CN111726548B - 图像传感器的像素和图像传感器 - Google Patents

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Abstract

公开图像传感器的像素和图像传感器。所述图像传感器的像素包括钉扎光电二极管(PPD)、开关器件和输出电路。开关器件的第一端子连接到PPD。开关器件的第二端子连接到浮置扩散部(FD)。开关器件的第三端子连接到第一使能信号和第二使能信号。开关器件响应于第一使能信号而将PPD上的第一电荷传送到FD，并且响应于第二使能信号而将PPD上的第二电荷传送到FD。输出电路输出基于第一电荷的第一电压，并且输出基于第二电荷的第二电压，其中，第一电压与一个或多个检测到的光子的飞行时间对应，并且第二电压与灰度图像对应。

Description

图像传感器的像素和图像传感器
本申请要求于2019年3月19日提交的第62/820,833号美国临时专利申请和于2019年5月10日提交的第16/409,767号美国非临时专利申请的优先权权益，所述专利申请的公开通过引用完整地包含于此。
技术领域
在此公开的主题总体涉及用于测距和灰度强度测量的设备和方法，更具体地讲，涉及用于图像传感阵列的同一像素中的直接飞行时间(time-of-flight，TOF)测距和灰度强度测量的设备和方法。
背景技术
如果时间/数字计数器(time-to-digital counter，TDC)布置在传感器阵列的每个像素内部，则现有的用于光检测和测距(LiDAR)的单光子雪崩二极管(SPAD)传感器具有低空间分辨率、低填充因子和高功耗。如果使用单端时间/模拟转换器(single-endedtime-to-analog converter，TAC)代替TDC，则导致低的距离精度。另外，现有的SPAD传感器不提供强度成像能力以及距离信息。
发明内容
示例实施例提供一种图像传感器的像素，所述图像传感器的像素可包括钉扎光电二极管(PPD)、开关器件和输出电路。PPD可具有第一端子和第二端子，其中，第二端子可连接到地电压。开关器件可具有第一端子、第二端子和第三端子，其中，第一端子可连接到PPD的第一端子，第二端子可连接到浮置扩散部，并且第三端子可连接到第一使能信号和第二使能信号。开关器件可响应于第一使能信号而将PPD上的第一电荷传送到浮置扩散部，并且可响应于第二使能信号而将PPD上的第二电荷传送到浮置扩散部，第二使能信号在第一使能信号之后。输出电路可输出基于浮置扩散部上的第一电荷的第一电压，并且可输出基于浮置扩散部上的第二电荷的第二电压，其中，第一电压可与检测到的一个或多个光子的飞行时间对应，第二电压可与灰度图像对应。
另一示例实施例提供一种图像传感器，所述图像传感器可包括多个像素的阵列。多个像素的阵列的至少一个像素可包括钉扎光电二极管(PPD)、开关器件和输出电路。PPD可具有第一端子和第二端子，其中，第二端子可连接到地电压。开关器件可具有第一端子、第二端子和第三端子，其中，第一端子可连接到PPD的第一端子，第二端子可连接到浮置扩散部，并且第三端子可连接到第一使能信号和第二使能信号。开关器件可响应于第一使能信号而将PPD上的第一电荷传送到浮置扩散部，并且可响应于第二使能信号而将PPD上的第二电荷传送到浮置扩散部，第二使能信号在第一使能信号之后。输出电路可输出基于浮置扩散部上的第一电荷的第一电压，并且可输出基于浮置扩散部上的第二电荷的第二电压，其中，第一电压可与检测到的一个或多个光子的飞行时间对应，第二电压可与灰度图像对应。
