(57)【要約】      （修正有）【課題】対象オブジェクトの深度映像を取得する深度検出装置及び方法を提供する。【解決手段】深度検出装置は副集積区間単位で、第１フェーズ区間中に第１浮遊拡散ノードに格納されたフォトダイオードの電圧、及び第２フェーズ区間中に第２浮遊拡散ノードに格納された前記フォトダイオードの電圧に基づいて、前記第１浮遊拡散ノードと前記第２浮遊拡散ノードの差電圧を算出し、前記差電圧を前記第１浮遊拡散ノードまたは前記第２浮遊拡散ノードのうちの１つにフィードバックし、副集積区間で構成された集積区間中に累積された差電圧に基づいてピクセルの深度値を算出する。【選択図】図７
2014039250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
副集積区間単位で、第１フェーズ区間中に第１浮遊拡散ノードに格納されたフォトダイオードの電圧及び第２フェーズ区間中に第２浮遊拡散ノードに格納された前記フォトダイオードの電圧に基づいて、前記第１浮遊拡散ノードと前記第２浮遊拡散ノードの差電圧を算出する算出部と、
前記差電圧を前記第１浮遊拡散ノードまたは前記第２浮遊拡散ノードのうちの１つにフィードバックするフィードバック部と、
副集積区間で構成された集積区間中に累積された差電圧に基づいてピクセルの深度値を算出する制御部と、
を備えることを特徴とする深度検出装置。
【請求項２】
前記制御部は、第１単一利益増幅器を用いて前記第１浮遊拡散ノードの電圧を測定し、第２単一利益増幅器を用いて前記第２浮遊拡散ノードの電圧を測定する測定部を備えることを特徴とする請求項１に記載の深度検出装置。
【請求項３】
前記第１単一利益増幅器及び前記第２単一利益増幅器のうち少なくとも１つのプラス入力端はピクセル回路に含まれ、残りの構成はカラム回路に含まれることを特徴とする請求項２に記載の深度検出装置。
【請求項４】
前記第１単一利益増幅器及び前記第２単一利益増幅器のうち少なくとも１つは、ピクセル回路に含まれることを特徴とする請求項２に記載の深度検出装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記第１単一利益増幅器とＣＤＳ増幅器（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）の入力端を接続する第１スイッチ、前記第２単一利益増幅器と前記ＣＤＳ増幅器を接続する第２スイッチ、前記ＣＤＳ増幅器のフィードバックキャパシタを接続する第３スイッチ、前記ＣＤＳ増幅器の第４スイッチ、前記ＣＤＳ増幅器の出力端と前記第１浮遊拡散ノードを接続する第５スイッチ、及び前記ＣＤＳ増幅器の出力端と前記第２浮遊拡散ノードを接続する第６スイッチの動作タイミングを制御することによって、前記第１単一利益増幅器のオフセットと前記第２単一利益増幅器のオフセットを除去するオフセット除去部をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の深度検出装置。
【請求項６】
前記オフセット除去部は、
前記第１浮遊拡散ノードの電圧が前記第２浮遊拡散ノードの電圧よりも大きければ、前記第１スイッチ、前記第３スイッチ、及び前記第４スイッチをターンオンし、
前記第１スイッチ及び前記第４スイッチをターンオフした後に前記第２スイッチをターンオンし、
前記第２スイッチ及び前記第３スイッチをターンオフした後に前記第４スイッチ、前記第５スイッチ及び前記第６スイッチをターンオンすることにより前記第１浮遊拡散ノードの電圧及び前記第２浮遊拡散ノードの電圧を参照電圧にリセットし、
前記第５スイッチ及び前記第６スイッチをターンオフした後に前記第２スイッチをターンオンし、
前記第２スイッチ及び前記第４スイッチをターンオフした後、前記第１スイッチ及び前記第３スイッチをターンオンすることにより前記第１単一利益増幅器のオフセットと前記第２単一利益増幅器のオフセットを除去することを特徴とする請求項５に記載の深度検出装置。
【請求項７】
前記オフセット除去部は、
前記第１浮遊拡散ノードの電圧が前記第２浮遊拡散ノードの電圧よりも小さいか同一であれば、前記第２スイッチ、前記第３スイッチ、及び前記第４スイッチをターンオンし、
前記第２スイッチ及び前記第４スイッチをターンオフした後に前記第１スイッチをターンオンし、
前記第１スイッチ及び前記第３スイッチをターンオフした後に前記第４スイッチ、前記第５スイッチ、及び前記第６スイッチをターンオンすることにより前記第１浮遊拡散ノードの電圧及び前記第２浮遊拡散ノードの電圧を参照電圧にリセットし、
前記第５スイッチ及び前記第６スイッチをターンオフした後に前記第１スイッチをターンオンし、
前記第１スイッチ及び前記第４スイッチをターンオフした後に前記第２スイッチ及び前記第３スイッチをターンオンすることにより前記第１単一利益増幅器のオフセットと前記第２単一利益増幅器のオフセットを除去することを特徴とする請求項５に記載の深度検出装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記第１浮遊拡散ノードの電圧と前記第２浮遊拡散ノードの電圧とを比較する比較部を備えることを特徴とする請求項１に記載の深度検出装置。
【請求項９】
前記フィードバック部は、前記比較結果に基づいて前記第１浮遊拡散ノードの電圧が前記第２浮遊拡散ノードの電圧よりも大きければ前記差電圧を前記第２浮遊拡散ノードにフィードバックし、前記第１浮遊拡散ノードの電圧が前記第２浮遊拡散ノードの電圧よりも小さいか同一であれば前記差電圧を前記第１浮遊拡散ノードにフィードバックすることを特徴とする請求項８に記載の深度検出装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記第１浮遊拡散ノードの電圧、及び前記第２浮遊拡散ノードの電圧のうち少なくとも１つの電圧が予め設定された基準電圧よりも小さいか同一の区間では、前記第１浮遊拡散ノード及び前記第２浮遊拡散ノードの飽和可能性が予め設定された飽和の可能性よりも大きいか同一であると判断し、前記フィードバックを行うように前記フィードバック部を制御するフィードバック制御部をさらに備えることを特徴とする請求項９に記載の深度検出装置。
【請求項１１】
前記フィードバック制御部は、前記第１浮遊拡散ノードの電圧、及び前記第２浮遊拡散ノードの電圧が予め設定された基準電圧よりも大きい区間では、前記第１浮遊拡散ノード及び前記第２浮遊拡散ノードの飽和の可能性が予め設定された飽和の可能性よりも小さいものと判断し、前記フィードバックを実行しないように前記フィードバック部を制御することを特徴とする請求項１０に記載の深度検出装置。
【請求項１２】
前記制御部は、前記第１浮遊拡散ノードまたは前記第２浮遊拡散ノードのうち前記差電圧がフィードバックされない残りの浮遊拡散ノードを参照電圧にリセットするリセット部を備えることを特徴とする請求項１に記載の深度検出装置。
【請求項１３】
前記第１フェーズと前記第２フェーズは互いに１８０度の位相差を有することを特徴とする請求項１に記載の深度検出装置。
【請求項１４】
副集積区間単位で、第１フェーズ区間中に第１浮遊拡散ノードに格納されたフォトダイオードの電圧及び第２フェーズ区間中に第２浮遊拡散ノードに格納された前記フォトダイオードの電圧に基づいて、前記第１浮遊拡散ノードと前記第２浮遊拡散ノードの差電圧を算出するステップと、
前記差電圧を前記第１浮遊拡散ノードまたは前記第２浮遊拡散ノードのうちの１つにフィードバックするステップと、
副集積区間で構成された集積区間中に累積された差電圧に基づいてピクセルの深度値を算出するステップと、
を含むことを特徴とする深度検出方法。
【請求項１５】
第１単一利益増幅器を用いて前記第１浮遊拡散ノードの電圧を測定するステップと、
第２単一利益増幅器を用いて前記第２浮遊拡散ノードの電圧を測定するステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の深度検出方法。
【請求項１６】
前記第１単一利益増幅器とＣＤＳ増幅器の入力端を接続する第１スイッチ、前記第２単一利益増幅器と前記ＣＤＳ増幅器を接続する第２スイッチ、前記ＣＤＳ増幅器のフィードバックキャパシタを接続する第３スイッチ、前記ＣＤＳ増幅器の第４スイッチ、前記ＣＤＳ増幅器の出力端と前記第１浮遊拡散ノードを接続する第５スイッチ、及び前記ＣＤＳ増幅器の出力端と前記第２浮遊拡散ノードを接続する第６スイッチの動作タイミングを制御することによって、前記第１単一利益増幅器のオフセットと前記第２単一利益増幅器のオフセットを除去するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の深度検出方法。
【請求項１７】
前記オフセットを除去するステップは、
前記第１浮遊拡散ノードの電圧が前記第２浮遊拡散ノードの電圧よりも大きければ、前記第１スイッチ、前記第３スイッチ、及び前記第４スイッチをターンオンするステップと、
前記第１スイッチ及び前記第４スイッチをターンオフした後に前記第２スイッチをターンオンするステップと、
前記第２スイッチ及び前記第３スイッチをターンオフした後に前記第４スイッチ、前記第５スイッチ、及び前記第６スイッチをターンオンすることにより前記第１浮遊拡散ノードの電圧及び前記第２浮遊拡散ノードの電圧を参照電圧にリセットするステップと、
前記第５スイッチ及び前記第６スイッチをターンオフした後に前記第２スイッチをターンオンするステップと、
