深度感测设备和方法

深度感测设备和方法
【专利摘要】提供一种深度感测设备和方法。一种用于获得目标对象的深度图像的深度感测设备和方法可使用子累积期，基于按第一相位间隔存储在第一浮动扩散节点中的光电二极管的电压和按第二相位间隔存储在第二浮动扩散节点中的光电二极管的电压，来计算第一浮动扩散节点与第二浮动扩散节点之间的差电压，可将所述差电压反馈到第一浮动扩散节点和第二浮动扩散节点之一，并可基于在包括子累积期的累积期期间积累的差电压来计算像素的深度值。
【专利说明】深度感测设备和方法
[0001]本申请要求于2012年7月24日提交到韩国知识产权局的第10-2012-0080482号韩国专利申请以及于2013年4月19日提交到韩国知识产权局的第10-2013-0043646号韩国专利申请的优先权利益，所述申请的公开通过引用合并于此。
【技术领域】
[0002]以下描述涉及可获得目标对象的深度图像的深度感测设备和方法。
【背景技术】
[0003]获得从传感器到对象的距离信息的方法通常可被分类为主动方法和被动方法。
[0004]可由立体相机通过仅使用图像信息而不是发射光来计算到对象的距离以实现所述被动方法。
[0005]可使用三角测量方案来实现所述主动方法，其中，所述三角测量方案使用飞行时间(TOF)和三角测量来计算距离。TOF可通过向对象发射光并感测从对象反射的光来测量光的传播时间，并且三角测量可感测反射的光的位置，其中，所述光由位于离传感器预定距离内的激光器发射。
[0006]在主动方法的情况下，因为光被直接发射，所以可在传感器的所有像素中获得距离值，并且可提供密集深度图。然而，当背景光强时，因为发射的光和背景光都进入传感器，所以在深度值中会产生失真。
[0007]另外，在主动方法的情况下，会产生误差。例如，如果像素由于背景光而饱和，则不能获得准确的深度值。为了增加像素的容量，可增加存储电容器的大小。然而，增加的容量可导致像素的空间分辨率和填充因子的恶化。因此，正在研究避免像素饱和的其他方法。

【发明内容】

[0008]通过提供一种深度感测设备来实现上述和/或其他方面，其中，所述深度感测设备包括:计算器，用于使用子累积期，基于按第一相位间隔存储在第一浮动扩散节点中的光电二极管的电压以及按第二相位间隔存储在第二浮动扩散节点中的发光二极管的电压，来计算第一浮动扩散节点与第二浮动扩散节点之间的差电压；反馈单元，用于将所述差电压反馈到第一浮动扩散节点和第二浮动扩散节点之一；控制器，用于基于在包括子累积期的累积期期间积累的差电压来计算像素的深度值。
[0009]控制器可包括:测量单元，用于使用第一单位增益放大器测量第一浮动扩散节点的电压，并用于使用第二单位增益放大器测量第二浮动扩散节点的电压。
[0010]第一单位增益放大器和第二单位增益放大器中的至少一个的正输入端可被包括在像素电路中，并且剩余构造可被包括在列电路中。
[0011]第一单位增益放大器和第二单位增益放大器中的至少一个可被包括在像素电路中。
[0012]控制器可还包括:偏移消除单元，用于通过控制以下开关的操作时序来消除第一单位增益放大器的偏移和第二单位增益放大器的偏移:连接第一单位增益放大器和相关双采样(⑶S)放大器的输入端的第一开关、连接第二单位增益放大器和⑶S放大器的第二开关、连接反馈电容器和⑶S放大器的第三开关、⑶S放大器的第四开关、连接⑶S放大器的输出端和第一浮动扩散节点的第五开关、以及连接CDS放大器的输出端和第二浮动扩散节点的第六开关。
[0013]偏移消除单元可在第一浮动扩散节点的电压大于第二浮动扩散节点的电压时接通第一开关、第三开关和第四开关，可断开第一开关和第四开关并然后接通第二开关，可断开第二开关和第三开关并然后接通第四开关、第五开关和第六开关，从而将第一浮动扩散节点的电压和第二浮动扩散节点的电压复位到参考电压，可断开第五开关和第六开关并然后接通第二开关，可断开第二开关和第四开关并然后接通第一开关和第三开关，从而消除第一单位增益放大器的偏移和第二单位增益放大器的偏移。
[0014]偏移消除单元可在第一浮动扩散节点的电压小于或等于第二浮动扩散节点的电压时接通第二开关、第三开关和第四开关，可断开第二开关和第四开关并然后接通第一开关，可断开第一开关和第三开关并然后接通第四开关、第五开关和第六开关，从而将第一浮动扩散节点的电压和第二浮动扩散节点的电压复位到参考电压，可断开第五开关和第六开关并然后接通第一开关，可断开第一开关和第四开关并然后接通第二开关和第三开关，从而消除第一单位增益放大器的偏移和第二单位增益放大器的偏移。
[0015]控制器可包括:比较器，用于将第一浮动扩散节点的电压和第二浮动扩散节点的电压进行比较。
[0016]当第一浮动扩散节点的电压大于第二浮动扩散节点的电压时，反馈单元可基于比较结果将差电压反馈到第二浮动扩散节点，并且当第一浮动扩散节点的电压小于或等于第二浮动扩散节点的电压时，反馈单元可基于比较结果将差电压反馈到第一浮动扩散节点。
[0017]控制器还可包括:反馈控制器，用于确定在第一浮动扩散节点的电压和第二浮动扩散节点的电压中的至少一个小于或等于预定参考电压的间隔中，第一浮动扩散节点和第二浮动扩散节点的饱和可能性大，并用于控制反馈单元执行反馈。
[0018]反馈控制器可确定在第一浮动扩散节点的电压和第二浮动扩散节点的电压大于预定参考电压的间隔中，第一浮动扩散节点和第二浮动扩散节点的饱和可能性小，并且反馈控制器可控制反馈单元不执行反馈。
[0019]控制器可包括:复位单元，用于将第一浮动扩散节点与第二浮动扩散节点之间的差电压未反馈到的剩余浮动扩散节点复位到参考电压。
[0020]第一相位和第二相位相对于彼此可具有180度的相位差。
[0021]通过提供一种深度感测设备的深度感测方法来实现上述和/或其他方面，其中，所述深度感测方法包括:使用子累积期，基于按第一相位间隔存储在第一浮动扩散节点中的光电二极管的电压以及按第二相位间隔存储在第二浮动扩散节点中的光电二极管的电压，来计算第一浮动扩散节点与第二浮动扩散节点之间的差电压；将所述差电压反馈到第一浮动扩散节点和第二浮动扩散节点之一；基于在包括子累积期的累积期期间积累的差电压来计算像素的深度值。
[0022]所述深度感测方法还可包括:使用第一单位增益放大器测量第一浮动扩散节点的电压，并使用第二单位增益放大器测量第二浮动扩散节点的电压。[0023]所述深度感测方法还可包括:通过控制以下开关的操作时序来消除第一单位增益放大器的偏移和第二单位增益放大器的偏移:连接第一单位增益放大器和⑶S放大器的输入端的第一开关、连接第二单位增益放大器和⑶S放大器的第二开关、连接反馈电容器和CDS放大器的第三开关、CDS放大器的第四开关、连接CDS放大器的输出端和第一浮动扩散节点的第五开关、以及连接CDS放大器的输出端和第二浮动扩散节点的第六开关。