另一示例实施例提供一种图像传感器，所述图像传感器可包括多个像素的阵列。多个像素的阵列的至少一个像素可包括电容性器件、开关器件和输出电路。开关器件可响应于第一使能信号而将电容性器件上的第一电荷传送到浮置扩散部，并且可响应于第二使能信号而将电容性器件上的第二电荷传送到浮置扩散部，其中，第二使能信号可在第一使能信号之后。输出电路可输出基于浮置扩散部上的第一电荷的第一电压，并且可输出基于浮置扩散部上的第二电荷的第二电压，其中，第一电压可与检测到的一个或多个光子的飞行时间对应，第二电压可与灰度图像对应。
附图说明
在下面的部分中，将参照附图中示出的示例性实施例来描述在此公开的主题的方面，在附图中：
图1描绘根据在此公开的主题的生成测距输出和灰度2D图像输出的像素的示例实施例的框图；
图2描绘根据在此公开的主题的生成测距和灰度2D图像的图1的像素的示例相对信号时序图；
图3描绘根据在此公开的主题的操作像素以生成测距和灰度2D图像的方法的流程图；
图4描绘根据在此公开的主题的生成测距和灰度2D图像的PPD电路的第二示例实施例的框图；
图5描绘根据在此公开的主题的生成测距和灰度2D图像的PPD电路的第三示例实施例；
图6示出根据在此公开的主题的生成测距和灰度2D图像的图5的PPD电路的示例相对信号时序图；
图7描绘根据在此公开的主题的生成测距和灰度2D图像的PPD电路的第四示例实施例；以及
图8描绘根据在此公开的主题的用于图7的PPD电路的飞行时间部分的操作的示例相对信号时序图。
具体实施方式
在以下具体实施方式中，阐述了许多具体细节以提供对公开的透彻理解。然而，本领域技术人员将理解，可在没有这些具体细节的情况下实践公开的方面。在其他实例中，没有详细描述公知的方法、过程、组件和电路，以免模糊在此公开的主题。
贯穿本说明书对“一个实施例”或“实施例”的引用表示结合实施例描述的特定特征、特定结构或特定特性可包括在在此公开的至少一个实施例中。因此，短语“在一个实施例中”或“在实施例中”或“根据一个实施例”(或具有类似含义的其他短语)在贯穿本说明书的各个地方的出现可能不一定都指代同一实施例。此外，特定特征、特定结构或特定特性可在一个或多个实施例中以任何合适的方式组合。在这方面，如在此使用的，词语“示例性”表示“用作示例、实例或说明”。在此描述为“示例性”的任何实施例不应被解释为必然比其他实施例优选或有利。此外，取决于在此讨论的上下文，单数术语可包括相应的复数形式，并且复数术语可包括相应的单数形式。还注意，在此示出和讨论的各种附图(包括组件图)仅用于说明性目的，并且未按比例绘制。类似地，仅出于说明性目的示出了各种波形和时序图。例如，为了清楚，元件中的一些的尺寸可相对于其他元件被夸大。此外，如果认为合适，则在附图中重复附图标记以指示对应的元件和/或类似的元件。
在此使用的术语仅用于描述特定示例性实施例的目的，并且不意图限制要求权利的主题。如在此使用的，除非上下文另外清楚地指示，否则单数形式也意图包括复数形式。还将理解，当术语“包括”和/或“包含”在本说明书中使用时，说明存在陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。如在此使用的，除非明确地如此定义，否则术语“第一”、“第二”等用作它们之后的名词的标记，并且不暗示任何类型的排序(例如，空间、时间、逻辑等)。此外，相同的参考标号可在两个或更多个附图中使用，来表示具有相同或类似功能的部分、组件、块、电路、单元或模块。然而，这种用法仅是为了简化说明和便于讨论；这并不意味着这样的组件或单元的构造或架构细节在所有实施例中是相同的，或者这样的共同引用的部分/模块是实现在此公开的特定实施例的教导的唯一方式。
除非另外定义，否则在此使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本主题所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。还将理解，除非在此明确地如此定义，否则术语(诸如在通用词典中定义的术语)应当被解释为具有与它们在相关领域的上下文中的含义一致的含义，并且将不以理想化或过于形式化的意义来解释。
