CN115209074A - 图像感测装置 - Google Patents

图像感测装置 Download PDF

Info

Publication number
CN115209074A
CN115209074A CN202210288725.XA CN202210288725A CN115209074A CN 115209074 A CN115209074 A CN 115209074A CN 202210288725 A CN202210288725 A CN 202210288725A CN 115209074 A CN115209074 A CN 115209074A
Authority
CN
China
Prior art keywords
modulation
phase difference
control signal
modulation control
pixel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210288725.XA
Other languages
English (en)
Inventor
张在亨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SK Hynix Inc
Original Assignee
SK Hynix Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SK Hynix Inc filed Critical SK Hynix Inc
Publication of CN115209074A publication Critical patent/CN115209074A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/50—Control of the SSIS exposure
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S17/894—3D imaging with simultaneous measurement of time-of-flight at a 2D array of receiver pixels, e.g. time-of-flight cameras or flash lidar
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483—Details of pulse systems
    • G01S7/486—Receivers
    • G01S7/4861—Circuits for detection, sampling, integration or read-out
    • G01S7/4863—Detector arrays, e.g. charge-transfer gates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483—Details of pulse systems
    • G01S7/486—Receivers
    • G01S7/4865—Time delay measurement, e.g. time-of-flight measurement, time of arrival measurement or determining the exact position of a peak
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/491—Details of non-pulse systems
    • G01S7/4912—Receivers
    • G01S7/4913—Circuits for detection, sampling, integration or read-out
    • G01S7/4914—Circuits for detection, sampling, integration or read-out of detector arrays, e.g. charge-transfer gates
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/70—Determining position or orientation of objects or cameras
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/54—Mounting of pick-up tubes, electronic image sensors, deviation or focusing coils
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/766—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors comprising control or output lines used for a plurality of functions, e.g. for pixel output, driving, reset or power
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/703—SSIS architectures incorporating pixels for producing signals other than image signals
    • H04N25/705—Pixels for depth measurement, e.g. RGBZ

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

本申请涉及图像感测装置。一种图像感测装置可以包括：像素阵列，其包括第一像素组和第二像素组，第一像素组和第二像素组中的每一个包括像素，每个像素被配置为响应于入射在像素阵列上的调制光而感测到目标物体的距离；第一调制驱动器，其通信地联接到像素阵列并被配置为向第一像素组提供第一调制控制信号和第二调制控制信号；以及第二调制驱动器，其通信地联接到像素阵列并被配置为向第二像素组提供第三调制控制信号和第四调制控制信号。

