特開2024-98937 | 知財ポータル「IP Force」

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ エスケーハイニックス株式会社の特許一覧

特開2024-98937距離測定のための装置

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

目に優しい文字サイズ小中大 PDF Top

< >

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024098937

(43)【公開日】2024-07-24

(54)【発明の名称】距離測定のための装置

(51)【国際特許分類】

G01S 17/894 20200101AFI20240717BHJP

【ＦＩ】

G01S17/894

【審査請求】未請求

【請求項の数】23

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023022159

(22)【出願日】2023-02-16

(31)【優先権主張番号】10-2023-0003981

(32)【優先日】2023-01-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(71)【出願人】

【識別番号】310024033

【氏名又は名称】エスケーハイニックス株式会社

【氏名又は名称原語表記】ＳＫｈｙｎｉｘＩｎｃ．

【住所又は居所原語表記】２０９１，Ｇｙｅｏｎｇｃｈｕｎｇ－ｄａｅｒｏ，Ｂｕｂａｌ－ｅｕｂ，Ｉｃｈｅｏｎ－ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ，Ｋｏｒｅａ

(74)【代理人】

【識別番号】110000796

【氏名又は名称】弁理士法人三枝国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】長井利明

【テーマコード（参考）】

5J084

【Ｆターム（参考）】

5J084AA05

5J084AD02

5J084BA04

5J084BA20

5J084BA36

5J084BA40

5J084CA10

5J084DA01

5J084DA08

5J084EA40

(57)【要約】

【課題】ＴＯＦ（ｔｉｍｅｏｆｆｌｉｇｈｔ）センサを用いた深度画像の生成に必要なデータの容量を減少させる。
【解決手段】装置１００は、指定された位相を有する第１変調電圧及び第１変調電圧と１８０度の位相差を有する第２変調電圧が印加される第１単位画素１６０と、第１変調電圧と９０度の位相差を有する第３変調電圧及び第３変調電圧と１８０度の位相差を有する第４変調電圧が印加される第２単位画素１７０と、第１単位画素１６０及び第２単位画素１７０から受信した画素データに基づいて、画素データに比べて圧縮されたデータを含む圧縮されたデータセットを生成するデータ圧縮モジュール１４０と、を含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

指定された位相を有する第１変調電圧及び上記第１変調電圧と１８０度の位相差を有する第２変調電圧が印加される第１単位画素と、
上記第１変調電圧と９０度の位相差を有する第３変調電圧及び上記第３変調電圧と１８０度の位相差を有する第４変調電圧が印加される第２単位画素と、
上記第１単位画素及び上記第２単位画素から受信した画素データに基づいて、上記画素データに比べて圧縮されたデータを含む圧縮されたデータセットを生成するデータ圧縮モジュールと、を含むことを特徴とする装置。

【請求項2】

上記指定された位相に対応する変調光を出力する光源をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。

【請求項3】

上記第１単位画素は、
上記第１変調電圧が印加される第１制御ノードと、
上記第２変調電圧が印加される第２制御ノードと、
上記指定された位相に対応する変調光が外部物体によって反射された反射光に基づいて生成された第１光電荷をキャプチャーする第１検出ノード及び第２検出ノードと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。

【請求項4】

上記第２単位画素は、
上記第３変調電圧が印加される第３制御ノードと、
上記第４変調電圧が印加される第４検出ノードと、
上記反射光に基づいて生成された第２光電荷をキャプチャーする第３検出ノード及び第４検出ノードと、を含むことを特徴とする請求項３に記載の装置。

【請求項5】

上記データ圧縮モジュールは、
上記第１検出ノード、上記第２検出ノード、上記第３検出ノード、及び上記第４検出ノードからそれぞれ第１個数のビットを有する第１画素データ、第２画素データ、第３画素データ、及び第４画素データを受信し、
上記第１画素データ、上記第２画素データ、上記第３画素データ、及び上記第４画素データに基づいて上記第１個数より小さい第２個数のビットを有する上記圧縮されたデータを含む上記圧縮されたデータセットを生成することを特徴とする請求項４に記載の装置。

【請求項6】

上記圧縮されたデータセットに基づいて上記外部物体との距離を識別する距離測定モジュールをさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の装置。

【請求項7】

上記データ圧縮モジュールは、
上記第１画素データと上記第２画素データとの差に対応する第１差分データ、及び上記第３画素データと上記第４画素データとの差に対応する第２差分データを取得し、上記第１差分データ及び上記第２差分データはそれぞれ上記第１個数のビットを有し、
上記第１差分データの一部ビットを省略して上記第２個数のビットを有する第１圧縮されたデータを取得し、
上記第２差分データの一部ビットを省略して上記第２個数のビットを有する第２圧縮されたデータを取得することを特徴とする請求項５に記載の装置。

【請求項8】

上記データ圧縮モジュールは、
上記第１差分データ及び上記第２差分データのうちより大きい値を有する差分データが第１閾値未満であるか否かに基づいて上記第１圧縮されたデータ及び上記第２圧縮されたデータを取得することを特徴とする請求項７に記載の装置。

【請求項9】

上記データ圧縮モジュールは、
上記第１差分データ及び上記第２差分データのうちより大きい値を有する差分データが上記第１閾値未満であると判断したことに応答して、上記第１差分データから最上位ビットを含む第３個数のビットを省略して上記第１圧縮されたデータを取得し、上記第２差分データから最上位ビットを含む上記第３個数のビットを省略して上記第２圧縮されたデータを取得することを特徴とする請求項８に記載の装置。

【請求項10】

上記データ圧縮モジュールは、
上記第１差分データ及び上記第２差分データのうちより大きい値を有する差分データが上記第１閾値以上であると判断したことに応答して、上記第１差分データから上記一部ビットを省略して上記第１差分データの最上位ビットを含む上記第１圧縮されたデータを取得し、上記第２差分データから上記一部ビットを省略して上記第２差分データの最上位ビットを含む上記第２圧縮されたデータを取得することを特徴とする請求項８に記載の装置。

【請求項11】

上記データ圧縮モジュールは、
上記第１差分データ及び上記第２差分データのうちより大きい値を有する差分データが上記第１閾値以上であると判断したことに応答して、上記第１差分データ及び上記第２差分データを右側にビットシフト（ｂｉｔｓｈｉｆｔ）し、
ビットシフトされた第１差分データ及びビットシフトされた第２差分データのうちより大きい値を有するデータが上記閾値未満であるか否かを判断し、
ビットシフトされた第１差分データ及びビットシフトされた第２差分データのうちより大きい値を有するデータが上記第１閾値未満であると判断したことに応答して、上記ビットシフトされた第１差分データから最上位ビットを含む第３個数のビットを省略して上記第１圧縮されたデータを取得し、上記ビットシフトされた第２差分データから最上位ビットを含む上記第３個数のビットを省略して上記第２圧縮されたデータを取得することを特徴とする請求項１０に記載の装置。

【請求項12】

上記データ圧縮モジュールは、
上記第１画素データ、上記第２画素データ、上記第３画素データ、及び上記第４画素データからそれぞれ第３個数のビットを省略してそれぞれ上記第２個数のビットを有する第１圧縮されたデータ、第２圧縮されたデータ、第３圧縮されたデータ、及び第４圧縮されたデータを取得することを特徴とする請求項５に記載の装置。

【請求項13】

上記データ圧縮モジュールは、
上記第１画素データと上記第２画素データとの差に対応する第１差分データ及び上記第３画素データと上記第４画素データとの差に対応する第２差分データに基づいて上記省略されるビットの位置を決めることを特徴とする請求項１２に記載の装置。

【請求項14】

上記データ圧縮モジュールは、
上記第１差分データ及び上記第２差分データのうちより大きい値を有する差分データが第２閾値未満であると判断したことに応答して、上記第１画素データ、上記第２画素データ、上記第３画素データ、及び上記第４画素データからそれぞれ最上位ビットを含む上記第３個数のビットを省略することを特徴とする請求項１３に記載の装置。

【請求項15】

上記データ圧縮モジュールは、
上記第１差分データ及び上記第２差分データのうちより大きい値を有する差分データが第２閾値以上であると判断したことに応答して、上記第１画素データ、上記第２画素データ、上記第３画素データ、及び上記第４画素データからそれぞれ上記第３個数のビットを省略して各画素データの最上位ビットを含む上記第１圧縮されたデータ、上記第２圧縮されたデータ、上記第３圧縮されたデータ、及び上記第４圧縮されたデータを取得することを特徴とする請求項１３に記載の装置。

【請求項16】

上記データ圧縮モジュールは、
上記第１画素データまたは上記第２画素データのうち少なくとも１つの画素データが第３閾値以上であることに応答して、上記第１画素データ及び上記第２画素データからそれぞれ指定された値を減算し、上記減算された第１画素データ及び上記減算された第２画素データに基づいて上記第１圧縮されたデータ及び上記第２圧縮されたデータを取得し、
上記第３画素データまたは上記第４画素データのうち少なくとも１つの画素データが上記第３閾値以上であることに応答して、上記第３画素データ及び上記第４画素データからそれぞれ上記指定された値を減算し、上記減算された第３画素データ及び上記減算された第４画素データに基づいて上記第３圧縮されたデータ及び上記第４圧縮されたデータを取得することを特徴とする請求項１２に記載の装置。

【請求項17】

光源を介して指定された位相に対応する変調光を出力する段階と、
第１単位画素を介して上記変調光が外部物体によって反射された反射光に対応する第１光電荷を生成し、第２単位画素を介して上記反射光に対応する第２光電荷を生成する段階と、
上記第１単位画素に上記指定された位相を有する第１変調電圧及び上記第１変調電圧と１８０度の位相差を有する第２変調電圧を印加して上記第１光電荷をキャプチャーし、上記第２単位画素に上記第１変調電圧と９０度の位相差を有する第３変調電圧及び上記第３変調電圧と１８０度の位相差を有する第４変調電圧を印加して上記第２光電荷をキャプチャーする段階と、
上記第１単位画素及び上記第２単位画素を介して画素データを取得する段階と、
上記画素データに基づいて上記画素データに比べて圧縮されたデータを含む圧縮されたデータセットを生成する段階と、を含むことを特徴とする方法。

