CN113785219A - 具有快速电荷传输的门控飞行时间像素的成像器件 - Google Patents

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诹访泰介
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Abstract

像素阵列包括多个像素。每个像素包括将入射光转换成电荷的光电转换区域和连接到所述光电转换区域并且在平面图中沿第一轴线具有线对称的电荷传输部。所述电荷传输部包括连接到第一浮动扩散和所述光电转换区域并且位于所述光电转换区域的第一侧的第一传输晶体管，和连接到第二浮动扩散和所述光电转换区域并且位于所述光电转换区域的所述第一侧的第二传输晶体管。

Description

具有快速电荷传输的门控飞行时间像素的成像器件
技术领域
示例性实施方案涉及成像器件、成像装置及其操作方法，更具体地，涉及用于深度感测的成像器件、成像装置及方法。
背景技术
深度感测在许多领域中都有应用，包括物体跟踪、环境渲染等。一些深度传感器利用飞行时间(ToF)原理来检测到场景中的一个物体或多个物体的距离。通常，ToF深度传感器包括光源和包括用来感测反射光的多个像素的成像器件。在操作中，光源向场景中的一个物体或多个物体发射光(例如，红外光)，并且像素检测从一个物体或多个物体反射的光。在光的初始发射和反射光被每个像素接收之间的经过时间可以与距一个物体或多个物体的距离相对应。直接ToF成像器件可以测量经过时间本身以计算距离，而间接ToF成像器件可以测量发射光和反射光之间的相位延迟并且将相位延迟转换成距离。然后，通过成像器件使用像素的深度值来确定到一个物体或多个物体的距离，这可以用来创建所捕获的一个物体或多个物体的三维场景。
发明内容
示例性实施方案涉及允许从光电二极管到像素电路的快速电荷传输、快速溢出复位等的成像器件、成像装置及其方法。
至少一个示例性实施方案涉及包括多个像素的像素阵列，每个像素包括光电转换区域，其将入射光转换成电荷；和电荷传输部，其连接到所述光电转换区域并且在平面图中沿第一轴线具有线对称。所述电荷传输部包括第一传输晶体管，其连接到第一浮动扩散和所述光电转换区域并且位于所述光电转换区域的第一侧；和第二传输晶体管，其连接到第二浮动扩散和所述光电转换区域并且位于所述光电转换区域的所述第一侧。
根据至少一个示例性实施方案，所述电荷传输部包括第三传输晶体管，所述第三传输晶体管连接到溢出区域并位于所述光电转换区域的所述第一侧且在所述第一传输晶体管与所述第二传输晶体管之间。
根据至少一个示例性实施方案，所述第一轴线穿过所述第三传输晶体管的栅极。
根据至少一个示例性实施方案，所述第三传输晶体管的所述栅极位于比所述第一传输晶体管的栅极和所述第二传输晶体管的栅极更远离所述像素的中心的位置。
根据至少一个示例性实施方案，所述第一传输晶体管的栅极和所述第二传输晶体管的栅极与所述像素的中心等距。
根据至少一个示例性实施方案，所述第三传输晶体管的所述栅极比所述第一传输晶体管的栅极和所述第二传输晶体管的栅极更靠近所述像素的中心。
根据至少一个示例性实施方案，每个像素进一步地包括其中设置有多个晶体管的晶体管部，并且所述晶体管部沿所述第一轴线具有线对称。
根据至少一个示例性实施方案，所述多个晶体管包括第三和第四传输晶体管以及第一和第二复位晶体管。
根据至少一个示例性实施方案，所述多个晶体管包括第一和第二选择晶体管以及第一和第二放大晶体管。
根据至少一个示例性实施方案，所述光电转换区域包括主要部分和从所述主要部分延伸的延伸部分，并且所述光电转换区域的所述第一侧包括所述延伸部分。
根据至少一个示例性实施方案，所述延伸部分包括第一边缘、第二边缘以及连接所述第一边缘和所述第二边缘的第三边缘，并且所述第一传输晶体管位于所述第一边缘，所述第二传输晶体管位于所述第二边缘，以及所述第三传输晶体管位于所述第三边缘。
根据至少一个示例性实施方案，所述多个像素中的至少一些像素的所述第三晶体管共享漏极区域。
根据至少一个示例性实施方案，在所述平面图中，相邻像素的所述电荷传输部沿与所述第一轴线垂直的第二轴线彼此对齐。
根据至少一个示例性实施方案，所述光电转换区域的最靠近所述第一传输晶体管和所述第二传输晶体管的部分的杂质浓度大于所述光电转换区域的最远离所述第一传输晶体管和所述第二传输晶体管的部分的杂质浓度。
根据至少一个示例性实施方案，所述第一轴线穿过所述像素的中心。
至少一个示例性实施方案涉及一种系统，所述系统包括光源和成像器件，所述成像器件包括像素阵列，所述像素阵列包括多个像素。每个像素包括光电转换区域，其将入射光转换成电荷；和电荷传输部，其连接到所述光电转换区域并且在平面图中沿第一轴线具有线对称。所述电荷传输部包括第一传输晶体管，其连接到第一浮动扩散和所述光电转换区域并且位于所述光电转换区域的第一侧；和第二传输晶体管，其连接到第二浮动扩散和所述光电转换区域并且位于所述光电转换区域的所述第一侧。
根据至少一个示例性实施方案，所述电荷传输部包括第三传输晶体管，所述第三传输晶体管连接到溢出区域并位于所述光电转换区域的所述第一侧且在所述第一传输晶体管与所述第二传输晶体管之间。
根据至少一个示例性实施方案，所述第一轴线穿过所述第三传输晶体管的栅极。
根据至少一个示例性实施方案，所述第三传输晶体管的所述栅极位于比所述第一传输晶体管的栅极和所述第二传输晶体管的栅极更远离所述像素的中心的位置。
至少一个示例性实施方案涉及一种系统，所述系统包括光源和成像器件，所述成像器件包括像素阵列，所述像素阵列包括多个像素。每个像素包括光电转换区域，其将入射光转换成电荷；和电荷传输部，其连接到所述光电转换区域并且在平面图中沿第一轴线具有线对称。所述电荷传输部包括第一传输晶体管，其连接到第一浮动扩散和所述光电转换区域并且位于所述光电转换区域的第一侧；和第二传输晶体管，其连接到第二浮动扩散和所述光电转换区域并且位于所述光电转换区域的所述第一侧。所述系统包括信号处理器，其配置成基于所述电荷确定到物体的距离。
附图说明