Description

图像感测装置
技术领域
各种实施方式总体涉及用于感测到目标物体的距离的图像感测装置。
背景技术
图像传感器是指用于使用半导体对光起反应的特性来捕获图像的装置。近来，计算机行业和通信行业的发展增加了在诸如智能电话、数码相机、游戏机、IoT(物联网)、机器人、安全摄像头和医疗微型摄像头之类的各种领域中对高级图像传感器的需求。
图像传感器可以大致划分为CCD(电荷耦合器件)图像传感器和CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器。与CMOS图像传感器相比，CCD图像传感器生成更少的噪声并且具有更高的图像质量。然而，CMOS图像传感器可以通过方便的方法驱动，并通过各种扫描方法来实现。由于CMOS图像传感器具有可以将信号处理电路集成在单个芯片中的配置，因此CMOS图像传感器可以容易地减小产品的尺寸并降低功耗。此外，由于CMOS处理技术可以互换使用，因此可以以低成本制造CMOS图像传感器。近来，越来越多的CMOS图像感测装置被使用，因为CMOS图像感测装置更适用于移动装置。
发明内容
各种实施方式涉及包括能够降低功耗的ToF(飞行时间)像素的图像感测装置。
在实施方式中，一种图像感测装置可以包括：像素阵列，其包括第一像素组和第二像素组，第一像素组和第二像素组中的每一个包括像素，每个像素被配置为响应于入射在像素阵列上的调制光而感测到目标物体的距离；第一调制驱动器，其通信地联接到像素阵列并被配置为向第一像素组提供第一调制控制信号和第二调制控制信号；以及第二调制驱动器，其通信地联接到像素阵列并被配置为向第二像素组提供第三调制控制信号和第四调制控制信号。第一调制驱动器和第二调制驱动器被彼此独立地控制，使得第一调制控制信号、第二调制控制信号、第三调制控制信号或第四调制控制信号中的至少一个具有与调制光的相位差。
在实施方式中，一种图像感测装置可以包括：像素阵列，其包括设置在第一像素组中的第一像素和设置在第二像素组中的第二像素，每个像素被配置为通过响应入射光并产生光电荷来感测到目标物体的距离并且包括第一检测结构和第二检测结构，第一检测结构和第二检测结构被配置为捕获由像素阵列中生成的电流迁移的光电荷；第一调制驱动器，其与像素阵列通信并且被配置为将第一调制控制信号和第二调制控制信号分别提供给第一像素的第一检测结构和第二检测结构；第二调制驱动器，其与像素阵列通信并且被配置为将第三调制控制信号和第四调制控制信号分别提供给第二像素的第一检测结构和第二检测结构，其中，第一调制控制信号至第四调制控制信号中的至少两个具有彼此不同的相位。
根据本实施方式，图像捕获设备能够自适应地降低由ToF像素消耗的功率。
此外，可以提供通过本文档直接或间接理解的各种效果。
附图说明
图1是示意性地例示根据实施方式的图像感测装置的配置的配置图。
图2是用于描述图1所示的调制块的结构和操作的图的示例。
图3是例示图1所示的像素的平面结构的图的示例。
图4是用于描述图3所示的像素的操作的图的示例。
图5是用于描述图2的调制块如何将调制控制信号提供给像素阵列的图的示例。
图6A至图6D是例示基于所公开的技术的一些实现的由调制块生成的调制控制信号的示例的图。
图7A和图7B是例示基于所公开的技术的一些实现的由调制块生成的调制控制信号的示例的图。
图8A至图8D是例示基于所公开的技术的一些实现的由调制块生成的调制控制信号的示例的图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图描述本公开的各种实施方式。
在诸如安全装置、医疗装置、车辆、游戏机、VR/AR和移动装置之类的各种领域中对用于使用图像传感器测量深度的方法的需求正在迅速增加。用于测量深度的方法的代表性示例可以包括三角测量方法、ToF(飞行时间)方法和干涉测量方法。在这些方法当中，ToF方法可以在宽的范围中使用，具有高处理速度，并且可以低成本地实现。因此，ToF方法的重要性正在上升。
基于使用发射的光以及反射并返回的光测量距离的通用原理，ToF方法可以大致划分为用于通过直接计算往返时间来测量距离的直接方法以及用于使用相位差来测量距离的间接方法。由于直接法适用于长距离，因此直接方法一般用于车辆等中。适用于短距离的间接方法用于需要高处理速度的游戏机或移动相机。间接方法需要简单的电路配置和更少的存储器，并且可以以相对低的成本实现。
作为通过间接ToF方法操作的像素之一的CAPD(电流辅助光子解调器)施加基板电压以基于电场的电压差使用多数载流电流(majority current)来检测在像素中生成的电子。由于使用了多数载流电流，所以CAPD可以快速检测电子。此外，由于CAPD甚至可以检测从光入射表面深处生成的电子，所以可以认为CAPD具有优异的效率。
图1是示意性地例示根据实施方式的图像感测装置的配置的配置图。
参照图1，图像感测装置ISD可以使用ToF方法测量到目标物体1的距离。ToF方法可以划分为直接ToF方法和间接ToF方法。直接ToF方法可以指示通过朝向目标物体1发射光并测量光从ISD的光源行进到目标物体1并且作为反射光从目标物体到达ISD而返回ISD的飞行时间(ToF)来测量到目标物体1的距离的方法，其中该距离是光速乘以ToF的一半。间接ToF方法可以指示朝向目标物体1发射调制光、感测从目标物体1反射且入射的光、并且基于调制光和反射光之间的相位差来间接测量图像感测装置ISD和目标物体1之间的距离的方法。在本实施方式中，将以图像感测装置ISD使用间接ToF方法的情况作为示例进行描述。然而，本实施方式不限于此。此外，目标物体1不仅表示一个独立的物体，还可以指示由图像感测装置ISD捕获的场景。
图像感测装置ISD可以包括光源10、透镜模块20、像素阵列30和控制块40。
光源10响应于从控制块40提供的调制光信号MLS而将光发射到目标物体1上。光源10的示例可以包括LD(激光二极管)或LED(发光二极管)、NIR(近红外激光)、点光源、单色照明源和其它激光源的组合。LD或LED发射特定波长带的光(例如，近红外线、红外线或可见光)，并且单色照明源是通过组合白灯和单色器组合而构成的。例如，光源10可以发射具有800nm至1000nm的波长的红外光。从光源10发射的光可以是已经根据预定调制特性(例如，频率、波长、相位、调制宽度等)调制的调制光。为了便于描述，图1仅例示了一个光源10，但是可以在透镜模块20周围布置多个光源。
透镜模块20可以收集从目标物体1反射的光，并且将收集到的光聚焦在像素阵列30的像素PX上。例如，透镜模块20可以包括具有玻璃或塑料表面的聚焦透镜或者另一圆柱形光学元件。透镜模块20可以包括与光轴对齐的多个透镜。
像素阵列30可以包括以2D矩阵连续布置的多个单位像素PX，例如，在列方向和行方向上连续布置的多个单位像素PX。单位像素PX可以形成在半导体基板上，并且每个单位像素PX可以将通过透镜模块20入射的光转换成与光的强度相对应的电信号，并且将电信号作为像素信号输出。此时，像素信号可以是指示到目标物体1的距离的信号。例如，每个单位像素PX可以是CAPD(电流辅助光子解调器)像素或QEM(量子效率调制)像素。在本实施方式中，将以CAPD像素作为示例进行描述。然而，与本实施方式基本相同的技术思想可以应用于QEM像素或其它像素。下面将参照图3和以下附图来描述单位像素PX的更详细的结构和操作。
控制块40可以控制光源10以将光发射到目标物体1上，并且驱动像素阵列30的单位像素PX以处理与从目标物体1反射的光相对应的像素信号，由此测量到目标物体1的表面的距离。
这样的控制块40可以包括行驱动器41、调制块42、光源驱动器43、定时控制器(T/C)44和读出电路45。
行驱动器41和调制块42可以统称为控制电路。
控制电路可以响应于从定时控制器44输出的定时信号而驱动像素阵列30的单位像素PX。
控制电路可以生成能够选择和控制像素阵列30的多条行线当中的一条或更多条行线的控制信号。这样的控制信号可以包括用于在基板内生成像素电流的调制控制信号、用于控制复位晶体管的复位信号、用于控制累积在检测节点中的光电荷的传输的传输信号、用于在高照度条件下提供附加电容的浮置扩散信号、以及用于控制选择晶体管的选择信号。像素电流可以指示用于将在基板中生成的光电荷朝向检测节点迁移的电流。
行驱动器41可以生成复位信号、传输信号、浮置扩散信号和选择信号，并且调制块42可以生成调制控制信号。在本实施方式中，已经描述了行驱动器41和调制块42是独立的组件。然而，在另一实施方式中，行驱动器41和调制块42可以被实现为一个组件并且设置在像素阵列30的一侧。
光源驱动器43可以在定时控制器44的控制下生成能够驱动光源10的调制光信号MLS。调制光信号MLS可以是已经根据预定调制特性(例如，频率、波长、相位、调制宽度等)调制的信号。本实施方式基于调制光信号MLS和调制光之间不存在相位差的假设。
定时控制器44可以生成用于控制行驱动器41、调制块42、光源驱动器43和读出电路45的操作的定时信号。