[0024]消除的步骤可包括:当第一浮动扩散节点的电压大于第二浮动扩散节点的电压时，接通第一开关、第三开关和第四开关；断开第一开关和第四开关并然后接通第二开关；断开第二开关和第三开关并然后接通第四开关、第五开关和第六开关，从而将第一浮动扩散节点的电压和第二浮动扩散节点的电压复位到参考电压；断开第五开关和第六开关并然后接通第二开关；断开第二开关和第四开关并然后接通第一开关和第三开关，从而消除第一单位增益放大器的偏移和第二单位增益放大器的偏移。
[0025]消除的步骤可包括:当第一浮动扩散节点的电压小于或等于第二浮动扩散节点的电压时，接通第二开关、第三开关和第四开关；断开第二开关和第四开关并然后接通第一开关；断开第一开关和第三开关并然后接通第四开关、第五开关和第六开关，从而将第一浮动扩散节点的电压和第二浮动扩散节点的电压复位到参考电压；断开第五开关和第六开关并然后接通第一开关；断开第一开关和第四开关并然后接通第二开关和第三开关，从而消除第一单位增益放大器的偏移和第二单位增益放大器的偏移。
[0026]所述深度感测方法还可包括:将第一浮动扩散节点的电压和第二浮动扩散节点的电压进行比较。
[0027]反馈的步骤可包括:当第一浮动扩散节点的电压大于第二浮动扩散节点的电压时，基于比较结果将差电压反馈到第二浮动扩散节点，并且当第一浮动扩散节点的电压小于或等于第二浮动扩散节点的电压时，基于比较结果将差电压反馈到第一浮动扩散节点。
[0028]所述深度感测方法还可包括:通过确定在第一浮动扩散节点的电压和第二浮动扩散节点的电压中的至少一个小于或等于预定参考电压的间隔中，第一浮动扩散节点和第二浮动扩散节点的饱和可能性大，来控制反馈被执行。
[0029]控制的步骤可包括:通过确定在第一浮动扩散节点的电压和第二浮动扩散节点的电压大于预定参考电压的间隔中，第一浮动扩散节点和第二浮动扩散节点的饱和可能性小，来控制反馈不被执行。
[0030]所述深度感测方法还可包括:将第一浮动扩散节点与第二浮动扩散节点之间的差电压未反馈到的剩余浮动扩散节点复位到参考电压。
[0031]实施例的另外的方面将在以下的描述中部分地被阐述，并且将从描述中部分是显然的，或可通过本公开的实施被得知。
【专利附图】

【附图说明】
[0032]从结合附图进行的对实施例的以下描述，这些和/或其他方面将变得清楚和更容易理解，其中:
[0033]图1示出根据实施例的深度感测设备；
[0034]图2A和图2B示出根据实施例的用于积累差电压的深度感测设备的处理；
[0035]图3示出根据实施例的深度感测设备；[0036]图4至图6示出根据实施例的深度感测设备；
[0037]图7示出根据实施例的深度感测设备的电路构造；
[0038]图8示出根据实施例的深度感测设备的单位增益放大器的电路构造；
[0039]图9示出根据实施例的用于消除偏移的深度感测设备的电路；
[0040]图10示出在根据实施例的深度感测设备的控制器控制包括在图7的像素或列中的开关的情况下的信号时序；
[0041]图11示出根据实施例的在深度感测设备的浮动扩散节点的反馈之后的电压电平;
[0042]图12示出根据实施例的用于反馈浮动扩散节点之间的差电压的深度感测设备的电路的构造；
[0043]图13示出根据实施例的用于调整反馈时序的深度感测设备的电路的构造；
[0044]图14示出根据实施例的深度感测方法。
【具体实施方式】
[0045]现在将详细参考实施例，在附图中阐述所述实施例的示例，其中，相同参考标号始终指示相同元件。以下通过参照示图描述实施例来解释本公开。
[0046]图1示出根据实施例的深度感测设备的结构。
[0047]如图1中所示的感测结构通常可被划分为三个元件。第一，总累积时间可被划分为子累积时间。例如，当背景光强(诸如户外光)时，在累积时间期间产生大量的电荷，因此可能难以避免饱和。然而，在适当选择子累积时间的情况下，用于积累电荷的时间段更短，因此可避免饱和。第二，当子累积结束时，可通过读取在两侧上的被用作存储节点的浮动扩散(FD)节点的电荷来产生差。由于背景光，相同量的电荷被积累在两个节点中。因此，当在两个节点之间产生差时，可消除共模电荷。第三，将差值反馈到FD节点并将其存储在FD节点中。为了单独存储所述差值，能够存储所有像素值的帧存储器可显著地增加像素区域或传感器区域。因此，为了构造使用小区域的存储功能，将所述差值反馈到FD节点并将其存储在FD节点中。
[0048]参照图1，深度感测设备可基于使用子累积期在浮动扩散节点120和浮动扩散节点130中积累的电荷量来计算像素的深度值。累积期可包括多个子累积期。例如，当单个子累积期结束时，可计算存储在浮动扩散节点120和浮动扩散节点130中的电荷量。存储的电荷量可被测量为电压。浮动扩散节点120可根据施加到TXl的信号存储提供给光电二极管110的电荷量。浮动扩散节点130可根据施加到TXO的信号存储提供给光电二极管110的电荷量。尽管图1中示出了光电二极管，但是本公开不限于以上描述的实施例。例如，其他光感测装置(诸如光栅(photogate)或电荷耦合器件(CXD))可被用在光电二极管的地方。
[0049]比较器140可比较浮动扩散节点120的电压和浮动扩散节点130的电压，并可基于比较结果将浮动扩散节点120的电压与浮动扩散节点130的电压之间的差电压反馈到浮动扩散节点120和浮动扩散节点130之一。
[0050]例如，当浮动扩散节点120的电压大于浮动扩散节点130的电压时，比较器140可将差电压反馈到浮动扩散节点130。在图1的示例中，存储在浮动扩散节点120和浮动扩散节点130中的电荷可具有负电压。浮动扩散节点120的电压大于浮动扩散节点130的电压是基于电压的符号，因此，浮动扩散节点120的电压的绝对值可小于浮动扩散节点130的电压的绝对值。例如，浮动扩散节点120的电压可以是-2V，并且浮动扩散节点130的电压可以是_3V。
[0051]作为示例，当浮动扩散节点120的电压和浮动扩散节点130的电压具有正电压时，并且当浮动扩散节点120的电压大于浮动扩散节点130的电压时，比较器140可将差电压反馈到浮动扩散节点120。
[0052]图2A和图2B示出根据实施例的用于积累差电压的深度感测设备的处理。
[0053]参照图2A，可通过第一减法在第一子累积期中计算第一差电压。例如，当与射向对象的光具有相同相位(诸如零度)的信号被施加到图1的TXO时，电荷可被存储在浮动扩散节点130中。例如，当与发射的光具有相反相位(诸如180度)的信号被施加到TXl时，电荷可被存储在浮动扩散节点120中。基于深度感测设备与对象之间的距离，可在存储在浮动扩散节点120中的电荷量与存储在浮动扩散节点130中的电荷量之间产生差异。存储在浮动扩散节点130中的电荷量大于存储在浮动扩散节点120中的电荷量，因此第一差电压可被反馈到浮动扩散节点130。通过第二减法在第二子累积期中计算的第二差电压同样可被反馈到浮动扩散节点130。