于2018年1月23日提交的名称为“使用像素中的SPAD+PPD或电容器的用于测距的时间分辨传感器”的第15/878,392号美国专利申请和于2018年9月24日提交的名称为“用于测距和2D灰度成像的时间分辨图像传感器”的第16/140,529号美国专利申请的公开通过引用被完整地包含。
在此公开的主题的一个示例实施例可用于在困难条件(诸如，但不限于，低光线、恶劣天气或强环境光)下为驾驶员提供改善的视觉，并且通过将单光子雪崩二极管(SPAD)电路、逻辑电路和钉扎光电二极管(PPD)电路组合在飞行时间系统的像素中来提供对自主导航系统的性能的改善。这样的系统可提供基于受控电荷传送、光子计数和单端/差分时间/电荷转换(single-ended-to-differential time-to charge conversion)的测距。在一个实施例中，PPD电路可包括多于一个的传输门和多于一个的存储节点。PPD电路还输出灰度强度图像。因为同一PPD电路捕获距离信息和灰度强度信息，所以由于两个图像是对准的，因此不需要两个图像的图像融合。
在一个实施例中，LiDAR图像传感器的像素阵列中的每个像素包括基于SPAD和PPD的时间/电荷转换器(time-to-charge converter，TCC)。可使用同步激光源获得三维(3D)TOF信息。在同步的激光源已经闪烁之后，存储在像素阵列的每个像素中的PPD电路的浮置扩散(FD)节点处的TOF信息以例如光栅扫描方式被读出。当TOF信息被读出时，PPD可被重置，然后用于对环境光进行积分以针对低环境光环境捕获二维(2D)图像。在TOF信息已从FD被读出之后，由PPD检测的2D积分的环境光信号可被传送到FD节点以用于读出。在一个实施例中，第二传输门和第二FD节点可用于2D图像读出，而不是共享由读出的TOF信息使用的同一输出路径。在另一实施例中，基于电容器的TCC电路可用于TOF信息，并且单独的PPD电路可用于2D图像信息。这个示例实施例针对3D图像数据和2D图像数据使用单独的输出路径。
图1描绘根据在此公开的主题的生成测距输出和灰度2D图像输出的像素100的示例实施例的框图。像素100可以是图像阵列(未示出)中的多个其他类似像素中的一个。像素100可包括一个或多个SPAD电路101a至101n、逻辑电路103和PPD电路105。
在一个实施例中，一个或多个SPAD电路101a至101n中的每个可包括SPAD(111a至111n之一)、电阻器(113a至113n之一)、电容器(115a至115n之一)、p型MOSFET晶体管(117a至117n之一)和缓冲器(119a至119n之一)。SPAD可包括阴极和连接到地电位的阳极。电阻器可包括用于接收VSPAD电压的第一端子和连接到SPAD的阴极的第二端子。在另一实施例中，SPAD和电阻器的位置可互换。SPAD可响应于光子。响应于接收到光子，SPAD输出脉冲信号，该脉冲信号从VSPAD电压快速地变为低于SPAD的击穿电压，然后更逐渐地返回到VSPAD电压。
电容器可包括第二端子和连接到SPAD的阴极的第一端子。在可选的实施例中，可省略电容器。p型MOSFET可包括连接到电容器的第二端子的第一S/D端子、用于接收SHUTTER信号的栅极以及用于接收VPIX电压(VDD)的第二S/D端子。缓冲器可包括连接到电容器的第二端子的输入以及可输出与SPAD电路的输出对应的DE信号的反相输出。在可选的实施例中，缓冲器可以是同相的。
