像素行35中的像素32的势阱PW31中是不存在的，但在奇数像素行35中的像素32的曝光周期期间当它们是开启时(图1A)在存储区域42中累积的光电子50仍然存储在该存储区域中。在偶数像素行36的曝光周期期间，施加到栅电极Gl的负电压防止了在偶数像素行中所累积的光电子泄漏到开启的像素的相对深的势阱PW42。因此，光电子仍然被存储在奇数像素行35的存储区域42中，直到所有的像素32的存储区域42都被读取，并且光电传感器20的一帧被如下获取。
[0039]在偶数和奇数行35和36中的像素对光60成像之后，在每个列40中的存储区域42中所累积的光电子被移动到读出放大器(未示出)。将光电子转移给读出放大器可以通过对每个列30中的栅电极Gl、G2和G3施加合适的转移电压序列来实现，所述电压将光电子从所述列中的存储区域中的一个移动到另一个，使得进而将列30中每个存储像素中的光电子被输入到读出放大器。读出放大器将其从每个存储区域42接收的转移的光电子所承载的电荷转化成电压信号以提供光电传感器20的一帧，它可被用于提供光60从其到达光电传感器20的场景的图像。
[0040]根据本发明的实施例，因为光电子是在光电传感器20中的像素32的扩大的耗尽区81中生成的，光电传感器20响应于光60针对每个像素获取了比传统地以其它方式获取的更多数目的光电子。因此，光电传感器可以提供具有增强的保真度的对光60的强度的测量以及具有增强的精确度的光60成像的场景的图像。
[0041]在获取光电传感器20的帧之后，可以重置该光电传感器以通过重置像素32来获取另一图像。可以重置像素32，并且在使用光电传感器20来获得另一图像之前，通过向基板电极21施加重置电压VrW在光电传感器20中产生一个将光电子从所述像素排入到基板的电场来移除在像素32中可能已经累积的残留光电子。在重置了像素32之后，将基板电极21的电压重置为工作电压V。，在此电压下，像素的奇数和偶数行中的像素32可以被开启以累积入射光生成的光电荷，来使得光电传感器20做好获取一个图像的准备。
[0042]虽然控制基板电极21的电压可以被用于重置光电传感器20并为获取新图像作准备，根据本发明的实施例可选地还可以通过相对于像素的电压来控制基板电极的电压来以高频率开关快门或“选通开启和关闭”所述光电传感器。例如假定通过施加电压Vb到像素32的奇数行35的各自的栅电极Gl和G2，就开启了所述像素32的奇数行35。通过将基板电极21的电压分别设定为％和V 就可在可选地不改变施加到栅电极G2和G3的Vb的情况下来关闭奇数行像素并随后返回到开启。
[0043]作为数字示例，在本发明的实施例中，基板电极可选地从硅(Si)中形成，并且可以具有大于约50μπι(微米)的厚度以及具有等于约11Vcm3的磷原子浓度的η型掺杂。外延层21可选地是具有等于约4 μπι的厚度的P型Si层，并且可以掺杂有约11Vcm3浓度的磷(P)。N型层23在光电二极管区域31中可以具有等于约0.5 μπι的厚度，和在存储区域42的区域中具有等于约0.1 μπι的厚度。在光电二极管31区域中，层23可以具有等于约116的掺杂浓度的P，而在存储区域42中具有等于约10 17的掺杂浓度的P。沟道截断47可以通过在约1016/cm3 -1O1Vcm3之间的浓度的硼掺杂来形成。位于相邻光电二极管区域31之间的沟道截断46可以是相对小的。在本发明的一个实施例中，沟道截断延伸到距η型层23的顶面小于约I ym的深度。可选地，沟道截断46将深度减少到等于约0.5 μπι，并具有等于约1isVcm3的P型掺杂原子浓度。存储区域42中的沟道截断49具有等于约I ym的厚度以及等于约11Vcm3的P型掺杂浓度。
[0044]在操作中，在累积由光60所生成的光电荷期间，相对于外延层22的参考接地电压等于约8伏的工作电压Vci可被施加到基板电极21上。施加到栅电极G2和G3的V B可以具有等于约12伏的量级。基板电极21的电压可以被升至等于约30伏的重置电压Vr以重置或选通关闭光电传感器20。
