本發(fā)明的領(lǐng)域總體上涉及成像技術(shù)，并且更具體地，涉及用于RGBZ圖像傳感器的RGBZ像素信元單元的物理布局和結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

圖1示出了圖像傳感器100的基本元件。如圖1所示，圖像傳感器包括具有組成像素信元(cell)102的像素陣列101。行解碼器103具有聯(lián)接到像素信元102的行的輸出，其聯(lián)接到像素陣列101。感測放大器104也聯(lián)接到像素陣列101的列的輸出。圖像傳感器100還包括聯(lián)接在感測放大器104下游的模數(shù)電路105。圖像傳感器100還包括定時和控制電路106，其負責(zé)產(chǎn)生指示圖像傳感器100的操作的時鐘和控制信號。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明描述了具有像素信元單元的圖像傳感器。像素信元單元具有在半導(dǎo)體表面上的第一、第二和第三傳輸門晶體管門，其分別聯(lián)接在第一可見光光電二極管區(qū)域、第二可見光光電二極管區(qū)域和第三可見光光電二極管區(qū)域與第一電容區(qū)域之間。該像素信元單元具有半導(dǎo)體表面上的第四傳輸門晶體管門，其聯(lián)接在第一紅外光電二極管區(qū)域和第二電容區(qū)域之間。

附圖說明

以下描述和所附附圖用于說明本發(fā)明的實施例。在附圖中：

圖1示出了圖像傳感器(現(xiàn)有技術(shù))的圖示；

圖2示出可見光像素信元的圖示；

圖3示出Z像素信元的圖示；

圖4示出具有RGBZ像素的像素陣列的圖示；

圖5示出了用于第一RGBZ像素單元信元設(shè)計的第一維恩圖；

圖6示出符合圖5的維恩圖的RGBZ像素單元信元的實施例；

圖7a和7b示出了圖6的RGBZ像素單元信元的布局實施例；

圖8示出了用于第二RGBZ像素單元信元設(shè)計的第二維恩圖；

圖9示出了符合圖8的維恩圖的RGBZ像素單元信元的第一實施例；

圖10a和10b示出了圖9的RGBZ像素單元信元的布局實施例；

圖11示出符合圖8的維恩圖的RGBZ像素單元信元的第二實施例；

圖12a和12b示出了圖11的RGBZ像素單元信元的布局實施例；

圖13示出符合圖8的維恩圖的RGBZ像素單元信元的第三實施例；

圖14a和14b示出了圖13的RGBZ像素單元信元的布局實施例；

圖15示出由RGBZ像素單元信元執(zhí)行的方法；

圖16a至16g示出了RGBZ像素信元的制造方法；

圖17示出相機系統(tǒng)的實施例；

圖18示出了計算機系統(tǒng)的實施例。

具體實施方式

圖2示出了用于可見光像素的電路設(shè)計202。如圖2所示，首先，通過接通復(fù)位晶體管Q1，清除電容器201的負電荷(其使電容器的電壓達到電源電壓V_pixel)。當電容器的負電荷被清除并且傳輸門晶體管Q2被關(guān)斷時，曝光時間開始，其中根據(jù)在曝光時間內(nèi)接收的光的強度和曝光時間的長度，光敏光電二極管203產(chǎn)生并收集負電荷(電子)。

在曝光時間之后，傳輸門晶體管Q2接通，使得收集在光電二極管203中的負電荷傳輸?shù)诫娙萜?01。負電荷到電容器201的傳輸影響電容器的電壓(電容器201接收的負電荷越多，其電壓越低)。在光電二極管的負電荷已經(jīng)被傳送到電容器201之后，啟用行選擇控制信號，其接通行選擇晶體管Q3，行選擇晶體管Q3允許聯(lián)接在像素信元的列輸出下游的感測放大器感測電容器電壓。然后，電容器電壓的讀數(shù)被數(shù)字化，并用作對光電二極管203所接收到光強度的指示。然后重復(fù)該過程。

通常，行選擇信號接通沿著像素陣列中的同一行的每個像素信元的行選擇晶體管Q3。行選擇信號“滾動”(scroll)通過陣列中各行，以接收整個陣列的圖像。在“全局快門”模式的情況下，在陣列中所有像素信元上的曝光時間是同時的(并且圖像不應(yīng)具有任何與運動相關(guān)的人為影像(artifact))。在“卷簾快門”模式的情況下，像素信元的曝光時間例如逐行地被分級(其可以允許運動人為影像的存在)。

存儲電容器201的存在允許曝光定時與激活行選擇并讀出存儲電容器201的定時解耦。換言之，在曝光并將電荷轉(zhuǎn)移到存儲電容器201中之后，存儲電容器的電壓可以在被讀出之前保持一段時間。因此，支持每個存儲電容器讀出多次曝光時間的圖像傳感器架構(gòu)是可能的。也就是說，僅作為一個示例，可以構(gòu)造圖像傳感器，對于根據(jù)行選擇激活的存儲電容器201的每次讀出，該圖像傳感器具有三次曝光，對應(yīng)電荷三次傳輸?shù)酱鎯﹄娙萜?01中。

圖3示出了用于使用“飛行時間”技術(shù)采集深度信息的圖像傳感器的“Z”像素302的電路設(shè)計。在飛行時間圖像采集的情況下，通常，光源將來自相機系統(tǒng)的紅外(IR)光發(fā)射到對象上，并且對于像素陣列中的多個像素信元中的每一個，測量在發(fā)射光和在像素陣列上接收該光的反射圖像之間的時間。由飛行時間像素產(chǎn)生的圖像對應(yīng)于該對象的三維輪廓，其表征為在不同像素位置中的每一個(x，y)處的特定的深度測量值(z)。

如圖3所示，Z像素設(shè)計302包括如上文關(guān)于可見光像素信元202所描述的執(zhí)行類似操作的存儲電容器301、復(fù)位晶體管Q1、傳輸門晶體管Q2、光電二極管303和行選擇晶體管Q3。傳輸門晶體管Q2在曝光時間期間利用時鐘信號在曝光的過程中接通和關(guān)斷。在Z像素302的曝光時間期間利用時鐘信號控制傳輸門晶體管Q2是飛行時間技術(shù)的人為影像。在通常方法中，同一Z像素302在四次不同的復(fù)位、曝光時間和讀出順序中設(shè)置有四個不同時鐘(其每一個的相位按90°分開)。然后，組合四個不同的電荷收集的讀出，從而計算針對該像素的飛行時間深度值。

