[发明专利]图像传感器的像素和直接飞行时间范围测量的方法及系统

权利要求书

1.一种在图像传感器中的像素，所述像素包括：

光电二极管单元，具有至少一个光电二极管，所述至少一个光电二极管将所接收的光亮转换成电信号，其中所述至少一个光电二极管具有转换增益，所述转换增益满足阈值；

放大器单元，与所述光电二极管单元串联连接，以放大所述电信号并响应于所述放大而产生中间输出；以及

时间-电荷转换器单元，耦合到所述放大器单元且从所述放大器单元接收所述中间输出，其中所述时间-电荷转换器包括：

存储模拟电荷的装置，以及

控制电路，耦合到所述装置，其中所述控制电路执行包括以下的操作：

启动所述模拟电荷的第一部分从所述装置的转移，

响应于在预定义时间间隔内接收到所述中间输出而终止所述转移，以及

基于所转移的所述模拟电荷的所述第一部分而产生所述像素的第一像素专有输出。

2.根据权利要求1所述的像素，其中所述光电二极管单元、所述放大器单元及所述时间-电荷转换器单元中的每一者包括互补金属氧化物半导体部分。

3.根据权利要求1所述的像素，其中所述光电二极管单元包括：

第一光电二极管，接收所述光亮且响应于所述光亮而产生所述电信号，其中所述第一光电二极管具有满足所述阈值的所述转换增益；以及

第二光电二极管，与所述第一光电二极管并联连接，其中所述第二光电二极管不被暴露于所述光亮，且基于所探测到的暗度的水平而产生参考信号。

4.根据权利要求3所述的像素，其中所述放大器单元包括：

感测放大器，与所述第一光电二极管及所述第二光电二极管串联连接，以在相对于所述参考信号感测所述电信号时放大所述电信号，其中所述感测放大器在响应于所接收到的控制信号而放大所述电信号时产生所述中间输出。

5.根据权利要求4所述的像素，其中所述感测放大器是电流感测放大器。

6.根据权利要求1所述的像素，其中所述装置是以下中的一者：

针扎光电二极管；

光电门；以及

电容器。

7.根据权利要求1所述的像素，其中所述控制电路包括输出端子，且其中所述控制电路还执行包括以下的操作：

接收模拟调制信号；

还接收外部输入；

响应于所述外部输入且基于由所述模拟调制信号提供的调制来通过所述输出端子转移所述模拟电荷的所述第一部分作为所述第一像素专有输出；以及

响应于所述外部输入而通过所述输出端子转移所述模拟电荷的第二部分作为第二像素专有输出，其中所述第二部分等于在转移所述第一部分之后所述模拟电荷的剩余电荷。

8.根据权利要求7所述的像素，其中所述控制电路还包括第一节点及第二节点，且其中所述控制电路还执行包括以下的操作：

将所述模拟电荷的所述第一部分从所述装置转移到所述第一节点、从所述第一节点转移到所述第二节点、以及从所述第二节点转移到所述输出端子作为所述第一像素专有输出；以及

将所述模拟电荷的所述第二部分从所述装置转移到所述第一节点、从所述第一节点转移到所述第二节点、以及从所述第二节点转移到所述输出端子作为所述第二像素专有输出。

9.根据权利要求1所述的像素，其中所述阈值为至少每光电子400μV。