图l是根据至少一个示例性实施方案的成像器件的框图。
图2示出了根据至少一个示例性实施方案的来自图1的像素的示例性示意图。
图3示出了根据至少一个示例性实施方案的像素的阵列的平面图。
图4示出了根据至少一个示例性实施方案的单个像素的一部分的平面图。
图5示出了根据至少一个示例性实施方案的单个像素的一部分的平面图。
图6示出了根据至少一个示例性实施方案的单个像素的一部分的平面图。
图7示出了根据至少一个示例性实施方案的单个像素的一部分的平面图。
图8示出了根据至少一个示例性实施方案的使用图5中示出的像素设计的阵列布局。
图9示出了根据至少一个示例性实施方案的使用图5中示出的像素设计的阵列布局。
图10示出了根据至少一个示例性实施方案的使用图5中示出的像素设计的阵列布局。
图11示出了根据至少一个示例性实施方案的使用图6中示出的像素设计的阵列布局。
图12示出了根据至少一个示例性实施方案的使用图6中示出的像素设计的阵列布局。
图13示出了根据至少一个示例性实施方案的使用图6中示出的像素设计的阵列布局。
图14示出了根据至少一个示例性实施方案的使用图7中示出的像素设计的阵列布局。
图15示出了根据至少一个示例性实施方案的使用图7中示出的像素设计的阵列布局。
图16示出了根据至少一个示例性实施方案的使用不同于其他图中示出(的像素设计)的像素设计的阵列布局。
图17示出了根据至少一个示例性实施方案的使用不同于其他图中示出(的像素设计)的像素设计的示例性阵列布局。
图18示出了根据至少一个示例性实施方案的使用不同于其他图中示出(的像素设计)的像素设计的示例性阵列布局。
图19示出了根据至少一个示例性实施方案的使用不同于其他图中示出(的像素设计)的像素设计的示例性阵列布局。
图20示出了根据至少一个示例性实施方案的共享漏极的示例性阵列布局。
图21是示出了根据至少一个示例性实施方案的测距模块的示例的框图。
图22是示出了根据至少一个示例性实施方案的成像器件的使用示例的图。
具体实施方式
图l是根据至少一个示例性实施方案的成像器件的框图。
像素51包括诸如光电二极管或其他光传感器等光电转换区域PD、传输晶体管TG0和TG1、浮动扩散区域FD0和FD1、复位晶体管RST0和RST1、放大晶体管AMP0和AMP1以及选择晶体管SEL0和SEL1。
图1中示出的成像器件1可以是前表面或后表面照射型的成像传感器，并且例如，设置在具有测距功能(或距离测量功能)的成像装置中。
成像器件1具有在半导体基板(未示出)上形成的像素阵列单元(或像素阵列或像素部)20和集成在与像素阵列单元20相同的同一半导体基板上的外围电路。例如，外围电路包括抽头驱动单元(或抽头驱动器)21、垂直驱动单元(或垂直驱动器)22、列处理单元(或列处理电路)23、水平驱动单元(或水平驱动器)24以及系统控制单元(或系统控制器)25。
成像器件元件1进一步地设置有信号处理单元(或信号处理器)31和数据存储单元(或数据存储器或存储器或计算机可读存储介质)32。需要注意的是，信号处理单元31和数据存储单元32可以安装在与成像器件1相同的基板上或可以布置在成像装置中与成像器件1分开的基板上。
像素阵列单元20具有如下配置，其中产生与接收到的光量相对应的电荷并且输出与电荷相对应的信号的像素51二维地布置成行方向和列方向的矩阵形状。即，像素阵列单元20具有对入射光进行光电转换并且输出与因此获得的电荷相对应的信号的多个像素51。这里，行方向是指像素51在水平方向上的布置方向，列方向是指像素51在垂直方向上的布置方向。行方向是图中的水平方向，列方向是图中的垂直方向。
像素51接收从外部环境入射的光，例如，红外光，对接收到的光进行光电转换，并且根据因此获得的电荷输出像素信号。像素51可以包括第一电荷收集器(chargecollector)和第二电荷收集器，第一电荷收集器检测通过向像素51施加预定电压(第一电压)而通过光电转换PD获得的电荷，第二电荷收集器检测通过向像素51施加预定电压(第二电压)而通过光电转换获得的电荷。第一和第二电荷收集器可以分别包括抽头A和抽头B。虽然示出了两个电荷收集器(例如，抽头A和抽头B)，但是根据设计偏好可以包括更多或更少的电荷收集器。
抽头驱动单元21通过预定电压供应线30向像素阵列单元20的每个像素51的第一电荷收集器施加预定的第一电压，并且通过预定电压供应线30向其第二电荷收集器施加预定的第二电压。因此，包括传输第一电压的电压供应线30和传输第二电压的电压供应线30的两条电压供应线30被布线到像素阵列单元20的一个像素列。
在像素阵列单元20中，对于矩阵形状的像素阵列，像素驱动线28沿行方向针对每个像素行进行布线，两条垂直信号线29沿列方向针对每个像素列进行布线。例如，像素驱动线28传输当从像素读取信号时用于驱动的驱动信号。需要注意的是，虽然图1针对像素驱动线28示出了一条布线，但是像素驱动线28不限于一条。像素驱动线28的一端连接到垂直驱动单元22的与每一行相对应的输出端。
垂直驱动单元22包括移位寄存器、地址解码器等。垂直驱动单元22同时或以行为单位等驱动像素阵列单元20的所有像素中的每个像素。即，垂直驱动单元22包括与控制垂直驱动单元22的系统控制单元25一起控制像素阵列单元20的每个像素的操作的驱动单元。
响应于垂直驱动单元22的驱动控制从像素行的每个像素51输出的信号通过垂直信号线29输入列处理单元23。列处理单元23对通过垂直信号线29从每个像素51输出的像素信号进行预定的信号处理并且临时保持信号处理之后的像素信号。
具体地，列处理单元23进行作为信号处理的噪声去除处理、采样保持(S/H：sampleand hold)处理、模拟数字(AD)转换处理等。
水平驱动单元24包括移位寄存器、地址解码器等，并且依次选择与列处理单元23的像素列相对应的单元电路。列处理单元23通过水平驱动单元24的选择性扫描依次输出针对每个单元电路的通过信号处理而获得的像素信号。
系统控制单元25包括时序发生器等，时序发生器等生成各种时序信号并且在各种生成的时序信号的基础上对抽头驱动单元21、垂直驱动单元22、列处理单元23、水平驱动单元24等进行驱动控制。