前記第２スイッチ及び前記第４スイッチをターンオフした後に前記第１スイッチ及び前記第３スイッチをターンオンすることにより前記第１単一利益増幅器のオフセットと前記第２単一利益増幅器のオフセットを除去するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１６に記載の深度検出方法。
【請求項１８】
前記オフセットを除去するステップは、
前記第１浮遊拡散ノードの電圧が前記第２浮遊拡散ノードの電圧よりも小さいか同一であれば、前記第２スイッチ、前記第３スイッチ、及び前記第４スイッチをターンオンするステップと、
前記第２スイッチ及び前記第４スイッチをターンオフした後に前記第１スイッチをターンオンするステップと、
前記第１スイッチ及び前記第３スイッチをターンオフした後に前記第４スイッチ、前記第５スイッチ、及び前記第６スイッチをターンオンすることにより前記第１浮遊拡散ノードの電圧及び前記第２浮遊拡散ノードの電圧を参照電圧にリセットするステップと、
前記第５スイッチ及び前記第６スイッチをターンオフした後に前記第１スイッチをターンオンするステップと、
前記第１スイッチ及び前記第４スイッチをターンオフした後に前記第２スイッチ及び前記第３スイッチをターンオンすることにより前記第１単一利益増幅器のオフセットと前記第２単一利益増幅器のオフセットを除去するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１６に記載の深度検出方法。
【請求項１９】
前記第１浮遊拡散ノードの電圧と前記第２浮遊拡散ノードの電圧とを比較するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の深度検出方法。
【請求項２０】
前記フィードバックするステップは、前記比較結果に基づいて前記第１浮遊拡散ノードの電圧が前記第２浮遊拡散ノードの電圧よりも大きければ前記差電圧を前記第２浮遊拡散ノードにフィードバックし、前記第１浮遊拡散ノードの電圧が前記第２浮遊拡散ノードの電圧よりも小さいか同一であれば前記差電圧を前記第１浮遊拡散ノードにフィードバックすることを特徴とする請求項１９に記載の深度検出方法。
【請求項２１】
前記第１浮遊拡散ノードの電圧、及び前記第２浮遊拡散ノードの電圧のうち少なくとも１つの電圧が予め設定された基準電圧よりも小さいか同一の区間では、前記第１浮遊拡散ノード及び前記第２浮遊拡散ノードの飽和可能性が予め設定された飽和の可能性よりも大きいか同一であると判断することによって、前記フィードバックを行うように前記フィードバックを制御するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２０に記載の深度検出方法。
【請求項２２】
前記フィードバックを制御するステップは、前記第１浮遊拡散ノードの電圧、及び前記第２浮遊拡散ノードの電圧が予め設定された基準電圧よりも大きい区間では、前記第１浮遊拡散ノード及び前記第２浮遊拡散ノードの飽和の可能性が予め設定された飽和の可能性よりも小さいものと判断することによって、前記フィードバックを実行しないように前記フィードバックを制御することを特徴とする請求項２１に記載の深度検出方法。
【請求項２３】
前記第１浮遊拡散ノードまたは前記第２浮遊拡散ノードのうち前記差電圧がフィードバックされない残りの浮遊拡散ノードを参照電圧にリセットするステップをさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の深度検出方法。
【請求項２４】
請求項１４に記載の前記深度検出方法を実現するプログラムが格納されるコンピュータで読み出し可能記録媒体。
【請求項２５】
第１浮遊拡散ノード及び第２浮遊拡散ノードでピクセル電荷を収集するステップと、
前記第１浮遊拡散ノードの電圧及び前記第２浮遊拡散ノードの電圧との間の電圧差を決定するステップと、
前記第１浮遊拡散ノードの前記電圧及び前記第２浮遊拡散ノードの前記電圧を予め設定された参照電圧にリセットするステップと、
前記第１浮遊拡散ノードまたは前記第２浮遊拡散ノードに前記電圧差を格納するステップと、
前記格納された電圧差に基づいて深度値を算出するステップと、
を含むことを特徴とするピクセルの深度値取得方法。
【請求項２６】
前記第１浮遊拡散ノードの前記電圧及び前記第２浮遊拡散ノードの前記電圧のうち少なくとも１つが飽和値の予め設定された値内にあるか否かを決定するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２５に記載のピクセルの深度値取得方法。
【請求項２７】
前記第１浮遊拡散ノードの前記電圧または前記第２浮遊拡散ノードの前記電圧のうちいずれかの電圧が前記飽和値からさらに離れるかを決定するステップと、
前記飽和値からさらに離れた電圧を有することによって決定された前記浮遊拡散ノードに前記電圧差を格納するステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項２６に記載のピクセルの深度値取得方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
以下で説明する例は、対象オブジェクトの深度映像を取得する深度検出装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
センサから物体までの距離情報を取得する方法は大きく能動方式及び受身方式に分類される。
【０００３】
受身方式は、光を照射せずに映像情報のみを用いて物体までの距離を算出する方式でステレオカメラによって実現される。
【０００４】
一方、能動方式は、物体に光を照射して反射して戻ってきた光を検出し、光の移動時間を把握するＴＯＦ（Ｔｉｍｅ−Ｏｆ−Ｆｌｉｇｈｔ）とセンサから一定の距離にあるレーザなどによって照射されて反射した光の位置を検出し、三角測量を用いて距離を算出する三角測量（ｔｒｉａｎｇｕｌａｔｉｏｎ）方式などによって実現される。
【０００５】
ところが、能動方式では、光を直接照射するためにセンサのすべてのピクセルで距離値を取得し、これによって密集する深度マップを提供することができるが、外光（ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ  ｌｉｇｈｔ）が強い場合には照射された光と外光が共にセンサに入ってくることから深度値に歪曲が発生することがある。
【０００６】
また、能動方式では、ピクセルが外光によって飽和されて正確な深度値を取得できないなどのエラーが発生することがある。ピクセルの容量を増加させるためにストレージキャパシタの大きさは増加する。しかし、増加した容量はピクセルの曲線因子（ｆｉｌｌ  ｆａｃｔｏｒ）及び空間解像度の低下を引き起こし得る。したがって、ピクセルの飽和を避ける他の方法が研究されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、対象オブジェクトの深度映像を取得する深度検出装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一側面において、副集積区間単位で、第１フェーズ区間中に第１浮遊拡散ノードに格納されたフォトダイオードの電圧及び第２フェーズ区間中に第２浮遊拡散ノードに格納された前記フォトダイオードの電圧に基づいて、前記第１浮遊拡散ノードと前記第２浮遊拡散ノードの差電圧を算出する算出部と、前記差電圧を前記第１浮遊拡散ノードまたは前記第２浮遊拡散ノードのうちの１つにフィードバックするフィードバック部と、副集積区間で構成された集積区間中に累積された差電圧に基づいてピクセルの深度値を算出する制御部とを備える。
【０００９】
前記制御部は、第１単一利益増幅器を用いて前記第１浮遊拡散ノードの電圧を測定し、第２単一利益増幅器を用いて前記第２浮遊拡散ノードの電圧を測定する測定部を備えてもよい。
【００１０】
前記第１単一利益増幅器及び前記第２単一利益増幅器のうち少なくとも１つのプラス入力端はピクセル回路に含まれ、残りの構成はカラム回路に含まれてもよい。
【００１１】
前記第１単一利益増幅器及び前記第２単一利益増幅器のうち少なくとも１つは、ピクセル回路に含まれてもよい。
【００１２】
前記制御部は、前記第１単一利益増幅器とＣＤＳ増幅器（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）の入力端を接続する第１スイッチ、前記第２単一利益増幅器と前記ＣＤＳ増幅器を接続する第２スイッチ、前記ＣＤＳ増幅器のフィードバックキャパシタを接続する第３スイッチ、前記ＣＤＳ増幅器の第４スイッチ、前記ＣＤＳ増幅器の出力端と前記第１浮遊拡散ノードを接続する第５スイッチ、及び前記ＣＤＳ増幅器の出力端と前記第２浮遊拡散ノードを接続する第６スイッチの動作タイミングを制御することによって、前記第１単一利益増幅器のオフセットと前記第２単一利益増幅器のオフセットを除去するオフセット除去部をさらに備えてもよい。
【００１３】
前記オフセット除去部は、前記第１浮遊拡散ノードの電圧が前記第２浮遊拡散ノードの電圧よりも大きければ、前記第１スイッチ、前記第３スイッチ、及び前記第４スイッチをターンオンし、前記第１スイッチ及び前記第４スイッチをターンオフした後に前記第２スイッチをターンオンし、前記第２スイッチ及び前記第３スイッチをターンオフした後に前記第４スイッチ、前記第５スイッチ及び前記第６スイッチをターンオンすることにより前記第１浮遊拡散ノードの電圧及び前記第２浮遊拡散ノードの電圧を参照電圧にリセットし、前記第５スイッチ及び前記第６スイッチをターンオフした後に前記第２スイッチをターンオンし、前記第２スイッチ及び前記第４スイッチをターンオフした後、前記第１スイッチ及び前記第３スイッチをターンオンすることにより前記第１単一利益増幅器のオフセットと前記第２単一利益増幅器のオフセットを除去してもよい。