[0054]参照图2B，当与射向对象的光具有90度的相位差的信号被施加到图1的TXO时，电荷可被存储在浮动扩散节点130中。当与发射的光具有270度的相反相位的信号被施加到TXl时，电荷可被存储在浮动扩散节点120中。存储在浮动扩散节点130中的电荷量大于存储在浮动扩散节点120中的电荷量，因此第一差电压可被反馈到浮动扩散节点130。通过第二减法在第二子累积期中计算的第二差电压同样可被反馈到浮动扩散节点130。作为示例，当存储在浮动扩散节点120中的电荷量大于存储在浮动扩散节点130中的电荷量时，第一差电压可被反馈到浮动扩散节点120。
[0055]图3示出根据实施例的深度感测设备。
[0056]参照图3，深度感测设备可包括计算器340、反馈单元350和控制器360。
[0057]例如，深度感测设备可包括用于接收光(诸如红外(IR)光)并产生电荷的像素电路和用于读取每个像素电路的像素值并控制像素的列电路。
[0058]计算器340可基于子累积期来计算第一浮动扩散节点320与第二浮动扩散节点330之间的差电压。例如，计算器340可基于按第一相位间隔存储在第一浮动扩散节点320中的光电二极管310的电压和按第二相位间隔存储在第二浮动扩散节点330中的光电二极管310的电压，来计算差电压。
[0059]第一相位间隔指示第一相位的信号被施加到图1的TXO的间隔，并且第一浮动扩散节点320存储从光电二极管310提供的电荷。
[0060]第二相位间隔指示第二相位的信号被施加到图1的TXl的间隔，并且第二浮动扩散节点330存储从光电二极管310提供的电荷。
[0061]例如，第一相位和第二相位可相对于彼此具有180度的相位差。当第一相位具有零度时，第二相位可具有180度。当第一相位具有90度时，第二相位可具有270度。
[0062]反馈单元350可将计算的差电压反馈到第一浮动扩散节点320和第二浮动扩散节点330中的一个。例如，当第一浮动扩散节点320的电压大于第二浮动扩散节点330的电压时，反馈单元350可将计算的差电压反馈到第二浮动扩散节点330的电压。作为示例，当第一浮动扩散节点320的电压小于或等于第二浮动扩散节点330的电压时，反馈单元350可将计算的差电压反馈到第一浮动扩散节点320。这里，假设第一浮动扩散节点320和第二浮动扩散节点330均具有负电压。
[0063]作为示例，当第一浮动扩散节点320和第二浮动扩散节点330均具有正电压时，并且当第一浮动扩散节点320的电压大于第二浮动扩散节点330的电压时，反馈单元350可将计算的差电压反馈到第一浮动扩散节点320。另外，当第一浮动扩散节点320的电压小于或等于第二浮动扩散节点330的电压时，反馈单元350可将计算的差电压反馈到第二浮动扩散节点330。
[0064]因为通过对第一浮动扩散节点320的电压和第二浮动扩散节点330的电压进行比较，来确定计算的差电压将被反馈到的浮动扩散节点，所以可使浮动扩散节点不饱和。此夕卜，可通过使用子累积期来使浮动扩散节点不饱和。例如，可基于指示满电荷量的浮动扩散节点的满阱容量来预先设置子累积期。可将子累积期设置为具有固定时间段，并且可基于存储在浮动扩散节点中的电荷量来自适应地调整所述时间段。可使用差电压来消除背景光的影响。
[0065]控制器360可基于在包括子累积期的累积期期间积累的差电压来计算像素的深度值。控制器360可通过积累在累积期期间反馈的差电压来计算像素的深度值。
[0066]作为示例，对于主动深度值感测，控制器360可控制用于发射光(例如，IR射线)的时序。例如，控制器360可执行发光二极管(LED)驱动器的功能。控制器360可执行控制像素电路和列电路的功能，诸如读取包括在像素中的浮动扩散节点的电荷。
[0067]根据实施例，深度感测设备可消除由于背景光而产生的深度值的失真，并可通过计算器340和反馈单元350的操作来防止像素饱和。因此，可显著提高由控制器360计算的深度值的准确性。
[0068]一般，使用飞行时间(TOF)方案的主动深度相机计算深度的方法可包括4相位方案和2相位方案。4相位方案和2相位方案都可在计算处理期间消除背景光。
[0069]将基于例如在深度感测设备的单个像素中包括单个光电二极管310和两个浮动扩散节点(诸如第一浮动扩散节点320和第二浮动扩散节点330)的示例，来进行以下描述。
[0070]在4相位方案的情况下，例如，通过分别采用晶体管TXO和TXl执行关于两个浮动扩散节点(诸如第一浮动扩散节点320和第二浮动扩散节点330)的电子快门功能，可通过第一测量来获得零度与180度之间的电压差，并可通过第二测量来获得90度与270度之间的电压差。
[0071]控制器360可使用以上测量的电压值之间的差来消除背景光，并可计算深度值。
[0072]因为相同的光电二极管310与单个像素相应，所以即使具有零度与180度之间的差的信号被分别集中在第一浮动扩散节点320和第二浮动扩散节点330，由于背景光而产生的电荷量也可相同。因此，可通过计算存储在第一浮动扩散节点320中的电荷量与存储在第二浮动扩散节点330中的电荷量之间的差，来消除由于背景光而产生的电荷。
[0073]当获得了零度与180度之间的电压差以及90度与270度之间的电压差时，由于背景光而产生的电荷量可消失，并且可从剩余的电荷量计算T0F。
[0074]在2相位方案的情况下，可通过第一测量来测量电压以产生零度与180度之间的电压差，并且可通过第二测量来测量使用仅通过IR LED (而不发射IR)产生的电荷值的电压。
[0075]当使用第一测量与第二测量之间的差时，可计算背景光被消除的零度与180度之间的TOF。
[0076]图4至图6示出根据实施例的深度感测设备。
[0077]参照图4，深度感测设备可包括计算器410、反馈单元420和控制器430。 [0078]计算器410可基于子累积期来计算第一浮动扩散节点与第二浮动扩散节点之间的差电压。例如，计算器410可基于按第一相位间隔存储在第一浮动扩散节点中的光电二极管的电压和按第二相位间隔存储在第二浮动扩散节点中的光电二极管的电压，来计算差电压。
[0079]反馈单元420可将计算的差电压反馈到第一浮动扩散节点和第二浮动扩散节点之一。例如，当第一浮动扩散节点的电压大于第二浮动扩散节点的电压时，反馈单元420可将计算的差电压反馈到第二浮动扩散节点的电压。作为示例，当第一浮动扩散节点的电压小于或等于第二浮动扩散节点的电压时，反馈单元420可将计算的差电压反馈到第一浮动扩散节点。这里，假设第一浮动扩散节点和第二浮动扩散节点均具有负电压。