在定时控制器44的控制下，读出电路45可以通过处理从像素阵列30输出的像素信号来生成数字信号的形式的像素数据。对于此操作，读出电路45可以包括用于对从像素阵列30输出的像素信号执行相关双采样的CDS(相关双采样器)。读出电路45可以包括用于将来自CDS的输出信号转换为数字信号的模数转换器。此外，读出电路45可以包括缓冲器电路，该缓冲器电路临时存储从模数转换器输出的像素数据并且在定时控制器44的控制下将像素数据输出到外部。由于像素阵列30由CAPD像素组成，所以像素阵列30的每一列可以包括用于传输像素信号的两条列线，并且也可以针对相应的列线提供用于处理从列线输出的像素信号的组件。
光源10可以朝向由图像感测装置ISD捕获的场景发射根据预定调制特性(例如，频率、波长、相位、调制宽度等)调制的光，并且图像感测装置ISD可以感测从场景内的目标物体1反射的调制光(即，入射光)，并且生成关于每个单位像素PX的深度信息。由于图像感测装置ISD和目标物体1之间的距离，调制光和入射光之间具有时间延迟。这样的时间延迟表现为由图像感测装置ISD生成的信号与用于控制光源10的调制光信号MLS之间的相位差。图像处理器(未示出)可以通过计算在从图像感测装置ISD输出的信号中表现出的相位差来生成包含关于每个单位像素PX的深度信息的深度图像。
图2是用于描述图1所示的调制块的结构和操作的图。
参照图2，像素阵列30可以包括第一行至第四行。第一行至第四行中的每一行可以包括在像素阵列30的行方向(或水平方向)上布置的多个像素。图2例示了像素阵列30包括四行。然而，该配置仅是示例，并且像素阵列30可以包括N个行，其中N是除4之外的自然数。
根据每一行是奇数行还是偶数行，第一行至第四行可以被划分为奇数行组ODD和偶数行组EVEN。作为奇数行的第一行和第三行可以对应于奇数行组ODD，并且作为偶数行的第二行和第四行可以对应于偶数行组EVEN。奇数行组ODD可以包括像素阵列30的奇数行中包括的像素，并且被称为第一像素组。偶数行组EVEN可以包括像素阵列30的偶数行中包括的像素，并且被称为第二像素组。在本实施方式中，作为示例，基于每个像素是被设置奇数编号的行上还是被设置偶数编号的行上，像素阵列30的像素在第一像素组或第二像素组中。然而，其它实现也可以对像素阵列30中包括的像素进行分组。
调制块42可以包括第一调制驱动器50和第二调制驱动器60。第一调制驱动器50可以将调制控制信号提供给奇数行组ODD。第二调制驱动器60可以将调制控制信号提供给偶数行组EVEN。第一调制驱动器50和第二调制驱动器60可以提供分别对应于奇数行组ODD和偶数行组EVEN的调制控制信号。对应于奇数行组ODD和偶数行组EVEN的调制控制信号由第一调制驱动器50和第二调制驱动器60彼此独立地提供。
第一调制驱动器50和第二调制驱动器60可以由定时控制器44控制以使得第一调制驱动器50和第二调制驱动器60彼此独立地操作。
第一调制驱动器50和第二调制驱动器60可以同时或在不同时间被启用。当启用时，第一调制驱动器50和第二调制驱动器60中的每一个生成调制控制信号。在实施方式中，可以交替地启用第一调制驱动器50和第二调制驱动器60。此时，在第一调制驱动器50被启用时，第二调制驱动器60可以被禁用。此外，在第二调制驱动器60被启用时，第一调制驱动器50可以被禁用。
由第一调制驱动器50生成的调制控制信号和由第二调制驱动器60生成的调制控制信号可以具有相同的调制特性(例如，频率、波长、相位、调制宽度、调制特性等)或不同的调制特性中的至少一者。例如，由第一调制驱动器50生成的调制控制信号和由第二调制驱动器60生成的调制控制信号可以具有不同的相位。
在本实施方式中，已经描述了包括在像素阵列30中的像素被划分成两组并且调制块包括两个调制驱动器以将调制控制信号提供给相应的组。根据另一实施方式，包括在像素阵列30中的像素可以被划分成M组，并且调制块可以包括M个调制驱动器以将调制控制信号提供给相应的组，其中M是等于或更大3的整数。
图3是简要地例示图1所示的像素的平面结构的图。
参照图3，像素PX可以是图1所示的像素PX中的任何一个。
像素PX可以包括第一抽头(tap)TA、第二抽头TB和外围区域PA。在本公开中，将以一个像素PX包括两个抽头TA和TB的情况作为示例进行描述。然而，本公开的范围不限于此。例如，一个像素PX可以包括三个或更多个抽头。在本实施方式中，每个抽头可以用来接收和输出电信号，并且被称作电接触抽头。
图3例示了第一抽头TA和第二抽头TB被布置在垂直方向(列方向)上。然而，在另一实施方式中，第一抽头TA和第二抽头TB可以布置在水平方向(行方向)或对角方向上。
第一抽头TA可以包括第一控制节点CNA和围绕第一控制节点CNA的第一检测节点DNA。图3例示了第一控制节点CNA具有圆形形状，并且第一检测节点DNA具有环形形状。然而，本公开的范围不限于此。第一检测节点DNA的环形是为了在尽可能大的区域上围绕第一控制节点CNA。环形的第一检测节点DNA可以更容易地捕获沿着由第一控制节点CNA形成的像素电流迁移的信号载流子。
第一控制节点CNA和第一检测节点DNA可以设置为彼此邻接，并且通过使用例如通过反向掺杂的结隔离而彼此物理隔离。
第二抽头TB可以包括第二控制节点CNB和围绕第二控制节点CNB的第二检测节点DNB。由于第二控制节点CNB和第二检测节点DNB的结构与第一控制节点CNA和第一检测节点DNA的结构相对应，因此在本文中将省略重叠的描述。
第一控制节点CNA和第二控制节点CNB可以对应于半导体基板中的掺杂有P型杂质的区域，并且第一检测节点DNA和第二检测节点DNB可以是半导体基板中的掺杂有N型杂质的区域。在下面的描述中，P型可以被定义为第一导电类型，并且N型可以被定义为第二导电类型。
外围区域PA可以对应于像素PX中的除了第一抽头TA和第二抽头TB之外的区域，并且包括像素晶体管区域PTA和阱隔离区域。
像素晶体管区域PTA可以包括用于处理由第一抽头TA捕获的光电荷的像素晶体管(图4的TX_A、RX_A、FDX_A、DX_A和SX_A)以及用于处理由第二抽头TB捕获的光电荷的像素晶体管(图4的TX_B、RX_B、FDX_B、DX_B和SX_B)。在实施方式中，包括在像素晶体管区域PTA中的像素晶体管可以沿着彼此相邻的像素之间的边界布置成行。然而，其它实现也是可能的。
包括在像素晶体管区域PTA中的每个晶体管可以包括被配置为栅电极的栅极、被配置为杂质区域的源极和漏极、以及沟道区域，栅电极被设置在形成于半导体基板的一个表面上的介电层上，杂质区域被设置在半导体基板中的栅电极的两侧，并且沟道区域对应于半导体基板中的栅电极的下部区域。源极和漏极可以被掺杂有预定浓度的P型杂质的阱区域围绕，并且阱区域可以延伸到栅电极的下部区域，因而形成每个像素晶体管的主体。
阱隔离区域可以设置在像素PX中的没有设置第一抽头TA和第二抽头TB以及像素晶体管区域PTA的位置，并且将第一抽头TA和第二抽头TB与像素晶体管区域PTA电隔离。可以通过经由STI(浅沟槽隔离)工艺形成沟槽并且然后用介电材料间隙填充沟槽的工艺来形成阱隔离区域。介电材料可以包括硅氮氧化物(SixOyNz)、硅氧化物(SixOy)或硅氮化物(SixNy)中的一种或更多种，其中x、y和z是自然数。
第一抽头TA和第二抽头TB的节点以及像素晶体管区域的端子(源极和漏极)可以通过以预定深度和浓度注入P型或N型杂质的注入工艺来形成。
图4是用于描述图3所示的像素的操作的图。
参照图4，像素PX可以大致包括光电转换区域100和电路区域200。
光电转换区域100对应于通过沿着穿过图3中的第一抽头TA和第二抽头TB的切割线截取像素PX的截面而获得的区域。图4简要例示了仅包括像素PX的组件当中的直接指向光电转换操作的组件的光电转换区域100。
光电转换区域100可以包括第一控制节点CNA和第二控制节点CNB以及第一检测节点DNA和第二检测节点DNB。第一控制节点CNA和第一检测节点DNA可以构成第一抽头TA，并且第二控制节点CNB和第二检测节点DNB可以构成第二抽头TB。
第一控制节点CNA和第二控制节点CNB以及第一检测节点DNA和第二检测节点DNB可以形成在半导体基板中。
第一控制节点CNA和第二控制节点CNB可以分别从调制块42接收调制控制信号CSa和CSb。调制控制信号CSa和CSb之间的电压差生成像素电流PC以控制通过入射光在基板中生成的信号载流子的流动。当调制控制信号CSa的电压高于调制控制信号CSb的电压时，像素电流PC从第一控制节点CNA流向第二控制节点CNB。当调制控制信号CSa的电压低于调制控制信号CSb的电压时，像素电流PC从第二控制节点CNB流向第一控制节点CNA。
第一检测节点DNA和第二检测节点DNB中的每一个可以执行捕获和累积沿着像素电流PC的流动迁移的信号载流子的功能。
在实施方式中，可以在作为依次发生的时间段的第一捕获时段和第二捕获时段上执行光电转换区域100中的光电荷捕获操作。
