发明名称 具可控制感光度之光接收装置以及使用此装置之空间资讯侦测装置
摘要 一种利用强度调变光线之空间资讯侦测装置(spatial information detecting apparatus),其中包括:一光电转换器(photoelectric converter),用以接收由一空间所提供之光线,其中藉由一预定调变信号(modulation signal)来强度调变之光线照射此空间,并用以产生数量与所接收光线之强度相对应之电荷;一个具有一电极之电荷移除部分(charge discarding portion),用以根据施加至此电极之电压移除上述光电转换器所产生之电荷当中不必要的电荷;一电荷储存部分(charge storage portion),用以储存上述光电转换器所产生之电荷当中的信号电荷;一控制电路,以与上述调变信号之周期同步之定时(timing)控制施加至上述电极之电压,以改变要储存于上述电荷储存部分之信号电荷相对于上述光电转换器所产生之电荷之比例;一电荷发射器(charge ejector),用以从上述电荷储存部分输出信号电荷;以及一分析器(analyzer),用以由上述电荷发射器之输出来测定空间资讯。根据这种装置,因为藉由上述电荷移除部分事先移除上述光电转换器所产生之电荷当中不必要的电荷,所以能够改善信号杂讯比(S/N)并且精确地测定空间资讯。
申请公布号 TWI221730 申请公布日期 2004.10.01
申请号 TW092119113 申请日期 2003.07.14
申请人 松下电工股份有限公司 发明人 桥本裕介;高田裕司;栗原史和;古川聪;井狩素生
分类号 H04N5/00 主分类号 H04N5/00
代理机构 代理人 詹铭文 台北市中正区罗斯福路二段一○○号七楼之一;萧锡清 台北市中正区罗斯福路二段一○○号七楼之一
主权项 1.一种利用强度调变光线之空间资讯侦测装置,该装置包括:至少一个光电转换器,用以接收由一空间所提供之一光线,其中一束藉由一预定调变信号来强度调变之光线照射该空间,并用以产生数量与所接收之该光线之一强度相对应之电荷;一电荷移除装置,具有一第一电极,用以根据一个施加至该第一电极之电压移除该光电转换器所产生之该些电荷当中不必要的电荷;一电荷储存装置,用以储存该光电转换器所产生之该些电荷当中的信号电荷;一控制电路,以一个与该调变信号之周期同步之定时控制施加至该第一电极之该电压,以改变一个要储存于该电荷储存装置之该些信号电荷相对于该光电转换器所产生之该些电荷之比例;一电荷发射器,用以从该电荷储存装置输出该些信号电荷;以及一分析器,用以由该电荷发射器之一输出来测定空间资讯。2.如申请专利范围第1项所述之空间资讯侦测装置,其中该电荷储存装置具有一第二电极,并且该控制电路控制一个施加至该第二电极之电压,以恒定传送该光电转换器所产生之该些电荷当中所需之数量至该电荷储存装置。3.如申请专利范围第2项所述之空间资讯侦测装置,其中该控制电路控制施加至该第一电极及该第二电极之该些电压,以便在一个传送该光电转换器所产生之该些电荷至该电荷储存装置之阶段与一个传送该光电转换器所产生之该些电荷至该电荷移除装置之阶段之间互相切换。4.一种利用强度调变光线之空间资讯侦测装置,该装置包括:至少一个光电转换器,用以接收由一空间所提供之一光线,其中一束藉由一预定调变信号来强度调变之光线照射该空间,并用以产生数量与所接收之该光线之一强度相对应之电荷;一电荷移除装置,具有一第一电极,用以根据一个施加至该第一电极之电压移除该光电转换器所产生之该些电荷当中不必要的电荷;一电荷储存装置,具有一第二电极,用以根据一个施加至该第二电极之电压储存该光电转换器所产生之该些电荷当中的信号电荷;一控制电路,以一个与该调变信号之周期同步之定时控制施加至该第二电极之该电压,同时施加一恒定电压至该第一电极,以改变一个要储存于该电荷储存装置之该些信号电荷相对于该光电转换器所产生之该些电荷之比例;一电荷发射器,用以从该电荷储存装置输出该些信号电荷;以及一分析器,用以由该电荷发射器之一输出来测定空间资讯。5.如申请专利范围第1项所述之空间资讯侦测装置,其中该些至少一个光电转换器为复数个光电转换器,而该空间资讯侦测装置包括一个具有该些光电转换器、该电荷储存装置、以及该电荷发射器之电荷耦合元件(CCD)影像感测器,且其中该电荷耦合元件(CCD)影像感测器具有一个当作该电荷移除装置之溢流渠道。6.如申请专利范围第1项所述之空间资讯侦测装置,其中该些至少一个光电转换器为复数个光电转换器,并由该些光电转换器选择一组光电转换器以定义一像素,该控制电路以每一个与该调变信号之周期同步且具有不同相位之定时让该电荷储存装置储存该组光电转换器之每一个所产生之电荷当中的信号电荷,该电荷发射器同时输出对于该些不同相位所储存之该些信号电荷。7.如申请专利范围第2项所述之空间资讯侦测装置,其中该电荷储存装置具有一个在储存该些信号电荷之一区域附近所形成之该第二电极之上的光屏蔽薄膜。8.如申请专利范围第1项所述之空间资讯侦测装置,其中该分析器由对于该调变信号之不同相位所储存之该些信号电荷来测定一个在照射该空间之该光线与该光电转换器所接收之该光线之间的相位差。