具有飞行时间像素单元的图像传感器及其方法与流程

本公开大体上涉及图像传感器，且特定来说，但非排他地，涉及cmos图像传感器及其应用。

背景技术：

1、随着三维(3d)应用的流行度在例如成像、电影、游戏、计算机、用户接口、面部识别、对象识别、增强现实、深度或距离检测或测量及类似者的领域中持续增长，对3d相机的兴趣正在增加。创建3d图像的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，可对图像中的对象进行三角测量以创建3d图像或以其它方式确定图像传感器与对象之间的距离。三角测量技术的一个缺点是难以使用小型装置创建3d图像，因为每一相机之间必须存在最小分离距离以便创建3d图像。另外，此技术是复杂的，且因此需要显著的计算机处理能力以便实时创建3d图像。

2、对于需要实时获取3d图像的应用，有时使用基于飞行时间测量的主动深度成像系统。飞行时间相机通常采用将光引导到对象的光源、检测从对象反射的光的传感器及基于光往返于对象所花费的往返时间来计算到对象的距离的处理单元。

技术实现思路

1、根据本公开的方面，提供一种图像传感器。所述图像传感器包括：多个像素，其经布置成行及列以形成像素阵列，其中包含在所述多个像素中的每一像素对应于所述像素阵列的重复单元，所述重复单元包含响应于入射光而累积电荷的光电二极管、经配置以接收所述电荷的浮动扩散区及经配置以选择性地将所述电荷从所述光电二极管转移到所述浮动扩散区的转移栅极；多个光谱滤光器，其用于将所述多个像素配置为可见像素或不可见像素；多条成像控制线，其耦合到所述可见像素中的每一者的所述转移栅极，以将所述可见像素配置为成像像素；及多条飞行时间控制线，其耦合到所述不可见像素中的每一者的所述转移栅极，以将所述不可见像素配置为飞行时间像素单元。

2、根据本公开的另一方面，提供一种成像系统。所述成像系统包括：多个像素，其经布置成行及列以形成像素阵列，其中包含在所述多个像素中的每一像素对应于所述像素阵列的重复单元，所述重复单元包含响应于入射光而累积电荷的光电二极管、经配置以接收所述电荷的浮动扩散区及经配置以选择性地将所述电荷从所述光电二极管转移到所述浮动扩散区的转移栅极；多个光谱滤光器，其用于将所述多个像素配置为可见像素或不可见像素；及控制器，其耦合到所述多个像素以控制所述成像系统的操作，所述控制器包含存储指令的逻辑，所述指令在由所述控制器执行时使所述成像系统执行操作，所述操作包括：通过将飞行时间信号序列施加到包含在所述不可见像素中的所述转移栅极来驱动所述不可见像素作为具有多个抽头的飞行时间像素单元以用于生成深度信息，其中包含在所述飞行时间像素单元中的第一飞行时间像素单元包含包含在所述不可见像素中的第一不可见像素及第二不可见像素，且其中包含在所述可见像素中的第一可见像素定位于所述第一不可见像素与所述第二不可见像素之间。

3、根据本公开的又一方面，提供一种图像传感器。所述图像传感器包括：多个像素，其经布置成行及列以形成像素阵列，其中包含在所述多个像素中的每一像素对应于重复单元，所述重复单元包含响应于入射光而累积电荷的光电二极管、经配置以接收所述电荷的浮动扩散区及经配置以选择性地将所述电荷从所述光电二极管转移到所述浮动扩散区的转移栅极，其中所述多个像素包含第一成像像素、第二成像像素、第一飞行时间像素及第二飞行时间像素，其中的每一者定位于包含在所述行中的第一行中；与所述第一行相关联的第一成像控制线，其中所述第一成像控制线耦合到所述第一成像像素及所述第二成像像素两者的所述转移栅极；与所述第一行相关联的第一飞行时间控制线，其中所述第一飞行时间控制线耦合到所述第一飞行时间像素的所述转移栅极；及与所述第一行相关联的第二飞行时间控制线，其中所述第二飞行时间控制线耦合到所述第二飞行时间像素的所述转移栅极，其中所述第一飞行时间像素及所述第二飞行时间像素包含在第一飞行时间像素单元中。

1.一种图像传感器，其包括：

2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述飞行时间像素单元中的每一者包含所述不可见像素中的两者或更多者，以将所述飞行时间像素单元配置为多抽头飞行时间像素单元，且其中包含在所述飞行时间像素单元中的每一者中的所述不可见像素中的所述两者或更多者通过所述可见像素中的相应者而彼此分离。

