CN207380239U - 感光元件及tof距离传感器 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种感光元件及TOF距离传感器。本申请中，所述感光元件包括：P型轻掺杂的衬底、位于衬底上的电极组、两个N型重掺杂的信号读出点以及读出电路。衬底包括感光区。电极组包括至少两个P型重掺杂的电极，至少两个电极中相邻的两个电极之间存在间隙。两个信号读出点分别位于电极组的两侧。电极组与两个信号读出点位于感光区。读出电路连接于两个信号读出点之间，用于通过信号读出点读取光生信号电荷。在曝光至读出电路通过信号读出点读取光生信号电荷期间，在朝向读取光生信号电荷的信号读出点的方向上，至少两个电极上施加的电压递增。本申请的技术方案，可以提高TOF距离传感器的测距速度，同时提高TOF距离传感器的分辨率。

Description

感光元件及TOF距离传感器

技术领域

本申请涉及距离检测技术领域，特别涉及一种感光元件及TOF距离传感器。

背景技术

相关技术中，基于相位检测的TOF(Time of Flight，飞行时间)测距技术可以通过向被测物体发射的发射信号与被被测物体反射回来的反射信号之间的相位差，来计算测距装置与被测物体之间的距离。

利用TOF测距技术可以测量单点距离。在获取物体的3D信息时，可以通过两个二维摄像头获取物体的两幅二维图像，经过算法处理可以得到三维图像，其中该三维图像携带物体的深度信息。

实用新型内容

本申请实施例提供一种感光元件及TOF距离传感器，可以提高TOF距离传感器的测距速度，同时可以提高TOF距离传感器的分辨率。

本申请部分实施例提供了一种感光元件，包括：

P型轻掺杂的衬底；所述衬底包括感光区；

位于所述衬底上的电极组；所述电极组包括：至少两个P型重掺杂的电极；所述至少两个P型重掺杂的电极中相邻的两个电极之间存在间隙；

两个N型重掺杂的信号读出点，分别位于所述电极组的两侧；所述电极组与两个所述信号读出点位于所述感光区；以及

读出电路，连接于所述两个N型重掺杂的信号读出点之间，用于通过所述信号读出点读取光生信号电荷；其中，

在曝光至所述读出电路通过所述信号读出点读取所述光生信号电荷期间，在朝向读取光生信号电荷的信号读出点的方向上，所述至少两个P型重掺杂的电极上施加的电压递增，所述光生信号电荷为所述衬底因吸收光而产生。

本申请部分实施例还提供了一种TOF距离传感器，包括：用于向待测物体发射经调制的入射光的发射端以及用于接收反射光的接收端；所述入射光被所述待测物体反射形成所述反射光；

所述接收端包括镜头与测距芯片；其中所述测距芯片包括处理模块以及上述的感光元件构成的感光元件阵列；所述反射光经由所述镜头被所述感光元件阵列中的感光元件接收；

所述感光元件接收所述反射光后产生的所述光生信号电荷携带所述反射光与所述入射光之间的相位差信息；所述相位差信息携带所述待测物体的距离信息；

所述处理模块基于所述感光元件阵列中多个感光元件产生的所述光生信号电荷进行处理得到所述待测物体的三维距离信息。

本申请实施例所达到的主要技术效果是：通过在P型轻掺杂的衬底上两信号读出点之间布置至少两个P型重掺杂的电极，并且在曝光至读出电路通过其中一个信号读出点读取光生信号电荷期间，在朝向被正在用于读取光生信号电荷的信号读出点的方向上，至少两个P型重掺杂的电极上施加的电压递增，这样，可以在两信号读出点之间形成电场，其中电场的方向为背离读取光生信号电荷的信号读出点的方向，这样，光生信号电荷可以沿电场的反方向快速向读取光生信号电荷的信号读出点聚集，进而可以提高TOF距离传感器测距的速度，同时，可以提高TOF距离传感器的分辨率。

在本申请的一个实施例中，所述电极组可包括依次排列的第一电极、第二电极、第三电极以及第四电极；所述信号读出点可包括与所述第一电极相邻的第一信号读出点以及与所述第四电极相邻的第二信号读出点。