逻辑电路103可包括连接到一个或多个SPAD电路101a至101n中的每个的DE信号的输入，并且输出TXEN信号和TXENB信号，TXENB信号可以是TXEN信号的反相。
PPD电路105可包括钉扎光电二极管(PPD)151、第一晶体管152、第二晶体管153、第三晶体管154、第四晶体管155、第五晶体管156、第六晶体管157和第七晶体管158。
PPD 151可暴露于光，并且可包括第二端子和连接到地电位的第一端子。PPD 151可以以类似于电容器的方式存储电荷，并且在一些情况下被称为电容性器件。
第一晶体管152可包括连接到RSTPD信号的栅极端子、连接到VPD电位的第一S/D端子以及连接到PPD 151的第二端子的第二S/D端子。
第二晶体管153可包括连接到TX信号的栅极端子、连接到浮置扩散FD节点的第一S/D端子以及连接到第一晶体管152的第二S/D端子和PPD 151的第二端子的第二S/D端子。浮置扩散FD节点在图1中用电容器符号表示。FD节点与地之间可存在寄生电容，寄生电容在图1中未指示。在一个实施例中，物理电容也可连接在FD节点与地之间。
第三晶体管154可包括连接到FD节点和第二晶体管153的第一S/D端子的栅极端子、连接到VPIX电压的第一S/D端子以及第二S/D端子。第三晶体管154可操作以将FD节点上的电荷转换为第三晶体管154的第二S/D端子处的电压。第四晶体管155可包括连接到RST信号的栅极端子、连接到VPIX电压的第一S/D端子以及连接到FD节点和第二晶体管153的第一S/D端子的第二S/D端子。
第五晶体管156可包括连接到TXEN信号的栅极端子、连接到VTX信号的第一S/D端子以及连接到第二晶体管153的栅极端子的第二S/D端子。第六晶体管157可包括连接到TXENB信号的栅极端子、连接到地电位的第一S/D端子以及连接到第二晶体管153的栅极端子和第五晶体管156的第二S/D端子的第二S/D端子。第七晶体管158可包括连接到SEL信号的栅极端子、连接到第三晶体管154的第二S/D端子的第一S/D端子以及连接到像素输出线PIXOUT1的第二S/D端子。
图2描绘根据在此公开的主题的生成测距和灰度2D图像的像素100的示例相对信号时序图200。最初，RST信号也变高，这允许第四晶体管155将VPIX电压传导到FD节点，以重置FD节点。PPD 151被重置为0V。
在SHUTTER信号变高之后，光脉冲在延迟Tdly之后被发送。当SHUTTER信号为高有效时，TXEN信号有效，并且VTX信号通过第五晶体管156，从而使TX信号有效。TX信号调制施加到第二晶体管153的栅极的电压，使得从PPD传送到浮置扩散FD节点的电荷成为时间的函数。当检测事件DE发生时，TXEN信号变为无效，TX信号也变为无效。光脉冲被发射时与检测事件DE之间的时间是飞行时间Ttof。正从PPD 151传送到FD节点的电荷停止。当TXENB信号变为有效时，地电压连接到第三晶体管153的栅极。
当SHUTTER信号结束时，TX信号变为无效，并且与FD节点上的电荷电平相关联的电压对应于可从PIXOUT1输出线读出的光脉冲的Ttof。SHUTTER信号有效的时间是Tsh。对应于飞行时间的电荷电平的电压从PIXOUT1输出线输出。只要第二晶体管153在有效的SHUTTER信号期间以线性模式操作，从像素到像素的VTX信号的斜率的变化就不会引起测距误差。
在Ttof电压已经从PIXOUT1输出线读出之后，RSTPD信号变高，将PPD151上的电荷重置为高(3V)。RST信号也变为高，以重置FD节点上的电荷电平。TXEN信号在PPD 151已经被重置之后的灰度积分时间Tgs变高，使得已经在积分时间Tgs期间对接收的光进行积分的PPD151上的电荷电平被传送到FD节点。FD节点上的电荷对应于在像素处接收的灰度图像强度，该灰度图像强度可作为常规2D图像从PIXOUT1输出线读出。
