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公開番号2024115553
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-26
出願番号2024020426
出願日2024-02-14
発明の名称距離測定のためのイメージセンサ及びそれを含むカメラモジュール
出願人三星電子株式会社,Samsung Electronics Co.,Ltd.
代理人弁理士法人共生国際特許事務所
主分類H04N 25/705 20230101AFI20240819BHJP(電気通信技術)
要約【課題】より向上した距離測定のためのイメージセンサ及びそれを含むカメラモジュールを提供する。
【解決手段】本発明によるイメージセンサは、距離測定のためのイメージセンサであり、複数の単位ピクセルを含むピクセルアレイと、複数のフォトゲート信号を複数の単位ピクセルそれぞれに提供する制御回路と、フレーム単位に、ピクセルアレイからピクセル信号をリードアウトするリードアウト回路と、を有し、制御回路は、1つのフレーム区間内においてパルス幅が変更されるように、複数のフォトゲート信号を生成する。
【選択図】図4A

特許請求の範囲【請求項１】
距離測定のためのイメージセンサであり、
複数の単位ピクセルを含むピクセルアレイと、
複数のフォトゲート信号を前記複数の単位ピクセルそれぞれに提供する制御回路と、
フレーム単位に、前記ピクセルアレイからピクセル信号をリードアウトするリードアウト回路と、を有し、
前記制御回路は、１つのフレーム区間内においてパルス幅が変更されるように、前記複数のフォトゲート信号を生成することを特徴とするイメージセンサ。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記複数のフォトゲート信号は、前記フレーム区間内の特定区間において、線形的に増大するか、あるいは線形的に低減することを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項３】
前記複数のフォトゲート信号は、第１フォトゲート信号及び第２フォトゲート信号を含み、
前記複数の単位ピクセルは、前記第１フォトゲート信号及び前記第２フォトゲート信号により、第１ピクセル信号及び第２ピクセル信号それぞれを生成する２個のタップを含む２タップ構造であることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項４】
前記フレーム区間内において、前記第１フォトゲート信号の第１パルス幅と、前記第２フォトゲート信号の第２パルス幅との和は、モジュレーション周期として一定であることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項５】
前記フレーム区間内において、前記第１フォトゲート信号の第１パルス幅、及び前記第２フォトゲート信号の第２パルス幅それぞれは、前記フレーム区間において、互いに同一の幅を有し、互いに１８０°の位相差を有する三角波の第１基準信号及び第２基準信号それぞれを模写するように変更されることを特徴とする請求項３に記載のイメージセンサ。
【請求項６】
前記第１フォトゲート信号の前記第１パルス幅、及び前記第２フォトゲート信号の前記第２パルス幅は、前記フレーム区間内において、ランダムに変更されることを特徴とする請求項５に記載のイメージセンサ。
【請求項７】
前記第１フォトゲート信号の第１パルス幅は、第１時点から第２時点までデューティ比が０％から１００％に線形的に増大し、前記第２時点から第３時点までデューティ比が１００％から０％に線形的に低減し、
前記第２フォトゲート信号の第２パルス幅は、前記第１時点から前記第２時点までデューティ比が１００％から０％に線形的に低減し、前記第２時点から前記第３時点までデューティ比が０％から１００％に線形的に増大することを特徴とする請求項３に記載のイメージセンサ。
【請求項８】
前記第１フォトゲート信号の第１パルス幅は、第１時点から第２時点までデューティ比が０％から１００％に線形的に増大し、前記第２時点から第３時点までデューティ比が０％から１００％に線形的に増大し、
前記第２フォトゲート信号の第２パルス幅は、前記第１時点から前記第２時点までデューティ比が１００％から０％に線形的に低減し、前記第２時点から前記第３時点までデューティ比が１００％から０％に線形的に低減することを特徴とする請求項３に記載のイメージセンサ。
【請求項９】
前記複数の単位ピクセルそれぞれは、
受信光信号強度によって光電荷を生成するフォトダイオードと、
前記フォトダイオードで生成される光電荷を保存する複数のストレージトランジスタと、
前記複数のフォトゲート信号によって前記光電荷を前記複数のストレージトランジスタに送信する複数の送信トランジスタと、を含み、
前記複数のストレージトランジスタは、前記複数のフォトゲート信号が活性化される集光区間において、ロジックハイレベルを維持することを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項１０】
前記複数の単位ピクセルそれぞれは、
受信光信号強度によって光電荷を生成するフォトダイオードと、
前記フォトダイオードで生成される光電荷を保存する複数のストレージトランジスタと、
前記複数のフォトゲート信号によって前記光電荷を前記複数のストレージトランジスタに送信する複数の送信トランジスタと、を含み、
