[发明专利]具有相位敏感像素的图像传感器

权利要求书

1.一种成像装置，包括：

感光介质，所述感光介质被配置为将入射光子转换为电荷载流子；

偏压电极，所述偏压电极是至少部分地透明的并覆在所述感光介质上面，并被配置为将偏压电势施加到所述感光介质；和

一个或多个像素电路，所述一个或多个像素电路形成在半导体基板上，每个像素电路限定相应像素并包括：

第一像素电极和第二像素电极，所述第一像素电极和所述第二像素电极被耦接以在相应的第一位置和第二位置处从所述感光介质收集所述电荷载流子，所述第一位置和第二位置跨所述像素间隔开；

第一传输栅极和第二传输栅极，所述第一传输栅极和所述第二传输栅极分别邻近所述第一像素电极和所述第二像素电极；和

电路，所述电路被耦接以将不同的、相应的第一电势和第二电势施加到所述第一传输栅极和所述第二传输栅极并改变所述第一电势和所述第二电势，以便控制由所述第一像素电极和所述第二像素电极收集的所述电荷载流子的相对比例，

其中，所述感光介质包括具有第一电荷迁移率的量子膜，以及在所述量子膜与所述第一像素电极和所述第二像素电极之间的非导电层，所述非导电层具有高于所述第一电荷迁移率的第二电荷迁移率。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述像素电路在所述第一传输栅极和所述第二传输栅极之间包括光栅极，所述光栅极邻近所述感光介质，并且其中所述电路被配置为对所述光栅极施加偏压，以便有利于将所述电荷载流子传输至所述第一像素电极和所述第二像素电极。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述像素电路包括读出电路，所述读出电路被配置为响应于由所述第一像素电极和所述第二像素电极分别收集的电荷载流子来输出第一信号和第二信号。

4.根据权利要求3所述的装置，还包括：

照明源，所述照明源被配置为输出具有指定脉冲持续时间的辐射的脉冲；和

控制电路，所述控制电路被配置为与所述辐射的所述脉冲同步地驱动所述一个或多个像素电路，以将具有所述指定脉冲持续时间的第一控制脉冲和第二控制脉冲分别顺序地施加到所述第一传输栅极和所述第二传输栅极，并将响应于所述第一控制脉冲和所述第二控制脉冲而输出的所述第一信号和所述第二信号进行比较，以便估计所述辐射的飞行时间。

5.根据权利要求4所述的装置，其中所述一个或多个像素电路限定以阵列的行和列布置的多个像素，并且其中所述控制电路被配置为在所述阵列上施加所估计的飞行时间以便构造由所述照明源照射的对象的深度图。

6.一种成像装置，包括：

照明源，所述照明源被配置为输出调制辐射；和

图像传感器，所述图像传感器包括：

感光介质，所述感光介质被配置为将入射光子转换为电荷载流子；

至少一个偏压电极，所述至少一个偏压电极是至少部分地透明的并覆在所述感光介质上；和

像素电路的阵列，所述像素电路的阵列形成在半导体基板上，每个像素电路限定相应像素并包括像素电极和读出电路，所述像素电极被耦接以从所述感光介质收集所述电荷载流子，所述读出电路被配置为响应于由所述像素电极收集的所述电荷载流子而输出信号；和

控制电路，所述控制电路被耦接以向所述至少一个偏压电极施加电势，所述电势与所述调制辐射同步调制并使所述至少一个偏压电极和所述至少一个像素电极之间的电压在正值和负值之间周期性地变化。

7.根据权利要求6所述的装置，其中所述读出电路被配置为在图像帧序列中的每个图像帧中响应于由至少一个像素电极在与所述调制辐射同步调制的所述电势的一个或多个完整周期上累积的电荷载流子来生成所述信号。

8.根据权利要求6所述的装置，其中所述感光介质包括量子膜。

9.根据权利要求6所述的装置，其中所述控制电路被配置为以相同的调制图案驱动所述照明源和所述至少一个偏压电极两者。