CN113050065A - 包括光源和ToF传感器的电子装置、和LIDAR系统 - Google Patents

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Abstract

提供了包括光源和飞行时间传感器的电子装置、和光检测和测距系统。电子装置包括：飞行时间(ToF)传感器，其包括像素阵列；光源，其发射光信号；和光学装置，其将光信号投射到对象的分别与包括像素阵列的像素的多个像素块相对应的区域。每个像素包括多个抽头，每个抽头包括光电晶体管、与光电晶体管连接的第一传输晶体管、与第一传输晶体管连接的存储元件、与存储元件连接的第二传输晶体管、与第二传输晶体管连接的浮置扩散区和与浮置扩散区连接的读出电路。溢出晶体管与光电晶体管相邻设置并与电源电压连接。

Description

包括光源和ToF传感器的电子装置、和LIDAR系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年12月27日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2019-0176379的优先权的权益，该申请的公开以引用方式全文并入本文中。
技术领域
本发明构思在此涉及包括光源和飞行时间(time of flight,ToF)传感器的电子装置、和LIDAR系统。
背景技术
当前，光检测和测距(light detection and ranging,LIDAR)(称为Lidar,LiDAR,或LADAR)被用于各种领域，例如自动驾驶、安全性、传感器和监视。实施LIDAR系统的电子装置可包括飞行时间(ToF)传感器，由此光源可向对象发射光信号，并且光信号可从对象反射。ToF传感器可通过测量从光源发射然后从对象反射的光信号的到达时间来计算深度传感器与对象之间的距离。由于包括光源和ToF传感器两者的电子装置的功率有限，因此LIDAR系统能够感测的距离可能受到限制。
发明内容
本发明构思在此涉及包括光源和ToF传感器的电子装置、以及LIDAR系统。
本发明构思的实施例提供了一种电子装置，该电子装置包括：飞行时间(ToF)传感器，其包括像素阵列；光源，其被配置为发射光信号；和光学装置，其被配置为将所述光信号投射到对象的区域，所述区域分别与包括像素阵列的各像素的多个像素块相对应。所述像素中的每个像素包括：多个抽头，每个抽头包括光电晶体管、与所述光电晶体管连接的第一传输晶体管、与所述第一传输晶体管连接的存储元件、与所述存储元件连接的第二传输晶体管、与所述第二传输晶体管连接的浮置扩散区和与所述浮置扩散区连接的读出电路；和溢出晶体管，其与所述光电晶体管相邻设置并与电源电压连接，所述溢出晶体管被配置为从所述光电晶体管去除电荷。
本发明构思的实施例还提供一种电子装置，该电子装置包括:飞行时间(ToF)传感器，其包括像素阵列；光源，其被配置为发射第一光信号和第二光信号；和光学装置，其被配置为将所述第一光信号投射到对象的与所述像素阵列的第一像素块相对应的第一区域，并将所述第二光信号投射到所述对象的与所述像素阵列的第二像素块相对应的第二区域。所述第一像素块的像素沿第一方向布置，所述第二像素块的像素沿所述第一方向布置，并且所述第一像素块和所述第二像素块沿第二方向布置。每个像素包括：多个抽头，每个抽头包括光电晶体管、与所述光电晶体管连接的第一传输晶体管、与所述第一传输晶体管连接的存储元件、与所述存储元件连接的第二传输晶体管、与所述第二晶体管连接的浮置扩散区和与所述浮置扩散区连接的读出电路；和溢出晶体管，其与所述光电晶体管相邻设置并与电源电压连接，所述溢出晶体管被配置为从所述光电晶体管去除电荷。
本发明构思的实施例还提供一种光检测和测距(LIDAR)系统，该系统包括：光源，其被配置为发射光信号；光学装置，其被配置为控制所述光信号的投射方向并以具有受控的投射方向的光信号扫描对象；飞行时间(ToF)传感器，其包括像素阵列，该像素阵列包括多个像素块，所述多个像素块基于扫描的方向对从所述对象反射的所述光信号进行解调。所述多个像素块的像素中的每个像素包括：多个抽头，每个抽头包括光电晶体管、与所述光电晶体管连接的第一传输晶体管、与所述第一传输晶体管连接的存储元件、与所述存储元件连接的第二传输晶体管、与所述第二传输晶体管连接的浮置扩散区和与所述浮置扩散区连接的读出电路；和溢出晶体管，其与所述光电晶体管相邻设置并与电源电压连接，所述溢出晶体管被配置为从所述光电晶体管去除电荷。
本发明构思的实施例还提供一种电子装置，该电子装置包括：飞行时间(ToF)传感器，其包括像素阵列；光源，其被配置为发射光信号；和光学装置，其被配置为将所述光信号投射到对象的区域，所述区域分别与包括所述像素阵列的像素的多个像素块相对应。所述像素中的每个像素包括：多个抽头，每个抽头包括光电晶体管、浮置扩散区和与所述浮置扩散区连接的读出电路；和溢出晶体管，其与所述光电晶体管相邻设置并与电源电压连接，所述溢出晶体管被配置为从所述光电晶体管去除电荷。ToF传感器包括：第一驱动器，其从像素阵列开始沿第一方向设置，并被配置为控制所述溢出晶体管；和第二驱动器，其从像素阵列开始沿第二方向设置，并被配置为控制所述读出电路的读出操作。
本发明构思的实施例还提供一种电子装置，该电子装置包括：光源，其被配置为发射光信号；和半导体封装模块，其包括第一半导体芯片和安装在所述第一半导体芯片下方的第二半导体芯片。所述第一半导体芯片包括飞行时间(ToF)传感器，该飞行时间传感器包括像素阵列。所述像素阵列的每个像素包括：多个抽头，每个抽头包括光电晶体管、与所述光电晶体管连接的第一传输晶体管、与所述第一传输晶体管连接的存储元件、与所述存储元件连接的第二传输晶体管、与所述第二传输晶体管连接的浮置扩散区、与所述浮置扩散区连接的读出电路；和溢出晶体管，其与所述光电晶体管相邻设置并与电源电压连接。所述第二半导体芯片包括：第一驱动器，其被配置为控制所述溢出晶体管以从所述光电晶体管中去除电荷；和第二驱动器，其被配置为控制所述读出电路的读出操作。该电子装置还包括：光学装置，其被配置为将所述光信号投射到对象的区域，所述区域分别对应于所述像素阵列的多个像素块。
附图说明
鉴于以下参照附图对示例性实施例的详细描述，本发明构思的上述和其他目的以及特征将变得显而易见。
图1示出了根据本发明构思的实施例的光检测和测距(LIDAR)系统。
图2A、图2B和图2C示出了图1的电子装置的光源和光学装置的示例。
图3A和图3B示出了图1的像素的电路图。
图4A、图4B、图4C和图4D示出了图1的ToF传感器的框图。
图5A和图5B示出了施加到图3A的像素的光信号和控制信号的时序图。
图6A和图6B示出了施加到图3B的像素的光信号和控制信号的时序图。
图7A、图7B、图7C、图7D、图7E、图7F、图7G、图7H和图7I示出了由图1的电子装置执行的沿列方向的一维光扫描和像素阵列扫描的示例。
图8A、图8B和图8C示出了由图1的电子装置执行的沿行方向的一维光扫描和像素阵列扫描的示例。
图9A、图9B、图9C、图9D、图9E和图9F示出了由图1的电子装置执行的沿行方向和列方向的二维光扫描和像素阵列扫描的示例。
图10A、图10B、图10C、图10D、图10E和图10F示出了由图1的电子装置执行的沿行方向和列方向的二维光扫描和像素阵列扫描的示例。
图11A、图11B、图11C、图11D、图11E和图11F示出了由图1的电子装置执行的沿行方向和列方向的二维光扫描和像素阵列扫描的示例。
图12A、图12B、图12C、图12D、图12E和图12F示出了由图1的电子装置执行的沿行方向和列方向的二维光扫描和像素阵列扫描的示例。
图13示出了根据本发明构思的实施例的半导体封装模块的剖视图。
图14示出了图1的电子装置的应用示例。
具体实施方式
如在本发明构思的领域中传统的那样，可根据执行所描述的一个或多个功能的块来描述和示出实施例。在本文中可称为单元或模块等的这些块通过模拟和/或数字电路(例如逻辑门、集成电路、微处理器、微控制器、存储器电路、无源电子组件、有源电子组件、光学组件、硬接线电路等)实现，并且可以可选地由固件和/或软件驱动。电路可例如被实施在一个或多个半导体芯片中，或者被实施在诸如印刷电路板等的基板支撑件上。可通过专用硬件，或通过处理器(例如，一个或多个编程的微处理器和相关联的电路)，或者通过执行块的某些功能的专用硬件和执行块的其他功能的处理器的组合，来实现构成块的电路。在不脱离本发明构思的范围的情况下，实施例的每个块可在物理上被分成两个或更多个相互作用且离散的块。同样，在不脱离本发明构思的范围的情况下，实施例的块可在物理上被组合成更复杂的块。
图1示出了根据本发明构思的实施例的光检测和测距(LIDAR)系统。LIDAR系统10可包括对象11(或称为“主体”或“目标”)和电子装置100。例如，LIDAR系统10可被实施在电子装置100处，并且电子装置100可被称为“LIDAR装置”。电子装置100可基于飞行时间(ToF)技术向对象11发射光信号EL，可感测从对象11反射的光信号RL，并且可感测电子装置100与对象11之间的距离。电子装置100可包括光源110、光学装置(光学器件)120、透镜部件130、ToF传感器140和控制器150。
