[發(fā)明專(zhuān)利]用于采集處理激光信號(hào)的探測(cè)裝置、像素單元及陣列

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710435596.1
• 申請(qǐng)日: 2017-06-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107247269B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雷述宇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 寧波飛芯電子科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01S17/08
• 分類(lèi)號(hào): G01S17/08;G01S7/48
• 代理公司: 西安智邦專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 王少文

為解決現(xiàn)有激光雷達(dá)測(cè)距系統(tǒng)測(cè)量不夠精準(zhǔn)、掃描速度緩慢、圖像空間分辨率低問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種用于采集處理激光信號(hào)的探測(cè)裝置、像素單元及陣列。每個(gè)像素單元包括光電二極管和與光電二極管負(fù)極端相連并集成于一體的采樣電路；像素單元陣列中的每個(gè)像素單元均對(duì)應(yīng)有完整的讀出電路，工作時(shí)，每個(gè)像素單元同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，相對(duì)于傳統(tǒng)單點(diǎn)探測(cè)的方式，極大地提高了激光測(cè)距系統(tǒng)的掃描速度；像素單元陣列的每個(gè)光電二極管經(jīng)過(guò)鏡頭對(duì)應(yīng)不同的空間視場(chǎng)角，圖像空間分辨率高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于激光探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于采集處理激光信號(hào)的探測(cè)裝置、像素單元和像素單元陣列。

背景技術(shù)

隨著激光技術(shù)、嵌入式技術(shù)和集成光學(xué)的發(fā)展，激光測(cè)距正朝著數(shù)字化、自動(dòng)化、低成本、小型化的方向發(fā)展。激光測(cè)距雷達(dá)具有精度高，系統(tǒng)體積小，測(cè)量迅速的優(yōu)點(diǎn)，有著廣泛的應(yīng)用前景。

激光雷達(dá)測(cè)距過(guò)程中如何獲得精準(zhǔn)的目標(biāo)位置，這對(duì)于提高圖像分辨率有著十分重要的作用，尤其是對(duì)于不斷運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)車(chē)輛，因車(chē)輛內(nèi)部存在電磁干擾，容易造成測(cè)量不夠精準(zhǔn)的問(wèn)題。

另外，傳統(tǒng)的車(chē)載激光雷達(dá)探測(cè)器多數(shù)采用單點(diǎn)測(cè)試方式，其需要配置機(jī)械掃描裝置，掃描速度緩慢，圖像空間分辨率低。為了提高掃描速度需要選用焦平面陣列探測(cè)器，但是由于現(xiàn)有焦平面陣列探測(cè)器芯片封裝工藝絕大多數(shù)是將探測(cè)器陣列與讀出電路陣列分離為兩層，將探測(cè)器陣列置于芯片底層，其上一層為讀出電路的A/D轉(zhuǎn)換器及放大電路，二極管在接收光信號(hào)時(shí)先要透過(guò)二極管上層的讀出電路的線(xiàn)路層，由于光投射到線(xiàn)路層時(shí)容易發(fā)生光反射造成光損失，減少了二極管的受光量。

發(fā)明內(nèi)容

基于以上背景，為解決現(xiàn)有激光雷達(dá)測(cè)距系統(tǒng)測(cè)量不夠精準(zhǔn)、掃描速度緩慢、圖像空間分辨率低問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種用于采集處理激光信號(hào)的探測(cè)裝置、像素單元及陣列。

本發(fā)明所采用的技術(shù)解決方案是：

用于采集激光信號(hào)的像素單元，其特殊之處在于：包括光電二極管和與光電二極管負(fù)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(kāi)關(guān)S1、S2、S3、S4、S5、S6、電容C1、C2；開(kāi)關(guān)S1～S4均由一個(gè)NMOS管和一個(gè)PMOS管對(duì)接構(gòu)成，開(kāi)關(guān)S5～S6均由一個(gè)PMOS管構(gòu)成；開(kāi)關(guān)S1～S4的NMOS管分別記為NM1、NM2、NM3和NM4，開(kāi)關(guān)S1～S4的PMOS管分別記為PM1、PM2、PM3和PM4，開(kāi)關(guān)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(fù)極端，NM7的漏極同時(shí)與NM1、NM2的漏極以及PM1、PM2的漏極相連；NM1和PM1的源極同時(shí)接電容C1的一端，NM2和PM2的源極同時(shí)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(shí)接PM5、PM3和NM3的漏極；PM5的源極接復(fù)位電源Vdd；PM5的柵極接復(fù)位電壓Vrst；PM3和NM3的源極相接作為采樣電路的其中一個(gè)輸出端Vout1；

NM2和PM2的源極還同時(shí)接PM6、PM4和NM4的漏極；PM6的源極接復(fù)位電源Vdd；PM6的柵極接復(fù)位電壓Vrst；PM4和NM4的源極相接作為采樣電路的另一個(gè)輸出端Vout2。

本發(fā)明還提供了一種用于采集激光信號(hào)的像素單元陣列，其特殊之處在于：包括多個(gè)權(quán)利要求1所述的像素單元；所有像素單元相互獨(dú)立設(shè)置并且對(duì)應(yīng)不同的空間視場(chǎng)角。

進(jìn)一步地，所有像素單元集成在襯底上；所述襯底的底部設(shè)置有由多個(gè)菲涅爾透鏡構(gòu)成的微透鏡陣列；每個(gè)菲涅爾透鏡對(duì)應(yīng)一個(gè)像素單元，用于透射回波信號(hào)光并使回波信號(hào)光匯聚到對(duì)應(yīng)像素單元的光電二極管上。

本發(fā)明同時(shí)提供了一種用于采集和處理激光信號(hào)的探測(cè)裝置，包括探測(cè)器陣列、信號(hào)采集處理單元、襯底、互連金屬、金屬布線(xiàn)層、時(shí)序控制電路和用于生成行選信號(hào)的行選模塊；其特殊之處在于：