在本申请的一个实施例中，所述第一电极上施加第一电压信号，所述第二电极上施加第二电压信号，所述第三电极上施加第三电压信号，所述第四电极上施加第四电压信号；所述第一电压信号、所述第二电压信号、所述第三电压信号以及所述第四电压信号均为占空比为1：1的方波信号；所述第一电压信号与所述第二电压信号同步，所述第一电压信号与所述第三电压信号为互为反向，所述第三电压信号与所述第四电压信号同步；所述第一电压信号的高电平与所述第四电压信号的高电平相同，所述第一电压信号的低电平与所述第四电压信号的低电平相同；所述第二电压信号的高电平与所述第三电压信号的高电平相同，所述第二电压信号的低电平与所述第三电压信号的低电平相同；所述第一电压信号的高电平高于所述第二电压信号的高电平，所述第一电压信号的低电平低于所述第二电压信号的低电平。

在本申请的一个实施例中，所述衬底可包括用于曝光的第一侧与背光的第二侧；所述电极组位于所述第一侧；所述感光元件还包括：P型偏置层，位于所述第二侧，所述P型偏置层上施加的电压低于所述至少两个P型重掺杂的电极中任意电极上施加的电压。

在本申请的一个实施例中，上述的感光元件还可包括：P型轻掺杂的外延层，位于所述第一侧，所述电极组位于所述外延层上；所述外延层的掺杂浓度低于所述衬底的掺杂浓度；所述信号读出点位于所述外延层上。

在本申请的一个实施例中，所述衬底还可包括位于所述第一侧的非感光区，所述感光元件还包括：遮光片，位于所述非感光区之上。

在本申请的一个实施例中，上述的感光元件还可包括：滤波膜，位于所述遮光片上方允许预设频率的光通过，所述衬底吸收所述预设频率的光产生所述光生信号电荷。

在本申请的一个实施例中，上述的感光元件还可包括微聚镜，位于所述遮光片上方、覆盖所述感光区与所述非感光区且用于将接收的光汇聚在所述感光区。

在本申请的一个实施例中，所述衬底可包括背光的第一侧与用于曝光的第二侧；所述电极组位于所述第一侧；所述感光元件还包括：P型偏置层，位于所述第二侧，所述P型偏置层上施加的电压低于所述至少两个P型重掺杂的电极中任意电极上施加的电压。

在本申请的一个实施例中，上述感光元件还可包括：滤波膜，位于所述P型偏置层上允许预设频率的光通过，所述衬底吸收所述预设频率的光产生所述光生信号电荷。

在本申请的一个实施例中，上述感光元件还可包括：微聚镜，位于所述P型偏置层上、覆盖所述感光区与所述非感光区且用于将接收的光汇聚在所述感光区。

附图说明

图1是根据相关技术示出的一种TOF距离传感器的结构示意图。

图2是本申请一示例性实施例示出的一种TOF距离传感器的结构示意图。

图3是本申请一示例性实施例示出的TOF调制方式示意图。

图4是本申请一示例性实施例示出的一种感光元件的剖面示意图。

图5是本申请一示例性实施例示出的一种电子运动方向与电场方向的关系示意图。

图6是本申请一示例性实施例示出的一种光生信号电荷收集示意图。

图7是本申请一示例性实施例示出的电极上施加的电压关系示意图。

图8是本申请一示例性实施例示出的一种读出电路的结构示意图。

图9是本申请一示例性实施例示出的一种处理模块的结构示意图。

图10是本申请另一示例性实施例示出的一种感光元件的剖面示意图。

图11是本申请另一示例性实施例示出的一种感光元件的剖面示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施方式中所描述的实施例并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

下面结合附图，对本申请的一些实施例作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参见图1，相关技术中，基于相位检测的TOF(Time of Flight，飞行时间)TOF距离传感器1包括发射端2与接收端3，发射端1用于向待测物体4发射经调制的入射光O1，入射光O1为方波，入射光O1被所述待测物体4反射形成所述反射光O2，反射光O2被接收端3接收后，TOF距离传感器1可以基于入射光O1与反射光O2之间的相位差得到待测物体4与TOF距离传感器1之间的距离D。