光源110可发射光信号EL。在控制器150的控制下，光源110可发射光信号EL(ON)或者可不发射光信号EL(OFF)。例如，光信号EL可以是方波(脉冲)的形式或正弦波的形式。光信号EL可以是用户无法感知的频带中的信号，并且可以是但不限于激光、激光脉冲、红外光、微波、光波、超声波等。例如，光源110可以是激光光源，或者可包括发光二极管(LED)、激光二极管(LD)、有机LED(OLED)、边缘发射激光器、垂直腔表面发射激光器(VCSEL)、分布式反馈激光器等。光学装置120可在控制器150的控制下控制或调节(发射的)光信号EL的投射方向。例如，光学装置120可支持关于对象11的一维或二维扫描功能。从光源110产生的光信号EL可通过光学装置120发射到对象11，或者可被光学装置120反射以发射到对象11。透镜部件130可收集从对象11反射的光信号RL。光信号RL可入射到透镜部件130上，并且可通过透镜部件130被提供给ToF传感器140的像素PX。例如，透镜部件130被示为单个透镜，但是透镜部件130可以是包括多个透镜的光学系统。ToF传感器140可被称为“ToF传感器(芯片)”、“图像传感器(芯片)”或“深度传感器(芯片)”。ToF传感器140可包括具有像素PX的像素阵列141。像素PX可被称为“ToF像素”，并且可将从对象11反射的光信号RL转换为电信号。由于电子装置100与对象11之间的距离，入射到像素阵列141上的光信号RL相对于光信号EL可延迟。例如，在光信号EL和光信号RL之间可存在时间差或相位差，并且由像素PX转换的电信号可指示时间差或相位差。控制器150可控制光源110、光学装置120和ToF传感器140。控制器150可使光源110、光学装置120和ToF传感器140同步，并且可为光源110、光学装置120和ToF传感器140提供用于控制光源110、光学装置120和ToF传感器140的控制信号。控制器150可包括产生时钟信号的时钟发生器。与图1的示例类似，控制器150可被设置或实施在电子装置100内以独立于ToF传感器140。与图1的示例不同，在其他实施例中，控制器150可被包括或嵌入在ToF传感器140中。在又一些实施例中，控制器150可不被包括在电子装置100中(即，可在电子装置100的外部)，并且可与电子装置100通信。电子装置100的组件110至150可单独地实施，或者电子装置100的组件110至150中的至少部分可整体地实现。
根据本发明构思的实施例，控制器150可控制光源110和光学装置120以调制光信号EL或控制光信号EL的频率、相位、强度、开/关、投射方向等。例如，对象11可被划分为多个区域，每个区域对应于像素PX中的一些像素PX。在控制器150的控制下，光源110和光学装置120可顺序地(以规则的顺序)将光信号EL投射到对象11的与一些像素PX相对应的多个区域，以扫描对象11。ToF传感器140的像素阵列141的一些像素PX可基于扫描方向对从对象11反射的光信号RL进行解调。随着扫描的进行，像素中与对象11的任何其他区域相对应的一些像素PX也可对光信号RL进行解调。与使用闪光灯型光源的情况相比，通过光源110和光学装置120扫描对象11的操作以及ToF传感器140的基于扫描方向的解调操作，电子装置100可使用有限的功率来感测相对较远的对象11。与使用闪光灯型光源的情况相比，电子装置100可基于像素PX中的一些像素PX对对象11执行扫描操作，从而减少像素PX的泄漏电流并根据像素PX的位置消除阴影现象。
图2A、图2B和图2C示出了图1的电子装置的光源和光学装置的示例。参照图2A，在电子装置100a中，光源110a可以例如是VCSEL、边缘发射激光器和LED之一，并且光学装置120a可以是微机电系统(MEMS)镜。参照图2B，在电子装置100b中，光源110b可以例如是VCSEL、边缘发射激光器和LED之一，并且光学装置120b可以是旋转棱镜。参照图2C，在电子装置100c中，光源110c可以例如是包括多个VCSEL的VCSEL阵列，并且光学装置120c可以是投射光学装置。在控制器150的控制下，VCSEL阵列中的一些VCSEL可被打开，而VCSEL阵列中的剩余的VCSEL可被关闭；并且随着重复该操作，可扫描对象11。例如，电子装置100c还可包括振动致动器。振动致动器可在控制器150的控制下使VCSEL阵列或投射光学装置振动；并且随着重复该操作，可扫描对象11。
图3A和图3B示出了图1的像素的电路图。像素PX可包括两个或更多个抽头(tap)。像素PXa和PXb中的每一者可以是每个像素PX的示例。图3A中的像素PXa可包括光电转换元件PCE、抽头TAP1至TAP2以及溢出晶体管OF。光电二极管、光电晶体管、光电门、钉扎光电二极管或他们的组合可用作光电转换元件PCE。以下，将给出光电转换元件PCE是光电二极管的描述。光电转换元件PCE可产生并累积与光信号RL相对应的电荷。光电转换元件PCE产生的电荷可被分配到光电晶体管PA和PB中。可根据光电门信号PGA和PGB与光信号EL之间的相位差来确定由光电晶体管PA和PB分配和存储的电荷量。例如，光电转换元件PCE可被实施在其中实施了像素PXa的基板中，从而在平面图中与光电晶体管PA和PB重叠。光电转换元件PCE可连接在光电晶体管PA和PB的第一端与接地电压GND之间。光电转换元件PCE可由一个像素PXa的多个抽头(例如，图3A中的2个抽头)共享。
抽头TAP1可包括光电晶体管PA、传输晶体管TA、存储晶体管S1、传输晶体管T1、浮置扩散区FD1和读出电路RO1。读出电路RO1可包括重置晶体管R1、源极跟随器晶体管SF1和选择晶体管SE1。光电晶体管PA的第一端(例如，漏极或源极)可与光电转换元件PCE以及溢出晶体管OF的第一端连接。光电晶体管PA可基于光电门信号PGA累积电荷。可通过入射到像素PXa上的光信号RL来产生电荷。光电门信号PGA可以是调制信号，其相位与光信号EL的相位相同或不同。可以在其中发射光信号EL并且光信号RL入射到像素PXa上的曝光(或累积)间隔(或时段)期间激活(或启用)光电门信号PGA，并且可以在除了曝光间隔以外的剩余时间去激活(或禁用)光电门信号PGA。
传输晶体管TA可连接在光电晶体管PA的第二端和存储晶体管S1的第一端之间。传输晶体管TA可基于传输门信号TXA在曝光间隔期间将光电晶体管PA的第二端和存储晶体管S1的第一端电连接，使得由光电晶体管PA累积的电荷被传输到存储晶体管S1，并且可基于传输门信号TXA防止在除了曝光间隔以外的剩余时间内将由光电晶体管PA累积的电荷传输到存储晶体管S1。
存储晶体管S1可连接在传输晶体管TA和T1之间，并且可基于存储门信号SG存储由光电晶体管PA累积的电荷。由光电晶体管PA累积的电荷可能不会立即被传输到浮置扩散区FD1。例如，抽头TAP1可包括存储二极管而不是存储晶体管S1。存储二极管的第一端可与光电晶体管PA的第二端和传输晶体管T1的第一端连接，并且存储二极管的第二端可与电源电压VDD和接地电压GND之一连接。作为另一示例，抽头TAP1可包括存储晶体管S1和存储二极管两者。存储晶体管S1、存储二极管以及存储晶体管S1和存储二极管的组合中的每一者均可被称为“存储元件”。
传输晶体管T1可连接在存储晶体管S1的第二端和浮置扩散区FD1之间。传输晶体管T1可基于传输门信号TG将存储在存储晶体管S1中的电荷传输到浮置扩散区FD1。
在图3A所示的示例中，抽头TAP1包括所有晶体管TA、S1和T1。与图3A所示的示例不同，在其他实施例中，抽头TAP1可仅包括晶体管TA和T1和存储元件S1的一部分，或者可不包括晶体管TA和T1和存储元件S1的全部。
重置晶体管R1可连接在浮置扩散区FD1和电源电压VDD之间。重置晶体管R1可基于重置门信号RG将浮置扩散区FD1和电源电压VDD电连接，并且可利用电源电压VDD来驱动浮置扩散区FD1的电压电平。这样，重置晶体管R1可重置浮置扩散区FD1，使得存储在浮置扩散区FD1中的电荷被去除或释放。源极跟随器晶体管SF1可连接在电源电压VDD和选择晶体管SE1之间。源极跟随器晶体管SF1的栅极可与浮置扩散区FD1连接。源极跟随器晶体管SF1可基于浮置扩散区FD1的电压电平来输出输出信号OUT1。选择晶体管SE1可连接在源极跟随器晶体管SF1和输出线之间。选择晶体管SE1可基于选择信号SEL将输出信号OUT1输出到输出线。
抽头TAP2可包括光电晶体管PB、传输晶体管TB、存储晶体管S2、传输晶体管T2、浮置扩散区FD2和读出电路RO2。读出电路RO2可包括重置晶体管R2、源极跟随器晶体管SF2和选择晶体管SE2。除了抽头TAP2的光电晶体管PB接收光电门信号PGB之外，抽头TAP2的配置和操作可与抽头TAP1的配置和操作实质上相同。可在曝光间隔期间激活光电门信号PGA和PGB，并且可在除了曝光间隔以外的剩余时间内去激活光电门信号PGA和PGB。光电门信号PGA/PGB可以是调制信号，其相位与光信号EL的相位相同或不同。光电门信号PGA和PGB的相位可以不同。抽头TAP1和TAP2可基于光电门信号PGA和PGB输出输出信号OUT1和OUT2。例如，输出信号OUT1和OUT2可指示电子装置100与对象11之间的距离。例如，可将重置门信号RG、传输门信号TG和选择信号SEL共同地施加到抽头TAP1和TAP2。如图3A所示，可将传输门信号TXA和TXB分别施加到抽头TAP1和TAP2的传输晶体管TA和TB。与图3A所示的不同，在其他实施例中，可将传输门信号TX共同地施加到抽头TAP1和TAP2的传输晶体管TA和TB。
溢出晶体管OF可与电源电压VDD连接，并且可与光电晶体管PA和PB相邻设置。在除了曝光间隔以外的剩余时间内，光电转换元件PCE或光电晶体管PA和PB可由于外部光而累积电荷。基于溢出门信号OG，溢出晶体管OF可在除了曝光间隔以外的剩余时间内去除由光电转换元件PCE或光电晶体管PA和PB累积的电荷，或者可将电荷放电至电源电压VDD。例如，溢出晶体管OF可被分成与抽头TAP1和TAP2的数量一样多的晶体管。