在曝光時間本身期間，如上所提到的，傳輸門晶體管Q2在時鐘信號的控制下觸發(fā)接通和關(guān)斷。因此，在曝光序列期間，電荷多次從光電二極管303傳輸?shù)酱鎯﹄娙萜?01。在傳輸門晶體管Q2關(guān)斷的半個時鐘周期期間，“背漏”(back-drain)晶體管Q4接通以使得來自光電二極管303的電荷流入V_pixel電源節(jié)點。控制背漏晶體管Q4的時鐘與控制傳輸門晶體管Q2的時鐘異相180°，使得在接通一個的同時關(guān)斷另一個。

因此，在曝光時間的過程中，從光電二極管流出的電荷在流過傳輸門晶體管Q2和流過背漏晶體管Q4之間來回交替方向。然而，注意，在Z像素信元的曝光時間期間，接通和關(guān)斷傳輸門晶體管Q2在功能上類似于正如上提到的特定可見像素信元實施例，對于每次行選擇讀出，存在多次曝光和向存儲電容器201的相應(yīng)電荷傳輸。

圖4示出了具有包括可見光像素R、G和B以及Z像素的像素單元信元402的像素陣列401的實施例。盡管該具體實施例示出了紅色(R)、藍色(B)和綠色(G)像素作為可見光像素，但是其他實施例可以使用不同的顏色像素方案(例如，青色、品紅色和黃色)。出于簡單，本申請的剩余部分將主要涉及RGB可見光像素方案。

在單元信元402的布局設(shè)計中的挑戰(zhàn)是，擴展光電二極管的表面積(以增強光學(xué)靈敏度)，同時保留足夠的半導(dǎo)體表面積空間，以將與像素單元信元電路設(shè)計相關(guān)聯(lián)的晶體管布置為靠近單元信元或位于單元信元內(nèi)(例如，在這種接近是適當?shù)幕虮匾那闆r中)。也就是說，這種晶體管占用的空間越大，將用以收集光的空間就越小，并且反之亦然，將用以收集光的空間越大，用以放置晶體管的空間就越小。

作為另一考慮，通常，用于可見光像素設(shè)計的存儲電容器應(yīng)較小，以減小讀出期間的噪聲，而用于Z像素設(shè)計的存儲電容器應(yīng)較大，以促進較大的紅外檢測像素容量。

一種解決方案是使可見光像素共享同一存儲電容器，并且，為Z像素引入第二存儲電容器。在可見光像素共享同一存儲電容器的情況下，可節(jié)省空間，否則這種空間將被所取消的存儲電容器所占用。還可以使共享存儲的像素變小，以與降低可見光像素的讀出信號噪聲的期望相一致。此外，用于Z像素的第二存儲電容器可以設(shè)置為大于用于可見光的存儲電容器，這與具有較大的紅外檢測像素容量的期望一致。

圖5示出了與該方法一致的用于RGBZ像素單元信元設(shè)計的維恩圖500。如圖5所示，R、G和B像素中的每一個使用同一存儲電容器C1。相比之下，Z像素具有其自身的存儲電容器C2，C2具有比電容器C1更大的電容。

圖6示出了符合圖5的維恩圖500的RGBZ像素單元信元600的設(shè)計的實施例。如圖6所示，用于R、G和B光電二極管中的每一個的相應(yīng)的傳輸門晶體管Q2_R、Q2_G、Q2_B聯(lián)接到同一存儲電容器C1。除了合并的RGB像素電路601之外，存在獨立不同的Z像素電路602。合并的RGB像素電路601和Z像素電路602二者具有其自身的相應(yīng)的讀出電路，該讀出電路聯(lián)接到同一陣列的列603。因此，例如，同一感測放大器可以感測來自兩個像素電路601、602的讀出電壓。

C1和C2電容器的相應(yīng)電壓的讀出在不同時間進行(即，它們不被同時讀出)。另外，由于共享C1電容器，用于可見光光電二極管的讀出針對于不同顏色在不同時間進行?？梢皂樞虻剡M行可見光讀出，例如，首先進行紅色讀出，然后進行綠色讀出，然后進行藍色讀出，并且然后重復(fù)該過程。由R、G和B光電二極管收集的電荷可以同時(或串行地)累積。

然而，電荷從任何特定可見光光電二極管到電容器C1的傳輸是隔離地進行的(即，如果RGB傳輸門晶體管Q2_R、Q2_G、Q2_B中的任一個為了測量入射光的目的而接通，則另外兩個傳輸門晶體管關(guān)斷)。因此，電荷傳輸?shù)紺1(與從C1讀出類似)順序地進行而非并行地進行。在可見光光電二極管中收集的電荷可以通過同時啟用傳輸門晶體管和復(fù)位晶體管Q1_RGB來“清除”。在這種情況下，通過啟用Q2_R、Q2_G、Q2_B晶體管和復(fù)位晶體管Q1_RGB中的每一個，可以同時清除多個可見光光電二極管。

根據(jù)一個實施例，針對RGB像素電路實現(xiàn)以下定時方案。首先，當行選擇晶體管關(guān)斷時，通過激活復(fù)位晶體管來清除電容器C1的電荷。通過啟用要被清除的每一個光電二極管的相應(yīng)傳輸門晶體管，一個或多個可見光二極管中的電荷可與C1同時地清除。在特定可見光光電二極管的曝光時間期間，其傳輸門晶體管關(guān)斷。然后，通過激活一光電二極管的傳輸門晶體管，且同時關(guān)斷其他傳輸門晶體管、復(fù)位晶體管和行選擇晶體管，而將來自該光電二極管的電荷傳輸?shù)紺1。來自第一光電二極管的C1上的電壓隨后通過激活被關(guān)斷的復(fù)位晶體管Q1_RGB和行選擇晶體管Q3_RGB(所有三個傳輸門晶體管也可以是關(guān)斷的)而被感測。然后，通過復(fù)位清除C1上的電荷，并且對于其他光電二極管中的每個重復(fù)該過程兩次。然后重復(fù)整個過程。