图3描绘根据在此公开的主题的操作像素以生成测距和灰度2D图像的方法300的流程图。该方法开始于步骤301。在步骤302，生成有效快门信号。在步骤303，在有效快门信号期间检测入射在至少一个SPAD电路上的一个或多个光子(检测事件DE)，在有效快门信号期间，一个或多个检测的光子已经从对象反射。在步骤304，基于检测事件DE生成输出信号。在步骤305，基于针对检测事件DE的输出信号生成第一使能信号TXEN和第二使能信号TXENB。在一个实施例中，第一使能信号响应于有效快门信号的开始而变为有效，并且响应于输出信号而变为无效，并且第二使能信号响应于输出信号而变为有效，并且响应于有效快门信号的结束而变为无效。
在步骤306，电容性器件SC上的电荷基于第一使能信号有效而被传送到浮置扩散FD节点，以在浮置扩散FD节点上形成第一电荷。在步骤307，在PIXOUT输出线上输出第一电荷作为与一个或多个检测的光子的飞行时间对应的电压。在步骤308，重置PPD 151。在步骤309，在灰度积分时间Tgs内对由PPD 151接收的环境光积分，以在PPD 151上生成与在像素处接收的图像的灰度强度对应的第二电荷电平。在步骤310，将第二电荷电平传送到浮置扩散FD节点，并且将第二电荷电平作为与在像素处接收的图像的灰度强度对应的电压在PIXOUT输出线上输出。该方法结束于步骤311。
图4描绘根据在此公开的主题的生成测距和灰度2D图像的PPD电路405的第二示例实施例的框图。PPD电路405与图1的PPD电路105的不同之处在于包括用于读出灰度强度值的单独路径。灰度强度值不是从PIXOUT1输出线被输出，而是通过单独的PIXOUT2输出线被输出。此外，施加到晶体管401的栅极的TX2信号变高，以将已经在积分时间Tgs期间对接收的光进行积分的PPD 151上的灰度电荷电平传送到第二浮置扩散FD2节点。第二浮置扩散FD2节点在图4中用电容器符号表示。第二浮置扩散FD2节点上的电荷对应于在像素处接收的灰度图像强度，该灰度图像强度可使用晶体管402和403从PIXOUT2输出线读出。PPD电路405的操作类似于图2中所示的时序图。
图5描绘根据在此公开的主题的生成测距和灰度2D图像的PPD电路505的第三示例实施例。PPD电路505与图1的PPD电路105的不同之处在于包括存储扩散SD节点和晶体管501。图6示出了根据在此公开的主题的生成测距和灰度2D图像的PPD电路500的示例相对信号时序图600。
图7描绘根据在此公开的主题的生成测距和灰度2D图像的PPD电路705的第四示例实施例。第四PPD电路705可包括电容性器件SC、第一晶体管751、第二晶体管753、第三晶体管755、第四晶体管757、第五晶体管759、第六晶体管761、第七晶体管763、第八晶体管765、第九晶体管767、第十晶体管769、第十一晶体管771、第十二晶体管773和第十三晶体管775。
电容性器件SC可包括第二端子和连接到地电位的第一端子。电容性器件SC可以以类似于电容器的方式存储电荷。在一个实施例中，电容性器件可以是电容器。在另一实施例中，电容性器件可以是可被覆盖使得其不响应于光的PPD。在任一实施例中，电容性器件SC可用作时间/电荷转换器的一部分。电容性器件SC可包括一个或多个PPD。
第一晶体管751可包括连接到RST信号的栅极端子、连接到地电位的第一S/D端子以及连接到电容性器件SC的第二端子的第二S/D端子。第二晶体管753可包括连接到TXA信号的栅极端子、连接到第一浮置扩散FD1节点的第一S/D端子以及连接到第一晶体管751的第二S/D端子和电容性器件SC的第二端子的第二S/D端子。第一浮置扩散FD1节点在图7中用电容器符号表示。FD1节点与地之间可存在寄生电容(在图7中未指示)。在一个实施例中，物理电容也可连接在FD1节点与地之间。
