[發明專利]用于飛行時間感測的系統

在審

• 申請號: 201911192210.4
• 申請日: 2019-11-28
• 公開（公告）號: CN111239710A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 殷勤;葉尚府;趙亦平;李其霖;吳孟修
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: G01S7/4865
• 分類號: G01S7/4865;G01S17/894;G01S17/08
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 薛恒;王琳

一種用于飛行時間(TOF)感測的系統，包括：檢測器陣列，包括多個單光子雪崩檢測器(SPAD)；以及控制電路，包括至少兩個數字控制陣列、耦合到至少兩個數字控制陣列的計數器陣列以及耦合到計數器陣列和至少兩個數字控制陣列的邏輯控制單元，其中檢測器陣列配置成從目標接收至少一個反射光脈沖，其中控制電路的第一數字控制陣列、計數器陣列以及邏輯控制單元配置成在第一TOF模式下確定檢測器陣列與目標之間的第一距離，且其中控制電路的第二數字控制陣列、計數器陣列以及邏輯控制單元配置成在第二TOF模式下確定檢測器陣列與目標之間的第二距離。

技術領域

本發明的實施例涉及一種用于飛行時間感測的系統。

背景技術

可在如3D成像的應用中使用由單色或寬光譜光源所產生的光線的飛行時間(Time-of-flight，TOF)測量。所述測量是基于對從由源經目標反射到檢測器的光的檢測。存在測量TOF的至少兩種技術：直接方法和間接方法。在直接方法中，評估與光源同步的起始(START)脈沖與由檢測器產生的終止(STOP)信號之間的時間差。在間接方法中，發射連續正弦光波并測量傳出信號與傳入信號之間的相位差，所述相位差用于使用預定義算法來確定時間差。單光子雪崩二極管(Single-photon avalanche diode，SPAD)是能夠以極高飛行時間分辨率捕獲個別光子的檢測器。然而，SPAD通常具有高功率消耗，且難以在用于直接和間接TOF方法中的較寬檢測范圍內實現高分辨率深度圖(depth map)。本公開利用一種用于基于單光子雪崩二極管的具有高動態范圍的混合TOF傳感器的方法和設備。

發明內容

一種用于飛行時間(TOF)感測的系統，其特征在于，包括：檢測器陣列，包括多個單光子雪崩檢測器(SPAD)；以及控制電路，包括至少兩個數字控制陣列，耦合到所述檢測器陣列，計數器陣列，耦合到所述至少兩個數字控制陣列，以及邏輯控制單元，耦合到所述計數器陣列及所述至少兩個數字控制陣列，其中所述檢測器陣列配置成從目標接收至少一個反射光脈沖，其中所述控制電路的第一數字控制陣列、所述計數器陣列以及所述邏輯控制單元配置成從所述多個單光子雪崩檢測器中的每一個接收至少一個雪崩脈沖以在第一飛行時間模式下確定所述檢測器陣列與所述目標之間的第一距離，且其中所述控制電路的第二數字控制陣列、所述計數器陣列以及所述邏輯控制單元配置成從所述多個單光子雪崩檢測器中的所述每一個接收所述至少一個雪崩脈沖以在第二飛行時間模式下確定所述檢測器陣列與所述目標之間的第二距離。

附圖說明

結合附圖閱讀以下詳細描述會最佳地理解本公開的各方面。應注意，各種特征未必按比例繪制。實際上，出于說明清楚起見，可任意增大或減小各種特征的尺寸和幾何結構。

圖1示出根據本公開的一些實施例的飛行時間(TOF)感測系統的示例性框圖。

圖2示出根據本公開的一些實施例的單光子雪崩檢測器(SPAD)的示例性電路圖。

圖3A示出根據本公開的一些實施例的飛行時間(TOF)感測系統的示例性電路圖。

圖3B示出根據本公開的一些實施例的飛行時間(TOF)感測系統的4位計數器的示例性電路。

圖4示出根據本公開的一些實施例的在DTOF模式下操作的飛行時間(TOF)感測系統中的信號的波形。

圖5示出根據本公開的一些實施例的在ITOF模式下操作的飛行時間(TOF)感測系統的信號的波形。

圖6示出根據本公開的一些實施例的使用TOF感測系統來執行飛行時間(TOF)測量的方法的流程圖。

圖7示出根據本公開的一些實施例的飛行時間(TOF)感測系統的示例性電路圖。

圖8示出根據本公開的一些實施例的飛行時間(TOF)感測系統的示例性電路圖。

具體實施方式