[0080]作为示例，当第一浮动扩散节点和第二浮动扩散节点均具有正电压时，并且当第一浮动扩散节点的电压大于第二浮动扩散节点的电压时，反馈单元420可将计算的差电压反馈到第一浮动扩散节点。此外，当第一浮动扩散节点的电压小于或等于第二浮动扩散节点的电压时，反馈单元420可将计算的差电压反馈到第二浮动扩散节点。
[0081]控制器430可基于在包括子累积期的累积期期间积累的差电压来计算像素的深度值。控制器430可通过积累在累积期期间反馈的差电压来计算像素的深度值。
[0082]控制器430可包括测量单元431和偏移消除单元433。
[0083]例如，测量单元431可使用第一单位增益放大器来测量第一浮动扩散节点的电压。测量单元431可使用第二单位增益放大器来测量第二浮动扩散节点的电压。
[0084]源跟随器可用于读取浮动扩散节点的电压。源跟随器可以以小尺寸被构造并且可由于它的良好缓冲能力而被使用。源跟随器的增益通常为小于“I”的“0.7”至“0.8”。因此，当差电压基于累积期中的子累积期被积累和使用时，增益值被复制且成倍增加。例如，当差电压为Vdiff时，可通过如下等式I表示差电压:
[0085][等式I]
[0086]K-ι,ff = Vr.f + [iV；4H) — Vptmi)) + (Kwo — Ku ι)].-^^l
"'L—.J 1 -1fSF
[0087]在等式I中，Vphtl表示作为TXO侧的浮动扩散节点的FDO的值，Vphl80表示作为TXl侧的浮动扩散节点的FDl的值，Voff0, Voffl表示两个源跟随器的偏移，Gsf表示增益。
[0088]当Gsf小于“I”时，Vdiff的值可根据“η”的增加而收敛于预定值。因此，基于子累积期所积累的差电压的影响可消失。通过使用单位增益放大器而不是使用源跟随器，可维持基于子累积期所积累的差电压的影响。
[0089]偏移可发生在第一单位增益放大器和第二单位增益放大器中的每一个中，并可具有不同的值。偏移可用于计算器410的计算处理，因此，可为了计算的准确性而需要消除偏移。
[0090]偏移消除单元433可消除第一单位增益放大器的偏移和第二单位增益放大器的偏移。例如，偏移消除单元433可通过控制如下开关的操作时序来消除第一单位增益放大器的偏移和第二单位增益放大器的偏移:连接第一单位增益放大器和相关双采样(⑶S)放大器的输入端的第一开关、连接第二单位增益放大器和⑶S放大器的第二开关、连接反馈电容器和CDS放大器的第三开关、CDS放大器的第四开关、连接CDS放大器的输出端和第一浮动扩散节点的第五开关、以及连接CDS放大器的输出端和第二浮动扩散节点的第六开关。将参照图9进一步描述每个开关的位置和构造。
[0091]当第一浮动扩散节点的电压大于第二浮动扩散节点的电压时，偏移消除单元433可接通第一开关、第三开关和第四开关。接下来，偏移消除单元433可断开第一开关和第四开关，并且随后接通第二开关。接下来，偏移消除单元433可断开第二开关和第三开关，并且随后接通第四开关、第五开关和第六开关，从而将第一浮动扩散节点的电压和第二浮动扩散节点的电压复位到参考电压。接下来，偏移消除单元433可断开第五开关和第六开关，并随后接通第二开关。接下来，偏移消除单元433可断开第二开关和第四开关，并随后接通第一开关和第三开关，从而消除第一单位增益放大器的偏移和第二单位增益放大器的偏移。
[0092]将参照图10进一步描述每个开关的操作时序。
[0093]当第一浮动扩散节点的电压小于或等于第二浮动扩散节点的电压时，偏移消除单元433可接通第二开关、第三开关和第四开关。接下来，偏移消除单元433可断开第二开关和第四开关，并且随后接通第一开关。接下来，偏移消除单元433可断开第一开关和第三开关，并且随后接通第四开关、第五开关和第六开关，从而将第一浮动扩散节点的电压和第二浮动扩散节点的电压复位到参考电压。接下来，偏移消除单元433可断开第五开关和第六开关，并且随后接通第一开关。接下来，偏移消除单元433可断开第一开关和第四开关，并且随后接通第二开关和第三开关，从而消除第一单位增益放大器的偏移和第二单位增益放大器的偏移。
[0094]参照图5，根据实施例的深度感测设备可包括计算器510、反馈单元520和控制器530。
[0095]计算器510可基于子累积期来计算第一浮动扩散节点与第二浮动扩散节点之间的差电压。例如，计算器510可基于按第一相位间隔存储在第一浮动扩散节点中的光电二极管的电压和按第二相位间隔存储在第二浮动扩散节点中的光电二极管的电压来计算差电压。
[0096]反馈单元520可将计算的差电压反馈到第一浮动扩散节点和第二浮动扩散节点之一。例如，当第一浮动扩散节点的电压大于第二浮动扩散节点的电压时，反馈单元520可将计算的差电压反馈到第二浮动扩散节点的电压。作为示例，当第一浮动扩散节点的电压小于或等于第二浮动扩散节点的电压时，反馈单元520可将计算的差电压反馈到第一浮动扩散节点。这里，假设第一浮动扩散节点和第二浮动扩散节点均具有负电压。
[0097]作为示例，当第一浮动扩散节点和第二浮动扩散节点均具有正电压时，并且当第一浮动扩散节点的电压大于第二浮动扩散节点的电压时，反馈单元520可将计算的差电压反馈到第一浮动扩散节点。此外，当第一浮动扩散节点的电压小于或等于第二浮动扩散节点的电压时，反馈单元520可将计算的差电压反馈到第二浮动扩散节点。
[0098]控制器530可基于在包括子累积期的累积期期间积累的差电压来计算像素的深度值。控制器530可通过积累在累积期期间反馈的差电压来计算像素的深度值。
[0099]控制器530可包括比较器531和反馈控制器533。
[0100]例如，比较器531可将第一浮动扩散节点的电压和第二浮动扩散节点的电压进行比较。
[0101]例如，当基于比较器531的比较结果，第一浮动扩散节点的电压大于第二浮动扩散节点的电压时，反馈单元520可将差电压反馈到第二浮动扩散节点。另外，当基于比较器531的比较结果，第一浮动扩散节点的电压小于或等于第二浮动扩散节点的电压时，反馈单元520可将计算的差电压反馈到第一浮动扩散节点。
[0102]作为示例，当基于比较器531的比较结果，第一浮动扩散节点的电压大于第二浮动扩散节点的电压时，反馈单元520可将差电压反馈到第一浮动扩散节点。另外，当基于比较器531的比较结果，第一浮动扩散节点的电压小于或等于第二浮动扩散节点的电压时，反馈单元520可将计算的差电压反馈到第二浮动扩散节点。