第三晶体管755可包括连接到FD1节点和第二晶体管753的第一S/D端子的栅极端子、连接到VPIX电压的第一S/D端子以及第二S/D端子。第三晶体管755可操作以将FD1节点上的电荷转换为第三晶体管755的第二S/D端子处的电压。第四晶体管757可包括连接到RST信号的栅极端子、连接到VPIX电压的第一S/D端子以及连接到FD1节点和第二晶体管753的第一S/D端子的第二S/D端子。
第五晶体管759可包括连接到TXEN信号的栅极端子、连接到VTX信号的第一S/D端子以及连接到第二晶体管753的栅极端子的第二S/D端子。第六晶体管761可包括连接到TXENB信号的栅极端子、连接到地电位的第一S/D端子以及连接到第二晶体管753的栅极端子和第五晶体管759的第二S/D端子的第二S/D端子。
第七晶体管763可包括连接到SEL信号的栅极端子、连接到第三晶体管755的第二S/D端子的第一S/D端子以及连接到像素输出线PIXA的第二S/D端子。第八晶体管765可包括连接到TXB信号的栅极端子、连接到第二浮置扩散FD2节点的第一S/D端子以及连接到第一晶体管751的第二S/D端子、电容性器件SC的第二端子和第二晶体管753的第二S/D端子的第二S/D端子。第二浮置扩散FD2节点在图7中用电容器符号表示。FD2节点与地之间可存在寄生电容(在图7中未指示)。在一个实施例中，物理电容也可连接在FD2节点与地之间。
第九晶体管767可包括连接到FD2节点和第八晶体管765的第一S/D端子的栅极端子、连接到VPIX电压的第一S/D端子以及第二S/D端子。第九晶体管767可操作以将FD2节点上的电荷转换为第九晶体管767的第二S/D端子处的电压。第十晶体管769可包括连接到RST信号的栅极端子、连接到VPIX电压的第一S/D端子以及连接到第九晶体管767的栅极端子、第二浮置扩散FD2节点和第八晶体管765的第一S/D端子的第二S/D端子。
第十一晶体管771可包括连接到TXENB信号的栅极端子、连接到VTX信号的第一S/D端子、以及连接到第八晶体管765的栅极端子的第二S/D端子。第十二晶体管773可包括连接到TXEN信号的栅极端子、连接到地电位的第一S/D端子、以及连接到第八晶体管765的栅极端子和第十一晶体管771的第二S/D端子的第二S/D端子。第十三晶体管775可包括连接到SEL信号的栅极端子、连接到第九晶体管767的第二S/D端子的第一S/D端子、以及连接到像素输出线PIXB的第二S/D端子。
PPD电路705还包括用于灰度强度测量的单独的PPD。也就是说，PPD电路705还可包括图1中的PPD电路105的大部分组件，并且以类似的方式进行操作以测量灰度强度。PPD电路705的PPD 151与电容性器件SC分离。
图8描绘根据在此公开的主题的PPD电路700的飞行时间部分的操作的示例相对信号时序图800。在图8的信号时序图中，TXENB信号是TXEN信号的反相。当SHUTTER信号为高有效时，TXEN信号有效，并且VTX信号通过第五晶体管759，从而使TXA信号有效。电容性器件SC上的电荷通过第二晶体管753传送到FD1节点。同时，地电位通过第十二晶体管773，这使得TXB信号无效。
当检测事件DE发生时，TXEN信号变为无效并且TXENB信号变为有效。当TXEN信号变为无效时，TXA信号也变为无效，并且电荷停止通过第二晶体管753从电容性器件SC传送到FD1节点。当TXENB信号变为有效时，TXB信号变为有效，并且电荷通过第八晶体管765从电容性器件SC被传送到FD2节点。
