KR101465318B1 - 비행 시간 센서를 위한 회로 구성 및 방법 - Google Patents

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Abstract

장치는 포토다이오드, 제 1 및 제 2 저장 트랜지스터, 제 1 및 제 2 전달 트랜지스터 및 제 1 및 제 2 출력 트랜지스터를 포함한다. 제 1 전달 트랜지스터는 다중 축적 기간에 걸쳐 저장을 위해 포토다이오드로부터 제 1 저장 트랜지스터로 이미지 전하의 제 1 부분을 선택적으로 전달한다. 제 1 출력 트랜지스터는 이미지 전하의 제 1 부분의 제 1 합을 판독 노드로 선택적으로 전달한다. 제 2 전달 트랜지스터는 다중 축적 기간에 걸쳐 저장을 위해 포토다이오드로부터 제 2 저장 트랜지스터로 이미지 전하의 제 2 부분을 선택적으로 전달한다. 제 2 출력 트랜지스터는 이미지 전하의 제 2 부분의 제 2 합을 판독 노드에 선택적으로 전달한다.

Description

비행 시간 센서를 위한 회로 구성 및 방법{CIRCUIT CONFIGURATION AND METHOD FOR TIME OF FLIGHT SENSOR}
본 발명은 일반적으로 센서에 관한 것으로서, 특히 한정적인 것은 아니지만 3차원 이미징이 가능한 이미지 센서에 관한 것이다.
3차원(3D) 애플리케이션의 인기가 이미징, 영화, 게임, 컴퓨터, 사용자 인터페이스 등과 같은 용례에서 계속 증가함에 따라, 3D 이미징이 가능한 이미지 센서의 관심이 계속 증가하고 있다. 3D 이미지를 생성하기 위한 통상의 수동적 방법은 입체 또는 다중 이미지를 캡처하기 위해 다수의 카메라를 사용하는 것이다. 입체 이미지를 사용하여, 이미지 내의 물체가 삼각측량되어 3D 이미지를 생성할 수 있다. 이 삼각측량 기술의 일 단점은 3차원 이미지를 생성하기 위해 각각의 카메라 사이에 최소 분리 거리(이상적으로, 인간 눈 간격)가 존재하기 때문에 소형 디바이스를 사용하여 3D 이미지를 생성하는 것이 곤란하다는 것이다. 게다가, 이 기술은 복잡하고, 따라서 3D 이미지를 실시간으로 생성하기 위해 상당한 컴퓨터 프로세싱 전력을 필요로 한다.
실시간 3D 이미지의 취득을 필요로 하는 용례에 대해, 비행 측정(flight measurement)의 최적 시간에 기초하는 능동적 깊이 이미징 시스템이 때때로 이용된다. 이들 비행 시간 시스템은 통상적으로 물체에 광을 지향하는 광원, 물체로부터 반사된 광을 검출하는 센서 및 물체로 및 물체로부터 광이 이동하는데 소요되는 왕복(round trip) 시간에 기초하여 물체로의 거리를 계산하는 프로세싱 유닛을 이용한다. 통상의 비행 시간 센서에서, 광 검출 영역으로부터 감지 노드까지의 높은 전달 효율에 기인하여 포토다이오드가 종종 사용된다. 몇몇 공지의 비행 시간 센서는 물체로부터 반사된 광(종종 낮은 강도 및 짧은 주기 광임)으로부터 허용 가능한 신호 레벨을 수집하기 위해 더 큰 화소 크기를 필요로 한다. 몇몇 공지의 비행 시간 센서는 더 높은 신호 레벨을 얻기 위해 광원으로부터의 광의 다수의 축적을 통해 전하를 축적하고 저장한다. 그러나, 누설 전류가 광의 다수의 축적 중에 저장된 전하를 드레인할 수도 있어, 열악한 신호 대 노이즈비를 남겨둔다.
본 발명의 비한정적이고 비포괄적인 실시예가 이하의 도면을 참조하여 설명되고, 여기서 유사한 도면 부호는 달리 지시되지 않으면 다양한 도면 전체에 걸쳐 유사한 부분을 나타낸다.
도 1a는 본 발명의 교시에 따른, 비행 시간 감지 시스템의 일 예를 도시하는 블록 다이어그램.
도 1b는 본 발명의 교시에 따른, 예시적인 비행 시간 이미징 시스템 내의 반사광 펄스의 수신에 대한 광원으로부터 방출된 광 펄스의 예를 도시하는 타이밍 다이어그램.
도 2는 본 발명의 교시에 따른, 비행 시간 화소 회로의 일 예를 도시하는 개략도.
도 3a는 본 발명의 교시에 따른, 비행 시간 화소의 작동 중에 저장 트랜지스터의 게이트에 인가된 네거티브 게이트 전압을 도시하는 라인 그래프.
도 3b는 본 발명의 교시에 따른, 비행 시간 화소의 작동 중에 저장 트랜지스터의 게이트 아래의 정공 축적을 도시하는 라인 그래프.
도 4a는 본 발명의 교시에 따른, 예시적인 비행 시간 이미징 시스템 내의 제 1 및 제 2 트랜지스터의 스위칭에 대한 광의 방출된 펄스 및 광의 반사된 펄스의 예를 도시하는 타이밍 다이어그램.
도 4b는 본 발명의 교시에 따른 예시적인 비행 시간 이미징 시스템 내의 제 1 및 제 2 트랜지스터의 스위칭에 대한 광의 방출된 펄스 및 광의 반사된 펄스의 다른 예를 도시하는 타이밍 다이어그램.
도 5는 본 발명의 교시에 따른 비행 시간 화소의 예시적인 작동을 도시하는 타이밍 다이어그램.
도 6은 본 발명의 교시에 따른, 화소를 사용하여 비행 시간을 결정하기 위한 예시적인 프로세스를 도시하는 흐름도.
도 7은 본 발명의 교시에 따른, 대응 판독 회로, 제어 회로 및 기능 로직을 갖는 비행 시간 화소 어레이를 포함하는 예시적인 비행 시간 감지 시스템의 부분을 도시하는 블록 다이어그램.
3D 비행 시간 센서를 사용하여 비행 시간 및 깊이 정보를 취득하기 위한 방법 및 장치가 개시된다. 이하의 설명에서, 수많은 특정 상세가 실시예의 철저한 이해를 제공하도록 설명된다. 그러나, 당 기술 분야의 숙련자는 본 명세서에 설명된 기술이 특정 상세의 하나 이상 없이, 또는 다른 방법, 구성 요소, 재료 등으로 실시될 수 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 다른 경우에, 공지의 구조, 재료 또는 동작은 특정 양태를 불명료하게 하지 않기 위해 상세히 도시되거나 설명되지 않는다.
본 명세서 전체에 걸쳐 "일 실시예" 또는 "실시예"의 언급은 실시예와 관련하여 설명된 특정 특징, 구조 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서에 전체에 걸쳐 다양한 위치에서 구문 "일 실시예에서" 또는 "실시예에서"의 출현은 반드시 모두 동일한 실시예를 칭하는 것은 아니다. 더욱이, 특정 특징, 구조 또는 특성은 하나 이상의 실시예에서 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다.
본 명세서에 전체에 걸쳐, 다수의 기술 용어가 사용된다. 이들 용어는 본 명세서에서 달리 구체적으로 정의되지 않거나 이들의 사용 문맥이 명백하게 달리 제안하고 있지 않으면, 이들이 속하는 기술 분야의 이들의 일반적인 의미를 취한다. 예를 들어, 용어 "또는"은 문맥상 명백하게 달리 지시되지 않으면, 포함의 의미(예를 들어, "및/또는"에서와 같이)로 사용된다.
개시되는 바와 같이, 누설이 거의 없는 전하의 저장을 허용하는 회로 디자인을 갖는 비행 시간 센서의 예가 개시된다. 전하를 누설이 거의 없이 저장할 수 있게 함으로써, 전하는 더 길게 저장되고 여전히 허용 가능한 신호 대 노이즈비를 성취할 수 있다. 더 긴 저장 시간은 짧은 시간 기간에 걸쳐 비행 시간 이미지 신호를 캡처하기 위해 더 큰 화소를 사용하는 대신에 더 긴 시간 기간에 걸쳐 비행 시간 이미지 신호를 캡처할 수 있는 작은 화소를 허용할 수 있다.
예시를 위해, 도 1a는 본 발명의 교시에 따른 비행 시간 감지 시스템(100)의 일 예를 도시하는 블록 다이어그램이다. 도시된 바와 같이, 비행 시간 감지 시스템(100)은 도 1a에 방출광(105)으로서 도시되어 있는 변조된 펄스를 방출하는 광원(103)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 방출광(105)은 물체(107)에 지향된다. 일 예에서, 방출광(105)은 적외선(IR) 광의 광 펄스를 포함한다. 다른 예에서, 방출광(105)은 본 발명의 교시에 따라, 예를 들어 가시광, 근적외광 등과 같은 적외선 이외의 파장을 가질 수 있다는 것이 이해된다. 방출광(105)은 이어서 물체(107)로부터 후방 반사되고, 이는 도 1a에 후방 반사광(109)으로서 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 반사광(109)은 물체(107)로부터 렌즈(111)를 통해 지향되고, 이어서 비행 시간 화소 어레이(113) 상에 포커싱된다. 일 예에서, 비행 시간 화소 어레이(113)는 2차원 어레이로 배열된 복수의 비행 시간 화소를 포함한다. 설명되는 바와 같이, 일 예에서, 동기 신호(115)가 제어 회로(121)에 의해 생성되고 광원(103)으로 송신되어 본 발명의 교시에 따라 비행 시간 화소 어레이(113) 내의 복수의 화소를 제어하는 대응 변조 신호와 방출광(105)의 광 펄스를 동기화한다. 동기 신호(115)는 광원(103)에 알려진 사전 결정된 주기 동안 광 펄스 또는 광 펄스들을 방출하기 위해 광원(103)을 지향하는 클럭 신호일 수 있다. 일 예에서, 동기 신호(115)는 광원(103)에 의해 방출된 광 펄스 또는 광 펄스들의 주기를 포함한다.