信号处理单元31至少具有计算处理功能并且在从列处理单元23输出的像素信号的基础上进行诸如计算处理等各种信号处理。数据存储单元32临时存储信号处理单元31中的信号处理所需的数据。信号处理单元31可以控制成像器件1的整体功能。例如，抽头驱动单元21、垂直驱动单元22、列处理单元23、水平驱动单元24和系统控制单元25以及数据存储单元32可以受到信号处理单元31的控制。信号处理单元或信号处理器31，单独地或结合图1的其他元件，可以控制参照附图在下面更详细地讨论的系统的所有操作。因此，术语“信号处理单元”和“信号处理器”也可以指的是元件21、22、23、24、25和/或31的集合。
图2示出了来自图1的像素51的示例性示意图。像素51包括诸如光电二极管或其他光传感器等光电转换区域PD、传输晶体管TG0和TG1、浮动扩散区域FD0和FD1、复位晶体管RST0和RST1、放大晶体管AMP0和AMP1以及选择晶体管SEL0和SEL1。像素51可以进一步地包括溢出晶体管OFG、传输晶体管FDG0和FDG1以及浮动扩散区域FD2和FD3。
像素51可以根据施加到传输晶体管TG0/TG1的栅极或抽头A/B的控制信号或传输信号GD0、GD90、GD180和GD270、复位信号RSTDRAIN、溢出信号OFGn、电源信号VDD、选择信号SELn以及垂直选择信号VSL0和VSL1而被驱动。这些信号由来自图1的各种元件(例如，抽头驱动器21、垂直驱动器22、系统控制器25等)提供。
如图2所示，传输晶体管TG0和TG1连接到光电转换区域PD并且具有由于施加传输信号而传输电荷的抽头A/B。
这些传输信号GD0、GD90、GD180和GD270可以具有相对于来自光源的调制信号的相位不同的相位(例如，相差0度、90度、180度和/或270度的相位)。可以以允许在期望的帧的数量(例如，一帧、两帧、四帧等)中捕获深度信息(或像素值)的方式施加传输信号。本领域的普通技术人员将会理解如何施加传输信号以便使用收集的电荷来计算到物体的距离。
应该理解的是，如果需要，包括传输晶体管FDG0/FDG1和浮动扩散FD2/FD3以扩大像素51的电荷容量。然而，如果需要，可以省略或不使用这些元件。包括溢出晶体管OFG以传输来自光电转换区域PD的溢出电荷，但是如果需要，可以省略或不使用溢出晶体管OFG。更进一步地，如果仅需要一个抽头，那么可以不使用或省略与其他抽头相关联的元件(例如，TG1、FD1、FDG1、RST1、SEL1、AMP1)。
应该理解的是，图3到图20示出了其中描述的元件的基本上准确的相对位置关系并且可以作为对这种位置关系的支持。例如，附图为选择晶体管SEL和放大晶体管AMP在垂直方向上彼此对齐，同时晶体管FDG和RST在垂直方向上彼此对齐提供支持。作为另一示例，附图为图右侧的晶体管与图左侧的晶体管在水平方向上对齐提供支持。作为又一示例，附图在示出重叠元件的位置方面通常是准确的。
另外，在引用通用元件或元件组而不是具体元件是合适的情况下，描述可以通过其根术语指代元件或元件组。例如，当没有必要引用具体的传输晶体管TG0或TG1时，描述可以指代传输晶体管“TG”。
图3到图7示出了发明构思的示例性概览。
图3示出了根据至少一个示例性实施方案的成像器件1中的像素51的阵列300的平面图。示出了9个像素51，但是示例性实施方案不限于此并且可以包括更多或更少的像素。每个像素51可以包括将入射光转换成电荷的光电转换区域PD(八边形)，并且每个光电转换区域PD可以通过隔离结构与相邻的光电转换区域PD隔离，该隔离结构反射光和/或阻挡光进入相邻光电转换区域PD。
在图3到图7中，应该理解的是，传输晶体管TG0/TG1在光电转换区域PD的同一侧(或同一半)上，这可以提高电荷传输速率和/或OFG复位时间(例如，以复位溢出区域)。另外，如图3所示，光电转换区域的杂质浓度可以跨越光电区域PD的区域变化。例如，杂质浓度可以在朝着TG0、TG1和OFG的方向上增大，这可以引起电荷向FD0、FD1和/或溢出区域更快的传输以及快速OFG复位。图3示出了其中每个光电转换区域PD具有最靠近TG0、OFG和TG1的U形区域的示例。该U形区域可以具有比光电转换区域PD的其余部分更高的杂质浓度。可以通过设计成引起能够将电荷从光电转换区域朝向FD0和/或FD1驱动的电位梯度的掩膜来创建更高浓度的杂质区域。虽然在图6到图21中未明确示出，但是应该理解的是，这些设计也可以包括在朝向传输晶体管TG0/TG1和溢出晶体管OFG的方向上增大杂质浓度。
图4示出了来自图3的单个像素51的一部分的平面图。图4示出了包括晶体管TG0、TG1和OFG以及浮动扩散FD0和FD1的电荷传输部400。如图所示，电荷传输部400沿穿过像素51的中心410的轴线405具有线对称。通常，中心410可以是光电转换区域PD的中心。然而，中心410也可以是包括光电转换区域和来自图2的一个或多个附加晶体管的整个像素或像素区域的中心。即，像素的中心可以通过在像素51的光电转换区域以及任选地一个或多个晶体管周围绘制边界(例如，任意的边界)，然后选择在水平方向上测量时像素的中间的一个点来定义。附加地或可选择地，根据实施方案，该中心可以确定为穿过其的轴线引起电荷传输部的线对称的点。如下面更详细地讨论的，像素的电荷传输部可以具有线对称并且包括电荷传输部和一个或多个晶体管的每个像素或像素区域可以具有线对称。
在整个描述中，即使未在图中明确示出，但是电荷传输部通常指的是晶体管TG0和TG1以及带或不带晶体管OFG。
图5示出了单个像素51的一部分的平面图，其中光电转换区域PD具有与图1不同的形状，例如，具有包括电荷传输部500的延伸部分的矩形形状。如图所示，电荷传输部500沿穿过像素51的中心510的轴线505具有线对称。这里，中心510可以是光电转换区域PD的中心。然而，中心510也可以是包括光电转换区域和来自图2的一个或多个附加晶体管的整个像素区域的中心。因此，根据至少一个示例性实施方案，每个像素区域可以具有线对称。