图3B中的像素PXb可包括光电转换元件PCE、抽头TAP1至TAP4以及溢出晶体管OF。以下描述将集中于像素PXb和像素PXa之间的差异。由光电转换元件PCE产生的电荷可被分配到光电晶体管PA至PD中。可根据光电门信号PGA至PGD与光信号EL之间的相位差来确定光电晶体管PA至PD分配和存储的电荷量。
像素PXb的抽头TAP1和TAP2可与像素PXa的抽头TAP1和TAP2实质上相同。抽头TAP3可包括光电晶体管PC、传输晶体管TC、存储晶体管S3、传输晶体管T3、浮置扩散区FD3和读出电路RO3。读出电路RO3可包括重置晶体管R3、源极跟随器晶体管SF3和选择晶体管SE3。抽头TAP4可包括光电晶体管PD、传输晶体管TD、存储晶体管S4、传输晶体管T4、浮置扩散区FD4和读出电路RO4。读出电路RO4可包括重置晶体管R4、源极跟随器晶体管SF4和选择晶体管SE4。抽头TAP3和TAP4可被实施为与抽头TAP1和TAP2实质上相同，并且可操作为与抽头TAP1和TAP2实质上相同。
可在曝光间隔期间激活光电门信号PGA至PGD，并且可在除了曝光间隔以外的剩余时间内去激活光电门信号PGA至PGD。光电门信号PGA至PGD的相位可不同。抽头TAP1至TAP4可基于光电门信号PGA至PGD输出输出信号OUT1至OUT4。例如，输出信号OUT1至OUT4可指示电子装置100与对象11之间的距离。如图3B所示，可将重置门信号RG1、传输门信号TG1和选择信号SEL1共同地施加到抽头TAP1和TAP2，并且可将重置门信号RG2、传输门信号TG2和选择信号SEL2共用地施加到抽头TAP3和TAP4。与图3B所示的示例不同，在其他实施例中，可将重置门信号RG、传输门信号TG和选择信号SEL共同地施加到抽头TAP1至TAP4。如图3B所示，可将传输门信号TXA和TXB分别施加到抽头TAP1和TAP2的传输晶体管TA和TB，并且可将传输门信号TXC和TXD分别施加到抽头TAP3和TAP4的传输晶体管TC和TD。与图3B所示的示例不同，在其他实施例中，可将传输门信号TX共同地施加到抽头TAP1至TAP4的传输晶体管TA至TD。
例如，尽管未示出，抽头TAP1和TAP3可通过一条输出线输出输出信号OUT1和OUT3，并且抽头TAP2和TAP4可通过另一条输出线输出输出信号OUT2和OUT4。当选择信号SEL1被激活时，抽头TAP1和TAP2可分别输出输出信号OUT1和OUT2。接下来，当选择信号SEL2被激活时，抽头TAP3和TAP4可分别通过传输输出信号OUT1和OUT2的相应输出线分别输出输出信号OUT3和OUT4。作为另一示例，抽头TAP1和TAP3可通过两条输出线分别输出输出信号OUT1和OUT3，并且抽头TAP2和TAP4可通过另外两条输出线分别输出输出信号OUT2和OUT4。
描述被给出为像素PXa/PXb的所有晶体管都由NMOS晶体管实施，但是在其他实施例中，像素PXa/PXb的晶体管可由PMOS晶体管实施，或者由NMOS晶体管和PMOS晶体管的组合实施。像素PXa/PXb的晶体管的种类不限于图3A和图3B所示的示例。
图4A和图4B示出了图1的ToF传感器的框图。ToF传感器140a和140b中的每一者可以是ToF传感器140的一个示例。ToF传感器140a和140b中的每一者可包括像素阵列141、行驱动器142、光电门(PG)驱动器143、模拟处理电路144(CDS/ADC)、数据缓冲器145和时序控制器146。
像素阵列141可包括沿彼此垂直的行方向D1(或第一方向)和列方向D2(或第二方向)布置的图1的像素PX。像素阵列141可被实施在硅(或半导体)基板上。像素PX可基于从行驱动器142和光电门驱动器143提供的控制信号OG、RG、TX、SG、TG、SEL和PG来累积、存储、传输或去除电荷。
行驱动器142可在时序控制器146的控制下控制像素阵列141。行驱动器142可沿行方向D1将控制信号OG、RG、TX、SG、TG和SEL传输到像素PX。与像素PX连接的、控制信号OG、RG、TX、SG、TG和SEL通过其传输的布线沿行方向D1形成，并且可设置在像素阵列141上/上方。控制信号OG、RG、TX、SG、TG和SEL可以是图3A和图3B所示的控制信号OG、RG、TX、SG、TG和SEL(其中，数字被省略)。行驱动器142可在滚动模式下以行为单位控制像素阵列141的像素PX，或者可在全局模式下同时控制像素阵列141的所有像素PX。
光电门驱动器143可在时序控制器146的控制下将控制信号PG传输到像素阵列141。控制信号PG可以是图3A和图3B所示的控制信号PG(其中，数字被省略)。图4A中的ToF传感器140a的光电门驱动器143可沿行方向D1将控制信号PG传输到像素PX。行驱动器142和光电门驱动器143可分别沿行方向D1设置成与像素阵列141相邻。像素阵列141可被插入在行驱动器142和光电门驱动器143之间。与图4A所示的示例不同，在其他实施例中，光电门驱动器143可被包括在行驱动器142中。
图4B中的ToF传感器140b的光电门驱动器143可沿列方向D2将控制信号PG传输到像素PX。光电门驱动器143和模拟处理电路144可分别沿列方向D2设置成与像素阵列141相邻。像素阵列141可被插入在光电门驱动器143和模拟处理电路144之间。与图4B所示的示例不同，在其他实施例中，光电门驱动器143可被包括在模拟处理电路144中。沿行方向D1或列方向D2形成的、与像素PX连接的、控制信号PG通过其传输的布线可被设置在像素阵列141上/上方。
图4A和图4B中的模拟处理电路144可接收、采样和保持沿列方向D2从像素阵列141输出的输出信号(或者称为“图像信号”或“深度信号”)(参照图3A和图3B的OUT1和OUT2/OUT1至OUT4)。模拟处理电路144可控制沿列方向D2形成的、与像素阵列141的像素PX连接的、输出信号OUT1和OUT2/OUT1至OUT4通过其传输的输出线。模拟处理电路144可对输出信号执行相关双采样(CDS)操作，并且可去除包括在输出信号中的噪声。模拟处理电路144可执行其中将模拟信号转换为数字信号的模数转换操作。模拟处理电路144可通过使用数字信号来生成数据(或图像数据或深度数据)。模拟处理电路144可被称为“数据处理电路”。模拟处理电路144可将图像数据提供给数据缓冲器145。数据缓冲器145可存储从模拟处理电路144传输的数据。数据缓冲器145可将数据“DATA”输出到ToF传感器140a/140b的外部(例如，输出到电子装置100的内部组件或输出到电子装置100的外部)。
时序控制器146可控制ToF传感器140a/140b的组件141至145。时序控制器146可在控制器150的控制下控制ToF传感器140a/140b的组件141至145。时序控制器146可基于光信号EL的调制信息或相位信息来控制行驱动器142和光电门驱动器143。如上所述，与图1所示的示例不同，在其他实施例中，控制器150可被嵌入在ToF传感器140中。在这种情况下，时序控制器146可包括控制器150或者可执行控制器150的功能。例如，时序控制器146(或控制器150)可使像素阵列141、行驱动器142、光电门驱动器143、光源110和光学装置120同步。
图4C和图4D示出了图1的ToF传感器的框图。ToF传感器140c和140d中的每一者可以是ToF传感器140的一个示例。下文中的描述将集中于图4C和图4D的ToF传感器140c和140d与图4A和图4B的ToF传感器140a和140b之间的差异、以及ToF传感器140c和140d之间的差异。
与ToF传感器140a和140b相比，ToF传感器140c和140d中的每一者还可包括列驱动器147。列驱动器147可在时序控制器146的控制下控制像素阵列141。列驱动器147可沿列方向D2将控制信号OG、TX和SG传输到像素PX。例如，与像素PX连接的、控制信号OG、TX和SG通过其传输的布线沿列方向D2形成，并且可设置在像素阵列141上/上方。在这种情况下，行驱动器142可沿行方向D1将控制信号RG、TG和SEL传输到像素PX。例如，与像素PX连接的、控制信号RG、TG和SEL通过其传输的布线沿行方向D1形成，并且可设置在像素阵列141上/上方。与ToF传感器140a和140b相比，因为ToF传感器140c和140d中的每一者还包括列驱动器147，所以驱动光电门信号PG的方向可与驱动溢出门信号OG、传输门信号TX和存储门信号SG的方向相同。
与图4C的ToF传感器140c相比，图4D的ToF传感器140d可包括相对于列方向D2设置在像素阵列141的相对侧上的光电门驱动器143a和143b。光电门驱动器143a和143b可沿相反方向并且一起将光电门信号PG传输到像素阵列141。光电门驱动器143a和143b中的每一者的操作可与光电门驱动器143的操作实质上相同。与包括光电门驱动器143的ToF传感器140a至140c相比，包括光电门驱动器143a和143b的ToF传感器140d可解决以下问题：由于控制信号PG通过其传输的布线的电阻和电容分量导致的阻容延迟(RC延迟)，以及光电门信号PG沿列方向D2的分布。
在实施例中，尽管未示出，但是ToF传感器140c/140d的组件141至147可被实施并设置在同一基板上。可替代地，参照图4C和图4D，在其他实施例中，ToF传感器140c/140d的组件141至147中的像素阵列141可被实施在第一基板151上，并且ToF传感器140c/140d的其余组件142至147可被实施并设置在第二基板152上。例如，第一基板151可堆叠在第二基板152上/之上。例如，与将ToF传感器140c/140d的所有组件141至147都设置在一个基板上的情况相比，当将ToF传感器140c/140d的组件141至147放置在两个或更多个基板151和152上时，控制信号OG、TX和SG以及输出信号OUT通过其传输的布线的复杂度可相对降低。