【請求項18】

上記第１単位画素及び上記第２単位画素を介して上記画素データを取得する段階は、
上記第１変調電圧を第１制御ノードに印加することにより第１検出ノードを介して第１画素データを取得し、上記第２変調電圧を第２制御ノードに印加することにより第２検出ノードを介して第２画素データを取得し、上記第３変調電圧を第３制御ノードに印加することにより第３検出ノードを介して第３画素データを取得し、上記第４変調電圧を第４制御ノードに印加することにより第４検出ノードを介して第４画素データを取得することを特徴とする請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

上記圧縮されたデータセットを生成する段階は、
それぞれ第１個数のビットを有する上記第１画素データ、上記第２画素データ、上記第３画素データ、及び上記第４画素データに基づいて上記第１個数より小さい第２個数のビットを有する上記圧縮されたデータを生成する段階を含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。

【請求項20】

上記圧縮されたデータセットに基づいて上記外部物体との距離を識別する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。

【請求項21】

上記圧縮されたデータセットを生成する段階は、
上記第１画素データと上記第２画素データとの差に対応する第１差分データ、及び上記第３画素データと上記第４画素データとの差に対応する第２差分データを取得する段階、上記第１差分データ及び上記第２差分データはそれぞれ上記第１個数のビットを有し、
上記第１差分データの一部ビットを省略して上記第２個数のビットを有する第１圧縮されたデータを取得し、上記第２差分データの一部ビットを省略して上記第２個数のビットを有する第２圧縮されたデータを取得する段階を含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。

【請求項22】

上記第１圧縮されたデータ及び上記第２圧縮されたデータを取得する段階は、
上記第１差分データ及び上記第２差分データのうちより大きい値を有する差分データが第１閾値未満であると判断したことに応答して、上記第１差分データから最上位ビットを含む第３個数のビットを省略して上記第１圧縮されたデータを取得し、上記第２差分データから最上位ビットを含む上記第３個数のビットを省略して上記第２圧縮されたデータを取得する段階を含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。

【請求項23】

上記第１圧縮されたデータ及び上記第２圧縮されたデータを取得する段階は、
上記第１差分データ及び上記第２差分データのうちより大きい値を有する差分データが第１閾値以上であると判断したことに応答して、上記第１差分データから上記一部ビットを省略して上記第１差分データの最上位ビットを含む上記第１圧縮されたデータを取得し、上記第２差分データから上記一部ビットを省略して上記第２差分データの最上位ビットを含む上記第２圧縮されたデータを取得する段階を含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はＴＯＦ（ｔｉｍｅｏｆｆｌｉｇｈｔ）方式を用いて外部物体との距離を測定する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、セキュリティ、医療機器、自動車、ゲーム機、ＶＲ／ＡＲ、モバイル機器などの多様な分野で外部物体との距離を測定するイメージセンサに対する需要が増加している。距離を測定する方式には三角測量（ｔｒｉａｎｇｕｌａｔｉｏｎ）方式、飛行時間距離測定（ｔｉｍｅｏｆｆｌｉｇｈｔ、以下、ＴＯＦ）方式、及び干渉法（ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ）などが含まれる。そのうち、ＴＯＦ方式は光または信号などの飛行時間、即ち、光または信号を出力した後、外部物体から反射して返ってくる時間を測定して距離を計算する方式であり、活用範囲が広くて処理速度が速く、コストの面でも有利であるというメリットがある。

【0003】

ＴＯＦ方式の中でも間接（ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ）ＴＯＦ方式は光源を介して変調された光波（ｍｏｄｕｌａｔｅｄｌｉｇｈｔｗａｖｅ、以下、変調光）を放出し、変調光は正弦波、パルストレイン、または他の周期的な波形を有することができる。ＴＯＦセンサは観測された場面内の表面から上記変調光が反射された反射光を検出する。電子装置は放出された変調光と受信した反射光との位相差を測定し、ＴＯＦセンサと上記場面内の外部物体との物理的距離（または深度）を算出する。

【0004】

ＴＯＦセンサは２つ以上の画像フレームを用いて外部物体の深度を測定する。電子装置はＴＯＦセンサから取得した生（ｒａｗ）データをＴＯＦセンサ内部のシリアルインタフェース（ｓｅｒｉａｌｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を介してフレームメモリ（ｆｒａｍｅｍｅｍｏｒｙ）に保存する。したがって、電子装置の深度測定性能はフレームメモリの容量及びシリアルインタフェースの速度に応じて変わる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の技術的思想はＴＯＦセンサを用いた深度画像の生成に必要なデータの容量を減少させ、さらには性能の向上した距離測定装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の実施例による装置は、指定された位相を有する第１変調電圧及び上記第１変調電圧と１８０度の位相差を有する第２変調電圧が印加される第１単位画素と、上記第１変調電圧と９０度の位相差を有する第３変調電圧及び上記第３変調電圧と１８０度の位相差を有する第４変調電圧が印加される第２単位画素と、上記第１単位画素及び上記第２単位画素から受信した画素データに基づいて、上記画素データに比べて圧縮されたデータを含む圧縮されたデータセットを生成するデータ圧縮モジュールと、を含んでもよい。

【0007】

本開示の実施例による方法は、光源を介して指定された位相に対応する変調光を出力する段階と、第１単位画素を介して上記変調光が外部物体によって反射された反射光に対応する第１光電荷を生成し、第２単位画素を介して上記反射光に対応する第２光電荷を生成する段階と、上記第１単位画素に上記指定された位相を有する第１変調電圧及び上記第１変調電圧と１８０度の位相差を有する第２変調電圧を印加して上記第１光電荷をキャプチャーし、上記第２単位画素に上記第１変調電圧と９０度の位相差を有する第３変調電圧及び上記第３変調電圧と１８０度の位相差を有する第４変調電圧を印加して上記第２光電荷をキャプチャーする段階と、上記第１単位画素及び上記第２単位画素を介して画素データを取得する段階と、上記画素データに基づいて上記画素データに比べて圧縮されたデータを含む圧縮されたデータセットを生成する段階と、を含んでもよい。

【発明の効果】

【0008】

本開示によると、取得した画素データまたは差分データを圧縮することにより、ＴＯＦセンサを用いた深度画像の生成に必要なデータの容量を減少させることができる。これにより、フレームメモリの保存空間のサイズを節約することができ、シリアルインタフェースの帯域幅を節約することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施例による装置の構成を概略的に説明するための図である。

【図2】本発明の実施例に従って変調光と反射光との位相差により外部物体の深度を測定する方法の例を説明するための図である。

【図3】本発明の実施例に従って変調光と反射光との位相差により外部物体の深度を測定する方法の他の例を説明するための図である。

【図4】本発明の実施例に従って変調光と反射光との位相差により外部物体の深度を測定する方法のさらに他の例を説明するための図である。

【図5】本発明の実施例に従ってデータ容量を減少させる方法を説明するための図である。

【図6】本発明の実施例に従って第１単位画素及び第２単位画素をともに利用する理由を説明するための図である。

【図7】本発明の実施例に従って圧縮されたデータセットを取得することによりデータ容量を減少させる方法を説明するための図である。

【図8】本発明の実施例に従って差分データを圧縮する第１方法を説明するための図である。

【図9】本発明の実施例の第１方法に従って第１状況で取得した第１圧縮されたデータ及び第２圧縮されたデータの例を説明するための図である。

【図10】本発明の実施例の第１方法に従って第２状況で取得した第１圧縮されたデータ及び第２圧縮されたデータの例を説明するための図である。

【図11】本発明の実施例の第１方法に従って第３状況で取得した第１圧縮されたデータ及び第２圧縮されたデータの例を説明するための図である。

【図12】本発明の実施例の第１方法に従って第４状況で取得した第１圧縮されたデータ及び第２圧縮されたデータの例を説明するための図である。

【図13】本発明の実施例に従って画素データを圧縮する第２方法を説明するための図である。

【図14】本発明の実施例の第２方法に従って第１状況で取得した圧縮されたデータセットの例を説明するための図である。

【図15】本発明の実施例の第２方法に従って第２状況で取得した圧縮されたデータセットの例を説明するための図である。

【図16】本発明の実施例の第２方法に従って第３状況で取得した圧縮されたデータセットの例を説明するための図である。

【図17】本発明の実施例の第２方法に従って第４状況で取得した圧縮されたデータセットの例を説明するための図である。

【図18】本発明の様々な実施例による装置のハードウェア構成を説明するための図である。

【図19】本発明の様々な実施例に従ってフレームごとに単位画素に印加される変調電圧の位相を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本明細書または出願に開示されている本発明の概念による実施例に対する特定の構造的または機能的説明は本発明の概念による実施例を説明する目的でのみ例示されており、本発明の概念による実施例は様々な形態で実施することができ、本明細書または出願に説明された実施例に限定されると解釈べきではない。

【0011】

以下では、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が本発明の技術的思想を容易に実施できる程度に詳細に説明するために、本発明の実施例を添付の図面を参照して説明する。