在第一捕获时段，入射到像素PX的光可以根据光电效应而被光电转换，并且生成与入射光的强度对应的电子-空穴对。响应入射光而生成的电子表示与入射光的强度成比例的光电荷的量。此时，调制块42可以将调制控制信号CSa施加到第一控制节点CNA，并且将调制控制信号CSb施加到第二控制节点CNB。这里，调制控制信号CSa的电压可以高于调制控制信号CSb的电压。此时，调制控制信号CSa的电压可以被定义为活动电压，并且调制控制信号CSb的电压可以定义为非活动电压。例如，调制控制信号CSa的电压可以是1.2V，并且调制控制信号CSb的电压可以是0V。
由于调制控制信号CSa和CSb之间的电压差，可以在第一控制节点CNA和第二控制节点CNB之间生成电场，并且像素电流PC可以从第一控制节点CNA流向第二控制节点CNB。也就是说，基板内的空穴可以朝向第二控制节点CNB迁移，并且基板内的电子可以朝向第一控制节点CNA迁移。
可以响应于入射光的光照强度(luminous intensity)而在基板中生成电子，并且所生成的电子可以朝向第一控制节点CNA迁移并且被与第一控制节点CNA相邻的第一检测节点DNA捕获。因此，基板内的电子可以用作用于检测入射光的光照强度的信号载流子。
在跟随在第一捕获时段之后的第二捕获时段中，入射到像素PX中的入射光可以根据光电效应而被光电转换，并且生成与入射光的强度对应的电子-空穴对。此时，调制块42可以将调制控制信号CSa施加到第一控制节点CNA，并且将调制控制信号CSb施加到第二控制节点CNB。这里，调制控制信号CSa的电压可以低于调制控制信号CSb的电压。此时，调制控制信号CSa的电压可以定义为非活动电压，并且调制控制信号CSb的电压可以定义为活动电压。例如，调制控制信号CSa的电压可以是0V，并且调制控制信号CSb的电压可以是1.2V。
由于调制控制信号CSa和CSb之间的电压差，可以在第一控制节点CNA和第二控制节点CNB之间生成电场，并且像素电流PC可以从第二控制节点CNB流向第一控制节点CNA。也就是说，基板内的空穴可以朝向第一控制节点CNA迁移，并且基板内的电子可以朝向第二控制节点CNB迁移。
也就是说，可以响应于入射光的光照强度而在基板中生成电子，并且所生成的电子可以朝向第二控制节点CNB迁移并且被与第二控制节点CNB相邻的第二检测节点DNB捕获。因此，基板内的电子可以用作用于检测入射光的光照强度的信号载流子。
在实施方式中，可以改变第一捕获时段和第二捕获时段的顺序。
调制控制信号CSa和CSb中的每一个可以是具有与调制光信号MLS的第一相位差至第四相位差中的一个的调制信号。第一相位差至第四相位差可以是0度(同相)、180度、90度和270度。调制控制信号CSa和CSb可以彼此完全异相。当调制控制信号CSa和CSb彼此完全异相时，这可以指示调制控制信号CSb在调制控制信号CSa具有活动电压的时段中具有非活动电压，并且调制控制信号CSb在调制控制信号CSa具有非活动电压的时段中具有活动电压。例如，当调制控制信号CSa与调制光信号MLS具有0度的相位差时，调制控制信号CSb可以与调制光信号MLS具有180度的相位差。另选地，当调制控制信号CSa与调制光信号MLS具有270度的相位差时，调制控制信号CSb可以与调制光信号MLS具有90度的相位差。因此，调制控制信号CSa和CSb可以在第一捕获时段和第二捕获时段中交替地具有活动电压。
电路区域200可以包括多个元件，这多个元件用于通过处理光电荷来将由第一检测节点DNA和第二检测节点DNB捕获的光电荷转换成电信号。电路区域200可以包括设置在像素晶体管区域中的元件(例如，晶体管)和用于电联接图3的像素PX中的元件的布线。在本实施方式中，为了便于描述，将参考图4所示的电路图来描述电路区域200。可以从行驱动器41提供提供给多个元件的控制信号RST、TRG、FDG和SEL。像素电压Vpx可以是供电电压。
首先，将描述用于处理由第一检测节点DNA捕获的光电荷的元件。电路区域200可以包括复位晶体管RX_A、传输晶体管TX_A、第一电容器C1_A、第二电容器C2_A、浮置扩散晶体管FDX_A、驱动晶体管DX_A和选择晶体管SX_A。
复位晶体管RX_A可以响应于提供给其栅极的复位信号RST的逻辑高电平而被激活，并且将浮置扩散节点FD_A和第一检测节点DNA的电位复位到预定电平(即，像素电压Vpx)。当复位晶体管RX_A被激活时，传输晶体管TX_A可以同时被激活以复位浮置扩散节点FD_A。
传输晶体管TX_A可以响应于提供给其栅极的传输信号TRG的逻辑高电平而被激活，并且将累积在第一检测节点DNA中的电荷传输到浮置扩散节点FD_A。
第一电容器C1_A可以联接到浮置扩散节点FD_A，并提供预定电容。
根据浮置扩散晶体管FDX_A的操作，第二电容器C2_A可以选择性地联接到浮置扩散节点FD_A并提供附加的预定电容。
第一电容器C1_A和第二电容器C2_A中的每一个可以被配置为MIM(金属-绝缘体-金属)电容器、MIP(金属-绝缘体-多晶硅)电容器、MOS(金属-氧化物-半导体)电容器和结电容器中的至少一个。
浮置扩散晶体管FDX_A可以响应于提供给其栅极的浮置扩散信号FDG的逻辑高电平而被激活，并且将第二电容器C2_A联接到浮置扩散节点FD_A。
在入射光的光照强度相对较高的高照度条件下，行驱动器41可以激活浮置扩散晶体管FDX_A以将浮置扩散节点FD_A联接到第二电容器C2_A。因此，在这样的高照度条件下，浮置扩散节点FD_A可以积累更多的光电荷，这使得可以确保高动态范围。
在入射光的光照强度相对较低的低照度条件下，行驱动器41可以去激活浮置扩散晶体管FDX_A以使浮置扩散节点FD_A和第二电容器C2_A彼此解联接。
在另一实施方式中，可以省略浮置扩散晶体管FDX_A和第二电容器C2_A。
驱动晶体管DX_A可以构成源极跟随器电路，其中恒流源电路CS_A的负载MOS联接到输出信号线SL_A的一端，因为其漏极联接到像素电压Vpx并且其源极通过选择晶体管SX_A联接到输出信号线SL_A。也就是说，驱动晶体管DX_A可以通过选择晶体管SX_A向输出信号线SL_A输出与联接到其栅极的浮置扩散节点FD_A的电位相对应的电流。
选择晶体管SX_A可以响应于提供给其栅极的选择信号SEL的逻辑高电平而被激活，并且将从驱动晶体管DX_A输出的像素信号输出到输出信号线SL_A。
为了处理由第二检测节点DNB捕获的光电荷，电路区域200可以包括复位晶体管RX_B、传输晶体管TX_B、第一电容器C1_B、第二电容器C2_B、浮置扩散晶体管FDX_B、驱动晶体管DX_B和选择晶体管SX_B。由于用于处理由第二检测节点DNB捕获的光电荷的元件以与上述用于处理由第一检测节点DNA捕获的光电荷的元件相同的方式配置和操作(除了操作时间之外)，所以本文将省略重叠的描述。
从电路区域200输出到相应输出信号线SL_A和SL_B的像素信号可以通过由读出电路45进行的噪声去除和模数转换被转换为图像数据。
图4例示了通过一条信号线提供复位信号RST、传输信号TRG、浮置扩散信号FDG和选择信号SEL中的每一个。然而，复位信号RST、传输信号TRG、浮置扩散信号FDG和选择信号SEL中的每一个可以通过多条信号线(例如，两条信号线)来提供，使得用于处理由第一检测节点DNA捕获的光电荷的元件和用于处理由第二检测节点DNB捕获的光电荷的元件在不同的定时操作。
图像处理器可以通过对从由第一检测节点DNA捕获的光电荷获取的图像数据以及从由第二检测节点DNB捕获的光电荷获取的图像数据执行操作来计算调制光和反射光之间的相位差。
在实施方式中，图像处理器可以基于从通过与调制光信号MLS具有第一相位差的调制控制信号CSa捕获的光电荷获取的图像数据、从通过与调制光信号MLS具有第二相位差的调制控制信号CSa捕获的光电荷获取的图像数据、从通过与调制光信号MLS具有第三相位差的调制控制信号CSa捕获的光电荷获取的图像数据以及从通过与调制光信号MLS具有第四相位差的调制控制信号CSa捕获的光电荷获取的图像数据来计算调制光和反射光之间的相位差。图像感测装置ISD和图像处理器可以通过4-相位调制方法来计算调制光和反射光之间的相位差。在另一实施方式中，图像感测装置ISD和图像处理器可以通过使用与调制光信号MLS具有两种相位差(例如，第一相位差和第二相位差)的2-相位调制方法来计算调制光和反射光之间的相位差。
图像处理器可以基于从通过与调制光信号MLS具有第一相位差的调制控制信号CSb捕获的光电荷获取的图像数据、从通过与调制光信号MLS具有第二相位差的调制控制信号CSb捕获的光电荷获取的图像数据、从通过与调制光信号MLS具有第三相位差的调制控制信号CSb捕获的光电荷获取的图像数据以及从通过与调制光信号MLS具有第四相位差的调制控制信号CSb捕获的光电荷获取的图像数据来计算调制光和反射光之间的相位差。
