[发明专利]具有HDR模式的TOF像素电路及测距系统

权利要求书

1.一种具有HDR模式的TOF像素电路，其特征在于，所述TOF像素电路包括：

感光控制单元，包括光电二极管及传输晶体管，所述光电二极管用于累积光电效应产生的电荷以响应入射光；所述传输晶体管为两个，分别连接到所述光电二极管，用于在曝光时根据传输控制信号分别将所述光电二极管产生的电荷转移输出；

控制晶体管，连接到所述光电二极管和所述传输晶体管的连接点，另一端连接到第一电压源，其栅极连接控制信号，其中，曝光过程中，所述控制晶体管的工作区域包括亚阈值区域，用于控制所述光电二极管在曝光过程的满阱电荷量以实现HDR性能；

第一读取电路和第二读取电路，分别连接到所述感光控制单元，所述第一读取电路及第二读取电路分别包括：

复位晶体管，连接于第二电压源和浮动扩散点之间，根据复位控制信号重置所述浮动扩散点电压；

信号存储控制单元，包括信号存储控制晶体管和电容，用于将所述光电二极管曝光后光电效应产生的电荷进行存储；

第一输出单元，所述第一输出单元连接到所述浮动扩散点，用于对所述浮动扩散点的电压信号放大并输出至列线；

其中，所述第一读取电路和第二读取电路为对称电路，且共享所述感光控制单元；所述第一读取电路和第二读取电路分别通过一个所述传输晶体管连接到所述光电二极管。

2.根据权利要求1所述的具有HDR模式的TOF像素电路，其特征在于，所述信号存储控制单元包括一个信号存储控制晶体管和一个电容，所述信号存储控制晶体管连接在所述浮动扩散点和所述电容之间，所述电容另一端连接到指定电压。

3.根据权利要求1所述的具有HDR模式的TOF像素电路，其特征在于，所述信号存储控制单元包括两个信号存储控制晶体管和一个电容，第一信号存储控制晶体管连接在所述感光控制单元的输出端和第二信号存储控制晶体管之间；所述第二信号存储控制晶体管连接到所述浮动扩散点；所述电容一端连接到所述第一信号存储控制晶体管和所述第二信号存储控制晶体管的连接点，另一端连接到指定电压。

4.根据权利要求1所述的具有HDR模式的TOF像素电路，其特征在于，所述信号存储控制单元包括两个信号存储控制晶体管和一个电容，第一信号存储控制晶体管连接在所述感光控制单元的输出端和所述电容之间，所述电容另一端连接到指定电压；第二信号存储控制晶体管连接在所述感光控制单元的输出端和所述浮动扩散点之间。

5.根据权利要求1所述的具有HDR模式的TOF像素电路，其特征在于，所述第一输出单元包括源极跟随晶体管和行选择晶体管，所述源极跟随晶体管的栅极连接到所述浮动扩散点，其漏极连接到第三电压源；其源极输出端通过所述行选择晶体管连接至列线。

6.根据权利要求1，2，3，4或5所述的具有HDR模式的TOF像素电路，其特征在于，所述第一读取电路及第二读取电路分别包括全局曝光传输单元，连接在所述第一输出单元的源极跟随晶体管源极输出端和列线之间，用于在全局曝光模式中对信号进行存储、读取和输出。

7.根据权利要求6所述的具有HDR模式的TOF像素电路，其特征在于，所述全局曝光传输单元包括全局曝光存储单元和第二输出单元。

8.根据权利要求7所述的具有HDR模式的TOF像素电路，其特征在于，所述全局曝光存储单元包括第一全局曝光传输控制晶体管、图像信号存储电容、第二全局曝光传输控制晶体管及复位信号存储电容，所述第一全局曝光传输控制晶体管连接到所述第一输出单元的源极跟随晶体管的源极输出端和所述第二全局曝光传输控制晶体管之间；所述第二全局曝光传输控制晶体管连接到所述第二输出单元；所述图像信号存储电容一端连接到所述第一全局曝光传输控制晶体管和所述第二全局曝光传输控制晶体管的连接点，另一端连接地端；所述复位信号存储电容一端连接到所述第二全局曝光传输控制晶体管和所述第二输出单元的连接点，另一端连接地端。