도 1a에 도시된 예에서, 비행 시간 화소 어레이(113)는 렌즈(111)로부터 초점 길이(flens)에 위치된다. 예에 도시된 바와 같이, 광원(103) 및 렌즈(111)는 물체로부터 거리(L)에 위치된다. 렌즈(111)는 비행 시간 화소 어레이(113) 상에 배치된 복수의 마이크로렌즈 중의 마이크로렌즈일 수 있다. 렌즈(111)는 고정 필드 렌즈 또는 마이크로렌즈 및 고정 필드 렌즈를 포함하는 조립체일 수 있다. 도 1a는 실제 축적대로 도시된 것은 아니고, 일 예에서 초점 길이(flens)는 렌즈(111)와 물체(107) 사이의 거리(L)보다 실질적으로 작다는 것이 물론 이해된다. 따라서, 본 명세서에 있어서, 거리 L과 거리 L+초점 길이(flens)는 본 발명의 교시에 따라 비행 시간 측정의 목적으로 실질적으로 동일한 것으로 이해된다.
도 1b는 본 발명의 교시에 따른 예시적인 비행 시간 이미징 시스템 내의 광의 후방 반사된 펄스의 수신에 대한 광원으로부터 방출된 광의 예시적인 펄스들 사이의 타이밍 관계를 도시하는 타이밍 다이어그램이다. 구체적으로, 도 1b는 광원(103)으로부터 물체(107)로 방출된 변조된 광 펄스를 표현하는 방출광(105)을 도시한다. 도 1b는 물체(107)로부터 후방 반사되고 비행 시간 화소 어레이(113)에 의해 수신된 반사광 펄스를 표현하는 반사광(109)을 또한 도시한다. 일 예에서, 광원(103)은 10% 미만의 듀티 사이클을 갖는 방출광(105)의 광 펄스를 방출한다. 일 예에서, 광 펄스의 펄스폭(TPW)(147)은 20 나노초 내지 100 나노초의 범위의 주기를 갖는다. 방출광(105)에 대한 다른 듀티 사이클 및 펄스폭이 또한 본 발명의 교시에 따라 이용될 수 있다는 것이 물론 이해된다. 도시된 바와 같이, 방출광(105) 및 반사광(109)의 광 펄스는 모두 동일한 펄스폭(TPW)(147)을 갖는다.
도시된 예에 개시되어 있는 바와 같이, 광 펄스가 광원(103)으로부터 물체(107)로 거리(L)로 이동하는데 소요되는 시간 및 이어서 반사광 펄스가 물체(107)로부터 비행 시간 화소 어레이(113)로 거리(L)로 이동하는데 소요되는 부가의 시간에 기인하여, 방출광(105)의 광 펄스의 방출과 반사광(109) 내의 이 광 펄스의 수신 사이에 TTOF(117)의 지연 시간이 존재한다. 방출광(105)과 반사광(109) 사이의 시간차 TTOF(117)는 광 펄스가 광원(103)과 물체(107) 사이에 왕복을 행하게 하는 비행 시간을 표현한다. 일단 비행 시간 TTOF(117)가 알려지면, 광원(103)으로부터 물체(107)까지의 거리가 이하의 식 (1)과 (2)에서의 이하의 관계를 사용하여 결정될 수 있다.
Figure 112013018227110-pat00001
여기서, c는 대략 3×108 m/s인 광의 속도이고, TTOF는 도 1a에 도시된 바와 같이 광 펄스가 물체로 그리고 물체로부터 이동하는데 사용되는 시간이다.
도 2는 본 발명의 교시에 따른 비행 시간 화소 회로의 일 예를 도시하는 개략도이다. 비행 시간 화소 회로(200)는 도 1a에 도시된 예시적인 비행 시간 화소 어레이(113)에 포함된 복수의 화소들 중 하나 내에 구현될 수 있다는 것이 이해된다. 도 2에 도시된 예에 도시된 바와 같이, 비행 시간 화소 회로(200)는 포토다이오드(205) 상에 입사된 광에 응답하여 전하를 축적하는 포토다이오드(205)를 포함한다. 일 예에서, 포토다이오드(205)에 입사된 광은 도 1a 및 도 1b에 대해 전술된 바와 같이 반사광(109)을 포함한다. 주위광(208)이 또한 포토다이오드(205)에 입사될 수 있다. 필터가 포토다이오드(205)에 도달하는 광을 제어하는데 사용될 수 있다. 캘리브레이션 프로세스(도 4b와 관련하여 이하에 설명됨)가 주위광(208)에 의해 생성된 포토다이오드(205)로부터 이미지 신호와 반사광(109)에 의해 생성된 포토다이오드(205)로부터 이미지 신호 사이의 차이를 계산하는데 사용될 수 있다.
도 2에 도시된 비행 시간 화소 회로(200)는 전달 트랜지스터(225)[제어 신호(TX1)에 의해 제어됨]와 출력 트랜지스터(245)[제어 신호(OG1)에 의해 제어됨] 사이에 연결된 전달 트랜지스터(235)[제어 신호(SG1)에 의해 제어됨]를 포함한다. 전달 트랜지스터(225)는 포토다이오드(205)에 연결되고, 출력 트랜지스터(245)는 판독 노드(240)에 연결된다. 도시된 비행 시간 화소 회로(200)는 전달 트랜지스터(229)[제어 신호(TX2)에 의해 제어됨]와 출력 트랜지스터(249)[제어 신호(OG2)에 의해 제어됨] 사이에 연결된 저장 트랜지스터(239)[제어 신호(SG2)에 의해 제어됨]를 또한 포함한다. 전달 트랜지스터(229)는 포토다이오드(205)에 연결되고, 출력 트랜지스터(249)는 판독 노드(240)에 연결된다. 저장 트랜지스터(235, 239)는 매립된 채널 또는 표면 채널을 가질 수 있다. 도시된 비행 시간 화소 회로(200)는 리셋 트랜지스터(255), 증폭기 트랜지스터(260) 및 선택 트랜지스터(265)를 또한 포함한다.
도시된 예에서, 리셋 트랜지스터(255)는 전압 소스(VDD)(257)에 연결된다. 포토다이오드(205)는 전달 트랜지스터(225), 저장 트랜지스터(235) 및 출력 트랜지스터(245)를 동시에 활성화화면서 리셋 트랜지스터(255)를 선택적으로 활성화(턴온)함으로써 리셋될 수 있다. 일 예에서, 포토다이오드(205)는 전달 트랜지스터(229), 저장 트랜지스터(239) 및 출력 트랜지스터(249)를 동시에 활성화화면서 리셋 트랜지스터(255)를 선택적으로 활성화함으로써 리셋될 수 있다. 제어 회로(121)와 같은 제어기가 비행 시간 화소 회로(200)의 트랜지스터를 제어하는데 사용될 수 있다. 포토다이오드(205)가 리셋된 후에, 저장 트랜지스터(235, 239)는 다수의 축적 기간에 걸쳐 이미지 전하를 저장하기 위해 초기화될 수 있다. 일 예에서, 제어 회로(121)는 저장 트랜지스터가 활성화되기 전에 저장 트랜지스터(235, 239)의 게이트에 인가될 네거티브 전압을 생성할 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 교시에 따른, 저장 트랜지스터의 게이트에 인가된 네거티브 게이트 전압 및 비행 시간 화소의 작동 중에 게이트 아래에 축적된 대응 정공을 도시하는 라인 그래프이다. 일 예에서, 제어 회로(121)는 네거티브 바이어스[예를 들어, 네거티브 바이어스(305)]를 갖는 제어 신호를 저장 트랜지스터[예를 들어, 저장 트랜지스터(235, 239)]에 송신한다. 제어 신호는 저장 트랜지스터의 임계 전압[예를 들어, SG 임계 전압(307)]보다 0.5 V 초과 작을 수도 있다. 일 예에서, 제어 신호는 -1.2 V의 전압을 갖는다. 네거티브 전압으로 저장 트랜지스터의 게이트를 사전 바이어싱하는 것은 저장 트랜지스터 아래의 기판 내에 표면 상태로 정공을 "축적"한다(도 3b 참조). 포지티브 하전된 축적된 정공은 표면 상태로부터 전자를 물리적으로 축출하고, 따라서 표면 상태와의 전자 상호 작용을 최소화할 수 있다. 그 결과, 표면 상태로부터의 누설 전류가 감소되고, 이는 저장 트랜지스터 내로부터 축적된 이미지 전하를 드레인하는 누설 전류를 감소시킨다. 이는 저장 게이트가 더 긴 시간 기간(예를 들어, 다중 축적 기간)에 걸쳐 전하를 축적하게 할 수 있고, 이는 향상된 신호 대 노이즈비를 허용한다.