然而，相关技术中，在获取物体的3D信息时，要么通过两个二维摄像头获取物体的两幅二维图像，经过算法处理可以得到三维图像，其中该三维图像携带物体的深度信息，耗时久，要么通过单点测距传感器拼接实现，但是体积庞大，无法应用到智能终端(比如手机)中。

基于此，本申请提供了一种感光元件及TOF距离传感器，可以解决上述的技术问题，该TOF距离传感器体积小、测距速度快，同时分辨率高。

请参阅图2，本申请的示例性实施例提供的TOF距离传感器1包括：发射端2与接收端3。其中，发射端2用于向待测物体4发射经调制的入射光O1，接收端3用于接收被待测物体4反射回来的反射光O2；所述入射光O1被所述待测物体4反射形成所述反射光O2。在一个示例性实施例中，发射端2的光源可以为LED光源或镭射管光源、激光光源等，入射光O1的波长可以是800nm-1200nm左右的红外光。发射端2的发射功率可以根据应用场景有所不同。发射端2的发射电流范围可以为10mA～10A。

在本实施例中，所述接收端3包括用于聚焦的镜头6以及用于基于反射光O2与反射光O2得到待测物体4的三维距离信息的测距芯片7。其中，所述测距芯片7包括处理模块8以及感光元件阵列5，感光元件阵列5可以由多个如图4、图10、图11所示的感光元件9构成；所述反射光O2经由所述镜头6被所述感光元件阵列5中的感光元件9接收，镜头6中心对准感光元件阵列5的中心。在一个示例性实施例中，感光元件阵列5可以是160*120、320*240、640*480的感光元件阵列。

一个感光元件9接收所述反射光O2后产生的所述光生信号电荷携带所述反射光O2与所述入射光O1之间的相位差信息，其中，该相位差信息携带所述待测物体4的距离信息。处理模块8基于一个感光元件9产生的所述光生信号电荷进行处理可以得到所述待测物体4的单点距离信息。

请参见图3，TOF距离传感器1检测待测物体4的单点距离信息的方法如下：分别测量离入射光0度、90度、180度、270度对应的反射光的幅度，根据反正切运算计算出反射光与入射光之间的相位差。具体检测幅度的方法是：在发射入射光O1的同时接收端3(感光元件阵列5)进行接收，其中发射频率与接收积分门频率一致。当入射光O1与反射光O2之间的相位差为0度时，积分得到的电压幅度值为S0；当入射光O1与反射光O2之间的相位差为90度时，积分得到的电压幅度值为S90；当相位差为180度时，积分得到的电压幅度值为S180；当相位差为270时，积分得到的电压幅度值为S270。其中，相位差或者如果相位差小于一个周期，即相位差在0到2π之间时，则可根据相位差计算得距离 其中c是光速，f是入射光频率。

当需要检测待测物体4的三维距离信息时，触发发射端2发射入射光O1，当感光元件阵列5曝光后，读取感光元件阵列5中多个感光元件9产生的所述光生信号电荷，并由处理模块8处理得到所述待测物体4的三维距离信息。

下面介绍本实施例中单个感光元件9的结构。

请参阅图4，感光元件9包括：P型轻掺杂的衬底S、位于所述衬底S上的电极组G、位于所述衬底S上的两个信号读出点Outa、Outb以及读出电路10。其中，所述衬底S包括感光区与非感光区。所述电极组G包括至少两个P型重掺杂的电极，比如可以包括4个电极a1、a2、b1以及b2，所述至少两个P型重掺杂的电极中相邻的两个电极之间存在间隙。电极组G与信号读出点Outa、Outb之间也存在间隙。两个信号读出点Outa、Outb为N型重掺杂且分别位于所述电极组G的两侧。所述电极组G与两个所述信号读出点Outa、Outb位于感光区，非感光区上方覆盖有遮光片S1、S2。读出电路10连接于两个N型重掺杂的信号读出点Outa、Outb之间，用于通过信号读出点Outa、Outb读取光生信号电荷。在一个实施例中，遮光片S1、S2可以是金属制成的遮光金属层。遮光片S1、