根據(jù)一個實施例，針對Z像素電路602實施以下定時方案。在行選擇晶體管Q3_Z關(guān)斷的情況下，通過激活復(fù)位晶體管Q1_Z來清除電容器C2上的電壓。傳輸門晶體管Q2_Z或背漏晶體管Q4_Z中的任一個也可以接通以清除Z光電二極管中的任何電荷。然后，曝光時間開始，其中，第一時鐘信號被施加到傳輸門晶體管Q2_Z的柵極，而與第一時鐘信號異相180°的第二時鐘信號被施加到背漏晶體管Q4_Z的柵極。對于與激活傳輸門晶體管Q2_Z的邏輯電平對應(yīng)的第一時鐘周期的那些部分(例如，50％)，電荷從Z光電二極管傳輸?shù)紺2。對于其中第二時鐘信號對應(yīng)于激活背漏晶體管Q4_Z的邏輯電平的剩余部分，電荷從Z光電二極管傳輸?shù)絍pix電壓源端子。

在曝光時間之后，兩個時鐘信號被抑制以關(guān)斷傳輸門晶體管Q2_Z和背漏晶體管Q4_Z，并且復(fù)位晶體管Q1_Z保持關(guān)斷。隨后，行選擇晶體管Q3_Z接通，使得可以感測電容器C2上的電壓。然后，該過程再重復(fù)三次，使得第一時鐘信號(和相應(yīng)的第二時鐘信號)的具有0°、90°、180°和270°相位的四個不同實例已經(jīng)被施加到Z像素電路。對于四個不同相位來自電容器C2的讀出在下游被處理以確定Z像素的深度值。然后針對下一組0°、90°、180°和270°時鐘信號重復(fù)整個過程用于下一個Z像素深度值。

在操作中，RGB像素信元單元電路601和Z像素信元電路602可以串行或并行操作，只要它們對應(yīng)的讀出在不同的時間進行。同樣，可以以與Z像素值相同的速率或以不同的速率產(chǎn)生R、G和B像素值。然而，在更高性能的實施例中，由于Z像素的較長的曝光時間，R、G和B像素值比Z像素值更加頻繁地生成(在Z曝光時間期間進行多個R、G和B像素讀出)。如果R、G和B像素將以與Z像素相同或更慢的速率讀出，則用于R、G和B像素的對應(yīng)傳輸門晶體管Q2_R、Q2_G、Q2_B也可以用作背漏晶體管，以使可能例如在長時間Z曝光期間積累的電荷從R、G和B光電二極管放電。在此，RGB傳輸門晶體管Q2_R、Q2_G、Q2_B和RGB復(fù)位晶體管Q1_RGB都被激活，以迫使電容器C1上的電壓為Vpix電源電壓電平，并允許電荷從光電二極管流出到電容器C1。

圖7a和7b示出了R、G、B和Z光電二極管以及傳輸門晶體管Q2_R、Q2_G、Q2_B、Q2_Z、背漏晶體管Q4、C1和C2電容器的兩種不同布局的實施例。這里，由于傳輸門晶體管和背漏晶體管直接聯(lián)接到光電二極管，因此它們通常集成在與光電二極管相同的半導(dǎo)體表面積內(nèi)。RGB像素電路和Z像素電路的其他晶體管可以位于例如像素陣列的外圍處或像素陣列的表面積內(nèi)的宏信元(例如，一組RGBZ單元信元)的外圍處。一個或多個其它晶體管也可以以光電二極管的表面積為代價而集成在RGBZ單元信元內(nèi)。

如圖7a和7b所示，用于RGB像素信元電路的傳輸門晶體管Q2_R、Q2_G、Q2_B位于R、G和B光電二極管相對的角部處，其中，C1電容器形成在一區(qū)域中，該區(qū)域存在于三個傳輸門晶體管Q2_R、Q2_G、Q2_B中每一個的有源區(qū)域處、正好存在于有源區(qū)域之外、或靠近有源區(qū)域存在。用于Z光電二極管的傳輸門晶體管Q2_Z和背漏晶體管Q4形成在Z光電二極管的除面向C1和RGB傳輸門晶體管的角部之外的角部處。C2形成在一個區(qū)域中，該區(qū)域存在于Z傳輸門晶體管的有源區(qū)域處、正好存在于該有源區(qū)域之外或靠近該有源區(qū)域存在。

如圖7a和7b所示，用于Q2_R、Q2_G、Q2_B、Q2_Z和Q4晶體管的柵電極可以近似地放置在它們對應(yīng)的光電二極管的附近或邊緣處。在一個實施例中，這些晶體管中每一個晶體管的第一源極/漏極區(qū)域與該每一個晶體管對應(yīng)的光電二極管在空間上集成(例如，通過使其注入物位于光電二極管內(nèi))。在相同或不同的實施例中，取決于特定晶體管，這些晶體管的第二源極/漏極區(qū)域與C1、C2或Vpix在空間上集成。例如，在晶體管聯(lián)接到C1或C2的情況下，晶體管的源極/漏極區(qū)域位于用于形成C1和C2的注入物內(nèi)和/或接收作為C1或C2的電極的觸點。在晶體管聯(lián)接到Vpix的情況下，晶體管的源極/漏極區(qū)域接收結(jié)合到Vpix電源電壓電位的觸點。

圖7a和7b就如下方面而言是不同的：Z像素的三個“可用”角部(即，不面向RGB傳輸門晶體管和C1)中的兩個角部由Z像素傳輸門晶體管Q2_Z和背漏晶體管Q4占據(jù)。另一個實施例(未示出)對應(yīng)于圖7a的實施例，其中傳輸門晶體管Q2_Z和電容器C2的位置與背漏晶體管Q4的位置交換。甚至另一實施例(也未示出)對應(yīng)于圖7b的實施例，其中傳輸門晶體管Q2_Z和電容器C2的位置與背漏晶體管Q4的位置交換。

在各種實施例中，C1和C2電容器兩者可以至少部分地形成為擴散電容。C2通過具有與C1不同的任何注入物、具有比C1更大的表面積或者具有在C2上形成的比C1更多(例如，更廣延、更精細、更大)的金屬結(jié)構(gòu)，C2可以比C1更大，使得C2基本上比C1具有更大的電極板表面積。

圖8示出了另一RGBZ像素單元信元的維恩圖800，在該信元中，可見光像素共享同一電容器C1，并且引入用于Z像素的第二電容器C2。然而，與圖5所示的方法不同，在圖8的方法中，Z像素不僅具有其本身的較大的電容器C2，而且共用電容器C1，或者以某種方式至少聯(lián)接到電容器C1。在Z像素實際使用C1作為用于來自Z光電二極管的電荷的存儲節(jié)點的設(shè)計中，可以僅使用單一的讀出電路(即，RGB像素電路和Z像素電路使用同一讀出電路，因為這些電路在該存儲電容節(jié)點處聯(lián)接)。