네거티브 전압으로 저장 트랜지스터를 사전 바이어싱하는 동안, 저장 트랜지스터는 그 소스 및 드레인에 연결된 트랜지스터로부터 절연을 필요로 할 수 있다. 제어 회로(121)는 절연을 성취하기 위해 인접한 트랜지스터들을 비활성화(턴오프)하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(121)는 저장 트랜지스터(235)를 사전 바이어싱하는 동안 전달 트랜지스터(225) 및 출력 트랜지스터(245)를 비활성화할 수 있다. 유사하게, 제어 회로(121)는 저장 트랜지스터(239)를 사전 바이어싱하는 동안 절단 트랜지스터(229) 및 출력 트랜지스터(249)를 비활성화할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 상기 도 1 내지 도 2의 비행 시간 이미징 시스템 및 비행 시간 화소 회로와 관련하여 이미지 전하를 취득하는 비행 시간 화소 회로(200)의 동작을 설명하는 것을 돕는데 사용될 수 있는 예시적인 타이밍 다이어그램이다. 구체적으로, 도 4a는 본 발명의 교시에 따른 예시적인 비행 시간 이미징 시스템에서 스위칭 변조 신호 TX1(425) 및 TX2(429)에 대한 방출광(405)의 변조된 펄스 및 반사광(409)의 대응 펄스의 예를 도시하는 타이밍 다이어그램이다.
도 4a는 방출광(405)으로부터 광 펄스가 물체(107)로부터 반사되어 반사광(409)이 될 때마다, 이미지 전하가 포토다이오드(205) 내에 축적될 수 있는 것을 도시한다. 도시된 예에서, 방출광(405)은 변조 주파수를 갖고, 10% 미만의 듀티 사이클을 가질 수 있다. 예에 도시된 바와 같이, 반사광(409)은 방출광(405)의 동일한 변조 주파수 뿐만 아니라 동일한 듀티 사이클 및 펄스폭(TPW)(447)을 갖는다. 방출광(405)의 펄스폭(TPW)(447)의 온-타임은 20 나노초 내지 100 나노초의 범위일 수 있다. 반사광(409)의 광 펄스는 비행 시간(TTOF)(417)이 물체(107)로 그리고 물체(107)로부터 광 펄스의 비행 시간에 기인하여 비행 시간(TTOF)(417) 후에 비행 시간 화소 어레이(113) 내의 화소에 의해 수신된다.
단일 광 펄스로부터 포토다이오드(205) 내에 축적된 이미지 전하는 Q1(449)과 Q2(451)의 합이다. Q1(449)은 전달 트랜지스터(225)가 활성화되는 시간 동안 포토다이오드(205)에 의해 축적되고, Q2(451)는 전달 트랜지스터(229)가 활성화되는 시간 동안 포토다이오드(205)에 의해 축적된다. 전달 트랜지스터(225)는 전달 트랜지스터(225)가 제어 회로(121)에 의해 활성화될 때 Q1(449)[포토다이오드(205)에 의해 축적된 이미지 전하의 제 1 인타임(in-time)부]을 저장 트랜지스터(235)에 선택적으로 전달한다. 제 1 변조 신호(TX1)(425)는 방출광(405)을 구성하는 광 펄스가 광원(103)으로부터 방출되는 것과 동일한 주기[TPW(447)] 동안 동시에 전달 트랜지스터(225)를 활성화한다. 따라서, 제 1 변조 신호(TX1)(425)는 방출광(405)과 "위상내(in-phase)"라 칭할 수 있다.
전달 트랜지스터(229)는 전달 트랜지스터(229)가 제어 회로(121)에 의해 활성화될 때 Q2(451)[포토다이오드(205)에 의해 축적된 이미지 전하의 제 2 인-타임부분]를 저장 트랜지스터(239)에 선택적으로 전달한다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 제 2 변조 신호(TX2)(429)는 전달 트랜지스터(225)[제 1 변조 신호(TX1)(425)와 대응함]의 비활성화 직후에 전달 트랜지스터(229)를 활성화한다. 전달 트랜지스터(229)는 방출광(405)을 구성하는 광 펄스와 동일한 주기[TPW(447)] 및 전달 트랜지스터(225)가 활성화되는 동일한 주기[TPW(447)] 동안 활성화된다는 것이 이해된다. 제 2 변조 신호(TX2)(429)와 방출광(405) 사이의 관계가 주어지면, 제 2 변조 신호(TX2)(429)는 방출광(405)과 "위상외(out-of-phase)"라 칭할 수 있다. 제 2 변조 신호(TX2)(429)의 각각의 펄스는 제 1 변조 신호(TX1)(425)의 각각의 펄스를 바로 추종하고 그와 중첩하지 않는다. 따라서, 도 4a에 도시된 바와 같이, 반사광(409)의 각각의 온-타임 펄스는 본 발명의 교시에 따르면 제 1 변조 신호(TX1)(425)의 각각의 펄스의 종료부 직후에 그리고 제 2 변조 신호(TX2)(429)의 각각의 펄스의 시작부 중에 포토다이오드(205)에 의해 수신된다.
전술된 바와 같이, 전달 트랜지스터(225)는 제 1 변조 신호(TX1)(425)에 응답하여 스위칭되고, 전달 트랜지스터(229)는 제 2 변조 신호(TX2)(429)에 응답하여 스위칭된다. 따라서, 제 1 변조 신호(TX1)(425)의 각각의 온-타임 펄스 중에, 포토다이오드(205) 내에 축적된 광발생 전하는 저장 트랜지스터(235)에 전달된다. 예에서, 제 1 변조 신호(TX1)(425)에 응답하여 포토다이오드(205)로부터 저장 트랜지스터(235)로 전달된 이 광발생 전하는 도 4a에 Q1(449)으로서 표현되어 있다. 유사하게, 제 2 변조 신호(TX2)(429)의 각각의 온-타임 펄스 중에, 포토다이오드(205) 내에 축적된 광발생 전하는 저장 트랜지스터(239)에 전달된다. 예에서, 제 2 변조 신호(TX2)(429)에 응답하여 포토다이오드(205)로부터 저장 트랜지스터(239)로 전달된 광발생 전하는 도 4a에 Q2(451)로서 표현되어 있다.
일 예에서, 광원(103)으로부터 방출된 광이 물체(107)로 그리고 물체(107)로부터 이동하는데 소요되는 비행 시간(TTOF)(417)은 이하의 식 (3)에서 이하의 관계에 따라 결정될 수 있고,
Figure 112013018227110-pat00002
여기서, TTOF는 비행 시간(TTOF)(417)을 표현하고, TPW는 펄스폭(TPW)(447)을 표현하고, ∑Q2는 저장 트랜지스터(239) 내에 축적된 전하(Q2)의 총량을 표현하고, ∑(Q1+Q2)는 저장 트랜지스터(235, 239) 내에 축적된 전하의 총량의 합을 표현한다. 일단 비행 시간(TTOF)(417)이 결정되면, TTOF 결과는 이어서 본 발명의 교시에 따라 거리(L)를 결정하기 위해 상기에 요약된 식 (2)에서 치환될 수 있다.
도 4b는 본 발명의 교시에 따른 예시적인 비행 시간 이미징 시스템 내의 전달 트랜지스터(225, 229)의 스위칭에 대한 광의 방출된 펄스 및 광의 반사된 펄스의 다른 예를 도시하는 타이밍 다이어그램이다. 도 4b는 도 4a에 유사하지만, 도 4b의 x-축을 따른 시간 스케일은 도 4a의 시간 스케일보다 낮은 분해능을 갖는다는 것이 이해된다. 이와 같이, 도 4b는 전하가 반사광(409)의 복수의 사이클에 걸쳐 저장 트랜지스터(235, 239) 내에 축적되는 것이 허용되는 예를 도시한다. 도 4b에 도시된 예에서, 전하 정보는 광원이 RO(457)에 의해 지시된 시간에 온(453)인 기간 중에 비행 시간 화소 회로(200)로부터 판독된다. RO(457) 사이의 시간은 프레임 시간이다. 각각의 프레임은 수십 밀리초일 수 있다. 일 프레임 중에, 수십만 적분/누산 기간이 광원(103)에 의해 방출된 수십만의 광 펄스에 대응하여 발생할 수 있다. 따라서, RO(457)는 복수의(예를 들어, 수십만) 반사광 펄스가 포토다이오드(205)를 조명하고 전하 Q1(449) 및 Q2(451)가 각각 복수회 저장 트랜지스터(235, 239)에 전달된 후에 발생할 수 있다. 이와 같이 함으로써, 전하는 복수의 사이클에 걸쳐 저장 트랜지스터(235, 239) 내에 축적되는 것이 허용되고, 이는 펄스폭(TPW)(447)이 20 나노초 내지 100 나노초의 범위의 매우 짧은 조명 펄스에 기인하여 매우 작기 때문에 단지 단일 광 펄스에 기초하는 비행 시간 계산에 비교하여 향상된 신호 대 노이즈비를 제공한다.
도 4b는 광원(103)이 배경 신호 측정(459)이 취해질 수 있게 하기 위해 하나 이상의 기간 동안 오프(455)되는 예를 또한 도시한다. 이 예에서, 저장 트랜지스터(235, 239)로부터 배경 신호는 포토다이오드(205)가 반사광(409)으로 조명되지 않을 때 주기적으로 측정된다. 이 측정은 도시된 바와 같이 광 오프(455) 기간의 종료시에 취해질 수 있다. 일 예에서, 이 측정은 화소 내의 주위광 및/또는 어두운 전류를 표현할 수 있고, 이는 비행 시간 계산에 노이즈를 부가할 것이다. 일 예에서, 이 배경 신호 측정(459)은 캘리브레이션 정보로서 저장될 수 있고, 본 발명의 교시에 따라 비행 시간(TTOF)(417)을 결정할 때 배경 노이즈를 보상하기 위해 광 온(453) 기간 동안 취해진 측정으로부터 감산될 수 있다.
