[发明专利]用于飞行时间传感器的电路配置和方法

说明书

技术领域

本发明大体上涉及传感器，且明确地但非排它地说，涉及能够进行三维成像的图像传感器。

背景技术

随着三维(3D)应用的普及在例如成像、电影、游戏、计算机、用户接口等应用中持续增长，对能够进行3D成像的图像传感器的兴趣正在增加。创建3D图像的一种典型被动方式是使用多个相机来捕获立体或多个图像。使用立体图像，可对图像中的物体进行三角测量以创建3D图像。这种三角测量技术的一个缺点是难以使用小装置来创建3D图像，因为每一相机之间必须存在最小分离距离(理想的是，接近人眼间距)，以便创建三维图像。另外，此技术是复杂的，且因此需要相当大的计算机处理能力以便实时创建3D图像。

对于要求实时获取3D图像的应用来说，有时利用基于光学飞行时间测量的主动深度成像系统。这些飞行时间系统通常使用：光源，其将光引向物体；传感器，其检测从物体反射的光；以及处理单元，其基于光行进到物体和从物体返回所花的往返时间来计算到物体的距离。在典型的飞行时间传感器中，通常使用光电二极管，因为从光检测区到感测节点的传送效率较高。一些已知的飞行时间传感器需要较大的像素大小来从反射离开物体的光(其通常为低强度且短持续时间的光)收集可接受的信号电平。一些已知飞行时间传感器通过来自光源的光的多次积累来积累并存储电荷，以获得较高信号电平。然而，泄漏电流可在光的多次积累期间汲取所存储的电荷，从而留下较差的信噪比。

发明内容

在一方面，本申请案涉及一种设备，其包括：光电二极管，其经配置以响应于从光源发射的每一非可见光脉冲而在积累周期内积累图像电荷，所述非可见光脉冲变为入射在所述光电二极管上；第一存储晶体管，其经配置以在多个积累周期内存储所述图像电荷的第一部分的第一总和，其中所述积累周期在所述多个积累周期之中；第一传送晶体管，其耦合在所述光电二极管与所述第一存储晶体管之间，以选择性地将来自所述光电二极管的所述图像电荷的所述第一部分传送到所述第一存储晶体管，以用于在所述多个积累周期内存储；第一输出晶体管，其耦合到所述第一存储晶体管以选择性地将所述图像电荷的所述第一部分的所述第一总和传送到读出节点；第二存储晶体管，其经配置以在所述多个积累周期内存储所述图像电荷的第二部分的第二总和；第二传送晶体管，其耦合在所述光电二极管与所述第二存储晶体管之间，以选择性地将来自所述光电二极管的所述图像电荷的所述第二部分传送到所述第二存储晶体管，以用于在所述多个积累周期内存储；以及第二输出晶体管，其耦合到所述第二存储晶体管以选择性地将所述图像电荷的所述第二部分的所述第二总和传送到所述读出节点。

在另一方面，本申请案涉及一种飞行时间(“TOF”)成像系统，其包括：光源，其经耦合以响应于第一调制信号而发射光脉冲；以及成像像素阵列，其具有以行和列布置的所述成像像素，其中每一成像像素包含：光电二极管，其用以积累图像电荷；第一存储晶体管，其用以存储所述图像电荷的第一部分；第一传送晶体管，其耦合在所述光电二极管与所述第一存储晶体管之间，以响应于所述第一调制信号而选择性地将来自所述光电二极管的所述图像电荷的所述第一部分传送到所述第一存储晶体管；第一输出晶体管，其耦合到所述第一存储晶体管，以选择性地将所述图像电荷的所述第一部分传送到读出节点；第二存储晶体管，其用以存储所述图像电荷的第二部分；第二传送晶体管，其耦合在所述光电二极管与所述第二存储晶体管之间，以选择性地将来自所述光电二极管的所述图像电荷的所述第二部分传送到所述第二存储晶体管；以及第二输出晶体管，其耦合到所述第二存储晶体管，以选择性地将所述图像电荷的所述第二部分传送到所述读出节点。