深度传感器和包括深度传感器的图像检测系统技术方案

提供了深度传感器和包括深度传感器的图像检测系统。深度传感器包括基于感测光生成图像信号的像素。所述像素包括：第一光电晶体管，基于在积分时段期间切换的第一光电栅极信号对第一电荷进行积分；第二光电晶体管，基于在积分时段期间切换的第二光电栅极信号对第二电荷进行积分；第一传输晶体管，基于第一传输栅极信号将第一电荷传输到第一浮置扩散节点；第二传输晶体管，基于第一传输栅极信号将第二电荷传输到第二浮置扩散节点；以及开关，与第一光电晶体管、第二光电晶体管、第一传输晶体管和第二传输晶体管连接。管和第二传输晶体管连接。管和第二传输晶体管连接。

【技术实现步骤摘要】
深度传感器和包括深度传感器的图像检测系统
[0001]本申请基于并要求于2021年7月1日在韩国知识产权局提交的第10
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2021
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0086523号韩国专利申请的优先权，所述韩国专利申请的公开通过引用全部包含于此。


[0002]本公开涉及图像处理和对象距离计算，更具体地，涉及深度传感器和包括深度传感器的图像检测系统。

技术介绍

[0003]包括智能电话的各种电子装置配置有图像传感器。图像传感器可包括电荷耦合器件(CCD)图像传感器或CMOS图像传感器(CIS)。如今，图像传感器可被实现为不仅执行捕获用于显示的外部图像，而且还执行计算对象的距离并识别对象。
[0004]基于飞行时间(TOF)的图像检测系统可被实现为通过使用包括深度传感器的图像传感器来计算感测系统与对象之间的距离。图像检测系统可包括光源。从光源输出的光可被对象反射，反射光可被提供给深度传感器，并且对象的深度可通过使用反射光来计算。然而，深度传感器的内部因素(诸如，对像素的结构的限制)可导致在计算对象的距离时的误差。因此，存在使由于内部因素而引起的误差最小化的需要。

