[發(fā)明專利]用于采集處理激光信號的探測裝置、像素單元及陣列

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710435596.1
• 申請日: 2017-06-11
• 公開（公告）號: CN107247269B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發(fā)明（設計）人: 雷述宇
• 申請（專利權）人: 寧波飛芯電子科技有限公司
• 主分類號: G01S17/08
• 分類號: G01S17/08;G01S7/48
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 王少文

1.用于采集激光信號的像素單元，其特征在于：包括光電二極管和與光電二極管負極端相連并集成于一體的采樣電路；

所述采樣電路包括NMOS管NM7、開關S1、S2、S3、S4、S5、S6、電容C1、C2；開關S1～S4均由一個NMOS管和一個PMOS管對接構成，開關S5～S6均由一個PMOS管構成；開關S1～S4的NMOS管分別記為NM1、NM2、NM3和NM4，開關S1～S4的PMOS管分別記為PM1、PM2、PM3和PM4，開關S5～S6的PMOS管分別記為PM5和PM6；

NM7的柵極接箝位電壓Vb，NM7的源極接光電二極管的負極端，NM7的漏極同時與NM1、NM2的漏極以及PM1、PM2的漏極相連；NM1和PM1的源極同時接電容C1的一端，NM2和PM2的源極同時接電容C2的一端；電容C1和電容C2的另一端分別接地；

NM1和PM1的源極還同時接PM5、PM3和NM3的漏極；PM5的源極接復位電源Vdd；PM5的柵極接復位電壓Vrst；PM3和NM3的源極相接作為采樣電路的其中一個輸出端Vout1；

NM2和PM2的源極還同時接PM6、PM4和NM4的漏極；PM6的源極接復位電源Vdd；PM6的柵極接復位電壓Vrst；PM4和NM4的源極相接作為采樣電路的另一個輸出端Vout2；

所述開關S1和開關S2的狀態(tài)基于調(diào)制激光信號發(fā)射光源的調(diào)制信號進行控制。

2.用于采集激光信號的像素單元陣列，其特征在于：包括多個權利要求1所述的像素單元；所有像素單元相互獨立設置并且對應不同的空間視場角。

3.根據(jù)權利要求2所述的用于采集激光信號的像素單元陣列，其特征在于：所有像素單元集成在襯底上；所述襯底的底部設置有由多個菲涅爾透鏡構成的微透鏡陣列；每個菲涅爾透鏡對應一個像素單元，用于透射回波信號光并使回波信號光匯聚到對應像素單元的光電二極管上。

4.用于采集和處理激光信號的探測裝置，包括探測器陣列、信號采集處理單元、襯底、互連金屬、金屬布線層、時序控制電路和用于生成行選信號的行選模塊；其特征在于：

所述探測器陣列由多個獨立的、對應不同的空間視場角的設置在所述襯底上的光電二極管構成；

所述信號采集處理單元包括采樣電路和由列差分放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路及數(shù)據(jù)輸出模塊構成的處理電路；數(shù)據(jù)輸出模塊包括用于生成列選信號的列選模塊；

采樣電路與所述光電二極管一一對應，每一個采樣電路與相應的光電二極管的負極端相連并集成于一體構成一個像素單元；所有像素單元組成一個像素單元陣列；

像素單元陣列和處理電路集成在所述襯底上，像素單元陣列通過互連金屬與金屬布線層相連，金屬布線層通過數(shù)據(jù)列線與處理電路相連；

列差分放大電路的數(shù)量等于像素單元陣列的列數(shù)，一個列差分放大電路對應一列像素單元；每一列像素單元的所有采樣電路的輸出端均與該列像素單元所對應的列差分放大電路的輸入端相連；所有列差分放大電路的輸出端均與所述A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端相連；

A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出端與所述數(shù)據(jù)輸出模塊的輸入端相連；A/D轉(zhuǎn)換電路用于將列差分放大電路輸出的電壓差值信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；時序控制電路用于控制所述行選模塊和所述列選模塊工作；數(shù)據(jù)輸出模塊用于輸出通過所述行選模塊和列選模塊所確定的光電二極管所對應的用于計算相位的數(shù)字信號；

所述采樣電路包括NMOS管NM7、開關S1、S2、S3、S4、S5、S6、電容C1、C2；開關S1～S4均由一個NMOS管和一個PMOS管對接構成，開關S5～S6均由一個PMOS管構成；開關S1～S4的NMOS管分別記為NM1、NM2、NM3和NM4，開關S1～S4的PMOS管分別記為PM1、PM2、PM3和PM4，開關S5～S6的PMOS管分別記為PM5和PM6；

NM7的柵極接箝位電壓Vb，NM7的源極接光電二極管的負極端，NM7的漏極同時與NM1、NM2的漏極以及PM1、PM2的漏極相連；NM1和PM1的源極同時接電容C1的一端，NM2和PM2的源極同時接電容C2的一端；電容C1和電容C2的另一端分別接地；

NM1和PM1的源極還同時接PM5、PM3和NM3的漏極；PM5的源極接復位電源Vdd；PM5的柵極接復位電壓Vrst；PM3和NM3的源極相接作為采樣電路的其中一個輸出端Vout1；NM2和PM2的源極還同時接PM6、PM4和NM4的漏極；PM6的源極接復位電源Vdd；PM6的柵極接復位電壓Vrst；PM4和NM4的源極相接作為采樣電路的另一個輸出端Vout2；

所述開關S1和開關S2的狀態(tài)基于調(diào)制激光信號發(fā)射光源的調(diào)制信號進行控制；

輸出端Vout1和Vout2分別連接列差分放大電路的兩個輸入端。