【0012】

図１は本発明の実施例による装置の構成を概略的に説明するための図である。

【0013】

図１を参照すると、装置１００は、光源１１０、タイミングコントローラ（ｔｉｍｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ、ＴＣ）１２１、制御回路１２２、リードアウト回路１２３、画素アレイ１３０、データ圧縮モジュール１４０、及び距離測定モジュール１５０を含んでもよい。装置１００はＴＯＦ方式を用いて外部物体１との距離、または外部物体１の深度を測定することができる。ＴＯＦ方式は外部物体１に向けて変調光を照射（ｅｍｉｔ）し、外部物体１から反射して入射する反射光を検知し、変調光と反射光との位相差（ｐｈａｓｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）に基づいて間接的（ｉｎｄｉｒｅｃｔ）に装置１００と外部物体１との距離を測定する方式であることができる。

【0014】

光源１１０は、タイミングコントローラ１２１から提供される光変調信号に応答して外部物体１に光を照射することができる。光源１１０は、特定波長帯域の光（例えば、近赤外線、赤外線、可視光）を発するレーザダイオード（ＬａｓｅｒＤｉｏｄｅ、ＬＤ）、発光ダイオード（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ、ＬＥＤ）、近赤外線レーザ（ＮｅａｒＩｎｆｒａｒｅｄＬａｓｅｒ、ＮＩＲ）、ポイント光源、白色ランプとモノクロメータ（ｍｏｎｏｃｈｒｏｍａｔｏｒ）が組み合わさった単色（ｍｏｎｏｃｈｒｏｍａｔｉｃ）照明源、または他のレーザ光源の組み合わせであってもよい。例えば、光源１１０は８００ｎｍ～１０００ｎｍの波長を有する赤外線を発光することができる。光源１１０から照射される光は予め定められた周波数に変調された変調光（ｍｏｄｕｌａｔｅｄｌｉｇｈｔ）であってもよい。即ち、光源１１０は指定された位相に対応する変調光を出力することができる。指定された位相は指定された周期に応じて活性化電圧と非活性化電圧が繰り返される位相であってもよい。

【0015】

画素アレイ１３０は２次元マトリックス構造で連続的に配列された複数の単位画素を含むことができる。例えば、画素アレイ１３０は行（ｒｏｗ）方向と列（ｃｏｌｕｍｎ）方向に連続して配列された単位画素を含むことができる。上記単位画素は画素アレイ１３０上で同じ形態が繰り返し配列される最小単位であってもよい。例えば、画素アレイ１３０は第１単位画素１６０及び第２単位画素１７０を含むことができる。第１単位画素１６０と第２単位画素１７０は隣接して配置されてもよい。

【0016】

図１を参照すると、第１単位画素１６０はフォトダイオード１６５、第１検出ノード１６１、フォトダイオード１６５と第１検出ノード１６１を連結する第１制御ノード１６３、第２検出ノード１６２、及びフォトダイオード１６５と第２検出ノード１６２を連結する第２制御ノード１６４を含んでもよい。第２単位画素１７０はフォトダイオード１７５、第３検出ノード１７１、フォトダイオード１７５と第３検出ノード１７１を連結する第３制御ノード１７３、第４検出ノード１７２、及びフォトダイオード１７５と第４検出ノード１７２を連結する第４制御ノード１７４を含んでもよい。装置は、制御ノード（例えば、１６３、１６４、１７３、１７４）に変調電圧を印加することにより発生する電荷を検出ノード（例えば、１６１、１６２、１７１、１７２）を介して収集することができる。図１に示す制御ノード（例えば、１６３、１６４、１７３、１７４）及び検出ノード（例えば、１６１、１６２、１７１、１７２）の構造及び形態は一例であり、本開示の権利範囲を制限しない。例えば、制御ノードは検出ノードを取り囲む形状であってもよい。また、制御ノードと検出ノードはタップ（ｔａｐ）（または、サンプリングポイント）を形成することができる。例えば、第１タップは第１制御ノード１６３と第１検出ノード１６１を含んでもよい。

【0017】

例えば、各単位画素はＣＡＰＤ（Ｃｕｒｒｅｎｔ－ＡｓｓｉｓｔｅｄＰｈｏｔｏｎｉｃＤｅｍｏｄｕｌａｔｏｒ）画素であってもよい。各単位画素は、入射光によって基板内で生成された光電荷を電界のポテンシャル差を利用してキャプチャーすることができる。例えば、第１単位画素１６０に上記反射光が入射すると、光電変換領域（例えば、基板、フォトダイオード１６５）を介して反射光に対応する第１光電荷が生成されることができる。第１単位画素１６０に含まれる第１制御ノード１６３と第２制御ノード１６４にはそれぞれ第１変調電圧と第２変調電圧が印加されることができ、上記印加される変調電圧によって第１単位画素１６０内には画素電流が生成されることができる。装置１００は、第１検出ノード１６１と第２検出ノード１６２を介して上記画素電流によって移動する第１光電荷をキャプチャーすることができる。図１における第１単位画素１６０の説明は第２単位画素１７０にも適用することができる。

【0018】

制御回路１２２は画素アレイ１３０の複数の行ライン（ｒｏｗｌｉｎｅｓ）のうち少なくとも１つの行ラインを選択及び制御できる制御信号を生成することができる。上記制御信号はリセットトランジスタを制御するリセット信号（ｒｅｓｅｔｓｉｇｎａｌ）、検出領域に蓄積された光電荷の伝達を制御する伝送信号（ｔｒａｎｓｆｅｒｓｉｇｎａｌ）、高照度条件で追加の静電容量を提供するためのフローティングディフュージョン信号（ｆｌｏａｔｉｎｇｄｉｆｆｕｓｉｏｎｓｉｇｎａｌ）、選択トランジスタを制御する選択信号（ｓｅｌｅｃｔｓｉｇｎａｌ）のうち少なくとも一部を含むことができる。

【0019】

制御回路１２２は単位画素の基板内に画素電流（ｐｉｘｅｌｃｕｒｒｅｎｔ）を生成させるための変調電圧を生成及び出力することができる。制御回路１２２は第１制御ノード１６３、第２制御ノード１６４、第３制御ノード１７３、及び第４制御ノード１７４にそれぞれ加わる変調電圧を生成及び出力することができる。

【0020】

タイミングコントローラ１２１は光源１１０、制御回路１２２、及びリードアウト回路１２３の動作を制御するためのタイミング信号を生成することができる。

【0021】

リードアウト回路１２３はタイミングコントローラ１２１の制御に応じて画素アレイ１３０から出力される画素信号を処理してデジタル信号形態の画素データを生成することができる。例えば、リードアウト回路１２３は第１検出ノード１６１から第１画素データ、第２検出ノード１６２から第２画素データ、第３検出ノード１７１から第３画素データ、及び第４検出ノード１７２から第４画素データを取得することができる。

【0022】

リードアウト回路１２３は画素アレイ１３０から出力された画素信号に対してＣＤＳ（ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄｄｏｕｂｌｅｓａｍｐｌｉｎｇ）を行うことができる。装置１００はＣＤＳによって上記画素信号に含まれたリードアウトノイズを減少させることができる。また、リードアウト回路１２３はＣＤＳが行われた出力信号をデジタル信号に変換するためのＡＤＣ（ａｎａｌｏｇ－ｄｉｇｉｔａｌｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を含んでもよい。また、リードアウト回路１２３はＡＤＣから出力される画素データを一時保存し、タイミングコントローラ１２１の制御に応じて外部に出力するためのバッファ回路を含んでもよい。

【0023】

一方、単位画素からリードアウト回路１２３に画素信号を伝達するための列ラインは、画素アレイ１３０の１列当たりに少なくとも１つずつ備えられてもよく、各列ラインから出力される画素信号を処理するための構成も各列ラインに対応して備えられてもよい。

【0024】

データ圧縮モジュール１４０はリードアウト回路１２３を介して取得した画素データを圧縮することができる。例えば、データ圧縮モジュール１４０は第１画素データ、第２画素データ、第３画素データ、及び第４画素データに基づいて圧縮されたデータを取得することができる。第１画素データ、第２画素データ、第３画素データ、及び第４画素データは第１個数のビットを有するデータであってもよく、上記圧縮されたデータは上記第１個数より小さい第２個数のビットを有するデータであってもよい。本開示のデータ圧縮モジュール１４０が画素データを圧縮する方法については、図５以下において後述する。

【0025】

距離測定モジュール１５０はデータ圧縮モジュール１４０から圧縮されたデータを受信することができ、上記圧縮されたデータに基づいて装置１００と外部物体１との距離（または、外部物体１の深度）を識別することができる。例えば、光源１１０が装置１００が撮影する場面に向けて予め定められた周波数に変調された変調光を照射し、装置１００は場面内の外部物体１から反射された反射光（または、入射光）を検知すると、変調光と反射光との間には装置１００と外部物体１との距離による時間遅延（ｔｉｍｅｄｅｌａｙ）が存在するようになる。変調光の位相が第１位相１１１に対応する場合、反射光の位相は第１位相１１１と一定の位相差を有する第２位相１１２に対応することができる。距離測定モジュール１５０は第１位相１１１と第２位相１１２との位相差に基づいて外部物体１との距離を識別することができる。装置１００は変調光と反射光との位相差を利用して各単位画素ごとの深度情報を含む深度画像を生成することができる。

【0026】

図２は本発明の実施例に従って変調光と反射光との位相差により外部物体の深度を測定する方法の例を説明するための図である。

【0027】

図２は、周辺光（ａｍｂｉｅｎｔｌｉｇｈｔ）がないか、または無視できるほど非常に少ない場合に外部物体との距離ｄを計算する方法を説明する。周辺光がないか、または無視できるほど少ない場合、入射光は変調光による反射光に対応することができる。参照番号２１０は第１単位画素１６０、参照番号２２０は第２単位画素１７０にそれぞれ対応し、装置１００は第１単位画素１６０と第２単位画素１７０を利用して変調光と反射光との位相差φを計算することができる。ただし、これは一例であり、参照番号２１０と参照番号２２０は第１単位画素１６０を介して取得する第１画像フレーム及び第２画像フレームにそれぞれ対応することもできる。