【００１４】
前記オフセット除去部は、前記第１浮遊拡散ノードの電圧が前記第２浮遊拡散ノードの電圧よりも小さいか同一であれば、前記第２スイッチ、前記第３スイッチ、及び前記第４スイッチをターンオンし、前記第２スイッチ及び前記第４スイッチをターンオフした後に前記第１スイッチをターンオンし、前記第１スイッチ及び前記第３スイッチをターンオフした後に前記第４スイッチ、前記第５スイッチ、及び前記第６スイッチをターンオンすることにより前記第１浮遊拡散ノードの電圧及び前記第２浮遊拡散ノードの電圧を参照電圧にリセットし、前記第５スイッチ及び前記第６スイッチをターンオフした後に前記第１スイッチをターンオンし、前記第１スイッチ及び前記第４スイッチをターンオフした後に前記第２スイッチ及び前記第３スイッチをターンオンすることにより前記第１単一利益増幅器のオフセットと前記第２単一利益増幅器のオフセットを除去してもよい。
【００１５】
前記制御部は、前記第１浮遊拡散ノードの電圧と前記第２浮遊拡散ノードの電圧とを比較する比較部を備えてもよい。
【００１６】
前記フィードバック部は、前記比較結果に基づいて前記第１浮遊拡散ノードの電圧が前記第２浮遊拡散ノードの電圧よりも大きければ前記差電圧を前記第２浮遊拡散ノードにフィードバックし、前記第１浮遊拡散ノードの電圧が前記第２浮遊拡散ノードの電圧よりも小さいか同一であれば前記差電圧を前記第１浮遊拡散ノードにフィードバックしてもよい。
【００１７】
前記制御部は、前記第１浮遊拡散ノードの電圧、及び前記第２浮遊拡散ノードの電圧のうち少なくとも１つの電圧が予め設定された基準電圧よりも小さいか同一の区間では、前記第１浮遊拡散ノード及び前記第２浮遊拡散ノードの飽和可能性が予め設定された飽和の可能性よりも大きいか同一であると判断し、前記フィードバックを行うように前記フィードバック部を制御するフィードバック制御部をさらに備えてもよい。
【００１８】
前記フィードバック制御部は、前記第１浮遊拡散ノードの電圧、及び前記第２浮遊拡散ノードの電圧が予め設定された基準電圧よりも大きい区間では、前記第１浮遊拡散ノード及び前記第２浮遊拡散ノードの飽和の可能性が予め設定された飽和の可能性よりも小さいものと判断し、前記フィードバックを実行しないように前記フィードバック部を制御してもよい。
【００１９】
前記制御部は、前記第１浮遊拡散ノードまたは前記第２浮遊拡散ノードのうち前記差電圧がフィードバックされない残りの浮遊拡散ノードを参照電圧にリセットするリセット部を備えてもよい。
【００２０】
前記第１フェーズと前記第２フェーズは互いに１８０度の位相差を有してもよい。
【００２１】
一実施形態によると、副集積区間単位で、第１フェーズ区間中に第１浮遊拡散ノードに格納されたフォトダイオードの電圧及び第２フェーズ区間中に第２浮遊拡散ノードに格納された前記フォトダイオードの電圧に基づいて、前記第１浮遊拡散ノードと前記第２浮遊拡散ノードの差電圧を算出するステップと、前記差電圧を前記第１浮遊拡散ノードまたは前記第２浮遊拡散ノードのうちの１つにフィードバックするステップと、副集積区間で構成された集積区間中に累積された差電圧に基づいてピクセルの深度値を算出するステップとを含む。
【００２２】
他の一実施形態によると、深度検出方法は、第１単一利益増幅器を用いて前記第１浮遊拡散ノードの電圧を測定するステップと、第２単一利益増幅器を用いて前記第２浮遊拡散ノードの電圧を測定するステップとをさらに含んでもよい。
【００２３】
他の一実施形態によると、深度検出方法は、前記第１単一利益増幅器とＣＤＳ増幅器の入力端を接続する第１スイッチ、前記第２単一利益増幅器と前記ＣＤＳ増幅器を接続する第２スイッチ、前記ＣＤＳ増幅器のフィードバックキャパシタを接続する第３スイッチ、前記ＣＤＳ増幅器の第４スイッチ、前記ＣＤＳ増幅器の出力端と前記第１浮遊拡散ノードを接続する第５スイッチ、及び前記ＣＤＳ増幅器の出力端と前記第２浮遊拡散ノードを接続する第６スイッチの動作タイミングを制御することによって、前記第１単一利益増幅器のオフセットと前記第２単一利益増幅器のオフセットを除去するステップをさらに含んでもよい。
【００２４】
前記オフセットを除去するステップは、前記第１浮遊拡散ノードの電圧が前記第２浮遊拡散ノードの電圧よりも大きければ、前記第１スイッチ、前記第３スイッチ、及び前記第４スイッチをターンオンするステップと、前記第１スイッチ及び前記第４スイッチをターンオフした後に前記第２スイッチをターンオンするステップと、前記第２スイッチ及び前記第３スイッチをターンオフした後に前記第４スイッチ、前記第５スイッチ、及び前記第６スイッチをターンオンすることにより前記第１浮遊拡散ノードの電圧及び前記第２浮遊拡散ノードの電圧を参照電圧にリセットするステップと、前記第５スイッチ及び前記第６スイッチをターンオフした後に前記第２スイッチをターンオンするステップと、前記第２スイッチ及び前記第４スイッチをターンオフした後に前記第１スイッチ及び前記第３スイッチをターンオンすることにより前記第１単一利益増幅器のオフセットと前記第２単一利益増幅器のオフセットを除去するステップとを含んでもよい。
【００２５】
前記オフセットを除去するステップは、前記第１浮遊拡散ノードの電圧が前記第２浮遊拡散ノードの電圧よりも小さいか同一であれば、前記第２スイッチ、前記第３スイッチ、及び前記第４スイッチをターンオンするステップと、前記第２スイッチ及び前記第４スイッチをターンオフした後に前記第１スイッチをターンオンするステップと、前記第１スイッチ及び前記第３スイッチをターンオフした後に前記第４スイッチ、前記第５スイッチ、及び前記第６スイッチをターンオンすることにより前記第１浮遊拡散ノードの電圧及び前記第２浮遊拡散ノードの電圧を参照電圧にリセットするステップと、前記第５スイッチ及び前記第６スイッチをターンオフした後に前記第１スイッチをターンオンするステップと、前記第１スイッチ及び前記第４スイッチをターンオフした後に前記第２スイッチ及び前記第３スイッチをターンオンすることにより前記第１単一利益増幅器のオフセットと前記第２単一利益増幅器のオフセットを除去するステップとを含んでもよい。
【００２６】
他の一実施形態によると、深度検出方法は、前記第１浮遊拡散ノードの電圧と前記第２浮遊拡散ノードの電圧とを比較するステップをさらに含んでもよい。
【００２７】
前記フィードバックするステップは、前記比較結果に基づいて前記第１浮遊拡散ノードの電圧が前記第２浮遊拡散ノードの電圧よりも大きければ前記差電圧を前記第２浮遊拡散ノードにフィードバックし、前記第１浮遊拡散ノードの電圧が前記第２浮遊拡散ノードの電圧よりも小さいか同一であれば前記差電圧を前記第１浮遊拡散ノードにフィードバックしてもよい。
【００２８】
他の一実施形態によると、深度検出方法は、前記第１浮遊拡散ノードの電圧、及び前記第２浮遊拡散ノードの電圧のうち少なくとも１つの電圧が予め設定された基準電圧よりも小さいか同一の区間では、前記第１浮遊拡散ノード及び前記第２浮遊拡散ノードの飽和可能性が予め設定された飽和の可能性よりも大きいか同一であると判断することによって、前記フィードバックを行うように前記フィードバックを制御するステップをさらに含んでもよい。
【００２９】
前記フィードバックを制御するステップは、前記第１浮遊拡散ノードの電圧、及び前記第２浮遊拡散ノードの電圧が予め設定された基準電圧よりも大きい区間では、前記第１浮遊拡散ノード及び前記第２浮遊拡散ノードの飽和の可能性が予め設定された飽和の可能性よりも小さいものと判断することによって、前記フィードバックを実行しないように前記フィードバックを制御してもよい。
【００３０】
他の一実施形態によると、深度検出方法は、前記第１浮遊拡散ノードまたは前記第２浮遊拡散ノードのうち前記差電圧がフィードバックされない残りの浮遊拡散ノードを参照電圧にリセットするステップをさらに含んでもよい。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によると、深度検出装置は、副集積区間単位で浮遊拡散ノードに格納される電荷量を累積することで、外光によって生成された電荷により発生するノイズの影響を最小化することができる。
【００３２】
また、深度検出装置は、浮遊拡散ノード間の電圧を比較した結果に基づいて浮遊拡散ノード間の差電圧がフィードバックされる浮遊拡散ノードを決定することで、浮遊拡散ノードの飽和を予防することができる。
【００３３】
また、深度検出装置は、単一利益増幅器を用いることによって副集積区間単位で電荷量を累積することにおいて差電圧累積の効果を維持することができる。
【００３４】
また、深度検出装置は、符号推定を介してスイッチの動作順序を決定することで、単一利益増幅器のオフセットを除去し、単一利益増幅器のオフセットを除去することで浮遊拡散ノード間の差電圧を正確に算出することができる。
【００３５】
また、深度検出装置は基準電圧と浮遊拡散ノードの電圧とを比較した結果に基づいて差電圧のフィードバック時点を決定することで、頻繁なフィードバックにより発生するノイズの影響を最小化することができる。
【００３６】
したがって、深度検出装置は室内環境のみならず、室外環境でも精密度の向上された深度イメージを取得することができ、提案されるピクセル構造は深度センサのみならず、カラー及び深度を同時に取得するセンサにも活用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】一実施形態に係る深度検出装置の概念を反映した図である。
