一种可抑制背景光的TOF图像传感器像素结构制造技术

一种可抑制背景光的TOF图像传感器像素结构，由光电二极管PD、传输开关TG、反馈开关FBG、复位开关rst，MOS管电容C、压控电流源和电荷积分放大电路组成；PD负极通过传输开关TG与电荷积分放大电路相连，通过反馈开关FBG与MOS电容C和压控电流源的控制电压Vctr相连；压控电流源的输出电流Ibias直接流入PD的负极；MOS管电容C的栅极通过复位开关rst与地相连，源极和漏极短接并直接连接到地；该结构能解决强背景光使TOF像素饱和，测量精度下降的问题，以及传统背景光抑制方案使像素尺寸显著增大，使传感器分辨率受限的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种可抑制背景光的TOF图像传感器像素结构
本专利技术涉及模拟集成电路设计领域，尤其涉及一种可抑制背景光的TOF图像传感器像素结构。
技术介绍
三维图像传感器能够感知物体的深度信息，帮助人们获取现实世界中更加复杂的事物关系，适应了工业自动化、机器视觉、姿态检测等应用的需求，具有广泛的应用前景。基于飞行时间（Time-of-Flight,TOF）的三维成像技术相对于其他的三维成像技术而言不受到几何形状、尺寸的约束，不需要复杂的数据处理过程，得以广泛应用。在TOF图像传感器中，背景光产生的电荷对测量距离信息没有帮助，但是却占据了大量的满阱容量，使像素饱和、测量精度下降。传统的一种背景光抑制方案如图1，由MIM电容C1、C2，光电二极管PD以及开关切换模块组成，在C1和C2上轮流进行电荷积分，并通过两个电容的积分电压相减，除去共模的背景光电荷，保留差模的信号电荷。该方案能实现高达150klx的背景光抑制，但是需要大尺寸的MIM电容积分背景光电荷，增加了像素面积，减小了传感器的分辨率。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可抑制背景光的TOF图像传感器像素结构，其特征在于：由光电二极管PD、传输开关TG、反馈开关FBG、复位开关rst、MOS管电容C、压控电流源和电荷积分放大电路组成；PD负极通过传输开关TG与电荷积分放大电路相连，通过反馈开关FBG与MOS电容C和压控电流源的控制电压Vctr相连；压控电流源的输出电流Ibias直接流入PD的负极；MOS管电容C的栅极通过复位开关rst与地相连，源极和漏极短接并直接连接到地；/n压控电流源具有以下特征：1.当电压控制端的电压Vctr很小时，输出电流Ibias很大，大于背景光在光电二极管产生的电流Iback；2.Ibias会随着Vctr的升高而减小；3.V...

【技术特征摘要】
1.一种可抑制背景光的TOF图像传感器像素结构，其特征在于：由光电二极管PD、传输开关TG、反馈开关FBG、复位开关rst、MOS管电容C、压控电流源和电荷积分放大电路组成；PD负极通过传输开关TG与电荷积分放大电路相连，通过反馈开关FBG与MOS电容C和压控电流源的控制电压Vctr相连；压控电流源的输出电流Ibias直接流入PD的负极；MOS管电容C的栅极通过复位开关rst与地相连，源极和漏极短接并直接连接到地；
压控电流源具有以下特征：1.当电压控制端的电压Vctr很小时，输出电流Ibias很大，大于背景光在光电二极管产生的电流Iback；2.Ibias会随着Vctr的升高而减小；3.Vctr稳定不变时，Ibias也稳定不变。


2.根据权利要求1所述的一种可抑制背景光的TOF图像传感器像素结构，其特征在于：近红外光源采用方波调制，方波占空比为P，P小于50%；该结构的工作过程可以分为复位、背景光电流检测与建立、电流积分、背景光电流稳定四个阶段；在复位阶段，复位开关rst导通，传输开关TG、反馈开关FBG均关断，调制脉冲处于低电平，调制光源不发射调制光，Vctr被置低，压控电流源的输出Ibias很大；在背景光电流的检测与建立阶段，反馈开关FB导通，复位开关rst关断，调制脉冲仍处于低电平，调制光源不发射调制光，此时流过光电二极管PD的电流即为背景光电流Iback，由于此时的Ibias大于背景光电流Iback，根据基尔霍夫电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐江涛，林鹏，查万斌，聂凯明，高志远，
申请(专利权)人：天津大学青岛海洋技术研究院，
类型：发明
国别省市：山东;37