[0103]例如，在第一浮动扩散节点的电压和第二浮动扩散节点的电压中的至少一个小于或等于预定参考电压的间隔中，反馈控制器533可确定第一浮动扩散节点和第二浮动扩散节点的饱和可能性较大。反馈控制器533可启用反馈单元520以执行反馈。在剩余间隔中，反馈控制器533可禁用反馈单元520。当基于是否反馈差电压而确定子累积期的长度时，可基于反馈控制器533的决定来确定子累积期的长度。
[0104]在第一浮动扩散节点的电压和第二浮动扩散节点的电压大于预定参考电压的间隔中，反馈控制器533可确定第一浮动扩散节点和第二浮动扩散节点的饱和可能性较小。反馈控制器533可禁用反馈单元520以不执行反馈。在反馈单元520被禁用的间隔中，电荷可被持续存储在第一浮动扩散节点和第二浮动扩散节点中。
[0105]基于深度感测设备的背景光和外围环境，第一浮动扩散节点的电压和第二浮动扩散节点的电压可针对每个像素而变化。因此，可针对每个像素适应地调整子累积期的长度。
[0106]因此，在反馈处理期间，可使用复位晶体管。由于复位晶体管而会引入kTC噪声。通过适应地调整反馈的数量来使kTC噪声的影响最小化。
[0107]参照图6，根据实施例的深度感测设备可包括计算器610、反馈单元620和控制器630。
[0108]计算器610可基于子累积期来计算第一浮动扩散节点与第二浮动扩散节点之间的差电压。例如，计算器610可基于按第一相位间隔存储在第一浮动扩散节点中的光电二极管的电压和按第二相位间隔存储在第二浮动扩散节点中的光电二极管的电压来计算差电压。
[0109]反馈单元620可将计算的差电压反馈到第一浮动扩散节点和第二浮动扩散节点之一。例如，当第一浮动扩散节点的电压大于第二浮动扩散节点的电压时，反馈单元620可将计算的差电压反馈到第二浮动扩散节点的电压。作为示例，当第一浮动扩散节点的电压小于或等于第二浮动扩散节点的电压时，反馈单元620可将计算的差电压反馈到第一浮动扩散节点。这里，假设第一浮动扩散节点和第二浮动扩散节点均具有负电压。
[0110]作为示例，当第一浮动扩散节点和第二浮动扩散节点均具有正电压时，并且当第一浮动扩散节点的电压大于第二浮动扩散节点的电压时，反馈单元620可将计算的差电压反馈到第一浮动扩散节点。此外，当第一浮动扩散节点的电压小于或等于第二浮动扩散节点的电压时，反馈单元620可将计算的差电压反馈到第二浮动扩散节点。
[0111]控制器630可基于在包括子累积期的累积期期间积累的差电压来计算像素的深度值。控制器630可通过积累在累积期期间反馈的差电压来计算像素的深度值。
[0112]控制器630可包括复位单元631。
[0113]例如，复位单元631可将剩余浮动扩散节点复位到参考电压，其中，第一浮动扩散节点与第二浮动扩散节点之间的差电压未被反馈到所述剩余浮动扩散节点。浮动扩散节点可被复位到参考值，以基于子累积期初始化电压的参考。
[0114]图7示出根据实施例的深度感测设备的电路构造。
[0115]为了便于描述，图7的电路被简化，并可不包括以下详细描述的所有。因此，将参照图8、图9、图12和图13进一步描述被添加和修改的电路的构造。
[0116]参照图7，从光电二极管701提供的电荷可基于TXO的导通/截止状态被存储在第一浮动扩散节点710中。此外，从光电二极管701提供的电荷可基于TXl的导通/截止状态被存储在第二浮动扩散节点720中。
[0117]可响应于复位晶体管703的操作来复位第一浮动扩散节点710，可响应于复位晶体管705的操作来复位第二浮动扩散节点720。
[0118]可使用具有增益为“I”的单位增益放大器。第一单位增益放大器711和第二单位增益放大器721可具有负输入端和输出端彼此连接的结构，并因此可执行单位增益的操作。
[0119]相关双采样(⑶S)放大器735的临时存储单元730可用于消除第一单位增益放大器711的偏移和第二单位增益放大器721的偏移。比较器750可将第一浮动扩散节点710的电压与参考电压进行比较，并可将第二浮动扩散节点720的电压与参考电压进行比较。偏移消除单元740可控制开关SW1、SW2、SW3、SW4、SW5和SW6的操作时序，以消除第一单位增益放大器711的偏移和第二单位增益放大器721的偏移。
[0120]反馈控制器770可根据处理单元760的控制来控制复位晶体管703和705的操作。
[0121]图8示出根据实施例的深度感测设备的单位增益放大器的电路构造。
[0122]参照图8，单位增益放大器(例如，第一单位增益放大器711和第二单位增益放大器721)是具有增益“I”的放大器，还可使用与提出的实施例具有不同结构的放大器。这里，以连接输出端和负输入端的反馈结构设置单位增益放大器(例如，第一单位增益放大器711和第二单位增益放大器721)以获得单位增益。
[0123]如图8的情况#1所示，在单位增益放大器(例如，第一单位增益放大器711和第二单位增益放大器721)的情况下，仅正输入端可被包括在像素电路中，剩余构造可布置在列电路内。如情况#2所示，单位增益放大器(例如，第一单位增益放大器711和第二单位增益放大器721)的所有电路可布置在像素电路中。
[0124]图9示出根据实施例的用于消除偏移的深度感测设备的电路。
[0125]参照图9，因为第一单位增益放大器711和第二单位增益放大器721被分别布置在两侧，所以可发生偏移差。临时存储单元730可被布置在⑶S放大器735的反馈端，以消除偏移V。.和Vtjfflt5临时存储单元730可包括反馈电容器731和开关SW3。
[0126]将参照图10进一步描述图9的开关SW1、SW2、Sff3, Sff4, SW5和SW6的操作时序。
[0127]图10示出在根据实施例的深度感测设备的控制器控制包括在图7的像素或列中的开关的情况下的信号时序。
[0128]参照图10，当子累积期结束时，深度感测设备的偏移消除单元740可接通SWl和Sff4,图7的控制器360可对作为第一浮动扩散节点710的FDO的电压值进行采样。
[0129]这里，在图10的^，可通过以下等式2表示FDO的电压、作为第二浮动扩散节点720 的 FDl 的电压、Vsbk 和 Vout:
[0130][等式2]
[0131]Vfdo — Vpho
[0132]Vfdi = Vphl
[0133]Vsbe — Vref
[0134]Vout = Vref
[0135]接下来，当偏移消除单元740断开SWl和SW4并且随后接通SW2时，在FDl的电压值被采样的同时，可通过电荷转移将FDO与FDl之间的差电压施加到CDS放大器735的输出端。这里，在图10的t2，可通过以下等式3表示FDO的电压、FDl的电压、Vsbk和Vqut:
[0136][等式3]
[0137]Vfdq — Vphtl
[0138]Vfdi — Vphl80
[0139]Vsbe — Vref