因此，图像处理器可以基于第一抽头TA的像素信号计算调制光和反射光之间的相位差，并且还可以基于第二抽头TB的像素信号计算调制光和反射光之间的相位差。因此，图像处理器可以计算对应于一个像素PX的两个相位差，并且基于这两个相位差来决定与像素PX对应的相位差。例如，图像处理器可以将两个相位差的平均值确定为与像素PX对应的相位差。
图像处理器可以根据与每个像素PX对应的相位差来计算指示到目标物体1的距离的深度信息，并且生成包括与像素PX对应的深度信息的深度图像。
图5是例示用于基于所公开的技术的一些实现的用于向像素阵列提供调制控制信号的方法的示例的图。
图5例示了布置成矩阵形状的第一像素PX1至第十六像素PX16。第一行可以包括第一像素PX1至第四像素PX4，第二行可以包括第五像素PX5至第八像素PX8，第三行可以包括第九像素PX9至第十二像素PX12，并且第四行可以包括第十三像素PX13至第十六像素PX16。第一列至第四列中的每一列可以包括在与行方向(水平方向)垂直的列方向(垂直方向)上布置的四个像素(例如，第一列的像素PX1、PX5、PX9和PX13)。图5例示了其中每一行和每一列包括四个像素的示例。然而，每一行和每一列可以包括N个像素，N是除了4之外的自然数。当附加像素被布置到图5所示的像素阵列时，这样的附加像素可以以矩阵形状设置在图5所示的像素PX1至PX16的上侧和下侧以及左侧和右侧中的每一侧。
第一调制驱动器50可以生成第一调制控制信号MCS1和第二调制控制信号MCS2，第一调制控制信号MCS1和第二调制控制信号MCS2被提供给属于奇数行组ODD中包括的第一行和第三行的像素。第二调制驱动器60可以生成第三调制控制信号MCS3和第四调制控制信号MCS4，第三调制控制信号MCS3和第四调制控制信号MCS4被提供给属于偶数行组EVEN中包括的第二行和第四行的像素。
在每列的左侧和右侧，可以设置用于传输从第一调制驱动器50或第二调制驱动器60输出的调制控制信号的垂直信号线(例如，VL1、VL2、VL3和VL4)。一些垂直信号线(例如，VL2、VL3、VL4)可以设置在两个相邻列之间。
在本实施方式中，由于第一调制驱动器50和第二调制驱动器60位于像素阵列30的上部，因此垂直信号线VL1至VL4可以在列方向上延伸。第一垂直信号线VL1至第四垂直信号线VL4可以在行方向上依次设置，并且形成另一信号线组的第一垂直信号线VL1至第四垂直信号线VL4可以在第一垂直信号线VL1至第四垂直信号线VL4的左侧或右侧重复设置。
第一调制驱动器50和第二调制驱动器60可以生成第一调制控制信号MCS1至第四调制控制信号MCS4并且将生成的第一调制控制信号MCS1至第四调制控制信号MCS4提供给像素阵列30，并且垂直信号线VL1至VL4可以分别传输第一调制控制信号MCS1至第四调制控制信号MCS4。
在每一行，可以设置用于传输从第一调制驱动器50和第二调制驱动器60输出的调制控制信号的两条水平信号线。例如，两条水平信号线HL1和HL2设置在第一行以传输从第一调制驱动器50和第二调制驱动器60输出的调制控制信号。
第一水平信号线HL1至第四水平信号线HL4可以在列方向上依次设置，并且形成另一信号线组的第一水平信号线HL1至第四水平信号线HL4可以在第一水平信号线HL1至第四水平信号线HL4的上侧或下侧重复设置。
水平信号线HL1至HL4可以电联接到相应的垂直信号线VL1至VL4，并且分别传输第一调制控制信号MCS1至第四调制控制信号MCS4。
水平信号线HL1至HL4中的每一条可以在行方向上延伸。设置于任何一行的水平信号线可以不形成为与该一行的所有像素电联接的一条整体线，而是以预定单元分离，并且与预定单元对应的水平信号线可以在行方向上重复设置。水平信号线HL1至HL4可以设置为彼此交叠，同时具有与在行方向上布置的预定数量的像素(图5中的四个像素)对应的长度，并且各自与设置在对应水平信号线的左侧或右侧上的水平信号线物理隔离。这是为了通过将一条垂直信号线向其提供调制控制信号的像素的范围限制到属于垂直信号线周围的左两列和右两列的像素的范围来最小化由IR降生成的噪声。
第一像素PX1至第十六像素PX16中的每一个可以包括第一抽头TA和第二抽头TB。
属于设置为奇数行组ODD的第一行和第三行的像素的第一抽头TA可以通过第一垂直信号线VL1和第一水平信号线HL1接收第一调制控制信号MCS1。属于设置为奇数行组ODD的第一行和第三行的像素的第二抽头TB可以通过第二垂直信号线VL2和第二水平信号线HL2接收第二调制控制信号MCS2。
属于设置为偶数行组EVEN的第二行和第四行的像素的第一抽头TA可以通过第三垂直信号线VL3和第三水平信号线HL3接收第三调制控制信号MCS3。属于设置为偶数行组EVEN的第二行和第四行的像素的第二抽头TB可以通过第四垂直信号线VL4和第四水平信号线HL4接收第四调制控制信号MCS4。
图6A至图6D是例示由基于所公开的技术的一些实现的由调制块生成的调制控制信号的示例的图。
图6A至图6D分别例示了第一调制时段MP1至第四调制时段MP4，第一调制时段MP1至第四调制时段MP4可以构成用于检测调制光和反射光之间的相位差的第一相位差检测时段。调制时段可以定义为其中第一调制控制信号MCS1至第四调制控制信号MCS4中的每一个保持恒定波形的时间段。恒定波形可以指示具有恒定调制特性(例如，相位差)的波形或具有恒定电压电平(例如，逻辑低电平)的波形。第一调制控制信号MCS1至第四调制控制信号MCS4可以各自具有逻辑高电平H或逻辑低电平L，并且逻辑高电平H和逻辑低电平L可以分别指示上面已经描述的活动电压和非活动电压。
在图6A所示的第一调制时段MP1中，第一调制控制信号MCS1可以与调制光信号MLS具有0度的相位差，第二调制控制信号MCS2可以与调制光信号MLS具有180度的相位差，并且第三调制控制信号MCS3和第四调制控制信号MCS4可以恒定地具有逻辑低电平L。也就是说，在第一调制时段MP1中，第一调制驱动器50可以被激活，并且第二调制驱动器60可以被去激活。由于与调制光信号MLS具有0度的相位差的第一调制控制信号MCS1被施加到奇数行组ODD的第一抽头TA，所以奇数行组ODD的第一抽头TA的第一图像数据可以被生成，该第一图像数据指示从通过与调制光信号MLS具有0度的相位差的调制控制信号捕获的光电荷获取的图像数据。此外，由于与调制光信号MLS具有180度的相位差的第二调制控制信号MCS2被施加到奇数行组ODD的第二抽头TB，所以奇数行组ODD的第二抽头TB的第二图像数据可以被生成，该第二图像数据指示从通过与调制光信号MLS具有180度的相位差的调制控制信号捕获的光电荷获取的图像数据。
在图6B所示的第二调制时段MP2中，第一调制控制信号MCS1可以与调制光信号MLS具有180度的相位差，第二调制控制信号MCS2可以与调制光信号MLS具有0度的相位差，并且第三调制控制信号MCS3和第四调制控制信号MCS4可以恒定地具有逻辑低电平L。也就是说，在第二调制时段MP2中，第一调制驱动器50可以被激活，并且第二调制驱动器60可以被去激活。由于与调制光信号MLS具有180度的相位差的第一调制控制信号MCS1被施加到奇数行组ODD的第一抽头TA，所以奇数行组ODD的第一抽头TA的第二图像数据可以被生成。此外，由于与调制光信号MLS具有0度的相位差的第二调制控制信号MCS2被施加到奇数行组ODD的第二抽头TB，所以奇数行组ODD的第二抽头TB的第一图像数据可以被生成。
在图6C所示的第三调制时段MP3中，第一调制控制信号MCS1可以与调制光信号MLS具有90度的相位差，第二调制控制信号MCS2可以与调制光信号MLS具有270度的相位差，并且第三调制控制信号MCS3和第四调制控制信号MCS4可以恒定地具有逻辑低电平L。也就是说，在第三调制时段MP3中，第一调制驱动器50可以被激活，并且第二调制驱动器60可以被去激活。由于与调制光信号MLS具有90度的相位差的第一调制控制信号MCS1被施加到奇数行组ODD的第一抽头TA，所以奇数行组ODD的第一抽头TA的第三图像数据可以被生成，该第三图像数据指示从通过与调制光信号MLS具有90度的相位差的调制控制信号捕获的光电荷获取的图像数据。此外，由于与调制光信号MLS具有270度的相位差的第二调制控制信号MCS2被施加到奇数行组ODD的第二抽头TB，所以奇数行组ODD的第二抽头TB的第四图像数据可以被生成，该第四图像数据指示从通过与调制光信号MLS具有270度的相位差的调制控制信号捕获的光电荷获取的图像数据。
在图6D所示的第四调制时段MP4中，第一调制控制信号MCS1可以与调制光信号MLS具有270度的相位差，第二调制控制信号MCS2可以与调制光信号MLS具有90度的相位差，并且第三调制控制信号MCS3和第四调制控制信号MCS4可以恒定地具有逻辑低电平L。也就是说，在第四调制时段MP4中，第一调制驱动器50可以被激活，并且第二调制驱动器60可以被去激活。由于与调制光信号MLS具有270度的相位差的第一调制控制信号MCS1被施加到奇数行组ODD的第一抽头TA，所以奇数行组ODD的第一抽头TA的第四图像数据可以被生成。此外，由于与调制光信号MLS具有90度的相位差的第二调制控制信号MCS2被施加到奇数行组ODD的第二抽头TB，所以奇数行组ODD的第二抽头TB的第三图像数据可以被生成。