前記複数のストレージトランジスタは、前記リードアウト回路に前記ピクセル信号が出力されるとき、ロジックハイレベルであることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、イメージセンサに関し、特に、距離測定のためのイメージセンサ及びそれを含むカメラモジュールに関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
光飛行時間法（ｔｉｍｅ－ｏｆ－ｆｌｉｇｈｔ：ＴｏＦ）基盤のイメージセンサは、物体までの距離に関連する情報を測定することにより、物体に関連する三次元映像を生成する。
ＴｏＦ基盤のイメージセンサは、光を物体に照射した後、物体から反射される光が受光されるまでの光飛行時間を測定し、物体までの距離に関連する情報を得る。
【０００３】
距離に関連する情報は、多様な要因によってノイズを含むので、正確な情報獲得のために、ノイズを最小化させるための努力が必要であり、課題となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００８－１１６３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記従来のイメージセンサにおける課題に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、より向上した距離測定のためのイメージセンサ及びそれを含むカメラモジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するためになされた本発明によるイメージセンサは、距離測定のためのイメージセンサであり、複数の単位ピクセルを含むピクセルアレイと、複数のフォトゲート信号を前記複数の単位ピクセルそれぞれに提供する制御回路と、フレーム単位に、前記ピクセルアレイからピクセル信号をリードアウトするリードアウト回路と、を有し、前記制御回路は、１つのフレーム区間内においてパルス幅が変更されるように、前記複数のフォトゲート信号を生成することを特徴とする。
【０００７】
上記目的を達成するためになされた本発明によるカメラモジュールは、物体に送信光信号を送信する光源部と、前記物体から反射された受信光信号を受信するイメージセンサと、を有し、前記イメージセンサは、複数の単位ピクセルを含むピクセルアレイと、前記光源部にモジュレーション信号を送信し、前記複数の単位ピクセルそれぞれに前記モジュレーション信号と同一モジュレーション周波数の複数のフォトゲート信号を送信する制御回路と、フレーム単位に、前記ピクセルアレイからピクセル信号をリードアウトするリードアウト回路と、を含み、前記制御回路は、１つのフレーム区間内においてパルス幅が変更されるように、前記複数のフォトゲート信号を生成することを特徴とする。
【０００８】
また、上記目的を達成するためになされた本発明によるカメラモジュールは、物体に送信光信号を送信する光源部と、前記物体から反射された受信光信号を受信するイメージセンサと、を有し、前記イメージセンサは、複数の単位ピクセルを含むピクセルアレイと、前記受信光信号によって生成された光電荷を蓄積する集光区間において、前記複数の単位ピクセルそれぞれに複数のフォトゲート信号を送信する制御回路と、リードアウト区間において、前記ピクセルアレイからピクセル信号をリードアウトするリードアウト回路と、を含み、前記制御回路は、前記集光区間内においてパルス幅が変更されるように、前記複数のフォトゲート信号を生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るイメージセンサ及びカメラモジュールによれば、１つのフレーム区間において、矩形波のフォトゲート信号のパルス幅を変更することにより、三角波形又は台形波形を有するパルスを生成するところと同一効果を得ることができる。
従って、相対的に短いパルス幅を有する受信光信号とフォトゲート信号とがパルスのエッジでオーバーラップされる場合に生じる波形歪みによる信号歪曲現象を低減させ、デプス情報生成の正確度を増大させる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明の実施形態によるシステムに係わる概略構成を示すブロック図である。
本発明の実施形態によるカメラモジュールの概略構成を説明するためのブロック図である。
図２に示した単位ピクセルの構造の例示的実施形態について説明するための回路図である。
本発明の実施形態によるイメージセンサの動作について説明するためのタイミング図である。
図４Ａの第１フォトゲート信号及び第２フォトゲート信号の効果について説明するためのタイミング図である。
本発明の実施形態によるイメージセンサの動作について説明するための図である。
本発明の実施形態によるイメージセンサの動作について説明するための図である。
本発明の実施形態によるイメージセンサの動作について説明するための図である。
図２に示した単位ピクセルの構造の例示的実施形態について説明するための回路図である。
本発明の実施形態によるイメージセンサの動作について説明するためのタイミング図である。
図９Ａの第１フォトゲート信号～第４フォトゲート信号の効果について説明するためのタイミング図である。
本発明の実施形態によるイメージセンサの動作について説明するための図である。
本発明の実施形態によるイメージセンサの動作について説明するための図である。
本発明の実施形態によるイメージセンサの動作について説明するための図である。
本発明の実施形態によるイメージセンサの概略構成を示す概略分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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