图5A和图5B示出了施加到图3A的像素的光信号和控制信号的时序图。图5A和图5B的时序图中的每一个可包括重复的重置(RST)间隔、曝光间隔和读出间隔。
在重置间隔期间，可激活溢出门信号OG和重置门信号RG。基于激活的溢出门信号OG，溢出晶体管OF可去除由光电转换元件PCE或光电晶体管PA和PB累积的电荷，或者可将电荷放电至电源电压VDD。重置晶体管R1和R2可基于重置门信号RG来重置浮置扩散区FD1和FD2。所有其他控制信号PGA、PGB、TXA、TXB、SEL、TG和SG可被去激活，光信号EL可不被发射，并且光信号RL可不入射到像素PXa上。
在曝光间隔期间，光信号EL可被发射到对象11(参见图1)，并且光信号RL可入射到像素PXa上。可通过控制器150将图5A的光信号EL调制为类似于连续波。例如，光信号EL的打开(ON)状态和关闭(OFF)状态的占空比可以为大约50％。例如，光信号EL具有相对高电平的间隔可指示光信号EL被发射到对象11的ON间隔，并且光信号EL具有相对低电平的间隔可指示光信号EL不被发射到对象11的OFF间隔。可通过控制器150将图5B的光信号EL调制为类似于选通信号(或脉冲信号)。例如，图5B中的光信号EL的ON状态和OFF状态的占空比可小于大约50％。
在曝光间隔期间，光电门信号PGA和PGB可与光信号EL同步。光电门信号PGA可具有与光信号EL的相位相同的相位。光电门信号PGB可具有与光信号EL的相位不同的相位。可在光信号EL具有相对高电平的间隔期间激活光电门信号PGA，并且可在光信号EL具有相对低电平的间隔期间去激活光电门信号PGA。可在光信号EL具有相对高电平的间隔期间去激活光电门信号PGB，并且可在光信号EL具有相对低电平的间隔期间激活光电门信号PGB。在图5A和图5B中，光信号EL、光电门信号PGA和光电门信号PGB之间的相位差(例如，0度和180度)仅是示例性的。光电晶体管PA和PB可分别基于光电门信号PGA和PGB来累积电荷。
参照图5A，在曝光间隔期间，溢出门信号OG可被去激活。参照图5B，在曝光间隔期间，溢出门信号OG可在光信号EL和光电门信号PGA和PGB被激活的间隔期间被去激活，并且可在光信号EL和光电门信号PGA和PGB被去激活的间隔期间被激活。与图5A的情况相比，在图5B中，控制器150可通过在曝光间隔的部分间隔期间激活溢出门信号OG并去激活光信号EL和光电门信号PGA和PGB来在曝光间隔的该部分间隔期间执行用于停止ToF传感器140的对象扫描操作和解调操作的选通操作。与图5A的情况相比，在图5B中，ToF传感器140在曝光间隔期间相对较少地暴露于外部光。
在曝光间隔期间，传输门信号TXA/TXB和存储门信号SG可被激活。传输晶体管TA和TB可基于激活的传输门信号TXA和TXB将由相应光电晶体管PA和PB累积的电荷传输到存储晶体管S1和S2。相应存储晶体管S1和S2可基于激活的存储门信号SG来存储通过传输晶体管TA和TB传输的电荷。
在读出间隔期间，光信号EL可不被发射到对象11并可被去激活。溢出门信号OG可再次被激活，并且传输门信号TXA/TXB可再次被去激活。选择信号SEL可被激活，并且重置门信号RG可被去激活。在读出间隔中，在传输门信号TG被激活之前，像素PXa的输出信号OUT1和OUT2可具有重置电平，并且模拟处理电路144可接收并采样具有重置电平的输出信号OUT1和OUT2。在读出间隔期间，传输门信号TG可被激活，然后可被去激活。而且，存储门信号SG可被去激活，然后可被激活。传输晶体管T1和T2可基于激活的传输门信号TG将存储在存储晶体管S1和S2中的电荷传输到浮置扩散区FD1和FD2。存储晶体管S1和S2将基于去激活的存储门信号SG而不存储电荷。在读出间隔中，随着传输门信号TG被激活然后被去激活，并且存储门信号SG被去激活然后被激活，像素PXa的输出信号OUT1和OUT2可具有与重置电平不同的信号电平，并且模拟处理电路144(参见图4A至图4D)可接收并采样具有信号电平的输出信号OUT1和OUT2。如上所述，模拟处理电路144可在重置电平和信号电平上执行CDS操作和ADC操作。之后，当重置门信号RG被再次激活并且选择信号SEL被再次去激活时，可终止与像素PXa相关联的读出操作和读出间隔。
图5A和5B中示例了像素PXa的时序图。施加到像素PXa的图5A和图5B的控制信号PGA、PGB、OG、TXA、TXB、RG、SEL、TG和SG可施加到其他像素，并且其他像素的操作可与像素PXa的操作实质上相同。例如，像素PXa和其他像素可沿行方向D1或行线布置在像素阵列141中。像素PXa和其他像素可响应于共同施加的控制信号PGA、PGB、OG、TXA、TXB、RG、SEL、TG和SG而一起(或同时)操作。
图6A和图6B示出了施加到图3B的像素的光信号和控制信号的时序图。图6A和图6B的时序图中的每一个可包括重复的重置(RST)间隔、曝光间隔和读出间隔。图6A和图6B的光信号EL和RL可分别与图5A和图5B的光信号EL和RL实质上相同。图6A和图6B的控制信号OG、TXA、TXB、TXC、TXD、RG1、RG2、SEL1、SEL2、TG1、TG2、SG1和SG2中的每一个可与图5A和图5B的控制信号OG、TXA、TXB、RG、SEL、TG和SG中具有相似名称的控制信号实质上相同。以下将主要描述图6A和图6B的时序图与图5A和图5B的时序图之间的差异。
与图3A的像素PXa相比，因为图3B的像素PXb包括四个抽头TAP1至TAP4，所以四个光电门信号PGA至PGD可被施加到像素PXb。如在光电门信号PGA和PGB中那样，光电门信号PGA至PGD可具有不同的相位(例如0度、90度、180度和270度)，并且在时间上可彼此不重叠。
例如，像素PXb可通过四条输出线将输出信号OUT1至OUT4输出到模拟处理电路144。可在如图6A和图6B所示的一个读出间隔期间将控制信号OG、TXA、TXB、TXC、TXD、RG1、RG2、SEL1、SEL2、TG1、TG2、SG1和SG2施加到像素PXb。在一个读出间隔期间，像素PXb可输出具有重置电平的输出信号OUT1至OUT4，并且可输出具有信号电平的输出信号OUT1至OUT4。
作为另一示例，像素PXb可通过两条输出线将输出信号OUT1至OUT4输出到模拟处理电路144。可在如图6A和图6B所示的一个读出间隔期间将控制信号OG、TXA、TXB、RG1、SEL1、TG1和SG1施加到像素PXb，控制信号TXC、TXD、SEL2和TG2可被去激活，并且控制信号RG2和SG2可被激活。在一个读出间隔期间，像素PXb可输出具有重置电平的输出信号OUT1和OUT2，并且可输出具有信号电平的输出信号OUT1和OUT2。如在图6A和图6B中所示的示例中，可在上述读出间隔之后的另一个读出间隔期间将控制信号OG、TXC、TXD、RG2、SEL2、TG2和SG2施加到像素PXb，控制信号TXA、TXB、SEL1和TG1可被去激活，并且控制信号RG1和SG1可被激活。在另一个读出间隔期间，像素PXb可输出具有重置电平的输出信号OUT3和OUT4，并且可输出具有信号电平的输出信号OUT3和OUT4。关于像素PXb的输出信号OUT1至OUT4，图6A和图6B所示的读出间隔可重复两次，并且读取输出信号OUT1至OUT4的顺序不限于以上示例。
图7A至图7I示出了由图1的电子装置执行的沿列方向的一维光扫描和像素阵列扫描的示例。示例被示出为像素阵列141包括沿行方向D1和列方向D2布置的4×4像素PX或8×4像素PX，但是像素阵列141的像素PX的数量不限于上述示例。图7A至图7I的像素PX可以是图3A和图3B的像素PXa和PXb之一。图4A的ToF传感器140a的光电门驱动器143可沿行方向D1将光电门信号PGA和PGB/PGA至PGD传输到图7A至图7I的像素PX。光扫描的方向可对应于光信号RL顺序地入射到像素块PB上的方向。光扫描方向可以是列方向D2，并且可对应于一维。像素阵列扫描是指其中像素阵列141的各像素PX基于光扫描方向顺序地解调光信号RL的一系列操作。通过控制光源110和光学装置120，控制器150可将光信号EL顺序地投射到对象11的多个区域以扫描对象11。传输光电门信号PGA和PGB/PGA至PGD的方向可对应于光扫描方向。例如，方向可不同并且可彼此垂直。
参照图7A至图7D，像素块PB可包括布置在行R1至R4的每一行，即，布置在一行(可替代地称为“排”)的像素PX。在图7A至图7D中仅示出了一个像素块PB，但是像素阵列141可被划分为多个像素块PB。在图7A至图7D的情况下，可将4×4像素PX划分为每个像素块PB包括1×4像素PX的多个像素块PB。例如，像素块PB的像素PX可设置在相同的行和不同的列C1至C4。参照图7E至图7I，像素块PB可包括布置在多行R1至R4/R5至R8的像素PX。例如，像素块PB的像素PX可设置在不同的行R1至R4/R5至R8和不同的列C1至C4。在图7E至图7I的情况下，可将8×4像素PX划分为每个像素块PB包括4×4像素PX的多个像素块PB。在任何情况下，像素块PB可以是划分像素阵列141的单元并且可包括布置成一行或多行的像素PX，并且像素块PB的像素PX可一起暴露于光信号RL。