도 5는 본 발명의 교시에 따른 비행 시간 화소의 예시적인 동작을 도시하는 타이밍 다이어그램이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 전달 트랜지스터(225)가 제 1 Q1(449)을 저장 트랜지스터(235)에 전달하기 전에, 저장 트랜지스터(235)의 게이트를 제어하는 제어 신호(SG1)가 제 1 네거티브 전압(501)으로 구동된다. 도 5는 제 1 변조 신호(TX1)(425)의 타이밍에 대응하여 저장 트랜지스터(235) 내에 저장된 축적된 이미지 전하의 시각적 표현을 제공하는 "SG1(511) 내의 ∑Q1"이라 표기된 미니차트를 도시한다. 미니차트(511)는 제 1 네거티브 전압(501)으로 사전 바이어싱될 때 저장 트랜지스터(235) 내에 저장된 무시할만한 이미지 전하가 존재하는(또는 없음) 것을 도시한다. 또한 도 5에 도시된 바와 같이, 전달 트랜지스터(229)가 제 1 Q2(451)를 저장 트랜지스터(239)에 전달하기 전에, 저장 트랜지스터(239)의 게이트를 제어하는 제어 신호(SG2)가 제 2 네거티브 전압(503)으로 구동된다. 도 5는 제 2 변조 신호(TX2)(429)의 타이밍에 대응하여 저장 트랜지스터(239) 내에 저장된 축적된 이미지 전하의 시각적 표현을 제공하는 "SG2(513) 내의 ∑Q2"라 표기된 미니차트를 도시한다. 미니차트(513)는 제 2 네거티브 전압(503)으로 사전 바이어싱될 때 저장 트랜지스터(239) 내에 저장된 무시할만한 이미지 전하가 존재하는(또는 없음) 것을 도시한다. 양 네거티브 전압(501, 503)은 저장 트랜지스터(235, 239) 각각의 임계 전압(VTH, 507) 미만이다. 예로서, 네거티브 전압(501, 503)은 -1.2 V일 수 있고, 트랜지스터의 활성화 전압(게이트에 인가됨)은 대략 2.8 내지 3.2 V일 수 있다.
도 5는 ∑Q1 및 ∑Q2를 판독하기 위해 리셋 트랜지스터(255), 선택 트랜지스터(265) 및 출력 트랜지스터(245, 249)를 각각 제어하는 예시적인 제어 신호(RST, SEL, OG1, OG2)를 또한 도시한다. 이들 제어 신호는 제어 회로(121)에 의해 생성될 수 있다. 도 2를 재차 참조하면, 리셋 트랜지스터(255)는 전압 소스(VDD)(257)와 판독 노드(240) 사이에 연결된다. 판독 노드(240)는 출력 트랜지스터(245, 249) 및 증폭기 트랜지스터(260)에 연결된다. 증폭기 트랜지스터(260)는 판독 노드(240)에 연결된 게이트를 갖고, 증폭기 트랜지스터(260)의 게이트 단자에서의 입력 신호를 증폭기 트랜지스터(260)의 소스 단자에서 출력 신호로 증폭하는 소스-팔로워(source-follower)로서 동작한다. 증폭기 트랜지스터(260)의 드레인 단자는 전압 소스(VDD)(257)에 연결될 수 있다. 선택 트랜지스터(265)는 증폭기 트랜지스터(260)의 소스 단자와 비트라인(267) 사이에 연결된다. 선택 트랜지스터(265)는 판독을 위해 증폭기 트랜지스터(260)의 출력 신호를 비트라인(267)에 선택적으로 연결하도록 구성된다.
도 5를 재차 참조하면, 저장 트랜지스터가 이미지 전하 수집을 완료한 후에, 이미지가 판독될 수 있다. 도 5는 단지 도시의 목적으로 판독 전에 3개의 축적 사이클만을 도시하지만, 판독들 사이에 수백 또는 수천 축적 사이클이 존재할 수도 있다. 도시된 예에서, 판독이 발생할 때[예를 들어, RO(457)], 리셋 트랜지스터(255)는 제 1 시간에 활성화된다[제어 신호(RST)를 경유하여]. 리셋 트랜지스터(255)가 제 1 시간에 활성화될 때, 공지의 전압[예를 들어, 전압 소스(VDD)(257)]이 판독 노드(240)에 연결되어 판독 노드를 최초로 공지 노드로 프리차지한다. 다음에, 출력 트랜지스터(245)가 활성화되고[제어 신호(OG1)를 경유하여], 이는 저장 트랜지스터(235) 내에 저장된 이미지 전하(∑Q1)를 판독 노드(240)에 전달한다. 미니차트(511)는 저장 트랜지스터(235) 내의 ∑Q1이 출력 트랜지스터(245)가 활성화되는 동안 감소하는 것을 도시한다. ∑Q1이 판독 노드(240) 내로 흐를 때, 이는 증폭기 트랜지스터(260)의 게이트를 바이어싱하고, ∑Q1을 표현하는 대응 증폭된 전압을 증폭기 트랜지스터(260)의 소스 단자 상에 인가한다. 선택 트랜지스터(265)는 이어서 최초로 활성화되고[제어 신호(SEL)를 경유하여] 이는 판독을 위해 증폭된 전압을 비트라인(267)에 연결한다.
도시된 예에서, ∑Q1을 판독한 후에 ∑Q2를 판독하는 것은 ∑Q1을 판독하는 것과 유사하게 동작한다. 리셋 트랜지스터(255)는 제 2 시간에 활성화되어 판독 노드(240)를 공지의 전압으로 프리차지한다. 다음에, 출력 트랜지스터(249)가 활성화되고[제어 신호(OG2)를 경유하여], 이는 저장 트랜지스터(239) 내에 저장된 이미지 전하(∑Q2)를 판독 노드(240)에 전달한다. 미니차트(513)는 출력 트랜지스터(249)가 활성화되는 동안 감소하는 저장 트랜지스터(239) 내의 ∑Q2를 도시한다. ∑Q2가 판독 노드(240) 내로 흐를 때, 이는 증폭기 트랜지스터(260)의 게이트를 바이어스하고, ∑Q2를 표현하는 대응 증폭된 전압을 증폭기 트랜지스터(260)의 소스 단자 상에 인가한다. 선택 트랜지스터(265)는 이어서 제 2 시간에 활성화되고, 이는 증폭된 전압을 판독을 위해 비트라인(267)에 연결한다.
일 예에서, 이중 상관 샘플링 목적으로, 제어 회로(121)는 리셋 트랜지스터(255)를 리셋한 후에 ∑Q1 또는 ∑Q2가 판독 노드(240) 내에 존재하지 않은 상태에서 판독 노드(240)의 판독 시퀀스(도시 생략)를 개시할 수 있다.
판독 시퀀스(도시 생략)의 일 예에서, 판독 노드(240)는 리셋되고, 이어서 OG2가 활성화되고, ∑Q2가 판독된다. ∑Q2가 여전히 판독 노드(240)에 있는 상태로, OG1이 활성화되고 이는 ∑Q1이 판독 노드(240) 내로 흘러 ∑Q2에 연결하게 한다. 다음에, 판독 노드(240) 내의 ∑Q1 + ∑Q2 상태에서, 판독 노드(240)가 판독된다. 먼저 ∑Q2 그리고 다음에 ∑Q1 + ∑Q2를 판독하는 것은 본 명세서의 식 3에 따라 TTOF를 계산하는데 요구된 프로세싱의 양을 감소시킬 수 있다. 당 기술 분야의 숙련자들은 다른 판독 시퀀스가 저장 트랜지스터(235, 239) 내에 저장된 이미지 전하를 판독하는데 이용될 수도 있다는 것일 이해할 수 있을 것이다.
도 2를 재차 참조하면, 예는 전달 트랜지스터(269)[제어 신호(TX3)로 제어됨], 저장 트랜지스터(279)[제어 신호(SG3)로 제어됨] 및 출력 트랜지스터(289)[제어 신호(OG3)로 제어됨]를 포함하는 선택적 트랜지스터 세트(299)를 도시한다. 저장 트랜지스터(279)는 전달 트랜지스터(269)와 출력 트랜지스터(289) 사이에 연결된다. 선택적으로, 도시된 예에서, 전달 트랜지스터(269)는 포토다이오드(205)에 연결되고, 출력 트랜지스터(289)는 판독 노드(240)에 연결된다. 일 예에서, 선택 트랜지스터 세트(299)는 선택적으로 방출광(105)의 가능한 앨리어싱을 보정하는 방식으로 사용될 수 있다. 이 예에서, 전달 트랜지스터(269)는 전달 트랜지스터(229)가 비활성화된 후에 그러나 전달 트랜지스터(225)가 활성화되기 전에 저장 트랜지스터(279)에 이미지 전하를 전달하도록 활성화된다[제어 신호(TX3)를 경유하여]. 선택적인 트랜지스터 세트(299)는 배경 조명[예를 들어, 주위광(208)]을 상쇄하고 방출광(105)의 진정한 판독을 얻기 위해 캘리브레이션 기준을 제공하기 위해 오프(455) 기간 동안 밝기 이미지를 캡처하는데 사용될 수 있다.