技术实现思路

[0005]本公开的实施例提供通过使与飞行时间(ToF)计算相关的误差最小化并同时降低行驱动器的驱动电流而以低功率进行操作的深度传感器以及包括深度传感器的图像检测系统。
[0006]根据实施例，提供一种深度传感器，所述深度传感器包括被配置为基于感测光生成图像信号的像素。所述像素包括：第一光电晶体管，被配置为基于在积分时段期间切换的第一光电栅极信号对第一电荷进行积分；第二光电晶体管，被配置为基于在积分时段期间切换的第二光电栅极信号对第二电荷进行积分；第一传输晶体管，与第一光电晶体管连接，并被配置为基于第一传输栅极信号将第一电荷传输到第一浮置扩散节点；第二传输晶体管，与第二光电晶体管连接，并被配置为基于第一传输栅极信号将第二电荷传输到第二浮置扩散节点；以及开关，连接到与第一光电晶体管、第二光电晶体管、第一传输晶体管和第二传输晶体管连接的节点，并被配置为控制将要施加到第一光电晶体管、第二光电晶体管、第一传输晶体管和第二传输晶体管的电压。
[0007]根据实施例，提供一种深度传感器，所述深度传感器包括被配置为基于感测光生成图像信号的像素。所述像素包括：第一光电栅极，被配置为接收在积分时段期间切换的第一光电栅极信号，以在光检测区域中对第一电荷进行积分；第二光电栅极，被配置为接收在积分时段期间切换的第二光电栅极信号，以在光检测区域中对第二电荷进行积分；第一传输栅极，设置为沿第一方向与第一光电栅极间隔开，并被配置为接收第一传输栅极信号以将第一电荷传输到第一浮置扩散节点；第二传输栅极，设置为沿背离第一方向的方向与第
二光电栅极间隔开，并被配置为接收第一传输栅极信号以将第二电荷传输到第二浮置扩散节点；以及基底，包括光检测区域、第一浮置扩散节点和第二浮置扩散节点，其中，负电压在积分时段期间被施加到基底。
[0008]根据实施例，提供一种图像检测系统，所述图像检测系统包括：光源，被配置为基于第一时钟信号输出发射光；深度传感器，包括像素并被配置为通过在积分时段期间基于第一时钟信号和与第一时钟信号互补的第二时钟信号感测从对象反射的发射光来生成图像信号；以及处理器，被配置为基于图像信号计算深度传感器与对象之间的距离。所述像素包括：第一光电晶体管，被配置为基于在积分时段期间切换的第一光电栅极信号对第一电荷进行积分；第二光电晶体管，被配置为基于在积分时段期间切换的第二光电栅极信号对第二电荷进行积分；第一传输晶体管，与第一光电晶体管连接，并被配置为基于第一传输栅极信号将第一电荷传输到第一浮置扩散节点；第二传输晶体管，与第二光电晶体管连接，并被配置为基于第一传输栅极信号将第二电荷传输到第二浮置扩散节点；以及开关，连接到与第一光电晶体管、第二光电晶体管、第一传输晶体管和第二传输晶体管连接的节点，并被配置为控制将要施加到第一光电晶体管、第二光电晶体管、第一传输晶体管和第二传输晶体管的电压。
附图说明
[0009]根据以下结合附图的描述，本公开的以上和其他方面以及特征将变得清楚。
[0010]图1是根据实施例的电子装置的框图。
[0011]图2A至图2C是示出根据实施例的像素的示例的示图。
[0012]图3是图2A的像素的时序图。
[0013]图4A和图4B是示出根据实施例的像素的积分操作的示例的示图。
[0014]图5A至图5D是示出根据实施例的像素的操作的示例的示图。
[0015]图6是示出根据实施例的像素的示例的示图。
[0016]图7是示出根据实施例的像素的示例的示图。
[0017]图8是示出根据实施例的像素的示例的示图。
[0018]图9是示出根据实施例的像素的示例的示图。
[0019]图10是示出根据实施例的像素的示例的电路图。
[0020]图11是示出根据实施例的像素的示例的电路图。
具体实施方式
[0021]在下文中，将以本领域技术人员可理解并实践本公开的程度详细且清楚地描述本公开的实施例。
[0022]图1是根据本公开的实施例的图像检测系统的框图。图像检测系统100也可被称为“电子装置”、“电子系统”或“距离检测系统”。例如，电子装置可以是智能电话、平板计算机、数码相机、可穿戴装置或移动装置。图像检测系统100可包括相机110和处理器130。
[0023]相机110可基于飞行时间(ToF，或者TOF)技术将光信号EL发射到对象，可感测从对象反射的光信号RL，并且可感测相机110与对象之间的距离。相机110可包括光控制器111、光源112和深度传感器120。