【0028】

図２を参照すると、変調光は指定された位相を有し、反射光は変調光と一定の位相差φを有することができる。例えば、上記指定された位相は図１で説明した第１位相１１１であってもよい。

【0029】

参照番号２１０を参照すると、装置１００は、第１単位画素１６０の第１制御ノード１６３には指定された位相を有する第１変調電圧を印加し、第１単位画素１６０の第２制御ノード１６４には上記第１変調電圧と１８０度の位相差を有する第２変調電圧を印加することができる。第１制御ノード１６３に第１変調電圧が印加される間、第１検出ノード１６１にはＱ_ｓ０の電荷量が蓄積されることができる。また、第２制御ノード１６４に第２変調電圧が印加される間、第２検出ノード１６２にはＱ_ｓ２の電荷量が蓄積されることができる。装置１００は上記のような電荷の蓄積をＮ回繰り返すことができる。一定時間の間、第１検出ノード１６１と第２検出ノード１６２にそれぞれ蓄積された電荷量はＱ_０、Ｑ_２であることができる。リードアウト回路１２３は第１検出ノード１６１と第２検出ノード１６２にそれぞれ蓄積された電荷量をリードアウトしてそれぞれの電荷量Ｑ_０、Ｑ_２に比例する画素データＣ_０、Ｃ_２を取得することができる。本開示におけるＣ_０は第１画素データ、Ｃ_２は第２画素データと称することができる。

【0030】

参照番号２２０を参照すると、装置１００は、第２単位画素１７０の第３制御ノード１７３には第１変調電圧と９０度の位相差を有する第３変調電圧を印加し、第２単位画素１７０の第４制御ノード１７４には上記第３変調電圧と１８０度の位相差を有する第４変調電圧を印加することができる。第３制御ノード１７３に第３変調電圧が印加される間、第３検出ノード１７１にはＱ_ｓ１の電荷量が蓄積されることができる。また、第４制御ノード１７４に第４変調電圧が印加される間、第４検出ノード１７２にはＱ_ｓ３の電荷量が蓄積されることができる。装置１００は上記のような電荷の蓄積をＮ回繰り返すことができる。一定時間の間、第３検出ノード１７１と第４検出ノード１７２にそれぞれ蓄積された電荷量はＱ_１、Ｑ_３であることができる。リードアウト回路１２３は第３検出ノード１７１と第４検出ノード１７２にそれぞれ蓄積された電荷量をリードアウトしてそれぞれの電荷量Ｑ_１、Ｑ_３に比例する画素データＣ_１、Ｃ_３を取得することができる。本開示におけるＣ_１は第３画素データ、Ｃ_３は第４画素データと称することができる。

【0031】

装置１００は、第１検出ノード１６１、第２検出ノード１６２、第３検出ノード１７１、及び第４検出ノード１７２を介して取得した画素データＣ_０、Ｃ_２、Ｃ_１、Ｃ_３を利用して変調光と反射光との位相差φを計算することができる。位相差φは以下の数式１に基づいて計算されることができる。

【0032】

【数1】

【0033】

数式１を参照すると、第１検出ノード１６１に蓄積された電荷量Ｑ_ｓ０と第２検出ノード１６２に蓄積された電荷量Ｑ_ｓ２との差、及び第３検出ノード１７１に蓄積された電荷量Ｑ_ｓ１と第４検出ノード１７２に蓄積された電荷量Ｑ_ｓ３との差に基づいて位相差φを計算することができる。このとき、各検出ノードに蓄積された電荷量Ｑ_ｓ０、Ｑ_ｓ２、Ｑ_ｓ１、Ｑ_ｓ３にＮを掛けると、各検出ノードの電荷量Ｑ_０、Ｑ_２、Ｑ_１、Ｑ_３に対応することができる。例えば、第１検出ノード１６１の場合、Ｑ_０＝ＮＱ_ｓ０であり、また、第２検出ノード１６２の場合、Ｑ_２＝ＮＱ_ｓ２であることができる。第１単位画素１６０は上記電荷量Ｑ_０、Ｑ_２にそれぞれ比例する画素データＣ_０、Ｃ_２を出力することができる。また、第２単位画素１７０は上記電荷量Ｑ_１、Ｑ_３にそれぞれ比例する画素データＣ_１、Ｃ_３を出力することができる。したがって、装置１００は数式１のように各検出ノードから出力される画素データＣ_０、Ｃ_２、Ｃ_１、Ｃ_３を利用して位相差φを演算することができる。

【0034】

即ち、装置１００は、第１検出ノード１６１の第１画素データＣ_０と第２検出ノード１６２の第２画素データＣ_２との差、及び第３検出ノード１７１の第３画素データＣ_１と第４検出ノード１７２の第４画素データＣ_３との差に基づいて位相差φを計算することができる。上記数式１において、ＤＭ_０ｄは指定された位相を有する変調電圧（例えば、第１変調電圧）を利用して光電荷をキャプチャーした場合の差分データ（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｄａｔａ）に対応し、ＤＭ_９０ｄは指定された位相と９０度の位相差を有する変調電圧（例えば、第３変調電圧）を利用して光電荷をキャプチャーした場合の差分データに対応することができる。

【0035】

装置１００は数式１により取得した位相差φに基づいて外部物体１と装置１００との距離ｄを計算することができる。例えば、装置１００は以下の数式２に基づいて上記ｄを計算することができる。数式２において、ｃは光束、ｆ_ｍｏｄは変調周波数に対応することができる。

【0036】

【数2】

【0037】

即ち、図２を参照すると、周辺光がないか、または非常に少ない状況において、装置１００は各検出ノードで取得した画素データＣ_０、Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３を利用して装置１００と外部物体１との距離ｄを計算することができる。

【0038】

図３は本発明の実施例に従って変調光と反射光との位相差により外部物体の深度を測定する方法の他の例を説明するための図である。

【0039】

図３では、変調光による反射光の他に周辺光がさらに存在する場合の装置１００が外部物体１との距離ｄを計算する方法を説明する。参照番号３１０は第１単位画素１６０、参照番号３２０は第２単位画素１７０にそれぞれ対応し、装置１００は第１単位画素１６０と第２単位画素１７０を利用して変調光と反射光との位相差φを計算することができる。図３に示す内容のうち、図２と重複する内容は説明を省略することができる。

【0040】

図３を参照すると、入射光には変調光による反射光の他に周辺光が含まれてもよい。したがって、第１変調電圧が印加される第１検出ノード１６１では反射光に対応するＱ_ｓ０及び周辺光に対応するＱ_ａ０がキャプチャーされ、第２変調電圧が印加される第２検出ノード１６２では反射光に対応するＱ_ｓ２及び周辺光に対応するＱ_ａ２がキャプチャーされ、第３変調電圧が印加される第３検出ノード１７１では反射光に対応するＱ_ｓ１及び周辺光に対応するＱ_ａ１がキャプチャーされ、第４変調電圧が印加される第４検出ノード１７２では反射光に対応するＱ_ｓ３及び周辺光に対応するＱ_ａ３がキャプチャーされることができる。

【0041】

周辺光が一定の状況を仮定すると、Ｑ_ａ０、Ｑ_ａ１、Ｑ_ａ２、及びＱ_ａ３は互いに同じ値であることができる。従って、装置１００は以下の数式３を用いて変調光と反射光との位相差φを計算することができる。

【0042】

【数3】

【0043】

数式３を参照すると、各検出ノードに蓄積された電荷量のうち反射光に対応する電荷量Ｑ_ｓ０、Ｑ_ｓ２、Ｑ_ｓ１、Ｑ_ｓ３に基づいて位相差φを計算することができる。このとき、装置１００は各検出ノードに蓄積された電荷量Ｑ_ｓ＋Ｑ_ａのうち反射光に対応する電荷量Ｑ_ｓだけを分離することは困難である。ただし、周辺光が一定の環境では、Ｑ_ａ０、Ｑ_ａ１、Ｑ_ａ２、及びＱ_ａ３は互いに同じ値であることができるため、装置１００は各検出ノードに蓄積された反射光に対応する電荷量Ｑ_ａに周辺光に対応する電荷量Ｑ_ｓを足して位相差φを演算することができる。また、数式１でのように、各検出ノードに蓄積された電荷量（Ｑ_ｓ０＋Ｑ_ａ０、Ｑ_ｓ２＋Ｑ_ａ２、Ｑ_ｓ１＋Ｑ_ａ１、Ｑ_ｓ３＋Ｑ_ａ３）にＮを掛けると、各検出ノードの電荷量Ｑ_０、Ｑ_２、Ｑ_１、Ｑ_３に対応することができる。例えば、第１検出ノード１６１の場合はＱ_０＝Ｎ（Ｑ_ｓ０＋Ｑ_ａ０）であることができる。第２検出ノード１６２の場合はＱ_２＝Ｎ（Ｑ_ｓ２＋Ｑ_ａ２）であることができる。第１単位画素１６０は上記電荷量Ｑ_０、Ｑ_２にそれぞれ比例する画素データＣ_０、Ｃ_２を出力することができる。また、第２単位画素１７０は上記電荷量Ｑ_１、Ｑ_３にそれぞれ比例する画素データＣ_１、Ｃ_３を出力することができる、したがって、装置１００は数式１のように各検出ノードから出力される画素データを利用して位相差φを演算することができる。

【0044】

即ち、数式１と数式３を比較すると、装置１００は、図２で説明したように周辺光が非常に少ない場合と図３で説明したように周辺光が存在する場合、同じ式を通じて位相差φを計算することができる。装置１００は数式３により取得した位相差φに数式２を適用して距離ｄを計算することができる。