参照图7A，光信号RL可顺序地入射到布置在行R1的像素PX、布置在行R2的像素PX、布置在行R3的像素PX和布置在行R4的像素PX上。根据控制器150执行的光扫描的方向(例如，列方向D2)，组件142至146可随时间以行为单位(或以像素块为单位)控制(或驱动)像素阵列141的像素PX。首先，布置在行R1的像素PX可在重置间隔RST期间被重置，可在曝光间隔EXP期间暴露于光信号RL以累积电荷，并且可在读出间隔RO期间输出输出信号OUT1和OUT2/OUT1至OUT4。参照图5A至图6B描述了重置间隔RST、曝光间隔EXP和读出间隔RO中的像素PX的操作。接下来，布置在行R2的像素PX可在重置间隔RST期间被重置，可在曝光间隔EXP期间暴露于光信号RL以累积电荷，并且可在读出间隔RO期间输出输出信号OUT1和OUT2/OUT1至OUT4。布置在行R1的像素PX的读出间隔RO和布置在行R2的像素PX的重置间隔RST可互相重叠，布置在行R2的像素PX的曝光间隔EXP可位于布置在行R1的像素PX的读出间隔RO之后，并且布置在行R1的像素PX的读出间隔RO可位于布置在行R1的像素PX的曝光间隔EXP和布置在行R2的像素PX的曝光间隔EXP之间。布置在行R2的像素PX的读出间隔RO可位于布置在行R2的像素PX的曝光间隔EXP之后。布置在行R3和行R4的像素PX可顺序地操作为与布置在行R1和行R2的像素PX实质上相同。布置在行R1的像素PX、布置在行R2的像素PX、布置在行R3的像素PX以及布置在行R4的像素PX可沿光信号RL入射的扫描方向顺序地解调光信号RL。
参照图7B，在曝光间隔EXP期间施加到布置在行R1和R3的像素PX的光电门信号PGA和PGB/PGA至PGD的频率可以是f1(例如，大约80MHz)，并且在曝光间隔EXP期间施加到布置在行R2和R4的像素PX的光电门信号PGA和PGB/PGA至PGD的频率可以是f2(例如，大约100MHz)。例如，施加到布置在行R1至行R4的像素PX的光电门信号PGA和PGB/PGA至PGD的频率中的一些频率可相等，而这些频率中的其他频率可不同。可替代地，在其他实施例中，光电门信号PGA和PGB/PGA至PGD的频率可不同。光电门驱动器143可根据行R1至行R4不同地调节(或设置)光电门信号PGA和PGB/PGA至PGD的频率。因此，与无论R1行至R4行如何，光电门信号PGA和PGB/PGA至PGD的频率均相等的情况相比，所述ToF传感器140可减轻其中像素阵列141操作多次的多帧深度感测的负担，并可增加感测距离。
参照图7C，与图7A的正常读出操作不同，在其他实施例中，像素阵列141的像素PX可执行滚动读出操作。布置在行R1的像素PX可在重置间隔RST期间被重置，并且可在曝光间隔EXP期间暴露于光信号RL以累积电荷。布置在行R2的像素PX的重置间隔RST可与布置在行R1的像素PX的曝光间隔EXP重叠。布置在行R3和行R4的像素PX可执行重置操作和曝光操作，以与布置在行R1和行R2的像素PX实质上相同。当像素阵列141的所有像素PX的曝光间隔结束时，可启动像素阵列141的所有像素PX的读出操作。在读出间隔RO期间，布置在行R1至行R4的像素PX可顺序地输出输出信号OUT1和OUT2/OUT1至OUT4。布置在行R1的像素PX的读出间隔RO可位于布置在行R4的像素PX的曝光间隔EXP之后。布置在行R2的像素PX的读出间隔RO可位于布置在行R1的像素PX的读出间隔RO之后。布置在行R1至行R4的像素PX的读出间隔RO可以是连续的。
参照图7D，与图7C不同，在其他实施例中，像素阵列141的像素PX可执行全局读出操作。布置在行R1至行R4的像素PX的读出间隔RO可彼此重叠。布置在行R1至行R4的像素PX可在彼此重叠的读出间隔RO期间同时输出输出信号OUT1和OUT2/OUT1至OUT4。在图7D的情况下，模拟处理电路144可设置在ToF传感器140中，以在与行方向D1和列方向D2垂直的方向上与像素阵列141重叠。可将实施像素阵列141的基板三维地堆叠在实施模拟处理电路144的基板上/上方。同样，如参照图7B所述，施加有图7C和图7D的时序图的光电门驱动器143可根据行R1至行R4不同地调节光电门信号PGA和PGB/PGA至PGD的频率。
参照图7E，根据控制器150执行的光扫描的方向，组件142至146可随时间以多行为单位(或以像素块为单位)控制像素阵列141的像素PX。布置在像素块PB的行R1至行R4的像素PX可在重置间隔RST期间被重置，并且可在曝光间隔EXP期间暴露于光信号RL以累积电荷。在曝光间隔EXP之后，如在图7C的情况下，布置在行R1至行R4的像素PX可在读出间隔RO期间顺序地输出输出信号OUT1和OUT2/OUT1至OUT4。接下来，布置在下一个像素块PB的行R5至行R8的像素PX可在重置间隔RST期间被重置，并且可在曝光间隔EXP期间暴露于光信号RL以累积电荷。在曝光间隔EXP之后，如在图7C的情况下，布置在行R5至行R8的像素PX可在读出间隔RO期间顺序地输出输出信号OUT1和OUT2/OUT1至OUT4。布置在行R1至行R4的像素PX的读出间隔RO和布置在行R5至行R8的像素PX的重置间隔RST可彼此重叠，布置在行R5至行R8的像素PX的曝光间隔EXP可位于布置在行R1至行R4的像素PX的读出间隔RO之后，并且布置在行R1至行R4的像素PX的读出间隔RO可位于布置在行R1至R4行的像素PX的曝光间隔EXP和布置在行R5至行R8的像素PX的曝光间隔EXP之间。
除了光电门驱动器143可如参照图7B所述根据行R1至行R4不同地调节光电门信号PGA和PGB/PGA至PGD的频率之外，图7F的时序图可与图7E的时序图基本相同。
参照图7G，光电门驱动器143可根据像素块PB中的行R1至行R4而允许光电门信号PGA和PGB/PGA至PGD相对于光信号EL被不同地延迟。例如，在曝光间隔EXP期间，被发射到对象11的光信号EL和被传输到像素PX的光电门信号PGA之间的时间差可根据行R1至行R4而被设置为值TD1至TD4(例如，0ns、100ns、200ns、300ns)。例如，当(第一)光信号EL被发射到对象11时与当用于行R1的光电门信号PGA被传输时之间的时间差可以是TD1(例如，0ns)，当(第二)光信号EL被发射到对象11时与当用于行R2的光电门信号PGA被传输时之间的时间差可以是TD2(例如，100ns)，当(第三)光信号EL被发射到对象11的时间与当用于行R3的光电门信号PGA被传输时之间的时间差可以是TD3(例如，200ns)，并且当(第四)光信号EL被发射到对象11时与当用于行R4的光电门信号PGA被传输时之间的时间差可以为TD4(例如，300ns)。与图7G所示的示例不同，在其他实施例中，光信号EL和光电门信号PGA之间的时间差中的一些时间差可相等。另外，光信号EL和光电门信号PGA之间的时间差可根据像素块PB而改变。
参照图7H，与图7E不同并且如图7C所示，在其他实施例中，像素阵列141的像素PX可执行滚动读出操作。布置在行R1至行R4的像素PX可在重置间隔RST期间被重置，并且可在曝光间隔EXP期间暴露于光信号RL以累积电荷。布置在行R5至行R8的像素PX的重置间隔RST可与布置在行R1至行R4的像素PX的曝光间隔EXP重叠。当像素阵列141的所有像素PX的曝光间隔结束时，可启动像素阵列141的所有像素PX的读出操作以顺序发生。
参照图7I，与图7H不同并且如图7D中所示，在其他实施例中，像素阵列141的像素PX可执行全局读出操作。布置在行R1至行R8的像素PX可在彼此重叠的读出间隔RO期间同时输出输出信号OUT1和OUT2/OUT1至OUT4。此外，如在图7F或图7G中那样，根据像素块PB中的行R1至行R4，施加了图7H和图7I的时序图的光电门驱动器143可不同地调节光电门信号PGA和PGB/PGA至PGD的频率，或者可允许光电门信号PGA和PGB/PGA至PGD相对于光信号EL被不同地延迟。
图8A至图8C示出了由图1的电子装置执行的沿行方向的一维光扫描和像素阵列扫描的示例。以下将主要描述图8A至图8C的时序图与图7A至图7I的时序图之间的差异。图4B的ToF传感器140b的光电门驱动器143可沿列方向D2将光电门信号PGA和PGB/PGA至PGD传输到图8A至图8C的像素PX。光扫描方向可在与参照图7A至图7I描述的列方向D2不同的行方向D1上，并且可对应于一维。光信号RL可沿作为光扫描方向的行方向D1顺序地入射到像素块PB。光电门信号PGA和PGB/PGA至PGD的传输方向可对应于光扫描方向。例如，方向可不同并且可彼此垂直。参照图8A至图8C，像素块PB可包括布置在列C1至C4的每一列，即，布置在一列(可替代地称为“排”)的像素PX。例如，像素块PB的像素PX可设置在相同的列和不同的行R1至R4。与图8A至图8C所示的示例不同，在其他实施例中，像素块PB可包括布置在多列的像素。例如，像素块PB的像素PX可设置在不同的行R1至R4和不同的列C1至C4。在任何情况下，像素块PB可包括布置在一列或多列的像素PX，并且像素块PB的像素PX可一起暴露于光信号RL。
参照图8A，布置在列C1的像素PX可在重置间隔RST期间被重置，可在曝光间隔EXP期间暴露于光信号RL以累积电荷，并且可在读出间隔RO期间输出输出信号OUT1和OUT2/OUT1到OUT4。如在图7C中那样，布置在列C1的像素PX可在多个读出间隔RO期间顺序地输出输出信号OUT1和OUT2/OUT1至OUT4。布置在行R1和列C1的像素PX的读出间隔RO可位于布置在列C1的像素PX的曝光间隔EXP之后。布置在行R2和列C1的像素PX的读出间隔RO可位于布置在行R1和列C1的像素PX的读出间隔RO之后。布置在列C2的像素PX的重置间隔RST可位于布置在列C1的像素PX的读出间隔RO之后。布置在列C2至列C4的像素PX可顺序地操作为与布置在列C1的像素PX实质上相同。
