[發明專利]圖像傳感器的像素和圖像傳感器

在審

• 申請號: 202010156636.0
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN111726548A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 王一兵;石立龍;金鑛旿;王春吉
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: H04N5/369
• 分類號: H04N5/369
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 劉燦強;張川緒

公開圖像傳感器的像素和圖像傳感器。所述圖像傳感器的像素包括釘扎光電二極管(PPD)、開關器件和輸出電路。開關器件的第一端子連接到PPD。開關器件的第二端子連接到浮置擴散部(FD)。開關器件的第三端子連接到第一使能信號和第二使能信號。開關器件響應于第一使能信號而將PPD上的第一電荷傳送到FD，并且響應于第二使能信號而將PPD上的第二電荷傳送到FD。輸出電路輸出基于第一電荷的第一電壓，并且輸出基于第二電荷的第二電壓，其中，第一電壓與一個或多個檢測到的光子的飛行時間對應，并且第二電壓與灰度圖像對應。

本申請要求于2019年3月19日提交的第62/820,833號美國臨時專利申請和于2019年5月10日提交的第16/409,767號美國非臨時專利申請的優先權權益，所述專利申請的公開通過引用完整地包含于此。

技術領域

在此公開的主題總體涉及用于測距和灰度強度測量的設備和方法，更具體地講，涉及用于圖像傳感陣列的同一像素中的直接飛行時間(time-of-flight，TOF)測距和灰度強度測量的設備和方法。

背景技術

如果時間/數字計數器(time-to-digital counter，TDC)布置在傳感器陣列的每個像素內部，則現有的用于光檢測和測距(LiDAR)的單光子雪崩二極管(SPAD)傳感器具有低空間分辨率、低填充因子和高功耗。如果使用單端時間/模擬轉換器(single-endedtime-to-analog converter，TAC)代替TDC，則導致低的距離精度。另外，現有的SPAD傳感器不提供強度成像能力以及距離信息。

發明內容

示例實施例提供一種圖像傳感器的像素，所述圖像傳感器的像素可包括釘扎光電二極管(PPD)、開關器件和輸出電路。PPD可具有第一端子和第二端子，其中，第二端子可連接到地電壓。開關器件可具有第一端子、第二端子和第三端子，其中，第一端子可連接到PPD的第一端子，第二端子可連接到浮置擴散部，并且第三端子可連接到第一使能信號和第二使能信號。開關器件可響應于第一使能信號而將PPD上的第一電荷傳送到浮置擴散部，并且可響應于第二使能信號而將PPD上的第二電荷傳送到浮置擴散部，第二使能信號在第一使能信號之后。輸出電路可輸出基于浮置擴散部上的第一電荷的第一電壓，并且可輸出基于浮置擴散部上的第二電荷的第二電壓，其中，第一電壓可與檢測到的一個或多個光子的飛行時間對應，第二電壓可與灰度圖像對應。

另一示例實施例提供一種圖像傳感器，所述圖像傳感器可包括多個像素的陣列。多個像素的陣列的至少一個像素可包括釘扎光電二極管(PPD)、開關器件和輸出電路。PPD可具有第一端子和第二端子，其中，第二端子可連接到地電壓。開關器件可具有第一端子、第二端子和第三端子，其中，第一端子可連接到PPD的第一端子，第二端子可連接到浮置擴散部，并且第三端子可連接到第一使能信號和第二使能信號。開關器件可響應于第一使能信號而將PPD上的第一電荷傳送到浮置擴散部，并且可響應于第二使能信號而將PPD上的第二電荷傳送到浮置擴散部，第二使能信號在第一使能信號之后。輸出電路可輸出基于浮置擴散部上的第一電荷的第一電壓，并且可輸出基于浮置擴散部上的第二電荷的第二電壓，其中，第一電壓可與檢測到的一個或多個光子的飛行時間對應，第二電壓可與灰度圖像對應。

另一示例實施例提供一種圖像傳感器，所述圖像傳感器可包括多個像素的陣列。多個像素的陣列的至少一個像素可包括電容性器件、開關器件和輸出電路。開關器件可響應于第一使能信號而將電容性器件上的第一電荷傳送到浮置擴散部，并且可響應于第二使能信號而將電容性器件上的第二電荷傳送到浮置擴散部，其中，第二使能信號可在第一使能信號之后。輸出電路可輸出基于浮置擴散部上的第一電荷的第一電壓，并且可輸出基于浮置擴散部上的第二電荷的第二電壓，其中，第一電壓可與檢測到的一個或多個光子的飛行時間對應，第二電壓可與灰度圖像對應。

附圖說明

在下面的部分中，將參照附圖中示出的示例性實施例來描述在此公開的主題的方面，在附圖中：