这里，应该理解的是，图5进一步地示出了光电转换区域PD包括主要部分520和从主要部分520延伸的延伸部分525。图5示出了延伸部分525包括第一边缘、第二边缘和连接第一边缘和第二边缘的第三边缘。传输晶体管TG0位于第一边缘，传输晶体管TG1位于第二边缘，溢出晶体管(或第三传输晶体管)OFG位于第三边缘。
参照图3到图7，每个像素51可以包括用于传输由光电转换区域PD产生的电荷的两个传输晶体管TG0和TG1。传输晶体管TG0/TG1可以根据由驱动器(例如，来自图1的元件)产生的相应驱动信号导通和截止以便例如，由TG0和TG1在不同的时间传输电荷。每个像素51可以进一步地包括用于保持由各自的传输晶体管TG0/TG1传输的电荷的两个浮动扩散FD0和FD1以及溢出晶体管OFG。溢出晶体管OFG可以是允许电荷从PD溢出到溢出区域(与浮动扩散具有相同或类似的功能)的晶体管。在某些情况下溢出区域中捕获的电荷可以被排出(例如，排出到地面而没有读出)或在其他情况下作为收集的电荷的一部分被读出。在一个示例中，如果收集的电荷是由于明亮的周边环境或产生不感兴趣的信号的其他条件引起的，则可以排出溢出区域中的电荷。在另一示例中，如果收集的电荷表示感兴趣的信号，则可以读出溢出区域中的电荷。
图6示出了根据至少一个示例性实施方案的单个像素51的一部分的平面图。如图所示，电荷传输部600沿从像素51的中心610偏移的轴线605具有线对称。这里，中心610可以是光电转换区域PD的中心。然而，中心610也可以是包括光电转换区域和来自图2的一个或多个附加晶体管的整个像素区域的中心。
在图6中，应该理解的是，像素区域是不对称的，因为传输晶体管TG0/TG1、浮动扩散FD0/FD1和溢出晶体管OFG向光电转换区域PD的一侧偏移。虽然图6示出了左偏移，但是示例性实施方案也可以采用右偏移。
图7示出了根据至少一个示例性实施方案的单个像素51的一部分的平面图。如图所示，电荷传输部700沿穿过像素51的中心710的轴线705具有线对称。这里，中心710可以是光电转换区域PD的中心。然而，中心710也可以是包括光电转换区域和来自图2的一个或多个附加晶体管的整个像素区域的中心。因此，根据至少一个示例性实施方案，每个像素区域可以具有线对称(例如，对角线对称)。
图4到图7进一步地示出了调制区域415、515、615和715，它们是晶体管TG0和TG1的栅极附近的区域(例如，掺杂区域)，其可以接收控制信号以协助将电荷引导到TG0或TG1。电荷分离效率，即，有源区域和非有源区域之间的调制对比度被称为Cmod。通过{|I0-II|/(I0+I1)}×100计算Cmod，其中I0是在两个抽头TG0和TG1中的一个中检测到的信号，而I1是在两个抽头TG0或TG1中的另一个中检测到的信号。通常，期望Cmod较高和/或在抽头TG0/TG1之间匹配以提高图像质量。因为图4到图7的像素设计包括具有线对称的电荷传输部，所以每个抽头TG0和TG1的Cmod都匹配或紧密匹配。另外，晶体管TG0、TG1和OFG的位置引起晶体管TG0和TG1的快速电荷传输操作以及晶体管OFG的快速复位操作。
虽然未明确示出，但是图6和图7中的每个光电转换区域PD包括如图5所示的主要部分和延伸部分。
图8到图10示出了使用图5中示出的像素设计的示例性阵列布局800、900和1000。在图8和图9中，溢出晶体管OFG不共享漏极，而在图10中，两个光电转换区域PD的溢出晶体管OFG彼此相邻以允许共享漏极(例如，共享溢出区域)。在图8到图10中，应该理解的是，PD之间的任意空白空间可以包括来自图2的像素电路的其他元件(例如，晶体管SEL、AMP、RST等)。
图8示出了像素51，其彼此相邻取向并且使得水平相邻的像素51的每个电荷传输部500对齐，并且使得垂直相邻的像素51的每个电荷传输部500对齐。
图9示出了以下配置，其中每个光电转换区域PD的延伸部分呈交叉配置使得每个电荷传输部500沿水平方向对齐，但是在相邻像素51之间使取向的方向交替。电荷传输部500对齐成使得直线穿过每个像素51的晶体管TG0/TG1。
图10示出了以下配置，其中垂直相邻的像素的延伸部分彼此面对以便允许溢出晶体管OFG共享漏极。水平相邻的像素51的电荷传输部500在水平方向上彼此对齐。
图11到图13示出了使用图6中示出的像素设计的示例性阵列布局1100、1200和1300。图11和图13示出了其中溢出晶体管OFG不共享漏极的示例，而图12示出了其中两个光电转换区域PD的溢出晶体管OFG彼此相邻以允许共享漏极的示例。在图12和图13中，虽然未示出，但是应该理解的是，在由阵列布局创建的开放的中心区域中，可以包括来自图2的像素电路的其他元件(例如，选择晶体管、复位晶体管、放大晶体管等)。
图11示出了其中每个像素51的延伸部分交叉配置的布局。该布局使得水平相邻的像素具有在水平方向上彼此对齐的电荷传输部600。
图12中的布局示出了其中垂直相邻的像素51具有彼此面对以允许溢出晶体管OFG共享漏极的延伸部分的布局。垂直相邻的像素51的电荷传输部600在垂直方向上彼此对齐，并且水平相邻的像素的电荷传输部600在水平方向上彼此对齐。
图13的布局布置像素51使得每个PD的每个延伸部分面向另一个PD的主要部分。
图14和图15示出了使用图7中示出的像素设计的示例性阵列布局1500和1600。在图14中，溢出晶体管OFG不共享漏极，而在图15中所有四个溢出晶体管OFG可以共享相同的漏极。
图14的布局示出了具有都在相同的对角线方向上延伸的延伸部分的像素51，而图15的布局示出了在不同的方向上延伸的延伸部分以便所有四个溢出晶体管OFG可以共享漏极。
图16示出了使用与其他图中示出的(像素设计)不同的像素设计的示例性阵列布局1600。图16示出了包括传输晶体管TG0、TG1、溢出晶体管OFG、传输晶体管FDG0/FDG1、复位晶体管RST0/RST1、选择晶体管SEL0/SEL1以及放大晶体管AMP0/AMP1的晶体管区域TR。图16中的光电转换区域PD可以用来感测两种光谱(例如，可见光谱和不可见光谱)中的光。在图16中，对于包括晶体管TG0、TG1和OFG的电荷传输部存在线对称，并且对于晶体管区域TR中的至少一些晶体管(例如，RST0、FDG0、RST1和FDG1)也存在线对称。