圖9示出了符合圖8的維恩圖的RGBZ像素單元信元的實施例900。如圖9所示，用于R、G和B光電二極管中的每一個的對應(yīng)的傳輸門晶體管Q2_R、Q2_G、Q2_B聯(lián)接到同一存儲電容器C1。除了合并的RGB光電二極管、傳輸門和C1電容電路，存在一獨立、不同的Z光電二極管、傳輸門和C2電容電路。然而，合并的RGB電路和Z電路通過晶體管Q5聯(lián)接在一起，使得在Z像素曝光期間，來自Z光電二極管的電荷可以被傳輸?shù)诫娙萜鰿2和C1兩者中。這具有將Z像素的電容增加到C1+C2的效果。在一個實施例中，C2具有比C1大的電容。在另一個實施例中，C1和C2具有近似相同的電容。

在RGB電路和Z電路之間通過晶體管Q5的聯(lián)接也允許兩個像素電路共享同一讀出電路。這里，晶體管Q5實質(zhì)上用于在Z像素曝光期間和在Z像素讀出期間建立電容器C1和C2之間的公共節(jié)點。因此，在一個實施例中，在Z像素曝光期間和在Z像素讀出期間，晶體管Q5接通(但是，例如，在其他情況下關(guān)斷)。

RGB像素信元大部分如上文關(guān)于圖6所描述的進行操作。然而，注意，通過Z像素電路使用電容器C1，導(dǎo)致通過RGB復(fù)位晶體管對電容器C1的額外復(fù)位。具體地，在已經(jīng)讀出用于可見光像素中的一個的電容器C1上的電壓之后，將進行電容器C1的復(fù)位，以使得電容器C1準備用于從Z光電二極管接收電荷(這一復(fù)位在圖6的實施例中不存在)。在復(fù)位之后，電容器C1接收來自Z光電二極管的電荷，并且讀出在電容器C1和電容器C2上的電壓。電容器C1然后被再次復(fù)位，以使得C1準備用于接收來自可見光光電二極管的電荷。

Z像素信元也大致如上文關(guān)于圖6所描述的操作。然而，在此，如上所提到的，在Z像素的曝光期間，晶體管Q5激活以允許電荷從Z光電二極管傳輸?shù)诫娙萜鰿1。晶體管Q5保持激活，直到讀出電容器C1和C2上的電壓。

由于RGB像素信元和Z像素信元之間的耦合，與圖6的電路相比，兩個信元不能并行操作并且不能在另一個信元內(nèi)孤立地操作。也就是說，圖6的RGB像素電路601和Z像素電路602可以完全同時操作而彼此不涉及(除了它們不能被同時讀出)，但是相比之下，在圖9的方法中，在Z像素曝光期間，來自R、G或B光電二極管的電荷不能傳輸?shù)紺1中。由于Z像素曝光可能需要延長的時間段(因為在四個不同的時鐘相位下進行曝光)，背漏晶體管Q4_R、Q4_G、Q4_B分別聯(lián)接到R、G和B光電二極管中的每一個，以排入在Z像素曝光期間可能累積的電荷。因此，在一個實施例中，晶體管Q4_R、Q4_G、Q4_B在R、G、B像素曝光期間關(guān)斷，而在Z像素曝光期間接通。

圖10a和10b示出了用于圖9的電路的RGBZ單元信元布局的實施例。作為與用于圖6的電路的圖7a和圖7b的實施例的比較之處，圖10a和10b的實施例額外示出了用于可見光像素的背漏晶體管Q4_R、Q4_G、Q4_B。晶體管Q5不直接聯(lián)接到光電二極管，并且因此可以放置在陣列的外圍處、宏信元的外圍處、或在具有光電二極管表面積尺寸的相稱損失的單元信元內(nèi)。

圖10a和10b就如下方面而言是不同的：Z像素的三個“可用”角部(即，不面向RGB傳輸門晶體管和C1的角部)中的兩個由Z像素傳輸門晶體管Q2_Z和四個背漏晶體管Q4_R、Q4_G、Q4_B、Q4_Z占據(jù)。在另一對應(yīng)于圖10a的實施例的實施例(未示出)中，Z像素傳輸門晶體管Q2_Z和電容器C2的位置與四個背漏晶體管Q4_R、Q4_G、Q4_B、Q4_Z的位置交換。在另一對應(yīng)于圖10b的實施例的實施例(也未示出)中，背漏晶體管Q4_R、Q4_G、Q4_B、Q4_Z和電容器C2的位置與Z像素傳輸門晶體管Q2_Z的位置互換。

注意，在圖10a的實施例中，像素單元信元可被視為具有位于信元的相反側(cè)上的兩個不同Vpix物理節(jié)點的“內(nèi)半部”。也就是說，每個Vpix物理節(jié)點由兩個相鄰的像素單元信元共用。相比之下，在圖10b的實施例中，像素單元信元可以被視為具有位于像素單元信元的四個不同角部處的四個不同Vpix物理節(jié)點的“內(nèi)四分之一部”。也就是說，每個Vpix物理節(jié)點由四個不同的像素單元信元共享。

圖11示出了符合圖8的維恩圖的另一個實施例。如在圖11中所示，Z像素信元通過背漏晶體管Q4實現(xiàn)對電容器C1的使用。然而，在此，電容器C1不用作Z光電二極管的存儲節(jié)點，而是用作Vpix電源電壓節(jié)點。因此，電容器C1在Z曝光期間根據(jù)其正常/傳統(tǒng)操作用于支持背漏晶體管Q4。通過激活RGB像素信元電路的復(fù)位晶體管Q1_RGB，可以使C1電容器處于Vpix電壓電平。因此，在圖11的實施例中，RGB復(fù)位晶體管Q1_RGB不僅在R、G或B曝光之前復(fù)位C1，而且在Z曝光期間也被激活，以迫使電容器C1用作Vpix電壓節(jié)點，以支持Z像素背漏晶體管Q4的操作。

