本發(fā)明涉及3d圖像傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種距離傳感器和3d圖像傳感器。

背景技術(shù)：

光具有波動性和粒子性。根據(jù)光的粒子性，光是由大量的光子組成的，光子的能量由光的頻率決定。由于可見光波段的單個光子的能量特別低，為了能夠探測到低能量的光子，需要特殊的光電檢測器件，也即單光子探測器。單光子探測器主要有兩種：光電倍增管和單光子雪崩二極管(singlephotonavalanchediode,簡稱spad)。其中，基于半導(dǎo)體工藝的spad具有在紅外通訊波段量測效率高、功耗低、體積小、工作頻譜范圍大、工作電壓低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于距離測量領(lǐng)域、3d圖像重構(gòu)等場景，尤其適用于對弱光信號的檢測。

現(xiàn)有技術(shù)中存在一種基于spad的3d圖像傳感器，該3d圖像傳感器包括數(shù)量是多個的如圖1所示的距離傳感器100，其中，該3d圖像傳感器中的spad(參見d1)呈陣列排布。如圖1所示，所述距離傳感器100可以包括：光源控制電路10、光源20、spad、脈沖產(chǎn)生電路30和高速計數(shù)器40。在所述光源控制電路10控制所述光源20發(fā)射光子的同時，產(chǎn)生計數(shù)開始信號counter_start，以觸發(fā)高速計數(shù)器40開始計數(shù)，光子照射到目標(biāo)對象經(jīng)過其反射反射到達(dá)spad，在spad中引發(fā)雪崩，產(chǎn)生的雪崩電流被所述脈沖產(chǎn)生電路30檢測到，以生成計數(shù)器停止信號counter_stop。其中，所述計數(shù)開始信號counter_start和計數(shù)器停止信號counter_stop的波形可以參見圖2。一并參見圖1和圖2，在具體實施中，可以根據(jù)在所述計數(shù)開始信號counter_start的上升沿和計數(shù)器停止信號counter_stop的上升沿所界定的時間窗口內(nèi)，所述高速計數(shù)器40對一高速時鐘(圖未示)的計數(shù)結(jié)果得到所述目標(biāo)對象至所述距離傳感器100的距離。進(jìn)一步地，所述3d圖像傳感器可以通過控制光源20對所述目標(biāo)對象進(jìn)行陣列式掃描，獲得所述目標(biāo)對象上的各個位置至所述距離傳感器100的距離，來對所述目標(biāo)對象的圖像進(jìn)行重構(gòu)。

由于光速非常快，現(xiàn)有技術(shù)中的3d圖像傳感器的測量精度嚴(yán)重依賴于所述高速時鐘的相位噪聲以及高速計數(shù)器的工作頻率，以其工作頻率為10ghz為例，目前能達(dá)到的最大時間分辨率約為100ps，換算成物理尺寸約為15mm，15mm的測距分辨力對于一些高精度的應(yīng)用場合，如人臉識別，根本無法滿足需求，且需要所述高速計數(shù)器40工作在10ghz的高頻，對電路的要求也非常高。

因此，如何提高基于光子檢測技術(shù)的3d圖像傳感器的測量精度是一個亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是如何提高基于光子檢測技術(shù)的3d圖像傳感器的測量精度。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供一種距離傳感器，所述距離傳感器包括：光子檢測電路，響應(yīng)于反射的光子，產(chǎn)生充電停止信號，所述反射的光子是光源發(fā)出的光子經(jīng)目標(biāo)對象反射得到的；第一容性器件；充電控制模塊，響應(yīng)于充電開始信號，控制預(yù)設(shè)的充電電流對所述第一容性器件充電，響應(yīng)于所述充電停止信號，控制所述充電電流停止對所述第一容性器件充電，所述充電開始信號是在所述光源發(fā)出光子時產(chǎn)生的；其中，所述第一容性器件兩端的電壓在時間窗口內(nèi)的變化量用于確定所述目標(biāo)對象與所述距離傳感器之間的距離，所述時間窗口由所述充電開始信號和所述充電停止信號界定。