도 6은 본 발명의 교시에 따른 화소를 사용하여 비행 시간을 결정하기 위한 예시적인 프로세스(600)를 도시하는 흐름도이다. 프로세스 블록의 일부 또는 전체가 프로세스(600)에서 나타나는 순서는 한정적인 것으로 간주되어서는 안된다. 오히려, 본 개시 내용의 이익을 갖는 당 기술 분야의 숙련자는 프로세스 블록의 일부가 도시되지 않은 다양한 순서로 또는 심지어 병렬로 실행될 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
프로세스 블록 605에서, 제 1 및 제 2 저장 트랜지스터[예를 들어, 저장 트랜지스터(235, 239)]는 다중 축적 기간에 걸쳐 이미지 전하를 저장하도록 초기화된다. 초기화는 정공이 이미지 전하를 취득하는 것을 예상하여 표면 상태에서 축적되도록 네거티브 전압으로 저장 트랜지스터의 게이트를 사전 바이어싱하는 것을 포함할 수 있다. 도 1 내지 도 5와 관련하여 설명된 바와 같이, 표면 상태에서 정공은 이들이 다중 축적 기간에 걸쳐 이미지 전하를 취득하는 동안 저장 게이트를 드레인하는 것으로부터 누설 전류를 감소시킬 수 있다. 광 펄스를 수신하는 포토다이오드[예를 들어, 포토다이오드(205)]는 프로세스 블록 605에 앞서 리셋될 수 있다.
프로세스 블록 610에서, 광 펄스[예를 들어, 방출광(105)]가 제 1 변조 신호[예를 들어, TX(425)]에 응답하여 광원[예를 들어, 광원(103)]으로부터 방출된다. 프로세스 블록 615에서, 제 1 전달 트랜지스터[예를 들어, 전달 트랜지스터(225)]는 제 1 변조 신호로부터의 펄스폭에 응답하여 활성화되어 광 펄스에 의해 생성된 이미지 전하[예를 들어, Q1(449)]를 제 1 저장 트랜지스터[예를 들어, 저장 트랜지스터(235)]에 전달한다. 이미지 전하는 광 펄스로부터의 입사광에 응답하여 포토다이오드 내에서 생성된다. 프로세스 블록 620에서, 제 2 전달 트랜지스터[예를 들어, 전달 트랜지스터(229)]는 제 2 변조 신호[예를 들어, TX2(429)]로부터의 펄스폭에 응답하여 활성화되어 광 펄스에 의해 생성된 이미지 전하[예를 들어, Q2(451)]를 제 2 저장 트랜지스터[예를 들어, 저장 트랜지스터(239)]에 전달한다.
다중 축적 기간이 경과하면, ∑Q1은 제 1 저장 트랜지스터 내로부터 판독되고, ∑Q2는 제 2 저장 트랜지스터 내로부터 판독된다(프로세스 블록 625). 프로세스 블록 625는 도 4b의 RO(457)와 대응할 수 있다. 전술된 일 예에서, ∑Q2는 판독 노드[예를 들어, 판독 노드(240)] 내로 먼저 전달되고 판독된다. 다음에, ∑Q1은 판독 노드 내로 전달되어 판독 노드는 ∑Q1 + ∑Q2를 유지하고, ∑Q1 + ∑Q2가 판독된다. ∑Q1 및 ∑Q2가 프로세스 블록 625에서 판독되지 않으면, 프로세스는 다른 축적 기간에 대해 프로세스 블록 610으로 복귀한다. ∑Q1 및 ∑Q2가 프로세스 블록 625에서 판독되면, 광 펄스의 비행 시간이 전술된 바와 같이 합 사이의 비를 사용하여 결정된다(프로세스 블록 630). 일단 비행 시간이 프로세스 블록 630에서 결정되어 있으면, 프로세스는 종료하거나 또는 다중 축적 기간의 후속의 프레임에 걸쳐 이미지 전하를 저장하기 위해 저장 트랜지스터를 준비하도록 프로세스 블록 605로 복귀할 수 있다.
도 7은 본 발명의 교시에 따른 예시적인 비행 시간 감지 시스템(700)의 부분을 더 상세히 도시하는 블록 다이어그램이다. 도시된 바와 같이, 비행 시간 감지 시스템(700)의 도시된 예는 비행 시간 화소 어레이(713), 판독 회로(753), 기능 로직(755) 및 제어 회로(721)를 포함한다. 비행 시간 화소 어레이(713)는 도 1a의 비행 시간 화소 어레이(113)와 대응하고, 제어 회로(721)는 제어 회로(121)와 대응한다는 것이 이해된다.
도 7에 도시된 예에서, 비행 시간 화소 어레이(713)는 비행 시간 화소(예를 들어, 화소 P1, P2, ..., Pn)의 2차원(2D) 어레이다. 일 예에서, 일 예에서, 비행 시간 화소(P1, P2, ... Pn)는 도 1 내지 도 6에서 전술된 시스템 또는 비행 시간 화소 회로에 실질적으로 유사할 수 있다. 도시된 바와 같이, 각각의 화소는 행(예를 들어, 행 R1 내지 Ry) 및 열(예를 들어, 열 C1 내지 Cx)로 배열되어 비행 시간 화소 어레이(713) 상에 포커싱된 물체 이미지의 비행 시간 데이터를 취득한다. 따라서, 비행 시간 데이터는 이어서 본 발명의 교시에 따라 물체에 대한 거리 또는 깊이 정보를 결정하는데 사용될 수 있다.
일 예에서, 각각의 화소가 전술된 바와 같이 각각의 저장 트랜지스터 내에 그 ∑Q1 및 ∑Q2 전하 정보를 축적한 후에, ∑Q1 및 ∑Q2 신호는 판독 회로(753)에 의해 판독되어 프로세싱을 위해 기능 로직(755)에 전달된다. 판독 회로(753)는 증폭 회로, 아날로그-대-디지털(ADC) 변환 회로 등을 포함할 수 있다. 일 예에서, 기능 로직(755)은 각각의 화소에 대한 비행 시간 및 거리 정보를 결정할 수 있다. 일 예에서, 기능 로직은 또한 비행 시간 정보를 저장하고 그리고/또는 심지어 비행 시간 정보를 조작(예를 들어, 크롭, 회전, 배경 노이즈를 위한 조정 등)할 수 있다. 일 예에서, 판독 회로(753)는 판독 열 라인(도시됨)을 따른 시간에서 이미지 데이터의 행을 판독할 수 있고 또는 모든 화소의 동시의 직렬 판독 또는 완전 병렬 판독과 같은 다양한 다른 기술(도시되지 않음)을 사용하여 이미지 데이터를 판독할 수 있다.
예시된 예에서, 제어 회로(721)는 비행 시간 화소 어레이(713)의 동작을 제어하기 위해 비행 시간 화소 어레이(713)에 연결된다. 예를 들어, 제어 회로(721)는 제 1 변조 신호(TX1)(425) 및 제 2 변조 신호(TX2)(429)를 생성하여 비행 시간 화소 어레이(713)의 각각의 화소 내의 각각의 전달 트랜지스터[예를 들어, 전달 트랜지스터(225, 229)]를 제어할 수 있다. 따라서, 제어 회로(721)는 도 1 내지 도 6과 관련하여 전술된 바와 같이 각각의 광검출기로부터 각각의 저장 트랜지스터[예를 들어, 저장 트랜지스터(235, 239)]로의 전하의 전달을 제어할 수 있다. 일 예에서, 제어 회로(721)는 본 발명의 교시에 따라 비행 시간 정보를 결정하기 위해 물체로의 변조광의 방출을 동기화하기 위한 동기 신호(715)로 광 펄스를 물체[예를 들어, 물체(107)]에 방출하는 광원[예를 들어, 광원(103)]을 또한 제어한다.
전술된 프로세스는 컴퓨터 소프트웨어 및 하드웨어의 견지에서 설명된다. 설명된 기술은 머신에 의해 실행될 때 머신이 설명된 동작을 수행하게 하는 탠저블 또는 비일시적 머신(예를 들어, 컴퓨터) 판독 가능 저장 매체 내에 구체화된 머신 실행 가능 명령을 구성할 수 있다. 부가적으로, 프로세스는 응용 주문형 집적 회로("ASIC") 등과 같은 하드웨어 내에 구체화될 수 있다.
탠저블 비일시적 머신 판독 가능 저장 매체는 머신(예를 들어, 컴퓨터, 네트워크 디바이스, 개인 휴대 정보 단말, 제조 도구, 하나 이상의 프로세서의 세트를 갖는 임의의 디바이스 등)에 의해 액세스 가능한 형태의 정보를 제공(즉, 저장)하는 임의의 메커니즘을 포함한다. 예를 들어, 머신 판독 가능 저장 매체는 판독 가능/판독 불가능 매체[예를 들어, 판독 전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 자기 디스크 저장 매체, 광학 저장 매체, 플래시 메모리 디바이스 등]를 포함한다.
요약서에 설명된 것을 포함하는 본 발명의 예시된 실시예의 상기 설명은 포괄적이거나 본 발명을 한정하는 것으로 의도된 것은 아니다. 본 발명의 특정 실시예 및 예가 예시적인 목적으로 명세서에 설명되어 있지만, 당 기술 분야의 숙련자들이 인식할 수 있는 바와 같이, 다양한 수정이 본 발명의 범주 내에서 가능하다.
이들 수정은 상기 상세한 설명에 비추어 본 발명에 행해질 수 있다. 이하의 청구범위에 사용된 용어는 본 발명을 명세서에 개시된 특정 실시예에 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 오히려, 본 발명의 범주는 청구범위 해석의 확립된 원칙에 따라 해석되는 이하의 청구범위에 의해서만 결정된다.
