[發明專利]一種適用于遠距離測距的SPAD陣列

有效

• 申請號: 202010107588.6
• 申請日: 2020-02-21
• 公開（公告）號: CN111308487B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 閆鋒;楊雄;毛成;孔祥順
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G01S17/32
• 分類號: G01S17/32;G01S7/4865
• 代理公司: 江蘇法德東恒律師事務所 32305
• 代理人: 李媛媛

1.一種適用于遠距離測距的SPAD陣列，包括由多個SPAD探測單元組成的m×n的SPAD探測陣列、D觸發器電路以及數字邏輯運算電路，數字邏輯運算電路包括全加器和半加器，m和n為大于等于2的正整數，其特征在于，所述SPAD探測單元的輸出端與D觸發器電路連接，D觸發器電路用于將SPAD探測單元輸出信號進行時鐘同步；所述D觸發器的輸出端連接多級全加器和半加器；所述數字邏輯運算電路將多個SPAD探測單元輸出的數字信號進行累加，即第一級全加器、半加器組合有m×n個輸入端，后級通過多組全加器、半加器組合分別將相同位次的數值相加，最終在一個時鐘周期內輸出一個取值范圍在“0～m×n”的二進制數以表征發生響應的SPAD探測單元個數。

2.根據權利要求1所述的一種適用于遠距離測距的SPAD陣列，其特征在于，每一個SPAD探測單元包括單光子雪崩二極管、淬滅電路和整形電路，單光子雪崩二極管發生雪崩后由所述淬滅電路淬滅并產生脈沖電壓信號，所述脈沖電壓信號經所述整形電路整形，形成脈沖方波信號，最終產生固定脈寬的數字信號“1”，在該固定脈寬下無信號時對應信號為“0”，數字信號“0”和“1”為SPAD探測單元的輸出信號。

3.根據權利要求1所述的一種適用于遠距離測距的SPAD陣列，其特征在于，所述D觸發器電路包括m×n個D觸發器，其中，m×n個CLK端接同一個時鐘信號CLK信號，m×n個D端接m×n個SPAD探測單元的輸出端，m×n個Q端接數字邏輯運算電路的全加器輸入端，每個時鐘周期內CLK信號上升沿將當前時刻所有SPAD探測單元的輸出信號進行時鐘同步。

4.根據權利要求1所述的一種適用于遠距離測距的SPAD陣列，其特征在于，所述SPAD探測陣列為3×3的陣列形式，每3個SPAD探測單元的輸出信號經三個D觸發器時鐘同步后的信號為1組，作為第一級全加器的輸入進行加法運算，得到3個和數S₁₁、S₁₂、S₁₃和3個進位數C_o21、C_o22、C_o23，和數S₁₁、S₁₂、S₁₃再經過第二級全加器相加得到和數S₁和進位數C_o24，進位數C_o21、C_o22、C_o23經過第二級全加器相加得到和數S₂₁和進位數C_o31，和數S₂₁和進位數C_o24經過第三級半加器相加得到和數S₂和進位數C_o32，進位數C_o31和進位數C_o32經過第四級半加器相加得到和數S₃和進位數C_o4，二進制數C_o4S₃S₂S₁作為最終輸出。