【0045】

図４は本発明の実施例に従って変調光と反射光との位相差により外部物体の深度を測定する方法のさらに他の例を説明するための図である。

【0046】

図４は図３で取得したＣ_０、Ｃ_１、Ｃ_２、及びＣ_３とともに、指定された位相と１８０度の位相差を有する変調電圧（例えば、第５変調電圧）及び指定された位相と２７０度の位相差を有する変調電圧（例えば、第７変調電圧）を利用することで、制御ノード間のミスマッチによる誤差を減らし、距離ｄをより正確に計算するための方法を説明する。例えば、図３は、図１に示す第１単位画素１６０と第２単位画素１７０により取得した第１画像フレームと第２画像フレームにそれぞれ該当し、図４は図１に示す第１単位画素１６０と第２単位画素１７０により取得した第３画像フレームと第４画像フレームにそれぞれ該当することができる。他の例として、参照番号３１０、３２０、４１０、４２０はそれぞれ第１単位画素１６０により取得した第１～第４画像フレームにそれぞれ対応することもできる。

【0047】

装置１００は、第１制御ノード１６３に指定された位相と１８０度の位相差を有する第５変調電圧を印加し、第２制御ノード１６４に第５変調電圧と１８０度の位相差を有する第６変調電圧を印加し、第３制御ノード１７３に指定された位相と２７０度の位相差を有する第７変調電圧を印加し、第４制御ノード１７４に第７変調電圧と１８０度の位相差を有する第８変調電圧を印加することができる。

【0048】

図４において、第１検出ノード１６１、第２検出ノード１６２、第３検出ノード１７１、及び第４検出ノード１７２に蓄積された電荷量Ｑ_０￣、Ｑ_２￣、Ｑ_１￣、及びＱ_３￣にそれぞれ対応する画素データは、Ｃ_０￣、Ｃ_２￣、Ｃ_１￣、及びＣ_３￣と称することができる。図３の参照番号３１０と図４の参照番号４１０を比較すると、第１制御ノード１６３と第２制御ノード１６４に印加される変調電圧の位相に互いに１８０度の差が生じることができる。従って、Ｑ_０￣＝Ｎ（Ｑ_ｓ２＋Ｑ_ａ２）で、Ｑ_２￣＝Ｎ（Ｑ_ｓ０＋Ｑ_ａ０）であることができる。このとき、第１単位画素１６０を基準として説明すると、Ｑ_０とＱ_０￣にはそれぞれ第１検出ノード１６１と第２検出ノード１６２間の制御誤差や駆動誤差による誤差値ＮΔ_Ａ０が存在し、Ｑ_２とＱ_２￣にはそれぞれ第１検出ノード１６１と第２検出ノード１６２間の制御誤差や駆動誤差による誤差値ＮΔ_Ｂ０が存在することができる。ただし、数式４の関係式によると、上記誤差値は相殺されることができる。

【0049】

【数4】

【0050】

同様に、第２単位画素１７０の場合も、数式５の関係が成立することができる。

【0051】

【数5】

【0052】

数式１、数式４、及び数式５を参照すると、装置１００は数式６に基づいて変調光と反射光との位相差φを計算することができる。

【0053】

【数6】

【0054】

図２～図４を参照すると、装置１００は各検出ノードを介して取得した画素データ（例えば、Ｃ_０、Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３）及び／または差分データ（例えば、ＤＭ_０ｄ、ＤＭ_９０ｄ）を利用して外部物体１との距離（または、外部物体１の深度）ｄを取得することができる。ただし、既存の装置が生（ｒａｗ）データ状態である画素データ及び／または差分データを利用することに対し、本開示では画素データ及び／または差分データを圧縮してデータ容量を減少させることにより、求められるフレームメモリの保存空間のサイズを節約することができ、求められるシリアルインタフェースの帯域幅を節約することができる。

【0055】

図５は本発明の実施例に従ってデータ容量を減少させる方法を説明するための図である。

【0056】

図５では、装置１００の周辺環境に応じて図１に示す第１検出ノード１６１と第２検出ノード１６２を介して取得した第１画素データＣ_０及び第２画素データＣ_２の例を示す。例えば、外部物体１が装置１００から近いほどＣ_０とＣ_２の差は大きく、外部物体１が装置１００から離れるほどＣ_０とＣ_２の差は小さくなることができる。また、周辺光のない状況に比べて周辺光のある状況では、周辺光による光電荷によってＣ_０とＣ_２の値が大きいことがある。

【0057】

図５において、Ｃ_０ｃｏｄｅ、Ｃ_２ｃｏｄｅ及びＤＭ_０ｄｃｏｄｅはそれぞれ１６進数で表現されたデータコードが示されている。また、各コードにおいて０で埋まっていない部分には０～１５の数が含まれてもよい。例えば、外部物体１が近く周辺光のない状況では、Ｃ_０ｃｏｄｅは０×８３９５ＤＦ１４であり、Ｃ_２ｃｏｄｅは０×００００１ＦＡ１であることができる。他の例として、外部物体１が遠く周辺光のない状況では、Ｃ_０ｃｏｄｅは０×００００Ｆ３０Ｂであり、Ｃ_２ｃｏｄｅは０×００００００７２であることができる。

【0058】

本開示では、画素データＣ_０及びＣ_２または差分データＤＭ_０ｄの容量を減少させるために、各コードの最上位ビットからｎ個または最下位ビットからｎ個のビットを省略することができる。装置１００は、外部物体１が近い状況、即ち、Ｃ_０とＣ_２との差が大きい状況と、外部物体１が遠い状況、即ち、Ｃ_０とＣ_２との差が小さい状況と、に分けてビットを省略する位置を決めることができる。例えば、外部物体１が遠い状況のようにＤＭ_０ｄコードが最上位ビットから４つの０を含む場合、装置１００はＤＭ_０ｄコードの最上位ビットから４つのビットを省略することができる。他の例として、外部物体１が近い状況の場合は、ＤＭ_０ｄコードの最下位ビットから４つのビットを省略することができる。

【0059】

図６は本発明の実施例に従って第１単位画素及び第２単位画素をともに利用する理由を説明するための図である。

【0060】

図５で説明したように、装置１００は、Ｃ_０とＣ_２との差が一定レベル以上であるか否かを利用して画素データＣ_０、Ｃ_２または差分データＤＭ_０ｄの第１個数のビットのうち省略するビットの位置を決めることができる。ただし、Ｃ_０とＣ_２の値が同じ場合は、図５に関して説明した方法で省略するビットを決めることが困難であり得る。

【0061】

図６を参照すると、変調光と反射光との位相差が９０度に近い場合は、Ｃ_０とＣ_２の値が類似することができる。例えば、外部物体１が近い状況であるにも関わらず変調光と反射光との位相差が９０度の場合にはＣ_０とＣ_２が同じ値を有することができる。

【0062】

本開示の装置１００は互いに９０度の位相差を有する変調電圧が印加される２つの単位画素を利用して省略ビットを決めることができる。例えば、装置１００は、図１に示す第１単位画素１６０の第１制御ノード１６３に指定された位相に対応する第１変調電圧を印加し、第２単位画素１７０の第３制御ノード１７３に第１変調電圧と９０度の位相差を有する第３変調電圧を印加することができる。変調光と反射光との位相差が９０度に該当し、Ｃ_０とＣ_２の値が非常に類似する場合も、装置１００は第２単位画素１７０で取得するＣ_１とＣ_３を利用してビットを省略する位置を決めることができる。

【0063】

装置１００は第１単位画素１６０から取得する第１画素データＣ_０と第２画素データＣ_２との差に対応する第１差分データＤＭ_０ｄ、及び第２単位画素１７０から取得する第３画素データＣ_１と第４画素データＣ_３との差に対応する第２差分データＤＭ_９０ｄのうちより大きい値を基準として省略するビットの位置を決めることができる。ビット省略によるデータ圧縮の具体的な方法については図８以下で後述する。

【0064】

図７は本発明の実施例に従って圧縮されたデータセットを取得することによってデータ容量を減少させる方法を説明するための図である。

【0065】

図７と図１を合わせて参照すると、段階Ｓ７１０において、装置１００は光源１１０を介して指定された位相に対応する変調光を出力することができる。

【0066】

段階Ｓ７２０において、装置１００は変調光が外部物体１によって反射された反射光に対応する光電荷を生成することができる。例えば、装置１００は第１単位画素１６０を介して上記反射光に対応する第１光電荷を生成し、第２単位画素１７０を介して上記反射光に対応する第２光電荷を生成することができる。

【0067】

段階Ｓ７３０において、装置１００は第１単位画素１６０及び第２単位画素１７０を介して光電荷をキャプチャーすることができる。装置１００は第１単位画素１６０に含まれた第１検出ノード１６１及び第２検出ノード１６２を利用して第１光電荷をキャプチャーし、第２単位画素１７０に含まれた第３検出ノード１７１及び第４検出ノード１７２を利用して第２光電荷をキャプチャーすることができる。例えば、装置１００は第１制御ノード１６３と第２制御ノード１６４にそれぞれ第１変調電圧と第２変調電圧を印加して第１単位画素１６０の内部に画素電流を発生させることができ、上記画素電流によって移動する第１光電荷を第１検出ノード１６１及び／または第２検出ノード１６２を利用してキャプチャーすることができる。第１変調電圧は上記指定された位相を有することができ、第２変調電圧は第１変調電圧と１８０度の位相差を有することができる。また、装置１００は第３制御ノード１７３と第４制御ノード１７４にそれぞれ第３変調電圧と第４変調電圧を印加して第２単位画素１７０の内部に画素電流を発生させることができ、上記画素電流によって移動する第２光電荷を第３検出ノード１７１及び／または第４検出ノード１７２を利用してキャプチャーすることができる。第３変調電圧は第１変調電圧と９０度の位相差を有することができ、第４変調電圧は第３変調電圧と１８０度の位相差を有することができる。