100: 비행 시간 감지 시스템 103: 광원
105: 방출광 115: 동기 신호
111: 렌즈 113: 화소 어레이
121: 제어 회로 240: 판독 노드
405: 방출광 409: 반사광
713: 화소 어레이 721: 제어 회로
753: 판독 회로 755: 기능 로직

Claims (27)

  1. 포토다이오드 - 상기 포토다이오드는 상기 포토다이오드에 입사되는 광원으로부터 방출된 각각의 비가시광 펄스에 응답하여, 축적 기간에 걸쳐 이미지 전하를 축적하도록 구성됨 - 와,
    다중 축적 기간에 걸쳐, 상기 이미지 전하의 제 1 부분에 대한 제 1 합을 저장하도록 구성된 제 1 저장 트랜지스터 - 상기 축적 기간은 상기 다중 축적 기간 중에 있음 - 와,
    상기 포토다이오드와 상기 제 1 저장 트랜지스터 사이에 연결되어 상기 다중 축적 기간에 걸친 저장을 위해 상기 포토다이오드로부터 상기 제 1 저장 트랜지스터로 상기 이미지 전하의 제 1 부분을 선택적으로 전달하는 제 1 전달 트랜지스터와,
    상기 제 1 저장 트랜지스터에 연결되어 상기 이미지 전하의 제 1 부분에 대한 상기 제 1 합을 판독 노드에 선택적으로 전달하는 제 1 출력 트랜지스터와,
    상기 다중 축적 기간에 걸쳐, 상기 이미지 전하의 제 2 부분에 대한 제 2 합을 저장하도록 구성된 제 2 저장 트랜지스터와,
    상기 포토다이오드와 상기 제 2 저장 트랜지스터 사이에 연결되어 상기 다중 축적 기간에 걸친 저장을 위해 상기 포토다이오드로부터 상기 제 2 저장 트랜지스터로 상기 이미지 전하의 제 2 부분을 선택적으로 전달하는 제 2 전달 트랜지스터와,
    상기 제 2 저장 트랜지스터에 연결되어 상기 이미지 전하의 제 2 부분에 대한 상기 제 2 합을 상기 판독 노드에 선택적으로 전달하는 제 2 출력 트랜지스터와,
    상기 제 1 저장 트랜지스터의 제 1 게이트에 제 1 네거티브 전압을, 상기 제 2 저장 트랜지스터의 제 2 게이트에 제 2 네거티브 전압을 인가하도록 구성된 제어 회로를 포함하고,
    상기 제 1 네거티브 전압은 상기 이미지 전하의 제 1 부분이 상기 제 1 저장 트랜지스터에 선택적으로 전달되기 전에 상기 제 1 게이트에 인가되고, 상기 제 2 네거티브 전압은 상기 이미지 전하의 제 2 부분이 상기 제 2 저장 트랜지스터에 선택적으로 전달되기 전에 상기 제 2 게이트에 인가되는
    장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 판독 노드 내에 축적된 전하를 선택적으로 리셋하기 위해 상기 판독 노드에 연결된 리셋 트랜지스터를 더 포함하는
    장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 판독 노드에 연결되어, 상기 판독 노드 내의 전하에 대응하는 이미지 전압을 증폭하기 위한 증폭기 트랜지스터와,
    상기 증폭기 트랜지스터와 비트라인 사이에 연결된 행 선택 트랜지스터를 더 포함하는
    장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지 전하의 제 1 부분은 상기 축적 기간 내의 제 1 시간 기간에 걸쳐 상기 포토다이오드 내에서 생성되고, 상기 이미지 전하의 제 2 부분은 상기 제 1 시간 기간 직후에 상기 축적 기간 내의 제 2 시간 기간에 걸쳐 상기 포토다이오드 내에서 생성되는
    장치.
  6. 포토다이오드 - 상기 포토다이오드는 상기 포토다이오드에 입사되는 광원으로부터 방출된 각각의 비가시광 펄스에 응답하여, 축적 기간에 걸쳐 이미지 전하를 축적하도록 구성됨 - 와,
    다중 축적 기간에 걸쳐, 상기 이미지 전하의 제 1 부분에 대한 제 1 합을 저장하도록 구성된 제 1 저장 트랜지스터 - 상기 축적 기간은 상기 다중 축적 기간 중에 있음 - 와,
    상기 포토다이오드와 상기 제 1 저장 트랜지스터 사이에 연결되어 상기 다중 축적 기간에 걸친 저장을 위해 상기 포토다이오드로부터 상기 제 1 저장 트랜지스터로 상기 이미지 전하의 제 1 부분을 선택적으로 전달하는 제 1 전달 트랜지스터와,
    상기 제 1 저장 트랜지스터에 연결되어 상기 이미지 전하의 제 1 부분에 대한 상기 제 1 합을 판독 노드에 선택적으로 전달하는 제 1 출력 트랜지스터와,
    상기 다중 축적 기간에 걸쳐, 상기 이미지 전하의 제 2 부분에 대한 제 2 합을 저장하도록 구성된 제 2 저장 트랜지스터와,
    상기 포토다이오드와 상기 제 2 저장 트랜지스터 사이에 연결되어 상기 다중 축적 기간에 걸친 저장을 위해 상기 포토다이오드로부터 상기 제 2 저장 트랜지스터로 상기 이미지 전하의 제 2 부분을 선택적으로 전달하는 제 2 전달 트랜지스터와,
    상기 제 2 저장 트랜지스터에 연결되어 상기 이미지 전하의 제 2 부분에 대한 상기 제 2 합을 상기 판독 노드에 선택적으로 전달하는 제 2 출력 트랜지스터를 포함하고,
    상기 포토다이오드는 핀드 포토다이오드(pinned photodiode)인
    장치.
  7. 포토다이오드 - 상기 포토다이오드는 상기 포토다이오드에 입사되는 광원으로부터 방출된 각각의 비가시광 펄스에 응답하여, 축적 기간에 걸쳐 이미지 전하를 축적하도록 구성됨 - 와,
    다중 축적 기간에 걸쳐, 상기 이미지 전하의 제 1 부분에 대한 제 1 합을 저장하도록 구성된 제 1 저장 트랜지스터 - 상기 축적 기간은 상기 다중 축적 기간 중에 있음 - 와,
    상기 포토다이오드와 상기 제 1 저장 트랜지스터 사이에 연결되어 상기 다중 축적 기간에 걸친 저장을 위해 상기 포토다이오드로부터 상기 제 1 저장 트랜지스터로 상기 이미지 전하의 제 1 부분을 선택적으로 전달하는 제 1 전달 트랜지스터와,
    상기 제 1 저장 트랜지스터에 연결되어 상기 이미지 전하의 제 1 부분에 대한 상기 제 1 합을 판독 노드에 선택적으로 전달하는 제 1 출력 트랜지스터와,
    상기 다중 축적 기간에 걸쳐, 상기 이미지 전하의 제 2 부분에 대한 제 2 합을 저장하도록 구성된 제 2 저장 트랜지스터와,
    상기 포토다이오드와 상기 제 2 저장 트랜지스터 사이에 연결되어 상기 다중 축적 기간에 걸친 저장을 위해 상기 포토다이오드로부터 상기 제 2 저장 트랜지스터로 상기 이미지 전하의 제 2 부분을 선택적으로 전달하는 제 2 전달 트랜지스터와,
    상기 제 2 저장 트랜지스터에 연결되어 상기 이미지 전하의 제 2 부분에 대한 상기 제 2 합을 상기 판독 노드에 선택적으로 전달하는 제 2 출력 트랜지스터와,
    상기 이미지 전하의 제 1 부분을 전달하도록 상기 제 1 전달 트랜지스터를 활성화하기 위한 제 1 온-타임 펄스폭(a first on-time pulse width)을 갖는 제 1 변조 신호를 송신하도록 구성된 제어 회로를 포함하고,
    상기 제어 회로는 상기 광원으로부터 방출된 각각의 비가시광 펄스와 동기하여 상기 제 1 전달 트랜지스터를 활성화하도록 구성되고, 상기 비가시광 펄스의 지속시간(duration)은 상기 제 1 변조 신호의 상기 제 1 온-타임 펄스폭과 동일한
    장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어 회로는 상기 제 1 온-타임 펄스폭 직후에 제 2 온-타임 펄스폭을 갖고 비가시광 펄스의 지속시간을 갖는 제 2 변조 신호에 응답하여 상기 이미지 전하의 제 2 부분을 전달하기 위해 상기 제 2 전달 트랜지스터를 활성화하도록 더 구성되고, 상기 광원은 상기 제 2 전달 트랜지스터가 활성화될 때 광을 방출하지 않는
    장치.
  9. 포토다이오드 - 상기 포토다이오드는 상기 포토다이오드에 입사되는 광원으로부터 방출된 각각의 비가시광 펄스에 응답하여, 축적 기간에 걸쳐 이미지 전하를 축적하도록 구성됨 - 와,
    다중 축적 기간에 걸쳐, 상기 이미지 전하의 제 1 부분에 대한 제 1 합을 저장하도록 구성된 제 1 저장 트랜지스터 - 상기 축적 기간은 상기 다중 축적 기간 중에 있음 - 와,
    상기 포토다이오드와 상기 제 1 저장 트랜지스터 사이에 연결되어 상기 다중 축적 기간에 걸친 저장을 위해 상기 포토다이오드로부터 상기 제 1 저장 트랜지스터로 상기 이미지 전하의 제 1 부분을 선택적으로 전달하는 제 1 전달 트랜지스터와,
    상기 제 1 저장 트랜지스터에 연결되어 상기 이미지 전하의 제 1 부분에 대한 상기 제 1 합을 판독 노드에 선택적으로 전달하는 제 1 출력 트랜지스터와,
    상기 다중 축적 기간에 걸쳐, 상기 이미지 전하의 제 2 부분에 대한 제 2 합을 저장하도록 구성된 제 2 저장 트랜지스터와,
    상기 포토다이오드와 상기 제 2 저장 트랜지스터 사이에 연결되어 상기 다중 축적 기간에 걸친 저장을 위해 상기 포토다이오드로부터 상기 제 2 저장 트랜지스터로 상기 이미지 전하의 제 2 부분을 선택적으로 전달하는 제 2 전달 트랜지스터와,
    상기 제 2 저장 트랜지스터에 연결되어 상기 이미지 전하의 제 2 부분에 대한 상기 제 2 합을 상기 판독 노드에 선택적으로 전달하는 제 2 출력 트랜지스터와,
    가시광 이미지 전하를 저장하기 위한 제 3 저장 트랜지스터와,
    상기 포토다이오드와 상기 제 3 저장 트랜지스터 사이에 연결되어 상기 포토다이오드로부터 상기 제 3 저장 트랜지스터로 상기 가시광 이미지 전하를 선택적으로 전달하는 제 3 전달 트랜지스터와,
    상기 제 3 저장 트랜지스터에 연결되어 상기 가시광 이미지 전하를 상기 판독 노드에 선택적으로 전달하는 제 3 출력 트랜지스터를 포함하는
    장치.