图17示出了使用与其他图中示出的(像素设计)不同的像素设计的示例阵列布局1700。图17包括与图16类似的元件，不同之处在于图17中的光电转换区域PD比图16中的小。因此，例如，图17可以作为ToF传感器用来感测单个光谱(例如，不可见光谱)中的光。在图17中，对于包括晶体管TG0、TG1和OFG的电荷传输部存在线对称，并且对于晶体管区域TR中的至少一些晶体管(例如，RST0、FDG0、RST1和FDG1)也存在线对称。
图18和19示出了具有与图4到图7相比不同形状的光电转换区域PD的另外的示例性阵列布局1800和1900。在图18中，对于包括晶体管TG0、TG1和OFG的电荷传输部存在线对称，并且对于晶体管区域TR中的至少一些晶体管(例如，RST0、FDG0、RST1、FDG1、SEL0和AMP0)也存在线对称。在图19中，对于包括晶体管TG0、TG1和OFG的电荷传输部存在线对称，并且对于晶体管区域TR中的所有晶体管(例如，RST0、FDG0、RST1、FDG1、SEL0、AMP0、SEL1和AMP1)也存在线对称。
图20示出了具有用于复位晶体管RST、OFG和电源VDD(例如，施加到RST)的共享漏极的示例性阵列布局。例如，一个像素51的复位晶体管RST0可以与另一个垂直相邻的像素的复位晶体管RST0共享漏极。对于相邻的复位晶体管RST1也是如此。类似地，一个像素的放大晶体管AMP0可以与另一个垂直相邻的像素的放大晶体管AMP0共享漏极。对于相邻放大晶体管AMP1也是如此。
图20进一步地示出了两个PD可以如何共享各自的溢出晶体管OFG的漏极。在图20的示例中，溢出晶体管OFG位于两个像素的光电转换区域PD之间。在平面图中，每个光电转换区域PD通过隔离材料与相邻的PD分离。
现在将描述可以包含上面描述的成像器件的系统/设备。
图21是示出了根据至少一个示例性实施方案的测距模块的示例的框图。
测距模块5000包括光发射单元5011、光发射控制单元5012和光接收单元5013。
光发射单元5011具有发射具有预定波长的光并且使用亮度周期性变化的照射光照射物体的光源。例如，光发射单元5011具有作为光源的发射波长范围为780nm到1000nm的红外光的发光二极管，并且与从光发射控制单元5012提供的矩形波的光发射控制信号CLKp同步地产生照射光。
需要注意的是，光发射控制信号CLKp不限于矩形波，只要控制信号CLKp是周期性信号即可。例如，光发射控制信号CLKp可以是正弦波。
光发射控制单元5012向光发射单元5011和光接收单元5013提供光发射控制信号CLKp并且控制照射光的照射时序。例如，光发射控制信号CLKp的频率是20兆赫(MHz)。需要注意的是，光发射控制信号CLKp的频率不限于20兆赫(MHz)，并且可以是5兆赫(MHz)等。
光接收单元5013接收从物体反射的反射光，根据光接收结果计算每个像素的距离信息，产生其中用每个像素的灰度值表示到物体的距离的深度图像，并且输出深度图像。
上面描述的成像器件1用于光接收单元5013，并且例如，充当光接收单元5013的成像器件1在光发射控制信号CLKp的基础上根据由每个抽头A/B检测到的信号强度计算每个像素的距离信息。
如上所述，图1中示出的成像器件1能够合并为通过间接ToF方法获得并输出与到被摄体的距离有关的信息的测距模块5000的光接收单元5013。通过采用上面描述的一个或多个实施方案的成像器件1，可以提高测距模块5000的一个或多个距离测量特性(例如，距离精度、测量速度等)。
图22是示出了根据至少一个示例性实施方案的成像器件1的使用示例的图。
例如，上面描述的成像器件1(图像传感器)可以用于如下面所描述的感测诸如可见光、红外光、紫外光和X射线等光的各种情况。成像器件1可以包括在如下装置中：诸如数码相机和具有相机功能的便携式设备等的捕获图像的装置；用于交通的装置，例如捕获车辆的图像以使得能够自动停车、识别驾驶员状态、测量距离等的车载传感器等。成像器件1可以包括在用于诸如TV、冰箱和空调等家用电器的装置中，以便拍摄使用者的手势并且根据该手势进行装置操作。成像器件1可以包括在用于医疗保健的装置中，例如内窥镜和通过接收红外光进行血管造影的装置等。成像器件1可以包括在用于安保的装置中，例如安保监控相机和个人认证相机等。成像器件1可以包括在用于美容的装置中，例如拍摄皮肤的皮肤测量设备等。成像器件1可以包括在用于运动的装置中，例如动作相机、用于运动的可穿戴相机等。成像器件1可以包括在用于农业的装置中，例如用来监测农场或农作物的状况的相机等。
参照图1到图22，应该理解的是，至少一个示例性实施方案涉及包括多个像素51的像素阵列300的成像器件1。每个像素51可以包括将入射光转换成电荷的光电转换区域PD和连接到光电转换区域PD并且在平面图中沿第一轴线405/505/605/705具有线对称的电荷传输部400/500/600/700。每个电荷传输部可以包括连接到第一浮动扩散FD0和光电转换区域PD并且位于光电转换区域PD的第一侧的第一传输晶体管TG0。每个电荷传输部包括连接到第二浮动扩散FD1和光电转换区域PD并且位于光电转换区域PD的第一侧的第二传输晶体管TG1。换句话说，传输晶体管TG0/TG1在像素51的同一半上。如图所示，每个电荷传输部包括连接到溢出区域并位于光电转换区域PD的第一侧且在第一传输晶体管TG0与第二传输晶体管TG1之间的第三传输晶体管OFG。如图所示，第一轴线405/505/605/705穿过第三传输晶体管OFG的栅极。
如图4到图7所示，例如，第三传输晶体管OFG的栅极可以位于比第一传输晶体管的栅极和第二传输晶体管的栅极更远离像素51的中心的位置。在一些示例中，第一传输晶体管TG0的栅极和第二传输晶体管TG1的栅极与像素51的中心等距(例如，参见图4、图5和图7)。
在一些示例中，第三传输晶体管OFG的栅极比第一传输晶体管TG0的栅极和第二传输晶体管TG1的栅极更接近像素51的中心(例如，参见图18)。