[0140]Vout — Vref+ [ (Vph0+Voff0)_ (Vphl8Q+Voffl)]
[0141]为了消除偏移电压Vtjffci和Vtjffl，偏移消除单元740可接通SW5和SW6，并可将FDO的电压和FDl的电压强制复位到VMf。
[0142]接下来，控制器360可再次执行采样。这里，与上述信号采样的区别在于，将以与上述信号采样相反的顺序接通SWl和SW2，并且将在接通SW2之后接通SW3。这里，在图10的t3，可通过以下等式4来表示FDO的电压、FDl的电压、Vsbk和Vqut:
[0143][等式4]
[0144]Vfdo = Vref
[0145]Vfdi = Vref
[0146]Vsbe — Vref- [ (Vph0+Voff0)_ (Vphl8Q+Voffl)]
[0147]Vout = Vref
[0148]当接通SW3时，反馈电容器进入浮动节点状态。这里，当偏移消除单元740接通SW4时，Vout变为VMf，并且反馈电容器的电荷被保持。因此，Vsbe变为如等式4所示的电压。
[0149]接下来，当偏移消除单元740断开SW4，并且随后接通SW3和SWl时，在图10的t4，可通过以下等式5来表示FDO的电压、FDl的电压、Vsbk和Vqut:
[0150][等式5]
[0151]Vfdo — Vref
[0152]Vfdi 一 Vref
[0153]Vsbe — Vref
[0154]Vout = Vref+ [ (Vph0+Voff0) - (Vphl80+Voffl) ] + [ (Vref+Voffl) _ (Vref+Voff0)]
[0155]— Vref+ (Vph0_Vphl80)
[0156]因此,可通过上述操作消除偏移电压(例如，Voff0和Vtjffl)。[0157]图11示出根据实施例的在深度感测设备的浮动扩散节点的反馈之后的电压电平。
[0158]参照图11，当存储在FDO中的电荷量小于存储在FDl中的电荷量时，反馈值可被确定以提高FDl的电压而不是降低FDO的电压。
[0159]参照图11，当在子累积期期间存储在FDO中的电荷量大于在子累积期期间存储在FDl中的电荷量时，可通过根据FDO与FDl之间的差电压增加FDl的满阱容量来降低FDl的饱和可能性。结果，FDl的电压与钉扎电压(pinning voltage)之间的差可进一步增加，电压净空(voltage headroom)也可增加。
[0160]图12示出根据实施例的用于反馈浮动扩散节点之间的差电压的深度感测设备的电路的构造。
[0161]参照图12，偏移消除单元740可接通cpO SW和cpl SW，并可使用比较器750将FDO的电压与FDl的电压进行比较。比较器750的比较操作可被称作符号估计。当比较器750的输出值具有负号时，即，当FDO (例如，第一浮动扩散节点710)的电压大于FDl (例如，第二浮动扩散节点720)的电压时，偏移消除单元740可首先接通SWl并且随后接通SW2。例如，偏移消除单元740可以以与图10的时序相似地操作SWl和SW2。这里，Vqut与等式5相同，因此，Vtot可具有大于Vref的值。该Vtot可通过图13的反馈控制器770的SW6控制被反馈到FDI。
[0162]当FDO (例如，第一浮动扩散节点710)的电压小于或等于FDl (例如，第二浮动扩散节点720)的电压时，偏移消除单元740可通过接通SW2并且随后接通SWl而以与上述示例相反的顺序操作SWl和SW2。在该示例中，Vout可通过如下等式6来表示，并且该Vtot可通过图13的反馈控制器770的SW5控制被反馈到FDO。
[0163][等式6]
[0164]Vout — Vref+ (Vphi8ti_Vpho)
[0165]通过上述操作，根据实施例的深度感测设备可在所有时间将FDO的电压和FDl的电压保持为大于Vmf。
[0166]图3的控制器360可通过读取比较器750的输出值的符号容易地验证在FDO的电压和FDl的电压之间哪个电压较大。
[0167]图13示出根据实施例的用于调整反馈时序的深度感测设备的电路的构造。
[0168]在将预定值存储在浮动扩散节点(例如，第一浮动扩散节点710和第二浮动扩散节点720)中的情况下，可使用像素内的复位晶体管(例如，复位晶体管703和705)。然而，由于复位晶体管703和705，可能伴有kTC噪声。
[0169]当在每个子累积期执行反馈时，可积累kTC噪声，并且因此可降低深度值的准确性。浮动扩散节点可受强背景光的影响，从而很快达到饱和，因此，需要缩短子累积期。然而，在预定像素的情况下，浮动扩散节点可受弱背景光的影响，因此其饱和可被延迟。
[0170]因此，当在对于每个像素而饱和未完成的状态下执行子累积期的操作时，仅kTC可被不必要地增加。
[0171]参照图13，当单位增益放大器(例如，第一单位增益放大器711和第二单位增益放大器721)的反馈中止时，单位增益放大器可作为比较器750进行操作，因此，单位增益放大器可用于将预定电压VMfp与浮动扩散节点(例如，第一浮动扩散节点710和第二浮动扩散节点720)的电压进行比较。
[0172]通过将作为比较器750进行操作的单位增益放大器的比较结果用作复位使能值，处理单元760可控制反馈控制器770不执行不必要的反馈操作。
[0173]逻辑计算器1310可通过使用比较结果作为输入来计算复位使能信号。当第一浮动扩散节点710的电压和第二浮动扩散节点720的电压之一小于参考电压V,efp时，逻辑计算器1310可将复位使能信号计算为“I”。此外，当第一浮动扩散节点710的电压和第二浮动扩散节点720的电压均大于参考电压Viefp时，逻辑计算器1310可将复位使能信号计算为“O”。
[0174]当复位使能信号为“I”时，反馈控制器770通常可反馈第一浮动扩散节点710与第二浮动扩散节点720之间的差电压。
[0175]当复位使能信号为“O”时，第一浮动扩散节点710和第二浮动扩散节点720之一可能未达到饱和，因此反馈控制器770可使第一浮动扩散节点710与第二浮动扩散节点720之间的差电压不被反馈到浮动扩散节点。
[0176]例如，反馈控制器770可通过确定在子累积间隔之后每个像素的饱和度来确定是否反馈第一浮动扩散节点710与第二浮动扩散节点720之间的差电压。
[0177]因此，所有像素可基于反馈控制器770的决定而具有优化的子累积期。当像素的背景光较小时，可通过增加子累积期来降低kTC噪声。可基于每个像素的背景光而控制复位，因此，所述复位可被称为自适应复位。
[0178]图14示出根据实施例的深度感测方法。
[0179]在操作1410，根据实施例的深度感测设备可在预定的子累积期期间对从第一浮动扩散节点和第二浮动扩散节点中的光电二极管提供的电荷进行累积。
