[發明專利]一種六邊形光敏元密布的焦平面探測器

在審

• 申請號: 202210123373.2
• 申請日: 2022-02-10
• 公開（公告）號: CN114530470A
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 范廣宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 上海滬慧律師事務所 31311
• 代理人: 郭英

本發明公開了一種六邊形光敏元密布的焦平面探測器，光敏元的形狀為對邊相互平行的六邊形，六邊形寬、長分別為a，b；則第m行第n列光敏元中心點坐標為(ma,nλb)，其中λ由六邊形的形狀決定，將光敏元信號按行列順序讀出后，以此坐標重建圖像。焦平面探測器采用對邊平行六邊形光敏元密布排列的方式可以減小目標響應盲區，避免產生連續響應盲區，結合后續處理算法可以提高目標軌跡精度，從而提高目標探測能力。

技術領域

本發明涉及一種六邊形光敏元密布的焦平面探測器，與目前焦平面探測器矩形光敏元不同，本方法采用六邊形密鋪排列的光敏元設計方案，可實現更高的光敏元占空比及對稱性，同時可避免長距離直線形的光敏元間隙，從而在目標探測中達到更高的探測效率和探測精度。

背景技術

面陣焦平面探測器逐漸取代多元探測器及線列焦平面探測器被廣泛應用于紅外成像及目標探測，目前的焦平面探測器光敏元為矩形，通常為正方形，光敏元按行列對齊進行排列形成探測器陣列，為保證相鄰光敏元PN結相互隔離，根據PN結生成過程中的橫向擴散效應，通常光敏元的工藝開孔尺寸會小于光敏元間距，最終在光敏元PN結之間形成間隙，在應用于目標探測時，當探測目標成像落在間隙當中時，目標響應降低，會導致目標的漏檢。隨著光敏元的逐步減小，而光敏元間距由于工藝限制并不會等比例縮小，這導致光敏元的占空比進一步減小，目標漏檢的可能性增大。目前焦平面器件所采用的光敏元矩形點陣排布方式光敏元間隙是較長的直線，當目標運動軌跡與其重合或接近時會產生長時間的響應降低，從而增加了漏檢的可能。

根據幾何原理，任意三角形、凸四邊形以及三對對應邊平行的六邊形可以單獨密鋪，考慮到焦平面光敏元需要具有平移對稱性，其形狀及方向應具有一致性，且結合銦柱生長等工藝的可行性，正方形和正六邊形是最優的選擇。通常焦平面光敏元是以矩形特別是正方形作為密鋪單元，這便于讀出電路設計及后續圖像重構及處理。但在目標探測應用中會存在如上所述的漏檢等問題。在具有平行對應邊的六邊形中，正六邊形具有最高的對稱性，與正方形光敏元密鋪方式相比，相同面積的正六邊形邊長為正方形的93％，因而采用正六邊形密布的光敏元方式可以提高光敏元的占空比，降低漏檢概率，此外由于正六邊形密布不存在長距離的直線形光敏元間隙，因而可以避免由此引起的漏檢問題。正六邊形密布的點陣具有更高的對稱性，邊長也比相同面積的正方形短，因而結合系統應用及后續處理算法，可以達到跟高的軌跡探測精度。

光敏元的形狀為正六邊形，設定正六邊形的邊長為單位1，則正六邊形寬、長分別為和2，由于正六邊形光敏元間距比值含有無理數，考慮設計及實現方面的困難，實際可以采用接近正六邊形的行列間距比值為有理數的有平行對應邊的六邊形作為光敏元形狀。設此時六邊形寬、長分別為a，b；對于奇數行，第m行第n列光敏元中心點坐標為(ma,-nλb)，對于偶數行，第m行第n列光敏元中心點坐標為其中λ由六邊形的形狀決定，并以a與λb比值為接近的有理數為宜，將光敏元信號按行列順序讀出后，以此坐標重建圖像。

發明內容

針對目前焦平面探測器光敏元采用的正方形密布排列方式(見附圖1及附圖3)在目標探測中存在的問題，本發明的目的在于提供一種新的基于六邊形密布的光敏元形狀及排列方式，在此方案下，光敏元相較目前的光敏元形狀及排列方式具有更高的占空比，同時避免了長距離的直線形光敏元間隙，從而避免了由此引起的漏檢問題。