[发明专利]TOF图像传感器像素结构及测距系统

权利要求书

1.一种TOF图像传感器像素结构，其特征在于，包括光传感器及传输电路；

所述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所述第三感光区域连接的所述传输电路。

2.如权利要求1所述的TOF图像传感器像素结构，其特征在于，所述光传感器的下端的形状包括一倒梯形，且所述光传感器的整体形状呈U形。

3.如权利要求1或2所述的TOF图像传感器像素结构，其特征在于，所述光传感器为中轴对称结构；

所述第一感光区域位于所述光传感器的上端，包括至少两个感光部，所述至少两个感光部以所述中轴对称设置，且相邻的两个感光部之间设有开口区；

所述第二感光区域和所述第三感光区域均位于所述光传感器的下端，且所述第三感光区域位于所述下端的底部，其中，第三感光区域的掺杂浓度高于所述第二感光区域的掺杂浓度；

所述第三感光区域为中轴对称结构。

4.如权利要求3所述的TOF图像传感器像素结构，其特征在于，所述至少两个感光部的数量为3个，所述开口区的数量为2个。

5.如权利要求4所述的TOF图像传感器像素结构，其特征在于，所述开口区为矩形，其宽度范围为0.2-0.8um。

6.如权利要求5所述的TOF图像传感器像素结构，其特征在于，所述开口区的宽度为0.4um。

7.如权利要求3所述的TOF图像传感器像素结构，其特征在于，所述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所述第一感光区域，以及对所述完整的U形光传感器下端的底部进行掺杂材料增加处理以形成所述第三感光区域而得到。

8.如权利要求7所述的TOF图像传感器像素结构，其特征在于，所述图案化处理包括对所述完整的U形光传感器上端进行打洞处理以形成填充区，并在所述填充区内填充P型材料以形所述开口区；

所述掺杂材料增加处理包括对所述完整的U形光传感器下端的底部增加N型材料浓度。

9.如权利要求3所述的TOF图像传感器像素结构，其特征在于，所述开口区的形状包括以下至少一种：

矩形或上下一样的形状；

倒梯形、倒三角形、倒半圆形或从上到下变小的形状。

10.如权利要求1所述的TOF图像传感器像素结构，其特征在于，所述光传感器与所述传输电路构成完整的TOF像素电路；

所述完整的TOF像素电路包括2T像素电路、3T像素电路、4T像素电路及5T像素电路中的一种。

11.如权利要求1所述的TOF图像传感器像素结构，其特征在于，所述传输电路中包括第一读取控制模块和第二读取控制模块；

所述第一读取控制模块和所述第二读取控制模块均与所述光传感器相连，均用于根据所述电荷进行读取控制。

12.如权利要求11所述的TOF图像传感器像素结构，其特征在于，还包括电荷平衡单元；

所述电荷平衡单元与所述第一读取控制模块的第一浮动扩散节点和所述第二读取控制模块的第二浮动扩散节点相连，用于在重置后平衡所述第一浮动扩散节点和所述第二浮动扩散节点的电荷。

13.如权利要求1所述的TOF图像传感器像素结构，其特征在于，还包括抗溢出晶体管；

所述抗溢出晶体管的第一端耦接至电压源，所述抗溢出晶体管的第二端连接至所述光传感器，以用于在调制光未打开时移除所述光传感器因背景光所产生的电荷。

14.一种测距系统，其特征在于，包括：

图像传感器，所述图像传感器包括多个排成行和列的像素阵列，每个像素包括如权利要求1-13中任一项所述的TOF图像传感器像素结构；

控制信号处理单元，用于控制系统工作过程并处理所述像素阵列获取的图像数据；

可调制光源，用于接收调制信号后产生调制光信号，并将接收到的调制信号反馈至所述像素阵列。