關(guān)于可見光RGB光電二極管何時可以將電荷傳輸?shù)诫娙萜鰿1，以及電容器C1何時可以被讀出的限制為與如上關(guān)于圖9所述的那些類似。也就是說，RGB像素信元和Z像素信元在它們?nèi)绾瓮瑫r彼此孤立地操作方面受到限制。具體地，R、G或B光電二極管在Z曝光期間不能使其電荷傳輸?shù)诫娙萜鰿1。然而，在Z曝光期間使C1用作Vpix電壓節(jié)點，消除了用以清除來自Z光電二極管的電荷的電容器C1的額外復(fù)位順序(如上關(guān)于圖9所述的)。也就是說，在Z曝光期間將電容器C1電壓設(shè)置為Vpix，電容器C1在Z曝光期間有效地保持在復(fù)位電平，并且因此準備好在Z像素曝光并且將電荷傳輸?shù)紺2之后立即接受來自R、G或B像素的電荷。

圖11的實施例具有用于電容器C1和C2的單獨的讀出，因為前者用于接收來自RGB光電二極管的電荷，而后者用于存儲來自Z光電二極管的電荷。與圖9的方法不同，圖11的方法的每個RGB光電二極管不需要背漏晶體管，因為在Z曝光期間，由RGB光電二極管累積的任何溢出電荷可以通過其各自的傳輸門晶體管排入到電容器C1。因此，RGB傳輸門晶體管Q2_R、Q2_G、Q2_B不僅用作傳輸門晶體管，而且還用作背漏晶體管。因此，在一個實施例中，RGB傳輸門晶體管Q2_R、Q2_G、Q2_B不僅在它們各自的光電二極管的電荷傳輸期間是激活的，而且在Z曝光期間都是也是激活的。

圖12a和12b示出了用于圖11的電路設(shè)計的不同RGBZ像素信元布局的實施例。由于圖11的方法不包括聯(lián)接到特殊形成的Vpix電源電壓節(jié)點的背漏晶體管，所以與前述實施例不同，圖12a和12b的布局方法不包括Vpix電壓節(jié)點。另外，用于Z光電二極管的背漏晶體管Q4直接聯(lián)接到電容器C1。注意，Z傳輸門晶體管Q2_Z可以占用沒有被背漏晶體管Q4占用的Z光電二極管的三個角部中的任何一個。

相應(yīng)地認識到，如上關(guān)于圖6、圖9和圖11的電路設(shè)計實施例描述的晶體管中各種晶體管的各種激活/去激活方案，可以由圖像傳感器的定時和控制電路實現(xiàn)，該圖像傳感器定時和控制電路聯(lián)接到這些晶體管中的每一個，并向其提供控制信號以建立其接通/關(guān)斷狀態(tài)。

還應(yīng)注意，RGBZ單元信元應(yīng)對進入其相應(yīng)像素中的光進行適當?shù)貫V光。也就是說，在一個實施例中，R光電二極管應(yīng)當通過在其上方形成基本上僅通過紅光的濾光器結(jié)構(gòu)來接收紅光，G光電二極管應(yīng)當通過在其上方形成基本上僅通過綠光的濾光器結(jié)構(gòu)來接收綠光，B光電二極管應(yīng)當通過在其上方形成基本上僅通過藍光的濾光器結(jié)構(gòu)來接收藍光，而Z光電二極管應(yīng)當通過在其上方形成基本上僅通過紅外光的濾光器結(jié)構(gòu)來接收紅外光。

圖13示出了符合圖8的維恩圖的RGBZ像素單元信元設(shè)計方法的兩個實施例1301、1302。如圖13所示，實施例1301、1302二者包括第二傳輸門晶體管Q2_Z_2，以增加在Z曝光期間收集的電荷量。也就是說，回顧傳統(tǒng)方法，Z光電二極管聯(lián)接到傳輸門晶體管和背漏晶體管。在Z曝光期間，第一時鐘信號被施加到傳輸門晶體管，而第二時鐘信號被施加到背漏晶體管，其中第一時鐘和第二時鐘有180°的相位差。如此，當?shù)谝粫r鐘使傳輸門晶體管接通時，電荷被傳輸?shù)酱鎯﹄娙萜髦?，該存儲電容器隨后被讀出以檢測所接收的光強度。相比之下，當?shù)诙r鐘使背漏晶體管接通時，電荷被傳輸?shù)诫娫垂?jié)點中。

進入電源節(jié)點的電荷流可以被視為降低Z像素靈敏度的信號損失。相比之下，圖13的實施例1301、1302將第一和第二時鐘信號分別施加到聯(lián)接到電容器C2的第一傳輸門晶體管Q2_Z_1和聯(lián)接到電容器C1的第二傳輸門晶體管Q2_Z_2。因此，在Z曝光期間，當?shù)诙r鐘信號使Q2_Z_2接通時，將傳統(tǒng)地會在背漏期間流向電源節(jié)點的電荷會替代地流入電容器C1中。因此，在Z曝光期間收集更多的電荷，導(dǎo)致更敏感的Z像素。

在讀出期間，感測C1上的電壓，并且然后感測C2上的電壓(或首先感測C2，而然后感測C1)。在下游(例如，利用感測放大器下游的模擬、數(shù)字或混合信號電路)，兩個電壓讀出值被組合以產(chǎn)生用于Z曝光期間的時鐘信號對的單一讀數(shù)。然后，該過程重復(fù)，例如利用與剛施加的第一和第二時鐘信號對具有90°的相位差的時鐘對再重復(fù)一次。在一個實施例中，設(shè)置電容C1近似等于電容C2，以使得來自電容器對C1、C2的相同電壓讀數(shù)對應(yīng)于相同的所接收電荷量。

對于讀出來說，第一實施例1301與第二實施例1302的不同之處在于，第一實施例1301具有一個讀出電路，而第二實施例1302具有用于電容器C1和電容器C2中的每一個的分開的讀出電路。第一實施例1301包括晶體管Q5，以在電容C2上的電壓被感測時將C2聯(lián)接到讀出電路。第一實施例1301還包括單個復(fù)位晶體管Q1，以復(fù)位C1和C2兩者。通過在復(fù)位期間保持Q5激活，(例如，在Z曝光之后C1和C2都被讀出之后)可以同時復(fù)位C1和C2。

在一個實施例中，第一實施例1301在Z曝光期間保持晶體管Q5關(guān)斷。在Z曝光期間，時鐘信號對施加到Q2_Z_1和Q2_Z_2，以分別交替地將電荷傳輸?shù)紺2和C1。另外，RGB傳輸門晶體管關(guān)斷，而RGB背漏晶體管Q4_R、Q4_G、Q4_B接通，以防止RGB像素在Z曝光期間溢出(bloom)。