参照图8B，与图8A的正常读出操作不同，在其他实施例中，像素阵列141的像素PX可执行滚动读出操作。布置在列C1的像素PX可在重置间隔RST期间被重置，并且可在曝光间隔EXP期间暴露于光信号RL以累积电荷。在布置在列C1的像素PX的曝光间隔EXP之后，布置在列C2的像素PX可在重置间隔RST期间被重置，并且可在曝光间隔EXP期间暴露于光信号RL以累积电荷。如在以上描述中那样，布置在列C3和列C4的像素PX可被重置并且可暴露于光信号RL以累积电荷。当像素阵列141的所有像素PX的曝光间隔结束时，可顺序地启动像素阵列141的所有像素PX的读出操作。在某些情况下，除了重置门信号RG之外，可仅通过控制溢出门信号OG的操作来执行每列的重置操作。可在整个像素阵列的曝光操作之前立即执行全局重置操作，并且可仅对每列执行使用溢出门信号OG的重置操作。如在图7C中那样，布置在列C1至列C4的像素PX可在读出间隔RO期间顺序地输出输出信号OUT1和OUT2/OUT1至OUT4。
参照图8C，与图8B不同并且如图7D中所示那样，在其他实施例中，像素阵列141的像素PX可执行全局读出操作。布置在列C1至列C4的像素PX可在彼此重叠的读出间隔RO期间同时输出输出信号OUT1和OUT2/OUT1至OUT4。
在实施例中，如参照图7B所述，施加了图8A至图8C的时序图的光电门驱动器143可根据行R1至行R4不同地调节光电门信号PGA和PGB/PGA至PGD的频率。在另一实施例中，如在图7G中那样，施加了图8A至图8C的时序图的光电门驱动器143可根据行R1到行R4而允许光电门信号PGA和PGB/PGA至PGD相对于光信号EL被不同地延迟。
图9A至图9F示出了由图1的电子装置执行的沿行方向和列方向的二维光扫描和像素阵列扫描的示例。在图7A至图8C中，控制器150控制光源110和光学装置120执行一维光扫描。在图9A至图9F中，在控制器150的控制下，光源110和光学装置120可在行方向D1和列方向D2的二维上执行光扫描。像素PX上的阴影部分可指示光信号RL的激光束。激光束可顺序入射到第R1行、第C1列的像素PX，第R1行、第C2列的像素PX，第R1行、第C3列的像素PX，以及第R1行、第C4列的像素PX上，然后，光信号RL的激光束可顺序地入射到第R2行、第C4列的像素PX，第R2行、第C3列的像素PX，第R2行、第C2列的像素PX，以及第R2行、第C1列的像素PX上。如以上描述中那样，激光束可顺序地入射到其余像素PX上。例如，光扫描方向可以是蛇形方向。尽管未示出，但是布置在行R1至行R4中的每一行的像素PX可构成上述像素块。
参照图9A，根据控制器150执行的光扫描的方向，组件142至146可控制像素阵列141的像素PX。第R1行、第C1列的像素PX，第R1行、第C2列的像素PX，第R1行、第C3列的像素PX，以及第R1行、第C4列的像素PX可在重置间隔RST期间被重置，可在曝光间隔EXP期间顺序地暴露于激光束以累积电荷，并且可在读出间隔RO期间输出输出信号OUT1和OUT2/OUT1至OUT4。例如，第R1行、第C1列的像素PX，第R1行、第C2列的像素PX，第R1行、第C3列的像素PX，以及第R1行、第C4列的像素PX的曝光间隔EXP可彼此不重叠，并且可沿光扫描方向顺序地设置。如在第R1行、第C1列的像素PX，第R1行、第C2列的像素PX，第R1行、第C3列的像素PX，以及第R1行、第C1列的像素PX中那样，剩余像素PX可执行重置操作、曝光操作和读出操作。然而，因为光扫描方向是蛇形方向，所以设置在相邻行的像素PX的光扫描方向可彼此相反，并且执行像素PX的解调操作的方向可彼此相反。例如，第R4行、第C4列的像素PX，第R4行、第C3列的像素PX，第R4行、第C2列的像素PX，以及第R4行、第C1列的像素PX的曝光间隔EXP可彼此不重叠，并且可沿与行R1的光扫描方向相反的方向顺序地设置。
参照图9B，与图9A的正常读出操作不同，像素阵列141的像素PX可执行滚动读出操作。当像素阵列141的所有像素PX的曝光间隔结束时，可启动像素阵列141的所有像素PX的读出操作。如在图7C中那样，布置在行R1至行R4的像素PX可在读出间隔RO期间顺序地输出输出信号OUT1和OUT2/OUT1至OUT4。参照图9C，与图9B不同，像素阵列141的像素PX可执行全局读出操作。布置在行R1至行R4的像素PX的读出间隔RO可彼此重叠。如在图7D中那样，布置在行R1至行R4的像素PX可在彼此重叠的读出间隔RO期间同时输出输出信号OUT1和OUT2/OUT1至OUT4。
参照图9A至图9C，像素PX的曝光间隔可彼此不重叠。例如，ToF传感器140a/140b还可包括溢出门驱动器(未示出)，该溢出门驱动器沿列方向D2将溢出门信号OG传输到像素阵列141。作为另一示例，沿行方向D1将溢出门信号OG传输到像素阵列141的溢出门驱动器可被集成到ToF传感器140b的光电门驱动器143中。在沿列方向D2传输溢出门信号OG的情况下，即使沿行方向D1或列方向D2传输光电门信号，这也不是问题。
参照图9D至图9F，布置在同一行R1/R2/R3/R4的像素PX的曝光间隔EXP可彼此重叠。除了上述差异之外，图9D至图9F的时序图可分别类似于图9A至图9C的时序图。例如，ToF传感器140a/140b的光电门驱动器142可沿行方向R1将溢出门信号OG传输到像素PX。
图10A至图10F示出了由图1的电子装置执行的沿行方向和列方向的二维光扫描和像素阵列扫描的示例。控制器150可控制光源110和光学装置120以在行方向D1和列方向D2的二维上执行光扫描。激光束可顺序地入射到第R1行、第C1列的像素PX，第R1行、第C2列的像素PX，第R1行、第C3列的像素PX，以及第R1行、第C4列的像素PX上，然后，激光束可顺序地入射到第R2行、第C1列的像素PX，第R2行、第C2列的像素PX，第R2行、第C3列的像素PX，第R2行、第C4列的像素PX上。如以上描述中那样，激光束可顺序地入射到其余像素PX上。例如，光扫描方向可以是之字形方向，而不是参照图9A至图9F描述的蛇形方向。
参照图10A，根据控制器150执行的光扫描的方向(即，之字形方向)，组件142至146可控制像素阵列141的像素PX。第R1行、第C1列的像素PX，第R1行、第C2列的像素PX，第R1行、第C3列的像素PX，以及第R1行、第C4列的像素PX可在重置间隔RST期间被重置，可在曝光间隔EXP期间顺序地暴露于激光束以累积电荷，并且可在读出间隔RO期间输出输出信号OUT1和OUT2/OUT1至OUT4。如第R1行、第C1列的像素PX，第R1行、第C2列的像素PX，第R1行、第C3列的像素PX，以及第R1行、第C4列的像素PX中那样，剩余像素PX可执行重置操作、曝光操作和读出操作。除了光扫描方向和控制像素PX的方向之外，图10A至图10F的时序图可分别类似于图9A至图9F的时序图。
图11A至图11F示出了由图1的电子装置执行的沿行方向和列方向的二维光扫描和像素阵列扫描的示例。在图9A至图10F中，光信号RL的激光束的尺寸可对应于一个像素PX，或者可小于一个像素PX的尺寸。相反，在图11A至11F中，激光束的尺寸可大于一个像素PX的尺寸，并且可对应于例如2×2像素PX。激光束的大小不限于以上示例，并且可对应于m x n像素(m和n均为1或更大的整数)。除了激光束的尺寸之外，如在图9A至图9F中那样，控制器150可控制光源110和光学装置120以在行方向D1和列方向D2的二维上执行光扫描。激光束可顺序地入射到第R1行和第R2行、第C1列和第C2列的像素PX，第R1行和第R2行、第C3列和第C4列的像素PX，第R1行和第R2行、第C5列和第C6列的像素PX，以及第R1行和第R2行、第C7列和第C8列的像素PX上，然后激光束可顺序地入射到第R3行和第R4行、第C7列和第C8列的像素PX，第R3行和第R4行、第C5列和第C6列的像素PX，第R3行和第R4行、第C3列和第C4列的像素PX，以及第R3行和第R4行、第C1列和第C2列的像素PX上。如以上描述中那样，激光束可顺序地入射到其余像素PX上。例如，光扫描方向可以是蛇形方向。
参照图11A，根据控制器150执行的光扫描的方向(即，蛇形方向)，组件142至146可控制像素阵列141的像素PX。布置在行R1和行R2的像素PX可在重置间隔RST期间被重置，并且可在曝光间隔EXP期间顺序地暴露于激光束以累积电荷。布置在行R1的像素PX可在读出间隔RO期间输出输出信号OUT1和OUT2/OUT1至OUT4，然后，布置在行R2的像素PX可在读出间隔RO期间输出输出信号OUT1和OUT2/OUT1至OUT4。例如，布置在列C1至列C8的像素PX的曝光间隔EXP可彼此不重叠，并且可沿着光扫描方向顺序地设置。作为另一示例，与图11A所示的示例不同，在其他实施例中，第R1行和第R2行和、第C1列和第C2列的像素PX的曝光间隔EXP可彼此重叠，第R1行和第R2行、第C3列和第C4列的像素PX的曝光间隔EXP可彼此重叠，第R1行和第R2行、第C5列和第C6列的像素PX的曝光间隔EXP可彼此重叠，并且第R1行和第R2行、第C7列和第C8列的像素PX的曝光间隔EXP可彼此重叠。在图11A所示的实施例中，第R1行和第R2行、第C1列和第C2列的像素PX的曝光间隔EXP、第R1行和第R2行、第C3列和第C4列的像素PX的曝光间隔EXP、第R1行和第R2行、第C5列和第C6列的像素PX的曝光间隔EXP、以及第R1行和第R2行、第C7列和第C8列的像素PX的曝光间隔EXP可彼此不重叠。如在布置在行R1和行R2的像素PX中那样，布置在行R3和行R4的其余像素PX可执行重置操作、曝光操作和读出操作。布置在行R7和行R8的像素PX可在重置间隔RST期间被重置，并且可在曝光间隔EXP期间在与行方向D1相反的方向上顺序地暴露于激光束以累积电荷。
