[發明專利]一種應用于單光子飛行時間測距系統的光子同步檢測電路及其制備方法有效

申請號：	201910937809.X	申請日：	2019-09-30
公開（公告）號：	CN110646780B	公開（公告）日：	2022-12-06
發明（設計）人：	韓冬;徐躍;孫飛陽	申請（專利權）人：	南京郵電大學
主分類號：	G01S7/4865	分類號：	G01S7/4865;G01J1/44
代理公司：	南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204	代理人：	曹坤
地址：	210012 ***	國省代碼：	江蘇;32
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種應用于光子飛行時間測距系統同步檢測電路及其制備方法
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【說明書】：

本發明公開了一種應用于單光子飛行時間測距系統的光子同步檢測電路及其制備方法。本發明屬于激光測距和3D成像技術領域，包括T觸發器TFF_1、T觸發器TFF_2、T觸發器TFF_3、T觸發器TFF_4、樹型判斷電路以及復位電路。本發明適用于像素單元中各器件雪崩響應時間間隔較小或同時響應的情況；通過設定控制電平可以根據噪聲的強弱改變噪聲抑制性能的等級；本發明新穎且實現簡單，不需要使用大面積的觸發器部件，主要的樹型判斷電路僅采用簡單的門電路連接，復雜度低，制造工藝完全和CMOS工藝兼容，制造成本低，各個電路之間的性能一致性好，成品率高，而且本發明主要部分采用數字電路的方式實現，檢測結果具有更高的準確性和精度，電路具有很高的穩定性和可靠性。

技術領域

本發明屬于激光測距和3D成像技術領域；提出了一種應用于單光子飛行時間測距系統的光子同步檢測電路及其制備方法。

背景技術

由于具有高靈敏度、高探測效率、高時間分辨率、低功耗與CMOS工藝完全兼容等顯著優勢，單光子雪崩二極管(Single-Photon Avalanche Diode,SPAD)在單光子飛行時間測距和3D成像等技術領域具有廣泛的應用前景。但是在單光子飛行時間測距的應用中SPAD器件在探測激光回波的光子時受到環境光子噪聲的嚴重影響，當環境光較強且目標距離較遠時怎樣抑制環境光子的干擾尤為重要。采用傳統的門窗法在外界環境光子噪聲較大時像素單元中器件雪崩響應間隔時間較短或同時響應時，導致計數器的計數出現嚴重的錯誤，因此該方法不能抑制強的環境光子噪聲。本發明為了能夠在外界環境光子噪聲較大且像素單元中器件雪崩響應間隔時間短的情況下依舊具有良好的噪聲抑制能力，提出了一種新型的數字型光子同步檢測電路，在提高探測器噪聲抑制能力和適用范圍的同時還能夠有效降低電路復雜度并提高檢測的精度，并大大提高測距像素單元的可制造性和可靠性。

發明內容

本發明的目的是針對現有光子同步檢測電路結構復雜、制造不易和檢測精度不夠高等問題，本發明提出一種電路結構簡單、成本低和和精度高的光子同步檢測電路及其制備方法，應用于單光子飛行時間測距。

本發明的技術方案為：一種應用于單光子飛行時間測距系統的光子同步檢測電路，所述的光子同步檢測電路包括T觸發器TFF_1、T觸發器TFF_2、T觸發器TFF_3、T觸發器TFF_4、樹型判斷電路及復位電路，

其中：

所述T觸發器TFF_1的時鐘輸入端Clk1和復位電路的輸入端W1分別連接在單光子雪崩二極管產生的雪崩脈沖輸入信號A1上，

所述T觸發器TFF_2的時鐘輸入端Clk2和復位電路的輸入端W2分別連接在單光子雪崩二極管產生的雪崩脈沖輸入信號A2上，

所述T觸發器TFF_3的時鐘輸入端Clk3和復位電路的輸入端W3分別連接在單光子雪崩二極管產生的雪崩脈沖輸入信號A3上，

所述T觸發器TFF_1的時鐘輸入端Clk4和復位電路的輸入端W4分別連接在單光子雪崩二極管產生的雪崩脈沖輸入信號A4上；

所述T觸發器TFF_1的觸發輸入端T1連接在電源電壓VDD上，其輸出端Q1連接在樹型判斷電路的輸入端A上；

所述T觸發器TFF_2的觸發輸入端T2連接在電源電壓VDD上，其輸出端Q2連接在樹型判斷電路的輸入端B上；

所述T觸發器TFF_3的觸發輸入端T3連接在電源電壓VDD上，其輸出端Q3連接在樹型判斷電路的輸入端C上；

所述T觸發器TFF_4的觸發輸入端T4連接在電源電壓VDD上，其輸出端Q4連接在樹型判斷電路的輸入端D上；