在至少一个示例性实施方案中，每个像素51进一步地包括其中设置有多个晶体管的晶体管部TR，并且晶体管部沿第一轴线具有线对称。例如，多个晶体管包括第三和第四传输晶体管FDG0/FDG1以及第一和第二复位晶体管RST0/RST1(例如，参见图16和图17)。在至少一个示例性实施方案中，多个晶体管包括第一和第二选择晶体管SEL0/SEL1以及第一和第二放大晶体管AMP0/AMP1(例如，参见图19)。
根据至少一个示例性实施方案，光电转换区域包括主要部分和从主要部分延伸的延伸部分。光电转换区域PD的第一侧包括延伸部分(参见图5到图7)。在这种情况下，延伸部分包括第一边缘、第二边缘和连接第一边缘和第二边缘的第三边缘。第一传输晶体管TG0位于第一边缘，第二传输晶体管TG2位于第二边缘，以及第三传输晶体管OFG位于第三边缘。
根据至少一个示例性实施方案，多个像素51中的至少一些像素51的第三晶体管OFG共享漏极区域(例如，参见图10、图12、图15和图20)。在平面图中，相邻像素的电荷传输部沿与第一轴线垂直的第二轴线彼此对齐(例如，参见图8到图12、图14和图16到图20)。
如图3所示，光电转换区域PD的最靠近第一传输晶体管TG0和第二传输晶体管TG1的部分的杂质浓度大于光电转换区域PD的最远离第一传输晶体管和第二传输晶体管的部分的杂质浓度。
如多个图中所示，第一轴线穿过像素51的中心。
至少一个示例性实施方案涉及包括上面描述的成像器件和光源(例如，在光发射单元5011内)的系统。
另外，应当理解的是，来自不同图的元件可以以本领域普通技术人员所理解的任意方式组合。
上面讨论的任意处理设备、控制单元、处理单元等可以与一个或多个计算机处理设备相对应，例如现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、任何其他类型的集成电路(IC)芯片、IC芯片的集合、微型控制器、微型控制器的集合、微型处理器、中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)或配置成执行存储在存储器中的指令集的多个微型处理器等。
如本领域技术人员将理解的，本公开的各方面可以在本文中以许多可专利权的类别或上下文中的任何一种示出并且描述，包括任何新的且有用的工艺、机器、制造或物质的组成，或任何新的且有用的对其的改进。因此，本公开的各方面可以完全由硬件、完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)或组合软件和硬件实现方法来实现，它们在本文中通常都可以被称为“电路”、“模块”、“组件”或“系统”。此外，本公开的各方面可以采取计算机程序产品的形式，计算机程序产品包含在具有包含在其上的计算机可读程序代码的一个或多个计算机可读介质中。
可以使用一个或多个计算机可读介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。例如，计算机可读存储介质可以是但不限于电子、磁、光学、电磁或半导体系统、装置或设备，或上述的任何合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的示例(非详尽的列表)将包括如下：便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、带有中继器的适当光纤、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、光学存储设备、磁存储设备或上述的任何合适的组合。在该文件的上下文中，计算机可读存储介质可以是任何有形介质，其可以包含或存储由指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合的程序。
计算机可读信号介质可以包括其中包含有计算机可读程序代码的传播数据信号，例如，在基带中或作为载波的一部分。这种传播的信号可以采取各种形式中的任一种，包括，但不限于，电磁、光学或其任何合适的组合。计算机可读信号介质可以是任意计算机可读介质，其不是计算机可读存储介质并且可以通信、传播或传输由指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合的程序。包含在计算机可读信号介质上的程序代码可以使用任何合适的介质传输，包括但不限于无线、有线、光纤电缆、RF等，或上述的任何合适的组合。
用于执行本公开的各方面的操作的计算机程序代码可以用一种或多种编程语言的任意组合来写，编程语言包括：诸如Java、Scala、Smalltalk、Eiffel、JADE、Emerald、C++、C#、VB.NET、Python等面向对象的编程语言；诸如"C"编程语言、Visual Basic、Fortran2003、Perl、COBOL 2002、PHP、ABAP等传统的过程编程语言；诸如Python、Ruby和Groovy等动态编程语言；或其他编程语言。程序代码可以完全在用户的计算机上执行，部分在用户的计算机上执行，作为独立软件包，部分在用户的计算机上执行并且部分在远程计算机上执行或完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种情况下，远程计算机可以通过包括局域网(LAN)或广域网(WAN)的任何类型的网络连接到用户的计算机，或可以连接到外部的计算机(例如，通过使用互联网服务提供商(Internet Service Provider)的互联网(Internet))或在云计算环境中或作为服务提供，诸如软件即服务(SaaS：Software as a Service)等。
本文中参照根据本公开的实施方案的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述本公开的各方面。应当理解的是，流程图和/或框图的每个块以及流程图和/或框图的块的组合，可以通过计算机程序指令实现。可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器以生产机器，使得经由计算机或其他可编程指令执行装置的处理器执行的指令创建用于实现流程图和/或框图块中指定的功能/动作的机制。