参照图11B，与图11A的正常读出操作不同，在其他实施例中，像素阵列141的像素PX可执行滚动读出操作。当像素阵列141的所有像素PX的曝光间隔结束时，可启动像素阵列141的所有像素PX的读出操作。如在图7C中那样，布置在行R1至行R8的像素PX可在读出间隔RO期间顺序地输出输出信号OUT1和OUT2/OUT1至OUT4。
参照图11C，与图11B不同，在其他实施例中，布置在行R1至行R8的像素PX的读出间隔RO可彼此重叠。如在图7D中那样，像素阵列141的像素PX可执行全局读出操作。布置在行R1至行R8的像素PX可在彼此重叠的读出间隔RO期间同时输出输出信号OUT1和OUT2/OUT1至OUT4。如参照图9A至图9C所述，ToF传感器140a/140b还可包括溢出门驱动器(未示出)，该溢出门驱动器沿列方向D2将溢出门信号OG传输到像素阵列141，或者该溢出门驱动器可以被集成到ToF传感器140b的光电门驱动器143中。
参照图11D至图11F，布置在成对的行(例如(R1，R2)、(R3，R4、(R5，R6)或(R7，R8))的像素PX的曝光间隔可彼此重叠。除了上述差异之外，图11D至图11F的时序图可分别类似于图11A至图11C的时序图。如参照图9D至图9F所述，ToF传感器140a/140b的光电门驱动器142可沿行方向R1将溢出门信号OG传输到像素PX。
图12A至图12F示出了由图1的电子装置执行的沿行方向和列方向的二维光扫描和像素阵列扫描的示例。在图12A至图12F中，激光光束的尺寸可大于一个像素PX的尺寸，并且可对应于例如2×2像素PX。除了激光束的尺寸之外，如图10A至11F中那样，控制器150可控制光源110和光学装置120以在行方向D1和列方向D2的二维上执行光扫描。激光束可顺序地入射到第R1行和第R2行、第C1列和第C2列的像素PX，第R1行和第R2行、第C3列和第C4列的像素PX，第R1行和第R2行、第C5列和第C6列的像素PX，以及第R1行和第R2行、第C7列和第C8列的像素PX上，然后激光束可顺序地入射到第R3行和第R4行、第C1列和第C2列的像素PX，第R3行和第R4行、第C3列和第C4列的像素PX，第R3行和第R4行、第C5列和第C6列的像素PX，以及第R3行和第R4行、第C7列和第C8列的像素PX上。如以上描述中那样，激光束可顺序地入射到其余像素PX上。例如，光扫描方向可以是之字形方向，而不是参照图11A至图11F描述的蛇形方向。
参照图12A，根据由控制器150执行的光扫描的方向(即，之字形方向)，组件142至146可控制像素阵列141的像素PX。布置在行R1和行R2的像素PX可在重置间隔RST期间被重置，并且可在曝光间隔EXP期间顺序地暴露于激光束以累积电荷。布置在行R1的像素PX可在读出间隔RO期间输出输出信号OUT1和OUT2/OUT1至OUT4，然后，布置在行R2的像素PX可在读出间隔RO期间输出输出信号OUT1和OUT2/OUT1到OUT4。如布置在行R1和行R2的像素PX中那样，其余像素PX可执行重置操作、曝光操作和读出操作。除了光扫描方向和控制像素PX的方向之外，图12A至图12F的时序图可类似于图11A至图11F的各个时序图。
参照图5A至图6B描述图7A至图12F的时序图中所示的重置间隔RST、曝光间隔EXP和读出间隔RO中的像素PX的操作。在图7A至图12F的时序图中，在与虚线相对应的间隔期间，相应像素PX的溢出晶体管OF可通过激活的溢出门信号OF而导通，并且可去除由光电晶体管PA和PB累积的电荷。
图13示出了根据本发明构思的实施例的半导体封装模块的剖视图。在半导体封装模块1000中，半导体封装件1200可通过粘合剂层1110附接到封装基板1100。半导体封装件1200可包括半导体芯片1210、安装在半导体芯片1210下方的半导体芯片1220和安装在半导体芯片1220下方的半导体芯片1230。半导体芯片1210、1220和1230可具有不同的功能。半导体芯片1210和半导体芯片1220可具有相同的宽度。半导体芯片1210和半导体芯片1220的侧壁可垂直对齐。半导体芯片1210和半导体芯片1220可彼此接触。重布线图案(reroutingpattern)1221可设置在半导体芯片1220下方。例如，半导体芯片1210可以是包括参照图1至图12F描述的ToF传感器140的ToF传感器。又例如，半导体芯片1220可以是用于驱动半导体芯片1210的逻辑芯片。作为另一示例，半导体芯片1210可包括参照图1至图12F描述的ToF传感器140的像素阵列141，并且半导体芯片1220可包括ToF传感器140的其余组件142至146。例如，具有被配置为包括ToF传感器的半导体芯片1210和1220的半导体封装模块1000可被设置为图1所示的电子装置100的一部分。
进一步参照图13，半导体芯片1230的宽度可小于半导体芯片1220的宽度。半导体芯片1230的侧壁可不与半导体芯片1220的侧壁垂直对齐。例如，半导体芯片1230可以是用于存储从半导体芯片1210和/或半导体芯片1220产生的数据的存储器芯片。半导体芯片1230的侧壁可被模制层1240覆盖。逻辑芯片可结合到ToF传感器，并且存储器芯片可以以倒装芯片结合方案结合到逻辑芯片。与存储器芯片远离ToF传感器的情况相比，这可提供快速读出功能。在存储器芯片是动态随机存取存储器(DRAM)的情况下，可标准化输入/输出端子的位置和大小以通过批量生产来降低成本。在这种情况下，逻辑芯片和DRAM芯片的尺寸可不同，并且输入/输出端子的位置可不对齐。能够作为逻辑芯片的半导体芯片1220可包括重布线图案1221，从而增加用于连接半导体芯片1220和半导体芯片1230的布线的自由度。半导体芯片1210的上导电焊盘1211和封装基板1100可与布线1212连接。
如图13所示，保持件1300可被设置在封装基板1100上。保持件1300可与半导体封装件1200间隔开。可通过使用粘合剂层1310将保持件1300附接到封装基板1100上。保持件1300在平面图中可呈闭合曲线的形状。保持件1300可邻近并围绕半导体封装件1200的边缘，并且可具有中空结构。保持件1300可由诸如聚酰胺的聚合物材料形成。透明基板1400可设置在保持件1300上。透明基板1400可由透明玻璃或塑料形成。透明基板1400可与半导体封装件1200间隔开，并且可提供空的空间“S”。焊料凸块1120可被附接到封装基板1100的下表面。与透镜部件130相对应的多个透镜1500和1600、间隔件1700和遮光层1510可被附接到保持件1300以设置在半导体封装件1200上方的透明基板1400上。
图14示出了图1的电子装置的应用示例。图1的电子装置100可由图14的电子装置2000实施或可应用于图14的电子装置2000。电子装置2000可被称为“计算系统”、“存储器系统”、“电子系统”或“通信系统”。例如，电子装置2000可以是台式计算机、膝上型计算机、平板计算机、移动装置、智能电话、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)、可穿戴装置、视频游戏控制台、工作站、服务器、能够使用或支持移动行业处理器接口(
Figure BDA0002728532460000311
)联盟提出的接口协议的数据处理装置、家用电器、黑匣子、无人驾驶飞机等。
如图14所示，电子装置2000可包括片上系统2100、显示器2220和图像传感器2230。片上系统2100还可包括DigRF主装置2110、显示器串行接口(DSI)主机2120、相机串行接口(CSI)主机2130和物理层(PHY)2140。DSI主机2120可通过DSI与显示器2220的DSI装置2225通信。例如，可在DSI主机2120中实施串行器SER，并且可在DSI装置2225中实施解串器DES。CSI主机2130可通过CSI与图像传感器2230的CSI装置2235通信。例如，可在CSI主机2130中实施解串器DES，并且可在CSI装置2235中实施串行器SER。图像传感器2230可以是参照图1至图12F描述的ToF传感器140或半导体封装模块1000。
电子装置2000还可包括与片上系统2100通信的射频(RF)芯片2240。RF芯片2240可包括物理层(PHY)2242、DigRF从装置2244和天线2246。例如，物理层2242和物理层2140可通过
Figure BDA0002728532460000312
联盟提出的DigRF接口相互交换数据。电子装置2000还可包括工作存储器2250和嵌入式/卡存储装置2255。工作存储器2250和嵌入式/卡存储装置2255可存储和输出与片上系统2100相关联的数据。嵌入式存储装置2255可被嵌入在电子装置2000中，并且作为可移除装置的卡存储装置2255可被安装在电子装置2000上。电子装置2000可通过通信模块与外部装置/系统进行通信，通信模块例如是微波存取全球互通(WiMAX)2260、无线局域网(WLAN)2262或超宽带(UWB)2264。电子装置2000还可包括扬声器2270、麦克风(MIC)2275、全球定位系统(GPS)装置2280和桥接芯片2290。
根据本发明构思的实施例的电子装置可通过使用光源和光学装置的对象扫描操作以及ToF传感器的基于扫描方向的解调操作，以(使用)有限的功率来感测相对较远的对象，并且还可通过对象扫描操作和解调操作根据像素的位置消除阴影现象。
尽管已经参照本发明构思的示例性实施例描述了本发明的构思，但是对于本领域的普通技术人员应当显而易见的是，在不脱离如所附权利要求所述的本发明的构思和精神的前提下，可对其进行各种改变和修改。

Claims (30)

1.一种电子装置，包括：
飞行时间传感器，其包括像素阵列；