  10. 비행 시간(time of flight;"TOF") 이미징 시스템에 있어서,
    제 1 변조 신호에 응답하여 광 펄스를 방출하도록 연결된 광원과,
    행 및 열로 배열된 이미징 화소를 갖는 이미징 화소의 어레이를 포함하고,
    각각의 이미징 화소는
    이미지 전하를 축적하도록 구성된 포토다이오드와,
    상기 이미지 전하의 제 1 부분을 저장하기 위한 제 1 저장 트랜지스터와,
    상기 포토다이오드와 상기 제 1 저장 트랜지스터 사이에 연결되어, 상기 제 1 변조 신호에 응답하여 상기 포토다이오드로부터 상기 제 1 저장 트랜지스터로 상기 이미지 전하의 제 1 부분을 선택적으로 전달하는 제 1 전달 트랜지스터와,
    상기 제 1 저장 트랜지스터에 연결되어 상기 이미지 전하의 제 1 부분을 판독 노드에 선택적으로 전달하는 제 1 출력 트랜지스터와,
    상기 이미지 전하의 제 2 부분을 저장하기 위한 제 2 저장 트랜지스터와,
    상기 포토다이오드와 상기 제 2 저장 트랜지스터 사이에 연결되어 상기 포토다이오드로부터 상기 제 2 저장 트랜지스터로 상기 이미지 전하의 제 2 부분을 선택적으로 전달하는 제 2 전달 트랜지스터와,
    상기 제 2 저장 트랜지스터에 연결되어 상기 이미지 전하의 제 2 부분을 상기 판독 노드에 선택적으로 전달하는 제 2 출력 트랜지스터를 포함하고,
    상기 비행 시간 이미징 시스템은, 상기 제 1 저장 트랜지스터의 제 1 게이트에 제 1 네거티브 전압을, 상기 제 2 저장 트랜지스터의 제 2 게이트에 제 2 네거티브 전압을 인가하도록 구성된 제어 회로를 더 포함하고, 상기 제 1 네거티브 전압은 상기 이미지 전하의 상기 제 1 부분이 상기 제 1 저장 트랜지스터에 선택적으로 전달되기 전에 상기 제 1 게이트에 인가되고, 상기 제 2 네거티브 전압은 상기 이미지 전하의 상기 제 2 부분이 상기 제 2 저장 트랜지스터에 선택적으로 전달되기 전에 상기 제 2 게이트에 인가되는
    비행 시간 이미징 시스템.
  11. 삭제
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 판독 노드 내에 축적된 전하를 선택적으로 리셋하기 위해 상기 판독 노드에 연결된 리셋 트랜지스터를 더 포함하는
    비행 시간 이미징 시스템.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 판독 노드에 연결되어, 상기 판독 노드 내의 전하에 대응하는 이미지 전압을 증폭하기 위한 증폭기 트랜지스터와,
    상기 증폭기 트랜지스터와 비트라인 사이에 연결된 행 선택 트랜지스터를 더 포함하는
    비행 시간 이미징 시스템.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 이미지 전하의 상기 제 1 부분은 제 1 시간 기간에 걸쳐 생성되고, 상기 이미지 전하의 상기 제 2 부분은 제 1 시간 기간 직후에 제 2 시간 기간에 걸쳐 생성되는
    비행 시간 이미징 시스템.
  15. 비행 시간(time of flight;"TOF") 이미징 시스템에 있어서,
    제 1 변조 신호에 응답하여 광 펄스를 방출하도록 연결된 광원과,
    행 및 열로 배열된 이미징 화소를 갖는 이미징 화소의 어레이를 포함하고,
    각각의 이미징 화소는
    이미지 전하를 축적하도록 구성된 포토다이오드와,
    상기 이미지 전하의 제 1 부분을 저장하기 위한 제 1 저장 트랜지스터와,
    상기 포토다이오드와 상기 제 1 저장 트랜지스터 사이에 연결되어, 상기 제 1 변조 신호에 응답하여 상기 포토다이오드로부터 상기 제 1 저장 트랜지스터로 상기 이미지 전하의 제 1 부분을 선택적으로 전달하는 제 1 전달 트랜지스터와,
    상기 제 1 저장 트랜지스터에 연결되어 상기 이미지 전하의 제 1 부분을 판독 노드에 선택적으로 전달하는 제 1 출력 트랜지스터와,
    상기 이미지 전하의 제 2 부분을 저장하기 위한 제 2 저장 트랜지스터와,
    상기 포토다이오드와 상기 제 2 저장 트랜지스터 사이에 연결되어 상기 포토다이오드로부터 상기 제 2 저장 트랜지스터로 상기 이미지 전하의 제 2 부분을 선택적으로 전달하는 제 2 전달 트랜지스터와,
    상기 제 2 저장 트랜지스터에 연결되어 상기 이미지 전하의 제 2 부분을 상기 판독 노드에 선택적으로 전달하는 제 2 출력 트랜지스터를 포함하고,
    상기 비행 시간 이미징 시스템은, 상기 이미지 전하의 상기 제 1 부분을 전달하도록 상기 제 1 전달 트랜지스터를 활성화하기 위한 제 1 온-타임 펄스폭을 갖는 상기 제 1 변조 신호를 송신하도록 구성된 제어 회로를 더 포함하고, 상기 제어 회로는 상기 광원으로부터 방출된 광 펄스 중의 광 펄스와 동기하여 상기 제 1 전달 트랜지스터를 활성화하도록 구성되고, 상기 광 펄스의 지속시간은 상기 제 1 변조 신호의 상기 제 1 온-타임 펄스폭과 동일한
    비행 시간 이미징 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제어 회로는 상기 제 1 온-타임 펄스폭 직후에 제 2 온-타임 펄스폭을 갖고 상기 광 펄스의 지속시간을 갖는 제 2 변조 신호에 응답하여 상기 이미지 전하의 상기 제 2 부분을 전달하기 위해 상기 제 2 전달 트랜지스터를 활성화하도록 더 구성되고, 상기 광원은 상기 제 2 전달 트랜지스터가 활성화될 때 광을 방출하지 않는
    비행 시간 이미징 시스템.
  17. 화소를 사용하여 비행 시간을 결정하기 위한 방법에 있어서,
    다중 축적 기간에 걸쳐 포토다이오드 내에 생성된 이미지 전하를 저장하기 위해 제 1 저장 트랜지스터 및 제 2 저장 트랜지스터를 초기화하는 단계와,
    광원으로부터 광 펄스를 방출하는 단계 - 각각의 광 펄스는 제 1 변조 신호의 제 1 온-타임 펄스폭의 각각에 응답하여 상기 광원으로부터 방출됨 - 와,
    상기 제 1 온-타임 펄스폭의 각각에 응답하여 제 1 전달 트랜지스터를 활성화하여 상기 제 1 저장 트랜지스터에 축적된 이미지 전하의 제 1 인-타임부분(a first in-time portion)을 전달하는 단계 - 상기 축적된 이미지 전하는 상기 광 펄스 중 하나가 물체로부터 반사하고 상기 다중 축적 기간 중 하나 중에 상기 포토다이오드를 조명할 때마다 상기 포토다이오드 내에서 생성됨 - 와,
    제 2 변조 신호의 제 2 온-타임 펄스폭의 각각에 응답하여 제 2 전달 트랜지스터를 활성화하는 단계 - 상기 제 2 전달 트랜지스터를 활성화하는 단계에서 상기 제 2 저장 트랜지스터에 축적된 이미지 전하의 제 2 인-타임부분을 전달함 - 와,
    상기 제 1 저장 트랜지스터에 전달된 축적된 이미지 전하의 제 1 인-타임부분의 각각에 대한 제 1 합과 상기 제 2 저장 트랜지스터에 전달된 축적된 이미지 전하의 제 2 인-타임부분의 각각에 대한 제 2 합을 사용하여 상기 광 펄스의 비행 시간을 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 광 펄스의 비행 시간을 결정하는 단계는
    상기 제 1 합을 판독 노드에 전달하도록 상기 제 1 저장 트랜지스터와 판독 노드 사이에 연결된 제 1 출력 트랜지스터를 활성화하는 단계와,
    상기 제 2 합을 상기 판독 노드에 전달하도록 상기 제 2 저장 트랜지스터와 상기 판독 노드 사이에 연결된 제 2 출력 트랜지스터를 활성화하는 단계와,
    상기 판독 노드에 연결된 리셋 트랜지스터를 리셋하는 단계를 포함하는
    방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 2 온-타임 펄스폭은 상기 제 1 온-타임 펄스폭 직후이고 상기 제 1 온-타임 펄스폭과 동일한 지속시간을 갖는
    방법.