当SHUTTER信号结束时，TXB信号变为无效，并且电荷停止通过第八晶体管765从电容性器件SC传送到FD2节点。与FD1节点和FD2节点上的电荷相关联的相应电压从PIXA输出线和PIXB输出线被读出。
应注意，只要第二晶体管753(TXA)和第八晶体管765(TXB)在有效SHUTTER信号期间以线性模式进行操作，从像素到像素的VTX信号的斜率的变化和电容性器件SC的电容的变化就不引起测距误差。
如本领域技术人员将认识到的，在此描述的创新构思可在宽的应用范围上修改和变化。因此，要求权利的主题的范围不应限于以上讨论的具体示例性教导中的任意一个，而是由所附权利要求限定。

Claims (20)

1.一种图像传感器的像素，包括：
钉扎光电二极管PPD，具有第一端子和第二端子，第二端子连接到地电压；
开关器件，具有第一端子、第二端子和第三端子，开关器件的第一端子连接到PPD的第一端子，开关器件的第二端子连接到浮置扩散部，并且开关器件的第三端子连接到第一使能信号和第二使能信号，开关器件响应于第一使能信号而将PPD上的第一电荷传送到浮置扩散部，并且响应于第二使能信号而将PPD上的第二电荷传送到浮置扩散部，第二使能信号在第一使能信号之后；以及
输出电路，输出基于浮置扩散部上的第一电荷的第一电压，并且输出基于浮置扩散部上的第二电荷的第二电压，第一电压与检测到的一个或多个光子的飞行时间对应，第二电压与灰度图像对应。
2.根据权利要求1所述的像素，还包括：
至少一个单光子雪崩二极管SPAD，每个SPAD被配置为响应于在有效快门信号期间检测到入射在SPAD上的所述一个或多个光子来生成输出信号，所述一个或多个光子从对象反射；以及
逻辑电路，连接到所述至少一个SPAD的输出信号，逻辑电路用于生成第一使能信号，第一使能信号响应于有效快门信号的开始而有效，并且响应于所述至少一个SPAD的输出信号而无效。
3.根据权利要求1所述的像素，其中，输出电路通过同一信号路径输出第一电压和第二电压。
4.根据权利要求3所述的像素，其中，浮置扩散部包括第一浮置扩散部，
所述像素还包括：存储浮置扩散部，位于PPD的第二端子与第一浮置扩散部之间。
5.根据权利要求1所述的像素，其中，输出电路包括输出第一电压的第一信号路径和输出第二电压的第二信号路径。
6.根据权利要求5所述的像素，其中，开关器件包括第一晶体管和第二晶体管，并且浮置扩散部包括第一浮置扩散部和第二浮置扩散部，并且
其中，第一晶体管响应于第一使能信号而将PPD上的第一电荷传送到第一浮置扩散部，并且
其中，第二晶体管包括第一端子、第二端子和第三端子，第二晶体管的第一端子连接到PPD的第一端子，第二晶体管的第二端子连接到第二浮置扩散部，并且第二晶体管的第三端子连接到第二使能信号，第二晶体管响应于第二使能信号而将PPD上的第二电荷传送到第二浮置扩散部。
7.一种图像传感器，包括：
多个像素的阵列，至少一个像素包括：
钉扎光电二极管PPD；
开关器件，响应于第一使能信号而将PPD上的第一电荷传送到浮置扩散部，并且响应于第二使能信号而将PPD上的第二电荷传送到浮置扩散部，第二使能信号在第一使能信号之后；以及
输出电路，输出基于浮置扩散部上的第一电荷的第一电压，并且输出基于浮置扩散部上的第二电荷的第二电压，第一电压与检测到的一个或多个光子的飞行时间对应，第二电压与灰度图像对应。
8.根据权利要求7所述的图像传感器，其中，PPD包括第一端子和第二端子，第二端子连接到地电压，并且
其中，开关器件包括第一端子、第二端子和第三端子，开关器件的第一端子连接到PPD的第一端子，开关器件的第二端子连接到浮置扩散部，并且开关器件的第三端子连接到第一使能信号和第二使能信号。
9.根据权利要求8所述的图像传感器，还包括：
至少一个单光子雪崩二极管SPAD，每个SPAD被配置为响应于在有效快门信号期间检测到入射在SPAD上的所述一个或多个光子来生成输出信号，所述一个或多个光子从对象反射；以及
