[发明专利]用于飞行时间感测的系统

说明书

一种用于飞行时间(TOF)感测的系统，包括：检测器阵列，包括多个单光子雪崩检测器(SPAD)；以及控制电路，包括至少两个数字控制阵列、耦合到至少两个数字控制阵列的计数器阵列以及耦合到计数器阵列和至少两个数字控制阵列的逻辑控制单元，其中检测器阵列配置成从目标接收至少一个反射光脉冲，其中控制电路的第一数字控制阵列、计数器阵列以及逻辑控制单元配置成在第一TOF模式下确定检测器阵列与目标之间的第一距离，且其中控制电路的第二数字控制阵列、计数器阵列以及逻辑控制单元配置成在第二TOF模式下确定检测器阵列与目标之间的第二距离。

技术领域

本发明的实施例涉及一种用于飞行时间感测的系统。

背景技术

可在如3D成像的应用中使用由单色或宽光谱光源所产生的光线的飞行时间(Time-of-flight，TOF)测量。所述测量是基于对从由源经目标反射到检测器的光的检测。存在测量TOF的至少两种技术：直接方法和间接方法。在直接方法中，评估与光源同步的起始(START)脉冲与由检测器产生的终止(STOP)信号之间的时间差。在间接方法中，发射连续正弦光波并测量传出信号与传入信号之间的相位差，所述相位差用于使用预定义算法来确定时间差。单光子雪崩二极管(Single-photon avalanche diode，SPAD)是能够以极高飞行时间分辨率捕获个别光子的检测器。然而，SPAD通常具有高功率消耗，且难以在用于直接和间接TOF方法中的较宽检测范围内实现高分辨率深度图(depth map)。本公开利用一种用于基于单光子雪崩二极管的具有高动态范围的混合TOF传感器的方法和设备。

发明内容

一种用于飞行时间(TOF)感测的系统，其特征在于，包括：检测器阵列，包括多个单光子雪崩检测器(SPAD)；以及控制电路，包括至少两个数字控制阵列，耦合到所述检测器阵列，计数器阵列，耦合到所述至少两个数字控制阵列，以及逻辑控制单元，耦合到所述计数器阵列及所述至少两个数字控制阵列，其中所述检测器阵列配置成从目标接收至少一个反射光脉冲，其中所述控制电路的第一数字控制阵列、所述计数器阵列以及所述逻辑控制单元配置成从所述多个单光子雪崩检测器中的每一个接收至少一个雪崩脉冲以在第一飞行时间模式下确定所述检测器阵列与所述目标之间的第一距离，且其中所述控制电路的第二数字控制阵列、所述计数器阵列以及所述逻辑控制单元配置成从所述多个单光子雪崩检测器中的所述每一个接收所述至少一个雪崩脉冲以在第二飞行时间模式下确定所述检测器阵列与所述目标之间的第二距离。

附图说明

结合附图阅读以下详细描述会最佳地理解本公开的各方面。应注意，各种特征未必按比例绘制。实际上，出于说明清楚起见，可任意增大或减小各种特征的尺寸和几何结构。

图1示出根据本公开的一些实施例的飞行时间(TOF)感测系统的示例性框图。

图2示出根据本公开的一些实施例的单光子雪崩检测器(SPAD)的示例性电路图。

图3A示出根据本公开的一些实施例的飞行时间(TOF)感测系统的示例性电路图。

图3B示出根据本公开的一些实施例的飞行时间(TOF)感测系统的4位计数器的示例性电路。

图4示出根据本公开的一些实施例的在DTOF模式下操作的飞行时间(TOF)感测系统中的信号的波形。

图5示出根据本公开的一些实施例的在ITOF模式下操作的飞行时间(TOF)感测系统的信号的波形。

图6示出根据本公开的一些实施例的使用TOF感测系统来执行飞行时间(TOF)测量的方法的流程图。

图7示出根据本公开的一些实施例的飞行时间(TOF)感测系统的示例性电路图。

图8示出根据本公开的一些实施例的飞行时间(TOF)感测系统的示例性电路图。

具体实施方式