图像处理器可以基于第一抽头TA的第一图像数据至第四图像数据计算调制光与反射光之间的相位差，并且基于第二抽头TB的第一图像数据至第四图像数据计算调制光与反射光之间的相位差。
根据图6A至图6D所示的用于生成调制控制信号的方法，第二调制驱动器60可以被去激活，并且联接到第二调制驱动器60的像素(即，偶数行组EVEN)也可以被去激活。在实施方式中，在第一调制时段MP1至第四调制时段MP4中，除了调制控制信号之外的控制信号(例如，复位信号、传输信号和选择信号)可以不被提供给联接到第二调制驱动器60的像素。因此，与同时激活像素阵列30的像素的情况相比，可以减少同时激活的像素的数量以降低用于驱动像素阵列30所需的功耗。
然而，在图6A至图6D的实施方式中，第一调制控制信号MCS1和第二调制控制信号MCS2是施加到奇数行组ODD中包括的像素的第一抽头TA和第二抽头TB的信号。因此，可以仅针对奇数行组ODD的像素生成图像数据。因此，为了获取针对偶数行组EVEN的像素的图像数据，可以去激活第一调制驱动器50，并且可以激活第二调制驱动器60，使得第一调制控制信号MCS1和第三调制控制信号信号MCS3互换，并且第二调制控制信号MCS2和第四调制控制信号MCS4互换。
图7A和图7B是例示由调制块生成的调制控制信号的另一示例的图。
图7A和图7B分别例示了第五调制时段MP5和第六调制时段MP6，第五调制时段MP5和第六调制时段MP6可以构成用于检测调制光和反射光之间的相位差的第二相位差检测时段。
在图7A所示的第五调制时段MP5中，第一调制控制信号MCS1可以与调制光信号MLS具有0度的相位差，第二调制控制信号MCS2可以与调制光信号MLS具有180度的相位差，第三调制控制信号MCS3可以与调制光信号MLS具有90度的相位差，并且第四调制控制信号MCS4可以与调制光信号MLS具有270度的相位差。也就是说，在第五调制时段MP5中，可以同时激活第一调制驱动器50和第二调制驱动器60。由于与调制光信号MLS具有0度的相位差的第一调制控制信号MCS1被施加到奇数行组ODD的第一抽头TA，所以奇数行组ODD的第一抽头TA的第一图像数据可以被生成。此外，由于与调制光信号MLS具有180度的相位差的第二调制控制信号MCS2被施加到奇数行组ODD的第二抽头TB，所以奇数行组ODD的第二抽头TB的第二图像数据可以被生成。由于与调制光信号MLS具有90度的相位差的第三调制控制信号MCS3被施加到偶数行组EVEN的第一抽头TA，所以偶数行组EVEN的第一抽头TA的第三图像数据可以被生成。由于与调制光信号MLS具有270度的相位差的第四调制控制信号MCS4被施加到偶数行组EVEN的第二抽头TB，所以偶数行组EVEN的第二抽头TB的第四图像数据可以被生成。
在图7B所示的第六调制时段MP6中，第一调制控制信号MCS1可以与调制光信号MLS具有180度的相位差，第二调制控制信号MCS2可以与调制光信号MLS具有0度的相位差，第三调制控制信号MCS3可以与调制光信号MLS具有270度的相位差，并且第四调制控制信号MCS4可以与调制光信号MLS具有90度的相位差。也就是说，在第六调制时段MP6中，可以同时激活第一调制驱动器50和第二调制驱动器60。由于与调制光信号MLS具有180度的相位差的第一调制控制信号MCS1被施加到奇数行组ODD的第一抽头TA，所以奇数行组ODD的第一抽头TA的第二图像数据可以被生成。此外，由于与调制光信号MLS具有0度的相位差的第二调制控制信号MCS2被施加到奇数行组ODD的第二抽头TB，所以奇数行组ODD的第二抽头TB的第一图像数据可以被生成。由于与调制光信号MLS具有270度的相位差的第三调制控制信号MCS3被施加到偶数行组EVEN的第一抽头TA，所以偶数行组EVEN的第一抽头TA的第四图像数据可以被生成。由于与调制光信号MLS具有90度的相位差的第四调制控制信号MCS4被施加到偶数行组EVEN的第二抽头TB，所以偶数行组EVEN的第二抽头TB的第三图像数据可以被生成。
在图7A和图7B所示的用于生成调制控制信号的方法中，属于奇数行组ODD的一个像素(例如，图5的PX1)和与该像素相邻的属于偶数行组EVEN的一个像素(例如，图5的PX5)可以被看做一个像素。
因此，图像处理器可以基于像素组的第一抽头TA的第一图像数据至第四图像数据计算调制光与反射光之间的相位差，并且基于像素组的第二抽头TB的第一图像数据至第四图像数据计算调制光与反射光之间的相位差。
根据图7A和图7B所示的用于生成调制控制信号的方法，可以同时激活第一调制驱动器50和第二调制驱动器60，并且可以将具有不同相位差的调制控制信号分别施加到属于像素组的两个像素。因此，可以通过两个调制时段获取像素组的第一抽头TA或第二抽头TB的第一图像数据至第四图像数据，这使得可以提高计算到目标物体1的距离的速度并且降低功耗。
图8A至图8D是例示由调制块生成的调制控制信号的又一示例的图。
图8A至图8D分别例示了第七调制时段MP7至第十调制时段MP10，第七调制时段MP7至第十调制时段MP10可以构成用于检测调制光和反射光之间的相位差的第三相位差检测时段。
在第三相位差检测时段中，可以交替地激活第一调制驱动器50和第二调制驱动器60。
由于图8A所示的第七调制时段MP7和图8B所示的第八调制时段MP8分别与图6A所示的第一调制时段MP1和图6B所示的第二调制时段MP2基本相同，所以本文将省略对其的重叠的描述。
在图8C所示的第九调制时段MP9中，第一调制控制信号MCS1和第二调制控制信号MCS2可以恒定地具有逻辑低电平L，第三调制控制信号MCS3可以与调制光信号MLS具有90度的相位差，并且第四调制控制信号MCS4可以与调制光信号MLS具有270度的相位差。也就是说，在第九调制时段MP9中，第一调制驱动器50可以被去激活，并且第二调制驱动器60可以被激活。由于与调制光信号MLS具有90度的相位差的第三调制控制信号MCS3被施加到偶数行组EVEN的第一抽头TA，所以偶数行组EVEN的第一抽头TA的第三图像数据可以被生成。此外，由于与调制光信号MLS具有270度的相位差的第四调制控制信号MCS4被施加到偶数行组EVEN的第二抽头TB，所以偶数行组EVEN的第二抽头TB的第四图像数据可以被生成。
在图8D所示的第十调制时段MP10中，第一调制控制信号MCS1和第二调制控制信号MCS2可以恒定地具有逻辑低电平L，第三调制控制信号MCS3可以与调制光信号MLS具有270度的相位差，并且第四调制控制信号MCS4可以与调制光信号MLS具有90度的相位差。也就是说，在第十调制时段MP10中，第一调制驱动器50可以被去激活，并且第二调制驱动器60可以被激活。由于与调制光信号MLS具有270度的相位差的第三调制控制信号MCS3被施加到偶数行组EVEN的第一抽头TA，所以偶数行组EVEN的第一抽头TA的第四图像数据可以被生成。此外，由于与调制光信号MLS具有90度的相位差的第四调制控制信号MCS4被施加到偶数行组EVEN的第二抽头TB，所以偶数行组EVEN的第二抽头TB的第三图像数据可以被生成。
在图8A至图8D所示的用于生成调制控制信号的方法中，属于奇数行组ODD的一个像素(例如，图5的PX1)和与该像素相邻的属于偶数行组EVEN的一个像素(例如，图5的PX5)可以被看做一个像素。
因此，图像处理器可以基于像素组的第一抽头TA的第一图像数据至第四图像数据计算调制光与反射光之间的相位差，并且基于像素组的第二抽头TB的第一图像数据至第四图像数据计算调制光与反射光之间的相位差。
根据图8A至图8D所示的用于生成调制控制信号的方法，第二调制驱动器60和第一调制驱动器50可以被依次去激活，并且联接到第二调制驱动器60的像素(即，偶数行组EVEN)和联接到第一调制驱动器50的像素(即，奇数行组ODD)也可以被依次去激活。在实施方式中，除了调制控制信号之外的控制信号既不在第七调制时段MP7和第八调制时段MP8中提供给联接到第二调制驱动器60的像素，也不在第九调制时段MP9和第十调制时段MP10中提供给联接到第一调制驱动器50的像素。因此，与同时激活像素阵列30的像素的情况相比，可以减少同时激活的像素的数量以降低用于驱动像素阵列30所需的功耗。
虽然上面已经描述了各种实施方式，但是可以基于本文档中描述或例示的内容来对所公开的实施方式和其它实施方式进行变型和改进。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年4月12日在韩国知识产权局递交的韩国申请No.10-2021-0046975的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