可選地，所述距離傳感器還包括：數(shù)據(jù)采集模塊，其輸入端耦接所述第一容性器件，適于對所述第一容性器件兩端的電壓進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，以得到采集結(jié)果。

可選地，所述距離傳感器還包括：控制模塊，適于根據(jù)所述采集結(jié)果得到所述第一容性器件兩端的電壓在所述時間窗口內(nèi)的變化量，并根據(jù)所述時間窗口內(nèi)所述變化量、光子的傳播速度、所述第一容性器件的容值以及所述充電電流的大小確定所述目標(biāo)對象與所述距離傳感器之間的距離。

可選地，所述距離傳感器還包括：電流鏡，包括第一mos晶體管和第二mos晶體管，所述電流鏡適于根據(jù)參考電流產(chǎn)生所述充電電流，所述充電電流經(jīng)由所述第二mos晶體管的輸出端輸出；電壓維持電路，適于維持所述第二mos晶體管的控制端的電壓。

可選地，所述電壓維持電路包括：開關(guān)器件，其第一端耦接所述第一mos晶體管的控制端，其第二端耦接所述第二mos晶體管的控制端；第二容性器件，其第一端耦接第一參考端，其第二端耦接所述開關(guān)器件的第一端或第二端；其中，所述開關(guān)器件在所述時間窗口內(nèi)受控關(guān)斷，在所述充電開始信號產(chǎn)生之前的預(yù)設(shè)時間內(nèi)受控導(dǎo)通。

可選地，所述距離傳感器還包括：復(fù)位電路，耦接所述第一容性器件的第二端，響應(yīng)于復(fù)位信號，所述復(fù)位電路適于將所述第一容性器件的第二端復(fù)位至參考電壓；其中，所述復(fù)位信號是在所述充電開始信號產(chǎn)生時或產(chǎn)生之前產(chǎn)生的，所述第一容性器件的第一端耦接第二參考端。

可選地，所述第一參考端接入電源電壓，所述參考電壓的幅度與所述第一容性器件的第二端上的電壓在所述時間窗口內(nèi)的變化量之和小于所述電源電壓。

可選地，所述距離傳感器還包括：壓控電流源，適于在控制電壓的作用下輸出所述充電電流；電壓維持電路，適于維持所述控制電壓。

可選地，所述光子檢測電路包括：spad，適于在檢測到所述反射的光子時產(chǎn)生雪崩電流；脈沖生成電路，適于根據(jù)所述雪崩電流產(chǎn)生所述充電停止信號。

可選地，所述距離傳感器還包括：光源控制模塊，適于控制所述光源向所述目標(biāo)對象發(fā)出所述光子，并在控制所述光源發(fā)出所述光子時產(chǎn)生所述充電開始信號。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例還提供一種3d圖像傳感器，所述3d圖像傳感器包括數(shù)量是多個的上述距離傳感器，其中，所述光子檢測電路呈陣列排布。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實施例的技術(shù)方案具有以下有益效果：

本發(fā)明實施例中的距離傳感器可以包括光子檢測電路、第一容性器件和充電控制模塊。其中，所述光子檢測電路響應(yīng)于反射的光子，產(chǎn)生充電停止信號，所述反射的光子是光源發(fā)出的光子經(jīng)目標(biāo)對象反射得到的；響應(yīng)于充電開始信號，所述充電控制模塊控制預(yù)設(shè)的充電電流對所述第一容性器件充電，響應(yīng)于所述充電停止信號，所述充電控制模塊控制所述充電電流停止對所述第一容性器件充電，所述充電開始信號是在所述光源發(fā)出光子時產(chǎn)生的。其中，所述第一容性器件兩端的電壓在時間窗口內(nèi)的變化量用于確定所述目標(biāo)對象與所述距離傳感器之間的距離，所述時間窗口由所述充電開始信號和所述充電停止信號界定。也就是說，本發(fā)明實施例通過在所述時間窗口內(nèi)(也即光子的飛行時間內(nèi))對預(yù)設(shè)的充電電流進(jìn)行積分，將利用計數(shù)器對時間的直接測量轉(zhuǎn)化為在該時間內(nèi)的電壓變化量的間接測量，由于現(xiàn)有技術(shù)中對電壓量化的精度較高，因此可以有效地提高所述距離傳感器的測量精度，進(jìn)而可以提高包括所述距離傳感器的3d圖像傳感器的測量精度。

進(jìn)一步而言，所述距離傳感器還可以包括電流鏡和電壓維持電路。其中，所述電流鏡可以包括第一mos晶體管和第二mos晶體管，所述電流鏡適于根據(jù)參考電流產(chǎn)生所述充電電流，所述充電電流經(jīng)由所述第二mos晶體管的輸出端輸出。由于所述電壓維持電路適于維持所述第二mos晶體管的控制端的電壓，因此可以使得所述充電電流穩(wěn)定，降低電路噪聲對其的影響，以保證所述距離傳感器的測量精度。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的一種距離傳感器的示意圖。

圖2是圖1所示的距離傳感器的工作波形示意圖。

圖3是本發(fā)明實施例的一種距離傳感器的電路示意圖。

圖4是本發(fā)明實施例中的距離傳感器的工作波形示意圖。

圖5是本發(fā)明實施例的另一種距離傳感器的電路示意圖。

圖6是本發(fā)明實施例的又一種距離傳感器的電路示意圖。

具體實施方式

如背景技術(shù)部分所述，現(xiàn)有技術(shù)中的3d圖像傳感器的測量精度嚴(yán)重依賴于高速時鐘的相位噪聲以及高速計數(shù)器的工作頻率，以其工作頻率為10ghz為例，目前能達(dá)到的最大時間分辨率約為100ps，換算成物理尺寸約為15mm，15mm的測距分辨力對于一些高精度的應(yīng)用場合，如人臉識別，根本無法滿足需求。

具體地，本申請發(fā)明人對圖1所示的距離傳感器100進(jìn)行了分析。繼續(xù)參見圖1和圖2，假設(shè)光速為c，所述高速計數(shù)器40的計數(shù)周期為t(也即所述高速時鐘的頻率為1/t)，所述計數(shù)結(jié)果為n，則所述光子的飛行時間(timeofflight，簡稱tof)為t×n，則所述目標(biāo)對象至所述距離傳感器100的距離d＝0.5×t×n×c。以高速時鐘的頻率最大為10ghz為例，則t＝100ps，那么所述距離傳感器100的測距精度δd＝0.5×100ps×c＝15mm。由于光速非常快，因此，所述測量光子的飛行時間(也即所述計數(shù)開始信號counter_start的上升沿和計數(shù)器停止信號counter_stop的上升沿所界定的時間窗口)極短，使得所述高速計數(shù)器40進(jìn)行計數(shù)時采用的高速時鐘的頻率較高?，F(xiàn)有技術(shù)中的所述距離傳感器100，乃至3d圖像傳感器的測量精度，嚴(yán)重依賴于所述高速時鐘的工作頻率。然而，為了提高上述傳感器的測量精度，不斷地提升高速時鐘的工作頻率所帶來的電路代價較大；此外，不斷提升的高速時鐘頻率帶來更高的相位噪聲，也會對所述計數(shù)結(jié)果n帶來誤差。因此，如何提高基于光子檢測技術(shù)的3d圖像傳感器的測量精度是一個亟待解決的技術(shù)問題。

本發(fā)明實施例提供一種距離傳感器，通過在所述測量光子的飛行時間內(nèi)對預(yù)設(shè)的電流進(jìn)行積分的方式，將利用計數(shù)器對時間的直接測量轉(zhuǎn)化為在該時間內(nèi)的電壓變化量的間接測量，由于電壓量化的精度較高，因此可以有效地提高所述距離傳感器的測量精度，進(jìn)而可以提高包括所述距離傳感器的3d圖像傳感器的測量精度。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和有益效果能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例做詳細(xì)的說明。

一并參見圖3和圖4，本發(fā)明實施例提供一種距離傳感器200，所述距離傳感器200可以包括光子檢測電路10、第一容性器件c1和充電控制模塊20。

其中，所述光子檢測電路10響應(yīng)于反射的光子，產(chǎn)生充電停止信號charge_stop，所述反射的光子是光源30發(fā)出的光子經(jīng)目標(biāo)對象反射得到的。

在本發(fā)明實施例中，所述光子檢測電路10可以包括單光子雪崩二極管(singlephotonavalanchediode，簡稱spad)(圖未示)和脈沖生成電路(圖未示)。其中，基于所述spad的雪崩特性，所述spad適于在檢測到所述反射的光子時產(chǎn)生雪崩電流；所述脈沖生成電路適于根據(jù)所述雪崩電流產(chǎn)生所述充電停止信號charge_stop，所述充電停止信號charge_stop可以是單脈沖信號(參見圖4)。

在本發(fā)明另一實施例中，所述光子檢測電路10可以包括光電倍增管(圖未示)和所述脈沖生成電路。其中，由所述光電倍增管檢測所述反射的光子，以產(chǎn)生光電流，并由所述脈沖生成電路根據(jù)所述光電流產(chǎn)生所述充電停止信號charge_stop。

上述spad和光電倍增管均可以完成對光子的檢測。在具體實施中，可以根據(jù)實際的應(yīng)用需求對檢測光子的器件進(jìn)行選擇。進(jìn)一步而言，二者均可檢測單光子，因此具有極高的光子檢測效率。

所述第一容性器件c1可以是一個電容(或容性負(fù)載)或者多個電容(或容性負(fù)載)串、并聯(lián)得到，相應(yīng)地，它們的容值為一個電容(或容性負(fù)載)的容值或者多個電容(或容性負(fù)載)串、并聯(lián)后等效的容值。

所述充電控制模塊20響應(yīng)于充電開始信號charge_start，控制預(yù)設(shè)的充電電流is對所述第一容性器件c1充電，所述充電控制模塊20響應(yīng)于所述充電停止信號charge_stop，控制所述充電電流is停止對所述第一容性器件c1充電，所述充電開始信號charge_start是在所述光源30發(fā)出光子時產(chǎn)生的，所述充電開始信號charge_start可以是單脈沖信號(參見圖4)。

在具體實施中，所述充電電流is可以由任何適當(dāng)?shù)碾娏髟?圖未示)產(chǎn)生，所述電流源可以外部耦接或者內(nèi)部集成于所述距離傳感器200，本實施例不進(jìn)行特殊限制。例如，所述電流源可以是帶隙基準(zhǔn)源或電流鏡。

在具體實施中，所述充電控制模塊20可以包括控制子模塊(圖未示)和開關(guān)器件(圖未示)。假設(shè)所述充電開始信號charge_start和充電停止信號charge_stop均為單脈沖信號。當(dāng)所述控制子模塊接收到所述充電開始信號charge_start時，可以根據(jù)所述充電開始信號charge_start的上升沿或下降沿產(chǎn)生一控制電壓，并作用于所述開關(guān)器件使其導(dǎo)通，所述充電電流is流入所述第一容性器件c1為其充電；而當(dāng)所述控制子模塊接收到所述充電停止信號charge_stop時，可以根據(jù)所述充電停止信號charge_stop的上升沿或下降沿也產(chǎn)生一控制電壓，并作用于所述開關(guān)器件使其關(guān)斷，則所述充電電流is停止對所述第一容性器件c1充電。

需要說明的是，所述充電控制模塊20不限定于上述具體實施方案，例如，所述充電控制模塊20中的開關(guān)器件還可以配置為控制提供所述充電電流is的電流源的電源端是否接電，來控制所述第一容性器件c1是否被充電。

優(yōu)選地，所述距離傳感器200還可以包括光源控制模塊40，適于控制所述光源30向所述目標(biāo)對象發(fā)出所述光子，并在控制所述光源30發(fā)出所述光子時產(chǎn)生所述充電開始信號charge_start。需要說明的是，光源控制模塊40可以外部耦接或者內(nèi)部集成于所述距離傳感器200，本實施例不進(jìn)行特殊限制。

在本發(fā)明實施例中，由所述充電開始信號charge_start和所述充電停止信號charge_stop界定的時間窗口δt即為所述光源發(fā)出的光子的飛行時間，例如，可以由兩個信號的上升沿來界定(參見圖4)，但不限于此，例如還可以采用二者的下降沿。所述第一容性器件c1兩端的電壓vc1在所述時間窗口δt內(nèi)的變化量δv可以用于確定所述目標(biāo)對象與所述距離傳感器200之間的距離。需要說明的是，該距離為所述光子的傳播路徑的一半，而所述光子的傳播路徑為從所述光源30至所述目標(biāo)對象，再由所述目標(biāo)對象至所述光子檢測電路10。本發(fā)明實施例通過在所述時間窗口δt內(nèi)對預(yù)設(shè)的充電電流is進(jìn)行積分，可以得到所述第一容性器件c1兩端的電壓vc1在所述時間窗口δt內(nèi)的變化量δv，將對光子的飛行時間的直接測量轉(zhuǎn)化為在該時間內(nèi)的電壓變化量的間接測量，其中，在誤差允許的范圍內(nèi)，所述充電電流is的大小保持不變。由于現(xiàn)有技術(shù)中對電壓量化的精度較高，因此，所述距離傳感器200的距離測量精度可以得到有效提高。

進(jìn)一步而言，由于所述距離是根據(jù)所述第一容性器件c1兩端的電壓vc1在所述時間窗口δt內(nèi)的變化量δv確定的，因此，在對所述充電電流is進(jìn)行積分的過程中產(chǎn)生的電路噪聲或擾動，可以通過計算電壓差的方式予以消除，有利于提高所述距離傳感器200的距離測量精度。

可選地，所述距離傳感器200還可以包括設(shè)置于所述目標(biāo)對象和所述光子檢測電路10之間的透鏡或透鏡組件(圖未示)，適于對所述反射的光子進(jìn)行光學(xué)調(diào)整(例如成像)后，再由所述光子檢測電路10進(jìn)行檢測。

優(yōu)選地，為了使得每次所述第一容性器件c1被充電后，將其第二端a的電壓復(fù)位至較低的電位，所述距離傳感器200還可以包括復(fù)位電路(圖中未標(biāo)示)，所述第一容性器件c1的第一端可以耦接第二參考端，所述第二參考端可以為地，也可以是電位值不為零的其他端口。具體地，所述復(fù)位電路耦接所述第一容性器件c1的第二端a。響應(yīng)于復(fù)位信號rst，所述復(fù)位電路適于將所述第一容性器件的第二端a復(fù)位至參考電壓vref。參見圖4，所述復(fù)位信號rst可以是在所述充電開始信號charge_start產(chǎn)生時或產(chǎn)生之前產(chǎn)生的。

在具體實施中，所述復(fù)位電路可以通過所述復(fù)位信號rst控制開關(guān)器件s1來實現(xiàn)對所述第一容性器件c1的第二端a的復(fù)位。