[0045]根据本发明的实施例，可以类似于光电传感器20的一光电传感器来提供选通T0F3D相机，该光电传感器操作地具有扩大的耗尽区并通过控制给该光电传感器的基板的电压而开关快门。
[0046]图2A不意性不出包括例如光电传感器20的行内光电传感器的选通3D相机120，根据本发明的实施例来控制该光电传感器20以在具有扩大的耗尽区81的像素上成像场景130以确定到该场景的特征的距离。可选地，相机通过控制给该光电传感器的基板电极21的电压来开关快门(“选通开启”和“选通关闭”)。场景130被示意性示出具有对象131和132。
[0047]被非常示意性表示的相机120包括由镜头121表示的镜头系统以及所述镜头系统在其上成像所述场景的行内光电传感器20。相机120可选地包括光源126，例如诸如激光或LED或激光和/或LED的阵列，其可用光脉冲控制以对场景130进行照明。控制器124控制光源126的脉冲产生和光电传感器20中的奇数和偶数像素行35和36(图1A和1B)中的像素32的选通。奇数和偶数像素行35和36中的像素32的选通可以被称为选通所述奇数和偶数像素行。
[0048]为了提供场景130的3D深度图，控制器124可选地控制3D相机120首先可选地在奇数像素行35上成像场景130以获取该场景的选通光，并且随后在偶数像素行36上成像该场景以获取该场景的未选通光。通过响应于光源126所发射的照亮场景130的光脉冲的时序对在奇数和偶数像素行35和36中的像素32不时分别选通开启或选通关闭相对短和长的曝光周期来获取选通和未选通光。光脉冲的时序和光电传感器20的选通以获取选通光被沿在图2B中示出的时间线图200中的时间线210、220、230、240示意性示出。所有的时间线具有相同、任意的时间标度。下面讨论获取选通和未选通的光和时间线图200的细节。
[0049]为了获取选通光，控制器124可选地将负电压施加到奇数像素行35中的像素32中包括的栅电极G1，并将电压Vb施加到栅电极G2和G3，以开启所述像素并为它们提供扩大的耗尽区。控制器施加零电压到栅电极G2和G3以关闭偶数像素行36中的像素32。控制器将可选地等于重置电压Vr的电压V Mf施加给基板电极21，以便光电传感器20正常选通关闭并不对光感测，并且控制光源126用光脉冲列来照明场景130。光脉冲列在图2A中由具有脉冲宽度τ的方“光”脉冲141的列140来不意性表不。若干来自光脉冲列140的光脉冲141被沿时间线图200中的时间线210来示意性示出。沿时间线210的光脉冲141被示为具有脉冲宽度τ和头顶箭头(overhead arrow) 211，该箭头从左指向右以指示光脉冲是从光源126朝向场景130发射的。
[0050]在每个光脉冲141发射时刻后经过精确预定的延迟时间T之后，控制器在一短的曝光周期选通开启光电传感器20以从奇数像素行35中的像素32上所发射的光脉冲中成像场景130中的特征所反射的光。通过将施加给基板电极21的电压从电压VMf降低至电压V13J可选地等于工作电压Vci)达曝光周期的持续时间，控制器124选通开启光电传感器20。可选地，曝光周期具有等于光脉冲宽度τ的持续时间。
[0051]施加到基板电极21以选通开启光电传感器20的电压Vl3n的定时相对于光脉冲141的发射的定时在图2Β中沿时间线220被示意性示出。电压VMf由在时间线220之上标记为Vwf的线的高度来表示，而电压Vl3n由在时间线220之上标记为Vl3n的线的高度来表示。沿时间线示出了电压VMf、Vl3n、时间延迟T和选通宽度τ 0光电传感器20的所得到的短曝光周期(可选地为持续时间O由沿时间线230的帽子函数(hat funct1n) 231来示意性指示出。
[0052]注意，光脉冲宽度、选通宽度和延迟时间T定义了离开相机120的在最小、下限距离队和最大、上限距离D ,之间的场景