[发明专利]用于采集处理激光信号的焦平面芯片、像素单元及阵列

说明书

为解决现有激光雷达测速测距系统测量不够精准、扫描速度缓慢、图像空间分辨率低问题，本发明提供了一种用于采集处理激光信号的焦平面芯片、像素单元及阵列。像素单元包括光电二极管和与光电二极管负极端相连并集成于一体的采样/处理电路；像素单元阵列中的每个像素单元均对应有完整的读出电路，工作时，每个像素单元同时进行数据转化，相对于传统单点探测的方式，极大地提高了测速测距系统的扫描速度；像素单元阵列的每个光电二极管经过镜头对应不同的空间视场角，图像空间分辨率高。

技术领域

本发明属于激光探测技术领域，具体涉及一种用于采集处理激光信号的焦平面芯片、像素单元和像素单元阵列。

背景技术

测速测距相干激光雷达是激光雷达技术、相干探测技术、信号处理技术的综合应用之一，广泛应用在航空航天、目标监控、风场测量等诸多领域，在军事和民用领域都有着广阔的应用前景。然而，在用激光雷达对运动物体尤其是行驶中的车辆进行测速测距时，因路面行驶车辆多，若同时或分时发射激光信号来探测目标距离及速度，车辆之间存在很强的干扰性，容易造成测量不够精准的问题。

另外，传统的车载激光雷达探测器多数采用单点测试方式，其需要配置机械扫描装置，扫描速度缓慢，图像空间分辨率低。为了提高扫描速度需要选用焦平面芯片，但是由于现有焦平面芯片的封装工艺绝大多数是将探测器阵列与读出电路阵列分离为两层，将探测器阵列置于芯片底层，其上一层为读出电路的A/D转换器及放大电路，二极管在接收光信号时先要透过二极管上层的读出电路的线路层，由于光投射到线路层时容易发生光反射造成光损失，减少了二极管的受光量。

发明内容

基于以上背景，为解决现有激光雷达测速测距系统测量不够精准、扫描速度缓慢、图像空间分辨率低问题，本发明提供了一种用于采集处理激光信号的焦平面芯片、像素单元及阵列。

本发明所采用的技术解决方案是：

用于采集激光信号的像素单元，其特殊之处在于：包括光电二极管和与光电二极管负极端相连并集成于一体的采样/处理电路；

所述采样/处理电路包括开关S1、S2、电容C3、电流-电压转换电路和带通滤波电路；开关S1的一端与光电二极管的负极端相连，开关S1的另一端与电容C3的一端相连，电容C3的另一端与电流-电压转换电路的输入端相连，电流-电压转换电路的输出端与带通滤波电路的输入端相连，带通滤波电路的输出作为采样/处理电路的输出；开关S2并联在电容C3的两端；电流-电压转换电路由运算放大器Opamp1及阻容器件C1、C2、R1、R2构成；电阻R1和电容C1并联设置，其一端均同时与运算放大器Opamp1的反向输入端以及电容C3相连，另一端均与运算放大器Opamp1的输出端相连；电阻R2和电容C2并联设置，其一端均与运算放大器Opamp1的同向输入端相连，另一端均接地；带通滤波电路由运算放大器Opamp2，阻容器件R3、R4、R5、R6、R7及C4、C5构成；电阻R3的一端与运算放大器Opamp1的输出端相连，电阻R3的另一端通过电容C5接运算放大器Opamp2的同向输入端，电阻R4的一端接地，电阻R4的另一端接电容C5和运算放大器Opamp2同向输入端之间的节点，电阻R5的一端接地，电阻R5的另一端分别接电阻R6的一端和运算放大器Opamp2的反向输入端，电阻R6的另一端通过电阻R7接电阻R3和电容C5之间的节点，电容C4的一端接电容C5和R3之间的节点，电容C4的另一端接地；

或者