S2与衬底S、电极组G之间填充有二氧化硅(SiO₂)。在一个示例性实施例中，衬底S的厚度可以为几百微米。

在测距过程中，在曝光至读出电路10通过其中一个所述信号读出点读取光生信号电荷期间，衬底因吸收光而产生光生信号电荷，在朝向被正在用于读取光生信号电荷的信号读出点的方向上，所述至少两个P型重掺杂的电极上施加的电压递增，这样，可以使光生信号电荷向被正在用于读取光生信号电荷的信号读出点聚集。比如，当信号读出点Outa读取光生信号电荷时，在朝向信号读出点Outa的方向上，上述的至少两个P型重掺杂的电极上施加的电压逐渐增加，这样，衬底中可以形成朝向信号读出点Outb的电场，光生信号电荷可快速地朝向读取光生信号电荷的信号读出点Outa聚集。

请继续参阅图4，在一个实施例中，电极组G包括依次排列的第一电极a1、第二电极a2、第三电极b2以及第四电极b1。所述信号读出点包括与所述第一电极a1相邻的第一信号读出点Outa以及与所述第四电极b1相邻的第二信号读出点Outb。当信号读出点Outa、Outb之间的距离固定时，二者之间的电极数目越多，可以提供的驱动光生信号电荷的有效电场越大，电场的连续性越好，这样，可以进一步提高光生信号电荷的移动速度，进而进一步提高TOF距离传感器测距的速度。当相邻电极之间的距离固定时，电极数目越多，信号读出点Outa、Outb之间的距离可以做得越大，即单个感光元件的感光面积可以越大，可以提高感光元件的感光效率，进而，可以进一步提高TOF距离传感器测距的速度。在实际应用时，可以根据实际需求确定电极的数目与电极间的距离，其中，电极的数目限于本申请中列举的数目。

当需要测距时，被待测物体4反射的光O2对感光元件9进行曝光，反射光O2照射到衬底S上时，能量大于材料带隙的光子被半导体吸收。在电极组G下的半导体体内产生电子空穴对，少子(电子)被收集形成信号电荷。由于这些信号电荷因为光照而产生，因此可称为光生信号电荷。光生信号电荷到达信号读出点Outa、Outb可被读取。

光生信号电荷从感光区漂移到信号读出点Outa、Outb的速度决定了信号读出点的读取速度，进而决定了TOF距离传感器测距的速度以及分辨率。具体地，光生信号电荷从感光区漂移到信号读出点Outa、Outb的速度越快，信号读出点Outa、Outb的读取速度越快，TOF距离传感器发测距速度越快，TOF距离传感器分辨率越高。本实施例通过在衬底上制备电极，并在电极上施加对应电压，在衬底中形成电场，以使光生电荷可以沿电场的反方向朝向读取光生电荷信息的信息读出点快速移动，不但提高了光生信号电荷从感光区漂移到信号读出点的速度，还提高的TOF距离传感器的分辨率，具体如下：

请参见图5，处于电场E中的电子e可以由于电场力的存在而沿电场E反方向运动。由电势差与电场强度的关系可知，电场方向指向电势降低的方向。故而，可以通过设计电极上施加的电压来获取所需电场。

请参见图6，图6是第一信号读出点Outa读取光生信号电荷的情况，第一电极a1、第二电极a2、第三电极b2以及第四电极b1上施加的电压依次递减，故而第一电极a1、第二电极a2、第三电极b2以及第四电极b1处的电势依次降低，所以衬底S中形成的电场方向指向第一信号读出点Outb，光生信号电荷e沿电场E的反方向运动，向第一信号读出点Outa聚集。由于电子在电场中运动速度较快，这样，衬底中的光生电荷可以快速移动至读取光生信号电荷的信号读出点，进而，可以提高TOF距离传感器的测距速度，同时，可以提高TOF距离传感器的分辨率。