當Z曝光完成時，Q5保持關(guān)斷，而C1上的電壓通過激活讀出電路的行選擇信號(RS)來感測。在讀出C1上的電壓之后，晶體管Q5接通以將C2聯(lián)接到讀出電路。然后感測C2上的電壓。在感測到C1和C2上的電壓之后，Q5保持接通，以將C1和C2兩者聯(lián)接到復(fù)位晶體管Q1。然后復(fù)位晶體管Q1被激活，以清除C1和C2上的電荷。然后晶體管Q2_Z_2和Q5關(guān)斷，以使Z像素與RGB像素去耦，例如，以準備RGB曝光。

在RGB曝光期間，Z傳輸門晶體管Q2_Z_1和Q2_Z_2二者均關(guān)斷，而Z背漏晶體管Q4_Z接通。與如上所討論的實施例一致，RGB傳輸門晶體管被激活，而背漏晶體管被去激活。例如，在一個實施例中，一個RGB像素被曝光，而另兩個RGB像素不被曝光。也就是說，對于曝光的RGB像素，背漏晶體管關(guān)斷而傳輸門晶體管接通，而對于沒有被曝光的另兩個像素，背漏晶體管接通而傳輸門晶體管關(guān)斷。來自曝光的光電二極管的電荷被傳輸?shù)紺1中，并讀出C1上的電壓。C1上的電壓然后被清除，并且例如(對于未曝光的像素中的任一個)可以發(fā)生另一RGB曝光或可以發(fā)生Z曝光。

在第二實施例1302的情況下，由于分開的讀出器和復(fù)位電路，省略了晶體管Q5。在Z曝光期間，門晶體管Q2_Z_1由第一時鐘信號控制，并且電荷從Z光電二極管流入C2。此外，傳輸門晶體管Q2_Z_2由第二時鐘信號控制，并且電荷從Z光電二極管流入C1。在Z曝光之后，讀出電路中一個被激活，以感測其中一個電容器上的電壓(另一個讀出電路被去激活)。在第一次讀出之后，激活另一讀出電路(第一讀出電路被去激活)以感測第二電容器上的電壓(此時，第一電容器可以被復(fù)位)。在已經(jīng)讀出兩個電容器之后，復(fù)位后一電容器或兩個電容器上的電壓。其他方面，如上面對于第一實施例所討論的進行操作。

圖14a和14b示出了如上所討論的圖13的實施例1301、1302的布局實施例。如圖14所示，R、G和B傳輸晶體管門聯(lián)接在R、G和B光電二極管和C1之間，如在先前的布局實施例中。然而，與先前實施例不同，第二Z像素傳輸門晶體管門Q2_Z_2聯(lián)接在Z光電二極管和C1之間。該具體布局方法至少可以利用第二實施例實現(xiàn)。在前面的布局實施例中已經(jīng)討論了其他所示的布局特征。

圖15示出了由如上所討論的RGBZ像素單元信元實施例執(zhí)行的方法。該方法包括將電荷從已經(jīng)接收到第一類型的可見光的第一光電二極管傳輸?shù)酱鎯﹄娙萜髦?，并在像素陣列的列處讀出存儲電容器的第一電壓1501。該方法還包括將電荷從已經(jīng)接收到第二類型的可見光的第二光電二極管傳輸?shù)酱鎯﹄娙萜髦?，并在像素陣列的列處讀出存儲電容器的第二電壓1502。該方法還包括將電荷從已經(jīng)接收到第三類型的可見光的第三光電二極管傳輸?shù)酱鎯﹄娙萜髦?，并在像素陣列的列處讀出存儲電容器的第三電壓1503。該方法還包括將電荷從已經(jīng)接收到紅外光的第四光電二極管傳輸?shù)降诙鎯﹄娙萜髦?，并在像素陣列的列處讀出第二存儲電容器的第四電壓1504。

圖16a至16e示出了用于制造具有如上參考圖4至圖15所討論的RGB單元信元設(shè)計策略中的任何一個的圖像傳感器的方法，以及制造還包括與這些設(shè)計一致的RGBZ濾光器結(jié)構(gòu)的圖像傳感器的方法。圖16a示出了沿著具有一對可見光像素(如圖16a所示的R和G)的像素陣列的軸線的圖像傳感器的截面剖切圖。在此，半導(dǎo)體基體1601示出了R和G光電二極管的感光區(qū)域的大致位置。沉積在基體上的金屬化部分1602形成晶體管的柵極和源極/漏極觸點，并且，沉積在基體上方的金屬化部分形成與像素單元信元設(shè)計和其他圖像傳感器電路相關(guān)聯(lián)的晶體管和電路互連結(jié)構(gòu)。金屬化部分和晶體管結(jié)構(gòu)可以形成如上關(guān)于圖4至圖14a、圖14b所討論的各種特征中的任何特征。

在互連的金屬化部分形成之后，如圖16b所示，在下面結(jié)構(gòu)的上方的表面上形成有媒染(mordent)層或透明層1603。然后，通過在合適的區(qū)域中將該層染上適當?shù)念伾诿饺緦踊蛲该鲗?603中形成第一類型的可見光濾光器1604(例如，如圖16b所示的紅色“R”濾光器)。具體地，如圖16b所示，媒染/透明層的R像素區(qū)域被染成紅色。染色可以通過將染料通過光致抗蝕劑掩模熱轉(zhuǎn)印到媒染層中，并且然后剝離掩模，或者通過光致抗蝕劑掩模將染料吸入透明層，并且然后剝離掩模來實現(xiàn)。這里，光致抗蝕劑和掩模被圖案化，以便讓目標區(qū)域(R像素區(qū)域)曝光并且阻擋其他另外的區(qū)域(G、B和Z區(qū)域)。具體地，光致抗蝕劑沉積或涂覆在媒染/透明層上。然后利用以R像素區(qū)域為特征的掩模曝光光致抗蝕劑。然后蝕刻光致抗蝕劑以曝光下面的像素陣列的R區(qū)域中透明/媒染層。