【図２Ａ】一実施形態に係る深度検出装置で差電圧を累積する過程を示す。
【図２Ｂ】一実施形態に係る深度検出装置で差電圧を累積する過程を示す。
【図３】一実施形態に係る深度検出装置のブロック図である。
【図４】他の一実施形態に係る深度検出装置のブロック図である。
【図５】他の一実施形態に係る深度検出装置のブロック図である。
【図６】他の一実施形態に係る深度検出装置のブロック図である。
【図７】一実施形態に係る深度検出装置の概略的な回路構成を示す図である。
【図８】一実施形態に係る深度検出装置で単一利益増幅器の概略的な回路構成を示す。
【図９】一実施形態に係る深度検出装置でオフセットを除去する概略的な回路を示す。
【図１０】一実施形態に係る深度検出装置の制御部が図７におけるピクセルやカラム内の各種スイッチを制御する場合の例示的な信号タイミングを示す。
【図１１】一実施形態に係る深度検出装置で浮遊拡散ノードのフィードバック後電圧レベルを示す。
【図１２】一実施形態に係る深度検出装置で浮遊拡散ノードの間の差電圧をフィードバックする回路の概略的な構成を示す。
【図１３】一実施形態に係る深度検出装置でフィードバックタイミングを調節する回路の概略的な構成を示す。
【図１４】一実施形態に係る深度検出方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、一側に係る実施形態を添付する図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３９】
図１は、一実施形態に係る深度検出装置の概念を反映した図である。図１に示すように、検出構造は３つの要素に一般的に分類される。第１に、総集積時間と副集積時間に分類される。例えば、室外光のように外光が強い場合、多くの電荷量が集積時間中に生成されることで飽和を避けることが困難になる。しかし、適切な副集積時間を選択する場合、電荷を蓄積する時間周期が短くなり飽和を避けることができる。第２に、副集積が終了すると、格納ノードに用いられた両側から浮遊拡散ノードの電荷を読み出すことによって差が生成される。外光による同じ電荷量は両側に蓄積される。したがって、両ノード間の差が発生する場合に共通モード電荷を除去することが可能である。第３に、差値が浮遊拡散ノードにフィードバックされて格納される。差値を別に格納するためにすべてのピクセル値を格納することのできるフレームメモリがピクセル面積またはセンサ面積を大きく増加させることがある。したがって、小さい面積を用いて格納機能を実現するために差値が浮遊拡散ノードにフィードバックされて格納される。
【００４０】
図１を参照すると、一実施形態に係る深度検出装置は、副集積区間単位で浮遊拡散ノード１２０及び浮遊拡散ノード１３０に累積して格納された電荷量を用いてピクセルの深度値を算出する。集積区間は複数の副集積区間に構成されてもよい。例えば、１つの副集積区間が終了した後、浮遊拡散ノード１２０及び浮遊拡散ノード１３０に格納された電荷量を算出してもよい。格納された電荷量は電圧に測定されてもよい。浮遊拡散ノード１２０は、ＴＸ１に印加される信号によりフォトダイオード１１０で供給する電荷量を格納してもよい。浮遊拡散ノード１３０は、ＴＸ０に印加される信号によりフォトダイオード１１０で供給する電荷量を格納してもよい。フォトダイオードが図１に示されているが、これは一実施形態にすぎず、前述の実施形態に制限されることはない。例えば、フォトゲートまたはＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）のような他の光検出装置がフォトダイオードの代りに用いられてもよい。
【００４１】
比較器１４０は、浮遊拡散ノード１２０の電圧と浮遊拡散ノード１３０の電圧とを比較し、比較結果に基づいて差電圧を浮遊拡散ノード１２０または浮遊拡散ノード１３０のうちの１つにフィードバックする。
【００４２】
例えば、浮遊拡散ノード１２０の電圧が浮遊拡散ノード１３０の電圧よりも大きければ、比較器１４０は浮遊拡散ノード１３０に差電圧をフィードバックする。図１に示す例として、浮遊拡散ノード１２０及び浮遊拡散ノード１３０に電子が格納されるため負の電圧を有してもよい。ここで、浮遊拡散ノード１２０の電圧が浮遊拡散ノード１３０の電圧よりも大きいことは電圧の符号を考慮したもので、浮遊拡散ノード１２０の電圧の絶対値は浮遊拡散ノード１３０の電圧の絶対値よりも小さくてもよい。例えば、浮遊拡散ノード１２０の電圧は−２Ｖであってもよく、浮遊拡散ノード１３０の電圧は−３Ｖであってもよい。
【００４３】
他の例として、浮遊拡散ノード１２０の電圧及び浮遊拡散ノード１３０の電圧が正の電圧を有し、浮遊拡散ノード１２０の電圧が浮遊拡散ノード１３０の電圧よりも大きければ、比較器１４０は浮遊拡散ノード１２０に差電圧をフィードバックしてもよい。
【００４４】
図２Ａ及び図２Ｂは、一実施形態に係る深度検出装置で差電圧を累積する過程を示す。
【００４５】
図２Ａを参照すると、１次副集積区間で第１差電圧（１ｓｔ  ｓｕｂｔｒａｃｔｉｏｎ）が算出される。図１におけるＴＸ０にオブジェクトに照射する光と同一の位相（０度）を有する信号が印加されれば、浮遊拡散ノード１３０に電荷が格納され、ＴＸ１に前記照射される光と反対位相（１８０度）を有する信号が印加されれば、浮遊拡散ノード１２０に電荷が格納される。深度検出装置とオブジェクトとの間の距離に応じて浮遊拡散ノード１２０及び浮遊拡散ノード１３０に格納される電荷量に差が発生する。浮遊拡散ノード１３０に格納される電荷量が浮遊拡散ノード１２０に格納される電荷量よりも多いため、第１差電圧は浮遊拡散ノード１３０にフィードバックされてもよい。２次副集積区間で算出される第２差電圧も浮遊拡散ノード１３０にフィードバックされてもよい。
【００４６】
図２Ｂに示すように、図１に示すＴＸ０にオブジェクトに照射する光と９０度の位相差を有する信号が印加されれば、浮遊拡散ノード１３０に電荷が格納され、ＴＸ１に前記照射する光と反対位相（２７０度）を有する信号が印加されれば、浮遊拡散ノード１２０に電荷が格納されてもよい。浮遊拡散ノード１３０に格納される電荷量が浮遊拡散ノード１２０に格納される電荷量よりも多いため、第１差電圧は浮遊拡散ノード１３０にフィードバックされる。２次副集積区間で算出される第２差電圧も浮遊拡散ノード１３０にフィードバックされてもよい。他の例として、浮遊拡散ノード１２０に格納される電荷量が浮遊拡散ノード１３０に格納される電荷量よりも多ければ、第１差電圧は浮遊拡散ノード１２０にフィードバックされる。
【００４７】
図３は、一実施形態に係る深度検出装置のブロック図である。図３を参照すると、一実施形態に係る深度検出装置は、算出部３４０、フィードバック部３５０及び制御部３６０を備える。
【００４８】
一実施形態に係る深度検出装置は、赤外線のような光を受けて電荷を発生するピクセル回路と、各ピクセル回路のピクセル値を読み出してピクセルを制御するカラム（ｃｏｌｕｍｎ）回路を含む。
【００４９】
算出部３４０は副集積区間単位で、第１浮遊拡散ノード３２０の電圧と第２浮遊拡散ノード３３０の差電圧を算出する。より具体的に、算出部３４０は、第１フェーズ区間中に第１浮遊拡散ノード３２０に格納されたフォトダイオード３１０の電圧及び第２フェーズ区間中に第２浮遊拡散ノード３３０に格納されたフォトダイオード３１０の電圧に基づいて差電圧を算出する。
【００５０】
第１フェーズ区間は第１フェーズの信号が図１におけるＴＸ０に印加され、第１浮遊拡散ノード３２０がフォトダイオード３１０で提供する電荷を格納する区間を意味する。
【００５１】
第２フェーズ区間は、第２フェーズの信号が図１におけるＴＸ１に印加され、第２浮遊拡散ノード３３０がフォトダイオード３１０で提供する電荷を格納する区間を意味する。
【００５２】
例えば、第１フェーズと第２フェーズは互いに１８０度の位相差を有してもよい。第１フェーズが０度であれば、第２フェーズは１８０度であってもよく、第１フェーズが９０度であれば、第２フェーズは２７０度であってもよい。
【００５３】
フィードバック部３５０は、算出部３４０で算出した差電圧を第１浮遊拡散ノード３２０または第２浮遊拡散ノード３３０のうちの１つにフィードバックする。例えば、第１浮遊拡散ノード３２０の電圧が第２浮遊拡散ノード３３０の電圧よりも大きければ、フィードバック部３５０は第２浮遊拡散ノード３３０で算出された差電圧をフィードバックする。他の例として、第１浮遊拡散ノード３２０の電圧が第２浮遊拡散ノード３３０の電圧よりも小さいか同一であれば、フィードバック部３５０は算出された差電圧を第１浮遊拡散ノード３２０にフィードバックする。この場合、第１浮遊拡散ノード３２０の電圧及び第２浮遊拡散ノード３３０の電圧がすべて負の電圧であると仮定した例である。
【００５４】
他の例として、第１浮遊拡散ノード３２０の電圧及び第２浮遊拡散ノード３３０の電圧がすべて正の電圧であり、第１浮遊拡散ノード３２０の電圧が第２浮遊拡散ノード３３０の電圧よりも大きければ、フィードバック部３５０は、算出された差電圧を第１浮遊拡散ノード３２０にフィードバックする。また、第１浮遊拡散ノード３２０の電圧が第２浮遊拡散ノード３３０の電圧よりも小さいか同一であれば、フィードバック部３５０は、算出された差電圧を第２浮遊拡散ノード３３０にフィードバックする。
【００５５】