9.如申请专利范围第8项所述之空间资讯侦测装置,其中该分析器将该相位差转换成距离资讯。10.如申请专利范围第1项所述之空间资讯侦测装置,其中该分析器由对于该调变信号周期之不同相位所储存之该些信号电荷来测定距离资讯,而其中该空间资讯侦测装置更包括一个用以改变该调变信号之相位之相位开关,并施加该电压至该第一电极,且每次在相位结束时储存该些信号电荷于该电荷储存装置。11.一种利用一个具有一溢流渠道电极之电荷耦合元件(CCD)影像感测器之空间资讯侦测方法,该方法包括:让该电荷耦合元件(CCD)影像感测器接收由一空间所提供之一光线,其中一束藉由一预定调变信号来强度调变之光线照射该空间;藉由重复一个与该调变信号周期之每一个不同相位有关之电荷取出操作复数次来储存信号电荷;以及由对于该调变信号之该些不同相位所储存之该些信号电荷来测定空间资讯,其中该电荷取出操作之步骤包括根据一个施加至该溢流电极之控制电压且与该调变信号之周期同步地移除该电荷耦合元件(CCD)影像感测器之光电转换器所产生之电荷当中不必要的电荷,以及储存该些电荷之平均作为该电荷耦合元件(CCD)影像感测器之一电荷储存区之信号电荷。12.如申请专利范围第11项所述之空间资讯侦测方法,其中该电荷耦合元件(CCD)影像感测器是一种交线传送式(interline transfer)电荷耦合元件(CCD)影像感测器。13.如申请专利范围第11项所述之空间资讯侦测方法,其中该电荷耦合元件(CCD)影像感测器是一种全图框式(frame transfer)电荷耦合元件(CCD)影像感测器。14.如申请专利范围第13项所述之空间资讯侦测方法,其中该电荷耦合元件(CCD)影像感测器具有至少三个光电转换器,并且该电荷取出操作之步骤包括与该调变信号之周期同步地施加该控制电压至该溢流渠道电极,使得该些至少三个光电转换器当中预定的光电转换器所产生之电荷被当作该电荷储存区之该些信号电荷予以储存,而其余的光电转换器所产生之电荷则被当作该些不必要的电荷予以移除。15.如申请专利范围第14项所述之空间资讯侦测方法,其中施加该控制电压至该溢流渠道电极以产生一个用以电性隔离该些预定的光电转换器与该些其余的光电转换器之位障。16.一种具有可控制感光度之光接收元件,该元件包括:至少一个光电转换器,用以接收由一空间所提供之一光线,其中一束藉由一预定调变信号来强度调变之光线照射该空间,并用以产生数量与所接收之光线之一强度相对应之电荷;一电荷移除装置,具有一电极,用以根据一个施加至该电极之电压移除该光电转换器所产生之电荷当中不必要的电荷;一电荷储存装置,用以储存该光电转换器所产生之电荷当中的信号电荷;一感光度控制器,以一个与该调变信号之周期同步之定时控制施加至该电极之电压,以改变一个要储存于该电荷储存装置之该些信号电荷相对于该光电转换器所产生之该些电荷之比例;以及一电荷发射器,用以从该电荷储存装置输出该些信号电荷。图式简单说明:第1图为本发明之距离测量装置之方块图。第2A图至第2D图为根据本发明之第一实施例之距离测量装置之操作原理示意图。第3A图至第3D图为根据本发明之第二实施例之距离测量装置之操作原理示意图。第4A图至第4D图为根据本发明之第三实施例之距离测量装置之操作原理示意图。第5图为根据本发明之第四实施例之距离测量装置之影像感测器之平面图。第6图为影像感测器之相关部分之透视图。第7图为沿着第6图或第11图之A-A线切割之断面图。第8图为距离测量装置之操作之电位图。第9A图至第9C图为距离测量装置之其他操作之电位图。第10图为根据本发明之第五实施例之距离测量装置之影像感测器之平面图。第11图为影像感测器之相关部分之透视图。第12图为距离测量装置之操作之电位图。第13A图至第13C图为距离测量装置之其他操作之电位图。第14图为根据本发明之第六实施例之距离测量装置之影像感测器之平面图。第15图为影像感测器之相关部分之透视图。第16图为距离测量装置之操作之电位图。第17图为距离测量装置之另一操作之电位图。第18A图至第18C图为距离测量装置之其他操作之电位图。第19图为根据本发明之第七实施例之距离测量装置之影像感测器之平面图。第20图为影像感测器之相关部分之透视图。第21图为距离测量装置之操作之电位图。第22A图至第22C图为距离测量装置之其他操作之电位图。第23A图与第23B图为根据本发明之第八实施例之距离测量装置之操作之电位图。第24A图与第24B图为根据本发明之第九实施例之距离测量装置之操作之电位图。第25A图与第25B图为分别在电荷储存阶段与电荷移除阶段当中的闸电极所产生之电子电位之三维示意图。第26A图与第26B图为根据本发明之第十实施例之距离测量装置之操作之电位图。第27图为根据本发明之第十一实施例之距离测量装置之透视图。第28图为根据本发明之第十二实施例之距离测量装置之影像感测器之平面图。第29图为根据本发明之第十三实施例之距离测量装置之影像感测器之平面图。第30图为习知距离测量装置之操作原理示意图。第31图为使用于习知距离测量装置之影像感测器之平面图。
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