[實用新型]基于單光子雪崩二極管的范圍檢測裝置

有效

• 申請號: 201720760392.0
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN206989974U
• 公開（公告）日: 2018-02-09
• 發明（設計）人: J·K·莫雷;莊彩新
• 申請（專利權）人: 意法半導體(R&D)有限公司
• 主分類號: G01D5/26
• 分類號: G01D5/26;G01D18/00;G01S7/497;G01S17/02
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所11256
• 代理人: 王茂華,董典紅

技術領域

一些實施例涉及一種裝置，并且具體地而非排他性地涉及一種具有光敏器件陣列的裝置。

背景技術

單光子雪崩二極管(SPAD)飛行時間(ToF)傳感器通常包括單光子雪崩二極管陣列和垂直腔面發射激光器(VCSEL)形式的照明源。由驅動器電路為垂直空腔表面發射激光器提供電流，該驅動器電路通常被配置為能夠控制經過激光器的電流，以便產生脈沖或其他波形輸出。

典型SPAD傳感器的物理布局是有待解決的復雜問題。需要在區域之上在各個位置處在基板上定位各部件并且以適當的方式對這些部件進行耦合，以嘗試對一組測量參數(如性能相關的參數)進行優化。然而，由于許多原因，這些安排和配置對于測量參數而言可能不是最佳的，如由于某些其他約束問題，它們通常會導致器件成本或輸出質量的顯著劣化。

常規安排和配置通常嘗試對SPAD傳感器的布局進行優化，其方式使得參考陣列與讀出電路系統以及返回陣列與讀出電路系統之間的耦合或路徑是相同的，以便防止或顯著地減小由參考信號路徑和返回信號路徑生成的信號之間的任何時間性差異。然而，這種安排在布局利用率方面產生非最佳的安排，并且經常產生無法使用顯著區域的安排。

實用新型內容

根據第一方面，提供了一種裝置，該裝置包括：單光子雪崩二極管參考陣列，該單光子雪崩二極管參考陣列被配置成用于經由內部耦合路徑接收來自照明源的光；單光子雪崩二極管返回陣列，該單光子雪崩二極管返回陣列被配置成用于經由外部自由空間路徑接收來自該照明源的光；校準脈沖發生器，該校準脈沖發生器被配置成用于生成校準信號脈沖；以及

讀出電路系統，該讀出電路系統被配置成用于接收：該參考陣列經由參考信號路徑的輸出；該返回陣列經由返回信號路徑的輸出；以及該校準脈沖發生器經由校準信號路徑的輸出，該校準信號路徑包括基本上遵循該參考信號路徑的第一信號路徑，其中，該讀出電路系統被配置成用于基于該校準脈沖發生器經由該校準信號路徑的該輸出來確定該參考信號路徑與該返回信號路徑之間的延遲差值。

該第一信號路徑可以被安排成經由該參考陣列從該校準脈沖發生器到該讀出電路系統，該校準信號路徑可以進一步包括耦合至該讀出電路系統的第二信號路徑，并且被配置成用于確定該延遲差的該讀出電路系統可以進一步被配置成用于：經由該第一信號路徑接收該校準信號脈沖；經由該第二信號路徑接收該校準信號脈沖；確定經由該第一信號路徑和該第二信號路徑接收到的這些校準脈沖之間的時間性差異；以及將該延遲差值確定為該時間性差異的一半。

該校準脈沖發生器可以被配置成用于生成經調制的延遲信號，其中，該經調制的延遲信號具有大于該讀出電路系統的量化步長的動態范圍。

該讀出電路系統可以被配置成為用于通過應用該延遲差值來補償該參考信號路徑與該返回信號路徑之間的任何差異。

該讀出電路系統可以被配置成用于通過將該返回陣列的該輸出延遲該延遲差值來補償該參考信號路徑和該返回信號路徑之間的任何差異。

該單光子雪崩二極管參考陣列、該單光子雪崩二極管返回陣列以及該讀出電路系統的該配置可以為使得參考信號路徑路由區域與返回信號路徑路由區域的組合得以優化。

該單光子雪崩二極管參考陣列、該單光子雪崩二極管返回陣列以及該讀出電路系統的該配置可以為使得該裝置的面積利用率得以優化。

該照明源可以包括以下各項中的一項：垂直腔面發射激光器；以及發光二極管。

應用該延遲差值以補償該參考信號路徑與該返回信號路徑之間的任何差異可以包括將該返回陣列的該輸出延遲該延遲差值。

由此，實現和校準具有來自返回陣列和參考陣列的不對稱信號路徑的SPAD ToF傳感器。

附圖說明

現在將僅通過示例并參照附圖描述一些實施例，在附圖中：

圖1A和1B示出了已知示例性SPAD傳感器安排的示意圖；

圖2示出了根據一些實施例的示例性SPAD傳感器安排的示意圖；

圖3示出了根據一些實施例的具有附加延遲校準操作的返回陣列和參考陣列的并行操作的流程圖；

圖4示出了根據一些實施例的第一校準脈沖發生器電路的示意圖；

圖5示出了根據一些實施例的第一校準脈沖發生器電路的示意圖；以及

圖6示出了根據一些實施例的校準操作的串行操作的流程圖。

具體實施方式