具有菊花链电荷存储位点的解调像素以及其操作方法

摘要

解调像素体系结构允许解调通常为可见光或者红外光的入射经调制电磁波。其基于连接到漂移场结构的电荷耦合器件(CCD)线。漂移场暴露于入射光。其收集生成的电荷且强制电荷移动至拾取点。在此拾取点处，CCD元件针对给定时间对电荷进行采样，且然后在菊花链中进一步转移电荷包。在优选实施例中，在转移一定量之后将多个电荷包存储在所谓的积分栅中。积分栅数量给出同时可用抽头的数量。当循环重复若干次时，电荷在积分栅中积累且因此信噪比增大。体系结构中抽头的数量是灵活的。转储节点可附连到CCD线以便用与采样速度相同的速度转储电荷。本文中描述了不同的实施方式，其允许更小设计或者更快速度。像素结构可开发用于例如3D飞行时间成像。外差测量或者零差测量两者都可行。由于通过光敏区中的静漂移场和CCD链中的小型栅实现了高效电荷传输，因此从数赫兹(Hz)到高达GHz的高频带宽得到支持。因此，像素允许高精度光距离测量。此像素体系结构的另一可能应用是荧光使用期成像显微镜(FLIM)，其中用于触发荧光的短激光器脉冲需被抑制。

主权项

一种像素，包括：光敏区，其中入射光转换为光电荷，所述入射光包括经调制光，所述光敏区中的横向漂移场将所述光电荷传输到拾取点；以及非光敏区，所述非光敏区包括：电荷存储位点链，其在所述拾取点处接收来自所述光敏区的光电荷，对应于所述经调制光的调制周期内的不同时间间隔的所述光电荷通过所述链的连续电荷存储位点传递；以及与相应电荷存储位点相关联的电荷积分位点，所述光电荷从所述电荷存储位点传输到所述相关联电荷积分位点。