第１浮遊拡散ノード３２０の電圧と第２浮遊拡散ノード３３０の電圧とを比較して、算出部３４０で算出された差電圧がフィードバックされる浮遊拡散ノードが決定されることによって、浮遊拡散ノードが飽和されなくてもよい。また、副集積区間を用いることによって浮遊拡散ノードが飽和されなくてもよい。例えば、副集積区間は、浮遊拡散ノードの電荷量格納容量（ｆｕｌｌ  ｗｅｌｌ  ｃａｐａｃｉｔｙ）を考慮して予め設定されてもよい。副集積区間は固定された時間を有するように設定されてもよく、浮遊拡散ノードに格納される電荷量に応じて適応的に時間が調節されてもよい。また、差電圧を用いることで外光の影響が除去され得る。
【００５６】
制御部３６０は、副集積区間で構成された集積区間中に累積された差電圧に基づいてピクセルの深度値を算出する。制御部３６０は、集積区間中にフィードバックされた差電圧を累積することによってピクセルの深度値を算出する。
【００５７】
他の一例として、制御部３６０は、能動型深度値検出のために赤外線などの光を照射するタイミングを制御する。例えば、制御部３６０は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）駆動部の役割を果たす。また、制御部３６０は、ピクセルに含まれた浮遊拡散ノードの電荷を読み出すなどのピクセル回路及びカラム回路を制御する役割を行う。
【００５８】
一実施形態に係る深度検出装置は、算出部３４０及びフィードバック部３５０の動作によって外光による深度値の歪曲をなくしてピクセルの飽和を防止するため、制御部３６０が算出した深度値の正確度が大きく向上する。
【００５９】
一般的にＴＯＦ方式の能動型深度カメラにおける深度を算出する方法は、４−ｐｈａｓｅ方式及び２−ｐｈａｓｅ方式がある。２つの方式の全ては基本的に算出過程で外光を除去する。
【００６０】
以下の説明において、深度検出装置の１ピクセル内には１つのフォトダイオード３１０と２つの浮遊拡散ノード、すなわち、第１浮遊拡散ノード３２０及び第２浮遊拡散ノード３３０が含まれることを例に挙げて説明する。
【００６１】
まず、４−ｐｈａｓｅ方式の第１方法は、第１及び第２浮遊拡散ノード３２０、３３０それぞれの電気シャッターの役割をするＴＸ０及びＴＸ１トランジスタを使用し、算出部３４０は１回は０／１８０度差の電圧を算出し、他の１回は９０／２７０度差の電圧を算出する。
【００６２】
そして、制御部３５０は、前記２回の電圧値の差を用いて外光を除去し深度値を算出する。
【００６３】
１つのピクセルに対応するフォトダイオード３１０は同一であるため、０／１８０度の差がある信号を第１及び第２浮遊拡散ノード３２０、３３０に集積しても外光による電荷発生量は両側の第１及び第２浮遊拡散ノード３２０、３３０に同一になるため、第１及び第２浮遊拡散ノード３２０、３３０に格納された電荷量の差を算出することで外光によって発生する電荷を除去することができる。
【００６４】
そして、０／１８０度で取得した電圧値の差及び９０／２７０度で取得した電圧値の差を求めると、外光による電荷量は消え、残った電荷量からＴＯＦが算出される。
【００６５】
一方、２−ｐｈａｓｅ方式の第２方法は、１回は０／１８０度の差が生じるように電圧を測定し、他の１回は光を照射せず外光によってのみ発生した電荷値を反映する電圧を測定する。
【００６６】
そして、この２回の差を利用すると、外光が除去された０／１８０度のＴＯＦが算出される。
【００６７】
図４ないし図６は、他の一実施形態に係る深度検出装置のブロック図である。
【００６８】
図４を参照すると、他の一実施形態に係る深度検出装置は、算出部４１０、フィードバック部４２０及び制御部４３０を備える。
【００６９】
算出部４１０は副集積区間単位で、第１浮遊拡散ノード３２０の電圧と第２浮遊拡散ノード３３０の差電圧を算出する。より具体的に、算出部４１０は、第１フェーズ区間中に第１浮遊拡散ノード３２０に格納されたフォトダイオード３１０の電圧及び第２フェーズ区間中に第２浮遊拡散ノード３３０に格納されたフォトダイオード３１０の電圧に基づいて前記差電圧を算出する。
【００７０】
フィードバック部４２０は、算出部４１０で算出した差電圧を第１浮遊拡散ノード３２０または第２浮遊拡散ノード３３０のうち１つにフィードバックする。例えば、第１浮遊拡散ノード３２０の電圧が第２浮遊拡散ノード３３０の電圧よりも大きければ、フィードバック部４２０は第２浮遊拡散ノード３３０で算出された差電圧をフィードバックする。他の例として、第１浮遊拡散ノード３２０の電圧が第２浮遊拡散ノード３３０の電圧よりも小さいか同一であれば、フィードバック部４２０は算出された差電圧を第１浮遊拡散ノード３２０にフィードバックする。この場合、第１浮遊拡散ノード３２０の電圧及び第２浮遊拡散ノード３３０の電圧がすべて負の電圧であることを仮定した例である。
【００７１】
他の例として、第１浮遊拡散ノード３２０の電圧及び第２浮遊拡散ノード３３０の電圧がすべて正の電圧であり、第１浮遊拡散ノード３２０の電圧が第２浮遊拡散ノード３３０の電圧よりも大きければ、フィードバック部４２０は算出された差電圧を第１浮遊拡散ノード３２０にフィードバックする。また、第１浮遊拡散ノード３２０の電圧が第２浮遊拡散ノード３３０の電圧よりも小さいか同一であれば、フィードバック部４２０は算出された差電圧を第２浮遊拡散ノード３３０にフィードバックする。
【００７２】
制御部４３０は、副集積区間から構成された集積区間中に、累積された差電圧に基づいてピクセルの深度値を算出する。制御部４３０は、集積区間中にフィードバックされた差電圧を累積することによってピクセルの深度値を算出する。
【００７３】
制御部４３０は、測定部４３１及びオフセット除去部４３３を備える。例えば、測定部４３１は、第１単一利益増幅器を用いて第１浮遊拡散ノード３２０の電圧を測定する。また、測定部４３１は、第２単一利益増幅器を用いて第２浮遊拡散ノード３３０の電圧を測定する。
【００７４】
浮遊拡散ノードの電圧を読み出すためにソースフォロアー（ｓｏｕｒｃｅ  ｆｏｌｌｏｗｅｒ）を用いてもよい。ソースフォロアーは小さいサイズで実現可能であり、バッファリング能力が優れることから使用できる。しかし、ソースフォロアーの利益が普通０．７〜０．８として１よりも小さいため、集積区間で副集積区間の単位で差電圧を累積して使用する場合、利益値が重複して乗算される。例えば、差電圧をＶｄｉｆｆとすると、下記の数式（１）のように表現される。
【００７５】
【数１】
2014039250.tif 000003
ここで、Ｖｐｈ０はＦＤ０（ＴＸ０側のＦＤ  ｎｏｄｅ）値であり、Ｖｐｈ１８０はＦＤ１（ＴＸ１側のＦＤ  ｎｏｄｅ）値である。Ｖｏｆｆ０、１は両側ソースフォロアーのオフセットであり、ＧＳＦは利益である。
【００７６】
ＧＳＦが１よりも小さい場合にＶｄｉｆｆ値はｎが増大することによって一定値が収斂されるため、副集積区間単位で累積する差電圧の効果がなくなる。ソースフォロアーの代りに単一利益増幅器を用いることによって副集積区間単位で累積する差電圧の効果を保持することができる。
【００７７】
第１単一利益増幅器及び第２単一利益増幅器のそれぞれにオフセットが発生することがあり、オフセットは互いに異なる値を有してもよい。オフセットは算出部４１０の算出過程に反映されるため、除去することが算出の正確性のために好ましい。
【００７８】
例えば、オフセット除去部４３３は、第１単一利益増幅器のオフセットと第２単一利益増幅器のオフセットを除去してもよい。例えば、オフセット除去部４３３は、第１単一利益増幅器とＣＤＳ（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ）増幅器の入力端を接続する第１スイッチ、第２単一利益増幅器とＣＤＳ増幅器を接続する第２スイッチ、ＣＤＳ増幅器のフィードバックキャパシタを接続する第３スイッチ、ＣＤＳ増幅器の第４スイッチ、ＣＤＳ増幅器の出力端と第１浮遊拡散ノード３２０を接続する第５スイッチ、及びＣＤＳ増幅器の出力端と第２浮遊拡散ノード３３０を接続する第６スイッチの動作タイミングを制御することによってオフセットを除去することができる。各スイッチの位置及び構成は、図９を参照して詳細に説明することにする。
【００７９】
第１浮遊拡散ノード３２０の電圧が第２浮遊拡散ノード３３０の電圧よりも大きければ、オフセット除去部４３３は、第１スイッチ、第３スイッチ、及び第４スイッチをターンオンしてもよい。その後、オフセット除去部４３３は、第１スイッチ及び第４スイッチをターンオフした後に第２スイッチをターンオンする。その後、オフセット除去部４３３は、第２スイッチ及び第３スイッチをターンオフした後に第４スイッチ、第５スイッチ、及び第６スイッチをターンオンすることにより第１浮遊拡散ノード３２０の電圧及び第２浮遊拡散ノード３３０の電圧を参照電圧にリセットする。その後、オフセット除去部４３３は、第５スイッチ及び第６スイッチをターンオフした後に第２スイッチをターンオンする。その後、オフセット除去部４３３は、第２スイッチ及び第４スイッチをターンオフした後に第１スイッチ及び第３スイッチをターンオンすることで、第１単一利益増幅器のオフセットと第２単一利益増幅器のオフセットを除去することができる。
【００８０】
各スイッチの動作タイミングについては図１０を参照して詳細に説明することにする。
【００８１】