Claims (20)

1.一种图像感测装置，所述图像感测装置包括：
像素阵列，所述像素阵列包括第一像素组和第二像素组，所述第一像素组和所述第二像素组中的每一个包括多个像素，每个像素响应于入射在所述像素阵列上的调制光而感测到目标物体的距离；
第一调制驱动器，所述第一调制驱动器通信地联接到所述像素阵列并且向所述第一像素组提供第一调制控制信号和第二调制控制信号；以及
第二调制驱动器，所述第二调制驱动器通信地联接到所述像素阵列并且向所述第二像素组提供第三调制控制信号和第四调制控制信号，
其中，所述第一调制驱动器和所述第二调制驱动器彼此独立地被控制，使得所述第一调制控制信号、所述第二调制控制信号、所述第三调制控制信号或所述第四调制控制信号中的至少一个与所述调制光具有相位差。
2.根据权利要求1所述的图像感测装置，所述图像感测装置还包括：控制器，所述控制器通信地联接到所述第一调制驱动器和所述第二调制驱动器并且独立地控制所述第一调制驱动器和所述第二调制驱动器的激活。
3.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述第一调制控制信号与所述调制光之间的相位差不同于所述第三调制控制信号与所述调制光之间的相位差，并且
所述第二调制控制信号与所述调制光的相位差不同于所述第四调制控制信号与所述调制光之间的相位差。
4.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，在用于检测所述调制光与通过从所述目标物体反射所述调制光而入射的反射光之间的相位差的第一相位差检测时段中，所述第一调制驱动器被激活并且所述第二调制驱动器被去激活。
5.根据权利要求4所述的图像感测装置，其中，所述第一调制驱动器在所述第一相位差检测时段中将所述第一调制控制信号和所述第二调制控制信号生成为分别与所述调制光具有第一相位差和第二相位差。
6.根据权利要求5所述的图像感测装置，其中，所述第一相位差与所述第二相位差相差180度。
7.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，在用于检测所述调制光与通过从所述目标物体反射所述调制光而入射的反射光之间的相位差的第二相位差检测时段中，所述第一调制驱动器被激活并且所述第二调制驱动器被激活。
8.根据权利要求7所述的图像感测装置，其中，所述第一调制驱动器和所述第二调制驱动器在所述第二相位差检测时段中将所述第一调制控制信号至所述第四调制控制信号生成为分别与所述调制光具有第一相位差、第二相位差、第三相位差和第四相位差。
9.根据权利要求8所述的图像感测装置，其中，所述第一相位差与所述第二相位差相差180度，并且所述第三相位差与所述第四相位差相差180度。
10.根据权利要求9所述的图像感测装置，其中，所述第一相位差与所述第三相位差相差90度，并且所述第二相位差与所述第四相位差相差90度。
11.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，在用于检测所述调制光与通过从所述目标物体反射所述调制光而入射的反射光之间的相位差的第三相位差检测时段中，所述第一调制驱动器和所述第二调制驱动器被交替地激活。
12.根据权利要求11所述的图像感测装置，其中，所述第一调制驱动器在被激活时将所述第一调制控制信号和所述第二调制控制信号生成为分别与所述调制光具有第一相位差和第二相位差，并且
其中，所述第二调制驱动器在被激活时将所述第三调制控制信号和所述第四调制控制信号生成为分别与所述调制光具有第三相位差和第四相位差。
13.根据权利要求12所述的图像感测装置，其中，所述第一相位差与所述第二相位差相差180度，并且
其中，所述第三相位差与所述第四相位差相差180度。
14.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，每个像素包括第一检测结构和第二检测结构，所述第一检测结构和所述第二检测结构生成载送响应于所述调制光而生成的光电荷的电流，
其中，所述第一检测结构接收所述第一调制控制信号或所述第三调制控制信号，并且
所述第二检测结构接收所述第二调制控制信号或所述第四调制控制信号。
15.根据权利要求14所述的图像感测装置，其中，所述第一调制驱动器和所述第二调制驱动器分别联接到所述第一检测结构和所述第二检测结构以通过在所述像素阵列的列方向上延伸的垂直信号线和在所述像素阵列的行方向上延伸的水平信号线提供对应的调制控制信号。
16.根据权利要求15所述的图像感测装置，其中，所述水平信号线具有与预设数量的像素对应的长度。
17.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述第一像素组包括所述像素阵列的第N行中包括的像素，并且
所述第二像素组包括所述像素阵列的第M行中包括的像素，N和M分别为奇数自然数和偶数自然数。
18.一种图像感测装置，所述图像感测装置包括：
像素阵列，所述像素阵列包括设置在第一像素组中的第一像素和设置在第二像素组中的第二像素，每个像素通过响应于入射光并产生光电荷来感测到目标物体的距离，并且每个像素包括第一检测结构和第二检测结构，所述第一检测结构和所述第二检测结构捕获通过在所述像素阵列中生成的电流而迁移的所述光电荷；
第一调制驱动器，所述第一调制驱动器与所述像素阵列通信并且将第一调制控制信号和第二调制控制信号分别提供给所述第一像素的所述第一检测结构和所述第二检测结构；以及
第二调制驱动器，所述第二调制驱动器与所述像素阵列通信并且将第三调制控制信号和第四调制控制信号分别提供给所述第二像素的所述第一检测结构和所述第二检测结构，其中，所述第一调制控制信号至所述第四调制控制信号中的至少两个具有彼此不同的相位。
19.根据权利要求18所述的图像感测装置，其中，所述第一调制驱动器和所述第二调制驱动器在不同的时间操作。
20.根据权利要求18所述的图像感测装置，其中，所述第一像素组包括布置在所述像素阵列的第N行中的像素，并且
所述第二像素组包括所述像素阵列的第M行中包括的像素，N和M分别为奇数自然数和偶数自然数。
CN202210288725.XA 2021-04-12 2022-03-23 图像感测装置 Pending CN115209074A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210046975A KR20220141005A (ko) 2021-04-12 2021-04-12 이미지 센싱 장치
KR10-2021-0046975 2021-04-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115209074A true CN115209074A (zh) 2022-10-18

