者TOF傳感器像素）的不同等距離位置。在 其它示例中，第一發(fā)光器111和第二發(fā)光器112可W被設(shè)置在相對(duì)于飛行時(shí)間傳感器像素 (或者圖像傳感器電路101)的不同非等距離位置。在一些示例中，第一發(fā)光器和第二發(fā)光 器可W關(guān)于圖像傳感器電路101的至少一個(gè)對(duì)稱軸（或者TOF傳感器像素的至少一個(gè)對(duì)稱 軸）被對(duì)稱設(shè)置。
[0024] 第一發(fā)光器111可W被配置為在第一時(shí)間區(qū)間期間發(fā)射光，并且第二發(fā)光器112 可W被配置為在第二時(shí)間區(qū)間期間發(fā)射光。例如，第一和第二時(shí)間區(qū)間可W是不同的。在 一些示例中，第一發(fā)光器111和第二發(fā)光器112可W被配置為依次或者連續(xù)發(fā)射光。例如， 它們可W被配置為一個(gè)接一個(gè)地發(fā)射光。在其它不例中，第一發(fā)光器111和第二發(fā)光器112 可W被配置為同時(shí)或者依次發(fā)射不同偏振光。
[00巧]圖像傳感器電路101可W包括TOF傳感器像素陣列，諸如多個(gè)TOF傳感器像素的 二維陣列。每個(gè)TOF傳感器像素102可W包括用于檢測(cè)光的光檢測(cè)電路。例如，光檢測(cè)電 路可W包括生成區(qū)，例如光敏感區(qū)域，諸如耗盡區(qū)或者空間電荷區(qū)，在運(yùn)里可W例如生成光 生電荷載流子（例如正電荷載流子，例如空穴，或者負(fù)電荷載流子，例如電子）。例如，光檢 測(cè)電路可W由光電二極管實(shí)現(xiàn)。在每個(gè)單獨(dú)的TOF傳感器像素102中生成的光生電荷載流 子的數(shù)目可W與從第一和/或第二發(fā)光器發(fā)射、接著被對(duì)象反射、并且由該TOF傳感器像素 102接收的光的強(qiáng)度成比例。圖像傳感器電路101的每個(gè)TOF傳感器像素102可W產(chǎn)生傳 感器像素圖像數(shù)據(jù)，其可W基于電信號(hào)，例如與由像素元件生成的光生電荷載流子的數(shù)目 成比例的電壓信號(hào)或者電流信號(hào)。
[00%] 例如，每個(gè)TOF傳感器像素可W包括光子混合設(shè)備（PMD)，該光子混合設(shè)備被配置 為基于相應(yīng)的互相關(guān)測(cè)量（基于所接收的經(jīng)調(diào)制光和參考調(diào)制信號(hào)）生成第一和第二傳感 器像素圖像數(shù)據(jù)。例如，TOF傳感器像素可W被實(shí)現(xiàn)為包括在交變偏置下工作的透明電荷 收集器或者光口的PMD設(shè)備。通過將發(fā)光器與調(diào)制控制信號(hào)同步，發(fā)光器可W被配置為W 調(diào)制控制信號(hào)的調(diào)制頻率生成多個(gè)光脈沖，例如紅外或者可見光。具有調(diào)制頻率的經(jīng)反射 光脈沖可W由圖像傳感器電路（例如TOF傳感器像素）接收，圖像傳感器電路每個(gè)可W測(cè) 量經(jīng)反射的所接收光關(guān)于調(diào)制控制信號(hào)的相位延遲