逻辑电路，连接到所述至少一个SPAD的输出信号，逻辑电路用于生成第一使能信号，第一使能信号响应于有效快门信号的开始而有效，并且响应于所述至少一个SPAD的输出信号而无效。
10.根据权利要求8所述的图像传感器，其中，输出电路通过同一信号路径输出第一电压和第二电压。
11.根据权利要求10所述的图像传感器，其中，浮置扩散部包括第一浮置扩散部，
所述至少一个像素还包括：存储浮置扩散部，位于PPD的第二端子与第一浮置扩散部之间。
12.根据权利要求7所述的图像传感器，其中，输出电路包括输出第一电压的第一信号路径和输出第二电压的第二信号路径。
13.根据权利要求12所述的图像传感器，其中，开关器件包括第一晶体管和第二晶体管，浮置扩散部包括第一浮置扩散部和第二浮置扩散部，并且
其中，第一晶体管响应于第一使能信号而将PPD上的第一电荷传送到第一浮置扩散部，并且
其中，第二晶体管包括第一端子、第二端子和第三端子，第二晶体管的第一端子连接到PPD的第一端子，第二晶体管的第二端子连接到第二浮置扩散部，并且第二晶体管的第三端子连接到第二使能信号，第二晶体管响应于第二使能信号而将PPD上的第二电荷传送到第二浮置扩散部。
14.一种图像传感器，包括：
多个像素的阵列，至少一个像素包括：
电容性器件；
开关器件，响应于第一使能信号而将电容性器件上的第一电荷传送到浮置扩散部，并且响应于第二使能信号而将电容性器件上的第二电荷传送到浮置扩散部，第二使能信号在第一使能信号之后；以及
输出电路，输出基于浮置扩散部上的第一电荷的第一电压，并且输出基于浮置扩散部上的第二电荷的第二电压，第一电压与检测到的一个或多个光子的飞行时间对应，第二电压与灰度图像对应。
15.根据权利要求14所述的图像传感器，其中，电容性器件包括第一端子和第二端子，第二端子连接到地电压，并且
其中，开关器件包括第一端子、第二端子和第三端子，开关器件的第一端子连接到电容性器件的第一端子，开关器件的第二端子连接到浮置扩散部，并且开关器件的第三端子连接到第一使能信号和第二使能信号。
16.根据权利要求15所述的图像传感器，还包括：
至少一个单光子雪崩二极管SPAD，每个SPAD被配置为响应于在有效快门信号期间检测到入射在SPAD上的所述一个或多个光子来生成输出信号，所述一个或多个光子从对象反射；以及
逻辑电路，连接到所述至少一个SPAD的输出信号，逻辑电路用于生成第一使能信号，第一使能信号响应于有效快门信号的开始而有效，并且响应于所述至少一个SPAD的输出信号而无效。
17.根据权利要求15所述的图像传感器，其中，输出电路通过同一信号路径输出第一电压和第二电压。
18.根据权利要求17所述的图像传感器，其中，浮置扩散部包括第一浮置扩散部，
所述至少一个像素还包括：存储浮置扩散部，位于电容性器件的第二端子与第一浮置扩散部之间。
19.根据权利要求14所述的图像传感器，其中，输出电路包括输出第一电压的第一信号路径和输出第二电压的第二信号路径。
20.根据权利要求19所述的图像传感器，其中，开关器件包括第一晶体管和第二晶体管，浮置扩散部包括第一浮置扩散部和第二浮置扩散部，并且电容性器件包括第一钉扎光电二极管PPD和第二PPD，并且
其中，第一晶体管响应于第一使能信号而将第一PPD上的第一电荷传送到第一浮置扩散部，并且
其中，第二晶体管包括第一端子、第二端子和第三端子，第二晶体管的第一端子连接到第二PPD的第一端子，第二晶体管的第二端子连接到第二浮置扩散部，并且第二晶体管的第三端子连接到第二使能信号，第二晶体管响应于第二使能信号而将第二PPD上的第二电荷传送到第二浮置扩散部。
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