[0180]在操作1420，深度感测设备可验证在第一浮动扩散节点和第二浮动扩散节点中饱和可能性是否较高。
[0181]例如，当第一浮动扩散节点的电压和第二浮动扩散节点的电压均高于参考电压时，深度感测设备可确定饱和可能性较低。当第一浮动扩散节点的电压和第二浮动扩散节点的电压中的至少一个小于或等于参考电压时，深度感测设备可确定饱和可能性较高。
[0182]当可在第一浮动扩散节点和第二浮动扩散节点中发生饱和的饱和可能性被确定为较低时，深度感测设备可返回到操作1410，并可再次执行子累积期。
[0183]另一方面，当可在第一浮动扩散节点和第二浮动扩散节点中发生饱和的饱和可能性被确定为较高时，在操作1430，深度感测设备可计算第一浮动扩散节点与第二浮动扩散节点之间的差电压。
[0184]深度感测设备可使用子累积期，基于按第一相位间隔存储在第一浮动扩散节点中的光电二极管的电压和按第二相位间隔存储在第二浮动扩散节点中的光电二极管的电压，来计算第一浮动扩散节点与第二浮动扩散节点之间的差电压。
[0185]深度感测设备可通过控制以下开关的操作时序来消除第一单位增益放大器的偏移和第二单位增益放大器的偏移:连接第一单位增益放大器和⑶S放大器的输入端的第一开关、连接第二单位增益放大器和⑶S放大器的第二开关、连接反馈电容器和⑶S放大器的第三开关、CDS放大器的第四开关、连接CDS放大器的输出端和第一浮动扩散节点的第五开关、以及连接CDS放大器的输出端和第二浮动扩散节点的第六开关。[0186]在操作1440，深度感测设备可基于第一浮动扩散节点的电压与第二浮动扩散节点的电压之间的比较结果，将差电压反馈到第一浮动扩散节点和第二浮动扩散节点之一。
[0187]例如，当第一浮动扩散节点的电压大于第二浮动扩散节点的电压时，深度感测设备可将差电压反馈到第二浮动扩散节点。当第二浮动扩散节点的电压大于第一浮动扩散节点的电压时，深度感测设备可将差电压反馈到第一浮动扩散节点。
[0188]在操作1450，深度感测设备可验证累积期是否终止。
[0189]当累积期未终止时，深度感测设备可返回到操作1410，并在操作1410执行子累积期。
[0190]另一方面，当累积期终止时，在操作1460，深度感测设备可基于在累积期积累的差电压来计算像素的深度值。
[0191]根据实施例，深度感测设备可通过基于子累积期积累存储在浮动扩散节点中的电荷，来使可由于背景噪声产生的电荷而发生的噪声的影响最小化。
[0192]此外，深度感测设备可通过基于浮动扩散节点的电压之间的比较结果确定浮动扩散节点之间的差电压将被反馈到的浮动扩散节点，来防止浮动扩散节点的饱和。
[0193]此外，在基于子累积期积累电荷的情况下，深度感测设备可使用单位增益放大器保持差电压积累的影响。
[0194]此外，深度感测设备可通过符号估计确定开关的操作顺序来消除单位增益放大器的偏移，并可通过消除单位增益放大器的偏移来准确计算浮动扩散节点之间的差电压。
[0195]此外，深度感测设备可通过基于浮动扩散节点的电压与参考电压之间的比较结果确定差电压的反馈时间点，来使可由于频繁反馈而发生的噪声的影响最小化。
[0196]因此，深度感测设备可在室内环境和室外环境两者中获得准确性提高的深度图像。此外，提出的像素结构可用于深度传感器和同时获得颜色和深度的传感器。
[0197]上述实施例可被记录在包括程序指令的非暂时性计算机可读介质中，以实现通过计算机实施的各种操作。所述介质还可包括单独的数据文件、数据结构等或与程序指令组合的数据文件、数据结构等。记录在所述介质上的程序指令可以是为了实施例的目的而专门设计和构造的程序指令，或者它们可以是对计算机软件领域的技术人员公知和可用的程序指令。非暂时性计算机可读介质的示例包括:磁介质(诸如硬盘、软盘和磁带)；光学介质(诸如⑶ROM盘和DVD);磁光介质(诸如光盘)；和专门配置为存储和执行程序指令的硬件装置(诸如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存等)。计算机可读介质还可以是分布式网络，从而程序指令以分布方式被存储并被执行。可通过一个或多个处理器来执行程序指令。计算机可读介质还可在执行(如处理器一样处理)程序指令的至少一个专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)中实现。程序指令的示例包括诸如由编译器产生的机器代码和包含可由计算机使用注释器执行的高级代码的文件两者。上述硬件装置可被构造为用作用于执行上述实施例的操作的一个或多个软件模块，反之亦然。
[0198]尽管已示出并描述了实施例，但是本领域的技术人员应理解，在不脱离本公开的原理和精神的情况下，可在这些实施例中做出改变，本公开的范围由权利要求及其等同物限定。
【权利要求】
1.一种深度感测设备，包括: 计算器，用于使用子累积期，基于按第一相位间隔存储在第一浮动扩散节点中的光电二极管的电压以及按第二相位间隔存储在第二浮动扩散节点中的光电二极管的电压，来计算第一浮动扩散节点与第二浮动扩散节点之间的差电压； 反馈单元，用于将所述差电压反馈到第一浮动扩散节点和第二浮动扩散节点之一； 控制器，用于基于在包括子累积期的累积期期间积累的差电压来计算像素的深度值。
2.如权利要求1所述的深度感测设备，其中，控制器包括: 测量单元，用于使用第一单位增益放大器测量第一浮动扩散节点的电压，并用于使用第二单位增益放大器测量第二浮动扩散节点的电压。
3.如权利要求2所述的深度感测设备，其中，第一单位增益放大器和第二单位增益放大器中的至少一个的正输入端被包括在像素电路中，并且剩余构造被包括在列电路中。
4.如权利要求2所述的深度感测设备，其中，第一单位增益放大器和第二单位增益放大器中的至少一个被包括在像素电路中。
5.如权利要求2所述的深度感测设备，其中，控制器还包括: 偏移消除单元，用于通过控制以下开关的操作时序来消除第一单位增益放大器的偏移和第二单位增益放大器的偏移:连接第一单位增益放大器和相关双采样(⑶S)放大器的输入端的第一开关、连接第二单位增益放大器和⑶S放大器的第二开关、连接反馈电容器和CDS放大器的第三开关、CDS放大器的第四开关、连接CDS放大器的输出端和第一浮动扩散节点的第五开关、以及连接CDS放大器的输出端和第二浮动扩散节点的第六开关。
6.如权利要求5所述的深度感测设备，其中，偏移消除单元进行如下操作: 当第一浮动扩散节点的电压大于第二浮动扩散节点的电压时，接通第一开关、第三开关和第四开关， 断开第一开关和第四开关，然后接通第二开关， 断开第二开关和第三开关，然后接通第四开关、第五开关和第六开关，从而将第一浮动扩散节点的电压和第二浮动扩散节点的电压复位到参考电压， 断开第五开关和第六开关，然后接通第二开关， 断开第二开关和第四开关，然后接通第一开关和第三开关，从而消除第一单位增益放大器的偏移和第二单位增益放大器的偏移。