Family

ID=83511004

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210288725.XA Pending CN115209074A (zh) 2021-04-12 2022-03-23 图像感测装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11722792B2 (zh)
KR (1) KR20220141005A (zh)
CN (1) CN115209074A (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230001394A (ko) * 2021-06-28 2023-01-04 삼성전자주식회사 거리 측정을 위한 이미지 센서 및 이를 포함하는 이미지 센서 모듈

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009103627A (ja) * 2007-10-25 2009-05-14 Fujifilm Corp 測距装置および測距方法並びにプログラム
CN109788216A (zh) * 2018-12-26 2019-05-21 武汉市聚芯微电子有限责任公司 用于tof的抗干扰方法、装置及tof传感器芯片
US20200185439A1 (en) * 2018-12-06 2020-06-11 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensors for distance measurement
CN112188128A (zh) * 2019-07-01 2021-01-05 爱思开海力士有限公司 像素以及包括其的图像传感器

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150020424A (ko) 2013-08-14 2015-02-26 삼성전자주식회사 로우 드라이버들을 포함하는 이미지 센서와 이를 포함하는 이미지 처리 시스템
EP2960952B1 (en) * 2014-06-27 2019-01-02 Sony Depthsensing Solutions SA/NV Majority carrier current assisted radiation detector device
EP3193190B1 (en) * 2016-01-15 2023-04-12 Sony Depthsensing Solutions N.V. A detector device with majority current and a circuitry for controlling the current
WO2019031001A1 (ja) * 2017-08-09 2019-02-14 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置、電子装置および固体撮像装置の制御方法
JP7013448B2 (ja) * 2017-08-30 2022-01-31 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像素子および撮像装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009103627A (ja) * 2007-10-25 2009-05-14 Fujifilm Corp 測距装置および測距方法並びにプログラム
US20200185439A1 (en) * 2018-12-06 2020-06-11 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensors for distance measurement
CN109788216A (zh) * 2018-12-26 2019-05-21 武汉市聚芯微电子有限责任公司 用于tof的抗干扰方法、装置及tof传感器芯片
CN112188128A (zh) * 2019-07-01 2021-01-05 爱思开海力士有限公司 像素以及包括其的图像传感器

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220141005A (ko) 2022-10-19
US11722792B2 (en) 2023-08-08
US20220329744A1 (en) 2022-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11695025B2 (en) Image sensor
CN113727043A (zh) 图像感测装置
US11722792B2 (en) Image sensing device
US20230118540A1 (en) Image sensing device
US11671722B2 (en) Image sensing device
US20220208815A1 (en) Image sensing device
US12113085B2 (en) Image sensing device
CN113923382B (zh) 图像感测装置
CN112866595A (zh) 图像传感器
US11942492B2 (en) Image sensing device
KR20230116402A (ko) 이미지 센싱 장치
CN114640810B (zh) 图像感测装置
US20220415942A1 (en) Image sensing device
US12132068B2 (en) Image sensing device
US20230050069A1 (en) Image sensing device
CN114979517A (zh) 图像感测装置
KR20220072257A (ko) 이미지 센싱 장치
CN113451338A (zh) 图像感测装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination