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CN110703226A - 像素电路、飞行时间传感器及其测距方法 - Google Patents

像素电路、飞行时间传感器及其测距方法 Download PDF

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CN110703226A
CN110703226A CN201910950229.4A CN201910950229A CN110703226A CN 110703226 A CN110703226 A CN 110703226A CN 201910950229 A CN201910950229 A CN 201910950229A CN 110703226 A CN110703226 A CN 110703226A
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CN
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charges
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CN201910950229.4A
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黄勇亮
梅健
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Ruyu Intelligent Technology (suzhou) Co Ltd
Original Assignee
Ruyu Intelligent Technology (suzhou) Co Ltd
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Abstract

一种像素电路、飞行时间传感器及其测距方法,所述像素电路包括:光电转换模块,用于接收光信号,并将光信号转换为与光能量对应的一定数量的电荷;电荷存储模块,与所述光电转换模块电连接,用于响应于第一控制信号,对所述光电转换模块产生的至少部分电荷进行存储;旁路泄放模块,一端电连接至所述光电转换模块,另一端接地,所述旁路泄放模块用于响应于第二控制信号,在所述电荷存储模块进行电荷存储的同时,泄放所述光电转换模块产生的部分电荷。所述像素电路的检测准确性提高。

Description

像素电路、飞行时间传感器及其测距方法
技术领域
本发明涉及传感技术领域,尤其涉及一种像素电路、飞行时间传感器及其测距方法。
背景技术
飞行时间法(Time Of Flight,TOF)通过测量仪器发出的脉冲信号从发射到接收的时间间隔或激光往返被测物体一次所产生的相位来实现对被测物体的三维结构或三维轮廓的测量。TOF测量仪器可同时获得灰度图像和距离图像,广泛应用在体感控制、行为分析、监控、自动驾驶、人工智能、机器视觉和自动3D建模等诸多领域。
飞行时间(TOF)传感器一般包括:光源模块和感光模块;所述光源模块用于发射特定波段和频率的脉冲检测光,所述检测光在被测物体的表面发生反射,反射光被所述感光模块所接收;所述感光模块根据发射光波和接收光波之间的时间差或者相位差计算出被测物体的距离信息。
所述感光模块包括有多个像素组成的像素阵列,反射光由所述像素阵列内的像素单元接收,各个像素单元通过像素电路将光信号转换为电信号。因此,像素电路将光信号转变为电信号的转变效率对距离检测的准确性有重要的影响。
现有的飞行时间传感器在环境光过强时,单个像素内光电转换产生的电荷量超过存储电荷的存储能力,从而造成像素点过曝。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,提供一种像素电路、飞行时间传感器及其测距方法,提高飞行时间传感器的性能。
为了解决上述问题,本发明的技术方案提供了一种像素电路包括:光电转换模块,用于接收光信号,并将光信号转换为与光能量对应的一定数量的电荷;电荷存储模块,与所述光电转换模块电连接,用于响应于第一控制信号,对所述光电转换模块产生的至少部分电荷进行存储;旁路泄放模块,一端电连接至所述光电转换模块,另一端接地,所述旁路泄放模块用于响应于第二控制信号,在所述电荷存储模块进行电荷存储的同时,泄放所述光电转换模块产生的部分电荷。
可选的,所述电荷存储模块包括至少三个存储单元,用于分别对光电转换模块产生的至少部分电荷进行存储;各存储单元分别包括一存储开关及一电容器,所述电容器通过所述存储开关电连接至所述光电转换模块,所述存储开关响应于第一控制信号;当所述存储开关开启时,对应的存储单元进行电荷存储。
可选的,所述旁路泄放模块包括一泄放开关,当所述泄放开关开启时,所述旁路泄放模块进行电荷泄放,泄放所述光电转换模块产生的部分电荷。
可选的,所述旁路泄放模块还用于响应于第三控制信号,在所述电荷存储模块停止电荷存储时,泄放所述光电转换模块产生的全部无效电荷。
可选的,还包括:无效电荷泄放模块,一端电连接至所述光电转换模块,另一端接地,所述无效电荷泄放模块用于响应于第三控制信号,在所述电荷存储模块停止电荷存储时,泄放所述光电转换模块产生的无效电荷。(跟上一条重复)
可选的,第二控制信号控制下的所述旁路泄放模块的泄放电流小于所述第三控制信号控制下泄放无效电荷时的泄放电流。
本发明的技术方案还提供一种飞行时间传感器,包括:光源模块,用于发出检测光;像素阵列,包括若干如前述的像素电路;控制器,与所述像素阵列连接,用于产生控制所述像素电路的控制信号。
本发明的技术方案还提供一种飞行时间测距方法,包括:向待测物体发射检测光;接收经待测物体反射的反射光信号;将所述反射光信号转换为与光能量对应的一定数量的电荷;对至少部分数量的所述电荷进行存储;当达到设定的泄放条件时,在对所述电荷进行存储的同时,泄放部分数量的电荷;以存储的所述电荷所产生的电信号作为有效检测信号,获得检测距离。
可选的,所述泄放条件包括环境光强大于预设值或者当前的检测帧为设定的帧次。
可选的,还包括:在停止对电荷进行存储时,将转换产生的电荷全部泄放。
本发明的像素电路能够在对光电荷进行存储的过程中,对其中部分电荷进行泄放,避免存储过程中产生过曝问题,提高获取的检测信号的准确性,进而提高采用该像素电路的飞行时间传感器的检测准确性。
附图说明
图1为本发明一具体实施方式的像素电路的结构示意图;
图2为本发明一具体实施方式的像素电路的结构示意图;
图3为本发明一具体实施方式的飞行时间传感器的结构示意图;
图4为本发明一具体实施方式的飞行时间传感器的测距方法的流程示意图;
图5a为本发明一具体实施方式的电荷存储及发光时序示意图;
图5b为本发明一具体实施方式的电荷存储及发光时序示意图。
具体实施方式
如背景技术中所述,现有技术的飞行时间传感器在环境光过强时,单个像素内光电转换产生的电荷量超过存储电荷的存储能力,从而造成像素点过曝。
发明人研究发现,在进行距离检测过程中,检测的准确性由获取的有效电性号的准确性相关。通过将反射光转换成的电荷进行存储累计,获得有效的检测信号。在环境光较弱的情况下,传感器接收到的光信号产生的电荷均能够被存储,转换为有效检测信号;而在环境光较强的情况下,传感器接收到的光信号产生的电荷量超过存储器件的存储能力,因为无法被完全存储,导致产生过曝问题,影响检测准确性。
请参考图1,为本发明一具体实施方式的像素电路的结构示意图。
所述像素电路包括:光电转换模块110、电荷存储模块120以及旁路泄放模块130。
所述光电转换模块110,用于接收光信号,并将光信号转换为与光能量对应的一定数量的电荷。在进行飞行时间距离检测过程中,所述光电转换模块110接收到的光信号包括环境光以及脉冲检测光被物体反射后的脉冲反射光。
所述光电转换模块110至少包括光电二极管,以及其他辅助电路。所述光电二极管能够将光信号转换为电信号,具体的,产生与光能量对应的一定数量的电荷,通常电荷量与光能量成正比,转换比例与所述光电装换模块110的转换效率相关。在图1中,以所述光电二极管D1代表所述光电装换模块110。所述光电二极管D1的负极连接至电源VDD。
所述电荷存储模块120,与所述光电转换模块110电连接,用于响应于第一控制信号,对所述光电转换模块110产生的至少部分电荷进行存储。具体的,所述电荷存储模块120电连接至所述光电二极管D1的正极,当所述光电转换模块110在光照下产生电荷,电荷通过所述电荷存储模块120与所述光电转换模块110之间的通路,转移至所述电荷存储模块120。所述电荷存储模块120,用于对电荷进行存储,存储的电荷量产生的信号作为检测信号。
该具体实施方式中,所述电荷存储模块120包括三个存储单元,分别为存储单元121、存储单元122以及存储单元123。各存储单元分别包括一存储开关及一电容器,所述电容器通过所述存储开关电连接至所述光电转换模块110。所述存储单元121包括存储开关G1以及电容器C1,所述存储单元122包括存储开关G2以及电容器C2,所述存储单元123包括存储开关G3以及电容器C3。在其他具体实施方式中,所述电荷存储模块120以及各存储单元还可以包括其他辅助电路。在其他具体实施方式中,所述电荷存储模块120还可以包括三个以上的电荷存储单元。
所述存储开关响应于第一控制信号;当所述存储开关开启时,对应的存储单元进行电荷存储。例如,当所述存储开关G1受第一控制信号控制导通时,所述电容C1连接至所述光电转换模块110,所述光电转换模块110产生的电荷向所述电容C1转移,对所述电容C1进行充电,从而实现所述存储单元121对电荷的存储。通过第一控制信号,分别制控制所述存储开关G1、G2以及G3的导通状态,可以分别控制各存储单元进行电荷存储的时序及存储时间。所述存储开关至少包括三极管、晶闸管或MOS管等具有开关特性的元件,还可以包括其他辅助电路。
在一个具体实施方式中,所述第一存储单元121用于存储所述光电转换模块110仅接收到环境光而产生的电荷;所述第二存储单元122用于存储第一阶段所述光电转换模块110接收到被测物体对检测光反射后的脉冲反射光以及环境光所产生的电荷;所述第二存储单元122用于存储第二阶段所述光电转换模块110接收到被测物体对检测光反射后的脉冲反射光以及环境光所产生的电荷。
所述电荷存储模块120的电荷存储能力有限,当所述光电转换模块110产生的电荷量过大时,产生的电荷无法被所述电荷存储模块120全部存储,因此,会使得产生的检测信号无法准确反映所述光电转换模块110接收到的光能量。例如,当光能量为Q1时,产生的电荷量,达到电荷存储模块120的存储上限;那么当光能量超过Q1时,所述电荷存储模块120所存储的电荷量与光能量为Q1时产生的电荷量相同,无法反应出光能量的变化。
特别是对于第二存储单元122以及第三存储单元123,由于所述第二存储单元122以及第三存储单元123所存储的电荷由环境光和脉冲反射光产生,在环境光变化不大的情况下,检测光的光能量主要体现在第二存储单元122以及第三存储单元123存储的电荷量。由于在进行距离检测时,主要通过反射光飞行时间进行测距;
在一个具体实施方式中,距离的计算公式如下,
Figure BDA0002225546380000051
其中,G3、G2和G1分别为第三存储单元123、第二存储单元122和第三存储单元121所接收到电荷量。
而如果环境光强较大的情况下,在存储时间内,所述第二存储单元122以及第三存储单元123可能无法将脉冲反射光所产生的电荷完全存储,从而使得G2和G3不准确,因而产生过曝的问题,使得检测信号不准确。
为了解决过曝的问题,本发明的具体实施方式的像素电路还包括所述旁路泄放模块130。所述旁路泄放模块130一端电连接至所述光电转换模块110,另一端接地,所述旁路泄放模块130用于响应于第二控制信号,在所述电荷存储模块120进行电荷存储的同时,泄放所述光电转换模块110产生的部分电荷。
当所述第二控制信号S2控制所述旁路泄放模块130在所述光电转换模块110与地之间建立导电通路时,所述光电转换模块110上积累的电荷一部分转移至所述电荷存储模块120进行存储时,还有一部分电荷会通过所述旁路泄放模块130泄放至地端,从而避免转移至电荷存储模块120的电荷量过大,而导致过曝问题。
在光电转换模块110上产生的部分被所述旁路泄放模块130泄放掉后,所述电荷存储模块120上存储的电荷量中,环境光以及脉冲反射光等比例减少,因此,根据检测距离的计算公式,不会对计算结果造成影响。但是由于,避免了过曝问题,可以使得电荷存储模块120内存储的电荷量所产生的检测信号更准确,因此,可以提高检测的准确性。
该具体实施方式中,所述旁路泄放模块130包括一泄放开关GB,当所述泄放开关GB开启时,所述旁路泄放模块130进行电荷泄放。所述泄放开关GB至少包括三极管、晶闸管或MOS管中的至少一种具有开关特性的元件或各元件组成的电路,还可以包括其他辅助电路。该具体实施方式中,所述泄放开关GB为一MOS晶体管。
所述旁路泄放模块130泄放的电荷量与所述电荷存储模块120存储的电荷量的比例,由所述旁路泄放模块130和所述电荷存储模块120的导通电流所决定。控制所述泄放的电流小于光信号转换产生的总的光电流。可以通过调整所述泄放开关GB尺寸,例如MOS管的宽长比,或者通过调整所述第二控制信号S2的电压来调整所述泄放开光GB的导通电流,从而实现对泄放电流的调整。
在一个具体实施方式中,所述存储模块120的各存储单元内的存储开关G1、G2和G3的导通电流相同。
所述存储开关G1、G2和G3以及泄放开关GB所响应的控制信号,可以由传感器的控制器所产生,依照一定的时钟顺序对所述存储开关G1、G2和G3以及泄放开关GB进行控制。
所述像素电路还包括一检测信号获取模块140,所述检测信号获取模块140用于获取所述电荷存储模块120内存储的电荷所产生的电信号。该具体实施方式中,所述检测信号获取模块140电连接至所述电荷存储模块120连接至各存储开关G1、G2、G3电连接至光电转换模块110的一端,用于获取各存储单元导通时的电容器上存储的电荷所产生的电压信号,通过一定的电路处理,获得检测信号。该具体实施方式中,所述检测信号获取模块140包括MOS管M1和MOS管M2,所述MOS管M1的栅极连接至所述电荷存储模块120,源极连接至电源VDD;所述MOS管M2的源极连接至所述MOS管M1的漏极,源极用于输出检测信号,栅极用于连接至控制信号RD。
由于环境光始终存在,所述光电转换模块110始终会产生电荷,这期间产生的是对测量无用的无效电荷。而在所述电荷存储模块120未进行电荷存储时,所述光电转换模块110产生的无效电荷会进行累积,一旦所述电荷存储模块120的存储开关开启,所述光电转换模块110上累积的电荷会产生一个瞬间电流,影响到电荷存储模块120存储电荷的准确性。
该具体实施方式中,所述像素电路的旁路泄放模块130还响应于第三控制信号S3,在所述电荷存储模块120停止电荷存储时,泄放所述光电转换模块110产生的无效电荷。在所述电荷存储模块120停止电荷存储时,可以通过所述第三控制信号S3控制所述泄放开关GB导通,从而将无效电荷自所述旁路泄放模块130泄放掉。较佳的,在电荷存储模块120停止电荷存储时,像素电路的旁路泄放模块130将所述光电转换模块110产生的无效电荷全部泄放掉。
可以控制所述第二控制信号S2控制下的所述旁路泄放模块130的泄放电流小于第三控制信号S3控制下泄放无效电荷时的泄放电流,以使得无效电荷被完全泄放。具体的,可以使得所述第三控制信号S3的电压大于所述第二控制信号S2的电压。
请参考图2,为本发明另一具体实施方式的像素电路的结构示意图。
所述像素电路还包括:无效电荷泄放模块200,一端电连接至所述光电转换模块110,另一端接地,用于响应于第三控制信号S3’,在所述电荷存储模块120停止电荷存储时,泄放所述光电转换模块110产生的无效电荷。
因此,在所述电荷存储模块120停止电荷存储时,可以通过导通所述无效电荷泄放模块200,将光电转换模块110产生的无效电荷全部泄放掉。为了能够提高所述无效电荷泄放模块200的电荷泄放效率,可设置所述无效电荷泄放模块200具有较高的导通电流。该具体实施方式中,所述无效电荷泄放模块200包括一泄放开关GD,所述泄放开关GD至少包括MOS管、晶闸管或三级管等开关特性元件,还可以包括其他辅助电路。
在一个具体实施方式中,所述泄放开关GD的尺寸小于所述泄放开关GB的尺寸,使得在同样大小的控制信号情况下,泄放开关GD的导通电流大于泄放开关GB的导通电流;或者,可以使得第三控制信号S3’电压大于第二控制信号S2,使得泄放开关GD的导通电流大于泄放开关GB的导通电流,以确保无效电荷被完全泄放掉。
在其他具体实施方式中,也可以在所述旁路泄放模块130对所述电荷存储模块120停止电荷存储时,通过第二控制信号S2控制所述光电转换模块110产生的电荷进行泄放,但是由于所述旁路泄放模块130的导通电流较小,可能无法将电流完全泄放。
在其他具体实施方式中,也可以通过所述旁路泄放模块130和所述无效电荷泄放模块200同时对无效电荷进行泄放。
上述像素电流能够在对光电荷进行存储的过程中,对其中部分电荷进行泄放,避免存储过程中产生过曝问题,提高获取的检测信号的准确性。
本发明的具体实施方式还提供一种飞行时间传感器。
请参考图3,为本发明一具体实施方式的飞行时间传感器的结构示意图。
所述飞行时间传感器包括:光源模块310、像素阵列320以及控制器330。
所述光源模块310,包括发光元件,例如发光二极管、LED激光器等,用于发出检测光,所述检测光为经过调制的脉冲光。
所述像素阵列320,包括若干像素电路321,所述像素电路321包括光电转换模块、电荷存储模块以及旁路泄放模块等,所述像素电路321的具体结构可以参考前述具体实施方式中的描述,在此不作赘述。
所述控制器330,与所述像素阵列320连接,用于产生控制所述像素电路321的控制信号。所述控制器330还与所述光源模块310连接,用于控制所述光源模块310的发光周期和功率等参数。
所述控制器330用于向每个像素电路321发送所述第一控制信号、第二控制信号以及第三控制信号,各个像素电路321接收到的所述第一控制信号、第二控制信号以及第三控制信号均同步,使得各个像素电路321的电荷存储以及电荷泄放的状态均同步。
本发明的具体实施方式还提供一种飞行时间测距方法。
请参考图4,为本发明一具体实施方式的飞行时间测距方法的流程示意图。
所述飞行时间测距方法包括如下步骤:
S401:向测物体发射检测光。所述检测光为经过调制的脉冲光。
S402:接收经待测物体反射的反射光信号。这里接收的反射光信号不仅包括待测物体对检测光的反射所产生的脉冲反射光,还包括环境光。
S403:所述反射光信号转换为与光能量对应的一定数量的电荷。可以通过光电转换元件对光信号进行转换,所述光电转换元件可以为光电二极管。
S404:对至少部分所述电荷进行存储。通过对所述电荷进行存储,产生与光能量对应的检测信号。在一个具体方式中,可以分别以三个连续存储时间对电荷进行存储,分别对环境光产生的电荷进行存储、对第一阶段的环境光与脉冲反射光所产生的电荷进行存储、对第二阶段的环境光与脉冲反射光所产生的电荷进行存储,以分别产生各存储时间被存储的电荷所产生的检测信号。
S405:当达到设定的泄放条件时,在对所述电荷进行存储的同时,泄放其中的部分电荷。
由于电荷存储过程的存储能力有限,光电转换所产生的电荷量过大时,产生的电荷无法被全部存储,因此,会使得产生的检测信号无法准确反映接收到的反射光能量。
本发明的具体实施方式中,为了避免上述问题,可以设定一预设条件,当到达该预设条件时,在对所述电荷进行存储的同时,泄放其中的部分电荷,等比例的减少存储过程中,环境光、脉冲反射光所产生的电荷量,避免存储过程中,电荷量过曝的问题。
所述预设条件包括环境光强大于预设值或者当前的检测帧为设定的帧次。当环境光强大于预设值时,容易在存储过程中产生过曝,因此在存储电荷的同时,进行部分电荷的泄放。在其他具体实施方式中,也可以在特定检测帧次的检测过程中,在存储电荷的同时,进行部分电荷的泄放,从而可以将进行电荷泄放的检测信号与未进行电荷泄放的检测信号进行对比,选择未过曝的检测信号作为有效检测信号。
S506:以存储的所述电荷所产生的电信号作为有效检测信号,获得检测距离。
在其他具体实施方式中,还包括:在停止对电荷进行存储时,泄放所述电荷。由于环境光的存在,在未进行电荷存储时,由环境光转换产生的无效电荷会进行累积,一旦开始电荷存储,之前由于环境光产生的电荷,也可能会被存储,影响到存储电荷数量的准确性。因此,在停止电荷存储时,可以将由于环境光产生的无效电荷全部泄放掉。
可以使得对无效电荷的泄放电流大于步骤S405中对部分电荷进行泄放时的电流,以确保将无效电荷完全泄放。
请参考图5a和图5b,分别为两种情况下的电荷存储及发光时序示意图。
请参考图5a,在背景环境光较弱的情况下,不进行旁路电流泄放。请结合参考图2,在一个检测帧内,像素电路中,无效电荷泄放模块200的泄放开关GD保持关闭(对应控制信号的低电平),而在其他时间则开启(对应控制信号的高电平);旁路泄放模块130的泄放开关持续保持关闭(对应控制信号为低电平);电荷存储模块120的存储开关120依次开启(分别对应G1、G2和G3信号的高电平),存储开关G1开启时,存储环境光所产生的电荷;当存储开关G2开启时,存储环境光和脉冲反射光所产生的电荷;存储开关G3开启时,存储环境光和脉冲反射光所产生的电荷。由于此时环境光能量较弱,每个存储单元所存储的电荷量均不会超过其存储容量(对应于信号高电平脉冲的面积)。所有脉冲反射光所产生的电荷均能够被存储,而产生检测信号,因此可以提高距离检测的灵敏度。
请参考图5b,在环境光强较大的情况下,进行旁路电流的泄放。请结合参考图2,在一个检测帧内,像素电路中,无效电荷泄放模块200的泄放开关GD保持关闭(对应控制信号的低电平),而在其他时间则开启(对应控制信号的高电平);旁路泄放模块130的泄放开关在进电荷存储时间内保持开启(对应控制信号为高电平),而在其他时间内保持关闭(对应控制信号为低电平);电荷存储模块120的存储开关120依次开启(分别对应G1、G2和G3信号的高电平),存储开关G1开启时,存储环境光所产生的电荷;当存储开关G2开启时,存储环境光和脉冲反射光所产生的电荷;存储开关G3开启时,存储环境光和脉冲反射光所产生的电荷。所述旁路泄放开关GB开启时,会泄放掉部分环境光,以及部分脉冲反射光所产生的电荷。因此,即便在环境光能量较强的情况下,每个存储单元所存储的电荷量也均不会超过其存储容量(对应于信号高电平脉冲的面积)。由于脉冲反射光以及环境光所产生的电荷被等比例泄放掉,因此,不会影响检测信号的信噪比,依旧能够使得足够的电荷量被存储被存储,从而在不降低测距灵敏度的前提下,可以提高测距的准确性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种像素电路,其特征在于,包括:
光电转换模块,用于接收光信号,并将光信号转换为与光能量对应的一定数量的电荷;
电荷存储模块,与所述光电转换模块电连接,用于响应于第一控制信号,对所述光电转换模块产生的至少部分电荷进行存储;
旁路泄放模块,一端电连接至所述光电转换模块,另一端接地,所述旁路泄放模块用于响应于第二控制信号,在所述电荷存储模块进行电荷存储的同时,泄放所述光电转换模块产生的部分电荷。
2.根据权利要求1所述的像素电路,其特征在于,所述电荷存储模块包括至少三个存储单元,用于分别对光电转换模块产生的至少部分电荷进行存储;各存储单元分别包括一存储开关及一电容器,所述电容器通过所述存储开关电连接至所述光电转换模块,所述存储开关响应于第一控制信号;当所述存储开关开启时,对应的存储单元进行电荷存储。
3.根据权利要求2所述的像素电路,其特征在于,所述旁路泄放模块包括一泄放开关,当所述泄放开关开启时,所述旁路泄放模块进行电荷泄放,泄放所述光电转换模块产生的部分电荷。
4.根据权利要求1所述的像素电路,其特征在于,所述旁路泄放模块还用于响应于第三控制信号,在所述电荷存储模块停止电荷存储时,泄放所述光电转换模块产生的无效电荷。
5.根据权利要求1所述的像素电路,其特征在于,还包括:无效电荷泄放模块,一端电连接至所述光电转换模块,另一端接地,所述无效电荷泄放模块用于响应于第三控制信号,在所述电荷存储模块停止电荷存储时,泄放所述光电转换模块产生的无效电荷。
6.根据权利要求4或5所述的像素电路,其特征在于,第二控制信号控制下的所述旁路泄放模块的泄放电流小于所述第三控制信号控制下泄放无效电荷时的泄放电流。
7.一种飞行时间传感器,其特征在于,包括:
光源模块,用于发出检测光;
像素阵列,包括若干如权利要求1至6中任一项所述的像素电路;
控制器,与所述像素阵列连接,用于产生控制所述像素电路的控制信号。
8.一种飞行时间测距方法,其特征在于,包括:
向待测物体发射检测光;
接收经待测物体反射的反射光信号;
将所述反射光信号转换为与光能量对应的一定数量的电荷;
对至少部分数量的所述电荷进行存储;
当达到设定的泄放条件时,在对所述电荷进行存储的同时,泄放部分数量的电荷;
以存储的所述电荷所产生的电信号作为有效检测信号,获得检测距离。
9.根据权利要求8所述的飞行时间测距方法,其特征在于,所述泄放条件包括环境光强大于预设值或者当前的检测帧为设定的帧次。
10.根据权利要求8所述的飞行时间测距方法,其特征在于,还包括:在停止对电荷进行存储时,将转换产生的电荷全部泄放。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102685405A (zh) * 2011-03-16 2012-09-19 索尼公司 固态成像器件及其驱动方法、成像装置以及电子设施
JP2015211329A (ja) * 2014-04-25 2015-11-24 キヤノン株式会社 撮像装置及び撮像装置の駆動方法
WO2018197441A1 (en) * 2017-04-23 2018-11-01 Xenomatix Nv A pixel structure
CN211086592U (zh) * 2019-10-08 2020-07-24 炬佑智能科技(苏州)有限公司 像素电路和飞行时间传感器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102685405A (zh) * 2011-03-16 2012-09-19 索尼公司 固态成像器件及其驱动方法、成像装置以及电子设施
JP2015211329A (ja) * 2014-04-25 2015-11-24 キヤノン株式会社 撮像装置及び撮像装置の駆動方法
WO2018197441A1 (en) * 2017-04-23 2018-11-01 Xenomatix Nv A pixel structure
CN211086592U (zh) * 2019-10-08 2020-07-24 炬佑智能科技(苏州)有限公司 像素电路和飞行时间传感器

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