【0068】

段階Ｓ７４０において、装置１００は第１単位画素１６０及び第２単位画素１７０を介して画素データを取得することができる。リードアウト回路１２３は第１検出ノード１６１、第２検出ノード１６２、第３検出ノード１７１、及び第４検出ノード１７２からそれぞれ第１個数のビットを有する第１画素データＣ_０、第２画素データＣ_２、第３画素データＣ_１、及び第４画素データＣ_３を取得することができ、データ圧縮モジュール１４０はリードアウト回路１２３から第１画素データＣ_０、第２画素データＣ_２、第３画素データＣ_１、及び第４画素データＣ_３を受信することができる。

【0069】

段階Ｓ７５０において、装置１００は画素データに基づいて、画素データに比べて圧縮されたデータを含む圧縮されたデータセットを生成することができる。装置１００（例えば、データ圧縮モジュール１４０）は第１画素データＣ_０、第２画素データＣ_２、第３画素データＣ_１、及び第４画素データＣ_３に基づいて、第１個数より小さい第２個数のビットを有する圧縮されたデータを含む圧縮されたデータセットを生成することができる。

【0070】

例えば、上記圧縮されたデータセットには第１差分データＤＭ_０ｄに対応する第１圧縮されたデータ及び第２差分データＤＭ_９０ｄに対応する第２圧縮されたデータが含まれてもよい。差分データを圧縮する方法については図８～図１２で後述する。図８～図１２で説明する圧縮方法は第１方法と称することができる。

【0071】

他の例として、上記圧縮されたデータセットには第１画素データＣ_０、第２画素データＣ_２、第３画素データＣ_１、及び第４画素データＣ_３にそれぞれ対応する第１～第４圧縮されたデータが含まれてもよい。画素データを圧縮する方法については図１３～図１７で後述する。図１３～図１７で説明する圧縮方法は第２方法と称することができる。

【0072】

段階Ｓ７６０において、装置１００（例えば、距離測定モジュール１５０）は上記圧縮されたデータセットに基づいて外部物体１との距離ｄを識別することができる。例えば、装置１００は上記圧縮されたデータセットに含まれた圧縮されたデータを利用して変調光と反射光との位相差φを計算することができ、これに基づいて上記距離ｄを計算することができる。一実施例では、段階Ｓ７６０は省略されてもよい。

【0073】

図８は本発明の実施例に従って差分データを圧縮する第１方法を説明するための図である。図８で説明する段階は、図７の段階Ｓ７５０を具体的に説明したものと理解することができる。

【0074】

段階Ｓ８１０において、装置１００（例えば、データ圧縮モジュール１４０）は第１画素データＣ_０と第２画素データＣ_２との差に対応する第１差分データＤＭ_０ｄ、及び第３画素データＣ_１と第４画素データＣ_３との差に対応する第２差分データＤＭ_９０ｄを取得することができる。第１差分データＤＭ_０ｄ及び第２差分データＤＭ_９０ｄはそれぞれ第１個数のビットを有することができる。

【0075】

段階Ｓ８２０において、装置１００（例えば、データ圧縮モジュール１４０）は第１差分データＤＭ_０ｄ及び第２差分データＤＭ_９０ｄのうちより大きい値を有する差分データが第１閾値未満であるか否かを判断することができる。例えば、第１閾値は０×１００００であることができる。

【0076】

段階Ｓ８３０において、装置１００（例えば、データ圧縮モジュール１４０）は第１差分データＤＭ_０ｄ及び第２差分データＤＭ_９０ｄのうちより大きい値を有する差分データが第１閾値未満であると判断したことに応答して省略ビットを決め、圧縮されたデータを取得することができる。例えば、第１差分データＤＭ_０ｄから最上位ビットを含む第３個数のビットを省略して第１圧縮されたデータを取得することができ、第２差分データＤＭ_９０ｄから最上位ビットを含む第３個数のビットを省略して第２圧縮されたデータを取得することができる。

【0077】

段階Ｓ８４０において、装置１００（例えば、データ圧縮モジュール１４０）は第１差分データＤＭ_０ｄ及び第２差分データＤＭ_９０ｄのうちより大きい値を有する差分データが第１閾値以上であると判断したことに応答して、第１差分データＤＭ_０ｄ及び第２差分データＤＭ_９０ｄを右側にビットシフトすることができる。例えば、装置１００は第１差分データＤＭ_０ｄ及び第２差分データＤＭ_９０ｄを２で分けることができる。装置１００は、段階Ｓ８２０及びＳ８４０により第１差分データＤＭ_０ｄと第２差分データＤＭ_９０ｄのうちより大きい値を有する差分データが第１閾値未満になるまでビットシフトすることができる。

【0078】

第１方法によると、装置１００は外部物体１との距離測定のために必要なデータの容量を効果的に縮小することができる。

【0079】

図９～図１２では、装置１００の周辺状況に応じて装置１００が図８の段階を行ってデータを圧縮する具体的な例を説明する。

【0080】

図９～図１２を参照すると、装置１００の周辺状況は周辺光の有無及び装置１００と外部物体１との距離によって区別されることができる。例えば、第１状況としては周辺光がないかまたは非常に少なく、外部物体１が装置１００から遠くにある状況と定義することができる。第２状況としては周辺光があって外部物体１が装置１００から遠くにある状況と定義することができる。第３状況としては周辺光がないかまたは非常に少なく、外部物体１が装置１００の近くにある状況と定義することができる。第４状況としては周辺光があって外部物体１が装置１００の近くにある状態と定義することができる。ただし、状況の定義は、本明細書で定義したことに限定されず、実施例に応じて変わってもよい。

【0081】

図９は本発明の実施例の第１方法に従って第１状況で取得した第１圧縮されたデータ及び第２圧縮されたデータの例を説明するための図である。

【0082】

図９を参照すると、第１状況において、第１画素データＣ_０と第２画素データＣ_２は第２状況～第４状況に比べて小さい値を有し、第１画素データＣ_０と第２画素データＣ_２との差も小さくてもよい。同様に、第３画素データＣ_１と第４画素データＣ_３も第２状況～第４状況に比べて小さい値を有し、第３画素データＣ_１と第４画素データＣ_３との差も小さくてもよい。例えば、図９に示すように、Ｃ_０、Ｃ_２、Ｃ_１、Ｃ_３ｃｏｄｅはそれぞれ最上位ビットから４～６個の０を含むことができる。

【0083】

装置１００（例えば、データ圧縮モジュール１４０）は図８の段階Ｓ８２０と関連して、第１差分データＤＭ_０ｄと第２差分データＤＭ_９０ｄのうちより大きい値を有する第１差分データＤＭ_０ｄが第１閾値（例えば、０×１００００）未満であると判断することができる。

【0084】

従って、装置１００（例えば、データ圧縮モジュール１４０）は図８の段階Ｓ８３０に関連して、第１差分データＤＭ_０ｄから最上位ビットを含む第３個数のビットを省略し、第２差分データＤＭ_９０ｄから最上位ビットを含む第３個数のビットを省略することができる。例えば、装置１００はＤＭ_０ｄｃｏｄｅとＤＭ_９０ｄｃｏｄｅからそれぞれ最上位ビットから４桁のコードを省略することにより、第１圧縮されたデータＤＭ’_０ｄ及び第２圧縮されたデータＤＭ’_９０ｄを取得することができる。

【0085】

図１０は本発明の実施例の第１方法に従って第２状況で取得した第１圧縮されたデータ及び第２圧縮されたデータの例を説明するための図である。

【0086】

図１０を参照すると、第２状況における第１画素データＣ_０と第２画素データＣ_２との差は第３状況及び第４状況に比べて小さくてもよい。また、第２状況における第３画素データＣ_１と第４画素データＣ_３との差は第１画素データＣ_０と第２画素データＣ_２との差に比べて小さくてもよい。例えば、図１０に示すように、Ｃ_０、Ｃ_２、Ｃ_１、Ｃ_３ｃｏｄｅはそれぞれ最上位ビットから２つのゼロを含むことができる。

【0087】

装置１００（例えば、データ圧縮モジュール１４０）は図８の段階Ｓ８２０に関連して、第１差分データＤＭ_０ｄと第２差分データＤＭ_９０ｄのうちより大きい値を有する第１差分データＤＭ_０ｄが第１閾値（例えば、０×１００００）未満であると判断することができる。

【0088】

【0089】

図１１は本発明の実施例の第１方法に従って第３状況で取得した第１圧縮されたデータ及び第２圧縮されたデータの例を説明するための図である。

【0090】

図１１を参照すると、第３状況における第１画素データＣ_０と第２画素データＣ_２との差は第１状況及び第２状況に比べて大きくてもよい。また、第３状況における第３画素データＣ_１と第４画素データＣ_３との差は第１画素データＣ_０と第２画素データＣ_２との差に比べて小さくてもよい。例えば、図１１に示すようなＣ_０、Ｃ_２、Ｃ_１、Ｃ_３ｃｏｄｅに該当する画素データを取得することができる。

【0091】

装置１００（例えば、データ圧縮モジュール１４０）は図８の段階Ｓ８２０に関連して、第１差分データＤＭ_０ｄと第２差分データＤＭ_９０ｄのうちより大きい値を有する第１差分データＤＭ_０ｄが第１閾値（例えば、０×１００００）以上であると判断することができる。

【0092】

装置１００（例えば、データ圧縮モジュール１４０）は図８の段階Ｓ８４０に関連して、第１差分データＤＭ_０ｄと第２差分データＤＭ_９０ｄを右側にビットシフトすることができる。例えば、装置１００は第１差分データＤＭ_０ｄが第１閾値（例えば、０×１００００）未満になるように第１差分データＤＭ_０ｄと第２差分データＤＭ_９０ｄを２の二乗数で分けることができる。