第１浮遊拡散ノード３２０の電圧が第２浮遊拡散ノード３３０の電圧よりも小さいか同一であれば、オフセット除去部４３３は、第２スイッチ、第３スイッチ、及び第４スイッチをターンオンする。その後、オフセット除去部４３３は、第２スイッチ及び第４スイッチをターンオフした後に第１スイッチをターンオンする。その後、オフセット除去部４３３は、第１スイッチ及び第３スイッチをターンオフした後に第４スイッチ、第５スイッチ、及び第６スイッチをターンオンすることにより第１浮遊拡散ノード３２０の電圧及び第２浮遊拡散ノード３３０の電圧を参照電圧にリセットする。その後、オフセット除去部４３３は、第５スイッチ及び第６スイッチをターンオフした後に第１スイッチをターンオンする。その後、オフセット除去部４３３は、第１スイッチ及び第４スイッチをターンオフした後に第２スイッチ及び第３スイッチをターンオンすることで、第１単一利益増幅器のオフセットと第２単一利益増幅器のオフセットを除去することができる。
【００８２】
図５を参照すると、他の一実施形態に係る深度検出装置は、算出部５１０、フィードバック部５２０及び制御部５３０を備える。
【００８３】
算出部５１０は、副集積（ｓｕｂ−ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）区間単位で、第１浮遊拡散ノード３２０の電圧と第２浮遊拡散ノード３３０の差電圧を算出する。より具体的には、算出部５１０は第１フェーズ区間中に第１浮遊拡散ノード３２０に格納されたフォトダイオードの電圧及び第２フェーズ区間中に第２浮遊拡散ノード３３０に格納されたフォトダイオードの電圧に基づいて差電圧を算出する。
【００８４】
フィードバック部５２０は、算出部５１０で算出した差電圧を第１浮遊拡散ノード３２０または第２浮遊拡散ノード３３０のうちの１つにフィードバックする。例えば、第１浮遊拡散ノード３２０の電圧が第２浮遊拡散ノード３３０の電圧よりも大きければ、フィードバック部５２０は第２浮遊拡散ノード３３０で算出された差電圧をフィードバックする。他の例として、第１浮遊拡散ノード３２０の電圧が第２浮遊拡散ノード３３０の電圧よりも小さいか同一であれば、フィードバック部５２０は算出された差電圧を第１浮遊拡散ノード３２０にフィードバックする。この場合、第１浮遊拡散ノード３２０の電圧及び第２浮遊拡散ノード３３０の電圧がすべて負の電圧であることを仮定した例である。
【００８５】
他の例として、第１浮遊拡散ノード３２０の電圧及び第２浮遊拡散ノード３３０の電圧がすべて正の電圧であり、第１浮遊拡散ノード３２０の電圧が第２浮遊拡散ノード３３０の電圧よりも大きければ、フィードバック部５２０は算出された差電圧を第１浮遊拡散ノード３２０にフィードバックする。また、第１浮遊拡散ノード３２０の電圧が第２浮遊拡散ノード３３０の電圧よりも小さいか同一であれば、フィードバック部５２０は算出された差電圧を第２浮遊拡散ノード３３０にフィードバックする。
【００８６】
制御部５３０は、副集積区間で構成された集積区間中に累積された差電圧に基づいてピクセルの深度値を算出する。制御部５３０は、集積区間中にフィードバックされた差電圧を累積することによってピクセルの深度値を算出する。制御部５３０は、比較部５３１及びフィードバック制御部５３３を備える。
【００８７】
例えば、比較部５３１は、第１浮遊拡散ノード３２０の電圧と第２浮遊拡散ノード３３０の電圧を比較する。
【００８８】
例えば、フィードバック部５２０は、比較部５３１の比較結果に基づいて第１浮遊拡散ノード３２０の電圧が第２浮遊拡散ノード３３０の電圧よりも大きければ、算出部５１０で算出された差電圧を第２浮遊拡散ノード３３０にフィードバックする。また、フィードバック部５２０は、比較部５３１の比較結果に基づいて第１浮遊拡散ノード３２０の電圧が第２浮遊拡散ノード３３０の電圧よりも小さいか同一であれば、算出部５１０で算出された差電圧を第１浮遊拡散ノード３２０にフィードバックする。
【００８９】
他の例として、フィードバック部５２０は、比較部５３１の比較結果に基づいて第１浮遊拡散ノード３２０の電圧が第２浮遊拡散ノード３３０の電圧よりも大きければ、算出部５１０で算出された差電圧を第１浮遊拡散ノード３２０にフィードバックする。また、フィードバック部５２０は、比較部５３１の比較結果に基づいて第１浮遊拡散ノード３２０の電圧が第２浮遊拡散ノード３３０の電圧よりも小さいか同一であれば、算出部５１０で算出された差電圧を第２浮遊拡散ノード３３０にフィードバックする。
【００９０】
例えば、フィードバック制御部５３３は、第１浮遊拡散ノード３２０の電圧及び第２浮遊拡散ノード３２０の電圧のうち少なくとも１つの電圧が予め設定された基準電圧よりも小さいか同一である区間では、第１浮遊拡散ノード３２０及び第２浮遊拡散ノード３３０の飽和可能性が大きいものと判断する。フィードバック制御部５３３は、フィードバックを行うようにフィードバック部５２０を活性化させてもよい。その他の区間でフィードバック制御部５３３は、フィードバック部５２０を非活性化させてもよい。副集積区間の長さを差電圧のフィードバックの有無に応じて決定する場合、フィードバック制御部５３３の決定に応じて副集積区間の長さが決定される。
【００９１】
フィードバック制御部５３３は、第１浮遊拡散ノード３２０の電圧、及び第２浮遊拡散ノード３３０の電圧が予め設定された基準電圧よりも大きい区間では、第１浮遊拡散ノード３２０及び第２浮遊拡散ノード３３０の飽和可能性が少ないと判断する。フィードバック制御部５３３は、フィードバックを実行しないようにフィードバック部５２０を非活性化させてもよい。フィードバック部５２０が非活性化された区間では継続し、第１浮遊拡散ノード３２０、及び第２浮遊拡散ノード３３０に電荷が格納されてもよい。
【００９２】
外光及び深度検出装置の周辺環境に応じてピクセルごとに第１浮遊拡散ノード３２０の電圧、及び第２浮遊拡散ノード３３０の電圧が異なってもよい。したがって、ピクセルごとに副集積区間の長さが適応的に調節される得る。
【００９３】
また、フィードバック過程でリセットトランジスタを用いるが、リセットトランジスタによってｋＴＣノイズが伴う。フィードバック回数を適応的に調節することによってｋＴＣノイズの影響を最小化することができる。
【００９４】
図６を参照すると、他の一実施形態に係る深度検出装置は、算出部６１０、フィードバック部６２０及び制御部６３０を備える。
【００９５】
算出部６１０は副集積区間単位で、第１浮遊拡散ノード３２０の電圧と第２浮遊拡散ノード３２０の差電圧を算出する。より具体的に算出部６１０は、第１フェーズ区間中に第１浮遊拡散ノード３２０に格納されたフォトダイオードの電圧及び第２フェーズ区間中に第２浮遊拡散ノード３３０に格納されたフォトダイオードの電圧に基づいて差電圧を算出する。
【００９６】
例えば、フィードバック部６２０は、算出部６１０で算出した差電圧を第１浮遊拡散ノード３２０または第２浮遊拡散ノード３３０のうちの１つにフィードバックする。例えば、第１浮遊拡散ノード３２０の電圧が第２浮遊拡散ノード３３０の電圧よりも大きければ、フィードバック部６２０は第２浮遊拡散ノード３３０で算出された差電圧をフィードバックする。他の例として、第１浮遊拡散ノード３２０の電圧が第２浮遊拡散ノード３３０の電圧よりも小さいか同一であれば、フィードバック部６２０は算出された差電圧を第１浮遊拡散ノード３２０にフィードバックする。この場合、第１浮遊拡散ノード３２０の電圧及び第２浮遊拡散ノード３３０の電圧がすべて負の電圧であることを仮定した例である。
【００９７】
他の例として、第１浮遊拡散ノード３２０の電圧及び第２浮遊拡散ノード３３０の電圧がすべて正の電圧であり、第１浮遊拡散ノード３２０の電圧が第２浮遊拡散ノード３３０の電圧よりも大きければ、フィードバック部６２０は算出された差電圧を第１浮遊拡散ノード３２０にフィードバックする。また、第１浮遊拡散ノード３２０の電圧が第２浮遊拡散ノード３３０の電圧よりも小さいか同一であれば、フィードバック部６２０は算出された差電圧を第２浮遊拡散ノード３３０にフィードバックする。
【００９８】
制御部６３０は副集積区間で構成された集積区間中に累積された差電圧に基づいてピクセルの深度値を算出する。制御部６３０は、集積区間中にフィードバックされた差電圧を累積することによってピクセルの深度値を算出する。制御部６３０は、リセット部６３１を備える。
【００９９】
例えば、リセット部６３１は、第１浮遊拡散ノード３２０または第２浮遊拡散ノード３２０のうち算出部６１０で算出された差電圧がフィードバックされない残りの浮遊拡散ノードを参照電圧にリセットしてもよい。副集積区間単位で、電圧の基準を初期化するために浮遊拡散ノードが参照電圧にリセットされてもよい。
【０１００】
図７は、一実施形態に係る深度検出装置の概略的な回路構成を示す図である。図７に示す回路は簡略化されたものであり、その後記述されるすべての内容を詳細に反映してはいない。したがって、追加変更された回路の細部構成は、下記で図８、図９、図１２及び図１３を参照して詳細に説明する。
【０１０１】
図７を参照すると、フォトダイオード７０１で提供する電荷はＴＸ０のオン／オフに応じて第１浮遊拡散ノード７１０に格納される。また、フォトダイオード７０１で提供する電荷はＴＸ１のオン／オフに応じて第２浮遊拡散ノード７２０に格納される。
【０１０２】
リセットトランジスタ７０３の動作に応じて第１浮遊拡散ノード７１０がリセットされ、リセットトランジスタ７０５の動作に応じて第２浮遊拡散ノード７２０がリセットされる。
【０１０３】
利益が１である第１及び第２単一利益増幅器７１１、７２１が用いられる。第１単一利益増幅器７１１及び第２単一利益増幅器７２１はマイナス入力端と出力端が互いに接続された構造を有するため、単一利益の動作を実行することができる。
【０１０４】