  19. 삭제
  20. 화소를 사용하여 비행 시간을 결정하기 위한 방법에 있어서,
    다중 축적 기간에 걸쳐 포토다이오드 내에 생성된 이미지 전하를 저장하기 위해 제 1 저장 트랜지스터 및 제 2 저장 트랜지스터를 초기화하는 단계와,
    광원으로부터 광 펄스를 방출하는 단계 - 각각의 광 펄스는 제 1 변조 신호의 제 1 온-타임 펄스폭의 각각에 응답하여 상기 광원으로부터 방출됨 - 와,
    상기 제 1 온-타임 펄스폭의 각각에 응답하여 제 1 전달 트랜지스터를 활성화하여 상기 제 1 저장 트랜지스터에 축적된 이미지 전하의 제 1 인-타임부분(a first in-time portion)을 전달하는 단계 - 상기 축적된 이미지 전하는 상기 광 펄스 중 하나가 물체로부터 반사하고 상기 다중 축적 기간 중 하나 중에 상기 포토다이오드를 조명할 때마다 상기 포토다이오드 내에서 생성됨 - 와,
    제 2 변조 신호의 제 2 온-타임 펄스폭의 각각에 응답하여 제 2 전달 트랜지스터를 활성화하는 단계 - 상기 제 2 전달 트랜지스터를 활성화하는 단계에서 상기 제 2 저장 트랜지스터에 축적된 이미지 전하의 제 2 인-타임부분을 전달함 - 와,
    상기 제 1 저장 트랜지스터에 전달된 축적된 이미지 전하의 제 1 인-타임부분의 각각에 대한 제 1 합과 상기 제 2 저장 트랜지스터에 전달된 축적된 이미지 전하의 제 2 인-타임부분의 각각에 대한 제 2 합을 사용하여 상기 광 펄스의 비행 시간을 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 광 펄스의 비행 시간을 결정하는 단계는 상기 제 1 합과 상기 제 2 합에 대한 제 3 합으로 상기 제 2 합을 나눈 값에 각각의 상기 광 펄스의 펄스폭 시간을 곱하는 단계를 포함하는
    방법.
  21. 화소를 사용하여 비행 시간을 결정하기 위한 방법에 있어서,
    다중 축적 기간에 걸쳐 포토다이오드 내에 생성된 이미지 전하를 저장하기 위해 제 1 저장 트랜지스터 및 제 2 저장 트랜지스터를 초기화하는 단계와,
    광원으로부터 광 펄스를 방출하는 단계 - 각각의 광 펄스는 제 1 변조 신호의 제 1 온-타임 펄스폭의 각각에 응답하여 상기 광원으로부터 방출됨 - 와,
    상기 제 1 온-타임 펄스폭의 각각에 응답하여 제 1 전달 트랜지스터를 활성화하여 상기 제 1 저장 트랜지스터에 축적된 이미지 전하의 제 1 인-타임부분(a first in-time portion)을 전달하는 단계 - 상기 축적된 이미지 전하는 상기 광 펄스 중 하나가 물체로부터 반사하고 상기 다중 축적 기간 중 하나 중에 상기 포토다이오드를 조명할 때마다 상기 포토다이오드 내에서 생성됨 - 와,
    제 2 변조 신호의 제 2 온-타임 펄스폭의 각각에 응답하여 제 2 전달 트랜지스터를 활성화하는 단계 - 상기 제 2 전달 트랜지스터를 활성화하는 단계에서 상기 제 2 저장 트랜지스터에 축적된 이미지 전하의 제 2 인-타임부분을 전달함 - 와,
    상기 제 1 저장 트랜지스터에 전달된 축적된 이미지 전하의 제 1 인-타임부분의 각각에 대한 제 1 합과 상기 제 2 저장 트랜지스터에 전달된 축적된 이미지 전하의 제 2 인-타임부분의 각각에 대한 제 2 합을 사용하여 상기 광 펄스의 비행 시간을 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 저장 트랜지스터 및 상기 제 2 저장 트랜지스터를 초기화하는 단계는
    상기 제 1 온-타임 펄스폭의 각각에 응답하여 제 1 전달 트랜지스터를 활성화하는 단계에 앞서 상기 제 1 저장 트랜지스터의 제 1 게이트를 네거티브 바이어싱(negatively biasing)하는 단계와,
    상기 제 2 온-타임 펄스폭의 각각에 응답하여 상기 제 2 전달 트랜지스터를 활성화하는 단계에 앞서 상기 제 2 저장 트랜지스터의 제 2 게이트를 네거티브 바이어싱하는 단계를 포함하는
    방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 제 1 저장 트랜지스터의 제 1 게이트를 네거티브 바이어싱하는 단계와 상기 제 2 저장 트랜지스터의 제 2 게이트를 네거티브 바이어싱하는 단계는 누설 전류(leakage current)를 감소시키는
    방법.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 제 1 게이트는 상기 제 1 저장 트랜지스터의 제 1 임계 전압보다 적어도 0.5 볼트 낮게 네거티브 바이어싱되고, 상기 제 2 게이트는 상기 제 2 저장 트랜지스터의 제 2 임계 전압보다 적어도 0.5 볼트 낮게 네거티브 바이어싱되는
    방법.
  24. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 저장 트랜지스터는 상기 제 1 전달 트랜지스터와 판독 노드에 연결된 제 1 출력 트랜지스터 사이에 연결되고, 상기 제 2 저장 트랜지스터는 상기 제 2 전달 트랜지스터와 상기 판독 노드에 연결된 제 2 출력 트랜지스터 사이에 연결되는
    방법.
  25. 화소를 사용하여 비행 시간을 결정하기 위한 방법에 있어서,
    다중 축적 기간에 걸쳐 포토다이오드 내에 생성된 이미지 전하를 저장하기 위해 제 1 저장 트랜지스터 및 제 2 저장 트랜지스터를 초기화하는 단계와,
    광원으로부터 광 펄스를 방출하는 단계 - 각각의 광 펄스는 제 1 변조 신호의 제 1 온-타임 펄스폭의 각각에 응답하여 상기 광원으로부터 방출됨 - 와,
    상기 제 1 온-타임 펄스폭의 각각에 응답하여 제 1 전달 트랜지스터를 활성화하여 상기 제 1 저장 트랜지스터에 축적된 이미지 전하의 제 1 인-타임부분(a first in-time portion)을 전달하는 단계 - 상기 축적된 이미지 전하는 상기 광 펄스 중 하나가 물체로부터 반사하고 상기 다중 축적 기간 중 하나 중에 상기 포토다이오드를 조명할 때마다 상기 포토다이오드 내에서 생성됨 - 와,
    제 2 변조 신호의 제 2 온-타임 펄스폭의 각각에 응답하여 제 2 전달 트랜지스터를 활성화하는 단계 - 상기 제 2 전달 트랜지스터를 활성화하는 단계에서 상기 제 2 저장 트랜지스터에 축적된 이미지 전하의 제 2 인-타임부분을 전달함 - 와,
    상기 제 1 저장 트랜지스터에 전달된 축적된 이미지 전하의 제 1 인-타임부분의 각각에 대한 제 1 합과 상기 제 2 저장 트랜지스터에 전달된 축적된 이미지 전하의 제 2 인-타임부분의 각각에 대한 제 2 합을 사용하여 상기 광 펄스의 비행 시간을 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 다중 축적 기간은 1천개 초과의 축적 기간에 달하고, 상기 광 펄스의 비행 시간을 결정하는 단계는 상기 다중 축적 기간 후에 발생하는
    방법.
  26. 화소를 사용하여 비행 시간을 결정하기 위한 방법에 있어서,
    다중 축적 기간에 걸쳐 포토다이오드 내에 생성된 이미지 전하를 저장하기 위해 제 1 저장 트랜지스터 및 제 2 저장 트랜지스터를 초기화하는 단계와,
    광원으로부터 광 펄스를 방출하는 단계 - 각각의 광 펄스는 제 1 변조 신호의 제 1 온-타임 펄스폭의 각각에 응답하여 상기 광원으로부터 방출됨 - 와,
    상기 제 1 온-타임 펄스폭의 각각에 응답하여 제 1 전달 트랜지스터를 활성화하여 상기 제 1 저장 트랜지스터에 축적된 이미지 전하의 제 1 인-타임부분(a first in-time portion)을 전달하는 단계 - 상기 축적된 이미지 전하는 상기 광 펄스 중 하나가 물체로부터 반사하고 상기 다중 축적 기간 중 하나 중에 상기 포토다이오드를 조명할 때마다 상기 포토다이오드 내에서 생성됨 - 와,
    제 2 변조 신호의 제 2 온-타임 펄스폭의 각각에 응답하여 제 2 전달 트랜지스터를 활성화하는 단계 - 상기 제 2 전달 트랜지스터를 활성화하는 단계에서 상기 제 2 저장 트랜지스터에 축적된 이미지 전하의 제 2 인-타임부분을 전달함 - 와,
    상기 제 1 저장 트랜지스터에 전달된 축적된 이미지 전하의 제 1 인-타임부분의 각각에 대한 제 1 합과 상기 제 2 저장 트랜지스터에 전달된 축적된 이미지 전하의 제 2 인-타임부분의 각각에 대한 제 2 합을 사용하여 상기 광 펄스의 비행 시간을 결정하는 단계와,
    상기 다중 축적 기간 사이에 제 3 전달 트랜지스터를 활성화하여 상기 포토다이오드로부터 제 3 저장 트랜지스터로 가시광 이미지 전하를 전달하는 단계를 포함하고,
    상기 제 3 전달 트랜지스터를 활성화하는 것은 상기 제 1 전달 트랜지스터 및 상기 제 2 전달 트랜지스터가 활성화되지 않을 때 이미지 시간에 위치하는
    방법.
  27. 제 17 항에 있어서,
    상기 광 펄스는 800nm 내지 900 nm에 중심이 있는 실질적으로 근적외선광인
    방법.
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