圖5是本發(fā)明實施例的另一種距離傳感器的電路示意圖。

圖5所示的距離傳感器300可以包括光子檢測電路10、第一容性器件c1、充電控制模塊20和數(shù)據(jù)采集模塊50。其中，所述光子檢測電路10、第一容性器件c1和充電控制模塊20的更多信息請參見對圖3和圖4的相關(guān)描述，此處不再贅述。

進(jìn)一步而言，所述數(shù)據(jù)采集模塊50的輸入端耦接所述第一容性器件c1，所述數(shù)據(jù)采集模塊50可以以差分輸入的方式對所述第一容性器件c1兩端的電壓進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，以得到采集結(jié)果。

為了通過提高對所述第一容性器件c1兩端的電壓的量化精度而提高所述距離傳感器300的測量精度，所述數(shù)據(jù)采集模塊50的采樣精度大于等于14位。

進(jìn)一步地，所述距離傳感器300還可以包括控制模塊60，所述控制模塊60適于根據(jù)所述采集結(jié)果得到所述第一容性器件c1兩端的電壓在所述時間窗口內(nèi)的變化量，并根據(jù)所述時間窗口內(nèi)所述變化量、光子的傳播速度、所述第一容性器件的容值以及所述充電電流的大小確定所述目標(biāo)對象與所述距離傳感器之間的距離。具體地，假設(shè)所述時間窗口內(nèi)所述變化量為δv，光子的傳播速度為c，所述第一容性器件c1的容值為c1’，所述充電電流is的大小為is’，則所述距離d＝0.5×c×δv×c1’/is’?？梢园l(fā)現(xiàn)，所述距離傳感器300的測量精度取決于對δv檢測的精度；在具體實施中，可以采取適當(dāng)?shù)慕翟氪胧?，或采用高精度的?shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行電壓量化，有效地提高對δv檢測的精度。

由于現(xiàn)有技術(shù)中對電壓的量化精度可以控制在100μv以內(nèi)，假設(shè)所述is’＝10μa，c1’＝1pf，則根據(jù)上述公式，可以得到本發(fā)明實施例的距離傳感器300的測量精度為0.5×c×100μv×c1’/is’＝0.75mm，相比于現(xiàn)有技術(shù)方案提高了20倍。

在實際實施時，可以通過改變所述第一容性器件c1的容值和所述充電電流is的大小來調(diào)節(jié)所述距離傳感器300的測量范圍。

在本實施例中，所述控制模塊60上可以運(yùn)行有上位機(jī)程序，可以控制所述數(shù)據(jù)采集模塊50的數(shù)據(jù)采集流程，并根據(jù)所述數(shù)據(jù)采集結(jié)果計算出所述距離，并經(jīng)由適當(dāng)?shù)挠布涌趯⒕嚯x測量結(jié)果輸出。

需要說明的是，所述數(shù)據(jù)采集模塊50和/或所述控制模塊60可以外部耦接或者內(nèi)部集成于所述距離傳感器300，本實施例不進(jìn)行特殊限制。

為了進(jìn)一步地保證圖3所示的距離傳感器200的測量精度，需要維持所述充電電流is大小的穩(wěn)定，因此，本發(fā)明實施例提供了圖6所示的距離傳感器400。所述距離傳感器400可以包括光子檢測電路10、第一容性器件c1、電流鏡(圖中未標(biāo)示)和電壓維持電路(圖中未標(biāo)示)。其中，所述光子檢測電路10、第一容性器件c1和充電控制模塊20的更多信息請參見對圖3和圖4的相關(guān)描述，此處不再贅述。

