[发明专利]图像感测装置

说明书

图像感测装置包括：像素阵列，其包括以行和列布置的多个单位像素。每个单位像素包括光电转换元件、循环栅、传输栅和漏极节点。光电转换元件通过执行入射光的光电转换而产生光电荷。循环栅位于光电转换元件的侧部，接收循环控制信号，并基于循环控制信号使光电荷在光电转换元件内沿预定方向移动。传输栅分别位于两个相邻的循环栅之间，接收传输控制信号，并基于传输控制信号向浮置扩散区域传输光电荷。漏极节点位于循环栅的与光电转换元件相对的侧部，并接收漏极电压。漏极节点包括由在第一方向上布置的两个相邻的单位像素共享的第一漏极节点和由在第二方向上布置的两个相邻的单位像素共享的第二漏极节点。

技术领域

本专利文档中公开的技术和实现总体上涉及图像感测装置。

背景技术

图像传感器是用于将光学图像转换成电信号的装置。随着车辆、医疗、计算机和通信工业的最新发展，在诸如数码相机、便携式摄像机、个人通信系统(PCS)、视频游戏机、监控相机、微型医疗相机、机器人等的各种装置中，对高性能图像传感器的需求正在增长。

为了使用图像传感器获取三维(3D)图像，需要3D图像的颜色信息以及目标对象与图像传感器之间的距离(或深度)。

用于获取关于目标对象与图像传感器之间的距离的信息的方法可以分为被动方法和主动方法。

被动方法可以在不向目标对象发射光的情况下仅使用目标对象的图像信息来计算目标对象与图像传感器之间的距离。被动方法可以应用于立体相机。

主动方法可以分类为三角测量法、飞行时间(TOF)法等。在已经从与图像传感器间隔开预定距离的光源(例如，激光源)发射光之后，三角测量法可以感测从目标对象反射的光，并且可以使用感测结果来计算目标对象与图像传感器之间的距离。在已经从光源向目标对象发射光之后，TOF法可以测量光从目标对象反射并返回到图像传感器的持续时间，使得TOF法可以使用测量结果计算目标对象与图像传感器之间的距离。

发明内容

所公开的技术的各种实施方式涉及具有改善的操作特性的图像感测装置。

根据所公开的技术的实施方式，图像感测装置可以包括：像素阵列，其包括以行和列布置的多个单位像素。多个单位像素中的每个可以包括：光电转换元件，其被配置为响应于入射光而执行光电转换并产生与入射光相对应的光电荷；循环栅(circulation gate)，其位于光电转换元件的侧部并被配置为接收循环控制信号并基于循环控制信号使光电荷在光电转换元件内沿预定方向移动；传输栅(transfer gate)，每个位于两个相邻的循环栅之间，并被配置为接收传输控制信号，并基于传输控制信号向浮置扩散区域传输光电荷；以及漏极节点，其位于循环栅的与光电转换元件相对的侧部，并被配置为接收漏极电压。漏极节点包括由在第一方向上布置的两个相邻单位像素共享的第一漏极节点和由在垂直于第一方向的第二方向上布置的两个相邻单位像素共享的第二漏极节点。

根据所公开的技术的另一实施方式，图像感测装置可以包括：多个光电转换元件，其被配置为通过入射光的光电转换来产生与入射光相对应的光电荷，并且被布置为使得光电转换元件在第一方向和垂直于第一方向的第二方向上彼此间隔开预定距离；多个公共漏极节点，其位于在第一方向或第二方向上布置的两个相邻的光电转换元件之间；多个循环栅，每个位于公共漏极节点之一和光电转换元件之一之间；以及多个传输栅，其位于每个光电转换元件在第三方向和垂直于第三方向的第四方向上的角部。

根据所公开的技术的又一实施方式，图像感测装置可以包括：光源，其被配置为向目标对象发射光；像素阵列，其包括多个单位像素，每个单位像素被配置为通过执行从目标对象反射的入射光的光电转换来产生像素信号；以及控制电路，其与光源和像素阵列通信，并被配置为控制光源和单位像素的操作，并获得基于距目标对象的距离的时间延迟。控制电路可以还被配置为控制单位像素以使得：(1)在每个单位像素中产生的电子沿顺时针或逆时针方向移动，并且(2)在两个相邻的单位像素中电子的移动方向彼此相反。