在进行距离检测时，第一电极a1、第二电极a2、第三电极b2以及第四电极b1上可根据实际需求施加各自对应的预设电压信号。请参阅图7，在一个示例性实施例中，所述第一电极a1上施加第一电压信号Va1，所述第二电极a2上施加第二电压信号Va2，所述第三电极b2上施加第三电压信号Vb2，所述第四电极b1上施加第四电压信号Vb1。所述第一电压信号Va1、所述第二电压信号Va2、所述第三电压信号Vb1以及所述第四电压信号Vb2均为占空比为1：1的方波信号。所述第一电压信号Va1与所述第二电压信号Va2同步，所述第一电压信号Va1与所述第三电压信号Vb2为互为反向，所述第三电压信号Vb2与所述第四电压信Vb1号同步。所述第一电压信号Va1的高电平与所述第四电压信号Vb1的高电平相同，所述第一电压信号Va1的低电平与所述第四电压信号Vb1的低电平相同；所述第二电压信号Va2的高电平与所述第三电压信号Vb2的高电平相同，所述第二电压信号Va2的低电平与所述第三电压信号Vb2的低电平相同；所述第一电压信号Va1的高电平高于所述第二电压信号Va2的高电平，所述第一电压信号Va1的低电平低于所述第二电压信号Va2的低电平。比如，Va1的高电平可以为3V，低电平为0V，Va2的高电平可以为2V，低电平为1V。其中方波信号的频率可以在1KHz到1GHz之间。其中，每一个方波周期进行一次感光积分。一般一次曝光需要很多次感光积分，如1千次。多次积分可以提高测距灵敏度，减小误差。需要说明的是，在实际应用时，电极的数目以及电极上所施加的电压不限于本申请提供的具体数字。

请参阅图6，在所述第一信号读出点Outa读取光生信号电荷的情况下，第一电极a1、第二电极a2、第三电极b2以及第四电极b1上施加对应的电压后，衬底S中形成的电场E方向指向第二信号读出点Outb，光生信号电荷e沿电场E的反方向运动，向第一信号读出点Outa聚集。而在所述第二信号读出点Outb读取光生信号电荷的情况下，衬底S中形成的电场E方向指向第一信号读出点Outa，光生信号电荷e沿电场E的反方向运动，向第二信号读出点Outb聚集。

请参阅图4与图8，读出电路10连接于所述第一信号读出点Outa与所述第二信号读出点Outb之间，可通过第一信号读出点Outa与第二信号读出点Outb交替读取光生信号电荷。所述读出电路基于所述第一信号读出点Outa的电压信号可得到输出端Oa的第一电压信号，并输出后续的处理模块8，所述读出电路基于所述第二信号读出点Outb的电压信号得到输出端Ob的第二电压信号，并通输出后续的处理模块8。其中，所述第一电压信号携带所述第一信号读出点Outa的光生信号电荷的信息；所述第二电压信号携带第二信号读出点Outb的光生信号电荷的信息。

请参阅图8，读出电路10可包括电源U、第一复位端R1、第二复位端R2、MOS管M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8，其中，MOS管M1、M5为PMOS管，MOS管M2、M3、M4、M6、M7、M8为NMOS管，L1为行选信号线，L2为列选信号线，当行选信号线L1与列选信号线L2均输入高电平时，感光元件9被选中，读出电路10读取输出端Oa与输出端Ob的电压信号，并输出处理模块8。在为了获取待测物体4的三维距离信息而读取数据时，可经行列选择逐个读出感光元件阵列5中感光元件9的输出端Oa与输出端Ob的电压信号。

请参阅图9，在一个示例性实施例中，处理模块8可包括驱动/滤波电路11、背景光消除电路12、信号放大/量化电路13。驱动/滤波电路11对输出端Oa与输出端Ob的电压信号输入的电压信号进行滤波处理后输出至背景光消除电路12，背景光消除电路12对接收的信号进行减背景光处理并输出至信号放大/量化电路13，信号放大/量化电路13对接收的信号进行放大、数字量化处理，可以得到待测物体4的原始距离信息。然后处理模块8可以对待测物体4的原始距离信息进行补偿，比如温度补偿、工艺补偿、老化补偿、模组制造误差补偿等，可以得到最终的距离信息。