[0024]光控制器111可在深度传感器120或处理器130的控制下控制光源112。光控制器111可对将要从光源112发射或输出的光信号EL进行调制。光源112可发射由光控制器111调制的光信号EL。例如，调制的光信号EL可具有方波(或脉冲)或正弦波的形状，并且光信号EL可以是红外线、微波、光波或超声波。例如，光源112可包括发光二极管(LED)、激光二极管(LD)或有机发光二极管(OLED)。
[0025]深度传感器120也可被称为“图像传感器”或“TOF传感器”。深度传感器120可包括像素阵列121、行驱动器122、模拟处理电路123、模数转换器(ADC)124、输出缓冲器125和时序控制器126。
[0026]像素阵列121可包括沿行方向和列方向布置的像素PX。像素阵列121可实现在硅基底或半导体基底上。像素PX可将从对象反射的光信号RL转换为电信号。由于深度传感器120与对象之间的距离，入射在像素阵列121上的光信号RL可相对于从光源112输出的光信号EL延迟。在光信号RL和EL之间可存在时间差。像素PX可基于从行驱动器122提供的控制信号来对电荷进行积分、存储、传输或移除。像素PX也可被称为“ToF像素”。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深度传感器，包括：像素，被配置为基于感测光生成图像信号，所述像素包括：第一光电晶体管，被配置为基于在积分时段期间切换的第一光电栅极信号对第一电荷进行积分；第二光电晶体管，被配置为基于在积分时段期间切换的第二光电栅极信号对第二电荷进行积分；第一传输晶体管，与第一光电晶体管连接，并被配置为基于第一传输栅极信号将第一电荷传输到第一浮置扩散节点；第二传输晶体管，与第二光电晶体管连接，并被配置为基于第一传输栅极信号将第二电荷传输到第二浮置扩散节点；以及开关，连接到与第一光电晶体管、第二光电晶体管、第一传输晶体管和第二传输晶体管连接的节点，并被配置为控制将要施加到第一光电晶体管、第二光电晶体管、第一传输晶体管和第二传输晶体管的电压。2.根据权利要求1所述的深度传感器，其中，在积分时段期间，第一光电晶体管被配置为：响应于第一光电栅极信号具有低电平，对第一电荷进行积分，以及响应于第一光电栅极信号具有高电平，沿第一方向传输积分的第一电荷。3.根据权利要求2所述的深度传感器，其中，在积分时段期间，第二光电晶体管被配置为：响应于第二光电栅极信号具有低电平，对第二电荷进行积分，以及响应于第二光电栅极信号具有高电平，沿背离第一方向的方向传输积分的第二电荷。4.根据权利要求3所述的深度传感器，其中，第二光电栅极信号的相位与第一光电栅极信号的相位之间的相位差为180度。5.根据权利要求1所述的深度传感器，其中，第一传输晶体管被配置为：响应于第一传输栅极信号具有高电平，将第一电荷传输到第一浮置扩散节点，以及响应于第一传输栅极信号具有低电平，阻止第一电荷传输到第一浮置扩散节点。6.根据权利要求1所述的深度传感器，其中，第二传输晶体管被配置为：响应于第一传输栅极信号具有高电平，将第二电荷传输到第二浮置扩散节点，以及响应于第一传输栅极信号具有低电平，阻止第二电荷传输到第二浮置扩散节点。7.根据权利要求1所述的深度传感器，其中，开关还被配置为：响应于开关控制信号进行操作，使得负电压在积分时段期间被施加到第一光电晶体管、第二光电晶体管、第一传输晶体管和第二传输晶体管；以及响应于开关控制信号进行操作，使得负电压或接地电压在除了积分时段之外的时段期间被施加到第一光电晶体管、第二光电晶体管、第一传输晶体管和第二传输晶体管。8.根据权利要求1至7中的任一项所述的深度传感器，还包括：溢出晶体管，与第一光电晶体管和第二光电晶体管并联连接，其中，溢出晶体管在除了积分时段之外的时段期间被导通，使得由第一光电晶体管积分的第一电荷和由第二光电晶体管积分的第二电荷被放电。9.根据权利要求1至7中的任一项所述的深度传感器，其中，第一光电栅极信号和第二
光电栅极信号的低电平小于0V。10.根据权利要求1至7中的任一项所述的深度传感器，还包括：第三光电晶体管，串联连接在第一光电晶体管与第二光电晶体管之间，其中，第三光电晶体管被配置为在积分时段期间基于给定电平的第三光电栅极信号对第三电荷进行积分。11.一种深度传感器，包括：像素，被配置为基于感测光生成图像信号，所述像素包括：第一光电栅极，被配置为接收在积分时段期间切换的第一光电栅极信号，以在光检测区域中对第一电荷进行积分；第二光电栅极，被配置为接收在积分时段期间切换的第二光电栅极信号，以在光检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：林政昱，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：