3.根据权利要求1所述的图像传感器，其中包含在所述飞行时间像素单元中的第一飞行时间像素单元包含定位于包含在所述行中的第一行中的第一不可见像素及第二不可见像素，且其中所述成像像素包含定位于所述第一行内的第一可见像素及第二可见像素，且其中所述第一可见像素安置在所述第一不可见像素与所述第二不可见像素之间。

4.根据权利要求3所述的图像传感器，其中所述多条飞行时间控制线包含与所述第一行相关联且耦合到所述第一不可见像素的所述转移栅极的第一飞行时间控制线及与所述第一行相关联且耦合到所述第二不可见像素的所述转移栅极的第二飞行时间控制线。

5.根据权利要求4所述的图像传感器，其中所述多条成像控制线包含与所述第一行相关联且耦合到所述第一可见像素及所述第二可见像素两者的所述转移栅极的第一成像控制线，且其中所述第一成像控制线邻近所述第一飞行时间控制线或所述第二飞行时间控制线中的至少一者。

6.根据权利要求4所述的图像传感器，其进一步包括控制器，所述控制器经配置以通过经由所述第一飞行时间控制线将第一相位调制信号施加到所述第一不可见像素的所述转移栅极且经由所述第二飞行时间控制线将第二相位调制信号施加到所述第二不可见像素来控制所述第一飞行时间像素单元的操作，其中所述第一相位调制信号相对于所述第二相位调制信号异相。

7.根据权利要求3所述的图像传感器，其中所述行进一步包含第二行及第三行，其中所述第二行邻近所述第一行及所述第三行安置且安置在所述第一行与所述第三行之间，其中所述第一飞行时间像素单元进一步包含布置在所述第三行中的第三不可见像素及第四不可见像素。

8.根据权利要求7所述的图像传感器，其中所述第三不可见像素及所述第四不可见像素通过定位在所述第三行中的所述可见像素中的一者而彼此分离，且其中所述第一不可见像素及所述第三不可见像素定位在包含于所述列中的同一列中。

9.根据权利要求1所述的图像传感器，其中包含在所述多个像素中的每一像素进一步包含耦合在电压源与所述光电二极管之间的全局快门晶体管。

10.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述多条成像控制线及所述多条飞行时间控制线逐行耦合到所述像素阵列。

11.一种成像系统，其包括：

12.根据权利要求11所述的成像系统，其中所述逻辑包括包含在所述飞行时间信号序列中的额外指令，所述额外指令在由所述控制器执行时使所述成像系统执行进一步操作，所述进一步操作包括：

13.根据权利要求11所述的成像系统，其中所述第一可见像素、所述第一不可见像素及所述第二不可见像素各自定位在包含于所述行中的第一行中，其中所述不可见像素包含定位在与所述第一行不同的同一行中的第三不可见像素及第四不可见像素，其中所述第三不可见像素及所述第四不可见像素包含在所述第一飞行时间像素单元中，其中包含在所述可见像素中的第二可见像素定位在所述同一行内且进一步安置在所述第三不可见像素与所述第四不可见像素之间。

14.根据权利要求13所述的成像系统，其中所述逻辑包括包含在所述飞行时间信号序列中的额外指令，所述额外指令在由所述控制器执行时使所述成像系统执行进一步操作，所述进一步操作包括：

15.根据权利要求11所述的成像系统，其中所述逻辑包含额外指令，所述额外指令在由所述控制器执行时使所述成像系统执行进一步操作，所述进一步操作包括：

16.根据权利要求15所述的成像系统，其中所述逻辑包含额外指令，所述额外指令在由所述控制器执行时使所述成像系统执行进一步操作，所述进一步操作包括：

17.根据权利要求15所述的成像系统，其中所述逻辑包含额外指令，所述额外指令在由所述控制器执行时使所述成像系统执行进一步操作，所述进一步操作包括：

18.根据权利要求15所述的成像系统，其中所述逻辑包含额外指令，所述额外指令在由所述控制器执行时使所述成像系统执行进一步操作，所述进一步操作包括：

19.根据权利要求11所述的成像系统，其中所述逻辑包含额外指令，所述额外指令在由所述控制器执行时使所述成像系统执行进一步操作，所述进一步操作包括：

20.一种图像传感器，其包括：

21.根据权利要求20所述的图像传感器，其进一步包括：