请继续参阅图4，优选地，在一个示例性实施例中，所述衬底S包括用于曝光的第一侧(CMOS工艺的正面)与背光的第二侧；所述电极组G位于所述第一侧。在本实施例中，所述感光元件9还包括P型偏置层B，位于衬底S的第二侧(CMOS工艺的背面)，所述P型偏置层B上施加的电压低于所述至少两个P型重掺杂的电极中任意电极上施加的电压。比如，电极上的施加的电压均为非负电压(上述的Va1的高电平为3V，低电平为0V，Va2的高电平为2V，低电平为1V)时，P型偏置层B上可施加负压，比如-10V。这样，衬底中还存在从背光的第二侧指向用于曝光的第一侧的电场，该电场可以驱动光生信号电荷向衬底第一侧的信号读出点Outa、Outb聚集，使信号读出点Outa、Outb可以更加有效地收集光生信号电荷，提高感光效率，进而提高测距速度。

请参阅图10，优选地，在一个示例性实施例中，感光元件9还包括位于所述衬底S第一侧的与所述电极组G之间的P型轻掺杂的外延层EL；所述外延层EL的掺杂浓度低于所述衬底S的掺杂浓度；所述信号读出点Outa、Outb位于所述外延层上。其中，外延层EL的厚度可以为10微米。由于外延层EL具备高电阻率，可以避免信号串扰，有利于提高TOF距离传感器的测距准确度。

请参阅图4与图10，优选地，在一个示例性实施例中，感光元件9还可包括位于所述遮光片S1、S2上方允许预设频率的光通过的滤波膜F，衬底S吸收所述预设频率的光产生所述光生信号电荷。该预设频率的光为工作频率的光，也就是发射端2发射的入射光O1。例如，滤波膜F可以只让850nm的红外光透过。这样，可以避免工作频率以外的光对TOF距离传感器测距时产生的干扰，提高TOF距离传感器的测距准确度。

请继续参阅图4与图10，优选地，感光元件9还可包括位于所述遮光片S1、S2上方、覆盖所述感光区与所述非感光区且用于将接收的光汇聚在所述感光区的微聚镜PM。这样，可以将接收的光汇聚在感光区，提高感光效率，进一步提高TOF距离传感器的测距速度。

请参阅图11，在另一个示例性实施例中，所述衬底S包括背光的第一侧(CMOS工艺的正面)与用于曝光的第二侧(CMOS工艺的背面)；所述电极组G位于衬底S第一侧。由于衬底S的第二侧的感光面积较大，这样可以提高感光效率，进而提高TOF距离传感器测距速度。本实施例中，所述感光元件9还包括位于衬底S第二侧的P型偏置层B，所述P型偏置层B上施加的电压低于所述至少两个P型重掺杂的电极中任意电极上施加的电压。比如，电极上的施加的电压均为非负电压(上述的Va1的高电平为3V，低电平为0V，Va2的高电平为2V，低电平为1V)时，P型偏置层B上可施加负压，比如-10V。这样，衬底中还存在从曝光的第二侧指向背光的第一侧的电场，该电场可以驱动光生信号电荷向衬底第一侧的信号读出点Outa、Outb聚集，使信号读出点Outa、Outb可以更加有效地收集光生信号电荷，提高感光效率，进而提高测距速度。在又一个实施例中，衬底S的第二侧的表面与信号读出点Outa之间的距离可以为指定距离，该指定距离根据量子效率确定，比如为50微米(μm)，其中，工作频率的光从衬底S第二侧的表面穿越至信号读出点Outa或Outb之间的衬底厚度为指定距离时吸收率最高。这样，可以提高光生信号电荷的产生率，进而提高TOF距离传感器测距速度。

