[发明专利]电流辅助光子解调型像素单元、背照式图像传感器芯片、成像系统、形成方法和测算方法

权利要求书

1.一种电流辅助光子解调型像素单元，其特征在于，所述电流辅助光子解调型像素单元包括：

衬底；

光电探测器，其包括：

光电二极管，其设置于所述衬底内，其用以响应于入射在所述光电探测器上的反射光而累积电荷；

第一电压信号输出模块，其用于将累积在所述光电二极管的电荷转化为电压信号，其包括第一开关，所述第一开关的控制端接收控制信号，所述第一开关的输入端连接所述光电二极管，所述第一开关的输出端在所述第一开关的控制端接收到所述控制信号时输出第一电压信号；以及

第二电压信号输出模块，其用于将累积在所述光电二极管的电荷转化为电压信号，其包括第二开关，所述第二开关的控制端接收控制信号，所述第二开关的输入端连接所述光电二极管，所述第二开关的输出端在所述第二开关的控制端接收到所述控制信号时输出第二电压信号；

其中，设置发送到所述第一开关的控制信号与调制光的相位相同，设置发送到所述第二开关的控制信号与发送到所述第一开关的控制信号的相位互补，发射所述调制光至待测物体，当采用二抽头二相位法进行测量时，所述像素单元的光电二极管在接收到所述待测物体反射回来的反射光后，获取第一电压信号模块输出的电压为所述反射光在相位为0°时的所述第一电压信号输出模块输出的第一电压信号PS0，获取所述第二电压信号模块输出的电压为所述反射光在相位为180°时的所述第二电压信号输出模块输出的第二电压信号PS1；

根据公式：计算得出所述调制光的飞行时间，其中，T_on为所述调制光在一个周期内电平为高的时间。

2.如权利要求1所述的电流辅助光子解调型像素单元，其特征在于，当采用二抽头四相位法进行测量时，所述像素单元的光电二极管再次接收到所述反射光后，获取所述第一电压信号模块输出的电压为所述反射光在相位为90°时的所述第一电压信号输出模块输出的第一电压信号PS2，获取所述第二电压信号模块输出的电压为所述调制光的反射光在相位为270°时的所述第二电压信号输出模块输出的第二电压信号PS3；

根据公式：计算得出所述调制光的飞行时间，其中，T_tof为所述调频光往返时间，T_pluse为所述调制光信号的周期。

3.如权利要求1所述的电流辅助光子解调型像素单元，其特征在于，

所述衬底包括第一区域和第二区域；

所述光电二极管包括感光面，所述感光面设置于所述衬底的第一区域的中心位置；

所述第一电压信号输出模块的第一开关包括：第一电极，其用于接收所述控制信号，其连接所述第一开关的控制端；第一加速区，其用于在接收到所述控制信号后加速所述衬底内的电荷流动，其设置于所述衬底的第二区域内并且设置于所述光电二极管的一侧，其连接所述第一开关的输入端；第一收集区，其用于接收并保存所述第一加速区传输过来的所述光电二极管累积的电荷，其设置于所述第一加速区远离光电二极管一侧；第三电极，其用于输出所述光电二极管累积的电荷，其连接所述第一收集区以及第一开关的输出端；

所述第二电压信号输出模块的第二开关包括：第二电极，其用于接收所述控制信号，其连接所述第二开关的控制端；第二加速区，其用于在接收到所述控制信号后加速所述衬底内的电荷流动，其设置于所述衬底的第二区域内并且对称所述第一加速区设置于所述光电二极管的一侧，其连接所述第二开关的输入端；第二收集区，其用于接收并保存所述第二加速区传输过来的所述光电二极管累积的电荷，其对称所述第一收集区设置于所述第二加速区远离所述光电二极管一侧；第四电极，其用于输出所述光电二极管累积的电荷，其连接第二收集区以及第二开关的输出端；

其中，所述控制信号为输入电压，当第一电极接收到的输入电压值与第二电极接收到的输入电压值存在电压差时，则第一加速区与第二加速区之间形成电场以使光电二极管累积的电荷转移至第一收集区或者第二收集区进行保存。