[发明专利]时间分辨传感器，三维成像系统和分辨时间的方法

权利要求书

1.一种时间分辨传感器，包括：

至少一个单光子雪崩二极管，每一个单光子雪崩二极管响应于现用光闸信号而基于探测到一个或多个光子入射在所述单光子雪崩二极管上来产生输出信号，所述一个或多个光子是从物体反射；

逻辑电路，耦合到所述至少一个单光子雪崩二极管的所述输出信号，所述逻辑电路产生第一使能信号及第二使能信号，所述第一使能信号响应于所述现用光闸信号的开始而为现用且响应于所述至少一个单光子雪崩二极管的所述输出信号而为非现用，且所述第二使能信号响应于所述至少一个单光子雪崩二极管的所述输出信号而为再现用中且响应于所述现用光闸信号的结束而为非现用；以及

差分时间到电荷转换器电路，耦合到所述第一使能信号及所述第二使能信号，所述差分时间到电荷转换器电路包括：

电容器器件，具有第一端子及第二端子，所述第二端子耦合到地电压；

第一开关器件，具有第一端子、第二端子及第三端子，所述第一开关器件的所述第一端子耦合到所述电容器器件的所述第一端子，所述第一开关器件的所述第二端子耦合到第一浮置扩散，且所述第一开关器件的所述第三端子耦合到所述第一使能信号，所述第一开关器件响应于所述第一使能信号来将所述电容器器件上的第一电荷转移到所述第一浮置扩散；

第二开关器件，具有第一端子、第二端子及第三端子，所述第二开关器件的所述第一端子耦合到所述电容器器件的所述第一端子，所述第二开关器件的所述第二端子耦合到第二浮置扩散，且所述第二开关器件的所述第三端子耦合到所述第二使能信号，所述第二开关器件响应于所述第二使能信号来将所述电容器器件上的剩余电荷转移到所述第二浮置扩散；以及

输出电路，输出第一电压及第二电压，所述第一电压是基于所述第一浮置扩散上的所述第一电荷，所述第二电压是基于所述第二浮置扩散上的所述剩余电荷，所述第一电压对所述第一电压和所述第二电压的和

的第一比率与所探测的所述一个或多个光子的飞行时间成比例，且所述第二电压对所述第一电压和所述第二电压的所述和的第二比率与所探测的所述一个或多个光子的所述飞行时间成比例。

2.根据权利要求1所述的时间分辨传感器，还包括依据斜坡函数改变的驱动信号，所述驱动信号响应于从中探测到所述一个或多个光子的光脉冲的开始时间而开始改变直到所述现用光闸信号结束，如果所述第一使能信号现用，则所述驱动信号连接到所述第一开关器件的所述第三端子，且如果所述第二使能信号现用，则所述驱动信号连接到所述第二开关器件的所述第三端子。

3.根据权利要求2所述的时间分辨传感器，其中所述第一电压对所述第一电压和所述第二电压的所述和的所述第一比率还与所述一个或多个光子的所述飞行时间减去延迟时间成比例，且所述第二电压对所述第一电压和所述第二电压的所述和的所述第二比率还与所述一个或多个光子的所述飞行时间减去延迟时间成比例，所述延迟时间包括所述光脉冲的传输时间的开始到所述驱动信号开始改变的时间之间的时间。

4.根据权利要求3所述的时间分辨传感器，其中所述电容器器件包括电容器。

5.根据权利要求3所述的时间分辨传感器，其中所述电容器器件包括钉扎光电二极管。

6.根据权利要求5所述的时间分辨传感器，其中所述第一开关器件及所述第二开关器件包括晶体管。

7.根据权利要求6所述的时间分辨传感器，其中所述时间分辨传感器构成三维成像系统的一部分。