[实用新型]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，包括电场生成栅极、光传感器及传输电路；

所述传输电路与所述光传感器的下端连接，用于接收所述光传感器产生的电荷；

所述电场生成栅极覆盖所述光传感器的上端，用于在加负压时制造一个恒定的电场，以协助所述电荷传输至所述传输电路。

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，所述电场生成栅极完全覆盖所述光传感器的上端的顶边。

3.如权利要求1所述的TOF图像传感器像素结构，其特征在于，所述电场生成栅极的长度大于或等于所述光传感器的长度，其宽度范围为0.2-1.2um。

4.如权利要求1所述的TOF图像传感器像素结构，其特征在于，所述电场生成栅极的宽度为0.6um。

5.如权利要求1所述的TOF图像传感器像素结构，其特征在于，所述光传感器中包括至少两个掺杂浓度不同的感光区域，使得所述光传感器自身能够形成电位差，以进一步协助所述电荷传输至所述传输电路。

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，所述光传感器中包括第一感光区域和第二感光区域，其中，所述第一感光区域的掺杂浓度低于所述第二感光区域；

所述电场生成栅极覆盖所述第一感光区域；

所述传输电路连接所述第二感光区域。

7.如权利要求6所述的TOF图像传感器像素结构，其特征在于，所述第一感光区域与所述第二感光区域均掺杂为N型硅半导体材料；

所述第一感光区域位于所述光传感器的上端，所述第二感光区域位于所述光传感器的下端，且均为中轴对称结构。

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

所述光传感器的下端的形状为倒梯形，且所述光传感器的整体形状呈U形；

所述传输电路连接在所述倒梯形的短底边上。

9.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。

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，所述传输电路中包括传输晶体管、存储电容及输出电路；

所述输出电路包括转移晶体管、双转换增益控制晶体管、源极跟随晶体管及行选择晶体管。

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的下端，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。