这些计算机程序指令也可以存储在当执行时可以引导计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备以特定的方式工作的计算机可读介质中，使得指令当存储在计算机可读介质中时产生包括指令的制品，这些指令当执行时，使得计算机实现流程图和/或框图块中指定的功能/动作。计算机程序指令也可以加载到计算机、其他可编程指令执行装置或其他设备上以使得一系列操作步骤在计算机、其他可编程装置或其他设备上执行从而产生计算机实现的过程，使得指令在计算机或其他可编程装置上执行时，提供用于实现流程图和/或框图块中指定的功能/动作的过程。
如本文所使用的，短语“至少一个”、“一个或多个”、“或”以及“和/或”是在操作中同时为连词和分隔词的开放式的表达。例如，表达“A、B和C中的至少一个”、“A、B或C中的至少一个”、“A、B和C中的一个或多个”、“A、B或C中的一个或多个”、“A、B和/或C”以及“A、B或C”的每个意思是仅仅A、仅B、仅C、A和B一起、A和C一起、B和C一起或A、B和C一起。
术语“一个”实体是指该实体中的一个或多个。因此，术语“一”(或“一个”)、“一个或多个”以及“至少一个”在本文中可以互换使用。还需要注意的是，术语“包含”、“包括”以及“具有”可以互换使用。
为了说明和描述提出了前面的讨论。前述内容不旨在将本公开限制到本文公开的形式。在对于示例的前面的详细描述中，为了简化本公开，在一个或多个方面、实施方案和/或配置中将本公开的各种特征组合在一起。本公开的各方面、实施方案和/或配置的特征可以在除了上面讨论的那些方面、实施方案和/或配置以外的替代的方面、实施方案和/或配置中组合。该公开方法不应被解释为反映权利要求书需要比每项权利要求中明确陈述的(特征)更多的特征的意图。相反，如随附权利要求所反映的，发明方面依赖少于单个前面公开的方面、实施方案和/或配置的所有特征。因此，随附权利要求书在此并入本详细描述中，其中每项权利要求作为本公开的实施方案独立存在。
此外，尽管描述包括了一个或多个方面、实施方案和/或配置以及某些变更和变形的描述，但是其他变更、组合和变形也在本公开的范围内，即，如可以是在理解本公开之后的本领域技术人员的技术和知识范围内。其旨在获得包括在允许的范围内的替代的方面、实施方案和/或配置的权利，包括要求保护的替代、可互换的和/或等效的结构、功能、范围或步骤，无论本文是否公开了这些替代的、可互换的和/或等效的结构、功能、范围或步骤，并且不打算公开指定任何可给予专利权的主题。
示例性实施方案可以配置如下：
(1)一种成像器件，其包括：
像素阵列，其包括多个像素，每个像素包括：
光电转换区域，其将入射光转换成电荷；和
电荷传输部，其连接到所述光电转换区域并且在平面图中沿第一轴线具有线对称，所述电荷传输部包括：
第一传输晶体管，其连接到第一浮动扩散和所述光电转换区域并且位于所述光电转换区域的第一侧；和
第二传输晶体管，其连接到第二浮动扩散和所述光电转换区域并且位于所述光电转换区域的所述第一侧。
(2)根据(1)所述的成像器件，其中所述电荷传输部包括第三传输晶体管，所述第三传输晶体管连接到溢出区域并位于所述光电转换区域的所述第一侧且在所述第一传输晶体管与所述第二传输晶体管之间。
(3)根据(1)到(2)中的一项或多项所述的成像器件，其中所述第一轴线穿过所述第三传输晶体管的栅极。
(4)根据(1)到(3)中的一项或多项所述的成像器件，其中所述第三传输晶体管的所述栅极位于比所述第一传输晶体管的栅极和所述第二传输晶体管的栅极更远离所述像素的中心的位置。
(5)根据(1)到(4)中的一项或多项所述的成像器件，其中所述第一传输晶体管的栅极和所述第二传输晶体管的栅极与所述像素的中心等距。
(6)根据(1)到(5)中的一项或多项所述的成像器件，其中所述第三传输晶体管的所述栅极比所述第一传输晶体管的栅极和所述第二传输晶体管的栅极更靠近所述像素的中心。
(7)根据(1)到(6)中的一项或多项所述的成像器件，其中每个像素进一步地包括其中设置有多个晶体管的晶体管部，并且其中所述晶体管部沿所述第一轴线具有线对称。
(8)根据(1)到(7)中的一项或多项所述的成像器件，其中所述多个晶体管包括第三和第四传输晶体管以及第一和第二复位晶体管。
(9)根据(1)到(8)中的一项或多项所述的成像器件，其中所述多个晶体管包括第一和第二选择晶体管以及第一和第二放大晶体管。
(10)根据(1)到(9)中的一项或多项所述的成像器件，其中所述光电转换区域包括主要部分和从所述主要部分延伸的延伸部分，并且其中所述光电转换区域的所述第一侧包括所述延伸部分。
(11)根据(1)到(10)中的一项或多项所述的成像器件，其中所述延伸部分包括第一边缘、第二边缘以及连接所述第一边缘和所述第二边缘的第三边缘，其中所述第一传输晶体管位于所述第一边缘，所述第二传输晶体管位于所述第二边缘，以及所述第三传输晶体管位于所述第三边缘。
(12)根据(1)到(11)中的一项或多项所述的成像器件，其中所述多个像素中的至少一些像素的所述第三晶体管共享漏极区域。
(13)根据(1)到(12)中的一项或多项所述的成像器件，其中，在所述平面图中，相邻像素的所述电荷传输部沿与所述第一轴线垂直的第二轴线彼此对齐。
(14)根据(1)到(13)中的一项或多项所述的成像器件，其中所述光电转换区域的最靠近所述第一传输晶体管和所述第二传输晶体管的部分的杂质浓度大于所述光电转换区域的最远离所述第一传输晶体管和所述第二传输晶体管的部分的杂质浓度。
(15)根据(1)到(14)中的一项或多项所述的成像器件，其中所述第一轴线穿过所述像素的中心。
(16)一种系统，包括：
光源；和
成像器件，所述成像器件包括：
像素阵列，其包括多个像素，每个像素包括：
光电转换区域，其将入射光转换成电荷；和
电荷传输部，其连接到所述光电转换区域并且在平面图中沿第一轴线具有线对称，所述电荷传输部包括：