如圖16c所示，通過例如通過如上所述的技術(shù)將媒染/透明層1603的適當(G)像素區(qū)域染成綠色，而在互連金屬化部分上方形成第二類型的可見光濾光器1605(例如，如圖16c所示的綠色“G”濾光器)。圖16d示出沿著像素陣列的另一軸線的圖像傳感器的橫切面圖，在根據(jù)用于形成如上所討論的R和G像素的相同技術(shù)形成B濾光器1606之后，該像素陣列具有第三類型的可見光像素(B)和Z像素(為了便于繪圖，沒有示出背景中已經(jīng)形成的R和G濾光器)。

如圖16e所示，IR濾光器1607形成在圖像傳感器的Z像素區(qū)域中。IR濾光器使IR光通過而基本上阻擋可見光。IR濾光器1607可以以下方式形成，通過在透明/媒染層1603上方形成光致抗蝕劑層，并且然后利用以像素陣列的Z像素區(qū)域為特征的掩模曝光光致抗蝕劑。然后，蝕刻光致抗蝕劑層以曝光Z像素區(qū)域中的透明/媒染層。也可以在Z像素區(qū)域中蝕刻下面的透明/媒染層，并且可以將基本上僅使IR光通過的材料沉積到曝光區(qū)域中。得到的結(jié)構(gòu)如圖16e所示。替代地，下面的媒染或透明層可以保留在Z像素區(qū)域中，并且IR濾光器可以使用類似于如上所述的光掩模技術(shù)沉積在該層的頂部上。

在IR濾光器形成在與RGB濾光器相同的層內(nèi)的實施例中，可以以任何順序形成四種像素類型。

在形成IR濾光器之后，如圖16f所示，IR截止(IR-cut)濾光層1608沉積或涂覆在下面的結(jié)構(gòu)上，并且在Z像素區(qū)域的上方蝕刻(例如，使用光致抗蝕劑和掩模技術(shù))。如此，IR截止濾光器實質(zhì)上放置在R、G和B像素位置的上方。IR截止濾光層1608由基本上阻擋紅外光的材料制成。在各種實施例中，IR截止層1608是有幫助的，因為傳統(tǒng)的RGB濾光器基本上不阻擋紅外光，并且在飛行時間系統(tǒng)中使用的RGBZ圖像傳感器的情況下，如果沒有IR截止濾光器，則RGB像素會響應(yīng)于來自飛行時間照明器的紅外光。因此，IR截止濾光器有助于隔離可見光和飛行時間成像系統(tǒng)。

此外，IR截止濾光器有助于防止在Z曝光過程期間RGB像素飽和，這也可減輕在Z曝光期間對RGB像素背漏的需要，防止“溢出”(其中過飽和像素將電荷排入到鄰近的像素中)或者至少使在Z曝光之后的任何RGB復(fù)位更加直接。注意，在RGB濾光器的溢出仍可能是一個問題的程度下，背漏晶體管可以聯(lián)接到在各種實施例中所討論的任意/所有RGB光電二極管。因此，例如，圖6、圖7a、圖7b和圖11、圖12a、圖12b中的實施例可以另外地包括用于RGB光電二極管的背漏晶體管，并且因此包括在圖10a和圖10b所示的背漏結(jié)構(gòu)。

如圖16g所示，在濾光器上方形成微透鏡1609。在此，透光層(例如，微透鏡)可以通過大量各種不同的工藝中的任何一種形成，例如：1)在下面結(jié)構(gòu)上涂覆和烘烤一個或多個光致抗蝕劑層，將光致抗蝕劑層圖案化成例如表示微透鏡陣列的圓形/圓柱體，并且然后將光致抗蝕劑圓形/圓柱體熔融成微透鏡的形狀；2)在透光層(例如熔融石英)上的層上進行上述工藝1)，并且使用熔融的光致抗蝕劑作為用于進入透明層的RIE蝕刻的掩模(其完成到透光層中的更完整的微透鏡的形成)；3)瞄準陣列圖案中的下面結(jié)構(gòu)微噴射液滴并固化液滴。

圖17示出了集成傳統(tǒng)相機和飛行時間成像的系統(tǒng)1700。系統(tǒng)1700具有連接器1701，其用于操作例如與諸如膝上型計算機、平板電腦或智能手機的系統(tǒng)/母板等的較大系統(tǒng)/母板的電接觸。根據(jù)布局和實施方式，連接器1701可以連接到例如實體連接到系統(tǒng)/母板的柔性電纜，或者連接器1701可以直接接觸系統(tǒng)/母板。

連接器1701附接到平面板1702，平面板1702可以實現(xiàn)為具有交替的導(dǎo)電層和絕緣層的多層結(jié)構(gòu)，其中導(dǎo)電層被圖案化以形成支持系統(tǒng)1700的內(nèi)部電連接的電跡線。通過連接器1701從較大的主機系統(tǒng)接收命令，諸如將配置信息寫入相機系統(tǒng)1700內(nèi)的配置寄存器中，諸如向/從相機系統(tǒng)1700內(nèi)的配置寄存器寫/讀配置信息的配置命令。

RGBZ圖像傳感器1703安裝在接收透鏡1704下方的平面板1702。RGBZ圖像傳感器1703包括具有RGBZ單元像素信元的像素陣列。RGB像素單元信元用于支持傳統(tǒng)的“2D”可見光圖像采集(傳統(tǒng)的圖像采集)功能。Z像素信元對IR光敏感，并且用于支持使用飛行時間技術(shù)的3D深度輪廓成像。RGBZ像素單元信元可以具有共享同一存儲電容器和/或具有如上關(guān)于圖4至圖16所討論的其它特征中任何一個的RGB像素信元，。盡管基本實施例包括用于可見圖像采集的RGB像素，但是其他實施例可以使用不同顏色的像素方案(例如，青色、品紅色和黃色)。

圖像傳感器1703還可以包括用于數(shù)字化來自圖像傳感器的信號的ADC電路和用于為像素陣列和ADC電路產(chǎn)生時鐘和控制信號的定時和控制電路。

平面板1702可以包括信號跡線，以將由ADC電路提供的數(shù)字信息傳送到連接器1701，以便由主計算系統(tǒng)的高端部件進行處理，例如圖像信號處理管線(例如集成在應(yīng)用處理器上)。