進(jìn)一步而言，所述電流鏡可以包括第一mos晶體管m1和第二mos晶體管m2，所述電流鏡適于根據(jù)參考電流iref產(chǎn)生所述充電電流is，所述充電電流is經(jīng)由所述第二mos晶體管m2的輸出端(也即漏極)輸出。所述電壓維持電路適于維持所述第二mos晶體管m2的控制端的電壓。由于電流鏡是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的電路結(jié)構(gòu)，因此為了簡化，其具體的電路連接方式此處不再展開描述。本實施例中的電流鏡可以是p型電流鏡(也即所述第一mos晶體管m1和第二mos晶體管m2均為pmos晶體管)或n型電流鏡(也即所述第一mos晶體管m1和第二mos晶體管m2均為nmos晶體管)，本實施例不進(jìn)行特殊限制。

在具體實施中，所述電壓維持電路可以包括開關(guān)器件s2和第二容性器件c2。所述開關(guān)器件s2的第一端耦接所述第一mos晶體管m1的控制端(也即柵極)，其第二端耦接所述第二mos晶體管m2的控制端(也即柵極)；所述第二容性器件c2的第一端耦接第一參考端，其第二端耦接所述開關(guān)器件s2的第一端或第二端；其中，所述開關(guān)器件s2在所述時間窗口內(nèi)受控關(guān)斷，在所述充電開始信號charge_start產(chǎn)生之前的預(yù)設(shè)時間內(nèi)受控導(dǎo)通。也就是說，在所述距離傳感器400開始進(jìn)行距離測量前，所述開關(guān)器件s2受控導(dǎo)通，使得所述第二容性器件c2被充電，而后，所述距離測量期間，所述開關(guān)器件s2處于關(guān)斷狀態(tài)，由于電容兩端電壓不會突變，則其兩端電壓保持不變，所述第二mos晶體管m2的控制端(也即柵極)具有穩(wěn)定大小的電壓，使得所述充電電流is的大小穩(wěn)定。即使電路中出現(xiàn)電路噪聲，也將因所述第二容性器件c2的電壓保持作用而消除。

本實施例不限定所述第一參考端的電位值，當(dāng)所述電流鏡為p型電流鏡時，所述第一參考端可以接入電源電壓vdda，當(dāng)其為n型電流鏡時，所述第一參考端可以接地。

其中，所述第二容性器件c2可以是一個電容(或容性負(fù)載)或者多個電容(或容性負(fù)載)串、并聯(lián)得到，相應(yīng)地，它們的容值為一個電容(或容性負(fù)載)的容值或者多個電容(或容性負(fù)載)串、并聯(lián)后等效的容值。

當(dāng)所述電流鏡為p型電流鏡時，所述第一參考端接入所述電源電壓vdda，所述參考電壓vref的幅度與所述第一容性器件c1的第二端a上的電壓在所述時間窗口內(nèi)的變化量之和小于所述電源電壓vdda。

在本實施例一變化例中，所述距離傳感器400還可以包括壓控電流源(圖未示)和電壓維持電路(圖未示)。所述壓控電流源適于在控制電壓的作用下輸出所述充電電流is；所述電壓維持電路適于維持所述控制電壓。例如，所述壓控電流源可以是晶體管，并控制所述晶體管工作于飽和區(qū)，所述電壓維持電路可以為第三容性器件(圖未示)。

本發(fā)明實施例還公開了一種3d圖像傳感器，所述3d圖像傳感器可以包括數(shù)量是多個的上述距離傳感器200、300或400，其中，所述光子檢測電路10呈陣列排布。由于相比于現(xiàn)有技術(shù)中的距離傳感器，本發(fā)明實施例的距離傳感器200、300或400具有更高的測量精度，因此，所述3d圖像傳感器對3d圖像的重構(gòu)精度更高，可以用來探測更細(xì)膩的3d圖像。

在具體實施中，所述3d圖像傳感器可以應(yīng)用于如單光子相機(jī)、3d打印機(jī)等3d圖像重構(gòu)設(shè)備。進(jìn)一步地，由于本實施例中的3d圖像傳感器采用的光子檢測電路10可以檢測單光子，因此可以在弱光環(huán)境下，高效、快速、準(zhǔn)確地重建3d場景。

雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。