ＣＤＳ増幅器７３５の臨時格納部７３０は、第１単一利益増幅器７１１のオフセット及び第２単一利益増幅器７２１のオフセットを除去するために用いられる。比較器７５０は第１浮遊拡散ノード７１０の電圧と基準電圧とを比較し、第２浮遊拡散ノード７２０の電圧と基準電圧とを比較する。オフセット除去部７４０は、第１浮遊拡散ノード７１０のオフセット及び第２浮遊拡散ノード７２０のオフセットを除去するため、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６の動作タイミングを制御する。
【０１０５】
フィードバック制御部７７０は、処理部７６０の制御に応じてリセットトランジスタ７０３、７０５の動作を制御する。
【０１０６】
図８は、一実施形態に係る深度検出装置で単一利益増幅器の概略的な回路構成を示す。図８を参照すると、第１及び第２単一利益増幅器７１１、７２１は利益が１である増幅器として、提案された実施形態と異なる構造の増幅器も使用可能である。ただし、第１及び第２単一利益増幅器７１１、７２１は単一利益のために出力端とマイナス入力端を接続するフィードバック構造で形成されなければならない。
【０１０７】
第１及び第２単一利益増幅器７１１、７２１は図８におけるケース１のように、プラス入力端のみがピクセル回路に含まれ、残りはカラム回路内に位置する。他の例として、ケース２のように第１及び第２単一利益増幅器７１１、７２１のすべての回路がピクセル回路内に位置する。
【０１０８】
図９は、一実施形態に係る深度検出装置でオフセットを除去する概略的な回路を示す。図９を参照すると、第１及び第２単一利益増幅器７１１、７２１が両側に位置するためオフセットの差が発生することがある。オフセットＶｏｆｆ０、Ｖｏｆｆ１を除去するために臨時格納部７３０がＣＤＳ増幅器７３５のフィードバック端に位置する。臨時格納部７３０はフィードバックキャパシタ７３１とＳＷ３を含んでもよい。
【０１０９】
図９におけるＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６の動作タイミングは、図１０におけるタイミングダイヤグラムを参照してより詳細に説明する。
【０１１０】
図１０は、一実施形態に係る深度検出装置の制御部が図７におけるピクセルやカラム内の各種スイッチを制御する場合の例示的な信号タイミングを示す。図１０を参照すると、深度検出装置のオフセット除去部７４０は副集積区間が終了された後、ＳＷ１、ＳＷ４をターンオンし、図３における制御部３６０はＦＤ０  ７１０の電圧値をサンプリングする。
【０１１１】
ここで、ＦＤ０  ７１０、ＦＤ１  ７２０の電圧、ＶＳＢＲ、Ｖｏｕｔは下記の数式（２）の通りである。（図１０でｔ１）
【０１１２】
【数２】
2014039250.tif 000004
その後、オフセット除去部７４０はＳＷ１、ＳＷ４をターンオフし、ＳＷ２をターンオンすると、ＦＤ１  ７２０の電圧値がサンプリングされながら、ＦＤ０  ７１０の電圧とＦＤ１  ７２０の差電圧が電荷移動によってＣＤＳ増幅器７３５の出力端に印加される。ここで、ｔ２におけるＦＤ０  ７１０、ＦＤ１  ７２０の電圧、ＶＳＢＲ、Ｖｏｕｔは下記の数式（３）の通りである。
【０１１３】
【数３】
2014039250.tif 000005
オフセット除去部７４０はオフセット電圧Ｖｏｆｆ０、Ｖｏｆｆ１を除去するためにＳＷ５、ＳＷ６をターンオンし、ＦＤ０  ７１０の電圧とＦＤ１  ７２０の電圧を強制的にＶｒｅｆにリセットしてもよい。
【０１１４】
制御部３６０は、その後再びサンプリングを行う。ここで、前述のシグナルサンプリング（ｓｉｇｎａｌ  ｓａｍｐｌｉｎｇ）との差は、ＳＷ１とＳＷ２のターンオン順序を反対にすることとＳＷ３をＳＷ２の後にターンオンすることである。ｔ３で、ＦＤ０  ７１０、ＦＤ１  ７２０の電圧、ＶＳＢＲ、Ｖｏｕｔは下記の数式（４）の通りである。
【０１１５】
【数４】
2014039250.tif 000006
ＳＷ３がターンオフされれば、フィードバックキャパシタは浮遊ノード状態であり、ここで、オフセット除去部７４０はＳＷ４をターンオンすると、ＶＯＵＴがＶｒｅｆになり、フィードバックキャパシタのｃｈａｒｇｅは保存されるためＶＳＢＲが数式（４）のような電圧になる。
【０１１６】
その後、オフセット除去部７４０はＳＷ４をターンオフし、ＳＷ３及びＳＷ１をターンオンすると、ｔ４で、ＦＤ０  ７１０、ＦＤ１  ７２０の電圧、ＶＳＢＲ、Ｖｏｕｔは下記の数式（５）の通りである。
【０１１７】
【数５】
2014039250.tif 000007
したがって、前記で説明した動作に応じてオフセット電圧Ｖｏｆｆ０、Ｖｏｆｆ１が除去される。
【０１１８】
図１１は、一実施形態に係る深度検出装置で浮遊拡散ノードのフィードバック後の電圧レベルを示す。図１１を参照すると、ＦＤ０に格納される電荷量がＦＤ１に格納される電荷量より少ない場合、ＦＤ０の電圧を低くせず、代わりにＦＤ１の電圧を高める方向にフィードバック値を決定する。
【０１１９】
図１１を参照すると、副集積区間中にＦＤ０に格納された電荷量がＦＤ１に格納される電荷量よりも多ければ、ＦＤ０とＦＤ１の差電圧のみＦＤ１の電荷量格納容量（ｆｕｌｌ  ｗｅｌｌ  ｃａｐａｃｉｔｙ）を大きくすることで、ＦＤ１の飽和の可能性を減らし得る。その結果、ＦＤ１の電圧はピンニング（ｐｉｎｎｉｎｇ）電圧との差がかえって増大し、電圧ヘッドルームも増大する。
【０１２０】
図１２は、一実施形態に係る深度検出装置で浮遊拡散ノード間の差電圧をフィードバックする回路の概略的な構成を示す。
【０１２１】
図１０を参照すると、オフセット除去部７４０はｃｐ０  ＳＷ及びｃｐ１  ＳＷをターンオンし、比較器７５０によってＦＤ０の電圧とＦＤ１の電圧を比較する。比較器７５０の比較動作を符号推定（ｓｉｇｎ  ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ）と呼んでもよい。比較器７５０の出力値の符号が負である場合、すなわち、第１浮遊拡散ノードＦＤ０の電圧が第２浮遊確信ノードＦＤ１の電圧よりも大きければ、オフセット除去部７４０はＳＷ１をまずターンオンし、その次にＳＷ２をターンオンする。すなわち、図１０におけるタイミングと同一にＳＷ１及びＳＷ２を動作させてもよい。ここで、ＶＯＵＴは数式（５）の通りであるため、ＶＯＵＴはＶｒｅｆよりも大きい値を有する。このＶＯＵＴは図１３におけるフィードバック制御部７７０のＳＷ６制御によってＦＤ１にフィードバックされる。
【０１２２】
第１浮遊拡散ノードＦＤ０の電圧が第２浮遊確信ノードＦＤ１の電圧よりも小さいか同一であれば、オフセット除去部７４０はＳＷ２をまずターンオンし、その次にＳＷ１をターンオンすることで上記の場合と反対に動作させる。この場合に、ＶＯＵＴが下記の数式（６）のようになり、ＶＯＵＴは図１３におけるフィードバック制御部７７０のＳＷ５制御によってＦＤ０にフィードバックされる。
【０１２３】
【数６】
2014039250.tif 000008
したがって、一実施形態に係る深度検出装置は、上述した動作に応じてＦＤ０の電圧及びＦＤ１の電圧を常にＶｒｅｆによりも大きく維持することができる。
【０１２４】
図３の制御部３６０は、比較器７５０の出力値の符号も共に読み出すことによってＦＤ０の電圧及びＦＤ１の電圧中にどのような値がより大きいかを容易に把握することができる。
【０１２５】
図１３は、一実施形態に係る深度検出装置でフィードバックタイミングを調節する回路の概略的な構成を示す。
【０１２６】
第１及び第２浮遊拡散ノード７１０、７２０にいずれかの値を格納するときはピクセル内のリセットトランジスタ７０３、７０５を介して格納する。しかし、リセットトランジスタ７０３、７０５によって必然的にｋＴＣノイズが伴う。
【０１２７】
副集積区間ごとにフィードバックすれば、ｋＴＣノイズがそれだけ累積して深度値の精密度が悪化する恐れがある。あるピクセルは強い外光を受けて第１及び第２浮遊拡散ノード７１０、７２０がはやく飽和され、副集積区間を必須的に短くしなければならないが、あるピクセルは第１及び第２浮遊拡散ノード７１０、７２０が弱い外光を受けて飽和が遅れることがある。
【０１２８】
したがって、ピクセルごとに飽和されない状況で副集積区間の動作を行うと、ｋＴＣノイズだけ追加されることがある。
【０１２９】
図１３を参照すると、第１及び第２単一利益増幅器７１１、７２１のフィードバックがなければ第１及び第２単一利益増幅器７１１、７２１は比較器として動作するため、特定電圧Ｖｒｅｆｐと第１及び第２浮遊拡散ノード７１０、７２０の電圧を比較するために用いることができる。
【０１３０】
比較器として動作する第１及び第２単一利益増幅器７１１、７２１の比較結果をリセットを決定する値（Ｒｅｓｅｔ  ｅｎａｂｌｅ）として使用し、処理部７６０でフィードバック制御部７７０を制御することによってフィードバック動作を不要に実行しないようにする。
【０１３１】
論理算出部１３１０は、第１及び第２単一利益増幅器７１１、７２１の比較結果を入力にして、Ｒｅｓｅｔ  ｅｎａｂｌｅ信号を算出する。論理算出部１３１０は、
第１浮遊拡散ノード７１０または第２浮遊拡散ノード７２０のうちいずれか１つの電圧が基準電圧であるＶｒｅｆｐよりも小さい場合、Ｒｅｓｅｔ  ｅｎａｂｌｅ信号として１を算出する。また、論理算出部１３１０は、第１浮遊拡散ノード７１０及び第２浮遊拡散ノード７２０の電圧がすべて基準電圧のＶｒｅｆｐよりも大きい場合、Ｒｅｓｅｔ  ｅｎａｂｌｅ信号として０を算出する。
【０１３２】
Ｒｅｓｅｔ  ｅｎａｂｌｅが１である場合、フィードバック制御部７７０は、第１浮遊拡散ノード７１０と第２浮遊拡散ノード７２０との間の差電圧を正常にフィードバックすることができる。
【０１３３】