相機透鏡模塊1704集成在RGBZ圖像傳感器1703上方。相機透鏡模塊1704包含具有一個或多個透鏡，以將接收的光聚焦到圖像傳感器1703的系統(tǒng)。由于相機透鏡模塊對可見光的接收可能干擾圖像傳感器的飛行時間像素信元對IR光的接收，反過來，由于相機模塊對IR光的接收可能干擾圖像傳感器的RGB像素信元對可見光的接收，因此圖像傳感器的像素陣列和透鏡模塊1703中任一個或者兩者可以包含具有濾光器系統(tǒng)，該濾光器被布置為基本上阻擋將由RGB像素信元接收的IR光，并且基本上阻擋將由飛行時間像素信元接收的可見光。

由光圈1706下面的光源陣列1707組成的照明器1705也安裝在平面板1702上。光源陣列1707可以實現(xiàn)在安裝到平面板1701的半導(dǎo)體芯片上。光源驅(qū)動器聯(lián)接到光源陣列，以使其發(fā)射具有特定強度和經(jīng)調(diào)制的波形的光。

在一個實施例中，圖17的集成系統(tǒng)1700支持三種操作模式：1)2D模式；3)3D模式；和3)2D/3D模式。在2D模式的情況下，系統(tǒng)表現(xiàn)為傳統(tǒng)相機。因此，照明器1705被禁用，并且圖像傳感器用于通過其RGB像素信元接收可見光圖像。在3D模式的情況下，系統(tǒng)采集在照明器1705的視場中的對象的飛行時間深度信息。因此，啟用照明器1705并發(fā)射IR光(例如，以關(guān)-開-關(guān)...的序列)到對象上。IR光從對象反射、通過相機透鏡模塊1504被接收，并且由圖像傳感器的Z像素感測。在2D/3D模式的情況下，如上所述2D和3D模式同時有效。

圖18示出了諸如個人計算系統(tǒng)(例如，臺式機或膝上型計算機)或移動或手持計算系統(tǒng)(例如平板設(shè)備或智能電話)的示例性計算系統(tǒng)1800的示意圖。如圖18所示，基本計算系統(tǒng)可以包括設(shè)置在應(yīng)用處理器或多核處理器1850上的中央處理單元1801(其可以包括例如多個通用處理核)和主存儲器控制器1817、系統(tǒng)存儲器1802、顯示器1803(例如，觸摸屏、平板)、本地有線點對點鏈路(例如USB)接口1804、各種網(wǎng)絡(luò)I/O功能1805(例如以太網(wǎng)接口和/或蜂窩調(diào)制解調(diào)器子系統(tǒng))、無線局域網(wǎng)(例如，WiFi)接口1806、無線點對點鏈路(例如，藍牙)接口1807和全球定位系統(tǒng)接口1808、各種傳感器1809_1至1809_N、一個或多個相機1810、電池1811、電源管理控制單元1812、揚聲器和麥克風(fēng)1813和音頻編碼器/解碼器1814。

應(yīng)用處理器或多核處理器1850可以包括在其CPU 1801內(nèi)的一個或多個通用處理核1815、一個或多個圖形處理單元1816、主存儲器控制器1817、I/O控制功能1818和一個或多個圖像信號處理器管線1819。通用處理核1815通常執(zhí)行計算系統(tǒng)的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件。圖形處理單元1816通常執(zhí)行圖形密集功能，以例如產(chǎn)生呈現(xiàn)在顯示器1803上的圖形信息。存儲器控制功能1817與系統(tǒng)存儲器1802接口接合。圖像信號處理管線1819從相機接收圖像信息，且處理原始圖像信息以供下游使用。電源管理控制單元1812通常控制系統(tǒng)1800的電力消耗。

觸摸屏顯示器1803、通信接口1804-1807、GPS接口1808、傳感器1809、相機1810和揚聲器/麥克風(fēng)1813、編碼解碼器1814中的每一個相對于整個計算系統(tǒng)都可以被視為各種形式的I/O(輸入和/或輸出)，在適當時，整個計算系統(tǒng)還包括集成外圍設(shè)備(例如，一個或多個相機1810)。取決于實施方式，這些I/O部件中的各種I/O部件可以集成在應(yīng)用處理器/多核處理器1850上，或者可以位于晶片外或應(yīng)用處理器/多核處理器1850的封裝件之外。

在一個實施例中，一個或多個相機1810包括具有RGBZ單元信元的RGBZ圖像傳感器，在RGBZ單元信元中，可見光像素信元共享同一存儲電容器，和/或RGBZ單元信元包括如上關(guān)于圖4至圖16所討論的其它特征中的任何一個。應(yīng)用處理器或其他處理器的通用CPU核(或具有執(zhí)行程序代碼的指令執(zhí)行管線的其它功能塊)上執(zhí)行的應(yīng)用軟件、操作系統(tǒng)軟件、設(shè)備驅(qū)動軟件和/或固件可以將命令引導(dǎo)至相機系統(tǒng)并可以從相機系統(tǒng)接收圖像數(shù)據(jù)。

在命令的情況下，命令可以包括進入或退出如上討論的2D、3D或2D/3D系統(tǒng)狀態(tài)中的任一個。

本發(fā)明的實施例可以包括如上所述的各種過程。所述過程可以以機器可執(zhí)行指令體現(xiàn)。指令可以用于使通用處理器或?qū)Ｓ锰幚砥鲌?zhí)行某些過程。替代地，這些過程可以由包含用于執(zhí)行過程的硬連線邏輯的特定硬件部件或者由編程的計算機部件和定制硬件部件的任何組合來執(zhí)行。

本發(fā)明的要素還可以被提供為用于存儲機器可執(zhí)行指令的機器可讀介質(zhì)。機器可讀介質(zhì)可以包括但不限于，軟盤、光盤、CD-ROM和磁光盤、FLASH存儲器、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、磁卡或光卡、傳播介質(zhì)或其他類型的適合于存儲電子指令的介質(zhì)/機器可讀介質(zhì)。例如，本發(fā)明可以作為計算機程序被下載，該計算機程序可以通過以載波或其他傳播體現(xiàn)的數(shù)據(jù)信號經(jīng)由通信鏈路(例如，調(diào)制解調(diào)器或網(wǎng)絡(luò)連接)從遠程計算機(例如，服務(wù)器)傳送到請求計算機(例如，客戶端)。

在前述說明書中，參照本發(fā)明的具體示例性實施例已經(jīng)描述了本發(fā)明。然而，顯而易見的是，在不脫離如所附權(quán)利要求中闡述的本發(fā)明的更廣泛的精神和范圍的情況下，可以對其進行各種修改和改變。因此，說明書和附圖被認為是說明性的而非限制性的。