光源，其被配置为发射光信号；和
光学装置，其被配置为将所述光信号投射到对象的区域，所述区域分别与包括所述像素阵列的像素的多个像素块相对应，
其中，所述像素中的每个像素包括：
多个抽头，每个抽头包括光电晶体管、与所述光电晶体管连接的第一传输晶体管、与所述第一传输晶体管连接的存储元件、与所述存储元件连接的第二传输晶体管、与所述第二传输晶体管连接的浮置扩散区和与所述浮置扩散区连接的读出电路，和
溢出晶体管，其与所述光电晶体管相邻设置并与电源电压连接，所述溢出晶体管被配置为从所述光电晶体管中去除电荷。
2.根据权利要求1所述的电子装置，还包括：驱动器，其被配置为沿选自第一方向和与所述第一方向不同的第二方向之中的方向将与所述光信号同步的光电门信号传输至所述光电晶体管，所述第一方向是所述像素的排列方向。
3.根据权利要求2所述的电子装置，其中，传输所述光电门信号的所述方向对应于从所述对象反射的光信号顺序地入射到所述像素阵列上的方向。
4.根据权利要求2所述的电子装置，其中，所述光学装置被配置为控制所述光信号的投射方向以执行对所述对象的一维光扫描。
5.根据权利要求2所述的电子装置，其中，所述多个像素块包括：
第一像素块，其包括所述像素中的第一像素并被布置在至少第一行中；和
第二像素块，其包括所述像素中的第二像素并被布置在至少第二行中。
6.根据权利要求5所述的电子装置，还包括：控制器，其被配置为控制所述第一像素在第一重置间隔期间重置、在第一曝光间隔期间累积电荷以及在第一读出间隔期间输出第一输出信号，并且
所述控制器还被配置为控制所述第二像素在第二重置间隔期间重置、在第二曝光间隔期间累积电荷以及在第二读出间隔期间输出第二输出信号。
7.根据权利要求6所述的电子装置，其中，所述第一读出间隔发生在所述第一曝光间隔与所述第二曝光间隔之间，并且
其中，所述第二读出间隔发生在所述第二曝光间隔之后。
8.根据权利要求6所述的电子装置，其中，所述第一读出间隔发生在所述第二曝光间隔之后，并且
其中，所述第二读出间隔发生在所述第一读出间隔之后。
9.根据权利要求6所述的电子装置，其中，所述第一读出间隔和所述第二读出间隔在时间上彼此重叠并且发生在所述第二曝光间隔之后。
10.根据权利要求6所述的电子装置，其中，在所述第一曝光间隔期间传输到所述第一像素中的每个第一像素的所述光电晶体管的光电门信号具有第一频率，并且，在所述第二曝光间隔期间传输到所述第二像素中的每个第二像素的所述光电晶体管的光电门信号具有不同于所述第一频率的第二频率。
11.根据权利要求6所述的电子装置，其中，在所述第一曝光间隔期间当所述光信号中的第一光信号被发射到所述对象时与当所述光电门信号被传输到所述第一像素中的每个第一像素的所述光电晶体管时之间的第一时间差不同于在所述第二曝光间隔期间当所述光信号中的第二光信号被发射到所述对象时与当所述光电门信号被传输到所述第二像素中的每个第二像素的所述光电晶体管时之间的第二时间差。
12.根据权利要求2所述的电子装置，其中，所述多个像素块包括第一像素块，所述第一像素块包括所述像素中的第一像素并且布置在第一列，
所述电子装置还包括控制器，所述控制器被配置为控制所述第一像素在第一重置间隔期间重置、在第一曝光间隔期间累积电荷以及在第一读出间隔期间顺序地输出第一输出信号。
13.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述多个像素块包括：
第一像素块，其包括所述像素中的第一像素并沿第一方向布置；和
第二像素块，其包括所述像素中的第二像素并沿所述第一方向布置，
其中，所述光学装置控制所述光信号的投射方向以对所述对象进行二维光扫描，并且
其中，从所述对象反射的所述光信号沿所述第一方向顺序地入射到所述第一像素上。
14.根据权利要求13所述的电子装置，其中，从所述对象反射的所述光信号沿选自所述第一方向和与所述第一方向相反的第二方向之中的方向顺序地入射到所述第二像素上。
15.根据权利要求13所述的电子装置，还包括：驱动器，其被配置为沿选自所述第一方向和垂直于所述第一方向的第二方向之中的方向将溢出门信号传输到所述溢出晶体管。
16.一种电子装置，包括：
飞行时间传感器，其包括像素阵列；
光源，其被配置为发射第一光信号和第二光信号；和
光学装置，其被配置为将所述第一光信号投射到对象的与所述像素阵列的第一像素块相对应的第一区域，并将所述第二光信号投射到所述对象的与所述像素阵列的第二像素块相对应的第二区域，
其中，所述第一像素块的像素沿第一方向布置，所述第二像素块的像素沿第一方向布置，并且所述第一像素块和所述第二像素块沿第二方向布置，并且
其中，所述像素中的每个像素包括：
多个抽头，每个抽头包括光电晶体管、与所述光电晶体管连接的第一传输晶体管、与所述第一传输晶体管连接的存储元件、与所述存储元件连接的第二传输晶体管、与所述第二传输晶体管连接的浮置扩散区和与所述浮置扩散区连接的读出电路，和
溢出晶体管，其与所述光电晶体管相邻设置并与电源电压连接，所述溢出晶体管被配置为从所述光电晶体管中去除电荷。
17.根据权利要求16所述的电子装置，其中，所述光学装置包括微机电系统镜和旋转棱镜之一。
18.根据权利要求16所述的电子装置，其中，所述光源包括垂直腔表面发射激光器阵列，并且
其中，所述光学装置是投射光学装置。
19.一种光检测和测距系统，包括：
光源，其被配置为发射光信号；
光学装置，其被配置为控制所述光信号的投射方向并以具有受控的投射方向的光信号扫描对象；
飞行时间传感器，其包括像素阵列，该像素阵列包括多个像素块，所述多个像素块基于扫描的方向对从所述对象反射的所述光信号进行解调，
其中，所述多个像素块的像素中的每个像素包括：
多个抽头，每个抽头包括光电晶体管、与所述光电晶体管连接的第一传输晶体管、与所述第一传输晶体管连接的存储元件、与所述存储元件连接的第二传输晶体管、与所述第二传输晶体管连接的浮置扩散区和与所述浮置扩散区连接的读出电路，和
溢出晶体管，其与所述光电晶体管相邻设置并与电源电压连接，所述溢出晶体管被配置为从所述光电晶体管中去除电荷。
20.根据权利要求19所述的光检测和测距系统，其中，所述多个像素块中的每个像素块的像素被布置在至少一排上。
21.一种电子装置，包括：
飞行时间传感器，其包括像素阵列；
光源，其被配置为发射光信号；和
光学装置，其被配置为将所述光信号投射到对象的区域，所述区域分别与包括所述像素阵列的像素的多个像素块相对应，
其中，所述像素中的每个像素包括：
多个抽头，每个抽头包括光电晶体管、浮置扩散区和与所述浮置扩散区连接的读出电路，和
溢出晶体管，其与所述光电晶体管相邻设置并与电源电压连接，所述溢出晶体管被配置为从所述光电晶体管去除电荷，并且
其中，所述飞行时间传感器包括：
第一驱动器，其从所述像素阵列开始沿第一方向设置，并被配置为控制所述溢出晶体管，和
第二驱动器，其从所述像素阵列开始沿第二方向设置，并被配置为控制所述读出电路的读出操作。
22.根据权利要求21所述的电子装置，其中，所述多个抽头中的每个抽头还包括：第一传输晶体管，其被插入在所述光电晶体管和所述浮置扩散区之间；存储元件，其与所述第一传输晶体管连接；和第二传输晶体管，其与所述存储元件连接，
其中，所述第一驱动器沿第一方向控制溢出晶体管，并且
其中，所述飞行时间传感器还包括第三驱动器，所述第三驱动器被配置为沿所述第一方向控制所述第一传输晶体管和所述存储元件。
23.一种电子装置，包括：
光源，其被配置为发射光信号；和
半导体封装模块，其包括第一半导体芯片和安装在所述第一半导体芯片下方的第二半导体芯片，
其中，所述第一半导体芯片包括：飞行时间传感器，其包括像素阵列，其中，所述像素阵列的每个像素包括：
多个抽头，每个抽头包括光电晶体管、与所述光电晶体管连接的第一传输晶体管、与所述第一传输晶体管连接的存储元件、与所述存储元件连接的第二传输晶体管、与所述第二传输晶体管连接的浮置扩散区和与所述浮置扩散区连接的读出电路，和
溢出晶体管，其与所述光电晶体管相邻设置并与电源电压连接，并且
其中，所述第二半导体芯片包括：第一驱动器，其被配置为控制所述溢出晶体管以从所述光电晶体管去除电荷；和第二驱动器，其被配置为控制所述读出电路的读出操作,并且
其中，所述电子装置还包括：光学装置，其被配置为将所述光信号投射到对象的区域，所述区域分别对应于所述像素阵列的多个像素块。
24.根据权利要求23所述的电子装置，其中，所述半导体封装模块还包括：
封装基板，所述第一半导体芯片和所述第二半导体芯片被安装在所述封装基板上；
保持件，其设置在所述封装基板上，并且围绕所述第一半导体芯片和所述第二半导体芯片并与所述第一半导体芯片和所述第二半导体芯片间隔开；和
多个透镜，其附接到所述保持件并设置在所述第一半导体芯片和所述第二半导体芯片上方。
25.根据权利要求24所述的电子装置，还包括：透明基板，其附接到所述保持件并且设置在所述多个透镜与所述第一半导体芯片和所述第二半导体芯片之间。
26.根据权利要求23所述的电子装置，其中，所述半导体封装模块还包括：第三半导体芯片，其安装在所述第二半导体芯片下方，
所述第三半导体芯片被配置为存储由所述第一半导体芯片和所述第二半导体芯片产生的数据。
27.根据权利要求23所述的电子装置，其中，所述光学装置包括微机电系统镜和旋转棱镜之一。
28.根据权利要求23所述的电子装置，其中，所述光源包括垂直腔表面发射激光器阵列，并且
其中，所述光学装置是投射光学装置。
29.根据权利要求23所述的电子装置，其中，所述多个抽头包括两个抽头。
30.根据权利要求23所述的电子装置，其中，所述多个抽头包括四个抽头。
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