请继续参阅图11，在一个示例性实施例中，感光元件9还包括滤波膜F，滤波膜F位于所述P型偏置层B上允许预设频率的光通过，所述衬底S吸收所述预设频率的光产生所述光生信号电荷。这样，可以避免工作频率以外的光对TOF距离传感器测距时产生的干扰，提高TOF距离传感器的测距准确度。

请继续参阅图11，感光元件9还包括微聚镜PM，位于所述P型偏置层B上、覆盖所述感光区与所述非感光区且用于将接收的光汇聚在所述感光区。这样，可以将接收的光汇聚在感光区，提高感光效率，进一步提高TOF距离传感器的测距速度。

本申请实施例所达到的主要技术效果是：通过在P型轻掺杂的衬底上两信号读出点之间布置至少两个P型重掺杂的电极，并且在曝光至读出电路通过其中一个信号读出点读取光生信号电荷期间，在朝向被正在用于读取光生信号电荷的信号读出点的方向上，至少两个P型重掺杂的电极上施加的电压递增，这样，可以在两信号读出点之间形成电场，其中电场的方向为背离读取光生信号电荷的信号读出点的方向，这样，光生信号电荷可以沿电场的反方向快速向读取光生信号电荷的信号读出点聚集，进而可以提高TOF距离传感器测距的速度，同时，可以提高TOF距离传感器的分辨率。而且，感光元件采用半导体工艺制备，体积小，可以集成到智能终端(比如智能手机)中。

请参阅图4、图10以及图11，本申请的示例性实施例还提供了一种感光元件9。该感光元件9，包括：P型轻掺杂的衬底S、位于所述衬底上的电极组G、两个N型重掺杂的信号读出点Outa、Outb以及读出电路10。其中，所述衬底S包括感光区。所述电极组G包括：至少两个P型重掺杂的电极，所述至少两个P型重掺杂的电极中相邻的两个电极之间存在间隙。两个N型重掺杂的信号读出点分别位于所述电极组G的两侧。所述电极组G与两个所述信号读出点位于所述感光区。读出电路10连接于两个N型重掺杂的信号读出点之间，用于通过信号读出点读取光生信号电荷。在曝光至所述读出电路通过其中一个信号读出点读取所述光生信号电荷期间，在朝向正在被用于读取光生信号电荷的信号读出点的方向上，所述至少两个P型重掺杂的电极上施加的电压递增，所述光生信号电荷为所述衬底因吸收光而产生。

本申请实施例所达到的主要技术效果是：通过在P型轻掺杂的衬底上两信号读出点之间布置至少两个P型重掺杂的电极，并且在曝光至读出电路通过其中一个信号读出点读取光生信号电荷期间，在朝向被正在用于读取光生信号电荷的信号读出点的方向上，至少两个P型重掺杂的电极上施加的电压递增，这样，可以在两信号读出点之间形成电场，其中电场的方向为背离读取光生信号电荷的信号读出点的方向，这样，光生信号电荷可以沿电场的反方向快速向读取光生信号电荷的信号读出点聚集，进而可以提高TOF距离传感器测距的速度，同时，可以提高TOF距离传感器的分辨率。而且，感光元件采用半导体工艺制备，体积小，可以集成到智能终端(比如智能手机)中。

需要说明的是，上文中提到的入射光也可称为发射波，反射光也可称为接收波。上述对同一事物的不同称谓，不限制本申请的保护范围。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本申请方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (12)

1.一种感光元件，其特征在于，包括：

P型轻掺杂的衬底；所述衬底包括感光区；

位于所述衬底上的电极组；所述电极组包括：至少两个P型重掺杂的电极；所述至少两个P型重掺杂的电极中相邻的两个电极之间存在间隙；

两个N型重掺杂的信号读出点，分别位于所述电极组的两侧；所述电极组与两个所述信号读出点位于所述感光区；以及

读出电路，连接于所述两个N型重掺杂的信号读出点之间，用于通过所述信号读出点读取光生信号电荷；其中，

在曝光至所述读出电路通过所述信号读出点读取所述光生信号电荷期间，在朝向读取光生信号电荷的信号读出点的方向上，所述至少两个P型重掺杂的电极上施加的电压递增，所述光生信号电荷为所述衬底因吸收光而产生。