しかし、ｒｅｓｅｔ  ｅｎａｂｌｅが０である場合、第１浮遊拡散ノード７１０または第２浮遊拡散ノード７２０がまだ飽和されない状態であるため、フィードバック制御部７７０は、第１浮遊拡散ノード７１０と第２浮遊拡散ノード７２０との間の差電圧を浮遊拡散ノードにフィードバックしないようにする。
【０１３４】
言い換えれば、フィードバック制御部７７０は副集積区間の後で各ピクセルごとに飽和の有無を判別し、第１浮遊拡散ノード７１０と第２浮遊拡散ノード７２０との間の差電圧をフィードバックするか否かを決定する。
【０１３５】
したがって、すべてのピクセルはフィードバック制御部７７０の決定に基づいて最適化された副集積区間を有し得る。ピクセルの外光が少ない場合は、副集積区間を長くすることによりｋＴＣノイズを減らすことができる。ピクセルごとに外光によりリセットが制御され得るため適応的リセットとも呼ばれる。
【０１３６】
図１４は、一実施形態に係る深度検出方法のフローチャートである。
【０１３７】
ステップＳ１４１０において、一実施形態に係る深度検出装置は、予め設定された副集積区間中に第１浮遊拡散ノード及び第２浮遊拡散ノードにフォトダイオードから供給される電荷を集積する。
【０１３８】
ステップＳ１４２０において、一実施形態に係る深度検出装置は、第１浮遊拡散ノード及び第２浮遊拡散ノードに飽和が発生する可能性が高いかを確認する。
【０１３９】
例えば、深度検出装置は、第１浮遊拡散ノードＦＤ０と第２浮遊拡散ノードＦＤ１が全て基準電圧よりも大きい場合、飽和が発生する可能性が低いと判断する。また、深度検出装置は、第１浮遊拡散ノードＦＤ０と第２浮遊拡散ノードＦＤ１のうち１つでも基準電圧以下である場合に飽和が発生する可能性が高いと判断する。
【０１４０】
ステップＳ１４２０において、第１浮遊拡散ノード及び第２浮遊拡散ノードで飽和が発生する可能性が高くないと確認されれば、一実施形態に係る深度検出装置はステップＳ１４１０に戻って副集積区間を再び実行する。
【０１４１】
ステップＳ１４２０において、第１浮遊拡散ノード及び第２浮遊拡散ノードで飽和が発生する可能性が高いと確認されれば、ステップＳ１４３０において、一実施形態に係る深度検出装置は両側の浮遊拡散ノードの差電圧を算出する。
【０１４２】
一実施形態に係る深度検出装置は副集積区間単位として、第１フェーズ区間中に第１浮遊拡散ノードに格納されたフォトダイオードの電圧及び第２フェーズ区間中に第２浮遊拡散ノードに格納されたフォトダイオードの電圧に基づいて、第１浮遊拡散ノードの電圧と第２浮遊拡散ノードの差電圧を算出する。
【０１４３】
一実施形態に係る深度検出装置は、第１単一利益増幅器とＣＤＳ増幅器の入力端を接続する第１スイッチ、第２単一利益増幅器とＣＤＳ増幅器を接続する第２スイッチ、ＣＤＳ増幅器のフィードバックキャパシタを接続する第３スイッチ、ＣＤＳ増幅器の第４スイッチ、ＣＤＳ増幅器の出力端と第１浮遊拡散ノードを接続する第５スイッチ、及びＣＤＳ増幅器の出力端と第２浮遊拡散ノードを接続する第６スイッチの動作タイミングを制御することによって、第１浮遊拡散ノードのオフセットと第２浮遊拡散ノードのオフセットを除去する。
【０１４４】
ステップＳ１４４０において、一実施形態に係る深度検出装置は、第１浮遊拡散ノードＦＤ０の電圧と第２浮遊確信ノードＦＤ１の電圧とを比較した結果に基づいて、差電圧を浮遊拡散ノードのうちの１つにフィードバックする。
【０１４５】
例えば、一実施形態に係る深度検出装置は、第１浮遊拡散ノードＦＤ０の電圧が第２浮遊確信ノードＦＤ１の電圧よりも大きい場合、差電圧を第２浮遊確信ノードＦＤ１にフィードバックし、第２浮遊確信ノードＦＤ１の電圧が第１浮遊拡散ノードＦＤ０の電圧よりも大きい場合、差電圧を第１浮遊拡散ノードＦＤ０にフィードバックする。
【０１４６】
ステップＳ１４５０において、一実施形態に係る深度検出装置は集積区間が終了したかを確認する。
【０１４７】
確認結果、集積区間が終了しなければ、ステップＳ１４４０で深度検出装置はステップＳ１４１０に戻って副集積区間を行う。
【０１４８】
確認結果集積区間が終了すると、ステップＳ１４６０で深度検出装置は集積区間中に累積された差電圧に基づいてピクセルの深度値を算出する。
【０１４９】
本発明によると、深度検出装置は、副集積区間単位で浮遊拡散ノードに格納される電荷量を累積することで、外光によって生成された電荷により発生するノイズの影響を最小化することができる。
【０１５０】
また、深度検出装置は、浮遊拡散ノード間の電圧を比較した結果に基づいて浮遊拡散ノード間の差電圧がフィードバックされる浮遊拡散ノードを決定することで、浮遊拡散ノードの飽和を予防することができる。
【０１５１】
また、深度検出装置は、単一利益増幅器を用いることによって副集積区間単位で電荷量を累積することにおいて差電圧累積の効果を維持することができる。
【０１５２】
また、深度検出装置は、符号推定を介してスイッチの動作順序を決定することで、単一利益増幅器のオフセットを除去し、単一利益増幅器のオフセットを除去することで浮遊拡散ノード間の差電圧を正確に算出することができる。
【０１５３】
また、深度検出装置は基準電圧と浮遊拡散ノードの電圧とを比較した結果に基づいて差電圧のフィードバック時点を決定することで、頻繁なフィードバックにより発生するノイズの影響を最小化することができる。
【０１５４】
したがって、深度検出装置は室内環境のみならず、室外環境でも精密度の向上された深度イメージを取得することができ、提案されるピクセル構造は深度センサのみならず、カラー及び深度を同時に取得するセンサにも活用され得る。
【０１５５】
実施形態に係る方法は、多様なコンピュータ手段を介して様々な処理を実行することができるプログラム命令の形態で実現され、コンピュータ読取可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読取可能な媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などのうち１つまたはその組合せを含んでもよい。媒体に記録されるプログラム命令は、本発明の目的のために特別に設計されて構成されたものでもよく、コンピュータソフトウェア分野の技術を有する当業者にとって公知のものであり、使用可能なものであってもよい。コンピュータ読取可能な記録媒体の例としては、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク及び磁気テープのような磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤのような光記録媒体、光ディスクのような光磁気媒体、及びＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどのようなプログラム命令を保存して実行するように特別に構成されたハードウェア装置が含まれてもよい。
【０１５６】
上述したように、本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明が属する分野における通常の知識を有する者であれば、このような実施形態から多様な修正及び変形が可能である。
【０１５７】
したがって、本発明の範囲は、開示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲だけではなく特許請求の範囲と均等なものなどによって定められるものである。
【図１】
2014039250.tif 000009
【図２Ａ】
2014039250.tif 000010
【図２Ｂ】
2014039250.tif 000011
【図３】
2014039250.tif 000012
【図４】
2014039250.tif 000013
【図５】
2014039250.tif 000014
【図６】
2014039250.tif 000015
【図７】
2014039250.tif 000016
【図８】
2014039250.tif 000017
【図９】
2014039250.tif 000018
【図１０】
2014039250.tif 000019
【図１１】
2014039250.tif 000020
【図１２】
2014039250.tif 000021
【図１３】
2014039250.tif 000022
【図１４】
2014039250.tif 000023
【外国語明細書】
2014039250.tif 000024
2014039250.tif 000025
2014039250.tif 000026
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2014039250.tif 000059
2014039250.tif 000060
【図１】
2014039250.tif 000061
【図２Ａ】
2014039250.tif 000062
【図２Ｂ】
2014039250.tif 000063
【図３】
2014039250.tif 000064
【図４】
2014039250.tif 000065
【図５】
2014039250.tif 000066
【図６】
2014039250.tif 000067
【図７】
2014039250.tif 000068
【図８】
2014039250.tif 000069
【図９】
2014039250.tif 000070
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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