【0093】

装置１００（例えば、データ圧縮モジュール１４０）は図８の段階Ｓ８３０に関連して、装置１００はビットシフトされた第１差分データＤＭ_０ｄが第１閾値（例えば、０×１００００）未満であると判断したことに応答して、ビットシフトされた第１差分データＤＭ_０ｄから最上位ビットを含む第３個数のビットを省略し、ビットシフトされた第２差分データＤＭ_９０ｄから最上位ビットを含む第３個数のビットを省略することができる。図１１を参照すると、装置１００は第１差分データＤＭ_０ｄから一部のビットを省略して第１差分データＤＭ_０ｄの最上位ビットを含む第１圧縮されたデータＤＭ’_０ｄを取得し、第２差分データＤＭ_９０ｄから一部のビットを省略して第２差分データＤＭ_９０ｄの最上位ビットを含む第２圧縮されたデータＤＭ’_９０ｄを取得することができる。即ち、装置１００は差分データのうちより大きい値が第１閾値以上の場合には差分データを右側にビットシフトした後、最上位ビットから０を有する４桁のコードを省略するため、結果的に差分データの最下位ビットから４桁のコードが省略されることができる。

【0094】

図１２は本発明の実施例の第１方法に従って第４状況で取得した第１圧縮されたデータ及び第２圧縮されたデータの例を説明するための図である。

【0095】

図１２を参照すると、第４状況における第１画素データＣ_０と第２画素データＣ_２との差は第１状況及び第２状況に比べて大きくてもよい。また、第４状況における第３画素データＣ_１と第４画素データＣ_３との差は第１画素データＣ_０と第２画素データＣ_２との差に比べて小さくてもよい。例えば、図１２に示すようなＣ_０、Ｃ_２、Ｃ_１、Ｃ_３ｃｏｄｅに該当する画素データを取得することができる。

【0096】

【0097】

【0098】

装置１００（例えば、データ圧縮モジュール１４０）は図８の段階Ｓ８３０に関連して、装置１００はビットシフトされた第１差分データＤＭ_０ｄが第１閾値（例えば、０×１００００）未満であると判断したことに応答して、ビットシフトされた第１差分データＤＭ_０ｄから最上位ビットを含む第３個数のビットを省略し、ビットシフトされた第２差分データＤＭ_９０ｄから最上位ビットを含む第３個数のビットを省略することができる。図１２を参照すると、装置１００は第１差分データＤＭ_０ｄから一部のビットを省略して第１差分データＤＭ_０ｄの最上位ビットを含む第１圧縮されたデータＤＭ’_０ｄを取得し、第２差分データＤＭ_９０ｄから一部のビットを省略して第２差分データＤＭ_９０ｄの最上位ビットを含む第２圧縮されたデータＤＭ’_９０ｄを取得することができる。即ち、装置１００は差分データのうちより大きい値が第１閾値以上の場合には差分データを右側にビットシフトした後、最上位ビットから０を有する４桁のコードを省略するため、結果的に差分データの最下位ビットから４桁のコードが省略されることができる。

【0099】

図１３は本発明の実施例に従って画素データを圧縮する第２方法を説明するための図である。図１３で説明した段階は図７の段階Ｓ７４０及びＳ７５０を具体的に説明したものと理解することができる。

【0100】

段階Ｓ１３１０において、装置１００（例えば、データ圧縮モジュール１４０）は第１画素データＣ_０、第２画素データＣ_２、第３画素データＣ_１、及び第４画素データＣ_３を取得することができる。段階Ｓ１３１０は図７の段階Ｓ７４０に対応することができる。

【0101】

段階Ｓ１３１２において、装置１００（例えば、データ圧縮モジュール１４０）は第１画素データＣ_０と第２画素データＣ_２との差に対応する第１差分データＤＭ_０ｄ、及び第３画素データＣ_１と第４画素データＣ_３との差に対応する第２差分データＤＭ_９０ｄを計算することができる。

【0102】

段階Ｓ１３１４において、装置１００（例えば、データ圧縮モジュール１４０）は第１差分データＤＭ_０ｄと第２差分データＤＭ_９０ｄのうちより大きい値を有する差分データにおいて０ではない最も高いビット数（ｂｉｔｎｕｍｂｅｒ）をｎと設定することができる。

【0103】

段階Ｓ１３１６において、装置１００（例えば、データ圧縮モジュール１４０）は第２閾値ｔｈＣｘから１を差し引いた値から０ではない最も高いビット数をｍと設定することができる。例えば、第２閾値ｔｈＣｘは０×１００００であってもよい。

【0104】

段階Ｓ１３１８において、装置１００（例えば、データ圧縮モジュール１４０）は段階Ｓ１３１２と段階Ｓ１３１４で取得したｎとｍに基づいて、ｎ－ｍをビットシフト深度（ｂｉｔｓｈｉｆｔｄｅｐｔｈ）ｋと設定することができる。

【0105】

段階Ｓ１３２０において、装置１００（例えば、データ圧縮モジュール１４０）は第１画素データＣ_０と第２画素データＣ_２のうちより大きい値を有する画素データが閾値ｔｈＣｘをｋだけ左側にビットシフトした値（または、第３閾値＝ｔｈＣｘ＜＜ｋ）未満であるか否かを判断することができる。

【0106】

段階Ｓ１３２２において、装置１００（例えば、データ圧縮モジュール１４０）はＣ_０及びＣ_２のうちより大きい画素データが第３閾値（ｔｈＣｘ＜＜ｋ）以上であると判断したことに応答して、第１画素データＣ_０及び第２画素データＣ_２からそれぞれ指定された値を減算することができる。例えば、Ｃ_０及びＣ_２からそれぞれＣ_０とＣ_２のうちより大きい値から第２閾値ｔｈＣｘを差し引いて１を足した値（例えば、Ｍａｘ（Ｃ_０、Ｃ_２）－ｔｈＣｘ＋１）を減算することができる。

【0107】

段階Ｓ１３２４において、装置１００（例えば、データ圧縮モジュール１４０）はＣ_０とＣ_２のうちより大きい画素データが第３閾値（ｔｈＣｘ＜＜ｋ）未満であると判断したことに応答して、Ｃ_０とＣ_２をそれぞれｋだけ右側にビットシフトすることができる。または、装置１００は段階Ｓ１３２２で指定された値が減算されたＣ_０とＣ_２をそれぞれｋだけ右側にビットシフトすることができる。

【0108】

段階Ｓ１３２６において、装置１００（例えば、データ圧縮モジュール１４０）はＳ１３２４で取得したＣ_０とＣ_２の最上位ビットから指定された数のビットを省略して第１圧縮されたデータ及び第２圧縮されたデータを取得することができる。

【0109】

段階Ｓ１３２８～Ｓ１３３４は段階Ｓ１３２０～Ｓ１３２６で説明した内容をそれぞれ適用することができる。以下の数式７を参照すると、図１３で説明した段階に応じてＣ_０、Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３でそれぞれ特定の値を減算し、２の二乗数で分けても位相差φは同じ値を有することができる。従って、装置１００は位相差φを同様に求めることができ、且つデータの容量を減少させるために図１３に示す段階を行うることができる。

【0110】

【数7】

【0111】

第２方法によると、装置１００は各検出ノード（例えば、１６１、１６２、１７１、１７２）から取得した画素データ（例えば、Ｃ_０、Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３）に関する情報を保持しながらも、各画素データに比べて縮小された容量の圧縮されたデータセットを取得することができる。

【0112】

図１４～図１７では、装置１００の周辺状況に応じて装置１００が図１３の段階を行って画素データを圧縮する具体的な例を説明する。図１４～図１７における第１状況～第４状況は図９～図１２で説明した第１状況～第４状況に対応することができる。

【0113】

図１４は本発明の実施例の第２方法に従って第１状況で取得した圧縮されたデータセットの例を説明するための図である。

【0114】

装置１００（例えば、データ圧縮モジュール１４０）は第１差分データＤＭ_０ｄ及び第２差分データＤＭ_９０ｄのうちより大きい値を有する第１差分データＤＭ_０ｄが第２閾値ｔｈＣｘ（例えば、０×１０００００）未満であると判断したことに応答して、第１画素データＣ_０、第２画素データＣ_２、第３画素データＣ_１、及び第４画素データＣ_３からそれぞれ最上位ビットを含む上記第３個数のビットを省略することができる。このとき、Ｃ_０、Ｃ_２、Ｃ_１、及びＣ_３はすべて第２閾値ｔｈＣｘ未満であるため、Ｃ_０、Ｃ_２、Ｃ_１、及びＣ_３から特定値を減算しなくてもよい。

【0115】

図１４を参照すると、装置１００は第１画素データＣ_０から最上位ビットから０を有する３桁のコードを省略して第１圧縮されたデータＣ’_０を取得し、第２画素データＣ_２から最上位ビットから０を有する３桁のコードを省略して第２圧縮されたデータＣ’_２を取得し、第３画素データＣ_１から最上位ビットから０を有する３桁のコードを省略して第３圧縮されたデータＣ’_１を取得し、第４画素データＣ_３から最上位ビットから０を有する３桁のコードを省略して第４圧縮されたデータＣ’_３を取得することができる。

【0116】

図１５は本発明の実施例の第２方法に従って第２状況で取得した圧縮されたデータセットの例を説明するための図である。

【0117】

【0118】

このとき、図１４の場合と異なり、図１５の場合は、Ｃ_０、Ｃ_２、Ｃ_１、及びＣ_３が第２閾値ｔｈＣｘ未満になるようにＣ_０、Ｃ_２、Ｃ_１、及びＣ_３から特定値を減算することができる。例えば、図１３の段階Ｓ１３２２及びＳ１３３０で説明した値をＣ_０、Ｃ_２、Ｃ_１、及びＣ_３からそれぞれ減算することができる。