7.如权利要求5所述的深度感测设备，其中，偏移消除单元进行如下操作: 当第一浮动扩散节点的电压小于或等于第二浮动扩散节点的电压时，接通第二开关、第三开关和第四开关， 断开第二开关和第四开关，然后接通第一开关， 断开第一开关和第三开关，然后接通第四开关、第五开关和第六开关，从而将第一浮动扩散节点的电压和第二浮动扩散节点的电压复位到参考电压， 断开第五开关和第六开关，然后接通第一开关， 断开第一开关和第四开关，然后接通第二开关和第三开关，从而消除第一单位增益放大器的偏移和第二单位增益放大器的偏移。
8.如权利要求1所述的深度感测设备，其中，控制器包括: 比较器，用于将第一浮动扩散节点的电压与第二浮动扩散节点的电压进行比较。
9.如权利要求8所述的深度感测设备，其中，当第一浮动扩散节点的电压大于第二浮动扩散节点的电压时，反馈单元基于比较结果将差电压反馈到第二浮动扩散节点，并且当第一浮动扩散节点的电压小于或等于第二浮动扩散节点的电压时，反馈单元基于比较结果将差电压反馈到第一浮动扩散节点。
10.如权利要求9所述的深度感测设备，其中，控制器还包括: 反馈控制器，用于确定在第一浮动扩散节点的电压和第二浮动扩散节点的电压中的至少一个小于或等于预定参考电压的间隔中，第一浮动扩散节点和第二浮动扩散节点的饱和可能性大于或等于预定饱和可能性，并用于控制反馈单元执行反馈。
11.如权利要求10所述的深度感测设备，其中，反馈控制器确定在第一浮动扩散节点的电压和第二浮动扩散节点的电 压大于预定参考电压的间隔中，第一浮动扩散节点和第二浮动扩散节点的饱和可能性小于预定饱和可能性，并且反馈控制器控制反馈单元不执行反馈。
12.如权利要求1所述的深度感测设备，其中，控制器包括: 复位单元，用于将第一浮动扩散节点与第二浮动扩散节点之间的差电压未反馈到的剩余浮动扩散节点复位到参考电压。
13.如权利要求1所述的深度感测设备，其中，第一相位和第二相位相对于彼此具有180度的相位差。
14.一种深度感测方法，包括: 使用子累积期，基于按第一相位间隔存储在第一浮动扩散节点中的光电二极管的电压以及按第二相位间隔存储在第二浮动扩散节点中的光电二极管的电压，来计算第一浮动扩散节点与第二浮动扩散节点之间的差电压； 将所述差电压反馈到第一浮动扩散节点和第二浮动扩散节点之一； 基于在包括子累积期的累积期期间积累的差电压来计算像素的深度值。
15.如权利要求14所述的方法，还包括: 使用第一单位增益放大器测量第一浮动扩散节点的电压； 使用第二单位增益放大器测量第二浮动扩散节点的电压。
16.如权利要求15所述的方法,还包括: 通过控制以下开关的操作时序来消除第一单位增益放大器的偏移和第二单位增益放大器的偏移:连接第一单位增益放大器和相关双米样(CDS)放大器的输入端的第一开关、连接第二单位增益放大器和CDS放大器的第二开关、连接反馈电容器和CDS放大器的第三开关、CDS放大器的第四开关、连接CDS放大器的输出端和第一浮动扩散节点的第五开关、以及连接CDS放大器的输出端和第二浮动扩散节点的第六开关。
17.如权利要求16所述的方法，其中，消除的步骤包括: 当第一浮动扩散节点的电压大于第二浮动扩散节点的电压时，接通第一开关、第三开关和第四开关； 断开第一开关和第四开关，然后接通第二开关； 断开第二开关和第三开关，然后接通第四开关、第五开关和第六开关，从而将第一浮动扩散节点的电压和第二浮动扩散节点的电压复位到参考电压； 断开第五开关和第六开关，然后接通第二开关；断开第二开关和第四开关，然后接通第一开关和第三开关，从而消除第一单位增益放大器的偏移和第二单位增益放大器的偏移。
18.如权利要求16所述的方法，其中，消除的步骤包括: 当第一浮动扩散节点的电压小于或等于第二浮动扩散节点的电压时，接通第二开关、第三开关和第四开关； 断开第二开关和第四开关，然后接通第一开关； 断开第一开关和第三开关，然后接通第四开关、第五开关和第六开关，从而将第一浮动扩散节点的电压和第二浮动扩散节点的电压复位到参考电压； 断开第五开关和第六开关，然后接通第一开关； 断开第一开关和第四开关，然后接通第二开关和第三开关，从而消除第一单位增益放大器的偏移和第二单位增益放大器的偏移。
19.如权利要求14所述的方法，还包括: 将第一浮动扩散节点的电压和第二浮动扩散节点的电压进行比较。
20.如权利要求19所述的方法，其中，反馈的步骤包括:当第一浮动扩散节点的电压大于第二浮动扩散节点的电压时，基于比较结果将差电压反馈到第二浮动扩散节点，并且当第一浮动扩散节点的电压小于或等于第二浮动扩散节点的电压时，基于比较结果将差电压反馈到第一浮动扩散节点。
21.如权利要求20所述的方法，还包括: 通过确定在第一浮动扩散节点的电压和第二浮动扩散节点的电压中的至少一个小于或等于预定参考电压的间隔中，第一浮动扩散节点和第二浮动扩散节点的饱和可能性大于或等于预定饱和可能性，来控制反馈被执行。
22.如权利要求21所述的方法，其中，控制的步骤包括:通过确定在第一浮动扩散节点的电压和第二浮动扩散节点的电压大于预定参考电压的间隔中，第一浮动扩散节点和第二浮动扩散节点的饱和可能性小于预定饱和可能性，来控制反馈不被执行。
23.如权利要求14所述的方法，还包括: 将第一浮动扩散节点与第二浮动扩散节点之间的差电压未反馈到的剩余浮动扩散节点复位到参考电压。
24.一种存储用于实现权利要求14所述的方法的程序的非暂时性计算机可读记录介质。
25.一种用于获得像素的深度值的方法，所述方法包括: 在第一浮动扩散节点和第二浮动扩散节点中收集像素电荷； 确定第一浮动扩散节点的电压与第二浮动扩散节点的电压之间的电压差； 将第一浮动扩散节点的电压和第二浮动扩散节点的电压复位到预定参考电压； 将电压差存储在第一浮动扩散节点或第二浮动扩散节点中； 基于存储的电压差计算深度值。
26.如权利要求25所述的方法,还包括: 确定第一 浮动扩散节点的电压和第二浮动扩散节点的电压中的至少一个是否处在饱和值的预定值内。
27.如权利要求26所述的方法，还包括:确定第 一浮动扩散节点的电压或第二浮动扩散节点的电压是否离饱和值最远；将电压差存储在被确定具有离饱和值最远的电压的浮动扩散节点中。
【文档编号】H04N13/00GK103581645SQ201310314103
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年7月24日 优先权日:2012年7月24日
【发明者】申正淳, 金成珍 申请人:三星电子株式会社