成像单元和系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106067954A(43)申请公布日2016.11.02(21)申请号201610248656.4(51)Int.Cl.(22)申请日2016.04.20H04N5/3745(2011.01)H04N13/02(2006.01)(30)优先权数据62/150,2522015.04.20US62/182,4042015.06.19US14/842,8222015.09.01US62/253,1232015.11.09US14/973,7092015.12.17US(71)申请人三星电子株式会社地址韩国京畿道水原市(72)发明人王一兵伊利亚·奥维先尼科夫(74)专利代理机构北京铭硕知识产权代理有限公司11286代理人韩明星刘灿强权利要求书4页说明书27页附图10页(54)发明名称成像单元和系统(57)摘要提供一种成像单元和系统。使用同一图像传感器针对3D对象捕获二维(2D)图像和进行三维(3D)深度测量。激光器用光斑点扫描对象的表面，图像传感器中的像素阵列检测所述光斑以使用三角法来生成对象的3D深度轮廓。像素阵列中的各像素行形成对应的激光扫描线的极线。时间戳时间戳提供所捕获光斑的像素位置和激光器的各个扫描角度之间的对应关系，以消除三角法中的任何不确定性。图像传感器中的模数转换器(ADC)作为时间-数字(TDC)转换器来操作，以生成时间戳。在板上提供时间戳校准电路，以记录像素阵列中的各像素列的传播延迟并且向3D深度测量期间产生的时间戳值提供必要的校正。CN106067954ACN106067954A权利要求书1/4页1.一种成像单元，包括：光源，操作为沿着扫描线执行三维(3D)对象的一维(1D)点扫描，其中，点扫描将一系列光斑投影到3D对象的表面上；以及图像传感器单元，包括：多个像素，布置成形成像平面的二维(2D)像素阵列，其中，2D像素阵列中的像素行形成扫描线的极线的至少一部分，其中，所述像素行中的各像素与2D像素阵列中的各个列关联，其中，所述像素行中的各像素被操作为检测所述一系列光斑中的对应光斑，多个模数转换器(ADC)单元，其中，各ADC单元与所述像素行中的各个像素关联并且被操作为响应于由所述各个像素进行的对应光斑的像素特定检测，针对所述各个像素生成像素特定时间戳值，以及处理单元，结合到所述多个ADC单元，其中，处理单元被操作为执行以下：针对与所述像素行中的各个像素关联的2D像素阵列中的列，将列特定校正值应用于像素特定时间戳值，以得到校正后的时间戳值，其中，列特定校正值表示像素特定检测和所述各个像素的像素特定输出达到预定义阈值的时间之间的列特定传播延迟，以及基于校正后的时间戳值和光源用于投影对应光斑而使用的扫描角，确定在3D对象的表面上与对应光斑的距离。2.根据权利要求1所述的成像单元，其中，2D像素阵列是互补型金属氧化物半导体(CMOS)阵列，其中，所述像素行中的各像素是以下像素中的一个：四晶体管(4T)像素；三晶体管(3T)像素；两晶体管(2T)像素；一晶体管(1T)像素；共用晶体管像素；1×22共用像素；以及1×44共用像素。3.根据权利要求1所述的成像单元，其中，光源是以下光源中的一个：激光光源；可见激光光源；近红外激光光源；点光源；单色照射光源；以及X-Y可寻址光源。4.根据权利要求1所述的成像单元，其中，图像传感器单元还包括：校准单元，操作地结合到所述多个ADC单元和处理单元，以在硬件中模拟列特定传播延迟，以在生成像素特定时间戳值之前确定列特定校正值。5.根据权利要求1所述的成像单元，其中，图像传感器单元还包括：校准单元，结合到所述多个ADC单元和处理单元，其中，校准单元包括针对与所述各个像素关联的列的列特定校准像素，其中，校准像素是除了2D像素阵列中的各个像素之外的像素，2CN106067954A权利要求书2/4页其中，以下适用：校准单元被操作为启用校准像素并且以记录与来自与校准像素关联的所述各个像素的输出的时间相同的方式来记录校准像素的输出的时间；所述多个ADC单元中的一个被操作为记录启用校准像素的第一时刻并且记录校准像素的输出达到预定义阈值的第二时刻；以及处理单元被操作为从第二时刻中减去第一时刻，以得到列特定校正值。6.根据权利要求5所述的成像单元，其中，校准单元被操作为执行以下操作中的一个：使用与光源在执行1D点扫描的过程中所使用的扫描频率相等的第一时钟频率来记录校准像素的输出的时间；以及使用不同于扫描频率的第二时钟频率来记录校准像素的输出的时间。7.根据权利要求1所述的成像单元，其中，图像传感器单元还包括：校准单元，结合到所述多个ADC单元和处理单元，其中，校准单元包括针对与所述各个像素关联的列的列特定校准像素，其中，校准像素