2.根据权利要求1所述的感光元件，其特征在于，所述电极组包括依次排列的第一电极、第二电极、第三电极以及第四电极；

所述信号读出点包括与所述第一电极相邻的第一信号读出点以及与所述第四电极相邻的第二信号读出点。

3.根据权利要求2所述的感光元件，其特征在于，所述第一电极上施加第一电压信号，所述第二电极上施加第二电压信号，所述第三电极上施加第三电压信号，所述第四电极上施加第四电压信号；

所述第一电压信号、所述第二电压信号、所述第三电压信号以及所述第四电压信号均为占空比为1：1的方波信号；

所述第一电压信号与所述第二电压信号同步，所述第一电压信号与所述第三电压信号为互为反向，所述第三电压信号与所述第四电压信号同步；

所述第一电压信号的高电平与所述第四电压信号的高电平相同，所述第一电压信号的低电平与所述第四电压信号的低电平相同；

所述第二电压信号的高电平与所述第三电压信号的高电平相同，所述第二电压信号的低电平与所述第三电压信号的低电平相同；

所述第一电压信号的高电平高于所述第二电压信号的高电平，所述第一电压信号的低电平低于所述第二电压信号的低电平。

4.根据权利要求1所述的感光元件，其特征在于，所述衬底包括用于曝光的第一侧与背光的第二侧；所述电极组位于所述第一侧；所述感光元件还包括：

P型偏置层，位于所述第二侧，所述P型偏置层上施加的电压低于所述至少两个P型重掺杂的电极中任意电极上施加的电压。

5.根据权利要求4所述的感光元件，其特征在于，还包括：

P型轻掺杂的外延层，位于所述第一侧，所述电极组位于所述外延层上；所述外延层的掺杂浓度低于所述衬底的掺杂浓度；

所述信号读出点位于所述外延层上。

6.根据权利要求4所述的感光元件，其特征在于，所述衬底还包括位于所述第一侧的非感光区，所述感光元件还包括：

遮光片，位于所述非感光区之上。

7.根据权利要求6所述的感光元件，其特征在于，还包括：

滤波膜，位于所述遮光片上方允许预设频率的光通过，所述衬底吸收所述预设频率的光产生所述光生信号电荷。

8.根据权利要求6所述的感光元件，其特征在于，还包括：

微聚镜，位于所述遮光片上方、覆盖所述感光区与所述非感光区且用于将接收的光汇聚在所述感光区。

9.根据权利要求1所述的感光元件，其特征在于，所述衬底包括背光的第一侧与用于曝光的第二侧；所述电极组位于所述第一侧；所述感光元件还包括：

P型偏置层，位于所述第二侧，所述P型偏置层上施加的电压低于所述至少两个P型重掺杂的电极中任意电极上施加的电压。

10.根据权利要求9所述的感光元件，其特征在于，还包括：

滤波膜，位于所述P型偏置层上允许预设频率的光通过，所述衬底吸收所述预设频率的光产生所述光生信号电荷。

11.根据权利要求9所述的感光元件，其特征在于，还包括：

微聚镜，位于所述P型偏置层上、覆盖所述感光区且用于将接收的光汇聚在所述感光区。

12.一种TOF距离传感器，其特征在于，包括：用于向待测物体发射经调制的入射光的发射端以及用于接收反射光的接收端；所述入射光被所述待测物体反射形成所述反射光；

所述接收端包括镜头与测距芯片；其中所述测距芯片包括处理模块以及如权利要求1至11任一项所述的感光元件构成的感光元件阵列；所述反射光经由所述镜头被所述感光元件阵列中的感光元件接收；

所述感光元件接收所述反射光后产生的所述光生信号电荷携带所述反射光与所述入射光之间的相位差信息；所述相位差信息携带所述待测物体的距离信息；

所述处理模块基于所述感光元件阵列中多个感光元件产生的所述光生信号电荷进行处理得到所述待测物体的三维距离信息。