第一传输晶体管，其连接到第一浮动扩散和所述光电转换区域并且位于所述光电转换区域的第一侧；和
第二传输晶体管，其连接到第二浮动扩散和所述光电转换区域并且位于所述光电转换区域的所述第一侧。
(17)根据(16)所述的系统，其中所述电荷传输部包括第三传输晶体管，所述第三传输晶体管连接到溢出区域并位于所述光电转换区域的所述第一侧且在所述第一传输晶体管与所述第二传输晶体管之间。
(18)根据(16)到(17)中的一项或多项所述的系统，其中所述第一轴线穿过所述第三传输晶体管的栅极。
(19)根据(16)到(18)中的一项或多项所述的系统，其中所述第三传输晶体管的所述栅极位于比所述第一传输晶体管的栅极和所述第二传输晶体管的栅极更远离所述像素的中心的位置。
(20)一种系统，包括：
光源；
成像器件，所述成像器件包括：
像素阵列，其包括多个像素，每个像素包括：
光电转换区域，其将入射光转换成电荷；和
电荷传输部，其连接到所述光电转换区域并且在平面图中沿第一轴线具有线对称，所述电荷传输部包括：
第一传输晶体管，其连接到第一浮动扩散和所述光电转换区域并且位于所述光电转换区域的第一侧；和
第二传输晶体管，其连接到第二浮动扩散和所述光电转换区域并且位于所述光电转换区域的所述第一侧；以及
信号处理器，其配置成基于所述电荷确定到物体的距离。
本文实质上公开了方面/实施方案中的任意一个或多个。
本文实质上公开的方面/实施方案中的任何一个或多个与本文实质上公开的任何一个或多个其他方面/实施方案随意组合。
一个或多个手段适于执行本文实质上公开的上面的方面/实施方案中的任何一个或多个。

Claims (20)

1.一种成像器件，其包括：
像素阵列，其包括多个像素，每个像素包括：
光电转换区域，其将入射光转换成电荷；和
电荷传输部，其连接到所述光电转换区域并且在平面图中沿第一轴线具有线对称，所述电荷传输部包括：
第一传输晶体管，其连接到第一浮动扩散和所述光电转换区域并且位于所述光电转换区域的第一侧；和
第二传输晶体管，其连接到第二浮动扩散和所述光电转换区域并且位于所述光电转换区域的所述第一侧。
2.根据权利要求1所述的成像器件，其中所述电荷传输部包括第三传输晶体管，所述第三传输晶体管连接到溢出区域并位于所述光电转换区域的所述第一侧且在所述第一传输晶体管与所述第二传输晶体管之间。
3.根据权利要求1所述的成像器件，其中所述第一轴线穿过所述第三传输晶体管的栅极。
4.根据权利要求3所述的成像器件，其中所述第三传输晶体管的所述栅极位于比所述第一传输晶体管的栅极和所述第二传输晶体管的栅极更远离所述像素的中心的位置。
5.根据权利要求3所述的成像器件，其中所述第一传输晶体管的栅极和所述第二传输晶体管的栅极与所述像素的中心等距。
6.根据权利要求3所述的成像器件，其中所述第三传输晶体管的所述栅极比所述第一传输晶体管的栅极和所述第二传输晶体管的栅极更靠近所述像素的中心。
7.根据权利要求1所述的成像器件，其中每个像素进一步地包括其中设置有多个晶体管的晶体管部，并且其中所述晶体管部沿所述第一轴线具有线对称。
8.根据权利要求7所述的成像器件，其中所述多个晶体管包括第三和第四传输晶体管以及第一和第二复位晶体管。
9.根据权利要求8所述的成像器件，其中所述多个晶体管包括第一和第二选择晶体管以及第一和第二放大晶体管。
10.根据权利要求2所述的成像器件，其中所述光电转换区域包括主要部分和从所述主要部分延伸的延伸部分，并且其中所述光电转换区域的所述第一侧包括所述延伸部分。
11.根据权利要求10所述的成像器件，其中所述延伸部分包括第一边缘、第二边缘以及连接所述第一边缘和所述第二边缘的第三边缘，其中所述第一传输晶体管位于所述第一边缘，所述第二传输晶体管位于所述第二边缘，以及所述第三传输晶体管位于所述第三边缘。
12.根据权利要求10所述的成像器件，其中所述多个像素中的至少一些像素的所述第三晶体管共享漏极区域。
13.根据权利要求10所述的成像器件，其中，在所述平面图中，相邻像素的所述电荷传输部沿与所述第一轴线垂直的第二轴线彼此对齐。
14.根据权利要求1所述的成像器件，其中所述光电转换区域的最靠近所述第一传输晶体管和所述第二传输晶体管的部分的杂质浓度大于所述光电转换区域的最远离所述第一传输晶体管和所述第二传输晶体管的部分的杂质浓度。
15.根据权利要求1所述的成像器件，其中所述第一轴线穿过所述像素的中心。
16.一种系统，包括：
光源；和
成像器件，所述成像器件包括：
像素阵列，其包括多个像素，每个像素包括：
光电转换区域，其将入射光转换成电荷；和
电荷传输部，其连接到所述光电转换区域并且在平面图中沿第一轴线具有线对称，所述电荷传输部包括：
第一传输晶体管，其连接到第一浮动扩散和所述光电转换区域并且位于所述光电转换区域的第一侧；和
第二传输晶体管，其连接到第二浮动扩散和所述光电转换区域并且位于所述光电转换区域的所述第一侧。
17.根据权利要求16所述的系统，其中所述电荷传输部包括第三传输晶体管，所述第三传输晶体管连接到溢出区域并位于所述光电转换区域的所述第一侧且在所述第一传输晶体管与所述第二传输晶体管之间。
18.根据权利要求16所述的系统，其中所述第一轴线穿过所述第三传输晶体管的栅极。
19.根据权利要求18所述的系统，其中所述第三传输晶体管的所述栅极位于比所述第一传输晶体管的栅极和所述第二传输晶体管的栅极更远离所述像素的中心的位置。
20.一种系统，包括：
光源；
成像器件，所述成像器件包括：
像素阵列，其包括多个像素，每个像素包括：
光电转换区域，其将入射光转换成电荷；和
电荷传输部，其连接到所述光电转换区域并且在平面图中沿第一轴线具有线对称，所述电荷传输部包括：
第一传输晶体管，其连接到第一浮动扩散和所述光电转换区域并且位于所述光电转换区域的第一侧；和
第二传输晶体管，其连接到第二浮动扩散和所述光电转换区域并且位于所述光电转换区域的所述第一侧；以及
信号处理器，其配置成基于所述电荷确定到物体的距离。
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