【0119】

図１５を参照すると、装置１００は指定された値を減算した第１画素データＣ_０から最上位ビットから０を有する３桁のコードを省略して第１圧縮されたデータＣ’_０を取得し、指定された値を減算した第２画素データＣ_２から最上位ビットから０を有する３桁のコードを省略して第２圧縮されたデータＣ’_２を取得し、指定された値を減算した第３画素データＣ_１から最上位ビットから０を有する３桁のコードを省略して第３圧縮されたデータＣ’_１を取得し、指定された値を減算した第４画素データＣ_３から最上位ビットから０を有する３桁のコードを省略して第４圧縮されたデータＣ’_３を取得することができる。

【0120】

図１４及び図１５を比較すると、図１４ではＣ’_０＋Ｃ’_２の最下位ビットから５番目のビットが０であり、図１５ではＣ’_０＋Ｃ’_２の最下位ビットから５番目のビットが０ではなくてもよい。第１状況に比べて第２状況は周辺光が存在する状況であるため、図１４と図１５ではＣ’_０＋Ｃ’_２の差が生じ得る。

【0121】

図１６は本発明の実施例の第２方法に従って第３状況で取得した圧縮されたデータセットの例を説明するための図である。

【0122】

装置１００（例えば、データ圧縮モジュール１４０）は第１差分データＤＭ_０ｄ及び第２差分データＤＭ_９０ｄのうちより大きい値を有する第１差分データＤＭ_０ｄが第２閾値ｔｈＣｘ（例えば、０×１０００００）以上であると判断したことに応答して、第１画素データＣ_０、第２画素データＣ_２、第３画素データＣ_１、及び第４画素データＣ_３からそれぞれ第３個数のビットを省略して各画素データの最上位ビットを含む第１圧縮されたデータＣ’_０、第２圧縮されたデータＣ’_２、第３圧縮されたデータＣ’_１、及び第４圧縮されたデータＣ’_３を取得することができる。

【0123】

このとき、装置１００（例えば、データ圧縮モジュール１４０）は第１画素データＣ_０または第２画素データＣ_２のうち少なくとも１つの画素データが第３閾値（ｔｈＣｘ＜＜ｋ）以上であることに応答して、第１画素データＣ_０及び第２画素データＣ_２からそれぞれ指定された値を減算し、上記減算された第１画素データＣ_０及び上記減算された第２画素データＣ_２に基づいて、第１圧縮されたデータＣ’_０及び第２圧縮されたデータＣ’_２を取得することができる。さらに、装置１００（例えば、データ圧縮モジュール１４０）は第３画素データＣ_１または第４画素データＣ_３のうち少なくとも１つの画素データが第３閾値（ｔｈＣｘ＜＜ｋ）以上であることに応答して、第３画素データＣ_１及び第４画素データＣ_３からそれぞれ上記指定された値を減算し、上記減算された第３画素データＣ_１及び上記減算された第４画素データＣ_３に基づいて第３圧縮されたデータＣ’_１及び第４圧縮されたデータＣ’_３を取得することができる。

【0124】

即ち、装置１００は画素データを右側にｋだけビットシフトした後、最上位ビットから０を有する３桁のコードを省略するため、結果的に差分データの最下位ビットから３桁のコードが省略されることができる。

【0125】

図１７は本発明の実施例の第２方法に従って第４状況で取得した圧縮されたデータセットの例を説明するための図である。

【0126】

【0127】

【0128】

【0129】

図１６及び図１７を比較すると、図１６ではＣ’_１＋Ｃ’_３の最上位ビットが０であり、図１７ではＣ’_１＋Ｃ’_３の最上位ビットが０ではなくてもよい。第３状況に比べて第４状況は周辺光が存在する状況であるため、図１６と図１７ではＣ’_１＋Ｃ’_３の差が生じ得る。

【0130】

図１８は本発明の様々な実施例による装置のハードウェア構成を説明するための図である。

【0131】

装置１００はイメージセンサ（ＴＯＦセンサ）１８１１、１８２１、１８３１に含まれた画素アレイ１３０を介して画素データを取得することができる。装置１００はデータ圧縮モジュール１８１２、１８２２、１８３２（例えば、図１のデータ圧縮モジュール１４０）を介して上記画素データに基づいて圧縮されたデータを生成することができ、上記生成された圧縮されたデータをフレームメモリ１８１３、１８２３に保存することができる。このとき、装置１００は様々な位置に配置されたデータ圧縮モジュール１８１２、１８２２、１８３２を含んでもよい。

【0132】

例えば、参照番号１８１０のように、データ圧縮モジュール１８１２はイメージセンサ１８１１の外部に配置されてもよい。データ圧縮モジュール１８１２がシリアルインターフェース１８１４の後端に配置された場合、データ圧縮モジュール１８１２でデータが圧縮されることにより、フレームメモリ１８１３の保存空間を節約することができる。

【0133】

他の例として、参照番号１８２０のように、データ圧縮モジュール１８２２はイメージセンサ１８２１の内部に配置されてもよい。データ圧縮モジュール１８２２がシリアルインターフェース１８２４の前端に配置された場合、データ圧縮モジュール１８２２でデータが圧縮されることにより、シリアルインターフェース１８２４の帯域幅（ｂａｎｄｗｉｄｔｈ）及びフレームメモリ１８２３の保存空間のサイズを節約することができる。

【0134】

さらに他の例として、参照番号１８３０のように、データ圧縮モジュール１８３２とメモリ１８３５がイメージセンサの内部に配置されてもよい。イメージセンサの内部に配置されたメモリ１８３５はオンセンサメモリ（ｏｎ－ｓｅｎｓｏｒｍｅｍｏｒｙ）と称することもできる。イメージセンサ１８３１の内部でデータ圧縮モジュール１８３２によってデータが圧縮される場合、上記オンセンサメモリ１８３５の保存空間を節約することができる。

【0135】

図１９は本発明の様々な実施例に従ってフレームごとに単位画素に印加される変調電圧の位相を説明するための図である。

【0136】

参照番号１９１０を参照すると、装置１００は、第１単位画素１６０の第１制御ノード１６３には指定された位相を有する第１変調電圧を印加し、第２単位画素１７０の第３制御ノード１７３には指定された位相と９０度の位相差を有する第３変調電圧を印加することができる。参照番号１９１０において、装置１００は、第１画像フレーム１９１１を介して取得した画素データにより外部物体１の深度を識別することができる。参照番号１９１０のような方式を利用する場合、装置１００は、画素データまたは差分データを一時的に保存しなくても外部物体１の深度を即座（ｏｎｔｈｅｆｌｙ）で演算することができる。

【0137】

参照番号１９２０を参照すると、装置１００は、第１画像フレーム１９２１において、第１単位画素１６０の第１制御ノード１６３には指定された位相を有する第１変調電圧を印加し、第２単位画素１７０の第３制御ノード１７３には指定された位相と９０度の位相差を有する第３変調電圧を印加することができる。また、装置１００は、第２画像フレーム１９２２において、第１単位画素１６０の第１制御ノード１６３には指定された位相と１８０度の位相差を有する第５変調電圧を印加し、第２単位画素１７０の第３制御ノード１７３には指定された位相と２７０度の位相差を有する第７変調電圧を印加することができる。参照番号１９２０において、装置１００は、２つの画像フレーム、即ち、第１画像フレーム１９２１と第２画像フレーム１９２２を介して取得した画素データに基づいて外部物体１の深度を識別することができる。参照番号１９２０のような方式を利用する場合、装置１００は単位画素内の２つの検出ノードを制御または駆動するときに生じる誤差によるエラーを減少させることができる。

【0138】

参照番号１９３０を参照すると、装置１００は、第１画像フレーム１９３１において、第１単位画素１６０の第１制御ノード１６３には指定された位相を有する第１変調電圧を印加し、第２単位画素１７０の第３制御ノード１７３には指定された位相と９０度の位相差を有する第３変調電圧を印加することができる。また、装置１００は、第２画像フレーム１９３２において、第１単位画素１６０の第１制御ノード１６３には指定された位相と１８０度の位相差を有する変調電圧を印加し、第２単位画素１７０の第３制御ノード１７３には指定された位相と２７０度の位相差を有する変調電圧を印加することができる。また、装置１００は、第３画像フレーム１９３３において、第１単位画素１６０の第１制御ノード１６３には指定された位相と９０度の位相差を有する変調電圧を印加し、第２単位画素１７０の第３制御ノード１７３には指定された位相を有する変調電圧を印加することができる。また、装置１００は、第４画像フレーム１９３４において、第１単位画素１６０の第１制御ノード１６３には指定された位相と２７０度の位相差を有する変調電圧を印加し、第２単位画素１７０の第３制御ノード１７３には指定された位相と１８０度の位相差を有する変調電圧を印加することができる。参照番号１９３０において、装置１００は、４つの画像フレーム、即ち、第１画像フレーム１９３１、第２画像フレーム１９３２、第３画像フレーム１９３３、及び第４画像フレーム１９３４を介して取得した画素データに基づいて外部物体１の深度を識別することもできる。参照番号１９３０のような方式を利用する場合、装置１００は検出ノード間の制御誤差または駆動誤差によるエラーをさらに減少させることができ、外部物体１の深度を識別する精度が向上することができる。

【符号の説明】

【0139】

１外部物体
１００装置
１１０光源
１２１タイミングコントローラ
１２２制御回路
１２３リードアウト回路
１３０画素アレイ
１４０データ圧縮モジュール
１５０距離測定モジュール
１６０第１単位画素
１６１第１検出ノード
１６２第２検出ノード
１６３第１制御ノード
１６４第２制御ノード
１６５フォトダイオード
１７０第２単位画素
１７１第３検出ノード
１７２第４検出ノード
１７３第３制御ノード
１７４第４制御ノード
１７５フォトダイオード

【図1】