[发明专利]TOF图像传感器像素结构及测距系统

说明书

本发明属于图像传感器技术领域，涉及一种TOF图像传感器像素结构及测距系统，其中，TOF图像传感器像素结构，包括光传感器及传输电路。光传感器包括电位逐级递减的第一感光区域、第二感光区域及第三感光区域，用于产生电位差，协助自身产生的电荷流向与第三感光区域连接的传输电路。因此，本发明通过电位从高到低的第一感光区域、第二感光区域及第三感光区域能够将光传感器产生电荷快速的传输至传输电路，从而能够使得该电荷快速的传输到存储单元(例如存储节点或存储电容)，故而提高了光电二极管产生的电荷的传输效率，进而能够提高测距精度。

技术领域

本发明涉及图像传感器技术领域，特别是涉及一种TOF图像传感器像素结构及测距系统。

背景技术

图像传感器是组成数字摄像头的重要组成部分，根据元件的不同，图像传感器可以分为CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合元件)图像传感器和CMOS(ComplementaryMetal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)图像传感器两大类。而由于CMOS图像传感器具有功耗、成本低、易于标准化生产等优点，在各个领域得到了广泛应用。

随着三维成像信息技术的迅速发展，特别是建筑测量、室内定位和导航、立体影像和辅助生活环境应用对飞行时间(Time-of-Flight，TOF)成像提出了迫切需求，应用于飞行时间成像系统的CMOS图像传感器像素结构也得了快速的发展。TOF图像传感器可以分为dTOF图像传感器和iTOF图像传感器。其中，dTOF图像传感器，直接测量飞行时间，即测量发射光脉冲与接收光脉冲的时间间隔。其中，iTOF图像传感器，间接测量飞行时间，通常采用一种测相位偏移的方法，即测量发射正弦波/方波与接收正弦波/方波之间的相位差。对于所有类型的TOF图像传感器而言，测距精度是其一项重要参数，测距精度越高，目标的三维图像探测就越准确。

而在TOF图像传感器像素中，光电二极管产生的电荷的传输效率，会直接影响测距精度，因此，如何提高光电二极管产生的电荷的传输效率是我们需要考虑的。

针对以上问题，本领域技术人员一直在寻求解决方法。

前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对上述现有技术的缺陷，提供了TOF图像传感器像素结构及测距系统，以实现提高光电二极管产生的电荷的传输效率的目的，进而能够提高测距精度。

本发明是这样实现的：

本发明提供了一种TOF图像传感器像素结构，包括光传感器及传输电路。光传感器包括电位逐级递减的第一感光区域、第二感光区域及第三感光区域，用于产生电位差，协助自身产生的电荷流向与第三感光区域连接的传输电路。

可选地，光传感器的下端的形状包括一倒梯形，且光传感器的整体形状呈U形。

可选地，光传感器为中轴对称结构。第一感光区域位于光传感器的上端，包括至少两个感光部，至少两个感光部以中轴对称设置，且相邻的两个感光部之间设有开口区。第二感光区域和第三感光区域均位于光传感器的下端，且第三感光区域位于下端的底部，其中，第三感光区域的掺杂浓度高于第二感光区域的掺杂浓度。第三感光区域为中轴对称结构。

可选地，至少两个感光部的数量为3个，开口区的数量为2个。

可选地，开口区为矩形，其宽度范围为0.2-0.8um。

可选地，开口区的宽度为0.4um。

可选地，光传感器是通过对完整的U形光传感器上端进行图案化处理以形成第一感光区域，以及对完整的U形光传感器下端的底部进行掺杂材料增加处理以形成第三感光区域而得到。